(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
（A1）プロピレン単独重合体を不飽和カルボン酸もしくはその無水物で変性させた変性プロピレン単独重合体であって、アイソタクチックペンタッド分率（P値）が96%以上、メルトフローレート（230℃、21.18N）が80g/10min以上、およびMw/Mn（Q値）が3.5以下である変性プロピレン単独重合体からなるマトリクスポリマー35〜75重量%、および（A2）長さ2〜50mmのガラス長繊維25〜65重量％を含有してなる溶融引抜き法により得られる（A）長繊維強化ポリプロピレン樹脂組成物。
【請求項２】
（A）請求項1記載の長繊維強化ポリプロピレン樹脂組成物と、（B）プロピレン単独重合体および／またはプロピレン系ブロック共重合体とを配合してなる、長繊維強化ポリプロピレン樹脂組成物。
【請求項３】
請求項1〜2のいずれか1項記載の長繊維強化ポリプロピレン樹脂組成物を成形して得られる成形品。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、小型の成形品ばかりでなく、中型から大型のものまで、幅広い成形品の製造に適した長繊維強化ポリプロピレン樹脂組成物、およびそれから得られる成形品に関する。詳しくは、殊に中〜大型の成形品に成形したときの機械的強度、なかでも樹脂の流れ方向と直角方向の機械的強度に優れ、従って機械的強度の異方性が小さく、また衝撃強度にも優れた成形品、およびそれを与える長繊維強化ポリプロピレン樹脂組成物に関する。
【０００２】
【従来の技術】
強化用連続繊維束に溶融ポリプロピレン樹脂を含浸させたのち引抜き成形し、2〜50mmの長さにペレタイズすることにより得られる、いわゆる長繊維強化ポリプロピレン樹脂組成物は、機械的強度や耐衝撃性に優れた成形品を与えるため、自動車部品用途、工業部品用途等に広く使われている。
ところが、長繊維強化ポリプロピレン樹脂組成物を中〜大型の成形品に成形した場合には、機械的強度が未だ不満足であり、特に樹脂の流れ方向と直角方向の機械的強度が不足しており、従って、成形品の強度の異方性も大きく、用途が制約されているのが現状である。
【０００３】
機械的強度や耐衝撃性が改良された長繊維強化樹脂組成物として、特許第2,883,369号公報には、ポリオレフィン（A）98〜50重量部と、プロピレンを主たるポリマー構成単位とするオレフィン系重合体に無水マレイン酸をグラフト重合することにより変性された変性オレフィン系重合体（B）2〜50重量部とからなる樹脂成分の溶融混合物を、押出機からクロスヘッドダイに供給して強化用連続繊維に含浸させた長繊維強化ポリオレフィン樹脂組成物が提案されている。そして、該公報には別の含浸方法として、ポリオレフィン（Ａ）と不飽和カルボン酸又はその誘導体を有機過酸化物とともに溶融混練したものを用い、繊維の含浸を行うとともにポリオレフィン（Ａ）の一部と不飽和カルボン酸又はその誘導体を反応させて変性オレフィン系重合体（Ｂ）を合成し、所望の樹脂組成物とする方法も可能であることが記載されている。しかしながら、本発明者らによる検討の結果、上記組成物は、従来のものと比べて小型成形品としたときの成形品の機械的強度や耐衝撃性は改良されているものの、中〜大型成形品に成形した場合の機械的強度や耐衝撃性、特に樹脂の流れ方向と直角方向の機械的強度は、未だ不満足であることが判明した。
【０００４】
上記のように、中〜大型成形品に成形した場合でも、機械的強度、耐衝撃性に優れており、特に樹脂の流れ方向と直角方向の機械的強度が改良され、従って、強度の異方性の小さい成形品を与える長繊維強化ポリプロピレン樹脂組成物は未だ知られておらず、かかる組成物が要望されていた。
【０００５】
【発明が解決しようとする課題】
本発明の目的は、上記不都合、すなわち中〜大型成形品に成形した場合の機械的強度、耐衝撃性および強度の異方性をすべて解消し、中〜大型成形品用途であっても好適に使用し得る長繊維強化ポリプロピレン樹脂組成物、およびそれから得られる成形品を提供することである。
【０００６】
【課題を解決するための手段】
本発明者らは上記不都合点を解消した長繊維強化ポリプロピレン樹脂組成物を得るべく鋭意検討した。その結果、特定のアイソタクチックペンタッド分率、特定のメルトフローレート、および特定のMw/Mn（Q値）を有する変性プロピレン単独重合体の全量をマトリクスポリマーとする長繊維強化ポリプロピレン樹脂組成物が、上記課題の解決に対しきわめて有用であることを見出し、この知見に基づき本発明を完成した。
【０００７】
すなわち、本発明は、以下に示される構成からなる。
［1］ （A1）プロピレン単独重合体を不飽和カルボン酸もしくはその無水物で変性させた変性プロピレン単独重合体であって、アイソタクチックペンタッド分率（P値）が96%以上、メルトフローレート（230℃、21.18N）が80g/10min以上、およびMw/Mn（Q値）が3.5以下である変性プロピレン単独重合体からなるマトリクスポリマー35〜75重量%、および（A2）長さ2〜50mmのガラス長繊維25〜65重量％を含有してなる溶融引抜き法により得られる（A）長繊維強化ポリプロピレン樹脂組成物。
［2］ （A）前記第1項記載の長繊維強化ポリプロピレン樹脂組成物と、（B）プロピレン単独重合体および／またはプロピレン系ブロック共重合体とを配合してなる、長繊維強化ポリプロピレン樹脂組成物。
［3］ 前記第1〜2項のいずれか1項記載の長繊維強化ポリプロピレン樹脂組成物を成形して得られる成形品。
【０００８】
【発明の実施の形態】
本発明の（A）長繊維強化ポリプロピレン樹脂組成物を構成するマトリクスポリマーである、（A1）の不飽和カルボン酸もしくはその無水物で変性されたプロピレン単独重合体、いわゆる変性プロピレン単独重合体は、機械的強度、耐衝撃性の改良効果の点から、アイソタクチックペンタッド分率が96%以上、メルトフローレート（230℃、21.18N ；以下MFRと略）が80g/10min以上、重量平均分子量Mw／数平均分子量Mn（いわゆるQ値）が3.5以下でなければならない。
ここで、アイソタクチックペンタッド分率とは、分子鎖中のペンタッド単位でのアイソタクチック分率を表し、macromolecules 8 687（1975）に基き、13C-NMRを使用して測定できる。また、Mw、Mnそれぞれの平均分子量は、GPC（ゲルパーミエーションクロマトグラフィー）により測定できる。
【０００９】
該変性プロピレン単独重合体の製造方法としては、アイソタクチックペンタッド分率が96%以上のプロピレン単独重合体を、該重合体100重量部に対し、不飽和カルボン酸もしくはその無水物0.1〜5重量部、および有機過酸化物0.01〜0.5重量部とともに溶融混練するなどの方法が挙げられる。有機過酸化物の配合量は、MFR、Q値が上記の範囲となるよう、適宜調整する必要がある。
そのほか、最終的にアイソタクチックペンタッド分率、MFR、Q値が本願範囲内になるのであれば、下記のいずれかのような方法でもかまわない。
(1) アイソタクチックペンタッド分率が96%以上、MFRが80g/10min以上、Q値が3.5以下であるプロピレン単独重合体100重量部と、不飽和カルボン酸もしくはその無水物を1〜10重量%導入した市販変性プロピレン重合体1〜10重量部とを溶融混練する。
(2) アイソタクチックペンタッド分率が96%以上であるプロピレン単独重合体100重量部と、不飽和カルボン酸もしくはその無水物を1〜10重量%導入した市販変性プロピレン重合体1〜10重量部、および有機過酸化物0.01〜0.5重量部とを溶融混練する。
(3) 不飽和カルボン酸もしくはその無水物0.1〜5重量%を導入した市販変性プロピレン重合体であって、アイソタクチックペンタッド分率が96%以上であるもの100重量部と、有機過酸化物0.01〜0.5重量部とを溶融混練する。
【００１０】
アイソタクチックペンタッド分率が96%以上であるプロピレン単独重合体の製造方法としては、特に限定されず、公知のいずれの方法も採用可能である。一例としては、特開昭58-104907に開示された方法を挙げることができる。すなわち、有機アルミニウム化合物(I)（たとえばトリエチルアルミニウム、ジエチルアルミニウムモノクロリドなど）もしくは有機アルミニウム化合物(I)と電子供与体（たとえばジイソアミルエーテル、エチレングリコールモノメチルエーテルなど）との反応生成物(V)を四塩化チタンと反応させて得られる固体生成物(II)に、さらに電子供与体と電子受容体（たとえば無水塩化アルミニウム、四塩化チタン、四塩化バナジウムなど）とを反応させて得られる固体生成物(III)を有機アルミニウム化合物(I)および芳香族カルボン酸エステル(IV)（たとえば安息香酸エチル、p-トルイル酸メチル、p-トルイル酸エチル、p-トルイル酸-2-エチルヘキシルなど）と組合せ、該芳香族カルボン酸エステル(IV)と該固体生成物(III)のモル比率IV／III＝0.1〜10.0とした触媒の存在下にプロピレンを１段階以上で重合させることによって得ることができる。この場合の１段階とは、これらの単量体の連続的なもしくは１時的な供給の１区分を意味する。
【００１１】
上記不飽和カルボン酸もしくはその無水物としては、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、無水マレイン酸、無水ナジック酸、無水イタコン酸などが挙げられるが、ガラス繊維補強効果の点から、無水マレイン酸が好ましい。
本発明の長繊維強化ポリプロピレン樹脂組成物のマトリクスポリマーとしては、機械的強度、耐衝撃性の改良効果の点から、その全量を上記の変性プロピレン単独重合体とするのが好ましい。ただし、酸化防止剤、光安定剤、紫外線吸収剤、帯電防止剤などのマスターバッチ成分を少量配合することは、特に排除しない。
【００１２】
また、本発明における変性プロピレン単独重合体（A1）の製造は、後述の（A）長繊維強化ポリプロピレン樹脂組成物の製造に先立って予め行っていてもよいし、（A）長繊維強化ポリプロピレン樹脂組成物製造の際のマトリクスポリマーの溶融混練過程において行ってもよい。
【００１３】
本発明の長繊維強化ポリプロピレン樹脂組成物を構成する前記（A2）の長さ2〜50mmのガラス長繊維の原料としては、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。通常、その平均繊維径は4〜30μm、フィラメント集束本数は400〜10,000本、及びテックス番手は300〜20,000g/kmであるが、好ましくは平均繊維径9〜23μm、集束本数1,000〜6,000本のものである。補強効果の点から、表面には、樹脂に対する界面接着性付与のためにシラン処理が施されていることが好ましい。
【００１４】
（A）の長繊維強化ポリプロピレン樹脂組成物の製造方法としては、溶融引抜き法として公知の方法がいずれも採用できる。通常、押出機先端に設けられた含浸ダイス中に、押出機より（A1）の溶融樹脂を供給する一方、（A2）の原料である連続状ガラス繊維束を通過させ、該ガラス繊維束に該溶融樹脂を含浸させたのちノズルを通して引抜き、2〜50mmの長さにペレタイズする方法がとられる。前述のように、プロピレン単独重合体、不飽和カルボン酸もしくはその無水物、有機過酸化物をドライブレンドして押出機のホッパーに投入し、変性も同時に行いながら供給する方法も取り得る。
【００１５】
なお、含浸方法については、良好な含浸性が得られる方法であれば公知の方法がいずれも採用でき、ガラス繊維束を張力下にスプレダー表面上を接触通過させることによって溶融樹脂を含浸させる方法（特公昭63-37694）、ガラス繊維束を、含浸ダイス中に設けられた開繊ピン対の間を非接触で通過させることにより含浸させる方法（国際公開WO97/19805）など、いずれも採用可能であるが、高速引取り時の毛羽発生の問題が少ない点では、後者の方が好ましい方法である。
【００１６】
（A）を基準とした（A2）ガラス繊維の含有量としては、機械的強度や耐衝撃性の改良効果の点から、25〜65重量％であり、好ましくは、35〜55重量%である。
上記長繊維強化ポリプロピレン樹脂組成物（A）は、そのまま成形に供することもできるが、他の、ガラス長繊維を含まないプロピレン単独重合体および／またはプロピレン系ブロック共重合体（B）により希釈して成形することもできる。
【００１７】
（B）の希釈材としては、プロピレン単独重合体のほか、プロピレン含有量が70重量％以上の、プロピレンと、エチレン、1-ブテン、1-ペンテン等の他のα-オレフィンとの結晶性のプロピレン系ブロック共重合体樹脂が用いられる。（A1）変性プロピレン単独重合体と同様、アイソタクチックペンタッド分率が96%以上のものを用いることが好ましい。その形状としては、ペレット状、顆粒状、フレーク状、パウダー状等、特に制限はないが、ペレット状のものが好ましく用いられる。
【００１８】
（A）長繊維強化ポリプロピレン樹脂組成物と（B）希釈材との配合は、ドライブレンド方式でかまわない。むしろ、組成物中の繊維長を保持し、より高い機械的強度、耐衝撃性の改良効果を得るためには、ドライブレンド後は押出機を通さず、直接射出成形機等の成形機に供する方が好ましい。（B）希釈材の配合比率については、（A）長繊維強化ポリプロピレン樹脂組成物中のガラス繊維含有量と、最終成形品に求められるガラス繊維含有量とによって決まってくるが、機械的強度、耐衝撃性の改良効果の点からは、（A）長繊維強化ポリプロピレン樹脂組成物および（B）希釈材とを配合してなる長繊維強化ポリプロピレン樹脂組成物基準で、20〜85重量％、好ましくは30〜75重量％である。また、（B）のほかにも、必要に応じて、酸化防止剤、光安定剤、紫外線吸収剤、帯電防止剤などを添加することができる。
【００１９】
本発明の長繊維強化ポリプロピレン樹脂組成物もしくはブレンド組成物から得られる成形品の製造方法すなわち成形方法は、射出成形法、押出成形法、中空成形法、圧縮成形法、射出圧縮成形法等の公知の成形法をなんら制限なく適用できるが、特に射出成形法、圧縮成形法および射出圧縮成形法が好ましい。得られた成形品は小型から大型までの種々の用途に幅広く使用できるが、なかでも、自動車用中〜大型成形品用途に好適に使用することができる。
【００２０】
【実施例】
以下、実施例および比較例にて本発明をさらに具体的に説明するが、本発明はこれらの実施例により制約されるものではない。
［樹脂の測定方法］
▲１▼アイソタクチックペンタッド分率（P値）
Macromolecules 8 687（1975）に準拠し、13C-NMRを使用して測定した。
▲２▼MFR
JIS-K7210の試験条件14に基づき測定した。
▲３▼Mw/Mn（Q値）
試料を135℃のオルトジクロルベンゼンに溶解させ、GPC（Gel Permeation Chromatography）装置（150C型、ウォーターズ社製、使用カラム：TSK GEL GMH6-HT）を用いて測定した。
【００２１】
［成形品の評価方法］
▲１▼曲げ強度
成形品から、樹脂の流れ方向、および流れと直角方向に、フライス盤によって100mm×10mm×3mmのテストピースを切出し、JIS K-7203に準拠して測定した。
▲２▼打抜き衝撃
ASTM D3763に準拠した打抜き衝撃試験を実施した。成形品から50mm×50mmの板を切出し、ジェネラルリサーチ製ダイナタップ衝撃試験機にて、破壊エネルギー値を測定した。
【００２２】
実施例1
平均繊維径17μm、テックス番手2310g/kmのガラスロービングを280℃に加熱した含浸槽に導く一方で、該含浸槽内には変性プロピレン単独重合体［無水マレイン酸変性、P値：96.5%、結晶融点（DSC測定）：164℃、MFR：130g/10min、Q値：2.9］の溶融物を供給した。ガラスロービングに該変性プロピレン単独重合体を含浸させた後、2.7mm径の円形ノズルを通して引き抜き、冷却後10mmの長さにカットして、ガラス繊維含有量が40重量％の長繊維強化ポリプロピレン樹脂組成物ペレットを得た。
得られたペレットは、シリンダー温度250℃に設定した射出成形機に供し、300mm×600mm×3mm（センターダイレクトゲート）の成形品を成形した。得られた平板から、曲げ強度、打抜き衝撃測定用のテストピースを切出し、それぞれの評価を実施したが、いずれも良好であった。結果は表1に示した。
【００２３】
実施例2〜4
変性プロピレン単独重合体として、表1に記載した無水マレイン酸変性プロピレン単独重合体を用いるほかは、実施例1と同様にして長繊維強化ポリプロピレン樹脂組成物の製造、成形、評価を行ったが、表1に示すように結果は良好であった。
【００２４】
比較例1
変性プロピレン単独重合体として、P値が95.1%（その他は表1に記載の通り）である無水マレイン酸変性プロピレン単独重合体を用いるほかは、実施例1と同様にして長繊維強化ポリプロピレン樹脂組成物の製造、成形、評価を行ったが、特に直角方向の曲げ強度、打抜き衝撃が不満足であった。
【００２５】
比較例2
変性プロピレン単独重合体として、P値が96.7%、結晶融点が164℃、MFRが45g/10min、Q値が3.9である無水マレイン酸変性プロピレン単独重合体を用いるほかは、実施例1と同様にして長繊維強化ポリプロピレン樹脂組成物の製造、成形、評価を行った。変性プロピレン単独重合体のMFR、Q値が本発明の範囲をはずれていたため、特に直角方向の曲げ強度、打抜き衝撃が不満足であった。
【００２６】
比較例3
含浸槽内に、変性プロピレン単独重合体［無水マレイン酸変性、P値：96.5%、結晶融点（DSC測定）：164℃、MFR：130g/10min、Q値：2.9］50重量%と、無水マレイン酸で変性していないプロピレン単独重合体［P値：96.6%、結晶融点（DSC測定）：164℃、MFR：140g/10min、Q値：2.8］50重量%との溶融混練物を供給するほかは、実施例1と同様にして長繊維強化ポリプロピレン樹脂組成物の製造、成形、評価を行った。マトリクスポリマーとして、変性プロピレン単独重合体を全量使用しなかったため、特に直角方向の曲げ強度、打抜き衝撃が不満足であった。
【００２７】
比較例4
含浸槽内に、変性プロピレン単独重合体［無水マレイン酸変性、P値：96.5%、結晶融点（DSC測定）：164℃、MFR：130g/10min、Q値：2.9］50重量%と、無水マレイン酸、有機過酸化物を配合していない、高流動のプロピレン単独重合体［P値：96.7%、結晶融点（DSC測定）：164℃、MFR：160g/10min、Q値：5.4］50重量%との溶融混練物を供給するほかは、実施例1と同様にして長繊維強化ポリプロピレン樹脂組成物の製造、成形、評価を行った。マトリクスポリマーとして、変性プロピレン単独重合体を全量使用していないうえ、該変性プロピレン単独重合体と溶融混練するプロピレン単独重合体のQ値が、本発明の範囲をはずれているめ、特に直角方向の曲げ強度、打抜き衝撃が不満足であった。
【００２８】
比較例5
途中供給口を有する押出機を用い、通常の第一供給口からは変性プロピレン単独重合体［無水マレイン酸変性、P値：96.5%、結晶融点（DSC測定）：164℃、MFR：130g/10min、Q値：2.9］、途中の第二供給口からは、平均繊維径13μ、チョップ長3mmのガラスチョップドストランドを供給し、混練したのちペレタイズした。得られた短繊維強化ポリプロピレン樹脂組成物は、実施例1と同様にして成形、評価を行ったが、機械的強度、打抜き衝撃が不満足であった。
【００２９】
比較例6
変性プロピレン単独重合体として、P値が95.1%（その他は表1に記載の通り）である無水マレイン酸変性プロピレン単独重合体を用いるほかは、比較例5と同様にして短繊維強化ポリプロピレン樹脂組成物の製造、成形、評価を行ったが、比較例5と同じく、機械的強度、打抜き衝撃が不満足であった。
【００３０】
比較例7
第一供給口から、変性プロピレン単独重合体［無水マレイン酸変性、P値：96.5%、結晶融点（DSC測定）：164℃、MFR：130g/10min、Q値：2.9］50重量%と、無水マレイン酸、有機過酸化物を配合していない、高流動のプロピレン単独重合体［P値：96.7%、結晶融点（DSC測定）：164℃、MFR：160g/10min、Q値：5.4］50重量%との混合物を供給するほかは、比較例5と同様にして短繊維強化ポリプロピレン樹脂組成物の製造、成形、評価を行った。比較例5と同じく、機械的強度、打抜き衝撃が不満足であった。
【００３１】
実施例5
2.0mm径の円形ノズルを通して引き抜くほかは、実施例1と同様にして長繊維強化ポリプロピレン樹脂組成物を製造した。ガラス繊維含有量は60重量％であった。
最終組成が、ガラス繊維30重量％となるよう、上記長繊維強化ポリプロピレン樹脂組成物を50重量%、P値が96.8%、MFRが70g/10minのプロピレン単独重合体を50重量%、ドライブレンドし、実施例1と同様にして成形、評価を行ったが、表1に示すように結果は良好であった。
【００３２】
実施例6
2.0mm径の円形ノズルを通して引き抜くほかは、実施例1と同様にして長繊維強化ポリプロピレン樹脂組成物を製造した。ガラス繊維含有量は60重量％であった。
最終組成が、ガラス繊維30重量％となるよう、上記長繊維強化ポリプロピレン樹脂組成物を50重量%、プロピレン単独重合部分のP値が96.5%、結晶性プロピレン-エチレン共重合体中のエチレン含有量が6.8重量%、MFRが50g/10minである結晶性プロピレン-エチレンブロック共重合体を50重量%、ドライブレンドし、実施例1と同様にして成形、評価を行ったが、表1に示すように結果は良好であった。
【００３３】
【表１】
0004742211.tif 000002
【００３４】
【発明の効果】
本発明の長繊維強化ポリプロピレン樹脂組成物は、特定の変性プロピレン単独重合体を、マトリクスポリマーとして全量使用したことにより、中〜大型成形品用途においても、機械的強度、耐衝撃性に優れており、殊に樹脂の流れ方向と直角方向の機械的強度が改良され、従って、成形品の強度の異方性も小さい。このため、小型から大型までの種々の用途に幅広く使用できるが、なかでも、自動車用中〜大型成形品用途に好適に使用することができる。