JPS6169848A - ポリプロピレン樹脂組成物 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるた
め要約のデータは記録されません。

Description

【発明の詳細な説明】 ［産業上の利用分野］ この発明は、繊維状充填材と非繊維状充填材とで強化さ
れ、自動車、電気等の技術分野で好適に使用することの
できるポリプロピレン樹脂組成物に関する。

［従来の技術およびその問題点］ 無機質充填材で強化したポリオレフィンは、たとえば自
動車１弱電等の工業材料分野を中心に重要な素材として
巾広く使用されている。これらの分野では、大きな機械
的強度を有すると共に表面外観が美麗であり、しかも変
形を生じさせない素材が要求されている。

しかしながら、従来、前記分野の要求に答えるためにポ
リオレフィン樹脂の改良工夫が種々試みられているが、
前記分野で要求される全ての性質を満足するものは未だ
ないのが現状である。たとえば、ガラス！ａ維を中心と
したｔａ維状状充填材強化したポリオレフィン樹脂は、
ある種の強度、剛性の大幅な改良が見られるものの、衝
撃強度の低下を招いたり、成形品の表面外観の悪化、ソ
リ、変形等を生じる欠点がある。また、炭酸カルシウム
、タルク等の非繊維系充填材で強化したポリオレフィン
樹脂は、前記欠点はないものの、強度、耐熱剛性等の向
上が小さい等の問題がある。

［問題点を解決するための手段］ この発明は前記事情に基づいてなされたものである。こ
の発明者は、たとえば自動車、電気等の分野に好適な素
材としてのポリプロピレン樹脂組成物の開発につき鋭意
研究したところ、＃定の繊維状充填材と特定の非１１Ｉ
維状充填材とをそれぞれ特定の配合割合でポリプロピレ
ン樹脂に配合すると、機械的強度が大きく、表面外観が
良好で、変形が無く１寸法安定性の良い成形品に成形回
部なポリプロピレン樹脂組成物が得られることを見出し
てこの発明に到達した。

すなわち、この発明の目的は、機械的強度としてたとえ
ば衝撃強度、耐熱剛性が大きく、表面外観が良好で、ソ
リ、変形等の著しく小さな成形品を与えるポリプロピレ
ン樹脂組成物を提供することにある。

前記目的を達成するためのこの発明の概要は、ポリプロ
ピレン樹脂（Ａ）４０〜９２重量％と、平均繊維径が０
．１〜２鉢であると共に７スベクト比が２０〜６０であ
るｍ雄状充填材（Ｂ）３〜３０重量％と、平均粒子径が
０．３〜３μであるタルク（Ｃ）５〜３５重量％とを含
み、配合重量比（Ｂ）／（’Ｃ）が１７９〜２／１であ
ることをｉ徴とするものである。

この発明におけるポリプロピレン樹脂は、一般に成形材
料等の用途に使用されるものであれば良く、特に制限は
無い、したがって、プロピレンポモポリマー、プロピレ
ンとαオレフィンとの共ｆｆｉ合体たとえばプロピレン
−エチレンブロック共重合体、プロピレン−エチレンラ
ンダム共重合体等を使用することができる。前記各種の
ポリプロピレンのうち結晶性ポリプロピレンホモポリマ
ー、プロピレン−エチレンブロック共重合体およびプロ
ピレン−エチレンランダム共重合体が好ましい。

この発明におけるｍ！Ｉ状充填材は、その平均繊維径が
σ、１〜？牌であり、好ましくは０．５〜１舊であると
共にアスペクト比が２０〜６０であり。

好ましくは３０〜５０であることが重要である。

前記モ均ｍ維径が０．１島よりも小さくなると、嵩比重
が小さくなり過ぎて他の成分との配合が困難となり、た
とえ配合できたとしてもこのｍ＃１状充填材の分散が忍
くなる。また、前記平均ｍ’ａ径が２ｕＬを越えると共
に前記アスペクト比が６０を越えると、このポリプロピ
レン樹脂組成物を用いて成形した成形品の表面外観が不
良となる。前記平均繊維径が０．２ルを越えると共に前
記アスペクト比が２０未満であると、このポリプロピレ
ン樹脂組成物を用いて成形した成形品の剛性が向上しな
い。

この発明におけるｍ雄状充填材は、前記条件を満たす限
りどのようなものでも良く、たとえば繊維状マグネシウ
ムオキシサルフェート、チタン醜カリウムｍ雄、ガラス
繊維、ケイ酸カルシウム繊維、アルミナシリカ系のガラ
スａｍであるセラミックファイバー、炭素繊維、ロック
ウール、チッ化ケイ素ホイスカー等が挙げられる。前記
各種の繊維状充填材の中でも、ｌａ雄状マグネシウムオ
キシサルフェート、チタン酸カリウム繊維、ガラスａｍ
、　ケイ庸カルシウム繊維等が好ましい。

・この発明におけるタルクは、平均粒子径が０．３〜３
終であり、好ましくは０．５〜１延であることが重要で
ある。このタルクの平均粒子径が０．３゜未満であると
、タルクの分散性が不良となる。また、平均粒子径が３
涛を越えると、このポリプロピレン樹脂組成物を用いて
成形した成形品の衝撃強度が低下すると共に傷付き白化
現象が目立つようになる。この発明に使用するタルクは
、前記条ヂトを満足する限り特に制限は無い。

この発明で重要なことの一つは、ポリプロピレン樹脂組
成物が、＃ｉ記ポリプロピレン樹脂を４０〜９２重量％
で、好ましくは５０〜８５重量％で、前記繊維状充填材
を３〜３０重量％で、好ましくは５〜２０重量％で、前
記タルクを５〜３５重量％で、好ましくは１０〜３０重
量％で含むことである。

前記繊維状充填材の配合量が３重量％未満であると、こ
のポリプロピレン樹脂組成物の成形品の剛性が向上せず
、また、３０重ｆｆｉ％を越えると、このポリプロピレ
ン樹脂組成物自体の製造が困難となり、たとえ製造でき
たとしてもこのポリプロピレン樹脂組成物による成形品
の衝撃強度が低下する。

前記タルクの配合量が５重量％未満であると、このポリ
プロピレン樹脂組成物の成形品の剛性が向上しないばか
りか成形品のソリを抑制する効果がでない、また、前記
タルクの配合量が３５重量％を越えると、成形品の衝撃
強度の低下、ポリプロピレン樹脂組成物の流動性の低下
等を生じ、また、成形品に７０−マークが発生したりす
る。

さらに、この発明について重要なことの一つは前記繊維
状充填剤と前記タルクとの配合ｆｆｉ量比が１／９〜２
／１の範囲内にあることである。前記配合ｆｆｕｊＬ比
が２／１を越えると、このポリプロピレン樹脂組成物に
よる成形品にソリが生じると共に寸法安定性が悪くなり
、前記配合重量比が１／９未満であると、前記成形品の
剛性が向上しない。

この発明のポリプロピレン樹脂組成物は、前記ポリプロ
ピレン樹脂と前記繊維状充填剤と前記タルクとを前記特
定の配合割合で配合することにより機械的特性たとえば
ｍ撃強度、耐熱剛性等が大きく向上すると共にその成形
品の表面外観が美麗なものとなり、しかもソリ、変形等
がなくなるのであるが、このポリプロピレン樹脂組成物
による成形品の強度をさらに向上させるために、このポ
リプロピレン樹脂組成物中にシラン系カップリング剤お
よび／または変性ポリオレフィンを配合するのが好まし
い。

前記シラン系カップリング剤および変性ポリオレフィン
のいずれか一方だけを配合しても良いし、また両方を配
合しても良い。

前記シラン系カップリング剤としては、たとえばビニル
トリエトキシシラン、ビニルトリメトキシシラン、ビニ
ルトリクロロシラン、ビニルジクロロエチルシラン、ビ
ニルジロロエチルシラン、ビニルトリス（β−メトキシ
エトキシシラン）、γ−グリシドキシプロビルトリメト
キシシラン、γ−７ミノプロピルトリエトキシシラン、
γ−メタクロキシプロピルトリメトキシシラン、Ｎ−β
−（アミノエチル）−γ−アミノプロピルトリエトキシ
シラン、Ｎ−β−（アミノエチル）−γ−７ミノプロビ
ルメチルジエトキシシラン等が挙げられる。

前記シラン系カップリング剤の配合量としては、前記ポ
リプロピレン樹脂と前記繊維状充填剤と前記タルクとの
合計１００２１ｆｉ部に対して、０．１〜３重量部とす
るのが好ましい、この配合量が０．１重量％未満である
と、このポリプロピレン樹脂組成物による成形品の強度
が向上しないことがあり、また、前記配合量が３ｇ！、
量％を越えると、強度の増加が飽和に達してしまい、価
格面からすると前記シラン系カップリング剤の３重量％
を越える配合は不利となる。

前記変性ポリオレフィンとしては、たとえば、不飽和カ
ルボン酸、不飽和カルボン酸の誘導体、塩素、ビニルシ
ランで変性したポリエチレン、ポリプロピレン、エチレ
ンプロピレン共重合体が挙げられる。前記変性に使用す
る不飽和カルボン酸としては、たとえばアクリル酸、メ
タアクリル酸、マレイン酸、フマル酸、イタコン酸、ク
ロトン醜、シトラコン酸、ソルビン酸、メサコン酸、ア
ンゲリカ酸等が挙げられ、前記不飽和カルボン酸の誘導
体としては、酸無水物、エステル、アミド、イミド、金
属塩等が有り、たとえば、無水マレイン酸、無水イタコ
ン酸、無水シトラコン酸。

アクリル酸メチル、メタアクリル醜メチル、アクリル酸
エチル、アクリル酸ブチル、マレイン酸モノエチルエス
テル、アクリルアミド、マレイン酸モノアミド、マレイ
ミド、Ｎ−ブチルマレイミド、アクリル酸ナトリウム、
メタクリル酩ナトリウム等が挙げられる。

前記各種の変性ポリオレフィンの中でも、無水マレモノ
醜で変性したポリプロピレンが特に好ましい。

ｉＷ記変性ポリオレフィンの配合量としては、前記ポリ
プロピレン樹脂と前記繊維状充填剤と前記タルクとの合
計１００重量部に対して、０．１〜５重量部であるのが
好ましい、この配合量が０．１重量部未満であると、こ
のポリプロピレン樹脂組成物による成形品の強度がさほ
ど向上しないことがあり、前記配合量が５重量部を越え
ると、配合量の増加に対応する強度の増加がなく、５重
量部を越えて多く配合すればするほど価格面で不利とな
る。

この発明のポリプロピレン樹脂組成物による成形品の衝
撃強度をさらに向上させるときには、エラストマーを配
合するのが好ましい。

前記エラストマーとしては、たとえばスチレン−エチレ
ン−ブタジェン−スチレンゴム（Ｓ−Ｅ−Ｂ−Ｓ）、　
　スチレン−ブタジェン−スチレンゴム（Ｓ−Ｂ−３）
、　スチレン−イソプレン−スチレンゴム（Ｓ−Ｉ−３
）、スチレン−ブタジェンゴム（Ｓ−Ｂ）等のスチレン
系エラストマー、エチレンプロピレンゴム、エチレンプ
ロピレンジエンゴム等のすレフイン系エラストマーが好
ましく、スチレン−ブタジェンゴム、エチレンプロピレ
ンゴム等が特に好ましい。

前記エラストマーの配合量としては、前記ポリプロピレ
ン樹脂と前記繊維状充填剤と前記タルクとの合計１００
重量部に対して、３〜２０ｆ重量部とするのが好ましい
、この配合量が２０ｉ量部を越えると、このポリプロピ
レン樹脂組成物による成形品の剛性、特に高温での剛性
の低下が著しく、また成形品の表面の硬度の低下が著し
いことがある。

この発明のポリプロピレン樹脂組成物は、前記各成分の
外に必要に応じて酸化防止剤、難燃剤。

紫外線吸収剤、帯電防止剤、滑剤、離型剤、着色剤子の
添加剤を含んでいても良い、この添加剤の配合量は、こ
のポリプロピレン樹脂組成物による成形品の機械的特性
、表面外観等を阻害せず、またソリや変形等を生じさせ
ない程度であることは言うまでもない。

この発明のポリプロピレン樹脂組成物は、前記ポリプロ
ピレン樹脂、前記繊維状充填剤、前記タルク、要すれば
前記シラン系カップリング剤、変性ポリオレフィン、エ
ラストマー、各種の添加剤を所定配合割合でもって配合
し、乾燥混合および溶融混合の併用法、多段溶融混合法
、単純溶融混合法等により十分に均一に混練することに
より得ることができる。混線操作は、たとえばオープン
ロール、パンバリミキサー、Ｖ型ブレンター、車軸スク
リュー押出機、二輪スクリュー押出機、コニーダ押出機
、多軸スクリュー押出機等により行うことができる。　
・ かくして得られるポリプロピレン樹脂組成物は、たとえ
ば射出成形、押出成形、中空成形、圧縮成形、真空成形
、圧空成形、積層成形、ロール加工、延伸加工等の各種
の加工法により種々の成形品に成形される。得られる成
形品は、良好な機械的特性を有すると共に表面状態がき
わめて良好であり、ソリや変形がきわめて小さいので、
このポリプロピレン樹脂組成物は、自動車、電気分野等
の工業材料分野の素材として非常に有用である。

［発明の効果］ この発明に係るポリプロピレン樹脂組成物は、その成形
品の機械的強度たとえば衝撃強度、耐熱強度を著しく向
上させ、その表面外観を良好にし、ソリや変形等を小さ
くすることができる。−さらに、このポリプロピレン樹
脂組成物にシラン系カップリング剤および／または変性
ポリオレフィンを配合すると、成形品の機械的強度をさ
らに向上させることができ、また、エラストマーを配合
すると成形品の衝撃強度を向上させることができる。

このポリプロピレン樹脂組成物のこのような特性は、ポ
リプロピレン樹脂と特定の繊維状充填剤と特定のタルク
とを限定された配合割合で配合し、かつ前記繊維状充填
剤と前記タルクとの配合重量比を特定の範囲にすること
により初めて達成されるものである。

［実施例］ 次にこの発明について実施例と比較例とを示してこの発
明をさらに具体的に説明する。

（実施例１．２） プロピレン−エチレンブロック共重合体（ＥＰと略する
。　）　　（ＭＩ　＝　６ｇ／１０分、エチレン含有量
：９重量％、）７０重量％、第１表に示す平均繊維径、
アスペクト比を有する第１表に示す種類の繊維状充填材
２０重量％、および平均粒子径０．８給のタルク１０重
量％をＶ型ブレンダーでよく混合した後、−軸押出機で
溶融混合してペレットを得た。

このペレットを２００℃で射出成形し、試験片を作成し
た。

前記試験片を用いて次の物性測定をした。

結果を第１表に示す。

【アイゾツト衝撃強度） ＡＳＴＭ　　Ｄ２５６（ノツチ付さ）に準拠して測定し
た。

（落錘衝撃強度） ＪＩＳ　　Ｋ７２１１に準拠して測定した。撃芯半径１
／４　インチ、落錘受台５０φ （曲げ弾性率） ＡＳＴＭ　　０７９０に準拠して測定した。

（表面外観） 成形温度２００℃、金型温度５０℃で射出成形・した１
４０Ｘ１４０Ｘ３ｍｍの平板の表面粗さを目視にて観察
して評価した。

（ソリ率） 射出成形して得た厚さ２ｍｍ、直径１５０　ａｍ、セン
ターゲート径５ｍ鳳の円板を２３℃の室温で４８時間放
置した後、その円板の直径方向における両端の反り高さ
Ｈ（１鳳）　、　　ｈ　（＋ｕ＋）を計測し５次式に従
ってソリ率を求めた。

Ｘｈ ソリ率＝ＹＹＴ■１×１ＯＯ （以下、余白） 第１表中のソリに関する記号とソリ率との関係は次の通
りである。

第１表に示す平均繊維径、アスペクト比を有する第１表
に示す種類の繊維状充填材を用いた外は実施例１と同様
にした。

物性測定の試験結果を第１表に示す。

第１表から明らかなように、平均繊維径が０．１〜２ル
の範囲内にあると共にアスペクト比が２０〜６０の範囲
内にある繊維状充填材を配合したポリプロピレン樹脂組
成物の試験片は１曲げ弾性率、アイゾツト衝撃強度、落
錘衝撃強度が大きくて表面外観が良好でソリを生じない
。

（実施例−３） プロピレン−エチレンブロック共重合体、繊維状マグネ
シウムオキシサルフェート、タルクの配合割合を第２表
に示すように変えた外は前記実施例１と同様に実施した
。結果を第１表に示す。

なお、傷付き白化性は、次のようにして評価した。

（傷付き白化性） テーバスクラッチ試験機を用いて、１５０ｇの荷重を加
えながら試験片上にカッターで傷を付けた０次に暗視野
型偏光顕微鏡を用い、湯部に一定Ｘ［ｋのハロゲン光を
４５度方向からリング上に入射させ、電流値に変換した
。この電流値を次式に代入して傷付き白化度とした。

（Ａ：無傷部の測定値、Ｂ；湯部の測定値）この値を以
下の如くランク分けして評価した。

なお、傷付き白化度と目視白化度との関係についても以
下に示す。

（実施例４） 実施例３の組成物１００重量部に対して、無水マレイン
酸で変性したポリプロピレン（酸付加量５重量％）１重
量部を配合してポリプロピレン樹脂組成物のペレットを
得、このペレットで前記実施例１と同様にして試験片を
作成し、各種の物性を測定した。

結果を第２表に示す。

（以下、余白） （実施例５） プロピレン−エチレンブロック共重合体、繊維状マグネ
シウムオキシサルフェート、タルクの配合割合を第２表
に示すように変えた外は前記実施例１と同様に実施した
。

結果を第２表に示す。

（実施例６） 実施例３の組成物１００重量部に対して、無水マレイン
酸で変性したポリプロピレン（酸付加量５重量％）３重
量部およびγ−７ミノブロビルトリエトキシシラン１重
量部を配合してポリプロピレン樹脂組成物のペレットを
得、このペレットで前記実施例１と同様にして試験片を
作成し、各種の物性を測定した。

結果を第２表に示す。

（比較例５） 平均粒子径１２ルのタルクを用いた外は前記実施例５と
同様にした。

結果を第２表に示す。

第２表において、実施例３と実施例４との比較、実施例
５と実施例６との比較から、変性ポリオレフィンの添加
あるいは変性ポリオレフィンおよびシラン系カップリン
グ剤の添加はポリプロピレン樹脂組成物の機械的特性お
よび耐傷付き白化性を向上させる。また、比較例５から
明らかなように、タルクの平均粒子径が０，３〜３隼の
範囲を外れるとポリプロピレン樹脂組成物による成形品
の機械的特性および耐傷付き白化性が低下する。

（以下、余白） （実施例７） プロピレン−エチレンブロック共重合体（ＭＩ＝１０ｇ
／１０分、エチＬ／７含有量；５重量％）７０重量％、
平均繊維径０．３μであると共にアスペクト比が５０で
あるチタン酸カリウム繊！１１０重量％および平均粒子
径がＯ，ａμのタルク２ｏ重量％とを前記実施例１と同
様にして配合してポリプロピレン樹脂組成物のベレット
を得、試験片を作成して各種の物性を測定した。

その結果を第３表に示す。

（実施例８） 実施例７で用いた成分の合計１００重量部に対してエチ
レン−プロピレンゴム（ムーニー粘度２４、　ＭＩ　＝
３．５ｇ／１０分）７重量部を配合してポリプロピレン
樹脂組成物を得、試験片を作成して各種の物性を測定し
た。

その結果を第３表に示す。

（実施例９） プロピＬ／ンーエチレン共重合体（ＭＩ＝１０ｇ／１０
分、エチレン含有量：５重量％）７０重量％と、平均繊
維径０−ａ＝、アスペクト比４０の繊維状マグネシウム
オキシサルフェート１５重量部と、平均粒子径０．８終
のタルク１５３ＴＥ量％と、前記各成分の合計１００ｉ
量部に対してスチレン−ブタジェンゴム（Ｍ　Ｉ　＝　
６　ｇ／１０分）１５重量部とを配合してポリプロピレ
ン樹脂組成物を得、試験片を作成して各種の物性を測定
した。

その結果を第３表に示す。

（実施例１０） プロピレン−エチレンブロック共重合体（ＭＩ＝　１０
ｇ／１０分、エチレン含有量５重量％）７０重量％と、
平均繊維径Ｏ，ａμ、アスペクト比４０の繊維状マグネ
シウムオキシサルフェート１５ｉ３ｉ％と、平均粒子径
０．８μのタルク１５重量％と、前記各成分の合計１０
０ｉ量部に対してスチレン−ブタジェンゴム（Ｍ　Ｉ　
＝　６ｇ／１０分）１５重量部、無水マレイン酸変性ポ
リプロピレン（醜付加量；５３１！量％）２重量部およ
びγ−７ミノプロビルトリエトキシシラン１重量部とを
配合してポリプロピレン樹脂組成物を得、試験片を作成
して各種の物性を測定した。

その結果を第３表に示す。

（比較例６） 繊維状充填剤として平均繊維径０．３共およびアスペク
ト比５０のチタン酸カリウム繊維と、平均粒子径１２周
のタルクとを用いた外は前記実施例７と同様にした。

結果を第３表に示す。

（比較例７） 繊維状充填剤として平均繊維径１３終およびアスペクト
比２３０のガラス繊維を用いた外は、前記実施例９と同
様にした。

結果を第３表に示す。

第３表から明らかなように、エラストマーを配合したポ
リプロピレン樹脂組成物はこれを配合していないポリプ
ロピレン樹脂組成物よりも大！！な衝撃強度を有し、ま
た、エテストマー、変性ポリオレフィン、シラン系カッ
プリング剤を配合したポリプロピレン樹脂組成物は、こ
れらを配合しないものより大きな曲げ弾性率および衝撃
強度を有する。しかも表面状態は良好である。

また、比較例６，７の結果から、タルクの平均粒子が３
μよりも大きく、また平均繊維径が２ルよりも大きく、
アスペクト比が６０よりも大きいと、　Ｊ１１械的強度
、表面状態が不良となる。

（以下、余白）

Claims (3)

【特許請求の範囲】
1. （１）ポリプロピレン樹脂（Ａ）４０〜９２重量％と、
   平均繊維径が０．１〜２μであると共にアスペクト比が
   ２０〜６０である繊維状充填材（Ｂ）３〜３０重量％と
   、平均粒子径が０．３〜３μであるタルク（Ｃ）５〜３
   ５重量％とを含み、配合重量比（Ｂ）／（Ｃ）が１／９
   〜２／１であることを特徴とするポリプロピレン樹脂組
   成物。
2. （２）前記ポリプロピレン樹脂と前記繊維状充填材と前
   記タルクとの合計１００重量部に対して０．１〜３重量
   部のシラン系カップリング剤および／または０．１〜５
   重量部の変性ポリオレフィンを含む特許請求の範囲第１
   項に記載のポリプロピレン樹脂組成物。
3. （３）前記ポリプロピレン樹脂と前記繊維状充填材と前
   記タルクとの合計１００重量部に対して３〜２０重量部
   のエラストマーを含む特許請求の範囲第１項または特許
   請求の範囲第２項に記載のポリプロピレン樹脂組成物。