JP2006193677A - Bonding of dynamically vulcanized rubber of fluorocarbon elastomer - Google Patents

Bonding of dynamically vulcanized rubber of fluorocarbon elastomer Download PDF

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Abstract

<P>PROBLEM TO BE SOLVED: To provide a process of enhancing the adhesive power of a thermoplastic fluoroelastomer composition to a base material. <P>SOLUTION: The process of enhancing the adhesive power of a thermoplastic fluoroelastomer composition to a base material and a manufacturing process of a composite material comprises the steps of: applying a partially cured dynamically vulcanized rubber of a fluoroelastomer and a thermoplastic material on a base material; and curing the partially cured dynamically vulcanized rubber while attaching to the base material. The partially cured dynamically vulcanized rubber is manufactured by dynamically vulcanizing the fluoroelastomer in the presence of a thermoplastic material and a curing agent in a shorter period and at a lower temperature than those conditions under which the fluoroelastomer is completely cured. The curing is completed when the dynamically vulcanized rubber is in contact with the base material. <P>COPYRIGHT: (C)2006,JPO&NCIPI

Description

(序文)
本発明は、フルオロポリマー組成物と、ポリマー及び他の基材に対するその接着に関する。本発明は、さらに基材に結合したフルオロポリマーを含む複合品に関する。
(preface)
The present invention relates to fluoropolymer compositions and their adhesion to polymers and other substrates. The present invention further relates to a composite article comprising a fluoropolymer bonded to a substrate.

フッ素含有ポリマーは、有利な物理的性質が独特に混ざり合っている。例えば、該ポリマーは、一般的に種々多様な化学流体に対する高度な安定性と耐性を特徴とする。これらの特性は、シール中のような、物質が流体と接触している用途で使用するのに該ポリマーを有益にする。   Fluorine-containing polymers have a unique blend of advantageous physical properties. For example, the polymers are generally characterized by a high degree of stability and resistance to a wide variety of chemical fluids. These properties make the polymer useful for use in applications where the material is in contact with a fluid, such as in a seal.

フルオロカーボンゴムはフッ素含有モノマーのコポリマーで構成されるエラストマー材料である。硬化したゴムは、一般的なフッ素含有ポリマーの安定性と流体耐性に加え、ゴム材料に典型的なエラストマー特性を有する。フルオカーボンゴムは、シール及びガスケットの領域で広範な用途がある。   Fluorocarbon rubber is an elastomeric material composed of a copolymer of fluorine-containing monomers. The cured rubber has the elastomeric properties typical of rubber materials in addition to the stability and fluid resistance of common fluorine-containing polymers. Fluorocarbon rubber has a wide range of applications in the area of seals and gaskets.

いくつかの用途では、O-リングやガスケットのようなシールとして直接役立つ物品にフルオロカーボンゴムを成形することができる。他の用途では、フルオロカーボンゴム成分と基材の両方を含む複合品を提供することが望ましい。基材は物理的強度を与え、かつシール及び他の用途で使う種々多様な形状にフルオロカーボンエラストマーを組み込むことを可能にする。   In some applications, fluorocarbon rubber can be molded into articles that serve directly as seals, such as O-rings and gaskets. In other applications, it is desirable to provide composite articles that include both a fluorocarbon rubber component and a substrate. The substrate provides physical strength and allows the fluorocarbon elastomer to be incorporated into a wide variety of shapes for use in seals and other applications.

しかし、金属やプラスチック、セラミック、及び他のエラストマーのような他の基材に対するフルオロカーボンゴム材料の結合は、フッ素化分子構造を有する物質の低い表面エネルギー状態のため達成しにくい。機械的なインターロック構造をフルオロカーボンポリマーと基材に与えることで結合を高めることができる。フルオロカーボンエラストマーの結合は、硬化プロセスの間の接着層内におけるカップリング分子の反応によっても達成することができる。このようなプロセスは、フッ素化エラストマーとカップリング剤分子との間に化学反応を生じさせ、或いは誘発することができる。   However, the bonding of fluorocarbon rubber materials to other substrates such as metals, plastics, ceramics, and other elastomers is difficult to achieve due to the low surface energy state of materials having a fluorinated molecular structure. Bonding can be enhanced by providing a mechanical interlock structure to the fluorocarbon polymer and the substrate. Binding of the fluorocarbon elastomer can also be achieved by reaction of coupling molecules within the adhesive layer during the curing process. Such a process can cause or induce a chemical reaction between the fluorinated elastomer and the coupling agent molecule.

フルオロカーボンの動的加硫ゴムは、フッ素樹脂のような熱可塑性材料の連続相内で硬化したフルオロカーボンエラストマー粒子の不連続相から成る。フルオロエラストマー粒子の完全に硬化した性質は、動的加硫ゴムが、伝統的なフルオロエラストマー接着剤で用いられるエラストマー分子とカップリング剤分子との間に化学反応を誘発できないことを意味する。さらに、連続マトリックスがフッ素樹脂のような熱可塑性樹脂で構成されているので、硬化したエラストマー粒子は、それらが結合すべき基材の表面と密に接していない。   Fluorocarbon dynamic vulcanizates consist of a discontinuous phase of fluorocarbon elastomer particles cured within a continuous phase of a thermoplastic material such as a fluororesin. The fully cured nature of the fluoroelastomer particles means that the dynamically vulcanized rubber cannot induce a chemical reaction between the elastomeric and coupling agent molecules used in traditional fluoroelastomer adhesives. Furthermore, since the continuous matrix is composed of a thermoplastic resin such as a fluororesin, the cured elastomer particles are not in intimate contact with the surface of the substrate to which they are to be bonded.

フルオロカーボンエラストマーの動的加硫ゴムの金属及び他の基材に対する接着力を高める方法を提供することが望ましい。さらに、フルオロエラストマーの動的加硫ゴムが基材に接着している複合品の調製方法を提供することが望ましい。   It would be desirable to provide a method for increasing the adhesion of fluorocarbon elastomer dynamic vulcanizates to metals and other substrates. It is further desirable to provide a method for preparing composite articles in which a fluoroelastomer dynamic vulcanizate is adhered to a substrate.

(概要)
本発明は、基材に対する熱可塑性フルオロエラストマー組成物の接着力を高める方法、及び複合品の製造方法を提供する。種々の実施形態において、該方法は、フルオロエラストマーと熱可塑性材料との部分的に硬化した動的加硫ゴムを基材上に塗布する工程、及びその部分的に硬化した動的加硫ゴムを基材と接触させながら硬化させる工程を含む。キャスティング、インサーション成形(insertion molding)、及び共押出成形(coextrusion)のような種々の方法で、部分的に硬化した材料を基材と接触させることによって塗布する。
(Overview)
The present invention provides a method for increasing the adhesion of a thermoplastic fluoroelastomer composition to a substrate and a method for producing a composite article. In various embodiments, the method comprises applying a partially cured dynamic vulcanized rubber of a fluoroelastomer and a thermoplastic material onto a substrate, and applying the partially cured dynamic vulcanized rubber. A step of curing while contacting the substrate. The partially cured material is applied by contacting the substrate by various methods such as casting, insertion molding, and coextrusion.

部分的に硬化した動的加硫ゴムは、好ましくは熱可塑性材料と硬化剤の存在下、フルオロエラストマーが決して完全には硬化しないような時間と温度の条件下でフルオロエラストマーを動的に加硫させることによって製造する。硬化は、動的加硫ゴムが基材と接触しているときに完了する。種々の実施形態において、基材は固体支持体と接触している接着剤又は結び(tie)層を含む。このような一実施形態では、部分的に硬化した熱可塑性フルオロエラストマー組成物を接着剤層と接触させる。   Partially cured dynamic vulcanizates preferably vulcanize the fluoroelastomer dynamically in the presence of a thermoplastic material and a curing agent under conditions of time and temperature such that the fluoroelastomer is never fully cured. To make it. Curing is complete when the dynamically vulcanized rubber is in contact with the substrate. In various embodiments, the substrate includes an adhesive or tie layer in contact with the solid support. In one such embodiment, the partially cured thermoplastic fluoroelastomer composition is contacted with the adhesive layer.

(説明)
本明細書で述べるこの発明の説明を精査する際は、以下の定義及び非限定的な指針を考慮しなければならない。
(Explanation)
In reviewing the description of this invention set forth herein, the following definitions and non-limiting guidelines must be considered.

本明細書で用いる表題(“序文”及び“概要”のような)は、本発明の開示内の話題の一般的構成のためのみを意図し、かつ本発明又はそのいずれかの局面の開示に限定することを意図しない。特に、“序文”で開示する主題は、本発明の範囲内の技術の局面を包含し、先行技術の列挙を構成するものではない。“概要”で開示する主題は、本発明又はそのいずれかの実施形態の全範囲の排他的又は完全な開示ではない。   Titles used herein (such as “Introduction” and “Summary”) are intended only for general construction of the topic within the disclosure of the present invention, and are not intended to disclose the present invention or any aspect thereof. Not intended to be limiting. In particular, the subject matter disclosed in the “Introduction” encompasses aspects of the technology within the scope of the present invention and does not constitute an enumeration of the prior art. The subject matter disclosed in the “Summary” is not an exclusive or complete disclosure of the full scope of the invention or any embodiment thereof.

本明細書の参考文献の引用は、当該参考文献が先行技術であり、或いは本明細書で開示する本発明の特許性に何らかの関連性を有するという承認を構成しない。この明細書の説明セクションで引用するすべての参考文献は、参照によってその全体が本明細書に取り込まれる。   Citation of a reference herein does not constitute an admission that the reference is prior art or has any relevance to the patentability of the invention disclosed herein. All references cited in the description section of this specification are hereby incorporated by reference in their entirety.

説明及び特定例は、本発明の実施形態を示すが、例証の目的のためだけを意図しており、本発明の範囲を限定することを意図しない。さらに、規定した特徴を有する複数の実施形態の列挙は、さらなる特徴を有する他の実施形態、又は規定した特徴の異なる組合せを取り入れた他の実施形態を排除することを意図しない。特定例は、この発明の組成物をどうやって作り、どうやって使用するか、また本発明の方法をどうやって実施するかの例証目的で提供したものであり、かつ別に明瞭に言及しない限り、この発明の与えられた実施形態が有し、又は持たない、製造又は試験した代表であることを意図しない。   The description and specific examples, while indicating embodiments of the invention, are intended for purposes of illustration only and are not intended to limit the scope of the invention. Furthermore, the recitation of embodiments with defined features is not intended to exclude other embodiments with additional features or other embodiments that incorporate different combinations of defined features. Specific examples are provided for illustrative purposes of how to make and use the compositions of the present invention and how to practice the methods of the present invention, and unless otherwise stated explicitly It is not intended that the embodiments described be representative of those produced or tested.

本明細書で使用する場合、用語“好ましい”及び“好ましくは”は、特定条件下で特定の利益を与える本発明の実施形態を表す。しかし、同一条件又は他の条件下で、他の実施形態が好ましいこともありうる。さらに、1又は複数の好ましい実施形態の列挙は、他の実施形態が有用でないことを意味せず、本発明の範囲から他の実施形態を排除することを意図しない。   As used herein, the terms “preferred” and “preferably” refer to embodiments of the invention that provide certain benefits under certain conditions. However, other embodiments may be preferred under the same or other conditions. Furthermore, the recitation of one or more preferred embodiments does not imply that other embodiments are not useful and is not intended to exclude other embodiments from the scope of the invention.

本明細書で使用する場合、用語“挙げられる(include)”及びその変形は、リスト中の項目の列挙は、この発明の材料、組成物、装置、及び方法でも有用でありうる他の同様な項目の排除にならないように、非限定的であることを意図する。   As used herein, the term “include” and variations thereof, the listing of items in the list is similar to other similar materials that may also be useful in the materials, compositions, devices, and methods of this invention. It is intended to be non-limiting so as not to exclude the item.

一局面では、本発明は、固体基材に熱可塑性フルオロエラストマー組成物を接着させる方法を提供する。該方法は、固体基材に熱可塑性エラストマー組成物を接着させる方法であって、以下の工程を含む方法が挙げられる。
(a)熱可塑性材料と硬化剤の存在下、フルオロエラストマーを完全に硬化させるのに必要な時間より短い時間フルオロエラストマーを動的に加硫させて、部分的に硬化した熱可塑性加硫ゴムを形成する工程;
(b)前記基材に接着剤層を塗布する工程;
(c)前記部分的に硬化した熱可塑性加硫ゴムを前記接着剤層に接触させる工程;及び
(d)前記熱可塑性加硫ゴムの硬化を完全にする工程。
In one aspect, the present invention provides a method of adhering a thermoplastic fluoroelastomer composition to a solid substrate. This method is a method of adhering a thermoplastic elastomer composition to a solid substrate, and includes a method including the following steps.
(A) In the presence of a thermoplastic material and a curing agent, the fluoroelastomer is dynamically vulcanized for a time shorter than the time required to completely cure the fluoroelastomer, and a partially cured thermoplastic vulcanizate is obtained. Forming step;
(B) applying an adhesive layer to the substrate;
(C) contacting the partially cured thermoplastic vulcanizate with the adhesive layer; and (d) completing the curing of the thermoplastic vulcanizate.

フッ素含有熱可塑性材料と硬化剤の存在下、使用温度でフルオロエラストマーを完全に硬化させるのに必要な時間より短い時間動的にフルオロエラストマーを加硫させる。こうして、部分的に硬化した熱可塑性動的加硫ゴムが形成される。別個の工程で、金属、プラスチック、セラミック、又は別のエラストマーのような基材に接着剤層を塗布する。部分的に硬化した熱可塑性加硫ゴムを接着剤層に接触させ、かつ熱可塑性加硫ゴムを接着剤層と接触させながら熱可塑性加硫ゴムの硬化を完全にする。   In the presence of a fluorine-containing thermoplastic material and a curing agent, the fluoroelastomer is vulcanized dynamically for a time shorter than that required to fully cure the fluoroelastomer at the use temperature. Thus, a partially cured thermoplastic dynamic vulcanizate is formed. In a separate step, the adhesive layer is applied to a substrate such as metal, plastic, ceramic, or another elastomer. The partially cured thermoplastic vulcanizate is brought into contact with the adhesive layer and the thermoplastic vulcanizate is completely cured while the thermoplastic vulcanizate is in contact with the adhesive layer.

インサーション成形及び共押出成形のような種々の方法で加硫ゴムを接着剤層と接触させる。種々の実施形態において、接触プロセス要素(c)は、前記部分的に硬化した加硫ゴムを前記接着剤被覆基材上にインサーション成形する工程を含む。(本明細書で言及する場合、“プロセス要素”は、該プロセスで遂行される工程又は他の活動を意味する。このような要素は、該プロセス要素の文脈で別に指定又は要求しない限り、逐次的又は同時に行うことができる。)種々の実施形態において、部分的に硬化した熱可塑性加硫ゴムと基材との間に接着剤層を共押出する。一実施形態では、共押出の間に、液体連続射出装置で接着剤層を塗布する。   The vulcanized rubber is brought into contact with the adhesive layer by various methods such as insertion molding and coextrusion molding. In various embodiments, the contact process element (c) includes the step of insertion molding the partially cured vulcanized rubber onto the adhesive coated substrate. (As referred to herein, “process element” means a step or other activity performed in the process. Such an element is sequential unless otherwise specified or required in the context of the process element. In various embodiments, an adhesive layer is coextruded between the partially cured thermoplastic vulcanizate and the substrate. In one embodiment, the adhesive layer is applied with a liquid continuous injection device during coextrusion.

フルオロカーボンエラストマーとしては、フッ化ビニリデン、ヘキサフルオロプロピレン、テトラフルオロエチレン、及びペルフルオロビニルエーテルのような1種以上のフッ素含有モノマーのコポリマーが挙げられる。フルオロカーボンエラストマーは、さらに硬化部位モノマーを含みうる。ビスフェノール硬化剤及びペルオキド硬化剤のようなフルオロカーボンエラストマー用の慣習的な硬化剤を使用できる。   Fluorocarbon elastomers include copolymers of one or more fluorine-containing monomers such as vinylidene fluoride, hexafluoropropylene, tetrafluoroethylene, and perfluorovinyl ether. The fluorocarbon elastomer may further include a cure site monomer. Conventional curing agents for fluorocarbon elastomers such as bisphenol curing agents and peroxide curing agents can be used.

別の局面では、複合品の製造方法が提供される。複合品は固体基材を含み、その上に、硬化したフルオロエラストマー組成物が接着している。該方法としては、以下の工程:
(a)部分的に硬化したフルオロエラストマーの不連続相と、熱可塑性ポリマー材料の連続相とを含む、部分的に硬化した熱可塑性エラストマー組成物を基材上に塗布する工程;及び
(b)前記部分的に硬化した熱可塑性エラストマー組成物を硬化させる工程;
を含む複合品の製造方法が挙げられる。
In another aspect, a method for manufacturing a composite article is provided. The composite article includes a solid substrate onto which the cured fluoroelastomer composition is adhered. The method includes the following steps:
(A) applying a partially cured thermoplastic elastomer composition on a substrate comprising a discontinuous phase of a partially cured fluoroelastomer and a continuous phase of a thermoplastic polymer material; and (b) Curing the partially cured thermoplastic elastomer composition;
The manufacturing method of the composite goods containing is mentioned.

好ましい実施形態では、フルオロエラストマーと熱可塑性材料の部分的に硬化した動的加硫ゴムを基材上に塗布し、かつ部分的に硬化した加硫ゴムが基材と接触している間に、該部分的に硬化した加硫ゴムの硬化が完了する。部分的に硬化した動的加硫ゴムは、好ましくは部分的に硬化したフルオロエラストマー粒子の不連続相と、熱可塑性ポリマー材料の連続相とを含む。部分的に硬化した動的加硫ゴムは、フルオロエラストマー、熱可塑性材料、及び硬化剤を一緒に混合しながら同時に、加熱して熱可塑性材料の存在下で該フルオロエラストマーの部分的硬化を達成することによって製造する。熱可塑性材料はフッ素樹脂材料又は非-フッ素含有熱可塑性ポリマーでよい。フルオロエラストマーは、任意に硬化部位モノマー、及びビスフェノール又はペルオキシドのような硬化剤を含んでよい。基材が接着剤層を含む種々の実施形態では、接着剤層を固体支持体上に塗布し、この接着剤層の上に、上記部分的に硬化した動的加硫ゴムを塗布する。この基材に、インサーション成形及び共押出成形を含む種々の方法で、部分的に硬化した材料を塗布する。   In a preferred embodiment, a partially cured dynamic vulcanized rubber of fluoroelastomer and thermoplastic material is applied onto the substrate and while the partially cured vulcanized rubber is in contact with the substrate, Curing of the partially cured vulcanized rubber is complete. The partially cured dynamic vulcanizate preferably comprises a discontinuous phase of partially cured fluoroelastomer particles and a continuous phase of a thermoplastic polymer material. A partially cured dynamic vulcanizate is heated while mixing the fluoroelastomer, thermoplastic material, and curing agent together to achieve partial curing of the fluoroelastomer in the presence of the thermoplastic material. Manufactured by. The thermoplastic material may be a fluororesin material or a non-fluorine-containing thermoplastic polymer. The fluoroelastomer may optionally include a cure site monomer and a curing agent such as bisphenol or peroxide. In various embodiments where the substrate includes an adhesive layer, the adhesive layer is applied onto a solid support, and the partially cured dynamic vulcanized rubber is applied over the adhesive layer. The partially cured material is applied to the substrate by various methods including insertion molding and coextrusion molding.

共押出成形法では、部分的に硬化したフルオロエラストマー不連続相と、熱可塑性ポリマー材料を含有する連続相とを含む部分的に硬化した動的加硫ゴムを製造する。部分的に硬化した動的加硫ゴムと基材を共押出して接触させる。部分的に硬化した動的加硫ゴムのさらなる硬化は、共押出後、それぞれの層が接触しながら遂行する。任意に、接着剤層を動的加硫ゴムと基材層との間に共-押出する。   The co-extrusion process produces a partially cured dynamic vulcanizate that includes a partially cured fluoroelastomer discontinuous phase and a continuous phase containing a thermoplastic polymer material. The partially cured dynamic vulcanizate and the substrate are coextruded and contacted. Further curing of the partially cured dynamic vulcanizate is accomplished while the layers are in contact after coextrusion. Optionally, the adhesive layer is co-extruded between the dynamically vulcanized rubber and the substrate layer.

種々の実施形態では、フルオロエラストマー樹脂、熱可塑性ポリマー材料、及びフルオロエラストマー樹脂と反応しうる硬化剤を一緒に混合する工程を含むプロセスによって、部分的に硬化した動的加硫ゴムを製造する。混合する間、混合物を加熱してフルオロエラストマー樹脂と硬化剤を反応させる。反応は、樹脂を完全に硬化するのに必要な時間より短い時間行う。例えば、熱エラストマーと熱可塑性材料とを一緒に混合する工程は、一般にT90以下に相当する時間行う。ここで、T90はエラストマー材料の硬化に関連する通常のパラメーターである。   In various embodiments, a partially cured dynamic vulcanizate is produced by a process that includes mixing together a fluoroelastomer resin, a thermoplastic polymer material, and a curing agent that can react with the fluoroelastomer resin. During mixing, the mixture is heated to react the fluoroelastomer resin and the curing agent. The reaction is conducted for a time shorter than that required to fully cure the resin. For example, the process of mixing the thermoelastomer and the thermoplastic material together is generally performed for a time corresponding to T90 or less. Here, T90 is a normal parameter related to the curing of the elastomeric material.

インサーション成形を含む種々の方法では、基材上に接着剤層を塗布してから、接着剤被覆基材を型内に置く。そして、上述した動的加硫ゴムのような部分的に硬化したエラストマー組成物を型内にインサーション成形して基材を接触させる。さらにエラストマーの硬化が完了するまでの時間、エラストマー組成物と基材との接触を保持する。   In various methods, including insertion molding, an adhesive layer is applied on the substrate before the adhesive-coated substrate is placed in the mold. Then, a partially cured elastomer composition such as the above-described dynamic vulcanized rubber is inserted into a mold and brought into contact with the substrate. Furthermore, the contact between the elastomer composition and the substrate is maintained until the elastomer is completely cured.

動的加硫、又はフルオロエラストマーと熱可塑性材料の混合は、バッチ、連続、又は半バッチ法によって行われる。一方法では、未硬化フルオロカーボンエラストマーと熱可塑性材料の混合物を二軸スクリュー押出機のバレル内に供給することができる。供給された混合物が該混合物中に硬化剤を供給するために使用する下流ポートに達するまで、二軸スクリュー押出機のバレル内で該混合物をブレンドかつ加熱する。フルオロエラストマーを完全に硬化するのに必要な時間より短い時間、例えばT90以下の時間、押出機のバレル内で硬化剤、フルオロカーボンエラストマー、及び熱可塑性材料をさらに混合する。フルオロエラストマーが完全に硬化する前に、部分的に硬化した熱可塑性加硫ゴムをバレルから押し出す。その後、加硫ゴムを基材上に塗布する。基材と接触しながら加硫ゴムの硬化が完了する。   Dynamic vulcanization or mixing of the fluoroelastomer and the thermoplastic material is performed by a batch, continuous, or semi-batch process. In one method, a mixture of uncured fluorocarbon elastomer and thermoplastic material can be fed into the barrel of a twin screw extruder. Blend and heat the mixture in the barrel of a twin screw extruder until the fed mixture reaches the downstream port used to feed the hardener into the mixture. The curative, fluorocarbon elastomer, and thermoplastic material are further mixed in the barrel of the extruder for a time that is less than the time required to fully cure the fluoroelastomer, for example, T90 or less. Before the fluoroelastomer is fully cured, the partially cured thermoplastic vulcanizate is extruded from the barrel. Thereafter, vulcanized rubber is applied onto the substrate. Curing of the vulcanized rubber is completed while in contact with the substrate.

種々の実施形態では、部分的に硬化した熱可塑性加硫ゴムを共押出ダイに直接供給し、或いは上述したような基材を含有する型内に即座にインサーション成形する。代わりに、押し出された加硫ゴムを冷却し、後の使用のため保持する。   In various embodiments, a partially cured thermoplastic vulcanizate is fed directly to a coextrusion die or immediately inserted into a mold containing a substrate as described above. Instead, the extruded vulcanized rubber is cooled and retained for later use.

マトリックス中に分散した加硫エラストマー材料を含む加工可能なゴム組成物を提供する。加硫エラストマー材料は、フルオロカーボンエラストマーを加硫、架橋、又は硬化させる生成物である。マトリックスは熱可塑性材料で構成される。この加工可能なゴム組成物を慣習的な熱可塑性樹脂技術を含む種々の方法で加工して、固体基材に接着したゴム組成物を有する複合品を形成する。複合品のゴム組成物は、エラストマー特性を必要とする多くの用途で複合品を役立たせる物理的性質を有する。特に好ましい実施形態では、ゴム組成物は約50以上のショアーA硬度、ショアーA70以上、又は約ショアーA70〜約ショアーA90の範囲のショアーA硬度を示す。これに加え、或いはこれとは別に、引張り強さは、好ましくは約4MPa以上、約8MPa以上、又は約8〜約13MPaの範囲である。さらに他の実施形態では、硬化したゴムは、少なくとも2MPa、又は少なくとも約4MPa、又は約4〜約8MPaの100%モジュラスを有すると特徴づけられる。他の実施形態では、本発明の加工可能な組成物から作られる物品の破断点伸びは10%以上、好ましくは少なくとも約50%、又は少なくとも約150%、又は約150〜約300%の範囲である。本発明の成形品は、好ましくは上記範囲内の硬度、引張り強さ、モジュラス、及び破断点伸びの少なくとも1つを有すると特徴づけられる。   A processable rubber composition comprising a vulcanized elastomeric material dispersed in a matrix is provided. A vulcanized elastomeric material is a product that vulcanizes, crosslinks, or cures a fluorocarbon elastomer. The matrix is composed of a thermoplastic material. The processable rubber composition is processed in a variety of ways including conventional thermoplastic technology to form a composite article having the rubber composition adhered to a solid substrate. Composite rubber compositions have physical properties that make them useful in many applications that require elastomeric properties. In particularly preferred embodiments, the rubber composition exhibits a Shore A hardness of about 50 or greater, Shore A 70 or greater, or a Shore A hardness in the range of about Shore A 70 to about Shore A 90. In addition or alternatively, the tensile strength is preferably in the range of about 4 MPa or more, about 8 MPa or more, or about 8 to about 13 MPa. In yet other embodiments, the cured rubber is characterized as having a 100% modulus of at least 2 MPa, or at least about 4 MPa, or from about 4 to about 8 MPa. In other embodiments, an article made from the processable composition of the present invention has an elongation at break of 10% or more, preferably at least about 50%, or at least about 150%, or in the range of about 150 to about 300%. is there. The molded article of the present invention is preferably characterized as having at least one of hardness, tensile strength, modulus, and elongation at break within the above ranges.

一局面では、ゴム組成物は、マトリックスが連続相を形成し、かつ加硫エラストマー材料が非連続相、分散相、又は不連続相を形成する粒子の形態である2相で構成される。別の局面では、エラストマー材料とマトリックスが一緒に連続相を形成する。   In one aspect, the rubber composition is composed of two phases in the form of particles in which the matrix forms a continuous phase and the vulcanized elastomeric material forms a discontinuous phase, a dispersed phase, or a discontinuous phase. In another aspect, the elastomeric material and the matrix together form a continuous phase.

好ましい実施形態では、該組成物は、エラストマーと熱可塑性材料の全質量に基づき、約35質量%以上、又は約40質量%以上のエラストマー相を含む。他の実施形態では、該組成物は、約50質量%以上のエラストマー相を含む。該組成物は、シール、ホース等のようなエラストマー特性を必要とする用途で工業的に有用である引張り強さ、モジュラス、破断点伸び、及び圧縮ひずみのような十分なエラストマー特性を有する成形品に該組成物を容易に形成しうるのに十分適合性である2相の均一ブレンドである。   In preferred embodiments, the composition comprises about 35% or more, or about 40% or more by weight of the elastomeric phase, based on the total weight of elastomer and thermoplastic material. In other embodiments, the composition comprises about 50% by weight or more of the elastomer phase. The composition is a molded article having sufficient elastomeric properties such as tensile strength, modulus, elongation at break, and compressive strain that are industrially useful in applications requiring elastomeric properties such as seals, hoses, etc. Is a two-phase homogeneous blend that is sufficiently compatible to easily form the composition.

エラストマー相は、連続的な熱可塑性相中の粒子の形態で、熱可塑性材料と一緒に連続相を形成する3-D網目構造として、或いは両者の混合物として存在しうる。エラストマー相の粒子又は3-D網目構造は、好ましくは約10μm以下、又は約1μm以下の最小寸法を有する。   The elastomeric phase can exist in the form of particles in a continuous thermoplastic phase, as a 3-D network that forms a continuous phase with the thermoplastic material, or as a mixture of both. The elastomeric phase particles or 3-D network preferably have a minimum dimension of about 10 μm or less, or about 1 μm or less.

種々の実施形態では、本発明のゴム組成物は、熱可塑性成分の存在下、フルオロカーボンエラストマーの動的加硫によって作られる。このような実施形態では、ゴム組成物の製造方法であって、硬化剤、エラストマー材料、及び熱可塑性材料を混合して混合物を形成する工程を含む方法が提供される。この混合物を熱可塑性材料の存在下、フルオロカーボンエラストマーの部分的な加硫又は硬化を引き起こすのに十分な温度と時間加熱するが、完全な硬化に必要な時間より短い時間行う。加熱工程の間、エラストマー材料、硬化剤及び熱可塑性材料の混合物に機械的エネルギーを加える。従って、本発明の方法は、硬化剤の存在下、エラストマーと熱可塑性成分を混合する工程と、混合時に加熱してエラストマー成分の部分的硬化を達成する工程を備える。代わりに、連続的又は共-連続的熱可塑性相中のエラストマー材料の分散系を形成するのに十分な時間とせん断速度でエラストマー材料と熱可塑性材料を混合する。その後、混合を続けながらエラストマー材料と熱可塑性材料の分散系に硬化剤を添加する。最後に、混合を続けながら分散系を加熱して、本発明の加工可能なゴム組成物を生成する。   In various embodiments, the rubber composition of the present invention is made by dynamic vulcanization of a fluorocarbon elastomer in the presence of a thermoplastic component. In such an embodiment, a method for producing a rubber composition is provided that includes the step of mixing a curing agent, an elastomeric material, and a thermoplastic material to form a mixture. This mixture is heated in the presence of a thermoplastic material at a temperature and for a time sufficient to cause partial vulcanization or curing of the fluorocarbon elastomer, but for a time shorter than that required for complete curing. During the heating process, mechanical energy is applied to the mixture of elastomeric material, curing agent and thermoplastic material. Accordingly, the method of the present invention comprises the steps of mixing an elastomer and a thermoplastic component in the presence of a curing agent and heating to achieve partial curing of the elastomer component during mixing. Instead, the elastomeric material and thermoplastic material are mixed for a time and shear rate sufficient to form a dispersion of the elastomeric material in a continuous or co-continuous thermoplastic phase. Thereafter, a curing agent is added to the dispersion system of the elastomer material and the thermoplastic material while mixing is continued. Finally, the dispersion is heated while mixing continues to produce the processable rubber composition of the present invention.

好ましい実施形態では、本発明の組成物から調製される複合品は、化学溶媒の影響に対する高度の耐性を含む有利な組合せの物理的性質を示す。好ましい実施形態では、有機溶媒又は燃料中に浸漬又は部分的な浸漬によってのような長時間物品をさらした場合、硬度、引張り強さ、及び/又は破断点伸びがほとんど変化せず、或いは硬化したフルオロカーボンエラストマー又は他の既知の熱可塑性加硫ゴムと比較して有意に少ししか変化しない物品が製造される。   In a preferred embodiment, composite articles prepared from the compositions of the present invention exhibit an advantageous combination of physical properties including a high degree of resistance to the effects of chemical solvents. In preferred embodiments, the hardness, tensile strength, and / or elongation at break change little or have been cured when the article is exposed for extended periods of time, such as by immersion or partial immersion in an organic solvent or fuel. Articles are produced that change significantly significantly compared to fluorocarbon elastomers or other known thermoplastic vulcanizates.

好ましいフルオロカーボンエラストマーとしては、フッ化ビニリデン(VDF)、ヘキサフルオロプロピレン(HFP)、テトラフルオロエチレン(TFE)、及びペルフルオロビニルエーテル(PFVE)のような1種以上のフッ素含有モノマーの商業的に入手可能なコポリマーが挙げられる。好ましいPFVEとしては、C1-8ペルフルオロアルキル基、好ましくは1〜6個の炭素原子を有するペルフルオロアルキル基を有するもの、特にペルフルオロメチルビニルエーテル及びペルフルオロプロピルビニルエーテルが挙げられる。さらに、コポリマーは、任意にエチレン(Et)及びプロピレン(Pr)のようなオレフィン由来の繰返し単位を含むことがある。コポリマーは、さらに後述する相対的に少量の硬化部位モノマー(CSM)を含んでもよい。好ましいコポリマーフルオロカーボンエラストマーとしては、VDF/HFP、VDF/HFP/CSM、VDF/HFP/TFE、VDF/HFP/TFE/CSM、VDF/PFVE/TFE/CSM、TFE/Pr、TFE/Pr/VDF、TFE/Et/PFVE/VDF/CSM、TFE/Et/PFVE/CSM及びTFE/PFVE/CSMが挙げられる。エラストマーの名称は、エラストマーゴムが合成されるモノマーを与える。エラストマーゴムは、好ましくは通常約15〜約160の範囲のムーニー粘性(ML1+10、約121℃の大ローター)を与える粘度を有する。ムーニー粘度は、流れと物理的性質の組合せで選択することができる。エラストマー供給者としては、Dyneon(3M)、Asahi Glass Fluoropolymers、Solvay/Ausimont、DuPont、及びDaikinが挙げられる。 Preferred fluorocarbon elastomers include commercially available one or more fluorine-containing monomers such as vinylidene fluoride (VDF), hexafluoropropylene (HFP), tetrafluoroethylene (TFE), and perfluorovinyl ether (PFVE). Mention may be made of copolymers. Preferred PFVEs include those having a C 1-8 perfluoroalkyl group, preferably a perfluoroalkyl group having 1 to 6 carbon atoms, especially perfluoromethyl vinyl ether and perfluoropropyl vinyl ether. In addition, the copolymer may optionally contain repeat units derived from olefins such as ethylene (Et) and propylene (Pr). The copolymer may further include a relatively small amount of cure site monomer (CSM) as described below. Preferred copolymer fluorocarbon elastomers include VDF / HFP, VDF / HFP / CSM, VDF / HFP / TFE, VDF / HFP / TFE / CSM, VDF / PFVE / TFE / CSM, TFE / Pr, TFE / Pr / VDF, TFE. / Et / PFVE / VDF / CSM, TFE / Et / PFVE / CSM and TFE / PFVE / CSM. The name of the elastomer gives the monomer from which the elastomeric rubber is synthesized. The elastomeric rubber preferably has a viscosity that provides a Mooney viscosity (ML1 + 10, large rotor of about 121 ° C.), usually in the range of about 15 to about 160. Mooney viscosity can be selected by a combination of flow and physical properties. Elastomer suppliers include Dyneon (3M), Asahi Glass Fluoropolymers, Solvay / Ausimont, DuPont, and Daikin.

一実施形態では、エラストマー材料はテトラフルオロエチレンと少なくとも1種のC2-4オレフィンのコポリマーとして記載される。それ自体、該エラストマー材料は、テトラフルオロエチレンと少なくとも1種のC2-4オレフィン由来の繰返し単位を含む。任意に、該エラストマー材料は、1種以上のさらなるフッ素含有モノマー由来の繰返し単位を含むことができる。 In one embodiment, the elastomeric material is described as a copolymer of tetrafluoroethylene and at least one C 2-4 olefin. As such, the elastomeric material comprises repeating units derived from tetrafluoroethylene and at least one C 2-4 olefin. Optionally, the elastomeric material can include repeat units derived from one or more additional fluorine-containing monomers.

加硫エラストマー材料の好ましい追加モノマーは、ニフッ化ビニリデンである。エラストマー材料中で任意に使用される他のフッ素含有モノマーとしては、ペルフルオロアルキルビニル化合物、ペルフルオロアルキルビニリデン化合物、及びペルフルオロアルコキシビニル化合物が挙げられる。ヘキサフルオロプロピレン(HFP)はペルフルオロアルキルビニルモノマーの例である。ペルフルオロメチルビニルエーテルは好ましいペルフルオロアルコキシビニルモノマーの例である。例えば、テトラフルオロエチレン、エチレン、及びペルフルオロメチルビニルエーテルを基礎とするゴムは、商標名Viton(登録商標)ETPでDuPontから商業的に入手可能である。   A preferred additional monomer for the vulcanized elastomeric material is vinylidene difluoride. Other fluorine-containing monomers optionally used in the elastomeric material include perfluoroalkyl vinyl compounds, perfluoroalkyl vinylidene compounds, and perfluoroalkoxy vinyl compounds. Hexafluoropropylene (HFP) is an example of a perfluoroalkyl vinyl monomer. Perfluoromethyl vinyl ether is an example of a preferred perfluoroalkoxy vinyl monomer. For example, rubbers based on tetrafluoroethylene, ethylene, and perfluoromethyl vinyl ether are commercially available from DuPont under the trade name Viton® ETP.

別の実施形態では、エラストマー材料は、フルオロモノマーフッ化ビニリデン(VDF)とヘキサフルオロプロピレン(HFP)由来の繰返し単位を含有する硬化性フルオロカーボンエラストマーである。いくつかの実施形態では、エラストマーはさらにテトラフルオロエチレン由来の繰返し単位を含む。   In another embodiment, the elastomeric material is a curable fluorocarbon elastomer containing repeating units derived from fluoromonomers vinylidene fluoride (VDF) and hexafluoropropylene (HFP). In some embodiments, the elastomer further comprises repeating units derived from tetrafluoroethylene.

化学的に、この実施形態では、エラストマー材料はVDFとHFPのコポリマー、又はVDF、HFP、及びテトラフルオロエチレン(TFE)のターポリマーと、任意に硬化部位モノマーで構成される。好ましい実施形態では、それらは約66〜約70質量%のフッ素を含む。エラストマーは商業的に入手可能であり、DuPont Dow ElastomersからのViton(登録商標)A、Viton(登録商標)B、及びViton(登録商標)Fシリーズのエラストマーが例示される。   Chemically, in this embodiment, the elastomeric material is composed of a copolymer of VDF and HFP, or a terpolymer of VDF, HFP, and tetrafluoroethylene (TFE), and optionally a cure site monomer. In a preferred embodiment, they contain about 66 to about 70% fluorine by weight. Elastomers are commercially available, and examples include Viton® A, Viton® B, and Viton® F series of elastomers from DuPont Dow Elastomers.

別の実施形態では、エラストマーは化学的にTFEとPFVEのコポリマー、任意にVDFとのターポリマーとして記載される。エラストマーは、さらに硬化部位モノマー由来の繰返し単位を含むことができる。   In another embodiment, the elastomer is chemically described as a copolymer of TFE and PFVE, optionally a terpolymer with VDF. The elastomer can further include repeat units derived from cure site monomers.

種々の実施形態では、本発明の加工可能なゴム組成物の製造に用いるフルオロカーボンエラストマー材料は、所望のモル比の開始モノマーを含有するモノマー混合物のフリーラジカル乳化重合によって調製される。開始剤としては、有機又は無機ペルオキシド化合物が挙げられ、好適な乳化剤としてはフッ素化酸性セッケンが挙げられる。一実施形態では、モノマーレベルと比べた使用する開始剤の相対量と、もしあれば移動剤の選択によって、形成されるポリマーの分子量をコントロールする。好適な移動剤としては、四塩化炭素、メタノール、及びアセトンが挙げられる。乳化重合はバッチ又は連続条件下で行う。このようなフルオロエラストマーは上述したように商業的に入手可能である。   In various embodiments, the fluorocarbon elastomer material used to make the processable rubber composition of the present invention is prepared by free radical emulsion polymerization of a monomer mixture containing the desired molar ratio of starting monomers. Initiators include organic or inorganic peroxide compounds, and suitable emulsifiers include fluorinated acidic soaps. In one embodiment, the molecular weight of the polymer formed is controlled by the relative amount of initiator used compared to the monomer level and the choice of transfer agent, if any. Suitable transfer agents include carbon tetrachloride, methanol, and acetone. Emulsion polymerization is carried out under batch or continuous conditions. Such fluoroelastomers are commercially available as described above.

フルオロカーボンエラストマーは、約5モル%まで、好ましくは約3モル%までの、後述するような加硫用の硬化部位を与えるいわゆる硬化部位モノマー由来の繰返し単位をも含有しうる。一実施形態では、硬化部位繰返し単位は臭素含有オレフィンモノマー及び/又はヨウ素含有モノマーから誘導される。使用する場合、好ましくはヨウ素又は臭素含有モノマーの繰返し単位は、ポリマー中、少なくとも約0.05%、好ましくは0.3%以上の臭素又はヨウ素を与えるレベルで存在する。好ましい実施形態では、ポリマー中の臭素又はヨウ素の全質量は約1.5wt.%以下である。   The fluorocarbon elastomer may also contain up to about 5 mol%, preferably up to about 3 mol%, of repeating units derived from so-called cure site monomers that provide cure sites for vulcanization as described below. In one embodiment, the cure site repeat unit is derived from a bromine-containing olefin monomer and / or an iodine-containing monomer. When used, preferably the repeating units of iodine or bromine containing monomers are present in the polymer at a level that provides at least about 0.05%, preferably 0.3% or more bromine or iodine. In a preferred embodiment, the total mass of bromine or iodine in the polymer is about 1.5 wt.

フルオロポリマーの硬化部位を与えるのに有用な臭素含有オレフィンモノマーは、例えば、米国特許第4,035,565号で開示されている。臭素含有モノマーの非限定例としては、ブロモトリフルオロエチレン及び4-ブロモ-3,3,4,4-テトラフルオロ-1-ブテンが挙げられる。さらなる非限定例としては、臭化ビニル、1-ブロモ-2,2-ジフルオロエチレン、ペルフルオロアルキルブロマイド、4-ブロモ-1,1,2-トリフルオロブテン、4-ブロモ-1,1,3,3,4,4-ヘキサフルオロブテン、4-ブロモ-3-クロロ-1,1,3,4,4-ペンタフルオロブテン、6-ブロモ-5,5,6,6-テトラフルオロヘキセン、4-ブロモペルフルオロブテン-1、及び3,3-ジフルオロアルキルブロマイドが挙げられる。上述したように、通常、コポリマー中約0.3〜1.5wt.%の臭素を与えるのに十分なブロモ-オレフィン繰返し単位が存在することが好ましい。   Bromine-containing olefin monomers useful for providing fluoropolymer cure sites are disclosed, for example, in US Pat. No. 4,035,565. Non-limiting examples of bromine-containing monomers include bromotrifluoroethylene and 4-bromo-3,3,4,4-tetrafluoro-1-butene. Further non-limiting examples include vinyl bromide, 1-bromo-2,2-difluoroethylene, perfluoroalkyl bromide, 4-bromo-1,1,2-trifluorobutene, 4-bromo-1,1,3, 3,4,4-hexafluorobutene, 4-bromo-3-chloro-1,1,3,4,4-pentafluorobutene, 6-bromo-5,5,6,6-tetrafluorohexene, 4- Examples include bromoperfluorobutene-1 and 3,3-difluoroalkyl bromide. As noted above, it is usually preferred that there be sufficient bromo-olefin repeat units to provide about 0.3-1.5 wt.% Bromine in the copolymer.

低レベル、好ましくは約5モル%以下、さらに好ましくは約3モル%以下の、エポキシ、カルボン酸、カルボン酸ハライド、カルボン酸エステル、カルボン酸塩、スルホン酸基、スルホン酸アルキルエステル、及びスルホン酸塩のような官能基を導入する他の硬化モノマーを使用することができる。このようなモノマーと硬化については、例えばKamiyaら,米国特許第5,354,811号に記載されている。   Low levels, preferably up to about 5 mol%, more preferably up to about 3 mol% of epoxy, carboxylic acid, carboxylic acid halide, carboxylic acid ester, carboxylate, sulfonic acid group, sulfonic acid alkyl ester, and sulfonic acid Other curing monomers that introduce functional groups such as salts can be used. Such monomers and curing are described, for example, in Kamiya et al., US Pat. No. 5,354,811.

マトリックスを構成する熱可塑性材料は、加熱すると軟化かつ流れるポリマー材料である。一局面では、熱可塑性材料は、その融点より高い温度で、ASTM D-1238又はD-2116によってのように、その溶融粘度を測定できる材料である。   The thermoplastic material constituting the matrix is a polymeric material that softens and flows when heated. In one aspect, a thermoplastic material is a material whose melt viscosity can be measured at temperatures above its melting point, such as by ASTM D-1238 or D-2116.

本発明の熱可塑性材料を選択して、高温、好ましくは約100℃より高い、さらに好ましくは約150℃以上の温度におけるゴム/熱可塑性材料組合せの特性を向上させることができる。このような熱可塑性材料としては、引張り強さ、モジュラス、及び破断点伸びの少なくとも1つのような物理的性質を高温で許容しうる程度に維持するものが挙げられる。好ましい実施形態では、熱可塑性材料は、高温での物理的性質が、硬化したフルオロカーボンエラストマー(ゴム)の類似温度での物理的性質より優れる(すなわち、高い引張り強さ、高いモジュラス、及び/又は高い破断点伸び)。   The thermoplastic material of the present invention can be selected to improve the properties of the rubber / thermoplastic material combination at high temperatures, preferably above about 100 ° C, and more preferably above about 150 ° C. Such thermoplastic materials include those that maintain at least one physical property such as tensile strength, modulus, and elongation at break to an acceptable level at high temperatures. In a preferred embodiment, the thermoplastic material is superior in physical properties at high temperatures to physical properties at similar temperatures of a cured fluorocarbon elastomer (rubber) (ie, high tensile strength, high modulus, and / or high). Elongation at break).

種々の実施形態では、熱可塑性ポリマー材料は、熱可塑性エラストマーである。熱可塑性エラストマーは、軟化、フレキシビリティー及び弾力のようなゴムのいくつかの物理的性質を有するが、熱可塑性プラスチックのように加工することができる。冷却すると、融成物から固体ゴム様組成物への遷移がかなり急速に起こる。これは、通常のエラストマーが加熱によってゆっくり硬化するのと対照的である。種々の実施形態では、射出成形機及び押出機のような通常のプラスチック用装置で熱可塑性エラストマーを加工する。好ましくはスクラップを直ちにリサイクルする。   In various embodiments, the thermoplastic polymer material is a thermoplastic elastomer. Thermoplastic elastomers have some physical properties of rubber such as softening, flexibility and elasticity, but can be processed like thermoplastics. On cooling, the transition from the melt to the solid rubber-like composition occurs fairly rapidly. This is in contrast to normal elastomers that cure slowly on heating. In various embodiments, thermoplastic elastomers are processed in conventional plastic equipment such as injection molding machines and extruders. Preferably the scrap is recycled immediately.

熱可塑性エラストマーは、多相構造を有し、相は通常親密に混合している。多くの場合、相は、グラフト又はブロック共重合によって結合している。少なくとも1つの相は室温で硬いが、加熱すると流動性の材料で構成される。別の相は室温でゴムのように軟らかい材料である。   Thermoplastic elastomers have a multiphase structure, and the phases are usually intimately mixed. In many cases, the phases are joined by grafting or block copolymerization. At least one phase is hard at room temperature but is composed of a material that is flowable when heated. Another phase is a soft material like rubber at room temperature.

ここで有用な熱可塑性エラストマーの多くは既知である。A-B-A型熱可塑性エラストマーの非限定例としては、ポリスチレン/ポリシロキサン/ポリスチレン、ポリスチレン/ポリエチレン-共-ブチレン/ポリスチレン、ポリスチレン/ポリブタジエン/ポリスチレン、ポリスチレン/ポリイソプレン/ポリスチレン、ポリ-α-メチルスチレン/ポリブタジエン/ポリ-α-メチルスチレン、ポリ-α-メチルスチレン/ポリイソプレン/ポリ-α-メチルスチレン、及びポリエチレン/ポリエチレン-共-ブチレン/ポリエチレンが挙げられる。   Many of the thermoplastic elastomers useful here are known. Non-limiting examples of ABA type thermoplastic elastomers include polystyrene / polysiloxane / polystyrene, polystyrene / polyethylene-co-butylene / polystyrene, polystyrene / polybutadiene / polystyrene, polystyrene / polyisoprene / polystyrene, poly-α- Mention may be made of methylstyrene / polybutadiene / poly-α-methylstyrene, poly-α-methylstyrene / polyisoprene / poly-α-methylstyrene, and polyethylene / polyethylene-co-butylene / polyethylene.

(A-B)n繰返し構造を有する熱可塑性エラストマーの非限定例としては、ポリアミド/ポリエーテル、ポリスルホン/ポリジメチルシロキサン、ポリウレタン/ポリエステル、ポリウレタン/ポリエーテル、ポリエステル/ポリエーテル、ポリカーボネート/ポリジメチルシロキサン、及びポリカーボネート/ポリエーテルが挙げられる。   Non-limiting examples of thermoplastic elastomers having (AB) n repeat structures include polyamide / polyether, polysulfone / polydimethylsiloxane, polyurethane / polyester, polyurethane / polyether, polyester / polyether, polycarbonate / polydimethylsiloxane. And polycarbonate / polyether.

一実施形態では、熱可塑性エラストマーはポリアミドとポリエーテルの交互ブロックを有する。このような材料としては、例えば、Atofinaから商標名Pebax(登録商標)で商業的に入手可能なものが挙げられる。ポリアミドブロックは、二塩基酸成分とジアミン成分のコポリマーから誘導し、或いは環状ラクタムのホモ重合によって調製しうる。ポリエーテルブロックは、一般にエチレンオキシド、プロピレンオキシド、及びテトラヒドロフランのような環状エーテルのホモ又は共重合から誘導する。   In one embodiment, the thermoplastic elastomer has alternating blocks of polyamide and polyether. Such materials include, for example, those commercially available from Atofina under the trade name Pebax®. The polyamide block can be derived from a copolymer of a dibasic acid component and a diamine component or can be prepared by homopolymerization of a cyclic lactam. The polyether block is generally derived from the homo- or copolymerization of cyclic ethers such as ethylene oxide, propylene oxide, and tetrahydrofuran.

一実施形態では、熱可塑性ポリマー材料は、固体で、通常高分子量のプラスチック材料の中から選択する。好ましくは、該材料は結晶性又は半結晶性ポリマーであり、さらに好ましくは示差走査熱量分析で測定した場合少なくとも約25%の結晶性を有する。適切に高いガラス転移温度を有する非晶質ポリマーも熱可塑性ポリマー材料として許容しうる。熱可塑性材料は、好ましくは約80℃〜約350℃の範囲の融解温度又はガラス転移温度を有するが、融解温度は一般的に熱可塑性加硫ゴムの分解温度より低いはずである。   In one embodiment, the thermoplastic polymer material is selected from among solid, usually high molecular weight plastic materials. Preferably, the material is a crystalline or semi-crystalline polymer, and more preferably has a crystallinity of at least about 25% as measured by differential scanning calorimetry. Amorphous polymers with suitably high glass transition temperatures are also acceptable as thermoplastic polymer materials. The thermoplastic material preferably has a melting temperature or glass transition temperature in the range of about 80 ° C. to about 350 ° C., but the melting temperature should generally be lower than the decomposition temperature of the thermoplastic vulcanizate.

熱可塑性ポリマーの非限定例としては、ポリオレフィン、ポリエステル、ナイロン、ポリカーボネート、スチレン-アクリロニトリルコポリマー、ポリエチレンテレフタレート、ポリブチレンテレフタレート、ポリアミド、ポリスチレン、ポリスチレン誘導体、ポリフェニレンオキシド、ポリオキシメチレン、及びフッ素含有熱可塑性プラスチックが挙げられる。   Non-limiting examples of thermoplastic polymers include polyolefin, polyester, nylon, polycarbonate, styrene-acrylonitrile copolymer, polyethylene terephthalate, polybutylene terephthalate, polyamide, polystyrene, polystyrene derivatives, polyphenylene oxide, polyoxymethylene, and fluorine-containing thermoplastics. Is mentioned.

ポリオレフィンは、限定するものではないが、エチレン、プロピレン、1-ブテン、1-ヘキセン、1-オクテン、2-メチル-1-プロペン、3-メチル-1-ペンテン、4-メチル-1-ペンテン、5-メチル-1-ヘキセン、及びこれらの混合物のようなα-オレフィンの重合によって生成される。エチレンとプロピレン又はエチレン若しくはプロピレンと、1-ブテン、1-ヘキセン、1-オクテン、2-メチル-1-プロペン、3-メチル-1-ペンテン、4-メチル-1-ペンテン、5-メチル-1-ヘキセン若しくはこれらの混合物のような別のα-オレフィンとのコポリマーも考えられる。これらホモポリマーとコポリマー、及びそれらのブレンドを本発明の熱可塑性ポリマー材料として取り込むことができる。   Polyolefins include, but are not limited to, ethylene, propylene, 1-butene, 1-hexene, 1-octene, 2-methyl-1-propene, 3-methyl-1-pentene, 4-methyl-1-pentene, Produced by polymerization of α-olefins such as 5-methyl-1-hexene, and mixtures thereof. Ethylene and propylene or ethylene or propylene and 1-butene, 1-hexene, 1-octene, 2-methyl-1-propene, 3-methyl-1-pentene, 4-methyl-1-pentene, 5-methyl-1 Copolymers with other α-olefins such as -hexene or mixtures thereof are also conceivable. These homopolymers and copolymers, and blends thereof can be incorporated as the thermoplastic polymer material of the present invention.

ポリエステル熱可塑性プラスチックは、ポリマー骨格中に繰返しエステル連結単位を含む。一実施形態では、それらは低分子量ジオールと低分子量芳香族二塩基酸から誘導される繰返し単位を含む。非限定例としては、商業的に入手可能グレードのポリエチレンテレフタレート及びポリブチレンテレフタレートが挙げられる。代わりに、ポリエステルは脂肪族ジオールと脂肪族二塩基酸を基礎とする。例は、エチレングリコール又はブタンジオールとアジピン酸のコポリマーである。別の実施形態では、熱可塑性ポリエステルは、ヒドロキシルとカルボキシルの両官能性を含むモノマーを重合して調製されるポリラクトンである。ポリカプロラクトンは、この分類の熱可塑性ポリエステルの非限定例である。   Polyester thermoplastics contain repeating ester linkage units in the polymer backbone. In one embodiment, they comprise repeating units derived from a low molecular weight diol and a low molecular weight aromatic dibasic acid. Non-limiting examples include commercially available grades of polyethylene terephthalate and polybutylene terephthalate. Instead, polyesters are based on aliphatic diols and aliphatic dibasic acids. Examples are copolymers of ethylene glycol or butanediol and adipic acid. In another embodiment, the thermoplastic polyester is a polylactone prepared by polymerizing monomers containing both hydroxyl and carboxyl functionality. Polycaprolactone is a non-limiting example of this class of thermoplastic polyester.

ポリアミド熱可塑性プラスチックは、ポリマー骨格中に繰返しアミド連結単位を含む。一実施形態では、ポリアミドは、ヘキサメチレンジアミンとアジピン酸のポリマーである周知なナイロン66のようなジアミンと二塩基酸モノマーから誘導される繰返し単位を含む。他のナイロンは、ジアミンと二塩基酸成分の大きさを変えることから生じる構造を有する。非限定例としては、ナイロン610、ナイロン612、ナイロン46、及びナイロン6/66コポリマーが挙げられる。別の実施形態では、ポリアミドはアミンとカルボキシルの両官能性
を有するモノマーを重合することから生じる構造を有する。非限定例としては、ナイロン6(ポリカプロラクタム)、ナイロン11、及びナイロン12が挙げられる。
Polyamide thermoplastics contain repeating amide linkage units in the polymer backbone. In one embodiment, the polyamide includes repeat units derived from a diamine such as the well known nylon 66 polymer of hexamethylene diamine and adipic acid and a dibasic acid monomer. Other nylons have a structure that results from changing the size of the diamine and dibasic acid components. Non-limiting examples include nylon 610, nylon 612, nylon 46, and nylon 6/66 copolymer. In another embodiment, the polyamide has a structure resulting from polymerizing monomers having both amine and carboxyl functionality. Non-limiting examples include nylon 6 (polycaprolactam), nylon 11, and nylon 12.

ジアミンと二塩基酸成分から生成される他のポリアミドとしては、ジアミンとテレフタル酸のような芳香族二塩基酸とから誘導される繰返し単位を含有する高温芳香族ポリアミドが挙げられる。これらの商業的に入手可能な例としては、Kurarayによって商標名Genestarで販売されているPA6T(ヘキサンジアミンとテレフタル酸のコポリマー)、及びPA9T(ノナンジアミンとテレフタル酸のコポリマー)が挙げられる。いくつかの用途では、いくつかの芳香族ポリアミドの融点は熱可塑性プラスチック加工の最適値より高い。このような場合、適切なコポリマーを調製することによって融点を下げる。非限定例で、約370℃の融解温度を有するPA6Tの場合、ポリマー製造時、有効量のアジピン酸のような非芳香族二塩基酸を含めることによって、事実上融点を約320℃の成形可能温度未満に下げることができる。   Other polyamides produced from diamines and dibasic acid components include high temperature aromatic polyamides containing repeating units derived from diamines and aromatic dibasic acids such as terephthalic acid. Examples of these commercially available include PA6T (a copolymer of hexanediamine and terephthalic acid) and PA9T (a copolymer of nonanediamine and terephthalic acid) sold under the trade name Genestar by Kuraray. For some applications, the melting point of some aromatic polyamides is higher than the optimum value for thermoplastic processing. In such cases, the melting point is lowered by preparing an appropriate copolymer. In a non-limiting example, PA6T, which has a melting temperature of about 370 ° C, can be molded to a practical melting point of about 320 ° C by including an effective amount of a non-aromatic dibasic acid such as adipic acid during polymer production. Can be lowered below the temperature.

別の好ましい実施形態では、テレフタル酸のような芳香族二塩基酸と、6個より多い炭素原子、好ましくは9個以上の炭素原子を含有するジアミンとのコポリマーを基礎とする芳香族ポリアミドを使用する。ジアミンの炭素鎖の長さの上限は、ポリマー合成に好適なモノマーの利用能によって実用的観点から制限される。好適なジアミンとしては、7〜20個の炭素原子、好ましくは9〜15個の範囲の炭素原子、さらに好ましくは9〜12個の範囲の炭素原子を有するものが挙げられる。好ましい実施形態は、C9、C10及びC11ジアミンベース芳香族ポリアミドを包含する。好ましくは、このような芳香族ポリアミドは、6個より多くの炭素原子を有する炭素鎖の親油性に基づいた溶媒耐性のレベル上昇を示す。融点を好ましい成形温度以下(典型的に約320℃以下)に下げたい場合、6個より多い炭素原子のジアミンを基礎とする芳香族ポリアミドは、6炭素原子ジアミンを基礎とする芳香族ポリアミドと共に、上述したような有効量の非芳香族二塩基酸を含みうる。このような有効量の二塩基酸は、所望の溶媒耐性に許容しえない影響を与えることなく、所望の成形温度範囲に融点を下げるのに十分でなければならない。   In another preferred embodiment, an aromatic polyamide based on a copolymer of an aromatic dibasic acid such as terephthalic acid and a diamine containing more than 6 carbon atoms, preferably 9 or more carbon atoms, is used. To do. The upper limit of the carbon chain length of the diamine is limited from a practical viewpoint by the availability of monomers suitable for polymer synthesis. Suitable diamines include those having 7 to 20 carbon atoms, preferably in the range of 9 to 15 carbon atoms, more preferably in the range of 9 to 12 carbon atoms. Preferred embodiments include C9, C10 and C11 diamine based aromatic polyamides. Preferably, such aromatic polyamides exhibit an increased level of solvent resistance based on the lipophilicity of carbon chains having more than 6 carbon atoms. If it is desired to lower the melting point below the preferred molding temperature (typically below about 320 ° C.), aromatic polyamides based on diamines with more than 6 carbon atoms, together with aromatic polyamides based on 6-carbon atoms diamine, An effective amount of a non-aromatic dibasic acid as described above may be included. Such an effective amount of dibasic acid must be sufficient to lower the melting point to the desired molding temperature range without unacceptably affecting the desired solvent resistance.

高温熱可塑性プラスチックの他の非限定例としては、ポリフェニレンスルフィド、液晶ポリマー、及び高温ポリイミドが挙げられる。液晶ポリマーは、化学的に、芳香環を線状に繰返し含有する線状ポリマーを基礎とする。芳香族構造のため、この材料は、X線回折法で検出できる特徴的な空間的配置を有するネマチック溶融状態の領域を形成する。この材料の例としては、ヒドロキシ安息香酸のコポリマー、又はエチレングリコールとテレフタル酸若しくはナフタレンジカルボン酸のような線状芳香族ジエステルのコポリマーが挙げられる。   Other non-limiting examples of high temperature thermoplastics include polyphenylene sulfide, liquid crystal polymers, and high temperature polyimides. The liquid crystal polymer is chemically based on a linear polymer containing an aromatic ring in a linear manner. Due to the aromatic structure, this material forms a nematic molten region with a characteristic spatial arrangement that can be detected by X-ray diffraction. Examples of this material include copolymers of hydroxybenzoic acid or linear aromatic diesters such as ethylene glycol and terephthalic acid or naphthalenedicarboxylic acid.

高温熱可塑性ポリイミドとしては、芳香族二無水物と芳香族ジアミンの重合反応生成物が挙げられる。このようなポリイミドとしては、多くの供給元から商業的に入手可能なものが挙げられる。例は、1,4-ベンゼンジアミンと1,2,4,5-ベンゼンテトラカルボン酸二無水物のコポリマーである。   Examples of the high temperature thermoplastic polyimide include a polymerization reaction product of an aromatic dianhydride and an aromatic diamine. Such polyimides include those that are commercially available from many suppliers. An example is a copolymer of 1,4-benzenediamine and 1,2,4,5-benzenetetracarboxylic dianhydride.

好ましい実施形態では、マトリックスは少なくとも1種のフッ素含有熱可塑性プラスチックを含む。好適な熱可塑性フッ素含有ポリマーとしては、広範なポリマー及び市販製品から選択されるものが挙げられる。ポリマーは、好ましくは加熱するとそれらが軟化かつ流れるように、溶融加工可能であり、かつ射出成形、押出成形、圧縮成形、及びブロー成形のような熱可塑性プラスチック技術で容易に加工することができる。該材料は、好ましくは融解かつ再加工することによって容易にリサイクルできる。   In a preferred embodiment, the matrix comprises at least one fluorine-containing thermoplastic. Suitable thermoplastic fluorine-containing polymers include those selected from a wide range of polymers and commercial products. The polymers are melt processable, preferably so that they soften and flow when heated, and can be easily processed with thermoplastic techniques such as injection molding, extrusion, compression molding, and blow molding. The material can be easily recycled, preferably by melting and reworking.

種々の実施形態では、熱可塑性ポリマーを完全にフッ素化し、或いは部分的にフッ素化する。完全にフッ素化した熱可塑性ポリマーとしては、テトラフルオロエチレンとペルフルオロアルキルビニルエーテルのコポリマーが挙げられる。ペルフルオロアルキル基は、好ましくは1〜6個の炭素原子を有する。他のコポリマーの例は、PFA(TFEとペルフルオロプロピルビニルエーテルのコポリマー)及びMFA(TFEとペルフルオロメチルビニルエーテルのコポリマー)である。完全にフッ素化した熱可塑性ポリマーの他の例としては、TFEと3〜8個の炭素原子のペルフルオロオレフィンのコポリマーが挙げられる。非限定例としては、FEP(TFEとヘキサフルオロプロピレンのコポリマー)が挙げられる。   In various embodiments, the thermoplastic polymer is fully fluorinated or partially fluorinated. Fully fluorinated thermoplastic polymers include copolymers of tetrafluoroethylene and perfluoroalkyl vinyl ether. Perfluoroalkyl groups preferably have 1 to 6 carbon atoms. Examples of other copolymers are PFA (copolymer of TFE and perfluoropropyl vinyl ether) and MFA (copolymer of TFE and perfluoromethyl vinyl ether). Other examples of fully fluorinated thermoplastic polymers include copolymers of TFE and perfluoroolefins of 3 to 8 carbon atoms. Non-limiting examples include FEP (copolymer of TFE and hexafluoropropylene).

部分的にフッ素化した熱可塑性ポリマーとしては、E-TFE(エチレンとTFEのコポリマー)、E-CTFE(エチレンとクロロトリフルオロエチレンのコポリマー)、及びPVDF(フッ化ポリビニリデン)が挙げられる。フッ化ビニリデンの多くの熱可塑性コポリマーも本発明で使用するのに好適な熱可塑性ポリマーである。これらとしては、ヘキサフルオロプロピレンのようなペルフルオロオレフィンとのコポリマー、及びクロロトリフルオロエチレンとのコポリマーが挙げられる。種々の実施形態では、熱可塑性ターポリマーを使用する。これらとしては、TFE、HFP、及びフッ化ビニリデンの熱可塑性ターポリマーが挙げられ、商業的に入手可能なフッ素含有熱可塑性材料を含む。供給元としてはDyneon(3M)、Daikin、Asahi Glass Fluoroplastics、Solvay/Ausimont及びDuPontが挙げられる。いくつかの市販の実施形態では、部分的にフッ素化したフルオロプラスチックは約59〜約76質量%のフッ素を有する。   Partially fluorinated thermoplastic polymers include E-TFE (ethylene and TFE copolymer), E-CTFE (ethylene and chlorotrifluoroethylene copolymer), and PVDF (polyvinylidene fluoride). Many thermoplastic copolymers of vinylidene fluoride are also suitable thermoplastic polymers for use in the present invention. These include copolymers with perfluoroolefins such as hexafluoropropylene and copolymers with chlorotrifluoroethylene. In various embodiments, a thermoplastic terpolymer is used. These include TFE, HFP, and vinylidene fluoride thermoplastic terpolymers, including commercially available fluorine-containing thermoplastic materials. Sources include Dyneon (3M), Daikin, Asahi Glass Fluoroplastics, Solvay / Ausimont and DuPont. In some commercial embodiments, the partially fluorinated fluoroplastic has from about 59 to about 76% fluorine by weight.

有用な硬化剤としては、ジアミン、ペルオキシド、及びポリオール/オニウム塩の組合せが挙げられる。ジアミン硬化剤は比較的遅速に硬化するが、いくつかの分野で利点を提供する。このような硬化剤は、例えばDuPont Dow ElastomersからのDiak-1のように商業的に入手可能である。   Useful curing agents include diamines, peroxides, and polyol / onium salt combinations. Diamine curing agents cure relatively slowly but offer advantages in several areas. Such curing agents are commercially available, such as Diak-1 from DuPont Dow Elastomers.

好ましいペルオキシド硬化剤としては、有機ペルオキシド、好ましくはジアルキルペルオキシドが挙げられる。好ましくは、有機ペルオキシドは、他の成分の存在下かつ硬化操作で用いる温度下で、硬化操作に先行する混合又は他の操作の間にいかなる有害な量の硬化を引き起こすことなく、該組成物の硬化剤として機能するように選択される。組成物を硬化させる前に高温処理に供する場合、約49℃以上の温度で分解するジアルキルペルオキシドが特に好ましい。多くの場合、ペルオキシ酸素に結合した三級炭素原子を有するジ-tert-ブチルペルオキシドを使用することが好ましい。非限定例としては、2,5-ジメチル-2,5-ジ(tert-ブチルペルオキシ)-3-ヘキシン;2,5-ジメチル-2,5-ジ(tert-ブチルペルオキシ)ヘキサン;及び1,3-ビス-(t-ブチルペルオキシイソプロピル)ベンゼンが挙げられる。ペルオキシド硬化剤の他の非限定例としては、ジクミルペルオキシド、ジベンゾイルペルオキシド、tert-ブチルペルベンゾエート、ジ[1,3-ジメチル-3-(t-ブチルペルオキシ)ブチル]カーボネート等が挙げられる。   Preferred peroxide curing agents include organic peroxides, preferably dialkyl peroxides. Preferably, the organic peroxide of the composition does not cause any harmful amount of curing during mixing or other operations prior to the curing operation at the temperature used in the curing operation in the presence of other components. Selected to function as a curing agent. Dialkyl peroxides that decompose at temperatures above about 49 ° C. are particularly preferred when subjected to high temperature processing prior to curing the composition. In many cases it is preferred to use di-tert-butyl peroxide having a tertiary carbon atom bonded to peroxy oxygen. Non-limiting examples include 2,5-dimethyl-2,5-di (tert-butylperoxy) -3-hexyne; 2,5-dimethyl-2,5-di (tert-butylperoxy) hexane; and 1, An example is 3-bis- (t-butylperoxyisopropyl) benzene. Other non-limiting examples of peroxide curing agents include dicumyl peroxide, dibenzoyl peroxide, tert-butyl perbenzoate, di [1,3-dimethyl-3- (t-butylperoxy) butyl] carbonate, and the like.

種々の実施形態では、ペルオキシドと共に1種以上の架橋助剤を併用する。例としては、シアヌル酸トリアリル;イソシアヌル酸トリアリル;イソシアヌル酸トリ(メタリル);トリス(ジアリルアミン)-s-トリアジン;亜リン酸トリアリル;N,N-ジアリルアクリルアミド;ヘキサアリルホスホルアミド;N,N,N’,N’-テトラアリルテレフタルアミド;N,N,N’,N’-テトラアリルマロンアミド;イソシアヌル酸トリビニル;2,4,6-トリビニルメチルトリシロキサン;及びシアヌル酸トリ(5-ノルボルネン-2-メチレン)が挙げられる。   In various embodiments, one or more crosslinking aids are used in combination with the peroxide. Examples include triallyl cyanurate; triallyl isocyanurate; tri (methallyl) isocyanurate; tris (diallylamine) -s-triazine; triallyl phosphite; N, N-diallylacrylamide; hexaallylphosphoramide; N ', N'-tetraallylterephthalamide; N, N, N', N'-tetraallylmalonamide; trivinyl isocyanurate; 2,4,6-trivinylmethyltrisiloxane; and tri (5-norbornene) cyanurate -2-methylene).

好適なオニウム塩は、例えば、米国特許第4,233,421号;第4,912,171号;及び第5,262,490号に記載されている。例としては、塩化トリフェニルベンジルホスホニウム、塩化トリブチルアルキルホスホニウム、塩化トリブチルベンジルアンモニウム、臭化テトラブチルアンモニウム、及び塩化トリアリールスルホニウムが挙げられる。   Suitable onium salts are described, for example, in US Pat. Nos. 4,233,421; 4,912,171; and 5,262,490. Examples include triphenylbenzylphosphonium chloride, tributylalkylphosphonium chloride, tributylbenzylammonium chloride, tetrabutylammonium bromide, and triarylsulfonium chloride.

別分類の有用なオニウム塩は、下記式で表される。

Figure 2006193677
式中、
Qは窒素又はリンであり;
Zは水素原子であり、或いは
末端が式-COOA(Aは水素原子又はNH4 +カチオンである)である4〜約20個の炭素原子を有する置換又は無置換の環式又は非環式アルキル基であり、或いはZは式-CY2COOR’(Yは水素又はハロゲン原子であり、又は任意に1個以上の四級ヘテロ原子を含有してもよい1〜約6個の炭素原子を有する置換又は無置換のアルキル又はアリール基であり、かつR’は水素原子、NH4 +カチオン、アルキル基であり、又は非環式無水物、例えば式-COR(Rはアルキル基又はそれ自体有機オニウムを含有する(すなわち、ビス-有機オニウムを与える)基である)の基であり;好ましくはR’は水素原子である)の基であり;Zは末端が式-COOA(Aは水素原子又はNH4 +カチオンである)である4〜約20個の炭素原子を有する置換又は無置換の環式又は非環式アルキル基でもよく;R1、R2、及びR3は、それぞれ独立的に水素原子又はアルキル、アリール、アルケニル、又はそのいずれかの組合せであり、各R1、R2、及びR3は、塩素、フッ素、臭素、シアノ、-OR”、又は-COOR’’(R’’は、C1〜C20アルキル、アリール、アラルキル、又はアルケニルであり、かつR1、R2、及びR3基のいずれかの対が相互に結合し、かつQと結合してヘテロ環式環を形成してもよく;R1、R2、及びR3基の1個以上は、式Z(Zは上記定義どおりである)の基でもよく;
Xは有機又は無機アニオン(例えば、限定するものではないが、ハライド、スルフェート、アセテート、ホスフェート、ホスホネート、ヒドロキシド、アルコキシド、フェノキシド、又はビスフェノキシド)であり;かつ
nはアニオンXのイオン価に等しい数である。 Another class of useful onium salts is represented by the following formula.
Figure 2006193677
Where
Q is nitrogen or phosphorus;
Z is a hydrogen atom, or a substituted or unsubstituted cyclic or acyclic alkyl having 4 to about 20 carbon atoms terminated by the formula —COOA (A is a hydrogen atom or NH 4 + cation) Or Z is of the formula —CY 2 COOR ′ where Y is a hydrogen or halogen atom, or optionally has from 1 to about 6 carbon atoms which may contain one or more quaternary heteroatoms. A substituted or unsubstituted alkyl or aryl group, and R ′ is a hydrogen atom, an NH 4 + cation, an alkyl group, or an acyclic anhydride such as the formula —COR (where R is an alkyl group or itself an organic onium Z is a group of the formula —COOA (where A is a hydrogen atom or a group that is preferably a bis-organoonium); preferably R ′ is a hydrogen atom; NH. 4 to about 20 a 4 a + cation) May be a substituted or unsubstituted cyclic or acyclic alkyl group having carbon atoms; R 1, R 2, and R 3 are each independently a hydrogen atom or an alkyl, aryl, alkenyl, or any combination thereof Each R 1 , R 2 , and R 3 is chlorine, fluorine, bromine, cyano, —OR ″, or —COOR ″ (where R ″ is C 1 -C 20 alkyl, aryl, aralkyl, or Alkenyl, and any pair of R 1 , R 2 , and R 3 groups may be bonded to each other and combined with Q to form a heterocyclic ring; R 1 , R 2 , and One or more of the R 3 groups may be a group of formula Z (Z is as defined above);
X is an organic or inorganic anion (eg, but not limited to, halide, sulfate, acetate, phosphate, phosphonate, hydroxide, alkoxide, phenoxide, or bisphenoxide); and n is equal to the ionic value of anion X Is a number.

ポリオール架橋剤は、米国特許第4,259,463号(Moggiら)、米国特許第3,876,654号(Pattison)、米国特許第4,233,421号(Worm)、及び米国防護公開T107,801(Nersasian)で開示されている当該ポリヒドロキシ化合物のような、フルオロエラストマー用架橋剤又は架橋助剤として機能する本技術で既知の当該ポリヒドロキシ化合物のいずれでもよい。好ましいポリオールとしては、芳香族ポリヒドロキシ化合物、脂肪族ポリヒドロキシ化合物、及びフェノール樹脂が挙げられる。   Polyol crosslinking agents are disclosed in U.S. Pat.No. 4,259,463 (Moggi et al.), U.S. Pat.No. 3,876,654 (Pattison), U.S. Pat. Any of the polyhydroxy compounds known in the art that function as crosslinkers or crosslinkers for fluoroelastomers, such as hydroxy compounds, may be used. Preferred polyols include aromatic polyhydroxy compounds, aliphatic polyhydroxy compounds, and phenolic resins.

代表的な芳香族ポリヒドロキシ化合物としては、ジ-、トリ-、及びテトラヒドロキシベンゼン、-ナフタレン、及び-アントラセン、及び下記式のビスフェノールのいずれか1つが挙げられる。

Figure 2006193677
式中、Aは、1〜13個の炭素原子の二官能性脂肪族、環式脂肪族、若しくは芳香族基、又はチオ、オキシ、カルボニル、若しくはスルホニル基であり、Aは、任意に、少なくとも1個の塩素又はフッ素原子で置換されていてもよく、xは0又は1であり、nは1又は2であり、かつ該ポリヒドロキシ化合物のいずれの芳香環も任意に塩素、フッ素、若しくは臭素原子の少なくとも1個の原子、又はカルボキシル若しくはアシル基(例えば、-COR(RはH又はC1〜C8アルキル、アリール若しくはシクロアルキル基である)又は例えば1〜8個の炭素原子を有するアルキル基で置換されていてもよい。上記ビスフェノールの式IIIから、-OH基はどちらかの環内のいずれの位置(数1以外)にも結合できることが分かるだろう。2種以上の該化合物のブレンドも使用できる。好ましいビスフェノール化合物は、2,2-ビス(4-ヒドロキシフェニル)ヘキサフルオロプロパンであるビスフェノールAFである。他の非限定例としては、4,4’-ジヒドロキシジフェニルスルホン(ビスフェノールS)及び2,2-ビス(4-ヒドロキシフェニル)プロパン(ビスフェノールA)が挙げられる。ヒドロキノンのような芳香族ポリヒドロキシ化合物も硬化剤として使用できる。さらなる非限定例としては、カテコール、レゾルシノール、2-メチルレゾルシノール、5-メチルレゾルシノール、2-メチルヒドロキノン、2,5-ジメチルヒドロキノン、及び2-t-ブチルヒドロキノン、1,5-ジヒドロキシナフタレン及び9,10-ジヒドロキシアントラセンが挙げられる。 Exemplary aromatic polyhydroxy compounds include any one of di-, tri-, and tetrahydroxybenzene, -naphthalene, and -anthracene, and bisphenols of the formula:
Figure 2006193677
Where A is a bifunctional aliphatic, cycloaliphatic, or aromatic group of 1 to 13 carbon atoms, or a thio, oxy, carbonyl, or sulfonyl group, and A is optionally at least Optionally substituted with one chlorine or fluorine atom, x is 0 or 1, n is 1 or 2, and any aromatic ring of the polyhydroxy compound is optionally chlorine, fluorine or bromine alkyl having at least one atom, or carboxyl or an acyl group (e.g., -COR (R is H or C 1 -C 8 alkyl, aryl or cycloalkyl group) or, for example from 1 to 8 carbon atoms atoms From the above formula III of bisphenol, it will be understood that the —OH group can be attached at any position (other than the number 1) in either ring. Blends of compounds can also be used, a preferred bisphenol compound is bisphenol AF, which is 2,2-bis (4-hydroxyphenyl) hexafluoropropane, and other non-limiting examples include 4,4'-dihydroxydiphenyl sulfone. (Bisphenol S) and 2,2-bis (4-hydroxyphenyl) propane (bisphenol A) Aromatic polyhydroxy compounds such as hydroquinone can also be used as curing agents, further non-limiting examples include catechol, Resorcinol, 2-methylresorcinol, 5-methylresorcinol, 2-methylhydroquinone, 2,5-dimethylhydroquinone, and 2-t-butylhydroquinone, 1,5-dihydroxynaphthalene and 9,10-dihydroxyanthracene.

脂肪族ポリヒドロキシ化合物もポリオール硬化剤として使用できる。例としては、フルオロ脂肪族ジオール、例えば、1,1,6,6-テトラヒドロオクタフルオロヘキサンジオール、及び米国特許第4,358,559号(Holcombら)及びその中で引用している参考文献に記載されているものにような他のものが挙げられる。米国特許第4,446,270号(Guenthnerら)に記載されているようなポリヒドロキシ化合物の誘導体も使用でき、例えば、2-(4-アリルオキシフェニル)-2-(4-ヒドロキシフェニル)プロパンが挙げられる。2種以上のポリヒドロキシ化合物の混合物も使用できる。   Aliphatic polyhydroxy compounds can also be used as polyol curing agents. Examples are described in fluoroaliphatic diols, such as 1,1,6,6-tetrahydrooctafluorohexanediol, and US Pat. No. 4,358,559 (Holcomb et al.) And references cited therein. Other things like things. Derivatives of polyhydroxy compounds as described in US Pat. No. 4,446,270 (Guenthner et al.) Can also be used, for example, 2- (4-allyloxyphenyl) -2- (4-hydroxyphenyl) propane. Mixtures of two or more polyhydroxy compounds can also be used.

ゴムポリマーを架橋することができるフェノール樹脂をポリオール硬化剤として利用できる。フェノール樹脂に対する言及はフェノール樹脂の混合物を包含しうる。このような樹脂は、米国特許第2,972,600号及び第3,287,440号に開示されている。これらフェノール樹脂を用いて、他の硬化剤を使用せずに所望レベルの硬化を達成することができる。   A phenol resin capable of crosslinking the rubber polymer can be used as a polyol curing agent. Reference to a phenolic resin can include a mixture of phenolic resins. Such resins are disclosed in US Pat. Nos. 2,972,600 and 3,287,440. With these phenolic resins, a desired level of curing can be achieved without the use of other curing agents.

フェノール樹脂硬化剤は、アルカリ媒体中のアルキル置換フェノール又は無置換フェノールとアルデヒド、好ましくはホルムアルデヒドとの縮合によって、或いは二官能性フェノールジアルコールの縮合によって作ることができる。アルキル置換フェノールのアルキル置換基は、通常1〜約10個の炭素原子を含む。パラ位で1〜約10個の炭素原子を含有するアルキル基によって置換されているジメチロールフェノール又はフェノール樹脂が好ましい。有用な商業的に入手可能なフェノール樹脂としては、アルキルフェノール-ホルムアルデヒド樹脂、及びブロモメチル化アルキルフェノール-ホルムアルデヒド樹脂が挙げられる。   The phenolic resin curing agent can be made by condensation of an alkyl-substituted phenol or unsubstituted phenol and an aldehyde, preferably formaldehyde, in an alkaline medium, or by condensation of a bifunctional phenol dialcohol. The alkyl substituent of the alkyl-substituted phenol usually contains 1 to about 10 carbon atoms. Preference is given to dimethylolphenol or phenolic resins which are substituted in the para position by alkyl groups containing from 1 to about 10 carbon atoms. Useful commercially available phenolic resins include alkylphenol-formaldehyde resins and bromomethylated alkylphenol-formaldehyde resins.

一実施形態では、フェノール樹脂硬化剤は、下記一般式で表される。

Figure 2006193677
式中、Qは、-CH2-及び-CH2-O-CH2-から成る群より選択される二価基であり;mはゼロ又は1〜20の正整数であり、かつR’は水素又は有機基である。好ましくは、Qが二価基-CH2-O-CH2-であり、mがゼロ又は1〜10の正整数であり、かつR’が水素又は20個未満の炭素原子を有する有機基である。別の実施形態では、好ましくはmがゼロ又は1〜5の正整数であり、かつR’が4〜12個の炭素原子を有する有機基である。他の好ましいフェノール樹脂は、米国特許第5,952,425号にも開示されている。 In one embodiment, the phenol resin curing agent is represented by the following general formula.
Figure 2006193677
Where Q is a divalent group selected from the group consisting of —CH 2 — and —CH 2 —O—CH 2 —; m is zero or a positive integer from 1 to 20 and R ′ is Hydrogen or an organic group. Preferably, Q is a divalent group —CH 2 —O—CH 2 —, m is zero or a positive integer from 1 to 10, and R ′ is hydrogen or an organic group having less than 20 carbon atoms. is there. In another embodiment, preferably m is zero or a positive integer from 1 to 5 and R ′ is an organic group having 4 to 12 carbon atoms. Other preferred phenolic resins are also disclosed in US Pat. No. 5,952,425.

この発明の加工可能なゴム組成物は、エラストマー材料、熱可塑性ポリマー材料、及び硬化剤に加え、任意に、安定剤、加工助剤、硬化促進剤、充填材、顔料、接着剤、粘着付与剤、及びワックスのような他の添加剤を含んでよい。   The processable rubber composition of this invention comprises, optionally, stabilizers, processing aids, curing accelerators, fillers, pigments, adhesives, tackifiers in addition to elastomeric materials, thermoplastic polymer materials, and curing agents. , And other additives such as waxes.

種々の実施形態では、可塑剤及び離型剤を含む種々多様な加工助剤を使用する。加工助剤の非限定例としては、カラヌバ(Caranuba)ワックス、ジオクチルフタレート(DOP)及びジブチルフタレートシリケート(DBS)のようなフタレートエステル可塑剤、ステアリン酸亜鉛やステアリン酸ナトリウムのような脂肪酸塩、ポリエチレンワックス、及びケラミド(keramide)が挙げられる。いくつかの実施形態では、高温加工助剤が好ましい。このような加工助剤としては、限定するものではないが、C10-C28アルコールのブレンドのような線状脂肪アルコール、有機シリコーン、及び官能化ペルフルオロポリエーテルが挙げられる。いくつかの実施形態では、本組成物は約1〜約15質量%、好ましくは約5〜約10質量%の加工助剤を含む。 In various embodiments, a wide variety of processing aids are used, including plasticizers and mold release agents. Non-limiting examples of processing aids include phthalate ester plasticizers such as Caranuba wax, dioctyl phthalate (DOP) and dibutyl phthalate silicate (DBS), fatty acid salts such as zinc stearate and sodium stearate, polyethylene Examples include waxes and keramide. In some embodiments, high temperature processing aids are preferred. Such processing aids include, but are not limited to, linear fatty alcohols such as blends of C 10 -C 28 alcohols, organosilicones, and functionalized perfluoropolyethers. In some embodiments, the composition comprises from about 1 to about 15 weight percent, preferably from about 5 to about 10 weight percent processing aid.

種々の実施形態では、酸受容体化合物を硬化促進剤又は硬化安定剤として使用する。好ましい酸受容体化合物としては、二価金属の酸化物及び水酸化物が挙げられる。非限定例としては、Ca(OH)2、MgO、CaO、及びZnOが挙げられる。 In various embodiments, the acid acceptor compound is used as a cure accelerator or cure stabilizer. Preferred acid acceptor compounds include divalent metal oxides and hydroxides. Non-limiting examples include Ca (OH) 2 , MgO, CaO, and ZnO.

充填剤の非限定例としては、硫酸バリウム、硫酸亜鉛、カーボンブラック、シリカ、二酸化チタン、クレー、タルク、ガラス繊維、ヒュームドシリカ、及び鉱物繊維、ウッドセルロース繊維、炭素繊維、ホウ素繊維、及びアラミド繊維(Kevlar)のような不連続繊維のような有機及び無機の両充填剤が挙げられる。加工添加剤のいくつかの非限定例としては、ステアリン酸及びラウリン酸が挙げられる。好ましくは動的加硫前のカーボンブラック、エクステンダー油、又は両者の添加が特に好ましい。カーボンブラック充填剤の非限定例としては、SAFブラック、HAFブラック、SRPブラック及びAustinブラックが挙げられる。カーボンブラックは、引張り強さを高め、エクステンダー油は加工性、油膨潤に対する耐性、熱安定性、ヒステリシス、価格、及び永久ひずみを改良しうる。好ましい実施形態では、カルボキシブロックのような充填剤は、本発明の組成物の全質量の約40質量%まで構成する。好ましくは、本組成物は、約1〜約40質量%の充填剤を含む。他の実施形態では、充填剤が本組成物の約10〜約25質量%を構成する。   Non-limiting examples of fillers include barium sulfate, zinc sulfate, carbon black, silica, titanium dioxide, clay, talc, glass fiber, fumed silica, and mineral fiber, wood cellulose fiber, carbon fiber, boron fiber, and aramid Examples include both organic and inorganic fillers such as discontinuous fibers such as fibers (Kevlar). Some non-limiting examples of processing additives include stearic acid and lauric acid. The addition of carbon black, extender oil, or both before dynamic vulcanization is particularly preferred. Non-limiting examples of carbon black fillers include SAF black, HAF black, SRP black and Austin black. Carbon black increases tensile strength, and extender oil can improve processability, resistance to oil swelling, thermal stability, hysteresis, cost, and permanent set. In a preferred embodiment, fillers such as carboxy blocks constitute up to about 40% by weight of the total weight of the composition of the present invention. Preferably, the composition comprises about 1 to about 40% by weight filler. In other embodiments, the filler comprises from about 10 to about 25% by weight of the composition.

本明細書では一般的に“ゴム”とも呼ぶ加硫エラストマー材料は、好ましくは連続的な熱可塑性ポリマーマトリックス中に小粒子として存在する。いくつかの実施形態では、熱可塑性材料に対するエラストマー材料の量、硬化系、エラストマーの硬化のメカニズムと程度、及びミキシングの量と程度によって、共-連続形態が存在する。好ましくは、エラストマー材料は、最終組成物中で完全に架橋/硬化する。   The vulcanized elastomeric material, generally referred to herein as “rubber”, is preferably present as small particles in a continuous thermoplastic polymer matrix. In some embodiments, co-continuous forms exist depending on the amount of elastomeric material relative to the thermoplastic material, the cure system, the mechanism and extent of elastomer cure, and the amount and extent of mixing. Preferably, the elastomeric material is fully crosslinked / cured in the final composition.

部分的硬化は、熱可塑性材料とエラストマー材料のブレンドに適切な硬化剤又は硬化系を添加し、かつ加硫条件下、所望の程度にゴムを加硫又は硬化させることによって達成することができる。エラストマーは動的加硫のプロセスで架橋される。用語動的加硫は、硬化性ゴムが熱可塑性成分の融点以上の温度で十分に高せん断の条件下で加硫される、熱可塑性組成物中に含まれるゴム(ここではフルオロカーボンエラストマー)の加硫又は硬化プロセスを意味する。従って、ゴムは、熱可塑性マトリックス内で同時に架橋かつ分散する。ロールミル、モリヤマミキサー、バンバリーミキサー、ブラベンダーミキサー、連続ミキサー、一軸及び二軸-スクリュー押出機のような混合押出機などのような通常の混合装置内、硬化剤の存在下、高温でエラストマー及び熱可塑性成分に機械的エネルギーを加えて混合することによって動的加硫を達成する。動的に硬化した組成物の有利な特徴は、それらが完全に硬化した後でさえ、該組成物を押出成形、射出成形及び圧縮成形のような通常のプラスチック加工法で加工かつ再加工できることである。好ましくは、スクラップ又はフラッシングを利用して再加工する。   Partial curing can be achieved by adding a suitable curing agent or curing system to the blend of thermoplastic and elastomeric material and vulcanizing or curing the rubber to the desired degree under vulcanization conditions. Elastomers are crosslinked in the process of dynamic vulcanization. The term dynamic vulcanization refers to the vulcanization of a rubber (here a fluorocarbon elastomer) contained in a thermoplastic composition in which the curable rubber is vulcanized under sufficiently high shear conditions at a temperature above the melting point of the thermoplastic component. Means a sulfur or curing process. Thus, the rubber is simultaneously crosslinked and dispersed within the thermoplastic matrix. In conventional mixing equipment such as roll mills, Moriyama mixers, Banbury mixers, Brabender mixers, continuous mixers, mixed extruders such as single and twin screw extruders, elastomers and heat at high temperatures in the presence of curing agents Dynamic vulcanization is achieved by adding mechanical energy to the plastic component and mixing. An advantageous feature of dynamically cured compositions is that they can be processed and reworked by conventional plastic processing methods such as extrusion, injection molding and compression molding, even after they are fully cured. is there. Preferably, reprocessing is performed using scrap or flushing.

加硫温度での加熱及び混合又は素練りは、好ましくは数分以下で加硫反応を完了するのに十分であるが、より短い加硫時間が望ましい場合、より高い温度及び/又はより高いせん断力を用いてよい。加硫温度の好適な範囲は、熱可塑性材料のほぼ融解温度(典型的に約120℃)〜約300℃以上である。典型的に、この範囲は約150℃〜約250℃である。加硫温度の好ましい範囲は、約180℃〜約220℃である。加硫が起こり、又は完了するまで中断せずに混合を続けることが好ましい。   Heating and mixing or mastication at the vulcanization temperature is preferably sufficient to complete the vulcanization reaction in a few minutes or less, but higher temperatures and / or higher shear are required if shorter vulcanization times are desired. You may use force. A suitable range for the vulcanization temperature is from about the melting temperature of the thermoplastic material (typically about 120 ° C.) to about 300 ° C. or more. Typically, this range is from about 150 ° C to about 250 ° C. A preferred range for the vulcanization temperature is from about 180 ° C to about 220 ° C. It is preferred to continue mixing without interruption until vulcanization occurs or is complete.

本発明の加工可能なゴム組成物は、バッチ法又は連続法で製造できる。バッチ法では、所定装填量のエラストマー材料、熱可塑性材料及び硬化剤を混合装置に加える。典型的なバッチ手順では、まずエラストマー材料と熱可塑性材料を混合し、ブレンドし、素練りし又は他のやり方で、熱可塑性材料の連続相内に所望粒径のエラストマー材料が得られるまで物理的に混ぜ合わせる。エラストマー材料の構造が所望どおりになったら、機械的エネルギーを加え続けながら硬化剤を添加してエラストマー材料と熱可塑性材料を混ぜ合わせる。部分的な硬化は、硬化剤の存在下、エラストマーを完全に硬化するのに必要な時間より短い時間、熱可塑性材料とエラストマー材料の混合配合物を加熱し、或いは加熱し続けることによって達成する。   The processable rubber composition of the present invention can be produced by a batch process or a continuous process. In a batch process, a predetermined charge of elastomeric material, thermoplastic material, and curing agent is added to a mixing device. In a typical batch procedure, the elastomeric material and the thermoplastic material are first mixed, blended, masticated, or otherwise physically until an elastomeric material of the desired particle size is obtained within the continuous phase of the thermoplastic material. Mix in. When the structure of the elastomeric material is as desired, the hardener is added to mix the elastomeric material and the thermoplastic material while continuing to add mechanical energy. Partial curing is achieved by heating or continuing to heat the blend of thermoplastic and elastomeric material in the presence of the curing agent for a time that is less than the time required to fully cure the elastomer.

熱可塑性材料が軟化して流れる温度でエラストマー材料と熱可塑性材料を混合することが好ましい。このような温度が硬化剤が活性化する温度未満の場合、バッチ法の最初の粒子分散工程時に、硬化剤を混合物の一部にしてよい。いくつかの実施形態では、硬化剤を硬化温度未満の温度でエラストマー及びポリマー材料と混ぜ合わせる。所望の分散が達成したとき、温度を上げて硬化を達成することができる。一実施形態では、エラストマー中に予め配合された硬化剤を含有する商業的に入手可能なエラストマー材料を使用する。しかし、硬化剤が最初の混合工程の温度で活性化する場合、熱可塑性マトリックス中のエラストマー材料の所望の粒度分布が達成されるまで硬化剤を除外することが好ましい。別の実施形態では、エラストマー材料と熱可塑性材料を混合した後に硬化剤を添加する。好ましい実施形態では、全混合物を機械的に撹拌、扇動、又は他のやり方で混合し続けながら熱可塑性材料中のエラストマー材料の混合物に硬化剤を添加する。   It is preferable to mix the elastomer material and the thermoplastic material at a temperature at which the thermoplastic material softens and flows. If such temperature is below the temperature at which the curing agent is activated, the curing agent may be part of the mixture during the initial particle dispersion step of the batch process. In some embodiments, the curing agent is combined with the elastomer and polymeric material at a temperature below the curing temperature. When the desired dispersion is achieved, the temperature can be increased to achieve curing. In one embodiment, a commercially available elastomeric material containing a curing agent pre-blended in the elastomer is used. However, if the curing agent is activated at the temperature of the initial mixing step, it is preferred to exclude the curing agent until the desired particle size distribution of the elastomeric material in the thermoplastic matrix is achieved. In another embodiment, the curing agent is added after mixing the elastomeric material and the thermoplastic material. In a preferred embodiment, the curing agent is added to the mixture of elastomeric materials in the thermoplastic material while the entire mixture continues to be mechanically agitated, agitated, or otherwise mixed.

連続法も使用することができる。一実施形態では、二軸スクリュー押出装置、共回転又は反回転スクリュー型は、二軸スクリュー装置のモジュール成分で構成される材料添加用ポートと反応チャンバーを備える。第1ポートと第2下流ポートを有する二軸スクリュー押出機を用いて、熱可塑性フルオロカーボンエラストマー組成物を基材上に接着させるこのような一方法は、以下の工程を含む。
(a)時間T90の特徴がある未硬化フルオロカーボンエラストマーと、熱可塑性材料との混合物を前記押出機の前記第1ポート内に供給する工程;
(b)前記フルオロカーボンエラストマー用の硬化剤を前記押出機の前記第2ポート内に供給する工程;
(c)前記押出機内でT90以下の時間、前記硬化剤、フルオロカーボンエラストマー、及び熱可塑性材料を混合して、該フルオロカーボンエラストマーの部分的に硬化した熱可塑性加硫ゴムを製造する工程;
(d)前記部分的に硬化した熱可塑性加硫ゴムを前記押出機から押し出す工程;
(e)前記熱可塑性加硫ゴムを前記基材上に塗布する工程;及び
(f)前記基材上の前記熱可塑性加硫ゴムの硬化を完全にする工程。
A continuous process can also be used. In one embodiment, the twin screw extruder, co-rotating or counter-rotating screw type comprises a material addition port and a reaction chamber comprised of modular components of the twin screw device. One such method of bonding a thermoplastic fluorocarbon elastomer composition onto a substrate using a twin screw extruder having a first port and a second downstream port includes the following steps.
(A) supplying a mixture of an uncured fluorocarbon elastomer characterized by time T90 and a thermoplastic material into the first port of the extruder;
(B) supplying a curing agent for the fluorocarbon elastomer into the second port of the extruder;
(C) mixing the curing agent, the fluorocarbon elastomer, and the thermoplastic material in the extruder for T90 or less to produce a partially cured thermoplastic vulcanizate of the fluorocarbon elastomer;
(D) extruding the partially cured thermoplastic vulcanizate from the extruder;
(E) applying the thermoplastic vulcanized rubber on the substrate; and (f) completing the curing of the thermoplastic vulcanized rubber on the substrate.

一実施形態では、熱可塑性材料とエラストマー材料(未硬化樹脂又はゴムとして)をスクリュー押出機内に一緒に第1ホッパーからフィーダー(ロス-イン-ウエイトフィーダー又は容積計量フィーダー)で挿入してこれら材料を混ぜ合わせる。好ましくは温度及びスクリューパラメーターを調整して、熱可塑性材料マトリックス内で所望の混合と未硬化エラストマー成分の粒度分布を達成するために適した温度とせん断力を与える。より長いか又は短い長さの押出装置を与えるか、或いは混合段階中に通過するエラストマー材料と熱可塑性材料の混合物のスクリュー回転速度を制御することによって、混合持続時間を制御する。混合の度合は、強い、中程度、又は穏やかなスクリュー設計のように、スクリューシャフト内の混合スクリュー要素の構成によって制御してもよい。そして、熱可塑性材料とエラストマー材料の混合物が二軸スクリュー押出経路を下流に移動し続ける間に下流ポートで、サイドフィーダー(ロス-イン-ウエイトフィーダー又は容積計量フィーダー)を用いて該混合物に硬化剤を連続的に添加することができる。硬化剤添加ポートの下流で、混合パラメーターと通過時間を上述したように変えることができる。せん断速度、温度、混合持続時間、混合スクリュー要素構成、及び硬化剤を添加するタイミングを調整することによって、本発明の部分的に硬化した動的加硫ゴムを連続法で調製することができる。バッチ法におけるのと同様、硬化剤、一般的にフェノール又はフェノール樹脂硬化剤を含んで商業的に配合されたエラストマー材料でよい。   In one embodiment, a thermoplastic material and an elastomeric material (as uncured resin or rubber) are inserted together in a screw extruder from a first hopper with a feeder (loss-in-weight feeder or volumetric feeder) to insert the materials. Mix together. Preferably, the temperature and screw parameters are adjusted to provide a temperature and shear force suitable to achieve the desired mixing and particle size distribution of the uncured elastomer component within the thermoplastic material matrix. The mixing duration is controlled by providing a longer or shorter length extrusion device or by controlling the screw rotation speed of the mixture of elastomeric and thermoplastic materials that is passed during the mixing stage. The degree of mixing may be controlled by the configuration of the mixing screw elements within the screw shaft, such as a strong, medium or mild screw design. Then, while the mixture of thermoplastic material and elastomer material continues to move downstream in the twin screw extrusion path, a hardener is added to the mixture using a side feeder (loss-in-weight feeder or volumetric feeder) at the downstream port. Can be added continuously. Downstream of the hardener addition port, the mixing parameters and transit time can be varied as described above. By adjusting the shear rate, temperature, duration of mixing, mixing screw element configuration, and timing of addition of the curing agent, the partially cured dynamic vulcanizate of the present invention can be prepared in a continuous process. As in the batch process, it may be a commercially formulated elastomeric material containing a curing agent, generally phenol or a phenolic resin curing agent.

本発明の組成物及び物品は、問題のゴム状組成物を形成するのに十分な量の加硫エラストマー材料(“ゴム”)を含む。すなわち、それらは望ましい組合せのフレキシビリティー、軟らかさ、及び圧縮ひずみを示す。好ましくは、本組成物は、ゴムと熱可塑性ポリマーを合わせた100質量部当たり少なくとも約25質量部のゴム、好ましくは少なくとも約35質量部のゴム、さらに好ましくは少なくとも約40質量部のゴム、なおさらに好ましくは少なくとも約45質量部のゴム、さらに好ましくは少なくとも約50質量部のゴムを含むべきである。熱可塑性加硫ゴム中の硬化したゴムの量は、一般的にゴムと熱可塑性ポリマーを合わせた全質量の約5〜約95質量%、好ましくは約35〜約95質量%、さらに好ましくは約40〜約90質量%、さらに好ましくは約50〜約80質量%である。   The compositions and articles of the present invention contain a sufficient amount of vulcanized elastomeric material ("rubber") to form the rubbery composition in question. That is, they exhibit a desirable combination of flexibility, softness, and compressive strain. Preferably, the composition comprises at least about 25 parts by weight rubber, preferably at least about 35 parts by weight rubber, more preferably at least about 40 parts by weight rubber, and even more preferably, per 100 parts by weight of the combined rubber and thermoplastic polymer. Preferably at least about 45 parts by weight rubber, more preferably at least about 50 parts by weight rubber. The amount of cured rubber in the thermoplastic vulcanizate is generally from about 5 to about 95 weight percent, preferably from about 35 to about 95 weight percent, and more preferably from about 5 to about 95 weight percent of the total weight of the combined rubber and thermoplastic polymer. It is 40 to about 90% by mass, more preferably about 50 to about 80% by mass.

本発明の加工可能なゴム組成物中の熱可塑性ポリマーの量は、一般的にゴムと熱可塑性ポリマーを合わせた全質量の約5〜約95質量%、好ましくは約10〜約65質量%、さらに好ましくは約20〜約50質量%である。   The amount of thermoplastic polymer in the processable rubber composition of the present invention is generally about 5 to about 95% by weight, preferably about 10 to about 65% by weight of the total weight of the combined rubber and thermoplastic polymer, More preferably, it is about 20 to about 50% by mass.

本発明の複合品中の加工可能なゴム組成物は、硬化ゴムと熱可塑性ポリマーを含む。本組成物は、ゴムが非加硫マトリックス内で微細かつよく分散したゴム粒子の形態の均一混合物である。しかし、この発明の熱可塑性加硫ゴムは、不連続相を含有するものに限定するものと解釈すべきでなく、事実上、この発明の組成物は共-連続形態のような他の形態をも含みうる。特に好ましい実施形態では、ゴム粒子は約50μm未満、さらに好ましくは約25μm未満、なおさらに好ましくは約10μm以下、なおさらに好ましくは約5μm未満の平均粒径を有する。   The processable rubber composition in the composite article of the present invention comprises a cured rubber and a thermoplastic polymer. The composition is a homogeneous mixture in the form of rubber particles in which the rubber is finely and well dispersed in a non-vulcanized matrix. However, the thermoplastic vulcanizates of the present invention should not be construed as limited to those containing a discontinuous phase, and in fact the compositions of the present invention have other forms such as co-continuous forms. Can also be included. In particularly preferred embodiments, the rubber particles have an average particle size of less than about 50 μm, more preferably less than about 25 μm, even more preferably less than about 10 μm, and even more preferably less than about 5 μm.

完全に硬化した材料は、好ましくは、ASTM D1566で定義されているように、室温でその元の長さを2倍まで伸ばして1分間保持後離した後1分以内でその元の長さの1.5倍未満に収縮する程度にゴム様である。また、これら材料はASTM D412に示される引張りひずみ要求を満たし、かつそれらはASTM D395による圧縮ひずみの弾性要求も満たす。   Fully cured material preferably has its original length within 1 minute after being held for 1 minute at room temperature, extended to double its original length at room temperature, as defined in ASTM D1566. It is rubber-like to the extent that it shrinks to less than 1.5 times. These materials also meet the tensile strain requirements set forth in ASTM D412 and they also meet the compressive strain elasticity requirements of ASTM D395.

複合品は、基材に接着した上述したとおりのゴム組成物で構成される。上記部分的に硬化した熱可塑性加硫ゴムとの接触前に基材上に接着剤層を供給してよい。接着剤層は、金属、プラスチック、又はセラミックのような基材にフルオロエラストマー材料を結合させるのに好適な接着剤組成物で構成される。一般的に、接着剤層は、結合する面の一方又は両方と反応して結合力を高める傾向があるカップリング剤を含む。このようなカップリング剤は、通常2つの化学的官能性を有し、一方の官能性は基材表面と相互作用し、もう一方の官能性は結合界面のフルオロエラストマー成分と相互作用する。   A composite article is comprised with the rubber composition as above-mentioned adhere | attached on the base material. An adhesive layer may be provided on the substrate prior to contact with the partially cured thermoplastic vulcanizate. The adhesive layer is comprised of an adhesive composition suitable for bonding the fluoroelastomer material to a substrate such as a metal, plastic, or ceramic. Generally, the adhesive layer includes a coupling agent that tends to react with one or both of the surfaces to be bonded to increase the bond strength. Such coupling agents usually have two chemical functionalities, one of the functionalities interacts with the substrate surface and the other functionality interacts with the fluoroelastomer component at the binding interface.

カップリング剤は、構造“R-M-Y”で表すことができ、式中、Rはポリマーと反応又は相互作用する基であり、Yは金属、プラスチック、若しくはセラミック又は基材を構成する他の材料と反応又は相互作用する基である。基材が金属を含む場合、Y基は、通常加水分解感受性の形態である。Y基は、酸性又はアルカリ性条件下で離れて、より反応性のヒドロキシ官能性を生じる傾向がある。この種のカップリング剤の例は、商業的に入手可能なシランである。   Coupling agents can be represented by the structure “R-M-Y”, where R is a group that reacts or interacts with the polymer, and Y is a metal, plastic, or ceramic or others that make up the substrate. It is a group that reacts or interacts with other materials. When the substrate contains a metal, the Y group is usually in a hydrolysis sensitive form. Y groups tend to leave under acidic or alkaline conditions to yield more reactive hydroxy functionality. An example of this type of coupling agent is a commercially available silane.

シランは、一般構造R-Si-(OR’)3を有し、式中、Rは上記定義どおりであり、かつR’は一般的にメチル、エチル、又は低級アルキルである。好適なR基としては、ビニル、アミノプロピル、メタクリルオキシ、メルカプト、及びグリシドキシが挙げられる。接着剤組成物中で使うシランカップリング剤の非限定例は、ビニルトリエトキシシラン及びγ-アミノプロピルシランである。一局面では、金属及び他の基材にフルオロカーボンエラストマーを結合するための商業的に入手可能な接着剤を使用し、かつ本発明の方法を実施することによってその活性と効率を向上させる。 Silane has the general structure R—Si— (OR ′) 3 , where R is as defined above, and R ′ is generally methyl, ethyl, or lower alkyl. Suitable R groups include vinyl, aminopropyl, methacryloxy, mercapto, and glycidoxy. Non-limiting examples of silane coupling agents used in the adhesive composition are vinyltriethoxysilane and γ-aminopropylsilane. In one aspect, commercially available adhesives for bonding fluorocarbon elastomers to metals and other substrates are used and their activity and efficiency are improved by performing the method of the present invention.

好ましくはほとんど又は全くエラストマー特性のない樹脂又はゴムの形態で未硬化ゴム又はエラストマーを供給する。好ましくは材料にフレキシビリティー、軟らかさ、弾力性、圧縮ひずみ等のような有利な特性を与えるため、樹脂又はゴムを硬化又は架橋させる。このような硬化は、エラストマーの物理的性質が十分に発現するまでの時間、選択した温度で行う。硬化の間、ゴム又は樹脂の非エラストマー特性から、完全に硬化したゴムのエラストマー特性に物理的性質が徐々に変化する。硬化の進行をたどる便利な方法は、該材料の粘度を時間の関数として測定することである。硬化ゴム系は、硬化の開始から完了までの粘度の増加によって特徴づけられる。   The uncured rubber or elastomer is preferably supplied in the form of a resin or rubber with little or no elastomeric properties. Preferably, the resin or rubber is cured or crosslinked to give the material advantageous properties such as flexibility, softness, elasticity, compressive strain and the like. Such curing is performed at a selected temperature for a time until the physical properties of the elastomer are fully developed. During curing, the physical properties gradually change from the non-elastomeric properties of the rubber or resin to the elastomeric properties of the fully cured rubber. A convenient way to follow the progress of curing is to measure the viscosity of the material as a function of time. Cured rubber systems are characterized by an increase in viscosity from the start to completion of curing.

一局面では、部分的に硬化したフルオロカーボンエラストマー組成物を基材に塗布し、フルオロカーボンエラストマー材料と固体基材が接触している間に硬化を完全にすることによって、両者間の結合を高める。実験的に、これはフルオロカーボンエラストマー組成物のエラストマー特性を完全に発現させるのに必要な時間より短い時間、該フルオロカーボンエラストマー組成物を動的に硬化させることによって行うことができる。例えば、T90以下の時間、フルオロカーボンエラストマー材料を硬化させることができる。ここで、T90は、反応温度に依存し、反応混合物の粘度が、反応混合物が完全に硬化したゴムに達する値の90%だけ増加する時間として決定される。好ましい実施形態では、例えばT90マイナス30秒、又はT90マイナス60秒のようなT90未満の時間、フルオロカーボンエラストマー組成物を硬化させる。このような部分的に硬化した状態では、該材料を押し出し、又はインサーション成形することができるが、さらなる硬化時間まで、完全なエラストマー特性は発現しない。   In one aspect, a partially cured fluorocarbon elastomer composition is applied to a substrate to enhance the bond between the fluorocarbon elastomer material and the solid substrate, thereby enhancing the bond between the two. Experimentally, this can be done by dynamically curing the fluorocarbon elastomer composition for a time shorter than that required to fully develop the elastomeric properties of the fluorocarbon elastomer composition. For example, the fluorocarbon elastomer material can be cured for a time of T90 or less. Here, T90 depends on the reaction temperature and is determined as the time during which the viscosity of the reaction mixture increases by 90% of the value at which the reaction mixture reaches a fully cured rubber. In a preferred embodiment, the fluorocarbon elastomer composition is cured for a time less than T90, such as T90 minus 30 seconds, or T90 minus 60 seconds. In such a partially cured state, the material can be extruded or inserted, but does not develop full elastomeric properties until further cure time.

本発明の熱可塑性加硫ゴムのフルオロカーボンエラストマー成分を硬化させることによって、T90のような硬化パラメーターを別個の実験で決定できる。平均粘度は、RPA(ゴム加工分析器(Rubber Processing Analyzer))で分かる。T90、Ts2、及び他のパラメーターは日常的に決定しうる。本発明のフルオロカーボンエラストマー材料では、典型的温度でのT90は、1分未満から、2〜5分までのような数分の範囲である。従って、フルオロカーボンエラストマー成分に、基材に塗布するための部分的に硬化した状態をもたらすための硬化時間は、一般にかなり短い。このことは、多くの状況では、後述する連続又は半連続法で、部分的硬化と基材への塗布を行うことが実験的により容易であることを意味している。   By curing the fluorocarbon elastomer component of the thermoplastic vulcanizate of the present invention, cure parameters such as T90 can be determined in a separate experiment. The average viscosity is known with RPA (Rubber Processing Analyzer). T90, Ts2, and other parameters can be routinely determined. For the fluorocarbon elastomer materials of the present invention, T90 at typical temperatures ranges from less than 1 minute to several minutes, such as from 2 to 5 minutes. Accordingly, the cure time to provide the fluorocarbon elastomer component with a partially cured state for application to a substrate is generally quite short. This means that in many situations it is experimentally easier to perform partial curing and application to a substrate in a continuous or semi-continuous process described below.

無ポストキュア(post cure)又は低ポストキュアの、ビスフェノールで硬化する系の硬化時間T90は、上述したようにおよそ2〜5分である。ペルオキシドによって硬化する系は、より低いT90を有する傾向がある。典型的に、ペルオキシド硬化系のT90は1分未満でありうる。   The cure time T90 for a post cure or low post cure bisphenol cure system is approximately 2-5 minutes as described above. Systems cured with peroxides tend to have lower T90. Typically, the T90 of the peroxide cure system can be less than 1 minute.

一般的に、本発明の部分的に硬化した熱可塑性加硫ゴムは、ゴムと熱可塑性材料の動的加硫ゴムを製造する普通の手順に従って製造することができる。特に、この方法は、同時係属の米国特許出願番号10/620,213で開示される方法と同様であるが、より短い時間、硬化を行い、部分的に硬化した熱可塑性加硫ゴムの合成を達成することが異なる。バッチ法では、ミキサー内でエラストマー、熱可塑性材料及び硬化剤を一緒に混合し、後で使用するために部分的に硬化した材料を収集する。連続又は半連続法は、二軸スクリュー押出機内で行い、混合時間は混合速度とバレルの長さによって決まる。部分的に硬化した熱可塑性加硫ゴムは、ストランドダイを通じて二軸スクリュー押出機から押し出し、水浴で冷却し、かつ後で使用するためペレットに切断する。代わりに、部分的に硬化した熱可塑性加硫ゴムを二軸スクリュー押出機から、基材への塗布用の共-押出ダイ又はインサーション型内に直接押し出すことができる。   In general, the partially cured thermoplastic vulcanizates of the present invention can be made according to the usual procedures for making dynamic vulcanizates of rubber and thermoplastic materials. In particular, this method is similar to the method disclosed in co-pending US patent application Ser. No. 10 / 620,213, but cures for a shorter time to achieve the synthesis of a partially cured thermoplastic vulcanizate. That is different. In a batch process, the elastomer, thermoplastic material and curing agent are mixed together in a mixer and the partially cured material is collected for later use. The continuous or semi-continuous process is carried out in a twin screw extruder and the mixing time depends on the mixing speed and the length of the barrel. The partially cured thermoplastic vulcanizate is extruded from a twin screw extruder through a strand die, cooled in a water bath, and cut into pellets for later use. Alternatively, the partially cured thermoplastic vulcanizate can be extruded directly from the twin screw extruder into a co-extrusion die or insertion mold for application to the substrate.

部分的に硬化した熱可塑性加硫ゴムを基材上に塗布した後、エラストマー組成物が基材と接触している間に、部分的に硬化したエラストマー組成物のエラストマーの硬化を完全にする。これは、塗布後高温で、共押出した又はインサーション成形した基材/エラストマー複合品をさらに硬化させることによって達成できる。インサーション成形の場合、硬化を完全にするために十分な時間、高温で型内に複合品を留める。シートやホースのような共押出品の場合、該プロセスは、硬化を完全にするために十分な時間と温度で共押出生成物を加熱オーブンに通す工程を備える。基材と接触しながら硬化を完全にする間に、硬化性エラストマーが接着剤層中のカップリング剤と相互作用し、或いはカップリング剤との反応を惹起すると考えられる。この相互作用が結合を増強させると考えられる。   After the partially cured thermoplastic vulcanizate is applied onto the substrate, the elastomer of the partially cured elastomer composition is completely cured while the elastomer composition is in contact with the substrate. This can be accomplished by further curing the co-extruded or insertion molded substrate / elastomer composite at a high temperature after application. In the case of insertion molding, the composite article is held in the mold at an elevated temperature for a time sufficient to complete the cure. In the case of co-extruded articles such as sheets and hoses, the process includes passing the co-extruded product through a heated oven for a time and temperature sufficient to complete the cure. While curing is complete while in contact with the substrate, it is believed that the curable elastomer interacts with or causes a reaction with the coupling agent in the adhesive layer. This interaction is thought to enhance binding.

本発明を好ましい実施形態について上述した。さらなる非限定例を以下の実施例で与える。   The invention has been described above with reference to preferred embodiments. Further non-limiting examples are given in the examples below.

種々のフルオロカーボンエラストマーの硬化時間T90をRPA(ゴム加工分析器)で測定する。ビスフェノール硬化性のターポリマーエラストマーであるDyneon(登録商標)BRE 7231Xについて測定すると、T90は124秒である。無(低)ポストキュアビスフェノール硬化性ターポリマーエラストマーであるTecnoflon(登録商標)FOR 80HSについて測定するとT90は217秒である。ペルオキシド硬化性ターポリマーエラストマーであるTecnoflon P457のT90を測定すると26秒であり、Tecnoflon P575について測定すると、T90は47秒である。Dyneon材料は3Mから入手でき、Tecnoflon材料はSolvayから入手可能である。   The cure time T90 of various fluorocarbon elastomers is measured with an RPA (rubber processing analyzer). T90 is 124 seconds as measured on Dyneon® BRE 7231X, a bisphenol curable terpolymer elastomer. T90 is 217 seconds as measured for Tecnoflon® FOR 80HS, a no (low) post cure bisphenol curable terpolymer elastomer. The T90 of Tecnoflon P457, a peroxide curable terpolymer elastomer, is measured for 26 seconds, and measured for Tecnoflon P575, the T90 is 47 seconds. Dyneon material is available from 3M and Tecnoflon material is available from Solvay.

ペルオキシド硬化性エラストマーによるバッチ手順
ペルオキシド硬化性FKMエラストマーで部分的にFMK-TPVを作る手順は以下のとおりである。
Batch procedure with peroxide curable elastomer The procedure for partially making FMK-TPV with a peroxide curable FKM elastomer is as follows.

バッチミキサー内、高温(120〜200℃)でフルオロカーボンエラストマーとプラスチックを融解させる。温度は、ペルオキシド硬化剤の分解温度が低いため(通常80〜200℃)ビスフェノール硬化性FKMを基礎とするFKM-TPVの温度より低い。バッチ混合物中に充填剤、硬化剤パッケージ及び加工助剤を添加する。均一に混ざり、かつ部分的に硬化した熱可塑性加硫ゴム(TPV)が得られるまで(通常、50RPMのローター速度で1〜3分の混合時間)混合を続ける。混合時間はT90硬化時間によって決まり、典型的なペルオキシド硬化性エラストマーでは、180℃で30〜90秒である。硬化時間は、ペルオキシド硬化剤の種類にも依存する(T1/2)。例えばTrigonox145のT1/2は182℃であり、Perkadox TMLのT1/2は80℃である。より低温では硬化速度が遅いので、T1/2より低い温度を使用することによって混合時間を延長することができる。 In a batch mixer, the fluorocarbon elastomer and the plastic are melted at a high temperature (120 to 200 ° C.). The temperature is lower than that of FKM-TPV based on bisphenol curable FKM due to the low decomposition temperature of the peroxide curing agent (usually 80-200 ° C.). Add filler, hardener package and processing aid into the batch mixture. Mixing is continued until a uniformly mixed and partially cured thermoplastic vulcanizate (TPV) is obtained (usually a mixing time of 1 to 3 minutes at a rotor speed of 50 RPM). The mixing time depends on the T90 cure time and is 30 to 90 seconds at 180 ° C. for a typical peroxide curable elastomer. The curing time also depends on the type of peroxide curing agent (T 1/2 ). For example, T 1/2 of Trigonox 145 is 182 ° C, and T 1/2 of Perkadox TML is 80 ° C. Since the cure rate is slower at lower temperatures, the mixing time can be extended by using a temperature lower than T1 / 2 .

射出成形又は押出成形プロセスでは、バッチプロセスTPVの大きな塊を粉砕する。インサート成形操作用のシランベース接着剤被覆金属ハウジングを準備する。接着剤層を噴霧するか、或いはハウジングを接着剤中に浸漬又は沈めてよい。接着剤被覆金属ハウジングを型内に挿入する。ハウジングをオーブン内で100〜250℃に予備加熱する。射出成形機を加熱してTPVを120〜200℃で融かす。TPV材料を接着剤被覆金属ハウジング上に射出し(射出圧力1.4×107〜2.1×107Pa(2000〜3000psi))、一緒に5〜180秒間加圧下(5.5×106〜1.0×107Pa(800〜1500psi))で維持して接着剤層と溶融TPV材料を一緒に接触かつ反応させて結合層を進展させる。 In the injection molding or extrusion process, large chunks of the batch process TPV are crushed. A silane-based adhesive coated metal housing is prepared for insert molding operations. The adhesive layer may be sprayed or the housing may be immersed or submerged in the adhesive. Insert the adhesive coated metal housing into the mold. Preheat the housing in an oven to 100-250 ° C. The injection molding machine is heated to melt the TPV at 120 to 200 ° C. TPV material is injected onto an adhesive-coated metal housing (injection pressure 1.4 × 10 7 to 2.1 × 10 7 Pa (2000 to 3000 psi)) and under pressure together (5.5 × 10 6 to 1.0 × 10 7) Maintain the Pa (800-1500 psi)) to contact and react the adhesive layer and the molten TPV material together to develop the bonding layer.

成形試料を型から離し、直ちに或いは短い後-加熱処理(例えば、オーブン内230℃で1時間)後に結合特性を評価する。   The molded sample is removed from the mold and the bonding properties are evaluated immediately or after a short post-heat treatment (eg, 1 hour at 230 ° C. in an oven).

引き離し試験後、破損した領域をSEM及びEDAXで調べ、それぞれ走査画像及びX線による元素分析で破損態様を調査する。例えば、走査SEM画像を鉄(Fe)、ケイ素(Si)、フッ素(F)、リン(P)等のようなそれぞれ別個の元素の地図と重ねることができる。   After the separation test, the damaged area is examined by SEM and EDAX, and the damage mode is investigated by elemental analysis by scanning image and X-ray, respectively. For example, a scanned SEM image can be overlaid with a map of each distinct element such as iron (Fe), silicon (Si), fluorine (F), phosphorus (P), and the like.

ビスフェノール硬化性フルオロカーボンエラストマーによるバッチ手順
部分的に硬化したFMK-RPVをビスフェノール硬化性FKM(定型的及び無ポストキュアの両方)を作る手順は以下のとおりである。
Batch Procedure with Bisphenol Curable Fluorocarbon Elastomer The procedure for making partially cured FMK-RPV to bisphenol curable FKM (both regular and post-cure) is as follows.

フルオロカーボンエラストマーと熱可塑性材料をバッチミキサー内、高温(例えば220〜250℃)で融解させる。バッチ混合物中に充填剤、硬化剤パッケージ、及び加工助剤を添加する。均一に混ざり、かつ部分的に硬化した熱可塑性加硫ゴムが得られるまで(通常50RPMローター速度で1〜3分の混合時間)混合を続ける。混合時間はT90硬化時間によって決まり、典型的なペルオキシド硬化性エラストマーでは2〜5分である。例えば、FKMコポリマー及びターポリマーエラストマーのT90は2〜3分であり、典型的な無ポストキュアエラストマーのT90は3〜4分である。バッチ処理したFKM-TPVの大きい塊を射出成形又は押出成形プロセス用に粉砕する。実施例2のように、シランベース接着剤被覆金属ハウジングを準備する。   The fluorocarbon elastomer and thermoplastic material are melted in a batch mixer at an elevated temperature (eg, 220-250 ° C.). Add filler, hardener package, and processing aid into the batch mixture. Mixing is continued until a homogeneously mixed and partially cured thermoplastic vulcanizate is obtained (usually a mixing time of 1 to 3 minutes at 50 RPM rotor speed). The mixing time depends on the T90 cure time and is 2-5 minutes for a typical peroxide curable elastomer. For example, the T90 for FKM copolymers and terpolymer elastomers is 2-3 minutes, and the T90 for typical post-cure elastomers is 3-4 minutes. A large mass of batch processed FKM-TPV is crushed for an injection molding or extrusion process. As in Example 2, a silane based adhesive coated metal housing is prepared.

実施例2のように、TPVとハウジングをインサーション成形する。成形試料を型から離し、直ちに或いは短いポスト-加熱処理(通常オーブン内230℃で22時間)後に結合挙動について試験する。無ポストキュア添加剤では、約1時間のポスト加熱処理を用いる。   As in Example 2, the TPV and the housing are inserted and molded. The molded sample is removed from the mold and tested for bonding behavior immediately or after a short post-heat treatment (usually in an oven at 230 ° C. for 22 hours). With no post cure additive, about 1 hour post heat treatment is used.

連続法
二軸スクリュー押出機内で連続法によって、部分的に硬化した熱可塑性加硫ゴムを製造することができる。
A partially cured thermoplastic vulcanizate can be produced by a continuous process in a continuous process twin screw extruder.

フルオロカーボンエラストマーを熱可塑性材料粒子の大きさに粉砕する。粉砕したエラストマーと熱可塑性材料ペレットを混合する。粉砕したエラストマーと熱可塑性材料ペレットの混合物を二軸スクリュー押出機のホッパー内に注ぐ。スクリューバレル温度を熱可塑性材料の融点以上(例えば約200〜280℃以上)に設定する。エラストマーと熱可塑性材料の混合物を加熱バレル中に供給し始める。スクリューが回転して混合物が二軸スクリュー押出機の正面に押し出されるとき、エラストマーと熱可塑性材料が融解、圧縮、かつ混合する。   The fluorocarbon elastomer is pulverized to the size of thermoplastic material particles. Mix the ground elastomer and thermoplastic pellets. The mixture of crushed elastomer and thermoplastic pellets is poured into the hopper of a twin screw extruder. The screw barrel temperature is set to be equal to or higher than the melting point of the thermoplastic material (for example, about 200 to 280 ° C or higher). Begin feeding the mixture of elastomer and thermoplastic material into the heated barrel. As the screw rotates and the mixture is extruded to the front of the twin screw extruder, the elastomer and thermoplastic material melt, compress, and mix.

下流供給ステーションでサイドフィーダーを通じて硬化剤、硬化促進剤、加工助剤、及びカーボンブラックの混合物を添加する。粉末混合物の添加前(例えば、200rpmかつ240℃でトータル5〜10分)にエラストマーと熱可塑性材料の混合物を完全に融解かつ均一に混合すべきである。   A mixture of curing agent, curing accelerator, processing aid, and carbon black is added through a side feeder at a downstream feed station. The elastomer and thermoplastic material mixture should be completely melted and uniformly mixed before the powder mixture is added (eg, 200 rpm and 240 ° C. for a total of 5-10 minutes).

下流の二軸スクリュー押出機のバレル内にサイドフィーダーからエラストマー、熱可塑性材料、硬化剤、硬化促進剤、及び他の添加剤を加える。混合の時間は、スクリュー速度とバレルの長さによって決まる。混合の時間は、T90以下でなければならない。ここで、T90はエラストマーの硬化パラメーターである。   Add elastomer, thermoplastic material, curing agent, curing accelerator, and other additives from the side feeder into the barrel of the downstream twin screw extruder. Mixing time depends on screw speed and barrel length. The mixing time must be T90 or less. Here, T90 is an elastomer curing parameter.

二軸スクリュー押出機バレルの最後でストランドダイを通じて部分的に硬化した熱可塑性加硫ゴムを放出する。この押出物を冷却用水浴に通し、適切な長さに切断して次の処理工程用のペレットを与えることができる。   At the end of the twin screw extruder barrel, the partially cured thermoplastic vulcanizate is discharged through a strand die. The extrudate can be passed through a cooling water bath and cut to the appropriate length to give pellets for the next processing step.

ビスフェノール硬化性エラストマーでは、典型的に、硬化剤の添加前約2分の押出機バレル内滞留時間を用いる。典型的なスクリュー速度は約240℃のバレル温度で200rpmである。残りの成分を下流フィーダーで添加後、バレル内滞留時間は通常30秒未満である。好ましくは、ストランドダイから放出後、押出物を冷却水浴でクエンチ又は急冷する。   Bisphenol curable elastomers typically use an extruder barrel residence time of about 2 minutes before addition of the curing agent. A typical screw speed is 200 rpm with a barrel temperature of about 240 ° C. After adding the remaining components in the downstream feeder, the residence time in the barrel is usually less than 30 seconds. Preferably, after discharge from the strand die, the extrudate is quenched or quenched with a cooling water bath.

ペルオキシド硬化性エラストマーでは、エラストマーと熱可塑性材料を押出機バレル内で150℃のバレル温度、200rpmのスクリュー速度で約2分間混合後、硬化剤を添加する。これらパラメーターは、バレル温度が一般的にいくらか低いことを除き、ビスフェノール硬化性エラストマーで用いるパラメーターと同様である。典型的に、硬化剤パッケージの添加後バレル内滞留時間は30秒未満である。硬化剤パッケージは、粉末形態又はペレットとしてマスターバッチ形態で添加することができる。ペルオキシド硬化性エラストマーの典型的なT90硬化時間は、180℃で30〜90秒である。より低温で硬化させることでT90時間を長くすることができる。例えば、150℃のコンパウンド温度では、典型的なT90硬化時間は約2〜3分である。以前と同様に、好ましくはストランドダイから押し出した後、押出物を冷却水浴内でクエンチ又は急冷する。   For peroxide curable elastomers, the elastomer and thermoplastic material are mixed in an extruder barrel at a barrel temperature of 150 ° C. and a screw speed of 200 rpm for about 2 minutes, and then a curing agent is added. These parameters are similar to those used with bisphenol curable elastomers except that the barrel temperature is generally somewhat lower. Typically, the residence time in the barrel after addition of the curing agent package is less than 30 seconds. The hardener package can be added in powder form or as a masterbatch form as pellets. Typical T90 cure times for peroxide curable elastomers are 30 to 90 seconds at 180 ° C. The T90 time can be lengthened by curing at a lower temperature. For example, at a compound temperature of 150 ° C., a typical T90 cure time is about 2-3 minutes. As before, preferably after extrusion from the strand die, the extrudate is quenched or quenched in a cooling water bath.

多層共-押出成形手順
複数のスクリュー押出機(例えば、2〜5台の押出機;いくつかの実施形態では、3台の押出機を使用する)を多層ダイに接続する。水性接着剤では、この結び層押出機を液体連続射出装置で置き換えることができる。
Multi-layer co-extrusion procedure Multiple screw extruders (eg, 2-5 extruders; in some embodiments, 3 extruders are used) are connected to a multilayer die. With aqueous adhesives, this tie layer extruder can be replaced with a liquid continuous injection device.

各層材料のため押出機のバレルを加熱する。部分的に硬化した熱可塑性加硫ゴムの押出機の典型的な温度は240℃であり、Pebax(登録商標)4033のようなナイロンベース熱可塑性エラストマー基材の典型的な温度は200℃である。   The extruder barrel is heated for each layer material. Typical temperature for partially cured thermoplastic vulcanizate extruders is 240 ° C, and typical temperature for nylon-based thermoplastic elastomer substrates such as Pebax® 4033 is 200 ° C .

内層押出機と、接着剤連続射出装置を含む外層押出機を同時に始動させる。多層押出機ストランドが冷却水浴内の共-押出ダイから出るとき、それをクエンチする。   The inner layer extruder and the outer layer extruder including the adhesive continuous injection device are started simultaneously. As the multi-layer extruder strand exits the co-extrusion die in the cooling water bath, it is quenched.

典型的に、一軸スクリュー押出機の大きさは直径約2.5〜5cm(約1〜2インチ)であり、該スクリューの速度は20〜100rpmである。スクリューの大きさと速度は各層の厚さと共-押出速度によって決まる。   Typically, the size of a single screw extruder is about 2.5 to 5 cm (about 1 to 2 inches) in diameter and the screw speed is 20 to 100 rpm. The size and speed of the screw are determined by the thickness of each layer and the co-extrusion speed.

共-押出生成物は、シートの形態、又はホースのような同心押出生成物の形態でよい。共-押出成形後、部分的に硬化した熱可塑性加硫ゴムの硬化を高温で完全にする。共-押出複合品は、エラストマー又はプラスチック基材に結合した完全に硬化したフルオロカーボンエラストマー熱可塑性成分を含む。例えばホース用に同心的に共-押出して複合品を形成する場合、硬化したフルオロカーボンエラストマー組成物の典型的な配置はホースの内層であり、エラストマー又は熱可塑性材料はホースの外層を構成する。シート複合品では、結び層はフルオロカーボンエラストマーと基材との間に与えることができる。基材として使用可能なエラストマーの非限定例としては、EPDM、NBR、HNBR、ACM、AEM、FKM、PU、FFKM、及びシリコーンエラストマーが挙げられる。基材として役立ちうる熱可塑性材料の非限定例としては、ポリオレフィン、ナイロン、ポリエステル、pvc、フッ素樹脂、及びプラスチックエラストマー(商標名Hytrel(登録商標)、Pebax(登録商標)、Santoprene(登録商標)、Pellethane(登録商標)、及びKraton(登録商標)で商業的に入手可能な熱可塑性ポリウレタン及び熱可塑性エラストマーのような)が挙げられる。結び-層は、硬化したフルオロカーボンエラストマー組成物をエラストマー/熱可塑性材料層と結合できる接着剤で構成される。シラン又は無水マレイン酸を基礎とする接着剤組成物はこの目的のため商業的に入手可能である。   The co-extrusion product may be in the form of a sheet or a concentric extrusion product such as a hose. After co-extrusion, the partially cured thermoplastic vulcanizate is completely cured at high temperature. The co-extrusion composite article comprises a fully cured fluorocarbon elastomer thermoplastic component bonded to an elastomer or plastic substrate. For example, when concentrically co-extruding for a hose to form a composite article, a typical arrangement of the cured fluorocarbon elastomer composition is the inner layer of the hose and the elastomer or thermoplastic material constitutes the outer layer of the hose. In sheet composites, a tie layer can be provided between the fluorocarbon elastomer and the substrate. Non-limiting examples of elastomers that can be used as the substrate include EPDM, NBR, HNBR, ACM, AEM, FKM, PU, FFKM, and silicone elastomers. Non-limiting examples of thermoplastic materials that can serve as a substrate include polyolefins, nylons, polyesters, pvcs, fluororesins, and plastic elastomers (trade names Hytrel®, Pebax®, Santoprene®, Pellethane (R), and thermoplastic polyurethanes and thermoplastic elastomers commercially available from Kraton (R). The knot-layer is comprised of an adhesive that can bond the cured fluorocarbon elastomer composition to the elastomer / thermoplastic material layer. Adhesive compositions based on silane or maleic anhydride are commercially available for this purpose.

部分的に硬化した熱可塑性加硫ゴムを共-押出ダイに与える一軸スクリュー押出機は、連続法で熱可塑性加硫ゴムを製造するために用いられる二重バレル二軸スクリュー押出機から直接供給することもできる。所望により、最初に部分的に硬化した熱可塑性加硫ゴムのストランドを水浴内で冷却せずに、二軸スクリュー押出機の出力を直接共-押出装置の多層押出ダイ中への入力に使用することができる。多層押出装置にコンパウンディング押出機を接続することによって、ペレット化、再融解、及び再-押出工程を排除することができる。   A single screw extruder that feeds a partially cured thermoplastic vulcanizate to a co-extrusion die feeds directly from a double barrel twin screw extruder used to produce thermoplastic vulcanizates in a continuous process You can also. If desired, the output of the twin screw extruder can be used directly for input into the multi-layer extrusion die of the co-extrusion unit, without first cooling the partially cured thermoplastic vulcanized rubber strands in a water bath. be able to. By connecting a compounding extruder to the multilayer extruder, the pelletizing, remelting, and re-extrusion steps can be eliminated.

金属基材へのフルオロカーボンエラストマー組成物の結合
実施例6A−部分的に硬化したペルオキシド硬化性エラストマーの結合
Coupling a fluorocarbon elastomer composition to a metal substrate Example 6A-Coupling a partially cured peroxide curable elastomer

以下の成分を使用する:80部のTecnoflon P757(Solvayからのペルオキシド硬化性フルオロエラストマー);25部のKynar Flex 2500-04(Atofina Chemicalsからのフッ化ビニリデンベース熱可塑性樹脂);5部の酸化亜鉛;10部のカーボンブラック;及び20部のマスターバッチ。Tecnoflon P575とKynar Flex 2500-04を、均一混合物を形成するように混合しながらバッチミキサー内150℃で5分間融解させる。酸化亜鉛を添加する。バッチミキサー内にマスターバッチを加え、30秒間混合する(マスターバッチは、別個のバッチミキサー内80℃で100部のTecnoflon P757、15部のLuperco 101 XL、及び20部のTAICの75%分散系を混合して調製する)。バッチミキサーから混合物を放出し、冷却し、約1〜3mmの大きさの小粒子又はペレットに切断する。射出成形機のホッパー内にペレットを注ぐ。射出成形バレルを150℃に加熱する。シール用ハウジングのような金属基材を市販のシランベース接着剤で製造業者の使用説明書に従って被覆する。接着剤被覆金属ハウジングを型内に挿入し、金属ハウジング上に溶融混合物を射出する。ハウジングを約200℃のオーブン内で予備加熱するか、或いは射出前に型内で加熱してよい。この予備加熱は、接着剤層とフルオロカーボン熱可塑性加硫ゴムとの間の接着を向上させる傾向がある。射出後、1〜2分間加圧下で(5.5×106〜1.0×107Pa(800〜1500psi))一緒に型を維持する。この時間の間に、材料が完全に硬化する。 The following ingredients are used: 80 parts Tecnoflon P757 (peroxide curable fluoroelastomer from Solvay); 25 parts Kynar Flex 2500-04 (vinylidene fluoride based thermoplastic resin from Atofina Chemicals); 5 parts zinc oxide 10 parts carbon black; and 20 parts masterbatch. Tecnoflon P575 and Kynar Flex 2500-04 are melted at 150 ° C. for 5 minutes in a batch mixer with mixing to form a homogeneous mixture. Add zinc oxide. Add the masterbatch in the batch mixer and mix for 30 seconds (masterbatch in a separate batch mixer at 80 ° C with 100 parts Tecnoflon P757, 15 parts Luperco 101 XL, and 20 parts TAIC 75% dispersion. Prepared by mixing). The mixture is discharged from the batch mixer, cooled and cut into small particles or pellets about 1 to 3 mm in size. Pour pellets into the hopper of the injection molding machine. Heat the injection barrel to 150 ° C. A metal substrate, such as a sealing housing, is coated with a commercially available silane-based adhesive according to the manufacturer's instructions. An adhesive coated metal housing is inserted into the mold and the molten mixture is injected onto the metal housing. The housing may be preheated in an oven at about 200 ° C. or may be heated in the mold prior to injection. This preheating tends to improve the adhesion between the adhesive layer and the fluorocarbon thermoplastic vulcanizate. After injection, the molds are maintained together under pressure for 1-2 minutes (5.5 × 10 6 to 1.0 × 10 7 Pa (800-1500 psi)). During this time, the material is fully cured.

実施例6B−比較例   Example 6B-Comparative Example

実施例6Bは、30秒に代えて3〜5分間、マスターバッチ、酸化亜鉛、Tecnoflon、及びKynar材料の混合を行うこと以外、実施例6Aと同様に行う。   Example 6B is similar to Example 6A except that the masterbatch, zinc oxide, Tecnoflon, and Kynar materials are mixed for 3-5 minutes instead of 30 seconds.

実施例7A−部分的に硬化したビスフェノール硬化性エラストマーとの結合   Example 7A—Coupling with a partially cured bisphenol curable elastomer

使用した成分は、100部のTecnoflon FOR 80HS(Solvayからのビスフェノール硬化剤を樹脂中に配合したビスフェノール硬化性フルオロカーボンエラストマー);25部のHylar MP-10(Solvayからのフッ素樹脂);3部の酸化マグネシウム;30部のカーボンブラック;1部のStruktol WS-280(Struktolからの加工助剤);及びTecnoflon FPA-1(Solvayからの高温加工助剤)である。Tecnoflon FOR 80HSとHylar MP-10をバッチミキサー内190℃で1分間ポリマーが均一に混ざるまで融かす。残りの成分を加え、さらに1分間190℃で成分がよく分散するまで撹拌する。混合物をバッチミキサーから放出し、冷却し、1〜3mmのペレットに切断する。切断した混合物を射出成形ホッパー内に注ぐ。射出成形バレルを240℃に加熱する。接着剤被覆金属ハウジングを型内に挿入し、金属ハウジング上で混合物を射出成形する。型をオーブン内で又は型内で約250℃に予備加熱する。射出後、硬化が完了する時間、3〜5分間5.5×106〜1.0×107Pa(800〜1500psi)で型を結合させる。 Ingredients used were 100 parts Tecnoflon FOR 80HS (bisphenol curable fluorocarbon elastomer with bisphenol curing agent from Solvay in the resin); 25 parts Hylar MP-10 (fluorine resin from Solvay); 3 parts oxidation Magnesium; 30 parts carbon black; 1 part Struktol WS-280 (processing aid from Struktol); and Tecnoflon FPA-1 (high temperature processing aid from Solvay). Melt Tecnoflon FOR 80HS and Hylar MP-10 in a batch mixer at 190 ° C for 1 minute until the polymer is evenly mixed. Add the remaining ingredients and stir for an additional minute at 190 ° C. until the ingredients are well dispersed. The mixture is discharged from the batch mixer, cooled and cut into 1-3 mm pellets. Pour the cut mixture into an injection molding hopper. Heat the injection barrel to 240 ° C. An adhesive coated metal housing is inserted into the mold and the mixture is injection molded over the metal housing. The mold is preheated to about 250 ° C. in an oven or in the mold. After injection, the molds are bonded at 5.5 x 10 6 to 1.0 x 10 7 Pa (800 to 1500 psi) for 3 to 5 minutes to complete curing.

実施例7B−比較   Example 7B-Comparison

手順は、残りの成分を添加する前、1分に代えて5〜10分間混合を行うことを除き、実施例7Aと同様である。   The procedure is the same as Example 7A, except that mixing is performed for 5-10 minutes instead of 1 minute before adding the remaining ingredients.

手順は、成分が70部のDyneon FE840(Ausimontからの組込み硬化ポリマー)、30部のDyneon BRE 7231X(Dyneonからの塩基耐性エラストマー)、25部のHylar MP-10、6部のRhenofit CF(Rhein Chemieからの水酸化カルシウム)、3部の酸化マグネシウム、1部のStruktol WS-280、10部のカーボンブラック、及び1部のTecnoflon FPA-1であることを除き、実施例7Aと同様である。   The procedure consists of 70 parts Dyneon FE840 (embedded cured polymer from Ausimont), 30 parts Dyneon BRE 7231X (base-resistant elastomer from Dyneon), 25 parts Hylar MP-10, 6 parts Rhenofit CF (Rhein Chemie) Calcium hydroxide from 1) Same as Example 7A except 3 parts magnesium oxide, 1 part Struktol WS-280, 10 parts carbon black, and 1 part Tecnoflon FPA-1.

すべての実施例6〜8で、フルオロカーボンエラストマー組成物を基材と接触させて完全に硬化させた後、エラストマーの基材への接着力を引張り試験機で試験して分離強さを測定する。その後、分離した領域を調べて破損態様を評価する。部分的に硬化した熱可塑性加硫ゴムを基材上に射出して調製した複合品(実施例6A、7A、及び8A)の破損領域は凝集破壊を示す。これは、エラストマーと基材との間の結合ではなくエラストマー材料自体が破壊したことを示す。これは、相対的に高度の接着力と結合強度を示す。他方、完全に硬化したエラストマーを射出して調製した複合品(実施例6B及び7B)の破損領域は結合破壊を示す。完全に硬化した場合、引張り試験の間にほとんどのエラストマーが基材から除去される。これは、破損態様がエラストマー材料自体内ではなく結合内だったという点で、相対的に弱い接着力又は結合強度を示す。破損態様を可視的に観察し、かつ走査型電子顕微鏡によってのように顕微鏡的検査で確認することができる。さらに、引張り試験後EDAXで複合品の元素地図を決定することによって破損態様を確認することができる。例えば、エラストマーがまだ基材表面に接着している領域は高いフッ素含量を特徴とし、接着剤層を有する基材は相対的に高レベルの鉄及びケイ素を特徴とする。典型的に、凝集破壊したエラストマー層の元素地図は高いシリコーン含量を示す。ケイ素が接着剤層からエラストマー表面層中に移動して、エラストマーと接着剤層との間の界面における接着力を高める。   In all Examples 6-8, after the fluorocarbon elastomer composition is contacted with the substrate and fully cured, the adhesion of the elastomer to the substrate is tested with a tensile tester to determine the separation strength. Thereafter, the separated area is examined to evaluate the failure mode. The failure area of composite articles (Examples 6A, 7A, and 8A) prepared by injecting partially cured thermoplastic vulcanizate onto a substrate indicates cohesive failure. This indicates that the elastomeric material itself has broken rather than the bond between the elastomer and the substrate. This indicates a relatively high adhesion and bond strength. On the other hand, the failure area of composite articles prepared by injection of fully cured elastomer (Examples 6B and 7B) indicates bond failure. When fully cured, most of the elastomer is removed from the substrate during the tensile test. This indicates a relatively weak adhesion or bond strength in that the failure mode was in the bond rather than in the elastomeric material itself. The failure mode can be visually observed and confirmed by microscopic examination as with a scanning electron microscope. Furthermore, the failure mode can be confirmed by determining the elemental map of the composite article by EDAX after the tensile test. For example, regions where the elastomer is still adhered to the substrate surface are characterized by a high fluorine content, and substrates having an adhesive layer are characterized by relatively high levels of iron and silicon. Typically, elemental maps of cohesive failure elastomer layers show high silicone content. Silicon moves from the adhesive layer into the elastomer surface layer, increasing the adhesion at the interface between the elastomer and the adhesive layer.

Claims (43)

固体基材に熱可塑性エラストマー組成物を接着させる方法であって、以下の工程:
(a)熱可塑性材料と硬化剤の存在下、フルオロエラストマーを完全に硬化させるのに必要な時間より短い時間フルオロエラストマーを動的に加硫させて、部分的に硬化した熱可塑性加硫ゴムを形成する工程;
(b)前記基材に接着剤層を塗布する工程;
(c)前記部分的に硬化した熱可塑性加硫ゴムを前記接着剤層に接触させる工程;及び
(d)前記熱可塑性加硫ゴムの硬化を完全にする工程;
を含む方法。
A method for adhering a thermoplastic elastomer composition to a solid substrate, comprising the following steps:
(A) In the presence of a thermoplastic material and a curing agent, the fluoroelastomer is dynamically vulcanized for a time shorter than the time required to completely cure the fluoroelastomer, and a partially cured thermoplastic vulcanizate is obtained. Forming step;
(B) applying an adhesive layer to the substrate;
(C) contacting the partially cured thermoplastic vulcanizate with the adhesive layer; and (d) completing the curing of the thermoplastic vulcanizate;
Including methods.
前記接触プロセス要素(c)が、前記部分的に硬化した熱可塑性加硫ゴムを前記接着剤被覆基材上にインサーション成形する工程を含む、請求項1記載の方法。   The method of claim 1, wherein the contact process element (c) comprises insertion molding the partially cured thermoplastic vulcanizate onto the adhesive coated substrate. 前記基材が金属である、請求項2記載の方法。   The method of claim 2, wherein the substrate is a metal. 前記基材がプラスチックである、請求項1記載の方法。   The method of claim 1, wherein the substrate is plastic. 前記接触プロセス要素(c)が、前記部分的に硬化した熱可塑性加硫ゴムを前記基材と共-押出する工程を含む、請求項4記載の方法。   The method of claim 4, wherein the contact process element (c) comprises co-extruding the partially cured thermoplastic vulcanizate with the substrate. 前記塗布プロセス要素(b)及び前記接触プロセス要素(c)が、前記接着剤層、前記部分的に硬化した熱可塑性加硫ゴム、及び前記基材を共-押出する工程を含む、請求項5記載の方法。   6. The application process element (b) and the contact process element (c) comprise co-extruding the adhesive layer, the partially cured thermoplastic vulcanizate, and the substrate. The method described. 前記共-押出の間に、液体連続射出装置で前記接着剤層を塗布する、請求項6記載の方法。   The method of claim 6, wherein the adhesive layer is applied with a liquid continuous injection apparatus during the co-extrusion. 前記硬化剤がビスフェノールを含む、請求項1記載の方法。   The method of claim 1, wherein the curing agent comprises bisphenol. 前記硬化剤がペルオキシドを含む、請求項1記載の方法。   The method of claim 1, wherein the curing agent comprises a peroxide. 複合品の製造方法であって、以下の工程:
(a)部分的に硬化したフルオロエラストマーの不連続相と、熱可塑性ポリマー材料の連続相とを含む、部分的に硬化した熱可塑性エラストマー組成物を基材上に塗布する工程;及び
(b)前記部分的に硬化した熱可塑性エラストマー組成物を硬化させる工程;
を含む方法。
A method for producing a composite product, comprising the following steps:
(A) applying a partially cured thermoplastic elastomer composition on a substrate comprising a discontinuous phase of a partially cured fluoroelastomer and a continuous phase of a thermoplastic polymer material; and (b) Curing the partially cured thermoplastic elastomer composition;
Including methods.
前記部分的に硬化した熱可塑性エラストマー組成物が、フルオロエラストマーと熱可塑性材料の部分的に硬化した動的加硫ゴムを含む、請求項10記載の方法。   The method of claim 10, wherein the partially cured thermoplastic elastomer composition comprises a partially cured dynamic vulcanizate of fluoroelastomer and thermoplastic material. 前記フルオロエラストマーがフッ化ビニリデンのコポリマーである、請求項10記載の方法。   The method of claim 10, wherein the fluoroelastomer is a copolymer of vinylidene fluoride. さらに、前記フルオロエラストマー、前記熱可塑性材料、及び硬化剤を一緒に混合すると同時に、加熱して前記熱可塑性材料の存在下で前記フルオロエラストマーの部分的な硬化を達成する工程を含むプロセスによって、部分的に硬化した熱可塑性エラストマー組成物を形成する工程を含む、請求項10記載の方法。   In addition, a process comprising: mixing the fluoroelastomer, the thermoplastic material, and a curing agent together, and simultaneously heating to achieve partial curing of the fluoroelastomer in the presence of the thermoplastic material; The method of claim 10, comprising forming a thermally cured thermoplastic elastomer composition. 前記熱可塑性材料がフッ素樹脂を含む、請求項13記載の方法。   The method of claim 13, wherein the thermoplastic material comprises a fluororesin. 前記熱可塑性材料が非フッ素含有熱可塑性樹脂を含む、請求項13記載の方法。   The method of claim 13, wherein the thermoplastic material comprises a non-fluorine-containing thermoplastic resin. 前記熱可塑性材料が、部分的にフッ素化した熱可塑性樹脂を含む、請求項13記載の方法。   The method of claim 13, wherein the thermoplastic material comprises a partially fluorinated thermoplastic resin. 前記硬化剤がビスフェノールを含む、請求項13記載の方法。   The method of claim 13, wherein the curing agent comprises bisphenol. 前記硬化剤がペルオキシドを含む、請求項13記載の方法。   The method of claim 13, wherein the curing agent comprises a peroxide. 前記基材が固体支持体上の接着剤層を含み、かつ前記部分的に硬化した組成物を前記接着剤層上に塗布する、請求項10記載の方法。   The method of claim 10, wherein the substrate comprises an adhesive layer on a solid support, and the partially cured composition is applied onto the adhesive layer. 前記塗布プロセス要素(a)が、前記部分的に硬化した組成物を前記基材上にインサーション成形する工程を含む、請求項10記載の方法。   The method of claim 10, wherein the application process element (a) comprises the step of insertion molding the partially cured composition onto the substrate. 前記塗布プロセス要素(a)が、前記部分的に硬化した組成物と前記基材を共-押出する工程を含む、請求項10記載の方法。   The method of claim 10, wherein the coating process element (a) comprises co-extruding the partially cured composition and the substrate. ポリマー複合品の製造方法であって、以下の工程:
(a)フルオロエラストマー不連続相と熱可塑性連続相を有する部分的に硬化した動的加硫ゴムを製造する工程;
(b)前記部分的に硬化した動的加硫ゴムを基材と共-押出する工程;及び
(c)前記共-押出した部分的に硬化した動的加硫ゴムの硬化を完全にする工程;
を含む方法。
A method for producing a polymer composite article, comprising the following steps:
(A) producing a partially cured dynamic vulcanizate having a fluoroelastomer discontinuous phase and a thermoplastic continuous phase;
(B) co-extruding the partially cured dynamic vulcanized rubber with a substrate; and (c) complete curing of the co-extruded partially cured dynamic vulcanized rubber. ;
Including methods.
前記部分的に硬化した動的加硫ゴムと前記基材との間に接着剤層を共-押出する、請求項22記載の方法。   24. The method of claim 22, wherein an adhesive layer is co-extruded between the partially cured dynamic vulcanized rubber and the substrate. 前記共-押出プロセス要素(b)中に、前記部分的に硬化した動的加硫ゴムと前記基材との間に液体接着剤を射出する、請求項22記載の方法。   23. The method of claim 22, wherein a liquid adhesive is injected between the partially cured dynamic vulcanizate and the substrate during the co-extrusion process element (b). フルオロエラストマー樹脂、熱可塑性ポリマー材料、及び前記フルオロエラストマー樹脂と反応する硬化剤を一緒に混合すると同時に、前記フルオロエラストマーのT90以下に相当する時間加熱して前記フルオロエラストマー樹脂と硬化剤を反応させる工程を含むプロセスによって、前記部分的に硬化した動的加硫ゴムを製造する工程を含む、請求項22記載の方法。   The step of mixing the fluoroelastomer resin, the thermoplastic polymer material, and the curing agent that reacts with the fluoroelastomer resin together and heating the fluoroelastomer resin and the curing agent by heating for a time corresponding to T90 or less of the fluoroelastomer. 23. The method of claim 22, comprising producing the partially cured dynamic vulcanizate by a process comprising: 前記フルオロエラストマー樹脂が、ヘキサフルオロプロピレン、フッ化ビニリデン、テトラフルオロエチレン、及びそれらの混合物から成る群より選択されるモノマーの未硬化コポリマーを含む、請求項25記載の方法。   26. The method of claim 25, wherein the fluoroelastomer resin comprises an uncured copolymer of monomers selected from the group consisting of hexafluoropropylene, vinylidene fluoride, tetrafluoroethylene, and mixtures thereof. 前記硬化剤がビスフェノールを含む、請求項25記載の方法。   26. The method of claim 25, wherein the curing agent comprises bisphenol. 前記硬化剤がペルオキシドを含む、請求項25記載の方法。   26. The method of claim 25, wherein the curing agent comprises a peroxide. 硬化したフルオロエラストマー組成物を固体金属基材上に含んでなる複合品を型を用いて製造する方法であって、以下の工程:
(a)前記基材上に接着剤層を塗布する工程;
(b)前記型内に前記接着剤被覆基材を置く工程;
(c)部分的に硬化したエラストマー組成物をインサーション成形して、前記型内の前記基材を接触させる工程;及び
(d)前記エラストマー組成物の硬化を完全にする工程;
を含み、
前記部分的に硬化したエラストマーが、部分的に硬化したフルオロカーボンエラストマーを含んでなる不連続相と、フッ素含有熱可塑性材料を含んでなる連続相を含むことを特徴とする方法。
A method for producing a composite article comprising a cured fluoroelastomer composition on a solid metal substrate using a mold, comprising the following steps:
(A) applying an adhesive layer on the substrate;
(B) placing the adhesive-coated substrate in the mold;
(C) inserting a partially cured elastomer composition into contact with the substrate in the mold; and (d) completing the curing of the elastomer composition;
Including
The method wherein the partially cured elastomer comprises a discontinuous phase comprising a partially cured fluorocarbon elastomer and a continuous phase comprising a fluorine-containing thermoplastic material.
さらに、フルオロエラストマー樹脂、熱可塑性ポリマー材料、及び前記フルオロエラストマー樹脂と反応する硬化剤を一緒に混合すると同時に、加熱して前記樹脂と前記硬化剤を反応させる工程を含むプロセスによって、前記部分的に硬化したエラストマーを製造する工程を含み、前記樹脂は硬化時間T90の特徴があり、かつ前記硬化反応をT90未満の時間行うことを特徴とする請求項29記載の方法。   Further, by partially mixing the fluoroelastomer resin, the thermoplastic polymer material, and the curing agent that reacts with the fluoroelastomer resin together with heating to react the resin and the curing agent, the partially 30. The method of claim 29 including the step of producing a cured elastomer, wherein the resin is characterized by a cure time T90 and the curing reaction is conducted for a time less than T90. 前記混合工程を二軸スクリュー押出機内で行う、請求項30記載の方法。   32. The method of claim 30, wherein the mixing step is performed in a twin screw extruder. 前記フルオロエラストマー樹脂が、フッ化ビニリデン、ヘキサフルオロプロピレン、及びテトラフルオロエチレンのコポリマーを含む、請求項30記載の方法。   32. The method of claim 30, wherein the fluoroelastomer resin comprises a copolymer of vinylidene fluoride, hexafluoropropylene, and tetrafluoroethylene. 前記硬化剤がビスフェノールを含む、請求項30記載の方法。   32. The method of claim 30, wherein the curing agent comprises bisphenol. 前記硬化剤がペルオキシドを含む、請求項30記載の方法。   32. The method of claim 30, wherein the curing agent comprises a peroxide. 第1ポートと第2下流ポートを有する二軸スクリュー押出機を用いて、熱可塑性フルオロカーボンエラストマー組成物を基材上に接着させる方法であって、以下の工程:
(a)時間T90の特徴がある未硬化フルオロカーボンエラストマーと、熱可塑性材料との混合物を前記押出機の前記第1ポート内に供給する工程;
(b)前記フルオロカーボンエラストマー用の硬化剤を前記押出機の前記第2ポート内に供給する工程;
(c)前記押出機内でT90以下の時間、前記硬化剤、フルオロカーボンエラストマー、及び熱可塑性材料を混合して、該フルオロカーボンエラストマーの部分的に硬化した熱可塑性加硫ゴムを製造する工程;
(d)前記部分的に硬化した熱可塑性加硫ゴムを前記押出機から押し出す工程;
(e)前記熱可塑性加硫ゴムを前記基材上に塗布する工程;及び
(f)前記基材上の前記熱可塑性加硫ゴムの硬化を完全にする工程;
を含む方法。
A method of adhering a thermoplastic fluorocarbon elastomer composition onto a substrate using a twin screw extruder having a first port and a second downstream port, the following steps:
(A) supplying a mixture of an uncured fluorocarbon elastomer characterized by time T90 and a thermoplastic material into the first port of the extruder;
(B) supplying a curing agent for the fluorocarbon elastomer into the second port of the extruder;
(C) mixing the curing agent, the fluorocarbon elastomer, and the thermoplastic material in the extruder for T90 or less to produce a partially cured thermoplastic vulcanizate of the fluorocarbon elastomer;
(D) extruding the partially cured thermoplastic vulcanizate from the extruder;
(E) applying the thermoplastic vulcanized rubber on the substrate; and (f) completing the curing of the thermoplastic vulcanized rubber on the substrate;
Including methods.
前記塗布プロセス要素(e)が、前記部分的に硬化した熱可塑性加硫ゴムを前記基材含有型内にインサーション成形する工程を含む、請求項35記載の方法。   36. The method of claim 35, wherein the application process element (e) includes insertion molding the partially cured thermoplastic vulcanizate into the substrate-containing mold. 前記部分的に硬化した熱可塑性加硫ゴムを前記基材と共-押出する工程を含む、請求項35記載の方法。   36. The method of claim 35, comprising co-extruding the partially cured thermoplastic vulcanizate with the substrate. 前記フルオロカーボンエラストマーが、フッ化ビニリデン、ヘキサフルオロプロピレン、及びテトラフルオロエチレンのコポリマーを含む、請求項35記載の方法。   36. The method of claim 35, wherein the fluorocarbon elastomer comprises a copolymer of vinylidene fluoride, hexafluoropropylene, and tetrafluoroethylene. 前記硬化剤がビスフェノールを含む、請求項35記載の方法。   36. The method of claim 35, wherein the curing agent comprises bisphenol. 前記硬化剤がペルオキシドを含む、請求項35記載の方法。   36. The method of claim 35, wherein the curing agent comprises a peroxide. 前記熱可塑性材料がフッ素樹脂を含む、請求項35記載の方法。   36. The method of claim 35, wherein the thermoplastic material comprises a fluororesin. 前記熱可塑性材料が部分的にフッ素化したフッ素樹脂を含む、請求項35記載の方法。   36. The method of claim 35, wherein the thermoplastic material comprises a partially fluorinated fluororesin. 前記熱可塑性材料が非-フッ素含有熱可塑性樹脂を含む、請求項35記載の方法。   36. The method of claim 35, wherein the thermoplastic material comprises a non-fluorine-containing thermoplastic resin.
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