JPS6352051B2 - - Google Patents

Description

【発明の詳細な説明】

本発明は優れた物性を有するガラス繊維強化ポ
リプロピレン成形材料に関する。 一般にポリプロピレンは優れた物理的、化学的
特性を有し、汎用の成形材料として広く用いられ
ている。しかしながらその耐熱性、剛性の改良を
主目的としてガラス繊維などの補強材で強化する
場合、他の熱可塑性樹脂、例えばナイロン、ポリ
カーボネート、スチレン系樹脂等に比較して補強
効果が小さく単純に混合するだけでは実用上満足
すべき複合材料は得られない。これは基本的には
ポリプロピレンが反応性の官能基を有しておらず
ガラス繊維との接着性が悪いことに基因している
が、この欠点を補うためシラン系のカツプリング
剤などを用いてガラス繊維の表面処理をおこなう
ことは通常なされており、ある程度の効果は得ら
れているが、満足すべき結果は得られていない。 また、シラン系カツプリング剤でガラス繊維の
表面処理を行いそのカツプリング剤と反応性の官
能基を有し、かつポリプロピレンとの相溶性に優
れた適当な化合物を第三成分として添加する方法
もあり、実際におこなわれている例もあるが、こ
の場合も又充分満足すべき結果は得られていな
い。 又、別な方法としてアクリル酸、無水マレイン
酸に代表される不飽和カルボン酸をポリプロピレ
ンと共重合させたり、あるいはグラフト重合させ
た変性ポリプロピレンを用いることも報告されて
おり、かなりの効果をあげてはいるが、いまだ充
分とはいいがたい。しかしながら、この方法によ
ればカルボキシル基とガラス繊維の処理剤である
シラン系カツプリング剤との間に強固な化学結合
が形成され、これによりポリプロピレンとガラス
繊維の間に優れた接着性があらわれ、変性ポリプ
ロピレンを使用した系では、シラン系カツプリン
グ剤のみ使用した系とか、第三成分を添加した系
よりは、はるかに耐熱性、機械的強度の向上がみ
られるが、その効果とともに変性ポリプロピレン
の使用は種々の問題を発生させた。特に変性ポリ
プロピレンはベース樹脂であるポリプロピレンに
比較して、はるかに吸湿性であるため、押出加工
時に発泡等の問題を発生させて、操業の安定性を
悪くし、又物性面においても発泡にともない気泡
を含むことからガラス繊維とマトリツクス樹脂の
界面にボイドを発生させることにもなり、変性ポ
リプロピレンを用いて接着性を向上させた効果も
結果的には充分にあらわれないという場合が多か
つた。 本発明はポリプロピレンをガラス繊維にて補強
する場合に変性ポリプロピレンを用い、かつ前述
した如き問題も解消し、従来のものに比較して物
性面で飛躍的に向上したガラス繊維強化ポリプロ
ピレン成形材料に関する。 本発明はポリプロピレン(A)89〜57wt％および
ガラス繊維に対して0.02〜0.2PHRのアミノシラ
ン系カツプリング剤および0.2〜1.2PHRのエポキ
シ樹脂で処理したガラス繊維(B)11〜43wt％から
なる混合物（Ａ＋Ｂ）に対して、ガラス繊維(B)に
対してのアクリル酸又は無水マレイン酸の比率が
0.01〜0.06の範囲になるようにアクリル酸又は無
水マレイン酸を含む変性ポリプロピレン(C)を添加
した混合物（Ａ＋Ｂ＋Ｃ）をベント型押出機で減
圧度500mmHg以上の減圧状態で押出加工して得ら
れる強じんなガラス繊維強化ポリプロピレン成形
材料に関するものであり、具体的な検討結果につ
いては実施例に示す。 本発明に用いられるポリプロピレンは一般的に
ポリプロピレンの名称でいわれる結晶性ポリプロ
ピレンのことであり、プロピレンの単独重合体お
よびプロピレンの共重合体中の含有率が15wt％
以下の他のα−オレフイン、例えばエチレンとの
本質的に結晶性である共重合体を意味するもので
ある。又、ガラス繊維の処理剤としてはカツプリ
ング剤としてアミノシランを0.02〜0.2PHR、集
束剤として0.2〜1.2PHRのエポキシ樹脂を添加し
たものがよく、カツプリング剤としては他にビニ
ルシラン、アクリルシラン、エポキシシラン等
又、集束剤としては酸ビ等について検討をおこな
つたが、上述した処理剤を用いる場合に並びうる
ような結果は得られなかつた。又、添加量につい
てはカツプリング剤の場合はガラス繊維に対して
0.02PHR以上、好ましくは0.04PHR以上がよく、
上限は0.2PHRまでが実用的であり、それ以上添
加しても機械的物性、耐熱性等の物性面で向上は
みられない。又、集束剤の場合は0.2PHR以上、
好ましくは0.3PHR以上がよく上限は1.2PHRま
でが実用的であり、それ以上添加しても物性面で
の向上はあまりみられず、逆に熱安定性の点で着
色等の問題が発生してくる。又、混合物中のガラ
ス繊維濃度はガラス繊維の補強効果が顕著になる
11wt％以上43wt％までが実際的であり、それ以
上になると物性面でのバランスが悪くなり、製造
面でも難しくなる。 又、本発明に用いられる変性ポリプロピレンは
所定量のポリプロピレンに無水マレイン酸又はア
クリル酸を有機過酸化物とともに添加し、一般に
用いられる押出機中で溶融混練し、製造される。
変性ポリプロピレン中の無水マレイン酸又はアク
リル酸の濃度は任意でよいが変性ポリプロピレン
の熱安定性、グラフト率等から2.0〜6.0wt％ぐら
いが適当であり、又混合物中の無水マレイン酸又
はアクリル酸の濃度は混合物中のガラス繊維濃度
（処理剤の量）により決定され、ガラス繊維に対
して前述した処理剤濃度であればガラス繊維とア
クリル酸又は無水マレイン酸の比率が0.01〜0.06
が適当であり、0.01以下では変性効果が不充分で
あり、0.06以上であれば特に熱安定性の点で実用
上問題が発生する。 又、本発明では前述したポリプロピレン、ガラ
ス繊維、変性ポリプロピレンを混合する場合にベ
ント型押出機を用いてベント部分より真空ポンプ
等の設備にて減圧状態で押出加工し、製品のVM
（揮発分）を0.1wt％以下にすることを特徴として
いる。変性ポリプロピレンは吸湿性であるため減
圧ではない一般の条件（大気解放下）で押出加工
をおこなうと成形品が発泡し、操業の安定性を悪
くし、物性面でもマトリツクスポリマーとガラス
繊維の接着状態を不良にするため、期待した程の
効果が得られない。そのため従来までは変性ポリ
プロピレンの予備乾燥等がおこなわれてきたが、
予備乾燥では表面付着水分を若干取り除くという
程度の効果しかなく、はなはだ不充分である。 又、VM（揮発分）については実施例にも示す
が、0.1wt％以下にすることが必要であり、減圧
状態で加工すればある程度の物性を有するものは
得られるが、0.1wt％以上のVM（揮発分）を含ん
でおれば満足すべき物性のものは得られない。 なお、VM（揮発分）は試料約10ｇｒを105℃恒
温乾燥器内で５時間加熱乾燥した後の揮発分を重
量％であらわしたものを意味する。 又、本発明の成形材料に一般的な各種の酸化防
止剤、紫外線吸収剤等の安定剤および一般的な顔
料、無機充填剤等の添加は任意になし得る。 実施例 １ カツプリング剤および集束剤の影響

【表】 ＊１ シヤルピー衝撃テスト ＊２ 荷重たわみ
温度
(1) 集束剤 ａ：エポキシ樹脂 ｂ：酢酸ビニル樹脂 (2) カツプリング剤 ｃ：γ−アミノプロピルトリメトキシシラン ｄ：ビニルエトキシシラン ｅ：γ−メタアクリロキシプロピルトリメトキ
シシラン (3) 配合処方 (A)ベースポリプロピレン（住友ノーブレン
W501、MI＝８）50wt／、所定の処理をおこ
なつた(B)ガラス繊維30wt％（混合物（Ａ＋Ｂ）
においてＡは62.5wt％、Ｂは37.5wt％に相当す
る）、アクリル酸変性ポリプロピレン（アクリ
ル酸含量4.0wt％）20wt％をリボンブレンダー
を使用して混合。 (4) テストピース 上記混合物をベント型押出機（Ｌ／Ｄ＝25、
C.R.＝3.3、65mmφ）にて減圧度680mmHgの条
件で押出造粒し（樹脂温度230℃）、射出成形機
にて所定のテストピースを作成（樹脂温度250
℃）。 実施例 ２ 集束剤添加量の影響

【表】 (注) その他の条件はすべて実施例１と同様
実施例 ３ カツプリング剤添加量の影響

【表】 (注) その他の条件はすべて実施例１と同様
実施例 ４ 変性PP（ポリプロピレン）添加量の影響

【表】 実施例 ５ 押出条件による物性変化

【表】

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. １ ポリプロピレン(A)89〜57wt％およびガラス
   繊維に対して0.02〜0.2PHRのアミノシラン系カ
   ツプリング剤および0.2〜1.2PHRのエポキシ樹脂
   で処理したガラス繊維(B)11〜43wt％からなる混
   合物（Ａ＋Ｂ）に対して、ガラス繊維(B)に対して
   のアクリル酸又は無水マレイン酸の重量比率が
   0.01〜0.06の範囲になるようにアクリル酸又は無
   水マレイン酸を含む変性ポリプロピレン(C)を添加
   した混合物（Ａ＋Ｂ＋Ｃ）をベント型押出機で減
   圧状態で押出加工して得られるVM（揮発分）
   0.1wt％以下の強じんなポリプロピレン成形材料。