JP4123439B2 - 成形品およびその生産用顆粒 - Google Patents

Description

本発明は、成形品、詳細には、自動車の内装に使用される成形品、およびその製造のための顆粒に関する。

成形品を形成させるための射出成形処理におけるプラスチック材を含む溶融顆粒は公知である。したがって、例えば、自動車の内装のためにＰＣ／ＡＢＳ（ポリカーボネート／アクリロニトリル−ブタジエン−スチレンコポリマー）を使用してこのような成形品を製造することが通例である。この材料は、特に低温での衝撃強度に関して非常に興味深い。

しかし、ここで不利益なことは、これらの顆粒の供給力の欠如またはそれぞれのコストの高さである。さらに、この材料の再利用能力およびスチレン発生は満足のいくものではない。さらなる欠点は、２６０〜２９０℃の高い処理温度を必要とすることである。

成形品を製造するための他の顆粒もまた公知である。したがって、例えば、プラスチックグラニュルーが１ｍｍ未満の長さの繊維を含むいわゆる短繊維顆粒が公知である。しかし、この材料から製造された成形品は、衝撃強度が非常に低いという欠点を有する。

成形品の基材としてのより長い繊維を有するガラス繊維顆粒の使用もまた公知である。しかし、これらは比重が高く、さらに熱安定性が低いという欠点を有する。

低温での衝撃強度もまた、満足のいくものではない。

この先行技術からの進行（本発明の基礎をなす目的）は、成形品を利用可能にすることならびに確実に成形品を自由に利用可能な構成要素に基づいてコスト効率良く産生することができ、且つ低温で衝撃抵抗度を示す成形品を製造するための顆粒である。

請求項１に記載の顆粒の製造プロセスおよび請求項１３に記載の成形品の製造プロセスによって本目的を遂行する。

成形品を製造するための顆粒は、エンプラから形成されたマトリクス材および接着促進剤を含み、マトリクス材に結合した再生セルロースから形成された繊維要素を有するので、成形品の所望の性質を実現している。いわゆるエンプラは、これに容易に利用可能である；これを接着促進剤および再生セルロースから形成された繊維要素にも適用する。特に、再生セルロース繊維要素における結合によって、例えば、車両の構築だけでなく他の分野でも非常に有利であり得ることが示されている。したがって、匂いおよび排出の低い一群の材料から自動車の内装全体を仕上げることが可能である。これに関して、中古車に対して実施されている環境保護およびＥＵ規制の意味での材料を再使用する能力が特に重視されている。ＰＣ／ＡＢＳについての欠点（すなわち、供給力の低さおよび費用の高さ）は、これらの顆粒では認められない。それにもかかわらず、引張り強さ、ノッチ衝撃強度、および弾性率の点では車両内装部分のためのＰＣ／ＡＢＳの好ましい性質プロフィールを、特に同一のレベルで達成される。処理温度をエンプラの事実上無作為な選択によってＰＣ／ＡＢＳよりも低い値に低下させることができることが特に有利である。

再生セルロース繊維を使用することが本発明にとって絶対的に不可欠である。天然セルロース繊維または各々の再利用天然セルロース繊維との比較により、これらは、本発明において重要且つ非常に驚くべき相違を有する。「再生セルロース」は、ここでは、そのほとんどが（繊維が得られる）特定の成形を使用した沈殿処理によるセルロースまたはセルロース誘導体の溶液から回収されたセルロースであることが理解されている。この再生セルロースの特定の利点は、連続（これは、「エンドレス」を意味する）形態で利用可能であり、さらに天然セルロースでは認められない非常に均一な性質の特徴を有することである。これは、経済的に容易に利用可能であり、顆粒、または顆粒から得られた均一な品質のそれぞれの成形部分を提供する。

再生セルロース繊維は、特にその後の成形品における天然セルロース繊維と対照的に、再生繊維の強度が類似の天然繊維よりも良好ではない場合でさえも成形品の衝撃強度が非常に改良されるという利点を有する。また、ガラス繊維成形品と比較して、同一の体積でさえもその後の製品と類似の強度を有し、結局非常に重量が節約される。再生セルロース繊維から形成された製品は、より広く利用されている天然セルロース繊維から形成された製品と比較して非常にバランスの取れた性質の特徴および均一な「構造」を有することもここでは有利である。

天然セルロースと比較した再生セルロース形成品の非常に好ましい機械的特性は、天然セルロースの構造と再生セルロースの構造とを比較した場合（セルロースＩ型とセルロースＩＩ型との比較）、さらに一層驚くべきものである。驚いたことに、天然セルロースの理論的により高い機械的性質は、本発明による成形品や顆粒で認められず、対照的に、特に弾性に関して再生セルロースの驚くべき利点が証明された。

本発明の有利な成果を、添付の特許請求の範囲に記載する。

エンプラの処理温度は２４０℃未満、好ましくは２００℃未満であることが有利である。このエンプラは、ポリオレフィン、ポリオレフィン誘導体、ＰＶＣ、またはポリアミドであり得る。例えば、最適化されたＰＰの密度が０．９０５ｇ／ｃｍ^３であり、メルトインデックス（２３０℃、５０ニュートン）が１７０ｄｇ／分（ＤＳＭ社からＳｔａｍｙｌａｎ Ｐ４１２ ＭＮ１０として市販されている）であることが特に有利である。

本発明の場合、再生セルロースについては、１３５０フィラメントを有し、且つ線密度が１．８１ｄｔｅｘの繊維（Ａｃｏｒｄｉｓ社のＣｏｒｄｅｎｋａ７００（登録商標）として市販されている）が好都合であることが証明された。これは、タイヤコードとして使用される典型的な高性能セルロース繊維である。これに関する１つの利点は、織物ビスコース繊維と比較してこれらの繊維の強度が非常に高いことである。

さらに適切な再生セルロース繊維を、リヨセルおよびカルバメート処理にしたがって製造することができる。

引張り強さが４００ＭＰａ超の繊維に基づいた繊維要素が特に適切である。繊維要素の破断伸度が、特に非常に高度で特異的には５％超、好ましくは８％超、特に好ましくは１０％超であり得ることを特に強調すべきである。これは、例えば、ほぼ匹敵する強度で非常に低い破断伸度を有するケブラー繊維（登録商標）と比較しても非常に有利である。例えば、再生セルロース繊維Ｃｏｒｄｅｎｋａ７００（登録商標）の密度は１．４９６ｇ／ｃｍ^３、引張り強さは８８５ＭＰａであり、引張り計数は２７ＧＰａであり、破断伸度は１２％である。

したがって、リヨセル型の繊維も使用することができる。

顆粒は、好ましくは、１０〜９０重量％の繊維要素、好ましくは２０〜４２重量％の繊維要素を含み、２４〜４２重量％もまた可能である。

マトリクス材に接着促進剤を添加する。これらは、例えば、マレイン酸コポリマー、イソシアン酸誘導体、シラン、ジメチル尿素（ＤＨＵ）、ポリビニルアルコール（ＰＶＡＬ）、またはポリビニルアセテート（ＰＶＡＣ）等である。繊維ＰＰ−マトリクス接着の改良のために、例えば、無水マレイン酸グラフト化コポリマー（ＭＡＰＰ）が首尾よく証明された。顆粒は、１０重量％まで、好ましくは２〜４重量％の接着促進剤を含む。さらに、顆粒は、好ましくは、紫外線安定剤またはさらなる添加物を含む。紫外線安定剤は、エンプラ中に既に存在し得るか、個別の添加物として添加することができる。

顆粒は、好ましくは、長さが１〜１５ｍｍで利用可能であるべきであり、含有する繊維要素は、相当するように１ｍｍ超且つ１５ｍｍ未満の長さであるべきである。

本発明の成形品の特徴は、固化状態での本発明の溶融顆粒からなることである。射出形成処理で成形品が製造されるという点で、大量生産に適切である。ＰＣ／ＡＢＳ処理と比較して、射出成形処理時により低い温度を必要とするという点で本発明は非常に有利である。したがって、溶融顆粒の最大温度（例えば、ＰＰベースで）が１９０〜２１０℃、好ましくは２００℃の範囲内であることが可能である。射出圧力は、本発明では、約５０〜７００ｂａｒである。成形品では、繊維要素片の長さは、１〜８ｍｍが好ましい。これらの長さを長くするために、顆粒中に含まれる繊維要素はあまり破損しないことが重要である。繊維に優しい射出成形処理は、その後の成形品中の繊維要素片サイズが小さくなり過ぎないようにすることが必要である。このために、ＰＰ−ＥＦの長繊維射出成形からわかる基準（例えば、特別なスクリューの形状または適合する処理パラメータの選択など）が存在する。低温での良好な衝撃強度に関するＰＣ／ＡＢＳの性質の特徴を達成するために、繊維要素片が２ｍｍより長くても、少なくとも１５〜４０％の繊維要素片の長さが１．５〜５ｍｍである場合に特に都合がよいように配慮すべきである。

本発明の成形品は、特に、公知の技術（逆射出または射出圧縮成形）で製造された自動車のダッシュボードまたはドア・トリムに推奨される。本質的に、任意の他の成形品を顆粒から作製することもできる（匂いおよび排出が少なく、且つ低温で高い衝撃強度を有する成形物を費用効果の高い様式で製造することができるという事実に基づく本発明の特定の利点）。完成したダッシュボードに加えて、本質的に、本発明の材料からインサートのみを製造することも可能である。

本発明の顆粒を製造するために、再生セルロース繊維をエンプラでコートする引抜成形処理が特に適切である。本発明では、再生セルロース繊維は任意の無作為な長さに関して均一な品質で連続式引抜金型にて均一にコートすることができる連続繊維として存在できることが特に有利である。その後、マトリクスポリマーでコートされた製造した再生セルロース繊維のストランドを顆粒にする（すなわち、より小さな薄片に切断して乾燥させる）。その後、材料を押出成形機によって再度誘導し、その後さらに誘導することも可能である。しかし、射出成形処理でのさらなる処理前に、本発明の成形品を製造する手段によって、製造された顆粒を冷却すべきである。この手順の利点は、均一な長さの再生セルロース繊維の組み込みである。

公知のＰＣ／ＡＢＳと比較した本発明の材料の好ましい性質を分類するために、図面を供する。

図１は、本発明のＰＰ−セルロース−ＬＦ３０（組成：ＰＰ Ｓｔａｍｙｌａｎ、６７重量％；Ｆｕｓａｂｏｎｄ、３重量％；Ｃｏｒｄｅｎｋａ、３０重量％）およびＰＣ／ＡＢＳ−パルスＡ３５／１０５（商標名）の引張り強さ、弾性、および弾性率を示す。ここで、引張り強さは実質的に同一であることを認識することができる（５０ＭＰａと６０ＭＰａとの間）。本発明のＰＰ−セルロース材料の弾性率が対応するＰＣ／ＡＢＳの弾性率よりもさらに良好であり、ここでは、弾性率は３０００ＭＰａ超である。２つの材料のノッチ衝撃強度もまた、類似の範囲である。ここでは、値はそれぞれ３０ｋＪ／ｍ^２の範囲であり、本発明のＰＰ−セルロースの値は、ＰＣ／ＡＢＳの値よりもいくらか低い。

しかし、全体として、性質の特徴は非常に類似すると立証することができる。ここでより低い処理温度が、約２００℃であることがＰＰ−セルロース材料にとって有利である。

図２は、−４０℃〜約＋２０℃の温度範囲における３つの材料の衝撃強度および／またはノッチ衝撃強度を示す。ここでは、本発明のＰＰ−セルロース材料およびＰＣ／ＡＢＳの経過が実質的に滑らかであり、低温でわずかに低下するだけであることが認められる。これとは対照的に、純粋なポリプロピレンでは、非常に低温で衝撃強度またはノッチ衝撃強度が非常に低下する。

数値または経過のさらなる詳細に関して、図１および図２自体を特に参照する。

本発明の顆粒に基づく本発明の成形品の製造を、ここでは、実施例を用いて説明する。

マトリクス材のために、エンプラとして、密度０．９０５ｇ／ｃｍ^３およびメルトインデックス（２３０℃、５０ニュートン）１７０ｄｇ／分のＤＳＭ社のＳｔａｍｙｌａｎ Ｐ４１２ ＭＮ１０至適化ＰＰブロックコポリマーを選択する。マトリクス材は、さらに、接着促進剤として、ＰＰ無水マレイン酸グラフト化コポリマー（ＭＡＰＰ）（この場合、統計ＭＡＰＰ）を含み、グラフト化度が１％超であり、メルトインデックスが４５０ｇ／１０分（１９０℃、２．１６ｋｇ）であるＤｕＰｏｎｔ社のＦｕｓａｂｏｎｄ（登録商標）Ｐを使用し、３重量％の割合でエンプラに添加する。さらに、強化剤として、１３５０本のフィラメントを含み、線密度が１．８１ｄｔｅｘであるＡｃｏｒｄｉｓ社の高強度セルロース繊維Ｃｏｒｄｅｎｋａ（登録商標）７００を添加する。

顆粒を製造するために、第１の工程では、（実質的に連続する）所定数のＣｏｒｄｅｎｋａ糸ストランドを、コーティング金具を介して溶融ＰＰ−ＭＡＰＰ混合物に結合させる引抜成形法を使用する。ストランド数により、２４重量％と４２重量％との間の繊維の比率が決定される。押出成形機としてＰＴＷ２５を備えたＨＡＡＫＥ−Ｒｈｅｏｃｏｒｄ９０００を使用し、２１５℃の最大押出成形機温度および２００℃の金型温度で処理する。ストランドを冷却した後、造粒機を使用して長さ２ｍｍに切断した。乾燥後（８５℃で２時間）、第２の工程（３ｍｍ穴タイプの金型）で顆粒を再度射出し、再度顆粒にし、８５℃で４時間乾燥させ、その後、さらに処理した（この第２の押出し工程は、不可欠というわけではない）。

最後に成形品を２００℃の射出温度および４００〜７００ｂａｒの射出圧力で射出成形機（Ａｒｂｕｒｇ−Ａｌｌｒｏｕｎｄｅｒ ２７０Ｍ ５００−９０）を使用して製造した。

弾性、引張り強さ、および弾性率を示す図である。 各材料の温度に対する衝撃強度または弾性を示す図である。

Claims (18)

1. 成形品の製造のための顆粒の製造方法であって、連続再生セルロース繊維が引抜き処理でエンジニアリングプラスチックおよび接着促進剤のマトリクス材でコーティングされ、次いで粒状化され、さらにその後乾燥に引き続き、押出しされ、粒状化され、新たに乾燥され；エンジニアリングプラスチックが、ポリオレフィン、ポリオレフィン誘導体、ＰＶＣ、またはポリアミドであることを特徴とする製造方法。
2. 引抜き処理が１または複数の段階を有することを特徴とする、請求項１に記載の方法。
3. エンジニアリングプラスチックの処理温度が２４０℃未満であることを特徴とする、請求項１または２に記載の方法。
4. 繊維要素の引張り強さが、４００ＭＰａ超であることを特徴とする、請求項１から３のいずれか１項に記載の方法。
5. 繊維要素の破断伸度が、５％超であることを特徴とする、請求項１から４のいずれか１項に記載の方法。
6. １０〜９０重量％の繊維要素を含むことを特徴とする、請求項１から５のいずれか１項に記載の方法。
7. ２０〜４２重量％の繊維要素を含むことを特徴とする、請求項６に記載の方法。
8. 接着促進剤が、マレイン酸コポリマーまたはイソシアン酸誘導体等であることを特徴とする、請求項１から７のいずれか１項に記載の方法。
9. １０重量％までの接着促進剤を含むことを特徴とする、請求項１から８のいずれか１項に記載の方法。
10. ２〜４重量％の接着促進剤を含むことを特徴とする、請求項９に記載の方法。
11. 紫外線安定剤、またはさらなる添加物を含むことを特徴とする、請求項１から１０のいずれか１項に記載の方法。
12. 顆粒の長さが１ｍｍ〜１５ｍｍであり、顆粒中に含まれる繊維要素の長さが１ｍｍ〜１５ｍｍであることを特徴とする、請求項１から１１のいずれか１項に記載の方法。
13. 請求項１から１２のいずれか１項に記載の方法で顆粒を製造し、射出成形処理によって成形品を製造することを特徴とする、成形品の製造方法。
14. 射出成形処理中に、溶融顆粒の最高温度が、５０〜７００ｂａｒでの射出圧力で１９０〜２１０℃であることを特徴とする、請求項１３に記載の成形品の製造方法。
15. 成形品に含まれる繊維要素片の長さが１〜８ｍｍであることを特徴とする、請求項１３または１４に記載の成形品の製造方法。
16. 成形品に含まれる繊維要素片の長さが主に２ｍｍ超であり、繊維要素片の１５〜４０％の長さが１．５〜５ｍｍであることを特徴とする、請求項１３、１４または１５に記載の成形品の製造方法。
17. 車両の内装の成形品を製造することを特徴とする、請求項１３から１６のいずれか１項に記載の成形品の製造方法。
18. 自動車のダッシュボードまたはドア・トリムの成形品を製造することを特徴とする、請求項１７に記載の成形品の製造方法。

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