JPS642616B2

JPS642616B2 -

Info

Publication number: JPS642616B2
Application number: JP8804182A
Authority: JP
Inventors: Yasunobu Katagiri; Nobuo Nishikawa; Mitsuo Tsugawa
Original assignee: Ube Industries Ltd
Current assignee: Ube Corp
Priority date: 1982-05-26
Filing date: 1982-05-26
Publication date: 1989-01-18
Also published as: JPS58206659A

Description

【発明の詳細な説明】

本発明は、強化ポリプロピレン組成物に関する
ものである。さらに詳しくは、本発明は、高剛性
かつ高耐熱性の成形体を製造するに適した無機充
填材を含有する強化ポリプロピレン組成物に関す
るものである。ガラス繊維で強化したポリプロピレン組成物
は、高剛性かつ高耐熱性の成形品を製造するに適
した材料として様々な分野において広範に使用さ
れている。しかしながら、ガラス繊維強化ポリプ
ロピレン組成物から、特に大型の成形品を製造し
た場合には、得られた成形品は剛性と耐熱性につ
いては問題はないが、成形品の「そり」（変形）
が大きくなる傾向があり、この点が、大型成形品
の成形材料としてガラス繊維強化ポリプロピレン
組成物を用いる場合の問題点となつている。これ
らの問題点を解決するために従来より、多くの検
討がなされているが、成形品の「そり」を低減す
ることのできるガラス繊維強化ポリプロピレン組
成物は、本来の高剛性および高耐熱性との特徴も
低下するなどの別の問題が新たに発生することが
多く、従つて、未だ充分満足できる改良策は知ら
れていない。本発明は、本来の高剛性および高耐熱性の特徴
を低下させることなく、成形品の「そり」を低減
することのできるガラス繊維を含有する強化ポリ
プロピレン組成物を提供するものである。すなわち、本発明は、樹脂成分として(a)エチレ
ン成分含量が２〜30重量％の結晶性エチレン・プ
ロピレンブロツク共重合体、エチレン性不飽和結
合を有する有機シラン化合物もしくは極性基を有
する不飽和化合物、そして有機過酸化物とからな
る混合物を熔融加熱処理して得られた変性ポリプ
ロピレン、および(b)エチレン・プロピレンゴム
を、(a)成分100重量部に対し(b)成分０〜20重量部
の割合で含み、そして、無機充填材成分として、組成物100重量部に対
して、(c)ガラス繊維10〜40重量部、(d)アミノシラ
ン化合物により表面処理されているマイカ0.5〜
10重量部、および(e)アミノシラン化合物により表
面処理されているワラストナイト１〜10重量部を
主成分として含み、かつ、樹脂成分の総量が組成物全体量の50〜85
重量％で、無機充填材成分の総量が組成物全体量
の15〜50重量％である混合物を熔融混合してなる
強化ポリプロピレン組成物を提供するものであ
る。次に、本発明を詳しく説明する。本発明の強化ポリプロピレン組成物を得るため
に用いられる樹脂成分は、上記のように、エチレ
ン成分含量が２〜30重量％の結晶性エチレン・プ
ロピレンブロツク共重合体（以下、結晶性EPブ
ロツク共重合体と略記することもある）、エチレ
ン性不飽和結合を有する有機シラン化合物もしく
は極性基を有する不飽和化合物、そして有機過酸
化物とからなる混合物を熔融混合処理して得られ
た変性ポリプロピレン、即ち(a)成分、であり、こ
の変性ポリプロピレン100重量部に対して、さら
に(b)エチレン・プロピレンゴムを20重量部以内の
量で添加することが好ましい。上記の(a)成分調製用の結晶性エチレン・プロピ
レンブロツク共重合体は、実用上の性能、たとえ
ば剛性と耐衝撃性とのバランスを考慮すれば、プ
ロツク共重合体中のエチレン成分含量が特に３〜
15重量％の範囲内にあるものを用いることが好ま
しい。また物性面からいえば、ASTM Ｄ−1238
に規定された測定法に従つて測定される熔融指数
（メルトフローレイト：MFR）が0.5〜40ｇ／10
分の範囲にある共重合体が好ましく、また、更に
好ましいMFRの範囲は１〜15ｇ／10分である。変性ポリプロピレンを調製するために用いられ
るエチレン性不飽和結合を有する有機シラン化合
物は、ビニル基、アリル基、メタクリロキシ基な
どのエチレン性不飽和結合を有する有機シラン化
合物で、その例としては、ビニルトリメトキシシ
ラン、ビニルトリエトキシシラン、ビニルトリス
（β−メトキシエトキシ）シラン、γ−メタクリ
ロキシプロピルトリメトキシシランなどを挙げる
ことができる。上記のエチレン性不飽和結合を有
する有機シラン化合物の代りに、極性基を有する
不飽和化合物（たとえば、マレイン酸およびその
誘導体）を用いてもよい。本発明において、エチレン性不飽和結合を有す
る有機シラン化合物、もしくは極性基を有する不
飽和化合物の配合量は、結晶性EPブロツク共重
合体100重量部に対して0.1〜３重量部の範囲にあ
るのが好ましく、さらに好ましい範囲は0.3〜１
重量部である。上記の有機シラン化合物などと併用して変性ポ
リプロピレンの調製に用いられる有機過酸化物
は、結晶性EPブロツク共重合体の熔融温度付近
の温度が１分半減期となるようなもの、たとえ
ば、ｔ−ブチルパーオキシアセテート、ｔ−ブチ
ルパーオキシベンゾエート、ジクミルパーオキサ
イドなどを挙げることができる。結晶性EPブロツク共重合体、エチレン性不飽
和結合を有する有機シラン化合物もしくは極性基
を有する不飽和化合物、そして有機過酸化物とか
らなる混合物を熔融混合処理して本発明において
用いる変性ポリプロピレンとする操作は、たとえ
ば、この混合物を加熱下に押出機内を通過させて
変性ポリプロピレンのペレツトを製造することか
らなる方法により簡便に実施することができる。
この際に使用する結晶性EPブロツク共重合体は、
熔融混合処理時に有機過酸化物によつて分解して
発色あるいは悪臭の原因となるような添加剤を含
まないものであることが望ましい。また、上記の
混合物の加熱処理操作は、のちに添加される各種
の添加剤の分解を誘起させないために、加熱処理
操作中において全ての有機過酸化物が分解するよ
うに行なうことが好ましい。なお、上記の混合物の熔融混合処理は、得られ
る変性ポリプロピレンのMFRが120ｇ／10分より
大きくならないようにすることが望ましい。
MFRが120ｇ／10分より大きい変性ポリプロピレ
ンはペレツトにすることが困難となり、実用上好
ましくない。上記のようにして得られる変性ポリプロピレン
のメルトフローレイト（MFR）は、結晶性EPブ
ロツク共重合体のMFR、結晶性EPブロツク共重
合体を含む混合物中の有機過酸化物の含有量、該
混合物の加熱熔融処理条件などによつて定まる
が、一方、加熱熔融処理の温度は使用する結晶性
EPブロツク共重合体の性状に応じて定まり、そ
の時間は、添加した有機過酸化物が全て分解し、
変性ポリプロピレン中に有機過酸化物が含まれな
いようになるまでの時間が好ましいので、変性ポ
リプロピレンのMFRは、使用する有機過酸化物
の添加量によつて制御することが好ましい。有機過酸化物の添加量は、有機過酸化物の種
類、結晶性EPブロツク共重合体のMFR、希望す
る変性ポリプロピレンのMFRによつて変るので
一律に定めることはできないが、一般的に結晶性
EPブロツク共重合体100重量部あたり約0.1〜約
0.5重量部とすることが好ましい。この下限より
少ない添加量では、結晶性EPブロツク共重合体
と有機シランとの反応が充分に行なわれず、従つ
て、本発明が目的とする組成物の物性の向上が充
分に現われない。また、前記の上限より多い添加
量では、変性ポリプロピレンのMFRが大きくな
りすぎる傾向があり、同様に、本発明の目的とす
る組成物の物性の向上に反する結果となる。本発明の(b)成分、すなわち、エチレン・プロピ
レンゴムは、本発明の強化ポリプロピレン組成物
において必須な成分ではない。しかし、この(b)成
分を一定量［(a)成分100重量部に対し20重量部以
下、好ましくは１〜５重量部］添加した場合、本
発明の強化ポリプロピレン組成物の物性は更に向
上するので、これを添加することが好ましい。そ
のようなエチレン・プロピレンゴムとしては、プ
ロピレン成分含量が20〜50重量％のものであるこ
とが好ましい。なお、本発明の組成物の樹脂成分としては、さ
らに未変性の結晶性EPブロツク共重合体を加え
てもよい。この未変性の結晶性EPブロツク共重
合体は、変性ポリプロピレンの原料とされた結晶
性EPブロツク共重合体と同一のものであつても、
あるいは異なつた結晶性EPブロツク共重合体で
あつてもよい。ただし、未変性の結晶性EPブロ
ツク共重合体が樹脂成分中において占める割合
は、90重量％以下であることが必要である。本発明において使用する無機充填材成分のうち
(c)成分のガラス繊維は、強化ポリプロピレン組成
物100重量部に対して、10〜40重量部（好ましく
は、20〜35重量部）使用する。このガラス繊維
は、平均繊維径10〜20μ、平均繊維長３〜15mmの
ものから構成されているような短繊維であること
が好ましい。また、このガラス繊維は、ｎ−（ジ
メトキシメチルシリルプロピル）エチレンジアミ
ン、ｎ−（トリメトキシシリルプロピル）エチレ
ンジアミンなどのようなガラス繊維用の表面処理
剤により表面処理されていてもよい。本発明において使用する無機充填材成分のうち
(d)成分のマイカは、アミノシラン化合物により表
面処理されているものである。そのようなアミノ
シラン化合物の例としては、α−アミノエチルト
リエトキシシラン、γ−アミノプロピルトリメト
キシシラン、α−アミノプロピルトリエトキシシ
ラン、γ−アミノプロピルトリエトキシシラン、
α−アミノブチルトリエトキシシラン、および、
Ｎ−β−アミノエチル−γ−アミノプロピルトリ
メトキシシランなどを挙げることができる。これ
らのアミノシラン化合物は、マイカ100重量部に
対して通常は0.05〜２重量部添加して使用する。
この有機シラン化合物によるマイカの表面処理
は、樹脂等と混合する以前あるいは樹脂等との熔
融混合時のいずれの時期に行なつてもよい。上記のマイカは、強化ポリプロピレン組成物
100重量部に対して、0.5〜10重量部（好ましく
は、１〜５重量部）使用する。このマイカは、一
般には、80メツシユ標準ふるい通過品であるもの
を使用するが、特に200メツシユ標準ふるい通過
品であることが好ましい。また、このマイカは、
アスペクト比が20〜70の薄い片状のものから構成
されていることが好ましい。前記の無機充填材成分のうち(e)成分のワラスト
ナイトは、アミノシラン化合物により表面処理さ
れているものである。そのようなアミノシラン化
合物の例としては、既にマイカについて列記した
ような化合物を挙げることができ、また、その表
面処理条件などもマイカの場合と同様である。上記のワラストナイトは、強化ポリプロピレン
組成物100重量部に対して、１〜10重量部（好ま
しくは１〜５重量部）使用する。このワラストナ
イトは、平均粒径が１〜10μのものから構成され
ていることが好ましい。以上に記載したような各成分から本発明の強化
ポリプロピレン組成物を製造するための熔融混合
方法については特に制限はなく、たとえば、通常
使用される混練機である一軸または二軸の押出
機、バンバリーミキサ、コンテイニユアスミキ
サ、ロールなどを用いた熔融混合操作を任意に利
用することができる。また、本発明の強化ポリプロピレン組成物は、
射出成形、押出成形、中空成形、圧縮成形、ロー
ル成形、積層成形、真空成形、圧空成形、スタン
プ成形などの一般的な加工法により容易に成形品
とすることができる。本発明の強化ポリプロピレン組成物を成形加工
して成形品とした場合、その成形品は、実用上充
分な引張り強度、曲げ強度、硬度を有し、かつ落
球衝撃強度などのその他の物性においても優れて
いる。そして、特に本発明の強化ポリプロピレン
組成物を成形加工して大型の成形品とした場合、
その成形品は、従来より知られているガラス繊維
で補強されたポリプロピレン組成物から得られる
成形品に比較して、その「そり」が顕著に改良さ
れ、実用上において問題とならない程度にまで低
減する。従つて、本発明の強化ポリプロピレン組成物
は、従来のガラス繊維強化ポリプロピレン組成物
では達成できなかつた成形品の強度および耐熱性
を低下させることなく「そり」の低減を行なうと
の課題の解決を実現したものであり、たとえば、
自動車部品のコア（芯）材のような、大型でかつ
変形が発生しにくい成形品が要求される用途に用
いる成形品を製造するために適した強化ポリプロ
ピレン組成物として特に有用である。次に本発明の強化ポリプロピレン組成物の製造
例、および、その強化ポリプロピレン組成物を成
形して得られた成形品の各種の物性の測定結果を
示す。なお、各例において、「部」は「重量部」
を、そして「％」は「重量％」を意味する。実施例１粉末状結晶性エチレン・プロピレンブロツク共
重合体（MFR：1.0、エチレン成分含量：5.5％）
100部に、有機シラン化合物としてγ−メタクリ
ロキシプロピルトリメトキシシラン0.5部、有機
過酸化物としてｔ−ブチルパーオキシベンゾエー
ト0.25部を加えて、ヘンシエルミキサーにて充分
に混合したのち、シリンダ最前部の設定温度240
℃の押出機（日本製鋼(株)製）内で２分間熔融加熱
して、変性ポリプロピレンのペレツト（直径：２
〜３mm、長さ：３〜５mm）を調製した。得られた
変性ポリプロピレンのメルトフローレイト
（MFR）は14ｇ／10分であつた。この変性ポリプロピレン65部に、ガラス短繊維
（商品名：CS−3PE−475、日東紡(株)製）30部、
マイカ（325メツシユ標準ふるい通過品、商品
名：325S、クラレ(株)製）１部、ワラストナイト
（商品名：JET−30W、浅田製粉(株)製）４部、そ
してＮ−β−（アミノエチル）−γ−アミノプロピ
ルトリメトキシシラン（表面処理剤）0.025部を
加え、これをタンブラーで充分に混合した。この
混合物を、シリンダ最前部の設定温度240℃の押
出機によりペレツト化したのち、このペレツトを
射出成形して、試験片を作成した。得られた試験
片の物性を第１表に示す。また、上記の混合物を押出機によりペレツト化
したのち、このペレツトを射出成形して、円盤状
試験片（直径：200mm、厚さ：２mm）を作成し、
この円盤状試験片の「そり」を、次に述べる方法
により測定して第１表に示した。「そり」の測定法試験片を室温で40時間放置したのち、発生した
「そり」の外側を下にして定盤の上に載せ、試験
片の両端部（試験片の中心に対して対称の位置に
ある二つの端部）と定盤との距離（高さ）をそれ
ぞれ測定して、その距離を平均し、その値を試験
片の直径（200mm）で除したのち、100を乗じた値
を「そり」とした。実施例２マイカの添加量を２部、そして、ワラストナイ
トの添加量を３部とした以外は、実施例１と同様
にして試験片を作成し、同様にして各種の物性お
よび「そり」を測定した。測定結果を第１表に示
す。実施例３マイカの添加量を４部、そして、ワラストナイ
トの添加量を１部とした以外は、実施例１と同様
にして試験片を作成し、同様にして各種の物性お
よび「そり」を測定した。測定結果を第１表に示
す。

【表】なお、自動車部品のコア材などの大型の成形品
を製造する場合に必要とされる上記の各物性、お
よび「そり」の目標値の例を次に挙げる。 MFR：５〜30、比重：1.2以下、TYS：400以
上、FS：600以上、FM−１：40000以上、FM−
２：25000以上、Izod：５以上、HDT：135以上、
そり：3.5以下比較例１変性ポリプロピレンの添加量を60部に変え、エ
チレン・プロピレンゴム（プロピレン成分含有
量：27％）５部を加え、また、マイカの添加量を
５部、そして、ワラストナイトを無添加とした以
外は、実施例１と同様にして試験片を作成し、同
様にして各種の物性および「そり」を測定した。
測定結果を第２表に示す。実施例４マイカを、粒径の大きいマイカ（200メツシユ
標準ふるい通過品、商品名：200HK、クラレ(株)
製）に変え、かつ、その添加量を2.5部とし、ま
たワラストナイトの添加量も2.5部とした以外は、
実施例１と同様にして試験片を作成し、同様にし
て各種の物性および「そり」を測定した。測定結
果を第２表に示す。実施例５変性ポリプロピレンの添加量を45部に変え、未
変性ポリプロピレン（ペレツト状結晶性エチレ
ン・プロピレンブロツク共重合体、MFR：9.0、
エチレン成分含有量：5.5％）20部を加え、マイ
カの添加量を2.5部とし、またワラストナイトの
添加量を2.5部とした以外は、実施例１と同様に
して試験片を作成し、同様にして各種の物性およ
び「そり」を測定した。測定結果を第２表に示
す。

【表】実施例６マイカおよびワラストナイトの添加量をそれぞ
れ2.5部とし、また、変性ポリプロピレンの添加
量を70部に、ガラス短繊維の添加量を25部に変え
た以外は、実施例１と同様にして試験片を作成
し、同様にして各種の物性および「そり」を測定
した。測定結果を第３表に示す。実施例７マイカおよびワラストナイトの添加量をそれぞ
れ2.5部とし、また、変性ポリプロピレンの添加
量を75部に、ガラス短繊維の添加量を20部に変え
た以外は、実施例１と同様にして試験片を作成
し、同様にして各種の物性および「そり」を測定
した。測定結果を第３表に示す。比較例２ワラストナイトを無添加とし、マイカの添加量
を５部に変えた以外は、実施例１と同様にして試
験片を作成し、同様にして各種の物性および「そ
り」を測定した。測定結果を第３表に示す。

【表】比較例３変性ポリプロピレンの添加量を80部に、ガラス
短繊維の添加量を５部に、マイカの添加量を10部
に、そしてワラストナイトを５部に変えた以外
は、実施例１と同様にして試験片を作成し、同様
にして各種の物性および「そり」を測定した。測
定結果を第４表に示す。比較例４変性ポリプロピレンの添加量を60部に、ガラス
短繊維の添加量を20部に、マイカの添加量を15部
に、そしてワラストナイトを５部に変えた以外
は、実施例１と同様にして試験片を作成し、同様
にして各種の物性および「そり」を測定した。測
定結果を第４表に示す。比較例５変性ポリプロピレンの添加量を60部に、ガラス
短繊維の添加量を20部に、マイカの添加量を５部
に、そしてワラストナイトを15部に変えた以外
は、実施例１と同様にして試験片を作成し、同様
にして各種の物性および「そり」を測定した。測
定結果を第４表に示す。

【表】比較例６マイカとワラストナイトの代りに炭酸カルシウ
ム（平均粒径0.7μ）５部を用いた（表面処理剤は
無添加）以外は、実施例１と同様にして試験片を
作成し、同様にして各種の物性および「そり」を
測定した。測定結果を第５表に示す。比較例７マイカとワラストナイトの代りにタルク（平均
粒径３〜4μ）５部を用いた（表面処理剤は無添
加）以外は、実施例１と同様にして試験片を作成
し、同様にして各種の物性および「そり」を測定
した。測定結果を第５表に示す。比較例８マイカおよびその表面処理剤を無添加とし、ワ
ラストナイトの添加量を５部に変えた以外は、実
施例１と同様にして試験片を作成し、同様にして
各種の物性および「そり」を測定した。測定結果
を第５表に示す。

【表】

【表】比較例９変性ポリプロピレンとしてポリプロピレンホモ
ポリマーの変性物（MFR：14ｇ／10分）を同量
用い、ガラス短繊維の添加量を35部に変え、そし
てマイカ（および、その表面処理剤）とワラスト
ナイトの双方を無添加とした以外は、実施例１と
同様にして試験片を作成し、同様にして各種の物
性および「そり」を測定した。測定結果を第６表
に示す。比較例 10 変性ポリプロピレンとしてポリプロピレンホモ
ポリマー変性物（MFR：14ｇ／10分）を同量用
い、マイカおよびその表面処理剤の添加量を、そ
れぞれ35部および0.175部に変え、そしてガラス
短繊維とワラストナイトの双方を無添加とした以
外は、実施例１と同様にして試験片を作成し、同
様にして各種の物性および「そり」を測定した。
測定結果を第６表に示す。

【表】

Claims

【特許請求の範囲】１樹脂成分として(a)エチレン成分含量が２〜30
重量％の結晶性エチレン・プロピレンブロツク共
重合体、エチレン性不飽和結合を有する有機シラ
ン化合物もしくは極性基を有する不飽和化合物、
そして有機過酸化物とからなる混合物を熔融加熱
処理して得られた変性ポリプロピレン、および(b)
エチレン・プロピレンゴムを、(a)成分100重量部
に対し(b)成分０〜20重量部の割合で含み、そし
て、無機充填材成分として、組成物100重量部に対
して、(c)ガラス繊維10〜40重量部、(d)アミノシラ
ン化合物により表面処理されているマイカ0.5〜
10重量部、および(e)アミノシラン化合物により表
面処理されているワラストナイト１〜10重量部を
主成分として含み、かつ、樹脂成分の総量が組成物全体量の50〜85
重量％で、無機充填材成分の総量が組成物全体量
の15〜50重量％である混合物を熔融混合してなる
強化ポリプロピレン組成物。