JPH07148808A - ポリプロピレンの成形方法 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【目的】成形品表面の平滑性に優れ、しかも、剛性、耐
衝撃性、及び表面硬度等の機械的特性に優れたポリプロ
ピレンの成形方法を提供する。 【構成】１３５℃のテトラリン中で測定した極限粘度が
２．０〜１２．０ｄｌ／ｇのポリプロピレンをキャビテ
ィの全容積の１０％〜８０％の間のせん断速度が１５０
０〜１００００ｓｅｃ^-1で射出成形する。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】本発明は、成形品表面の平滑性に
優れ、しかも、剛性、耐衝撃性、及び表面硬度等の機械
的特性に優れたポリプロピレンの成形方法に関するもの
である。

【０００２】

【従来の技術】１３５℃テトラリン中で測定した極限粘
度が２．０〜１２．０ｄｌ／ｇのポリプロピレンは、一
般に市販されているポリプロピレンと比較し、剛性、耐
衝撃性、および表面硬度等の機械的特性に著しく優れた
ポリマーである。しかしながら、これらのポリプロピレ
ンは、溶融時の粘度が著しく高く、流動性が悪いため、
射出成形して得られた成形品表面の平滑性は一般に市販
されているポリプロピレンのものと比較し劣るものであ
った。

【０００３】従来、溶融粘度が高い樹脂の射出成形品表
面の平滑性を改良する手段として、樹脂の成形温度を上
げ、溶融粘度を下げて射出成形する方法が用いられてい
る。しかし、極限粘度が２．０〜１２．０ｄｌ／ｇのポ
リプロピレンを、高温で射出成形すると、射出成形品表
面の平滑性は改良されるものの、分子鎖の切断が起こ
り、優れた機械的特性を損なってしまうという問題があ
った。

【０００４】

【発明が解決しようとする課題】そこで、本発明の目的
は、極限粘度が２．０〜１２．０ｄｌ／ｇのポリプロピ
レンの射出成形品表面の平滑性を改良し、しかも、この
ポリプロピレンの機械的特性を最大限に引き出す射出成
形方法を提案することにある。

【０００５】

【課題を解決するための手段】本発明者らは、上記の課
題について鋭意研究を重ねた結果、成形品表面の平滑性
が良く、しかも、剛性、耐衝撃性、及び表面硬度等の機
械的特性に優れた成形品が得られることを見い出し本発
明を完成するに至った。

【０００６】即ち、本発明は、１３５℃のテトラリン中
で測定した極限粘度が２．０〜１２．０ｄｌ／ｇのポリ
プロピレンを、キャビティ内のせん断速度が１５００〜
１００００ｓｅｃ^-1で射出成形することを特徴とするポ
リプロピレンの成形方法である。

【０００７】本発明に用いられるポリプロピレンは、１
３５℃テトラリン中で測定した極限粘度が２．０〜１
２．０ｄｌ／ｇ、さらに好ましい範囲は２．２〜８．０
ｄｌ／ｇである。極限粘度が２．０ｄｌ／ｇ未満の場合
は、成形品表面の平滑性はおおむね良好なものの、一般
に市販されているポリプロピレンと比較し、著しく優れ
た機械的特性が発現せず好ましくない。また、極限粘度
が１２．０ｄｌ／ｇを超えるポリプロピレンは、キャビ
ティ内のせん断速度を１５００ｓｅｃ^-1以上で射出成形
することが困難で、しかも、得られた成形品表面の平滑
性は満足できるものではない。

【０００８】本発明に用いられるポリプロピレンは、プ
ロピレンの単独重合体の他、プロピレンとエチレン、１
−ブテン、１−ヘキセン、１−オクテン、及び４−メチ
ル−１ペンテン等の他のα−オレフィンとのランダム、
または、ブロック共重合体を含む。共重合体がランダム
共重合体の場合、共重合する他のα−オレフィンの量は
５ｍｏｌ％以下、ブロック共重合体の場合、他のα−オ
レフィンの量は２０ｍｏｌ％以下とするのが好ましい。

【０００９】本発明に用いられるポリプロピレンは１３
５℃テトラリン中で測定した極限粘度が２．０〜１２．
０ｄｌ／ｇのものであれば、その製造方法は如何なる方
法で製造されたものでも良く、チーグラー型重合触媒を
はじめ、その改良触媒を用いる公知の方法で何等制限な
く製造することができる。例えば、触媒として従来知ら
れているチタン化合物と有機アルミニウム化合物を組み
合わせて使用できるし、また、必要に応じて種々のエス
テル及びエーテル等の電子供与体と組み合わせることも
できる。重合様式は連続式、及びバッチ式のいずれでも
良く、ヘプタン等の溶液中で行われる溶液重合、プロピ
レン自身を溶媒とするスラリー重合、または気相重合で
あっても良い。重合は通常０℃〜１００℃の温度範囲で
プロピレン、及び必要に応じて水素を供給して重合を行
い、所定の重合を終えた後、イソプロピルアルコール等
の停止剤で重合を停止させる。このポリプロピレンの重
合において、例えば、分子量調節剤である水素の量を非
常に少なくするか、または、まったく用いずに重合を行
えば、本発明で用いられるポリプロピレンを得ることが
できる。

【００１０】本発明においては、成形時における流動性
の向上、ひいては成形性の向上のため、高分子量ポリプ
ロピレンと低分子量ポリプロピレンの混合物を用いるこ
とが好ましい。勿論、これらの混合物を用いる場合に
は、その混合物の１３５℃のテトラリン中で測定した極
限粘度は２．０〜１２．０ｄｌ／ｇであることが必要で
ある。

【００１１】このような混合物を構成する高分子量ポリ
プロピレンとしては、１３５℃のテトラリン中で測定し
た極限粘度が４．５〜１２．０ｄｌ／ｇ、さらには５．
５〜８．０ｄｌ／ｇであることが好ましい。一方、低分
子量ポリプロピレンとしては、高分子量ポリプロピレン
との混合性やブリードアウトの防止、および高分子量ポ
リプロピレンの機械的特性を損なわないようにするため
には、１３５℃のテトラリン中で測定した極限粘度が
０．０３〜３．５ｄｌ／ｇ、さらには０．０５〜３．０
ｄｌ／ｇの範囲であることが好ましい。さらに、本発明
における低分子量ポリプロピレンは、機械的特性を向上
させるため、¹³Ｃ−ＮＭＲにより求めたアイソタクチッ
クペンタッド分率が０．９６０以上、更に好ましくは、
０．９６５以上のものを使用することが好ましい。

【００１２】この方法における高分子量ポリプロピレン
は前記した方法により製造することができる。低分子量
ポリプロピレンの製造方法は、高分子量ポリプロピレン
と同様、チーグラー型重合触媒をはじめ、その改良触媒
を用いる公知の方法で重合されたものでよいが、アイソ
タクチックペンタッド分率を高めるための重合方法とし
て、特開平２−１７０８０２号公報に示されるようなチ
タン化合物、有機アルミニウム化合物、有機ケイ素化合
物およびヨウ素化合物の存在下に少量のプロピレンを予
備重合して得られた予備重合触媒を使用することが好ま
しい。重合様式は連続式、及びバッチ式のいずれでも良
く、ヘプタン等の溶液中で行われる溶液重合、プロピレ
ン自身を溶媒とするスラリー重合、または気相重合であ
っても良い。重合は通常０℃〜１００℃の温度範囲で、
プロピレン及び水素を供給して重合を行い、所定の重合
を終えた後、イソプロピルアルコール等の停止剤で重合
を停止させる。また、この低分子量ポリプロピレンは、
極限粘度が３．５ｄｌ／ｇを超えるポリプロピレンを過
酸化物による分解等の公知の方法で分解して得られるも
のであってもかまわない。

【００１３】本発明において高分子量ポリプロピレンと
低分子量ポリプロピレンとの混合物を用いる場合は、高
分子量ポリプロピレン１００重量部に対して、上記の低
分子量ポリプロピレンを５〜１００重量部の範囲、更に
好ましくは、１０〜８０重量部の範囲で混合すること
が、良好な成形性を得るために好ましい。混合して得ら
れる混合物の極限粘度は、良好な成形性とするために、
２．０〜４．５ｄｌ／ｇ、さらに２．２〜４．３ｄｌ／
ｇの範囲であることが好ましい。

【００１４】高分子量ポリプロピレンと低分子量ポリプ
ロピレンを混合する方法は特に制限はないが、ヘンシェ
ルミキサー等を使用し、両成分をドライブレンドする方
法、又は、重合時に多段階に両成分を製造する方法等を
用いることができる。

【００１５】本発明で用いるポリプロピレンには、成形
に際し、従来用いられている熱安定剤、耐候安定剤、核
剤、フィラー、顔料、および滑剤等の添加剤を添加する
ことができる。

【００１６】本発明においては、上記ポリプロピレン
を、キャビティ内のせん断速度が１５００〜１００００
ｓｅｃ^-1、さらに好ましくは、２０００〜８０００ｓｅ
ｃ^-1で射出成形を行う。せん断速度が１５００ｓｅｃ^-1
未満の場合は、成形品表面の平滑性が悪く、しかも、機
械的特性もキャビティ内のせん断速度が１５００〜１０
０００ｓｅｃ^-1で射出成形した成形品と比較すると劣る
ものである。また、せん断速度が１００００ｓｅｃ^-1を
超える場合は、キャビティ内でのポリプロピレンの流れ
が乱れるため、良好な成形品表面の平滑性が得られな
い。

【００１７】なお、本発明のキャビティ内のせん断速度
とは、樹脂がキャビティの全容積の１０〜８０％の容積
に充填される範囲でのせん断速度の平均値をいい、この
範囲において、せん断速度を１５００〜１００００ｓｅ
ｃ^-1とすることが必要である。せん断速度は、市販のソ
フトウェア、例えば、ＭＯＬＤＦＬＯＷ社製の金型内流
動解析ソフト”ＭＯＬＤＦＬＯＷ／ＦＬＯＷ Ｒｅｌ．
８．１”等を用い、各種のキャビティ形状について算出
することができる。キャビティの形状が単純な形状のと
きは、簡単な計算式で算出することができる。例えば、
キャビティの形状が円柱の場合、その流れを円管流動と
し、半径をｒ（ｃｍ）、射出容量をＱ（ｃｍ³／ｓｅ
ｃ）とすると、せん断速度（γ）は、γ＝４Ｑ／πｒ³
（ｓｅｃ^-1）で示される。また、キャビティの形状が平
板の場合は、その流れをスリット流動とし、幅をＢ（ｃ
ｍ）、その厚みをＨ（ｃｍ）とすると、せん断速度
（γ）は、γ＝６Ｑ／ＢＨ²（ｓｅｃ^-1）で示される
（ただし、Ｂ＞Ｈ）。

【００１８】樹脂がキャビティの全容積の１０％に達す
るまでの間、及び８０％を超えて充填される範囲でのせ
ん断速度は特に制限はないが、１０％までの充填におい
ては樹脂のジェッティングが生じない様、また、８０％
を超える充填においては成形品に焼けが生じない様、せ
ん断速度の平均値を１５００ｓｅｃ^-1未満とすることが
好ましい。

【００１９】さらに、樹脂がキャビティ全体に充填され
た時点から、充填された樹脂に適当な保圧をかけ、成形
品の形状を整えることが好ましい。なお、せん断速度が
１５００ｓｅｃ^-1未満、または、１００００ｓｅｃ^-1を
超える場合は、この保圧を如何なる値にしようとも平滑
性が良好な成形品を得ることは困難である。

【００２０】本発明で用いられる射出成形機は、上記ポ
リプロピレンを、キャビティ内のせん断速度が１５００
〜１００００ｓｅｃ^-1で射出成形できるものであれば特
に制限はないが、上記せん断速度を得るため、射出圧力
が大きく、しかも、アキュムレーターを取り付け、射出
速度が大きい射出成形機を用いることが好ましい。ま
た、成形温度は１８０℃〜２６０℃、さらには１９０℃
〜２５０℃の範囲で成形することが、良好な平滑性と機
械的特性の成形品を得ることができるために好ましい。

【００２１】本発明で用いられる金型も特に制限はな
く、一般の射出成形で使用されている金型を用いても良
いし、キャビティ内を真空引きできる機能を有した金型
を用い、上記ポリプロピレンを減圧されたキャビティ内
に充填しても良い。金型温度は２０〜１２０℃、さらに
は３０℃〜１００℃の範囲が好ましい。

【００２２】

【発明の効果】本発明のポリプロピレンの成形方法は、
成形品表面の平滑性が良好で、しかも、機械的特性に優
れたポリプロピレンの成形品を得ることができる。した
がって、本発明のポリプロピレンの成形方法は、機械的
強度が必要な歯車、パッキン等の機械部品、ラジエター
タンク、ピラー等の自動車部品、及び各種ライニング材
の成形方法として用いることができる。

【００２３】

【実施例】以下、本発明を実施例、及び比較例を掲げて
説明するが、本発明はこれらの実施例に限定されるもの
ではない。実施例に先だって、実施例で用いた射出成形
機、金型、及び測定方法について説明する。

【００２４】（１）射出成形機 型締力１５０トンのアキュムレーター付き射出成形機を
用いた。なお、射出シリンダ温度は２１０℃に設定し
た。

【００２５】（２）金型 １２７ｍｍ×１２．７ｍｍ×ｔ３．２ｍｍのキャビティ
を有する金型に長手方向の一端よりポリプロピレンを充
填し、平板を成形した。金型の設定温度は８０℃とし
た。

【００２６】（３）極限粘度 １３５℃のテトラリン中で測定した。

【００２７】（４）せん断速度 ポリプロピレンの流れをスリット流動と仮定し、幅をＢ
＝１．２７（ｃｍ）、厚みをＨ＝０．３２（ｃｍ）、射
出容量をＱ（ｃｍ³／ｓｅｃ）とし、せん断速度γを次
式により求めた。 γ＝６Ｑ／ＢＨ²（ｓｅｃ^-1）（ただし、Ｂ＞Ｈ）。

【００２８】なお、以下の実施例および比較例において
は、樹脂がキャビティの全容積の１０％に達するまでは
せん断速度を１０００ｓｅｃ^-1とし、１０％に達した時
点で所定のせん断速度となるようにせん断速度を上昇さ
せてキャビティの全容積の８０％に達するまでそのせん
断速度を維持し、その後にせん断速度を１０００ｓｅｃ
^-1まで下げて射出成形終了時にはせん断速度０とする方
法を採用した。

【００２９】（５）曲げ弾性率 ＡＳＴＭ：Ｄ７９０に準じ曲げ弾性率を測定した。

【００３０】（６）Ｉｚｏｄ衝撃強度 ＡＳＴＭ：Ｄ２５６に準じ測定した。

【００３１】（７）エンピツ引っかき硬度 ＪＩＳ：Ｋ５４０１に規定される試験機を用い、荷重１
００ｇで測定した。

【００３２】（８）成形品表面の平滑性 成形品表面を肉眼観察し、以上の３段階評価を行った。

【００３３】○：ヒケが殆ど見らず、平滑性が良好であ
る。

【００３４】△：ヒケが少し見られ、平滑性が若干劣
る。

【００３５】×：ヒケが大きく、平滑性が悪い。

【００３６】実施例１ 特開平３−７７０４号公報の方法に準じて重合した、１
３５℃テトラリン中で測定した極限粘度が９．２ｄｌ／
ｇであるホモポリプロピレンをキャビティ内のせん断速
度４４００ｓｅｃ^-1で射出成形し、得られた成形品の曲
げ弾性率、Ｉｚｏｄ衝撃強度、エンピツ引かき硬度、及
び成形品表面の平滑性を測定した。結果を表１に示し
た。

【００３７】比較例１ 実施例１と同じホモポリプロピレンを用い、せん断速度
１１００ｓｅｃ^-1で射出成形を行った。結果を表１に示
した。

【００３８】実施例２、３、４ 極限粘度６．０ｄｌ／ｇのホモポリプロピレンを用い、
せん断速度を７８００、４４００、及び２１００ｓｅｃ
^-1で射出成形を行った。結果を表１に示した。

【００３９】比較例２、３ 実施例２と同じホモポリプロピレンを用い、せん断速度
を１２０００、及び１１００ｓｅｃ^-1で射出成形を行っ
た。結果を表１に示した。

【００４０】実施例５、６、７ 極限粘度６．０ｄｌ／ｇの高分子量ホモポリプロピレン
１００重量部と、極限粘度１．１ｄｌ／ｇの低分子量ホ
モポリプロピレン２５重量部をヘンシェルミキサーで混
合し、極限粘度４．２ｄｌ／ｇのポリプロピレン組成物
を得た。このポリプロピレン組成物をせん断速度７８０
０、４４００、及び１８００ｓｅｃ^-1で射出成形を行っ
た。結果を表１に示した。

【００４１】比較例４、５ 実施例５と同じポリプロピレン組成物を用い、せん断速
度１２０００、及び１１００ｓｅｃ^-1で射出成形を行っ
た。結果を表１に示した。

【００４２】実施例８、９ 極限粘度４．１ｄｌ／ｇのホモポリプロピレンを用い、
せん断速度７８００、及び２９００ｓｅｃ^-1で射出成形
を行った。結果を表１に示した。

【００４３】比較例６、７ 実施例８と同じポリプロピレン組成物を用い、せん断速
度１２０００、及び１１００ｓｅｃ^-1で射出成形を行っ
た。結果を表１に示した。

【００４４】実施例１０、１１ 極限粘度６．０ｄｌ／ｇの高分子量ホモポリプロピレン
１００重量部と、極限粘度０．４６ｄｌ／ｇの低分子量
ホモポリプロピレン４０重量部をヘンシェルミキサーで
混合し、極限粘度２．６ｄｌ／ｇのポリプロピレン組成
物を得た。このポリプロピレン組成物をせん断速度９０
００、及び３１００ｓｅｃ^-1で射出成形を行った。結果
を表１に示した。

【００４５】比較例８、９ 実施例１０と同じポリプロピレン組成物を用い、せん断
速度１３０００、及び１１００ｓｅｃ^-1で射出成形を行
った。結果を表１に示した。

【００４６】比較例１０、１１、１２ 極限粘度１．６ｄｌ／ｇのホモポリプロピレンを用い、
せん断速度７８００、２９００、及び１１００ｓｅｃ^-1
で射出成形を行った。結果を表１に示した。

【００４７】

【表１】

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】１３５℃のテトラリン中で測定した極限粘
   度が２．０〜１２．０ｄｌ／ｇのポリプロピレンをキャ
   ビティ内のせん断速度が１５００〜１００００ｓｅｃ^-1
   で射出成形することを特徴とするポリプロピレンの成形
   方法。