JP2007523220A - 反応器中でのブレンドにより調製された塗装可能な熱可塑性ポリオレフィン - Google Patents

Abstract

【解決手段】 塗装性耐衝撃性共重合体は、反応器中でキシレン不溶ポリプロピレン分とキシレン可溶エチレン−プロピレンゴム（ＥＰＲ）分とをブレンドすることで製造される。該組成物は、約５重量％〜約５０重量％のキシレン可溶分と約５０重量％〜約９５重量％のキシレン不溶分とを含む。前記キシレン不溶分の重量平均分子量のキシレン可溶分のそれに対する比は、約０．５〜約１．８である。前記キシレン可溶分の固有粘度は、約０．５〜約１．８ｄＬ／ｇである。前記キシレン不溶分の固有粘度は、約０．５〜約７．０ｄＬ／ｇである。キシレン可溶分は、約３０〜約７０モル％のエチレン単位を有する。

Description

関連出願の相互参照
本出願は、２００３年９月３０日に出願された、米国仮出願番号第６０/５０８，１４７号に対して優先権を主張しており、この全体はこの参照より本明細書に組み込まれる。

本発明は、耐衝撃性共重合体（ＩＣＰ）に関し、より詳しくは熱可塑性ポリオレフィン類に関するものである。さらに詳しくは、本発明は製品に成形された場合に良好な塗料接着性を有する熱可塑性ポリオレフィン類に関するものである。

優れた塗料接着性を有するＩＣＰに対する関心は、特にバンパーカバー材（ｂｕｍｐｅｒ ｆａｓｃｉａ）等の製品に対して自動車業界において高まっている。これらの材料は、高い曲げ弾性率、高アイゾット衝撃強度、十分な低温衝撃強度および延性、および良好な破断点伸び等、それらの用途に適した機械的特性を有していなければならない。これらの材料は、製品中に組み込んだ場合に製品全体の外観を確実に見栄えのするものとするために、塗装可能でなければならない。例えば自動車のバンパーの場合、バンパーとその自動車の外側の残り部分との色が適合していなければならない。本明細書中「塗装可能」とは、塗料が対象となるポリマーに十分に接着しなければならないことを意味する。

塗装性と機械的特性とは相反する傾向にある。ＩＣＰを塗装可能にする複合的性質は、通常好ましい機械的特性を供与する傾向にはなく、またその逆も同様である。例えば、低い固有粘度を有する、比較的高濃度の非晶性エチレン−プロピレンゴムは、塗装性を高めるが剛性を低減すると考えられている。本発明は、耐衝撃性共重合体組成物および該組成物の製造方法を含む。本組成物の成形品は、塗装性と機械的特性の要求条件をバランスよく満たす。

本発明は、反応器内でのブレンドにより生成された、塗装可能な耐衝撃性共重合体組成物に関する。本組成物は、約５重量％〜約５０重量％のキシレン可溶分と約５重量％〜約９５重量％のキシレン不溶分とを含むものである。キシレン可溶分の重量平均分子量のキシレン不溶分の重量平均分子量に対する比は、約０．５〜約１．８である。前記キシレン可溶分の固有粘度は、約０．５〜約７．０ｄＬ／ｇである。キシレン可溶分は、約３０〜約７０モル％のエチレン単位を有する。本発明による組成物のメルトフローレートは、約０．５ｄｇ／分〜約２００ｄｇ／分である。さらに、本発明による組成物のメルトフローレートは、制御されたレオロジー手法（ｃｏｎｔｒｏｌｌｅｄ ｒｈｅｏｌｏｇｙ ｔｅｃｈｎｉｑｕｅｓ）を駆使して調節されてもよい。

本発明のいくつかの実施形態を以下に記述するが、これらの実施形態は本発明を限定するものではない。

本発明は、熱可塑性ポリオレフィン組成物を含む。より詳しくは、本発明はポリプロピレンホモポリマー（ＨＰＰ）成分とエチレンプロピレンゴム（ＥＲＲ）成分が反応器中でブレンドされた耐衝撃性共重合体を含む。反応器中でのブレンドは、反応器外で物理的に成分をブレンドする混合とは異なり、反応および共重合体の構造や特性をより調節しやすいものとする。本発明の組成物で製造した成形品は、改良された塗装性を示し、広範な用途での耐衝撃性共重合体として当該技術分野で望ましい機械的特性を有する。

当該技術分野において塗装性とは、各種接着性試験の測定で高い塗料接着性を示すことを意味するものと理解されている。塗料剥離試験を以下に説明されるように各種条件下で調製した各種試料を評価するのに使用した。試験した試料の中には塗料が耐衝撃性共重合体のゴム成分に強力に接着して剥離時にゴムの引裂きを起こす、凝集破壊を起こしたものもあった。これらの試料は、塗装性試験で合格したものとみなした。

自動車のバンパーカバー材等の用途に望ましい機械的特性は、当該技術分野では高い曲げ弾性率、アイゾット衝撃試験での非破壊性、低温延性、熱処理後低収縮、および樹脂の高いメルトフローレート（ＭＦＲ）を含む。高ＭＦＲは、組成物の製品への成形を容易にするのに望ましい。

各種の耐衝撃性共重合体試料を、該２成分および組成物全体の望ましい特性を得るのに選んだ、制御下の加工条件下で製造した。これらの試料を、塗装性および機械的特性について試験した。さらに、各試料のＥＰＲおよびＨＰＰ成分を別々に特性決定した。これら２成分は、当該技術分野では確立済みの技術である、キシレンに対する溶解性によって分離した。各組成物のキシレン可溶（ＸＳ）分は大部分がＥＰＲであり、ＨＰＰ連続相からの非晶性ポリプロピレン混和物が比較的少量含まれている。キシレン不溶（ＸＩＳ）部分は、主として（ほぼアイソタクチックの）ＨＰＰ連続相で、不溶性の含エチレン化学種の混合物も含む。

塗料接着性に寄与するＩＣＰ特性すべての効果を独立させることは不可能であるが、いくつかの傾向はみられる。本発明にて検討した材料のうち、比較的高いＥＰＲ濃度で低いＥＰＲ分子量のものが最適な塗料性能を発揮した。ＥＰＲ相の分子量が、性能に主として影響を及ぼすようである。塗料性能はさらにキシレン溶解成分のＭｗのキシレン不溶成分のＭｗとの比によく相関している。良好な塗料接着性は、キシレン不溶成分中に結晶性のブロック状ＰＥを幾分含む材料に見られる。

各種試料について得られた物理的特性および塗装性に関するデータを表Ｉにまとめておく。全試料は、−３０oＣで延性を示した。

ＥＰＲ（ＸＳ）濃度と分子量、およびＸＩＳ分子量に関するデータを表ＩＩにまとめる。ＸＳおよびＸＩＳ成分中でのエチレン基および共重合体の結晶化度を表ＩＩＩにまとめる。

塗装性と機械的特性との最良のバランスは以下の範囲の組成物で達成される。キシレン可溶分が組成物重量換算で５〜５０％、好ましくは１０〜３０重量％、より好ましくは１５〜２５重量％である。該組成物中の全エチレン含有量は、５〜３０重量％、好ましくは１０〜２０重量％、より好ましくは１４〜１７重量％である。ＥＰＲ中のエチレン濃度の目安として、ＸＳ部分のＣ_２濃度が３０〜７０モル％、好ましくは４０〜６０モル％、より好ましくは４５〜５５モル％である。

ＥＰＲ中のエチレンは、エチレンとプロピレン単位が分子鎖中にランダムに組み込まれた場合に起こりうるものよりもエチレントライアッド（エチレンモノマー３つが連続した単位、ＥＥＥ）が高頻度で起こる、比較的ブロック性を有する。特に、^１３ＣＮＭＲによる測定では、ＸＳ部分は５〜４０モル％のエチレントライアッド、好ましくは１０〜３０モル％、より好ましくは１５〜２５モル％を含んでいた。この過剰量のエチレントライアッドは、ＥＰＲ粒子中に結晶性のポリエチレンホモポリマーの島状構造の形成を促進するが、ブレンド後のＨＰＰにはそれ程影響を与えない。

耐衝撃性共重合体の成形品の塗装性は、成形品表面でのゴム粒子のモルホロジーに影響をうける。また、該モルホルジーは共重合体生成反応のレオロジーに影響をうける。このため、レオロジーはＥＰＲの固有粘度のポリプロピレンホモポリマーのそれに対する比で特徴づけられる。この比は、ＸＳ部分の重量平均分子量ＭｗのＸＩＳ部分のそれに対する比と相関させることができる。本発明においては、塗装性と機械的特性の最良のバランスは、このＭｗ比が０．５〜１．８、好ましくは０．８〜１．６、より好ましくは０．９〜１．３の範囲で達成される。さらに、塗装性と機械的特性のバランスは、ＸＳ部分の固有粘度が０．５〜７．０ｄＬ／ｇ、好ましくは１．０〜３．０ｄＬ／ｇ、より好ましくは１．２〜１．６ｄＬ／ｇの範囲で達成される。

該組成物のメルトフローレート（ＭＦＲ）は、０．５〜２００ｇ／１０分であり、好ましくは５〜５０ｇ／１０分、さらに好ましくは１０〜１５ｇ／１０分とする。メルトフローレートは、制御されたレオロジー（ｃｏｎｔｒｏｌｌｅｄ ｒｈｅｏｌｏｇｙ）で知られる確立済みの手法により成形中に調節できる。制御されたレオロジーとは、当該技術分野では、狭い分子量分布およびポリマーの分解やメルトフローレートの制御をもたらす、過酸化アルキル等の物質の溶融物への添加として知られている。あるいは、上述の範囲内で組成物の変数を変えれば、制御されたレオロジーを駆使することなく、望ましい機械的特性を有する塗装可能な組成物を生成することも可能である。同様に、現在までに生成されたもの以外で、塗装可能で機械的に許容可能な組成物組成物を生成することは、上述の範囲内で加工変数を変えることにより可能である。

ＩＣＰの塗装性は、添加物によって弊害をうけることもあり、成形品表面への滲出あるいは「ブルーム」を引き起こす。これらの添加物として、粘着防止剤、帯電防止剤、スリップ剤、滑剤、酸スカベンジャー等が挙げられる。従って、本発明の組成物はこれらの添加物を最小有効濃度で使用して生成した。

本発明による組成物は、高い塗装性を示す耐衝撃性共重合体である。本組成物は比較的高結晶化度のポリプロピレンホモポリマーとエチレン単位で高度のブロック性および結晶化度を有するエチレンに富むエチレンープロピレンゴムを有する。塗装性および機械的特性が特に優れるこれらの組成物で製造された製品として、自動車のバンパーカバー材、ディフレクタ、シールド、クラッド、およびカウルを含む。

上記の説明および実施態様は例示的なものであり、本発明の範囲を限定するものではないことが理解されるであろう。本発明の観点と範囲から逸脱しない変形・変更・修正は、同業者には明らかであろう。本発明の範囲は、本願明細書の請求項によって定められる。

Claims (14)

1. 塗装可能な耐衝撃性共重合体であって、
   約５重量％〜約５０重量％のキシレン可溶分および約５０重量％〜約９５重量％のキシレン不溶分を含み、
   前記キシレン可溶分の重量平均分子量のキシレン不溶分のそれに対する比は、約０．５〜約１．８であり、
   前記キシレン可溶分の固有粘度は、約０．５〜約７．０ｄＬ／ｇであり、
   前記キシレン可溶分は、エチレン単位を約３０〜約７０モル％有し、
   前記耐衝撃性共重合体組成物は、反応器中でのブレンドにより生成されるものである、塗装可能な耐衝撃性共重合体。
2. 請求項１の組成物において、
   前記キシレン可溶分の重量平均分子量の前記キシレン不溶分の重量平均分子量に対する比は、約０．８〜約１．６である。
3. 請求項１の組成物において、
   前記キシレン可溶分の重量平均分子量の前記キシレン不溶分の重量平均分子量に対する比は、約０．９〜約１．３である。
4. 請求項１の組成物において、
   前記キシレン可溶分の固有粘度は、約１．０〜約３．０ｄＬ／ｇである。
5. 請求項１の組成物において、
   前記キシレン可溶分の固有粘度は、約１．２〜約１．６ｄＬ／ｇである。
6. 請求項１の組成物において、
   前記キシレン可溶分は、エチレン単位を約４０〜約６０モル％有する。
7. 請求項１の組成物において、
   前記キシレン可溶分は、エチレン単位を約４５〜約５５モル％有する。
8. 請求項１の組成物において、
   前記キシレン可溶分中の約５〜約４０モル％の前記エチレン単位は、トライアッドで存在するものである。
9. 請求項８の組成物において、
   約１０〜約３０モル％の前記エチレン単位は、トライアッドで存在するものである。
10. 請求項９の組成物において、
    約１５〜約２５モル％の前記エチレン単位は、トライアッドで存在するものである。
11. 請求項１の組成物において、
    前記組成物は、０．５〜２００ｄｇ／分のメルトフローレートを有するものである。
12. 請求項１１の組成物において、
    前記組成物のメルトフローレートは、制御されたレオロジー（ｃｏｎｔｒｏｌｌｅｄ ｒｈｅｏｌｏｇｙ）によって調節されるものである。
13. 請求項１の組成物において、
    前記組成物は、約１０重量％〜約３０重量％のキシレン可溶分と、約７０重量％〜約９０重量％のキシレン不溶分とを含むものである。
14. 請求項１３の組成物において、
    前記組成物は、約１５重量％〜約２５重量％のキシレン可溶分と、約７５重量％〜約８５重量％のキシレン不溶分とを含むものである。