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  • 特許-ガラス繊維強化プロピレン系樹脂組成物 図1
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(19)【発行国】日本国特許庁(JP)
(12)【公報種別】特許公報(B2)
(11)【特許番号】
(24)【登録日】2025-03-10
(45)【発行日】2025-03-18
(54)【発明の名称】ガラス繊維強化プロピレン系樹脂組成物
(51)【国際特許分類】
   C08L 23/10 20060101AFI20250311BHJP
   C08K 3/04 20060101ALI20250311BHJP
   C08K 7/14 20060101ALI20250311BHJP
   C08L 23/00 20060101ALI20250311BHJP
   C08J 5/04 20060101ALI20250311BHJP
   B29C 45/00 20060101ALI20250311BHJP
【FI】
C08L23/10
C08K3/04
C08K7/14
C08L23/00
C08J5/04 CES
B29C45/00
【請求項の数】 5
(21)【出願番号】P 2023502100
(86)(22)【出願日】2021-12-20
(86)【国際出願番号】 JP2021047045
(87)【国際公開番号】W WO2022181010
(87)【国際公開日】2022-09-01
【審査請求日】2023-07-25
(31)【優先権主張番号】P 2021028601
(32)【優先日】2021-02-25
(33)【優先権主張国・地域又は機関】JP
(73)【特許権者】
【識別番号】505130112
【氏名又は名称】株式会社プライムポリマー
(74)【代理人】
【識別番号】110001070
【氏名又は名称】弁理士法人エスエス国際特許事務所
(72)【発明者】
【氏名】廣田 成克
(72)【発明者】
【氏名】平野 一之介
(72)【発明者】
【氏名】岡本 義生
【審査官】仁科 努
(56)【参考文献】
【文献】特開2005-089706(JP,A)
【文献】特開2002-371136(JP,A)
【文献】特開平02-150444(JP,A)
【文献】特開平02-138349(JP,A)
【文献】中国特許出願公開第111019235(CN,A)
【文献】中国特許出願公開第112194388(CN,A)
(58)【調査した分野】(Int.Cl.,DB名)
C08L 23/10
C08K 3/04
C08K 7/14
C08L 23/00
C08J 5/04
B29C 45/00
(57)【特許請求の範囲】
【請求項1】
ガラス繊維を10~50質量部、
プロピレン系樹脂を50~90質量部(ただし、ガラス繊維およびプロピレン系樹脂の合計を100質量部とする。)、
カーボンブラックを0.3質量部以上、および
平均粒径が1~40μmのポリオレフィンワックスを、前記カーボンブラックに対する前記ポリオレフィンワックスの質量比が0.75~1.5となる量で含有する、
ガラス繊維強化プロピレン系樹脂組成物。
【請求項2】
前記ポリオレフィンワックスがポリプロピレンワックスである請求項1に記載のガラス繊維強化プロピレン系樹脂組成物。
【請求項3】
前記カーボンブラックの含有量が2質量部以下である請求項1または2に記載のガラス繊維強化プロピレン系樹脂組成物。
【請求項4】
前記プロピレン系樹脂が変性ポリプロピレンを含有する請求項1~3のいずれか一項に記載のガラス繊維強化プロピレン系樹脂組成物。
【請求項5】
請求項1~4のいずれか一項に記載のガラス繊維強化プロピレン系樹脂組成物からなる射出成形体の製造方法であって、
前記プロピレン系樹脂の一部または全部と前記ガラス繊維とからペレットを製造する工程、
前記工程で得られたペレットと、前記カーボンブラックと、前記ポリオレフィンワックスと、任意に前記プロピレン系樹脂の一部とをドライブレンドして組成物を得る工程、および
前記組成物を射出成形する工程
を含む射出成形体の製造方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【0001】
本発明はガラス繊維強化プロピレン系樹脂組成物に関する。
【背景技術】
【0002】
繊維強化樹脂成形体は軽量であり、かつ剛性および耐熱性に優れているので、電気機器、自動車、住宅設備、医療器具など多様な分野で利用されている。
繊維強化樹脂成形体としては、例えば、ガラス繊維等の強化繊維と、ポリアミド、ポリプロピレン等の熱可塑性樹脂を用いた成形体が知られている。このような繊維強化樹脂成形体は、自動車分野において、エンジンルーム内のファンシュラウドやプロペラファン等の高剛性および耐熱性が要求される部材に利用されている。
【0003】
たとえば特許文献1には、ガラス長繊維強化ポリオレフィン樹脂ペレット、ポリオレフィン樹脂、酸化防止剤、光安定剤、および紫外線吸収剤を含有するガラス長繊維強化ポリオレフィン組成物から形成された車輌外装部品が記載され、この組成物にさらにカーボンブラック、ワックス等を添加できることが記載されている。また特許文献2には、ガラス長繊維強化ポリオレフィン樹脂ペレット、ポリオレフィン樹脂、および硫化亜鉛を有する顔料を含有するガラス長繊維強化ポリオレフィン組成物が記載され、この組成物にさらにカーボンブラック、ワックス等を添加できることが記載されている。
【0004】
特許文献3には、オレフィン系樹脂、カーボンブラック、およびガラス繊維を含む着色剤組成物が記載され、この組成物にさらに分散剤、滑剤としてのポリエチレンワックスを添加できることが記載されている。
【0005】
特許文献4には、ポリマー樹脂、および前記ポリマー樹脂中に配置された、水性サイジング組成物でコーティングされたガラス繊維を含むガラス繊維ストランドを含む複合材料が記載され、サイジング組成物がカーボンブラック、ポリプロピレンワックス等を含んでもよいことが記載されている。
【0006】
一方、特許文献5には、密度、融点および融解熱が所定の範囲にあるエチレン系重合体が配合された長繊維強化プロピレン系樹脂組成物が記載され、この組成物から、成形体表面に白いモヤがかかったような外観不良(以下「白モヤの発生」とも記載する。)の発生が抑制され、かつ機械的特性に優れた成形体を形成できることが記載されている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【0007】
【文献】特開平9-207233号公報
【文献】特開平9-183869号公報
【文献】特開2002-53711号公報
【文献】特表2014-512323号公報
【文献】国際公開第2020/091051号
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【0008】
従来のガラス繊維強化プロピレン系樹脂組成物から得られた成形体には、白モヤの発生を抑制する観点から、さらなる改善の余地があった。
本発明者らは、ガラス繊維強化プロピレン系樹脂組成物にカーボンブラック配合を配合し、さらに金属石鹸をカーボンブラックの分散剤として使用することにより白モヤを改善できることを見出したが、分散剤の使用量を低減するという観点から、さらなる改善の余地があった。
【0009】
したがって本発明は、分散剤の使用量を抑制しつつも白モヤの発生が抑制されたガラス繊維強化成形体の製造に適した材料を提供することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【0010】
本発明の要旨は以下のとおりである。
[1]
ガラス繊維を10~50質量部、
プロピレン系樹脂を50~90質量部(ただし、ガラス繊維およびプロピレン系樹脂の合計を100質量部とする。)、
カーボンブラックを0.3質量部以上、および
平均粒径が1~40μmのポリオレフィンワックスを、前記カーボンブラックに対する前記ポリオレフィンワックスの質量比が0.75~1.5となる量で含有する、
ガラス繊維強化プロピレン系樹脂組成物。
【0011】
[2]
前記ポリオレフィンワックスがポリプロピレンワックスである前記[1]のガラス繊維強化プロピレン系樹脂組成物。
【0012】
[3]
前記カーボンブラックの含有量が2質量部以下である前記[1]または[2]のガラス繊維強化プロピレン系樹脂組成物。
【0013】
[4]
前記プロピレン系樹脂が変性ポリプロピレンを含有する前記[1]~[3]のいずれかのガラス繊維強化プロピレン系樹脂組成物。
【0014】
[5]
前記[1]~[4]のいずれかのガラス繊維強化プロピレン系樹脂組成物からなる射出成形体の製造方法であって、
前記プロピレン系樹脂の一部または全部と前記ガラス繊維とからペレットを製造する工程、
前記工程で得られたペレットと、前記カーボンブラックと、前記ポリオレフィンワックスと、任意に前記プロピレン系樹脂の一部とをドライブレンドして組成物を得る工程、および
前記組成物を射出成形する工程
を含む射出成形体の製造方法。
【発明の効果】
【0015】
本発明のガラス繊維強化プロピレン系樹脂組成物により、分散剤の使用量を抑制しつつも白モヤの発生が抑制されたガラス繊維強化成形体を製造することができる。
【図面の簡単な説明】
【0016】
図1】ペレット製造装置の模式図である。
【発明を実施するための形態】
【0017】
本発明をさらに詳細に説明する。
[ガラス繊維強化プロピレン系樹脂組成物]
本発明に係るガラス繊維強化プロピレン系樹脂組成物は、ガラス繊維、プロピレン系樹脂、カーボンブラック、および所定のポリオレフィンワックスを含有することを特徴としている。
【0018】
《ガラス繊維》
本発明のガラス繊維強化プロピレン系樹脂組成物は、ガラス繊維を含む。
ガラス繊維としては、Eガラス(Electrical glass)、Cガラス(Chemical glass)、Aガラス(Alkali glass)、Sガラス(High strength glass)および耐アルカリガラスなどのガラスを溶融紡糸してフィラメント状の繊維にしたものを挙げることができる。
【0019】
本発明ではガラス繊維としては、通常、ガラス長繊維が使用される。ガラス長繊維の原料としては、通常、連続状ガラス繊維束が用いられ、これはガラスロービングとして市販されている。その平均繊維径は、通常3~30μm、好ましくは13~20μm、さらに好ましくは16~18μmであり、フィラメント集束本数は、通常400~10,000本、好ましくは1,000~6,000本、さらに好ましくは3,000~5,000本である。
【0020】
また、特開平6-114830号公報に記載されているように、複数の繊維束を束ねて使用することもできる。
ガラス繊維の表面には、電解処理または収束剤処理などの様々な表面処理方法で官能基が導入されていてもよい。表面処理には、収束剤を用いることが好ましく、カップリング剤を含む収束剤を用いることが特に好ましい。表面処理されたガラス繊維を用いると、ガラス繊維と樹脂成分との接着性が向上し、強度および外観の良好な成形体が得られる。
【0021】
収束剤の例としては、特開2003-253563号公報に記載されたカップリング剤を含むものが挙げられる。
カップリング剤としては、たとえば、アミノシラン、エポキシシラン等のシラン系カップリング剤、およびチタン系カップリング剤が挙げられる。
【0022】
また、収束剤としては、カップリング剤の他に、取り扱いを容易にするために樹脂エマルジョンを含むものも好ましい。
収束剤に含まれる樹脂エマルジョンとしては、たとえば、ウレタン系、オレフィン系、アクリル系、ナイロン系、ブタジエン系またはエポキシ系のものが挙げられ、これらのうち、ウレタン系またはオレフィン系のものが好ましい。
【0023】
《プロピレン系樹脂》
本発明のガラス繊維強化プロピレン系樹脂組成物は、プロピレン系樹脂を含む。
前記プロピレン系樹脂は、プロピレン由来の構造単位を主たる構造単位として含む重合体であり、その例として、プロピレン単独重合体、プロピレン・α-オレフィンランダム共重合体、およびプロピレン系ブロック共重合体(以下、これらをまとめて「未変性プロピレン系樹脂」とも記載する。)、ならびに変性ポリプロピレンが挙げられる。
【0024】
前記プロピレン・α-オレフィンランダム共重合体としては、プロピレンと炭素数2のα-オレフィン(すなわち、エチレン)および炭素数4~8のα-オレフィンから選ばれる少なくとも1種のオレフィンとのランダム共重合体が挙げられる。前記α-オレフィンの例としては、エチレン、1-ブテン、1-ペンテン、1-ヘキセン、4-メチル-1-ペンテン、3-メチル-1-ペンテン、1-ヘプテンおよび1-オクテンが挙げられ、好ましくはエチレンおよび1-ブテンが挙げられ、特に好ましくはエチレンが挙げられる。前記ランダム共重合体中の全構造単位に占めるプロピレン由来構造単位の割合は、好ましくは90モル%以上、より好ましくは95モル%以上である。
【0025】
前記プロピレン系ブロック共重合体は、好ましくはプロピレン単独重合体部分とプロピレン・α-オレフィンランダム共重合体部分とから構成される。プロピレン・α-オレフィンランダム共重合体部分の具体的な態様は、前記プロピレン・α-オレフィンランダム共重合体の具体的な態様と同様である。
【0026】
前記プロピレン系ブロック共重合体は、n-デカン溶剤分別した場合、23℃のn-デカンに可溶な成分(以下「デカン可溶部」とも記載する。)と23℃のn-デカンに不溶な成分(以下「デカン不溶部」とも記載する。)とに分別される。デカン可溶部の含有量は、通常は5~30質量%、好ましくは5~25質量%、より好ましくは8~18質量%であり、デカン不溶部の含有量は、通常は70~95質量%、好ましくは75~95質量%、より好ましくは82~92質量%である。
【0027】
前記変性ポリプロピレンは、ポリプロピレンを酸変性することにより得られる。その変性方法としては、従来公知の方法、例えばグラフト変性および共重合化が挙げられる。変性されるポリプロピレンとしては、前記未変性プロピレン系樹脂が挙げられる。
【0028】
変性に用いる変性剤としては、例えば、不飽和カルボン酸およびその誘導体が挙げられる。不飽和カルボン酸の例としては、アクリル酸、メタクリル酸、マレイン酸、ナジック酸、フマル酸、イタコン酸、クロトン酸、シトラコン酸、ソルビン酸、メサコン酸、アンゲリカ酸、およびフタル酸が挙げられる。また、その誘導体の例としては、酸無水物、エステル、アミド、イミド、および金属塩等が挙げられ、具体例としては、無水マレイン酸、無水イタコン酸、無水シトラコン酸、無水ナジック酸、無水フタル酸、アクリル酸メチル、メタクリル酸メチル、アクリル酸エチル、アクリル酸ブチル、マレイン酸モノエチルエステル、アクリルアミド、マレイン酸モノアミド、マレイミド、N-ブチルマレイミド、アクリル酸ナトリウム、メタクリル酸ナトリウム等が挙げられる。これらの中でも、不飽和ジカルボン酸およびその誘導体が好ましく、無水マレイン酸および無水フタル酸がより好ましい。
【0029】
変性ポリプロピレンの酸付加量、換言すると変性ポリプロピレン中の前記酸に由来する構造の割合は、好ましくは0.1~14重量%であり、より好ましくは0.3~8重量%である。酸付加量は、樹脂のIRスペクトルを測定し、1,670cm-1~1,810cm-1のピークの面積から決定される。
【0030】
前記ガラス繊維および前記プロピレン系樹脂が後述するガラス繊維強化樹脂ペレットを形成する場合には、ポリプロピレンの変性は、ガラス繊維強化樹脂ペレットの製造に先立って行ってもよく、ガラス繊維強化樹脂ペレット製造の際の溶融混練過程において行ってもよい。
【0031】
変性ポリプロピレンに、変性剤またはこれに由来する揮発性の成分(以下、これらをまとめて「揮発成分」とも記載する。)が残存していると、ガラス繊維強化プロピレン系樹脂組成物から形成された成形体の表面に、曇りが発生する場合がある。このため、前記揮発成分が少ないことが好ましく、国際公開第2020/091051号の[0039]に記載の式で定義される、変性ポリプロピレン中の揮発成分含有量は、好ましくは9000ppm以下、より好ましくは7000ppm以下である。揮発成分の量は、変性ポリプロピレンを真空乾燥させることなどにより、低減させることができる。
【0032】
変性ポリプロピレンとしては、ガラス繊維と前記未変性プロピレン系重合体との親和性を改良し、製造される成形体の強度または耐熱性を向上させる観点から、無水脂肪酸変性ポリプロピレンが好ましく、特に無水マレイン酸変性ポリプロピレンが好ましい。
【0033】
変性ポリプロピレンのメルトフローレート(ISO 1133-1に準拠、230℃、2.16kg荷重。)は、好ましくは50g/10分以上、より好ましくは80g/10分以上であり、その上限値は、たとえば1000g/10分であってもよい。変性ポリプロピレンのメルトフローレートがこの範囲にあると、本発明のガラス繊維強化プロピレン系樹脂組成物は、射出成形に適した流動性を有する。
【0034】
また、前記プロピレン系樹脂全体としてのメルトフローレート(ISO 1133-1に準拠、230℃、2.16kg荷重。)は、機械的特性に優れた成形体を良好な加工性で射出成形する観点から、好ましくは25~500g/10分、より好ましくは50~400g/10分である。
【0035】
(ガラス繊維強化樹脂ペレット)
本発明のガラス繊維強化プロピレン系樹脂組成物において、前記プロピレン系樹脂の一部または全部(以下「プロピレン系樹脂(P1)」とも記載する。)、および前記ガラス繊維は、ペレット(以下「ガラス繊維強化樹脂ペレット」とも記載する。)を形成していてもよい。
【0036】
ペレットに含まれるプロピレン系樹脂(P1)のうち、前記未変性プロピレン系樹脂のメルトフローレート(ISO 1133-1に準拠、230℃、2.16kg荷重)は、好ましくは20g/10分以上、より好ましくは30g/10分以上、さらに好ましくは40g/10分以上であり、その上限は、たとえば300g/10分であってもよい。メルトフローレートがこの範囲にあると、本発明の組成物は射出成形に適した流動性を有する。
【0037】
ガラス繊維強化樹脂ペレット中のガラス繊維の繊維長は、通常4~10mm、好ましくは5~8mmであり、繊維径は、通常10~20μm、好ましくは13~18μmである。
【0038】
ガラス繊維強化樹脂ペレット中で、ガラス繊維はペレットの長手方向に略平行に配列しており、ガラス繊維の繊維長は、通常、ペレットの粒子長(すなわち、ペレットの長手方向の長さ)と実質的に同一である。
【0039】
ガラス繊維強化樹脂ペレット中のガラス繊維の含有量は、ガラス繊維強化樹脂ペレット100質量%に対し、好ましくは40~70質量%、より好ましくは45~60質量%である。ガラス繊維の含有量が前記下限値以上であると、良好な生産性でガラス繊維強化樹脂ペレットを製造することができる。ガラス繊維の含有量が前記上限値以下であると、ガラス繊維の繊維束に樹脂を充分に含浸させることができる。
【0040】
ガラス繊維強化樹脂ペレット中の変性ポリプロピレンの量は、ガラス繊維強化樹脂ペレット100質量%に対し、好ましくは1~5質量%であり、より好ましくは1.5~3.5質量%である。変性ポリプロピレンの量が前記下限値以上であると、ガラス繊維と樹脂成分との接着性が良好である。変性ポリプロピレンの量が前記上限値以下であると、変性ポリプロピレンの分子量が低くなり過ぎないことから、本発明の組成物から製造される成形体の強度が良好である。
【0041】
ガラス繊維強化樹脂ペレットの形状は、通常、柱状である。
ガラス繊維強化樹脂ペレットの粒子長(長手方向の長さ)は通常4~10mmであり、好ましくは5~8mmである。ガラス繊維強化樹脂ペレットの粒子長が前記下限値以上であると、本発明のガラス繊維強化プロピレン系樹脂組成物から製造される成形体は機械的特性に優れる。また、ガラス繊維強化樹脂ペレットの粒子長が前記上限値以下であると、本発明のガラス繊維強化プロピレン系樹脂組成物は成形性に優れる。
【0042】
ガラス繊維強化樹脂ペレット中では、通常、ガラス繊維がペレットの長手方向に略平行に配列している。
ガラス繊維強化樹脂ペレット中でのガラス繊維のアスペクト比が大きいために、前記ガラス繊維強化樹脂ペレットを含む本発明のガラス繊維強化プロピレン系樹脂組成物から形成された成形体は機械的強度に優れる。
【0043】
ガラス繊維強化樹脂ペレットは、引き抜き法など、公知の成形方法で製造することができ、具体的には、数千本からなるガラス繊維のロービングを含浸ダイスに導き、プロピレン系樹脂を溶融したもの(以下単に「溶融樹脂」ともいう。)をフィラメント間に均一に含浸させた後、必要な長さに切断することにより容易に得ることができる。
【0044】
この方法では、例えば、押出機先端に設けられた含浸ダイス中に、押出機より溶融樹脂を供給する一方、連続状ガラス繊維束を通過させ、このガラス繊維束に溶融樹脂を含浸させた後、ノズルを通して引き抜き、必要な長さにペレタイズする方法がとられる。
【0045】
また、未変性プロピレン系重合体、不飽和カルボン酸またはその無水物を、有機過酸化物と共にドライブレンドして押出機のホッパーに投入し、変性を同時に行いながら供給する方法もとり得る。
【0046】
ガラス繊維のロービングに溶融樹脂を含浸させるための方法としては、特に制限はなく、例えば国際公開2010/137305の[0036]に記載された方法が挙げられる。
【0047】
樹脂を溶融する過程において、フィード部を2つ以上有する押出機を使用し、トップフィードから樹脂および分解剤を投入し、サイドフィードから別の樹脂を投入してもよい。分解剤としては、有機過酸化物が好ましい。また、2台以上の押出機(押出し部)を使用し、そのうち少なくとも1台に分解剤を投入してもよい。さらに、押出機の少なくとも1個所に樹脂、不飽和カルボン酸またはその誘導体ならびに分解剤を投入してもよい。
【0048】
(ガラス繊維強化樹脂ペレットとは別に添加されてもよいプロピレン系樹脂)
前記ガラス繊維強化樹脂ペレットに含まれるプロピレン系樹脂(P1)が前記プロピレン系樹脂の一部である場合には、本発明のガラス繊維強化プロピレン系樹脂組成物は、プロピレン系樹脂(P1)とは別に残部のプロピレン系樹脂(以下「プロピレン系樹脂(P2)」とも記載する。)を含有する。
【0049】
前記プロピレン系樹脂(P2)は、プロピレン由来の構造単位を主たる構造単位として含む重合体であり、その例として、プロピレン単独重合体、プロピレン・α-オレフィンランダム共重合体、およびプロピレン系ブロック共重合体が挙げられる。
【0050】
前記プロピレン・α-オレフィンランダム共重合体、および前記プロピレン系ブロック共重合体の詳細は、上述のとおりである。
プロピレン系樹脂(P2)のメルトフローレート(ISO 1133-1に準拠、230℃、2.16kg荷重)は、好ましくは10~300g/10分、より好ましくは20~250g/10分、さらに好ましくは20~200g/10分である。プロピレン系樹脂(P2)のメルトフローレートがこの範囲にあると、本発明のガラス繊維強化プロピレン系樹脂組成物から形成される成形体は、機械的特性に優れる。
【0051】
プロピレン系樹脂(P2)の形状の例としては、粉末およびペレットが挙げられる。
《カーボンブラック》
本発明のガラス繊維強化プロピレン系樹脂組成物は、カーボンブラックを含む。
【0052】
本発明の組成物中のカーボンブラックの含有量は、前記ガラス繊維および前記プロピレン系樹脂の合計100質量部に対して0.3質量部以上であり、好ましくは0.3~2質量部である。カーボンブラックの含有量が上記範囲にあると、ガラス繊維強化プロピレン系樹脂組成物から製造される強化繊維成形体は、白モヤの発生が抑制される。一方、含有量が0.3質量部を下回ると白モヤの発生を抑制できない恐れがある。また、含有量が前記上限値以下であると、ガラス強化繊維とプロピレン系樹脂との界面接着が良好である。
【0053】
カーボンブラックとしては、例えば、ファーネスブラック、アセチレンブラック、サーマルブラック、チャンネルブラックが挙げられる。
《ポリオレフィンワックス》
本発明のガラス繊維強化プロピレン系樹脂組成物は、平均粒径が1~40μm、好ましくは5~20μmのポリオレフィンワックスを含む。この平均粒径は、レーザー回折法により測定される体積基準の粒子径分布におけるD50である。
【0054】
ポリオレフィンワックスの平均粒径がこの範囲にあると、カーボンブラック粒子間にポリオレフィンワックスを効果的に配置してカーボンブラック粒子同士の凝集を防ぎ、樹脂成分中へのカーボンブラックの分散性を向上させることができ、以って成形体における白モヤの発生を抑制することができる。一方、平均粒径が前記下限値よりも過小であると、ポリオレフィンワックスの製造が困難な場合があり、平均粒径が前記上限値よりも過大であると、カーボンブラックの分散性が低下し、成形体における白モヤの発生を抑制できない場合がある。
【0055】
ガラス繊維強化プロピレン系樹脂組成物からなる成形体の白モヤの発生をエチレン系重合体の配合により抑制する技術においては、エチレン系重合体の量が増大するにつれて成形体の機械物性が低下する傾向が見られる場合があるが、本発明によれば、カーボンブラックおよびポリオレフィンワックスの配合によって白モヤの発生を抑制するので、上述のエチレン系重合体を配合する場合の懸念がないことが期待される。
【0056】
ポリオレフィンワックスの、下記またはこれと同等の条件でゲルパーミエーションクロマトグラフィー(GPC)により測定されるポリスチレン換算の数平均分子量(Mn)は、好ましくは2,000~10,000、より好ましくは3,000~4,000である。
【0057】
装置:ゲル浸透クロマトグラフAlliance GPC2000型(Waters社製)
溶剤:o-ジクロロベンゼン
カラム:TSKgel GMH6-HT×2、TSKgel GMH6-HTLカラム×2(何れも東ソー社製)
流速:1.0ml/分
試料:0.15mg/mL o-ジクロロベンゼン溶液
温度:140℃
カーボンブラックに対するポリオレフィンワックスの質量比(ポリオレフィンワックスの質量/カーボンブラックの質量)は、0.75~1.5、好ましくは0.80~1.0である。質量比がこの範囲にあると、カーボンブラック粒子間にポリオレフィンワックスを効果的に配置してカーボンブラック粒子同士の凝集を防ぎ、樹脂成分中へのカーボンブラックの分散性を向上させることができ、以って成形体における白モヤの発生を抑制することができる。一方、質量比が前記下限値よりも過小であると、カーボンブラックの分散性が低く、成形体における白モヤの発生を抑制できない場合がある。
【0058】
ポリオレフィンワックスとしては、ポリエチレンワックスおよびポリプロピレンワックスが好ましく、ポリプロピレンワックスがより好ましい。
ポリオレフィンワックスは、1種単独で用いてもよく、2種以上を併用してもよい。
【0059】
《その他の成分》
本発明のガラス繊維強化プロピレン系樹脂組成物には、必要に応じて、上述した各成分以外の重合体が、本発明の効果を損なわない範囲で含まれていてもよい。このような重合体の例としてはエチレン系重合体が挙げられ、エチレン系重合体の例としては国際公開第2020/091051号の段落[0054]~[0060]に記載されているエチレン系重合体が挙げられる。
【0060】
本発明のガラス繊維強化プロピレン系樹脂組成物には、上記各成分以外に、必要に応じて、耐熱安定剤、帯電防止剤、耐候安定剤、耐光安定剤、老化防止剤、酸化防止剤、銅害防止剤、脂肪酸金属塩、軟化剤、分散剤(前記ポリオレフィンワックスを除く。)、充填剤、着色剤、顔料、発泡剤などの添加剤が、本発明の効果を損なわない範囲で(たとえば、前記組成物100質量%に対し5質量%以下の割合で)配合されていてもよい。これらの成分はマスターバッチ化されていてもよい。
【0061】
(ガラス繊維強化プロピレン系樹脂組成物)
本発明のガラス繊維強化プロピレン系樹脂組成物は、
前記ガラス繊維を10~50質量部、好ましくは15~45質量部、より好ましくは20~40質量部;
前記プロピレン系樹脂を50~90質量部、好ましくは55~85質量部、より好ましくは60~80質量部(ただし、ガラス繊維およびプロピレン系樹脂の合計を100質量部とする。);
前記カーボンブラックを0.3質量部以上、好ましくは0.3~2質量部;および
前記ポリオレフィンワックスを、前記カーボンブラックに対する前記ポリオレフィンワックスの質量比が0.75~1.5、好ましくは0.80~1.0となる量で
含有する。
【0062】
各成分の含有量が上記範囲にあると、白モヤの発生が抑制された成形体を製造することができる。
(ガラス繊維強化プロピレン系樹脂組成物の製造方法)
本発明のガラス繊維強化プロピレン系樹脂組成物は、前記ガラス繊維と、前記プロピレン系樹脂と、前記カーボンブラックと、前記ポリオレフィンワックスと、任意に前記添加剤とを混合することにより、例えばドライブレンドすることにより製造することができる。
【0063】
前記プロピレン系樹脂の一部または全部と前記ガラス繊維とは、好ましくは上述したガラス繊維強化樹脂ペレットの状態で混合される。
[ガラス繊維強化成形体]
本発明に係るガラス繊維強化成形体は、前記ガラス繊維と、前記プロピレン系樹脂と、前記カーボンブラックと、前記ポリオレフィンワックスと、任意に前記添加剤とを含有する組成物からなる。
【0064】
各成分の詳細は、特に断りのない限り上述のとおりである。また、前記組成物中の各成分の含有量およびその技術的意義も、特に断りのない限り、上述した本発明に係るガラス繊維強化プロピレン系樹脂組成物中の各成分の含有量およびその技術的意義と同様である。
【0065】
本発明の成形体の中でのガラス繊維の長さは、通常、本発明のガラス繊維強化プロピレン系樹脂組成物の中でのガラス繊維の長さとは異なる。これは、成形中にガラス繊維が折損して短くなるためである。本発明に係るガラス繊維強化成形体中でのガラス繊維の長さは、成形体から所定本数(1000本)のガラス繊維を抽出し、それらの各繊維長を測定して下記式に基づいて算出される重量平均繊維長で表すと、通常0.5~5mm、好ましくは0.8~3mmである。
【0066】
重量平均繊維長=Σ(繊維長)2/Σ繊維長
本発明に係るガラス繊維強化成形体は、前記ガラス繊維と、前記プロピレン系樹脂と、前記カーボンブラックと、前記ポリオレフィンワックスと、任意に前記添加剤とを含む樹脂組成物、例えば上述した本発明に係るガラス繊維強化プロピレン系樹脂組成物を、成形することにより製造できる。
【0067】
成形方法としては、射出成形法、押出成形法、中空成形法、圧縮成形法、射出圧縮成形法、ガス注入射出成形又は発泡射出成形等の公知の成形法を特に制限なく適用でき、これらの中でも特に射出成形法、圧縮成形法及び射出圧縮成形法が好ましく、外観に優れた(すなわち、白モヤの発生が抑制された)成形体を製造する観点からは、射出成形法が好ましい。
【0068】
本発明の成形体は、自動車内外装部品、家電部品などの種々の分野に好適に用いることができる。自動車内外装部品の例としては、バックドアのインナー材が挙げられる。
【実施例
【0069】
以下、実施例に基づいて本発明をさらに具体的に説明するが、本発明はこれら実施例に限定されない。
(測定方法)
各種物性の測定ないし評価方法は、以下のとおりである。
【0070】
[メルトフローレート]
ISO 1133-1に準拠し、230℃、2.16kg荷重の条件下で原料樹脂のメルトフローレートを測定した。
【0071】
[平均粒径]
分散剤の平均粒径としては、レーザー回折法により測定される体積基準の粒子径分布におけるD50を採用した。
【0072】
[成形体の外観]
実施例等で製造された成形体の外観を、以下の基準で評価した。
○:白モヤがほぼ見えない状態
△:白モヤは見えるが、×に比べると見えにくい状態
×:白モヤが一目瞭然の状態
(使用原料)
実施例等で使用された原料は、以下のとおりである。
【0073】
《プロピレン系樹脂》
下記物性を有するプロピレン単独重合体の市販品
(未変性プロピレン系樹脂)
・PP1(プロピレン単独重合体(MFR(230℃、2.16kg荷重)=200g/10分)
・PP2(プロピレン単独重合体(MFR(230℃、2.16kg荷重)=30g/10分))
(変性ポリプロピレン)
・mPP1(Adivant製、商品名:POLYBOND3200(MFR(230℃、2.16kg荷重)=200g/10分))
《ガラス繊維》
・GF(アミノシランで表面処理された繊維径17μmのガラス繊維4000本束ねガラスロービング、日本電気硝子(株)製、商品名:T-431N)
《カーボンブラック》
・市販品
《分散剤》
・ステアリン酸カルシウム(平均粒径が11μmの市販品)
・ポリプロピレンワックス(平均粒径が267μmの市販品)
・マイクロナイズドポリプロピレンワックス(平均粒径が10μmの市販品)
(ガラス繊維強化樹脂組成物の製造)
[製造例1]
図1に示すペレット製造装置を用いてガラス繊維強化樹脂ペレットを製造した。
【0074】
図1中、10はダイ、20はダイ10へ溶融樹脂を供給する押出機、30は繊維束Fのロール、40はダイ10に引き込まれる繊維束Fに一定の張力を与えるテンションロール群、50はダイ10から引き出された溶融樹脂含浸繊維束を冷却するための冷却手段、60は繊維束の引き出しロール、70は引き出された溶融樹脂含浸繊維束をカッ卜するペレタイザである。この装置では、3本のそれぞれ独立した繊維束Fに、溶融樹脂を同時に含浸させている。
【0075】
具体的な製造条件は、以下の通りである。
・ダイ:50mφ押出機の先端に取り付け、含浸部に4本のロッドを直線状に配置
・繊維束:アミノシランで表面処理された繊維径17μmのガラス繊維4000本束ねたガラスロービング(日本電気硝子(株)製、商品名:T-431N)
・予熱温度:200℃
・樹脂:プロピレン系重合体PP1と無水マレイン酸変性ポリプロピレンmPP1とを、PP1:mPP1=48:2の質量比で混合したもの
・溶融温度:280℃
・ロッド:四本6mm(直径)×3mm(長さ)
上記条件下で、テンションロール群で繊維束の量を調整しつつダイ内に送り込み含浸を行い、その後、ダイから引き出して冷却し、ペレタイザで粒子長が8mm、強化繊維の長さが8mm、強化繊維の含有量が50質量%のガラス繊維強化樹脂ペレットを作製した。
【0076】
[比較例1]
60質量部の製造例1で製造されたガラス繊維強化樹脂ペレット(以下「GFMB」とも記載する。)、40質量部のPP2、0.2質量部のカーボンブラックおよび0.2質量部のステアリン酸カルシウムをドライブレンドしてガラス繊維強化樹脂組成物を調製した。
【0077】
次に、このガラス繊維強化樹脂組成物から、射出成形機を用いて以下の条件で成形体(カラープレート)を製造し、その外観を評価した。
金型:90mm×50mm×2mm、深さ15μmのシボ付き
成形温度:240℃
金型温度:45℃
評価結果を表1に示す。
【0078】
[比較例2]
0.2質量部のステアリン酸カルシウムを0.2質量部のポリプロピレンワックスに変更したこと以外は比較例1と同様にして、ガラス繊維強化樹脂組成物およびその成形体を製造した。評価結果を表1に示す。
【0079】
[比較例3]
0.2質量部のステアリン酸カルシウムを0.2質量部のマイクロナイズドポリプロピレンワックスに変更したこと以外は比較例1と同様にして、ガラス繊維強化樹脂組成物およびその成形体を製造した。評価結果を表1に示す。
【0080】
[比較例4]
カーボンブラックの配合量を0.4質量部に変更し、ステアリン酸カルシウムの配合量を0.4質量部に変更したこと以外は比較例1と同様にして、ガラス繊維強化樹脂組成物およびその成形体を製造した。評価結果を表1に示す。
【0081】
[比較例5]
カーボンブラックの配合量を0.4質量部に変更し、ポリプロピレンワックスの配合量を0.4質量部に変更したこと以外は比較例2と同様にして、ガラス繊維強化樹脂組成物およびその成形体を製造した。評価結果を表1に示す。
【0082】
[実施例1]
カーボンブラックの配合量を0.4質量部に変更し、0.2質量部のステアリン酸カルシウムを0.4質量部のマイクロナイズドポリプロピレンワックスに変更したこと以外は比較例1と同様にして、ガラス繊維強化樹脂組成物およびその成形体を製造した。評価結果を表1に示す。
【0083】
[比較例6]
カーボンブラックの配合量を0.8質量部に変更し、ステアリン酸カルシウムの配合量を0.8質量部に変更したこと以外は比較例1と同様にして、ガラス繊維強化樹脂組成物およびその成形体を製造した。評価結果を表1に示す。
【0084】
[比較例7]
カーボンブラックの配合量を0.8質量部に変更し、ポリプロピレンワックスの配合量を0.8質量部に変更したこと以外は比較例2と同様にして、ガラス繊維強化樹脂組成物およびその成形体を製造した。評価結果を表1に示す。
【0085】
[実施例2]
カーボンブラックの配合量を0.8質量部に変更し、マイクロナイズドポリプロピレンワックスの配合量を0.8質量部に変更したこと以外は実施例1と同様にして、ガラス繊維強化樹脂組成物およびその成形体を製造した。評価結果を表1に示す。
【0086】
[比較例8]
カーボンブラックの配合量を1.2質量部に変更し、ステアリン酸カルシウムの配合量を1.2質量部に変更したこと以外は比較例1と同様にして、ガラス繊維強化樹脂組成物およびその成形体を製造した。評価結果を表1に示す。
【0087】
[比較例9]
カーボンブラックの配合量を1.2質量部に変更し、ポリプロピレンワックスの配合量を1.2質量部に変更したこと以外は比較例2と同様にして、ガラス繊維強化樹脂組成物およびその成形体を製造した。評価結果を表1に示す。
【0088】
[実施例3]
カーボンブラックの配合量を1.2質量部に変更し、マイクロナイズドポリプロピレンワックスの配合量を1.2質量部に変更したこと以外は実施例1と同様にして、ガラス繊維強化樹脂組成物およびその成形体を製造した。評価結果を表1に示す。
【0089】
[比較例10]
カーボンブラックの配合量を1.6質量部に変更し、ステアリン酸カルシウムの配合量を1.6質量部に変更したこと以外は比較例1と同様にして、ガラス繊維強化樹脂組成物およびその成形体を製造した。評価結果を表1に示す。
【0090】
[比較例11]
カーボンブラックの配合量を1.6質量部に変更し、ポリプロピレンワックスの配合量を1.6質量部に変更したこと以外は比較例2と同様にして、ガラス繊維強化樹脂組成物およびその成形体を製造した。評価結果を表1に示す。
【0091】
[実施例4]
カーボンブラックの配合量を1.6質量部に変更し、マイクロナイズドポリプロピレンワックスの配合量を1.6質量部に変更したこと以外は実施例1と同様にして、ガラス繊維強化樹脂組成物およびその成形体を製造した。評価結果を表1に示す。
【0092】
【表1】
【符号の説明】
【0093】
10 ダイ
20 押出機
30 繊維束Fのロール
40 テンションロール群
50 冷却手段
60 引き出しロール
70 ペレタイザ
図1