JPH02227448A

JPH02227448A - ガラス繊維マットで補強されたポリプロピレン複合素材

Info

Publication number: JPH02227448A
Application number: JP1331455A
Authority: JP
Inventors: Harri Dittmar; ハリ、ディトマル; Ludwig Wahl; ルートヴィヒ、ヴァール; Ullrich Dr Treuling; ウルリッヒ、トロイリング; Manfred Dr Heym; マンフレート、ヘイム
Original assignee: BASF SE
Current assignee: BASF SE
Priority date: 1988-12-29
Filing date: 1989-12-22
Publication date: 1990-09-10
Also published as: DE3844226A1; CA2006833A1; EP0381857A3; EP0381857A2

Abstract

(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるた
め要約のデータは記録されません。

Description

【発明の詳細な説明】（技術分野）本発明はガラス繊維マットで補強された低分子量ポリプ
ロピレンから成る、高い引張り強さ及び剛性を有する複
合素材に関するものである。

（従来技術）西独特許出願公告２３１２８１６号公報（英国特許出願
公告１，４５１．８２４号公報）は、熱可塑性樹脂溶融
体を予熱されたガラス繊維マット間に押出すことにより
、ガラス繊維マットで補強されたｓｉｗ性成形された複
合素材の型造方法を開示している。

この方法は易流動性極性重合体、例えばポリアミド或は
ポリエステルについて比較的簡単に実証され得るが、非
極性ポリオレフィン、ことにポリプロピレンの場合には
、この熱可塑性樹脂溶融体によるガラス繊維マットの含
浸乃至湿間が十分に行われ得ないので実施困難である。

そこで低分子量の易流動性ポリプロピレンを使用して上
記含浸を改善することが試みられて来た。これにより製
造された市販の複合素材が、従来の目的を達成するのに
適当な強度及び剛性を有するに至ったことは事実である
。しかしながら、この複合素材は特殊な構造的部品、例
えば自動車のシートフレームについては適当でない。そ
の機械的特性が、高熱（例えば８０℃）或は室温におい
てさえ自動車工業規格を充足しないからである。

従ってポリプロピレンの代わりに、これらの特殊な用途
については、はるかに高価な熱可塑性樹脂を使用せざる
を得なかった。

そこで本発明の目的は、さらに高い強度及び剛性を有す
る、ガラスマット補強ポリプロピレン複合素材を開発す
ることである。

（発明の要約）しかるにこの目的は、高いアイソタクチック構造、低い
分子量及び狭い分子量分布ををする、カルボキシルをグ
ラフト共重合させたポリプロピレンを、オルガノシラン
で被覆したガラス繊維のマットと合体させることにより
達成され得ることが見出された。これらの対策は個々的
にはそれ自体公知であるが、両者を同時に行うことは新
規である。この両者の合体は、本発明による複合素材が
高い強度及び剛性を示すことから単なる公知技術の淡白
に止まるものではない。

本発明の対策は、（＾）（＋＞９７９Ａ以上のアイソタ
クチック構造部分を有し、　Ｑｉ）分子ｆｆｌ　（ｆｆ
ｌｆｆｉ平均Ｌ）１００．０００乃至３００．０００ヲ
有Ｌ、ｆｆ１ｆｆｉ平均対数平均割合Ｍｗ：Ｍｗが２乃
至６である狭い分子量分布を示し、　６ｉｅ七ツマ−単
位２．０００に対して少なくとも平均１個のカルボキシ
ル基をグラフト共重合含有するポリプロピレンと、（Ｂ
）オルガノシラン層を被着含有するガラス繊維のマツ）
１０〜６０重量％とを有する、ガラス繊維マット補強ポ
リプロピレンである。

（発明の構成）各要件につき以下に逐次詳述する。

（＾）（Ｊ）アイソタクチック構造ポリプロピレンのアイソタクチック構造係数は、その立
体構造の規則性の指標である。ガラスマットで補強した
ポリプロピレン複合素材の剛性及び強度が、ポリプロピ
レンのアイソタクチック構造係数と共に増大することは
すでに知られている。本発明において、これは９６９Ａ
以上、好ましくは９７％、ことに９８％以上とする。現
在市販のポリプロピレンのアイソタクチック係数は９５
％或はそれ以下である。アイソタクチック係数は、ポリ
プロピレン合成に使用される触媒及び重合方法により決
定される。その詳細については適当な文献、例えばウル
マンルス、エンツィクロペディー、デル、テヒ二ッシェ
ン、ヘミー１４巻、１６４頁以降を参照され度い。

プロピレンは慣用のコモノマー、例えばエチレンをｔｏ
ｉｉ　ｍ％まで、好ましくはｌ乃至６重量％含有しても
よい。

（＾）００分子量ガラスマット補強ポリプロピレン複合素材を製造するた
めに、狭い分子量分布を有する低分子量ポリプロピレン
を使用することは、例えばヨーロッパ特許出願公開２０
１，２４９号公報に記載されている。この文献は、また
＾ＳＴＭのＤ−３５９３−８０におけるゲル滲透クロマ
トグラフィーによる分子量の決定及び例えば過酸化物減
成による相当するポリプロピレンの製造についても記載
している。またヨーロッパ特許出願公開２１１．２４９
号によれば、減成プロピレンの使用により型成形される
組成物の流動性を改善し得ることが記載されているが、
成形品の強度増大については全く言及していない。本発
明に使用されるポリプロピレンの分子ｆｆ１Ｔｈ１．ハ
、ｔｏｏ、ｏｏｏ乃至３００．０００．好ましくは１２
０．０００乃至２５０．０００ことに１４０．０００乃
至１９０，０００の範囲に在るａ　Ｍｙ：Ｎ、は２．０
乃至６．０、ことに２．５乃至４．０である。

（ａ）６祷グラフト共重合カルボキシルをグラフト共重合させたポリプロピレンそ
れ自体は公知である。この共重合は一般に押出し機中に
おいてポリプロピレン溶融体中にグラフト共重合される
べき物質を計量給送して行われる。マレイン酸無水物を
使用するのが好ましいが、アクリル酸、メタクリル酸或
はイタコン酸を使用することも可能である。適当な強度
をもたらすために、ポリプロピレンは平均してモノマー
単位２０００に対し１個以上のカルボキシル基を含有し
なければならないが、１．５個以上のカルボキシル基を
を含有するのが好ましい。使用されるべきポリプロピレ
ンすべてをグラフト共重合しても、極めて大量のカルボ
キシル共重合骨を含有するポリプロピレンを非グラフト
共重合ポリプロピレンと混和してもよい。

（Ｂ）シランサイジングされたガラス繊維複合素材は、
１０乃至６０重量％、ことに２５乃至５０重量％のガラ
ス成分を含をするように１枚或は複数枚のガラスマット
を有する。接着マット及び／或はニードリングマットを
使用するのが好ましい。

マットは、ランダムに配置した連続繊維、非整列配向の
切断繊維、或はまた全体的或は部分的に整列配向された
連続或は切断繊維の何れによって構成してもよい。坪ｆ
ｆ１２５０乃至１２００ｇ・「２となるように連続非整
列ガラス繊維から構成されるマットが好ましい。マット
はポリマー結合材或は機械的結合手段、例えばニードリ
ング、縫製或はキルテイング−により結合合体され得る
。ニードリングの場合にはガラス繊維の一部分は粉砕さ
れ、極めて長い繊維も短繊維も混在することになる。平
均繊維長さは鳳０乃至８０ｍ■であるのが好ましい。

本発明の利点はオルガノシランで被覆されたガラス繊維
を使用した場合にのみ達成され得る。好ましいサイジン
グ剤はアミノシラン、例えばｐ−アミノプロピルトリエ
トキシシランである。

他の好ましいサイジング剤、は、例えばβ−（３，４−
エポキシシクロヘキシル）−シラン及びメタクリロイル
オキシ−シラン、例えばβ−メタクリロイルオキシプロ
ピルトリメチルオキシ−シランである。

オルガノシランは、サイジング剤の一部を構成するが、
これは０．２乃至２重量％、ことに０．５乃至１重量％
のｍでガラス繊維にほどこされる。

複合素材はガラス繊維のほかに、慣用の添加剤、例えば
充填剤、安定剤、顔料、難燃化剤、帯電防止剤、核形成
剤、流動性改善剤などを含有することができる。

本発明複合素材は、押出し機中においてポリプロピレン
を溶融させ、シート押出しダイからポリプロピレンを押
出し、押出されたシートを予熱ガラス繊維マットと接着
合体させて製造するのが好ましい。

このようにして得られる型成形シート伏複合素材は、０
．８乃至８■諺の厚さを有するのが好ましいが、完全な
含浸を示す。繊維束は完全に個々のフィラメントに解繊
されている。型成形複合素材は、ポリプロピレン溶融温
度以上に加熱し、比較的低温（３０−９０℃）の型内で
圧縮して、容易に成形品とすることができる。

この本発明複合素材は、自動車部品、例えばシートフレ
ーム、バッテリー支持体、遮音カプセル、スポイラ−を
製造するために、またスーツケース棚、太陽光コレクタ
ーを製造するために使用され１５る。

本発明複合素材は、高強度、高剛性において秀れている
。ガラス繊維含有分２５乃至５０重量％を存する好まし
い実施形態において、ＤＩＮ　５３４５５による試験体
により２３℃において測定した引張り強さＺ　Ｇｔ、３
５＋　１．９−　Ｆ　（ＭＰ、）　　（式中Ｆはガラス
繊維含有分（ｆｆＺｆｆｉ％）である）よりも高い。ガ
ラス繊維含仔量が３０重量％であるならば、この数値は
９２にＰａをこえる。このガラス繊維含有量の市販ガラ
スマット補強ポリプロピレン複合素材は、８５にＰａ或
はそれ以下の引張り強さを示すに止まる。３０％のガラ
ス繊維を含有する本発明による複合素材は９５ＭＰａ、
或はそれ以上の引張り強さを示す。市販の複合素材では
、ガラス繊維含有分４０ｉ［１ｆ１％で始めて上記引張
り強さに達する。

引張り強さを８０℃で測定すると、両者の差違はさらに
明白である。ガラス繊維含有分が３０重量％の場合、市
販複合素材では５０ＨＰａ或はそれ以下であって、これ
では自動車の構造的部品、例えばシートフレームとして
使用することはｍ格外として許されない。

これに対して本発明複合素材の場合、　８０”Ｃにおい
て８５ＭＰａ乃至それ以上の引張り強さを示す。０１に
５３４５５により８０℃で測定した引張り強さ２′は、
２３℃で測定した引張り強さの０．８倍、ことに０．９
倍以下とはならない。これに対して市販の複合素材は２
に対して約５０乃至６０％程度の２′値を示すに過ぎな
い。

実施例９８％以上のアイソタクチブク構造係数、約１６５゜０
００以上のｆｆ１ｆｆｉ平均分子ｆｆｉ、、３．２のＬ
：Ｍｗ比を有するポリプロピレンを押出し機中において
溶融させた。この溶融体に対し、グラフト共重合後、モ
ノマー２０００１１位に対して２．０個のカルボキシル
基が存在するように、マレイン酸無水物を計量給送した
。

この酸変性ポリプロピレンを、β−アミノプロピルトリ
エトキシシラン含仔サすジング剤を被若されたガラス繊
維を重ね合わせ、ニードリング処理により形成されたガ
ラスマットを含浸させた。

この複合体をダブルベルトプレス装置で固定的に板伏に
合体形成した。この複合素材を製造されるべき部品に相
当する寸法に切断した。この素材部片を赤外線ラジェー
タで２００℃に加熱し、６０℃に制御された型内で自動
車シートフレーム形伏に加圧成形した。この複合材料の
引張り強さは室温で９０　ＭＰａ、　８０℃で８０．５
　ＭＰａｔ’あった。

代理人弁理士　　１）代　蒸　治

Claims

【特許請求の範囲】

（１）（Ａ）（ｉ）９７％以上のアイソタクチック構造
部分を有し、（ｉｉ）分子量（重量平均Ｍ＿ｗ）１００
，０００乃至３００，０００を有し、重量平均対数平均
割合Ｍ＿ｗ：Ｍ＿ｎが２乃至６である狭い分子量分布を
示し、（ｉｉｉ）モノマー単位２，０００に対して少な
くとも平均１個のカルボキシル基をグラフト共重合含有
するポリプロピレンと、（Ｂ）オルガノシラン層を被着
含有するガラス繊維のマット１０〜６０重量％とを有す
る、ガラス繊維マット補強ポリプロピレン。
（２）請求項（１）によるガラス繊維マット補強ポリプ
ロピレンから成る複合素材であって、ガラス繊維含有量
が２５乃至５０重量％であり、２３℃においてＤＩＮ５
３４５５による標準試験体で測定される引張り強さが、
式Ｚ＞３５＋１．９・Ｆ（式中、Ｚは（ＭＰ＿ａ）で表
される引張り強さ、Ｆは重量％で表される繊維含有量を
意味する）に相当することを特徴とする複合素材。
（３）請求項（２）による複合素材であって、８０℃に
おいてＤＩＮ５３４５５により測定される引張り強さＺ
′が、２３℃において測定された上記引張り強さＺの少
なくとも０．８倍であることを特徴とする複合素材。