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HINTERGRUND DER ERFINDUNG
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1. Gebiet der Erfindung
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Diese
Erfindung bezieht sich auf eine thermoplastische Elastomerzusammensetzung
sowie auf einen Gegenstand und einen Verbundkörper, die daraus gepresst werden,
genauer auf eine thermoplastische Elastomerzusammensetzung, die
in ihrer Weichheit, bleibenden Verformung (sowohl kurzzeitig als
auch langzeitig) und Verpressbarkeit ausgezeichnet und im Ausbluten
des Weichmachers kontrolliert ist, sowie auf einen Gegenstand und
einen Verbundkörper,
die daraus gepresst werden.
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2. Beschreibung des Standes
der Technik
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In
letzter Zeit haben thermoplastische Elastomere, die weiche, gummielastische
Materialien sind, keiner Vulkanisierung bedürfen und ebenso verpressbar
und recyclefähig
wie thermoplastische Kunstharze sind, in grossem Ausmass Verbreitung
auf verschiedenen Gebieten wie Automobilteilen, elektrischen Haushaltgeräten, Drahtbeschichtungen,
medizinischen Geräteteilen,
Schuhen und sonstigen Gütern
gefunden.
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Von
den thermoplastischen Elastomeren sind die auf Polystyrol beruhenden,
z.B. Styrol-Butadien-Blockcopolymer (SBS) und Styrol-Isopren-Blockcopolymer
(SIS) als Blockcopolymere aus aromatischen Vinylverbindungen und
konjugierten Dienverbindungen, hochweich, besitzen bei gewöhnlicher
Temperatur eine gute Gummielastizität und ergeben hoch verpressbare
thermoplastische Elastomerzusammensetzungen. Als solche werden sie
in grossem Umfang als Ersatz für
vulkanisierten Gummi eingesetzt.
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Die
Elastomerzusammensetzung aus Styrol und konjugiertem Dienblockcopolymer
als ein Typ der oben genannten Elastomere, deren intramolekulare
Doppelbindungen hydriert sind, wird in grösserem Umfang verwendet, da
sie eine verbesserte Alterungsbeständigkeit gegenüber Hitze
(Wärmebeständigkeit)
und Witterung besitzt.
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Die
thermoplastische Elastomerzusammensetzung, die das hydrierte Blockcopolymer
enthält,
hat aber immer noch einige Probleme bei den Gummieigenschaften,
z.B. bei der Ölbeständigkeit,
der Verformungsgeschwindigkeit (bleibende Verformung) und der Gummielastizität bei hoher
Temperatur. Die Zusammensetzungen, die ein hydriertes Derivat des
oben genannten Blockcopolymers enthalten, sind vernetzt worden,
um die oben genannten Eigenschaften zu verbessern, und diese vernetzten
Verbindungen werden zum Beispiel in den japanischen Patentoffenlegungen
Nr. S59-6236 und S63-57662 sowie in den japanischen Patentveröffentlichungen
Nr. H3-49927, H3-11291 und H6-13628 offenbart.
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Die
vernetzten Zusammensetzungen der hydrierten Blockcopolymere, die
in den oben genannten Patentveröffentlichungen
offenbart werden, haben aber immer noch Probleme einer ungenügenden bleibenden Verformung
bei hoher Temperatur und insbesondere bei 100 °C und neigen dazu, mechanische
Stabilität
zu verlieren. Beim gegenwärtigen
Stand der Dinge bleiben sie daher immer noch unter dem Leistungsniveau,
das auf den Gebieten von vulkanisiertem Gummi verlangt wird. Darüber hinaus
haben sie viele Probleme bezüglich der
Verpressbarkeit, zum Beispiel eine niedrige Schmelzspannung des
stranggepressten Gegenstandes bei hoher Temperatur, was seine Formhaltigkeit
beeinträchtigt,
sowie verlängerte
Presszyklen bei Spritzgussartikeln.
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Jede
der in den oben genannten Patentveröffentlichungen offenbarten
Zusammensetzungen hat eine Shore-Härte A von 40 oder darüber und
wird weich gemacht, indem der Weichmachergehalt erhöht wird.
Dies verursacht aber beim derzeitigen Stand der Dinge praktische
Probleme wie klebrige Oberflächen
des gepressten Gegenstandes und ein Ausbluten des Weichmachers in
Gegenwart von Belastung in der Wärme.
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Es
ist ein Ziel der vorliegenden Erfindung, eine thermoplastische Elastomerzusammensetzung
zur Verfügung
zu stellen, die in ihrer Weichheit, bleibenden Verformung (sowohl
kurzzeitig als auch langzeitig) und Ölbeständigkeit ausgezeichnet und
im Ausbluten des Weichmachers kontrolliert ist. Es ist ein weiteres
Ziel der vorliegenden Erfindung, einen aus der oben genannten thermoplastischen
Elastomerzusammensetzung gepressten Gegenstand und Verbundkörper zur
Verfügung
zu stellen.
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ZUSAMMENFASSUNG DER ERFINDUNG
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Die
Erfinder der vorliegenden Erfindung haben nach umfangreichen Untersuchungen,
um die oben genannten Ziele zu erreichen, gefunden, dass eine thermoplastische
Elastomerzusammensetzung, die in ihrer Weichheit, bleibenden Verformung
und Verpressbarkeit ausgezeichnet und im Ausbluten des Weichmachers kontrolliert
ist, gewonnen werden kann, indem ein spezifisches, hydriertes Blockcopolymer-Elastomer
mit einem thermoplastischen Kunstharz von niedrigem Schmelzpunkt
und niedriger Schmelzviskosität
geschmolzen und geknetet wird, wodurch die vorliegende Erfindung
erreicht wird.
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Die
erste Erfindung ist eine thermoplastische Elastomerzusammensetzung,
enthaltend:
- a) 100 Gewichtsteile zumindest
eines hydrierten Blockcopolymers, ausgewählt aus der Gruppe, die aus
a1)
einem hydrierten Blockcopolymer, gewonnen durch Hydrierung eines
Blockcopolymers, das zusammengesetzt ist aus zumindest zwei Polymerblöcken A,
hauptsächlich
auf der Basis einer aromatischen Vinylverbindung, und aus zumindest
einem Polymerblock B, hauptsächlich
auf der Basis einer konjugierten Dienverbindung, und
a2) einem
hydrierten Blockcopolymer, gewonnen durch Hydrierung eines Blockcopolymers
auf der Basis einer konjugierten Dienverbindung besteht;
- b) 30 bis 150 Gewichtsteile eines Gummiweichmachers auf nichtaromatischer
Basis; und
- c) 3 bis 100 Gewichtsteile eines thermoplastischen Kunstharzes
mit einem durch DSC-Analyse
bestimmten Schmelzpunkt von 70 bis 140 °C und einer Schmelzviskosität von 400
bis 100 000 cps bei 140 °C.
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Die
zweite Erfindung ist die thermoplastische Elastomerzusammensetzung
der ersten Erfindung, die weiter d) 0,01 bis 3 Gewichtsteile eines
organischen Peroxids enthält.
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Die
dritte Erfindung ist die thermoplastische Elastomerzusammensetzung
der ersten oder zweiten Erfindung, worin das thermoplastische Kunstharz
als Komponente (c) zumindest ein thermoplastisches Kunstharz ist,
das aus der Gruppe ausgewählt
ist, die aus nichtpolarem Kunstharz und Kunstharz mit einer polaren Gruppe
besteht.
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Die
vierte Erfindung ist die thermoplastische Elastomerzusammensetzung
der dritten Erfindung, worin das nichtpolare Kunstharz ein Polyethylenwachs
ist.
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Die
fünfte
Erfindung ist die thermoplastische Elastomerzusammensetzung der
dritten Erfindung, in der das Kunstharz mit einer polaren Gruppe
zumindest eines der Kunstharze ist, die aus der Gruppe ausgewählt sind,
die aus Ionomer, Ethylen-Acrylsäure-Copolymer, Ethylen-Vinylacetat-Copolymer,
verseiftem Ethylen-Vinylacetat-Copolymer, Kunstharz auf Polyamidbasis,
thermoplastischem Elastomer auf Polyamidbasis, biologisch abbaubarem
Kunstharz auf Polyesterbasis, Kunstharz auf Polyesterbasis, thermoplasti schem
Elastomer auf Polyesterbasis, Kunstharz auf Polyurethanbasis und
thermoplastischem Elastomer auf Polyurethanbasis besteht.
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Die
sechste Erfindung ist die thermoplastische Elastomerzusammensetzung
der ersten oder zweiten Erfindung, die weiter e) 0,1 bis 5 Gewichtsteile
eines eine endständige
Hydroxylgruppe enthaltenden flüssigen Polybutadiens
oder eines Abkömmlings
davon enthält,
wenn die Komponente (c) ein polares Kunstharz ist.
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Die
siebente Erfindung ist die thermoplastische Elastomerzusammensetzung
der ersten oder zweiten Erfindung, die weiter f) 0,1 bis 5 Gewichtsteile
einer ungesättigten
Glycidylverbindung oder eines Abkömmlings davon enthält, wenn
die Komponente (c) ein polares Kunstharz ist.
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Die
achte Erfindung ist die thermoplastische Elastomerzusammensetzung
der ersten oder zweiten Erfindung, die weiter g) 0,1 bis 5 Gewichtsteile
einer ungesättigten
Carbonsäure
oder eines Abkömmlings
davon enthält,
wenn die Komponente (c) ein polares Kunstharz ist.
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Die
neunte Erfindung ist die thermoplastische Elastomerzusammensetzung
der ersten oder zweiten Erfindung, die weiter h) 0,1 bis 10 Gewichtsteile
eines Vernetzungshilfsmittels auf Esterbasis enthält.
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Die
zehnte Erfindung ist die thermoplastische Elastomerzusammensetzung
der ersten oder zweiten Erfindung, die weiter i) 0,1 bis 25 Gewichtsteile
eines mit Peroxid zersetzten Kunstharzes vom Polyolefintyp enthält.
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Die
elfte Erfindung ist ein aus der thermoplastischen Elastomerzusammensetzung
der ersten oder zweiten Erfindung gepresster Gegenstand.
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Die
zwölfte
Erfindung ist ein aus dem gepressten Gegenstand der elften Erfindung
zusammengesetztes elastisches Teil für medizinische, Lebensmittel-
oder Bubblejetdruckeranwendungen.
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Die
dreizehnte Erfindung ist ein durch thermisches Haftvermögen zusammengesetzter
Verbundkörper aus
dem gepressten Gegenstand der elften Erfindung und einem gepressten
Gegenstand aus Kunstharz auf Polypropylenbasis, die unter Erwärmen miteinander
verklebt werden.
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Die
vierzehnte Erfindung ist ein aus dem durch thermisches Haftvermögen gebildeten
Gegenstand der dreizehnten Erfindung zusammengesetztes elastisches
Teil für
medizinische, Lebensmittel- und Bubblejetdruckeranwendungen.
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KURZE BESCHREIBUNG DER
ZEICHNUNGEN
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1 ist
eine Vorderansicht des Prüfkörpers zur
Bestimmung des Peel-back-Widerstandes.
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2 ist
eine Querschnittsansicht des Prüfkörpers zur
Bestimmung des Peel-back-Widerstandes.
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3 ist
eine Querschnittsansicht des Prüfkörpers zur
Erklärung
des Verfahrens der Bestimmung des Peel-back-Widerstandes.
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- 1
- Prüfkörper
- 2
- Platte
aus der thermoplastischen Elastomerzusammensetzung
- 3
- Platte
aus einem Polypropylen-Kunstharz
- 4
- Papier
- 5
- Fläche mit
thermischem Haftvermögen
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EINGEHENDE BESCHREIBUNG
DER ERFINDUNG
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Die
thermoplastische Elastomerzusammensetzung der vorliegenden Erfindung
wird bezüglich
ihrer Bestandteile, ihres Herstellungsverfahrens, ihrer Anwendungen
usw. beschrieben.
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1. Bestandteile der thermoplastischen
Elastomerzusammensetzung
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(1) Zumindest ein hydriertes
Blockcopolymer, ausgewählt
aus der Gruppe, die besteht aus: a1) einem hydrierten Blockcopolymer,
gewonnen durch Hydrierung eines Blockcopolymers, das aus zumindest
zwei Polymerblöcken
A hauptsächlich
auf der Basis einer aromatischen Vinylverbindung und aus zumindest
einem Polymerblock B hauptsächlich
auf der Basis einer konjugierten Dienverbindung zusammengesetzt
ist, und a2) einem hydrierten Blockcopolymer, gewonnen durch Hydrierung
eines Blockcopolymers auf der Basis einer konjugierten Dienverbindung
als der Komponente (a)
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Das
hydrierte Blockcopolymer (a1) für
die thermoplastische Elastomerzusammensetzung der vorliegenden Erfindung,
das durch Hydrierung eines Blockcopolymers gewonnen wird, das aus
zumindest zwei Polymerblöcken
A hauptsächlich
auf der Basis einer aromatischen Vinylverbindung und aus zumindest
einem Polymerblock B hauptsächlich auf
der Basis einer konjugierten Dienverbindung zusammengesetzt ist,
ist ein Polymer, das durch Hydrierung eines Blockcopolymers gewonnen
wird, das aus zumindest zwei Polymerblöcken A hauptsächlich auf
der Basis einer aromatischen Vinylverbindung und aus zumindest einem
Polymerblock B hauptsächlich
auf der Basis einer konjugierten Dienverbindung zusammengesetzt
ist. Die Beispiele für
das hydrierte Blockcopolymer (a1) sind die hydrierten Blockcopolymere
einer aromatischen Vinylverbindung und einer konjugierten Dienverbindung,
die die Strukturen A-B-A, B-A-B-A oder A-B-A-B-A besitzen.
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Der
hauptsächlich
auf einer aromatischen Vinylverbindung beruhende Polymerblock A
kann aus der aromatischen Vinylverbindung allein oder aus einem
Copolymer der aromatischen Vinylverbindung und einer anderen, wahlfreien
Komponente, zum Beispiel einer konjugierten Dienverbindung, die
weniger als 50 Gewichtsprozent ausmacht, zusammengesetzt sein.
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Der
hauptsächlich
auf einer konjugierten Dienverbindung beruhende Polymerblock B kann
aus der konjugierten Dienverbindung allein oder aus einem Copolymer
der konjugierten Dienverbindung und einer anderen, wahlfreien Komponente,
zum Beispiel einer aromatischen Vinylverbindung, die weniger als
50 Gewichtsprozent ausmacht, zusammengesetzt sein.
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Zu
den aromatischen Vinylverbindungen, die für die vorliegende Erfindung
nützlich
sind, gehören
Styrol, α-Methylstyrol,
Vinyltoluol und p-tert-Butylstyrol. Sie können entweder individuell oder
in Kombination verwendet werden. Von den oben genannten Verbindungen
wird Styrol stärker
bevorzugt. Zu den konjugierten Dienverbindungen, die als die wahlfreie
Komponente des Polymerblocks A nützlich
sind, gehören
Butadien, Isopren, 1,3-Pentadien und 2,3-Dimethyl-1,3-butadien.
Sie können
entweder individuell oder in Kombination verwendet werden. Von den
oben genannten Verbindungen werden Butadien, Isopren und ein Gemisch
aus diesen Verbindungen stärker
bevorzugt.
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Der
hauptsächlich
auf einer konjugierten Dienverbindung beruhende Polymerblock B für das hydrierte Blockcopolymer,
das durch Hydrierung eines Blockcopolymers, das aus zumindest zwei
Polymerblöcken
A hauptsächlich
auf der Basis einer aromatischen Vinylverbindung und aus zumindest
einem Polymerblock B hauptsächlich
auf der Basis einer konjugierten Dienverbindung zusammengesetzt
ist, gewonnen wird, ist im Ausmass der Hydrierung nicht begrenzt.
Jedoch beträgt
es bevorzugt 50 % oder darüber,
stärker
bevorzugt 55 % und darüber,
noch stärker
bevorzugt 60 % und darüber.
Seine mikroskopische Struktur ist ebenfalls nicht begrenzt. Wenn
der Block B nur aus Butadien zusammengesetzt ist, stellt zum Beispiel
die mikroskopische 1,2-Struktur bevorzugt 20 bis 50 Gewichtsprozent
des Polybutadienblocks dar, besonders bevorzugt 25 bis 45 Gewichtsprozent.
Die 1,2-Bindung kann für
den Block selektiv hydriert sein. Wenn der Block B aus einer Mischung
von Isopren und Butadien zusammengesetzt ist, stellt die mikroskopische
1,2-Struktur bevorzugt 50 % oder darunter, stärker bevorzugt 25 % oder darunter,
noch stärker
bevorzugt 15 % oder darunter dar.
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Wenn
der Block B aus Isopren als der einzigen Komponente zusammengesetzt
ist, haben bevorzugt 70 bis 100 Gewichtsprozent des Isoprens im
Polyisoprenblock die 1,4-Mikrostruktur,
und bevorzugt sind 90 % oder mehr von der vom Isopren abgeleiteten
aliphatischen Doppelbindung hydriert.
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Wenn
das hydrierte Blockcopolymer für
spezifische Anwendungen verwendet wird, kann die oben genannte hydrierte
Verbindung wie erforderlich bevorzugt für diese Anwendungen verwendet
werden.
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Sowohl
in dem hauptsächlich
auf einer aromatischen Vinylverbindung beruhenden Polymerblock A
als auch in dem hauptsächlich
auf einer konjugierten Dienverbindung beruhenden Polymerblock B
kann die Verteilung der aromatischen Vinylverbindung oder der konjugierten
Dienverbindung in der Molekülkette
als statistisch, "tapered", teilweise Block
oder eine wahlfreie Kombination davon dargestellt werden. Wenn zwei
oder mehr Polymerblöcke
A vorhanden sind, die hauptsächlich
auf einer aromatischen Vinylverbindung beruhen, können sie
strukturell gleich oder verschieden sein, und dies sind auch Polymerblöcke B, die
hauptsächlich
auf einer konjugierten Dienverbindung beruhen.
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Das
Blockcopolymer, das durch Hydrierung eines Blockcopolymers gewonnen
wird, das aus zumindest zwei Polymerblöcken A hauptsächlich auf
der Basis einer aromatischen Vinylverbindung und aus zumindest einem
Polymerblock B hauptsächlich
auf der Basis einer konjugierten Dienverbindung zuammengesetzt ist,
hat bevorzugt ein Zahlenmittel des Molekulargewichts von 5000 bis
1 500 000, stärker
bevorzugt von 10 000 bis 550 000 und noch stärker bevorzugt von 100 000
bis 400 000. Die Molekulargewichtsverteilung beträgt 10 oder
darunter. Die Molekülstruktur
des Blockcopolymers kann geradkettig, verzweigt, radial oder eine
wahlfreie Kombination davon sein.
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Zu
konkreten Beispielen des Blockcopolymers, das durch Hydrierung eines
Blockcopolymers gewonnen wird, das aus zumindest zwei Polymerblöcken A hauptsächlich auf der
Basis einer aromatischen Vinylverbindung und aus zumindest einem
Polymerblock B hauptsächlich
auf der Basis einer konjugierten Dienverbindung zuammengesetzt ist,
gehören
Styrol-Ethylen/Buten-Styrol-Copolymer (SEBS), Styrol-Ethylen/Propylen-Styrol-Copolymer (SEPS),
Styrol-Ethylen/Ethylen/Propylen-Styrol-Copolymer (SEEPS) und Styrol-Butadien/Butylen-Styrol-Copolymer
(teilweise hydriertes Styrol-Butadien-Styrol-Copolymer, SBBS).
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Zur
Herstellung des Blockcopolymers, das durch Hydrierung eines Blockcopolymers
gewonnen wird, das aus zumindest zwei Polymerblöcken A hauptsächlich auf
der Basis einer aromatischen Vinylverbindung und aus zumindest einem
Polymerblock B hauptsächlich
auf der Basis einer konjugierten Dienverbindung zuammengesetzt ist,
sind eine Anzahl von Verfahren vorgeschlagen worden. Eines der repräsentativen
Verfahren beinhaltet eine in einem inerten Medium in Gegenwart von
Lithium- oder Ziegler-Katalysator
ausgeführte Blockpolymerisation,
wie in der japanischen Patentveröffentlichung
Nr. S40-23798 offenbart. Das anfallende Blockcopolymer kann in einem
inerten Medium in Gegenwart eines Hydrierkatalysators durch ein
bekanntes Verfahren hydriert werden.
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Zu
den für
die vorliegende Erfindung als Komponente (a2) nützlichen hydrierten Blockcopolymeren
einer konjugierten Dienverbindung gehört ein Blockcopolymer (CEBC),
das aus einem kristallinen Ethylenblock und einem durch Hydrierung
eines Butadien-Blockcopolymers gewonnenen nichtkristallinen Ethylen-Buten-Block
zusammengesetzt ist. Die hydrierten Blockcopolymere einer konjugierten
Dienverbindung können entweder
individuell oder in Kombination verwendet werden.
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(2) Gummiweichmacher auf
nichtaromatischer Basis als Komponente (b)
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Zu
den Gummiweichmachern auf nichtaromatischer Basis als Komponente
(b) für
die thermoplastische Elastomerzusammensetzung der vorliegenden Erfindung
gehören
ein Mineralöl
auf nichtaromatischer Basis und ein flüssiges oder niedermolekulares
synthetisches Mittel. Die Mineralöl-Gummiweichmacher sind allgemein
eine Mischung von aromatischen Ring-, naphthenischen Ring- und paraffinischen
Kettenverbindungen. Sie unterscheiden sich voneinander durch die
auf Paraffin, Naphthen und Aromaten beruhenden, wenn die Kohlenstoffe
in den Paraffinketten 50 % des gesamten Kohlenstoffs oder mehr,
die in den Naphthenringen 30 bis 40 % und die aromatischen 30 %
oder mehr ausmachen.
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Die
Mineralöl-Gummiweichmacher,
die als Komponente (b) der vorliegenden Erfindung nützlich sind, sind
die auf Paraffin- oder Naphthenbasis. Die Verwendung eines Weichmachers
auf aromatischer Basis ist unerwünscht,
da er die Komponente (a) löslich
macht und die Vernetzungsreaktionen verzögert, mit dem Ergebnis, dass
die Eigenschaften der anfallenden Zusammensetzung eventuell nicht
verbessert sind. Die Komponente (b) für die vorliegende Erfindung
ist bevorzugt eine auf Paraffin beruhende, und die mit einem niedrigeren
aromatischen Ringgehalt wird stärker
bevorzugt.
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Der
Gummiweichmacher auf nichtaromatischer Basis hat bevorzugt eine
kinematische Viskosität
von 20 bis 50 000 cSt bei 37,8 °C
und von 5 bis 1500 cSt bei 100 °C,
einen Stockpunkt von –10
bis –15 °C und einen
Flammpunkt (COC) von 170 bis 300 °C.
Darüber
hinaus hat er bevorzugt ein Gewichtsmittel des Molekulargewichts
von 100 bis 2000.
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Die
Komponente (b) wird, wenn die Komponente (a1) als Komponente (a)
verwendet wird, zu 30 bis 150 Gewichtsteilen je 100 Gewichtsteile
der Komponente (a1) eingearbeitet, bevorzugt zu 50 bis 120 Gewichtsteilen.
Unterhalb von 30 Gewichtsteilen hat die anfallende thermoplastische
Elastomerzusammensetzung eventuell eine verschlechterte Verpressbarkeit, übermässig grosse
Härte und
verschlechterte Weichheit, mit dem Ergebnis, dass die Zusammensetzung
eventuell nicht das Produkt mit Gummigefühl liefert. Oberhalb von 150
Gewichtsteilen andererseits ist die anfallende thermoplastische
Elastomerzusammensetzung dafür anfällig, ein
Ausbluten des Weichmachers zu erleiden, während der gepresste Gegenstand
dafür anfällig ist, eine
Schichtentrennung und/oder ein Abheben der Komponenten, Verformung
und Fliesslinien auf den Oberflächen
zu erleiden.
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Die
Komponente (b) wird, wenn die Komponente (a2) als Komponente (a)
verwendet wird, zu 30 bis 170 Gewichtsteilen je 100 Gewichtsteile
der Komponente (a2) eingearbeitet, bevorzugt zu 50 bis 160 Gewichtsteilen.
Unterhalb von 30 Gewichtsteilen hat die anfallende thermoplastische
Elastomerzusammensetzung eventuell eine verschlechterte Verpressbarkeit, übermässig grosse
Härte und
verschlechterte Weichheit, mit dem Ergebnis, dass die Zusammensetzung
eventuell nicht das Produkt mit Gummigefühl liefert. Oberhalb von 170
Gewichtsteilen andererseits ist die anfallende thermoplastische
Elastomerzusammensetzung dafür anfällig, ein
Ausbluten des Weichmachers zu erleiden, während der gepresste Gegenstand
dafür anfällig ist, eine
Schichtentrennung und/oder ein Abheben der Komponenten, Verformung
und Fliesslinien auf den Oberflächen
zu erleiden.
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(3) Thermoplastischer
Kunststoff mit einem mit DSC bestimmten Schmelzpunkt von 70 bis
140 °C und
einer Schmelzviskosität
von 400 bis 100 000 cps bei 140 °C
als Komponente (c)
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Die
thermoplastische Kunstharzkomponente (c) für die thermoplastische Elastomerzusammensetzung
der vorliegenden Erfindung bewirkt ein beschleunigtes Dispergieren
des Gummis in der anfallenden thermoplastischen Elastomerzusammensetzung,
ein verbessertes Aussehen des gepressten Gegenstandes und eine Anpassung
der Härte
und Schrumpfung.
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Die
Komponente (c) hat einen mit DSC bestimmten Schmelzpunkt (Tm) von
70 bis 140 °C,
bevorzugt von 100 bis 120 °C.
Bei Tm der Komponente (c) ausserhalb des genannten Bereichs hat
die anfallende thermoplastische Elastomerzusammensetzung eventuell
eine verschlechterte Abstimmung zwischen Weichheit, bleibender Verformung
und Verpressbarkeit. Darüber
hinaus hat die Komponente (c) eine Schmelzviskosität von 400
bis 100 000 cps bei 140 °C,
bevorzugt von 500 bis 10 000 cps. Bei einer Schmelzviskosität von weniger
als 400 cps bei 140 °C
hat die anfallende thermoplastische Elastomerzusammensetzung eventuell
eine verschlechterte Gummielastizität. Bei mehr als 100 000 cps
hat sie eventuell eine verschlechterte Verpressbarkeit.
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Das
als Komponente (c) verwendete thermoplastische Kunstharz ist zumindest
ein thermoplastisches Kunstharz, das aus der Gruppe ausgewählt ist,
die aus einem nichtpolaren Kunstharz und einem Kunstharz mit einer
polaren Gruppe besteht. Zu den für
die Komponente (c) nützlichen
nichtpolaren Kunstharzen gehören Polyolefinkunstharze
von niedrigem Molekulargewicht und niedrigem Schmelzpunkt, z.B.
Polyethylen und Polypropylen und konkreter Polyethylenwachs. Zu
den Kunstharzen mit einer polaren Gruppe gehören diejenigen mit niedrigem
Molekulargewicht und niedrigem Schmelzpunkt, z.B. Ionomer, Ethylen-Acrylsäure-Copolymer, Ethylen-Vinylacetat-Copolymer,
verseiftes Ethylen-Vinylacetat-Copolymer, Kunstharz auf Polyamidbasis,
thermoplastisches Elastomer auf Polyamidbasis, biologisch abbaubares
Kunstharz auf Polyesterbasis, Kunstharz auf Polyesterbasis, thermoplastisches
Elastomer auf Polyesterbasis, Kunstharz auf Polyurethanbasis und thermoplastisches
Elastomer auf Polyurethanbasis. Diese thermoplastischen Kunstharze
können
entweder individuell oder in Kombination verwendet werden.
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Zu
den bevorzugten Beispielen der für
die Komponente (c) nützlichen
Kunstharze gehören
Polyethylenwachs, das nichtpolar ist, und biologisch abbaubares
Kunstharz auf Polyesterbasis, das eine polare Gruppe besitzt.
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Zu
für die
vorliegende Erfindung nützlichen
Polyethylenwachsen gehört
Polyethylen aus verzweigtem Homopolymer. Das Polyethylenwachs hat
einen Schmelzpunkt von 101 bis 115 °C, eine Dichte von 0,91 bis 0,93
g/cm3 und eine Viskosität von etwa 6000 cps, bestimmt
bei 140 °C
mit einem Brookfield LVDVII+-Viskosimeter (Spindel Nr. SC4-18, 60 U/min). Zu
diesem Typ von Polyethylenwachs gehört das von Allied Signal (Morristown,
NJ, USA) gelieferte Polyethylenwachs A-C735.
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Zu
für die
vorliegende Erfindung nützlichen,
biologisch abbaubaren Kunstharzen auf Polyesterbasis gehören biologisch
abbaubare aliphatische Polyester. Dazu gehören die im industriellen Massstab
durch dehydrierende Polykondensations- und Dioleliminierungsreaktionen
mit einer aliphatischen Dicarbonsäure und einer überschüssigen Menge
von Diol als Ausgangsverbindungen synthetisierten; die eine aromatische
Verbindung einbeziehenden; die durch ringöffnende Polymerisierung von
Lactid und Polykondensation von Milchsäure erzeugten; Polycaprolacton
von erhöhtem
Molekulargewicht; und aus Kohlenmonoxid und Formalin synthetisierte
Polyglykolsäure.
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Von
den biologisch abbaubaren aliphatischen Polyestern ist der statistische
aliphatisch-aromatische Copolyester ein Kunstharz auf der Basis
von copolymerisiertem Polyester aus einem Diol, einer Fettsäure und einer
aromatischen Säure
mit einer sich wiederholenden Einheit [-{(O-R1-O)a-(CO-R2CO)b}-{(O-R3-O)c-(CO-Ar-CO)d}-].
Er kann als wahlfreie Komponente ein Verzweigungsmittel (BA)x einbeziehen und dann die Struktur [-{(O-R1-O)a-(CO-R2CO)b}-{(O-R3-O)c-(CO-Ar-CO)d}-](BA)x besitzen.
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In
der erwähnten,
sich wiederholenden Einheit hat der Fettsäurerest -CO-R2-CO- drei bis 40 Kohlenstoffatome,
bevorzugt 3 bis 12 Kohlenstoffatome, wobei die Fettsäure aus
der Gruppe ausgewählt
ist, die z.B. aus Malon-, Bernstein-, Glutar-, Adipin-, Pimelin-,
Azelain-, Sebacin-, Fumar-, 2,2-Dimethylglutar-, Kork-, 1,3-Cyclopentandicarbon-,
1,4-Cyclohexandicarbon-,
1,3-Cyclohexandicarbon-, Diglykol-, Itacon-, Malein- und 2,5-Norbornandicarbonsäure besteht.
Darüber
hinaus sind Hydroxysäuren,
z.B. 4-(Hydroxymethyl)cyclohexancarbon-, Hydroxypivalin-, 6-Hydroxyhexan-,
Glykol- und Milchsäure
und ein esterbildender Abkömmling davon
auch als die Fettsäurekomponente
zur Herstellung dieser Copolyester nützlich.
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Der
aromatische Säurerest
-CO-Ar-CO- hat 8 bis 40 Kohlenstoffatome, bevorzugt 8 bis 14 Kohlenstoffatome,
wobei die aromatische Säure
aus der Gruppe ausgewählt
ist, die aus 1,4-Terephthal-, 1,3-Terephthal-, 2,6-Naphthoe- und
1,5-Naphthoesäure,
esterbildenden Abkömmlingen
davon sowie einer Kombination davon besteht.
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Der
Diolrest -O-R1-O- bzw. -O-R3-O-
hat 2 bis 20 Kohlenstoffatome, wobei das Diol aus der Gruppe ausgewählt ist,
die aus Ethylenglykol, Diethylenglykol, Propylenglykol, 1,3-Propandiol,
2,2-Dimethyl-1,3-propandiol, 1,3-Butandiol, 1,4-Butandiol, 1,5-Pentandiol, 1,6-Hexandiol,
2,2,4-Trimethyl-1,6-hexandiol, Thiodiethanol, 1,3-Cyclohexandimethanol,
1,4-Cyclohexandimethanol, 2,2,4,4-Tetramethyl-1,3-cyclobutandiol,
Triethylenglykol, Tetraethylenglykol und einer Kombination davon
besteht. Die Diolkomponenten können
gleich oder unterschiedlich sein.
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Das
Verzweigungsmittel (BA)x (wo x die Gewichtsprozente
des Verzweigungsmittels darstellt, bevorzugt 0,01 bis 10 %, stärker bevorzugt
0,1 bis 1,0 %) als wahlfreie Komponente hat bevorzugt ein Gewichtsmittel
des Molekulargewichts von etwa 50 bis 5000, stärker bevorzugt von 92 bis 3000.
Zu den Beispielen gehören ein
Polyol mit 3 bis 6 Hydroxygruppen, eine Polycarbonsäure mit
3 oder 4 Carboxygruppen und eine Hydroxysäure mit insgesamt 3 bis 6 Hydroxyl-
und Carboxylgruppen. Zu den niedermolekularen Polyolen gehören Glycerin,
Trimethylolpropan, 1,2,4-Butantriol, Pentaerythrit, 1,2,6-Hexantriol, Sorbit,
1,1,4,4-Tetrakis(hydroxymethyl)cyclohexan, Tris(2-hydroxyethyl)isocyanurat
und Dipentaerythrit. Zu den hochmolekularen Polyolen (Mw 400 bis
3000) gehören
Triole, die durch Kondensation von Alkylenoxiden mit zwei bis drei
Kohlenstoffatomen in Gegenwart eines Polyols als Initiators erzeugt
werden. Zu den Polycarbonsäuren
gehören
Hemimellit-, Trimellit-, Trimesin-, Pyromellit-, Benzoltetracarbon-,
Benzophenontetracarbon-, 1,1,2,2-Ethantetracarbon-, 1,1,2-Ethantricarbon-,
1,3,5-Pentantricarbon- und 1,2,3,4-Cyclopentantetracarbonsäure. Diese
Säuren
können
verwendet werden, aber sie werden bevorzugt in Gestalt des cyclischen
Anhydrids verwendet, wenn der niedere Alkylester oder ein cyclisches
Anhydrid gebildet werden können.
Zu den Hydroxysäuren
gehören Äpfel-, Citronen-,
Wein-, 3-Hydroxyglutar-, Schleim-, Trihydroxyglutar- und 4-(β-Hydroxyethyl)phthalsäure. Diese Hydroxysäuren enthalten
insgesamt drei oder mehr Hydroxyl- und Carboxylgruppen.
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Von
diesen sind stärker
bevorzugte Verzweigungsmittel Trimellit- und Trimesinsäure, Pentaerythrit, Trimethylolpropan
und 1,2,4-Butantriol.
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Zu
den in der vorliegenden Erfindung zweckmässig verwendeten biologisch
abbaubaren Polyestern auf aliphatischer Basis gehören Polybutylensuccinat
(ein Zweikomponentenkondensat von Bernsteinsäure und 1,4-Butandiol), Polybutylensuccinatadipat
(ein Dreikomponentenkondensat von Bernsteinsäure, Adipinsäure und
1,4-Butandiol) und Polybutylensuccinatterephthalat (ein Dreikomponentenkondensat
von Bernsteinsäure,
Terephthalsäure
und 1,4-Butandiol).
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In
die Struktur der biologisch abbaubaren Polyester auf aliphatischer
Basis für
die vorliegende Erfindung kann eine reaktive Gruppe eingebaut sein,
z.B. eine Isocyanat- oder eine Urethangruppe, um innerhalb der Grenzen,
die der biologischen Abbaubarkeit nicht abträglich sind, die Funktionalität zu modifizieren.
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Biologisch
abbaubare Kunstharze, die im Handel erhältlich sind, können als
die biologisch abbaubaren Polyester auf aliphatischer Basis für die vorliegende
Erfindung verwendet werden. Zu diesen gehören Bionolle (Showa Highpolymer),
Easter Bio (Eastman Chemicals), Biopol (Monsanto Japan), Biomax
(DuPont) und Ecoflex (BASF). Das Kunstharz kann in Abhängigkeit
von den konkreten Anwendungen und Eigenschaften wahlfrei gewählt werden.
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Die
Komponente (c) wird zu 3 bis 100 Gewichtsteilen je 100 Gewichtsteile
der Komponente (a) eingearbeitet, bevorzugt zu 10 bis 50 Gewichtsteilen,
stärker
bevorzugt zu 20 bis 50 Gewichtsteilen. Unterhalb von drei Gewichtsteilen
hat die anfallende thermoplastische Elastomerzusammensetzung eventuell
verschlechterte Verpressbarkeit, während der gepresste Gegenstand
dafür anfällig ist,
eine Schichtentrennung und/oder ein Abheben der Komponenten, Verformung
und Fliesslinien auf den Oberflächen
zu erleiden.
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Bei über 100
Gewichtsteilen hat andererseits die anfallende thermoplastische
Elastomerzusammensetzung eventuell auch eine verschlechterte Verpressbarkeit, übermässig grosse
Härte und
verschlechterte Weichheit, mit dem Ergebnis, dass die Zusammensetzung
eventuell nicht das Produkt mit Gummigefühl liefert.
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(4) Organisches Peroxid
als Komponente (d)
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In
die thermoplastische Elastomerzusammensetzung der vorliegenden Erfindung
kann die organische Peroxidkomponente (d) wie erforderlich eingearbeitet
werden. Die organische Peroxidkomponente (d) bewirkt die Entstehung
von Radikalen, die miteinander in der Art einer Kettenreaktion reagieren,
um die Verbindung (a) zu vernetzen. Sie bewirkt auch je nach den
Umständen
eine Pfropfpolymerisation der Komponenten (e) bis (g) mit der Komponente
(a). Zu den für
die Komponente (d) nützlichen
Verbindungen gehören
Dicumylperoxid, Di-tert-butylperoxid, 2,5-Dimethyl-2,5-di(tert-butylperoxy)hexan,
2,5-Dimethyl-2,5-di(tert-butylperoxy)hexin-3, 1,3-Bis(tert-butylperoxyisopropyl)benzol,
1,1-Bis(tert-butylperoxy)-3,3,5-trimethylcyclohexan,
n-Butyl-4,4-bis(tert-butylperoxy)valerat, Benzoylperoxid, p-Chlorbenzoylperoxid,
2,4-Dichlorbenzoylperoxid, tert-Butylperoxybenzoat, tert-Butylperoxyisopropylcarbonat,
Diacetylperoxid, Lauroylperoxid und tert-Butylcumylperoxid. Von diesen werden
2,5-Dimethyl-2,5-di(tert-butylperoxy)hexan und 2,5-Dimethyl-2,5-di(tert-butylperoxy)hexin-3
wegen ihrer Eigenschaften bezüglich
Geruch, Farbe und Sicherheit gegenüber einem Versengen besonders
bevorzugt.
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Die
Komponente (d) wird zu 0,01 bis 3 Gewichtsteilen je 100 Gewichtsteile
der Komponente (a) eingearbeitet, bevorzugt zu 0,05 bis 1,0 Gewichtsteilen.
Bei weniger als 0,01 Gewichtsteilen hat die anfallende thermoplastische
Elastomerzusammensetzung wegen einer ungenügenden Vernetzung eventuell
eine ungenügende
Wärmebeständigkeit
und mechanische Festigkeit. Bei mehr als drei Gewichtsteilen kann
andererseits die anfallende thermoplastische Elastomerzusammensetzung
eine verschlechterte Verpressbarkeit haben.
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(5) Flüssiges Polybutadien mit einer
endständigen
Hydroxylgruppe als Komponente (e)
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In
die thermoplastische Elastomerzusammensetzung der vorliegenden Erfindung
kann ein flüssiges Polybutadien
mit einer endständigen
Hydroxylgruppe wie erforderlich als die Komponente (e) eingearbeitet werden,
wenn die Komponente (c) ein polares Kunstharz ist. Die Komponente
(e) bewirkt eine Kontrolle das Ausblutens des Weichmachers aus der
thermoplastischen Elastomerzusammensetzung, hauptsächlich durch seine
Pfropfpolymerisation mit der Komponente (a) in Gegenwart eines Peroxids,
während
die Elastomerzusammensetzung geschmolzen ist. Das flüssige Polybutadien
mit einer endständigen
Hydroxylgruppe als die Komponente (e) ist bei Raumtemperatur eine
durchsichtige, polymere Flüssigkeit
mit der mikroskopischen Struktur vom Typ der Vinyl-1,2-Bindungen, Trans-1,4-Bindungen
und Cis-1,4-Bindungen in der Hauptkette. Der Vinyl-1,2-Bindungstyp macht
bevorzugt 30 Gewichtsprozent oder weniger aus. Bei über 30 Gewichtsprozent
hat die anfallende Zusammensetzung eventuell verschlechterte Tieftemperatureigenschaften
und ist daher unerwünscht.
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Das
flüssige
Polybutadien mit endständiger
Hydroxylgruppe enthält
die Hydroxylgruppen bevorzugt zu 0,05 bis 3,0 mol/kg, wenn nach
JIS K-1557 bestimmt, und stärker
bevorzugt zu 0,1 bis 1,5 mol/kg.
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Das
flüssige
Polybutadien mit endständiger
Hydroxylgruppe hat bevorzugt ein Zahlenmittel des Molekulargewichts
von 1000 bis 5000, stärker
bevorzugt von 2000 bis 4000. Bei einem Zahlenmittel des Molekulargewichts
von weniger als 1000 hat die anfallende thermoplastische Elastomerzusammensetzung
einen verschlechterten Verformungswiderstand in der Wärme. Bei
mehr als 5000 hat andererseits die anfallende thermoplastische Elastomerzusammensetzung
eine verschlechterte Verträglichkeit.
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Darüber hinaus
kann das flüssige
Polybutadien mit endständiger
Hydroxylgruppe eine copolymerisierbare Verbindung sein, die eine
oder mehr als eine Gruppe aufweist, die aus der Gruppe ausgewählt ist,
die aus Epoxy-, Hydroxyl-, Isocyanat- und Carboxylgruppe besteht.
Von diesen wird diejenige mit einer Hydroxylgruppe und einer für Copolymerisation
reaktiven ungesättigten
Doppelbindung besonders bevorzugt. Sie ist im Handel erhältlich,
zum Beispiel R-45HTTM, von Idemitsu Petrochemical
geliefert.
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Wenn
die Komponente (e) verwendet wird, wird sie zu 0,1 bis 5 Gewichtsteilen
je 100 Gewichtsteile der Komponente (a) verwendet, bevorzugt zu
0,1 bis 3 Gewichtsteilen und stärker
bevorzugt zu 0,1 bis 2 Gewichtsteilen. Bei weniger als 0,1 Gewichtsteilen
kann die anfallende thermoplastische Elastomerzusammensetzung eine
ungenügende
Verträglichkeit
und verschlechterte Verpressbarkeit besitzen, wenn die Komponente
(c) ein Kunstharz mit einer polaren Gruppe ist. Bei mehr als 5 Gewichtsteilen
kann andererseits der aus der anfallenden thermoplastischen Elastomerzusammensetzung
gepresste Gegenstand wegen Ausbluten der Komponente (e) klebrig
sein.
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(6) Ungesättigte Glycidylverbindung
oder deren Abkömmling
als die Komponente (f)
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In
die thermoplastische Elastomerzusammensetzung der vorliegenden Erfindung
kann eine ungesättigte
Glycidylverbindung oder deren Abkömmling wie erforderlich als
die Komponente (f) eingearbeitet werden, wenn die Komponente (c)
ein polares Kunstharz ist. Die Komponente (f) wird als der Modifikator
verwendet. Sie hat im Molekül
zusätzlich
zu einer Glycidylgruppe bevorzugt eine ungesättigte Gruppe, die in der Lage
ist, mit der Olefinzusammensetzung zu copolymerisieren. Die besonders
bevorzugte Glycidylverbindung ist Glycidylmethacrylat (GMA). Der
Modifikator bewirkt eine Modifizierung der weichen Komponente des
Blockcopolymers und des hydrierten Blockcopolymers in der Elastomerkomponente
(a), um die Verträglichkeit
mit dem polaren Kunstharz mit polarer Gruppe zu verbessern.
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Wenn
die Komponente (f) verwendet wird, wird sie zu 0,1 bis 5 Gewichtsteilen
je 100 Gewichtsteile der Komponente (a) eingearbeitet, besonders
bevorzugt zu 0,1 bis 1 Teilen. Bei mehr als 5 Gewichtsteilen kann das
anfallende thermoplastische Elastomer einen verschlechterten Verformungswiderstand
in der Wärme
und verschlechterte mechanische Eigenschaften haben, und wenn die
Komponente (c) eine polare Gruppe besitzt, hat die Komponente (f)
eventuell nicht mehr die Wirkung, die Verträglichkeit zu verbessern.
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(7) Ungesättigte Carbonsäure oder
Abkömmling
davon als die Komponente (g)
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In
die thermoplastische Elastomerzusammensetzung der vorliegenden Erfindung
kann eine ungesättigte
Carbonsäure
oder deren Abkömmling
wie erforderlich als die Komponente (g) eingearbeitet werden, wenn die
Komponente (c) ein polares Kunstharz ist. Die Komponente (g) wird
als der Modifikator benutzt. Sie ist bevorzugt Acryl-, Methacryl-,
Malein- oder Dicarbonsäure
oder ein Abkömmling
davon, z.B. eine Säure,
ein Halogenid, ein Amid, ein Imid, ein Anhydrid oder ein Ester,
von denen Maleinsäureanhydrid
(MAH) besonders bevorzugt wird. Der Modifikator bewirkt eine Modifizierung
der Komponente (a), um die Verträglichkeit
mit dem Kunstharz mit polarer Gruppe zu verbessern.
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Wenn
die Komponente (g) verwendet wird, wird sie zu 0,1 bis 5 Gewichtsteilen
je 100 Gewichtsteile der Komponente (a) eingearbeitet, besonders
bevorzugt zu 0,1 bis 1 Gewichtsteilen. Bei mehr als 5 Gewichtsteilen
kann das anfallende thermoplastische Elastomer stark vergilben,
einen verschlechterten Verformungswiderstand in der Wärme und
verschlechterte mechanische Eigenschaften haben, und wenn die Komponente (c)
eine polare Gruppe besitzt, hat die Komponente (g) eventuell nicht
mehr die Wirkung, die Verträglichkeit
zu verbessern.
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(8) Vernetzungshilfsmittel
auf Esterbasis als die Komponente (h)
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In
die thermoplastische Elastomerzusammensetzung der vorliegenden Erfindung
kann wie erforderlich ein Vernetzungshilfsmittel auf Esterbasis
als die Komponente (h) eingearbeitet werden. Die Komponente (h)
kann während
des Vernetzungsschrittes in Gegenwart des organischen Peroxids als
der Komponente (d) in die Herstellung der thermoplastischen Elastomerzusammensetzung
eingebracht werden, um einheitliche und wirksame Vernetzungsreaktionen
zu bewirken. Wenn in einer grossen Menge eingesetzt, kann sie den Gummiweichmacher
auf nichtaromatischer Basis und insbesondere ein niedermolekulares Öl auf Paraffinbasis
angemessen vernetzen, um sein Ausbluten aus der thermoplastischen
Elastomerzusammensetzung zu kontrollieren.
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Zu
den für
die Komponente (h) nützlichen
Verbindungen gehören
mehrfunktionelle Methacrylatverbindungen, z. B. Triallylcyanurat,
Ethylenglykoldimethacrylat, Diethylenglykoldimethacrylat, Triethylenglykoldimethacrylat,
Tetraethylenglykoldimethacrylat, Polyethylenglykoldimethacrylat
mit 9 bis 14 sich wiederholenden Ethylenglykoleinheiten, Trimethylolpropantrimethacrylat,
Allylmethacrylat, 2-Methyl-1,8-octandioldimethacrylat und 1,9-Nonandioldimethacrylat;
mehrfunktionelle Acrylatverbindungen, z. B. Polyethylenglykoldiacrylat, 1,6-Hexandioldiacrylat,
Neopentylglycoldiacrylat und Propylenglykoldiacrylat; und mehrfunktionelle
Vinylverbindungen, z. B. Vinylbutylat und Vinylstearat. Sie können entweder
individuell oder in Kombination verwendet werden. Von diesen Vernetzungshilfsmitteln
werden die mehrfunktionellen Acrylat- und Methacrylatverbindungen
stärker
bevorzugt, und Triethylenglykoldimethacrylat und Tetraethylenglykoldimethacrylat
werden noch stärker
bevorzugt. Diese Verbindungen sind leicht zu handhaben, bewirken
eine Solubilisierung des organischen Peroxids und helfen daher bei
der Dispergierung des Peroxids und befördern einheitliche, wirksame
Vernetzungsreaktionen unter Erwärmung,
um eine thermoplastische Elastomerzusammensetzung von gut ausgeglichener
Härte und
Gummielastizität
zu ergeben.
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Wenn
die Komponente (h) verwendet wird, wird sie bevorzugt zu 0,1 bis
10 Gewichtsteilen je 100 Gewichtsteile der Komponente (a) eingearbeitet,
stärker
bevorzugt zu 0,1 bis 3 Gewichtsteilen. Bei mehr als 10 Gewichtsteilen
erweist sie eventuell nicht mehr ihre Wirkung, da das anfallende
thermoplastische Elastomer wegen der Selbstpolymerisation einen
geringeren Vernetzungsgrad hat.
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(9) Mit Peroxid zersetztes
Kunstharz vom Polyolefintyp als die Komponente (i)
-
In
die thermoplastische Elastomerzusammensetzung der vorliegenden Erfindung
kann, wenn erforderlich, ein mit Peroxid zersetztes Kunstharz vom
Polyolefintyp als die Komponente (i) eingearbeitet werden. Die Komponente
(i) kann das thermische Haft vermögen
des gepressten Gegenstandes aus der anfallenden thermoplastischen
Elastomerzusammensetzung an einem gepressten Gegenstand aus mit
Peroxid zersetztem Kunstharz vom Polyolefintyp signifikant verbessern.
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Die
Komponente (i) besteht aus einem Polymer oder Copolymer auf Olefinbasis,
das in Gegenwart eines Peroxids unter Erwärmung thermisch zersetzt worden
ist, um an Molekulargewicht zu verlieren und im geschmolzenen Zustand
erhöhte
Fluidität
zu haben. Zu den als Komponente (i) nützlichen Verbindungen gehören isotaktisches
Polypropylen oder Copolymere von Propylen mit einer anderen α-Olefinverbindung,
z.B. Ethylen, 1-Buten,
1-Hexen, 4-Methyl-1-penten oder 1-Octen.
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Der
Homopolymeranteil des genannten Copolymers auf Olefinbasis hat bevorzugt
einen mit DSC bestimmten Schmelzpunkt (Tm) von 150 bis 167 °C und ein ΔHm von 25
bis 83 mJ/mg. Der Kristallinitätsgrad kann
aus den mit DSC bestimmten Werten von Tm und ΔHm abgeschätzt werden. Die anfallende
thermoplastische Elastomerzusammensetzung hat eventuell nicht mehr
die verbesserte Ölbeständigkeit
und Gummielastizität
bei 100 °C
oder mehr, wenn der Homopolymeranteil Tm oder ΔHm ausserhalb des genannten
Bereichs liegt.
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Die
Komponente (i) hat bevorzugt einen Schmelzindex (MFR: melt flow
rate, bestimmt bei 230 °C
gemäss
ASTM D-1238) von 0,1 bis 200 g/10 min, stärker bevorzugt von 0,5 bis
100 g/10 min. Bei einem MFR unterhalb von 0,1 g/10 min kann die
anfallende thermoplastische Elastomerzusammensetzung eine verschlechterte
Verpressbarkeit besitzen. Bei mehr als 200 g/10 min kann sie andererseits
eine verschlechterte Gummielastizität besitzen.
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Wenn
die Komponente (i) verwendet wird, wird sie bevorzugt zu 0,1 bis
25 Gewichtsteilen je 100 Gewichtsteile der Komponente (a) eingearbeitet,
stärker
bevorzugt zu 1 bis 20 Gewichtsteilen. Bei mehr als 25 Gewichtsteilen
kann das anfallende thermoplastische Elastomer eine verschlechterte
Weichheit und eine verschlechterte Gummielastizität besitzen.
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(10) Weitere Komponenten
(j)
-
In
die thermoplastische Elastomerzusammensetzung der vorliegenden Erfindung
können,
wenn erforderlich, zusätzlich
zu den oben beschriebenen Komponenten ein oder mehrere Arten von
Additiven eingearbeitet werden. Zu diesen Additiven gehören ver schiedene
Arten von Antiblockmittel, Sealverbesserer, Wärmestabilisator, Antioxidans,
optischer Stabilisator, Ultraviolettabsorber, Gleitmittel, Kristallkeimbildner
und Farbstoff. Zu den für
die vorliegende Erfindung nützlichen
Antioxidantien gehören
diejenigen auf Phenolbasis, z.B. 2,6-Di-tert-p-butyl-p-cresol, 2,6-Di-tert-butylphenol,
2,4-Dimethyl-6-tert-butylphenol,
4,4-Dihydroxybiphenyl und Tris(2-methyl-4-hydroxy-5-tert-butylphenyl)butan;
auf Phosphatbasis; und auf Thioetherbasis. Von diesen werden diejenigen
auf Phenol- und Phosphatbasis besonders bevorzugt. Das Antioxidans
wird bevorzugt zu 0 bis 3,0 Gewichtsteilen je 100 Gesamtgewichtsteile
der Komponenten (a) bis (i) eingearbeitet, besonders bevorzugt zu
0,1 bis 1,0 Gewichtsteilen.
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2. Verfahren zur Herstellung
der thermoplastischen Elastomerzusammensetzung
-
Die
thermoplastische Elastomerzusammensetzung der vorliegenden Erfindung
kann durch Kneten der Komponenten (a) bis (c) und wie erforderlich
der wahlfreien Komponenten (d) bis (j) hergestellt werden, die gleichzeitig
oder in einer wahlfreien Folge eingearbeitet werden können.
-
Das
Schmelz- und Knetverfahren ist nicht begrenzt, und das bekannte
Verfahren kann verwendet werden. Zum Beispiel können diese Komponenten in einem
Einschneckenextruder, einem Zweischneckenextruder, einer Walze,
einem Banburymischer oder verschiedenen Arten von Knetern geschmolzen
und geknetet werden.
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Die
Schritte des Schmelzens und Knetens können kontinuierlich zum Beispiel
mit einem Zweischneckenextruder bei einem angemessenen L/D-Verhältnis, mit
einem Banburymischer oder einem Kneter ausgeführt werden. Die bevorzugte
Schmelz- und Knettemperatur ist 160 bis 220 °C.
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3. Aus der thermoplastischen
Elastomerzusammensetzung gepresster Gegenstand und gepresster Verbundkörper
-
Die
thermoplastische Elastomerzusammensetzung der vorliegenden Erfindung
besitzt angemessene Weichheit und bleibende Verformung, insbesondere
eine ausgezeichnete bleibende Verformung bei 70 °C und darunter, und verursacht
keine Umweltverschmutzung, da der gepresste Gegenstand nur ein begrenztes
Ausmass des Ausblutens des Weichmachers erleidet, selbst wenn er
einer übermässigen belastungs-induzierten Verformung
oder Last ausgesetzt wird.
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Die
thermoplastische Elastomerzusammensetzung der vorliegenden Erfindung
kann daher auf verschiedenen Gebieten verwendet werden, wenn in
eine Form gepresst, z.B. Dichtungsteile für medizinische und Lebensmittelzwecke,
Elektrogeräteteile,
Flaschenverschlussdichtungen, Dichtungsteile für Automobile und mit einem
Polyolefin oder harten thermoplastischen Elastomer gepresste farbige
Dichtungsteile. Sie ist besonders nützlich für Dichtungsteile für die Tinte
in einem Bubblejetdrucker oder dergleichen.
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Die
thermoplastische Elastomerzusammensetzung der vorliegenden Erfindung
ist ausgezeichnet in ihrer Fähigkeit,
in der Wärme
an einem Polyolefinkunstharz und insbesondere an einem Kunstharz
auf Polypropylenbasis zu haften. Daher kann der aus der thermoplastischen
Elastomerzusammensetzung gepresste Gegenstand in der Wärme leicht
an einem aus Kunstharz auf Polypropylenbasis gepressten Gegenstand
anhaften, um durch thermisches Haftvermögen den Verbundkörper zu
bilden.
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Zu
konkreten Beispielen der durch thermisches Haftvermögen gebildeten
Verbundkörper
gehören Dichtungsteile
für medizinische
und Lebensmittelzwecke, elektrische Geräteteile, Flaschenverschlussdichtungen,
Dichtungsteile für
Automobile und farbige Dichtungsteile. Die Verbundkörper sind
für Dichtungsteile
für die
Tinte in einem Bubblejetdrucker und dergleichen besonders nützlich.
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BEISPIELE
-
Die
vorliegende Erfindung wird eingehender durch Beispiele und Vergleichsbeispiele
beschrieben, die in keiner Weise die vorliegende Erfindung einschränken.
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Die
Eigenschaften jeder Zusammensetzung wurden mit den folgenden Methoden
bestimmt.
- (1) Spezifisches Gewicht: Das spezifische
Gewicht wurde gemäss
JIS K-7112 an der 1 mm dicken, gepressten Folie bestimmt.
- (2) Härte:
Die Härte
wurde gemäss
JIS K-7215 mit einem Härtemesser
(Typ-A-Härte)
an einer 6,3 mm dicken gepressten Platte bestimmt.
- (3) Zugfestigkeit: Die Zugfestigkeit wurde gemäss JIS K-6301
bei einer Zuggeschwindigkeit von 500 mm/min an der 1 nun dicken,
gepressten Folie bestimmt, die hantelförmig (Nr. 3) ausgestanzt worden
war.
- (4) Spannung bei 100 % Dehnung: Die Spannung bei 100 % Dehnung
wurde gemäss
JIS K-6301 bei einer Zuggeschwindigkeit von 500 mm/min an der 1
mm dicken, gepressten Folie bestimmt, die hantelförmig (Nr. 3)
ausgestanzt worden war.
- (5) Bruchdehnung: Die Bruchdehnung wurde gemäss JIS K-6301 bei einer Zuggeschwindigkeit
von 500 mm/min an der 1 mm dicken, gepressten Folie bestimmt, die
hantelförmig
(Nr. 3) ausgestanzt worden war.
- (6) Bleibende Verformung: Die bleibende Verformung wurde gemäss JIS K-6262
an einer 6,3 mm dicken gepressten Platte bestimmt, nachdem diese
während
22 Stunden bei 70 °C
einer Verformung von 25 % ausgesetzt worden war.
- (7) Ausblutungswiderstand: Der gepresste Gegenstand wurde während 168
Stunden bei 70 °C
auf 25 % zusammengedrückt
und visuell auf Ausbluten und Ausblühen der niedermolekularen Komponenten
untersucht, um seinen Aublutungswiderstand gemäss den folgenden Normen zu
bestimmen:
©:
Sehr gut
O: Gut
Δ:
Geringfügig
schlecht
x: Schlecht
- (8) Tackwiderstand: Zwei der oben beschriebenen, 1 mm dicken
gepressten Folien wurden aneinandergelegt, um den Testkörper herzustellen,
der während
24 Stunden unter einer Belastung von 500 g/cm2 gehalten
und visuell auf den getrennten Zustand der gepressten Folien untersucht
wurde, um seinen Tackwiderstand gemäss den folgenden Normen zu
bestimmen:
©:
Sehr gut
O: Gut
Δ:
Geringfügig
schlecht
x: Schlecht
- (9) Spritzgiessbarkeit: Die gepresste Platte von 130 × 130 × 2 mm wurde
visuell auf Fliesslinien und Einsackstellen auf den Oberflächen untersucht,
um ihre Spritzgiessbarkeit gemäss
den folgenden Normen zu bestimmen:
©: Sehr gut
O: Gut
Δ: Geringfügig schlecht
x:
Schlecht
- (10) Wärmehaftung:
Der in 1 bis 3 gezeigte Testkörper 1 wurde
mit einer 180-Grad-Peel-back-Prüfung untersucht,
um seinen Peel-back-Widerstand zu bestimmen.
-
Auf 1 bis 3 Bezug
nehmend, wurde die Polypropylen-Kunstharzplatte 3, 150
mm lang, 25 mm breit und 4 mm dick, durch Spritzguss unter den folgenden
Einspritzbedingungen hergestellt. Das Kunstharz für die Prüfplatte
wird unten beschrieben. Polypropylenkunstharz: PP-BC8 (Japan Polychem),
Kristallinitätsgrad:
Tm 166 °C, ΔHm: 82 mJ/mg,
MFR: 1,8 g/10 min.
-
(Die Spritzgussbedingungen
waren die durch den Kunstharzhersteller empfohlenen.)
-
- Strangpresse: FS-120 (Nissei Plastic Industrial
- Presstemperatur: 180 bis 220 °C
- Formtemperatur: 40 °C
- Einspritzgeschwindigkeit: 55 mm/s
- Einspritzdruck: 1400 kg/cm2
- Verweildruck: 400 kg/cm2
- Einspritzzeit: 6 s
- Abkühlzeit:
45 s
-
Das
Papier 4 wurde mit doppelseitigem Klebband auf einen Teil
des Polypropylenkunstharzes 3 aufgeklebt. Es wurde in eine
Form eingesetzt, und die thermoplastische Elastomerzusammensetzung
wurde unter den folgenden Bedingungen in die Form eingespritzt,
um den Prüfkörper aus
der Polypropylenkunstharzplatte 3 und der Palette aus thermoplastischer
Elastomerzusammensetzung 2 herzustellen, die über die
Fläche
A thermisch miteinander verklebt worden waren.
- Strangpresse:
FS-120 (Nissei Plastic Industrial
- Presstemperatur: 180 bis 220 °C
- Formtemperatur: 40 °C
- Einspritzgeschwindigkeit: 55 mm/s
- Einspritzdruck: 1400 kg/cm2
- Verweildruck: 0 kg/cm2
- Einspritzzeit: 6 s
- Abkühlzeit:
45 s
-
Der
so hergestellte Prüfkörper wurde
mit der 180-Grad-Peel-back-Widerstandsprüfung geprüft, wobei die Platte 2 der
thermoplastischen Elastomerzusammensetzung wie in 3 gezeigt
gefaltet wurde; das Ende der Platte 2 und das Ende der
Platte 3 wurden in Richtung der Pfeile gezogen, um den 180-Grad-Peel-back-Widerstand
gemäss
den folgenden Normen zu bestimmen:
©: Bruch des Materials
Δ: Bruch an
der Grenzfläche
x:
Die Platten trennten sich unmittelbar nach Beginn der Prüfung voneinander.
-
Die
in Beispielen und Vergleichsbeispielen verwendeten Zusammensetzungskomponenten
werden unten beschrieben:
- (1) Hydriertes Blockcopolymer
als Komponente (a1; SEPS): SEPTON 4077 (Kuraray), Styrolgehalt:
30 Gewichtsprozent, Zahlenmittel des Molekulargewichts: 260 000,
Gewichtsmittel des Molekulargewichts: 320 000, Molekulargewichtsverteilung:
1,23, Hydrierungsgrad: 90 % oder darüber.
- (2) Hydriertes Blockcopolymer der konjugierten Dienverbindung
als die Komponente (a2; CEBC): DYNARON 6100P (JSR Corp.)
- (3) Paraffinöl
als die Komponente (b): PW 90 (Idemitsu Chemical), Zahlenmittel
des Molekulargewichts: 980.
- (4) Polyethylenwachs als die Komponente (c1): A-C735 (Allied
Signal), Schmelzpunkt: 110 °C,
spezifisches Gewicht: 0,92, Schmelzviskosität bei 140 °C: 6000 cps.
- (5) Biologisch abbaubares Kunstharz auf Polyesterbasis als die
Komponente (c2): Easter Bio GP Copolyester (Eastman Chemical), Schmelzpunkt:
108 °C,
spezifisches Gewicht: 1,22, Schmelzviskosität bei 140 °C: 85 000 cps.
- (6) Organisches Peroxid als die Komponente (d): PERHEXA-25B
(NOF Corp.)
- (7) Flüssiges
Polybutadien mit einer endständigen
Hydroxylgruppe als die Komponente (e): R-45HT (Idemitsu Petrochemical),
eine Hydroxylgruppe als die funktionelle Gruppe (0,83 mol/kg) und
eine für
Copolymerisation reaktive ungesättigte
Doppelbindung (1,4-Bindung:
80 %) enthaltend, Zahlenmittel des Molekulargewichts: 2800.
- (8) Ungesättigte
Glycidylverbindung als die Komponente (f): Glycidylmethacrylat (GMA)
(NOF Corp.)
- (9) Ungesättigte
Carbonsäure
als die Komponente (g): Maleinsäureanhydrid
(MAH) (NOF Corp.)
- (10) Vernetzungshilfsmittel als die Komponente (h): NK ESTER
3G (Shin Nakamura Chemical)
- (11) Durch Peroxid zersetztes Kunstharz auf Olefinbasis als
die Komponente (i): PP-BC8 (Polypropylen (PP); Japan Polychem),
Kristallinitätsgrad:
Tm 166 °C, ΔHm: 82 mJ/mg;
MFR: 1,8 g/10 min.
- (12) Antioxidans eines Composites auf der Basis von gehindertem
Phenol, Phosphat, Lacton als die Komponente (j): HP2215 (Ciba Specialty
Chemicals).
-
BEISPIELE 1 bis 8 und
VERGLEICHSBEISPIEL 1 bis 16
-
Die
in Tabellen 1 bis 4 gezeigten Komponenten wurden mit einem Zweischneckenextruder
(L/D = 47) bei 180 °C
und einer Schneckengeschwindigkeit von 350 U/min zu Pellets geschmolzen/geknetet.
Die anfallenden Pellets wurden spritzgegossen, um die Prüfkörper herzustellen,
die auf die verschiedenen Eigenschaften geprüft wurden. Die Ergebnisse sind
in Tabellen 1 bis 4 aufgeführt.
-
-
-
-
-
Wie
in Tabellen 1 und 2 gezeigt, war jede der thermoplastischen Elastomerzusammensetzungen,
die in Beispielen 1 bis 8 hergestellt worden waren, die Zusammensetzung
der vorliegenden Erfindung. Sie hatte gute Eigenschaften, gleichviel
ob sie die wahlfreien Komponenten (d) bis (j) enthielt oder nicht.
Die in Beispiel 4 hergestellte thermoplastische Elastomerzusammensetzung
zeichnete sich in ihren Eigenschaften bezüglich Wiederversiegeln und
Sicherheit für
medizinische Geräteteile
(Lebensmittelhygienegesetz; Normen für Lebensmittel und Zusatzstoffe
(Mitteilung Nr. 370 des Japanischen Ministeriums für Gesundheit
und Wohlfahrt, ausgegeben 1959), Normen für Werkzeug- und Behälterverpackungen
aus hauptsächlich
aus Polystyrol zusammengesetztem Kunstharz (Mitteilung Nr. 20 des
Japanischen Ministeriums für
Gesundheit und Wohlfahrt, ausgegeben 1982)) besonders aus.
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Die
thermoplastische Elastomerzusammensetzung der vorliegenden Erfindung,
die durch Einarbeitung von PP zu 5 Gewichtsteilen je 100 Gewichtsteile
SEPS in die in jedem der Beispiele 1 bis 4 hergestellte Zusammensetzung
hergestellt worden war, wies eine gute Fähigkeit zur Warmhaftung an
einen aus PP gepressten Gegenstand auf.
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Ähnlich gute
Ergebnisse wurden beobachtet, wenn die Komponente (a1) durch DYNARON
6100P (JSR Corp.) als Komponente (a2) ersetzt wurde, die ein Blockcopolymer
(CEBC) einer konjugierten Dienverbindung ist, die durch Hydrierung
eines aus dem kristallinen Ethylenblock und dem nichtkristallinen
Ethylen-Buten-Block zusammengesetzten Blockcopolymers gewonnen wird.
Die in jedem der Beispiele 5 bis 8 hergestellte Zusammensetzung
enthielt PP und wies eine gute Fähigkeit
zur Warmhaftung an einem aus PP gepressten Gegenstand auf.
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Andererseits
hatte die in jedem der Vergleichsbeispiele 1 bis 2 und 9 bis 10
hergestellte Zusammensetzung einen Gehalt an Komponente (b) ausserhalb
des Bereichs der vorliegenden Erfindung. Wenn der Gehalt an Komponente
(b) unterhalb des Bereichs der vorliegenden Erfindung lag, hatte
die anfallende thermoplastische Elastomerzusammensetzung eine zu
grosse Härte,
verlor Weichheit, konnte kein Produkt mit Gummigefühl geben
und hatte eine verschlechterte Spritzgiessbarkeit. Wenn der Gehalt
an Komponente (b) oberhalb des Bereichs lag, litt die anfallende
thermoplastische Elastomerzusammensetzung an merklichem Ausbluten
und hatte einen schlechteren Tackwiderstand und eine schlechtere
Spritzgiessbarkeit. Die in jedem der Vergleichsbeispiele 3 bis 4
und 11 bis 12 hergestellte Zusammensetzung hatte einen Gehalt an
Komponente (c1) ausserhalb des Bereichs der vorliegenden Erfindung.
Wenn der Gehalt an Komponente (c1) unterhalb des Bereichs der vorliegenden
Erfindung lag, hatte die anfallende thermoplastische Elastomerzusammensetzung eine
verschlechterte Spritzgiessbarkeit. Wenn der Gehalt an Komponente
(c1) oberhalb des Bereiches lag, verlor die anfallende thermoplastische
Elastomerzusammensetzung Weichheit und hatte eine verschlechterte Gummielastizität und Spritzgiessbarkeit.
Die in jedem der Vergleichsbeispiele 5 bis 6 und 13 bis 14 hergestellte Zusammensetzung
hatte einen Gehalt an Komponente (b) ausserhalb des Bereichs für die vorliegende
Erfindung. Wenn der Gehalt an Komponente (b) unterhalb des Bereichs
der vorliegenden Erfindung lag, hatte die anfallende thermoplastische
Elastomerzusammensetzung eine zu grosse Härte, verlor Weichheit, konnte
kein Produkt mit Gummigefühl
geben und hatte eine verschlechterte Spritzgiessbarkeit. Wenn der
Gehalt an Komponente (b) oberhalb des Bereichs lag, litt die anfallende
thermoplastische Elastomerzusammensetzung an merklichem Ausbluten,
hatte einen verschlechterten Tackwiderstand und eine schlechtere
Spritzgiessbarkeit und war in der Sicherheit für medizinische Geräteteile
ungenügend.
Die in jedem der Vergleichsbeispiele 7 bis 8 und 15 bis 16 hergestellte
Zusammensetzung hatte einen Gehalt an der Komponente (c1) ausserhalb
des Bereichs der vorliegenden Erfindung. Wenn der Gehalt an Komponente
(c1) unterhalb des Bereichs der vorliegenden Erfindung lag, hatte
die anfallende thermoplastische Elastomerzusammensetzung eine verschlechterte
Spritzgiessbarkeit. Wenn der Gehalt an Komponente (c1) oberhalb
des Bereichs lag, verlor die anfallende thermoplastische Elastomerzusammensetzung
Weichheit, hatte eine verschlechterte Gummielastizität und Spritzgiessbarkeit
und war in der Sicherheit für
medizinische Geräteteile
ungenügend.
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Die
thermoplastische Elastomerzusammensetzung der vorliegenden Erfindung
ist kontrolliert im Ausbluten des Weichmachers, ausgezeichnet in
Weichheit und bleibender Verformung, und der aus der thermoplastischen
Elastomerzusammensetzung der vorliegenden Erfindung gepresste Gegenstand
verursacht keine Umweltverschmutzung und kann in Gestalt ausgezeichneter
Teile für
verschiedene Anwendungen verwendet werden, insbesondere verursacht
sie keine Verschlechterung von Tinte, wenn sie für den elastischen Teil oder dergleichen
in einem Bubblejetdrucker verwendet wird, verursacht keine Verschlechterung
des Flascheninhalts, wenn sie für
Flaschenverschlussdichtungen und dergleichen verwendet wird, und
verursacht kein Ausbluten, wenn sie für gepresste Ver bundkörper wie
farbige Dichtungsteile und dergleichen verwendet wird, die aus einem
Polyolefin oder einem harten thermoplastischen Elastomer gepresst
sind und die durch die Dichtungsteile für medizinische Anwendungen,
Lebensmittelanwendungen und Elektrogeräte dargestellt werden.