JP2571964B2

JP2571964B2 - 強化ポリプロピレン樹脂組成物

Info

Publication number: JP2571964B2
Application number: JP1099231A
Authority: JP
Inventors: 順二小泉; 美登矢崎
Original assignee: Toyoda Gosei Co Ltd
Current assignee: Toyoda Gosei Co Ltd
Priority date: 1989-04-19
Filing date: 1989-04-19
Publication date: 1997-01-16
Anticipated expiration: 2012-01-16
Also published as: US5082889A; JPH02279745A

Description

【発明の詳細な説明】〔産業上の利用分野〕本発明は，低温から高温に至るまで広い温度範囲にお
いて優れた制振性能を有し，かつ機械的強度，耐熱性に
優れた強化ポリプロピレン樹脂組成物に関する。

〔従来技術〕

近年，自動車に関しては，燃費向上という社会的要請
に応えて，その構成部品を金属からプラスチックに変え
ることにつき研究が活発になされており，その実用化も
進んでいる。

プラスチック材料のうちポリプロピレン樹脂は，各種
の物性バランスがとれた材料であり，かつ比較的安価で
あるため自動車の内装用，外装用の部品に大量に使用さ
れている。そして，特にタルク，ガラス繊維，炭酸カル
シウム等のフィラー及びこれらの混合物を，ポリプロピ
レン樹脂に充填した強化ポリプロピレン樹脂は，強度，
耐熱性に優れていることから，タイミングベルトカバ
ー，ギヤカバー，ファンシュラウド，エアクリーナーケ
ースなど使用条件が比較的高温雰囲気下であるエンジン
ルーム内の各種部品へ積極的に適用されている。

一方，最近では自動車に対して軽量化の他に騒音の低
減が求められており，その中でも特にエンジン騒音の低
減が強く望まれている。騒音の対策法としては制振，遮
音，防振，吸音等があり，エンジン騒音が固体伝搬音の
寄与が大きいか，或いは空気透過音の寄与が大きいかに
よって対策法が異なる。特に，タイミングベルトの外側
を覆うタイミングベルトカバー，ギヤカバー等のエンジ
ン周辺部品では，車種，エンジン形式によっても異なる
が，一般的に固体伝搬音の寄与に基づく騒音が主である
ことが多い。そこで，材料置換によって騒音低域を図る
ためには材料の制振性能を向上させることが必要であ
る。

従来，制振性能を向上させたポリプロピレン樹脂とし
ては，特開昭62−43443号公報に記載された発明があ
る。このものは，クマロン・インデン樹脂等の粘着性付
与剤樹脂，燃可塑性エラストマー，ポリプロピレン樹脂
を混合したものである。

〔解決しようとする課題〕

しかしながら，上記公開公報に記載された強化ポリプ
ロピレン樹脂も,40〜100℃という比較的高温度において
使用されるエンジン周辺部品に適用する際には，その機
械的強度，耐熱性及び制振性能は未だ不十分である。

そして，一般に，樹脂材料は金属材料に比べて分子構
造が不規則でありまた鎖間の結合力が弱いため，著しい
粘弾性的性質を示し制振性能を保有する。しかし，反面
温度依存性が大きく，制振性能が主として樹脂材料のガ
ラス転移に基づく力学分散の損失係数の極大温度前後に
おいて最も高く，それ以外の実用領域内の温度では，一
般に著しく制振性能が低下する。

ポリプロピレン樹脂の粘弾性的挙動は測定法，樹脂の
組成等により異なるが，一般のポリプロピレン樹脂にお
けるガラス転移に基づく損失係数のピークは，通常，−
30℃〜25℃前後の範囲に現れる。そして，損失係数の値
はこのピーク温度を境に著しく低下し,50℃前後で極小
となる。

この特性はフィラーを充填した強化ポリプロピレン樹
脂についても同様に現れ，損失係数の絶対値はフィラー
の充填により測定温度範囲全域に渡って更に低下する。
そのため，主として40℃〜100℃程度の温度領域で使用
される製品については，充分な制振性能が得られない。

本発明は，上記問題点に鑑み鋭意研究を重ねた結果な
されたもので，低温から高温に至るまでの広い温度範囲
で優れた制振性能を有し，かつ十分な機械的強度，耐熱
性を有する強化ポリプロピレン樹脂を提供しようとする
ものある。

〔課題の解決手段〕

本発明は，下記の（Ａ），（Ｂ）及び（Ｃ）からなる
樹脂成分と，（Ｄ）と（Ｅ）とからなる強化ポリプロピ
レン樹脂組成物にある。

（Ａ）結晶性ポリプロピレン樹脂35〜90重量部と，（Ｂ）高密度ポリエチレン樹脂，中密度ポリエチレン樹
脂，低密度ポリエチレン樹脂，線状低密度ポリエチレン
樹脂，又はこれらの混合物からなるポリエチレン樹脂５
〜60重量部と，（Ｃ）芳香族炭化水素樹脂５〜30重量部とを混合してなる樹脂成分（合計100重量部）が50〜80
重量％，（Ｄ）タルクが15〜45重量％，（Ｅ）ガラス繊維が１〜40重量％，を構成成分とし，またタルクとガラス繊維の合計量が20〜50重量％であ
り，かつ上記（Ａ）〜（Ｃ）よりなる樹脂成分と上記
（Ｄ）及び（Ｅ）成分の合計が100重量％であることを
特徴とする強化ポリプロピレン樹脂組成物。

本発明において，結晶性ポリプロピレン樹脂として
は，いわゆるポリプロピレン樹脂と変性ポリプロピレン
樹脂とがある。前者のポリプロピレン樹脂としてはホモ
ポリプロピレンの他にプロピレン−エチレンランダム共
重合体（エチレン含量20重量％以下），プロピレン−エ
チレンブロック共重合体（エチレン含量20重量％以下）
及びこれらの混合物が用いられる。また，後者の変性ポ
リプロピレン樹脂は，ポリプロピレン樹脂と，不飽和カ
ルボン酸またはその誘導体とを，有機過酸化物の存在下
で変性したものである。

しかして，結晶性ポリプロピレン樹脂としては，この
ポリプロピレン樹脂と変性ポリプロピレン樹脂とを混合
して用いることが好ましい。この際，変性ポリプロピレ
ン樹脂は，樹脂成分中に１〜20％（重量比以下同じ）含
まれることが好ましい。また，結晶性ポリプロピレンの
メルトフローインデックスは５〜50が好ましく，これが
５未満の場合には成形加工性及び成形品の外観が悪くな
り,50を越える場合は耐衝撃性の低下が著しくなる。

結晶性ポリプロピレン樹脂は，樹脂成分中に35〜90重
量部（樹脂成分の合計100重量部），強化ポリプロピレ
ン樹脂組成物全体中においては17.5〜72％配合する。こ
の配合量は，次に述べる上記特定のポリエチレン樹脂。
芳香族炭化水素樹脂，タルク，ガラス繊維の最適配合量
から決定される。

次に，上記特定のポリエチレン樹脂は樹脂成分中に５
〜60重量部含有させる。また，ポリエチレン樹脂は強化
ポリプロピレン樹脂組成物中には,2.5〜48％含有させ
る。上記特定のポリエチレン樹脂は，高密度ポリエチレ
ン樹脂，中密度ポリエチレン樹脂，低密度ポリエチレン
樹脂，線状低密度ポリエチレン樹脂又はこれらの混合物
を用いる（実施例参照）。

また，芳香族炭化水素樹脂とは，次式で示される石油
樹脂であり，樹脂成分中に５〜30重量部含有させる。ま
た，該芳香族炭化水素樹脂は，強化ポリプロピレン樹脂
組成物中には,2.5〜24％含有させる。

（上式において,R,R₁は,H又はCH₃を示す。ｎは重合度を
示す。）また，該芳香族炭化水素樹脂は，通常，環球法測定に
よる軟化点が80℃〜170℃を示すものが用いられる。

次に，結晶性ポリプロピレン樹脂と，上記特定のポリ
エチレン樹脂と芳香族炭化水素樹脂との組成比は，結晶
性ポリプロピレン樹脂35〜90重量部，ポリエチレン樹脂
５〜60重量部，芳香族炭化水素樹脂５〜30重量部であ
る。ここに，樹脂成分としての上記三者の合計量は100
重量部である。上記結晶性ポリプロピレン樹脂が,35重
量部未満では強度，耐熱性が低下し,90重量部を越える
と制振性能が低下する。また，上記特定のポリエチレン
樹脂が５重量部未満では制振性能が低下し,60重量部を
越えると強度が低下する。また，上記芳香族炭化水素樹
脂が５重量部未満では制振性能の改良効果が少なく,30
重量部を越えると強度，耐熱性が低下する。

更に，より好ましい混合比は，結晶性ポリプロピレン
樹脂60〜85重量部と，上記特定のポリエチレン樹脂５〜
30重量部と残部芳香族炭化水素樹脂である。

本発明は，上記成分に更にタルクとガラス繊維とを特
定量配合することにより，制振性能を維持しつつ，機械
的強度，耐熱性を向上させたものである。

上記タルクとは，構造式が3MgO・4SiO₂・H₂Oで示され
る板状のフィラーである。該タルクは，機械的強度，耐
熱性，及び加工性の点から平均粒径が１〜20μｍのもの
を用いることが好ましい。20μｍを越えるとタルクの分
散性が不充分となり，十分な補強効果が得られず，一方
１μｍ未満では嵩高となり，結晶性ポリプロピレン樹脂
との混合性が低下する。更に，好ましくは１〜15μｍの
ものを用いる。更に，特に高強度，高剛性が要求される
場合は1.5〜５μｍのものを用いることが好ましい。こ
こでいう平均粒径とは，遠心沈降式粒度分布測定装置を
用いて測定した粒度分布曲線いおいて，積算フルイ下の
50％交差線上の粒径（D50）を以て定義された値であ
る。

上記ガラス繊維としては，ポリプロピレン樹脂組成物
の補強剤として用いられているものであれば良く，長繊
維タイプ（ガラスロービング）から短繊維タイプ（チョ
ップドストランド，ミルドファイバー）のものまで任意
の形状のものが適用可能である。また，この中チョップ
ドストランドが最も好ましく，特に表面がシランカップ
リング剤で処理された，長さ３〜6mm,直径５〜15μｍの
ものがより好ましい。また，シランカップリング剤で表
面処理されたチョップドストランドを用いる場合には，
前記結晶ポリプロピレン樹脂として変性ポリプロピレン
樹脂１〜20％（強化ポリプロピレン樹脂組成物中の含有
量）を用いると機械的強度，耐熱性が向上する。

タルクとガラス繊維は，全組成物（強化ポリプロピレ
ン樹脂組成物）中に，タルク15〜45％，ガラス繊維１〜
40％で，かつタルクとガラス繊維との合計量は20〜50％
である。タルクが15％未満，及びガラス繊維が１％未満
では十分な機械的強度，耐熱性を得ることができない。
またタルクのみでガラス繊維を混合しない場合，タルク
の混合比を増やすことにより剛性は向上するが，機械的
強度，耐熱性は100℃の環境下で常用するに十分なレベ
ルに達しない。一方タルクが45％を越えるか，あるいは
ガラス繊維が40％を越えた場合，又はタルクとガラス繊
維との合計量が50％を越えると，機械的強度，耐熱性は
十分なレベルにあるが，制振性能の低下あるいは製品の
外観品質の低下を招くため好ましくない。

即ち,15〜45％のタルクと１〜40％のガラス繊維を，
両者の混合量が20〜50％となるように混合することによ
り，制振性能に優れ，かつ機械的強度，耐熱性に優れた
強化ポリプロピレン樹脂組成物を得ることができる。

なお，上記ガラス繊維を混合するに当たっては，該ガ
ラス繊維と前記結晶性ポリプロピレン樹脂とを混合して
粒体状にしたガラス繊維強化ポリプロピレン樹脂を用い
ることもできる。この場合は，前記成分中ガラス繊維を
除く成分を予め混合しておき，成形品を成形する際に該
ガラス繊維強化ポリプロピレン樹脂を添加する。このガ
ラス繊維強化ポリプロピレン樹脂の添加は他成分のみか
らなるペレットを予め作っておき，これに添加混合する
こともできる。

なお，本発明においては，ポリプロピレン組成物中
に，エチレン−αオレフィン共重合体を添加し、耐衝撃
性を向上させることもできる（実施例参照）。

次に，上記組成物は，一軸押出機，二軸押出機，ニー
ダー，ブラベンダー，バンバリーミキサー等の通常の混
練機を用いて製造することができる。通常は，各配合成
分を所定の割合にてタンブラー式ブレンダー，ヘンシェ
ルミキサー，リボンミキサー等により混合し，その後押
出機等で混練してペレット状のコンパウンドとなし，そ
の後タイミングベルトカバー，ギヤカバー等の所望する
成形品の形状に加工する。

また，この混練に当たっては，予め上記特定のポリエ
チレン樹脂と芳香族炭化水素樹脂を押出機で溶融混練
し，その混練組成物と結晶性ポリプロピレン樹脂，タル
ク，ガラス繊維を混練押出する２ステージ法を用いるこ
ともできる。また，タルク，ガラス繊維の一部または全
量を，押出機のシリンダーの中間において途中供給して
もよい。

また，本発明においては，前記成分以外に酸化防止
剤，紫外線吸収剤，滑剤，帯電防止剤，核剤，顔料，難
燃剤，増量剤，加工助剤等の添加剤を混合してもよい。

〔作用及び効果〕

本発明は，前記組成により強化ポリプロピレン樹脂組
成物を構成している。

そのため，本発明の強化ポリプロピレン樹脂組成物
は，従来問題とされていた比較的高温度（40〜100℃）
における制振性能に関して，高い性能（損失係数約0.25
以上）を発揮する。また，かかる温度下においても曲げ
弾性率約35,000kg/cm²以上，曲げ強度約700kg/cm²以
上，熱変形温度約120℃以上という優れた性能を有す
る。

したがって，本発明の強化ポリプロピレン樹脂組成物
は，自動車のエンジンルーム内の部品，内装品，外装
品，その他電気，機械部品に使用することができる。ま
た，特に自動車のエンジンルーム内において振動騒音が
発生する部品，例えばタイミングベルトカバー，ギヤカ
バー，エアクリーナーケース等に好適である。

以上のごとく，本発明によれば，制振性能，機械的強
度及び耐熱性に優れた強化ポリプロピレン樹脂組成物を
提供することができる。

〔実施例〕

以下，本発明にかかる実施例及び比較列につき説明す
る。

諸物性の測定は，以下の方法により行った。また，各
例における成分の配合割合，試験片の測定結果は各表に
示した。

上記配合割合は，強化ポリプロピレン樹脂組成物中に
おける各重量％で示す。なお，本発明の強化ポリプロピ
レン樹脂組成物中における各成分の重量％範囲は，結晶
性ポリプロピレン樹脂17.5〜72％，上記特定のポリエチ
レン樹脂2.5〜48％，芳香族炭化水素樹脂2.5〜24％，タ
ルク15〜45％，ガラス繊維１〜40％である。

○ 曲げ弾性率，曲げ強度 ASTM D790に従って試験を行った。

○ 熱変形温度 ASTM D648に従い,18.6kg/cm²荷重にて試験を行った。

○ 損失係数縦，横がともに150mm,厚さ3mmの正方形の平板を射出
成形にて作製し，室温から100℃まで昇温可能な恒温槽
中で平板の中心部を0.1Gで加振させ，伝達関数を測定し
た。そして,1次共振点から半値幅法にて損失正接ηを計
算した。

また，実施例，比較例に掲げる試験片の作製は，所定
割合に混合した混合物を長さL/直径Ｄ＝27mm,30mmの異
方向回転２軸押出機で溶融混練しペレットとした。つい
で，このペレットを80℃,3時間乾燥した後,5_OZ射出成形
機にて成形し，試験片を作製した。

「実施例１〜11及び比較例１〜６」次に，各実施例，比較例につき，第１表ないし第３表
を用いて説明する。

まず，各実施例，比較例において結晶性ポリプロピレ
ン樹脂としては，ハイポールＪ−800（ホモポリマー，
メルトフローインデックス22）とFRPP−Ｅ−7000（ガラ
ス繊維30％入りホモPP）の混合物（いずれも三井石油化
学工業（株）製）を用いた。但し，比較例６は，上記ハ
イポールＪ−800とPPG60−４（ガラス繊維60％入りホモ
PP,ポリプラスチック（株）製）との混合物である。

また，ポリエチレンＡはハイゼックス1300J（高密度
ポリエチレン），ポリエチレＢはネオゼックス3510F
（中密度ポリエチレン），ポリエチレンＣはミラソン67
（低密度ポリエチレン），ポリエチレンＤはウルトゼッ
クス25100J（線状低密度ポリエチレン），ポリエチレン
Ｅはハイゼックス5200S（高密度ポリエチレン）で、い
ずれも三井石油化学工業（株）製のものを用いた。

また，芳香族炭化水素樹脂としての芳香族石油樹脂
は，日石ネオポリマー120（軟化点120℃，日本石油化学
（株）製）を用いた。タルクは,LMR100（平均粒径1.8μ
m,富士タルク（株）製）を用いた。ガラス繊維は上記の
ごとく結晶性ポリプロピレン樹脂中に混合されている。

また，実施例10は,2種類のポリエチレン樹脂を併用し
た例を示している。また，実施例11は，本強化組成物の
衝撃性を向上させるため，エチレン−αオレフィン共重
合体（タフマーA4085。三井石油化学工業（株）製）を
添加した例を示している。

第１表〜第３表より次のことが分る。

即ち，まず第１表において，実施例１〜３と比較例1,
2とを比較すると両者は共にタルク，ガラス繊維を同量
用いているが，比較例１はポリエチレン樹脂及び芳香族
炭化水素樹脂を含有していないため，損失係数が0.02程
度と低い。また，比較例２は芳香族炭化水素樹脂を含有
しているため損失係数は高いが，ポリエチレン樹脂を含
有していないため，熱変形温度が112℃と低い。また，
比較例３はガラス繊維を含有していないため，曲げ強
度，熱変形温度ともに極めて低い。

これに対し，本発明の実施例１〜３は損失係数が0.02
5以上，熱変形温度120℃以上，曲げ強度700kg/cm²以
上，曲げ弾性率35000以上という条件を全て満足してい
る。

次に，第２表においては，比較例６はタルクを含有し
ていないため，低温域での損失係数が0.03未満である。
また，実施例４〜７と比較例4,5とはタルク及びガラス
繊維を同量含有しているが，比較例４は芳香族炭化水素
樹脂が少量のため，また比較例５は芳香族炭化水素樹脂
を含有していないためともに低温域での損失係数が0.02
5未満である。

また，実施例４〜７は，ポリエチレン樹脂の種類及び
量を変えたり，結晶性ポリプロピレン樹脂の量を変えた
りしているが，いずれも前記本発明の効果を満足してい
る。

また，第３表に示す実施例８〜10は，本発明の範囲に
おいて各成分量を種々に変化させているが，いずれも優
れた損失係数，熱変形温度等を有する。

また，実施例11はエチレン−αオレフィン共重合体を
添加したものであるが，実施例１と同様に優れた性能を
示している。また，該実施例11は，アイゾット衝撃強度
（ノッチ付）が6.2kg・cm/cmであった。なお、実施例11
のエチレン−αオレフィン共重合体に代えてポリエチレ
ンＡを含有する実施例10は，上記衝撃強度が4.4kg・cm/
cmであった。

Claims

(57)【特許請求の範囲】

【請求項１】（Ａ）結晶性ポリプロピレン樹脂35〜90重
量部と，（Ｂ）高密度ポリエチレン樹脂，中密度ポリエチレン樹
脂，低密度ポリエチレン樹脂，線状低密度ポリエチレン
樹脂，又はこれらの混合物からなるポリエチレン樹脂５
〜60重量部と，（Ｃ）芳香族炭化水素樹脂５〜30重量部とを混合してなる樹脂成分（合計100重量部）が50〜80
重量％，（Ｄ）タルクが15〜45重量％，（Ｅ）ガラス繊維が１〜40重量％，を構成成分とし，またタルクとガラス繊維の合計量が20〜50重量％であ
り，かつ上記（Ａ）〜（Ｃ）よりなる樹脂成分と上記
（Ｄ）及び（Ｅ）成分の合計が100重量％であることを
特徴とする強化ポリプロピレン樹脂組成物。