JPH0124815B2 - - Google Patents

Description

【発明の詳細な説明】

［産業上の利用分野］ この発明は、繊維状充填材と非繊維状充填材と
で強化され、自動車、電気等の技術分野で好適に
使用することのできるポリプロピレン樹脂組成物
に関する。 ［従来の技術およびその問題点］ 無機質充填剤で強化したポリオレフインは、た
とえば自動車、弱電等の工業材料分野を中心に重
要な素材として巾広く使用されている。これらの
分野では、大きな機械的強度を有すると共に表面
外観が美麗であり、しかも変形を生じさせない素
材が要求されている。 しかしながら、従来、前記分野の要求に答える
ためにポリオレフイン樹脂の改良工夫が種々試み
られているが、前記分野で要求される全ての性質
を満足するものは未だないのが現状である。たと
えば、ガラス繊維を中心とした繊維状充填材で強
化したポリオレフイン樹脂は、ある種の強度、剛
性の大幅な改良が見られるものの、衝撃強度の低
下を招いたり、成形品の表面外観の悪化、ソリ、
変形等を生じる欠点がある。また、炭酸カルシウ
ム、タルク等の非繊維系充填材で強化したポリオ
レフイン樹脂は、前記欠点はないものの、強度、
耐熱剛性等の向上が小さい等の問題がある。 ［問題点を解決するための手段］ この発明は前記事情に基づいてなされたもので
ある。この発明者は、たとえば自動車、電気等の
分野に好適な素材としてのポリプロピレン樹脂組
成物の開発につき鋭意研究したところ、特定の繊
維状充填材と特定の非繊維状充填材とをそれぞれ
特定の配合割合でポリプロピレン樹脂に配合する
と、機械的強度が大きく、表面外観が良好で、変
形が無く、寸法安定性の良い成形品に成形可能な
ポリプロピレン樹脂組成物が得られることを見出
してこの発明に到達した。 すなわち、この発明の目的は、機械的強度とし
てたとえば衝撃強度、耐熱剛性が大きく、表面外
観が良好で、ソリ、変形等の著しく小さな成形品
を与えるポリプロピレン樹脂組成物を提供するこ
とにある。 前記目的を達成するためのこの発明の概要は、
ポリプロピレン樹脂(A)40〜92重量％と、平均繊維
径が0.1〜2μであると共にアスペクト比が20〜60
である繊維状充填材(B)３〜30重量％と、平均粒子
径が0.3〜3μであるタルク(C)５〜35重量％とを含
み、配合重量比(B)／(C)が１／９〜２／１であるこ
とを特徴とするものである。 この発明におけるポリプロピレン樹脂は、一般
に成形材料等の用途に使用されるものであれば良
く、特に制限は無い。したがつて、プロピレンホ
モポリマー、プロピレンとαオレフインとの共重
合体たとえばプロピレン−エチレンブロツク共重
合体、プロピレン−エチレンランダム共重合体等
を使用することができる。前記各種のポリプロピ
レンのうち結晶性ポリプロピレンホモポリマー、
プロピレン−エチレンブロツク共重合体およびプ
ロピレン−エチレンランダム共重合体が好まし
い。 この発明における繊維状充填材は、その平均繊
維径が0.1〜2μであり、好ましくは0.5〜1μである
と共にアスペクト比が20〜60であり、好ましくは
30〜50であることが重要である。前記平均繊維径
が0.1μよりも小さくなると、嵩比重が小さくなり
過ぎて他の成分との配合が困難となり、たとえ配
合できたとしてもこの繊維状充填材の分散が悪く
なる。また、前記平均繊維径が2μを越えると共
に前記アスペクト比が60を越えると、このポリプ
ロピレン樹脂組成物を用いて成形した成形品の表
面外観が不良となる。前記平均繊維径が0.2μを越
えると共に前記アスペクト比が20未満であると、
このポリプロピレン樹脂組成物を用いて成形した
成形品の剛性が向上しない。 この発明における繊維状充填材は、前記条件を
満たす限りどのようなものでも良く、たとえば繊
維状マグネシウムオキシサルフエート、チタン酸
カリウム繊維、ガラス繊維、ケイ酸カルシウム繊
維、アルミナシリカ系のガラス繊維であるセラミ
ツクフアイバー、炭素繊維、ロツクウール、チツ
化ケイ素ホイスカー等が挙げられる。前記各種の
繊維状充填材の中でも、繊維状マグネシウムオキ
シサルフエート、チタン酸カリウム繊維、ガラス
繊維、ケイ酸カルシウム繊維等が好ましい。 この発明におけるタルクは、平均粒子径が0.3
〜3μであり、好ましくは0.5〜1μであることが重
要である。このタルクの平均粒子径が0.3μ未満で
あると、タルクの分散性が不良となる。また、平
均粒子径が3μを越えると、このポリプロピレン
樹脂組成物を用いて成形した成形品の衝撃強度が
低下すると共に傷付き白化現象が目立つようにな
る。この発明に使用するタルクは、前記条件を満
足する限り特に制限は無い。 この発明で重要なことの一つは、ポリプロピレ
ン樹脂組成物が、前記ポリプロピレン樹脂を40〜
95重量％で、好ましくは50〜85重量％で、前記繊
維状充填材を３〜30重量％で、好ましくは５〜20
重量％で、前記タルクを５〜35重量％で、好まし
くは10〜30重量％で含むことである。 前記繊維状充填材の配合量が３重量％未満であ
ると、このポリプロピレン樹脂組成物の成形品の
剛性が向上せず、また、30重量％を越えると、こ
のポリプロピレン樹脂組成物自体の製造が困難と
なり、たとえ製造できたとしてもこのポリプロピ
レン樹脂組成物による成形品の衝撃強度が低下す
る。 前記タルクの配合量が５重量％未満であると、
このポリプロピレン樹脂組成物の成形品の剛性が
向上しないばかりか成形品のソリを抑制する効果
がでない。また、前記タルクの配合量が35重量％
を越えると、成形品の衝撃強度の低下、ポリプロ
ピレン樹脂組成物の流動性の低下等を生じ、ま
た、成形品にフローマークが発生したりする。 さらに、この発明について重要なことの一つは
前記繊維状充填剤と前記タルクとの配合重量比が
１／９〜２／１の範囲内にあることである。前記
配合重量比が２／１を越えると、このポリプロピ
レン樹脂組成物による成形品にソリが生じると共
に寸法安定性が悪くなり、前記配合重量比が１／
９未満であると、前記成形品の剛性が向上しな
い。 この発明のポリプロピレン樹脂組成物は、前記
ポリプロピレン樹脂と前記繊維状充填材と前記タ
ルクとを前記特定の配合割合で配合することによ
り機械的特性たとえば衝撃強度、耐熱剛性等が大
きく向上すると共にその成形品の表面外観が美麗
なものとなり、しかもソリ、変形等がなくなるの
であるが、このポリプロピレン樹脂組成物による
成形品の強度をさらに向上させるために、このポ
リプロピレン樹脂組成物中にシラン系カツプリン
グ剤および／または変性ポリオレフインを配合す
るのが好ましい。 前記シラン系カツプリング剤および変性ポリオ
レフインのいずれか一方だけを配合しても良い
し、また両方を配合しても良い。 前記シラン系カツプリング剤としては、たとえ
ばビニルトリエトキシシラン、ビニルトリメトキ
シシラン、ビニルトリクロロシラン、ビニルジク
ロロエチルシラン、ビニルクロロジエチルシラ
ン、ビニルトリス（β−メトキシエトキシシラ
ン）、γ−グリシドキシプロピルトリメトキシシ
ラン、γ−アミノプロピルトリエトキシシラン、
γ−メタクロキシプロピルトリメトキシシラン、
Ｎ−β−（アミノエチル）−γ−アミノプロピルト
リエトキシシラン、Ｎ−β−（アミノエチル）−γ
−アミノプロピルメチルジエトキシシラン等が挙
げられる。 前記シラン系カツプリング剤の配合量として
は、前記ポリプロピレン樹脂と前記繊維状充填剤
と前記タルクとの合計100重量部に対して、0.1〜
３重量部とするのが好ましい。この配合量が0.1
重量％未満であると、このポリプロピレン樹脂組
成物による成形品の強度が向上しないことがあ
り、また、前記配合量が３重量％を越えると、強
度の増加が飽和に達してしまい、価格面からする
と前記シラン系カツプリング剤の３重量％を越え
る配合は不利となる。 前記変性ポリオレフインとしては、たとえば、
不飽和カルボン酸、不飽和カルボン酸の誘導体、
塩素、ビニルシランで変性したポリエチレン、ポ
リプロピレン、エチレンプロピレン共重合体が挙
げられる。前記変性に使用する不飽和カルボン酸
としては、たとえばアクリル酸、メタアクリル
酸、マレイン酸、フマル酸、イタコン酸、クロト
ン酸、シトラコン酸、ソルビン酸、メサコン酸、
アンゲリカ酸等が挙げられ、前記不飽和カルボン
酸の誘導体としては、酸無水物、エステル、アミ
ド、イミド、金属塩等が有り、たとえば、無水マ
レイン酸、無水イタコン酸、無水シトラコン酸、
アクリル酸メチル、メタアクリル酸メチル、アク
リル酸エチル、アクリル酸ブチル、マレイン酸モ
ノエチルエステル、アクリルアミド、マレイン酸
モノアミド、マレイミド、Ｎ−ブチルマレイミ
ド、アクリル酸ナトリウム、メタクリル酸ナトリ
ウム等が挙げられる。 前記各種の変性ポリオレフインの中でも、無水
マレイン酸で変性したポリプロピレンが特に好ま
しい。 前記変性ポリオレフインの配合量としては、前
記ポリプロピレン樹脂と前記繊維状充填材と前記
タルクとの合計100重量部に対して、0.1〜５重量
部であるのが好ましい。この配合量が0.1重量部
未満であると、このポリプロピレン樹脂組成物に
よる成形品の強度がさほど向上しないことがあ
り、前記配合量が５重量部を越えると、配合量の
増加に対応する強度の増加がなく、５重量部を越
えて多く配合すればするほど価格面で不利とな
る。 この発明のポリプロピレン樹脂組成物による成
形品の衝撃強度をさらに向上させるときには、エ
ラストマーを配合するのが好ましい。 前記エラストマーとしては、たとえばスチレン
−エチレン−ブタジエン−スチレンゴム（Ｓ−Ｅ
−Ｂ−Ｓ）、スチレン−ブタジエン−スチレンゴ
ム（Ｓ−Ｂ−Ｓ）、スチレン−イソプレン−スチ
レンゴム（Ｓ−Ｉ−Ｓ）、スチレン−ブタジエン
ゴム（Ｓ−Ｂ）等のスチレン系エラストマー、エ
チレンプロピレンゴム、エチレンプロピレンジエ
ンゴム等のオレフイン系エラストマーが好まし
く、スチレン−ブタジエンゴム、エチレンプロピ
レンゴム等が特に好ましい。 前記エラストマーの配合量としては、前記ポリ
プロピレン樹脂と前記繊維状充填剤と前記タルク
との合計100重量部に対して、３〜20重量部とす
るのが好ましい。この配合量が20重量部を越える
と、このポリプロピレン樹脂組成物による成形品
の剛性、特に高温での剛性の低下が著しく、また
成形品の表面の硬度の低下が著しいことがある。 この発明のポリプロピレン樹脂組成物は、前記
各成分の外に必要に応じて酸化防止剤、難燃剤、
紫外線吸収剤、帯電防止剤、滑剤、離型剤、着色
剤等の添加剤を含んでいても良い。この添加剤の
配合量は、このポリプロピレン樹脂組成物による
成形品の機械的特性、表面外観等を阻害せず、ま
たソリや変形等を生じさせない程度であることは
言うまでもない。 この発明のポリプロピレン樹脂組成物は、前記
ポリプロピレン樹脂、前記繊維状充填剤、前記タ
ルク、要すれば前記シラン系カツプリング剤、変
性ポリオレフイン、エラストマー、各種の添加剤
を所定配合割合でもつて配合し、乾燥混合および
溶融混合の併用法、多段溶融混合法、単純溶融混
合法等により十分に均一に混練することにより得
ることができる。混練操作は、たとえばオープン
ロール、バンバリミキサー、Ｖ型ブレンダー、単
軸スクリユー押出機、二軸スクリユー押出機、コ
ニーダ押出機、多軸スクリユー押出機等により行
うことができる。 かくして得られるポリプロピレン樹脂組成物
は、たとえば射出成形、押出成形、中空成形、圧
縮成形、真空成形、圧空成形、積層成形、ロール
加工、延伸加工等の各種の加工法により種々の成
形品に成形される。得られる成形品は、良好な機
械的特性を有すると共に表面状態がきわめて良好
であり、ソリや変形がきわめて小さいので、この
ポリプロピレン樹脂組成物は、自動車、電気分野
等の工業材料分野の素材として非常に有用であ
る。 ［発明の効果］ この発明に係るポリプロピレン樹脂組成物は、
その成形品の機械的強度たとえば衝撃強度、耐熱
強度を著しく向上させ、その表面外観を良好に
し、ソリや変形等を小さくすることができる。さ
らに、このポリプロピレン樹脂組成物にシラン系
カツプリング剤および／または変性ポリオレフイ
ンを配合すると、成形品の機械的強度をさらに向
上させることができ、また、エラストマーを配合
すると成形品の衝撃強度を向上させることができ
る。 このポリプロピレン樹脂組成物のこのような特
性は、ポリプロピレン樹脂と特定の繊維状充填剤
と特定のタルクとを限定された配合割合で配合
し、かつ前記繊維状充填剤と前記タルクとの配合
重量比を特定の範囲にすることにより初めて達成
されるものである。 ［実施例］ 次にこの発明について実施例と比較例とを示し
てこの発明をさらに具体的に説明する。 （実施例 １，２） プロピレン−エチレンブロツク共重合体（EP
と略する。）（MI＝6g／10分、エチレン含有量：
９重量％、）70重量％、第１表に示す平均繊維径、
アスペクト比を有する第１表に示す種類の繊維状
充填材20重量％、および平均粒子径0.8μのタルク
10重量％をＶ型ブレンダーでよく混合した後、一
軸押出機で溶融混合してペレツトを得た。 このペレツトを200℃で射出成形し、試験片を
作成した。 前記試験片を用いて次の物性測定をした。 結果を第１表に示す。 ｛アイゾツト衝撃強度｝ ASTM D256（ノツチ付き）に準拠して測定し
た。 ｛落錐衝撃強度｝ JIS K7211に準拠して測定した。撃芯半径1/4
インチ、落錐受台50φ ｛曲げ弾性率｝ ASTM D790に準拠して測定した。 ｛表面外観｝ 成形温度200℃、金型温度50℃で射出成形した
140×140×３mmの平板の表面粗さを目視にて観察
して評価した。 ｛ソリ率｝ 射出成形して得た厚さ２mm、直径150mm、セン
ターゲート径５mmの円板を23℃の室温で48時間放
置した後、その円板の直径方向における両端の反
り高さＨ（mm）、ｈ（mm）を計測し、次式に従つて
ソリ率を求めた。 ソリ率＝Ｈ×ｈ／２×150×100 第１表中のソリに関する記号とソリ率との関係
は次の通りである。

【表】 （比較例 １〜４） 第１表に示す平均繊維径、アスペクト比を有す
る第１表に示す種類の繊維状充填材を用いた外は
実施例１と同様にした。 物性測定の試験結果を第１表に示す。 第１表から明らかなように、平均繊維径が0.1
〜2μの範囲内にあると共にアスペクト比が20〜
60の範囲内にある繊維状充填材を配合したポリプ
ロピレン樹脂組成物の試験片は、曲げ弾性率、ア
イゾツト衝撃強度、落錐衝撃強度が大きくて表面
外観が良好でソリを生じない。 （実施例 ３） プロピレン−エチレンブロツク共重合体、繊維
状マグネシウムオキシサルフエート、タルクの配
合割合を第２表に示すように変えた外は前記実施
例１と同様に実施した。結果を第１表に示す。 なお、傷付き白化性は、次のようにして評価し
た。 ｛傷付き白化性｝ テーパスクラツチ試験機を用いて、150gの荷
重を加えながら試験片上にカツターで傷を付け
た。次に暗視野型偏光顕微鏡を用い、傷部に一定
光量のハロゲン光を45度方向からリング上に入射
させ、電流値に変換した。この電流値を次式に代
入して傷付き白化度とした。 傷付き白化度＝Ａ／Ｂ×100 （Ａ；無傷部の測定値、Ｂ；傷部の測定値） この値を以下の如くランク分けして評価した。
なお、傷付き白化度と目視白化度との関係につい
ても以下に示す。

【表】 （実施例 ４） 実施例３の組成物100重量部に対して、無水マ
レイン酸で変性したポリプロピレン（酸付加量５
重量％）１重量部を配合してポリプロピレン樹脂
組成物のペレツトを得、このペレツトで前記実施
例１と同様にして試験片を作成し、各種の物性を
測定した。 結果を第２表に示す。 （実施例 ５） プロピレン−エチレンブロツク共重合体、繊維
状マグネシウムオキシサルフエート、タルクの配
合割合を第２表に示すように変えた外は前記実施
例１と同様に実施した。 結果を第２表に示す。 （実施例 ６） 実施例３の組成物100重量部に対して、無水マ
レイン酸で変性したポリプロピレン（酸付加量５
重量％）３重量部およびγ−アミノプロピルトリ
エトキシシラン１重量部を配合してポリプロピレ
ン樹脂組成物のペレツトを得、このペレツトで前
記実施例１と同様にして試験片を作成し、各種の
物性を測定した。 結果を第２表に示す。 （比較例 ５） 平均粒子径12μのタルクを用いた外は前記実施
例５と同様にした。 結果を第２表に示す。 第２表において、実施例３と実施例４との比
較、実施例５と実施例６との比較から、変性ポリ
オレフインの添加あるいは変性ポリオレフインお
よびシラン系カツプリング剤の添加はポリプロピ
レン樹脂組成物の機械的特性および耐傷付き白化
性を向上させる。また、比較例５から明らかなよ
うに、タルクの平均粒子径が0.3〜3μの範囲を外
れるとポリプロピレン樹脂組成物による成形品の
機械的特性および耐傷付き白化性が低下する。

【表】

【表】 （実施例 ７） プロピレン−エチレンブロツク共重合体（MI
＝10g／10分、エチレン含有量；５重量％）70重
量％、平均繊維径0.3μであると共にアスペクト比
が50であるチタン酸カリウム繊維10重量％および
平均粒子径が0.8μのタルク20重量％とを前記実施
例１と同様にして配合してポリプロピレン樹脂組
成物のペレツトを得、試験片を作成して各種の物
性を測定した。 その結果を第３表に示す。 （実施例 ８） 実施例７で用いた成分の合計100重量部に対し
てエチレン−プロピレンゴム（ムーニー粘度24、
MI＝3.5g／10分）７重量部を配合してポリプロ
ピレン樹脂組成物を得、試験片を作成して各種の
物性を測定した。 その結果を第３表に示す。 （実施例 ９） プロピレン−エチレン共重合体（MI＝10g／10
分、エチレン含有量；５重量％）70重量％と、平
均繊維径0.8μ、アスペクト比40の繊維状マグネシ
ウムオキシサルフエート15重量部と、平均粒子径
0.8μのタルク15重量％と、前記各成分の合計100
重量部に対してスチレン−ブタジエンゴム（MI
＝6g／10分）15重量部とを配合してポリプロピ
レン樹脂組成物を得、試験片を作成して各種の物
性を測定した。 その結果を第３表に示す。 （実施例 10） プロピレン−エチレンブロツク共重合体（MI
＝10g／10分、エチレン含有量５重量％）70重量
％と、平均繊維径0.8μ、アスペクト比40の繊維状
マグネシウムオキシサルフエート15重量％と、平
均粒子径0.8μのタルク15重量％と、前記各成分の
合計100重量部に対してスチレン−ブタジエンゴ
ム（MI＝6g／10分）15重量部、無水マレイン酸
変性ポリプロピレン（酸付加量；５重量％）２重
量部およびγ−アミノプロピルトリエトキシシラ
ン１重量部とを配合してポリプロピレン樹脂組成
物を得、試験片を作成して各種の物性を測定し
た。 その結果を第３表に示す。 （比較例 ６） 繊維状充填剤として平均繊維径0.3μおよびアス
ペクト比50のチタン酸カリウム繊維と、平均粒子
径12μのタルクとを用いた外は前記実施例７と同
様にした。 結果を第３表に示す。 （比較例 ７） 繊維状充填剤として平均繊維径13μおよびアス
ペクト比230のガラス繊維を用いた外は、前記実
施例９と同様にした。 結果を第３表に示す。 第３表から明らかなように、エラストマーを配
合したポリプロピレン樹脂組成物はこれを配合し
ていないポリプロピレン樹脂組成物よりも大きな
衝撃強度を有し、また、エラストマー、変性ポリ
オレフイン、シラン系カツプリング剤を配合した
ポリプロピレン樹脂組成物は、これらを配合しな
いものより大きな曲げ弾性率および衝撃強度を有
する。しかも表面状態は良好である。 また、比較例６，７の結果から、タルクの平均
粒子が3μよりも大きく、また平均繊維径が2μよ
りも大きく、アスペクト比が60よりも大きいと、
機械的強度、表面状態が不良となる。

【表】

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 １ ポリプロピレン樹脂(A)40〜92重量％と、平均
   繊維径が0.1〜2μであると共にアスペクト比が20
   〜60である繊維状充填材(B)３〜30重量％と、平均
   粒子径が0.3〜3μであるタルク(C)５〜35重量％と
   を含み、配合重量比(B)／(C)が1/9〜2/1であること
   を特徴とするポリプロピレン樹脂組成物。 ２ 前記ポリプロピレン樹脂と前記繊維状充填材
   と前記タルクとの合計100重量部に対して0.1〜３
   重量部のシラン系カツプリング剤および／または
   0.1〜５重量部の変性ポリオレフインを含む特許
   請求の範囲第１項に記載のポリプロピレン樹脂組
   成物。 ３ 前記ポリプロピレン樹脂と前記繊維状充填材
   と前記タルクとの合計100重量部に対して３〜20
   重量部のエラストマーを含む特許請求の範囲第１
   項または特許請求の範囲第２項に記載のポリプロ
   ピレン樹脂組成物。