JP2008546891A - フィラー含有tpo組成物から作製される自動車用品およびその製造方法 - Google Patents
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Abstract
(i)結晶質アイソタクティックプロピレンホモポリマーと(ii)エチレン/α−オレフィンエラストマー耐衝撃性改質剤と(iii)強化グレードのフィラー、例えばタルクとを含む組成物から形成された少なくとも1つの構成要素を含有する自動車部品。結晶質アイソタクティックプロピレンホモポリマーは、約1930MPaより大きい曲げ弾性率および約100℃より高い熱変形温度(HDT)を有し、エチレン/α−オレフィン共重合体は、約−30℃より低いTgおよび0.1ラジアン/秒、190℃で測定される約2より小さいタンデルタを有し、ならびにフィラーは、少なくとも約2のHDT強化効率を有する。本自動車部品は、約100℃より高いHDTおよび約1930MPaより大きい曲げ弾性率を有する。
Description
本出願は、2005年6月24日出願の仮特許出願第60/694150号の恩典を請求するものであり、前記仮出願は、その全体が参照により本明細書に組み込まれる。
この組成物は、
A)約1930MPaより大きい曲げ弾性率および約100℃より高いHDTを有する、結晶質アイソタクティックプロピレンホモポリマー;
B)約−30℃より低いTg、0.1ラジアン/秒で190℃で測定された約2より小さいタンデルタ、示差走査熱分析によって測定されたそのエチレン/α−オレフィン共重合体のピーク溶融温度以上のHDTを有する、エチレン/α−オレフィン共重合体;および
C)板状フィラー
を含み、ならびにこのホモポリマー:共重合体(A:B)の重量比は、約9:1と約6:4の間である。
本プロピレンホモポリマーは、線状ホモポリマーであてもよいし、有核ホモポリマーであってもよいし、またはそれらの組み合わせであってもよい。
本発明の組成物は、場合によってはジエンを含有してもよい、少なくとも1つのエチレン/α−オレフィン共重合体を含む。本明細書で用いる場合、「共重合体」は、その中で少なくとも2つのモノマーが重合しているポリマーを指す。これは、例えば、コポリマー、ターポリマーおよびテトラポリマーを含む。詳細には、エチレンを少なくとも1つのコモノマー、典型的には炭素原子数3から20(C3〜C20)、好ましくは炭素原子数4から20(C4〜C20)、さらに好ましくは炭素原子数4から12(C4〜C12)およびさらにいっそう好ましくは炭素原子数4から8(C4〜C8)のアルファオレフィン(α−オレフィン)と重合させることによって作製されたポリマーを含む。α−オレフィンとしては、1−ブテン、1−ペンテン、1−ヘキセン、4−メチル−1−ペンテン、1−ヘプテンおよび1−オクテンが挙げられるが、これらに限定されない。好ましいα−オレフィンとしては、1−ブテン、1−ペンテン、1−ヘキセン、4−メチル−1−ペンテン、1−ヘプテンおよび1−オクテンが挙げられる。α−オレフィンは、望ましくはC4〜C8α−オレフィンである。
一般に円盤の様な形状を有する任意の不活性材料を、本発明のTPO組成物中の板状フィラーとして使用することができる。典型的におよび好ましくは、この板状フィラーは、不活性無機粉末、例えば、タルク、カオリンクレーまたはマイカであり、さらに好ましくは、板状タルクである。一般的な板状タルクおよびカオリンを、それぞれ、表3および4において特定する。板状タルクの特定のグレードは、その組成物を置換しようとするポリマー樹脂の密度を越えず、最終組成物の所望の曲げ弾性率およびHDTを付与または維持するために十分な強化強度を有するように選択される。典型的に、市販グレードの樹脂の密度は、約1.13g/mLである。本発明の高結晶性プロピレンホモポリマーおよびEAOエラストマーで製造される組成物については、約30重量パーセントのフィラー充填量が一般的であるが、所望される場合には、より多いまたはより少ない量を使用してもよい。
上で論じたように、本発明のTPO組成物は、少なくとも1つのプロピレンホモポリマー、少なくとも1つのエチレン/α−オレフィン共重合体および少なくとも1つの板状フィラーを含有する。こうした組成物は、多数の異なるプロセスのうちのいずれか1つにより作製することができるが、一般に、これらのプロセスは、2つのカテゴリー、すなわち、ポストリアクターブレンディング、インリアクターブレンディングのうちの1つ、またはこれらの組み合わせに分類される。前者の実例は、溶融押出機(2つまたはそれ以上の固体ポリマーが供給され、それらを物理的に混合して実質的に均一な組成物にする)および平行配列で配列された多数の溶液、スラリーまたは気相反応装置(各々からのアウトプットを互いにブレンドして実質的に均一な組成物を形成し、最終的にそれを固体形態で回収する)である。後者の実例は、直列に接続された多数の反応装置および2つまたはそれ以上の触媒が充填された単一の反応装置である。好ましくは、本組成物は、ポストリアクターブレンディングによって作製する。
本発明の組成物は、好ましくは、プロピレンホモポリマーとエチレン/α−オレフィン共重合体の合計重量に基づき、60から90重量パーセント、好ましくは65から85重量パーセント、およびさらに好ましくは70から75重量パーセントのプロピレンホモポリマーを含有する。60から90重量パーセント(ポリプロピレンホモポリマー)のすべての個々の値およびサブレンジ(subranges)を本明細書は含み、本明細書に開示する。本発明の組成物は、好ましくは、プロピレンホモポリマーとエチレン/α−オレフィン共重合体の合計重量に基づき、10から40重量パーセント、好ましくは15から37重量パーセント、およびさらに好ましくは20から35重量パーセントのエチレン/α−オレフィン共重合体を含有する。10から40重量パーセント(エチレン/α−オレフィン共重合体)のすべての個々の値およびサブレンジを本明細書は含み、本明細書に開示する。
様々なプロセスにより物品を作製することができる。それらは、射出成形し、ブロー成形し、圧縮成形し、低圧射出成形し、押出し、その後、雄型もしくは雌型真空熱成形によって熱成形することができ、またはまだ溶融しているTPO材料のブランケットを表皮発泡複合材の裏面に対して配置し、低圧下でプレスして表皮層を形成し、それを硬質TPO支持層に結合させる、低圧成形などのハイブリッドプロセスにより作製することができる。
本明細書に列挙するあらゆる数値範囲は、1単位刻みでその最低値および最高値からのすべての値を含むが、但し、任意の最低値と任意の最高値の間に少なくとも2単位の隔たりがあることを条件とする。一例として、例えば分子量、メルトインデックスなどのような組成的、物理的または他の特性が、100から1,000であると述べられている場合、すべての個々の値、例えば100、101、102など、およびサブレンジ、例えば100から144、155から170、197から200などが、本明細書に明確に列挙されていると解釈する。1より小さい値を含む、または1より大きい分数(例えば、1.1、1.5など)を含む範囲については、1単位は、適宜、0.0001、0.001、0.01または0.1であると考える。10より小さい一桁の数を含む範囲(例えば1から5)については、1単位は、一般に、0.1であると考える。これらは、具体的に考えられるものの単なる例であり、列挙されている最低値と最高値の間の非常に多数の値のすべての可能な組み合わせが、本出願において明確に述べられていると考えなければならない。数値範囲は、密度、成分の重量パーセント、タンデルタ、分子量および他の特性に関連して、ここで論じているとおり、列挙されている。
用語「MI」とは、ポリエチレン系ポリマーについてはASTM D−1238、条件190℃/2.16kg、およびポリプロピレン系ポリマーについては230℃/2.16kgを用いて測定される、g/10分でのメルトインデックス、I2またはI2を意味する。
エチレン系ポリマーについての平均分子量および分子量分布は、Polymer Laboratories Model 200シリーズ高温クロマトグラフから成るゲル透過クロマトグラフシステムで判定した。そのカラムおよび回転式コンパートメントを、ポリエチレン系ポリマーについては140℃で動作させた。使用したカラムは、Polymer Laboratories 10−micron Mixed−B カラムであった。溶剤は、1,2,4−トリクロロベンゼンであった。サンプルは、50ミリリットルの溶剤中、0.1グラムのポリマーの濃度で調製した。移動相としておよびサンプルを調製するために使用した溶剤は、200ppmのブチル化ヒドロキシトルエン(BHT)を含有した。エチレン系ポリマーは、2時間、160℃での軽い攪拌によって調製し、プロピレン系ポリマーは、2.5時間、溶解した。注入量は、100マイクロリットルであり、流量は、1.0ミリリットル/分であった。GPCカラムセットの較正は、580から8,400,000の範囲の分子量を有する、Polymer Laboratories(UK)から購入した、狭い分子量分布のポリスチレン標準物質を用いて行った。次の方程式(Williams and Ward, J. Polym. Sci., Polym. Let., 6, 621(1968))を用いて、そのポリスチレン標準物質のピーク分子量をポリエチレン分子量に変換した:
Mポリエチレン=Ax(Mポリスチレン)B
(この式中、Mは、分子量であり、Aは、0.4315の値を有し、Bは、1.0に等しい)。
示差走査熱分析(DSC)を用いて、ポリエチレン(PE)系サンプルおよびポリプロピレン(PP)系サンプルにおける結晶度を測定することができる。サンプルを190℃の温度で薄膜にプレスする。薄膜サンプルの約5から8ミリグラムを計量し、DSCパンに入れる。その蓋の端をそのパンの上に押し曲げて、密閉雰囲気を確保する。そのサンプルパンをDSCセルに入れ、その後、約10℃/分の速度で、PEについては約180〜200℃(PPについては230℃)の温度に加熱する。そのサンプルをこの温度で3分間保持する。その後、サンプルを、10℃/分の速度で、PEについては−90℃(PPについては−90℃)に冷却し、その温度で3から5分間、恒温保持する。次に、そのサンプルを、10℃/分の速度で、完全に溶融するまで加熱する(第二加熱;PEについては約180℃、およびPPについては230℃)。別様に述べていなければ、各ポリマーサンプルの融点(Tm)は、上で説明したように、DSCから得た第二熱曲線から決定する。結晶化温度(Tc)は、第一冷却曲線から測定する。
5つのグレードのポリプロピレンを下の表5に記載する。
Claims (24)
- 約100℃より高い熱変形温度(HDT)および約1930MPaより大きい曲げ弾性率を有するポリオレフィン組成物から形成された少なくとも1つの構成要素を含む自動車部品であって、前記組成物が、
A)約1930MPaより大きい曲げ弾性率および約100℃より高いHDTを有する、結晶質アイソタクティックプロピレンホモポリマー;
B)約−30℃より低いTg、0.1ラジアン/秒で190℃で測定された約2より小さいタンデルタ(tan delta)、示差走査熱分析によって測定されたエチレン/α−オレフィン共重合体のピーク溶融温度以上のHDTを有する、エチレン/α−オレフィン共重合体;および
C)板状フィラー
を含み、ホモポリマー:共重合体(A:B)の重量比が、約9:1と約6:4の間である、自動車部品。 - 前記プロピレンホモポリマーが、2070MPaより大きい曲げ弾性率および110℃より高いHDTを有する、請求項1に記載の自動車部品。
- 前記プロピレンホモポリマーが、2210MPaより大きい曲げ弾性率および120℃より高いHDTを有する、請求項1に記載の自動車部品。
- 前記エチレン/α−オレフィン共重合体のα−オレフィンが、C3〜C20のα−オレフィンである、請求項1に記載の自動車部品。
- 前記エチレン/α−オレフィン共重合体のα−オレフィンが、プロピレン、1−ブテン、1−ヘキセンおよび1−オクテンから成る群より選択される、請求項1に記載の自動車部品。
- 前記フィラーが、板状タルクである、請求項1に記載の自動車部品。
- 前記組成物が、3またはそれ以上の曲げ弾性率効率係数および1.5またはそれ以上のHDT効率係数を有するように、十分な量の前記フィラーを含む、請求項6に記載の自動車部品。
- 前記エチレン/α−オレフィン共重合体が、−40℃より低いTgを有する、請求項4に記載の自動車部品。
- 前記エチレン/α−オレフィン共重合体のHDTと融点Tmとの差が、少なくとも4である、請求項8に記載の自動車部品。
- 前記エチレン/α−オレフィン共重合体のHDTと融点Tmとの差が、少なくとも8である、請求項8に記載の自動車部品。
- 前記エチレン/α−オレフィン共重合体の190℃および0.10ラジアン/秒で測定されたタンデルタが、2またはそれ以下である、請求項8に記載の自動車部品。
- 衝撃性改質剤(impact modifier)の190℃および0.10ラジアン/秒で測定されたタンデルタが、1.8またはそれ以下である、請求項8に記載の自動車部品。
- 前記組成物の総重量に基づき30重量パーセントのタルクを含む、請求項8に記載の自動車部品。
- 前記組成物が、顔料、引掻きおよび傷防止剤ならびにこれらの組み合わせから成る群より選択される少なくとも1つの添加剤をさらに含む、請求項1に記載の自動車部品。
- インストルメントパネル、ドアパネル、ダッシュボード、バランスパネル(valence panel)、ボディーサイドモールディング、トリムモールディング、アームレスト、サンバイザー、コンパートメントケース(compartment case)および絶縁マットから成る群より選択される、請求項1に記載の自動車部品。
- ポリプロピレンホモポリマー、エチレン/α−オレフィン共重合体および板状フィラーを含む組成物を射出成形することを含む、請求項1に記載の自動車部品の製造方法。
- 「プロピレンホモポリマーとエチレン/α−オレフィン共重合体とフィラーの合計重量」に基づくフィラーの重量パーセントが、「プロピレンホモポリマーとエチレン/α−オレフィン共重合体の合計重量」に基づくエチレン/α−オレフィン共重合体の重量パーセントより大きい、請求項1に記載の自動車部品。
- 前記組成物が、1つまたはそれ以上の他の異なるエチレン/α−オレフィン共重合体をさらに含む、請求項1に記載の自動車部品。
- 「プロピレンホモポリマーとエチレン/α−オレフィン共重合体と1つまたはそれ以上の他の異なるエチレン/α−オレフィン共重合体とフィラーの合計重量」に基づくフィラーの重量パーセントが、「プロピレンホモポリマーとエチレン/α−オレフィン共重合体と1つまたはそれ以上の他の異なるエチレン/α−オレフィン共重合体の合計重量」に基づくエチレン/α−オレフィン共重合体および1つまたはそれ以上の他の異なるエチレン/α−オレフィン共重合体の重量パーセントより大きい、請求項18に記載の自動車部品。
- 前記少なくとも1つの構成要素が、射出成形によって形成される、請求項1に記載の自動車部品。
- 前記射出成形が、PC/ABS樹脂用に設計された成形型を使用して行われる、請求項20に記載の自動車部品。
- インストルメントパネルである、請求項1に記載の自動車部品。
- ドアパネルである、請求項1に記載の自動車部品。
- 射出成形によって形成される部品であって、x−y方向のその部品の「離型後の(out-of-tool)」収縮が、その成形型キャビティー(tool cavity)内部でのx−y方向のその部品の収縮量の10パーセントまたはそれ以下である、請求項1に記載の自動車部品。
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