JP2558540B2 - ポリプロピレン樹脂組成物 - Google Patents

ポリプロピレン樹脂組成物

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Description

【発明の詳細な説明】 [産業上の利用分野] 本発明は、無機系充填剤を含み剛性、耐熱性にすぐ
れ、特にウェルド強度保持率が高く自動車や電気部品の
分野における工業材料として好適なポリプロピレン樹脂
組成物に関する。
[従来の技術] 従来、ポリプロピレン樹脂組成物の剛性や機械的物性
を向上させるためには、無機系の充填剤を配合すること
が有効であることが知られている。特に充填剤にマイカ
を含むポリプロピレン系樹脂は成形品の剛性が高く、寸
法安定性に優れている。しかしこの成形品は引張強度や
ウェルド強度が低いという欠点がある。このためこの点
を改良したポリプロピレン樹脂組成物としては、特公昭
60−3337号公報にマイカとタルクを含む耐熱性の樹脂組
成物の開示がある。また特公昭64−9339号公報には、ポ
リプロピレン樹脂40〜90重量%とマイカ5〜30重量%に
平均粒径0.05〜0.8μの炭酸カルシウムまたは平均粒径
0.1〜0.9μの硫酸バリウム5〜40重量%を含むポリプロ
ピレン樹脂組成物の開示がある。さらに特公昭56−1494
52号公報にはポリプロピレン樹脂にマイカを配合した場
合のマイカの分散性を高めるために、アクリル酸グラフ
トポリプロピレンまたは無水マレイン酸グラフトポリプ
ロピレンを配合した樹脂組成物が開示されている。
[発明が解決しようとする課題] このようにマイカが充填されたポリプロピレン樹脂組
成物は、他の無機充填剤たとえばガラス繊維、タルク、
炭酸カルシウムなどを充填したポリプロピレン樹脂組成
物に比べ剛性がはるかに高く自動車部品などの用途に適
しているが、ウェルド引張り強度が低いという問題点を
有する。
そのため従来では成形品にウェルド部を作らないよう
に金型設計をおこなったりしていたが、成形品の大型
化、複雑化などによりウェルド部の発生を避けることは
困難となっている。
しかし上記の組成物ではウェルド強度保持率が充分で
ないので、他の添加剤や変性ポリプロピレン樹脂、ゴム
質などを添加することが必要となり、材料費や加工費が
上昇するのでこのましくない。
本発明は上記の事情に鑑みてなされたもので、特に成
形品のウェルド強度保持率を高めたポリプロピレン樹脂
組成物とすることを目的とする。
[課題を解決するための手段] 本発明のポリプロピレン樹脂組成物は、ポリプロピレ
ン系樹脂と、充填剤としてマイカと、燃焼灰とを含むポ
リプロピレン樹脂組成物であって、該燃焼灰は重量平均
粒径が1〜20μmであり、燃焼灰とマイカとの重量比が
8未満であることを特徴とする。
本発明の特徴は、ポリプロピレン系樹脂に充填剤とし
てマイカと特定の燃焼灰を所定の組成比で配合すること
により、ポリプロピレン樹脂成形品の機械的物性、特に
曲げ弾性率を高めウェルド強度保持率の低下を防ぐこと
にある。
本発明において使用されるマイカとしては、白マイ
カ、金マイカなどいずれも利用できる。このマイカは、
添加により形成した成形品の外観を良くするために重量
平均粒径が250μ以下のものであることが好ましい。な
お、マイカはポリプロピレン樹脂との相溶性を良くする
ためにその表面を公知のシランカップリング剤で処理さ
れたものを用いてもよい。
ここで用いる燃焼灰は、流動床ボイラー、微粉炭ボイ
ラーで可燃物を燃焼した際に発生する灰である。この燃
焼灰の灰分組成は、使用した可燃物により左右される
が、灰形状の安定性の点から石炭を10重量%以上含む可
燃物を燃焼した際に排出される灰であることが好まし
い。
この燃焼灰の粒径は、重量平均で1〜20μmの範囲の
ものが用いられる。またこの重量平均粒径が20μmを超
えると、ポリプロピレン系樹脂中での充填剤の分散性が
悪くなり成形品の物性が低下することとなり好ましくな
い。
この充填剤は、ポリプロピレン系樹脂に対して少なく
ともマイカが0.1重量%以上配合される。そして充填剤
中での燃焼灰とマイカとの割合は、重量比率で、0<燃
焼灰/マイカ<8の範囲である。
この充填剤は、燃焼灰とマイカとの比率が8未満であ
ることが必要である。この比率が燃焼灰/マイカ>8を
超えると曲げ弾性率は高まるが、ウェルド強度保持率の
向上が認められず好ましくない。
また充填剤の量は、ポリプロピレン系樹脂に対して60
重量%以下であることが、組成物の流動性を高めウェル
ド強度を改善するばかりでなく曲げ弾性率も向上させる
ことができるので好ましい。
なお、充填剤は上記のマイカと燃焼灰の他に通常用い
られているタルク、炭酸カルシウム、ガラス粉末、さら
にはガラス繊維を配合しても良い。さらに一部は燃焼灰
の代替として用いても良い。
ポリプロピレン系樹脂としては、通常用いられている
ホモポリマー、コポリマー、ブロックポリマーなどのポ
リプロピレン樹脂が利用できる。またエチレン成分含量
が30%以下のエチレンプロピレン共重合体も利用でき
る。さらにEPDM、EPRなどのゴム成分や不飽和カルボン
酸をグラフト重合した変性ポリプロピレン樹脂を添加し
ても良い。
この充填剤をポリプロピレン系樹脂に配合するには、
V型混合機、W型混合機、円筒型混合機、ヘンシェルミ
キサーなどの混合機で所定時間混合し、さらに押出機な
どで混練して押出すか、樹脂を押出機などで混練しなが
らベントより充填剤などを供給して混練する方法などが
適用できる。このとき可塑剤、安定剤、滑剤、着色剤な
どの添加剤も同時に添加配合することができる。
本発明の樹脂組成物は、曲げ弾性率が向上するととも
に他の機械的物性の衝撃強度や剛性も向上し、さらに熱
変形温度も従来のマイカ添加ポリプロピレン樹脂組成物
よりも向上している。
[作用] このポリプロピレン樹脂組成物は、充填剤にマイカと
燃焼灰とが特定の比率で含まれている。通常樹脂組成物
にマイカを含むと、成形品のウェルド強度が低下する。
しかし本発明の組成物では理由は解明されていないがウ
ェルド強度保持率が向上するとともに、曲げ男性率も向
上する。さらに一般の機械的物性の衝撃強度や剛性も向
上し熱変形温度も高まり耐熱性が向上する。これは燃焼
灰がポリプロピレン系樹脂とマイカとの両者に対して親
和性を有し、両者の間でバインダーの働きをしてウェル
ド強度の低下などの機械的性質の低下を防止しているも
のと推測される。
[実施例] 以下、実施例により具体的に説明する。
(実施例No.1〜3) ポリプロピレン系樹脂としては、住友化学(株)製AW
−564(エチレンプロピレンブロック共重合体)を用
い、マイカは白石工業(株)製 HARマイカを用いた。
燃焼灰は、流動床ボイラーで石炭を800℃で燃焼した時
に発生したもので、粒径が重量平均で5μmのものを用
いた。
このポリプロピレン樹脂組成物は第1表に示す様に、
マイカを5重量%に対し燃焼灰を10重量%(燃焼灰/マ
イカの比率2)、20重量%(燃焼灰/マイカの比率
4)、30重量%(燃焼灰/マイカの比率6)残部がポリ
プロピレン系樹脂(総重量100%とする)の組成であ
る。
この組成物を押出機で混練しながら押出して成形材料
とし、この成形材料を用いて射出成形により曲げ弾性率
測定およびウェルド強度測定用の試験片を作製した。
なお、曲げ弾性率は、ASTM D−790に準拠して行っ
た。
ウェルド強度保持率は、ASTM D−638に準拠し1号
ダンベル試験片の略中央に引張り方向に直角のウェルド
を形成したものと、同じ形状でウェルドを形成しない試
験片の引張り強度を測定し以下の式により算出した。
ウェルド強度保持率(%)=(ウェルドを形成した試験
片の引張り強度)/ (ウェルドのない試験片の引張り強度)×100 結果を第1表に示した。
(実施例No.4〜7) 上記実施例No.1〜3においてマイカの量を20重量%と
し、燃焼灰の量を10重量%(燃焼灰/マイカの比率0.
5)、20重量%(燃焼灰/マイカの比率1)、30重量%
(燃焼灰/マイカの比率1.5)、40重量%(燃焼灰/マ
イカの比率2)としてウェルド強度保持率と曲げ弾性率
を測定した。結果を第1表に示した。
(実施例No.8) この例では燃焼灰を微粉炭ボイラーで1400℃で石炭を
燃焼した際に排出された灰分で、重量平均粒径が5μm
のものを用いた以外は実施例N (比較例No.1〜6) No.1は燃焼灰を含まず実施例のマイカを5重量%を加
えたポリプロピレン系樹脂かなる組成物である。No.2は
No.1に実施例の燃焼灰を40重量%添加したもので燃焼灰
/マイカの比率が8の組成物である。No.3はNo.1のマイ
カの量を20重量%に、No.4はマイカの量を40重量%に増
量したものである。No.5は実施例No.5の燃焼灰の替わり
にタルク(林化成(株)製 JR−2)を20重量%、No.6
は実施例No.5の燃焼灰の替わりに炭酸カルシウム(同和
カルファイニ(株)製 KS−500)を20重量%添加した
ものである。実施例と同様に曲げ弾性率とウェルド強度
保持率を測定した。結果を第1表に示した。
(評価結果) 比較例No.1、3、4で示す様にマイカの配合量が増え
ると曲げ弾性率は高まるが、ウェルド強度保持率は著し
く低下している。しかし実施例No.1〜3に示す様にマイ
カ量を5重量%として燃焼灰の量が増すと曲げ弾性率は
同様に高まるが、通常低下するウェルド強度保持率の低
下はほとんど認められない。
実施例No.4〜7はマイカの量を20重量%と多くしたこ
とで、曲げ弾性率は一段と大きくなっているが、ウェル
ド強度保持率は絶対値は小さくなるがマイカを増した場
合よりは向上している。すなわち比較例No.3の燃焼灰を
含まない場合と比較して燃焼灰の量を増すことにより実
施例No.5、No.6ではウェルド強度保持率が逆に向上して
いる。実施例No.7では充填剤の配合量が上限に近いため
ウェルド強度保持率がやや低くなっているが比較例No.3
よりは向上している。実施例No.8は、燃焼灰を替えて微
粉炭ボイラーで排出した燃焼灰を用いたが、実施例No.5
と曲げ弾性率、ウェルド強度保持率とも略同じで燃焼灰
の種類には左右されていない。
一方比較例No.5の燃焼灰の替わりにタルク、比較例N
o.6の燃焼灰の替わりに炭酸カルシウムを用いた場合
は、曲げ弾性率は添加しない場合より高くなるが、ウェ
ルド強度保持率はほとんど向上せずタルクのみの比較例
No.3の場合と同じである。
比較例No.2の燃焼灰とマイカの比率が8の場合は、曲
げ弾性率は向上しているが、ウェルド強度保持率の向上
は燃焼灰を添加しない比較例No.1の場合より低くなり目
的とする効果が得られていない。
したがって、マイカと燃焼灰を特定比率で配合するこ
とによりポリプロピレ樹脂組成物の成形品の曲げ弾性率
が向上するとともに、ウェルド強度保持率も向上するこ
とができる。
[効果] 本発明のポリプロピレン樹脂組成物では、マイカの燃
焼灰とが特定の比率で配合されている。そのためこの組
成物ではマイカを充填した場合の欠陥を燃焼灰が補うの
で、従来の充填剤にマイカを用いた場合に比べてウェル
ド強度の低下が少ない。したがって、このポリプロピレ
ン樹脂組成物は、耐熱性や剛性などの機械的強度が高く
なり、ウェルドを有する形状の成形品に適用することが
できる。このため安価な工業材料として自動車部品、構
造部品への適用範囲を広げることができる。
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (51)Int.Cl.6 識別記号 庁内整理番号 FI 技術表示箇所 C08K 3:34) (72)発明者 鈴木 隆領 愛知県豊田市下市場町3丁目30番地 小 島プレス工業株式会社内 (56)参考文献 特開 平4−55450(JP,A) 特開 昭58−145745(JP,A) 特公 昭48−29848(JP,B1)

Claims (1)

    (57)【特許請求の範囲】
  1. 【請求項1】ポリプロピレン系樹脂と、充填剤としてマ
    イカと、燃焼灰とを含むポリプロピレン樹脂組成物であ
    って、該燃焼灰は重量平均粒径が1〜20μmであり、該
    燃焼灰と該マイカとの重量比(燃焼灰/マイカ)が8未
    満であることを特徴とするポリプロピレン樹脂組成物。
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