JP7061003B2 - プロピレン樹脂組成物及び射出成形体 - Google Patents
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Description
当該成形体には高い寸法安定性が求められており、例えば、特許文献1には、ポリプロピレン樹脂組成物を、その融点以上に加熱溶融させ、冷却して固体状態の成形前駆体を得て、続いて、その成形前駆体を、ポリプロピレン樹脂組成物の融点以下の温度で加熱圧縮することにより得られた成形体が記載されている。
本明細書において、用語「α-オレフィン」は、α位に炭素-炭素不飽和二重結合を有する脂肪族不飽和炭化水素を意味する。
本明細書において、用語「ヘテロファジックプロピレン重合材料」は、プロピレンに由来する単量体単位を80質量%以上含有する重合体(I)(ただし、該重合体(I)の全質量を100質量%とする。)のマトリックスの中で、エチレン及び炭素数4以上12以下のα-オレフィンからなる群より選択される少なくとも一種のα-オレフィンに由来する単量体単位とプロピレンに由来する単量体単位とを含有する重合体(II)が分散した構造を有する混合物を意味する。
本明細書において、用語「エチレン-α-オレフィン共重合体」は、エチレンに由来する単量体単位と、炭素数4以上のα-オレフィンに由来する単量体単位とを含有する共重合体であり、プロピレンに由来する単量体単位を含まないものを意味する。
本明細書において、用語「キシレン不溶成分(「CXIS成分」ともいう)」は、ヘテロファジックプロピレン重合材料に含まれるp-キシレンに不溶な成分であって、下記方法により得られる固形物を意味する。
ヘテロファジックプロピレン重合材料約2gを、沸騰しているp-キシレン中で2時間溶解して溶液を得、次いで、該溶液を20℃まで冷却し、冷却された溶液に析出した固形物。
本明細書において、用語「キシレン可溶成分(「CXS成分」ともいう)」は、ヘテロファジックプロピレン重合材料中の「CXIS成分」以外の成分を意味する。
本明細書において、用語「プロピレン樹脂組成物」は、プロピレン系重合体を含有する組成物を意味する。
本実施形態に係るプロピレン樹脂組成物(以下、単に樹脂組成物ともいう。)は、プロピレン系重合体(A)とエチレン-α-オレフィン共重合体(B)とを含むプロピレン樹脂組成物であって、プロピレン系重合体(A)の含有量及びエチレン-α-オレフィン共重合体(B)の含有量が、プロピレン系重合体(A)及びエチレン-α-オレフィン共重合体(B)の合計100質量部に対して、それぞれ、60~90質量部及び10~40質量部であり、上記プロピレン樹脂組成物を、シリンダー温度220℃、金型温度50℃、射出速度23mm/秒の条件で100mm(幅)×400mm(長さ)×3mm(厚み)の金型キャビティに射出成形して得られる成形体中の、プロピレン系重合体(A)のα晶におけるb軸の配向度が、成形体の厚み方向に対して垂直かつ互いに直交する2方向にX線を入射した広角X線解析により得られる配向度の平均で、85.0%以上であるものである。このようなプロピレン樹脂組成物を成形することにより、寸法安定性に優れる成形体を製造できる。上記配向度の成形体を成形し得る樹脂組成物を成形すれば、プロピレン系重合体(A)のα晶におけるb軸を、成形体の厚み方向(ND方向)に対して高度に配向し得ることから、寸法安定性に優れる成形体を製造できると考えられる。上記配向度は、100%未満であってよい。また、本実施形態のプロピレン樹脂組成物を用いれば、自動車用成形品の製造等で一般的に採用されている射出成形のような、簡便な方法により成形体を製造できる。すなわち、本実施形態のプロピレン樹脂組成物を用いれば、射出成形等で得られた成形前駆体を加熱圧縮する方法以外の方法によっても寸法安定性に優れる成形体を製造できる。
<測定条件>
機種:株式会社リガク製、Micromax-007(商品名)
X線源:CuKα線
ビーム径:250μm
電圧:40kV
電流:20mA
検出器:X線光子計数型2次元検出器PILATUS
測定法:透過法
成分Aは、プロピレンに由来する単量体単位を有する重合体である。成分Aとしては、例えば、プロピレン単独重合体、プロピレンとプロピレン以外の単量体とのランダム共重合体、及びヘテロファジックプロピレン重合材料が挙げられる。本実施形態のプロピレン樹脂組成物は、成分Aを1種のみ含有してもよく、2種以上含有してもよい。成分Aは、成形体の剛性と耐衝撃性との観点から、プロピレン単独重合体及びヘテロファジックプロピレン重合材料からなる群より選ばれる少なくとも一種を含むことが好ましい。
成分Aがプロピレン単独重合体を含む場合、当該プロピレン単独重合体の極限粘度数([η])は、樹脂組成物の溶融時の流動性と成形体の靭性との観点から、0.10~2.00dL/gであることが好ましく、0.50~1.50dL/gであることがより好ましく、0.70~1.40dL/gであることが更に好ましい。
装置:東ソー株式会社製 HLC-8121 GPC/HT
分離カラム:東ソー株式会社製 GMHHR-H(S)HT 3本
測定温度:140℃
キャリア:オルトジクロロベンゼン
流量:1.0mL/分
試料濃度:約1mg/mL
試料注入量:400μL
検出器:示差屈折
検量線作成方法:標準ポリスチレンを使用
プロピレンとプロピレン以外の単量体とのランダム共重合体は、プロピレンに由来する単量体単位とプロピレン以外の単量体に由来する単量体単位とを含有するものである。前記ランダム共重合体は、前記ランダム共重合体の質量を基準として、プロピレン以外の単量体に由来する単量体単位を0.01質量%以上20質量%以下含有することが好ましい。
ヘテロファジックプロピレン重合材料は、例えば、重合体(I)を形成する第1の重合工程と、重合体(II)を形成する第2の重合工程を実施することにより製造することができる。これらの重合工程において採用される、重合触媒、重合方法及び重合方式の例示は、上記と同様である。
ヘテロファジックプロピレン重合材料中のCXS成分の含有量は、ヘテロファジックプロピレン重合材料の全質量を基準として、1~50質量%であることが好ましく、10~40質量%であることがより好ましい。
[η]Total:ヘテロファジックプロピレン重合材料の極限粘度数(dL/g)
[η]I:重合体(I)の極限粘度数(dL/g)
XI:ヘテロファジックプロピレン重合材料の全質量に対する重合体(I)の質量の比(重合体(I)の質量/ヘテロファジックプロピレン重合材料の質量)
XII:ヘテロファジックプロピレン重合材料の全質量に対する重合体(II)の質量の比(重合体(II)の質量/ヘテロファジックプロピレン重合材料の質量)
XII=1-(ΔHf)T/(ΔHf)P
(ΔHf)T:ヘテロファジックプロピレン重合材料の融解熱量(J/g)
(ΔHf)P:重合体(I)の融解熱量(J/g)
成分Bにおいては、成分Bの全質量を100質量%として、成分Bに含まれるエチレンに由来する単量体単位の含有量と炭素数4以上のα-オレフィンに由来する単量体単位の含有量との合計が100質量%であってよい。
本実施形態のプロピレン樹脂組成物は、充填材(C)を更に含んでいてもよい。
成分Cの平均粒子径D50[S]は、成形体の剛性、耐衝撃性及び寸法安定性の観点から、5.0μm以下であることが好ましく、3.0μm以下であることがより好ましい。成分Cの平均粒子径D50[S]は、0.5μm以上であってよく、1.0μm以上であってもよい。成分Cの平均粒子径D50[S]は、0.5~5.0μmが好ましく、1.0~3.0μmがより好ましい。
成分Cの平均粒子径D50[L]と平均粒子径D50[S]との比であるD50[L]/D50[S]は、成形体の剛性、及び寸法安定性の観点から、1.5以上であってもよく、2.5以上であってもよい。D50[L]/D50[S]は、10以下であってもよく、8以下であってもよい。D50[L]/D50[S]は、1.5~10であってもよく、2.5~8であってもよい。
本明細書において、「平均粒子径D50[S]」とは、JIS R1619に規定された方法に従い、遠心沈降法により測定された体積基準の粒子径分布測定データに基づいて決定されるものであり、該粒子径分布測定データにおいて、粒子径が小さい側からの粒子数の累積が50%に達したときの粒子径(50%相当粒子径)を意味する。
本実施形態のプロピレン樹脂組成物は、プロピレン樹脂組成物の全質量を基準として、成分Aの含有量と成分Bの含有量と成分Cの含有量との合計が90質量%以上であることが好ましい。
本実施形態の射出成形体は、本実施形態のプロピレン樹脂組成物からなるものである。
このような射出成形体は、寸法安定性に優れる。
成分Aとして下記プロピレン系重合体((A-1)~(A-6))を準備した。
特開2004-182981号公報の実施例1に記載の方法によって得られる重合触媒の存在下、気相重合法によって製造した。
MFR(温度230℃、2.16kgf荷重で測定):51g/10分
極限粘度数:([η]CXIS)0.97dL/g、([η]CXS)2.44dL/g
アイソタクチックペンタッド分率:0.9785
CXIS成分量:74.1質量%
CXIS成分のMw/Mn:5.1
CXS成分量:25.9質量%
プロピレン-エチレンランダム共重合体中のエチレン含量:31.3質量%
MFR(温度230℃、2.16kgf荷重で測定):38g/10分
極限粘度数:([η]CXIS):1.03dL/g、([η]CXS)2.07dL/g
アイソタクチックペンタッド分率:0.9776
CXIS成分量:69.5質量%
CXIS成分のMw/Mn:5.4
CXS成分量:30.5質量%
プロピレン-エチレンランダム共重合体中のエチレン含量:45.5質量%
特開2004-182981号公報の実施例1に記載の方法によって得られる重合触媒の存在下、気相重合法によって製造した。
MFR(温度230℃、2.16kgf荷重で測定):25g/10分
極限粘度数:([η]CXIS)1.32dL/g、([η]CXS):2.31dL/g
アイソタクチックペンタッド分率:0.9755
CXIS成分量:77.4質量%
CXIS成分のMw/Mn:9.5
CXS成分量:22.6質量%
プロピレン-エチレンランダム共重合体中のエチレン含量:49.1質量%
(A-4)(プロピレン)-(プロピレン-エチレン)重合材料
特開2004-182981号公報の実施例1に記載の方法によって得られる重合触媒の存在下、気相重合法によって製造した。
MFR(温度230℃、2.16kgf荷重で測定):29g/10分
極限粘度数:([η]CXIS):1.20dL/g、([η]CXS)3.06dL/g
アイソタクチックペンタッド分率:0.9849
CXIS成分量:82.7質量%
CXIS成分のMw/Mn:6.2
CXS成分量:17.3質量%
プロピレン-エチレンランダム共重合体中のエチレン含量:51.4質量%
特開2004-182981号公報の実施例1に記載の方法によって得られる重合触媒の存在下、気相重合法によって製造した。
MFR(温度230℃、2.16kgf荷重で測定):107g/10分
極限粘度数([η]):0.92dL/g
アイソタクチックペンタッド分率:0.9811
Mw/Mn:5.4
特開2004-182981号公報の実施例1に記載の方法によって得られる重合触媒の存在下、気相重合法によって製造した。
MFR(温度230℃、2.16kgf荷重で測定):97g/10分
極限粘度数([η]):1.08dL/g
アイソタクチックペンタッド分率:0.9778
Mw/Mn:9.8
ヘテロファジックプロピレン重合材料を2g秤量し(以下、「ヘテロファジックプロピレン重合材料の質量」を「a」とする)、沸騰キシレンで2時間加熱溶解した。次いで、20℃まで冷却した後、ろ紙を用いてろ別した。ろ別したろ液を、ロータリーエバポレーターで減圧濃縮して、CXS成分を得た。得られたCXS成分を秤量した(以下、「CXS成分の質量」を「b」とする)。ヘテロファジックプロピレン重合材料中のCXIS成分及びCXS成分の含有量は、数値a及びbを用いて下記式により算出した。また、ろ紙上に残った固形物を真空乾燥することにより、CXIS成分を得た。得られたCXIS成分は、分子量分布の評価に用いた。
CXS成分量(質量%)=(b/a)×100
CXIS成分量(質量%)=100-CXS成分量(質量%)
重合体(II)中のエチレン含量は、下記の条件で測定した13C-NMRスペクトルから、Kakugoらの報告(Macromolecules,15,1150-1152(1982))に基づいて求めた。13C-NMRスペクトルは、直径10mmの試験管中でヘテロファジックプロピレン重合材料約200mgを3mLのオルソジクロロベンゼンに均一に溶解させた試料を用い、下記条件で測定した。
測定温度:135℃
パルス繰り返し時間:10秒
パルス幅:45°
積算回数:2500回
プロピレン単独重合体の分子量分布については、プロピレン単独重合体の重量平均分子量(Mw(A))及び数平均分子量(Mn(A))をGPCにより測定し、Mnに対するMwの比(Mw/Mn)を算出することにより求めた。CXIS成分の分子量分布については、上述の操作で得られたCXIS成分の重量平均分子量(Mw(A))及び数平均分子量(Mn(A))をGPCにより測定し、Mnに対するMwの比(Mw/Mn)を算出することにより求めた。なお、GPCの測定条件は上述のとおりである。
成分Bとして下記エチレン-α-オレフィン共重合体(B-1)及び(B-2)を準備した。なお、MFRは上述した方法に従って測定した。
(B-1)エチレン-1-ブテン共重合体
ダウ・ケミカル株式会社製「ENR7467」
密度:0.862g/cm3
MFR(温度230℃、2.16kgf荷重で測定):2.5g/10分
(B-2)エチレン-1-オクテン共重合体
ダウ・ケミカル株式会社製「EG8842」
密度:0.857g/cm3
MFR(温度230℃、2.16kgf荷重で測定):2.7g/10分
成分Cとして下記充填材((C-1))を準備した。
(C-1)タルク
Imerys製 「HAR W92」
平均粒子径D50[L](レーザー回析法、50%相当粒子径):11.4μm
平均粒子径D50[S](遠心沈降法、50%相当粒子径):2.54μm
(粒子の分散処理)
分散媒:エタノール
装置:ホモジナイザ―
出力:40W
処理時間:10分
また、D50[S]は、株式会社島津製作所製 遠心沈降式粒度分布測定装置SA-CP3を用い、JIS R1619に規定された方法に従って、下記の条件にて粒子を分散させたのち、測定した。
(粒子の分散処理)
分散媒:エタノール
装置:本多電子株式会社製 W-113MkII
出力:110W 24kHz
処理時間:10分
[プロピレン樹脂組成物の製造]
プロピレン系重合体(A-1)、(A-2)、(A-3)、(A-4)、(A-5)、(A-6)、エチレン-α-オレフィン共重合体(B-1)、(B-2)及び充填材(C-1)を、表1及び表2に示す量で準備した。
得られた樹脂組成物を以下の条件で射出成形して、図1に示す評価用の射出成形体を製造した。
射出成形機:住友重機械工業株式会社製 SE180D(型締力180トン、シリンダー径50mm)
金型キャビティ形状:100mm(幅)×400mm(長さ)×3mm(厚み)
ゲート:100mm側面の中央にファンゲート1点
シリンダー温度:220℃
金型温度:50℃
射出速度:23mm/秒
冷却時間:30秒
得られた射出成形体を用いて、線膨張係数を測定することにより寸法安定性を評価した。SIIナノテクノロジー株式会社製 熱機械分析装置TMA/SS6100を用い、以下の方法により線膨張係数を測定した。
図1において、L2と平行の方向。)又はTD方向(MD方向に対して直交方向。図1において、L1と平行の方向。)の寸法変化が測定できるように、試験片を再びセットし、23℃における寸法を正確に測定した。5℃/分の昇温速度で-20℃から80℃に昇温し、その間のMD方向及びTD方向の寸法変化を測定した。単位長さ及び単位温度あたりの寸法変化を線膨張係数として求めた。線膨張係数の値が小さいほど寸法安定性が良好であることを示す。MD方向の線膨張係数とTD方向の線膨張係数との平均値(MDTD平均線膨張係数)を表1及び表2に示す。
寸法安定性の評価と同様にして、射出成形体から試験片を切り出した後、当該試験片を、MD方向と、成形体の厚み方向(ND方向)との両方を含む平面に平行に切断して、配向度評価用試験片1を作製した。また、寸法安定性の評価と同様にして、射出成形体から試験片を切り出した後、当該試験片を、TD方向と、ND方向との両方を含む平面に平行に切断して、配向度評価用試験片2を作製した。
<測定条件>
機種:株式会社リガク製、Micromax-007(商品名)
X線源:CuKα線
ビーム径:250μm
電圧:40kV
電流:20mA
検出器:X線光子計数型2次元検出器PILATUS
測定法:透過法
配向度(%)={(360-Σhw040)/360}×100 ・・・(1)
Claims (10)
- プロピレン系重合体(A)とエチレン-α-オレフィン共重合体(B)(ただし、エチレン-α-オレフィン共重合体(B)はプロピレンに由来する単量体単位を含まない)とを含むプロピレン樹脂組成物であって、
プロピレン系重合体(A)の含有量及びエチレン-α-オレフィン共重合体(B)の含有量が、プロピレン系重合体(A)及びエチレン-α-オレフィン共重合体(B)の合計100質量部に対して、それぞれ、60~90質量部及び10~40質量部であり、
前記プロピレン樹脂組成物を、シリンダー温度220℃、金型温度50℃、射出速度23mm/秒の条件で100mm(幅)×400mm(長さ)×3mm(厚み)の金型キャビティに射出成形して得られる成形体中の、プロピレン系重合体(A)のα晶におけるb軸の配向度が、前記成形体の厚み方向に対して垂直かつ互いに直交する2方向にX線を入射した広角X線解析により得られる配向度の平均で、85.0%以上であり、
プロピレン系重合体(A)が、プロピレン単独重合体とヘテロファジックプロピレン重合材料とを含む、プロピレン樹脂組成物。 - 充填材(C)を更に含み、
充填材(C)の含有量が、プロピレン系重合体(A)及びエチレン-α-オレフィン共重合体(B)の合計100質量部に対して、1~65質量部である、請求項1に記載のプロピレン樹脂組成物。 - ヘテロファジックプロピレン重合材料は、プロピレンに由来する単量体単位を80質量%以上含有する重合体(I)(ただし、該重合体(I)の全質量を100質量%とする。)のマトリックスの中で、エチレン及び炭素数4以上12以下のα-オレフィンからなる群より選択される少なくとも一種のα-オレフィンに由来する単量体単位とプロピレンに由来する単量体単位とを含有する重合体(II)が分散した構造を有する混合物であり、
ヘテロファジックプロピレン重合材料中の重合体(II)の含有量が、プロピレン樹脂組成物に含まれるエチレン-α-オレフィン共重合体(B)の含有量を100質量%としたとき、0超50質量%以下である、請求項1又は2に記載のプロピレン樹脂組成物。 - ヘテロファジックプロピレン重合材料中の重合体(II)の含有量が、プロピレン樹脂組成物に含まれるエチレン-α-オレフィン共重合体(B)の含有量を100質量%としたとき、5~50質量%である、請求項3に記載のプロピレン樹脂組成物。
- ヘテロファジックプロピレン重合材料中の重合体(II)の含有量が、プロピレン樹脂組成物に含まれるエチレン-α-オレフィン共重合体(B)の含有量を100質量%としたとき、0超40質量%以下である、請求項3に記載のプロピレン樹脂組成物。
- エチレン-α-オレフィン共重合体(B)が、エチレンに由来する単量体単位と、炭素数4~12のα-オレフィンに由来する単量体単位とを含有する共重合体であり、
エチレン-α-オレフィン共重合体(B)の全質量を100質量%として、エチレン-α-オレフィン共重合体(B)に含まれるエチレンに由来する単量体単位の含有量と炭素数4~12のα-オレフィンに由来する単量体単位の含有量との合計が100質量%である、請求項1~5のいずれか一項に記載のプロピレン樹脂組成物。 - プロピレン単独重合体の分子量分布(Mw/Mn)が、6.0以上である、請求項1~6のいずれか一項に記載のプロピレン樹脂組成物。
- ヘテロファジックプロピレン重合材料の重合体(I)の分子量分布(Mw/Mn)が、6.0以上である、請求項3~5のいずれか一項に記載のプロピレン樹脂組成物。
- 充填材(C)の平均粒子径D50[L]と平均粒子径D50[S]との比であるD50[L]/D50[S]が、2.5~10である、請求項2に記載のプロピレン樹脂組成物。
- 請求項1~9のいずれか一項に記載のプロピレン樹脂組成物からなる射出成形体。
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