JP6068231B2 - 樹脂組成物およびその用途 - Google Patents

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Description

本発明は、ポリオレフィン系樹脂組成物およびその用途に関する。詳しくは、揮発性有機化合物(Volatile Organic Compounds:VOC)の含有量が少なく、さらに高耐熱剛性であるポリオレフィン系樹脂組成物、およびそれからなる成形体に関する。
ピラー、ドアトリム、ドアパネルなどの自動車内装部品の原料としては、軽量で成形性に優れることから各種ポリオレフィン系樹脂の使用が従来から試みられている。たとえば、インストルメントパネルやドアトリム、ドアパネル等の自動車内装部品には、ポリオレフィン系樹脂の一種であるポリプロピレン系樹脂(PP系樹脂)などの材料が使われていた。一方で、近年、シックハウス症候群の問題を発端に、自動車の車内環境も問題視されるようになってきている。このような社会的背景から、車内におけるVOC発生量の低減を図ることが求められている。このため、VOC発生元の一つである自動車内装部品材料としてのポリプロピレン系樹脂等に含まれるVOCの量を減らす要求がなされてきている。
たとえば、PPコンパウンドの原料に、水を加えて押出機に通す過程をへて、VOC量を低減させる方法が知られている。この方法では、原料中のVOC成分が水(又は蒸気)に吸着し、押出機の真空ベントから蒸気とともに系外に放出させ、PPコンパウンド製品のVOC含有量を低減させる。この方法では原料に水を添加して造粒するため、原料のハンドリング性が悪化し、ホッパーでブリッジが発生し易くなるだけでなく、押出機上流で直ぐ気化し蒸気が逆流することで目的とするVOCの真空吸引が不十分になるなど量産性に乏しい。
また、ポリプロピレン系樹脂等に含まれるVOCや臭気の量を減らすための手段としてこれまで、ポリオレフィンと、滑剤と、特定のSi/Alモル比、平均孔径、水吸着性を有し、特定の式で表されるゼオライトとを含有してなるポリオレフィン系組成物(特許文献1)や、ポリオレフィンと、無機充填材、ゼオライト、フライポンタイト−シリカ複合体及びハイドロタルサイトからなる群から選ばれる1種以上の吸着性無機物質とを含有してなるポリオレフィン系組成物が開示されている(特許文献2)。しかしながら、当該方法ではポリプロピレン系樹脂の物性が変動することが見受けられ、また、VOCや臭気の削減量はさほど大きくなかった。
また、貯水リザーバをプラスチック再生材料に添加することによって、プラスチック中に含まれる揮発性有機化合物及び/又は臭気発生物質の放出を減じる又は阻止する方法が開示されている(特許文献3)。しかしながら、当該文献には、貯水リザーバを添加する樹脂の種類についての詳細な開示は一切なく、また用途についても記載はない。さらには、該貯水リザーバを添加することによって、VOC量の低減できるという効果のみが開示されている。
一方で、自動車内装部品の原料としてポリプロピレン系樹脂を用いる場合、自動車の燃費向上の観点からさらなる軽量化が求められ、また、自動車内の高温化に耐えうるよう、高温における耐熱剛性を有するものが求められている。この点について、これまで、特定のプロピレンーエチレンブロック共重合体と、特定のスチレン系ブロック共重合体又は特定のエチレン−αオレフィン共重合体と特定のタルクを配合した組成物(特許文献4)や、特定のプロピレンーエチレンブロック共重合体と、特定のブタジエン系共重合体の水添物とタルクを配合した組成物(特許文献5)によって使用する樹脂の削減、すなわち部品の軽量薄肉化は達成されつつあるが、薄肉化したことに伴い部品の剛性、特に高温における剛性が足りない傾向が見出されており、軽量化と耐熱剛性のバランスのとれた樹脂材料は未だ見出されていない。
特開平8−3381号公報 特開平10−1568号公報 特表2011−501695号公報 特開平7−53828号公報 特開平8−104792号公報
本発明が解決しようとする課題は、VOC含有量が少なく、かつ、高温における耐熱剛性を有するポリオレフィン系樹脂組成物、およびそれからなる成形品を提供することを課題としている。
本発明者は、前記課題を解決するために、ポリオレフィン系樹脂組成物を構成する各成分について鋭意研究を行った。その結果、ポリオレフィン系樹脂を含む基材成分に水性媒体が充填された多孔質性粒子(貯水材)を添加して溶融混練することにより、VOC含有量が少ない樹脂組成物を得ることができることを見出した。さらに、ポリオレフィン系樹脂を含む基材成分として、特定の物性を有するポリプロピレン系樹脂とエチレン・α−オレフィン共重合体を用いることにより、上記VOC含有量が少ないことに加えて、高温における耐熱剛性を有する樹脂組成物を得ることができることを見出した。
すなわち、本発明の樹脂組成物は、以下の構成からなる。
[1]未使用のポリオレフィン系重合体を含む基材成分100重量部に対して、
(D)多孔質粒子に水性媒体が充填された貯水材であって、前記多孔質粒子が疎水性重合体から構成され、前記水性媒体は両親媒性高分子を含み、水性媒体の充填割合が貯水材全重量に対して30〜70重量%である貯水材1〜5重量部、を溶融混練して得られる樹脂組成物。
[2]ポリプロピレン系樹脂と、
必要に応じて、エチレンと、炭素原子数3〜8のα−オレフィンから選ばれる少なくとも1種のα−オレフィンからなるエチレン・α−オレフィン共重合体、
とから構成される基材成分100重量部に対して、
(D)多孔質粒子に水性媒体が充填された貯水材であって、前記多孔質粒子が疎水性重合体から構成され、前記水性媒体は両親媒性高分子を含み、水性媒体の充填割合が貯水材全重量に対して30〜70重量%である貯水材1〜5重量部、を溶融混練して得られる樹脂組成物。
[3]前記基材成分が、
(A)(a−1)JIS K 7210に準拠した方法で測定したメルトフローレート(MFR、230℃、21.16N荷重)が10〜300g/10minであって、プロピレンから導かれる構成単位の含量が98〜100mol%であり、エチレンと炭素原子数4〜8のα−オレフィンから選ばれる少なくとも1種のα−オレフィンから導かれる構成単位の含量が0〜2mol%であるプロピレン系重合体50〜90重量部、
(a−2)135℃デカリン中で測定した極限粘度[η]が1.5〜9dl/g、エチレンから導かれる構成単位の含量が30〜60mol%であるプロピレン・エチレン共重合体0〜30重量部、
からなり、(a−1)と(a−2)の合計が30〜80重量部であるポリプロピレン系樹脂と、
(B)エチレン含有率が65〜95mol%である、エチレンと、炭素原子数3〜8のα−オレフィンから選ばれる少なくとも1種のα−オレフィンからなるエチレン・α−オレフィン共重合体1〜30重量部((A)と(B)の合計が100重量部)とからなる、[2]の樹脂組成物。
[4]前記(D)貯水材に含まれる両親媒性高分子が、下記一般式(I)で表される構造である[1]または[2]のプロピレン系樹脂組成物。
Figure 0006068231
[一般式(I)中、R1は、炭素原子数1〜6のアルキル基であり、
AおよびBは、炭素原子数1〜6のアルキル基、または、−Z−R2−R3で表される基であり、Zは、−Cr2rO−の構造(rは1〜10の整数)を有し、各々同じか異なっていてもよく、
2は、−(C24O−)n(C36O−)mの構造(mは0または1〜4の整数であり、nは1〜12の整数)であり、それぞれn回およびm回繰り返される単位の配列は、ブロックまたはランダムであってよく、
3は、OH基または炭素原子数1〜6のアルキル基であり、
xは、0または1〜3の整数であり、
yは、0または1〜3の整数であり、
一般式(I)であらわわされる分子は常に、−Z−R2−R3で表される基を少なくとも1つ有する。]
[5]前記一般式(I)において、
Aが、メチル基または−Z−R2−R3の基であり、
Bが、メチル基であり、
2が、−(C24O−)n(C36O−)mの構造(mは1または2であり、nは5〜9の整数)である[4]の樹脂組成物。
[6]前記(a−1)プロピレン系重合体のメルトフローレート(MFR、230℃、21.16N荷重)が10〜100g/10minであり、アイソタクティックペンタッド分率(mmmm)が95.0〜99.0である[3]の樹脂組成物。
[7]前記(a−1)プロピレン系重合体のメルトフローレート(MFR、230℃、21.16N荷重)が10〜100g/10minであり、アイソタクティックペンタッド分率(mmmm)が96.5〜99.0である[3]の樹脂組成物。
[8]前記[1]〜[7]の樹脂組成物からなる成形体。
本発明によれば、VOC含有量が少なく、かつ、高温における耐熱剛性を有するポリオレフィン系樹脂組成物、およびそれからなる成形品が得られる。
本発明によれば自動車内装部材に、表皮なしのPP射出成形体を使用することも可能であり、また、軽量薄肉化しても室内高温化に耐えうる部品が得られる。
以下、本発明で使用される各成分について説明する。
基材成分
本発明では、基材成分として、オレフィン系重合体を含むものが使用される。
具体的には、エチレン系重合体、プロピレン系重合体などが挙げられるが、本発明ではプロピレン系重合体を含むものが使用される。
本発明で使用される基材成分は、プロピレン単独重合体でもよく、ポリプロピレン系樹脂と、必要に応じて、エチレンと、炭素原子数3〜8のα−オレフィンから選ばれる少なくとも1種のα−オレフィンからなるエチレン・α−オレフィン共重合体、とから構成される基材成分ものであってもよい。さらに、基材成分は、これらの共重合体の混合物(組成物ともいう)であってもよく、エチレンと炭素数3〜8のα−オレフィンとのエチレン系共重合体とのプロピレン系(共)重合体の組成物であってもよい。
本発明では、プロピレン単独重合体は、未使用の材料が使用される。プロピレンと他のα−オレフィンとの共重合体や、エチレン系共重合体を含む場合、未使用材、再生材のいずれを使用できる。
本発明では、ポリオレフィン系重合体を含む基材成分が、
(A)(a−1)プロピレン系重合体と(a−2)プロピレン・エチレン共重合体を含むポリプロピレン系樹脂と、(B)エチレン・α−オレフィン共重合体とからなるものが好ましい。
以下、各成分について、詳しく記載する。
(A)ポリプロピレン系樹脂
(a−1)プロピレン系重合体
本発明で使用される(a−1)成分のプロピレン系重合体は、プロピレンの単独重合体またはプロピレンと少量のα−オレフィンとの共重合体である。ここでα−オレフィンとは、エチレンと炭素原子数4〜8のα−オレフィンから選ばれる少なくとも1種のα−オレフィンであり、好ましくはエチレンである。なお、α-オレフィンの炭素数が9以上になると、製造コストが高くなるため、非経済的である。これは(B)についても同様である。
プロピレン系重合体(a−1)が、プロピレンと少量のα−オレフィンとの共重合体である場合、プロピレンから導かれる構成単位の含量は98mol%以上であり、α−オレフィンから導かれる構成単位が2mol%以下である。
プロピレン系重合体(a−1)の、JIS K 7210に準拠した方法で測定したメルトフローレート(MFR、230℃、21.16N荷重)は、通常10〜300g/10min以下である。このメルトフローレートの好ましい下限値は30g/10min、より好ましい下限値は50g/10minであり、好ましい上限値は270g/10min、より好ましい上限値は250g/10minである。メルトフローレートは分子量に依存し、数値が大きいものは分子量が小さい。本発明でこの範囲のメルトフローレートにあれば、流動性が高く、射出成型に適している。なお、メルトフローレートが小さすぎると、流動性が不十分となり、高すぎても、流動性が高すぎるため、射出成形が困難となる。
このプロピレン系重合体(a−1)には、アイソタクチック構造、シンジオタクチック構造のどちらも用いることができるが、特に好ましいのはアイソタクチック構造のものであり、13C−NMRにより算出したアイソタクティックペンタッド分率(mmmm)が95.0〜99.0%のものが好ましく、さらに好ましくは96.5〜99.0%のものである。アイソタクティックペンタッド分率(mmmm)は立体規則性の尺度を示し、当該数値が高いほど、立体規則性が高く、結晶化度が高くなる。前記範囲にあれば、耐熱剛性が高い。アイソタクティックペンタッド分率(mmmm)が低すぎると、剛性が不十分となり、前記上限を超えてアイソタクティックペンタッド分率(mmmm)の高いものは、工業的に得ることが困難である。
このようなプロピレン系重合体(a−1)を用いると、後述する(a−2)プロピレン・エチレン共重合体またはプロピレン・α−オレフィン共重合体またはプロピレン・エチレン・α−オレフィン共重合体と良好に相溶し、組成物の物性が良好になるため好ましい。
このようなプロピレン系重合体(a−1)は、特に限定されるものではなく、公知のオレフィン重合触媒の存在下に、プロピレンを単独で、または必要に応じて少量のα−オレフィンとともに、重合あるいは共重合して得ることができる。オレフィン重合触媒としては、チタン系触媒、メタロセン系触媒などが挙げられるが、これらのうちチタン系触媒がより好ましく用いられる。また、プロピレン系重合体(a−1)としては、プロピレンから導かれる構成単位の量が98〜100mol%であり、メルトフローレートが10〜300g/10min以下であるものを、いずれも用いることができ、これに相当する市販品を適宜用いてもよい。
(a−2)プロピレン・エチレン共重合体
ポリプロピレン系樹脂(A)には、上述したプロピレン系重合体(a−1)に加え、必要に応じて、(a−2)成分のプロピレン・エチレン共重合体が含まれてもよい。
プロピレン・エチレン共重合体(a−2)は、135℃デカリン中で測定した極限粘度[η]が1.5〜9dl/g、好ましくは2〜9dl/gの範囲、エチレンから導かれる構成単位の含量が、通常30〜60mol%、30〜55mol%、より好ましくは30〜50mol%である、プロピレンとエチレンとの共重合体である。
上記エチレン・α- オレフィン共重合体(a−2)は、ポリプロピレン系樹脂(A)の常温(23℃)n-デカン可溶部量として、3〜50重量%、好ましくは3〜40重量%の範囲にある。 この常温n-デカン可溶部は、エチレン・α- オレフィン共重合体(a−2)中のゴム成分であり、エチレン単位を30〜60mol%、好ましくは30〜55mol%の範囲で含有していることが好ましい。このような共重合体を用いると、耐衝撃性(IZ衝撃強度)に優れ、かつ剛性に優れた組成物を形成することができる。
このようなプロピレン・エチレン共重合体(a−2)は、特に限定されるものではなく、公知のオレフィン重合触媒の存在下に、プロピレンとエチレンとを共重合して得ることができる。オレフィン重合触媒としては、チタン系触媒、メタロセン系触媒などが挙げられるが、これらのうちチタン系触媒がより好ましく用いられる。
プロピレン・エチレン共重合体(a−2)は、上記性状を満たす限り、ブロック共重合体であってもランダム共重合体であってもよいが、2段階以上の重合工程により製造したブロック共重合体であることが望ましい。
ポリプロピレン系樹脂(A)の調製
ポリプロピレン系樹脂(A)を構成する、プロピレン系重合体(a−1)および必要に応じて用いられるプロピレン・エチレン共重合体(a−2)は、上述の通り、公知のオレフィン重合用触媒の存在下に、重合あるいは共重合を行って調製することができる。オレフィン重合用触媒としては、具体的には、たとえば、固体状チタン触媒成分(I)と、有機金属化合物触媒成分(II)とを含む触媒を用いることができる。
[固体状チタン触媒成分(I)]
固体状チタン触媒成分(I)は、チタン、マグネシウム、ハロゲン及び必要に応じて電子供与体を含む。この固体状チタン触媒成分(I)としては、公知の固体状チタン触媒成分を制限無く用いることができる。
固体状チタン触媒成分(I)の製造方法の例を以下に示す。
本発明の固体状チタン触媒成分(I)の調製には、マグネシウム化合物及びチタン化合物が用いられる例が多い。
マグネシウム化合物としては、具体的には、塩化マグネシウム、臭化マグネシウム等のハロゲン化マグネシウム;メトキシ塩化マグネシウム、エトキシ塩化マグネシウム、フェノキシ塩化マグネシウム等のアルコキシマグネシウムハライド;エトキシマグネシウム、イソプロポキシマグネシウム、ブトキシマグネシウム、2−エチルヘキソキシマグネシウム等のアルコキシマグネシウム;フェノキシマグネシウム等のアリーロキシマグネシウム;ステアリン酸マグネシウム等のマグネシウムのカルボン酸塩等の公知のマグネシウム化合物を挙げることができる。
これらのマグネシウム化合物は単独で用いても、2種以上を組み合わせて用いてもよい。
またこれらのマグネシウム化合物は、他の金属との錯化合物、複化合物あるいは他の金属化合物との混合物であってもよい。
これらの中ではハロゲンを含有するマグネシウム化合物が好ましく、ハロゲン化マグネシウム、特に塩化マグネシウムが好ましく用いられる。他に、エトキシマグネシウムのようなアルコキシマグネシウムも好ましく用いられる。また、該マグネシウム化合物は、他の物質から誘導されたもの、たとえばグリニャール試薬のような有機マグネシウム化合物とハロゲン化チタンやハロゲン化珪素、ハロゲン化アルコール等とを接触させて得られるものであってもよい。
チタン化合物としては、例えば、下記式で示される4価のチタン化合物を挙げることができる。
Ti(OR)g4-g
(式中、Rは炭化水素基であり、Xはハロゲン原子であり、gは0≦g≦4である。)
より具体的には、TiCl4、TiBr4等のテトラハロゲン化チタン;Ti(OCH3)Cl3、Ti(OC25)Cl3、Ti(O−n−C49)Cl3、Ti(OC25)Br3、Ti(O−isoC49)Br3等のトリハロゲン化アルコキシチタン;Ti(OCH32Cl2、Ti(OC252Cl2等のジハロゲン化アルコキシチタン;Ti(OCH33Cl、Ti(O−n−C493Cl、Ti(OC253Br等のモノハロゲン化アルコキシチタン;Ti(OCH34、Ti(OC254、Ti(OC494、Ti(O−2−エチルヘキシル)4等のテトラアルコキシチタン等を挙げることができる。
これらの中で好ましいものは、テトラハロゲン化チタンであり、特に四塩化チタンが好ましい。
これらのチタン化合物は単独で用いても2種以上を組み合わせて用いてもよい。
上記のマグネシウム化合物及びチタン化合物としては、例えば、特開昭57−63310号公報、特開平5−170843号公報等に詳細に記載されている化合物も挙げることができる。
本発明でポリプロピレン系樹脂(A)の製造に用いられる固体状チタン触媒成分(I)の調製の好ましい具体例としては、下記(P−1)〜(P−4)の方法を挙げることができる。
(P−1) マグネシウム化合物及びアルコール等の電子供与体成分(a)からなる固体状付加物と、後述する電子供与体成分(b)と、液状状態のチタン化合物とを、不活性炭化水素溶媒共存下、懸濁状態で接触させる方法。
(P−2) マグネシウム化合物及び電子供与体成分(a)からなる固体状付加物と、
電子供与体成分(b)と、液状状態のチタン化合物とを、複数回に分けて接触させる方法。
(P−3) マグネシウム化合物及び電子供与体成分(a)からなる固体状付加物と、電子供与体成分(b)と、液状状態のチタン化合物とを、不活性炭化水素溶媒共存下、懸濁状態で接触させ、且つ複数回に分けて接触させる方法。
(P−4) マグネシウム化合物及び電子供与体成分(a)からなる液状状態のマグネシウム化合物と、液状状態のチタン化合物と、電子供与体成分(b)とを接触させる方法。
好ましい反応温度は、−30℃〜150℃、より好ましくは−25℃〜130℃、更に好ましくは−25〜120℃の範囲である。
また、上記の固体状チタン触媒成分の製造には、必要に応じて公知の媒体の存在下に行うこともできる。媒体としては、やや極性を有するトルエン等の芳香族炭化水素やヘプタン、オクタン、デカン、シクロヘキサン等の公知の脂肪族炭化水素、脂環族炭化水素化合物が挙げられるが、これらの中では脂肪族炭化水素が好ましい例として挙げられる。
上記の固体状付加物や液状状態のマグネシウム化合物の形成に用いられる電子供与体成分(a)としては、室温〜300℃程度の温度範囲で上記のマグネシウム化合物を可溶化できる公知の化合物が好ましく、たとえばアルコール、アルデヒド、アミン、カルボン酸及びこれらの混合物等が好ましい。
これらの化合物としては、たとえば特開昭57−63310号公報、特開平5−170843号公報に詳細に記載されている化合物を挙げることができる。
上記のマグネシウム化合物可溶化能を有するアルコールとして、より具体的には、メタノール、エタノール、プロパノール、ブタノール、イソブタノール、エチレングリコール、2−メチルペンタノール、2−エチルブタノール、n−ヘプタノール、n−オクタノール、2−エチルヘキサノール、デカノール、ドデカノール等の脂肪族アルコール;シクロヘキサノール、メチルシクロヘキサノール等の脂環族アルコール;ベンジルアルコール、メチルベンジルアルコール等の芳香族アルコール;n−ブチルセルソルブ等のアルコキシ基を有する脂肪族アルコール等を挙げることができる。
カルボン酸としては、カプリル酸、2−エチルヘキサノイック酸等の炭素数7以上の有機カルボン酸類を挙げることができる。 アルデヒドとしては、カプリックアルデヒド、2−エチルヘキシルアルデヒド等の炭素数7以上のアルデヒド類を挙げることができる。
アミンとしては、ヘプチルアミン、オクチルアミン、ノニルアミン、ラウリルアミン、2−エチルヘキシルアミン等の炭素数6以上のアミン類を挙げることができる。 上記の電子供与体成分(a)としては、上記のアルコール類が好ましく、特にエタノール、プロパノール、ブタノール、イソブタノール、ヘキサノール、2−エチルヘキサノール、デカノール等が好ましい。
得られる固体状付加物や液状状態のマグネシウム化合物のマグネシウムと電子供与体成分(a)との組成比は、用いる化合物の種類によって異なるので一概には規定できないが、マグネシウム化合物中のマグネシウム1モルに対して、電子供与体成分(a)は、好ましくは2モル以上、より好ましくは2.3モル以上、更に好ましくは2.7モル以上、5モル以下の範囲である。
本発明に用いられる固体状チタン触媒成分(I)に必要に応じて用いられる電子供与体の特に好ましい例としては、芳香族カルボン酸エステル及び/又は複数の炭素原子を介して2個以上のエーテル結合を有する化合物(以下「電子供与体成分(b)」ともいう。)を含んでいてもよい。
この電子供与体成分(b)としては、従来オレフィン重合用触媒に好ましく用いられている公知の芳香族カルボン酸エステルやポリエーテル化合物、たとえば特開平5−170843号公報や特開2001−354714号公報等に記載された化合物を制限無く用いることができる。
この芳香族カルボン酸エステルとしては、具体的には安息香酸エステルやトルイル酸エステル等の芳香族カルボン酸モノエステルの他、フタル酸エステル類等の芳香族多価カルボン酸エステルが挙げられる。
これらの中でも芳香族多価カルボン酸エステルが好ましく、フタル酸エステル類がより好ましい。
このフタル酸エステル類としては、フタル酸エチル、フタル酸n−ブチル、フタル酸イソブチル、フタル酸ヘキシル、フタル酸へプチル等のフタル酸アルキルエステルが好ましく、フタル酸ジイソブチルが特に好ましい。
また、ポリエーテル化合物としては、より具体的には以下の式(1)で表わされる化合物が挙げられる。
Figure 0006068231
上記式(1)において、mは1≦m≦10の整数、より好ましくは3≦m≦10の整数であり、R11〜R36は、それぞれ独立に、水素原子、あるいは炭素、水素、酸素、フッ素、塩素、臭素、ヨウ素、窒素、硫黄、リン、ホウ素及びケイ素から選択される少なくとも1種の元素を有する置換基である。
mが2以上である場合、複数個存在するR11及びR12は、それぞれ同じであっても異なっていてもよい。
任意のR11〜R36、好ましくはR11及びR12は共同してベンゼン環以外の環を形成していてもよい。
この様な化合物の一部の具体例としては、2−イソプロピル−1,3−ジメトキシプロパン、2−s−ブチル−1,3−ジメトキシプロパン、2−クミル−1,3−ジメトキシプロパン等の1置換ジアルコキシプロパン類;2−イソプロピル−2−イソブチル−1,3−ジメトキシプロパン、2,2−ジシクロヘキシル−1,3−ジメトキシプロパン、2−メチル−2−イソプロピル−1,3−ジメトキシプロパン、2−メチル−2−シクロヘキシル−1,3−ジメトキシプロパン、2−メチル−2−イソブチル−1,3−ジメトキシプロパン、2,2−ジイソブチル−1,3−ジメトキシプロパン、2,2−ビス(シクロヘキシルメチル)−1,3−ジメトキシプロパン、2,2−ジイソブチル−1,3−ジエトキシプロパン、2,2−ジイソブチル−1,3−ジブトキシプロパン、2,2−ジ−s−ブチル−1,3−ジメトキシプロパン、2,2−ジネオペンチル−1,3−ジメトキシプロパン、2−イソプロピル−2−イソペンチル−1,3−ジメトキシプロパン、2−シクロヘキシル−2−シクロヘキシルメチル−1,3−ジメトキシプロパン等の2置換ジアルコキシプロパン類;2,3−ジシクロヘキシル−1,4−ジエトキシブタン、2,3−ジシクロヘキシル−1,4−ジエトキシブタン、2,3−ジイソプロピル−1,4−ジエトキシブタン、2,4−ジフェニル−1,5−ジメトキシペンタン、2,5−ジフェニル−1,5−ジメトキシヘキサン、2,4−ジイソプロピル−1,5−ジメトキシペンタン、2,4−ジイソブチル−1,5−ジメトキシペンタン、2,4−ジイソアミル−1,5−ジメトキシペンタン等のジアルコキシアルカン類;2−メチル−2−メトキシメチル−1,3−ジメトキシプロパン、2−シクロヘキシル−2−エトキシメチル−1,3−ジエトキシプロパン、2−シクロヘキシル−2−メトキシメチル−1,3−ジメトキシプロパン等のトリアルコキシアルカン類等を例示することができる。
これらのうち、1,3−ジエーテル類が好ましく、特に、2−イソプロピル−2−イソブチル−1,3−ジメトキシプロパン、2,2−ジイソブチル−1,3−ジメトキシプロパン、2−イソプロピル−2−イソペンチル−1,3−ジメトキシプロパン、2,2−ジシクロヘキシル−1,3−ジメトキシプロパン、2,2−ビス(シクロヘキシルメチル)1,3−ジメトキシプロパンが好ましい。
これらの化合物は、1種単独で用いてもよく、2種以上を組み合わせて用いてもよい。
本発明で用いられる固体状チタン触媒成分(I)において、ハロゲン/チタン(原子比)(すなわち、ハロゲン原子のモル数/チタン原子のモル数)は、2〜100、好ましくは4〜90であることが望ましく、電子供与体成分(a)や電子供与体成分(b)は、電子供与体成分(a)/チタン原子(モル比)は0〜100、好ましくは0〜10であることが望ましく、電子供与体成分(b)/チタン原子(モル比)は0〜100、好ましくは0〜10であることが望ましい。
マグネシウム/チタン(原子比)(すなわち、マグネシウム原子のモル数/チタン原子のモル数)は、2〜100、好ましくは4〜50であることが望ましい。
固体状チタン触媒成分(I)のより詳細な調製条件として、電子供与体成分(b)を使用する以外は、例えば、EP585869A1(欧州特許出願公開第0585869号明細書)や特開平5−170843号公報等に記載の条件を好ましく用いることができる。 次に、周期表の第1族、第2族及び第13族から選ばれる金属元素を含む有機金属化合物触媒成分(II)について説明する。
[有機金属化合物触媒成分(II)]
有機金属化合物触媒成分(II)としては、第13族金属を含む化合物、たとえば、有機アルミニウム化合物、第1族金属とアルミニウムとの錯アルキル化物、第2族金属の有機金属化合物等を用いることができる。
これらの中でも有機アルミニウム化合物が好ましい。
有機金属化合物触媒成分(II)としては具体的には、前記EP585869A1等の公知の文献に記載された有機金属化合物触媒成分を好ましい例として挙げることができる。
本発明の目的を損なわない限り、上記電子供与体成分(a)や電子供与体成分(b)の他、公知の電子供与体成分(c)を組み合わせて用いてもよい。 このような電子供与体成分(c)として好ましくは、有機ケイ素化合物が挙げられる。
この有機ケイ素化合物としては、たとえば下記式で表される化合物を例示できる。
nSi(OR')4-n
(式中、R及びR'は炭化水素基であり、nは0<n<4の整数である。)
上記式で示される有機ケイ素化合物としては、具体的には、ジイソプロピルジメトキシシラン、t−ブチルメチルジメトキシシラン、t−ブチルメチルジエトキシシラン、t−アミルメチルジエトキシシラン、ジシクロヘキシルジメトキシシラン、シクロヘキシルメチルジメトキシシラン、シクロヘキシルメチルジエトキシシラン、ビニルトリメトキシシラン、ビニルトリエトキシシラン、t−ブチルトリエトキシシラン、フェニルトリエトキシシラン、シクロヘキシルトリメトキシシラン、シクロペンチルトリメトキシシラン、2−メチルシクロペンチルトリメトキシシラン、シクロペンチルトリエトキシシラン、ジシクロペンチルジメトキシシラン、ジシクロペンチルジエトキシシラン、トリシクロペンチルメトキシシラン、ジシクロペンチルメチルメトキシシラン、ジシクロペンチルエチルメトキシシラン、シクロペンチルジメチルエトキシシラン等が用いられる。
このうちビニルトリエトキシシラン、ジフェニルジメトキシシラン、ジシクロヘキシルジメトキシシラン、シクロヘキシルメチルジメトキシシラン、ジシクロペンチルジメトキシシランが好ましく用いられる。
また、国際公開第2004/016662号パンフレットに記載されている下記式で表されるシラン化合物も前記有機ケイ素化合物の好ましい例である。
Si(ORa3(NRbc
式中、Raは、炭素数1〜6の炭化水素基であり、Raとしては、炭素数1〜6の不飽和あるいは飽和脂肪族炭化水素基等が挙げられ、特に好ましくは炭素数2〜6の炭化水素基が挙げられる。具体例としてはメチル基、エチル基、n−プロピル基、iso−プロピル基、n−ブチル基、iso−ブチル基、sec−ブチル基、n−ペンチル基、iso−ペンチル基、シクロペンチル基、n−ヘキシル基、シクロヘキシル基等が挙げられ、これらの中でもエチル基が特に好ましい。
bは、炭素数1〜12の炭化水素基又は水素であり、Rbとしては、炭素数1〜12の不飽和あるいは飽和脂肪族炭化水素基又は水素等が挙げられる。具体例としては水素原子、メチル基、エチル基、n−プロピル基、iso−プロピル基、n−ブチル基、iso−ブチル基、sec−ブチル基、n−ペンチル基、iso−ペンチル基、シクロペンチル基、n−ヘキシル基、シクロヘキシル基、オクチル基等が挙げられ、これらの中でもエチル基が特に好ましい。
cは、炭素数1〜12の炭化水素基であり、Rcとしては、炭素数1〜12の不飽和あるいは飽和脂肪族炭化水素基又は水素等が挙げられる。具体例としてはメチル基、エチル基、n−プロピル基、iso−プロピル基、n−ブチル基、iso−ブチル基、sec−ブチル基、n−ペンチル基、iso−ペンチル基、シクロペンチル基、n−ヘキシル基、シクロヘキシル基、オクチル基等が挙げられ、これらの中でもエチル基が特に好ましい。
上記式で表される化合物の具体例としては、ジメチルアミノトリエトキシシラン、ジエチルアミノトリエトキシシラン、ジエチルアミノトリメトキシシラン、ジエチルアミノトリエトキシシラン、ジエチルアミノトリn−プロポキシシラン、ジn−プロピルアミノトリエトキシシラン、メチルn−プロピルアミノトリエトキシシラン、t−ブチルアミノトリエトキシシラン、エチルn−プロピルアミノトリエトキシシラン、エチルiso−プロピルアミノトリエトキシシラン、メチルエチルアミノトリエトキシシランが挙げられる。
また、有機ケイ素化合物の他の例としては、下記式で表される化合物が挙げられる。
RNSi(ORa3
式中、RNは、環状アミノ基であり、この環状アミノ基として、例えば、パーヒドロキノリノ基、パーヒドロイソキノリノ基、1,2,3,4−テトラヒドロキノリノ基、1,2,3,4−テトラヒドロイソキノリノ基、オクタメチレンイミノ基等が挙げられる。
上記式で表されるシラン化合物として具体的には、(パーヒドロキノリノ)トリエトキシシラン、(パーヒドロイソキノリノ)トリエトキシシラン、(1,2,3,4−テトラヒドロキノリノ)トリエトキシシラン、(1,2,3,4−テトラヒドロイソキノリノ)トリエトキシシラン、オクタメチレンイミノトリエトキシシラン等が挙げられる。
これらの有機ケイ素化合物は、2種以上組み合わせて用いることもできる。
本発明で用いるポリプロピレン系樹脂(A)は、上述したオレフィン重合用触媒の存在下にオレフィン系原料を重合あるいは共重合して製造することができる。
すなわち、プロピレン系重合体(a−1)の調製においては、上述したオレフィン重合用触媒の存在下に、プロピレンを単独で重合するか、または、プロピレンと、エチレンと炭素原子数4〜8のα−オレフィンから選ばれる少なくとも1種のα−オレフィンとを、プロピレンから導かれる構成単位の含量が98mol%以上となる量比で共重合することができる。
また、プロピレン・エチレン共重合体(a−2)の調製においては、プロピレンとエチレンとを、上述したオレフィン重合用触媒の存在下に、一段階でまたは多段階で共重合することができる。具体的には、プロピレンを重合し、次いで、プロピレンとエチレンを共重合させるか、又は予備重合(前重合)させて得られる予備重合触媒(前重合触媒)の存在下で、プロピレンを重合し、次いで、プロピレンとエチレンの共重合を行うこと等の方法で製造できる。
予備重合は、オレフィン重合用触媒1g当り通常0.1〜1000g、好ましくは0.3〜500g、特に好ましくは1〜200gの量でオレフィンを予備重合させることにより行われる。
予備重合では、本重合における系内の触媒濃度よりも高い濃度の触媒を用いることができる。
予備重合における固体状チタン触媒成分(I)の濃度は、液状媒体1リットル当り、チタン原子換算で、通常約0.001〜200ミリモル、好ましくは約0.01〜50ミリモル、特に好ましくは0.1〜20ミリモルの範囲とすることが望ましい。
予備重合における有機金属化合物触媒成分(II)の量は、固体状チタン触媒成分(I)1g当り通常0.1〜1000g、好ましくは0.3〜500gの重合体が生成するような量であればよく、固体状チタン触媒成分(I)中のチタン原子1モル当り、通常約0.1〜300モル、好ましくは約0.5〜100モル、特に好ましくは1〜50モルの量であることが望ましい。
予備重合では、必要に応じて前記電子供与体成分等を用いることもでき、この際これらの成分は、前記固体状チタン触媒成分(I)中のチタン原子1モル当り、通常0.1〜50モル、好ましくは0.5〜30モル、さらに好ましくは1〜10モルの量で用いられる。
予備重合は、不活性炭化水素媒体にオレフィン及び上記の触媒成分を加え、温和な条件下に行うことができる。
この場合、用いられる不活性炭化水素媒体として具体的には、プロパン、ブタン、ペンタン、ヘキサン、ヘプタン、オクタン、デカン、ドデカン、灯油等の脂肪族炭化水素;シクロペンタン、メチルシクロペンタン、シクロヘキサン、シクロヘプタン、メチルシクロヘプタン、シクロオクタン等の脂環族炭化水素;ベンゼン、トルエン、キシレン等の芳香族炭化水素;エチレンクロリド、クロルベンゼン等のハロゲン化炭化水素;あるいはこれらの混合物等を挙げることができる。
これらの不活性炭化水素媒体のうち、特に脂肪族炭化水素を用いることが好ましい。このように、不活性炭化水素媒体を用いる場合、予備重合はバッチ式で行うことが好ましい。
一方、オレフィン自体を溶媒として予備重合を行うこともでき、また、実質的に溶媒のない状態で予備重合することもできる。
この場合には、予備重合を連続的に行うのが好ましい。
予備重合で使用されるオレフィンは、後述する本重合で使用されるオレフィンと同一であっても、異なっていてもよいが、プロピレンであることが好ましい。
予備重合の際の温度は、通常−20〜+100℃であり、好ましくは−20〜+80℃、さらに好ましくは0〜+40℃の範囲である。
次に、予備重合を経由した後に、あるいは予備重合を経由することなく実施される本重合について説明する。
本重合は、プロピレン重合体成分を製造する工程及びプロピレン−エチレン共重合体ゴム成分を製造する工程に分けられる。
予備重合及び本重合は、バルク重合法、溶解重合、懸濁重合等の液相重合法あるいは気相重合法のいずれにおいても実施できる。プロピレン重合体成分を製造する工程として好ましいのは、バルク重合や懸濁重合等の液相重合あるいは気相重合法である。
また、プロピレン−エチレン共重合体ゴム成分を製造する工程として好ましいのは、バルク重合や懸濁重合等の液相重合あるいは気相重合法であり、より好ましいのは、気相重合法である。
本重合がスラリー重合の反応形態を採る場合、反応溶媒としては、上述の予備重合時に用いられる不活性炭化水素を用いることもできるし、反応温度・圧力において液体であるオレフィンを用いることもできる。
本重合において、固体状チタン触媒成分(I)は、重合容積1リットル当りチタン原子に換算して、通常は約0.0001〜0.5ミリモル、好ましくは約0.005〜0.1ミリモルの量で用いられる。
また、有機金属化合物触媒成分(II)は、重合系中の予備重合触媒成分中のチタン原子1モルに対し、通常約1〜2000モル、好ましくは約5〜500モルとなるような量で用いられる。
前記電子供与体成分は、使用される場合であれば、有機金属化合物触媒成分(II)1モルに対して、0.001〜50モル、好ましくは0.01〜30モル、特に好ましくは0.05〜20モルの量で用いられる。
本重合を水素の存在下に行えば、得られる重合体の分子量を調節する(下げる)ことができ、メルトフローレートの大きい重合体が得られる。
分子量を調整するために必要な水素量は、使用する製造プロセスの種類、重合温度、圧力によって異なるため、適宜調整すればよい。
プロピレン重合体成分を製造する工程では、重合温度、水素量を調整してMFRを調整できる。
また、プロピレン−エチレン共重合体ゴム成分を製造する工程においても、重合温度、圧力、水素量を調整して、極限粘度を調整することができる。
本重合において、オレフィンの重合温度は、通常、約0〜200℃、好ましくは約30〜100℃、より好ましくは50〜90℃である。 圧力(ゲージ圧)は、通常、常圧〜100kgf/cm2(9.8MPa)、好ましくは約2〜50kgf/cm2(0.20〜4.9MPa)に設定される。
プロピレン・エチレン共重合体(a−2)として、プロピレン・エチレンブロック共重合体を製造する場合においては、重合を、回分式、半連続式、連続式の何れの方法においても行うことができる。さらに反応器の形状は、管状型、槽型のいずれも使用できる。また重合を、反応条件を変えて二段以上に分けて行うこともできる。この場合、管状と槽型の反応器を組合せることができる。
また、プロピレン・エチレン共重合体を得るためにエチレン/(エチレン+プロピレン)ガス比を制御している。
エチレン/(エチレン+プロピレン)ガス比は、5〜80モル%、好ましくは、10〜70モル%、より好ましくは15〜60モル%で制御して用いる。
本発明でプロピレン・エチレン共重合体(a−2)として好適に用いられるプロピレン・エチレンブロック共重合体の製造方法についてさらに詳細に説明する。
本発明者らの知見に拠れば、プロピレン・エチレンブロック共重合体を構成する室温n−デカンに不溶な部分(Dinsol)は、主としてプロピレン重合体成分から構成される。
一方、室温n−デカンに可溶な部分(Dsol)は、主としてプロピレン−エチレン共重合体ゴム成分から構成される。 従って、以下の二つの重合工程(重合工程1及び重合工程2)を連続的に実施することによって、上述した各要件を満たすプロピレン・エチレンブロック共重合体を得ることができる(以下、この方法を「直重法」と呼ぶ)。
[重合工程1] 固体状チタン触媒成分の存在下でプロピレンを重合し、プロピレン重合体成分を製造する工程(プロピレン重合体製造工程)。
[重合工程2] 固体状チタン触媒成分の存在下でプロピレン及びエチレンを共重合してプロピレン−エチレン共重合体ゴム成分を製造する工程(共重合体ゴム製造工程)。
本発明で使用するプロピレン・エチレンブロック共重合体は、前述した製造方法で製造されることが好ましく、重合工程1を前段で行い、重合工程2を後段で行うことがより好ましい。
また、各重合工程(重合工程1、重合工程2)は2槽以上の重合槽を用いて行うこともできる。
ブロック共重合体中のデカン可溶部の含有量は、工程1と工程2の重合時間(滞留時間)を制御することにより調整することができる。
上記重合工程1は、2段以上の直列した重合器で行われてもよい。その場合、各段のプロピレンと水素との比が重合器ごとに異なっていてもよい。さらに、別途重合工程1だけを実施して得られたプロピレン単独重合体を上記で製造したプロピレン・エチレンブロック共重合体と混合してもよい。
(B)エチレン・α−オレフィン共重合体
本発明のポリプロピレン系樹脂組成物を構成する、エチレン・α−オレフィン共重合体(B)は、エチレンと炭素数3〜8のα−オレフィンとの共重合体である。
α−オレフィンとしては、プロピレン、1−ブテン、1−へキセン、1−オクテン等が好ましい。α−オレフィンは1種で使用してもよく、2種以上混合して使用してもよい。
本発明では、エチレン・α−オレフィン共重合体(B)としては、エチレン−オクテン共重合体、エチレン−ブテン共重合体が好ましい。
エチレン・α−オレフィン共重合体(B)は、エチレン含有率が65〜95mol%である。エチレン含有率の好ましい上限値は90mol%、より好ましくは85mol%である。この範囲のエチレン含有率であれば、(A)とともに使用した場合に、耐衝撃性、耐熱剛性ともに優れた組成物が得られる。なお、エチレン含有量が多すぎると、α-オレフィン含有量が少なすぎるため、配合量によるが、耐衝撃性が不十分となることがあり、エチレン含有量が少なすぎても、α-オレフィン含有量が多すぎるため、耐熱剛性が低下することがある。
エチレン・α−オレフィン共重合体の密度は、0.850〜0.885g/cm3、好ましくは0.850〜0.870g/cm3の範囲にある。
エチレン・α−オレフィン共重合体(B)は、密度が高く、α-オレフィン含量が少ないと、比較的硬めのエラストマーとなる。一方、密度が低く、α-オレフィン含量が多いと、柔らかくて、低温衝撃性付与にも寄与する。さらに、α-オレフィンの炭素数が3〜8の範囲にあると、プロピレン系重合体(A)との混和性に優れる。
エチレン・α−オレフィン共重合体(B)のメルトフローレート(190℃、2.16kg荷重)は、0.2〜40g/10分、好ましくは0.2〜35g/10分の範囲にある。
(C)無機充填材
本発明を構成する基材成分には、任意で無機充填材(C)が含まれていてもよい。
無機充填剤(C)としては、特に限定されることなく公知の無機充填剤を用いることができる。たとえば、タルク、マイカ、炭酸カルシウム、硫酸バリウム、ガラス繊維、石膏、炭酸マグネシウム、酸化マグネシウム、酸化チタン、酸化鉄、さらには亜鉛、銅、鉄、アルミニウム等の金属粉末、あるいは金属繊維等が挙げられ、これらは単独でまたは混合して用いることができる。
中でもタルク、マイカ、炭酸カルシウム、ガラス繊維等が好ましく、特にタルクが好ましい。
タルクとしては、平均粒径が1〜15μm、好ましくは1〜6μmのものが好適に使用できる。
無機充填材は、耐熱剛性を向上させるために使用される。
組成
前記(A)および(B)を用いたポリオレフィン系重合体組成物を構成する基材成分は、(a−1)、(a−2)、(B)の合計100重量部中において、(a-1)50〜90重量部、(a-2)0〜30重量部、(B)1〜30重量部、好ましくは、(a−1)を55〜85重量部、(a−2)を5〜25重量部、(B)を5〜25重量部含有する。(C)無機充填材を含む場合、(a-1)、(a-2)、(B)および(C)の合計100重量部に対し、(C)0〜30重量部、好ましくは5〜30重量部を含む。
また、本発明の基材成分は、(a−1)、(a−2)、(B)((C)を含む場合(C)も含む)の合計100重量部中において、(a−1)と(a−2)との合計(すなわち(A)成分量)が30〜80重量部、好ましくは40〜80重量部である。
本発明のポリプロピレン系樹脂組成物は、基材成分中にエチレン・α−オレフィン共重合体(B)を含むことにより、得られる成形体が良好な耐衝撃性を有し、またポリプロピレン系樹脂(A)を所定量含むことにより、得られる成形体が良好な剛性を有する。(A)の含有量が少ないと、耐熱剛性が不十分となる。
さらに、本発明の基材成分は、(a−1)、(a−2)、(B)((C)を含む場合(C)も含む)の合計100重量部中において、(a−2)と(B)の合計が20〜90重量部、好ましくは20〜40重量部である。
プロピレン・エチレン共重合体(a−2)とエチレン・α−オレフィン共重合体(B)とは、常温キシレン(n−デカンでも変更可)可溶成分となりうる成分である(なお、 (a−2)と(B)とを合わせてゴム成分という)。
(a−2)と(B)との合計量が、基材成分100重量部中20重量部以上であると、十分なアイゾット衝撃強度が得られやすく、また、50重量部以下であると、十分な剛性が得られやすく、自動車内外装部品などの用途に好適である。
また、本発明の基材成分に必要に応じて含まれる無機充填材(C)の含有量は、該樹脂組成物から成形される成形体の所望性状によって適宜調整することできる。 (C)無機充填剤の量が前記範囲にあれば、耐熱剛性が高く、また比重が大幅に増加することもない。
その他の添加剤
本発明で使用される基材成分には、必要に応じて、耐熱安定剤、帯電防止剤、耐候安定剤、耐光安定剤、老化防止剤、酸化防止剤、脂肪酸金属塩、軟化剤、分散剤、充填剤、着色剤、滑剤、顔料などの他の添加剤を、本発明の目的を損なわない範囲で配合することができる。
配合する添加剤などの混合順序は任意であり、同時に混合してもよいし、一部成分を混合した後に他の成分を混合するというような多段階の混合方法を採用することもできる。
(D)貯水材
本発明では、貯水材(D)が、上記基材成分とともに使用される。
貯水材(D)は、特表2011-501695号公報に開示された、貯水材(リザーバー)が使用される。該貯水材(D)は、多孔質粒子に水性媒体が充填された貯水材であって、前記多孔質粒子が疎水性重合体から構成され、前記水性媒体は両親媒性高分子を含み、水性媒体の充填割合が貯水材全重量に対して30〜70重量%である。
水性媒体に含まれる両親媒性高分子は、下記一般式(I)で表される構造である。
Figure 0006068231
[一般式(I)中、R1は、炭素原子数1〜6のアルキル基であり、
AおよびBは、炭素原子数1〜6のアルキル基、または、−Z−R2−R3で表される基であり、Zは、−Cr2rO−の構造(rは1〜10の整数)を有し、各々同じか異なっていてもよく、
2は、−(C24O−)n(C36O−)mの構造(mは0または1〜4の整数であり、nは1〜12の整数)であり、それぞれn回およびm回繰り返される単位の配列は、ブロックまたはランダムであってよく、
3は、OH基または炭素原子数1〜6のアルキル基であり、
xは、0または1〜3の整数であり、
yは、0または1〜3の整数であり、
一般式(I)であらわされる分子は常に、−Z−R2−R3で表される基を少なくとも1つ有する。]
両親媒性高分子は、さらに、Aが、メチル基又は式:−Z−R2−R3の基であり、Bが、メチル基であり、R2が、式:−(C2H4O−)n(C36O−)mの構造であり、但し、mが、1又は2であり、nが、5〜9の整数であるものが好ましい。
多孔質粒子を構成する多孔質粒子は、少なくとも部分的に開孔(open pore)構造を有し、好ましくは疎水性の粒子は、スポンジ様、セル状微細構造を有するか、さもなければ網状微細構造を有する。孔は、少なくとも部分的に開孔であり、粒子の構造の少なくとも一部の領域では、粒子中に存在する孔とチャネルとは相互に連絡する。使用される粒子は、好ましくは、疎水性ポリマー、例えば熱可塑性プラスチック及び/又はエラストマー、から構成される。特に好ましくは、本発明で使用される粒子は、ポリオレフィン、特にポリエチレン又はポリプロピレン、フルオロポリマー、ポリカーボネート、ポリスチレン、ポリエステル、ポリビニルクロリド、ポリウレタン、ポリメタクリレート及びポリアミドからなる群から選択されるポリマー又はポリマー混合物から構成される。
これらのうち、本発明では、HDPE(高密度ポリエチレン)、LDPE(低密度ポリエチレン)、LLDPE(直鎖状低密度ポリエチレン)、UHMW PE(超高分子量ポリエチレン)、mPE(メタロセンPE)、ポリプロピレン、エチレン−プロピレンコポリマー、ポリイソブテン、PB(ポリブチレン)、PMP(ポリメチルペンテン)、PTFE(ポリテトラフルオロエチレン)、FEP(パーフルオロエチレン−プロピレンコポリマー)、CTFE(ポリクロロトリフルオロエチレン)、ECTFE(エチレン−クロロ−トリフルオロエチレンコポリマー)、ETFE(エチレン−テトラフルオロエチレンコポリマー)、テトラフルオロエチレン−プロピレンコポリマー、ポリビニリデンフルオリド、ポリビニルクロリド、テトラフルオロエチレンとヘキサフルオロプロピレンのコポリマー、テトラフルオロエチレンとパーフルオロアルキルビニルエーテルのコポリマー、エチレン−テトラフルオロエチレンのコポリマー、PC(ポリカーボネート)、ポリスチレン、スチレン−アクリロニトリルコポリマー、スチレン−ブタジエンコポリマー、アクリロニトリル−ブタジエン−スチレンコポリマー、PBT(ポリブチレンテレフタレート)、PET(ポリエチレンテレフタレート)及び例えばPA6などのPA(ポリアミド)からなる群から選択される、少なくとも1つのポリマー又はコポリマーから構成されるのが特に好ましい。
本発明で使用される粒子の多孔度は、好ましくは少なくとも30容積%、更に好ましくは少なくとも50容積%、特に好ましくは少なくとも60容積%である。本発明で使用される粒子の多孔度は、特に好ましくは、50〜80容積%である。多孔度(容積による)は、当業者に公知の方法により測定される。一例として、本発明で使用される粒子の多孔度は、非湿潤液として水を使用する比重瓶試験法(pycnometrictest method)により又は好適な圧入法、例えば水銀圧入、により決定することができる。
本発明で使用される粒子の平均サイズは、好ましくは10〜10000μmであり、更に好ましくは200〜7000μmであり、更になお好ましくは500〜5000μmであり、最も好ましくは1000〜4000μmであり、特に1500〜3000μmである。平均粒子サイズは、代表的標本量を用い、かつ測微レンズシステム(micrometer lens system)又は好ましくは好適な画像評価法を用いて微視的に決定するのが好ましい。このタイプの測定方法は、当業者に公知である。
本発明で使用される貯水材は、ビックケミージャパン社などから入手可能である。
水性媒体は主に水が使用される。かかる水性媒体は、両親媒性高分子を含み、水性媒体の充填割合が貯水材全重量に対して30〜70重量%である。
前記両親媒性高分子は、水性媒体の総重量に基づき、通常、4重量%以下、更に好ましくは3重量%以下、更になお好ましくは1重量%以下、最も好ましくは0.5重量%以下、特に0.1重量%以下の量で、充填のために供給された水性液中に懸濁され又は溶解されて存在すれば充分である。
かかる充填のためには、式(I)の両親媒性高分子の少なくとも1つが、それぞれ、貯水材の総重量に基づき、0.01〜5重量%、更に好ましくは0.03〜3重量%、更になお好ましくは0.05〜2重量%、最も好ましくは0.05〜1重量%の量で、貯水材の充填物中に存在するのが特に有利である。
このような充填量となるように、水性媒体を充填して本発明は使用される。通常は、水性媒体と粒子を接触させることによって、水性媒体の充填が行われる。
本発明にかかる樹脂組成物は、前記基材成分100重量部に対して、以上の貯水材(D)1〜5重量部、好ましくは2〜3重量部を溶融混練して得られる。 (D)の含有量が少ないと、VOC低減が不十分となり、多すぎても、真空ベントで捕集しきれずストランドに同伴し、ストランド切れが発生する等、生産性悪化に繋がることもある。また、(D)貯水材を、前記基材成分、特に前記(A)および(B)を含む基材成分と組み合わせることで、成形物の耐熱性を向上させることができ、単なるVOC除去からは予期しない効果である。
あらかじめ、各基材成分を溶融・混練して、組成物を調製したのち、貯水材を添加してもよく、また、各成分を混ぜる時に、貯水材を添加して、溶融・混練してもよい。
これらの各成分は、任意の順序で配合することができる。
溶融混練は、バンバリーミキサー、単軸押出機、2軸押出機、高速2軸押出機などの混合装置により行われる。溶融温度は特に制限はなく、組成物が溶融する温度以上であれば特に制限されないが、通常170〜300℃であり、好ましくは190〜250℃である。
(A)〜(C)の各原料にはVOC成分(C20以下揮発性化合物)が多かれ少なかれ不純物として含まれており、これに水を含有している貯水材(D)を加え押出機に通して溶融混練すると、押出機内での高温高圧化において、VOC成分が水に吸着し、押出機下流側にある真空ベントから水(蒸気)と共に系外へ放出することができる。
VOC成分が少なくなると、ポリプロピレン結晶又は球晶同士の滑りが低減し、耐熱剛性が向上すると考えている。
溶融混練後の組成物中の各成分量は、実質的には大きく反動しない。また 溶融混練後の樹脂組成物は230℃、荷重2.16kgの条件で測定したメルトフローレート(MFR)が30〜70g/10minの範囲にある。なお、このMFR値は、実質的に使用された各成分による。
かかる溶融混練によれば、VOCは、10〜30%低減されるが、耐熱剛性、強度、臭いなど、多くの点で、(D)を含まないものに比べて向上している。
[成形体]
本発明の成形体は、上述の系樹脂組成物を成形して得られることを特徴としている。
これらの成形体は、射出成形、押出成形、中空成形、フィルム成形、シート成形、発泡成形、射出発泡成形、延伸成形、射出延伸ブロー成形、真空成形、プレス成形等の公知の各種成形法で得ることができる。中でも、射出成形で得られる射出成形体であることが好ましい。射出成形体は、高剛性、高耐衝撃性、伸びの物性バランスを高度に発現することができる。したがって、該射出成形体は、食品容器、医療容器、家電製品、自動車部品等に好適に使用することができる。中でも、自動車部品に好適に用いることができる。特に、自動車部品では、バンパー、インパネ、ドアトリム、サイドシールガーニッシュ、フェンダー等に成形加工することができる。これら自動車部品に代表される成形体では、高温下にさらされることもあり、耐熱剛性が要求される。本発明の樹脂組成物から得られる成形体は、耐熱剛性が高く、またかつ耐衝撃性や強度も高くかつ破断伸びが良好であることから、自動車部品等に代表される射出成形体として好適に使用することができる。
[実施例]
次に本発明を実施例に基づき詳細に説明するが、本発明は係る実施例に限定されるもの
ではない。実施例における組成の分析方法及び物性の測定方法は次の通りである。
(1)n−デカン分別
ポリプロピレン系樹脂(A)のサンプル5gにn−デカン200mlを加え、145℃、30分間加熱溶解し、約3時間かけ20℃まで冷却させ、30分間放置した。その後、析出物(α)をろ別し、ろ液は約3倍量のアセトン中に入れ、n−デカン中に溶解した成分を析出させた。析出物(β)(以下、n−デカン可溶部)とn−デカン、アセトンをろ別し、析出物を乾燥した。なお、ろ液側を濃縮乾固しても残渣は認められなかった。
析出物(α)を再度n−デカン200ml中に加え、145℃、30分間加熱し、溶液をろ過し、無機フィラーをろ別した。ろ液を約3時間かけて20℃まで冷却させ、30分間放置し、その後析出物(γ)(以下、n−デカン不溶部)をろ別した。ポリプロピレン系樹脂(A)のn−デカン可溶部量は以下のようにして算出した。
n−デカン可溶部量(wt%)= [析出物(β)量/(析出物(γ)量+析出物(β))]×100
(2)極限粘度[η]
デカリン溶媒を用いて、135℃で測定した。サンプル約20mgをデカリン15mlに溶解し、135℃のオイルバス中で比粘度ηspを測定した。このデカリン溶液にデカリン溶媒を5ml追加して希釈後、同様にして比粘度ηspを測定した。この希釈操作をさらに2回繰り返し、濃度(C)を0に外挿した時のηsp/Cの値を極限粘度として求めた。
[η]= lim(ηsp/C) (C→0)
(3)エチレンに由来する構成単位の含量
エチレンに由来する骨格濃度を測定するために、サンプル20〜30mgを1,2,4−トリクロロベンゼン/重ベンゼン(2:1)溶液0.6mlに溶解後、炭素核磁気共鳴分析(13C−NMR)を行った。プロピレン、エチレン、α−オレフィンの定量はダイアッド連鎖分布より求めた。
例えば、プロピレン−エチレン共重合体の場合、PP=Sαα、EP=Sαγ+Sαβ、EE=1/2(Sβδ+Sδδ)+1/4Sγδを用い、以下の計算式(Eq−1)および(Eq−2)により求めた。
プロピレン(mol%)=(PP+1/2EP)×100/[(PP+1/2EP)+(1/2EP+EE) ・・・(Eq−1)
エチレン(mol%)=(1/2EP+EE)×100/[(PP+1/2EP)+(1/2EP+EE) ・・・(Eq−2)
なお、本実施例における、エチレン量およびα−オレフィン量の単位は、mol%に換算して標記した。
(4)アイソタクティックペンタッド分率(mmmm:[M5])
13C−NMRスペクトルにおけるPmmmmおよびPwの吸収強度から以下の式(Eq−3)により決定した。但し、ピーク帰属はPolymer, 1993, Vol34, No14, 3129−3131に従って行った。
[M5](%)=[Pmmmm]/[Pw] ・・・(Eq−3)
(5)メルトフローレート(MFR)
JIS K 7210に準拠し、試験温度230℃、荷重2.16kgの条件で測定した。
(6)比重(SG)
ISO 1183に準拠し、水中置換法で測定した。
(7)引張降伏強度(YS)
ISO 527に準拠し、試験速度50mm/minで測定した。
(8)曲げ弾性率(FM)
ISO 178に準拠し、試験速度2mm/minで測定した。
(9)シャルピー衝撃強度(Charpy)
ISO 179に準拠し、試験温度23℃及び−30℃で測定した。
(10)硬度(Hardness)
ISO 868に準拠し、ショアーD圧子で測定した。
(11)熱変形温度(HDT)
ISO 75に準拠し、荷重0.45MPaで測定した。
(12)揮発性有機化合物の含有量(VOC)
ドイツ規格VDA 278に準拠し、以下の装置を用いて、90℃、30分で試料から脱着する有機化合物(炭素数20以下)の量をVOCとして測定した。
加熱脱着装置:TDS2/TDSA/CIS4(GERSTEL製)、ガスクロマトグラフ質量分析装置(GC−MS):HP6890/HP5975(アジレントテクノロジー製)、 カラム:HP−5MS(0.25mm*60m、膜厚0.25μm)、MS範囲:m/z 29−280
(13)臭気強度(Odor)
ドイツ規格VDA 270に準拠し、詮付のガラスフラスコに入れた試料10gを、80℃、2時間加熱し、発生した臭気強度を6段階(値が高い程臭気が強い)で評価した。試験は3人で行い、各評点の平均値を採用した。
(14)射出試験片の作成
ISO 294−1及びISO 1873−2に準拠し、以下の条件にて多目的試験片を成形した。
射出成形機:NEX110(日精樹脂工業製)
溶融樹脂温度:200℃、金型温度:40℃、平均射出速度:200mm/s、保圧時間:40s、全サイクル時間:60s
<各成分の組成および物性値>
実施例に用いたポリプロピレン樹脂(A)の各成分は、以下に示すものである。なお、下記ポリプロピレン樹脂(A)は、特開平11−107975号公報および特開2004−262993号公報に記載の方法に準じて、調製したものである。
<ポリプロピレン樹脂(A)>
以下の(1)〜(4)に記載するポリプロピレン樹脂を調製した。
(1)ポリプロピレン樹脂(bPP−A)
・a−1:MFR=270g/10min、エチレン含量=0mol%、mmmm=98.0%
・a−2:n−デカン可溶部[η]=8dl/g、n−デカン可溶部=10重量%、n−デカン可溶部エチレン含量=41mol%
(2)ポリプロピレン樹脂(bPP−B)
・a−1:MFR=136g/10min、エチレン含量=0mol%、mmmm=96.5%
・a−2:n−デカン可溶部[η]=2.4dl/g、n−デカン可溶部=19重量%、n−デカン可溶部エチレン含量=42mol%
(3)ポリプロピレン樹脂(bPP−C)
・a−1:MFR=63g/10min、エチレン含量=0mol%、mmmm=96.0%
・a−2:n−デカン可溶部[η]=2.4dl/g、n−デカン可溶部=10重量%、n−デカン可溶部エチレン含量=41mol%
(3)ポリプロピレン樹脂(bPP−D)
・a−1:MFR=45g/10min、エチレン含量=0mol%、mmmm=94.0%
・a−2:n−デカン可溶部[η]=3.0dl/g、n−デカン可溶部=10重量%、n−デカン可溶部エチレン含量=46mol%
(4)ポリプロピレン樹脂(bPP−E)
ポリプロピレン樹脂(bPP−D)を二軸混練機(TEX−30α:日本製鋼所社製)を用いて設定温度180℃、スクリュー回転数600rpm、吐出量60kg/hr、真空ベント圧−0.08MPaで溶融混合して得られた再生樹脂。
<エチレン・α−オレフィン共重合体(B)>
(5)エチレン−1−オクテン共重合体エラストマー
ダウ社製エチレン−1−オクテン共重合体エラストマー(銘柄名:EG8407)であ
り、以下の特性を有する。
・MFR:30g/10分(190℃、荷重2.16kg)
・密度:0.870g/cm3
<無機充填材(C)>
(6)微粉末タルク
浅田製粉社製(銘柄名:JM−209)であり、以下の特性を有する。
・平均粒径:4.2μm
<貯水材(D)>
(7)多孔質粒子に水性媒体が充填された貯水材
BYK社製(銘柄名:BYK−P4200)であり、以下の特性を有する。
前記多孔質粒子が疎水性重合体から構成され、前記水性媒体は両親媒性高分子を含み、水性媒体の充填割合が貯水材全重量に対して60重量%である貯水材。
[実施例1〜5および比較例1〜5]
表1に示した配合割合でポリプロピレン樹脂(A)と、エチレン・α−オレフィン共重合体(B)と無機充填材(C)と貯水材(C)に該当する各樹脂組成物100重量部に対して、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(IRGANOX1010、BASF社製、商標)を0.1重量部およびトリス(2,4−ジ−t−ブチルフェノール)フォスフェート(IRGAFOS168、BASF社製、商標)を0.1重量部、中和剤としてステアリン酸カルシウム(日本油脂社製)を0.1重量部配合し、タンブラー(SKD−10:プラテック社製)で10分ドライブレンドし、二軸混練機(TEX−30α:日本製鋼所社製)を用いて設定温度180℃、スクリュー回転数600rpm、吐出量60kg/hr、真空ベント圧−0.08MPaで溶融混合後、ペレタイザー(H73023:いすず化工社製)で造粒し、樹脂組成物のペレットを得た。これらのペレットを用いて、前記の射出成形条件にて試験片を成形し、各種試験を行った結果を表1に記載する。
本発明に係るポリプロピレン系樹脂組成物(J)は、VOCおよび臭気(Odor)が少なく、かつ、高い耐熱剛性(HDT)を得ることが可能となった。
本発明に係る実施例1〜6の成形体に対し、比較例1〜4の成形体は、高いアイソタクティックペンタッド分率のポリプロピレン樹脂のみを用いているため、VOCおよび臭気(Odor)が多いだけでなく、耐熱剛性(HDT)も低い結果である。
Figure 0006068231

Claims (6)

  1. (a−1)JIS K 7210に準拠した方法で測定したメルトフローレート(MFR、230℃、21.16N荷重)が10〜300g/10minであって、プロピレンから導かれる構成単位の含量が98〜100mol%であり、エチレンと炭素原子数4〜8のα−オレフィンから選ばれる少なくとも1種のα−オレフィンから導かれる構成単位の含量が0〜2mol%であるプロピレン系重合体50〜90重量部(ただしプロピレン単独重合体の場合、未使用の材料を使用)、
    (a−2)135℃デカリン中で測定した極限粘度[η]が1.5〜9dl/g、エチレンから導かれる構成単位の含量が30〜60mol%であるプロピレン・エチレン共重合体0〜30重量部、からなり、(a−1)と(a−2)の合計が30〜80重量部であるポリプロピレン系樹脂と、
    (B)エチレン含有率が65〜95mol%である、エチレンと、炭素原子数3〜8のα−オレフィンから選ばれる少なくとも1種のα−オレフィンからなるエチレン・α−オレフィン共重合体1〜30重量部((A)と(B)の合計が100重量部)とからなる、基材成分100重量部に対して、
    (D)少なくとも部分的に開孔(open pore)構造を有し、多孔度が30容積%以上の多孔質粒子に水性媒体が充填された貯水材であって、前記多孔質粒子がポリエチレン又はポリプロピレン、フルオロポリマー、ポリカーボネート、ポリスチレン、ポリエステル、ポリビニルクロリド、ポリウレタン、ポリメタクリレート及びポリアミドからなる群から選択されるポリマー又はポリマー混合物から構成され、前記水性媒体は両親媒性高分子を含み、水性媒体の充填割合が貯水材全重量に対して30〜70重量%である貯水材1〜5重量部、を溶融混練することを特徴とする樹脂組成物の製造方法。
  2. 前記(D)貯水材に含まれる両親媒性高分子が、下記一般式(I)で表される構造である請求項1に記載の、樹脂組成物の製造方法。
    Figure 0006068231
    [一般式(I)中、R1は、炭素原子数1〜6のアルキル基であり、
    AおよびBは、炭素原子数1〜6のアルキル基、または、−Z−R2−R3で表される基であり、Zは、−Cr2rO−の構造(rは1〜10の整数)を有し、各々同じか異なっていてもよく、
    2は、−(C24O−)n(C36O−)mの構造(mは0または1〜4の整数であり、nは1〜12の整数)であり、それぞれn回およびm回繰り返される単位の配列は、ブロックまたはランダムであってよく、
    3は、OH基または炭素原子数1〜6のアルキル基であり、
    xは、0または1〜3の整数であり、
    yは、0または1〜3の整数であり、
    一般式(I)であらわされる分子は常に、−Z−R2−R3で表される基を少なくとも1つ有する。]
  3. 前記一般式(I)において、
    Aが、メチル基または−Z−R2−R3の基であり、
    Bが、メチル基であり、
    2が、−(C24O−)n(C36O−)mの構造(mは1または2であり、nは5〜9の整数)である請求項に記載の樹脂組成物の製造方法。
  4. 前記(a−1)プロピレン系重合体のメルトフローレート(MFR、230℃、21.16N荷重)が10〜100g/10minであり、アイソタクティックペンタッド分率(mmmm)が95.0〜99.0である請求項に記載の樹脂組成物の製造方法。
  5. 前記(a−1)プロピレン系重合体のメルトフローレート(MFR、230℃、21.16N荷重)が10〜100g/10minであり、アイソタクティックペンタッド分率(mmmm)が96.5〜99.0である請求項に記載の樹脂組成物の製造方法。
  6. 請求項1〜のいずれか1項に記載の方法で得られた樹脂組成物を成形する成形体の製造方法
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