JPS6097814A - オレフイン系重合体組成物の成形方法 - 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】 ［Ｉ］　発明の目的 本発明は強度および弾性のすぐれたオレフィン系重合体
組成物の成形方法に関する。さらにくわしくは、オレフ
ィン系重合体と繊維長が比較的に長いガラスチョツプド
ストランドを押出機にて混練させることによって得られ
る組成物を押出機より溶融状態で吐出させるさい、吐出
物を定められた重量分を切り出し、プレス機に装着され
た金型内に移行させてスタンピング成形させることを特
徴とするオレフィン系重合体組成物の成形方法に関する
ものであ勺、強度および弾性のすぐれたオレフィン系重
合体組成物の成形物を提供することを目的とするもので
ある。

〔旧　発明の背景 現在の繊維強化プラスチックは不飽和ポリエステルまた
はエポキシ樹脂にガラス繊維を含浸させる方法によって
製造されているものが大部分であシ、これらは浴槽、浄
化槽、各種タンク、ボート、ヨツト、漁船、自動車、化
学プラントなどの耐蝕材料として広く利用されており、
今後もその用途の拡大が期待されている。しかしながら
、これらの熱硬化性樹脂による繊維強化プラスチックも
改良点が全くないわけではない。とりわけ、これらの繊
維強化熱硬化性樹脂より成形物を製造するさいに工程時
間（主として、硬化時間が原因）を短縮させることが重
大な研究課題となっている。

また、熱可塑性樹脂についても、繊維強化プラスチック
として多方面に使われつつあり、繊維強化熱可塑性樹脂
の成形物の製造方法が数多く提案されている。そのなか
で、特に注目されている方法は射出成形法である。この
成形方法は熱可塑性樹脂とガラス繊維とを押出機を用い
て混練させながらペレットを製造し、得られた被レッド
を射出成形機を使用して繊維強化熱可塑性樹脂の成形物
を製造する方法である。しかし、この方法では、押出機
による混練およびベレットヲ製造するさい、かシに繊維
長が長いガラス繊維（ガラスチョツプドストランド）を
使ったとしても、ガラス繊維が切断されて短かくなって
しまう。したがって、射出成形によって得られる成形物
の各種強度および弾性が低下することが問題となってい
る。

これらの問題点を改良するためにガラスマット材料を熱
可塑性樹脂に配合させ、強度および弾性のすぐれたシー
ト材料が提案されているが、このシートの製造方法は極
めて困難である。

［１［１］　発明の構成 以上のことから、本発明者らは、これらの問題点を解決
するために種々探索した結果、オレフィン系重合体と繊
維長が５〜５０論であるガラスチョツプドストランドを
押出機にて該ガラスチョツプドストランドが本質的に切
断されない条件下で混練させることによって得られる組
成物を押出機より溶融状態で吐出させるさい、吐出物を
定められた重量外を切り出し、プレス機に装置された金
型内に移行させてスタンピング成形させることを特徴と
するオレフィン系重合体組成物の成形方法が、 簡単であり、かつ迅速に各種強度（機械的強度）および
弾性を有する繊維強化熱可塑性樹脂組成物の成形物を製
造する方法であることを見出し、本発明に到達した。

〔■〕　発明の効果 本発明方法によって得られる成形物はその製造方法を含
めて下記のごとき効果（特徴）を発揮する。

（１）繊維長が短いガラス繊維を配合した組成物に比べ
て引張強度、曲げ強度、剛性（曲げ弾性率）々らびに常
温（２３℃）および低温（−４０℃）における衝撃強度
のごとき機械的強度がすぐれている。

（２）　ガラスマット材料を含浸させることによって得
られる成形物に比べて低コストであるのみならず、製造
工程も簡易であり、さらに密着性も良好なために配合さ
れるガラスチョツプドストランドの剥離がほとんど々い
。

（３）本発明の組成物を成形させることによって平板、
曲面板が可能であるばか９で々く、急激な曲率を持った
製品についても製造することが可能であるために自動車
部品、家電部品などとして有望であり、と９わけ高強度
を必要とする製品に有望である。

（４）本発明方法では、繊維長が比較的長いガラス繊維
を使用しているにもかかわらず、ガラス繊維の切断がほ
とんどなく、そのために長いガラス繊維が有する前記の
ごときすぐれた機械的強度をそのまま発揮する成形物を
製造することが（５） できる。

（５）オレフィン系重合体とガラス繊維（ガラスチョツ
プドストランド）とからなる組成物を溶融状態で押出機
より吐出させた後、その状態でスタンピング成形するた
めに短時間にて成形物を製造することが可能であるのみ
々らず、エネルギー的においても有利である（コスト減
となム［Ｖ］　発明の詳細な説明 （Ａ）　オレフィン系重合体 本発明において用いられるオレフィン系重合体としては
、エチレンの単独重合体、プロピレンの単独重合体、エ
チレンとプロピレンとのランダムまたはブロック共重合
体ならびにエチレンおよび／またはプロピレンと炭素数
が多くとも１２個の他のα−オレフィンとのランダムま
たはブロック共重合体（α−オレフィンの共重合割合は
多くとも２０重量％）があげられる。これらのオレフィ
ン系重合体のメルトインデックス（ＪＩＳ　Ｋ−６７６
０にしたがい、温度が１９０℃および荷重が２．１６　
ｋｇの条件で測定、以下ｒＭ、１．Ｊと言う）またはメ
ル（６） トフローインデックス（ＪＩＳ　Ｋ−６７５８にしたが
い、温度が２３０℃および荷重が２．１６ｋｇの条件で
測定、以下ｒ　ＭＦＩ　Ｊと言う）がｏ、０１〜１ｏｏ
ｇ／１０分のものが好ましく、とりわけ０．０１〜８０
ｇ／１０分のものが好適である。Ｍ、１．またはＭＦＩ
ならず、後記の溶融混線性が悪いために均一状の組成物
を得ることが困難と々る。一方、１００．９／１０分を
越えたオレフィン系重合体を用いるならば、溶融混線性
および成形性はすぐれているが、得られる成形物の機械
的特性がよくない。また、低密度（０，９０１ム３）な
いし高密度（０，９８０，９／副りのエチレン単独重合
体、ノロピレン単独重合体、エチレンとプロピレンとの
ランダムまたはブロック共重合体ならびにエチレンまた
はプロピレンと他のα−オレフィンとのランダムまたは
ブロック共重合体が望ましい。

これらのオレフィン系重合体は遷移金属化合物と有機ア
ルミニウム化合物とから得られる触媒系（いわゆるチー
グラー触媒）、担体（たとえば、シリカ）にクロームの
化合物など（たとえば、酸化クローム）を担持させるこ
とによって得られる触媒系（いわゆるフィリップス触媒
）またはラジカル開始剤（たとえば、有機過酸化物）を
用いてオレフィンを単独重合または共重合することによ
って得られる。

さらに、本発明においてはこれらのオレフィン系重合体
に少なくとも１個の二重結合を有する化合物（たとえば
、不飽和カルボン酸、ビニルシラン化合物）をグラフト
重合することによって得られる変性ポリオレフィンも含
まれる。

これらのオレフィン系重合体および変性ポリオレフィン
は、それぞれ単独で使用してもよく、二種以上併用して
もよい。さらに、これらのオレフィン系重合体および変
性ポリオレフィンのうち、二種以上を任意の割合で樹脂
ブレンドして用いてもよい。

これらのオレフィン系重合体および変性ポリオレフィン
については、それらの製造方法がよく知られているもの
である。

（Ｂ）　ガラスチョツプドストランド また、本発明において使用されるガラスチョツプドスト
ランドは、その繊維長は５〜５０ｍｍであり、６〜５０
調のものが好ましく、特に６〜４５咽のものが好適であ
る。繊維長が５閣未滴のガラスチョツプドストランドを
使って組成物を製造すれば、得られる組成物の機械的強
度が低いために好ましくない。一方、５０ｍｍを越えた
ガラスチョツプドストランドを用いると、後記のごとく
組成物を製造するさい、および成形物を製造するときに
配合されるガラスチョツプドストランドが切断するため
に効果がないばかりでなく、たとえ切断せずに組成物お
よび成形物が得られたとしてもストランドがからまわっ
たりすることによって充分に機械的強度を発揮しない。

また、繊維径は一般には６〜３０ミクロンであり、とり
わけ１０〜２５ミクロンのものが望ましい。このガラス
チョツプドストランドは通常１束に８００〜１０００本
のガラス繊維が結束されている。該ガラス繊維の長さく
９） は従来射出成形用繊維強化熱可塑性樹脂に使われている
ガラス繊維の５〜８倍の長さを有するものである。さら
に、処理剤が塗布されてもよく、処理剤としては主とし
てアミノシランからなるものであり、しかも熱可塑性樹
脂とのぬれ性が充分であるために画素材との相溶性およ
び接着性が良好である。なお、本発明の組成物によって
得られる放物の強いことは、この処理剤によるものであ
るといっても過言ではない。

（Ｃ）　組成割合 本発明の組成物を製造するにあたり、得られる組成物中
に占めるオレフィン系重合体の組成割合は一般には４０
〜９５重量％であり、４０〜９０重量％が好ましく、特
に４５〜９０重量％が好適である（すなわち、ガラスチ
ョツプドストランドの組成割合は通常５〜６０重量係で
あり、１０〜６０重量％が望ましく、とりわけ１０〜５
５重量％が好適である）。得られる組成物に占めるオレ
フィン系重合体の組成割合が４０重量％未満では、均一
状の組成物を得ることが困難であり、かりに（１０） 均−な組成物が得られたとしても成形性がよくない。一
方、９５重量％を越える々らば、機械的強度の改良効果
が乏しい。

■）組成物の製造 本発明の組成物を製造するには、オレフィン系重合体お
よびガラスチョツプドストランドを前記の組成割合の範
囲内になるように均一に混合すればよい。この組成物を
製造するにあたり、組成成分の一部をあらかじめ混合し
ていわゆるマスターバッチを製造し、得られるマスター
バッチと残りの組成成分とを前記の組成割合に々るよう
に組成物を製造してもよい。

また、該組成物はオレフィン系重合体およびガラスチョ
ツプドストランドから々るものでもよいが、成形物の使
用目的に応じてこれらの混合成分にさらに、酸素、熱お
よび紫外線に対する安定剤、金属劣化防止剤、難燃化剤
、着色剤、電気的特性改良剤、帯電防止剤、滑剤、加工
性改良剤および粘着性改良剤のごとき添加剤を本発明の
成形物が有する特性をそこなわない範囲であるならば混
合してもよい。

本発明方法において組成物を製造するさい、後記のごと
く直接に押出機を用いて溶融混練させてもよいが、あら
かじめヘンシェルミキサーおよびタンブラ−型ブレンダ
ーを使ってトライブレンドを行々うことによって一層均
一な組成物を製造することができる。

本発明の組成物を製造するには、以上のようにして得ら
れた混合物または各組成成分を直接に押出機を使って溶
融混練させることによって得られる。このさい、ガラス
チョツプドストランドを切断し々いようにするために徐
々に溶融混練させることが好ましい。また、混合物を長
時間混線を行なうと、ガラスチョツプドストランドのみ
ががたまる現象が起るためにある程度定まった時間桁な
い、その後膣組成物を押出機のホッパーに投入し、押出
機にて溶融・混線を行なうことが望ましい。

このさい、押出機のスクリューがフルフライト型の深溝
を有するものを用いることが、フィードゾーンからメル
トゾーンに移行するにつれてピッチ幅が変化し、この変
化によって溶融・混線を行なうことが押出中においてガ
ラスチョツプドストランドの切断がなく、したがって種
々の機械的強度および弾性の良好な成形物が得られるた
めに好適である。その上、押出機においてリング状のブ
レーカ−プレートラ使い、ダイスは該組成物が溶融状態
となって吐出するさいに熱量が充分保持できる形状のダ
イスを用いることが好ましい。

以上の溶融混線のさい、高い温度で実施すると、オレフ
ィン系重合体が劣化することがある。しかし、使用され
るオレフィン系重合体が溶融している温度で実施し々け
れば々らない。これらのことから、この溶融混練りは一
般には１８０〜２７０℃の温度範囲で実施される。オレ
フィン系重合体としてエチレンを主成分とする重合体を
使用する場合には、１８０〜２４０℃の温度範囲が好ま
しい。

また、ゾロピレンを主成分とする重合体を用いる場合に
は、１９０〜２４０℃の温度範囲が望ましい。

＠）　スタンピング成形 （１３） 以上のようにして得られる組成物を使用してスタンピン
グ成形を行なうには、前記の溶融状態にある押出機より
吐出された組成物をある目付重量毎に取り出し、プレス
機に装着された金型内に移行させて塑性加工することに
よって目的を達成することができる。そのさい、金型温
度および加圧力に特徴があり、一般のオレフィン系重合
体単独の固相スタンピング成形法では、加圧力は通常４
０〜８０　ｋｇ／ｃ１ｎ２であるが、本発明の方法では
、２倍程度の加圧力（一般には、８０〜１６０ｋｇ／ｃ
１ｎ２、好適には８０〜１４０ｋｇ／ｃｔｎ２）をさせ
ることが良好な成形物を得るととができる。また、金型
温度についても、９０〜１５０℃の温度範囲（オレフィ
ン系重合体単独では、通常２０〜８０℃）で実施するこ
とが好ましい。これらの金型温度および加圧力の成形条
件によってスタンピング成形を実施することによって該
溶融状態である組成物の流れ性、ガラスチョツプドスト
ランドの分散性が良好であシ、繊維強化オレフィン系重
合体の成形物を製造することができる。

（１４） 〔■〕　実施例および比較例 以下、実施例によって本発明をさらにくわしく説明する
。

なお、実施例および比較例において、引張強度はＪＩＳ
　Ｋ−７１１３にしたがって測定した。また、曲げ強度
および曲げ弾性率はＪＩＳ　Ｋ−７２０３にしたがって
測定した。さらに、アイゾツト衝撃強度はＪＩＳ　Ｋ−
７１１０にしたがい、温度が２３℃および一４０℃にお
いて測定した。

なお、実施例および比較例において使用したオレフィン
系重合体、変性オレフィン系重合体およびガラスチョツ
プドストランド（以下ｒＧｓｊと言う）の製法、物性お
よび種類を下記に示す。

〔（４）オレフィン系重合体〕 オレフィン系重合体として、ＭＦＩが４９ｇ／１０分で
あるプロピレン−エチレンブロック共重合体〔エチレン
含有量１４重量％、以下「ＰＰ（４）」と言う〕、ＭＦ
Ｉが３０，９／１０分であるプロピレン−エチレンブロ
ック共重合体〔エチレン含有量８２重量係、以下ｒＰＰ
（Ｂ）Ｊと言う〕、ＭＦＩが７２９／１０分であるゾロ
ピレン単独重合体〔以下ｒｐｐ（ｃ）ｌと言う〕、ＭＦ
Ｉが１７ｇ／１０分であるプロピレン−エチレンブロッ
ク共重合体〔以下ｒｐｐ■）」と言う〕、Ｍ、１．が３
．０．！ｉ＋／１０分である低密度エチレン系重合体〔
密度０．９２１　ｇ／ｃｍ’　、以下「ＰＥ（１）」と
言う〕、Ｍ、１．が８．１．！９／１０分である高密度
エチレン系重合体〔密度０．９５５　ｇ／ｃｍ６、以下
ｒＰＥ（２）ｊと言う〕を使用した。

〔（Ｂ）変性オレフィン系重合体〕

変性オレフィン系重合体として、プロピレン単独重合体
（ＭＦＩ　０．５　ｇ／　１０分）１００重量部、０．
０１重量部の２．５−ジメチル−２，５−ジ（ブチルパ
ーオキシ）ヘキサンおよび無水マレイン酸をあらかじめ
ヘンシェルミキサーを用いて５分間トライブレンドを行
なった。得られた混合物を押出機を使って溶融混練しな
がら製造した変性オレフィン系重合体（無水マレイン酸
の含有量０．４１重量係、以下［変性ＰＰＪと言う）を
用いた。

〔（Ｃ）　ガラスチョツプドストランド（ＧＳ））ＧＳ
として、表面にアミノシランカッノリング剤を塗布させ
たガラスチョツプドストランド〔長さ２５陥、径１２ミ
クロン、１束８００本程度、以下ｒＧＳ（ａ）Ｊと言う
〕を使った。

実施例１〜５、比較例１〜４ 第１表にそれぞれの種類および配合割合が示されている
オレフィン系重合体、変性オレフィン系重合体ならびに
ＧＳをあらかじめタンブラ−型ブレンダーを使用してそ
れぞれ５分間トライブレンドを行々っだ。得られた各混
合物を深溝フルフライトスクリューを有する押出機（径
５０論）を用いて樹脂温度が２００℃の条件で溶融・混
練を行ない（ただし、比較例４では、マドックスクリー
ー付押出機を用いて同じ条件で溶融混線を行ない、実施
例１と同様にプレス成形を行なったが、ガラスチョツプ
ドストランドが平均　（転）に切断されていた）、溶融
状態で吐出される混合物（組成物）を約２００９”ｔそ
れぞれ切り取り、各組成物を縦型プレス機（表面温度２
００℃）に装置した金型上に置き、１２５ｋｇ／ｃｒｎ
２の加圧下で１０秒間プレス成形を行なった。得られた
各プレス板から引張（１７） 強度、曲げ強度、曲げ弾性率およびアイゾツト衝撃強度
（２３℃および一４０℃）の測定用のサンプルを作成し
、これらの測定を行々っだ。得られた結果を第１表に示
す。

なお、比較例１では、溶融・混練で得られた組成物をベ
レット化し、そのベレットヲ使用して樹脂温度が２００
℃の条件で射出成形を行ない、サンプルを作成した。

（１８） 以上の実施例および比較例の結果から、本発明方法によ
って得られる成形物は、引張強度、曲げ弾性率（剛性）
ならびに常温（２３℃）および低温（−４０℃）におけ
る衝撃強度がすぐれているのみならず、さらに繊維長が
５ｍｍ未満のガラスチョツプドストランドを本発明のＧ
Ｓのかわシに使用した組成物に比べて、種々の機械的強
度が大幅に向上してお９、さらに溶融状態で吐出される
混合物をそのままプレス成形するためにエネルギー的に
も有利であることは明らかである。

特許出願人　昭和電工株式会社 代理人弁理士菊地精− （２０）

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. オレフィン系重合体と繊維長が５〜５０ｗｎであるガラ
   スチョツプドストランドを押出機にて該ガラスチョツプ
   ドストランドが本質的に切断され々い条件下で混練させ
   ることによって得られる組成物を押出機よシ溶融状態で
   吐出させるさい、吐出物を定められた重量分を切り出し
   、プレス機に装着された金型内に移行させてスタンピン
   グ成形させることを特徴とするオレフィン系重合体組成
   物の成形方法。