JP6547644B2

JP6547644B2 - 樹脂組成物及び射出成形品

Info

Publication number: JP6547644B2
Application number: JP2016014912A
Authority: JP
Inventors: 一和藤本; 内田　均; 均内田
Original assignee: Toyoda Gosei Co Ltd
Current assignee: Toyoda Gosei Co Ltd
Priority date: 2016-01-28
Filing date: 2016-01-28
Publication date: 2019-07-24
Anticipated expiration: 2036-01-28
Also published as: JP2017132929A

Description

本発明は、樹脂組成物及びそれを射出成形してなる射出成形品に関する。

自動車の軽量化の観点から、自動車内外装部品として熱可塑性樹脂の使用割合が増えている。従来のフィラー入り樹脂組成物は、剛性と耐衝撃性を両立させるために、剛性に対してはタルクを増量し、耐衝撃性についてはゴム成分を増量することで補ってきた。しかし、剛性と耐衝撃性は、互いに背反する物性であることから、両立させることは困難であった。また、熱可塑性樹脂の中でもポリプロピレン樹脂については、優れた成形性、機械的強度、経済性などの特徴を活かし、自動車部品、家電部品等で多く使用されているが、温度に対する寸法変化（線膨張係数）が大きいことが知られており、部品間の合わせ目に隙間が生じたり、部品組み付け時の建て付け性が悪いなどの課題があった。

特許文献１には、チーグラー触媒を用いて重合された所定のポリプロピレン系樹脂を３５〜５０重量％、所定のエチレン・α−オレフィン共重合体を１５〜２５重量％、平均粒径が６〜８μｍであるタルクを３５〜４０重量％、含有する樹脂組成物が記載されている。

特許文献２には、ポリプロピレンを６０〜８０重量％（比較例では最小５４重量％）、エチレンプロピレンゴムを１０〜２０重量％（比較例では最大３４重量％）、硫酸マグネシウムウィスカを３〜８重量％（比較例では最小０重量％、最大９重量％）、タルクを３〜８重量％（比較例では最大１４重量％）、含有する樹脂組成物が記載されている。また、タルクの平均粒子径について「例えば、８〜１６μｍであり、好ましくは１０〜１４μｍである」と説明されている。

特開２０１３−１５９７０９号公報特開２０１０−０２４２９３号公報

特許文献１の樹脂組成物は、「チーグラー触媒を用いて重合されたポリプロピレン系樹脂」が必要であるという制約がある。また、後述するように、本発明者らの検討によると、タルクの粒径が小さすぎ、線膨張係数が大きくなるという問題が分かってきた。

特許文献２の樹脂組成物は、射出成形用としては、ポリプロピレン（熱可塑性）が多いため、流動性の改良に寄与するが、ゴムや充填材によって流動性が低下するため、物性（剛性、耐耐衝撃性）のためには改良の余地がある。さらに、ウィスカは材料強度改良には貢献するが、アスペクト比が大きいため、添加量が多いと、成形品の収縮率や反りも改善の余地がある。

そこで、本発明は、剛性、耐衝撃性、寸法安定性、流動性（成形時）及び外観を高レベルでバランスさせた射出成形品及びその樹脂組成物を得ることを目的とする。

上記目的を達成するため、本発明の樹脂組成物は、以下の成分の合計量を基準として、ＭＦＲ（２３０℃，２．１６ｋｇ）が６０〜１２０ｇ／１０分であるポリプロピレン樹脂を４０〜５０質量％、オレフィン系熱可塑性エラストマーを２０〜３０質量％、５０％粒子径（Ｄ５０）が１１〜１５μｍであるタルクを２５〜３５質量％、長さが１００μｍ以下の繊維状充填材を１質量％以上２質量％未満、含有することを特徴とする。
５０％粒子径（Ｄ５０）は、レーザー回折散乱方式粒度分布計にて求めた粒度分布における積算値５０％での粒径（メジアン径）である。
本発明の射出成形品は、この樹脂組成物よりなるものである。

ここで、ポリプロピレン樹脂を４０〜５０質量％含有するのは、熱可塑のため流動性に優れるからである。一方、一般にポリプロピレン等の熱可塑性樹脂は、金属材料に比べ、線膨張係数が大きく、温度による寸法安定性に劣ることが知られている。よって、ポリプロピレン樹脂が４０質量％未満では流動性が低下しやすく、５０質量％を超えると線膨張係数が大きくなりやすい。

オレフィン系熱可塑性エラストマーを２０〜３０質量％含有するのは、耐衝撃性に効くからである。２０質量％未満では耐衝撃性が低下し、３０質量％を超えると剛性と流動性が低下する。

Ｄ５０が１１〜１５μｍであるタルクを２５〜３５質量％含有するのは、剛性、耐衝撃性及び寸法安定性に効くからである。タルクを添加すると剛性は高まるが、タルクの含有量が増すほど耐衝撃性は一般に低下する。それは、タルクと樹脂の界面欠点からクレーズ（微小なひび割れ）が伝播するためである。この問題を解決する手段として、粒子径の大きいタルクを使用することで、熱による伸縮を効果的に抑えること（低線膨張率化）ことができる。Ｄ５０が１１μｍ未満では線膨張係数が大きくなり、１５μｍを超えると耐衝撃性が低下する。タルク含有量が２５質量％未満では剛性が低下し、３５質量％を超えると流動性が低下する。

長さが１００μｍ以下の繊維状充填材を１質量％以上２質量％未満含有するのは、剛性と寸法安定性に効くからであり、特に寸法安定性を飛躍的に向上させることができる。繊維状充填材が１質量％未満では剛性と寸法安定性が低下し、２質量％以上に多くすると、特にポリプロピレン組成物において、成形収縮によってフィラー浮きが生じ外観不良となりやすい。

本発明によれば、上記の作用を組み合わせることで、剛性、耐衝撃性、寸法安定性、流動性（成形時）及び外観を高レベルでバランスさせた射出成形品及びその樹脂組成物を得ることができる。

［１］ポリプロピレン樹脂
自動車用等の射出成形品には機械的性能と低価格との両方が要求されるが、ポリプロピレン樹脂はその両方の要求を満たす。ポリプロピレン樹脂は、前記のとおり、ＭＦＲ（２３０℃，２．１６ｋｇ）が６０〜１２０ｇ／１０分のものである。ＭＦＲが６０ｇ／１０分未満だと流動性が不足し、１２０ｇ／１０分を超えるものは入手しにくい。

［２］オレフィン系熱可塑性エラストマー
オレフィン系熱可塑性エラストマーは、特に限定されないが、エチレン−α−オレフィン共重合体を含むものが好ましい。

［３］タルク
タルクは、Ｄ５０が１１〜１５μｍであれば、その他の事項（白色度、見かけ比重、吸油量等）は特に限定されない。

［４］繊維状充填材
繊維状充填材は、長さが１００μｍ以下であれば、その他の事項（材質、太さ等）は特に限定されない。繊維状充填材の長さは５〜５０μｍが好ましい。繊維状充填材としては、ウィスカ（その材質は、グラファイト、チタン酸カリウム、アルミナ、炭化ケイ素、窒化ケイ素、ムライト、マグネシア、ホウ酸マグネシウム、ホウ酸アルミニウム、硫酸マグネシウム、酸化亜鉛、ホウ化チタン等）、カーボンナノファイバ、カーボンナノチューブ等を例示できる。

［５］その他の成分
本発明は、上記成分にその他の成分を加えることを排除しない。その他の成分としては、特に限定されないが、炭酸カルシウム、カオリンクレー、マイカ等の充填材や、酸化防止剤、紫外線吸収剤、光安定剤、難燃剤、着色剤等を例示できる。

［６］樹脂組成物の物性
樹脂組成物の引張弾性率は、２．５ＧＰａ以上であることが好ましく、２．５〜３．０ＧＰａであることがより好ましい。
樹脂組成物のシャルピー衝撃値は、３０ｋＪ／ｍ²以上であることが好ましく、３０〜４０ｋＪ／ｍ²であることがより好ましい。
樹脂組成物のＭＦＲ（２３０℃，２．１６ｋｇ）は、２０ｇ／１０分以上であることが好ましく、２０〜３０ｇ／１０分であることがより好ましい。
樹脂組成物の線膨張係数は、５．０×１０^-5／Ｋ以下であることが好ましく、４．０〜５．０×１０^-5／Ｋであることがより好ましい。

［７］射出成形品
射出成形品としては、特に限定されないが、自動車の内外装部品（外板を含む）、鉄道車両や建築物の内外装部品（外板を含む）、電気製品の筺体や部品等を例示できる。自動車の内外装部品としては、ボンネットフード、フェンダー、バンパー、ドア、トランクリッド、ルーフ、ラジエータグリル、ホイールキャップ、インストルメントパネル、ピラーガーニッシュ等を例示できる。

次の表１に示す実施例１，２及び比較例１〜７の樹脂組成物を配合調製し、各樹脂組成物を用いて射出成形品を射出成形し、物性を調べた。

表１において、材料配合の各欄の数値は、これらの成分の合計量を基準にした質量％である。使用した成分の詳細は、次のとおりである。
・ポリプロピレン樹脂は、ＳＫ化学社製の商品名「ＢＸ−３９２０」（メルトインデックス１００、降伏強度３２ＭＰａ、曲げ弾性率１．８ＧＰａ）である。
・オレフィン系熱可塑性エラストマーは、ダウエラストマー社製の商品名「エンゲージ８８４２」（エチレン−１−オクテン共重合体）である。
・タルク−１は、Ｄ５０が１３μｍ、見かけ比重が０．６のものである。
・タルク−２は、Ｄ５０が６μｍ、見かけ比重が０．２のものである。
・タルク−３は、Ｄ５０が１０μｍ、見かけ比重が０．３のものである。
・タルク−４は、Ｄ５０が１６μｍ、見かけ比重が０．４のものである。
・繊維状充填材は、硫酸マグネシウムウィスカ（長さ５〜５０μｍ）である。

射出成形品の物性の試験方法と判定基準は、次のとおりである。
・引張弾性率は、ＪＩＳＫ７１６１に準拠して引張試験を行うことで測定した。試験片形状は１Ａ型とし、引張速度は１ｍｍ／分とし、標線間距離は５０ｍｍとした。引張弾性率が２．５ＧＰａ以上を「良」と判定し、それに満たないものは表１の欄に網掛けした。
・シャルピー衝撃値は、ＪＩＳＫ７１１１に準拠して測定した（２３℃）。試験片はノッチ付き（Ｒ＝０．２５ｍｍ、厚さ４．０ｍｍ、幅８ｍｍ、長さ８０ｍｍ）とした。シャルピー衝撃値が３０ｋＪ／ｍ²以上を「良」と判定し、それに満たないものは表１の欄に網掛けした。
・線膨張係数は、ＪＩＳ−Ｋ７１９７に準拠して測定した。試験片は１０ｍｍｘ１０ｍｍｘ２ｍｍ（射出成形）、測定範囲は−３０〜８０℃、昇温速度は２℃／分、荷重は４ｋＰａとした。線膨張係数が５．０（ｘ１０^-5／Ｋ）以下を「良」と判定し、それを超えるものは表１の欄に網掛けした。
・ＭＦＲは、ＪＩＳ−Ｋ７２１０−１に準拠して２３０℃、２．１６ｋｇで測定した。ＭＦＲが２０以上を「良」と判定し、それに満たないものは表１の欄に網掛けした。
・外観は、目視で判定し、異常なしを○、充填不良（ショートショット）があったものを×とした。

表１のとおり、実施例１，２の射出成形品は、引張弾性率、シャルピー衝撃値、線膨張係数、ＭＦＲ及び外観のいずれもが「良」であり、高いレベルでバランスすることが確認された。これに対し、比較例１〜７の射出成形品は、いずれか１つまたは複数の項目が「良」とならなかった。

なお、本発明は前記実施例に限定されるものではなく、発明の趣旨から逸脱しない範囲で適宜変更して具体化することもできる。

Claims

以下の成分の合計量を基準として、ＭＦＲ（２３０℃，２．１６ｋｇ）が６０〜１２０ｇ／１０分であるポリプロピレン樹脂を４０〜５０質量％、オレフィン系熱可塑性エラストマーを２０〜３０質量％、５０％粒子径（Ｄ５０）が１１〜１５μｍであるタルクを２５〜３５質量％、長さが１００μｍ以下の繊維状充填材を１質量％以上２質量％未満、含有することを特徴とする樹脂組成物。
オレフィン系熱可塑性エラストマーは、エチレン−α−オレフィン共重合体を含むものである請求項１記載の樹脂組成物。
樹脂組成物のＭＦＲ（２３０℃，２．１６ｋｇ）は、２０〜３０ｇ／１０分である請求項１又は２記載の樹脂組成物。
樹脂組成物の線膨張係数は、４．０〜５．０×１０^-5／Ｋである請求項１、２又は３記載の樹脂組成物。
請求項１〜４のいずれか一項に記載の樹脂組成物よりなる射出成形品。
射出成形品は、自動車内外装部品である請求項５記載の射出成形品。