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JP2002302578A - 有機繊維フィラー含有ポリプロピレン樹脂組成物およびそれを用いた成形品 - Google Patents

有機繊維フィラー含有ポリプロピレン樹脂組成物およびそれを用いた成形品

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JP2002302578A
JP2002302578A JP2001105924A JP2001105924A JP2002302578A JP 2002302578 A JP2002302578 A JP 2002302578A JP 2001105924 A JP2001105924 A JP 2001105924A JP 2001105924 A JP2001105924 A JP 2001105924A JP 2002302578 A JP2002302578 A JP 2002302578A
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JP
Japan
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polypropylene resin
weight
organic fiber
fiber filler
parts
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Application number
JP2001105924A
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English (en)
Inventor
Takeshi Shimizu
健 清水
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JNC Corp
JNC Petrochemical Corp
Original Assignee
Chisso Petrochemical Corp
Chisso Corp
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Publication date
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Abstract

(57)【要約】 【課題】 成形性に優れ、且つ強度に優れた成形品が得
られる有機繊維フィラー含有ポリプロピレン樹脂組成物
およびそれから得られる成形品を提供する。 【解決手段】 下記式(1)を満足するポリプロピレン
樹脂100重量部に対して、有機繊維フィラーを1〜2
50重量部の割合で含有してなる有機繊維フィラー含有
ポリプロピレン樹脂組成物。 Log MT >4.24 × Log[η]−1.2 (1) (式中、MTはポリプロピレン樹脂の230℃における溶
融張力(単位:cN)を、[η]は135℃のテトラリン
中で測定した固有粘度(単位:dl/g)を表す。)

Description

【発明の詳細な説明】
【0001】
【発明の属する技術分野】本発明は有機繊維フィラーを
含有するポリプロピレン樹脂組成物およびそれから得ら
れる成形品に関する。さらに詳しくは、成形性に優れ、
且つ強度に優れた成形品が得られる有機繊維フィラー含
有ポリプロピレン樹脂組成物およびそれから得られる成
形品に関する。
【0002】
【従来の技術】従来から、ポリプロピレン樹脂の剛性、
成形収縮性、耐熱性、塗装性を改良する目的で、該樹脂
に有機繊維フィラーを配合する試みが多数なされてい
る。しかしながら、ポリプロピレン樹脂は溶融粘度が低
いために、有機繊維フィラーを配合したものであって
も、異形押出成形法、押出シート成形法、カレンダー成
形法等によって所望の形状を得ることが困難であった。
具体的には、ポリプロピレン樹脂に有機繊維フィラーを
配合して溶融樹脂をストランド状に押出してペレット化
する際、有機繊維フィラー配合ポリプロピレン樹脂を異
形押出する時のサイジングプレート等のサイザーを通過
させる際、またはシート状に押出してロールで成形する
際など、溶融状態で引張り応力のかかる状況下において、
該有機繊維フィラー含有ポリプロピレン樹脂が引き千切
れる現象が起きる。
【0003】ポリプロピレン樹脂の溶融粘度を向上させ
るために、ポリプロピレンを高分子量化したり、エラス
トマーやポリエチレン等の加工性改良剤を添加する手法
が提案されているが、上記の引き千切れ現象を完全に解
消できるには至っていない。また、有機繊維フィラー含
有ポリプロピレン樹脂を発泡成形して得られた発泡成形
品は、非常に脆くなり、これに釘打ち等の後加工をした
際に割れやすいという欠点もある。この理由として、ポ
リプロピレン樹脂の溶融粘度が低いため、発泡成形した
際に発泡セルの形状や大きさが不均質となり、その結
果、発泡成形品の強度が低下するものと推定される。こ
れらの理由によって、有機繊維フィラー含有ポリプロピ
レン樹脂は未だ充分に実用化されるに至っていない。
【0004】
【発明が解決しようとする課題】本発明は有機繊維フィ
ラー含有ポリプロピレン樹脂組成物に関する上記の現状
に鑑みなされたものであり、上記現状の不都合を解決す
ることを本発明の課題とする。すなわち、本発明の課題
は、成形性に優れ、且つ強度に優れた成形品が得られる
有機繊維フィラー含有ポリプロピレン樹脂組成物および
それから得られる成形品を提供することである。
【0005】
【課題を解決するための手段】本発明者は、有機繊維フ
ィラー含有ポリプロピレン樹脂組成物にかかわる上述の
課題を解決するため鋭意検討した結果、有機繊維フィラ
ー含有ポリプロピレン樹脂組成物におけるポリプロピレ
ン樹脂として溶融張力と固有粘度との間に特定の関係を
有するポリプロピレン樹脂を使用することにより前述の
課題を解決できることを知り、この知見に基づき本発明
を完成するに到った。
【0006】すなわち、本発明は以下から構成される。 (1) 下記式(1)を満足するポリプロピレン樹脂1
00重量部に対して、有機繊維フィラーを1〜250重
量部の割合で含有してなる有機繊維フィラー含有ポリプ
ロピレン樹脂組成物。 Log MT >4.24 × Log[η]−1.2 (1) (式中、MTはポリプロピレン樹脂の230℃における溶
融張力(単位:cN)を、[η]は135℃のテトラリン
中で測定した固有粘度(単位:dl/g)を表す。) (2) ポリプロピレン樹脂が、下記のオレフィン重合
体組成物(A)、または該オレフィン重合体組成物(A)
および下記のポリプロピレン系樹脂(B)からなる混合
物であって、該ポリプロピレン系樹脂(B)の混合割合
が混合物基準で90重量%以下である上記(1)項記載
の有機繊維フィラー含有ポリプロピレン樹脂組成物。 オレフィン重合体組成物(A):下記の(a)および
(b)からなるオレフィン重合体組成物 (a)エチレン単独重合体またはエチレン重合単位を5
0重量%以上含有するエチレン−オレフィン共重合体で
あって、135℃のテトラリン中で測定した固有粘度
[ηE]が15〜100dl/gの範囲にあるポリエチ
レン0.01〜5.0重量部 (b)プロピレン単独重合体またはプロピレン重合単位
を50重量%以上含有するプロピレン−オレフィン共重
合体からなり、135℃のテトラリン中で測定した固有
粘度[ηP]が0.2〜10dl/gであるポリプロピ
レン100重量部ポリプロピレン系樹脂(B):プロピ
レン単独重合体もしくはプロピレンを主成分とするプロ
ピレン/α・オレフィン共重合体 (3) 上記(1)項または(2)項記載の樹脂組成物
に、更に発泡剤を配合した有機繊維フィラー含有ポリプ
ロピレン樹脂組成物。 (4) 上記(1)項〜(3)項のいずれか1項記載の
有機繊維フィラー含有ポリプロピレン樹脂組成物を押出
加工して得られた成形品。
【0007】
【発明の実施の形態】本発明において使用するポリプロ
ピレン樹脂は、下記の特性を有するポリプロピレン樹脂
である。 Log MT >4.24× Log[η]−1.2 (1) (式中、MTはポリプロピレン樹脂の230℃における溶
融張力(単位:cN)を、[η]は135℃のテトラリン
中で測定した固有粘度(単位:dl/g)を表す。) 溶融張力と固有粘度が上記式(1)の関係の範囲内にあ
れば、有機繊維フィラー含有ポリプロピレン樹脂組成物
の押出し時において溶融樹脂が引き千切れる現象を回避
することができる。
【0008】なお、溶融張力(MT)は、メルトテンショ
ンテスター2型((株)東洋精機製作所製)を用い、23
0℃に加熱溶融した樹脂を、直径2.095mm、長さ
40mmのオリフィスから20mm/分の速度で押出し
て得られるストランドを、3.14m/分の速度で引き
取る時の張力(単位:cN)である。固有粘度([η])
はテトラリンを溶媒とし、135℃の温度条件下自動粘
度測定装置(AVS2型、三井東圧化学(株)製)で測定
した値(単位:dl/g)である。
【0009】本発明において使用するポリプロピレン樹
脂は、下記の特性を有するオレフィン重合体組成物
(A)であることが好ましい; オレフィン重合体組成物(A):下記の(a)および
(b)からなるオレフィン重合体組成物 (a)エチレン単独重合体またはエチレン重合単位を5
0重量%以上含有するエチレン−オレフィン共重合体で
あって、135℃のテトラリン中で測定した固有粘度
[ηE]が15〜100dl/gの範囲にあるポリエチ
レン0.01〜5.0重量部 (b)プロピレン単独重合体またはプロピレン重合単位
を50重量%以上含有するプロピレン−オレフィン共重
合体からなり、135℃のテトラリン中で測定した固有
粘度[ηP]が0.2〜10dl/gであるポリプロピ
レン100重量部
【0010】このようなオレフィン重合体組成物(A)
を得る方法としては、特に限定されないが例えば国際公
開WO97/14725に開示のある方法、すなわち担
持型チタン含有固体触媒成分と有機アルミニウム化合物
とを組み合わせたオレフィン重合用触媒系を用いて、固
有粘度[ηE]が15〜100dl/gの範囲にあるよ
うな高分子量ポリエチレンを所定量重合し、引き続き、
固有粘度[ηP]が0.2〜10dl/gであるポリプ
ロピレンの所定量を重合する2段重合法により調製する
ことができる。このようにして得られるオレフィン重合
体組成物(A)は、溶融張力と固有粘度との関係が前記
式(1)の関係を満足する。なお、固有粘度はテトラリ
ンを溶媒とし、135℃の温度条件下自動粘度測定装置
(AVS2型、三井東圧化学(株)製)で測定した値であ
る。
【0011】オレフィン重合体組成物(A)は、それ自
身単独でポリプロピレン樹脂として使用することが好ま
しいが、最終的に得られるポリプロピレン樹脂の溶融張
力と固有粘度との関係が前記式(1)の関係を満足する
範囲において、オレフィン重合体組成物(A)以外のポ
リプロピレン系樹脂(B)と混合したポリプロピレン樹
脂として用いることもできる。オレフィン重合体組成物
(A)をポリプロピレン系樹脂(B)と混合して用いる場
合、該ポリプロピレン系樹脂(B)の混合割合は混合物
基準で90重量%以下、好ましくは20〜80重量%、
さらに好ましくは30〜70重量%である。ここで、ポ
リプロピレン系樹脂(B)は、プロピレン単独重合体も
しくはプロピレンを主成分とするプロピレン/α・オレ
フィン共重合体のいずれか1種、またはこれら2種以上
との混合物であってもよい。ここで主成分の用語は、共
重合体中で最も含有量の多い成分のことを云う。
【0012】上記のオレフィン重合体組成物(A)とポ
リプロピレン系樹脂(B)とを混合する方法は特に限定
されるものではなく、ヘンシェルミキサ−(商品名)、
ス−パ−ミキサ−、タンブラ−ミキサ−等の、通常ポリ
プロピレンの混合に使用される混合装置を用いる方法が
利用できる。得られた混合物を、ロ−ル、押出機等で溶
融、混練してペレット化してもよい。このとき、通常ポ
リプロピレンに使用される各種の添加剤、例えば酸化防
止剤、耐熱安定剤、耐候剤、帯電防止剤、着色剤、分散
剤、滑剤、難燃剤等を添加することができる。
【0013】本発明で使用する有機繊維フィラーとして
は、木粉、木材チップ、ヤシ殻、籾殻、コーヒー残渣、
パルプ、シュガーケイン茎残渣パウダー、トウモロコシ
の穂軸、ケナフ、麻屑のパウダー、水苔、ジャイアント
ケルプ等の粉化物、故紙、例えば、新聞紙、雑誌、段ボ
ール等、綿糸、綿布、麻布、レーヨン製不織布端材の粉
化、フレーク化したもの等のセルロースを主成分とした
植物繊維質のフィラー、PET、PA等の合成繊維、ま
たはこれらの2種以上の混合物が挙げられる。さらに、
これらのうちでも好ましくは、木粉、木材チップ、籾殻
またはこれらの2種以上の混合物が挙げられる。また、
これらの有機繊維フィラーの粒度は特に限定されない
が、一般に木粉の場合メッシュで示されるため、10メ
ッシュパスより細かいものが好ましい。また、他の植物
繊維質フィラー、合成繊維の場合にも樹脂への補強効果
と混練の容易さを考えると、長さ0.1〜5.0mm、
太さ0.1〜2.0mm程度のものがよい。
【0014】さらに、これらの有機繊維フィラーが合板
等の再使用品すなわちリサイクル品である場合には、該
リサイクル品の繊維質に熱硬化性樹脂や接着剤が付着し
ていてもかまわない。これらの有機繊維フィラーの表面
処理剤としてワックス、界面活性剤または、カップリン
グ剤を予め、または、後添加で配合してなる有機繊維フ
ィラーであってもかまわない。
【0015】本発明の有機繊維フィラー含有ポリプロピ
レン樹脂組成物には、成形加工性を損じない限りにおい
て、通常組成物基準で80重量%以下、好ましくは5〜
30重量%の無機充填剤を配合することができる。無機
充填剤としては、タルク、クレー、シリカ、炭酸カルシ
ウム、アルミナ、ゼオライト、硫酸バリウム、酸化チタ
ン、ガラス繊維等を例示できる。
【0016】また、本発明の有機繊維フィラー含有ポリ
プロピレン樹脂組成物には、成形加工性および、物性を
損じない限りにおいて、高分子改質剤を配合することが
できる。高分子改質剤としては、マレイン酸変性ポリプ
ロピレン、高密度ポリエチレン、中密度ポリエチレン、
低密度ポリエチレン、直鎖状低密度ポリエチレン、直鎖
状超低密度ポリエチレン、エチレン−酢酸ビニル共重合
体等のエチレン系樹脂、シンジオタクチックポリプロピ
レン樹脂、ブテン系樹脂、環状オレフィン系樹脂、石油
樹脂、スチレン系樹脂、アクリル系樹脂、フッ素樹脂、
エチレン−プロピレン共重合ゴム、エチレン−ブテン共
重合ゴム等のポリオレフィン系ゴム、ポリアミド樹脂、
ポリエステル樹脂等を挙げることができる。これら高分
子改質剤の配合割合は、有機繊維フィラー含有ポリプロ
ピレン樹脂組成物100重量部に対して、最大50重量
部である。
【0017】上記の有機繊維フィラー含有ポリプロピレ
ン樹脂組成物は、これに更に発泡剤を添加し、溶融混練
した後、公知の押出成形法、異形押出成形法等により発
泡成形品を製造することができる。発泡剤の添加量は、
有機繊維フィラー含有ポリプロピレン樹脂組成物100
重量部に対して、0.1〜10重量部の割合である。発
泡剤としては、公知の揮発型発泡剤および分解型発泡剤
がいずれも使用できる。揮発型発泡剤としては、プロパ
ン、ブタン等の脂肪族炭化水素類、シクロブタン等の脂
環式炭化水素類、クロロジフルオロメタン、トリフルオ
ロメタン、ジクロロジフルオロメタン、ジクロロトリフ
ルオロエタン、ジクロロペンタフルオロエタン等のハロ
ゲン化炭化水素類、二酸化炭素、窒素ガス、空気等の無
機ガス、水等を例示できる。分解型発泡剤としては、
N,N’−ジニトロペンタメチレンテトラミン、アゾジ
カルボンアミド、p,p’−オキシビスベンゼンスルホ
ニルヒドラジド、クエン酸、炭酸水素ナトリウム等を例
示できる。
【0018】本発明の有機繊維フィラー含有ポリプロピ
レン樹脂組成物の製造に際しては、前記式(1)を満足
するポリプロピレン樹脂、有機繊維フィラーおよび必要
に応じて前述の諸添加剤を加えバンバリーミキサー、ロ
ール、押出機にて溶融混練し、ペレット状にすることに
より行われる。この時の溶融混練温度は150℃〜300℃、
好ましくは150℃〜250℃である。また、前記式(1)を
満足するポリプロピレン樹脂、有機繊維フィラーおよび
必要に応じて前述の諸添加剤の各所定量を前述のヘンシ
ェルミキサー(商品名)等の混合装置に入れ、該ポリ
プロピレン樹脂が溶融しない温度で攪拌混合して混合物
とする方法や該ポリプロピレン樹脂の溶融温度以上に
加熱して攪拌溶融混合した後、この溶融混合物を冷却用
の攪拌装置に移して冷却しながら顆粒化する方法を用い
ることもできる。さらにこれらの混合物または顆粒物を
バンバリーミキサー、ロール、押出機にて、溶融混練
し、ペレット状にすることによっても行われる。これら
の手法により得られたペレット、混合物または顆粒物
は、目的に応じ、射出成形法、押出成形法、異形押出成
形法、圧縮成形法などの成形方法による成形品の製造に
供される。
【0019】
【実施例】実施例および比較例により本発明を更に具体
的に説明するが、本発明はこれらの例に限定されるもの
ではない。実施例および比較例で用いられた物性の測定
方法および評価方法を以下に示す。 ・溶融張力:実施例で得られた重合体、または、木粉を
除いた各重合体の混合物100重量部に対して2,6−
ジ−t−ブチル−p−クレゾール0.1重量部、ステア
リン酸カルシウム0.1重量部を加え、高速攪拌機(ヘ
ンシェルミキサー:商品名)に投入し、2分間混合物
し、混合物を口径40mmの押出造粒機により230℃
にて造粒してペレットを得る。得られたペレットをメル
トテンションテスター2型((株)東洋精機製作所製)を
用い、230℃に加熱溶融し、直径2.095mm、長
さ40mmのオリフィスから20mm/分の速度で押出
して得られるストランドを、3.14m/分の速度で引
き取る時の張力を測定し、これを溶融張力とした(単
位:cN)。 ・固有粘度:テトラリンを溶媒とし、135℃の温度条
件下自動粘度測定装置(AVS2型、三井東圧化学(株)
製)で測定した(単位:dl/g)。 アイゾツト衝撃強度:JIS K6758に準拠して測定した
(単位:KJ/m2) 。
【0020】実施例および比較例で用いられた配合成分
を以下に示す。 ・オレフィン重合体組成物(A):国際公開WO97/
14725に開示された2段重合法により調製した、下
記の(a)および(b)からなる固有粘度[η]が2.0
dl/gのオレフィン重合体組成物(A) (a)135℃のテトラリン中で測定した固有粘度[η
E]が31dl/gである高分子量エチレン単独重合体
0.25重量部 (b)135℃のテトラリン中で測定した固有粘度[η
P]が2.0dl/gであるプロピレン単独重合体10
0重量部 ・ポリプロピレン系樹脂(B):固有粘度[η]が2.0
dl/gのプロピレン単独重合体 ・木粉:粒度80メッシュの木粉
【0021】実施例1〜2、比較例1 へンシェルミキサー(商品名)に粒度80メッシュの木粉
と、ポリプロピレン樹脂として後述の表1に記載した溶
融張力と固有粘度[η]が前記式(1)を満足するオレフ
ィン重合体組成物(A)またはポリプロピレン系樹脂
(B)を所定の割合で投入し、さらにこれらの混合物1
00重量部に対して2,6−ジ−t−ブチル−p−クレ
ゾール0.2重量部、ステアリン酸カルシウム0.1重
量部を加え、3分間撹伴混合した後、口径50mmのべ
ント付単軸押出機で溶融混練温度210℃の条件で溶融
混練し、押出して、木粉入り樹脂組成物のペレットを得
た。得られたペレットを口径50mm、L/D=24の
単軸押出機を用いて、180℃の条件で、断面80mm
×4mmの異形押出成形を行った。押出口金からサイジ
ングプレートまでのエアギャップは60mm、引取り速
度は0.6m/minで成形した。この際に、それぞれ
の樹脂組成物において引き千切れが発生するかを観察し
た。尚、実施例2の配合における木粉を除いたポリプロ
ピレン系樹脂組成物の固有粘度と溶融張力を下記の要領
で測定した。オレフィン重合体組成物(A)とポリプロ
ピレン系樹脂(B)を1:1の重量割合で混合したポリ
プロピレン系樹脂組成物100重量部に対して2,6−
ジ−t−ブチル−p−クレゾール0.1重量部、ステア
リン酸カルシウム0.1重量部を加え、高速攪拌機(ヘ
ンシェルミキサー:商品名)に投入し、2分間攪拌して
混合物を得た。ついで、この混合物を口径40mmの押
出機により230℃で溶融混練して押し出し、得られた
ペレットにより固有粘度と溶融張力を測定した結果、固
有粘度=2.0dl/g、溶融張力=3.0であった。
【0022】実施例3、比較例2 へンシェルミキサー(商品名)に粒度80メッシュの木粉
と、ポリプロピレン樹脂として後述の表2に記載した溶
融張力と固有粘度[η]とが前記式(1)を満足するオレ
フィン重合体組成物(A)またはポリプロピレン系樹脂
(B)とを所定の割合で投入し、さらにこれらの混合物
100重量部に対して2,6−ジ−t−ブチル−p−ク
レゾール0.2重量部、ステアリン酸カルシウム0.1
重量部を加え、3分間撹伴混合した後、口径50mmの
べント付単軸押出機で溶融混練温度210℃の条件で溶
融混練し、押出して、木粉入り樹脂組成物のペレットを
得た。得られたペレット100重量部に対しクエン酸を
2重量部添加して、口径50mm、L/D=24の単軸
押出機を用いて、200℃〜180℃の条件で、断面8
0mm×4mmの発泡異形押出成形を行った。押出口金
からサイジングプレートまでのエアギャップは60m
m、引取り速度は0.5m/minで成形した。得られ
た成形品を切削加工し、JIS規格に準拠したアイゾッ
ト試験片を作成して、アイゾット衝撃値を測定した。
尚、比較例2では、発泡異形押出成形時に引き千切れが
発生したが、引き千切れ発生直前に採取したサンプルを
切削加工してアイゾット試験片を得た。得られた結果を
表2に記載した。
【0023】
【表1】
【0024】
【表2】
【0025】
【発明の効果】表1および表2に示されたデータから明
らかなように、本発明の有機繊維フィラー含有ポリプロ
ピレン樹脂組成物は押出加工時の溶融状態で引き千切れ
が無く成形性に優れ、且つ発泡成形させても物性強度の
高い良好な成形品を安定して得ることが可能である。
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き Fターム(参考) 4F071 AA15 AA20 AA73 AA74 AA88 AD01 AF23 AH19 BA01 BB06 BC01 BC03 4J002 AH00Y BB02X BB03X BB11W BB12W FA04Y FD01Y FD010 FD320

Claims (4)

    【特許請求の範囲】
  1. 【請求項1】 下記式(1)を満足するポリプロピレン
    樹脂100重量部に対して、有機繊維フィラーを1〜2
    50重量部の割合で含有してなる有機繊維フィラー含有
    ポリプロピレン樹脂組成物。 Log MT >4.24 × Log[η]−1.2 (1) (式中、MTはポリプロピレン樹脂の230℃における溶
    融張力(単位:cN)を、[η]は135℃のテトラリン
    中で測定した固有粘度(単位:dl/g)を表す。)
  2. 【請求項2】 ポリプロピレン樹脂が、下記のオレフィ
    ン重合体組成物(A)、または該オレフィン重合体組成
    物(A)および下記のポリプロピレン系樹脂(B)からな
    る混合物であって、該ポリプロピレン系樹脂(B)の混
    合割合が混合物基準で90重量%以下である請求項1記
    載の有機繊維フィラー含有ポリプロピレン樹脂組成物。 オレフィン重合体組成物(A):下記の(a)および
    (b)からなるオレフィン重合体組成物 (a)エチレン単独重合体またはエチレン重合単位を5
    0重量%以上含有するエチレン−オレフィン共重合体で
    あって、135℃のテトラリン中で測定した固有粘度
    [ηE]が15〜100dl/gの範囲にあるポリエチ
    レン0.01〜5.0重量部 (b)プロピレン単独重合体またはプロピレン重合単位
    を50重量%以上含有するプロピレン−オレフィン共重
    合体からなり、135℃のテトラリン中で測定した固有
    粘度[ηP]が0.2〜10dl/gであるポリプロピ
    レン100重量部ポリプロピレン系樹脂(B):プロピ
    レン単独重合体もしくはプロピレンを主成分とするプロ
    ピレン/α・オレフィン共重合体
  3. 【請求項3】 請求項1または請求項2記載の樹脂組成
    物に、更に発泡剤を配合した有機繊維フィラー含有ポリ
    プロピレン樹脂組成物。
  4. 【請求項4】 請求項1〜請求項3のいずれか1項記載
    の有機繊維フィラー含有ポリプロピレン樹脂組成物を押
    出加工して得られた成形品。
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