JPS6090239A - ガラス繊維補強プロピレン系樹脂組成物 - Google Patents

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】 本発明は特定のガラス繊維を、場合により不飽和有機酸
またはその誘導体で変性した結晶性プロピレン重合体（
以下、変性プロピレン重合体と称す）とともに結晶性プ
ロピレン重合体に％定量配合して得られる耐熱剛性が著
しく優れ、成形反り変形、再加熱反り変形および衝撃強
度も良好な樹脂組成物に関するものである。

結晶性プロピレン重合体にガラス繊維を配合して、耐熱
剛性、機械的強度、耐クリープ性等を向りさせる手法は
広く試みられている。

然し乍ら、ガラス繊維強化プロピレン重合体（以下ＦＲ
ＰＰと称す）ｌｄ、前記の特長を有する反面、その射出
成型品等に於ける衝撃強度（特に面強度）が低かったり
、成形品の反り変形（ガラス繊維の配向性やガラス繊維
と樹脂の収縮差等に起因して発生）等の問題があり、Ｆ
ＲＰＰの幅広い用途、例えば自動車内装大型部品等への
進出が阻まれていた。

これらの問題に関しては、板状フィラー、ゴム状成分の
活用等の手法が試みられている。（特開昭５１−１３６
７３６、同５２−８０５４号公報）然しなから、これら
は肝腎の耐熱剛性や衝撃強度が低下する欠点を有してい
る。

本発明け、これら従来技術の不満足な点を改善すること
を目的とし、特定のガラス繊維を特定量および場合によ
り、特定の変性プロピレン重合体を併用してプロピレン
重合体に配合した場合に、樹脂の耐熱剛性が極めて改良
され、成形反り変形、再加熱反り変形およｄ衝撃強度（
特に面強度）も良好なレベルに保持されることを見い出
して為されたものである。

すなわち本発明は、下記（ａ）〜（ｃ）の成分からなる
ことを特徴とするガラス繊維補強プロピレン系樹脂組成
物である。

（ａ）結晶性プロピレン重合体１０〜７０重量部、（ｂ
）平均直径が７μ以下でかつ集束剤付着量が０．０１〜
０．３重量％であるガラス繊維３０超過〜７０重量部、 （ｃ）不飽和有機酸またはその誘導体で変性した結晶性
プロビレ〈重合体０〜２０重号部、本発明の組成物は、
耐熱剛性が極めて改良されるばかりでなく、成形反り変
形、再加熱反妙変形も小さく、かつ衝撃強度（特に面強
度）が実用十分で、ウェルド強度・耐熱性等も良好であ
る為、高レベルの品質が要求される分野への適用が可能
である。

本発明で用いる上記（ａ）成分である結晶性プロピレン
重合体は、立体規則性を有するプロピレンの単独重合体
（ポリプロピレン）、プロピレン以外のαオレフィン、
たとえばエチレン、ブテン−１、ヘンテン−１、ヘキセ
ン−１、ヘンテン−１、オクテン−１等（好ましくは炭
素数８以下のαオレフィン、中でも特にエチレン、ブテ
ン−１が好咬１−２い）を４０重量％以下、好ましくは
３０重借チ以下含有するプロピレンとこれらαオレフィ
ンとの二元以上のブロックまたはランダム共重合体、若
しくけこれら重合体を酸化、塩素化、スルホン化、グリ
シジル化等の変性をしたもの等であり、これらは結晶性
を表わすアイソタクチック・インデックス（ＩＩ）が４
０以上のものである。ＩＩが６０以トのものが好ましく
、中でも特にｌｌ７５以上のものが良い。ｌＩ４０未満
のものは剛性が不足する。これらの中で特にポリプロピ
レンとグロビレンーエチレンランダム又はブロック共重
合体（とりわけエチレン含量が１〜３０重量％、更）゛ には３〜２５重黄％のプロピレン−エチレンメロツク共
重合体）が好ましい。前者は、とりわけ耐熱剛性を重要
視するケースに、また後者は、衝撃強度とのバランスを
重要視するケースに適する。

又、成形時の流動性を良くするにはこれらプロピレン重
合体はメルトフローレー）（ＭＦＲ）が一般に帆０１〜
２００ｆ／１０分程度、好ましくは０．３〜１２０１／
１０分のものである。

ＭＦＲがｏ、ｏｘｆ／ｌｏ分未満のものけ成形不良を起
こ（２易く、成形外観が不良となり、一方、２ｏｏｙ／
ｌｏ分を越えるものは衝撃強度が不足する。ここでＭＦ
Ｒは、Ｊ　Ｉ　Ｓ−に７２１０（２３０℃、２．１６Ｋ
ｇ荷重）に準拠して測定［、たものである、なおこれら
のプロピレン重合体はどの様な割合で併用しても差し支
えない。これらの重合体はチーグラー・ナツタ触媒で重
合されるものであるが、通常市販のものから適宜選択し
て用いる事ができる。

次に、本発明で用いる伽）成分であるガラス繊維は、平
均直径が７μ以下、好ましくは２〜７μで、かつその表
面への集束剤（これにはいわゆるサイジングを目的とし
た集束成分と樹脂との接着性・相溶性を目的とした表面
処理成分を含む）の乾燥什、ヒは後の最終付着計が０．
０１〜０．３重量％のものである。このガラス繊維の製
造法は、例えば次の様な方法に依る。先ず、溶解したガ
ラスをマーブルと称する所定の大きさのガラス玉に成形
し、それをブッシングと称する採糸炉にて加熱軟化せし
め、該炉テーブルの多数のノズルから流下させ、この素
地を高速度で延伸しながら、その途中に設けた集束剤塗
布装置にて浸漬で集束剤を付着させて集束し、乾燥して
回転ドラムで巻き取る、この時のノズル径寸法と引取り
速度および引セリ雰囲気温度等を調節してガラス繊維の
平均直径を所定の寸法にする。同時に、集束剤濃度・種
類・塗布時間等を調節して乾燥後の最終集束剤付着骨を
０．０１〜０．３重量％とする。

また、該ガラス繊維の長さは特定されるものでなく、従
って形態はロービング、チョツプドストランド、ストラ
ンド等測れでも良いが、プロピレン重合体との混合作業
性上１〜８喘程度のチョプドストランドが好ましい。こ
の場合の集束本数は通常ｉｏｏ〜５，０００本が好まし
く、特に５００〜２，０００本が好ましい、また、プロ
ピレン重合体への混線後の最終長さが平均０．１問以上
に得られるならば、いわゆるミルドファイバー、ガラス
パウダーと称せられるストランドの粉砕品でも良く、ま
た、連続単繊維系のスライドバー状のものでも良い。原
料ガラスの組成は、無アルカリのものが好壕しく、例の
一つにＥガラスがある。

該ガラス繊維は従来のプラスチック補強用に用いられた
ものに較べ、平均直径が小さく同一充填量に対する補強
効果（耐熱剛性、衝撃強度、引張強度等）が増大する以
外、成形反り号及び再加熱反り変形量を低減化せしめ、
まだ、集束剤付着量の極低減化をはかったことに依り、
集束性と開繊性の適度なバランスを保持しながら、プロ
ピレン重合体中への分散性を向上せしめ、また繊維強化
品成形品の外観も向上せしめた。

ここで、平均直径は電子顕微鏡等により観察したもので
、また、集束剤付着量は灼熱減量として計測される値で
あり、具体的な灼熱条件は６００℃、６０　ｍｉｎであ
る。

平均直径が７μを超えると、耐熱剛性の向上度合が小さ
くな９、成形反り量及び再加熱反り変形量の低減化効果
も少なく、壕だ、集束剤の付着量が０．３重量％を超え
ると分散性が悪くなり、成形品外観も悪化し、それぞれ
不適である。

なお、該ガラス繊維の集束剤中の表面処理成分は無くて
も良いが、通常はシラン系、クロム系、チタン系等のカ
ップリング剤を含む。内でもγ−グリシドキシプロビル
トリメトキシシランなどのエポキシシラン、ビニルトリ
クロロシランなどのビニルシラン、γ−アミノプロピル
トリエトキシシランなどのアミノシラン等のシラン系カ
ップリング剤を含むのが好まｌ、い。また、集束成分と
表面処理成分の最終含有比率は特に限定しないが、３０
　：　７０〜７０：３０が比較的良好な耐熱剛性・衝撃
強度のバランス性能が得られる。ここで集束成分は通常
、フィルム形成剤、界面活性剤、柔軟剤、帯電防止剤、
潤滑剤等より構成されるが、変性又は未変性ポリオレフ
ィン類のみのものでも良い。

次に、本発明で使用する（ｃ）成分である変性フ゛ロビ
レン重合体は、不飽和有機酸またはその誘導体例１えげ
アクリル酸、メタアクリル酸、マレイン酸、イタコン酸
などの不飽和有機酸；無水マレイン酸、無水イタコン酸
、無水シトラコン酸などの不飽和有機酸の無水物１アク
リル酸メチル、マレイン酸モノメチルなどの不飽和有機
酸のエステル；アクリル酸アミド、フマル酸モノアミド
などの不飽牙ロ有機酸のアミド；イタコン酸イミドなど
の不飽和有機酸のイミド等を結晶性プロピレン重合体１
００重量部に対１，０．０５〜２０重量部添加１７てグ
ラフト法により変性したものである。中でもアク１ノル
酸、無水マレイン酸を用いて変性したもめ力；好ましい
。この変性に際しでは、変性度合を促進させルタメペン
ゾイルバーオキサイド、ラウロイルノく一オキサイド、
ジクミルノく−オキサイド、ｔ−ブチルヒドロパーオキ
サイド等の有機過酸化物を用いる。通常、その配合策は
プロピレン重合体１００重量部に対して０．０１〜３．
０重量部である。変性プロピレン重合体の製造法は、特
に限定されるものでないが、例えばプロピレン重合体、
不飽牙ロ有機酸またはその誘導体および有機３ＦＡ酸化
物を配合してヘンシェルミキサー等で充分混合し、プロ
ピレン重合体の融点以上、一般には１７０〜２６０℃で
０．２〜１５分間加熱溶融混練しで行なう。

これら成分の配合割合は、（ａ）結晶性プロピレン重合
体１０〜７０重量部、好ましくは１５〜６０重量部、（
ｂ”ｌ特定ガラス繊維３０超過〜７０重量部、好ましく
は３０超過〜６０重量部、および（ｃ）変性プロピレン
重合体０−２０重量部である。（ａ）成分が１０重量部
未満のものでは成形性力；不良であり、一方７０重量部
を超すと本発明の効果を期待しえない。（ｂ）成分が３
０重量部以下では耐熱Ｗ４１ｊ性力１不足し、一方７０
重量部を超すと外観力監悪イヒする。

（ｃ）成分が２０重量部を超えると爵１熱１１１１１性
の更なる向上が殆んどみられない。

（ａ）および（ｂ）成分のみからなるものけ、面衝撃強
度の点で好ましい。

本発明組成物は、その効果の発現を著しく損なわない範
囲内（通常組成物全量の４０重量％以下）で、これら（
ａ）〜（ｃ）成分の外に種々の付加的成分を添加する事
ができる。

それらの付加的成分としては、表面処理を施したかまた
は無処理の無機または有機フィラー〔たとえば炭酸カル
シウム（重質、軽質、膠質）、タルク、マイカ、けい酸
カルシウム、ガラス粉（ミルドファイバーを含む）、硫
酸バリウム、クレー、炭酸マグネシウム、アルミナ、シ
リカ、酸化鉄、硫酸カルシウム、ガラスピーズ、ホワイ
トカーボン、中空ガラス球、けい砂、けい石、カーボン
ブラック、水酸化アルミニウム、水酸化マグネシウム、
酸化亜鉛、塩基性炭酸マグネシウム、アスベスト、ゼオ
ライト、白艶華、モリブデン、酸化チタン、けいそう土
、セリサイト、シラス、黒鉛、水酸化カルシウム、亜硫
酸カルシウム、石膏線維、炭素Ｉ攻維、合成ケイ酸系フ
ァイバー（ＰＭＦ’ニア’ロセスドミネラルファイバー
）、石英粉、ヘントナイト、金属ホイスカー、木粉、硫
酸ソーダ等〕、変性又は未変性のゴムまたはラテックス
成分〔たとえは非晶性エチレン−α−オレフィン系共重
合体ゴム（エチレン−プロピレン系ゴム、エチレン−ブ
テン−１共重合体ゴム等）、スチレン−ブタジェンゴム
、１，２−ポリブタジェン、ブチルゴム、スチレン−ブ
タジェン−スチレンブロック共重合体、ニトリル−ブタ
ジェンゴム、ポリイソブチレン、ポリブタジェン、ポリ
イソプレン等〕、本発明で用いる（ａ）成分のプロピレ
ン重合体樹脂及び（Ｃ）成分以外の熱可塑性樹脂（たと
えば、高、中あるいけ低密度ポリエチレン、ポリブテン
等のポリプロピレン以外のαオレフィンの単独重合体、
プロピレン以外のαオレフイン同志の共重合体、エチレ
ン−酢酸ビニル共重合体、無水マレイン酸クラフトポリ
エチレン等のプロピレン以外のαオレフィンとビニル単
量体との共重合体等のオレフィン重合体樹脂、並びにナ
イロン、ポリカーボネート、アクリロニトリル−ブタジ
ェン−スチレンｍＢＷ（ＡＢＳ）、ポリスチレン、ポリ
塩化ビニル、ポリフェニレンオキサイド婢のオレフィン
重合体樹脂以外の樹脂）、酸化防止剤（フェノール系、
イオウ系等）、滑剤、有機・無機系の各種顔料染料、紫
外線吸収剤、帯電防止剤、分散剤、銅害防止剤、中和剤
、発泡剤、可塑剤、気泡防止剤、難燃剤、架橋剤、流れ
性改良剤、ウェルド強度改良剤等を挙げることができる
。

これらの各種樹脂、フィラー、助剤の添加は、物性バラ
ンスや成形品表面特性（耐表面受傷性、光沢、ウェルド
外ｌ、シルバーストリーク、フローマーク等）、印刷性
、塗装性、接着性、メッキ性、タッピング性、成形加工
性、混線性、ウェルド強度、耐久性等の向Ｆに有効であ
る。

なかでもフィラー成分としては、とりわけ、タルク、マ
イカ、けい酸カルシウム、ガラス粉（ミルドファイバー
を含む）から選ばれた少なくとも１種のものが好ましい
。該フィラーは予め表面処理を施しても良く無処理でも
差し支えない。表面処理としては、例えば、シランカッ
プリング剤系、高級脂肪酸系、脂肪酸金属塩系、不飽和
有機酸系、有機チタネート系、樹脂酸系、ポリエチレン
グリコール系等の各種処理剤での化学的又は物理的表面
処理を挙げることができる。表面処理は本発明効果の外
、ウェルド強度、塗装性、成形加工性等の改良に有効で
ある。

ここでタルクは平均粒径が０．２〜１０μ、好ましくけ
０．２〜５μ、マイカは同１〜１５０μ、好ましくけ２
〜５０μのものが適する。更にマイカに関してけ白マイ
カ（マスコバイト）がとりわけ好ましい。又けい酸カル
シウム（ウオラストナイト）は同１〜１５μ、好ましく
は２〜１０μのものが好ましく、ガラス粉は直径が１３
μ以下で長さが５〜３００μの粒・鱗片・繊維状のもの
が好ましい。

これらフィラーの存在するものは、耐熱剛性が向トする
外、成形反す借や再加熱反す骨が一層低減化するのに有
効である、 ここで粒径、長さは、電子顕微鏡による観察にて実測ｊ
、たものである。

またゴム成分としては、とりわけ、非晶性エチレン−α
オレフイン系共重合体、例えばエチレン−プロピレン共
重合体ゴム、エチレンープロピレンージエン共重合体ゴ
ム、エチレン−ブテン−１共重合体ゴム等が好ましい。

さらに、これらはエチレン含量が９０〜４０重量％で、
且つムーニー粘廖ＭＬ１＋４（１００℃）が５〜１２０
程度のものが好棟しい。壕だ、この成分け、不飽和有機
酸捷たはその誘導体で予め変性したものでも良く、衝撃
強度の向上、成形度ハ量の減少、再加熱成形反り量の減
少、寸法精度の向上等に有効である。

なかでも、エチレン−プロピレン共重合ゴム（ジエン系
でも可）を２重量部以上配合したものは耐熱剛性と実用
製品衝撃強度のバランスがとりわけ優れる、 これらの付加的成分は、併用［７て添加することもでき
る。

本発明組成物れ、−軸押出機、二軸押出機、バンバリー
ミキサ−、ロール、ブラベンダーブラストグラフ、ニー
ダ−等の通常の混線様、を用いて製造することが出来る
。この際、一部を他の押出機等を用いて造粒し７、その
後残りの成分を加えて押出機にて造粒してもよい。

通常は押出機等で混練してペレット状のコンパウンドに
した後、加工に供するが、特殊な場合は（ａ）〜（ｃ）
成分を直接各種成形機に供給し、成形機で混練しながら
成形することもできる。又、予め（ａ）成分に（ｂ）成
分等を高濃度に混練してマスターバッチとし、それを別
途（ａ）成分又は（Ｃ）成分で希釈し、なからブレンド
コンパラディングしたり、成形したりすることもできる
。

本発明組成物の成形加工法は例えば、比較的ＭＦＨの低
いものは押出成形して各種熱成形する方法が、また比較
的ＭＦＲが高いものは射出成形が適する、すなわち、押
出成形、中空成形、射出成形、シート成形、熱成形、回
転成形、積層成形等成形法の違いを問わず、成形品にお
いて本発明効果は発揮される。

斯様にして得られた本発明組成物は、従来のガラス繊維
補強プロピレン系樹脂組成物には無い、極めて高度な耐
熱剛性と良好な成形反り抑制効果、再加熱反り変形抑制
効果、衝撃強度が認められ、同時に、耐傷性、印刷性、
塗装性、タッピング性、成形性、混練性等も、良好であ
った。以下に実施例を示］７て本発明をより具体的に説
明するが、ここで各種試験法は次の通りである。

■耐熱剛性（１００℃三点曲げ弾性率）ＪＩＳ−に７２
０３に準拠。

■成形反り ２０〇−径×２１＋ｌＩＩ＋厚（ゲート−１ｍ径のピン
ポイント）の円板試片を２３℃、ｓｏ％ＲＨの雰囲気で
７２時間放置後それを定盤トに静置し７、その最大変形
量を反り量としてノギスで測定する。

■再加熱反り 上記■の試片を１００℃の熱風炉に５時間処理【７、更
に２３℃、５０チＲＨの室内に２４時間放置後、ｌ：記
■の方法で反り量を測定【７て下記式にて算出する。

（再加熱反り変形１）＝ｌ（成形反り量）−（加熱処理
後の反す叱■衝撃強度（面） サポート（穴径：４ｏｗ＋＋）、ｈに設置した試験片（
１００Ｘ１００Ｘ３各Ｉ＋ＩＩＩ＋）に荷重センサであ
るダートを落下させ（１ｍＸ６Ｋｇｆ）、試験片の衝撃
荷重における変形破壊挙動を測定し７、得られた衝撃パ
ターンにおける亀裂発生点までにおいて吸収された衝撃
エネルギーを算出し、材料の衝撃強度とした。測定雰囲
気温度は２３℃である。

実施例 （ａ）成分として、プロピレン−エチレンブロック共重
合体（ＥＰＰ−ＩＩ９Ｂ、エチレン含量７重渭チ、ＭＦ
ＲＩ　Ｏｒ／ｌ　０分）またはポリプロピレン（ＰＰ：
ｌｌ９９、ＭＦＲ９ｒ／ｌＯ分）、（ｂ）成分として、
平均直径が４μで集束剤付着量が０．１０重量％または
同６μで０．１８重量％の各ガラス繊維（何れも繊維長
３門、集束本数１０００本、表面処理成分はγ−アミノ
プロピル系７ラン、集束成分は界面活性剤・潤滑剤・柔
軟剤・帯電防止剤・フィルム形成剤等より構成、表面処
理成分１　／集束成分の比はｓｏ：ｓｏ）、（ｃ）成分
として、アクリル酸変性ポリプロピレンまたは無水でレ
イン酸変性ポリプロピレン、および他の成分としてフェ
ノール系酸化防止剤、イオウ系酸化防止剤各ｏ、ｉ重量
部を用い、第１表に示す割合で粉体混合器にて２分間混
合シ２、温度２３０℃でベント付スクリュー押出機（単
軸６５蘭径）ＶＣで混練造粒した。この後、スクリュー
インライン射出成形機にて、先述の円板状試片及び物性
測定用試片を成形し、その面１熱剛性、成形反り量、再
加熱反り変形量および衝撃強度を評価した。

結果を第１表屋１〜４に示す、倒れも耐熱剛性が著しく
優れ、成形反り量・再加熱反り変形量が少なく、衝撃強
度も良好であった。

比較例 実施例で用いたプロピレン−エチレンブロック共重合体
、アクリル酸変性プロピレン重合体及び酸化防止剤の外
に、（Ｃ）成分としての平均直径が１３μで集束剤付着
量が０．２０重量％、同６μで０．７２重量％（何れも
繊維長、集束本数、表面処理成分と集束成分の種類およ
びそれらの併用割合は実施例と同一）のガラス繊維を用
い、第１表の屋５〜６に示す割合で実施例と同じ手法で
試片を調製した。倒れも耐熱剛性と成形反り、再加熱反
り、衝撃強度のバランスが不良であったり、外観が著し
く不良であった。

すなわち、平均直径が７μを超えるガラス繊維を用いた
ものけ耐熱剛性のレベルが低く、集束剤付着量が０．３
重量％を超えるガラス繊維を用いたものは成形品外観が
不良であった。

（以下余白）

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 （ａ）結晶性プロピレン重合体１０〜７０重量部、（ｂ
   ）　平均直径が７μ以下で且つ集束剤付着量が０．０１
   〜０．３重量％であるガラス繊維３０超過〜７０重量部
   、および （ｃ）不飽和有機酸またはその誘導体で変性した結晶性
   プロピレン重合体０〜２０重量部からなることを特徴と
   するガラス繊維補強プロピレン系組脂組成物。