JP3709342B2 - 樹脂組成物、樹脂組成物の製造方法及び樹脂組成物中で使用するための充填剤混合物 - Google Patents

Description

【０００１】
技術分野
本発明は、新規なかつ改善された樹脂組成物、特に、ポリオレフィン、ポリ塩化ビニル及びポリアミドを含有する熱可塑性樹脂組成物及び樹脂組成物の製造方法に関する。本発明は、更に、樹脂組成物の製造に使用するための充填剤混合物に関する。
【０００２】
背景の技術
最終ポリプロピレン製品の剛性を増大させるために、微粒タルクのごとき機能性充填剤を含有するポリプロピレンのごときポリオレフィンコンパウンドを製造することは周知である。
【０００３】
タルクは、理論式3MgO.4SiO₄H₂Oを有する水和珪酸マグネシウムであり、２枚のシリカシートにサンドイッチされた水酸化マグネシウムからなる。
【０００４】
しかしながら、例えば、衝撃強さのごとき他の性質を改善するためにタルクの他に他の充填剤を添加した場合、充填剤としてタルクだけを使用した場合に得られる剛性は、衝撃強さを増大させるために第２の充填剤を添加した場合、実質的に減少することが認められている。従って、高い剛性と高い衝撃強さの両方を有するポリプロピレン製品を製造することは不可能であった。高い剛性と高い衝撃強さは、例えば自動者のバンパーのごときある種のポリプロピレン製品においては特に重要である。他の熱可塑性樹脂製品についても同様である。
【０００５】
本明細書中で使用される熱可塑性樹脂という用語は、熱可塑性樹脂それ自体ばかりでなしに、その混合物、並びに、熱可塑性樹脂と、エラストマー、例えばニトリルゴムのごとき他の材料との混合物も包含する。いわゆる熱可塑性ゴム、即ち、熱可塑性エラストマーも熱可塑性樹脂の定義中に包含される。熱可塑性樹脂それ自体には、ポリオレフィン、ポリエステル、ポリスチレン、ABS共重合体、ポリ塩化ビニル(PVC)、非可塑化ポリ塩化ビニル(UPVC)、ポリアミド、アクリル重合体、ポリカーボネート重合体、ポリスルホン重合体等が包含される。
【０００６】
ポリ塩化ビニルにマイクロシリカを添加することにより電線管の製造に使用されるポリ塩化ビニルの衝撃強さが改善されることは米国特許第4,722,952号明細書から知られている。かかる製品については、剛性は重要でない。反対に、高い剛性は電線管については望ましいものではない。
【０００７】
本明細書中で使用されるマイクロシリカ（microsilica）という用語は、シリカを還元し、還元生成物を気相中で酸化して非晶質シリカを形成させるプロセスから得られる微細な非晶質SiO₂を意味する。マイクロシリカは少なくとも70重量％のシリカ(SiO₂)を含有し、2.1−2.3g/cm³の密度（specific density）と15−30m²/gの表面積を有し得る。一次粒子は実質的に球形である。一次粒子は約0.15μmの平均粒度を有する。マイクロシリカは電気還元炉内でケイ素又はケイ素合金を製造する際の同時生産物として得られることが好ましい。これらのプロセスにおいては、多量のシリカがSiO₂として形成される。このSiO₂をフィルター又は他の捕集装置を使用して慣用の方法で回収する。本発明の目的については、マイクロシリカという用語は、フライ−アッシュ、特に、10ミクロン以下の粒度を有する、実質的に球形のフライ−アッシュ粒子を包含することを理解すべきである。
【０００８】
発明の開示
本発明の目的は、高い剛性と高い衝撃強さの両方を有する熱可塑性樹脂を提供することにある。
【０００９】
第１の要旨によれば、本発明は熱可塑性樹脂、特に、ポリオレフィン、ポリ塩化ビニル及びポリアミドが、該樹脂の重量に基づいて３〜400重量％の充填剤を含有していること、上記充填剤はタルクとマイクロシリカとからなりそしてタルクとマイクロシリカとの重量比が15：１〜１：15であることを特徴とする熱可塑性樹脂組成物に関する。
【００１０】
好ましい態様によれば、タルクとマイクロシリカとの重量比は６：１〜１：５である。
【００１１】
第２の要旨によれば、本発明は、熱可塑性樹脂、特に、ポリオレフィン、ポリ塩化ビニル及びポリアミドに、タルクとマイクロシリカとを、熱可塑性樹脂の重量に基づいて合計で３〜400重量％の量で添加すること、その際、タルクとマイクロシリカの重量比を15：１〜１：15に保持すること、ついで、得られた混合物を成形して熱可塑性樹脂製品又はコンパウンドとすることを特徴とする熱可塑性樹脂組成物の製造方法に関する。
【００１２】
本発明の方法の好ましい態様によれば、タルクとマイクロシリカは、タルクとマイクロシリカの混合物として熱可塑性樹脂に添加される。
【００１３】
熱可塑性樹脂のコンパウンド化（compounding）は押出、カレンダリング、射出成形等のごとき慣用の方法を使用して行い得る。
【００１４】
第３の要旨によれば、本発明は、充填剤混合物がタルクとマイクロシリカを15：１〜１：15、特に、６：１〜１：５の重量比で含有していることを特徴とする熱可塑性樹脂、特にポリオレフィン、ポリ塩化ビニル及びポリアミド中で使用するための充填剤混合物に関する。
【００１５】
驚くべきことに、タルクとマイクロシリカを熱可塑性樹脂、特に、ポリオレフィン、ポリ塩化ビニル及びポリアミド中で組み合せて使用することにより、高い剛性と高い衝撃強さを有する最終製品が得られることが認められた。
【００１６】
実施例１
Borealis社から供給される非充填剤含有ポリプロピレン共重合体“BA 202E”にMondo Minerals OYから供給されるタルクと、Elkem ASAから供給されるマイクロシリカとからなる充填剤混合物を添加して配合用押出機から押出した。充填剤混合物中のタルクとマイクロシリカの重量比は2:1であり、ポリプロピレン共重合体の重量に基づいて5、10及び19重量％の充填剤混合物を添加して試験を行った。押出ポリプロピレンの剛性はISO 527に従って引張弾性率として測定し、押出ポリプロピレンの衝撃強さはISO 179/1Aに従ってノッチ付きシャルピー衝撃強さとして測定した。
【００１７】
比較の目的で、ポリプロピレン共重合体に充填剤を添加しないもの、5、10及び18重量％のタルクを添加したもの及び５及び10重量％のマイクロシリカを添加したものを配合用押出機から押出した。これらの比較試験においても、剛性と衝撃強さを上記した方法で測定した。得られた剛性と衝撃強さは、それぞれ、図１及び図２に示されている。
【００１８】
図１及び図２から判るごとく、タルクとマイクロシリカの両者を含有するポリプロピレンの衝撃強さは、タルクだけを含有するポリプロピレンよりも非常に高く、充填剤としてマイクロシリカだけを含有するポリプロピレンより極めて僅かに低い。タルクとマイクロシリカの両者を含有するポリプロピレンの剛性は、充填剤としてマイクロシリカだけを含有するポリプロピレンより非常に高く、充填剤としてタルクだけを含有するポリプロピレンより極めて僅かに低い。従って、驚くべきことに、タルクとマイクロシリカの混合物を使用することにより、高い剛性と高い撃強さの両者を有するポリプロピレンが得られる。
【００１９】
実施例２
Borealis社から供給される非充填剤含有高密度ポリプロピレン(HDPE)共重合体“HDPE HE 2467-BL”に、Mondo Minerals OYから供給されるタルクと、Elkem ASAから供給されるマイクロシリカとからなる充填剤混合物を添加して配合用押出機から押出した。充填剤混合物中のタルクとマイクロシリカの重量比は２：１であり、HDPE共重合体の重量に基づいて、10重量％の充填剤混合物を添加して試験を行った。押出HDPEの剛性はISO 527に従って引張弾性率として測定し、押出HDPEの衝撃強さはISO 179/1Aに従ってノッチ付きシャルピー衝撃強さとして測定した。
【００２０】
比較の目的で、HDPE共重合体に充填剤を添加しないもの、10重量％のタルクを添加したもの及び10重量％のマイクロシリカを添加したものを配合用押出機から押出した。これらの比較試験においても、剛性と衝撃強さを上記した方法で測定した。得られた剛性と衝撃強さは表１に示されている。
【００２１】

【００２２】
表１から判るごとく、タルクとマイクロシリカの両者を含有するHDPEの衝撃強さは、タルクだけを含有するHDPEよりが高いが、充填剤としてマイクロシリカだけを含有するHDPEより低い。タルクとマイクロシリカの両者を含有するHDPEの剛性は、充填剤としてマイクロシリカだけを含有するHDPEより非常に高く、充填剤としてタルクだけを含有するHDPEより極めて僅かに低い。従って、驚くべきことに、タルクとマイクロシリカの混合物を使用することにより、高い剛性と高い撃強さの両者を有するHDPEが得られる。
【００２３】
実施例３
非充填剤含有ポリ塩化ビニル重合体(PVC)重合体に、Mondo Minerals OYから供給されるタルクと、Elkem ASAから供給されるマイクロシリカとからなる充填剤混合物を添加して圧延した。充填剤混合物中のタルクとマイクロシリカとの重量比は、一つの操作では２：１とし、他方の操作では１：２とし、PVC重合体の重量に基づいて、５重量％の充填剤混合物を添加して試験を行った。圧延PVCの剛性はISO 527に従って引張弾性率として測定し、圧延PVCの衝撃強さはISO 179/1Aに従ってノッチ付きシャルピー衝撃強さとして測定した。
【００２４】
比較の目的で、PVC重合体に充填剤を添加しないもの、５重量％のタルクを添加したもの及び５重量％のマイクロシリカを添加したものを圧延した。これらの比較試験においても、剛性と衝撃強さを上記した方法で測定した。得られた剛性と衝撃強さは表２に示されている。
【００２５】

【００２６】
表２から判るごとく、タルクとマイクロシリカを２：１の比率で含有するPVCの衝撃強さは、タルクだけを含有するPVCとほぼ同一であるが、充填剤としてマイクロシリカだけを含有するPVCより低い。タルクとマイクロシリカを１：２の比率で含有するPVCについては、衝撃強さは、タルクとマイクロシリカを２：１の比率で含有するPVCより高く、マイクロシリカだけを含有するPVCと殆ど同じ高さであることが判る。タルクとマイクロシリカを２：１の比率で含有するPVCの剛性は、充填剤としてマイクロシリカだけを含有するPVCより非常に高く、充填剤としてタルクだけを含有するPVCより極めて僅かに低い。タルクとマイクロシリカを１：２の比率で含有するPVCについては、引張弾性率はマイクロシリカだけを含有するPVCより依然として高いことが認められるであろう。従って、驚くべきことに、タルクとマイクロシリカの混合物を使用することにより、高い剛性と高い撃強さの両者を有するPVCが得られる。
【００２７】
実施例４
BASF社から供給される非充填剤含有ポリアミド(PA)重合体“PA6 Ultramid
B35”に、Mondo Minerals OYから供給されるタルクと、Elkem ASAから供給されるマイクロシリカとからなる充填剤混合物を添加して配合用押出機から押出した。
【００２８】
充填剤混合物は重合体の10重量％の量で添加した。充填剤混合物中のタルクとマイクロシリカとの重量比は、第１の試験では１：１とし、第２の試験では１：２とした。押出PAの剛性はISO 527に従って引張弾性率として測定し、押出PAの衝撃強さはISO 179/1Aに従ってノッチ付きシャルピー衝撃強さとして測定した。
【００２９】
比較の目的で、PA重合体に充填剤を添加しないもの、10重量％のタルクを添加したもの及び10重量％のマイクロシリカを添加したものを配合用押出機から押出した。これらの比較試験においても剛性と衝撃強さを上記した方法で測定した。得られた剛性と衝撃強さは表３に示されている。
【００３０】

【００３１】
表３から判るごとく、タルクとマイクロシリカの両者を含有するPAの衝撃強さはタルクだけを含有するPAより非常に高いが、充填剤としてマイクロシリカだけを含有するPAより低い。衝撃強さは充填剤混合物中のマイクロシリカの量を増大させるにつれて増大することが認められる。タルクとマイクロシリカの両者を含有するPAの剛性はマイクロシリカだけを含有するPAより非常に高いが、充填剤混合物中のマイクロシリカの量を増大させた場合には、剛性は僅かに低下する。

Claims (3)

1. 熱可塑性樹脂が、樹脂の重量に基づいて３〜400重量％の充填剤を含有していること、上記充填剤はタルクとマイクロシリカとからなりそしてタルクとマイクロシリカとの重量比が15：１〜１：15であることを特徴とする熱可塑性樹脂組成物。
2. 熱可塑性樹脂に、タルクとマイクロシリカとを、熱可塑性樹脂の重量に基づいて合計で３〜400重量％の量で添加すること、その際、タルクとマイクロシリカの重量比を15：１〜１：15に保持すること、ついで、得られた混合物を成形して熱可塑性樹脂製品又はコンパウンドとすることを特徴とする熱可塑性樹脂組成物の製造方法。
3. 充填剤混合物が、タルクとマイクロシリカを15：１〜１：15の重量比で含有していることを特徴とする熱可塑性樹脂組成物。

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