JP5052125B2 - ポリプロピレン樹脂組成物、それからなる成形体、および成形体の製造方法 - Google Patents

ポリプロピレン樹脂組成物、それからなる成形体、および成形体の製造方法 Download PDF

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Description

本発明は、ポリプロピレン樹脂組成物、それからなる成形体、および成形体の製造方法に関し、詳しくは、フローマーク、ボイドの発生を抑制し、成形品の外観を改質する成形性改質剤を含んでなる、射出成形時の成形加工性が良好で、成形時のフローマーク特性、成形時のボイド特性にも優れ、自動車外装部品等の射出成形品に好適なポリプロピレン樹脂組成物、それからなる成形体、および成形体の製造方法に関する。
現在、自動車の外装部品等には軽量化および、加工の自由度の関係から樹脂材料が多く用いられてきている。その多くは、樹脂成形体表面に塗装を施し意匠性を付与しているが、一部には造形上の理由及びコストの面から塗装をせず、樹脂の生地色のままで製品としているものも多い。その際に問題になるのがフローマーク、タイガーマークなどと呼ばれる成形時に生じる溶融樹脂の不規則な流れによって発生するトラ縞状の成形外観不良であり、無塗装部におけるフローマークの改善が成形体には要求される。
上記のような成形外観を向上させることが可能な樹脂成形体としては、例えば、(A)プロピレン・エチレンブロック共重合体のキシレンによる抽出において25℃可溶成分の極限粘度[η]が4dl/g以上であるプロピレン・エチレンブロック共重合体100重量部に対して、(B)アルキルベンゾエート化合物及びヒンダードアミン系化合物の合計量0.03〜3重量部を含有してなることを特徴とする表面外観の均一性に優れるポリプロピレン系樹脂組成物を成形してなる自動車外装部材が提案されている(例えば、特許文献1参照。)。
しかしながら、特許文献1の発明では、特定の極限粘度を有する樹脂材料を使うことにより、樹脂材料のコストアップを招き、また塗装を施す成形体においては、過剰性能を与えるという問題点があった。また特定の添加剤を用いることで、塗装の種類によっては黄変、密着阻害などの塗装性能の低下を引き起こす可能性があり、該材料を用いる場合には特別な塗料との組合せが必要となるなどの問題点があった。
特開2003−253083号公報
本発明は、上記公知技術およびその問題点を解決し、フローマーク改良効果のある成分をコンパウンドの過程で添加するのではなく、成形の段階で少量添加のマスターバッチという形で添加することで、無塗装部位がある部品にのみ必要な成分を最低限のコストで添加したポリプロピレン樹脂組成物、それを用いた成形体およびその製造方法を提供することを目的とする。
本発明者らは、上記課題を解決するために鋭意研究を重ねた結果、高流動性の結晶性プロピレン重合体部分と、高分子量のプロピレン・エチレンランダム共重合体部分を併せ持った分子量分布の広いプロピレン系ブロック共重合体と高分子量のプロピレン・エチレンランダム共重合体部分の含有量が多いプロピレン系ブロック共重合体とを組み合わせた成形性改質剤を汎用的な樹脂成分に第3成分として少量配合することで上記課題を解決できることを見出し本発明に至った。
すなわち、本発明の第1の発明によれば、少なくとも下記(A)成分2〜15重量%と(B)成分85〜98重量%とのドライブレンドを含み、(A)成分と(B)成分との合計量100重量部に対して、更に下記(C)成分を0.1〜5重量部含むことを特徴とするポリプロピレン樹脂組成物が提供される。
(A)成分:下記(A−1)及び(A−2)成分を、(A−1)80〜95重量%、(A−2)5〜20重量%なる比率で溶融混練してなる成形性改質剤
(A−1)成分:結晶性プロピレン単独重合体部分(A−11)80〜95重量%とプロピレン・エチレンランダム共重合体部分(A−12)5〜20重量%からなり、下記(a−11)〜(a−14)の要件を満たすプロピレン系ブロック共重合体
(a−11)結晶性プロピレン単独重合体部分(A−11)のメルトフローレート(JIS K7210、温度230℃、荷重21.18N)が300〜3000g/10分
(a−12)プロピレン・エチレンランダム共重合体部分(A−12)のエチレン含量が20〜70重量%
(a−13)プロピレン・エチレンランダム共重合体部分(A−12)の固有粘度[η]copolyが6.5〜10dl/g
(a−14)プロピレン系ブロック共重合体(A−1)全体のメルトフローレート(MFRA−1)が80〜250g/10分
(A−2)成分:結晶性プロピレン重合体部分(A−21)30〜65重量%とプロピレン・エチレンランダム共重合体部分(A−22)35〜70重量%とからなり、下記(a−21)〜(a−24)の要件を満たすプロピレン系ブロック共重合体
(a−21)結晶性プロピレン単独重合体部分(A−21)のメルトフローレート(JIS K7210、温度230℃、荷重21.18N)が20〜300g/10分
(a−22)プロピレン・エチレンランダム共重合体部分(A−22)のエチレン含量が20〜70重量%
(a−23)プロピレン・エチレンランダム共重合体部分(A−22)の固有粘度[η]copolyが4.0〜9.0dl/g
(a−24)プロピレン系ブロック共重合体(A−2)の全体のメルトフローレート(MFRA−2)が0.1〜79g/10分
(B)成分:下記(B−1)〜(B−3)成分からなることを特徴とするポリプロピレン系樹脂組成物
(B−1)プロピレン・エチレンランダム共重合体部分の含有量が10重量%以上35重量%未満であるプロピレン−エチレンブロック共重合体 55〜85重量%
(B−2)エチレン系エラストマー又はスチレン系エラストマー 5〜20重量%
(B−3)無機充填剤 10〜25重量%
(C)成分:熱可塑性樹脂に、着色剤マスターバッチ基準で、ドライカラーを20〜50重量%含む着色剤マスターバッチ
また、本発明の第2の発明によれば、第1の発明において、(B−3)無機充填剤が、タルク、マイカ、ガラスファイバー若しくはウイスカーであることを特徴とするポリプロピレン樹脂組成物が提供される。
また、本発明の第の発明によれば、第1又は2の発明において、前記着色剤マスターバッチの熱可塑性樹脂がポリエチレンワックスであり、かつ着色剤がカーボンブラックを含むことを特徴とするポリプロピレン樹脂組成物が提供される。
また、本発明の第の発明によれば、第1〜のいずれかの発明において、ポリプロピレン樹脂組成物が、MFR10g/10分以上、曲げ弾性率1300MPa以上、−30℃でのIZOD衝撃強度が5kg/cm以上であることを特徴とするポリプロピレン樹脂組成物が提供される。
また、本発明の第の発明によれば、第1〜のいずれかの発明のポリプロピレン樹脂組成物を射出成形してなることを特徴とする成形体が提供される。
また、本発明の第の発明によれば、第の発明の成形体の一部または全体に、塗装せず又は塗装を施したことを特徴とする自動車外装部品が提供される。
また、本発明の第の発明によれば、(A)成分、(B)成分、(C)成分を射出成形機内において溶融混練する工程と、混練した組成物を成形する工程からなることを特徴とする第の成形体の製造方法が提供される。
本発明のポリプロピレン樹脂組成物は、少量の添加で、物性、成形性を損なうことなくの成形外観を改良することが出来る成形性改質剤を配合した組成物であるので、成形体の成形加工性、フローマーク特性に優れ、特に、自動車外装用部品等の大型の射出成形品用材料として好適である。また、ハイサイクル成形時におけるリンプル状の外観不良にも対応ができる。
本発明は、結晶性プロピレン単独重合体部分(A−11)とプロピレン・エチレンランダム共重合体部分(A−12)とからなり、特定の物性値を有するプロピレン系ブロック共重合体(A−1)、および、結晶性プロピレン単独重合体部分(A−21)とプロピレン・エチレンランダム共重合体部分(A−22)とからなり、特定の物性値を有するプロピレン系ブロック共重合体(A−2)とからなる成形性改質剤(A)、並びに、プロピレン−エチレンブロック共重合体(B−1)、エチレン系又はスチレン系エラストマー(B−2)、無機充填剤(B−3)からなるポリプロピレン系樹脂組成物(B)、必要に応じて配合される、着色剤マスターバッチ(C)を含むポリプロピレン樹脂組成物、その成形体、および成形体の製造方法である。以下に詳細に説明する。
(1)成形性改質剤(A)
本発明において成形性改質剤(A)は、下記の(A−1)成分と(A−2)成分とを溶融混練してなるものであり、後述するポリプロピレン系樹脂組成物からなる成形品に生じる成形不良を、ポリプロピレン系樹脂組成物に配合することによって、低減又は解消しうる樹脂材料をいう。ここでいう成形不良とは主にフローマークを指す。
(A−1)成分
本発明の(A−1)成分は、結晶性プロピレン単独重合体部分(A−11)とプロピレン・エチレンランダム共重合体部分(A−12)からなり、下記(a−11)〜(a−14)の要件を満たすプロピレン系ブロック共重合体である。
(A−1)成分中の結晶性プロピレン単独重合体部分(A−11)の全体に占める割合は、80〜95重量%、好ましくは85〜95重量%であり、プロピレン・エチレンランダム共重合体部分(A−12)の全体に占める割合は、5〜20重量%、好ましくは5〜15重量%である。(A−12)の占める割合が5重量%未満であると、フローマーク外観の改良効果が乏しく、逆に20重量%を超える場合はゲルが発生しやすくなり、外観に悪影響を及ぼすため好ましくない。
(A−1)成分は、流動性と良好なフローマーク外観を発現させる目的で用いられる。このプロピレン系ブロック共重合体は、極めて流動性に優れるプロピレン単独重合体、及び、極めて分子量が大きな、エチレン・プロピレン共重合体からなり、両者を兼ね備えることによりその性能が達成される。
ここで、プロピレン・エチレンランダム共重合体部分の割合は、後述する方法にて測定する値である。
(a−11)結晶性プロピレン単独重合体部分(A−11)のメルトフローレート
結晶性プロピレン単独重合体部分(A−11)のメルトフローレート(以下、MFRということがある。温度230℃、荷重21.18N)は、300g/10分以上、好ましくは450〜3000g/10分、更に好ましくは500〜2000g/10分である。MFRが、300g/10分未満であると、流動性が低下するので好ましくない。
結晶性ポリプロピレン重合体部分のMFRは、プロピレン単独重合体部分の重合(ただし、結晶性を失わない程度にごく少量、例えば0.5重量%以下のコモノマーを共重合させてもよい)を終えた時のMFRである。プロピレン単独重合体は、単段で重合されたものでもよく、多段で重合されたものでもよい。多段重合を行う場合には、最終の重合槽から取り出される結晶性ポリプロピレン重合体部分のMFRである。MFRを調整するためには、重合時に水素を添加し分子量を制御し調整することができる。
ここで、MFRは、JIS K7210に準拠して、温度230℃、荷重21.18Nで測定する値である。
(a−12)プロピレン・エチレンランダム共重合体部分(A−12)のエチレン含量
プロピレン・エチレンランダム共重合体部分(A−12)のエチレン含量は、20〜70重量%、好ましくは20〜65重量%、更に好ましくは30〜60重量%の範囲である。(A−12)のエチレン含量が20重量%未満では、フローマークがはっきり目立ち、逆に70重量%を超えると耐衝撃性が悪化するので好ましくない。
ここで、プロピレン・エチレンランダム共重合体部分中のエチレン含量は、後述する方法にて測定する値である。
(a−13)プロピレン・エチレンランダム共重合体部分(A−12)の固有粘度[η]copoly
プロピレン・エチレンランダム共重合体部分(A−12)の固有粘度[η]copolyは、6.5dl/g以上、好ましくは7.0〜15dl/g 更に好ましくは7.5〜10dl/gの範囲である。固有粘度[η]copolyが、6.5dl/g未満の場合はフローマーク外観の改良効果が乏しい。
ここで、プロピレン・エチレンランダム共重合体部分の固有粘度[η]copolyは、後述する方法にて測定する値である。
(a−14)(A−1)全体のMFR
プロピレン系ブロック共重合体(A−1)のメルトフローレート(MFRA−1)は、80g/10分以上、好ましくは80〜250g/10分である。(MFRA−1)が80g/10分未満では射出成形時の成形加工性が劣り、また250g/10分を超えると衝撃特性、機械的強度などが不足し好ましくない。
ここで、MFRは、前述の通りのものである。
(A−2)成分
本発明の(A−2)成分は、結晶性プロピレン単独重合体部分(A−21)とプロピレン・エチレンランダム共重合体部分(A−22)からなり、下記(a−21)〜(a−24)の要件を満たすプロピレン系ブロック共重合体である。
(A−2)成分中の結晶性プロピレン単独重合体部分(A−21)の全体に占める割合は、30〜65重量%、好ましくは40〜60重量%であり、プロピレン・エチレンランダム共重合体部分(A−22)の全体に占める割合は、35〜70重量%、好ましくは40〜60重量%である。(A−22)の占める割合が30重量%未満であると、成形性改質剤としての効果が減少するため添加量を多くする必要があり、その際は物性、成形性の低下が起こる。逆に65重量%を超える場合は共重合体そのものを、あるいは改質剤として添加したものを射出成形した際にポリプロピレン系樹脂組成物中に均一に分散しなく外観を損ねるので好ましくない。
ここで、プロピレン・エチレンランダム共重合体部分の割合は、後述する方法にて測定する値である。
(a−21)結晶性プロピレン単独重合体部分(A−21)のMFR
結晶性プロピレン単独重合体部分(A−21)のMFR(温度230℃、荷重21.18N)は、20g/10分以上、好ましくは20〜300g/10分、更に好ましくは60〜200g/10分である。MFRが20g/10分未満であると、流れ性が低下するので好ましくない。
結晶性ポリプロピレン重合体部分のMFRは、プロピレン単独重合体部分の重合(ただし、結晶性を失わない程度にごく少量、例えば0.5重量%以下のコモノマーを共重合させてもよい)を終えた時のMFRである。プロピレン単独重合体は、単段で重合されたものでもよく、多段で重合されたものでもよい。多段重合を行う場合には、最終の重合槽から取り出される結晶性ポリプロピレン重合体部分のMFRである。MFRを調整するためには、重合時に水素を添加し分子量を制御し調整することができる。
ここで、MFRは、前述の通りのものである。
(a−22)プロピレン・エチレンランダム共重合体部分(A−22)のエチレン含量
プロピレン・エチレンランダム共重合体部分(A−22)のエチレン含量は、20〜70重量%、好ましくは26〜60重量%、特に好ましくは30〜50重量%の範囲である。(A−22)のエチレン含量が20重量%未満であるとボイドに基づく外観不良が発生しやすくなり、かつ成形性改質剤としての効果が低く(フローマーク外観が改良されず)、逆に70重量%を超えると共重合体そのものを、あるいは成形性改質剤として添加したものを射出成形した際に改質剤成分が被改質材中に均一に分散しない傾向があるので好ましくない。
ここで、プロピレン・エチレンランダム共重合体部分中のエチレン含量は、後述する方法にて測定する値である。
(a−23)プロピレン・エチレンランダム共重合体部分(A−22)の固有粘度[η]copoly
プロピレン・エチレンランダム共重合体部分(A−22)の固有粘度[η]copolyは、4.0〜9.0dl/g、好ましくは4.1〜6.5dl/g、さらに好ましくは4.5〜6.0dl/gである。固有粘度[η]copolyが、4.0dl/g未満であると改質剤として添加したものを射出成形した際のフローマーク外観が劣り、逆に9.0dl/gを超えるとプロピレン系ブロック共重合体全体のMFRの低下を伴い、射出成形した際に樹脂組成物の成形加工性が劣るという不都合を生じる。
ここで、プロピレン・エチレンランダム共重合体部分の固有粘度[η]copolyは、後述する方法にて測定する値である。
(a−24)(A−2)全体のMFR
プロピレン系ブロック共重合体(A−2)のメルトフローレート(MFRA−2)は、0.1〜79g/10分、好ましくは0.2〜40g/10分、更に好ましくは2.1〜40g/10分である。(MFRA−2)が0.1g/10分未満では射出成形の際に樹脂組成物としての成形加工性が劣り、また79g/10分を超えるとフローマーク外観の改良が不十分となる。
ここで、MFRは、前述の通りのものである。
(2)プロピレン系ブロック共重合体の物性の分析法
本発明で用いるプロピレン系ブロック共重合体(A−1)及び(A−2)のプロピレン・エチレンエチレン・プロピレンランダム共重合体部分((A−12)及び(A−22)、以下ゴム成分ということがある。)の比率、及びゴム成分中のエチレン含量、固有粘度は、下記の装置を用いて、特開2006−219667号公報に記載の方法により決定した値をいう。
(ア)使用する分析装置
(i)クロス分別装置
ダイヤインスツルメンツ社製CFC T−100(CFCと略す)
(ii)フーリエ変換型赤外線吸収スペクトル分析
FT−IR、パーキンエルマー社製 1760X
CFCの検出器として取り付けられていた波長固定型の赤外分光光度計を取り外して代わりにFT−IRを接続し、このFT−IRを検出器として使用する。CFCから溶出した溶液の出口からFT−IRまでの間のトランスファーラインは1mの長さとし、測定の間を通じて140℃に温度保持する。FT−IRに取り付けたフローセルは光路長1mm、光路幅5mmφのものを用い、測定の間を通じて140℃に温度保持する。
(iii)ゲルパーミエーションクロマトグラフィー(GPC)
CFC後段部分のGPCカラムは、昭和電工社製AD806MSを3本直列に接続して使用する。
(イ)CFCの測定条件
(i)溶媒:オルトジクロルベンゼン(ODCB)
(ii)サンプル濃度:4mg/mL
(iii)注入量:0.4mL
(iv)結晶化:140℃から40℃まで約40分かけて降温する。
(v)分別方法:
昇温溶出分別時の分別温度は40、100、140℃とし、全部で3つのフラクションに分別する。なお、40℃以下で溶出する成分(フラクション1)、40〜100℃で溶出する成分(フラクション2)、100〜140℃で溶出する成分(フラクション3)の溶出割合(単位:重量%)を各々W40、W100、W140と定義する。W40+W100+W140=100である。また、分別した各フラクションは、そのままFT−IR分析装置へ自動輸送される。
(vi)溶出時溶媒流速:1mL/分
(ウ)FT−IRの測定条件
CFC後段のGPCから試料溶液の溶出が開始した後、以下の条件でFT−IR測定を行い、上述した各フラクション1〜3について、GPC−IRデータを採取する。
(i)検出器:MCT
(ii)分解能:8cm−1
(iii)測定間隔:0.2分(12秒)
(iv)一測定当たりの積算回数:15回
(エ)固有粘度の測定
本発明におけるプロピレン系ブロック共重合体におけるプロピレン・エチレンランダム共重合体部分の固有粘度[η]copolyは、ウベローデ型粘度計を用いてデカリンを溶媒として温度135℃で測定する。
まず、結晶性プロピレン重合体部分の重合終了後、一部を重合槽よりサンプリングし、固有粘度[η]homoを測定する。次に、結晶性プロピレン重合体部分を重合した後、プロピレン・エチレンランダム共重合体を重合して得られた最終重合物(F)の固有粘度[η]を測定する。[η]copolyは、以下の関係から求める。
[η]=(100−Wc)/100×[η]homo+Wc/100×[η]copoly
(3)プロピレン系ブロック共重合体の製造方法
本発明の成形性改質剤として用いるプロピレン系ブロック共重合体の(A−1)成分、(A−2)成分とも、結晶性プロピレン重合体部分とプロピレン・エチレンランダム共重合体部分との反応混合物である。これは、結晶性プロピレン重合体部分であるプロピレン単独重合部分の重合(前段)と、この後に続く、プロピレン・エチレンランダム共重合部分の重合(後段)の製造工程により得られる。
結晶性プロピレン重合体は、1段又は2段以上(各段の反応条件は同一又は異なる)の重合工程で製造され、プロピレン・エチレンランダム共重合体部分も1段又は2段以上(各段の反応条件は同一又は異なる)の重合工程で製造される。従って、本発明のプロピレン系ブロック共重合体の全製造工程は、少なくとも2段の逐次の多段重合工程となる。
上記重合に用いられる触媒としては、特に限定されるものではなく、有機アルミニウム化合物成分と、チタン原子、マグネシウム原子、ハロゲン原子及び電子供与性化合物を必須とする固体成分とを組合わせた、いわゆるチーグラー・ナッタ触媒、メタロセン触媒等公知の触媒をいずれも使用できる。ゴム成分の固有粘度が高い方が改質剤として添加した際成形外観改良効果が高いため、一般的に重合時連鎖移動の少ないチーグラー・ナッタ触媒の方がより好ましい。
重合形式としては、ヘキサン、ヘプタン、オクタン、ベンゼン若しくはトルエン等の不活性炭化水素を重合溶媒として用いるスラリー重合、また、原料のプロピレンを気相状態下で重合する気相重合、プロピレン自体を重合溶媒とするバルク重合などが可能である。また、回分式、連続式、半回分式のいずれによってもよい。
本発明のプロピレン・ブロック共重合体(A−1)成分は、プロピレン単独重合体部分のメルトフローレートが高いことを特徴とするため、高水素濃度での運転が可能なスラリー重合、または気相重合で行うのが好ましい。一方、プロピレン・ブロック共重合体(A−2)成分においては、ゴム含量が高いことを特徴としており、スラリー重合ではゴムが溶媒に溶出してしまうため製造不可能であり、気相重合若しくは、1段バルク、2段気相のハイブリッド重合が好ましい。
重合用の反応器としては、特に形状、構造を問わないが、スラリー重合、バルク重合で一般に用いられる攪拌機付き槽や、チューブ型反応器、気相重合に一般に用いられる流動床反応器、攪拌羽根を有する横型反応器などが挙げられる。
スラリー重合においては、上記少なくとも2段の逐次の多段重合工程において、前段重合工程でプロピレン、連鎖移動剤として水素を供給して、前記触媒の存在下に温度50〜100℃、好ましくは60〜80℃、プロピレンの分圧0.15〜2.0MPa、好ましくは0.15〜1.0MPaの条件で、滞留時間は2〜10時間、好ましくは2〜5時間でプロピレン単独重合を行い、結晶性プロピレン重合体部分を製造する。結晶性プロピレン重合体部分には本発明の効果を損なわない範囲でプロピレン以外のα−オレフィンが共重合されていても構わない。また、本発明のプロピレン系ブロック共重合体(A−1)成分においては、結晶性プロピレン重合体部分のMFRが高いことを特徴とするため、触媒の種類にもよるが、連鎖移動剤の水素を比較的高い濃度に調整しコントロールする必要がある。
引き続いて、後段重合工程で、プロピレン、エチレンと水素を供給して、前記触媒(前記第1段目重合工程で使用した当該触媒)の存在下に温度40〜80℃、好ましくは50〜80℃、プロピレン及びエチレンの分圧各0.10〜1.0MPa、好ましくは0.10〜0.5MPaの条件で、プロピレンとエチレンのランダム共重合を行い、プロピレン・エチレンランダム共重合体部分を製造し、最終的な生成物として、プロピレン系ブロック共重合体を得る。プロピレン・エチレンランダム共重合体部分には本発明の効果を損なわない範囲でプロピレン、エチレン以外のα−オレフィンが共重合されていても構わない。また、本発明のプロピレン系ブロック共重合体(A−1)成分においてはプロピレン・エチレンランダム共重合体部分の固有粘度[η]copolyが高いことを特徴とするため、プロセス、触媒の種類にもよるが、連鎖移動剤の水素をなるべく低い濃度に調整し[η]copolyをコントロールする必要がある。また、プロピレン・エチレンランダム共重合体部分(ゴム成分)中のエチレン含量を特定の範囲内に維持するため、後段のプロピレン濃度に対するエチレン濃度を調整する。
気相重合、バルク重合においては、前段重合工程の温度50〜150℃、好ましくは50〜70℃、プロピレンの分圧0.5〜4.5MPa、好ましくは1.0〜3.0MPaの条件で行う。後段重合工程では、温度50〜150℃、好ましくは50〜90℃、プロピレン及びエチレンの分圧各0.3〜4.5MPa、好ましくは0.5〜3.5MPaの条件で、プロピレンとエチレンのランダム共重合を行う。
本発明のプロピレン系ブロック共重合体(A−2)成分においては、プロピレン・エチレンランダム共重合体部分(ゴム成分)の割合が高いことを特徴とするため、後段のゴム成分の重合で触媒活性を高く維持出来るようにするため、前段の重合においては、重合温度、プロピレン分圧が低く、重合時間が短い、触媒の活性を抑制する条件が好まれる。さらに、後段のゴム重合においても、触媒の活性が高くなる条件(重合温度、プロピレン、エチレン分圧が高く、重合時間が長い条件)が好まれる。しかしながら、重合温度に関しては高くしすぎると粉体粒子の流動性が悪化するため、粉体粒子の流動性を良く維持するためには比較的低い温度が好まれる。
さらに、スラリー、気相、バルク重合に関わらず、上記少なくとも2段の逐次の多段重合工程により製造される組成物の粉体粒子に流動性を付与する目的で、また本共重合体のゴムの分散不良であるゲル発生を防止する目的で、前段重合工程での重合後、後段重合工程での重合開始前又は重合途中に、活性水素含有化合物を、触媒の有機アルミニウム化合物に対して0.2〜2倍モルの範囲で添加することが好ましい。
ここで、活性水素含有化合物としては、例えば、水、アルコール類、フェノール類、アルデヒド類、カルボン酸類、酸アミド類、アンモニア、アミン類等が挙げられる。
(4)(A−1)成分と(A−2)成分の組成割合
本発明の成形性改質剤(A)は、上記(A−1)成分と(A−2)成分の混合物であり、本発明の効果を発揮するためには、(A−1)成分が80〜95重量%、(A−2)成分が5〜20重量%であり、好ましくは(A−1)成分が80〜90重量%、(A−2)成分が10〜20重量%である。(A−1)成分の量が多すぎると、成形時にボイドに基づく外観不良が発生し、逆に(A−2)成分の量が多すぎると、曲げ弾性率が低下するので好ましくない。
なお、本発明の成形性改質剤には、本発明の効果を著しく損なわない範囲で、酸化防止剤、耐熱安定剤、耐候安定剤、紫外線吸収剤、核剤、分散剤、顔料、帯電防止剤、滑剤、金属不活性剤等が含まれていてもよい。
(5)成形性改質剤(A)の製造
本発明の成形性改質剤(A)の製造は、上記の各構成成分を、上記の割合で、一軸押出機、二軸押出機等の押出機、バンバリーミキサー、ロール、ブラベンダープラストグラフ、ニーダー等通常の混練機を用いて、設定温度180℃〜250℃にて混練することにより製造できる。これらの混練機の中でも、押出機、特に二軸押出機を用いて製造することが好ましい。
(6)ポリプロピレン系樹脂組成物(B)
本発明のポリプロピレン樹脂組成物における(B)成分は、下記(B−1)〜(B−3)成分からなるポリプロピレン系樹脂組成物である。
本発明の成形品外観に優れるポリプロピレン樹脂組成物は、上記の成形性改質剤であるプロピレン系ブロック共重合体を、汎用的なポリプロピレン系樹脂組成物(被改質材料ということがある。)に第3成分として配合することにより得られるポリプロピレン樹脂組成物であって、主にフローマーク、ボイド特性に代表される成形品外観等が改良されかつ、その際の物性変化が少ないポリプロピレン樹脂組成物である。
(B−1)プロピレン−エチレンブロック共重合体
本発明のポリプロピレン系樹脂組成物(B)におけるプロピレン−エチレンブロック共重合体(B−1)は、結晶性ポリプロピレン重合体部(B−11)とエチレン・プロピレンランダム共重合体部(B−12)とを含有するブロック共重合体が好ましい。
結晶性ポリプロピレン重合体部(B−11)は、通常プロピレンの単独重合、場合によってはプロピレンに少量の他のα−オレフィンを共重合することによって得られる結晶性の重合体であり、その密度は高いことが好ましい。(B−11)の結晶性は、アイソタクチック指数(沸騰n−ヘプタン抽出による不溶分)として、通常90%以上、好ましくは95〜100%である。結晶性が小さいと(B−1)成分の機械的強度、特に曲げ弾性率に劣るものとなる。一方、エチレン・プロピレンランダム共重合体部(B−12)は、プロピレンとエチレンとのランダム共重合によって得られるゴム状成分である。
本発明で用いるプロピレン−エチレンブロック共重合体(B−1)のプロピレン・エチレンランダム共重合体の含有量は、35重量%未満であり、好ましくは10〜20重量%である。プロピレン・エチレンランダム共重合体の含有量が35重量%以上であると曲げ弾性率が低下する。
ここで、プロピレン・エチレンランダム共重合体の含有量は、前述のプロピレン系ブロック共重合体の物性の分析法と同様の手法で測定する値である。
本発明の成形品外観に優れるポリプロピレン系樹脂組成物で用いるプロピレン−エチレンブロック共重合体(B−1)のMFRは、10〜200g/10分が好ましく、より好ましくは、15〜150g/10分である。MFRが10g/10分未満であると、成形性が劣り、200g/10分を超えると耐衝撃性が低下するので好ましくない。
上記(B−1)成分の製造は、高立体規則性触媒を用いて重合する方法が好ましく用いられる。重合方法としては従来公知の方法がいずれも採用できる。触媒及び重合方法としては、前述したプロピレン系ブロック共重合体である成形性改質剤の製造法と同様の手法が用いられる。プロピレン・エチレンランダム共重合体部(B−12)の多い(B−1)成分の製造においては、特に気相流動床法が好ましい。また、後段反応において新たに電子供与体化合物を添加することにより、粘着、閉塞のトラブルを回避し、重合の操作性を改良することができる。
(B−2)エチレン系エラストマー又はスチレン系エラストマー
本発明のポリプロピレン系樹脂組成物におけるエチレン系エラストマー又はスチレン系エラストマー(B−2)の具体例としては、例えば、エチレン・プロピレン共重合エラストマー(EPR)、エチレン・ブテン共重合エラストマー(EBR)、エチレン・ヘキセン共重合エラストマー(EHR)、エチレン・オクテン共重合エラストマー(EOR)等のエチレン・α−オレフィン共重合体エラストマー;エチレン・プロピレン・エチリデンノルボルネン共重合体エラストマー、エチレン・プロピレン・ブタジエン共重合体エラストマー、エチレン・プロピレン・イソプレン共重合体エラストマー等のエチレン・α−オレフィン・ジエン三元共重合体エラストマー(EPDM);スチレン・ブタジエン・スチレントリブロック体(SBS)、スチレン・イソプレン・スチレントリブロック体(SIS)、スチレン・ブタジエン・スチレントリブロック体の水素添加物(SEBS)、スチレン・イソプレン・スチレントリブロック体の水素添加物(SEPS)等のスチレン系エラストマー等が使用できる。
なお、上記したスチレン・ブタジエン・スチレントリブロック体の水素添加物は、ポリマー主鎖をモノマー単位で見ると、スチレン−エチレン−ブテン−スチレンとなるので、通常、SEBSと略称されるものである。
また、これらのエチレン系エラストマー又はスチレン系エラストマー(B−2)は、2種類以上を混合して使用することができる。
上記エチレン・α―オレフィン共重合体エラストマーは、各モノマーを触媒の存在下重合することにより製造される。触媒としては、ハロゲン化チタンのようなチタン化合物、アルキルアルミニウムーマグネシウム錯体、のような有機アルミニウムーマグネシウム錯体、アルキルアルミニウム、又はアルキルアルミニウムクロリド等のいわゆるチーグラー型触媒、WO−91/04257号公報等に記載のメタロセン化合物触媒を使用することができる。重合法としては、気相流動床、溶液法、スラリー法等の製造プロセスを適用して重合することができる。市販品を例示すれば、ジェイエスアール社製EDシリーズ、三井化学社製タフマーPシリーズ及びタフマーAシリーズ、デュポンダウ社製エンゲージEGシリーズ、旭化成社製タフテックHシリーズなどを挙げることができ、これらはいずれも本発明において使用することができる。
ここで、上記スチレン系エラストマーにおけるトリブロック共重合体の水素添加物(SEBS、SEPS)の製造法の概要を述べる。これらのトリブロック共重合体は、一般的なアニオンリビング重合法で製造することができ、逐次的にスチレン、ブタジエン、スチレンを重合しトリブロック体を製造した後に、水添する方法(SEBSの製造法)と、スチレン−ブタジエンのジブロック共重合体をはじめに製造した後、カップリング剤を用いてトリブロック体に、水添する方法がある。また、ブタジエンの代わりにイソプレンを用いることによってスチレン−イソプレン−スチレントリブロック体の水素添加物(SEPS)も同様に製造することができる。
本発明のポリプロピレン系樹脂組成物で用いるエチレン系エラストマー又はスチレン系エラストマー(B−2)のMFR(230℃、2.16kg荷重で測定)は、0.5〜150g/10分が好ましく、より好ましくは0.7〜150g/10分、特に好ましくは0.7〜80g/10分である。本発明の成形外観に優れたポリプロピレン系樹脂組成物の主要用途である自動車外装材を考慮した場合、MFRが上記の範囲であるものが特に好ましい。
(B−3)無機充填剤
本発明のポリプロピレン系樹脂組成物における無機充填剤(B−3)は、ポリプロピレン系樹脂組成物の曲げ弾性率を向上させ、線膨張係数を低下させるために使用する。
本発明で用いることのできる無機充填剤(B−3)としては、組成、形状等は特に限定されない。ポリマー用充填剤として市販されているものはいずれも使用できる。
具体的には、タルク、マイカ、モンモリロナイト等の板状無機充填剤、短繊維ガラス繊維、長繊維ガラス繊維、炭素繊維、アラミド繊維、アルミナ繊維、ボロン繊維、ゾノライト等の繊維状無機充填剤、チタン酸カリウム、マグネシウムオキシサルフェート、窒化珪素ホウ酸アルミニウム、塩基性硫酸マグネシウム、酸化亜鉛、ワラストナイト、炭酸カルシウム等の針状(ウィスカー)無機充填剤、沈降性炭酸カルシウム、重質炭酸カルシウム、炭酸マグネシウム等の粒状無機充填剤、ガラスバルーンのようなバルン状無機充填剤が例示される。その中でも、物性・コスト面のバランスより、タルク、マイカ、ガラスファイバー若しくはウイスカーが好ましい。
タルクは、重合体との接着性或いは分散性を向上させる目的で、各種の有機チタネート系カップリング剤、有機シランカップリング剤、不飽和カルボン酸、又はその無水物をグラフトした変性ポリオレフィン、脂肪酸、脂肪酸金属塩、脂肪酸エステル等によって表面処理したものを用いてもよい。
(7)ポリプロピレン系樹脂組成物の組成割合と製造
本発明で用いるポリプロピレン系樹脂組成物(B)の組成割合は、(B−1)が55〜85重量%、(B−2)が5〜20重量%、(B−3)が10〜25重量%であり、好ましくは(B−1)が60〜70重量%、(B−2)が10〜18重量%、(B−3)が15〜25重量%である。各成分が上記範囲外であると耐衝撃性が低下するか、もしくは曲げ弾性率が低下する。
また、ポリプロピレン系樹脂組成物の製造は、上記の各構成成分を、上記の割合で、一軸押出機、二軸押出機等の押出機、バンバリーミキサー、ロール、ブラベンダープラストグラフ、ニーダー等通常の混練機を用いて、設定温度180℃〜250℃にて混練することにより製造できる。これらの混練機の中でも、押出機、特に二軸押出機を用いて製造することが好ましい。
(8)着色剤マスターバッチ(C)
本発明のポリプロピレン樹脂組成物には、必要に応じて、(C)着色剤マスターバッチを配合することができる。(C)着色剤マスターバッチとしては、熱可塑性樹脂にドライカラーを高濃度で混練してペレット化したものが好ましい。
熱可塑性樹脂としては、ホモポリプロピレン、ランダムポリプロピレン、インパクトポリプロピレン等のプロピレン樹脂、低密度ポリエチレン、ポリエチレンワックス、ポリプロピレンワックス、マレイン化変性ポリエチレンワックス、マレイン化変性ポリプロピレンワックス等が挙げられるが、ポリエチレンワックスが成形品への分散性が良好で、色むら等外観不良が生じにくい点で好ましい。
ドライカラーとしては、カーボンブラック等の黒色成分、酸化チタン等の白色成分、弁柄等の赤色成分、焼成グリーン等の緑色成分、フタロシアニン、群青等の青色成分等が挙げられる。
ドライカラーの濃度は、着色剤マスターバッチ基準で、20〜50重量%程度がドライカラーの分散や着色効果の面から一般的である。
(9)付加的成分(任意成分)(D)
本発明のポリプロピレン系樹脂組成物中には、上記(A)〜(C)成分以外に、さらに、本発明の効果を著しく損なわない範囲で、他の付加的成分(任意成分)を添加することができる。この様な付加的成分(任意成分)としては、フェノール系及びリン系の酸化防止剤、ヒンダードアミン系、ベンゾフェノン系、ベンゾトリアゾール系の耐候劣化防止剤、有機アルミ化合物、有機リン化合物等の核剤を例示できる。
(10)ポリプロピレン樹脂組成物の成分組成
本発明のポリプロピレン樹脂組成物は、上記(A)成形性改質剤及び(B)ポリプロピレン系樹脂組成物、必要に応じて、成分(C)着色剤マスターバッチ、(D)付加的成分を組み合わせて得られる。代表的な各組み合わせの場合の組成割合は次の通りである。
(i)成分(A)と(B)からなるポリプロピレン樹脂組成物
成分(A)と(B)からなるポリプロピレン系樹脂組成物にあっては、(A)成形性改質剤は、2〜15重量%、好ましくは3〜12重量%であり、(B)ポリプロピレン系樹脂組成物85〜98重量%、好ましくは88〜97重量%である。(A)成形性改質剤が2重量%未満であると成形外観効果が劣り、逆に15重量%を超えると耐衝撃性が低下する。
(ii)成分(A)、(B)、(C)からなるポリプロピレン樹脂組成物
成分(A)と(B)、(C)からなるポリプロピレン樹脂組成物にあっては、成分(C)は、成分(A)及び(B)の合計100重量部に対して、0.1〜5重量部であり、好ましくは0.3〜3重量部である。成分(C)が5重量部を超えると脆化温度が悪化し、成形性も低下する。
(11)ポリプロピレン樹脂組成物の製造および特性
本発明のポリプロピレン系樹脂組成物の製造は、上記の各構成成分を、上記の割合で、ドライブレンド又は一軸押出機、二軸押出機等の押出機、バンバリーミキサー、ロール、ブラベンダープラストグラフ、ニーダー等通常の混練機を用いて、設定温度180〜250℃にて混練することにより製造できる。これらの製造法の中でも、成形品の製造が簡便であるドライブレンドが好ましい。
本発明のポリプロピレン樹脂組成物は、MFRが10g/10分以上、曲げ弾性率が13200MPa以上、−30℃におけるIZOD衝撃強度が5kg/cm以上であることが好ましい。
ここで、MFR、曲げ弾性率、−30℃におけるIZOD衝撃強度は、それぞれ、ASTM−D1238(2.16kg荷重、230℃)、JISK−7203、JIS−K7110に準拠して測定する値である。
(12)ポリプロピレン系樹脂組成物の成形加工
本発明のポリプロピレン樹脂組成物は、所望の成型体に加工される。成形加工法は、特に限定されるものではなく、目的に応じて各種の成形方法で成形できる。例えば、射出成形法、押出成形法など適用できるが、射出成形法に適用した場合、成形加工性、フローマーク特性、ウエルド外観などに優れ、効果が大きい。したがって射出成形してなる成形体が好適である。特に、上記(A)成形性改質剤、(B)ポリプロピレン系樹脂組成物、(C)着色剤マスターバッチを射出成形機内において溶融混練する工程と、混練した組成物を成形する工程からなる射出成形法による成形体の製造方法が好ましい。
本発明の射出成形体は、バンパー、ロッカーモール、サイドモール、オーバーフェンダーをはじめとする自動車外装部品の用途に好適である。
本発明の成形体は、外観に優れるので塗装しなくても実用に供することが可能であるが、必要に応じて成形体の一部又は全部に塗装されていてもよい。
本発明を実施例により、更に詳細に説明するが、本発明はその旨を超えない限り以下の実施例に限定されるものではない。
なお、実施例で用いた物性測定法及び用いた樹脂等は以下の通りである。
1.物性測定法
(1)メルトフローレート(MFR):ASTM−D1238に準拠し、2.16kg荷重にて230℃の温度で測定した。
(2)曲げ弾性率:JISK−7203に準拠し、23℃において曲げ速度2mm/minで測定した。
(3)IZOD衝撃強度:JIS−K7110に準拠して、−30℃の温度下にてノッチ付で測定した。
(4)外観フローマーク発生距離:型締め圧170トンの射出成形機で、短辺に幅2mmのフィルムゲートをもつ金型を用いて、350mm×105mm×2mmtなる成形シートを成形温度を220℃として射出成形した。フローマークの発生を目視で観察し、ゲートからフローマークが発生した部分までの距離を測定し下記基準で判定した。
×:0〜80mm
:80超〜130mm
:130超〜180mm
:180超〜350mm
2.成分(A)、成分(B)、成分(C)
表1に示すインデックスを有するプロピレン系ブロック共重合体を、(A−1)成分として(A−1−1)、(A−1−2)を、(A−2)成分として(A−2−1)、(A−2−2)を用いた。
成分(B−1)として、表1に示すプロピレン−エチレンブロック共重合体を用い、成分(B−2)として、スチレン系エラストマー(クレイトンポリマージャパン社製クレイトンG1652:ゴムA)とエチレン系エラストマー(JSR社製EBM3011:ゴムB)を用い、成分(B−3)として、タルク(日本タルク社製タルクC31;平均粒径5μm)を用いた。
成分(C)として、東洋インキ社製LM0094 G01着色剤マスターバッチ(低密度ポリエチレン70重量%、カーボンブラック30重量%)を用いた。
Figure 0005052125
(実施例1)
プロピレン−エチレンブロック共重合体(PP:B−1)65重量%、エチレン系エラストマー(ゴムB)15重量%、タルク20重量%からなる組成物100重量部に、酸化防止剤としてテトラキス[メチレン−3−(3’5’−ジ−t−ブチル−4’−ヒドロキシフェニル)プロピオネート]メタン(チバガイギー社製、商品名:イルガノックス1010)0.1重量部、トリス(2,4−ジ−t−ブチルフェニル)フォスファイト(チバガイギー社製、商品名:イルガホス168)0.05重量部を配合して、ヘンシェルミキサーで5分間混合した後、二軸混練機(神戸製鋼社製:2FCM)にて210℃の設定温度で混練造粒して、主剤(被改質材料)を得た。
また、PP(A−1−1)90重量%とPP(A−2−1)10重量%からなる成形性改質剤マスターバッチを製造した。
次に、上記主剤90重量%に成形性改質剤マスターバッチ10重量%からなる混合物100重量部に対して、黒色着色剤マスターバッチ2重量部、酸化防止剤としてテトラキス[メチレン−3−(3’5’−ジ−t−ブチル−4’−ヒドロキシフェニル)プロピオネート]メタン(チバガイギー社製、商品名:イルガノックス1010)0.1重量部、トリス(2,4−ジ−t−ブチルフェニル)フォスファイト(チバガイギー社製、商品名:イルガホス168)0.05重量部を配合して、ヘンシェルミキサーで5分間混合した後、二軸混練機(神戸製鋼社製:KCM)にて210℃の設定温度で混練造粒することによりポリプロピレン樹脂組成物を得た。得られたポリプロピレン樹脂組成物について物性評価(MFR、フローマーク発生距離、曲げ弾性率、−30℃下におけるIzod衝撃強度)を行った。評価結果を表2に示す。
(実施例2〜5、比較例1〜4)
表1に示したプロピレン系ブロック共重合体と表2に示した各成分構成で、実施例1と同様にして、混練造粒することによりポリプロピレン樹脂組成物を得た。得られたポリプロピレン樹脂組成物について物性評価(MFR、フローマーク発生距離、曲げ弾性率、−30℃下におけるIzod衝撃強度)を行った。評価結果を表2に示す。
Figure 0005052125
表2より明らかなように、本発明の成形性改質剤を利用することにより、実質的な成形性、機械物性を変化することなく成形性を改善することができる。
本発明のプロピレン系ブロック共重合体からなる成形性改質剤を配合したポリプロピレン樹脂組成物は、ポリプロピレン系樹脂組成物の射出成形時の成形加工性、成形時のフローマーク特性をコントロールすることができ、成形加工性、フローマーク特性に優れ、特に、バンパー、ロッカーモール、サイドモール、オーバーフェンダーをはじめとする自動車外装用部品等の大型射出成形に好適である。したがって、現在すでに使われている自動車外装部品等の射出成形品においても、成形外観が問題になるケースに添加することで改良効果が期待できる。特に、経済活動のグローバル化が進む中で、世界のどこでも入手可能である汎用的な樹脂をベース(主成分)とする樹脂組成物において、前述の問題を解決する樹脂材料が強く求められているが、世界のどこでも入手可能な汎用的な成形品外観改質用樹脂は添加量が多く、物性への影響が大きいことが現状であり、本発明は、これを克服する必要不可欠な革新的な技術となるものである。

Claims (7)

  1. 少なくとも下記(A)成分2〜15重量%と(B)成分85〜98重量%とのドライブレンドを含み、(A)成分と(B)成分との合計量100重量部に対して、更に下記(C)成分を0.1〜5重量部含むことを特徴とするポリプロピレン樹脂組成物。
    (A)成分:下記(A−1)及び(A−2)成分を、(A−1)80〜95重量%、(A−2)5〜20重量%なる比率で溶融混練してなる成形性改質剤
    (A−1)成分:結晶性プロピレン単独重合体部分(A−11)80〜95重量%とプロピレン・エチレンランダム共重合体部分(A−12)5〜20重量%からなり、下記(a−11)〜(a−14)の要件を満たすプロピレン系ブロック共重合体
    (a−11)結晶性プロピレン単独重合体部分(A−11)のメルトフローレート(JIS K7210、温度230℃、荷重21.18N)が300〜3000g/10分
    (a−12)プロピレン・エチレンランダム共重合体部分(A−12)のエチレン含量が20〜70重量%
    (a−13)プロピレン・エチレンランダム共重合体部分(A−12)の固有粘度[η]copolyが6.5〜10dl/g
    (a−14)プロピレン系ブロック共重合体(A−1)全体のメルトフローレート(MFRA−1)が80〜250g/10分
    (A−2)成分:結晶性プロピレン重合体部分(A−21)30〜65重量%とプロピレン・エチレンランダム共重合体部分(A−22)35〜70重量%とからなり、下記(a−21)〜(a−24)の要件を満たすプロピレン系ブロック共重合体
    (a−21)結晶性プロピレン単独重合体部分(A−21)のメルトフローレート(JIS K7210、温度230℃、荷重21.18N)が20〜300g/10分
    (a−22)プロピレン・エチレンランダム共重合体部分(A−22)のエチレン含量が20〜70重量%
    (a−23)プロピレン・エチレンランダム共重合体部分(A−22)の固有粘度[η]copolyが4.0〜9.0dl/g
    (a−24)プロピレン系ブロック共重合体(A−2)の全体のメルトフローレート(MFRA−2)が0.1〜79g/10分
    (B)成分:下記(B−1)〜(B−3)成分からなることを特徴とするポリプロピレン系樹脂組成物
    (B−1)プロピレン・エチレンランダム共重合体部分の含有量が10重量%以上35重量%未満であるプロピレン−エチレンブロック共重合体 55〜85重量%
    (B−2)エチレン系エラストマー又はスチレン系エラストマー 5〜20重量%
    (B−3)無機充填剤 10〜25重量%
    (C)成分:熱可塑性樹脂に、着色剤マスターバッチ基準で、ドライカラーを20〜50重量%含む着色剤マスターバッチ
  2. (B−3)無機充填剤が、タルク、マイカ、ガラスファイバー若しくはウイスカーであることを特徴とする請求項1に記載のポリプロピレン樹脂組成物。
  3. 前記着色剤マスターバッチの熱可塑性樹脂がポリエチレンワックスであり、かつ着色剤がカーボンブラックを含むことを特徴とする請求項1又は2に記載のポリプロピレン樹脂組成物。
  4. ポリプロピレン樹脂組成物が、MFR10g/10分以上、曲げ弾性率1300MPa以上、−30℃でのIZOD衝撃強度が5kg/cm以上であることを特徴とする請求項1〜のいずれか1項に記載のポリプロピレン樹脂組成物。
  5. 請求項1〜のいずれか1項に記載のポリプロピレン樹脂組成物を射出成形してなることを特徴とする成形体。
  6. 請求項記載の成形体の一部または全体に、塗装せず又は塗装を施したことを特徴とする自動車外装部品。
  7. (A)成分、(B)成分、(C)成分を射出成形機内において溶融混練する工程と、混練した組成物を成形する工程からなることを特徴とする請求項に記載の成形体の製造方法。
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