JP2019099782A - ポリプロピレン樹脂組成物 - Google Patents

Abstract

【課題】耐傷付き性（初期および耐熱後）、剛性、耐衝撃性に優れた成形品を製造しうるポリプロピレン樹脂組成物を提供する。【解決手段】ポリプロピレン樹脂組成物は、成分（Ａ）、成分（Ｂ）および成分（Ｃ）を含有し、成分（Ａ）の含有量と成分（Ｂ）の含有量との合計を１００質量部としたとき、成分（Ａ）の含有量が７０〜９０質量部であり、成分（Ｂ）の含有量が１０〜３０質量部であり、成分（Ｃ）の含有量が１〜５質量部である。 （Ａ）ポリプロピレン： （Ｂ）平均粒子径が１μｍ〜８μｍであるタルク： （Ｃ）ポリエチレングリコールであって、ゲル浸透クロマトグラフィーにおいて、示差屈折率計を用いて得られたクロマトグラムにおいて屈折率強度最大点での分子量が４，００１〜１４，０００であり、溶出開始点から屈折率強度最大点に対応する溶出時間までのピーク面積をＳ１とし、屈折率強度最大点に対応する溶出時間から溶出終了点までのピーク面積をＳ２としたとき、Ｓ２／Ｓ１が１．４〜２．０である。【選択図】 図１

Description

本発明は、耐傷付き性（初期および耐熱後）、剛性、および耐衝撃性に優れた成形品を製造しうるポリプロピレン樹脂組成物に関する。

従来、自動車のインストルメントパネルやドアトリム等の内装部品の材質としては、ポリ塩化ビニルが主流であった。しかし、成形性、軽量性、リサイクル性、経済性に優れる等の点から、タルクを配合したポリプロピレン複合材への代替が進んでいる。しかし、このポリプロピレン複合材は、タルクを起点とした材料破壊が起きやすく、ポリ塩化ビニルと比較して、耐傷付き性、耐衝撃性が劣るといった欠点がある。

タルクを配合したポリプロピレン複合材に付いた傷は、傷表面にタルクを起点とした材料破壊による微細な凹凸ができることで、光の散乱が起き、白く目立つという問題を抱えている。このような問題を解決するために、様々な手法が提案されている。例えば、特許文献１においては、タルクを配合したポリプロピレン系複合材に脂肪酸アミドを添加することによって、耐傷付き性を向上させた組成物が提案されている。

特開２０１０−４３２５２号公報

しかし、脂肪酸アミドはポリロピレンに対して比較的相溶しやすいため、成形品の表面に移行しにくく、耐傷付き性の改良効果が不十分である。また、脂肪酸アミドは揮発性が高いため、熱がかかった場合に耐傷付き性が損なわれるという問題がある。

本発明の課題は、耐傷付き性（初期および耐熱後）、剛性および耐衝撃性に優れた成形品を製造しうるポリプロピレン樹脂組成物を提供することである。

本発明に係るポリプロピレン樹脂組成物は、下記成分（Ａ）、成分（Ｂ）および成分（Ｃ）を含有し、成分（Ａ）の含有量と成分（Ｂ）の含有量との合計を１００質量部としたとき、成分（Ａ）の含有量が７０〜９０質量部であり、成分（Ｂ）の含有量が１０〜３０質量部であり、成分（Ｃ）の含有量が１〜５質量部であることを特徴とする。

（Ａ）ポリプロピレン
（Ｂ）平均粒子径が１μｍ〜８μｍであるタルク
（Ｃ）ポリエチレングリコールであって、ゲル浸透クロマトグラフィーにおいて示差屈折率計を用いて得られたクロマトグラムにおいて屈折率強度最大点での分子量が４，００１〜１４，０００であり、溶出開始点から屈折率強度最大点に対応する溶出時間までのピーク面積をＳ_１とし、屈折率強度最大点に対応する溶出時間から溶出終了点までのピーク面積をＳ_２としたとき、Ｓ_２／Ｓ_１が１．４〜２．０である。

本発明によれば、タルクを配合したポリプロピレンに、特定のポリエチレングリコールを配合することで、成形品表面の初期および耐熱後の滑性と、ポリプロピレンとタルクとの界面強度を向上し、耐傷付き性（初期および耐熱後）、剛性および耐衝撃性に優れた成形品を製造しうるポリプロピレン樹脂組成物を提供することができる。

図１は、本発明にて定義されるピーク面積Ｓ_１、Ｓ_２を説明するためのモデルクロマトグラム図である。

以下、本発明について詳細に説明する。
＜（Ａ）ポリプロピレン＞
本発明で用いられる（Ａ）ポリプロピレンとしては、プロピレンを単独で重合したホモポリプロピレン、プロピレンとエチレンを共重合したランダムポリプロピレン、ホモポリプロピレンを重合し、引き続きホモポリプロピレンの存在下にプロピレンとエチレンを共重合したブロックポリプロピレンが挙げられる。この中でも剛性と耐衝撃性のバランスの観点から、ブロックポリプロピレンが特に好ましい。

ブロックポリプロピレンとしては、例えば、プライムポリマー製Ｊ７０８ＵＧ、Ｊ８３０ＨＶ、Ｊ７１５Ｍ、サンアロマー製ＰＭＡ６０Ｚ、ＰＭＢ６０Ａ、日本ポリプロ製ＢＣ０２Ｎ、ＢＣ０３ＧＳ等が挙げられる。

＜（Ｂ）タルク＞
本発明に用いるタルクは、レーザー回折法で測定される平均粒子径が１μｍ〜８μｍの範囲とする。平均粒子径が８μｍより大きいと、耐傷付き性が悪化する。平均粒子径が１μｍより小さいと、タルク同士の凝集力が大きく、ポリプロピレン中での分散不良を起こすため、耐傷付き性（初期および耐熱後）、剛性および耐衝撃性が悪化する。

＜（Ｃ）ポリエチレングリコール＞
本発明に用いるポリエチレングリコールは、ゲル浸透クロマトグラフィーにおいて示差屈折率計を用いて得られたクロマトグラムにおいて、屈折率強度最大点での重量平均分子量が４，００１〜１４，０００である。更に、溶出開始点から屈折率強度最大点に対応する溶出時間までのピーク面積をＳ_１とし、屈折率強度最大点に対応する溶出時間から溶出終了点までのピーク面積をＳ_２としたとき、Ｓ_２／Ｓ_１が１．４〜２．０である。

Ｓ_２／Ｓ_１が１．４〜２．０であっても、ポリエチレングリコールの分子量が４，００１より小さいと、耐傷付き性（耐熱後）が低下する。こうした観点から、ポリエチレングリコールの分子量は、４，００１以上とするが、４，３００以上とすることが好ましく、５，０００以上とすることが更に好ましく、６，０００以上とすることが最も好ましい。また、Ｓ_２／Ｓ_１が１．４〜２．０であっても、分子量が１４，０００より大きいと、剛性が低下する。こうした観点から、ポリエチレングリコールの分子量は、１４，０００以下とするが、１２，０００以下とすることが更に好ましい。

ポリエチレングリコールの分子量が４，００１〜１４，０００であっても、Ｓ_２／Ｓ_１が１．４よりも小さいと、剛性および耐衝撃性が低下する。このため、Ｓ_２／Ｓ_１を１．４以上とするが、１．５以上とすることが更に好ましい。また、ポリエチレングリコールの分子量が４，００１〜１４，０００であっても、Ｓ_２／Ｓ_１が２．０よりも大きいと、耐傷付き性（耐熱後）が低下するので、Ｓ_２／Ｓ_１を２．０以下とするが、１．８以下とすることが更に好ましい。

以下、この要件について更に説明する。
ピーク面積比（Ｓ_２／Ｓ_１）は、ゲル浸透クロマトグラフィー（ＧＰＣ）において、示差屈折率計を用いて得られたクロマトグラムによって規定される。このクロマトグラムとは、屈折率強度と溶出時間との関係を表すグラフである。

ここで、図１は、ポリエチレングリコールのゲル浸透クロマトグラフィーにより得られるクロマトグラムのモデル図であり、横軸は溶出時間を、縦軸は示差屈折率計を用いて得られた屈折率強度を示す。

ゲル浸透クロマトグラフに試料溶液を注入して展開すると、最も分子量の高い分子から溶出が始まり、屈折率強度の増加に伴い、溶出曲線が上昇していく。その後、屈折率強度が最大となる点Ｋを過ぎると、溶出曲線は下降していく。

ポリエチレングリコールは、ゲル浸透クロマトグラフィーにおいて、クロマトグラムの屈折率強度最大点は通常は一つであり、単峰系のピークとなることが多い。この際、ゲル浸透クロマトグラフィーに使用した展開溶媒などに起因するピークや、使用したカラムや装置に起因するベースラインの揺らぎによる疑似ピークは除く。また、屈折率強度最大点が複数ある場合には、そのうち強度が最大の点を屈折率強度最大点とする。

ここで、溶出開始点Ｏから屈折率強度最大点Ｋに対応する溶出時間Ｃまでのピーク面積をＳ_１とする。なお、溶出時間Ｃは、屈折率強度最大点ＫからベースラインＢへと引いた垂線Ｐと、ベースラインＢとの交点にある。そして、溶出時間Ｃから溶出終了点Ｅまでのピーク面積をＳ_２とする。ピーク面積Ｓ_１は相対的に高分子量側の成分の量に対応し、ピーク面積Ｓ_２は相対的に低分子量側の成分の量に対応する。そして、Ｓ_２／Ｓ_１が１．４〜２．０であるということは、低分子量側の成分が高分子量側の成分より多いことを意味しており、この分子量のバランスが、ポリプロピレン樹脂組成物の耐傷付き性（初期および耐熱後）、剛性および耐衝撃性に寄与している。

本発明において、前記ピーク面積比（Ｓ_２／Ｓ_１）を求めるためのゲル浸透クロマトグラフィー（ＧＰＣ）は、ＧＰＣシステムとしてＴＯＳＯＨ ＨＬＣ−８３２０ＧＰＣを用い、カラムとしてＴＯＳＯＨ ＴＳＫｇｅｌ Ｓｕｐｅｒ Ｍｕｌｔｉｐｏｒｅ ＨＺ−Ｍを２本と、ＴＯＳＯＨ ＴＳＫｇｅｌ Ｓｕｐｅｒ Ｈ−ＲＣを１本連続装着する。そして、カラム温度を４０℃とし、基準物質をポリスチレンとし、展開溶剤としてテトラヒドロフランを用いる。展開溶剤は、１ｍｌ／分の流速で流し、サンプル濃度０.１重量％のサンプル溶液０.１ｍｌを注入し、ＥｃｏＳＥＣ−Ｗｏｒｋ Ｓｔａｔｉｏｎ ＧＰＣ計算プログラムを用いて、屈折率強度と溶出時間で表されるクロマトグラムを得る。

（各成分の比率）
本発明では、成分（Ａ）の含有量と成分（Ｂ）の含有量との合計を１００質量部としたとき、成分（Ａ）の含有量が７０〜９０質量部であり、成分（Ｂ）の含有量が１０〜３０質量部である。成分（Ｂ）の含有量が３０質量部を超えると、樹脂組成物の耐傷付き性（初期および耐熱後）と耐衝撃性が低下する。また、成分（Ｂ）の含有量が１０質量部未満であると、樹脂組成物の剛性と耐衝撃性が低下する。

（Ａ）ポリプロピレンの含有量と（Ｂ）タルクの含有量との合計を１００質量部としたとき、（Ｃ）ポリエチレングリコールの含有量は１〜５質量部とする。これによって、ポリプロピレン樹脂組成物の耐傷付き性（初期および耐熱後）、剛性、耐衝撃性が向上する。この観点からは、（Ｃ）ポリエチレングリコールの含有量は、２〜４質量部とすることが好ましい。

＜その他の添加剤＞
本発明のポリプロピレン樹脂組成物には、効果を阻害しない範囲で、ゴム、可塑剤、軟化剤、酸化防止剤、加工助剤、難燃剤、紫外線吸収剤、着色剤等のその他の添加剤を添加することができる。

本発明のポリプロピレン樹脂組成物は、（Ａ）ポリプロピレンと、（Ｂ）タルクと、（Ｃ）ポリエチレングリコールとを溶融混練することにより製造することができ、混練温度は、１８０〜２６０℃、好ましくは２００〜２４０℃で行えばよい。

（Ａ）ポリプロピレンと、（Ｂ）タルクと、（Ｃ）ポリエチレングリコールとの混練には、一軸押出機、二軸押出機、二軸ローター型押出機等の連続式押出機を使用することができる。得られたポリプロピレン樹脂組成物は、押出成形法、射出成形法、ブロー成形法、圧縮成形法等、公知の成形方法により所定形状に成形加工することができる。

本発明のポリプロピレン樹脂組成物は、耐傷付き性（初期および耐熱後）、剛性および耐衝撃性に優れる。そのため、自動車のインストルメントパネルやドアトリム等の内装部品の材質として好適に利用することができる。

以下、本発明の具体的な実施例について説明する。
＜ポリプロピレン樹脂組成物＞
各成分を表１、表２に示す組成でドライブレンドし、二軸押出機にて２３０℃の設定温度で混練造粒することによりポリプロピレン樹脂組成物を得た。得られたポリプロピレン樹脂組成物を射出成形機にてシリンダ温度２３０℃、金型温度３０℃の設定で射出成形し、耐傷付き性（初期および耐熱後）、剛性および耐衝撃性を評価した。

各性能の評価方法は次の通りである。
＜耐傷付き性（初期）＞
試験片（８０ｍｍ×５５ｍｍ×ｔ２ｍｍ）に、ＥＲＩＣＨＳＥＮ製スクラッチテスター４３０Ｐにて、荷重５Ｎ、ピン形状１ｍｍφ、引っかき速度１，０００ｍｍ／ｍｉｎの条件で、２ｍｍ間隔で縦横２０本ずつ碁盤目状に引っかき傷を付けた。続いて、日本電色工業製ＳＱ−２０００にて、光源Ｃ、視野１０°、測定面φ３０ｍｍの条件で、試験片の傷付き前後の明度指数Ｌをそれぞれ測定し、その差（ΔＬ）を算出した。このＬは、ＪＩＳ Ｚ ８７８１−４に規定されているＬ^＊ａ^＊ｂ^＊色空間の値である。

＜耐傷付き性（耐熱後）＞
試験片（８０ｍｍ×５５ｍｍ×ｔ２ｍｍ）を８０℃に設定したギアオーブン中に、１６８時間放置した後、ＥＲＩＣＨＳＥＮ製スクラッチテスター４３０Ｐにて、荷重５Ｎ、ピン形状１ｍｍφ、引っかき速度１，０００ｍｍ／ｍｉｎの条件で、２ｍｍ間隔で縦横２０本ずつ碁盤目状に引っかき傷を付けた。続いて、日本電色工業製ＳＱ−２０００にて、光源Ｃ、視野１０°、測定面φ３０ｍｍの条件で、試験片の傷付き前後の明度指数Ｌをそれぞれ測定し、その差（ΔＬ）を算出した。このＬは、ＪＩＳ Ｚ ８７８１−４に規定されているＬ^＊ａ^＊ｂ^＊色空間の値である。

＜剛性＞
ＪＩＳ Ｋ ７１７１に準拠し、２３℃において曲げ速度２ｍｍ／ｍｉｎにて曲げ弾性率を測定した。

＜耐衝撃性＞
ＪＩＳ Ｋ ７１１０に準拠し、２３℃においてノッチ付き試験片のアイゾット衝撃強度を測定した。

表１の結果から明らかなように、実施例１〜１２は、いずれも耐傷付き性（初期および耐熱後）、剛性、耐衝撃性に優れていた。

一方、比較例１〜１０は、これらの性能バランスが不十分であった。
具体的には、比較例１は、タルクを含まないため、剛性と耐衝撃性に劣っていた。
比較例２は、タルクが過剰なため、耐傷付き性（初期）と耐衝撃性に劣っていた。
比較例３は、タルクの平均粒子径が過小なため、耐擦傷性（初期）、剛性、耐衝撃性が劣っていた。
比較例４は、タルクの平均粒子径が過大なため、耐傷付き性（初期）に劣っていた。

比較例５は、ポリエチレングリコールの分子量が過小なため、耐傷付き性（耐熱後）に劣っていた。
比較例６は、ポリエチレングリコールの分子量が過大なため、剛性に劣っていた。
比較例７は、ポリエチレングリコールのゲル浸透クロマトグラフィーにおけるＳ_２／Ｓ_１が過小なため、剛性と耐衝撃性に劣っていた。
比較例８は、ポリエチレングリコールのゲル浸透クロマトグラフィーにおけるＳ_２／Ｓ_１が過大なため、耐傷付き性（耐熱後）に劣っていた。
比較例９は、ポリエチレングリコールの配合量が過少なため、耐傷付き性（初期および耐熱後）と耐衝撃性に劣っていた。
比較例１０は、ポリエチレングリコールの配合量が過剰なため、剛性と耐衝撃性に劣っていた。

以下、本発明のポリプロピレン樹脂組成物の好適な配合例について説明する。配合例１〜３のポリプロピレンはプライムポリマー製Ｊ７０８ＵＧを、タルクは平均粒子径３μｍのタルクを、ポリエチレングリコールは、分子量９，５００、Ｓ_２／Ｓ_１が１．８であるポリエチレングリコールを使用した。

＜配合例１＞
ポリプロピレン ８０質量部
タルク ２０質量部
ポリエチレングリコール ３質量部
エチレン−プロピレンゴム １０質量部
ペンタエリスリトールテトラキス［３−（３，５−
ジ−ｔｅｒｔ−ブチル−４−ヒドロキシフェニル）
プロピオナート］ ０．１質量部
トリス（２，４−ジ−ｔｅｒｔ−ブチルフェニル）
ホスファイト ０．１質量部

＜配合例２＞
ポリプロピレン ７０質量部
タルク ３０質量部
ポリエチレングリコール ３質量部
２−（５−クロロ−２Ｈ−ベンゾトリアゾール−
２−イル）−６−ｔｅｒｔ−ブチル−４−
メチルフェノール ０．１質量部
テトラキス（２，２，６，６−テトラメチル−４−
ピペリジル）フタン−１，２，３，４−テトラ
カルボキシレート ０．１質量部

＜配合例３＞
ポリプロピレン ８０質量部
タルク ２０質量部
ポリエチレングリコール ３質量部
カーボンブラック １質量部
２，６−ジ−ｔｅｒｔ−ブチル−ｐ−クレゾール ０．１質量部
カルシウムステアレート ０．１質量部
ビス（２，２，６，６−テトラメチル−４−
ピペリジル）セバケート ０．２質量部

配合例１〜３で得られたポリプロピレン樹脂組成物は、いずれも耐傷付き性（初期および耐熱後）、剛性および耐衝撃性に優れていた。

Claims (2)

1. 下記成分（Ａ）、成分（Ｂ）および成分（Ｃ）を含有し、前記成分（Ａ）の含有量と前記成分（Ｂ）の含有量との合計を１００質量部としたとき、前記成分（Ａ）の含有量が７０〜９０質量部であり、前記成分（Ｂ）の含有量が１０〜３０質量部であり、前記成分（Ｃ）の含有量が１〜５質量部であることを特徴とする、ポリプロピレン樹脂組成物。
   
   （Ａ）ポリプロピレン
   
   （Ｂ）平均粒子径が１μｍ〜８μｍであるタルク
   
   （Ｃ）ポリエチレングリコールであって、ゲル浸透クロマトグラフィーにおいて示差屈折率計を用いて得られたクロマトグラムにおいて屈折率強度最大点での分子量が４，００１〜１４，０００であり、溶出開始点から前記屈折率強度最大点に対応する溶出時間までのピーク面積をＳ_１とし、前記屈折率強度最大点に対応する前記溶出時間から溶出終了点までのピーク面積をＳ_２としたとき、Ｓ_２／Ｓ_１が１．４〜２．０である。
   
2. 前記屈折率強度最大点での前記分子量が５，０００〜１４，０００であることを特徴とする、請求項１記載のポリプロピレン樹脂組成物。

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