JP2595312B2 - ポリオレフィン樹脂組成物 - Google Patents

Description

【発明の詳細な説明】 ［産業上の利用分野］ 本発明はポリオレフィン樹脂組成物に関し、さらに詳
しくは、表面外観が良好で、かつ剛性、強度、耐衝撃
性、耐熱性に優れた物性を有するポリオレフィン樹脂組
成物に関する。

［従来の技術および発明が解決しようとする課題］ 従来、ポリオレフィン樹脂組成物は、マトリックス樹
脂としてのポリオレフィンと無機充填剤とが配合されて
なり、そのポリオレフィン樹脂組成物により製造された
成形品が汎用されている。

その無機充填剤の中でも特に炭酸カルシウムが安価な
充填剤として一般的に用いられ、ポリオレフィンとして
は特にポリプロピレン、ポリエチレン等が多く使用され
ている。

この炭酸カルシウムを配合したポリオレフィン樹脂組
成物は白色度が高く、外観が良好であるという長所を有
しているが、剛性や強度等の機械的性質あるいは耐熱性
が低いという欠点を有している。

従ってこれらのポリオレフィン樹脂組成物の成形品
は、機械的強度の要求される工業品材料や日用品材料、
特に自動車用部材に好適に使用することができなかっ
た。

本発明の目的は、繊維径３μｍ以下の繊維状炭酸カル
シウムを配合することにより、外観が良好で、機械的性
質、耐熱性に優れ、工業品や日用品分野の材料に使用可
能なポリオレフィン樹脂組成物を提供することにある。

［課題を解決するための手段］ 本発明者等は従来の上記問題点を解決する為に鋭意研
究し、繊維径３μｍ以下の繊維状炭酸カルシウムを配合
することにより、粒子状炭酸カルシウムを充填した組成
物の性状を維持し、かつ大幅に剛性、強度、耐熱性を向
上させることのできるポリオレフィン組成物を見い出
し、また、これに第３成分として板状形態を有する無機
質充填剤を配合することにより、反り変形を防ぐことの
できるポリオレフィン樹脂組成物を見い出して本発明に
到達した。

すなわち、前記課題を解決するための本発明は、ポリ
オレフィン30〜95重量％と、繊維径３μｍ以下の繊維状
炭酸カルシウム５〜70重量％とを、前記ポリオレフィン
の重量％と前記繊維状炭酸カルシウムの重量％との合計
が100になるように、含有することを特徴とするポリオ
レフィン樹脂組成物であり（請求項１）、また、ポリオ
レフィン30〜90重量％と、繊維径３μｍ以下の繊維状炭
酸カルシウム５〜50重量％と、板状形態を有する無機質
充填剤５〜30重量％とを、前記ポリオレフィンの重量％
と前記繊維状炭酸カルシウムの重量％と前記無機質充填
剤の重量％との合計が100になるように、含有すること
を特徴とするポリオレフィン樹脂組成物である（請求項
２）。

以下に本発明のポリオレフィン樹脂組成物について詳
述する。

本発明に使用することのできるポリオレフィンとして
は、ポリプロピレン、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のよ
うなポリプロピレン、高密度ポリエチレン、中密度ポリ
エチレン、低密度ポリエチレン、線状低密度ポリエチレ
ン等のようなポリエチレン；エチレン−プロピレン共重
合体、エチレン−ブテン−１共重合体、エチレン−ヘキ
セン−１共重合体、エチレン−オクテン−１共重合体の
ようなエチレン−α−オレフィン共重合体；プロピレン
−ブテン１共重合体、シクロペンタジエン等を含むエチ
レン−プロピレン−ジエン共重合体のようなプロピレン
−オレフィン共重合体；ポリブテン−1;ポリ−４−メチ
ル−ペンテン−３等を挙げることができる。これらそれ
ぞれ単独で用いてもよいし、２種以上を適宜に組合わせ
て用いてもよい。

また、製造法の観点よりすると、チーグラー・ナッタ
触媒を使用し、２段または３段以上の多段重合法で製造
されて得られるポリオレフィンも使用することができ
る。

この多段重合法による例えば所謂プロピレン−エチレ
ンブロック共重合体の製造方法を以下に説明する。

すなわち、チーグラー・ナッタ触媒の存在下にたとえ
ば１段目のプロピレンモノマーの重合を行なってポリプ
ロピレンホモポリマーを得、その後、プロピレンモノマ
ーを除去しあるいは除去せずに、２段目移行ではエチレ
ンの存在下またはエチレンとプロピレンとの共存下で重
合反応を行なうことによりポリプロピレンを製造するこ
とができる。各段の反応における圧力は数気圧〜40気
圧、温度は室温〜80℃でよい。また、重合反応形式とし
ては、溶液重合、スラリー重合、気相重合またはこれら
の併用法等を採用することができる。

このような多段重合法により得られた所謂プロピレン
−エチレンブロック共重合体は、樹脂中にモノマー単位
としてエチレンが含まれているので、未だ明確ではない
が、樹脂中にポリエチレンが含まれているか、あるいは
エチレンとプロピレンとの共重合体が含まれている可能
性がある。

本発明においては、前記各種のポリオレフィンの中で
も、多段重合法により製造された所謂プロピレン−エチ
レンブロック共重合体、およびポリプロピレン等が好適
である。

本発明で重要なことは繊維状炭酸カルシウムを配合す
ることに特色があり、従来の不定形、立方体、若しくは
紡錘状の炭酸カルシウムを使用しては機械的性質、耐熱
性が不充分であったが、繊維状炭酸カルシウムを使用す
ることによりこれらの物性を顕著に改良することができ
たのである。

前記繊維状炭酸カルシウムの形態は、繊維径３μｍ以
下、特に好ましくは１μｍ以下であり、アスペクト比が
20以上、好ましくは30以上である。繊維径が３μｍを超
え、アスペクト比が20未満であるとポリオレフィン樹脂
組成物の剛性や強度等の向上が小さくなることがある
し、成形品の外観が損われることがある。

また、ポリオレフィン樹脂組成物における前記ポリオ
レフィンの配合量は、ポリオレフィンと繊維状炭酸カル
シウムとの合計量に対して、30〜95重量％であり、好ま
しくは50〜90重量％である。ポリオレフィンが95重量％
を超え繊維状炭酸カルシウムが５重量％未満の場合で
は、剛性、強度、耐熱性等の向上が小さく、逆にポリオ
レフィンが30重量％未満であって繊維状炭酸カルシウム
が70重量％を超えると衝撃強度が著しく低下し、また比
重が大になってしまう。

請求項２に記載のポリオレフィン樹脂組成物は、ポリ
オレフィンと繊維状炭酸カルシウムと板状形態を有する
無機質充填剤とを含有する組成物である。

請求項２におけるポリオレフィンの種類は前記請求項
１におけるポリオレフィンの種類と同様であり、また請
求項２における繊維状炭酸カルシウムの形態は前記請求
項１におけるのと同様である。

板状形態を有する前記無機質充填剤としては、アルミ
ナ、水酸化アルミニウム、カオリンクレー、酸化鉄、セ
リサイト、二硫化モリブデン、バライト（硫酸バリウ
ム）、ひる石、タルク、マイカ、ガラスフレーク等を挙
げることができる。

前記各種の無機質充填剤はその一種を単独で使用して
も良いし、また二種以上を併用しても良い。

前記各種の無機質充填剤の中でも、タルク、マイカ、
ガラスフレーク等が好ましい。

その板状形態は、最大径と厚みとの比が５以上である
ものが好ましい。

請求項２のポリオレフィン樹脂組成物における各成分
の配合割合として、ポリオレフィンと繊維状炭酸カルシ
ウムと板状形態を有する無機質充填剤との合計に対し
て、ポリオレフィンについては30〜90重量％であり、好
ましくは40〜80重量％であり、繊維状炭酸カルシウムに
ついては５〜50重量％であり、好ましくは10〜40重量％
であり、板状形態を有する無機質充填剤については５〜
30重量％であり、好ましくは10〜20重量％である。

板状形態を有する無機質充填剤が30重量％を超えると
ウエルド外観が悪くなり、またフローマークが発生し易
くなり、かつウエルド強度や衝撃強度が大幅に低下し、
逆に５重量％未満であると反り変形の抑制の効果の小さ
いことがある。また繊維状炭酸カルシウムが50重量％を
超えると異方性が大きくなると共に衝撃強度が低下し、
逆に５重量％未満であると強度、剛性、耐熱性の改善効
果が小さくなることがある。

また、請求項１および２のいずれにおけるポリオレフ
ィン樹脂組成物においても、本発明の目的を損なわない
程度であれば各種エラストマー、各種無機質充填剤、各
種添加剤の一種または二種以上を含有していても良い。

前記エラストマーとしては、例えばEPラバー、SBラバ
ー等、無機質充填剤としては例えばケイ酸カルシウム、
酸化マグネシウム、不定形、立方状あるいは紡錘形の炭
酸カルシウム、石膏、カーボンブラック、酸化チタン、
石英粉等を所望に応じて配合してもよい。また添加剤と
しては、熱安定剤、滑剤、表面処理剤、分散剤、酸化防
止剤、紫外線吸収剤、帯電防止剤、耐候性剤、難燃剤及
び着色剤等を所望に応じて配合してもよい。

本発明のポリオレフィン樹脂組成物を製造するに当っ
ては、前記各成分を所定量配合し、予めリボンブレンダ
ー、Ｖ型ブレンダー等でブレンドし、混練機で混練して
均一に混合して粉末状又は粒状の組成物にすることがで
きる。あるいはポリオレフィンの所定量と繊維状炭酸カ
ルシウムの所定量とを別々に分け、混練機の押出口から
遠い位置にある材料供給口（第１材料供給口）にポリオ
レフィンを供給し、押出口から近い位置にある材料供給
口（第２材料供給口）に繊維状炭酸カルシウムを供給
し、ポリオレフィンがスクリューにより押し進められて
溶融状態になったところで、第２材料供給口から繊維状
炭酸カルシウムを導入して、ポリオレフィンと繊維状炭
酸カルシウムとを均一に混合し、粉末状または粒状組成
物にすることもできる。その繊維状炭酸カルシウムの形
状を保ちポリオレフィン樹脂組成物の効果を発揮させる
には後者の混練方法の方が好ましい。なお、板状形態お
有する無機質充填剤はポリオレフィンと一緒に第１材料
供給口に供給するのであるが、使用条件によっては第２
材料供給口から繊維状炭酸カルシウムと共に供給しても
よい。

本発明の方法により得られたポリオレフィン樹脂組成
物は、射出成形法、押出し成形法、中空成形法、圧縮成
形法、積層成形法、ロール成形法、延伸加工法、及びス
タンプ加工法などの種々の成形法により成形品に成形す
ることができる。

本発明の方法により得られたポリオレフィン樹脂組成
物の成形品は、成形品にゲルが発生することなどが無
く、表面外観、ウエルド外観が良好で、機械的性質、耐
熱性に優れたものである。

［実施例］ 以下に実施例により本発明を具体的に説明する。

（実施例１〜８、比較例１） 第１表に示す種類と配合量とのポリプロピレンと第１
表に示す配合量の繊維状炭酸カルシウムと第１表に示す
その他の成分とを次のようにして混練した。なお、実施
例において使用した繊維状炭酸カルシウムＡは第３図Ａ
（倍率1,000）の電子顕微鏡写真に示すように、また繊
維状炭酸カルシウムＢは第３図Ｂ（倍率3,000）の電子
顕微鏡写真に示すように、明瞭に繊維状形態を有してい
た。

第１図に示す二軸混練機（TEM−35:東芝機械製）１を
用いて行なった。二軸混練機１の押出口から遠い位置に
ある第１材料供給口２にはポリプロピレンとその他の成
分とを、近い位置にある第２材料供給口３には繊維状炭
酸カルシウムを、別々の定量供給機によりそれぞれ供給
した。

混練温度を200℃、スクリュー回転数を500r.p.m.に設
定し、第１材料供給口２に供給したポリプロピレンが第
２材料供給口３の位置に到達したときには溶融状態にな
っており、溶融状態のポリプロピレン中に繊維状炭酸カ
ルシウムが添加され、スクリュウの回転と共に混練さ
れ、矢印方向に流動し、押出口からストランド４が押出
され、ストランドカット方式によりペレットが製造され
た。

このようにして得られたペレットを用いて射出成形機
により140×140×3mmの平板を作成し、平板の表面状態
を観察し、繊維状炭酸カルシウムの分散状態やシルバー
発生の有無を調べ、その結果を第１表に示す。

また、平板から試験片を作製し、曲げ強度（JIS K 7
203に準拠）、曲げ弾性率（JIS K 7203に準拠）、アイ
ゾット衝撃強度（JIS K 7110に準拠）、熱変形温度（J
IS K 6871に準拠）を測定した。また、反り量の測定
は、第２図Ａ及び第２図Ｂに示すように、射出成形法に
より厚さ1.2mm、直径100mmの円板５を作成し、その円板
５を室温23℃で48時間放置後、円板５の両端の反り高さ
ｈの最大値を反り量として測定した。

これらの測定の結果を第１表に示す。

なお、比較例１においては、重質炭酸カルシウムは分
散せず、物性の測定は困難であった。

（実施例９〜13） ポリプロピレンと板状無機質充填剤とを第２表に記載
の重量部でドライブレンドした後、前記実施例１におけ
るのと同様の二軸混練機（TEM−35、東芝機械製）の第
１材料供給口に供給し、一方の繊維状炭酸カルシウムを
第２材料供給口に供給し、実施例１と同様に混練し、ポ
リプロピレン樹脂組成物を得て、それから平板を作製し
て物性を測定した。

その結果を第２表に示す。

（比較例２〜８） 比較例１で示したように、繊維状炭酸カルシウム以外
の形態を有する炭酸カルシウムは分散性が悪いので、第
１表に示す種類の炭酸カルシウムを使用し（比較例２〜
４）、あるいは第１表に示す種類の炭酸カルシウムおよ
び他の成分を使用しさらに炭酸カルシウムをポリプロピ
レンとドライブレンドした後、第１材料供給口に供給し
た他に前記実施例１と同様に実施した。

結果を第１表に示す。

（比較例9,10） ポリプロピレンと平板無機質充填剤とを第２表に記載
の所定量にドライブレンドした後、二軸混練機（TEM−3
5、東芝機械製）の第１材料供給口に供給して混練し、
ポリプロピレン樹脂組成物を得て、それから平板を作製
して物性を測定した。

その結果を第２表に示す。

第１表から明らかなように、実施例１〜８におけるポ
リプロピレンと繊維状炭酸カルシウムとを配合したポリ
プロピレン樹脂組成物は、比較例１〜８における不定
形、立方状、あるいは紡錘状炭酸カルシウムを配合した
ポリプロピレン樹脂組成物に比して、曲げ強度、曲げ弾
性率、衝撃強度が大幅に高く、熱変形温度も高く、外観
も良好で、物性が良好にバランスしている。

また第２表の実施例９〜13におけるポリプロピレンと
繊維状炭酸カルシウムと板状無機質充填剤とを配合した
ポリプロピレン樹脂組成物は、前記の諸物性に優れてい
る他に、反り量が小さいことが明らかである。

［発明の効果］ 本発明はポリオレフィンに繊維状炭酸カルシウムが配
合されたポリオレフィン樹脂組成物、及びポリオレフィ
ンに繊維状炭酸カルシウムと板状形態を有する無機質充
填剤が配合されたポリオレフィン樹脂組成物であるの
で、それから得られる成形品は従来の非繊維状炭酸カル
シウムを配合したポリオレフィン樹脂からの成形品で望
めなかった高剛性、高強度、高耐熱性のバランスのとれ
た物性を有することができ、かつ白色度が高く、外観、
ウエルドが良好で、反り変形が小さく、しかも安価に製
造でき、優れた材料となることができる。従って自動車
用部材として使用可能であり、電気・電子用分野、一般
の工業品や日用品分野にも勿論有用に使用され得るもの
である。

【図面の簡単な説明】

第１図はポリオレフィン樹脂組成物を得る為の二軸混練
機を示し、第２図Ａおよび第２図Ｂは反り量の測定法の
説明図を示し、第３図Ａ及び第３図Ｂは繊維状炭酸カル
シウムを示す顕微鏡写真である図面代用写真である。

Claims (2)

(57)【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】ポリオレフィン30〜95重量％と、繊維径３
   μｍ以下の繊維状炭酸カルシウム５〜70重量％とを、前
   記ポリオレフィンの重量％と前記繊維状炭酸カルシウム
   の重量％との合計が100になるように、含有することを
   特徴とするポリオレフィン樹脂組成物。
2. 【請求項２】ポリオレフィン30〜90重量％と、繊維径３
   μｍ以下の繊維状炭酸カルシウム５〜50重量％と、板状
   形態を有する無機質充填剤５〜30重量％とを、前記ポリ
   オレフィンの重量％と前記繊維状炭酸カルシウムの重量
   ％と前記無機質充填剤の重量％との合計が100になるよ
   うに、含有することを特徴とするポリオレフィン樹脂組
   成物。