JPS5839854B2 - 三元熱可塑性成形コンパウンド - Google Patents

Description

【発明の詳細な説明】 本発明は、エチレン−プロピレン共重合体、ポリプロピ
レンホモ重合体及びポリエチレンをベースとする三元成
形コンパウンドに関する。

ポリプロピレンはい（つかの非常に優れた特性、例えば
比較的低い密度、高温並びに水性及び非水性液体に対す
る優れた安定性と共に有用ではない特性も有しており、
室温以下の温度、特に０℃より低い温度で衝撃強さが低
いことが挙げられる。

高い衝撃強さは多くの用途、例えば運搬容器、トラン久
自動車部品等では必要でありかつ重要である。

この種類の成形品を製造するために一般に使用される高
密度のポリエチレンは高い衝撃強さを有するが、高い温
度に対して低い安定性を有する。

エチレン−プロピレン共重合体は飽和でも不飽和のもの
でも良好な機械的特性と共に耐老化性、耐オゾン性及び
耐寒性を有しているので、特に気候に曝らされる用途に
非常に好適である。

そのゴム様特性故により硬質の重合体を好んで添加する
。

ところで、ポリプロピレン及び／又はポリエチレン及び
／又はエチレン−プロピレン共重合体の特性を二元−又
は三元成形コンパウンドの製造により結合することが度
々試みられた。

例えばポリプロピレン及びポリエチレンからの混合物を
使用することは知られているが、それはポリプロピレン
単独に比較して衝撃強さは殆んど改良されていない。

西ドイツ国特許公開第２２０２７０６号明細書及び同第
２２０２７３８号明細書からはアイソタクチックなポリ
フロピレンとエチレン−プロピレンゴムとからの混合物
が公知であり、これは混合後に加硫剤の添加により部分
架橋されるか又はその製造の際に既に部分架橋している
ＥＰＭが装入される。

しかし多（の用途にとってそのような混合物の遠戚され
る引張り強さ、破断時の伸び、引張伝搬強さ並びに硬度
（１００℃で測定）について改良する必要がある。

つまりそれは必要とされる要件をすべての用途に対して
満たすものではない。

ポリエチレンと結晶度が１０〜２０％であるＥＰＤＭ−
重合体との混合物は米国特許第３９１９３５８号明細書
から公知である。

この種類の生成物は高い引裂強さを有するが、ポリエチ
レンの溶融温度が低いために十分に良好は熱安定性を有
しておらず、また残留変形、剛性及び硬度も不十分であ
る。

西ドイツ国特許公開第２７３２９６９号明細書から未架
橋のエチレン−プロピレン序列重合体とアイソタクチッ
クなポリプロピレンとからの二元成形コンパウンドが公
知である。

しかしそのような混合物は組成に左右されて十分な低温
柔軟性を持たないかまたは十分な熱形状安定性も有して
いない。

ｎ−へブタン中で９０重量％以上が不溶である結晶性ポ
リプロピレン５０〜９０重量％、ポリエチレン５〜３０
重量％及びｎ−へブタン中で少なくとも８０重量％が不
溶であるエチレン−プロピレンブロック共重合体５〜４
０重量％から成る英国特許第１１５４４４７号明細書が
ら公知の三元成形コンパウンドは僅か１ｏＮ／−の引張
強さを示すだけでありかつ一３０℃を下廻る温度では可
撓性ではない。

西ドイツ国特許公開第２８２８７６３号明細書カラポリ
プロピレン９０〜６０重量％、ポリエチレン４〜３０重
量％及びゴム様エチレン−プロピレン共重合体６〜３０
重量％から成るポリプロピレン−成形コンパウンドが公
知であり、この成形コンパウンドではエチレン−プロピ
レン共重合体とポリエチレンとからのゴム混合物のメル
トインデックスとポリフロピレンのメルトインデックス
がＭＦＩ（２３０１５）で比２〜１５でなげればならな
い。

この成形コンパウンドにより達成し得る特性に′！、特
に例えば非常に低い温度におけるノツチ衝撃強さが該当
するが、それは不完全である。

それというのもそれから製造した製品例えばバンパーは
一３０℃でもはや役立たず、それ故この成形コンパウン
ドをこの用途に使用することができないからである。

また、すべての成形コンパウンドが非常に低いメルトイ
ンデックスを示すために射出成形法で所望される良好な
加工性を示すものではない。

これに対して西ドイツ国特許公開第２７４２９１０号明
細書から、実質的に無定形のエチレン−プロピレン共重
合体２５〜８５重量％及びプロピレンの結晶性ブロック
共重合体１５〜７５重量％及び場合により付加的なポリ
エチレンとから成る熱可塑性ニジストマー混合物が公知
である。

西ドイツ国特許公開第２８２１３４２号明細書に記載さ
れたように、この成形コンパウンドは硬度、引張強さ、
高温に対するより良好な安定性について改良の必要があ
り、かつ例えばこれらの特性については西ドイツ国特許
公開第２８２１３４２号明細書による成形コンパウンド
の方が上回っている（西ドイツ国特許公開第２８２１３
４２号明細書表１および表２が証明）。

西ドイツ国特許公開第２８２１３４２号明細書から結晶
質アイソタクチックフロピレンホモ重合体３０〜７５部
、主として無定形のゴム様エチレン−プロピレン重合体
２５〜７０部およびポリエチレン最高１５部（これは含
有量に応じてプロピレンホモ重合生成物に代わる）を含
有する熱可塑性エラストマー混合物が公知である。

該混合物は二元成形コンパウンドに比べて、自動車用バ
ンパーの製造にも適するようにする部分的に改善された
性質を有する。

しかし極端な負荷に対しては西ドイツ国特許公開第２８
２１３４２号明細書から公知のエラストマー混合物の機
械的性質、特にノツチ衝撃強さ、引張強さおよび低温柔
軟性について尚改善の必要があることが示された。

本発明の課題は、高い熱形状安定性、良好な機械的特性
、特に引張強さ、高い低温柔軟性、すなわち低温でのノ
ツチ衝撃強さを有し、更にペレット化可能であり、かつ
全体として公知の二元および三元成形コンパウンドに対
して１種以上の性質に関して改善された熱可塑性成形コ
ンパウンドを見出すことである。

公知の成形コンパウンドで他のものと一緒に周辺産物と
して偶然に生じたのではない、簡単な手段によって最適
な耐衝撃性の、所望の性質を有する三元成形コンパウン
ドを得ることも本発明の関心事である。

所望の成形コンパウンドはその収縮傾向についても改善
されるはずであり、かつ特に射出成形法で使用するのに
好適である。

ところで、前記の課題は簡単な手段により（ａ） エ
チレン含量少なくとも６５重量％、メルトインデックス
ＭＦＩ（２３０１５）０．７〜２．０１／１０分及び５
．ＯＮ／−より大きい引張強さを有する部分結晶質のエ
チレン−プロピレン共重合体３８〜４８重量％ （ｂ） メルトインデックスＭＦＩ（２３０１５）２
５〜６５ｆ／１０分を有するポリプロピレンホモ重量体
２７〜６２重量％ （ｅ） タルトインデックスＭＦＩ（２３０１５）１
５〜５０ｆＩ／１０分を有するポリエチレン３〜３０重
量％ から成りかつ成形コンパウンドのメルトインデックスＭ
ＦＩ（２３０１５）少なくとも８グ／１０分及び成形コ
ンパウンドの引張強さ少なくとも１５Ｎ／−及び破断時
の押び少なくとも４５０％を有する成形コンパウンドに
より最適に解決されることが判明した。

西ドイツ国特許公開第２８２１３４２号明細から公知の
混合物に比して、本発明により少なくとも５．ＯＮ／１
ｎ！Ｌである引張強さを有する部分結晶エチレン−プロ
ピレン共重合体の使用下に高い衝撃強さ、高い熱形状安
定性、−４０℃の低温においても高いノツチ衝撃強さを
有し、その上に収縮の回避下に加工して射出成形部材を
製造することのできる三元成形コンパウンドを製造する
ことに成功したことは全く予想外であった。

例えば西ドイツ国特許公開第２８２８７６３号明細書に
よる成形コンパウンドに比べて本発明は簡単に実現する
ことができる。

それというのも本発明は、各成分をそのメルトインデッ
クスによって選択し、かつ成形コンパウンド沖の成分の
一定の重量の割合を維持して確実に所望の性質を有する
三元成形コンパウンドを作る方法を示すからである。

本発明は西ドイツ国特許公開第２８２８７６３号明細書
によるポリプロピレン成形コンパウンドとはエチレン−
プロピレン共重合体の高い割合によって著しく異なって
おり、この共重合体は公知の成形コンパウンドとは異な
り改善された性質を有スる成形コンパウンドを与え、こ
のことは多数の公知の成形コンパウンドでは期待できな
かった。

メルトインデクスを特徴とする特性表示は成形コンパウ
ンドの流動性、したがって加工性についても行なわれる
。

本発明による成形コンパウンドは特に射出成形によって
も加工可能であり、したがってメルトインデクスＭＦＩ
（２３０１５）少なくとも約８を有すべきである。

更に、本発明による成形コンパウンドは、エチレン−プ
ロピレン共重合体とポリフロピレンホモ重合体が合計し
て７０〜９７重量％で成形コンパウンド中に含有されて
いることを特徴とする。

有利には、使用されるエチレン−プロピレン共重合体は
７０重量％を上廻るエチレン含量を有する。

本発明によれば、非常に高い生強度ゴムとしても公知で
ある高い強度を有する部分結晶エチレン−プロピレン共
重合体を使用する。

このエチレン−７０ピレン共重合体はペレット化可能で
あり、それ故例えば西ドイツ国特許公開第２８２１３４
２号明細書で使用されているようなペレット化し得ない
無定形又は殆んど無定形のエチレン−プロピレン共重合
体に比べて総体的に成形コンパウンドに加工技術的利点
を与える。

本成形コンパウンドに対してはエチレン６５〜８２重量
％、プロピレン１８〜３５重量％及び第三成分０〜８重
量％から成るエチレン−プロピレン共重合体及び／又は
エチレン−プロピレンターポリマーを使用すると優れて
いる。

一般に、第三成分としてはジシクロペンタジェン、アル
キリデンノルボネン、アルケニルノルボネン、アンカジ
エン及びシクロアルカジエンが使用される。

、成形コンパウンドには本発明では最低引張強さ８、Ｏ
Ｎ ／ｍＡ、殊に２０ Ｎ ／ｍｔ？ｔを上廻る引張強
さを有するエチレン−プロピレンターポリマーを使用す
ると優れている。

他の本発明の構成は、ポリプロピレンホモ重合体の代り
にその割合に応じてメルトインデックスＭＦＩ（２３０
１５）１５〜５０、殊に２０〜４０のポリプロピレン共
重合体を一部使用することである。

ポリプロピレン共重合体は１２重量％を下廻るエチレン
含量を含むと優れている。

本発明による三元成形コンパウンドは一方で１００℃ま
での高温に、また−３０℃を下回る低温に曝される工業
成形品の製造に好適であり、その際その他の機械的性質
はバランスのとれた水準を示す。

優れた用途は自動車用バンパーの製造であり、これは−
４０℃までの低温における衝撃応力に耐えなげればなら
ない。

本発明による成形コンパウンドは、一方で低温における
必要なノツチ衝撃強さを達成するために十分な割合のエ
チレンプロピレン共重合体を含有することにより前記の
法外な応力を配慮したが、この共重合体は熱形状安定性
の若干の低下を伴なっている。

この熱形状安定性の低下に対しては本発明による量の選
択されたポリプロピレンホモ重合体により防止する。

このホモ重合体は成形コンパウンドの熱形状安定性を改
良すると同時に、低温における機械的性質を再び低減す
る。

使用されるポリプロピレンホモ重合体の溶融範囲は有利
に１６５°Ｃである。

意外にも第三成分のポリエチレンが低温におけるノツチ
衝撃強さを高め、かつ後収縮に対して有利に作用するこ
とが予想外にも明らかになった。

ＭＦＩ（２３０１５）１５を上回り、有利には２０〜５
０のポリエチレンが特に有利であると証明され、これは
成形コンパウンドに対して４〜３０重量部、有利に６〜
２０重量％の量で成形コンパウンド中に含有される。

有利にその際低圧ポリエチレンが使用される。

有利に本発明による成形コンパウンドには１２重量％を
下回るエチレン含量を有する、メルトインデクスＭＦＩ
（２３０１５）２０〜４０１／ｌＯ分を有するポリプロ
ピレンコポリマーが使用される。

最適な性質を有する前記の成分から出発する本発明によ
る優れた成形コンパウンドにおいてはポリエチレンとエ
チレン−プロピレン共重合体のメルトインデクスＭＦＩ
（２３０１５）の比が１５以上、有利に２５よりも太き
い。

その際同時にポリエチレンとポリプロピレンホモ重合体
のメルトインデクスの比が０．２５〜３．０であるよう
にするのが有利である。

バランスのとれた所望の性質を有する本発明による優れ
た成形コンパウンドはエチレン−プロピレン共重合体４
０〜４５重量％、ポリプロピレンホモ重合体３５〜５８
重量％及びポリエチレン５〜２０重量％を含有する。

本発明による三元成形コンパウンドは公知方法でプラス
チックで常用の装置、例えば練ローラ機、押出機、混合
装置およびニーダ−を用いて製造することができ、その
際全ての成分を同時に混合することができる。

混合は有利に高めた温度、特に温度１８０〜２８０℃で
剪断力の作用下に行なう。

本発明による成形コンパウンドは付加的に公知の添加剤
、例えば着色剤、滑剤、充填剤、酸化防止剤、ＵＶ−安
定剤、防炎剤、繊維等が添加されていてもよい。

本発明による三元成形コンパウンドに他のプラスチック
を例えば衝撃強さを改善するために添加することも可能
である。

次に本発明を実施例により比較例と共に詳説する。

性質試験には次の方法が使用される： ＤＩＮ（西ドイツ工業規格）５３７３５によるメルトイ
ンデクスＭＦＩ （２３０１５）ｆ／１０分またはＭＦ
Ｉ（１９ｏ／２．１６）ｆＩ／１ｏ分；ＤＩＮ５３４５
３による種々の温度でのノツチ衝撃強さ、凹−破断せず
、１−破断；ＤＩＮ５３４５５による破断時の伸び％；
ビカー軟化点ＶＳＴＡ’Ｃ；室温で４８時間貯蔵後に測
定された収縮ｍｉ；ＤＩＮ５３４５５による引張強さＮ
／ｍｒｉ０例１ 比較のためにＭＦＩｏ、８のＥＰＤＭ４３重量部とＭＦ
Ｉ ５５のポリプロピレンホモ重合体５７重量との二
元混合物を均質にし、かつ加工してペレットにする。

こうして製造されたペレットをコンパウンド温度２２０
〜２６０℃で射出してバンパーの形状の成形品にする。

成形品は射出成形型から取出す際に目標長さ１４３６ｍ
ｍを有する。

室温で貯蔵することにより成形品の後収縮（収縮）が起
る。

４８時間後バンパーは長さ１４３５．５ｍｍ１゜かなく
、すなわち目標長さに対して０．５ ｍｍの収縮が起き
た。

その他の性質は表に挙げる。例２ 比較のためにＭＦＩｏ、８０ＥＰＤＭ４０重量部、ＭＦ
Ｉ ５５のポリプロピレンホモ重合体５０重量部およ
びＭＦＩ２５のポリプロピレン共重合体１０重量部の混
合物を例１のようにして均質にし、かつ加工してペレッ
トにする。

例１と同じ射出条件下でこのペレットから製造されたバ
ンパーは４８時間の貯蔵後目機長さに対して−１，５關
の長さを示す。

この例は少量のポリプロピレン共重合体が成形品の高い
収縮を生ぜしめることを示す。

例３ もう１つの比較例としてＭＦＩｏ、８のＥＰＤＭ４８重
量部およびＭＦ Ｉ ５５のポリプロピレンホモ重合体
５２重量部の二元混合物を例１のようにして製造し、か
つ射出して成形品にする。

室温で４８時間貯蔵後成形品は目標長さに対して±Ｏの
後収縮を示す。

他の詳細は表参照。

例４ 本発明による三元成形コンパウンドをＭＦＩｏ、８のＥ
ＰＤＭ４３重量部及びＭＦ Ｉ ２５のポリプロピレン
ホモ重合体４７重量部及びＭＦ Ｉ ３０のポリエチレ
ン１０重量部から製造し、例１と同様にしてバンパーに
射出成形する。

室温で４８時間貯蔵後、成形品は目標長さに対して±０
０収縮を示す。

他の詳細は表参照。

例５ 比較例として西ドイツ国特許公開第２８２１３４２号明
細書表２の例２から取った。

この例では０．２５％を下回る結晶度、ムーニー粘度Ｍ
Ｌ（１＋４）５２（１２５℃）、および引張強さ６．５
Ｎ／ｍＡの無定形ＥＰＤＭ４５重量部、密度０．９０５
１？／ｃｒＡおよびＭＦＩ（２３０１５）２１に相当す
るＭＦ Ｉ （２３０／２．１６ ） ５．２ｄＶ分を
有するプロピレンホモ重合体５０重量部および密度０．
９６３９／ｃｒｌｉ、 ＭＦＩ （１９０／ ２．１６
）８を有するポリエチレン５重量部から混合物が製造
され、圧縮してプレートにされた。

しかしこのプレートは引張強さ１０．ＯＮ／ｍａ、破断
時の伸び１５０％を有し、中程度の機械的性質を示し、
これは不良の低温柔軟性を意味する。

例６ 西ドイツ国特許公開公報第２８２１３４２号明細書表６
、例１からのも５１つの比較例は例５に記載されたＥＰ
ＤＭ４０重量部、例５に記載されたポリプロピレンホモ
重合体５５重量部および例５に記載されたポリエチレン
５重量部を含有する成形コンパウンドから成る。

この混合物は例５に比べて機械的強度の上昇は示すが、
これは高い密度のポリエチレンの性質に起因するもので
あり、全体のＭＦＩ （２３０１５）５．２ｆ／１０分
を有する、このコンパウンドは射出成形には適さない。

例７ もう１つの比較例として西ドイツ国特許公開第２８２１
３４２号明細書の表７の例４から引用する。

この例では高い引張強さ１２．ＯＮ／ｍ４、結晶塵３％
を有する僅かに結晶質のＥＰＤＭが４０重量部で使用さ
れ、それを例８に記載されたポリプロピレン５５重量部
及び例５に記載されたポリエチレン５重量部と加工する
。

例６と同様に非常に不良な機械的性質を有する生成物が
得られ、この場合にも成形コンパウンドは良好に射出す
ることはできない（ＭＦＩ６．５） 例８ 例１に記載したようにして本発明による混合物をＭＦＩ
ｏ、９０ＥＰＭ４２重量部、ＭＦ Ｉ ４８のボリア０
ピレンホモ重合体４８重量部及びＭＦＩ３０のポリエチ
レン１０重量部から製造し、それをバンパーに射出成形
する。

これは室温で４８時間貯蔵後は目標長さに対して±Ｏの
収縮を示す。

他の詳細は表参照。

表に対する注釈 この表では前記の実施例の最も重要な性質が補足されて
おり、その性質は例えばバンパーのように高い応力を受
ける工業用部品に対して所望される要件を総括したもの
である。

全混合物のＭＦＩは流動性を示すものであり、それ故射
出成形による加工に対する適性を示し、約８以上のＭＦ
Ｉ値は良好な加工性を示す。

ビカー値は良好な熱形状安定性、伸び及び引張強さは一
般的な機械的性質、ノツチ衝撃強さは非常に低い温度に
おける低温柔軟性の尺度及び収縮は射出成形品の品質及
び製造可能性に関するコンパウンド耐久性を表わす。

表中の評価はいくつかの性質に対する高い要求という見
地でなされている。

このことから、度々一方で良好な特性値が他の不良な特
性値と結合していることが明らかである。

比較例の１〜３．５〜７は、望ましい性質の１つ以上が
本発明による要求によれば不十分であることを示し、本
発明では例４及び８によればすべての所望の性質におい
て良好かつ非常に良好な挙動を有することが明らかであ
る。

例１及び３は、ＥＰＤＭとポリプロピレンホモ重合体と
からの二元熱可塑性混合物がＥＰＤＭ含量が低い場合に
は十分な低温柔軟性を有しておらず（例１）かつＥＰＤ
Ｍ含量が高い場合には低い熱形状安定性を有する（例３
）ことを示す。

所望の性質の最適化は不可能である。

例２は、ポリプロピレン共重合体を例１による混合物に
添加することにより成形品の後収縮は不利な作用を受け
、つまり高まり、その上その他の望ましい特性値の改善
も行わないことを示す。

本発明による成形コンパウンドである例４は、バランス
のとれた特性像を機械的な性質、低温柔軟性、収縮、射
出成形性及び熱形状安定性に関する良好な及び非常に良
好な数値をもって示す。

このことは本発明による例８の場合も同様であり、この
場合−３０℃で成形品はノツチ衝撃強さ試験に対して耐
久性である。

例５．６及び７は無定形もしくは殆んど無定形のエチレ
ン−プロピレン重合体をベースとする公知の三元成形コ
ンパウンドであり、これは本発明とは全く異なる特性像
、特に射出成形法における不良な加工性及び破断時の伸
び及び引張強さで明らかであるように中程度の機械的性
質を与える。

この成形コンパウンドより本発明は常に優れている。

特に、特性値の広いばらつきが生じ、これは望ましい性
質を有する成形コンパウンドの選択を不可能にする。

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 １ エチレン−プロピレン共重合体、ポリプロピレンホ
   モ重合体及びポリエチレンをベースとする三元成形コン
   パウンドにおいて、 （ａ） エチレン含有少な（とも６５重量％、メルト
   インデックスＭＦＩ（２３０１５）０．７〜２．０ｆ／
   ｌ０分及び５．ＯＮ／−より大きい引張強さを有する部
   分結晶性エチレン−プロピレン共重合体３８〜４８重量
   ％、 （ｂ） メルトインデックスＭＦＩ（２３０１５）２
   ５〜６５Ｓ’／１０分を有するポリフロピレンホモ重合
   体２７〜６２重量％、 （ｅ） メルトインデックスＭＦＩ （２３０１５）
   １５〜５０Ｓ’／１０分を有するポリエチレン３〜３０
   重量％、 から成りかつ成形コンパウンドのメルトインデックスＭ
   ＦＩ（２３０１５）少なくとも８ｆ／ｌ。 分及び成形コンパウンドの引張強さ少なくとも１５Ｎ／
   １７１ｔ及び破断時の伸び少なくとも４５０％を有する
   ことを特徴とする三元熱可塑性成形コンパウンド。 ２ エチレン−プロピレン共重合体及びポリプロピレン
   ホモ重合体が合計して７０〜９７重量％で成形コンパウ
   ンド中に含有されている特許請求の範囲第１項記載の成
   形コンパウンド。 ３ ポリプロピレンホモ重合体の代りにその割合に応じ
   てメルトインデックスＭＦ Ｉ （２３０１５）１５〜
   ５０、殊に２０〜４０ｆ／１０分を有するポリプロピレ
   ン共重合体を特徴とする特許請求の範囲第１項又は第２
   項記載の成形コンパウンド。 ４ １２重量％より少ないエチレン分を含有するポリプ
   ロピレン共重合体を含有する特許請求の範囲第３項記載
   の成形コンパウンド。 ５ メルトインデックスＭＦ Ｉ （２３０１５）２０
   〜４０ｆ７１０分のポリエチレンを含有する特許請求の
   範囲第１項〜第４項いずれか１つに記載の成形コンパウ
   ンド。 から成るエチレン−プロピレン共重合体及び／又はエチ
   レン−プロピレンターポリマーを含有する特許請求の範
   囲第１項〜第５項いずれか１つに記載の成形コンパウン
   ド。 ７ エチレン−プロピレン共重合体が７０重量％より多
   いエチレンを含有する特許請求の範囲第６項記載の成形
   コンパウンド。 ８ 引張り強さ少なくとも８．ＯＮ／ｍａ、殊に２ｏＮ
   ／ｍａを上廻るエチレン−プロピレンターポリマーを含
   有する特許請求の範囲第７項記載の成形コンパウンド。 ９ エチレン−フロピレン共重合体４０〜４５重量％、
   ポリプロピレンホモ重合体３５〜５８重量％及びポリエ
   チレン５〜２０重量％を含有する特許請求の範囲第１項
   〜第８項いずれか１つに記載のコンパウンド。