JPH1017734A

JPH1017734A - 成形材料用ウォラストナイト配合ポリプロピレン樹脂組成物

Info

Publication number: JPH1017734A
Application number: JP17033596A
Authority: JP
Inventors: Morikazu Kitsukawa; 盛和橘川; Minoru Mita; 稔三田; Kazuo Natori; 和男名取
Original assignee: Kawatetsu Mining Co Ltd
Current assignee: JFE Mineral Co Ltd
Priority date: 1996-06-28
Filing date: 1996-06-28
Publication date: 1998-01-20

Abstract

(57)【要約】【課題】強度、剛性、耐熱性等にすぐれ、物性や成形収
縮率等の異方性の小さい成形品を成形することができ、
顔料や着色剤の配合により成形品の使途に応じて任意に
着色することができるポリプロピレン樹脂組成物を提供
する。【解決手段】ポリプロピレン：３０〜７０重量％と、平
均繊維径２〜６μｍ、平均繊維長３０〜１００μｍ、ア
スペクト比１０〜１５の針状ウォラストナイト：７０〜
３０重量％との合計量１００重量部に、滑剤を０．３〜
３重量部配合した成形材料用ウォラストナイト配合ポリ
プロピレン樹脂組成物である。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は、自動車部品、事務
機器部品、家電製品部品、建築・住宅関連部材等の成形
材料として有用な、強度、剛性、耐衝撃性、耐熱性、寸
法安定性等にすぐれた成形材料用ウォラストナイト配合
ポリプロピレン樹脂組成物に関する。

【０００２】

【従来の技術】一般に、樹脂を強化するための充填剤と
して、ガラス繊維が使用されているが、ガラス繊維を配
合した樹脂組成物は、成形加工時の繊維の配合に伴って
生じる成形収縮率の異方性が大きいため、反り変形を生
じ易く、また成形品の強度等の物性の異方性や表面平滑
性の低下を生じ易い問題がある。そこで成形加工時の配
向とそれに伴う異方性を可及的に抑えながら樹脂を強化
する添加材として、タルク（マグネシウムのけい酸塩鉱
物）や、マイカ（ふつ素含有金雲母）等の薄片形状を有
する充填剤が使用される。

【０００３】また、従来から、ポリプロピレン樹脂に炭
酸カルシウム、タルク、マイカ、ガラス繊維等各種の無
機充填剤を充填して機械的強度、耐熱性等の物性向上を
図る技術が知られている。特にタルクは価格が安いこと
から多く使用されている。これらの無機充填剤を充填し
たポリプロピレン樹脂は、自動車部品や家電部品等の工
業部品分野を中心に種々の用途に使用されており、その
機械的強度、なかでも剛性と耐衝撃性とのバランス向上
に対する要求は極めて高い。

【０００４】タルクは白色の薄片状物質であるので、こ
れを充填剤とする樹脂組成物は、顔料や着色剤の配合に
より、成形品の使途に応じた任意の色に着色することが
できる。しかし、タルクの使用による樹脂の補強効果は
低く、しかも３００℃以上の温度で結晶水を放出する脱
水反応が生じ、熱的安定性に乏しい。このため、その使
途はポリプロピレンやポリエステル等の汎用プラスチッ
クを対象とし、例えば自動車用インストルメントパネ
ル、食品容器等の成形品の材質改善に利用されるにとど
まるものである。

【０００５】他方、マイカは、補強効果に優れ、かつ脱
水反応温度も比較的高く（４００℃以上）、良好な熱的
安定性を有しているので、ポリアミド（例えばナイロン
６）やポリブチレンテレフタレート等のエンジニアリン
グプラスチックを対象とする補強材として有用である。
しかし、マイカの充填により樹脂組成物は有色（茶色）
となり、顔料や着色剤を配合して所望の色に着色するこ
とが困難である。このため、その成形品は、直接目に触
れることのない内部部品等の使用に限定されている。

【０００６】さらには、最近、各種製品の高級志向に伴
って剛性や耐熱性のより向上した成形材料が要求される
ようになっているのが現状である。

【０００７】

【発明が解決しようとする課題】本発明は、上記事情に
鑑み、強度、剛性、耐熱性等にすぐれ、かつその物性や
成形収縮率等の異方性の小さい成形品を成形することが
できると共に、顔料や着色剤の配合により成形品の使途
に応じて任意に着色することができるポリプロピレン樹
脂組成物を提供することを目的とする。

【０００８】ポリプロピレン樹脂組成物からなる成形材
料の剛性や耐熱性をより向上させるには、無機充填剤の
充填量を増加させることや繊維状の無機充填剤を使用す
ることが考えられる。無機充填剤の充填量を増加させる
場合、マトリクス樹脂との相溶性を向上させる必要があ
ることから、表面処理剤で無機充填剤の表面を処理して
用いることが考えられるが、シランカップリング剤、チ
タンカップリング剤、金属石鹸、ワックス、界面活性剤
等、従来の表面処理剤では剛性の著しい向上は見られな
かった。また、繊維状の無機充填剤を使用する技術で
は、繊維の充填により剛性は向上するものの、充填量が
増えるにつれて耐衝撃性が大幅に低下し、流動性あるい
は色相の悪化が起こるという欠点を有している。そのた
め、比較的少量で用いることが重要であるが、そうする
と、満足な剛性が得られないという問題が残る。この問
題は、是非とも解決されることが望まれる。

【０００９】本発明の目的は、無機充填剤を充填する系
において、耐衝撃性が実用域に維持されながら剛性が著
しく改善され、表面平滑性に優れ、かつ色相の改良され
たポリプロピレン樹脂組成物を提供することにある。

【００１０】

【課題を解決するための手段】本発明は、上記課題を解
決するために開発されたもので、ポリプロピレン樹脂に
特定の無機充填剤と有機酸を配合することにより得られ
る、剛性が著しく改善され、かつ、色相の改良されたポ
リプロピレン樹脂組成物である。すなわち、本発明は、
ポリプロピレン：３０〜７０重量％と、ウォラストナイ
ト（けい灰石）：７０〜３０重量％との合計量１００重
量部に、滑剤を０．５〜１重量部配合したことを特徴と
する成形材料用ウォラストナイト配合ポリプロピレン樹
脂組成物である。この組成物において、前記ウォラスト
ナイトは平均繊維径２〜６μｍ、平均繊維長３０〜１０
０μｍ、アスペクト比１０〜１５の針状ウォラストナイ
トとすれば好ましく、また、前記ウォラストナイトはア
ミノ系シランカップリング剤、エポキシ系シランカップ
リング剤、又はチタネート系カップリング剤で処理した
ものとすれば一層好適である。

【００１１】本発明の樹脂組成物は、成形材料用ウォラ
ストナイト配合ポリプロピレン樹脂組成物であって、ウ
ォラストナイトの配合が３０重量％未満ではウォラスト
ナイトを配合する効果が小さく、一方、７０重量％を越
えると、組成物の流動性が悪くなり、成形が困難になる
ので限定した。次に滑剤について説明する。

【００１２】樹脂に充填剤を充填すると充填量の増加と
ともにコンパウンドのＭＦＲ（メルトフローレート：溶
融時の流動性）は低下する。その結果成形時に射出シリ
ンダの温度を高くすること、金型の温度を高くすること
および射出圧力を高くすることが必要となり、またジェ
ッティングにより成形品の外観を著しく悪化させる。こ
れらの弊害を解決するために滑剤を添加する。

【００１３】滑剤としてはポリエチレンワックス、モノ
アマイド（ステアリン酸アマイド、オレイン酸アマイド
など）、グリセリンエステル（ステアリン酸モノグリセ
ライド）が望ましいが、高級脂肪酸（ステアリン酸、ラ
ウリン酸、ミリスチン酸、パルミチン酸など）、高級脂
肪酸金属塩（ステアリン酸亜鉛、ステアリン酸マグネシ
ウム、ステアリン酸カルシウムなど）なども配合するこ
とができる。

【００１４】滑剤の添加量は、ポリプロピレンとウォラ
ストナイトの合計１００重量部に対して、０．３〜３重
量部を配合する。０．３重量部未満では添加効果が少な
く、３重量部を越える量を配合すると、成形品の加熱変
形温度（ＨＤＴ）が低下し着色が激しくなって好ましく
ない。また成形品の表面にブリードして塗装する製品で
あれば塗装性を著しく悪化させる。よって、０．３〜３
重量部に限定した。さらに好ましくは、０．５〜１重量
部とするのがよい。

【００１５】ポリプロピレン樹脂中に配合するウォラス
トナイトは、平均径２〜６μｍとする。平均径が２μｍ
未満では、曲げ強度、曲げ弾性率および引張強度の物性
が不十分である。平均径が６μｍを越えると、伸び、ア
イゾット衝撃値の物性が不十分である。また、繊維長が
３０μｍ未満では曲げ弾性率がタルクより劣る。一方、
繊維長が１００μｍを越えると、毛玉が発生しやすく、
樹脂への均一分散が充分でなく、ＭＦＲを除く曲げ強
度、曲げ弾性率、引張強度、伸びおよびアイゾット衝撃
値において従来市販のウォラストナイトと比較して大き
な効果が発現されない。

【００１６】アスペクト比が１０未満では従来品と同様
であり、格別の効果がない。アスペクト比が１５を越え
ると製法上非常に工数がかかり、ウォラストナイトの価
格が高くなり実用的でないので制限される。しかし、価
格の問題がなくなれば、２０までは好適である。

【００１７】

【発明の実施の形態】本発明は、ポリプロピレン樹脂に
特定の無機充填剤を配合することにより得られる、剛性
が著しく改善され、表面平滑性・強度・耐衝撃性・耐熱
性・寸法安定性に優れ、かつ色相の改良されたポリプロ
ピレン樹脂組成物である。従って、本発明の樹脂組成物
は自動車部品（例えば、ワンピースイストルメントパネ
ル、フラスターリッド、エアコングリル、サンシェード
等の内装品、ベントルーパ、ハブキャップ、ボイルカバ
ー、ラジェータグリル等の外装品）をはじめ、各種の家
電製品や事務機器類等のケーシング、ハウジングおよび
内部部品、建築・住宅関連部材、その他種々の機械部
品、構造部材等の成形材料として有用である。

【００１８】上記ウォラストナイトは、サイズ及びアス
ペクト比から樹脂の補強効果が高く、かつ成形加工時の
配向が少ない。しかも結晶水がないので、タルクやマイ
カ等のような脱水反応を生じない。耐熱性にもすぐれ、
化学的にも極めて安定している。ウォラストナイトを補
強材として含有する本発明の樹脂組成物より製造される
成形品は、マイカやガラス繊維で強化された樹脂成形品
と比べて、同等ないしこれを凌ぐ強度、剛性（高弾性係
数）、耐衝撃性等の機械的性質を有し、耐熱性（熱変形
温度）も高い。また、ガラス繊維を使用した樹脂組成物
と異なって成形加工での配向が小さいので、成形収縮率
や成形品の諸物性の異方性が小さく、マイカやタルクを
使用した樹脂成形品と同様の良好な等方性が確保され
る。更に、薄片状チタン酸カリウム粒子は、それ自体白
色の粒子であるので、マイカを含有した樹脂のような着
色の制限をうけず、各種の顔料や着色剤を配合して成形
品の使途に応じた任意の色に着色することができる。

【００１９】本発明の樹脂組成物の製造及び樹脂組成物
の成形加工は、常法に従って行うことができる。例え
ば、熱可塑性樹脂では、二軸スクリュー押出機を使用
し、押出機の上流端で樹脂を投入し、樹脂が溶融した時
点で、ウォラストナイトおよび必要に応じて配合される
添加剤等をサイドフィードにより加えて混練した後、押
出し、水冷、カッテイングを行ってペレットとして製造
する。別法として、樹脂と薄片状チタン酸カリウム粒子
および添加剤等をブレンダーで混合し、混練押出機で混
練し押出後、水冷しカッテイングする方法があるが、こ
の方法では混練ゾーンが長く、ウォラストナイトが切断
され、コンパウンド強度が低下するので好ましくない。

【００２０】押出機としては、同方向二条二軸の押出機
（東芝機械（株）製ＴＥＭ３５Ｂ、Ｌ／Ｄ＝３１．９）
を用い、押出条件は温度２００（ホッパー側）〜２３０
℃（ノズル）、スクリュー回転数１３０ｒｐｍ、吐出量
１０ｋｇ／Ｈで実施した。射出成型機（住友重機械プラ
スチックシナリー（株）ＳＨ７５）により試験片を成型
した。温度はホッパー側より２００〜２３０℃、射出圧
力６００ｋｇ／ｃｍ²、金型温度５０℃である。

【００２１】成型した試験片を恒温恒湿槽（２３±１
℃、５０±５％）で４８時間状態調節後、物性測定を行
った。引張試験、曲げ試験はインストロン・ジャパン
（株）製４３０３型の強度試験機を使用して測定した。
曲げ強度、曲げ弾性率は、ＡＳＴＭ−Ｄ７９０により、
１／４インチのタンザクを曲げ速度３ｍｍ／ｍｉｎ、支
点間距離１００ｍｍで測定した。また、引張速度は、Ａ
ＳＴＭＤ−６３８により、１／８インチのダンベルを引
張速度５ｍｍ／ｍｉｎ、チャック間距離１１０ｍｍで測
定した。さらに、アイゾット衝撃値は、１／４のインチ
タンザクを東測精密工業（株）製ノッチングマシーンに
よりノッチング加工を実施し、ＪＩＳＫ７１１０によ
り、アイゾット衝撃試験機（東洋精機（株）製、振上角
度；１５０度、荷重；２．７５Ｊ）を用いて測定した。
ＭＦＲは、コンパウンドペレット７ｇを所定の条件で乾
燥後、東洋精機（株）製メルトインデクサ（Ｐ−００
１）で余熱４分後、ＪＩＳＫ７２１６により温度２３０
℃、荷重２１６０ｇで測定した。

【００２２】二軸スクリュー押出機により、マトリック
ス樹脂と種々の充填剤の混練押出を行ってポリプロピレ
ン樹脂組成物を調製し、ペレット化した。使用したマト
リックス樹脂は、ポリプロピレン（三井東圧化学（株）
製「三井ノーブレンＳＴＦＬ−Ｍ」）である。充填剤
は次の（ａ）〜（ｄ）を用いた。充填剤はガラス繊維を
除き、シラン系カップリング剤（日本ユニカ（株）製ア
ミノシラン「Ａ−１１００」）で表面処理したものを使
用した。（ａ）平均粒子径：４μｍ、平均繊維長：５０μｍ、ア
スペクト比：１１．２のウォラストナイトＣａＳｉＯ
₃ （川鉄鉱業株式会社製「ＰＨ４５０」）（ｂ）平均長：３ｍｍ、平均径：１３μｍのガラス繊維
（旭ファイバーガラス（株）製チョップドストランド
「ＣＳＯ₃ ＭＡ４８６Ａ」）（ｃ）平均径：１．８μｍのタルク（松村産業（株）製
「ハイフィラー＃５０００ＰＪ）（ｄ）平均粒子径：１０μｍ、平均繊維長：２４μｍ、
アスペクト比：２．４のウォラストナイト（ＮＹＣＯ社
製「ＮＹＡＤ３２５」）次に滑材として、ステアリン酸アマイド（花王株式会社
製、脂肪酸アマイドＳ、白色粉末、融点：１００〜１０
５℃）、ポリエチレンワックス（三洋化成株式会社製、
サンワックス１９１Ｐ、淡黄粉末、軟化点：１０３℃）
をそれぞれ実施例２〜６に添加したものを試験に供し
た。

【００２３】以上の測定結果を表１及び図１〜図６に示
した。表中ＰＰはポリプロピレン、ＧＦはガラス繊維で
ある。

【００２４】

【表１】

【００２５】表１において実施例１（ＰＰ＝１００％）
は原料である。実施例２〜６は本発明の実施例で曲げ強
度、曲げ弾性率、引張強度、伸び、衝撃強度、ＭＦＲが
バランスよく向上している。滑材を配合しない比較例７
〜９ではＭＦＲ以外の特性はほぼ同等であるがＭＦＲが
低い。ガラス繊維（ＧＦ）を用いた比較例１０〜１２で
は曲げ強度、曲げ弾性率、衝撃強度は高いが伸びが小さ
く、また、異方性が大である。タルクを用いた比較例１
３〜１５では曲げ強度と衝撃強度の向上がやや不足であ
る。他社のウォラストナイトを配合した参考例１６〜１
８では、各特性ともバランスよく向上しているが、実施
例２〜６と比較すると、やや劣る特性となっている。

【００２６】

【発明の効果】ウォラストナイトを補強材（充填剤）と
して含有する本発明のポリプロピレン樹脂組成物は、成
形加工時の配向とそれに伴う収縮率の異方性が小さく、
得られる成形品は反り変形等が小さく寸法精度が良好で
あり、また強度、剛性、衝撃強度、耐熱性等がすぐれた
諸物性を有している。顔料、着色剤等の配合により成形
品の使途に応じた任意の着色も可能である。本発明の効
果は、特に射出成形体において大きく、例えば自動車バ
ンパー、同インストルメントパネル等の外装、内装部
品、洗濯機・冷蔵庫部品、テレビ・掃除機等の家電部
品、日用品、高剛性コンテナほか各種の産業資材等の射
出成形体に効果的に用いることができる。

【００２７】本発明の樹脂組成物に含有されるウォラス
トナイト（モース硬度４．５）はガラス繊維（モース硬
度約６．５）に比し軟質であるので、樹脂組成物の混
練押出し、および成形加工におけるシリンダ、スクリユ
ー、ノズル、金型等の表面の摩耗損傷が緩和され、これ
らの部材の耐用寿命の向上、メンテナンスの軽減等の効
果も得られる。

【００２８】また、ガラス繊維配合物より高配合が可能
で、表面平滑性にすぐれる。本発明の効果は剛性が著し
く改良され、強度・耐衝撃性・耐熱性・等方性等に優
れ、かつ色相の改良されたポリプロピレン樹脂組成物の
成型品が得られる。

【図面の簡単な説明】

【図１】充填剤配合率と曲げ強度との関係を示すグラフ
である。

【図２】充填剤配合率と曲げ弾性率との関係を示すグラ
フである。

【図３】充填剤配合率と引張強度との関係を示すグラフ
である。

【図４】充填剤配合率と伸びとの関係を示すグラフであ
る。

【図５】充填剤配合率と衝撃値との関係を示すグラフで
ある。

【図６】充填剤配合率とＭＦＲとの関係を示すグラフで
ある。

Claims

【特許請求の範囲】

【請求項１】ポリプロピレン：３０〜７０重量％と、ウ
ォラストナイト：７０〜３０重量％との合計量１００重
量部に、滑剤を０．３〜３重量部配合したことを特徴と
する成形材料用ウォラストナイト配合ポリプロピレン樹
脂組成物。
【請求項２】前記ウォラストナイトは平均繊維径２〜６
μｍ、平均繊維長３０〜１００μｍ、アスペクト比１０
〜１５の針状ウォストナイトであることを特徴とする請
求項１記載の成形材料用ウォラストナイト配合ポリプロ
ピレン樹脂組成物。
【請求項３】前記ウォストナイトはアミノ系シランカッ
プリング剤、エポキシ系シランカップリング剤、又はチ
タネート系カップリング剤で処理したものであることを
特徴とする請求項１又は２記載の成形材料用ウォラスト
ナイト配合ポリプロピレン樹脂組成物。