JP5644500B2 - ポリプロピレン系樹脂成形体 - Google Patents
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これらの方法は、耐衝撃性が改良されるものの、その他の物性との関係において、必ずしも全ての適用分野において満足できるとまでは言えなく、より一層の改良が望まれている。
一般式(1)
(R1COO)mM (1)
[式中、R1は、炭素数7〜31のアルキル基、炭素数7〜31のアルケニル基、又は炭素数6〜30の置換基を有してもよいシクロアルキル基を表す。前記アルキル基、アルケニル基及びシクロアルキル基は、1個又は2個の水酸基を有してもよい。mは、2又は3の整数を表す。Mは、2価又は3価の金属を表す。]
で表される脂肪酸金属塩を0.001〜1重量部含有する、項1〜3の何れかに記載のポリプロピレン系樹脂成形体。
一般式(2)
R2(−CONHR3)n (2)
[式中、nは、2〜6の整数を表す。R2は、炭素数2〜18の飽和若しくは不飽和の脂肪族ポリカルボン酸残基、炭素数3〜18の脂環族ポリカルボン酸残基又は炭素数6〜18の芳香族ポリカルボン酸残基を表す。2〜6個のR3は、同一又は異なって、それぞれ、炭素数5〜30の飽和若しくは不飽和の脂肪族アミン残基、炭素数5〜30の脂環族アミン残基又は炭素数6〜30の芳香族アミン残基を表す。]
で表されるアミド系化合物、及び
一般式(3)
で表されるアミド系化合物からなる群より選ばれる少なくとも1種である、項4に記載のポリプロピレン系樹脂成形体。
(i)ポリプロピレン系樹脂にβ晶核剤を加熱溶解させて、溶融状態のポリプロピレン系樹脂組成物を得る工程、
(ii)前記工程(i)により得られる溶融状態のポリプロピレン系樹脂組成物を冷却して、β晶核剤の結晶を析出させる工程、及び
(iii)前記工程(ii)の冷却されたポリプロピレン系樹脂組成物をポリプロピレン系樹脂の融点以上β晶核剤が加熱溶解しない温度の範囲に溶融させた後に成形する工程
により得られ、前記工程(i)又は(ii)においてポリプロピレン系樹脂組成物中に脂肪酸金属塩が存在する、項4〜項6の何れかに記載のポリプロピレン系樹脂成形体。
(ii)前記工程(i)により得られる溶融状態のポリプロピレン系樹脂組成物を冷却して、β晶核剤の結晶を析出させる工程、及び
(iii)前記工程(ii)の冷却されたポリプロピレン系樹脂組成物をポリプロピレン系樹脂の融点以上β晶核剤が加熱溶解しない温度の範囲で溶融させた後に成形する工程
により得られ、前記工程(i)又は(ii)においてポリプロピレン系樹脂組成物中に
一般式(1)
(R1COO)mM (1)
[式中、R1は、炭素数7〜31のアルキル基、炭素数7〜31のアルケニル基、又は炭素数6〜30の置換基を有してもよいシクロアルキル基を表す。前記アルキル基、アルケニル基及びシクロアルキル基は、1個又は2個の水酸基を有してもよい。mは、2又は3の整数を表す。Mは、2価又は3価の金属を表す。]
で表される脂肪酸金属塩が存在する、
ポリプロピレン鎖の配向の異なる層A及び層Bを含む積層構造を有するポリプロピレン系樹脂成形体。
一般式(2)
R2(−CONHR3)n (2)
[式中、nは、2〜6の整数を表す。R2は、炭素数2〜18の飽和若しくは不飽和の脂肪族ポリカルボン酸残基、炭素数3〜18の脂環族ポリカルボン酸残基又は炭素数6〜18の芳香族ポリカルボン酸残基を表す。2〜6個のR3は、同一又は異なって、それぞれ、炭素数5〜30の飽和若しくは不飽和の脂肪族アミン残基、炭素数5〜30の脂環族アミン残基又は炭素数6〜30の芳香族アミン残基を表す。]
で表されるアミド系化合物、及び
一般式(3)
で表されるアミド系化合物からなる群より選ばれる少なくとも1種である、項8〜12の何れかに記載のポリプロピレン系樹脂成形体。
(ii)前記工程(i)により得られる溶融状態のポリプロピレン系樹脂組成物を冷却して、β晶核剤の結晶を析出させる工程、及び
(iii)前記工程(ii)の冷却されたポリプロピレン系樹脂組成物をポリプロピレン系樹脂の融点以上β晶核剤が加熱溶解しない温度の範囲に溶融させた後に成形する工程を具備し、前記工程(i)又は(ii)においてポリプロピレン系樹脂組成物中に脂肪酸金属塩が存在する、高耐衝撃性ポリプロピレン系樹脂成形体の製造方法。
本発明のポリプロピレン系樹脂成形体は、ポリプロピレン鎖の配向の異なる2つの層を有し、その層が互いに(直接的又は間接的に)積層している関係にあり、かつ、その2つの層はそれぞれの複屈折の最大値の絶対値が0.005以上であり、それぞれの層の複屈折が互いに異なって正又は負の値であるという特徴(結晶ラメラ層の長周期の規則性の方向が一定方向に積層された結晶ラメラ層で構成される結晶高次構造を有するプロピレン系重合体相と、前記結晶ラメラ層の長周期の規則性の方向と異なる方向に積層された結晶ラメラ層で構成される結晶高次構造を有するプロピレン系重合体相を有し、それらの相が積み重なった構造という特徴)を有しており、このような構成を採用することにより特に耐衝撃性が優れたものとなる。
なお、ポリプロピレン系樹脂成形体の説明は、本発明のポリプロピレン系樹脂成形体の耐衝撃性を向上させる方法の説明でもある。
本発明のポリプロピレン系樹脂成形体に使用されるポリプロピレン系樹脂としては、プロピレンを主要な構成成分としてなる重合体であり、例えば、ポリプロピレンホモポリマー、プロピレンを主体としたプロピレンと他のα−オレフィン(好ましくは炭素数2又は4〜20、特に好ましくは炭素数2又は4〜8のα−オレフィン)とのランダム共重合体、プロピレンを主体としたプロピレンと他のα−オレフィン(好ましくは炭素数2又は4〜20、特に好ましくは炭素数2又は4〜8のα−オレフィン)とのブロック共重合体、プロピレンを主体としたプロピレン・エチレン・ジエン多元共重合体(ジエンとしては5−エチリデン−2−ノルボルネン、5−メチレン−2−ノルボルネン、1,4−ヘキサジエン等)、プロピレンを主体としたプロピレンと少量のスチレン、無水マレイン酸又は(メタ)アクリル酸等のコモノマーとの共重合体、或いは前記ポリプロピレン系樹脂と少量の熱可塑性樹脂とのブレンドポリマー、等が例示される。
上記のプロピレン系樹脂は、単独で又は2種以上を適宜組み合わせて使用することができる。
本発明に係るβ晶核剤としては、例えば、上記一般式(2)や一般式(3)に代表されるアミド化合物;テトラオキサスピロ化合物;キナクリドン類;ナノスケールのサイズを有する酸化鉄;12−ヒドロキシステアリン酸カリウム、安息香酸マグネシウム、コハク酸マグネシウム、フタル酸マグネシウム等のカルボン酸アルカリ金属若しくはアルカリ土類金属塩;ベンゼンスルホン酸ナトリウム、ナフタレンスルホン酸ナトリウム等の芳香族スルホン酸化合物;二塩基若しくは三塩基カルボン酸のジエステル又はトリエステル類;フタロシアニンブルー等のフタロシアニン系顔料;有機二塩基酸からなる群と周期律表第IIA族金属の酸化物、水酸化物もしくは塩からなる群とから形成される二成分系化合物;環状リン化合物とマグネシウム化合物からなる組成物等が挙げられる。これらは、1種で若しくは2種以上適宜組み合わせて使用することができる。
好ましい組み合わせとして、R2が式(a)〜式(d)であり、かつR3が式(e)である組み合わせが、本発明の効果を発揮する上で推奨される。さらに、R2が式(a)〜式(c)であり、かつR3が式(e)である組み合わせが特に好ましい。
その中でも、N,N´−ジシクロヘキシル−テレフタルアミド、N,N´−ジ(2−メチルシクロヘキシル)−テレフタルアミド、N,N´−ジ(3−メチルシクロヘキシル)−テレフタルアミド、N,N´−ジ(4−メチルシクロヘキシル)−テレフタルアミド、N,N´−ジ(2,3−ジメチルシクロヘキシル)−テレフタルアミド、N,N´−ジ(シクロオクチル)−テレフタルアミド、N,N´−ジシクロヘキシル−2,6−ナフタレンジカルボキシアミド、N,N´−ジ(2−メチルシクロヘキシル)−2,6−ナフタレンジカルボキシアミド、N,N´−ジ(3−メチルシクロヘキシル)−2,6−ナフタレンジカルボキシアミド、N,N´−ジ(4−メチルシクロヘキシル)−2,6−ナフタレンジカルボキシアミド、N,N´−ジ(2,3−ジメチルシクロヘキシル)−2,6−ナフタレンジカルボキシアミド、N,N´−ジ(シクロオクチル)−2,6−ナフタレンジカルボキシアミド、N,N´−ジシクロヘキシル−4,4´−ビフェニルジカルボキシアミド、N,N´−ジ(2−メチルシクロヘキシル)−4,4´−ビフェニルジカルボキシアミド、N,N´−ジ(3−メチルシクロヘキシル)−4,4´−ビフェニルジカルボキシアミド、N,N´−ジ(4−メチルシクロヘキシル)−4,4´−ビフェニルジカルボキシアミド、N,N´−ジ(2,3−ジメチルシクロヘキシル)−4,4´−ビフェニルジカルボキシアミド、N,N´−ジ(シクロオクチル)−4,4´−ビフェニルジカルボキシアミドトリメシン酸トリ(シクロヘキシルアミド)、トリメシン酸トリ(2−メチルシクロヘキシルアミド)、トリメシン酸トリ(3−メチルシクロヘキシルアミド)、トリメシン酸トリ(4−メチルシクロヘキシルアミド)、トリメシン酸トリ(2,3−ジメチルシクロヘキシルアミド)、トリメシン酸トリ(シクロオクチルアミド)が、本発明の効果において特に優位性が認められる点で推奨される。
その中でも、3,9‐ビス[4‐(N‐シクロヘキシルカルバモイル)フェニル]‐2,4,8,10‐テトラオキサスピロ[5.5]ウンデカン、3,9‐ビス{4‐[N‐(1‐アダマンチル)カルバモイル]フェニル}‐2,4,8,10‐テトラオキサスピロ[5.5]ウンデカン、3,9‐ビス[4‐(N‐フェニルカルバモイル)フェニル]‐2,4,8,10‐テトラオキサスピロ[5.5]ウンデカン、3,9‐ビス[4‐(N‐n‐オクタデシルカルバモイル)フェニル]‐2,4,8,10‐テトラオキサスピロ[5.5]ウンデカン、3,9‐ビス(4‐カルバモイルフェニル)‐2,4,8,10‐テトラオキサスピロ[5.5]ウンデカンが、本発明の効果において特に優位性が認められる点で推奨される。
なお、上記アミド系化合物を高含有量で使用してポリプロピレン系樹脂組成物をマスターバッチとする場合には、上記範囲を超えて使用しても有用である。その場合であっても本発明の成形体を得る上ではそのマスターバッチを上記のβ晶核剤の使用量の範囲となるよう希釈して使用することが推奨される。
本発明に係る脂肪酸金属塩は、上記一般式(1)で表される化合物である。一般式(1)におけるR1は、炭素数7〜31、好ましくは7〜21、特に11〜21のアルキル基;炭素数7〜31、好ましくは7〜21、特に11〜21のアルケニル基;又は炭素数6〜30、好ましくは6〜21の置換基を有してもよいシクロアルキル基を表す。また、前記アルキル基、アルケニル基及びシクロアルキル基は、1個又は2個、好ましくは1個の水酸基を有してもよい。mは、2又は3の整数を表す。Mは、2価又は3価の金属を表す。
なお、前記の置換基を有してもよいシクロアルキル基の炭素数とは、置換基の炭素数を含めた総炭素数を意味する。また、シクロアルキル基に置換していてもよい置換基としては、特に限定されないが、例えば、アルキル基、アルコキシ基等が挙げられる。置換していてもよい置換基の数は、1〜6が好ましく、1〜4がより好ましい。
脂肪酸金属塩の使用量は、アミド化合物の種類や使用量、ポリプロピレン系樹脂の種類にもよるが、ポリプロピレン系樹脂100重量部に対して、好ましくは0.001〜1重量部、より好ましくは0.005〜0.7重量部、特に0.01〜0.5重量部が推奨される。
また、上記一般式(2)又は一般式(3)で表されるアミド系化合物と脂肪酸金属塩との使用量の比率は、本発明の効果をより効率を良く発現させる観点から、アミド系化合物:脂肪酸金属塩=1:0.1〜10(重量比)、好ましくは1:0.3〜7(重量比)の範囲が推奨される。
また、前記炭素数7〜31のアルケニル基を導入できる化合物としては、具体的には、オクテン酸、ノネン酸、デセン酸、ウンデセン酸、ドデセン酸、トリデセン酸、テトラデセン酸、ペンタデセン酸、ヘキサデセン酸、オレイン酸、リノール酸、リノレン酸、ノナデセン酸、イコセン酸、ヘンイコセン酸、ドコセン酸、トリコセン酸、テトラコセン酸、ペンタコセン酸、ヘキサコセン酸、ヘプタコセン酸、オクタコセン酸、ノナコセン酸等が挙げられる。
また、前記炭素数6〜30の置換基を有してもよいシクロアルキル基を導入できる化合物としては、具体的には、2−メチルシクロペンタンカルボン酸、シクロヘキサンカルボン酸、2−メチルシクロヘキサンカルボン酸、4−メチルシクロヘキサンカルボン酸、2,3−ジメチルシクロヘキサンカルボン酸、シクロヘプタンカルボン酸シクロオクタンカルボン酸、シクロドデセンカルボン酸等が挙げられる。
その中でも、オクチル酸、デカン酸、ラウリン酸、ミリスチン酸、パルミチン酸、ステアリン酸、アラキジン酸、ベヘン酸、オレイン酸,12−ヒドロキシステアリン酸が、アルキル基又はアルケニル基を導入できる化合物として推奨される。
脂肪酸金属塩は、ポリプロピレン鎖の配向において、β晶核剤(アミド系化合物)との相乗効果を示し、より高度に配向させる目的で重要な化合物である。具体的には、後述する工程(i)及び(ii)において、ポリプロピレン系樹脂組成物中に該脂肪酸金属塩が存在していることが重要である。これは、一般式(2)や一般式(3)で表されるアミド系化合物をポリプロピレン系樹脂に溶解させ、次いで結晶化する際に、脂肪酸金属塩が存在することにより、アスペクト比が高い等の良質な針状結晶が生成し、本発明の効果を発揮する上で大きな影響を与えるからである。
好ましい脂肪酸金属塩としては、n−オクタン酸カルシウム、2−エチルヘキサン酸カルシウム、デカン酸カルシウム、ラウリン酸カルシウム、ミリスチン酸カルシウム、パルミチン酸カルシウム、ステアリン酸カルシウム、アラキジン酸カルシウム、ベヘン酸カルシウム、オレイン酸カルシウム、12−ヒドロキシステアリン酸カルシウム、n−オクタン酸マグネシウム、2−エチルヘキサン酸マグネシウム、デカン酸マグネシウム、ラウリン酸マグネシウム、ミリスチン酸マグネシウム、パルミチン酸マグネシウム、ステアリン酸マグネシウム、アラキジン酸マグネシウム、ベヘン酸マグネシウム、オレイン酸マグネシウム、12−ヒドロキシステアリン酸マグネシウム、n−オクタン酸亜鉛、2−エチルヘキサン酸亜鉛、デカン酸亜鉛、ラウリン酸亜鉛、ミリスチン酸亜鉛、パルミチン酸亜鉛、ステアリン酸亜鉛、アラキジン酸亜鉛、ベヘン酸亜鉛、オレイン酸亜鉛、12−ヒドロキシステアリン酸亜鉛、ジ(n−オクタン酸)アルミニウム、トリ(n−オクタン酸)アルミニウム、ジ(2−エチルヘキサン酸)アルミニウム、トリ(2−エチルヘキサン酸)アルミニウム、ジ(デカン酸)アルミニウム、トリ(デカン酸)アルミニウム、ジラウリン酸アルミニウム、トリラウリン酸アルミニウム、ジミリスチン酸アルミニウム、トリミリスチン酸アルミニウム、ジパルミチン酸アルミニウム、トリパルミチン酸アルミニウム、ジステアリン酸アルミニウム、トリステアリン酸アルミニウム、ジアラキジン酸アルミニウム、トリアラキジン酸アルミニウム、ジベヘン酸アルミニウム、トリベヘン酸アルミニウム、ジオレイン酸アルミニウム、トリオレイン酸アルミニウム、ジ(12−ヒドロキシステアリン酸)アルミニウム、トリ(12−ヒドロキシステアリン酸)アルミニウム等が挙げられる。
なお、ジ若しくはトリ脂肪酸アルミニウム塩には、モノ脂肪酸アルミニウム塩が混在していても差し支えない。
これらの脂肪酸金属塩は、それぞれ単独で又は2種以上を適宜組み合わせて用いることができる。
これらの改質剤は、1種で又は2種以上を適宜組み合わせて使用することができる。
本発明に係る配向性を示す層(層A及び層B)とは、ポリプロピレン鎖(c軸)が一定の方向に配向を示す層を形成していることを意味する。そして、本発明の成形体は、一成形体中でその配向が異なる層が存在していることに特徴がある。配向が異なる層は、直接的又は間接的に積層している。「間接的に」とは、その2つの層の間に他の層(例えば無配向の層等)が存在していても良いことを意味する。実質的には、当該2つの層の間には僅かながらでも他の層が存在している。
また、前記のようにポリプロピレン鎖が一定の方向に配向性を示すことから、結晶ラメラ層の長周期の規則性の方向が一定方向にある積層された結晶ラメラ層で構成される結晶高次構造を有すると考えられる。
前記結晶高次構造とは、ポリプロピレン系重合体の結晶ラメラ層と非晶部の領域からなり、その結晶ラメラ層が非晶部の領域を介して層状に積層されたもので、結晶ラメラ層の長周期(結晶ラメラ層の重心間の距離)の規則性の方向(結晶ラメラ層が積層して規則性が形成していく方向)が一定方向にある(図1,図2)と考えられる。ポリプロピレン系重合体相はかかる結晶高次構造を有するので、相全体としての規則性の方向に一定の方向性が生じると考えられる。
ポリプロピレン鎖の配向方向が互いに異なるプロピレンの層がスキン層とコア層の場合、その成形条件やプロピレン系樹脂組成物の構成によって、(A)スキン層のポリプロピレン鎖の配向方向がポリプロピレン系樹脂組成物を成形する際の樹脂の流れ方向に対して平行な方向であり、かつコア層のポリプロピレン鎖の配向方向が該樹脂の流れ方向に対して垂直な方向にある場合と、(B)スキン層のポリプロピレン鎖の配向方向がプロピレン系樹脂組成物を製造する際の樹脂の流れ方向に対して垂直な方向であり、かつコア層のポリプロピレン鎖の規則性の方向が該樹脂の流れ方向に対して平行な方向にある場合がある。これらの場合、前記(A)の系ではスキン層の複屈折が正の値を示し、コア層の複屈折が負の値を示し、前記(B)の系ではスキン層の複屈折が負の値を示し、コア層の複屈折が正の値を示す。このように複屈折が正と負の値を示すことはポリプロピレン鎖の配向方向が異なることを意味する。
成形体の厚さについては、後述の製造方法との関係においても、前記範囲が推奨される。
本発明のポリプロピレン系樹脂成形体の製造方法は、次の工程(i)〜(iii)を具備し、かつ前記工程(i)又は(ii)においてポリプロピレン系樹脂組成物中に本発明に係る脂肪酸金属塩が存在させることを特徴とする。このような条件を満たすことにより本発明の効果をより効果的に奏することができる成形体を得ることができる。
工程(ii);その溶融状態のポリプロピレン系樹脂組成物を冷却して、β晶核剤の結晶を析出させる工程。
工程(iii);その冷却されたポリプロピレン系樹脂組成物をポリプロピレン系樹脂の融点以上β晶核剤が加熱溶解しない温度の範囲に溶融させ後に成形する工程。
そして、前記工程(i)又は(ii)において、本発明に係る脂肪酸金属塩が必須成分として存在する。
前記工程(iii)における成形する際の温度は、好ましくは125℃以下、より好ましくは20〜125℃、特に80〜125℃の温度範囲が推奨される。
「β晶核剤を加熱溶解させる」とは、本明細書及び特許請求の範囲において、β晶核剤を実質的に全量溶解させることを意味する。この操作において、β晶核剤の溶解が不十分な場合には、本発明の効果が十分に発揮されない。
β晶核剤を加熱溶解させた場合、後述の実施例に記載されたとおり、溶融状態のポリプロピレン系樹脂組成物を目視で観察したとき、未溶解のβ晶核剤が観察されず、溶融状態のポリプロピレン系樹脂組成物は透明である。この方法で、実質的に全量が溶解していることを確認できる。
前記マスターバッチは、高濃度となるように添加剤の使用量を調整し、前記工程(i)の(1)に記載の手順にて調製することができる。
より具体的には、後述の「溶解温度」において、好ましくは当該溶解温度〜(溶解温度+40℃)の範囲、より好ましくは(該溶解温度+5℃)〜(溶解温度+40℃)の範囲が推奨される。
工程(i)で肝要なことは、β晶核剤をポリプロピレン系樹脂に実質的に全量溶解させることであり、樹脂温度として、後述の「溶解温度」を採用することができる。
冷却方法については、特に制限はなく、公知の冷却方法であれば、殆どが適用でき、例えば水等の冷媒中に浸漬したり、強制空冷装置を用いて空冷させたりする方法が使用できる。この時、ポリプロピレン系樹脂中でβ晶核剤が結晶化して針状結晶として析出する。このようなβ晶核剤の針状結晶は、偏光顕微鏡等を用いた光学的手法により容易に観察することができる。
但し、β晶核剤の針状結晶(好ましくは微細な針状結晶)の入手が可能な場合には、直ちに工程(iii)を行うことができるものの、工程(iii)の前に前処理として入手したβ晶核剤を一旦ポリプロピレン系樹脂に均一に分散させることが推奨される。
前記「ポリプロピレン系樹脂の融点以上β晶核剤が加熱溶解しない温度の範囲」とは、実質的にβ晶核剤の針状結晶が溶融状態のポリプロピレン系樹脂組成物中に存在する温度の範囲を意味する。「β晶核剤が加熱溶解しない温度の範囲」とは、換言すれば「β晶核剤が加熱溶解する温度よりも低い温度」、即ちβ晶核剤が実質的に全量溶解する温度よりも低い温度である。
また、成形の際の温度を前記温度範囲とするためには、成形に供する金型やチルロール等の温度を通常当該温度範囲に設定するが、場合によっては適宜調整することが必要となることがある。
示差走査熱量分析装置(パーキンエルマー社製、ダイヤモンドDSC)を用い、JIS K 7121(1987)に従って測定した。ポリプロピレン系樹脂約10mgを装置にセットし、30℃で3分間保持した後、10℃/分の加熱速度で加熱し、吸熱ピークの頂点を融点(℃)とした。
溶融状態のポリプロピレン系樹脂へのβ晶核剤の溶解温度は、ホットステージを備えた光学顕微鏡を用いて、目視で溶解状態を観察して判定した。
所定のポリプロピレン系樹脂とβ晶核剤をヘンシェルミキサーでドライブレンドし、そのドライプレンド物をプレス成形機で樹脂温度175℃にてプレスシートを作成した。それをホットステージにセットして140℃まで加熱した後、引き続いて2℃/分の加熱速度でβ晶核剤が溶融状態のポリプロピレン系樹脂に溶解する挙動を目視で観察し、β晶核剤の固体が観察されなくなった時点を溶解温度(℃)とした。
β晶核剤が溶融ポリプロピレン系樹脂に溶解が不十分である場合は溶融状態のポリプロピレン系樹脂組成物は白濁し、溶解している場合には透明であるので、工程(i)においても判別が可能である。
なお、β晶核剤の添加量が0.4重量%を越える場合には、β晶核剤のポリプロピレン系樹脂への溶解や分散が律速段階となって前記測定値が上昇するので、実際の加熱混合装置を使用したときの樹脂温度を採用することが推奨される。
β晶核剤が溶解した溶融状態のポリプロピレン系樹脂組成物から該β晶核剤が析出する温度は、ホットステージを備えた光学顕微鏡を用いて、目視でβ晶核剤の析出状態を観察して判定した。
所定のポリプロピレン系樹脂とβ晶核剤をヘンシェルミキサーでドライブレンドし、そのドライプレンド物をプレス成形機で樹脂温度175℃にてプレスシートを作成した。それをホットステージにセットし、β晶核剤が溶解した温度よりもさらに10℃高い温度まで加熱した後、引き続いて2℃/分の冷却速度でβ晶核剤が溶融状態のポリプロピレン系樹脂に析出する挙動を目視で観察し、β晶核剤の固体が観察された時点を析出温度(℃)とした。
耐熱剛性
JIS K 7207(1983)に準拠して、ポリプロピレン系樹脂成形体の荷重4.6kgf/cm2における熱変形温度(℃)を測定した。熱変形温度が高いほど、耐熱性に優れている。
曲げ弾性率
ASTM D790準拠して、25℃にてポリプロピレン系樹脂成形体を用いて、曲げ弾性率(MPa)を測定した。
ヤング率
引張試験機を用い、測定温度23℃、試料長(チャック間距離)20mm、試料幅5mm、引張速度50mm/分、条件下でシートのヤング率(MPa)を測定した。なお、サンプルは射出成形品をダンベル形状に切り取ったものを用い、試料長が樹脂の流動方向の向きと平行なものをMD試験片とし、試料長が樹脂の流動方向の向きと垂直なものをTD試験片とした。
デュポン式衝撃試験機(安田精機社製)を用い、JIS K 5400(1990)に準じた方法でデュポン衝撃値を測定した。評価試料には、各実施例・比較例のポリプロピレン系樹脂成形体を使用し、落下重錘300g、撃芯先端寸法1/4インチの条件で20回実施し、それらの平均値をデュポン衝撃値(J)とした。その数値が大きいほど耐衝撃性に優れていることを表す。
試験片の調製方法
−100℃にてウルトラミクロトーム(ライカ社製 FCS)を用いて、ポリプロピレン樹脂成形体の流動方向に対して平行な方向に2.5μmの厚みに、スキン層及びコア層を含むように試験片の中央付近をスライスして試験片(図3の斜線部)を作成した。
鋭敏色板を用いたクロスニコル下での偏光顕微鏡観察において、鋭敏色板の屈折率が大きい軸とポリプロピレン系樹脂を成形した時のその樹脂の流れ方向と一致するようにポリプロピレン系樹脂成形体をセットして、鋭敏色板下Nikon製エクリプスLV100POLを用いて、クロスニコル下、温度25℃、倍率20倍にて偏光顕微鏡観察した。
ベレックコンパンセーターを用いてクロスニコル下Nikon製 エクリプスLV100POLを用いて温度25℃にて複屈折を測定した。
ポリプロピレン系樹脂(ポリプロピレンホモポリマー,融点;168℃,MFR;8g/10分)100重量部、β晶核剤としてN,N´−ジシクロヘキシル−2,6−ナフタレンジカルボキシアミド(商品名;エヌジェスターNU−100,新日本理化株式会社製)0.05重量部、脂肪酸金属塩としてステアリン酸カルシウム(日東化成工業株式会社製、商品名「CP−S」)0.05重量、及びポリプロピレン用改質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(チバスペシャルティーケミカルズ社製、商品名「IRGANOX1010」)0.05重量部、テトラス(2,4−ジ−t−ブチルフェニル)ホスファイト(チバスペシャルティーケミカルズ社製、商品名「IRGAFOS168」)0.05重量をヘンシェルミキサーでドライブレンドした。そのドライブレンド物を押出機にて樹脂温度260℃でN,N´−ジシクロヘキシル−2,6−ナフタレンジカルボキシアミドを溶解させて、溶融状態のポリプロピレン系樹脂組成物とし(工程(i))、その溶融状態のポリプロピレン系樹脂組成物を水冷し、ペレタイザーでカッティングして、ペレット状のポリプロピレン系樹脂組成物を得た(工程(ii))。そのペレットを樹脂温度200℃、金型温度120℃にて射出成形して、本発明のポリプロピレン系樹脂成形体(図3に示す形状のテストピース)を得た(工程(iii))。
得られたポリプロピレン系樹脂成形体の熱的特性、機械的物性、光学的特性を評価し、表1及び表3に纏めた。熱的特性及び機械的物性ともに実用レベルであった。
なお、前記β晶核剤0.05重量の溶解温度は、250℃であった。上記工程(i)で得られた溶融状態のポリプロピレン系樹脂組成物の押し出されたストランドは透明であり、β晶核剤が全量溶解していていることを確認した。また、析出温度は、210℃であった。
金型温度を80℃とした他は、実施例1と同様に行って、本発明のポリプロピレン系樹脂成形体を得た。
β晶核剤として3,9‐ビス[4‐(N‐シクロヘキシルカルバモイル)フェニル]‐2,4,8,10‐テトラオキサスピロ[5.5]ウンデカンを用い、金型温度80℃とした他は、実施例1と同様に行って、本発明のポリプロピレン系樹脂成形体を得た。
得られたポリプロピレン系樹脂成形体の熱的特性、機械的物性、光学的特性を評価し、表1及び表3に纏めた。熱的特性及び機械的物性ともに実用レベルであった。
なお、前記β晶核剤0.05重量の溶解温度は、220℃であった。上記工程(i)で得られた溶融状態のポリプロピレン系樹脂組成物の押し出されたストランドは透明であり、該β晶核剤が全量溶解していていることを確認した。また、析出温度は、200℃であった。
β晶核剤の種類・使用量、脂肪酸金属塩の種類・使用量及び製造条件を表1の記載に代えた他は、実施例1と同様に行って、本発明のポリプロピレン系樹脂成形体を得た。
得られたポリプロピレン系樹脂成形体の熱的特性、機械的物性、光学的特性を評価し、表1及び表3に纏めた。熱的特性及び機械的物性ともに実用レベルであった。なお、β晶核剤の溶解温度及び析出温度は、表4に纏めた。
表2に記載の樹脂組成物及び製造条件に変えた他は、実施例1と同様に行って、本発明外のポリプロピレン系樹脂成形体を得た。
得られた成形体の熱的特性、機械的物性、光学的特性を評価し、表2及び表3に纏めた。
一方、比較例1〜3のような、複屈折の値の絶対値が小さい部分では配向性を示す明確な層の形成を確認できなかった。比較例2では、ポリプロピレン鎖の配向がない状態であると言える。比較例3では、コア層が0の値となっているが、これはポリプロピレンの球晶がはっきり確認できたため、配向していないとみなし複屈折の値を0とした。
2 (タイ分子を含む)非晶部
3 長周期
4 ポリプロピレン系樹脂組成物を成形した際の樹脂の流れ方向
5 長周期の規則性が形成される方向
6 スライス面
Claims (14)
- ポリプロピレン鎖の配向の異なる層A及び層Bを含む積層構造を有し、かつ、その層A及び層Bのそれぞれの複屈折の最大値の絶対値が0.005以上であり、それぞれの層の複屈折が互いに異なって正又は負の値である、ポリプロピレン系樹脂成形体。
- 層Aにおけるポリプロピレン鎖がポリプロピレン系樹脂組成物を成形する際の樹脂の流れ方向に対して垂直な方向に配向し、かつ層Bにおけるポリプロピレン鎖がポリプロピレン系樹脂組成物を成形する際の樹脂の流れ方向に対して平行な方向に配向している、請求項1に記載のポリプロピレン系樹脂成形体。
- 層Aがコア層であり、層Bがスキン層である請求項1又は請求項2に記載のポリプロピレン系樹脂成形体。
- ポリプロピレン系樹脂成形体が、ポリプロピレン系樹脂100重量部に対して、β晶核剤を0.0001〜1重量部及び
一般式(1)
(R1COO)mM (1)
[式中、R1は、炭素数7〜31のアルキル基、炭素数7〜31のアルケニル基、又は炭素数6〜30の置換基を有してもよいシクロアルキル基を表す。前記アルキル基、アルケニル基及びシクロアルキル基は、1個又は2個の水酸基を有してもよい。mは、2又は3の整数を表す。Mは、2価又は3価の金属を表す。]
で表される脂肪酸金属塩を0.001〜1重量部含有する、請求項1〜3の何れかに記載のポリプロピレン系樹脂成形体。 - β晶核剤が、
一般式(2)
R2(−CONHR3)n (2)
[式中、nは、2〜6の整数を表す。R2は、炭素数2〜18の飽和若しくは不飽和の脂肪族ポリカルボン酸残基、炭素数3〜18の脂環族ポリカルボン酸残基又は炭素数6〜18の芳香族ポリカルボン酸残基を表す。2〜6個のR3は、同一又は異なって、それぞれ、炭素数5〜30の飽和若しくは不飽和の脂肪族アミン残基、炭素数5〜30の脂環族アミン残基又は炭素数6〜30の芳香族アミン残基を表す。]
で表されるアミド系化合物、及び
一般式(3)
で表されるアミド系化合物からなる群より選ばれる少なくとも1種である、請求項4に記載のポリプロピレン系樹脂成形体。 - ポリプロピレン系樹脂成形体が、
(i)ポリプロピレン系樹脂にβ晶核剤を加熱溶解させて、溶融状態のポリプロピレン系樹脂組成物を得る工程、
(ii)前記工程(i)により得られる溶融状態のポリプロピレン系樹脂組成物を冷却して、β晶核剤の結晶を析出させる工程、及び
(iii)前記工程(ii)の冷却されたポリプロピレン系樹脂組成物をポリプロピレン系樹脂の融点以上β晶核剤が加熱溶解しない温度の範囲に溶融させた後に成形する工程
により得られ、前記工程(i)又は(ii)においてポリプロピレン系樹脂組成物中に脂肪酸金属塩が存在する、請求項4又は請求項5に記載のポリプロピレン系樹脂成形体。 - (i)ポリプロピレン系樹脂にβ晶核剤を加熱溶解させて、溶融状態のポリプロピレン系樹脂組成物を得る工程、
(ii)前記工程(i)により得られる溶融状態のポリプロピレン系樹脂組成物を冷却して、β晶核剤の結晶を析出させる工程、及び
(iii)前記工程(ii)の冷却されたポリプロピレン系樹脂組成物をポリプロピレン系樹脂の融点以上β晶核剤が加熱溶解しない温度の範囲に溶融させた後に成形する工程
により得られ、前記工程(i)又は(ii)においてポリプロピレン系樹脂組成物中に
一般式(1)
(R1COO)mM (1)
[式中、R1は、炭素数7〜31のアルキル基、炭素数7〜31のアルケニル基、又は炭素数6〜30の置換基を有してもよいシクロアルキル基を表す。前記アルキル基、アルケニル基及びシクロアルキル基は、1個又は2個の水酸基を有してもよい。mは、2又は3の整数を表す。Mは、2価又は3価の金属を表す。]
で表される脂肪酸金属塩が存在する、
ポリプロピレン鎖の配向の異なる層A及び層Bを含む積層構造を有するポリプロピレン系樹脂成形体。 - 層A及び層Bのそれぞれの複屈折の最大値の絶対値が0.005以上であり、かつそれぞれの層の複屈折が互いに異なって正又は負の値である、請求項7に記載のポリプロピレン系樹脂成形体。
- β晶核剤の結晶が、ポリプロピレン系樹脂組成物を成形する際の樹脂の流れ方向に配向し、層Aにおけるポリプロピレン鎖が、β晶核剤の結晶の配向方向に対して垂直な方向に配向し、かつ、層Bにおけるポリプロピレン鎖が、β晶核剤の結晶の配向方向に対して平行な方向に配向している請求項7又は請求項8に記載のポリプロピレン系樹脂成形体。
- 層Aがコア層であり、層Bがスキン層である請求項7〜9の何れかに記載のポリプロピレン系樹脂成形体。
- ポリプロピレン系樹脂成形体が、プロピレン系樹脂100重量部に対して、β晶核剤を0.0001〜1重量部及び上記一般式(1)で表される脂肪酸金属塩を0.001〜1重量部含有する、請求項7〜10の何れかに記載のポリプロピレン系樹脂成形体。
- β晶核剤が、
一般式(2)
R2(−CONHR3)n (2)
[式中、nは、2〜6の整数を表す。R2は、炭素数2〜18の飽和若しくは不飽和の脂肪族ポリカルボン酸残基、炭素数3〜18の脂環族ポリカルボン酸残基又は炭素数6〜18の芳香族ポリカルボン酸残基を表す。2〜6個のR3は、同一又は異なって、それぞれ、炭素数5〜30の飽和若しくは不飽和の脂肪族アミン残基、炭素数5〜30の脂環族アミン残基又は炭素数6〜30の芳香族アミン残基を表す。]
で表されるアミド系化合物、及び
一般式(3)
で表されるアミド系化合物からなる群より選ばれる少なくとも1種である、請求項7〜11の何れかに記載のポリプロピレン系樹脂成形体。 - (i)ポリプロピレン系樹脂にβ晶核剤を加熱溶解させて、溶融状態のポリプロピレン系樹脂組成物を得る工程、
(ii)前記工程(i)により得られる溶融状態のポリプロピレン系樹脂組成物を冷却して、β晶核剤の結晶を析出させる工程、及び
(iii)前記工程(ii)の冷却されたポリプロピレン系樹脂組成物をポリプロピレン系樹脂の融点以上β晶核剤が加熱溶解しない温度の範囲に溶融させた後に成形する工程
を具備し、前記工程(i)又は(ii)においてポリプロピレン系樹脂組成物中に脂肪酸金属塩が存在する、請求項1〜12のいずれか一項に記載のポリプロピレン系樹脂成形体の製造方法。 - ポリプロピレン鎖の配向の異なる少なくとも2つの層を積層させ、それらの層のそれぞれの複屈折が互いに異なって正又は負の値であり、かつそれぞれの複屈折の最大値の絶対値が0.005以上となるようにせしめることを特徴とするポリプロピレン系樹脂成形体の耐衝撃性を向上させる方法。
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