JP2000500523A - 熱可塑性エラストマーの調製法 - Google Patents

熱可塑性エラストマーの調製法

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Abstract

(57)【要約】 本発明は、ゴム及び熱可塑性樹脂のブレンドを調製することを含む熱可塑性エラストマーを調製する方法に関し、ゴムが、フェノール系加硫剤を使用することにより少なくとも部分的に加硫される。本発明は、表面品質の持つ問題を克服するために、ゴムの所望の加硫度が得られた後に、有効量のルイス塩基が加えられることにある。本発明はまた、UV安定な熱可塑性エラストマーの調製法に関する。

Description

【発明の詳細な説明】 熱可塑性エラストマーの調製法 本発明は、ゴム及び熱可塑性樹脂のブレンドを調製することを含む熱可塑性エ ラストマーの調整法に関し、該ゴムが、フェノール系加硫剤を使用することによ り少なくとも部分的に加硫される。 そのような方法は、米国特許第4,311,628号明細書から公知であり、 ここで、加硫(又は硬化)熱可塑性エラストマー(又は熱可塑性加硫物、TPV )は、ポリオレフィン樹脂及びEPDMゴムから作られる。そのようなTPVを 調製するために使用されるフェノール系加硫剤は通常、時々、加硫活性化剤の存 在下にフェノール樹脂を含み、該活性化剤は通常、金属塩及びハロゲン供与体を 含む。 該公知の方法の欠点は、そのようにして得られた熱可塑性加硫物から作られた 生成物がしばしば、短期間内に表面割れを示すことである。該生成物はしばしば 、望まれない表面荒れを有する。他の問題は、UV安定剤として添加されるヒン ダードアミン光安定剤化合物(いわゆるHALS化合物)の効率が、熱可塑性樹 脂コンパウンドにおいての効率と比較して低いことである。 驚くべきことに、上記の問題は著しく減じられあるいは完全にさえ解決される ことができて、結果として改善された物理的性質、とりわけ改善された表面性質 を持つ熱可塑 性エラストマーをもたらすことが分かった。 本発明は、ゴムの所望の加硫度が得られた後に、有効量のルイス塩基が加えら れることを特徴とする。 ルイスの定義によれば、塩基は、共有結合を形成するために電子対を供給する ことができるところの物質である。従って、塩基は電子対供与体である。これは 、塩基概念の最も基礎であり、かつ最も一般的なことである。それは、塩基は陽 子を受け入れる物質であるというローリイ‐ブレンステッドの定義のような全て の他の概念を含む。 本発明に従う熱可塑性エラストマーの調製法において使用されるべきゴムは、 フェノール系加硫剤により加硫され得るところの任意の天然ゴム又は合成ゴムで あり得る。これは特に、エチレンα‐オレフィンジエンターポリマー(EADM) 及びブチルゴムのための場合である。EADMゴムは、第二のモノマーとしてα ‐オレフィンを含み、該α‐オレフィンは、プロピレン、ブテン‐1、ペンテン ‐1、ヘキセン‐1、オクテン‐1等又は4‐メチル‐ペンテン‐1のようなそ れらの分岐異性体、及び更にスチレン、α‐メチルスチレン等であり得る。また 、α‐オレフィンの混合物が使用され得る。α‐オレフィンとして、プロピレン 及び/又はブテン‐1が好ましい。プロピレンがより一層好ましく、得られるタ ーポリマーは、エチレン/プロピレン/ジエンターポリマー(EPDM)である 。 そのようなEADM又はEPDM中の第三のモノマーは、ヘキサジエン‐1, 4、ジシクロペンタジエン又はエチリ デンノルボルネンのような、そのようなゴム中に任意の慣用的に使用されるモノ マーであり得る。第三のモノマーとして、エチリデンノルボルネンが好ましい。 本発明の熱可塑性エラストマーの必須のゴム成分として使用されるとき、ブチ ルゴムは、イソブチレン及びイソプレンの無定形のコポリマー又はイソブチレン 、イソプレン及びジビニル芳香族モノマーの無定形のターポリマーであり得る。 述語「ブチルゴム」はまた、上記のコポリマー及びターポリマーのハロゲン化さ れた形態を含む。ブチルゴムに基いた熱可塑性エラストマーは、例えば、米国特 許第4,130,534号明細書及び欧州特許出願公開第376,227号公報 に開示されている。 本発明に従う熱可塑性エラストマーの調製法において使用されるべき熱可塑性 樹脂は、100〜350℃の温度範囲において熱可塑性であるように挙動すると ころの任意のポリマーであり得る。処理温度(即ち、熱可塑性エラストマーが調 製され又は使用されるところの温度)は樹脂の分解温度より十分により低いこと に注意されるべきである。そのような樹脂の例は、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、並びに好ましい熱可 塑性ポリオレフィン樹脂のような熱可塑性樹脂である。後者の場合において、ホ モポリマー又はコポリマーのどちらかとしてのポリエチレン及びポリプロピレン が好ましい。 該方法から得られる熱可塑性エラストマーは、熱可塑性 樹脂の100部当り、通常20〜500部、より好ましくは30〜400部、そ して最も好ましくは50〜300部のゴムを含む。 熱可塑性エラストマー中のゴムは、フェノール系加硫剤により、少なくとも部 分的に加硫される。ゴムを加硫するところの任意のフェノール系加硫系が、本発 明において適切である。(フェノール系加硫樹脂及び加硫活性化剤の両者を示す) 上記において引用された米国特許第4,311,628号明細書において述べら れたフェノール系加硫系が好ましくあり得る。 本発明の熱可塑性エラストマーの調製法において、ゴムが少なくとも部分的に 加硫される。加硫度を決定するための一つの方法は、抽出剤として沸騰キシレン を使用することにより調製された生成物から抽出可能なゴムの量を測定すること による。そのような方法は、上記において述べられた米国特許第4,311,6 28号明細書中に見出され得る。 そのような方法によれば、本発明の方法において調製された熱可塑性エラスト マー中のゴムは、50%より多くない、好ましくは15%より多くない、そして 更により好ましくは5%より多くないゴムが沸騰キシレンにおいて抽出可能であ る程度に加硫される。 本発明の方法において、ゴムの所望の加硫度が得られたところに有効量のルイ ス塩基が一時に加えられる。通常、ゴム及び熱可塑性樹脂の100部当り0.1 〜10部量の ルイス塩基が、本発明の有益な効果を得るために十分かつ効果的である。より好 ましくは、0.25〜5部の量が使用される。 所定の定義に従うルイス塩基のように挙動するところの任意の成分が、本発明 における使用のために適している。ルイス塩基として使用され得るところの成分 は、例えば、 −酸化マグネシウム又は酸化亜鉛のような金属酸化物、 −ハイドロタルサイト、 −アミン官能性デンドリマー、 −ポリエーテル、 −エポキシド、 −(Mg(OH)2のような)金属水酸化物、 −(CaCO3のような)金属カーボネート である。ハイドロタルサイトの群から選ばれる化合物を使用することが好ましい 。 ハイドロタルサイト物質は、天然鉱物又は合成のハイドロタルサイト様物質で あり得、それは、乾燥された(焼成された若しくは無水の)又は部分的に乾燥さ れた形態において使用され得る。それが界面活性剤を含むとき、後者は好ましく はアニオン性である。 本発明の方法において有用なハイドロタルサイト物質は通常、「マグネシウム −アルミニウム−ヒドロキシド カーボネート水和物」として定義されるが、これ らは、本発明の目的のためにカーボネートを含むことを必要としない。 合成ハイドロタルサイトの例は、式Mg6Al2(OH)16 CO3・4H2Oを持つ物質である。商標DHT−4Aの下にKyowa Ch emical株式会社から市販されている合成のハイドロタルサイト様化合物は 、式Mg45Al2(OH)13CO3・3.5H2Oを持つ。より少ない水和水(即 ち、化合物の1モル当り3.5モルより少ない水和水)を含む形態は、名称DH T−4AAである。 適切なカーボネートを含まないハイドロタルサイト様物質の一群は、式: Mg1-xAlx(OH)2b- x/b・dH2O (ここで、xは、0より大きくかつ0.5以下であり、dは、0又は正の数であ り、bは、正の整数であり、そしてAb-は、bの原子価を持つアニオンである) を持つ。そのような物質は、米国特許第4,284,762号明細書及び同第4 ,347,353号明細書中に述べられている。 合成ハイドロタルサイトはまた、Clays and Clay Minera ls ,第28巻、第1号、第50〜56頁(1980年)において詳細に述べら れている。 本発明の方法において使用するために適する他のタイプの(カーボネートを含 まない)ハイドロタルサイト物質は、式: Mg1-xAlx(OH)2+x・aH2O (ここで、0<x≦0.5及び0≦a<2である) を持つ。このタイプの物質は、米国特許第4,379,882号明細書中に述べ られている。 有効量のルイス塩基の添加はまた、HALS化合物の形態におけるようなUV 安定剤が加えられるところの熱可塑性エラストマーを調製するために有益である 。そのようなHALS化合物の効率は、本発明の方法を使用するとき、著しく改 善される。 HALS化合物のみの添加(即ち、ルイス塩基の添加を使用することなしに) は、熱可塑性エラストマーの一時的なUV安定性のみをもたらす。比較的短時間 の後に、UV安定性は低下する。この問題は、本発明の方法に従って、所望の加 硫度が得られた後に、ルイス塩基及びHALS化合物の両者の有効量をブレンド に加えることにより克服される。 当業者は、その目的のために選択することができるところの市販品として存在 する異なるタイプのHALS化合物の存在を認識している。そのような化合物の 例として、Tinuvin(商標)123、144、622、765、770及 び780、Hals(商標)57、62、63、68、Dastib(商標)8 45、Uvinul(商標)−4050、Chimasorb(商標)−944 及びHMBTAD(商標)が挙げられ得る。ここで、全ての化合物は、一つ又は それ以上のピペリジニル基の存在の効果に基くものである。 HALS化合物のための基準は、一方では、それは処理条件(即ち、100〜 300℃の温度)下で余りに揮発性でなく、その結果として該化合物が熱可塑性 エラストマー から蒸発することができ、及び他方では、生成物を通って移動し得る十分な可動 性であることである。これは、HALS化合物が、好ましくは250〜5000 、より好ましくは300〜1000の分子量を持つときに達成される。 熱可塑性エラストマーの調製に使用されるHALS化合物は通常、熱可塑性エ ラストマーの100重量%当り7.5重量%を超えない量で使用され、より好ま しくは5重量%を超えない量で与えられ、更により好ましくは0.1〜2.5重 量%の量である。 少なくとも部分的に加硫された熱可塑性エラストマーを調製する方法において 、未加硫ゴム及び熱可塑性樹脂を含むブレンドは、まずフェノール系加硫剤によ り処理され、そしてその後、ルイス塩基が加えられる(そしてもしHALS化合 物が使用されるなら、好ましくはまずルイス塩基、そして次いでHALS化合物 の順序で加えられる)ことが好ましい。そのとき、最適な結果が得られる。 熱可塑性エラストマーを調製する方法は、少なくとも部分的に加硫されたゴム 及び熱可塑性樹脂のブレンドが得られ得るところの任意の方法であり得る。ブレ ンドが、動的加硫(即ち、ゴム及び熱可塑性樹脂を混合しかつ加硫する方法が、 同一のプロセス段階において実行される)により作られるところの方法が好まし い。それは、当業者に対して、混合プロセスが終わらない間に激しい早期の加硫 (硬化)を避けるためである。上記の米国特許第4,311,628号明細書及 び同第4,130,534号明細書が参 考文献として与えられ得る。本発明に従う方法において使用されるために適した 装置は、ポリマーをブレンディングするための任意の混合装置であり得る。該方 法は、(バンバリーミキサーのような)バッチ式装置において達成され得る。二軸 押出機のような連続操作式装置を使用することが好ましい。全ての成分が良好に 混合されるように注意されなければならない。 既に少なくとも部分的に加硫されたゴムと熱可塑性樹脂とのブレンドをまず調 製し、そして該ブレンドに有効量のルイス塩基、及び適切である場合にHALS 化合物を加えることにより、本発明の熱可塑性エラストマーをまた調製すること ができる。そのように使用されるゴムの粒子寸法は、適切な性質を得るために( 1〜50μmのオーダーにおいて)十分に小さいことに注意されなければならな い。 上記の成分に次いで、熱可塑性エラストマーは、カーボンブラック、顔料、難 燃剤、加工助剤、エキステンダー油等のような、これらのタイプの生成物におい て通常使用される他の添加剤及び充填剤を含み得る。 本発明の熱可塑性エラストマー中には、好ましくはまた、UV吸収剤が存在す る。そのような吸収材は、それ自体公知である。J.Pospisil及びP. P.Klemchuckの「Oxidation inhibion in Org anic Materials」、第I巻、第23頁以下(1990年)が参照さ れ得る。UV吸収剤の例は、シアノアクリレート、フェニルサリシレート、オキ サニリ ド、(ジ)ヒドロキシベンゾフェノン及びヒドロキシフェニルベンゾトリアゾール である。 本発明に従う方法により得られ得る生成物は、ホース又は成形体のような種々 の物品を作るために有用である。これらの物品は、押出し、射出又は圧縮成形技 術により作られ得る。これらは特に、表面性質及びUV安定性が主要な役割を担 うところのこれらのタイプの適用において有用である。 本発明は、次の実施例及び比較例により説明されるであろう。これらは、いか なる方法においても本発明を限定することを意図しない。実施例 比較例A 熱可塑性加硫物は、活性化剤としての、(EPDM100部当り)5部のフェノ ール系硬化樹脂(Schenactady SP1045)及び2.5部のSn Cl2・2H2Oを含む加硫系の影響下に、(50重量%のエキステンダー油を含 む)38部のポリプロピリレン及び124部のEPDMゴムのブレンドの動的加 硫により二軸押出機において調製された。これは、2.5%の、沸騰キシレンに おけるゴム抽出可能含有量を持つ熱可塑性加硫物をもたらした。このTPVの1 00部に対して、UV安定剤としてのTinuvin770の1部が加えられた 。そのようにして得られた生成物は、Wheather−O−Meter(W. O.M.Ci−64A(キセノンランプ、強度350nm において0.35W/m2、ホウ素−ホウケイ酸(boro-borosilicate)フィルター 、ブラックパネル温度:63℃、ドライ−ウェットサイクル102/18分及び 55%の相対湿度))においてUV安定性のために試験された。僅か1000時間 の暴露時間の後に、第一の表面割れが観察された。実施例I 比較例Aにおけると同一のTPVに、2部のDHT−4Aが加えられ、次いで 、1部のTinuvin770が加えられた(全てTPVの100部当り)。第一 の表面割れは、4000時間より長い暴露時間の後に観察された。比較例B 比較例Aの方法が使用されて、(50重量%のエキステンダー油を含む)48部 のポリプロピレン及び104部のEPDMゴムを含むTPVが調製された。使用 された加硫系の量は、活性化剤としての、(EPDM100部当り)2.5部のフ ェノール系硬化樹脂(Schenactady SP1045)及び2.5部のS nCl2・2H2Oであった。これは、8.5%のゴム抽出可能含有量を持つTP Vをもたらした。 このTPVの100部に対して、UV吸収剤(Tinuvin 328)の1 .5部とUV安定剤Tinuvin 770の1.5部が加えられた。QUV中 での500時間の暴露時間後に、機械的性質の維持が測定され、引張強度の維持 (σb)は91.3%であり、破断時の伸びの維持 (εb)は84.2%であった。実施例II 比較例BのTPV100部に対して、2部のDHT−4Aが加えられ、その後 、1.5部のTinuvin 238及び1.5部のTinuvin770が加 えられた。(比較例Bにおけると同一の条件下において試験された)機械的性質の 維持の結果は、 σb=110.9%、εb=102.1% であった。比較例C 0.75部のTinuvin 328及び0.75部のTinuvin770 が使用されたことを除き、比較例Bが繰り返された。維持の結果は、 σb=90.7%、εb=82.9% であった。実施例III 0.75部のTinuvin 328及び0.75部のTinuvin770 が使用されたことを除き、実施例IIが繰り返された。維持の結果は、 σb=102.8%、εb=94.2% であった。比較例D 比較例Aにおいて述べられたような成分を持つTPVが、バンバリーミキサー 中で動的加硫により調製され、その後、生成物はペレット化のために押出機に供 給された。その後、 顆粒物は細片に押出され、そしてこの細片は、手により、200倍の倍率を持つ 顕微鏡の使用により、かつ(DIN4768に基いた)Surftestを使用 して、表面荒れについて判定がなされた。結果は、 a)指の先端による触感としての荒れた感触、 b)顕微鏡により観察された大きな表面荒れ、 c)Surftestに従う、かつ式 (ここで、Lは測定長さであり、f(x)は表面荒れ曲線である) に基いた、5回測定された平均荒れRaが5.1μmの値を有する(ここで、L は2.5cmである) ことであった。実施例IV バンバリーミキサーにおける混合プロセスの最後に、(TPV100部当り)0 .5部量のDTA−4Aがバンバリーミキサーの内容物に加えられたことを除き 、比較例Dにおいて述べられたと類似の方法が達成された。その後、生成物はペ レット化のため押出機に供給され、その後、顆粒物が細片に押出され、該細片は 表面荒れについて判定された。結果は、 a)指の先端による触感としての滑らかな感触、 b)顕微鏡による非常に少ない荒れた表面、 c)Surftestにおける、1.5μmのRa値が測定された ことであった。
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (51)Int.Cl.7 識別記号 FI テーマコート゛(参考) C08L 23/20 C08L 23/20 101/00 101/00 (81)指定国 EP(AT,BE,CH,DE, DK,ES,FI,FR,GB,GR,IE,IT,L U,MC,NL,PT,SE),OA(BF,BJ,CF ,CG,CI,CM,GA,GN,ML,MR,NE, SN,TD,TG),AP(KE,LS,MW,SD,S Z,UG),UA(AM,AZ,BY,KG,KZ,MD ,RU,TJ,TM),AL,AU,BA,BB,BG ,BR,CA,CN,CU,CZ,EE,GE,HU, IL,IS,JP,KP,KR,LC,LK,LR,L T,LV,MG,MK,MN,MX,NO,NZ,PL ,RO,SG,SI,SK,TR,TT,UA,US, UZ,VN (72)発明者 シェパーズ,ヘルマン,アウグスティヌ ス,ヨハネス オランダ国,6171 エルシー ステイン, レーントストラーイ 33 (72)発明者 デベツ,ウィルヘルムス,アントニウス, マリア オランダ国,6137 ジェイエー シッタル ド,ストラーツブルグラーン 15

Claims (1)

  1. 【特許請求の範囲】 1.ゴム及び熱可塑性樹脂のブレンドを調製することを含み、かつ該ゴムがフェ ノール系加硫剤を使用することにより少なくとも部分的に加硫されるところの熱 可塑性エラストマーを調製する方法において、ゴムの所望の加硫度が得られた後 に、有効量のルイス塩基が加えられることを特徴とする方法。 2.使用されるルイス塩基が、ハイドロタルサイトの群から選ばれる化合物であ ることを特徴とする請求項1記載の方法。 3.ルイス塩基が、ゴム及び熱可塑性樹脂の合計100部当り0.25〜5部の 量において使用されることを特徴とする請求項1又は2記載の方法。 4.使用されるゴムが、EADMゴム及びブチルゴムから選ばれることを特徴と する請求項1記載の方法。 5.使用されるEADMゴムが、エチレン、プロピレン及びエチリデンノルボル ネンのターポリマーであることを特徴とする請求項4記載の方法。 6.使用される熱可塑性樹脂が、熱可塑性ポリオレフィン樹脂であることを特徴 とする請求項1〜5のいずれか一つに記載の方法。 7.使用される熱可塑性樹脂が、ポリエチレン及びポリプロピレンから選ばれる ことを特徴とする請求項6記載の方法。 8.熱可塑性エラストマー中のゴムが、加硫可能なゴムの15%より多くない量 が沸騰キシレンにおいて抽出可能であるところの程度にまで加硫されることを特 徴とする請求項1〜7のいずれか一つに記載の方法。 9.ゴムが、加硫可能なゴムの5%より多くない量が沸騰キシレンにおいて抽出 可能であるところの程度にまで加硫されることを特徴とする請求項8記載の方法 。 10.エラストマーの調製において、熱可塑性樹脂の100部当り30〜400 部のゴムが使用されることを特徴とする請求項1〜9のいずれか一つに記載の方 法。 11.所望の加硫度が得られた後に、また有効量のHALS化合物が加えられる ことを特徴とする請求項1〜10のいずれか一つに記載の方法。 12.加えられるHALS化合物が、250〜5000の分子量を有することを 特徴とする請求項11記載の方法。 13.加えられるHALS化合物が、300〜1000の分子量を有することを 特徴とする請求項12記載の方法。 14.加えられるHALS化合物が、5重量%を超えない量で使用されることを 特徴とする請求項11〜13のいずれか一つに記載の方法。 15.加えられるHALS化合物が、0.1〜2.5重量%の量で使用されるこ とを特徴とする請求項14記載の方法。
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