JP2004010888A - 耐衝撃性及び耐スクラッチ性に優れた自動車ドアトリム用ポリプロピレン樹脂組成物 - Google Patents
耐衝撃性及び耐スクラッチ性に優れた自動車ドアトリム用ポリプロピレン樹脂組成物 Download PDFInfo
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Abstract
【課題】耐衝撃性に優れ、剛性及び耐スクラッチ性に優れた自動車ドアトリム用ポリプロピレン樹脂組成物を提供する。
【解決手段】部分架橋システムの結晶性ポリプロピレン樹脂に高結晶性ポリプロピレン、ポリエチレンと無機充填剤を添加することにより、高価なゴム類の一部又は全部を減らし、かつ自動車ドアトリムに適した衝撃強度及び耐スクラッチ性を得る。
【選択図】 なし
【解決手段】部分架橋システムの結晶性ポリプロピレン樹脂に高結晶性ポリプロピレン、ポリエチレンと無機充填剤を添加することにより、高価なゴム類の一部又は全部を減らし、かつ自動車ドアトリムに適した衝撃強度及び耐スクラッチ性を得る。
【選択図】 なし
Description
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、耐衝撃性に優れ、剛性及び耐スクラッチ性に優れた自動車ドアトリム用ポリプロピレン樹脂組成物に係り、より詳しくは、部分架橋システムの結晶性ポリプロピレン樹脂に高結晶性ポリプロピレンとポリエチレンと無機充填剤とを添加することにより、高価なゴム類の一部又は全部を減らし、かつ自動車ドアトリムに適した衝撃強度及び耐スクラッチ性が得られる自動車ドアトリム用ポリプロピレン樹脂組成物に関する。
【０００２】
【従来の技術】
自動車ドアトリムは、単層構造型（ｂａｒｅ ｔｙｐｅ）と３層構造型（ｓｋｉｎ／ｆｏａｍ／ｃｏｒｅ）に大別されるが、単層構造型ドアトリムの場合、ポリプロピレンにゴムと無機充填剤を添加して射出成形し、主に小型車に使用されている。３層構造型ドアトリムは主にポリ塩化ビニル表皮材（ＰＶＣ Ｓｋｉｎ）／ポリプロピレン発泡体（ＰＰ Ｆｏａｍ）／ポリプロピレンコアの構造からなっており、中型車以上に使用されている。現在、自動車内装部品、特にインストルメントパネル（Ｉｎｓｔｒｕｍｅｎｔ Ｐａｎｅｌ）やドアトリム（Ｄｏｏｒ Ｔｒｉｍ）の場合、衝突規制及び歩行者保護法により素材の耐衝撃性がさらに要求されている状況であり、特公平０６−０４３５３４号公報、特開平１１−３４３３７２号公報、特開２００１−１７２４５２号公報、特許３０２５３１８号公報には耐衝撃性ポリプロピレン組成物が開示されている。
特に単層構造型ドアトリムに用いられるポリプロピレン系素材は衝突テスト及び規制を満足させるために優れた耐衝撃性だけでなく、優れた剛性及び耐熱性、そして耐スクラッチ性が要求される。
しかし、素材の開発において耐衝撃性と耐スクラッチ性の場合においては、相反する傾向を見せる。成形において、ドアトリムにはスピーカーグリル部位などを成形するため、流れ性に優れた素材が使用されるが、これもまた優れた衝撃特性を保持し難くする要因となっている。
【０００３】
一般的に、優れた耐衝撃性を満たすために、ポリプロピレンに耐衝撃性に優れたゴム類を添加して衝撃強度を調節しているが、自動車ドアトリム用基準に適した衝撃強度を得るためには、ゴム類を５〜１５％配合しなければならない。しかし、高価なゴム類を高含有量で使用することはコストの面から不利であるだけでなく、ゴムの使用量が増加するに伴い、剛性及び耐熱性、そして何よりも耐スクラッチ性の損傷が避けられない。耐スクラッチ性に関しては、ドアトリムを生産する工程において、運搬過程及び使用期間中に使用者の手が多く触れるため、ドアトリムに要求される物性のうち最も重要な要因中の一つである。このような耐スクラッチ性の評価は規定された鉛筆で実験する鉛筆硬度テストやそれぞれ異なる５つの荷重を持つボールで測定するファイブフィンガー（Ｆｉｖｅ Ｆｉｎｇｅｒ）テストで測定するが、韓国では日本と同様に鉛筆硬度で規格を定めている。
【０００４】
前記問題を解決することにより優れた耐衝撃性及び耐スクラッチ性を有するドアトリム用樹脂を開発するために多くの研究が活発に行われているが、これまでゴムの使用量を減らし、かつドアトリムに適した衝撃強度及び耐スクラッチ性を同時に達成できる技術はなかった。
そのため、自動車ドアトリム用素材、特に単層型ドアトリム素材として適した耐衝撃性を有し、かつ耐スクラッチ性にも優れた素材の開発が切実に要求されているのが実情である。
【０００５】
【発明が解決しようとする課題】
そこで、本発明者らは、従来の問題を解決すべく、ドアトリムの耐スクラッチ性の低下を防ぐためにゴムの使用を５％以下に減少させるか全く使用せず、かつ優れた耐衝撃性が保持できるドアトリム用素材を開発するための研究を重ねた。その結果、本発明は、ポリプロピレンを一定量架橋させて耐衝撃性、耐熱性、剛性に優れながらも押出及び射出が可能な様々なメルトインデックスを有するポリプロピレン樹脂組成物を見出し、一次的にこのような構成のポリプロピレン樹脂組成物に対して特許出願している（韓国特許登録第０２５７８３５号）。
本発明者らは、前記自動車ドアトリム用樹脂組成物の衝撃補強のために添加するゴム類の一部又は全体に代えて部分架橋ポリプロピレン樹脂を配合することにより、高価なゴム類の含有量を減らし、かつ自動車ドアトリムに適した耐衝撃性及び耐スクラッチ性が得られることを確認し、本発明を完成した。
したがって、本発明の目的は、耐衝撃性及び耐スクラッチ性に優れた自動車ドアトリム用ポリプロピレン樹脂組成物を提供することである。
【０００６】
【課題を解決するための手段】
上記の課題を解決するための本発明は、ポリプロピレン樹脂組成物において、全組成物１００重量部に対し、（Ａ）高結晶性ポリプロピレン樹脂１〜７０重量部；（Ｂ）（ａ）プロピレンの単独重合体又はプロピレンと１０モル％以下のＣ２〜Ｃ１０の単量体との共重合体であり、メルトインデックスが０．１〜３ｇ／１０分（２３０℃）であり、重量平均分子量が３００，０００ｇ／ｍｏｌ以上の結晶性ポリプロピレン樹脂１〜９０重量部；（ｂ）プロピレンと１１〜２５モル％のＣ２〜Ｃ１０の単量体との共重合体であり、メルトインデックスが１０〜６０ｇ／１０分（２３０℃）のポリプロピレン樹脂１０〜９９重量部；（ｃ）架橋助剤０〜１０重量部；および（ｄ）有機ペルオキシド０．０１〜２．０重量部を含有する部分架橋ポリプロピレン樹脂１０〜７０重量部；（Ｃ）ポリエチレン５〜３０重量部；（Ｄ）熱可塑性弾性体ゴム類０〜１０重量部；および（Ｅ）無機充填剤５〜３０重量部を含む自動車ドアトリム用ポリプロピレン樹脂組成物を提供する。
【０００７】
【発明の実施の形態】
以下、本発明の実施の形態を詳細に説明する。
本発明は、部分架橋ポリプロピレンを含む高結晶性ポリプロピレン樹脂組成物に、ゴム成分を減らす代わりに、ポリエチレンを添加して引張力、剛性及び曲げ弾性率を増大させ、比重を低めて原価及び重量を低減し、自動車ドアトリムへの使用に適したポリプロピレン樹脂組成物に関するものである。
このような本発明のポリプロピレン樹脂組成物の各構成成分についてより具体的に説明すると次の通りである。
【０００８】
（Ａ）高結晶性ポリプロピレン樹脂
本発明のポリプロピレン樹脂組成物において使用される高結晶性ポリプロピレン樹脂は、既存のポリプロピレンとは異なり、結晶性が高い高結晶性ポリプロピレン（Ｈｉｇｈ Ｃｒｙｓｔａｌｌｉｎｉｔｙ ＰｏｌｙＰｒｏｐｙｌｅｎｅ）は、ＨＩＰＰ（Ｈｉｇｈ Ｉｓｏｔａｃｔｉｃｉｔｙ ＰｏｌｙＰｒｏｐｙｌｅｎｅ）、ＨＳＰＰ（Ｈｉｇｈ Ｓｔｉｆｆｎｅｓｓ ＰｏｌｙＰｒｏｐｙｌｅｎｅ）とも呼ばれ、これは既存のポリプロピレンに代えて耐衝撃性、高硬度及び耐スクラッチ性を改善するために使用するものである。
【０００９】
前記（Ａ）に記載の高結晶性ポリプロピレン成分は既存に市販されているアイソタクチック（ｉｓｏｔａｃｔｉｃ）のものに比べて結晶性が高いため、高硬度によって２０〜４０％程度高い剛性と優れた耐熱性及び耐スクラッチ性を示しながらも、耐衝撃性が優れているという長所がある。
前記高結晶性ポリプロピレンは、自動車の内外装の全般的な部品に使用可能であり、その中でも剛性及び耐熱性が既存のポリプロピレンに比べて優れるため、このような物性を必要とする部品や無機充填剤の量を減らして比重を減少させようとする部品に適用できる。好ましくは、本発明ではゴム類の量を減らすとともに優れた耐スクラッチ性を得るために（Ａ）に記載の高結晶性ポリプロピレン成分を使用する。前記（Ａ）に記載の高結晶性ポリプロピレン樹脂は、プロピレンの単独重合体又はプロピレンと１０モル％以下のＣ２〜Ｃ１０の単量体との共重合体であることが好ましい。前記ポリプロピレン樹脂のメルトインデックスは８〜６０ｇ／１０分（２３０℃）であることが好ましい。
【００１０】
なお、現在広く使用されているポリプロピレンの立体規則性に関するアイソタクチックインデックス（Ｉｓｏｔａｃｔｉｃ Ｉｎｄｅｘ）は９４〜９７％水準である。しかし、本発明の高立体規則性ポリプロピレンのアイソタクチックインデックス（Ｉ．Ｉ）は少なくとも９８．５％以上である。アイソタクチックインデックスが高くなるとポリプロピレンの結晶化度が増加するためポリプロピレンの機械的な物性と耐熱性に優れるようになる。
このような前記（Ａ）に記載のポリプロピレン樹脂の含有量は全組成物１００重量部に対して１〜７０重量部を使用し、その含有量が前記範囲を外れるとゴム類の量を減らすことができず、耐スクラッチ性が向上できない。
【００１１】
（Ｂ）部分架橋高衝撃ポリプロピレン樹脂
部分架橋システムは、結晶性ポリプロピレン自体の架橋度を調節して小量の架橋構造が分散相になり、高いフローインデックスを有する樹脂が連続相になる形態学的調節を通じて架橋構造がゴムや弾性体のように衝撃補強剤の役割をするようにしたものである。このような部分架橋システムは結晶性ポリプロピレンにおいて高分子量であるほど分解されるよりは架橋される確率が大きく、反応開始剤である有機過酸化物の分解温度（半減期温度）に応じて結晶性ポリプロピレンの分解程度が調節できることを利用したものである。
【００１２】
重量平均分子量が高いポリプロピレンとα−オレフィン共単量体の含有量が高く、流動性に優れたポリプロピレン樹脂を一定比率で混合し、架橋助剤としてスチレン、メタクリレート、エタクリレート、ビニルエーテル、ビニルエステル誘導体などの単量体を単独又は混合し、分解温度が異なる２種以上の有機ペルオキシドを単独又は混合使用して反応押出を行うと、一定水準の架橋度を有するようになるので、耐衝撃性、耐熱性及び剛性の上昇と低いメルトインデックスの押出製品から高メルトインデックスの大型射出製品まで成形可能な種々の流動性を有するポリプロピレン樹脂組成物が得られる。
【００１３】
このような部分架橋システムの結晶性ポリプロピレンはそれ自体が優れた衝撃強度と剛性を有しているため、衝撃強度の補強を目的に添加されるゴム類の含有量を減少でき、前記結晶性ポリプロピレンとポリエチレンとを配合する場合、ゴム類の含有量をさらに減少させるため、ゴム類全部を代えても自動車ドアトリムに適した衝撃と剛性が得られ、ゴム類の代替として耐スクラッチ性にも優れたドアトリム用樹脂組成物が提供できる。このような本発明の部分架橋高衝撃ポリプロピレンは下記（ａ）、（ｂ）、（ｃ）、及び（ｄ）に記載の成分を含有してなることが好ましい。各成分についてより詳しく説明すると次の通りである。
【００１４】
（Ａ）に記載の成分は主に架橋反応が起こる高分子量のポリプロピレンであり、プロピレンの単独重合体、或はプロピレンとＣ２〜Ｃ１０の単量体との共重合体である。前記Ｃ２〜Ｃ１０の単量体の含有量は１０モル％以下であることが好ましい。前記（ａ）に記載の成分のメルトインデックスは０．１〜３ｇ／１０分（２３０℃）であり、重量平均分子量が３００，０００ｇ／ｍｏｌ以上、好ましくは重量平均分子量が５００，０００ｇ／ｍｏｌのものを使用することがよい。前記（ａ）に記載の成分の含有量は（Ｂ）に記載の成分の成分組成１００重量部に対して１〜９０重量部を使用する。
【００１５】
前記（ｂ）に記載の成分は流動性に非常に優れ、Ｃ２〜Ｃ１０の単量体の含有量が高いため、Ｃ２〜Ｃ１０の単量体の領域で架橋反応も若干起こり、Ｃ２〜Ｃ１０の単量体含有量が高く高流動性のポリプロピレンを使用する。これは、プロピレンとＣ２〜Ｃ１０の単量体の共重合体であって、Ｃ２〜Ｃ１０の単量体の含有量が１１〜２５モル％、好ましくは１５〜２５モル％のものを使用することがよい。また、メルトインデックスは１０〜６０ｇ／１０分（２３０℃）、好ましくは２０〜６０ｇ／１０分であるものを使用する。
前記（ｂ）に記載の成分の含有量は（Ｂ）に記載の成分組成１００重量部に対して１０〜９９重量部を使用する。
【００１６】
（ｃ）に記載の成分は架橋時におけるポリプロピレンの分解を抑制し、架橋反応を促進する架橋助剤を使用する。前記架橋助剤としては、スチレン、アルファメチルスチレンとメタクリル酸メチル、メタクリル酸エチル、メタクリル酸シクロヘキシル、メタクリル酸フェニル、メタクリル酸ベンジル、メタクリル酸グリシジル、アクリル酸メチル、アクリル酸エチル、アクリル酸シクロヘキシル、アクリル酸フェニル、アクリル酸ベンジル、アクリル酸ブチル、アクリル酸グリシジル、酢酸ビニル、安息香酸ビニル、メチルビニルエーテル、エチルビニルエーテル、プロピルビニルエーテル、ブチルビニルエーテルなどがあり、好ましくは、アクリレートまたはメタクリレート誘導体とスチレン誘導体を混合することがよい。
前記（ｃ）に記載の成分の含有量は（Ｂ）に記載の成分組成１００重量部に対して１０重量部以下に使用し、架橋助剤の含有量は１０重量部を超える場合には架橋が促進され、流動性を調節することが難しい。
【００１７】
（ｄ）に記載の成分は、反応開始剤の役割をする有機ペルオキシドを使用する。前記有機ペルオキシドとしては、ベンゾイルペルオキシド、ラウリルペルオキシド、ジクミルペルオキシド、ビス（ｔ−ブチルペルオキシイソプロピル）ベンゼン、２，５−ジメチル−２，５−ジ（ｔ−ブチルペルオキシ）ヘキサン、２，５−ジメチル−２，５−ジ（ｔ−ブチルペルオキシ）ヘキサン−３などがあり、流動性の調節のためには半減期の温度が低いものと高いものとを適宜混合して使用することがよい。これは、有機ペルオキシドの分解温度が低いものは架橋効率が低く結晶性ポリプロピレンの分解程度が低く、高いものは分解反応が著しく進行するためである。
前記（ｄ）に記載の成分の含有量は（Ｂ）に記載の成分組成１００重量部に対して０．０１〜２．０重量部を使用する。
このような組成を有する（Ｂ）に記載の成分の含有量は全組成物１００重量部に対して１０〜７０重量部を使用し、その含有量が前記範囲を外れるとゴムの含有量を減らすことができず、ゴム類に代えることができない。
【００１８】
（Ｃ）ポリエチレン
本発明で用いるポリエチレンは、優れた耐寒性を有し、水と水蒸気に対する遮断性がよいため、各種フィルム用に多く用いられるプラスチックである。また、ポリプロピレンと混合して使用する場合には、衝撃強度を補強する目的で、ゴム類に代えて使用し、その種類としては材料の密度によって高密度ポリエチレン（Ｈｉｇｈ Ｄｅｎｓｉｔｙ ＰｏｌｙＥｔｈｙｌｅｎｅ）、低密度ポリエチレン（Ｌｏｗ Ｄｅｎｓｉｔｙ ＰｏｌｙＥｔｈｙｌｅｎｅ）、線状低密度ポリエチレン（Ｌｉｎｅａｒ Ｌｏｗ Ｄｅｎｓｉｔｙ ＰｏｌｙＥｔｈｙｌｅｎｅ）などがある。そのうち、高密度ポリエチレンの場合には、硬度に優れるため耐スクラッチ性が要求される製品に添加することによりコストの面からも有利な組成が得られる。
前記（Ｃ）に記載の成分の含有量は、全組成物１００重量部に対して５〜３０重量部を使用し、その含有量が前記範囲を外れると目的とする硬度及び耐スクラッチ性が得られないという問題がある。
【００１９】
（Ｄ）熱可塑性弾性体ゴム類
本発明における熱可塑性弾性体ゴム類は、耐衝撃性を補強するために用いられる成分でである。これは、エチレンとＣ２〜Ｃ１０のα−オレフィンの共重合体であって、使用可能なα−オレフィンは、たとえば、プロピレン、ブテン、ペンテン、ヘキセン、プロペン、オクテンなどがあるが、これに限定されるものではない。
前記特性を有する共重合体ゴムとしては、エチレン−プロピレンゴム（ＥＰＲ）、エチレン−プロピレン−ジエンゴム（ＥＰＤＭ）、エチレン−オクテン共重合体（ＥＯＲ）、スチレン−ブタジエン（ＳＢＲ）などが挙げられる。これらのうち、エチレン−オクテン共重合体（ＥＯＲ）の場合、長側鎖のオクテン基によって衝撃強度の改善効果が著しく、相対的に低下する剛性を最大限減らすことができるため、最も好ましく使用できる。
【００２０】
前記エチレン−オクテン共重合体としては、オクテン含有量が１０〜３９重量％、好ましくは２３〜２５重量％であり、メルトインデックスが０．５〜８ｇ／１０分（１９０℃、２．６ｋｇｆ）であり、密度が０．８６８〜０．８８５ｇ／ｃｃのもの（デュポン−ダウエラストマー社のＥＮＧＡＧＥシリーズ）を使用することが好ましい。
前記のようなエチレン−α−オレフィン共重合におけるゴムの使用量は１０重量部以下であり、１０重量部を超えると優れた耐スクラッチ性を得ることが難しく、コストの面で負担となる。
【００２１】
（Ｅ）無機充填剤
本発明における無機充填剤は、耐熱性及び剛性を補強するために用いられるものである。前記無機充填剤としては、タルク、炭酸カルシウム、硫酸カルシウム、酸化マグネシウム、ステアリン酸カルシウム、ケイ石灰、マイカ、シリカ、ケイ酸カルシウム、粘土およびカーボンブラックなどを使用することができ、好ましくは、ケイ石灰とタルクを使用することがよい。無機物の使用は含有量増加による樹脂組成物の剛性及び硬度の増加が明らかなものを使用することが好ましく、平均粒径が１〜３０μｍ、好ましくは５〜１０μｍのタルクを使用するのがよい。
前記（Ｅ）に記載の成分の含有量は全組成物１００重量部に対して５〜３０重量部を使用し、その含有量が前記範囲を外れる場合には、耐熱性及び剛性を補強することができない。
【００２２】
【実施例】
以下、本発明を下記実施例及び比較例によってさらに詳細に説明するが、本発明はこれらによって限定されるものではない。
【００２３】
下記の実施例及び比較例の物性評価を次の試験法に基づいて行った。
（１）メルトインデックスはＡＳＴＭ Ｄ−１２３８法で測定した。試験条件は２３０℃、２．１６ｋｇｆで測定した。
（２）曲げ弾性率及び曲げ強度はＡＳＴＭ Ｄ−７９０法で測定し、試験片規格は１２．７×１２７×６．４ｍｍであり、試験条件においてクロスヘッド（Ｃｒｏｓｓｈｅａｄ）の速度は２８ｍｍ／ｍｉｎであった。
（３）アイゾッド（Ｉｚｏｄ）衝撃強度は、ＡＳＴＭ Ｄ−２５６法で測定し、試験片規格は６３．５×１２．７×３ｍｍであった。
（４）熱変形温度はＡＳＴＭ Ｄ−６４８法で測定し、使用された試験片規格は１２．７×１２７×６．４ｍｍであり、試験条件に使用されたロード値（ｌｏａｄ）は４．６ｋｇｆであった。
（５）鉛筆硬度は、ＪＩＳ Ｋ−６３０１法で測定し、鉛筆は日本の三菱ユニ鉛筆を使用し、１０ｍｍ／２０秒の速度で測定した。
【００２４】
（実施例１〜５）
まず、下記表１に示す（Ａ）、（Ｂ）、（Ｃ）、（Ｄ）、および（Ｅ）成分を混合してヘンシェルミキサーで３分間混合した。混合物を押出機で１９０〜２５０℃の温度範囲で押出した後、冷却、固化してペレット状の組成物を得た。得られた組成物はメルトインデックスに応じて１８０〜２５０℃の温度範囲で射出した後、上述の方法に従って各種物性を測定し、その結果を表１に示す。
【００２５】
（実施例６〜７）
実施例１において（Ｄ）成分を添加する代わりに、（Ｂ）と（Ｃ）成分の含有量を変えて実施例１と同様な方法で行い、上述の方法に従って各種物性を測定し、その結果を表１に示す。
【００２６】
（比較例１〜２）
（Ｂ）と（Ｃ）成分を添加しなかったことを除いては、実施例１と同様な含有量及び組成で配合し、上述の方法に従って各種物性を測定し、その結果を表１に示す。
【００２７】
【表１】
【００２８】
【発明の効果】
以上、述べたように、本発明に係る自動車ドアトリム用樹脂組成物は、部分架橋システムの結晶性ポリプロピレン樹脂に高結晶性ポリプロピレンと高密度ポリエチレン及び無機充填剤を添加することにより、様々な流動性と優れた耐スクラッチ性を有し、高価なゴム類の含有量を減らし、かつ自動車ドアトリムに適した剛性と衝撃強度が得られる。
【発明の属する技術分野】
本発明は、耐衝撃性に優れ、剛性及び耐スクラッチ性に優れた自動車ドアトリム用ポリプロピレン樹脂組成物に係り、より詳しくは、部分架橋システムの結晶性ポリプロピレン樹脂に高結晶性ポリプロピレンとポリエチレンと無機充填剤とを添加することにより、高価なゴム類の一部又は全部を減らし、かつ自動車ドアトリムに適した衝撃強度及び耐スクラッチ性が得られる自動車ドアトリム用ポリプロピレン樹脂組成物に関する。
【０００２】
【従来の技術】
自動車ドアトリムは、単層構造型（ｂａｒｅ ｔｙｐｅ）と３層構造型（ｓｋｉｎ／ｆｏａｍ／ｃｏｒｅ）に大別されるが、単層構造型ドアトリムの場合、ポリプロピレンにゴムと無機充填剤を添加して射出成形し、主に小型車に使用されている。３層構造型ドアトリムは主にポリ塩化ビニル表皮材（ＰＶＣ Ｓｋｉｎ）／ポリプロピレン発泡体（ＰＰ Ｆｏａｍ）／ポリプロピレンコアの構造からなっており、中型車以上に使用されている。現在、自動車内装部品、特にインストルメントパネル（Ｉｎｓｔｒｕｍｅｎｔ Ｐａｎｅｌ）やドアトリム（Ｄｏｏｒ Ｔｒｉｍ）の場合、衝突規制及び歩行者保護法により素材の耐衝撃性がさらに要求されている状況であり、特公平０６−０４３５３４号公報、特開平１１−３４３３７２号公報、特開２００１−１７２４５２号公報、特許３０２５３１８号公報には耐衝撃性ポリプロピレン組成物が開示されている。
特に単層構造型ドアトリムに用いられるポリプロピレン系素材は衝突テスト及び規制を満足させるために優れた耐衝撃性だけでなく、優れた剛性及び耐熱性、そして耐スクラッチ性が要求される。
しかし、素材の開発において耐衝撃性と耐スクラッチ性の場合においては、相反する傾向を見せる。成形において、ドアトリムにはスピーカーグリル部位などを成形するため、流れ性に優れた素材が使用されるが、これもまた優れた衝撃特性を保持し難くする要因となっている。
【０００３】
一般的に、優れた耐衝撃性を満たすために、ポリプロピレンに耐衝撃性に優れたゴム類を添加して衝撃強度を調節しているが、自動車ドアトリム用基準に適した衝撃強度を得るためには、ゴム類を５〜１５％配合しなければならない。しかし、高価なゴム類を高含有量で使用することはコストの面から不利であるだけでなく、ゴムの使用量が増加するに伴い、剛性及び耐熱性、そして何よりも耐スクラッチ性の損傷が避けられない。耐スクラッチ性に関しては、ドアトリムを生産する工程において、運搬過程及び使用期間中に使用者の手が多く触れるため、ドアトリムに要求される物性のうち最も重要な要因中の一つである。このような耐スクラッチ性の評価は規定された鉛筆で実験する鉛筆硬度テストやそれぞれ異なる５つの荷重を持つボールで測定するファイブフィンガー（Ｆｉｖｅ Ｆｉｎｇｅｒ）テストで測定するが、韓国では日本と同様に鉛筆硬度で規格を定めている。
【０００４】
前記問題を解決することにより優れた耐衝撃性及び耐スクラッチ性を有するドアトリム用樹脂を開発するために多くの研究が活発に行われているが、これまでゴムの使用量を減らし、かつドアトリムに適した衝撃強度及び耐スクラッチ性を同時に達成できる技術はなかった。
そのため、自動車ドアトリム用素材、特に単層型ドアトリム素材として適した耐衝撃性を有し、かつ耐スクラッチ性にも優れた素材の開発が切実に要求されているのが実情である。
【０００５】
【発明が解決しようとする課題】
そこで、本発明者らは、従来の問題を解決すべく、ドアトリムの耐スクラッチ性の低下を防ぐためにゴムの使用を５％以下に減少させるか全く使用せず、かつ優れた耐衝撃性が保持できるドアトリム用素材を開発するための研究を重ねた。その結果、本発明は、ポリプロピレンを一定量架橋させて耐衝撃性、耐熱性、剛性に優れながらも押出及び射出が可能な様々なメルトインデックスを有するポリプロピレン樹脂組成物を見出し、一次的にこのような構成のポリプロピレン樹脂組成物に対して特許出願している（韓国特許登録第０２５７８３５号）。
本発明者らは、前記自動車ドアトリム用樹脂組成物の衝撃補強のために添加するゴム類の一部又は全体に代えて部分架橋ポリプロピレン樹脂を配合することにより、高価なゴム類の含有量を減らし、かつ自動車ドアトリムに適した耐衝撃性及び耐スクラッチ性が得られることを確認し、本発明を完成した。
したがって、本発明の目的は、耐衝撃性及び耐スクラッチ性に優れた自動車ドアトリム用ポリプロピレン樹脂組成物を提供することである。
【０００６】
【課題を解決するための手段】
上記の課題を解決するための本発明は、ポリプロピレン樹脂組成物において、全組成物１００重量部に対し、（Ａ）高結晶性ポリプロピレン樹脂１〜７０重量部；（Ｂ）（ａ）プロピレンの単独重合体又はプロピレンと１０モル％以下のＣ２〜Ｃ１０の単量体との共重合体であり、メルトインデックスが０．１〜３ｇ／１０分（２３０℃）であり、重量平均分子量が３００，０００ｇ／ｍｏｌ以上の結晶性ポリプロピレン樹脂１〜９０重量部；（ｂ）プロピレンと１１〜２５モル％のＣ２〜Ｃ１０の単量体との共重合体であり、メルトインデックスが１０〜６０ｇ／１０分（２３０℃）のポリプロピレン樹脂１０〜９９重量部；（ｃ）架橋助剤０〜１０重量部；および（ｄ）有機ペルオキシド０．０１〜２．０重量部を含有する部分架橋ポリプロピレン樹脂１０〜７０重量部；（Ｃ）ポリエチレン５〜３０重量部；（Ｄ）熱可塑性弾性体ゴム類０〜１０重量部；および（Ｅ）無機充填剤５〜３０重量部を含む自動車ドアトリム用ポリプロピレン樹脂組成物を提供する。
【０００７】
【発明の実施の形態】
以下、本発明の実施の形態を詳細に説明する。
本発明は、部分架橋ポリプロピレンを含む高結晶性ポリプロピレン樹脂組成物に、ゴム成分を減らす代わりに、ポリエチレンを添加して引張力、剛性及び曲げ弾性率を増大させ、比重を低めて原価及び重量を低減し、自動車ドアトリムへの使用に適したポリプロピレン樹脂組成物に関するものである。
このような本発明のポリプロピレン樹脂組成物の各構成成分についてより具体的に説明すると次の通りである。
【０００８】
（Ａ）高結晶性ポリプロピレン樹脂
本発明のポリプロピレン樹脂組成物において使用される高結晶性ポリプロピレン樹脂は、既存のポリプロピレンとは異なり、結晶性が高い高結晶性ポリプロピレン（Ｈｉｇｈ Ｃｒｙｓｔａｌｌｉｎｉｔｙ ＰｏｌｙＰｒｏｐｙｌｅｎｅ）は、ＨＩＰＰ（Ｈｉｇｈ Ｉｓｏｔａｃｔｉｃｉｔｙ ＰｏｌｙＰｒｏｐｙｌｅｎｅ）、ＨＳＰＰ（Ｈｉｇｈ Ｓｔｉｆｆｎｅｓｓ ＰｏｌｙＰｒｏｐｙｌｅｎｅ）とも呼ばれ、これは既存のポリプロピレンに代えて耐衝撃性、高硬度及び耐スクラッチ性を改善するために使用するものである。
【０００９】
前記（Ａ）に記載の高結晶性ポリプロピレン成分は既存に市販されているアイソタクチック（ｉｓｏｔａｃｔｉｃ）のものに比べて結晶性が高いため、高硬度によって２０〜４０％程度高い剛性と優れた耐熱性及び耐スクラッチ性を示しながらも、耐衝撃性が優れているという長所がある。
前記高結晶性ポリプロピレンは、自動車の内外装の全般的な部品に使用可能であり、その中でも剛性及び耐熱性が既存のポリプロピレンに比べて優れるため、このような物性を必要とする部品や無機充填剤の量を減らして比重を減少させようとする部品に適用できる。好ましくは、本発明ではゴム類の量を減らすとともに優れた耐スクラッチ性を得るために（Ａ）に記載の高結晶性ポリプロピレン成分を使用する。前記（Ａ）に記載の高結晶性ポリプロピレン樹脂は、プロピレンの単独重合体又はプロピレンと１０モル％以下のＣ２〜Ｃ１０の単量体との共重合体であることが好ましい。前記ポリプロピレン樹脂のメルトインデックスは８〜６０ｇ／１０分（２３０℃）であることが好ましい。
【００１０】
なお、現在広く使用されているポリプロピレンの立体規則性に関するアイソタクチックインデックス（Ｉｓｏｔａｃｔｉｃ Ｉｎｄｅｘ）は９４〜９７％水準である。しかし、本発明の高立体規則性ポリプロピレンのアイソタクチックインデックス（Ｉ．Ｉ）は少なくとも９８．５％以上である。アイソタクチックインデックスが高くなるとポリプロピレンの結晶化度が増加するためポリプロピレンの機械的な物性と耐熱性に優れるようになる。
このような前記（Ａ）に記載のポリプロピレン樹脂の含有量は全組成物１００重量部に対して１〜７０重量部を使用し、その含有量が前記範囲を外れるとゴム類の量を減らすことができず、耐スクラッチ性が向上できない。
【００１１】
（Ｂ）部分架橋高衝撃ポリプロピレン樹脂
部分架橋システムは、結晶性ポリプロピレン自体の架橋度を調節して小量の架橋構造が分散相になり、高いフローインデックスを有する樹脂が連続相になる形態学的調節を通じて架橋構造がゴムや弾性体のように衝撃補強剤の役割をするようにしたものである。このような部分架橋システムは結晶性ポリプロピレンにおいて高分子量であるほど分解されるよりは架橋される確率が大きく、反応開始剤である有機過酸化物の分解温度（半減期温度）に応じて結晶性ポリプロピレンの分解程度が調節できることを利用したものである。
【００１２】
重量平均分子量が高いポリプロピレンとα−オレフィン共単量体の含有量が高く、流動性に優れたポリプロピレン樹脂を一定比率で混合し、架橋助剤としてスチレン、メタクリレート、エタクリレート、ビニルエーテル、ビニルエステル誘導体などの単量体を単独又は混合し、分解温度が異なる２種以上の有機ペルオキシドを単独又は混合使用して反応押出を行うと、一定水準の架橋度を有するようになるので、耐衝撃性、耐熱性及び剛性の上昇と低いメルトインデックスの押出製品から高メルトインデックスの大型射出製品まで成形可能な種々の流動性を有するポリプロピレン樹脂組成物が得られる。
【００１３】
このような部分架橋システムの結晶性ポリプロピレンはそれ自体が優れた衝撃強度と剛性を有しているため、衝撃強度の補強を目的に添加されるゴム類の含有量を減少でき、前記結晶性ポリプロピレンとポリエチレンとを配合する場合、ゴム類の含有量をさらに減少させるため、ゴム類全部を代えても自動車ドアトリムに適した衝撃と剛性が得られ、ゴム類の代替として耐スクラッチ性にも優れたドアトリム用樹脂組成物が提供できる。このような本発明の部分架橋高衝撃ポリプロピレンは下記（ａ）、（ｂ）、（ｃ）、及び（ｄ）に記載の成分を含有してなることが好ましい。各成分についてより詳しく説明すると次の通りである。
【００１４】
（Ａ）に記載の成分は主に架橋反応が起こる高分子量のポリプロピレンであり、プロピレンの単独重合体、或はプロピレンとＣ２〜Ｃ１０の単量体との共重合体である。前記Ｃ２〜Ｃ１０の単量体の含有量は１０モル％以下であることが好ましい。前記（ａ）に記載の成分のメルトインデックスは０．１〜３ｇ／１０分（２３０℃）であり、重量平均分子量が３００，０００ｇ／ｍｏｌ以上、好ましくは重量平均分子量が５００，０００ｇ／ｍｏｌのものを使用することがよい。前記（ａ）に記載の成分の含有量は（Ｂ）に記載の成分の成分組成１００重量部に対して１〜９０重量部を使用する。
【００１５】
前記（ｂ）に記載の成分は流動性に非常に優れ、Ｃ２〜Ｃ１０の単量体の含有量が高いため、Ｃ２〜Ｃ１０の単量体の領域で架橋反応も若干起こり、Ｃ２〜Ｃ１０の単量体含有量が高く高流動性のポリプロピレンを使用する。これは、プロピレンとＣ２〜Ｃ１０の単量体の共重合体であって、Ｃ２〜Ｃ１０の単量体の含有量が１１〜２５モル％、好ましくは１５〜２５モル％のものを使用することがよい。また、メルトインデックスは１０〜６０ｇ／１０分（２３０℃）、好ましくは２０〜６０ｇ／１０分であるものを使用する。
前記（ｂ）に記載の成分の含有量は（Ｂ）に記載の成分組成１００重量部に対して１０〜９９重量部を使用する。
【００１６】
（ｃ）に記載の成分は架橋時におけるポリプロピレンの分解を抑制し、架橋反応を促進する架橋助剤を使用する。前記架橋助剤としては、スチレン、アルファメチルスチレンとメタクリル酸メチル、メタクリル酸エチル、メタクリル酸シクロヘキシル、メタクリル酸フェニル、メタクリル酸ベンジル、メタクリル酸グリシジル、アクリル酸メチル、アクリル酸エチル、アクリル酸シクロヘキシル、アクリル酸フェニル、アクリル酸ベンジル、アクリル酸ブチル、アクリル酸グリシジル、酢酸ビニル、安息香酸ビニル、メチルビニルエーテル、エチルビニルエーテル、プロピルビニルエーテル、ブチルビニルエーテルなどがあり、好ましくは、アクリレートまたはメタクリレート誘導体とスチレン誘導体を混合することがよい。
前記（ｃ）に記載の成分の含有量は（Ｂ）に記載の成分組成１００重量部に対して１０重量部以下に使用し、架橋助剤の含有量は１０重量部を超える場合には架橋が促進され、流動性を調節することが難しい。
【００１７】
（ｄ）に記載の成分は、反応開始剤の役割をする有機ペルオキシドを使用する。前記有機ペルオキシドとしては、ベンゾイルペルオキシド、ラウリルペルオキシド、ジクミルペルオキシド、ビス（ｔ−ブチルペルオキシイソプロピル）ベンゼン、２，５−ジメチル−２，５−ジ（ｔ−ブチルペルオキシ）ヘキサン、２，５−ジメチル−２，５−ジ（ｔ−ブチルペルオキシ）ヘキサン−３などがあり、流動性の調節のためには半減期の温度が低いものと高いものとを適宜混合して使用することがよい。これは、有機ペルオキシドの分解温度が低いものは架橋効率が低く結晶性ポリプロピレンの分解程度が低く、高いものは分解反応が著しく進行するためである。
前記（ｄ）に記載の成分の含有量は（Ｂ）に記載の成分組成１００重量部に対して０．０１〜２．０重量部を使用する。
このような組成を有する（Ｂ）に記載の成分の含有量は全組成物１００重量部に対して１０〜７０重量部を使用し、その含有量が前記範囲を外れるとゴムの含有量を減らすことができず、ゴム類に代えることができない。
【００１８】
（Ｃ）ポリエチレン
本発明で用いるポリエチレンは、優れた耐寒性を有し、水と水蒸気に対する遮断性がよいため、各種フィルム用に多く用いられるプラスチックである。また、ポリプロピレンと混合して使用する場合には、衝撃強度を補強する目的で、ゴム類に代えて使用し、その種類としては材料の密度によって高密度ポリエチレン（Ｈｉｇｈ Ｄｅｎｓｉｔｙ ＰｏｌｙＥｔｈｙｌｅｎｅ）、低密度ポリエチレン（Ｌｏｗ Ｄｅｎｓｉｔｙ ＰｏｌｙＥｔｈｙｌｅｎｅ）、線状低密度ポリエチレン（Ｌｉｎｅａｒ Ｌｏｗ Ｄｅｎｓｉｔｙ ＰｏｌｙＥｔｈｙｌｅｎｅ）などがある。そのうち、高密度ポリエチレンの場合には、硬度に優れるため耐スクラッチ性が要求される製品に添加することによりコストの面からも有利な組成が得られる。
前記（Ｃ）に記載の成分の含有量は、全組成物１００重量部に対して５〜３０重量部を使用し、その含有量が前記範囲を外れると目的とする硬度及び耐スクラッチ性が得られないという問題がある。
【００１９】
（Ｄ）熱可塑性弾性体ゴム類
本発明における熱可塑性弾性体ゴム類は、耐衝撃性を補強するために用いられる成分でである。これは、エチレンとＣ２〜Ｃ１０のα−オレフィンの共重合体であって、使用可能なα−オレフィンは、たとえば、プロピレン、ブテン、ペンテン、ヘキセン、プロペン、オクテンなどがあるが、これに限定されるものではない。
前記特性を有する共重合体ゴムとしては、エチレン−プロピレンゴム（ＥＰＲ）、エチレン−プロピレン−ジエンゴム（ＥＰＤＭ）、エチレン−オクテン共重合体（ＥＯＲ）、スチレン−ブタジエン（ＳＢＲ）などが挙げられる。これらのうち、エチレン−オクテン共重合体（ＥＯＲ）の場合、長側鎖のオクテン基によって衝撃強度の改善効果が著しく、相対的に低下する剛性を最大限減らすことができるため、最も好ましく使用できる。
【００２０】
前記エチレン−オクテン共重合体としては、オクテン含有量が１０〜３９重量％、好ましくは２３〜２５重量％であり、メルトインデックスが０．５〜８ｇ／１０分（１９０℃、２．６ｋｇｆ）であり、密度が０．８６８〜０．８８５ｇ／ｃｃのもの（デュポン−ダウエラストマー社のＥＮＧＡＧＥシリーズ）を使用することが好ましい。
前記のようなエチレン−α−オレフィン共重合におけるゴムの使用量は１０重量部以下であり、１０重量部を超えると優れた耐スクラッチ性を得ることが難しく、コストの面で負担となる。
【００２１】
（Ｅ）無機充填剤
本発明における無機充填剤は、耐熱性及び剛性を補強するために用いられるものである。前記無機充填剤としては、タルク、炭酸カルシウム、硫酸カルシウム、酸化マグネシウム、ステアリン酸カルシウム、ケイ石灰、マイカ、シリカ、ケイ酸カルシウム、粘土およびカーボンブラックなどを使用することができ、好ましくは、ケイ石灰とタルクを使用することがよい。無機物の使用は含有量増加による樹脂組成物の剛性及び硬度の増加が明らかなものを使用することが好ましく、平均粒径が１〜３０μｍ、好ましくは５〜１０μｍのタルクを使用するのがよい。
前記（Ｅ）に記載の成分の含有量は全組成物１００重量部に対して５〜３０重量部を使用し、その含有量が前記範囲を外れる場合には、耐熱性及び剛性を補強することができない。
【００２２】
【実施例】
以下、本発明を下記実施例及び比較例によってさらに詳細に説明するが、本発明はこれらによって限定されるものではない。
【００２３】
下記の実施例及び比較例の物性評価を次の試験法に基づいて行った。
（１）メルトインデックスはＡＳＴＭ Ｄ−１２３８法で測定した。試験条件は２３０℃、２．１６ｋｇｆで測定した。
（２）曲げ弾性率及び曲げ強度はＡＳＴＭ Ｄ−７９０法で測定し、試験片規格は１２．７×１２７×６．４ｍｍであり、試験条件においてクロスヘッド（Ｃｒｏｓｓｈｅａｄ）の速度は２８ｍｍ／ｍｉｎであった。
（３）アイゾッド（Ｉｚｏｄ）衝撃強度は、ＡＳＴＭ Ｄ−２５６法で測定し、試験片規格は６３．５×１２．７×３ｍｍであった。
（４）熱変形温度はＡＳＴＭ Ｄ−６４８法で測定し、使用された試験片規格は１２．７×１２７×６．４ｍｍであり、試験条件に使用されたロード値（ｌｏａｄ）は４．６ｋｇｆであった。
（５）鉛筆硬度は、ＪＩＳ Ｋ−６３０１法で測定し、鉛筆は日本の三菱ユニ鉛筆を使用し、１０ｍｍ／２０秒の速度で測定した。
【００２４】
（実施例１〜５）
まず、下記表１に示す（Ａ）、（Ｂ）、（Ｃ）、（Ｄ）、および（Ｅ）成分を混合してヘンシェルミキサーで３分間混合した。混合物を押出機で１９０〜２５０℃の温度範囲で押出した後、冷却、固化してペレット状の組成物を得た。得られた組成物はメルトインデックスに応じて１８０〜２５０℃の温度範囲で射出した後、上述の方法に従って各種物性を測定し、その結果を表１に示す。
【００２５】
（実施例６〜７）
実施例１において（Ｄ）成分を添加する代わりに、（Ｂ）と（Ｃ）成分の含有量を変えて実施例１と同様な方法で行い、上述の方法に従って各種物性を測定し、その結果を表１に示す。
【００２６】
（比較例１〜２）
（Ｂ）と（Ｃ）成分を添加しなかったことを除いては、実施例１と同様な含有量及び組成で配合し、上述の方法に従って各種物性を測定し、その結果を表１に示す。
【００２７】
【表１】
【発明の効果】
以上、述べたように、本発明に係る自動車ドアトリム用樹脂組成物は、部分架橋システムの結晶性ポリプロピレン樹脂に高結晶性ポリプロピレンと高密度ポリエチレン及び無機充填剤を添加することにより、様々な流動性と優れた耐スクラッチ性を有し、高価なゴム類の含有量を減らし、かつ自動車ドアトリムに適した剛性と衝撃強度が得られる。
Claims (5)
- ポリプロピレン樹脂組成物において、
全組成物１００重量部に対し、
（Ａ）高結晶性ポリプロピレン樹脂１〜７０重量部；
（Ｂ）
（ａ）プロピレンの単独重合体又はプロピレンと１０モル％以下のＣ２〜Ｃ１０単量体との共重合体であり、メルトインデックスが０．１〜３ｇ／１０分（２３０℃）であり、重量平均分子量が３００，０００ｇ／ｍｏｌ以上の結晶性ポリプロピレン樹脂１〜９０重量部；
（ｂ）プロピレンと１１〜２５モル％のＣ２〜Ｃ１０単量体との共重合体であり、メルトインデックスが１０〜６０ｇ／１０分（２３０℃）のポリプロピレン樹脂１０〜９９重量部；
（ｃ）架橋助剤０〜１０重量部；および
（ｄ）有機ペルオキシド０．０１〜２．０重量部とを含有する部分架橋ポリプロピレン樹脂１０〜７０重量部；
（Ｃ）ポリエチレン５〜３０重量部；
（Ｄ）熱可塑性弾性体ゴム類０〜１０重量部；および
（Ｅ）無機充填剤５〜３０重量部；
とを含むことを特徴とする耐衝撃性及び耐スクラッチ性に優れた自動車ドアトリム用ポリプロピレン樹脂組成物。 - 前記（Ａ）に記載の高結晶性ポリプロピレン樹脂は、プロピレンの単独重合体又はプロピレンと１０モル％以下のＣ２〜Ｃ１０単量体との共重合体であり、メルトインデックスが８〜６０ｇ／１０分（２３０℃）であり、アイソタクチックインデックスが少なくとも９８．５％以上であることを特徴とする請求項１記載の耐衝撃性及び耐スクラッチ性に優れた自動車ドアトリム用ポリプロピレン樹脂組成物。
- 前記（Ｃ）に記載のポリエチレンは、高密度ポリエチレン、低密度ポリエチレン、及び線状低密度ポリエチレンの中から選ばれることを特徴とする、請求項１記載の耐衝撃性及び耐スクラッチ性に優れた自動車ドアトリム用ポリプロピレン樹脂組成物。
- 前記（Ｄ）に記載の熱可塑性弾性体ゴム類は、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、エチレン−オクテン共重合体、及びスチレン−ブタジエンの中から選ばれることを特徴とする請求項１記載の耐衝撃性及び耐スクラッチ性に優れた自動車ドアトリム用ポリプロピレン樹脂組成物。
- 前記（Ｅ）に記載の無機充填剤は、タルク、炭酸カルシウム、ケイ石灰、硫酸カルシウム、酸化マグネシウム、ステアリン酸カルシウム、マイカ、ケイ酸カルシウム、粘土およびカーボンブラックの中から選ばれることを特徴とする請求項１記載の耐衝撃性及び耐スクラッチ性に優れた自動車ドアトリム用ポリプロピレン樹脂組成物。
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