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JP3394680B2 - 塗装可能部材の製造に好適なガラスマット強化熱可塑性樹脂 - Google Patents

塗装可能部材の製造に好適なガラスマット強化熱可塑性樹脂

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JP3394680B2
JP3394680B2 JP04939297A JP4939297A JP3394680B2 JP 3394680 B2 JP3394680 B2 JP 3394680B2 JP 04939297 A JP04939297 A JP 04939297A JP 4939297 A JP4939297 A JP 4939297A JP 3394680 B2 JP3394680 B2 JP 3394680B2
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glass mat
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glass
mat
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エルンスト・ゾップフ
マンフレート・レーナー
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ペー・ツエー・デー・ポリメレ・ゲゼルシヤフト・ミト・ベシユレンクテル・ハフツング
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Publication date
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Description

【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】本発明は、ガラスマット強化
熱可塑性樹脂（ＧＭＴ）に関する。
【０００２】
【従来の技術】ガラスマット強化熱可塑性樹脂の使用
は、多くの産業、特に自動車産業において重要性が増し
てきている。ここで、ＧＭＴｓは、好ましくは流動成形
により処理され、これによって複雑な部材でさえ短いサ
イクルで単一の成形操作で製造することができる。しか
しながら、近年では、そのように製造した部材の外観が
要件を満たしていないので、目に見えない範囲の部材の
み、すなわち内装パネルおよび外装パネル以外の部材
が、ＧＭＴから流動成形工程によって製造されている。
現在まで、塗装した鋼板と同等の表面特性を有するもの
を製造することは、２つの問題、いわゆる表面欠陥およ
び不十分な塗料接着のために失敗している。
【０００３】フォーミング法(forming process) により
製造されたＧＭＴと比較して、流動成形により処理した
ＧＭＴは、準仕上げ(semi-finished) 生成物にガラス不
含表面を有する層構造を予め形成すること、および仕上
げ部材の成形の際にそれを保持することが不可能であ
る。この理由は、流動成形において、加熱されたＧＭ
Ｔ、すなわち仕上げ生成物と比較して非常に小さい表面
を有するが、非常に厚い「挿入物」が、冷間または適度
に加熱された型に導入され、型の中での流動による成形
圧力により分配されることにある。この方法では、どの
表面層も破壊される。従って、成形物の表面が、成形物
の残りの部分と同一のＧＭＴからなること、および表面
から突き出たガラス繊維に関して塗料の層を固化する際
に問題が生じることを避けることができない。塗料の層
の固化は、従来技術から公知であるＧＭＴｓの場合に冷
却の際のマトリックスポリマーの収縮により製造される
成形物の一様でない「ミカン肌」表面によっても妨害さ
れる。表面に関するその他の問題は、成形操作における
操作の連続により引き起こされる。この操作では、型の
外で加熱された挿入物を冷間または適度に温めた型に導
入し、次いでこの型を閉じ、閉止した操作の終点でのみ
圧力を最高にする。この圧力により、ＧＭＴの成形流動
が起こる。この理由のために、挿入物の表面は、必然的
に成形物の残りの表面よりもより長時間にわたって型と
接触し、これは流動の際にのみ生じる。これは、成形物
の表面の２つの部分が、挿入物可視性(insert visibili
ty) として公知である異なる外観を有するという結果を
もたらす。すなわち、現在まで、挿入物が従来技術から
公知のＧＭＴｓである場合に、このことは成形物上に認
めることができた。挿入物可視性を低減することのでき
る１つの可能な方法は、成形温度を上昇させることであ
る。しかしながら、これは必然的に成形のための冷却時
間の延長および従って出力の減少、およびその結果とし
て起こる装置の費用の増加を意味する。
【０００４】さらに、塗装したＧＭＴ成形物の品質問題
は、成形物への塗料層の接着にある。これは、特にマト
リックスポリマーとしてポリオレフィンを含有するＧＭ
Ｔで生じる。例えば、現在の技術で、マトリックスポリ
マーとしてポリプロピレンを含有するＧＭＴへ塗料層を
接着することは、不完全であるか、または高い技術的出
費を用いてのみ可能である。
【０００５】
【発明が解決しようとする課題】従って、本発明の課題
は、第一に表面から突き出たガラス繊維または成形物に
よるミカン肌により、塗料層の固化が妨害されず、第二
に挿入物可視性が起こらず、そして第三にＧＭＴ表面へ
の塗料の十分な接着が多大な出費なしで得られる、ガラ
スマット強化熱可塑性樹脂を提供することにある。
【０００６】
【課題を解決するための手段】驚くべきことに、この課
題は、第一に低粘度のマトリックスポリマーを使用し、
第二に加熱の際に、ここで製造したＧＭＴにその元来の
厚さの少なくとも２．５倍の膨張を引き起こすガラスマ
ットを使用し、そして場合により第三に追加的に微細な
粒子の無機充填剤を使用することにより達成される。
【０００７】従って、本発明の主題は、塗装部材の製造
に好適なガラスマット強化熱可塑性樹脂において、 ａ）処理条件下において、少なくとも250g/10 分のポリ
プロピレンのメルトフローインデックス(MFI 230/2.16)
に相当する粘度の熱可塑性樹脂マトリックスポリマー、 ｂ）加熱の際に、ガラスマット強化熱可塑性樹脂に元来
の厚さの少なくとも２．５倍の膨張を引き起こす１種類
またはそれ以上のガラスマット、そして場合によっては ｃ）微細な粒子の無機充填剤の添加を組み合わせること
からなる上記ガラスマット強化熱可塑性樹脂にある。
【０００８】本発明に従ったＧＭＴｓのためのマトリッ
クスポリマーとしては、少なくとも250g/10 分のポリプ
ロピレン（ＰＰ）のメルトフローインデックス(MFI 230
/2.16)に相当する粘度の熱可塑性樹脂が好適である。好
ましい熱可塑性樹脂は、約300 から約1500g/10分、特に
好ましくは約500 から約1000g/10分のＰＰのＭＦＩに相
当する粘度を有する熱可塑性樹脂である。例えば、ポリ
オレフィン、ポリアミド、ポリスチレン、ポリカーボネ
ート、ポリエステル、例えばポリエチレンテレフタレー
トまたはポリブチレンテレフタレート、ポリエーテルケ
トン、ポリエーテルエーテルケトン、ポリエーテルスル
ホン、ポリエーテルイミド、ポリフェニレンオキシド、
ポリフェニレンスルフィドまたはポリスルホンまたはこ
れらの混合したポリマーである。ポリオレフィンを使用
することが好ましく、特に好ましくはポリプロピレンお
よびそのコポリマーまたは混合したポリマー、例えばＥ
ＰＤＭで変性したＰＰである。
【０００９】対応するマトリックスポリマーは、１種類
またはそれ以上のガラスマットで本発明に従って強化さ
れる。この場合、使用されるガラスマットは、加熱の際
に、それらが強化した熱可塑性樹脂の元来の厚さの少な
くとも２．５倍に、強化した熱可塑性樹脂を膨張させる
ように処理される。元来の厚さの少なくとも３倍にＧＭ
Ｔを膨張させることが好ましい。
【００１０】ガラス繊維マットは、ガラス繊維から構成
される織布シート材料を意味する。ここで、ガラス繊維
は、10mmから無限の長さであってもよく、繊維またはフ
ィラメントがともにランダムに配置され、配向されてい
てもよい。50から250mm の長さの繊維が好ましく使用さ
れる。仕上げられた成分の機械的特性を改善するため
に、ガラス繊維は、例えばシラン、クロムまたはチタン
を基材とする定着剤を含有していてもよい。繊維マット
は、例えばニードルパンチまたは結合剤を用いたマット
結合(matt consolidation)により結合される。結合は、
好ましくはニードルパンチによって行われる。ニードル
パンチにより結合されたガラスマットは、加熱の際に、
ＧＭＴを元来の厚さの少なくとも２．５倍に膨張させ
る。ここで、正確なニードルパンチのパラメーターは、
予備試験により最も良好に測定される：とりわけ、それ
らは使用したガラス繊維の種類、その細断された長さお
よび表面処理、不織形成(nonwoven formation)の種類お
よびニードルパンチ機械の特徴的な幾何学的な変化に応
じて異なる。
【００１１】さらに、ニードルパンチは、適当な数の突
き出たガラス繊維を得るようにして行われ、これにより
毛に覆われた表面構造を達成し、それにより挿入物可視
性が著しく低減され、その際ＧＭＴの表面が突き出たガ
ラス繊維により妨害されない。ここで、この数は、成分
製造のためのパラメーター、例えば挿入物の大きさおよ
び形状そして仕上げられた成分の大きさおよび形状に応
じて異なる。
【００１２】熱可塑性樹脂とガラス繊維マットとの比率
は、完了した準仕上げ生成物がＧＭＴを基準として１０
〜６０重量％、好ましくは１５〜４５重量％のガラス繊
維を含有するように選択される。これらは、ポリマー溶
融物を含浸した１つのマット、またはその他の含浸され
ていてもよいマットの上にマットを積層した複数のマッ
トであってもよい。
【００１３】熱可塑性樹脂に、２〜６０重量％、好まし
くは１０〜４０重量％の微細な粒子の無機充填剤を添加
することも好ましい。このための無機充填剤の例は、タ
ルク、チョーク、硫酸バリウムである。ここで、充填剤
の粒度は、１〜１００μｍ、好ましくは３〜５０μｍ、
特に好ましくは５〜３０μｍである。しかしながら、充
填剤を添加する場合には、充填剤を含有するポリマーの
粘度が250g/10 分のＰＰのＭＦＩに相当する値を下回ら
ないことが保証されなければならない。従って、充填剤
を含有するポリマーの粘度は、同様に少なくとも250g/1
0 分、好ましくは300 から約1500g/10分、特に好ましく
は約500 から1000g/10分のＰＰのＭＦＩに相当するべき
である。充填剤を添加する場合には、ガラス繊維マット
の重量％の割合が１０重量％を下回らないことも保証さ
れなければならない。
【００１４】本発明によるＧＭＴｓは、所望の方法、例
えば従来技術から公知である方法、例えばドイツ特許第
23 12 816 号、オーストリア特許第388.896 号等により
開示された方法で製造することができる。これらの優れ
た表面特性のために、本発明によるＧＭＴｓは、例えば
自動車産業における塗装した成形物の製造に適してい
る。
【００１５】
【実施例】
例１ ＰＰＧ社のタイプEC 16 2400のガラス繊維ロービングを
細断機で細断し、繊維を４インチの長さにし、620g/cm2
の繊維層としてコンベアベルトに堆積させ、そして上記
ベルト上でFehrer type NL 9S のニードルパンチ機械に
導入し、1cm2当たり43パンチで、そして針深さを15mmと
してニードルパンチした。
【００１６】このようにして得られた２つの細断繊維マ
ットを、Held社のダブルベルトプレスに導入し、その際
マットの針の出る側が外側になるように、すなわち上の
マットは上側に、下のマットは下側に向くように、他方
のマットの上にマットを配置した。メルトフローインデ
ックスMFI 230/2.16が５２０であるＰＰ（PCD 社のtype
YS 80）を、Reinfenhaeuser type RH 1651 のシングル
スクリュー押出機中で溶融させ、２０５℃の溶融温度で
スロットダイを介して下のマットに適用し、２m/分でプ
レスに流し、そして上のマットを溶融物の層の上に置
き、マット／溶融物／マットの複合体をダブルベルトプ
レスに導入した。
【００１７】プレス中で、全保圧時間で３分の間（凝固
を含む）複合体に15bar の圧力を適用した。厚さが3.7m
m であり、密度が1.12g/cm3 であり、ガラス含有量が30
％であるＧＭＴが得られた。上記したＧＭＴのサンプル
ピースを輻射加熱炉中で２１０℃に加熱し、７分間保圧
後に冷却し、そして凝固させた。膨張した状態で凝固し
たＧＭＴは、厚さが15.8mmであった。
【００１８】それぞれ165gの重さの上記したＧＭＴの24
0mm ×166mm の３つの定寸ピースを輻射加熱炉で５分間
２２０℃に加熱し、2000KNの圧縮力で一緒に圧縮し、59
0 ×250 ×3mm のサンプル部材を形成した。成形温度は
６２℃であった。65秒の保持時間の後に、この部材を取
り除いた。挿入物は、視覚的にはっきりと認識でき、わ
ずかに磨いた型表面の印象を受けた。
【００１９】上記した部材を、Schwab Lacke社の2K Pri
mer および2K Filler で処理し、次いでSherwin Willia
ms社の2K Topcoat塗料で塗装した。塗装表面は、視覚的
に満足できた。すなわち挿入物の領域においてわずかに
異なる表面構造は塗料により被覆された。しかしなが
ら、続いての試験では、満足できる結果は得られなかっ
た。
【００２０】クロスカット(cross-cut) 試験（EN ISO 2
409 に従う）では、Gt 5の値であり、すなわち塗料接着
は完全に不十分であった。VDA 石衝撃(VDA stone impac
t)試験は合格しなかった。 例２ Naintsch Mineralwerke GmbH社Grazの40％のタルクA 10
をマトリックスポリマーに添加して、例１と同様にＧＭ
Ｔを製造した。
【００２１】得られたＧＭＴの密度は1.40g/cm3 であ
り、ガラス含有量は23.8％であった。膨張した状態で凝
固したＧＭＴは、厚さが15.2mmであった。挿入物は、視
覚的にはっきりしていたが、磨いた型表面の印象は感じ
なかった。上記した部材を例１と同様にプライマーで被
覆した。試験では、以下の点が達成された：クロスカッ
ト試験Gt 0-1、すなわち塗料接着は非常に良好であっ
た。 石衝撃試験：合格
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者 ウイルフリート・ブラウフート オーストリア国、4040 リンツ、バッハ ルベルクウエーク、75 (72)発明者 ウオルフガング・シユトックライター オーストリア国、4043 リンツ、ゲッツ リングストラーセ、53 (72)発明者 エルンスト・ゾップフ オーストリア国、4222 ザンクト・ゲオ ルゲン、ベルクガッセ、４ (72)発明者 マンフレート・レーナー オーストリア国、4061 パッシング、ラ イプニッツストラーセ、７ (56)参考文献 米国特許4863790（ＵＳ，Ａ) (58)調査した分野(Int.Cl.7，ＤＢ名) C08J 5/10 ＷＰＩ／Ｌ（ＱＵＥＳＴＥＬ)

Claims (8)

    (57)【特許請求の範囲】
  1. 【請求項１】 塗装可能部材の製造に好適なガラスマッ
    ト強化熱可塑性樹脂において、 ａ）処理条件下において、少なくとも250g/10 分のポリ
    プロピレンのメルトフローインデックス(MFI 230/2.16)
    に相当する粘度の熱可塑性樹脂マトリックスポリマー、
    および ｂ）加熱の際に、ガラスマット強化熱可塑性樹脂に元来
    の厚さの少なくとも２．５倍の膨張を引き起こす１種類
    またはそれ以上のガラスマット、そして場合によっては ｃ）微細な粒子の無機充填剤の添加を組み合わせること
    からなり、そして上記熱可塑性樹脂マトリックスポリマ
    ーがプロピレンホモポリマーである、上記ガラスマット
    強化熱可塑性樹脂。
  2. 【請求項２】 マトリックスポリマーが、処理条件下に
    おいて、300 から1500g/10分のポリプロピレンのメルト
    フローインデックスに相当する粘度を有する請求項１に
    記載のガラスマット強化熱可塑性樹脂。
  3. 【請求項３】 １０〜６０重量％のガラスマットを含有
    する請求項１に記載のガラスマット強化熱可塑性樹脂。
  4. 【請求項４】 ガラスマットが、10mmから無限の長さで
    ありうるガラス繊維から構成されている請求項１に記載
    のガラスマット強化熱可塑性樹脂。
  5. 【請求項５】 ガラスマットがニードルパンチにより結
    合される請求項１に記載のガラスマット強化熱可塑性樹
    脂。
  6. 【請求項６】 ２〜６０重量％の微細な粒子の無機充填
    剤を含有する請求項１に記載のガラスマット強化熱可塑
    性樹脂。
  7. 【請求項７】 充填剤の粒度が１μｍから１００μｍで
    ある請求項６に記載のガラスマット強化熱可塑性樹脂。
  8. 【請求項８】 タルク、チョークまたは硫酸バリウムが
    充填剤として使用される請求項６に記載のガラスマット
    強化熱可塑性樹脂。
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