JP3856948B2

JP3856948B2 - ポリプロピレン組成物

Info

Publication number: JP3856948B2
Application number: JP15107098A
Authority: JP
Inventors: 貞樹山本
Original assignee: Du Pont Mitsui Polychemicals Co Ltd
Current assignee: Dow Mitsui Polychemicals Co Ltd
Priority date: 1998-06-01
Filing date: 1998-06-01
Publication date: 2006-12-13
Anticipated expiration: 2018-06-01
Also published as: JPH11343372A

Description

【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、成形性、耐衝撃性等に優れたポリプロピレン組成物に関する。なかんずく汎用のポリプロピレン成形品において、ポリエチレンテレフタレートの再生品を混合使用可能とするような配合処方に関する。
【０００２】
【従来の技術】
ポリエチレンテレフタレートは、容器、フィルム、繊維などの分野で広く使用されており、これら成形品から多量のスクラップが発生する。とりわけボトルやトレイなどの容器類からのスクラップの再利用が大きな社会問題となっている。このようなスクラップの再利用にあたって、多くの場合、ポリエチレンテレフタレートが低分子化しており、機械的強度の大きい成形品が得難いこと、またスクラップを洗浄する必要があり、その結果、多くの水分を含むため、使用に当たって乾燥しなければならないなどの問題点を抱えている。このような問題点はあるものの、一部で再利用が始まっているが、未だ再利用率は低い。
【０００３】
本発明者らはこのような現状に鑑み、汎用のポリプロピレンに配合することによって、ポリエチレンテレフタレートスクラップの再利用が図れないかと考えた。ポリプロピレンに少量のポリエチレンテレフタレートを配合すると、曲げ弾性率を改良したり、成形収縮を小さくすることが期待できるが、ポリプロピレンの他の物性を大きく低下させることが問題である。例えば、破断伸びや衝撃強度が大きく低下し、成形性の低下や成形品の外観が悪化するなどの悪影響が見られる。
【０００４】
ポリプロピレンとポリエステルの組成物における成形性や成形品外観を改良する目的で、少量のエポキシ基含有共重合体を配合すると効果的であることが、例えば特開昭６１−６０７４４号公報に記載されている。この提案では、ポリプロピレンとポリエステルの配合割合が非常に広範であること、またポリエステルとしてポリブチレンテレフタレートが主として検討されていることから、ポリプロピレンの多量成分に対し、少量のポリエチレンテレフタレートを配合した系は、僅か１例が示されているにすぎない。その例によれば、エポキシ基含有共重合体として、エチレン・メタクリル酸グリシジル共重合体が使用されており、組成物の押出し安定性が改良され、成形品外観が改良されることは示されているが、耐衝撃性の改良は僅かである。
【０００５】
そして耐衝撃性の改良のためには、上記提案のエポキシ基含有共重合体を使用するとともに、ポリプロピレンとして、不飽和カルボン酸又はその無水物をグラフトしたものや不飽和エポキシ化合物をグラフトする必要があることが、特開昭６１−６０７４６号や特開平１−２１３３５２号の各公報に示唆されている。例えば後者によれば、ポリプロピレンとして未変性のものを使用し、またエポキシ基含有共重合体としてエチレン・メタクリル酸グリシジル共重合体を用いると、衝撃強度が充分に大きい組成物は得られていない。
【０００６】
【発明が解決しようとする課題】
このような変性ポリプロピレンを使用する方法では、その変性コストが高いため、大量消費が期待できず、したがって大量のポリエチレンテレフタレートスクラップを処理するという目的には合致しない。そのため本発明者らは、未変性のポリプロピレンを使用してもポリエチレンテレフタレートを配合したときの成形性、成形品外観は勿論のこと、耐衝撃性を顕著に改良できるような処方を求めて検討を行った。その結果、特定のターポリマーを配合する処方を見いだすに至った。
【０００７】
したがって本発明の目的は、ポリエチレンテレフタレートを配合したポリプロピレン組成物において、成形性、耐衝撃性等が改良された新たな処方を提供するものであり、とくにポリエチレンテレフタレートとしてスクラップ再生品を使用することが可能な処方を提供することにある。
【０００８】
【課題を解決するための手段】
本発明は、ポリプロピレン６０〜９５重量部及びポリエチレンテレフタレート４０〜５重量部とからなる重合体成分１００重量部当たり、（メタ）アクリル酸アルキルエステル含量が１５〜４０重量％、（メタ）アクリル酸グリシジル含量が１〜１５重量％及び残部がエチレンであるエチレン・（メタ）アクリル酸アルキルエステル・（メタ）アクリル酸グリシジル共重合体１〜２０重量部を配合してなるポリプロピレン組成物に関する。本発明においては、上記組成物に、さらに（メタ）アクリル酸アクリルエステル含量が１５〜４０重量％で残部がエチレンであるエチレン・（メタ）アクリル酸アルキルエステル共重合体を１〜１０重量部の割合で配合することもできる。
【０００９】
【発明の実施の形態】
本発明で使用するポリプロピレンは、立体特異性触媒の存在下で重合して得られるプロピレン単独重合体又はプロピレンを主体とするプロピレンと他のα−オレフィン、例えばエチレンとの共重合体である。上記共重合体にあっては、α−オレフィン含量が、通常３０モル％以下程度のものであり、ランダム共重合体やブロック共重合体であってもよい。このようなポリプロピレンとしては、成形性や機械的強度を考慮すると、２３０℃、２１６０ｇ荷重におけるメルトフローレートが、０．１〜１００ｇ／１０分、とくに０．５〜５０ｇ／１０分のものを使用するのが好ましい。
【００１０】
ポリプロピレンとして、プロピレン単独重合体を用いた場合には、本発明の組成物にすることにより、曲げ弾性率を大きくすることが可能であり、またプロピレン重合体単独よりも衝撃強度の大きい組成物を得ることも可能である。とくにプロピレン単独重合体やこれに少量のポリエチレンテレフタレートを配合した組成物は、高剛性であるものの耐衝撃性はあまり良好でないが、本発明によれば、これを大幅に改良することが可能であり、その配合処方によっては、剛性も高い水準に維持することが可能である。
【００１１】
またポリプロピレンブロック共重合体は、一般に衝撃強度は大きいが、プロピレン単独重合体と同様に成形収縮が大きい。これにポリエチレンテレフタレートを配合すると衝撃強度は著しく低下するが、本発明によればこの衝撃強度をポリプロピレンブロック共重合体のそれに近づけることができ、また成形収縮を小さくすることができる。
【００１２】
本発明で使用するポリエチレンテレフタレートは、テレフタル酸単位とエチレングリコール単位とからのみ誘導されるもののみならず、少量の共重合成分を含むものであってもよい。このような共重合成分は、例えば単量体全体の２０モル％以下、好ましくは１０モル％以下の割合で含まれていても良い。共重合成分の１例として、例えば、イソフタル酸、ナフタレンジカルボン酸のような芳香族ジカルボン酸、シクロヘキサンジカルボン酸のような脂環式ジカルボン酸、アジピン酸、セバシン酸のような脂肪族ジカルボン酸、１，３−プロパンジオール、１，４−ブタンジオール、ネオペンチルグリコール、ジエチレングリコールのような脂肪族ジオール、シクロヘキサンジメタノールのような脂環式ジオールを例示することができる。勿論、少量の３官能性以上のポリカルボン酸やポリオールが共重合されたものであってもよい。
【００１３】
ポリエチレンテレフタレートとしてはまた、２５℃のオルソクロルフェノール中で測定した固有粘度が、０．４〜１．５ｄｌ／ｇ程度のものを使用することができる。とくにポリエチレンテレフタレートスクラップから回収される分子量の減じられたもので、このような固有粘度範囲に入り、しかも水分を含有するものでも使用することができる。しかしながら、一般には乾燥させて用いた方が、衝撃強度の高い組成物を得ることができるが、一般のポリエチレンテレフタレートの成形時におけるような厳密な乾燥を行わなくても、充分に衝撃強度の大きい組成物を得ることが可能である。
【００１４】
本発明では、上記ポリプロピレンとポリエチレンテレフタレートからなる成分に加え、（メタ）アクリル酸アルキルエステル含量が１５〜４０重量％、好ましくは２０〜３５重量％、一層好ましくは２５〜３５重量％、（メタ）アクリル酸グリシジル含量が、１〜１５重量％、好ましくは２〜１０重量％及び残部がエチレンであるエチレン・（メタ）アクリル酸アルキルエステル・（メタ）アクリル酸グリシジル３元共重合体を配合する。上記３元共重合体中の（メタ）アクリル酸アルキルエステル含量が、上記範囲より少ないものや、あるいはこのようなエステル成分を含まない共重合体を用いても、成形性に優れ、かつ耐衝撃性に優れた組成物を得ることはできない。また（メタ）アクリル酸アルキルエステル含量を上記範囲より大きいものを用いても、これ以上の物性改良効果は期待できず、却って曲げ弾性率の低下や耐熱性の低下等の悪影響がでてくるので好ましくない。
【００１５】
また上記共重合体における（メタ）アクリル酸グリシジルが上記範囲より少ないか、あるいはこれを含まないような共重合体を使用した場合には衝撃強度の充分大きい組成物を得ることはできない。またその含量が上記範囲より大きい共重合体を使用した場合には、ポリエチレンテレフタレートとの過剰な反応によるブツやゲルの発生や溶融粘度の上昇による流動性の低下を来たし、外観及び成形加工性に優れた組成物を得ることができない。
【００１６】
上記共重合体における（メタ）アクリル酸アルキルエステルとして、具体的には、アクリル酸メチル、アクリル酸エチル、アクリル酸イソブチル、アクリル酸ｎブチル、アクリル酸２−エチルヘキシル、メタクリル酸メチル、メタクリル酸イソブチルなどを例示することができる。これらの中では、炭素数１〜１０程度、とくに炭素数２〜８程度のアルキルエステルを使用するのが好ましい。
【００１７】
上記共重合体としてはまた、改質効果を最大限に発揮させるためには、１９０℃、２１６０ｇ荷重におけるメルトフローレートが０．１〜１００ｇ／１０分、とくに１〜５０ｇ／１０分程度のものを使用するのが好ましい。
【００１８】
本発明においては、ポリプロピレンとポリエチレンテレフタレートの配合比率は、前者６０〜９５重量部、好ましくは７０〜９０重量部に対し、後者４０〜５重量部、好ましくは３０〜１０重量部（合計で１００重量部）である。ポリエチレンテレフタレートの配合割合が上記範囲より少ないと、組成物の曲げ弾性率が小さくなり、また成形収縮率が大きくなるので、ポリエチレンテレフタレート配合による利点が少なくなる。またその配合割合を上記範囲より大きくすると、成形加工性や耐衝撃性等が低下するので、いずれも好ましくない。またエチレン・（メタ）アクリル酸アルキルエステル・（メタ）アクリル酸グリシジル共重合体の配合割合は、その重合組成によっても若干異なるが、ポリプロピレンとポリエチレンテレフタレートの合計量１００重量部当たり、１〜２０重量部、好ましくは２〜１０重量部である。すなわちその配合量が過少であると、耐衝撃性良好な組成物を得ることが難しく、またその配合量が多くなり過ぎると、曲げ弾性率、耐熱性等が良好な組成物を得ることはできない。
【００１９】
本発明においては、ポリプロピレン、ポリエチレンテレフタレート及び、エチレン・（メタ）アクリル酸アルキルエステル・（メタ）アクリル酸グリシジル共重合体からなる３成分系組成物に更に、（メタ）アクリル酸アルキルエステル含量が１５〜４０重量％、好ましくは２０〜３５重量％で残部がエチレンであるエチレン・（メタ）アクリル酸アルキルエステル共重合体を、上記組成物に対し、１〜１０重量部、好ましくは１〜５重量部程度配合することができる。ここに（メタ）アクリル酸アルキルエステルとしては、上記例示のものと同様であり、また共重合体として好適なものは、１９０℃、２１６０ｇ荷重におけるメルトフローレートが０．１〜５０ｇ／１０分、とくに１〜３０ｇ／１０分程度のものである。このような共重合体を配合した場合、これより高価なエチレン・（メタ）アクリル酸アルキルエステル・（メタ）アクリル酸グリシジル３元共重合体の配合量を少なくしても同様な効果を期待することができるが、あまり多量に配合すると組成物の剛性を低下させる結果となる。
【００２０】
本発明の組成物には、本発明の目的を損なわない範囲で、他の熱可塑性樹脂や添加剤を配合することができる。このような添加剤の例としては、例えば、酸化防止剤、熱安定剤、耐候安定性、光安定剤、紫外線吸収剤、滑剤、離型剤、帯電防止剤、可塑剤、難燃剤、発泡剤、顔料、染料、無機充填剤、補強繊維などを挙げることができる。
【００２１】
本発明の組成物は、各重合体成分を溶融条件下で混練することによって得ることができる。本発明の組成物から各種成形品を製造する場合、上記混練後、そのまま成形する方法や一旦ペレット化したのち、再溶融して各種成形を行う方法を採用することができるが、一般には後者の方法の方が物性良好な成形品を品質安定性よく製造することができる。この場合の成形温度も、一般にはポリエチレンテレフタレートの融点以上の条件が採用されるが、ポリプロピレンの融点以上でポリエチレンテレフタレートの融点以下であっても、物性良好な成形品を得ることが可能である。
【００２２】
【発明の効果】
本発明によれば、成形加工性、耐衝撃性、低収縮性、耐熱性等に優れた組成物を提供することができる。このような組成物は、ポリプロピレンの有する優れた特長を有しており、ポリプロピレンと同様な用途に使用することができる。例えば、押出成形、射出成形、ブロー成形、プレス成形、真空成形などの各種成形品に成形して、各種家電製品のハウジング、工業部品及びツールボックス、ダストボックス、ラック、植木鉢等の日用雑貨品などの用途に使用することができる。
【００２３】
また、本発明の配合処方によればスクラップから再生したポリエチレンテレフタレートからでも、物性の優れたポリプロピレン組成物が得られるので、ポリエチレンテレフタレートのリサイクルが有効に行われ、省資源及び環境問題の改善に大きな効果がある。
【００２４】
【実施例】
以下実施例により本発明を具体的に説明する。なお、実施例、比較例に使用した各種重合体の種類及び組成物の物性評価方法は下記のとおりである。
【００２５】
１．原料重合体
（１）ポリプロピレン
【表１】

【００２６】
（２）ポリエチレンテレフタレート
【表２】

【００２７】
（３）エチレン共重合体
【表３】

Ｅ・ｎＢＡ・ＧＭＡ：エチレン・アクリル酸ｎ−ブチル・グリシジルメタクリレート共重合体
Ｅ・ＥＡ：エチレン・アクリル酸エチル共重合体
Ｅ・ＧＭＡ：エチレン・グリシジルメタクリレート共重合体
【００２８】
２．物性測定法
（１）引張特性：
ＪＩＳＫ７１１３準拠ＪＩＳ１号試験片
引張速度＝５０ｍｍ／ｍｉｎ，標線間＝５０ｍｍ
【００２９】
（２）曲げ弾性率：
ＡＳＴＭＤ７９０曲げ速度＝５ｍｍ／ｍｉｎ
【００３０】
（３）ノッチ付きＩＺＯＤ衝撃強度：
ＪＩＳＫ７１１５
試験片厚み１／８インチ（１／１０インチ切削ノッチ）
測定温度２３℃，−２０℃
【００３１】
（４）デュポン衝撃：
試験片２ｍｍ厚平板、ポンチ撃心半径１／４インチ
測定温度２３℃，−２０℃
【００３２】
（５）成形収縮率
試験片２ｍｍ厚平板
精度１／１０００ｍｍのノギスで樹脂の流れ方向（ＭＤ）及び、流れ方向と垂直方向（ＴＤ）の収縮率を求めた。
【００３３】
［実施例１］
ブロックＰＰであるＰＰ▲１▼（（株）グランドポリマー製Ｊ７０４）と、ポリエチレンテレフタレートＰＥＴ▲１▼（三井化学（株）製Ｊ１３５）を７５：２５重量部の割合で配合し、更にこの組成物１００重量部に対し、エチレン・（メタ）アクリル酸アルキルエステル・（メタ）アクリル酸グリシジル共重合体であるＥＣ▲１▼を５重量部加えてドライブレンドし、３０ｍｍφ２軸押出機（Ｌ／Ｄ＝３２）にて２７０℃で溶融混練した。次いで得られたペレットを熱風乾燥機で７０℃×２ｈｒ（窒素雰囲気中）の乾燥後、東芝ＩＳ−１００Ｅ（型締力１００トン）にてシリンダ−温度２７０℃、金型温度３５℃で射出成形を行い、物性測定用の試験片を作製した。これら、各試験片を用い前記２．に示す条件で物性の評価を行なった。配合組成を表４に、組成物の物性測定結果を表５に示す。
【００３４】
［比較例１］
ポリエチレンテレフタレートもエチレン共重合体も添加せず、ブロックＰＰ（ＰＰ▲１▼）単独で、東芝ＩＳ−１００Ｅ（型締力１００トン）にてシリンダー温度２３０℃、金型温度３５℃で射出成形を行い、物性測定用の試験片を作製し、実施例１と同様にして物性評価を行なった。結果を表４及び５に示す。この組成物は成形時の収縮率が非常に大きい。
【００３５】
［比較例２］
実施例１においてエチレン共重合体を添加せず、ポリプロピレンとポリエチレンテレフタレートのみの配合でドライブレンド後、実施例１と同様にして試験片を作製し、実施例１と同様にして物性評価を行なった。結果を表４及び５に示す。耐衝撃性は非常に低い。
【００３６】
［比較例３］
実施例１においてエチレン共重合体としてＥＣ▲１▼の代わりにエチレン・メタクリル酸グリシジル共重合体であるＥＣ▲６▼［”ボンドファースト２Ｃ”（住友化学（株）製）］を５重量部加えた以外は実施例１と同様にして組成物の試験片を作製し、物性評価を行なった。結果を表４及び５に示す。３元共重合体を配合したものに比べて、耐衝撃性が劣る結果となっている。
【００３７】
［実施例２］
実施例１においてＰＥＴ▲１▼をリサイクルＰＥＴであるＰＥＴ▲２▼（市販ＰＥＴボトルを粉砕後、押出機でペレット化したもの）に代えた以外は、実施例１と同様にして試験片を作製し、物性評価を行なった。結果を表４及び５に示す。
【００３８】
［実施例３］
実施例２において、得られたペレットの乾燥方法を、熱風乾燥機にて１４０℃×４ｈｒの条件に代えた以外は、実施例２と同様にして物性評価を行なった。結果を表４及び５に示す。
【００３９】
［実施例４］
実施例２においてエチレン共重合体としてＥＣ▲１▼の代わりにＥＣ▲２▼を５重量部加えた以外は実施例２と同様にして物性評価を行なった。結果を表４及び５に示す。
【００４０】
［比較例４］
実施例２においてエチレン共重合体を添加せず、ＰＰ▲１▼とＰＥＴ▲２▼のみの配合でドライブレンド後、実施例２と同様にして試験片を作製し、物性評価を行なった。結果を表４及び５に示す。耐衝撃性は非常に低い。
【００４１】
［比較例５］
実施例２においてエチレン共重合体としてＥＣ▲１▼の代わりにエチレン・メタクリル酸グリシジル共重合体であるＥＣ▲６▼［”ボンドファースト２Ｃ”（住友化学（株）製）］を５重量部加えた以外は実施例２と同様にして物性評価を行なった。結果を表４及び５に示す。３元共重合体を配合したものに比べて、耐衝撃性は低い。
【００４２】
［比較例６］
実施例２においてエチレン共重合体としてＥＣ▲１▼の代わりにＥＣ▲３▼を５重量部加えた以外は実施例２と同様にして物性評価を行なった。結果を表４及び５に示す。添加したエチレン共重合体ＥＣ▲３▼は３元共重合体であるが、アクリル酸ｎ−ブチルの含有量が少ないため、本発明の３元共重合体添加のものに比べて、耐衝撃性は低い。
【００４３】
［実施例５］
実施例２においてエチレン共重合体としてＥＣ▲１▼５重量部の代わりにＥＣ▲１▼を３重量部とエチレン・アクリル酸エチル共重合体であるＥＣ▲４▼を２重量部加えた以外は実施例２と同様にして物性評価を行なった。結果を表４及び５に示す。３元共重合体を５重量部添加したものにほぼ匹敵する物性が得られる。
【００４４】
［比較例７］
実施例５においてエチレン共重合体としてＥＣ▲４▼のみを５重量部添加した以外は実施例５と同様にして物性評価を行なった。結果を表４及び５に示す。エチレン・アクリル酸エチル共重合体のみの配合では耐衝撃強度は充分改善されない。
【００４５】
［比較例８］
実施例２においてエチレン共重合体としてＥＣ▲１▼の代わりにエチレン・アクリル酸エチル共重合体であるＥＣ▲４▼を５重量部加えた以外は実施例２と同様にして物性評価を行なった。結果を表４及び５に示す。比較例７と同様、耐衝撃性は低い。
【００４６】
［実施例６］
実施例２において、ポリプロピレンをホモＰＰであるＪ１０３（ＰＰ▲２▼）に代えた以外は実施例２と同様にして物性評価を行なった。結果を表４及び５に示す。
【００４７】
［比較例９］
実施例６で用いたホモＰＰ（ＰＰ▲２▼）に、ポリエチレンテレフタレートもエチレン共重合体も添加せず、単独で東芝ＩＳ−１００Ｅ（型締力１００トン）にてシリンダー温度２３０℃、金型温度３５℃で射出成形を行い、物性測定用の試験片を作製し、実施例６と同様にして物性評価を行なった。結果を表４及び５に示す。耐衝撃性が非常に低く、また成形収縮が大きい。
【００４８】
［比較例１０］
実施例６においてエチレン共重合体を添加せず、ＰＰ▲２▼とＰＥＴ▲２▼のみの配合でドライブレンド後、実施例２と同様にして試験片を作製し、実施例１と同様にして物性評価を行なった。結果を表４及び５に示す。耐衝撃性は非常に低い。
【００４９】
【表４】

【００５０】
【表５】

Claims

ポリプロピレン６０〜９５重量部及びポリエチレンテレフタレート４０〜５重量部とからなる重合体成分１００重量部当たり、（メタ）アクリル酸アルキルエステル含量が１５〜４０重量％、（メタ）アクリル酸グリシジル含量が１〜１５重量％及び残部がエチレンであるエチレン・（メタ）アクリル酸アルキルエステル・（メタ）アクリル酸グリシジル共重合体１〜２０重量部を配合してなるポリプロピレン組成物。
ポリプロピレン６０〜９５重量部及びポリエチレンテレフタレート４０〜５重量部とからなる重合体成分１００重量部当たり、（メタ）アクリル酸アルキルエステル含量が１５〜４０重量％、（メタ）アクリル酸グリシジル含量が１〜１５重量％及び残部がエチレンであるエチレン・（メタ）アクリル酸アルキルエステル・（メタ）アクリル酸グリシジル共重合体１〜２０重量部及び（メタ）アクリル酸アルキルエステル含量が１５〜４０重量％で残部がエチレンであるエチレン・（メタ）アクリル酸アルキルエステル共重合体１〜１０重量部を配合してなるポリプロピレン組成物。
ポリエチレンテレフタレートが、再生ポリエチレンテレフタレートである請求項１又は２記載のポリプロピレン組成物。