DE69727335T2

DE69727335T2 - Harzzusammensetzung und Formmassen daraus

Info

Publication number: DE69727335T2
Application number: DE69727335T
Authority: DE
Inventors: Atsuhiko Himeji-shi Ubara
Original assignee: Idemitsu Petrochemical Co Ltd
Current assignee: Idemitsu Kosan Co Ltd
Priority date: 1996-04-11
Filing date: 1997-04-09
Publication date: 2004-07-22
Anticipated expiration: 2017-04-10
Also published as: JPH09278939A; US6498204B1; EP0801105B1; DE69727335D1; JP3720449B2; EP0801105A1

Description

Hintergrund der Erfindung
1. Gebiet der Erfindung
Die Erfindung bezieht sich auf eine Harzzusammensetzung, welche Elastomer enthält, sowie Formmassen in Form einer Folie oder ähnlichem.
2. Beschreibung des zugehörigen Stands der Technik
Herkömmlicher Weise wird ein Bauteil, welches zum Beispiel Polyvinylchlorid als Material enthält, verwendet für Türfutter für Fahrzeuge, Konsolengehäuse, Lenkradgriffe von Fahrzeugen u. s. w. Gummi, welcher eine Kreuzvernetzungsbehandlung mit Vulkanisierung durchlaufen hat, wird für Golfschläger sowie die Griffe von Skistöcken verwendet. Da die meisten dieser Teile aus einem Einkomponentenmaterial bestehen, ist das Gefühl, das sich ergibt, wenn man sie mit einer Hand berührt, die aufgrund von Schweiß oder ähnlichem naß ist, manchmal anders als das mit einer trockenen Hand. Abhängig von dem sich wie oben beschriebenen ändernden Gefühl wird die Gefuhlscharakteristik des Harzes mit einer trockenen Hand gefühlt.
Weiterhin sind in Verbindung mit Chlor in Polyvinylchlorid, welches bei der Behandlung von Abfällen von gebrauchten Harzformmassen auftritt, Fragen bezüglich der Umweltverträglichkeit aufgeworfen worden und es wurden Maßnahmen gegen Umweltprobleme verlangt. Als eine Alternative zu Polyvinylchlorid wird die Verwendung eines thermoplastischen Harzelastomers (TPE) vorgeschlagen und insbesondere die Verwendung eines thermoplastischen Olefinelastomers (TPO).
Die Anfühlung eines aus einem TPO-Element bestehenden Bauteils umfaßt ein Gefühl des Haftens oder ein Gefühl eines Abrutschens. Als Maßnahme hiergegen wurde der Versuch unternommen, die Anfühlung durch Aufnehmen eines inorganischen Füllmaterials zu verbessern, wie zum Beispiel Talkpuder. Die Gefühle des Haftens und Abrutschens konnten jedoch nicht befriedigend gelöst werden und falls überhaupt ein Effekt festgestellt wurde, so war dies zu eine Verringerung der Haltbarkeit gegen Reibung, was durch das inorganische Füllmaterial verursacht wird.
Formmassen, bei welchen Harzmaterialien mit Silikon vermischt werden, sind ebenfalls vorgeschlagen worden (siehe die japanische Patent-Offenlegungsschrift Nr. Sho 58-142925 und ähnliche).
Bei den zuvor erwähnten Formmassen wird zwar die Haltbarkeit gegen Reibung verbessert, aber die Gefühle des Haftens und Abrutschens werden nicht wesentlich verbessert.
US-A-4942202 offenbart eine Gummiverbindung, welche hergestellt wird durch die Reaktion eines organischen Peroxids mit 3 bis 70 Gewichtsteilen von Silikongummi und 30 bis 97 Gewichtsteilen eines gesättigten Elastomers. Die Gummiverbindung kann eine Vielzahl von funktionellen Additiven umfassen, und Beispiel 10 offenbart eine Gummiverbindung, welche Carnauba-Wachs umfaßt.
US-A-4578413 offenbart eine Gummiverbindung, welche ein thermoplastisches elastomeres Block-Copolymer umfaßt, welches Blöcke von Styrol-Ethylen-Butylen-Styrol und ein Polysiloxan in einer Menge von 0,1 bis 12 Gewichts-% der gesamten Gummiverbindung umfaßt. Die Verbindungen sind nützlich als polymeres Röhrenmaterial, insbesondere für medizinische Verwendungen.
US-A-4257934 offenbart eine Gummiverbindung, welche eine Mischung aus EBDM-Gummi, Styrol-Butadien-Gummi und Styrol-Butadien-Harz sowie 1 bis 20 Gewichts-% eines klebrigmachenden Harzes umfaßt, wie zum Beispiel Kohlenteerharz, Petroleumharz, Polyterpenharz und aromatisches Harz.
US-A-4521479 offenbart ein Verfahren zum Verringern der Oberflächenklebrigkeit von EPDM und verwandten Elastomeren und umfaßt das Beschichten der Oberflächen des Elastomers mit Zellulose.
Zusammenfassung der Erfindung
Eine Harzzusammensetzung gemäß der vorliegenden Erfindung ist dadurch gekennzeichnet, daß sie umfaßt: ein thermoplastisches Elastomer; ein natürliches organisches Material; und ein Silikon, dadurch gekennzeichnet, daß das natürliche organische Material ausgewählt wird aus Seide, Zellulose, Kollagen, Wolle, Keratin, Hanf, Baumwolle, Chitin, Chitosan, Betain und Eierschalenmembran sowie Mischungen hiervon.
Als thermoplastisches Elastomer kann ein thermoplastisches Olefinelastomer verwendet werden.
Ein Ethylen-Propylencopolymer, ein Ethylen-Propylen-Diencopolymer u. s. w. können als konkrete Beispiele für das thermoplastische Olefinelastomer benannt werden.
Weiterhin kann als thermoplastisches Elastomer auch ein thermoplastisches Styrolelastomer verwendet werden.
Ein Styrol-Butadiencopolymer, ein Styrol-Ethylen-Butadiencopolymer u. s. w. können als konkrete Beispiele für das thermoplastische Styrolelastomer benannt werden.
Es ist ratsam, daß der Gehalt des natürlichen organischen Materials zwischen 5 Gewichts-% und 30 Gewichts-% liegt. Falls das natürliche organische Material in einem Anteil von weniger als 5 Gewichts-% vorhanden ist, so können eine exzellente Anfühlung, Beständigkeit gegen Reibung und Feuchtigkeitsaufnahme/-Abgabe nicht erzielt werden. Falls das natürliche organische Material in einem Anteil von mehr als 30 Gewichts-% vorhanden ist, so wird die Weichheit des Harzes beeinträchtigt.
Wo das natürliche organische Material im Zustand eines feinen Pulvers vorliegt, ist es ratsam, daß seine Teilchengröße weniger als 300 μm beträgt. Eine ausgezeichnete Anfühlung ist mit einer Teilchengröße von mehr als 300 μm schwierig zu erreichen.
Es ist ratsam, daß der Gehalt des Silikons zwischen 0,3 Gewichts-% bis 10 Gewichts-% liegt, und insbesondere bevorzugterweise zwischen 0,5 Gewichts-% und 8 Gewichts-%. Ein Silikongehalt von weniger als 0,3 Gewichts-% reicht nicht zum Verbessern der Haltbarkeit gegen Reibung aus. Ein Silikonanteil von mehr als 10 Gewichts-% führt dazu, daß sich die Formgebungsfähigkeit beträchtlich verschlechtert.
Es sei angemerkt, daß Zuschlagstoffe, wie zum Beispiel ein Dispergiermittel, ein Stabilisierungsmittel, Schmiermittel oder ähnliches, der Harzzusammensetzung hinzugefügt werden können.
Formmassen gemäß der vorliegenden Erfindung werden hergestellt unter Verwendung der zuvorgenannten Harzzusammensetzung.
Ausgewählte Arten von Formmassen sind zum Beispiel folienförmige Formmassen, flaschenförmige Formmassen u. s. w.
Die folienförmigen Formmassen können hergestellt werden mittels eines Kalanderformgebungsverfahrens, eines Strangpreßformgebungsverfahrens oder ähnlichem unter Verwendung der zuvor erläuterten Harzzusammensetzung. Kompliziert geformte Formmassen (inklusive Formmassen mit einem mehrlagigen Aufbau) können durch ein Spritzgießverfahren hergestellt werden.
Die flaschenförmigen Formmassen können mittels eines Blasgießverfahrens unter Verwendung der zuvor genannten Harzzusammensetzung hergestellt werden.
Da die Formmassen gemäß der vorliegenden Erfindung mit der zuvor genannten Harzzusammensetzung hergestellt werden, haben die Formmassen ausgezeichnete Feuchtigkeitsaufnahme/-abgabeeigenschaften, Reibungseigenschaften und Anfühlungseigenschaften und weisen weiterhin eine geeignete Härte auf.
Ausführliche Beschreibung der bevorzugten Ausführungsformen
Eine Harzzusammensetzung, welche sich auf die bevorzugte Ausführungsform bezieht, umfaßt ein thermoplastisches Olefinelastomer, 5 bis 30 Gewichts-% Feinpulver eines natürlichen organischen Materials und 0,3–10 Gewichts-% Silikon, und umfaßt weiterhin einen benötigten Zuschlagstoff. Ein thermoplastisches Styrolelastomer kann anstelle des thermoplastischen Olefinelastomer verwendet werden.
Formmassen, welche sich auf die vorliegende Ausführungsform beziehen, sind Formmassen, bei denen die Harzzusamensetzung mittels eines Strangpreßformgebungsverfahrens oder ähnlichem zu einer Folie ausgebildet worden ist.
Experiment 1
Bei der zuvor genannten Ausführungsform wird die Harzzusamensetzung wie folgt definiert.
90 Gewichts-% eines thermoplastischen Olefinelastomers [TPE3572 (Handelsname), hergestellt von Sumitomo Kagaku Co., Ltd.], 10 Gewichts-% eines Proteinfeinpulvers [PROTEIN K-SF (ein Handelsname), hergestellt von Idemitsu Petrochemical Co., Ltd] und 2 Gewichts-% Silikon [SILICONE RUBBER SE6794U (ein Handelsname), hergestellt von TORAY-DOWCORNING SILICONE CO., LTD.].
Als Formmasse gemäß der vorliegenden Ausführungsform wird eine Folie mit einer Dicke von 300 μm erhalten aus der geschmolzenen Harzzusammensetzung und mittels eines Geräts (hergestellt von Nishimura Kougyou Co., Ltd.) mit zwei Walzen geknetet.
Experiment 2
Dieselbe Harzzuammensetzung und Folie wie in Experiment 1 wird hergestellt, aber der Gehalt einer jeden Komponente wird verändert. Er beträgt 80 Gewichts-% des thermoplastischen Olefinelastomers, 20 Gewichts-% des natürlichen organischen Feinpulvers, und 2 Gewichts-% des Silikons.
Experiment 3
Dieselbe Harzzusammensetzung und Folie wie in Experiment 1 werden verwendet, aber der Gehalt einer jeden Komponente wird verändert. Er beträgt 80 Gewichts-% des thermoplastischen Olefinelastomers, 20 Gewichtsprozent eines natürlichen organischen Feinpulvers, und 0,3 phr Silikon.
Experiment 4
Dieselbe Harzzusammensetzung und Folie wie in Experiment 1 werden hergestellt, aber der Gehalt einer jeden Komponente wird verändert. Er beträgt 80 Gewichts-% des thermoplastischen Olefinelastomers, 20 Gewichts% des natürlichen organischen Feinpulvers, und 0,6 Gewichts-% Silikon.
Experiment 5
Dieselbe Harzzusammensetzung und Folie wie in Experiment 1 werden hergestellt, aber der Gehalt einer jeden Komponente wird verändert. Er beträgt 80 Gewichts-% des thermoplastischen Olefinelastomers, 20 Gewichts-% des natürlichen organischen Feinpulvers und 1,5 Gewichts-% Silikon.
Experiment 6
Dieselbe Harzzusammensetzung und Folie wie in Experiment 1 werden hergestellt, unter Verwendung des thermoplastischen Styrolelastomers [SEBS (Handelsname), hergestellt von Sumitomo Bakelite Co., Ltd.] anstelle des in Experiment 1 verwendeten thermoplastischen Olefinelastomers.
Die Harzzusammensetzung umfaßt 90 Gewichts-% des thermoplastischen Styrolelastomerss, 10 Gewichts-% des natürlichen organischen Feinpulvers und 2 Gewichts-% des Silikons.
Experiment 7
Dieselbe Harzzusammensetzung und Folie wie in Experiment 6 werden hergestellt, aber der Gehalt einer jeden Komponente wird verändert. Er beträgt 80 Gewichts-% des thermoplastischen Styrolelastomers, 20 Gewichts-% des natürlichen organischen Feinpulvers und 2 Gewichts-% des Silikons.
Experiment 8
Dieselbe Harzzusammensetzung und Folie wie in Experiment 1 werden hergestellt, unter Verwendung des Zellulosefeinpulvers [L-SF (Handelsname), hergestellt von Idemitsu Petrochemical Co., Ltd.] anstelle eines in Experiment 1 verwendeten Proteinfeinpulvers.
Die Harzzusammensetzung umfaßt 80 Gewichts-% des thermoplastischen Styrolelastomers, 10 Gewichts-% des natürlichen organischen Feinpulvers, und 2 Gewichts-% Silikon.
Vergleich 1
100 Gewichts-% eines thermoplastischen Olefinelastomerelements anstelle der in Experiment 1 verwendeten Harzzusamensetzung werden verwendet.
Vergleich 2
Eine Harzzusammensetzung gemäß Vergleich 1 besteht aus 100 Gewichts-% des thermoplastischen Olefinelastomers, bezogen auf Experiment 1, und 2 Gewichts-% Silikon.
Verlegleich 3
Eine Harzzusammensetzung gemäß Vergleich 3 besteht aus 90 Gewichts-% des thermoplastischen Olefinelastomers, bezogen auf Experiment 1, und 10 Gewichts-% des Proteinfeinpulvers.
Vergleich 4
Eine Harzzusammensetzung nach Vergleich 4 besteht aus 80 Gewichts-% des thermoplastischen Olefinelastomers, bezogen auf Experiment 1, und 20 Gewichts-% des Proteinfeinpulvers.
Vergleich 5
Eine Harzzusammensetzung nach Vergleich 5 besteht aus 80 Gewichts-% des thermoplastischen Olefinelastomers, bezogen auf Experiment 1, 20 Gewichts-% aus Kalziumkarbonat [KS-2100 (Handelsname), hergestellt von Dowa Karufine Co., Ltd.] sowie 2 Gewichts-% Silikon.
Vergleich 6
Eine Harzzusammensetzung nach Vergleich 6 besteht aus 80 Gewichts-% des thermoplastischen Olefinelastomers, bezogen auf Experiment 1, 10 phr von Talk [JA-46R (Handelsname), hergestellt von Asada Seifun Co., Ltd.], und 2 phr Silikon.
Vergleich 7
100 Gewichts-% eines thermoplastischen Styrolelastomer-Elements anstelle der in Experiment 6 verwendeten Harzzusammensetzung.
Vergleich 8
Eine Harzzusammensetzung nach Vergleich 8 besteht aus 90 Gewichts-% des thermoplastischen Styrolelastomers, bezogen auf Experiment 6, und 10 Gewichts-% des Proteinfeinpulvers.
Vergleich 9
Eine Harzzusammensetzung nach Vergleich 9 besteht aus 90 Gewichts-% des thermoplastischen Styrolelastomers, bezogen auf Experiment 6, und 20 Gewichts-% des Proteinfeinpulvers.
Vergleich 10
Eine Harzzusammensetzung nach Vergleich 10 besteht aus 100 Gewichts-% des thermoplastischen Styrolelastomers, bezogen auf Experiment 6, und 2 Gewichts-% Silikon.
Vergleich 11
Eine Harzzusammensetzung nach Vergleich 11 besteht aus 90 Gewichts-% des thermoplastischen Styrolelastomers, bezogen auf Experiment 6, und 10 Gewichts-% von Kalziumkarbonat und 2 Gewichts-% Silikon.
Bewertung der Eigenschaften
Die nach Experiment 1 bis 8 erhaltenen Folien werden hinsichtlich ihrer Feuchtigkeitsaufname/-abgabe, Reibung, Härte und der haptischen Anfühlung (Gefühl) bewertet. Die nachfolgende Tabelle 1 liefert die Ergebnisse der Bewertungen. In Tabelle 1 bezeichnet TPO das thermoplastische Olefinelastomer und TPS das thermoplastische Styrolelastomer.
Die Feuchtigkeitsaufnahme der zuvor erläuterten Feuchtigkeitsaufnahme/-abgabe wird bewertet durch Messung der Gewichtsänderung pro Einheitsvolumen, nachdem die Folie in eine Umgebung mit relativer Feuchtigkeit von 80% und einer Temperatur von 23°C für vier Stunden gebracht wird, um die Feuchtigkeit aufzunehmen. Die Feuchtigkeitsabgabe wird bewertet durch Messung der Gewichtsveränderung pro Einheitsvolumen nachdem die Folie, wie oben erläutert, Feuchtigkeit aufgenommen hat und in eine Umgebung mit einer relativen Feuchtigkeit von 30% und einer Temperatur von 23°C für vier Stunden gebracht wird, um Feuchtigkeit abzugeben.
Die Reibung wird bewertet durch Messung eines dynamischen Reibungskoeffizienten, mittels einer Belastung bei der die Folie über eine Metallplatte gezogen wird, während ein Gewicht von 330 g daraufgesetzt ist. Diese Messung wird durchgeführt in einem Zustand, in dem die Metallplatte trocken ist, oder in einem Zustand, in dem die Metallplatte feucht ist.
Die Härte wird bewertet durch Messung der Folien, welche mehrfach übereinandergeschichtet sind, und zwar bis zu einer Dicke von 15 mm, mit einem JIS-A Normhärtemessgerät.
Die haptische Anfühlung (Gefühl) wird bewertet mit dem nachfolgenden Kriterium, welches auf Anfühlung einer Hand beruht, welche die Oberfläche der Folie berührt. Die Bewertung wird durchgeführt von 10 Personen und es wird ein Durchschnittswert der zehn Ergebnisse genommen.

Bewertungsstufe 5: Ausgezeichnete und glatte Anfühlung.
Bewertungsstufe 4: Gute und glatte Anfühlung.
Bewertungsstufe drei: Standard.
Bewertungsstufe zwei: Schlechte und klebrige Anfühlung.
Bewertungsstufe eins: Noch schlechtere und klebrige Anfühlung.

Weiterhin werden die im Vergleich 1 bis 11 erhaltenen Folien auch im Hinblick auf Feuchtigkeitsaufnahme/-abgabe, Reibung, Härte und die haptische Anfühlung (Gefühl) bewertet. Die Ergebnisse sind in der nachfolgenden Tabelle 2 gezeigt.
Tabelle 1
Tabelle 2
Es ergibt sich aus Tabelle 1, daß die in den Experimenten 1 bis 8 hergestellten Folien alle befriedigend hinsichtlich der Aspekte der Feuchtigkeitsaufnahme/-abgabe, Reibung, Härte und Anfühlung, da die Folien aus einer Harzzusammensetzung bestehen, welche thermoplastisches Olefinelastomer oder termoplastisches Styrolelastomer enthält, natürliches organisches Feinpulver und Silikon.
Es ergibt sich jedoch aus Tabelle 2, daß die im Vergleich 1 erhaltene Folie minderwertig ist bezüglich der Aspekte der Feuchtigkeitsaufnahme/-abgabe, der Reibung bei trockener Anfühlung, da die Folien aus dem thermoplastischen Olefinelastomer-Element bestehen, welches kein natürliches organisches Feinpulver oder Silikon enthält.
Die beim Vergleich 2 enthaltenen Folien umfassen das thermoplastische Olefinelastomer und Silikon, enthalten aber nicht das natürliche organische Feinpulver, und sind somit minderwertig hinsichtlich der Aspekte der Feuchtigkeitsaufnahme-/abgabe und der Anfühlung.
Die in den Vergleichen 3 und 4 erhaltenen Folien umfassen thermoplastisches Olefinelastomer und natürliches organisches Feinpulver, aber sie enthalten kein Silikon, und sind somit hinsichtlich des Aspektes der Reibung im Trockenen minderwertig.
Die in den Vergleichen 5 und 6 enthaltenen Folien umfassen thermoplastisches Olefinelastomer und Silikon, und inorganisches Feinpulver anstelle des natürlichen organischen Feinpulvers, und sind somit minderwertig in den Aspekten der Feuchtigkeitsaufnahme/-abgabe. Es sei angemerkt, daß die Folie nach Vergleich 6 auch hinsichtlich der Anfühlung minderwertig ist.
Die im Vergleich 7 erhaltene Folie besteht aus dem thermoplastischen Styrolelastomer-Element, welches kein natürliches organisches Feinpulver oder Silikon enthält, und ist somit minderwertig in den Aspekten der Feuchtigkeitsaufnahme/-abgabe, Reibung im Trockenen und der Anfühlung.
Die in den Vergleichen 8 und 9 erhaltenen Folien umfassen thermoplastisches Styrolelastomer und natürliches organisches Feinpulver, aber sie enthalten kein Silikon und haben somit eine Reibung, welche minderwertig ist im Vergleich zu der Folie, welche Silikon umfaßt (Experimente 6 und 7).
Die nach Vergleich 10 erhaltene Folie umfaßt thermoplastisches Styrolelastomer und Silikon, sie umfaßt aber kein organisches natürliches Feinpulver, und ist somit hinsichtlich der Aspekte der Feuchtigkeitsaufnahme und -abgabe und der Anfühlung minderwertig.

Claims

Harzzusammensetzung, welche enthält: ein thermoplastisches Elastomer; ein natürliches organisches Material; und ein Silikon, dadurch gekennzeichnet, daß das natürliche organische Material ausgewählt wird aus Seide, Zellulose, Kollagen, Wolle, Keratin, Hanf, Baumwolle, Chitin, Chitosan, Betain und Eierschalenmembran sowie Mischungen hiervon, wobei das natürliche organische Material eine Teilchengröße von weniger als 300 um aufweist, und wobei der Gehalt des Silikons zwischen 0,3 Gewichts-% bis 10 Gewichts-% beträgt.
Harzzusammensetzung nach Anspruch 1, wobei das thermoplastische Elastomer ein thermoplastisches Olefinelastomer ist.
Harzzusammensetzung nach Anspruch 2, wobei das thermoplastische Olefinelastomer ein Ethylen-Propylen-Copolymer oder ein Ehylen-Propylen-Dien-Copolymer ist.
Harzzusammensetzung nach Anspruch 1, wobei das thermoplastische Elastomer ein thermoplastisches Styrolelastomer ist.
Harzzusammensetzung nach Anspruch 4, wobei das thermoplastische Styrolelastomer ein Styrol-Butadien-Copolymer oder ein Styrol-Ethylen-Butadien-Copolymer ist.
Harzzusammensetzung nach einem der vorstehenden Ansprüche, wobei der Gehalt des natürlichen organischen Materials 5 Gewichts-% bis 30 Gewichts-% beträgt.
Eine Formmasse, welche eine Zusammensetzung nach einem der vorstehenden Ansprüche enthält.