JPH05194804A - 強化ポリプロピレン成形用組成物 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【構成】 粘土鉱物を含むポリプロピレン成形用組成物
に関し、この組成物は３０〜９５部の結晶性ポリプロピ
レンなど、０〜３０部のエチレン−プロピレン及び／又
はエチレン−プロピレン−ジエンゴム、０〜１０部の結
晶性ポリエチレン、及び５〜６０部の粘土鉱物 から構成される。 【効果】 強化材として特有の組成の粘土鉱物を含むポ
リプロピレン成形用組成物はタルクを使用する既知のプ
ロピレン成形用組成物と比較して改良された特性を示
す。耐衝撃性改良剤で仕上げなかった成形用組成物の衝
撃強さはかなり増加し、一方耐衝撃性改良剤で仕上げた
成形用組成物の強度、特に鋼球押込み硬度は増加する。
一般に、タルクで強化した成形用組成物と比較した場合
耐引掻き性及び表面品質における改良が認められる。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】本発明は特有の組成の粘土鉱物（clay min
eral）で強化したポリプロピレン成形用組成物、特にタ
ルク強化ポリプロピレン成形用組成物と比較して著しく
変化した有利な輪郭の性質を示すそれに関する。

【０００２】強化ポリプロピレン成形用組成物は自動車
において、内装、及び適当な光安定仕上げ剤と共に外装
部分の両方で広く使用される。

【０００３】これらの用途に用いるポリプロピレンに主
として使用される強化材はタルクであり、これは薄層構
造のＭｇ₃〔Ｓｉ₄Ｏ₁₀〕(ＯＨ)₂ の組成を持つ天然に産
するケイ酸塩である。鉱物の仕上げ処理（粉砕、空気分
離など）により通常３０：１ないし１０：１の多少強調
された縦横比に基づいて、タルクによる強化はポリプロ
ピレン成形用組成物中のタルク含量の増加につれて曲げ
強さを増すが、しかしながら強靭性を減らす効果を示
す。自動車用途に関連しては、熱可塑性エラストマー
（例えばＥＰ(Ｄ)Ｍ）含量の増加につれて曲げ強さの値
の減少を予期しなければならないが、強靭性特に低温衝
撃強さが耐衝撃性改良剤の助けにより大きく改良され
る。

【０００４】強化ポリプロピレン成形用組成物は通常次
の組成：重量で約４０〜９５部のプロピレンホモ重合体
又はプロピレン−エチレン共重合体、重量で約０〜３０
部の熱可塑性エラストマー、重量で約５〜６０部のタル
ク、重量で約０.１〜２部の抗酸化剤、重量で約０.１〜
２部の光安定仕上げ剤、重量で約０〜１０部の着色顔
料、及び所望の溶融粘度を確立するため重量で０〜０.
５部の有機ペルオキシドを持つ。

【０００５】タルク強化ポリプロピレン成形用組成物
の、自動車における上述の用途に同様に使用されるＡＢ
Ｓ共重合体及びＡＢＳ−ポリカーボネートブレンドを超
える特別の利点は 溶融物特に狭い分子量分布を持つＣＲ（＝制御されたレ
オロジー）生成物のすぐれた流れ特性、良好な音響絶縁
能力（弱められた音響パターン）、平滑な表面、低荷重
下における良好な熱変形点、極めて良好な耐薬品性、適
当な光安定仕上げ剤を用いる良好な耐候性、良好な再利
用性、及び比較的低価格なことである。

【０００６】一方、タルク強化ポリプロピレン成形用組
成物の欠点は 幾つかの用途にとって不適当な剛性／強靭性比、耐衝撃
性改良、特に−１０℃より低い温度におけるそれがなさ
れていないＰＰ成形用組成物の低温衝撃強さ及びノッチ
付き衝撃強さの低い値、耐衝撃性改良されたＰＰ成形用
組成物及び暗色配合物において光沢（いわゆるディスプ
レースメント・ライン（displacement lines)）及びフ
ロー・マーキングにおける差、特にタルク粒度の増加、
溶融粘度の増加又はメルトフローインデックスの減少に
つれて生ずるそれにより損なわれる表面のしばしば不十
分な品質、比較的低い鋼球押込み硬度及びタルクの特性
例えば低いモース硬度（＝１）のため耐引掻き性特に暗
色配合物及び耐衝撃性改良された組成物におけるそれの
欠如、及びウェルドラインの部分における強度の減少と
明らかに目に見えるアーチングである。

【０００７】タルク強化され且つ耐衝撃性改良されたＰ
Ｐ成形用組成物は種々の刊行物に記述されている（例え
ばＤＥ ２７ ３５ ０２７、ＥＰ ０６９ ４７９、ＥＰ
１５３ ４１５、ＥＰ ２０４ ４００、ＥＰ ４２６ ３
１５が参照される）。粘土についてもこれらの刊行物に
おいて可能な充填剤及び強化材と述べられているが、よ
り詳しく記述されてはいない。

【０００８】本発明では特定の粘土鉱物を使用すること
により改良された性質を持つポリプロピレン成形用組成
物が得られることを見出した。

【０００９】従って本発明は、重量で３０〜９５部の、
＞８０％のアイソタクチック含量、＞５０％の結晶化度
及び０.５〜１０００ｇ／１０分のメルトフローインデ
ックス（２３０／５）を持つ部分的に結晶性のアイソタ
クチックプロピレンホモ重合体、又は ＞８０％のシンジオタクチック含量、＞１０のシンジオ
タクチック連鎖長さ、＞３０％の結晶化度及び０.５〜
１０００ｇ／１０分のメルトフローインデックス（２３
０／５）を持つ部分的に結晶性のシンジオタクチックプ
ロピレンホモ重合体、又は 重量で２〜３０％のエチレン及び／又は１−オレフィン
含量及び０.５〜１０００ｇ／１０分のメルトフローイ
ンデックス（２３０／５）を持つ部分的に結晶性のＣ₄
〜Ｃ₈−１−オレフィンを持つプロピレン−エチレン、
プロピレン−１−オレフィン又はプロピレン−エチレン
−１−オレフィン−ブロック共重合体又は三元共重合
体、又は 重量で０.５〜３０％のエチレン又は／及び１−オレフ
ィン含量及び０.５〜１０００ｇ／１０分のメルトフロ
ーインデックス（２３０／５）を持つ部分的に結晶性の
ランダムプロピレン／エチレン／１−オレフィン、プロ
ピレン／１−オレフィン又はプロピレン／エチレン／１
−オレフィン（ter）−共重合体、 重量で０〜３０部の、重量で＞４５％のエチレン含量及
び２０〜７０の１２７℃におけるムーニー粘度ＭＬ（１
＋８）を持つ熱可塑性エチレン−プロピレン又は／及び
エチレン−プロピレン−ジエンゴム、 重量で０〜１０部の、０.９４〜０.９６５ｇ／cm³ の密
度及び６０〜８０％の結晶化度を持つ分岐していないポ
リエチレン、及び 重量で５〜６０部の、重量で５５〜８０％のＳｉＯ₂ 含
量及び重量で１０〜３０％のＡｌ₂Ｏ₃ 含量、少なくと
も９５％が＜２０μｍの粒度及び少なくとも６０％が＜
２μｍの高微粒子含量を持つ粘土鉱物 から本質的になる強化ポリプロピレン成形用組成物に関
する。

【００１０】本発明のポリプロピレン成形用組成物は特
定の組成の天然に産する粘土鉱物を強化材として使用す
ることを含む。この粘土鉱物は今日まで主としてセラミ
ック工業においてのみ使用されてきた。比較的粗粒子の
粘土鉱物を仕上げ処理するといわゆるフィルターダスト
が得られ、この物は主として極めて低い粒度により特徴
付けられる。均一な微粉砕粒子例えば＜２０μｍのトッ
プカット（少なくとも９５％）及び＜６μｍが８５〜９
０％のそれが空気分離により得られる。その上この鉱物
粉末は焼成することができる。

【００１１】完全なケイ酸塩分析によると、使用する未
焼成のクレーフィルターダストは次の化学組成：７６重
量％のＳｉＯ₂、１６重量％のＡｌ₂Ｏ₃、４重量％のＫ₂
Ｏ、１.５重量％のＦｅ₂Ｏ₃、０.５重量％のＭｇＯ、
０.７重量％のＴｉＯ₂、１.３重量％の微量元素、５.０
重量％の強熱減量を持つ。

【００１２】これは約４５重量％の白雲母（雲母）、約
３９重量％の石英、約１４重量％のカオリナイト、約２
重量％の二次成分の鉱物学的組成に相当する。

【００１３】従って、この化学的及び鉱物学的組成は既
知の成形用組成物において述べられる粘土鉱物カオリン
のそれと相当に異なり、その主成分はカオリナイトＡｌ
₂〔Ｓｉ₂Ｏ₅〕(ＯＨ)₄ であり、この物はアルミナに類
似するＡｌ₂Ｏ₃：ＳｉＯ₂比、すなわち４６％のＡｌ₂Ｏ
₃ ＋５４％のＳｉＯ₂ を持つ。使用する粘土鉱物の他の
特徴はタルクの値１に比べて比較的高い３〜３.５のモ
ース硬度である。

【００１４】本発明のポリプロピレン成形用組成物は次
の重合体： １ａ） ＞８０％のアイソタクチック含量、＞５０％の
結晶化度及び０.５〜１０００ｇ／１０分のメルトフロ
ーインデックス（２３０／５）を持つ部分的に結晶性の
アイソタクチックプロピレンホモ重合体、又は １ｂ） ＞８０％のシンジオタクチック含量、＞１０の
シンジオタクチック連鎖長さ、＞３０％の結晶化度及び
０.５〜１０００ｇ／１０分のメルトフローインデック
ス（２３０／５）を持つ部分的に結晶性のシンジオタク
チックプロピレンホモ重合体、又は １ｃ） 重量で２〜３０％のエチレン又は／及び１−オ
レフィン含量及び０.５〜１０００ｇ／１０分のメルト
フローインデックス（２３０／５）を持つ部分的に結晶
性の１−オレフィンＣ_nＨ_2n（ｎ＝４〜８）を持つプロ
ピレン−エチレン、プロピレン−１−オレフィン又はプ
ロピレン−エチレン−α−オレフィン−ブロック共重合
体又は三元共重合体、又は １ｄ） 重量で０.５〜３０％のエチレン及び／又は１
−オレフィン含量及び０.５〜１０００ｇ／１０分のメ
ルトフローインデックス（２３０／５）を持つ部分的に
結晶性のランダムプロピレン／エチレン、プロピレン／
１−オレフィン又はプロピレン／エチレン−１−オレフ
ィン共重合体又は三元共重合体、 ２） ジエン無添加から極めて高いジエン含量までを伴
う重量で＞４５％のエチレン含量、及び２０〜７０の１
２７℃におけるムーニー粘度ＭＬ（１＋８）を持つ熱可
塑性エチレン−プロピレン（ＥＰＭ）又は／及びエチレ
ン−プロピレン−ジエン（ＥＰＤＭ）ゴム、 ３） 適当な場合、０.９４〜０.９６５ｇ／cm³ の密度
及び６０〜８０％の結晶化度を持つ分岐していないＨＤ
ポリエチレンの少なくとも１つを含む。

【００１５】本発明の成形用組成物はその上 ４） 充填剤及び強化材として、重量で６５±１０％、
好ましくは重量で６３〜６６％のＳｉＯ₂ 含量、及び重
量で２０±１０％、好ましくは重量で１９〜２２％のＡ
ｌ₂Ｏ₃ 含量、及び粒度／＜２０μｍのトップカットを
持つ粘土鉱物を含む。

【００１６】本発明のポリプロピレン成形用組成物はそ
の上次の成分： ５） 酸化安定剤例えばヒンダードフェノール、チオエ
ーテル、ホスファイト及びホスホナイト、 ６） ＵＶ吸収剤及び／又はＨＡＬＳ（ヒンダードアミ
ン光安定剤）と共に内部及び／又は外部使用のための光
安定仕上げ剤、 ７） 加工助剤例えば潤滑剤／酸掃去剤及び帯電防止
剤、 ８） 帯電防止剤、 ９） 着色顔料も含む。

【００１７】成形用組成物の溶融粘度及び加工特性は有
機ペルオキシドを用いる化学的分解により調節すること
ができる。適当なペルオキシドは２,５−ジメチル−２,
５−ビス（tert−ブトキシ）−ヘキサン、ジ−ｔ−ブチ
ルペルオキシドなどである。

【００１８】本発明のポリプロピレン成形用組成物は上
記成分１）〜９）を次の量、すなわち １） 重量で３０〜９５、好ましくは５０〜９０部、 ２） 重量で０〜３０、好ましくは５〜２０部、 ３） 重量で０〜１０、好ましくは１〜３部、 ４） 重量で５〜６０、好ましくは１０〜４０部、 ５） 重量で０.１〜２、好ましくは０.１〜１.０部、 ６） 重量で０.１〜３、好ましくは０.２〜０.５部、 ７） 重量で０.１〜３、好ましくは０.１〜１.５部、
及び ８） 重量で０〜１０、好ましくは０.２〜２部を含
む。

【００１９】個々の成分を慣用的な一軸又は二軸スクリ
ュー配合機、特に二軸押出機を使用して配合する。押出
機中の材料温度は概して１８０〜２７０℃である。

【００２０】得られるストランドを切断し、グラニュレ
ーターの助けにより２〜５mmの平均長さのペレットにす
る。

【００２１】顆粒の射出成形品例えばポリプロピレン成
形用組成物の機械的、熱的及び電気的性質を試験するた
めのＩＳＯ及びＤＩＮ標準に合致する供試標品の加工
は、通常のスクリュープランジャー式射出成形機を用い
て実行する。射出成形機中の材料温度は通常１８０〜３
００℃であり、そして流頭速度は５０〜５００mm／秒で
ある。

【００２２】ポリプロピレン成形用組成物の性質は次の
ＩＳＯ及びＤＩＮ標準：ＤＩＮ ５３ ４５５と一致する
引張り試験、ＤＩＮ ５３ ４５７と一致する引張り弾性
率、ＤＩＮ ５３ ４５２と一致する曲げ試験、ＩＳＯ
Ｒ １７８と一致する曲げ弾性率、ＩＳＯ Ｒ １７９／
１ｅＵと一致するシャルピー衝撃強さ、ＩＳＯ Ｒ １７
９／１ｅＡと一致するシャルピーノッチ付き衝撃強さ、
ＤＩＮ ５３ ４５６と一致する鋼球押込み硬度、ＩＳＯ
Ｒ ７５と一致する加熱たわみ温度、ＤＩＮ ５３ ７３
５などと一致するメルトフローインデックスにより供試
標品につき測定する。

【００２３】タルク強化と比較した場合、粘土鉱物強化
はポリプロピレン成形用組成物の性質のプロフィールに
特有の変化を生じる。特に、ＥＰ(Ｄ)Ｍで耐衝撃性改良
した及び耐衝撃性改良しないＰＰ成形用組成物の強度／
強靭性比に対する粘土鉱物強化の影響を、タルク強化Ｐ
Ｐ成形用組成物と比較した場合極めて異なることは下記
のようにおどろくべきことである。

【００２４】耐衝撃性改良しないそして例えば２０重量
％の粘土含量を持つポリプロピレン成形用組成物の場
合、−１０℃より上の温度、特にＰＰのガラス転移温度
より上の温度における衝撃強さは測定方法によるが４０
％までであり、対応するタルク強化成形用組成物の値よ
り高い。＞−１０℃の温度におけるノッチ付き衝撃強さ
における改良はあまり明瞭でない。一方、＜０℃の温度
における低温衝撃強さ及びノッチ付き衝撃強さにおける
改良は認められない。粘土鉱物で強化したポリプロピレ
ン成形用組成物の強度値（引張り及び曲げ試験）はわず
かに減少し、そしてヤング率は１５％までの値に減少す
る。

【００２５】粘土鉱物で強化した耐衝撃性改良ポリプロ
ピレン成形用組成物例えば１０重量％のＥＰ(Ｄ)Ｍ含量
を持つそれの場合、対照的に＞１０℃の温度における衝
撃強さは１５％まで、そしてノッチ付き衝撃強さは３０
％までであり、対応するタルク強化ポリプロピレン成形
用組成物の値より下にある。一方、低温衝撃強さとノッ
チ付き衝撃強さには差異が認められない。粘土鉱物で強
化した耐衝撃性改良ポリプロピレン成形用組成物の強度
はタルク強化ポリプロピレン成形用組成物の値のわずか
に上であり、そして鋼球押込み硬度はかなり（１５％ま
で）上である。

【００２６】一般に、粘土鉱物で強化したすべてのポリ
プロピレン成形用組成物においては、タルク強化ポリプ
ロピレン成形用組成物と比較して改良された耐引掻き性
及び改良された表面品質が見出される。特に耐衝撃性改
良されたタルク強化ポリプロピレン成形用組成物でしば
しば起こるスライド・ライン（slide line）はなお目に
見えはするもの極めて少ない程度である。

【００２７】次の実施例は本発明を例証するためのもの
である。 比較実施例Ａ 次の材料：７８.０重量部の＞９０％のアイソタクチッ
ク含量、約６５％の結晶化度及び７〜９ｇ／１０分のメ
ルトフローインデックス（２３０／５）を持つ部分的に
結晶性のアイソタクチックポリプロピレンホモ重合体、 ２.０重量部の比較的広い粒度分布；＜２０μｍのカッ
ト（８０％）、＜１０μｍのカット（５０％）を持つタ
ルク、 ０.３重量部のオクタデシル−３−（３,５−ジ−tert−
ブチル−４−ヒドロキシフェニル）−プロピオネート、
０.３重量部のジ−オクタデシルスルファイト、０.４重
量部の３：１の比率のステアリン酸カルシウム及びビス
−ステアロイル／パルミトイル−エチレンジアミン、
０.７重量部のアセトゲン（Acetogen）カーボンブラッ
ク を流動ミキサー中で混合する。

【００２８】粉末混合物の配合及びその後の造粒をＷ＆
Ｐ ＺＳＫ ５３二軸スクリュー押出機の助けにより、２
３０℃の最高バレル温度及び２５０℃の最高材料温度で
実行する。

【００２９】得られる顆粒をＫＭ ９０−２１０ Ｂスク
リューピストン射出成形機の助けにより２４０℃を超え
ない材料温度でＤＩＮ及びＩＳＯ供試標品に加工した。

【００３０】上述のＤＩＮ及びＩＳＯ試験を実行した。 実施例１ 強化材を低い粒度分布 − ＜２０μｍのカット（少なく
とも９５％）、＜６μｍのカット（８５〜９０％）を持
つ粘土（６５.４％のＳｉＯ_２、２０.３％のＡｌ₂Ｏ₃）
の２２.０重量部で置き換えたことを除いて比較実施例
１の方法を繰り返した。

【００３１】比較実施例Ｂ 次の材料：７０.０重量部の約８０％のアイソタクチッ
ク含量、約５％のアタクチック含量、約７.５％のエチ
レン含量及び２０〜３０ｇ／１０分のメルトフローイン
デックス（２３０／５）を持つプロピレン−エチレンブ
ロック共重合体、 ２０.０重量部の比較的低い粒度：＜２０μｍのトップ
カット（９９％）、＜１０μｍのカット（８６％）を持
つタルク、 １０.０重量部の約４８％のエチレン含量を持つＥＰＭ
ゴムの６０重量％、エチレン−プロピレンブロック共重
合体の３０重量％及びＨＤＰＥの１０重量％からなる商
業的に入手可能な耐衝撃性改良剤、０.２重量部のペン
タエリトリチル・テトラキス〔３−（３,５−ジ−ｔ−
ブチル−４−ヒドロキシフェニル）−プロピオネー
ト〕、０.３重量部の比較実施例Ａと一致するステアリ
ン酸カルシウム及びステアロイル／パルミトイルエチレ
ンジアミン、０.３重量部の光安定剤（ＵＶ吸収剤）、
２.０重量部の着色顔料（ウルトラマリンブルーとアセ
トゲンカーボンブラック） を流動ミキサー中で混合する。配合と射出成形品又は供
試標品への加工を比較実施例Ａにより実行した。

【００３２】比較実施例Ｃ 酸掃去剤のステアリン酸Ｃａを０.２重量部のＭｇＯで
置き換えたことを除いて比較実施例Ｂの方法を繰り返し
た。

【００３３】実施例４ 強化材を実施例１と一致する粘土鉱物の２０重量部で置
き換えたことを除いて比較実施例Ｃの方法を繰り返し
た。

【００３４】比較実施例Ｄ 次の材料：８０.０重量部の約８０％のアイソタクチッ
ク含量、約５％のアタクチック含量、約１０％のエチレ
ン含量及び２０〜３０ｇ／１０分のメルトフローインデ
ックス（２３０／５）を持つプロピレン−エチレンブロ
ック共重合体、２０.０重量部の比較的低い粒度（比較
実施例Ｂと一致する）を持つタルク、０.５重量部の商
業的に入手可能なフェノール及びホスファイト酸化安定
剤の組合せ、０.３重量部のステアリン酸Ｃａ及び商業
的に入手可能なワックスの組合せ（比較実施例Ｂと一致
する）、０.３重量部の光安定剤、０.９８重量部の特有
の黒色を生ずる着色顔料 を流動ミキサー中で混合する。

【００３５】実施例５ 強化材を実施例１と一致する粘土鉱物の２０重量部で置
き換えたことを除いて比較実施例Ｄの方法を繰り返し
た。

【００３６】

【表１】

【００３７】

【表２】

【００３８】

【表３】

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (51)Int.Cl.⁵ 識別記号 庁内整理番号 ＦＩ 技術表示箇所 Ｃ０８Ｌ 53/00 ＬＬＹ 7142−4Ｊ //(Ｃ０８Ｌ 23/12 23:04）

Claims (2)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 重量で３０〜９５部の、＞８０％のアイ
   ソタクチック含量、＞５０％の結晶化度及び０.５〜１
   ０００ｇ／１０分のメルトフローインデックス（２３０
   ／５）を持つ部分的に結晶性のアイソタクチックプロピ
   レンホモ重合体、又は ＞８０％のシンジオタクチック含量、＞１０のシンジオ
   タクチック連鎖長さ、＞３０％の結晶化度及び０.５〜
   １０００ｇ／１０分のメルトフローインデックス（２３
   ０／５）を持ち部分的に結晶性のシンジオタクチックプ
   ロピレンホモ重合体、又は 重量で２〜３０％のエチレン及び／又は１−オレフィン
   含量及び０.５〜１０００ｇ／１０分のメルトフローイ
   ンデックス（２３０／５）を持ち部分的に結晶性でＣ₄
   〜Ｃ₈−１−オレフィンを持つプロピレン−エチレン、
   プロピレン−１−オレフィン又はプロピレン−エチレン
   −１−オレフィン−ブロック共重合体又は三元共重合
   体、又は 重量で０.５〜３０％のエチレン又は／及び１−オレフ
   ィン含量及び０.５〜１０００ｇ／１０分のメルトフロ
   ーインデックス（２３０／５）を持ち部分的に結晶性の
   ランダムプロピレン−エチレン、プロピレン−１−オレ
   フィン又はプロピレン−エチレン−１−オレフィン共重
   合体又は三元共重合体、 重量で０〜３０部の、重量で＞４５％のエチレン含量及
   び２０〜７０の１２７℃におけるムーニー粘度ＭＬ（１
   ＋８）を持つ熱可塑性エチレン−プロピレン又は／及び
   エチレン−プロピレン−ジエンゴム、 重量で０〜１０部の、０.９４〜０.９６５ｇ／cm³ の密
   度及び６０〜８０％の結晶化度を持つ分岐していないポ
   リエチレン、及び 重量で５〜６０部の、重量で５５〜８０％のＳｉＯ₂ 含
   量及び重量で１０〜３０％のＡｌ₂Ｏ₃ 含量、及び＜２
   ０μｍのトップカット（少なくとも９５％）の粒度を持
   つ粘土鉱物 から本質的になる強化ポリプロピレン成形用組成物。
2. 【請求項２】 自動車用成形品の製造のための請求項１
   記載のプロピレン成形用組成物の使用。