JP7070958B1 - 無機物質粉末充填樹脂組成物及び成形品 - Google Patents
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Abstract
Description
前記熱可塑性樹脂はポリプロピレン系樹脂であり、
前記無機物質粉末充填樹脂組成物100質量部に対して、テトラキス[メチレン-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]メタンを0.01質量%以上0.10質量%以下、トリス(2,4-ジ-tert-ブチルフェニル)ホスファイトを0.02質量%以上0.20質量%以下の割合で含有することを特徴とする無機物質粉末充填樹脂組成物である。
本発明の無機物質粉末充填樹脂組成物は、熱可塑性樹脂と無機物質粉末とを質量比50:50~10:90の割合で含有するものであり、熱可塑性樹脂はポリプロピレン系樹脂であって、無機物質粉末充填樹脂組成物100質量部に対して、テトラキス[メチレン-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]メタンを0.01質量%以上0.10質量%以下、トリス(2,4-ジ-tert-ブチルフェニル)ホスファイトを0.02質量%以上0.20質量%以下の割合で含有する。以下、本発明に係る無機物質粉末充填樹脂組成物(以下で「樹脂組成物」と略す場合がある。)を構成する各成分につき、それぞれ詳細に説明する。
本発明に係る無機物質粉末充填樹脂組成物の成分となり得るポリプロピレン系樹脂としては、特に限定されるものではなく、当該組成物の用途、機能等に応じて、各種のポリマーを使用し得る。ポリプロピレン系樹脂とは、プロピレン単位を主成分とする樹脂であり、その構造や分子量、製造方法に特に制限はない。例えば、チーグラー・ナッタ系触媒、メタロセン系触媒、酸素、過酸化物等のラジカル開始剤等を用いる方法等の何れによって得られたものであっても良い。なお、上記「主成分とする」とは、プロピレン単位が樹脂中に50質量%以上含まれることを意味し、その含有量は好ましくは75質量%以上であり、より好ましくは85質量%以上であり、さらに好ましくは90質量%以上である。例として、プロピレン単独重合体、又はプロピレンと共重合可能な他のモノマーとの共重合体等が挙げられる。特に、ポリプロピレン単独重合体(ホモポリマー)が好ましい。
プロピレンホモポリマー(以下、「PP」と略す場合がある。)は、実質的にプロピレンのみを重合したポリマーであり、剛性や耐熱性に優れている。様々な製品が市販されており、例として日本ポリプロ株式会社のウィンテック(登録商標)及びノバテック(登録商標)、住友化学株式会社のノーブレン(登録商標)、株式会社プライムポリマーのプライムポリプロ(登録商標)、東レ株式会社のトレカ(登録商標)、SABICペトロケミカルズのSABIC(登録商標)PP、並びにサンアロマー株式会社のサンアロマー(登録商標)等が挙げられるが、本発明においてはこれらに限定されず、どのようなPPが含まれていても良い。複数種のPPを併用することもできる。
本発明の樹脂組成物は、ポリプロピレン系樹脂としてプロピレン共重合体を含有するものであっても良い。プロピレンとの共重合成分としては、エチレン、1-ブテン、イソブチレン、1-ペンテン、3-メチル-1-ブテン、1-ヘキセン、3,4-ジメチル-1-ブテン、1-ヘプテン、3-メチル-1-ヘキセン、1-オクテン、シクロオレフィン等のオレフィン;酢酸ビニルや(メタ)アクリル酸(エステル)、アクリロニトリル、アクリルアミド等のビニル化合物;塩化ビニル、テトラフロロエチレン、フッ化ビニリデン等のハロゲン化物等が挙げられるが、これらに限定されない。共重合成分を複数種含む、三元、四元共重合体等であっても良い。共重合の形態にも制限はなく、ランダム共重合体、ブロック共重合体、交互共重合体、さらにはグラフト共重合体等、種々の形態の共重合体を使用することができる。上記のように本発明におけるポリプロピレン系樹脂としてはプロピレンホモポリマーが好ましいが、プロピレンとα-オレフィンとの共重合体やブロックポリプロピレンも好適である。また、プロピレンホモポリマーと共重合体の両者を併用することもできる。
プロピレンブロックコポリマーは、プロピレンモノマーが連続したブロックと、他のモノマー成分が連続したブロックとからなる共重合体である。プロピレンとα-オレフィンとのブロックコポリマーは公知であり、種々の品種が市販されている。例として日本ポリプロ株式会社のノバテック(登録商標)、株式会社プライムポリマーのプライムポリプロ(登録商標)、三洋化成工業株式会社のユーメックス(登録商標)、サンアロマー株式会社のサンアロマー(登録商標)等が挙げられるが、本発明においてはこれらに限定されず、どのようなプロピレンブロックコポリマーが含まれていても良い。プロピレンブロックコポリマーとは、広義にはホモポリプロピレン連鎖とエチレン-プロピレン共重合体連鎖が化学的に結合されていない、海島構造を有するブレンドポリマーをも包含し、本発明でもそうしたポリマーを使用することができる。2種以上のブロックコポリマーを併用することも可能である。共重合比や分子量についても特に制限はないが、共重合モノマーであるα-オレフィン由来の構成単位が好ましくは5質量%以上、より好ましくは7質量%以上、特に好ましくは8質量%以上の共重合体、また、同構成単位が好ましくは35質量%以下、より好ましくは25質量%以下、さらに好ましくは20質量%以下、特に好ましくは18質量%以下等の共重合体を使用することができる。また、質量平均分子量が20,000~5,000,000、典型的には50,000~1,000,000、特に70,000~400,000程度の範囲のポリマーが好ましい。これらブロックコポリマーは柔軟性に富み、本発明の無機物質粉末充填樹脂組成物に配合された際に、特に優れた機械的特性や成形性を発現する。
本発明の無機物質粉末充填樹脂組成物は、上記の熱可塑性樹脂と共に、無機物質粉末を含有する。無機物質粉末としては、特に限定されず、例えば、カルシウム、マグネシウム、アルミニウム、チタン、鉄、亜鉛等の炭酸塩、硫酸塩、珪酸塩、リン酸塩、ホウ酸塩、酸化物、若しくはこれらの水和物の粉末状のものが挙げられ、具体的には、例えば、炭酸カルシウム、炭酸マグネシウム、酸化亜鉛、酸化チタン、シリカ、アルミナ、タルクやカオリン等のクレー、水酸化アルミニウム、水酸化マグネシウム、ケイ酸アルミニウム、ケイ酸マグネシウム、ケイ酸カルシウム、硫酸アルミニウム、硫酸マグネシウム、硫酸カルシウム、リン酸マグネシウム、硫酸バリウム、珪砂、カーボンブラック、ゼオライト、モリブデン、珪藻土、セリサイト、シラス、亜硫酸カルシウム、硫酸ナトリウム、チタン酸カリウム、ベントナイト、ウォラストナイト、ドロマイト、黒鉛等が挙げられる。これらは合成のものであっても天然鉱物由来のものであっても良く、また、これらは単独又は2種類以上併用して含有されても良い。
本発明の無機物質粉末充填樹脂組成物は、上記の熱可塑性樹脂及び無機物質粉末と共に、特定量のテトラキス[メチレン-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]メタン及びトリス(2,4-ジ-tert-ブチルフェニル)ホスファイトを含有する。これら両者を少量ずつ配合することにより、無機物質粉末が多量に充填されているにも拘らず、成形性に優れ、表面外観が良好な成形品が製造でき、柔軟でかつ優れた耐衝撃性等の機械的特性を備える無機物質粉末充填樹脂組成物とすることが可能となる。
本発明に係る無機物質粉末充填樹脂組成物には、必要に応じて、補助剤としてその他の添加剤を配合することも可能である。その他の添加剤としては、例えば、滑剤、可塑剤、色剤、カップリング剤、流動性改良材(流動性調整剤)、架橋剤、分散剤、紫外線吸収剤、難燃剤、発泡剤、帯電防止剤、上記以外の酸化防止剤及び安定剤等を配合しても良い。これらの添加剤は、単独で用いても良く、2種以上を併用しても良い。また、これらは、後述の混練工程において配合しても良く、混練工程の前にあらかじめ原料成分中に配合していても良い。本発明に係る無機物質粉末充填樹脂組成物において、これらのその他の添加剤の添加量は、所望の物性及び加工性を阻害しない限り特に限定されるものではないが、例えば、無機物質粉末充填樹脂組成物全体の質量を100%とした場合に、これらその他の添加剤はそれぞれ約0~10質量%程度、特に0.04~5質量%程度の割合で、かつ当該その他の添加剤全体で10質量%以下となる割合で配合されることが望まれる。
本発明の無機物質粉末充填樹脂組成物の製造方法としては、通常の方法を使用することができ、成形方法(押出成形、射出成形、真空成形等)に応じて適宜設定し、例えば熱可塑性樹脂と無機物質粉末とを溶融混練しても良い。溶融混練は、各成分を均一に分散させる傍ら、高い剪断応力を作用させて混練することが好ましい。混合装置としても、一般的な押出機、ニーダー、バンバリーミキサー等種々のものを用いることができるが、例えば二軸混練機で混練することが好ましい。
本発明に係る成形品は、上記した無機物質粉末充填樹脂組成物からなる成形品である。
本発明の成形品の製造方法としては、所望の形状に成形できるものであれば特に限定されず、従来公知の押出成形、射出成形、真空成形、ブロー成形、カレンダー成形等の何れの方法によっても成形加工可能である。特に、射出成形及び押出成形が好ましい。さらにまた、本発明に係る無機物質粉末充填樹脂組成物が発泡剤を含有し、発泡体である態様の成形品を得る場合においても、所望の形状に成形できるものであれば発泡体の成形方法として従来公知の、例えば、射出発泡,押出発泡,発泡ブロー等の液相発泡法、あるいは、例えば、ビーズ発泡,バッチ発泡,プレス発泡,常圧二次発泡等の固相発泡法の何れを用いることも可能である。前記した、結晶性ポリプロピレンをキャリアレジンとし、炭酸水素塩を熱分解型発泡剤として含む熱可塑性組成物の一態様においては、射出発泡法及び押出発泡法が望ましく用いられ得る。
本発明の無機物質粉末充填樹脂組成物は、上記のように成形性にも優れるので、射出成形によって様々な形状の物品に成形することができる。本発明はまた、上記の無機物質粉末充填樹脂組成物の成形品、特に射出成形品を包含する。こうした本発明の成形品には、タイガーストライプ等の外観不良がなく、また、柔軟性を始めとする機械的特性に優れる利点がある。こうした効果は、無機物質粉末充填樹脂組成物の原料の一部が市場や工場からの回収品においても発現するので、本発明の成形品はリサイクル品であっても良好な特性を示す。
本発明の無機物質粉末充填樹脂組成物はまた、押出成形によって、シート、ロッド、パイプ、チューブ、ストランド等の種々の形状の物品に成形することができる。本発明はまた、上記の無機物質粉末充填樹脂組成物の押出成形品を包含する。押出成形方法に特に制限はなく、汎用の一軸押出、二軸押出等の手法を用いることができる。また、各成分を混練する工程と、シート等に成形する工程とを連続的に行う直接法を用いても良く、例えば、Tダイ方式の二軸押出し成形機を使用する方法を用いても良い。
・ポリプロピレン系樹脂
PR1:株式会社プライムポリマー製のプロピレンホモポリマー(MFR:0.5g/10min、融点160℃)
PR2:株式会社プライムポリマー製のプロピレンホモポリマー(MFR:2.0g/10min)
PR3:株式会社プライムポリマー製のポリプロピレン(ランダムタイプ、MFR:0.5g/10min)
PR4:株式会社プライムポリマー製のポリプロピレン(ブロックタイプ、MFR:0.9g/10min、融点:160~165℃)
・炭酸カルシウム
CC1:重質炭酸カルシウム粉末(表面処理なし) 平均粒子径:0.7μm、BET比表面積3.2m2/g、真円度:0.53
CC2:重質炭酸カルシウム粉末(表面処理なし) 平均粒子径:1.1μm、BET比表面積:3.2m2/g、真円度:0.55
CC3:重質炭酸カルシウム粉末(表面処理なし) 平均粒子径:2.2μm、BET比表面積:1.0m2/g、真円度:0.85
CC4:重質炭酸カルシウム粉末(表面処理なし) 平均粒子径:3.6μm、BET比表面積:0.6m2/g、真円度:0.90
CC5:重質炭酸カルシウム粉末(表面処理品) 上記CC2のステアリン酸処理品
CC6:軽質炭酸カルシウム(表面処理なし) 平均粒子径:1.5μm、BET比表面積:0.1m2/g、真円度:1.00
・その他無機物質粉末
K1:カオリンクレイ 体積平均粒子径:1.50μm、比重2.6
T1: タルク 体積平均粒子径:3.3μm
・ヒンダードフェノール化合物(フェノール)
HP1:テトラキス[メチレン-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]メタン 株式会社ADEKA製のアデカスタブ(登録商標)AO-60
HP2:オクタデシル-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 株式会社ADEKA製のアデカスタブ(登録商標)AO-50
HP3:イソオクチル-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 BASF社製のIrganox(登録商標)1135
・ホスファイト化合物
P1:トリス(2,4-ジ-tert-ブチルフェニル)ホスファイト 株式会社ADEKAのアデカスタブ(登録商標)2112
P2:トリフェニルホスファイト 株式会社ADEKAのアデカスタブ(登録商標)TPP
P3:トリデシルホスファイト 株式会社ADEKAのアデカスタブ(登録商標)3010
・その他添加剤
S:アルカンスルホン酸ナトリウム(アルキル基の炭素数(平均値)=12) 滑剤
DOP:ジオクチルフタレート 汎用可塑剤
A1:トリエタノールアミン
A2:ラウリルジエタノールアミド
A3:ラウリルジエタノールアミドとジエタノールアミンを含有する帯電防止剤 花王株式会社製HS15N
(流れ性)
・◎:混練・押出操作が極めてスムーズに進行し、射出成形時にも厚みの均一な試験片を容易に成形することができた。
・○:無機物質粉末の偏在がなく、厚みの均一な試験片を成形することができた。
・△:無機物質粉末の偏在が観察されたか、あるいは均一な試験片を成形することが困難であった。
・×:混練時の粘度上昇が著しく、押出成形ができなかった。
(試料外観等)
・○:試験片の表面に肌荒れ(細かい皺や突起)、凹凸、傷、原材料成分の浮き出し(ブリード)等が全く観察されずに良好な平滑性を有していた。
・△:表面に肌荒れや凹凸、又はブリードが僅かに生じていた。
・×:表面に肌荒れや凹凸、又はブリードが目立った。
(可撓性試験)
上記の試験片を手で折り曲げ、以下の基準に従って柔軟性を評価した。
・◎:試験片を160°前後まで5回折り曲げたが、破断しなかった。
・〇:試験片を160°前後まで2~3回折り曲げない限り、破断しなかった。
・△:試験片を120°程度以上折り曲げると、1回で破断してしまった。
・×:試験片を90~120°程度折り曲げると、1回で破断してしまった。
(引張特性)
引張弾性率及び破断点伸び率を、JIS K 7161-2:2014に準じて23℃、50%RHの条件下で、オートグラフAG-100kNXplus(株式会社島津製作所)を用いて測定した。延伸速度は10mm/分であった。
(シャルピー衝撃強度)
80mm×10mmの試験片を、上記ダンベル形状の試験片と同様にして射出成形し、ISO179/1eAに従い測定した。
上記のPR1(プロピレンホモポリマー)25質量部、CC1(重質炭酸カルシウム)75質量部、A1(帯電防止剤)0.3質量部、及びHP1(ヒンダードフェノール化合物)0.04質量部とP1(ホスファイト化合物)0.10質量部を、(株)パーカーコーポレーション製同方向回転二軸混錬押出機HK-25D(φ25mm、L/D=41)に投入し、シリンダー温度190~200℃でストランド押出後、冷却、カットすることでペレットを作製した。次いで、このペレットを射出成型機に投入し、ダンベル形状の試験片を成形して、各種評価試験に付した。評価結果を、後記する表1に示す。
原材料の種類及び量を後記する表1のように変化させた以外は、実施例1と同様の配合及び条件により樹脂組成物等を作製し、試験片へと成形して各種評価試験に付した。また、帯電防止剤としてA1の代わりにA2を0.3質量部使用し、実施例1及び比較例1と同様の操作を行った(実施例3、比較例12)。各試料の組成及び評価結果を、表1に示す。
ポリプロピレン系樹脂としてPR1を20質量部、無機物質粉末として重質炭酸カルシウムCC3を80質量部、帯電防止剤としてA3を0.5質量部使用し、ヒンダードフェノール化合物HP1とホスファイト化合物P1の比率を表2のように変動させた以外は、実施例1と同様の操作を行った。各樹脂組成物の組成及び評価結果を、表2に示す。
PR1(ポリプロピレン系樹脂)20質量部、CC2(重質炭酸カルシウム)70質量部、A3(帯電防止剤)0.5質量部、並びに、HP1(ヒンダードフェノール化合物)0.04又は0質量部、及びP1(ホスファイト化合物P1)0.12又は0質量部を、実施例1と同様の操作で溶融混練して第1のペレットを調製した。さらに、この第1のペレット90.66質量部又は90.5質量部と、10質量部のPR1とを、実施例1と同様の条件で溶融混練・射出成形して試験片を調製し、各種評価試験を行った。各樹脂組成物の組成及び評価結果を、表3に示す。
表3に記載の原材料を用い、最終的な配合量をポリプロピレン系樹脂30質量部、無機物質粉末70質量部、A3(帯電防止剤)0.5質量部とした上で、ヒンダードフェノール化合物HP1を0.04又は0質量部、ホスファイト化合物P1を0.12又は0質量部として、実施例17と同様の操作を行った。各樹脂組成物の組成及び評価結果を、表3に示す。
Claims (9)
- 熱可塑性樹脂と無機物質粉末とを質量比45:55~10:90の割合で含有する無機物質粉末充填樹脂組成物において、
前記熱可塑性樹脂は、前記熱可塑性樹脂に対して90質量%以上のプロピレンホモポリマー(ただし、メソペンタッド分率(mmmm)が0.2~0.6であり、かつ、ラセミペンタッド分率(rrrr)と(1-mmmm)が下記の関係:[rrrr/(1-mmmm)]≦0.1を満たすものを除く。)を含むポリプロピレン系樹脂であり、
前記無機物質粉末充填樹脂組成物100質量部に対して、テトラキス[メチレン-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]メタンを0.01質量%以上0.10質量%以下、トリス(2,4-ジ-tert-ブチルフェニル)ホスファイトを0.02質量%以上0.20質量%以下の割合で含有し、
前記無機物質粉末充填樹脂組成物100質量部に対して、前記トリス(2,4-ジ-tert-ブチルフェニル)ホスファイトを0.08質量%以上0.17質量%以下の割合で含有する、
無機物質粉末充填樹脂組成物。 - 前記無機物質粉末充填樹脂組成物100質量部に対して、前記テトラキス[メチレン-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]メタンが0.01質量%以上0.07質量%以下の割合で含有されている、請求項1に記載の無機物質粉末充填樹脂組成物。
- 前記テトラキス[メチレン-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]メタンと前記トリス(2,4-ジ-tert-ブチルフェニル)ホスファイトとを、質量比1.0:1.5~1.0:8.0の割合で含有する、請求項1又は2に記載の無機物質粉末充填樹脂組成物。
- 前記無機物質粉末が、炭酸カルシウムである、請求項1~3の何れかに記載の無機物質粉末充填樹脂組成物。
- 前記無機物質粉末が、重質炭酸カルシウムである、請求項1~4の何れかに記載の無機物質粉末充填樹脂組成物。
- 前記重質炭酸カルシウムが、JIS M-8511に準じた空気透過法による平均粒子径が0.7μm以上6.0μm以下の重質炭酸カルシウム粒子である、請求項5に記載の無機物質粉末充填樹脂組成物。
- 請求項1~6の何れかに記載の無機物質粉末充填樹脂組成物からなる成形品。
- 前記成形品が射出成形品である請求項7に記載の成形品。
- 前記成形品が押出成形品である請求項7に記載の成形品。
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