JP2003528962A - ナイロン樹脂から形成される熱可塑性シリコーンエラストマー - Google Patents

ナイロン樹脂から形成される熱可塑性シリコーンエラストマー

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Abstract

(57)【要約】 熱可塑性エラストマーの製造方法が開示されていて、前記方法は、(I)(A)25℃ないし275℃の融点又はガラス転移温度を有するレオロジー的に安定なポリアミド樹脂、(B)(B’)少なくとも30の可塑度を有し、分子内に平均で少なくとも2個のアルケニルラジカルを有する100重量部のジオルガノポリシロキサンゴム及び(B”)5ないし200重量部の強化充填剤、を含むシリコーン基材であって、前記シリコーン基材対前記ポリアミド樹脂の重量比は35超:65ないし85:15であること、(C)前記ポリアミド及び前記シリコーン基材の100重量部毎に0.1ないし5重量部のヒンダードフェノール化合物、(D)分子内に平均で少なくとも2個のケイ素結合水素基を含むオルガノヒドリドケイ素化合物、並びに(E)ヒドロシリル化触媒、を混合することであって、成分(D)及び(E)は前記ジオルガノポリシロキサン(B’)を硬化するのに充分な量で含まれること;そして(II)前記ジオルガノポリシロキサン(B’)を動的に硬化することであって、引張強度又は伸びから選ばれる熱可塑性エラストマーの少なくとも1種の特性が、前記ジオルガノポリシロキサンが硬化されていない対応する単純ブレンド物の前記各特性より少なくとも25%大きく、前記熱可塑性エラストマーは少なくとも25%の伸びを有することを含む。

Description

【発明の詳細な説明】
【0001】 (技術分野) 本発明は、シリコーン基材及びヒンダードフェノールがポリアミド樹脂とブレ
ンドされ、シリコーン基材の中に含まれるシリコーンゴムが混合物の中で動的に
加硫される熱可塑性エラストマー組成物に関する。
【0002】 (背景技術) 熱可塑性エラストマー類(TPE類)は、可塑的特性もゴム特性も有する高分
子材料である。熱可塑性エラストマーはエラストマーの機械的特性を有するが、
従来の熱硬化性ゴムとは違って高温で再加工されることが出来る。このような再
加工性は化学架橋型ゴムよりも優れたTPE類が持つ1つの大きな長所である、
と言うのはこの再加工によって成形済み部材のリサイクルが可能であり、廃棄物
が大幅に減ることになるからである。
【0003】 一般的に、主要な2種の熱可塑性エラストマーが知られている。ブロックコポ
リマーの熱可塑性エラストマーは、周囲温度を超える融点又はガラス転移温度を
有する“ハードな”プラスチックセグメントばかりでなく、室温よりかなり低い
ガラス転移温度又は融点を有する“ソフトな”高分子セグメントも含む。このよ
うな系では、ハードなセグメントは凝集して明確なミクロ相を形成し、ソフト相
に対して物理的架橋部として作用することにより室温ではゴムの性質を付与する
。高温では、ハードなセグメントは溶融又は軟化するので、このコポリマーは流
動可能となり、普通の熱可塑性樹脂のように加工される。
【0004】 それとは別に、エラストマー成分と熱可塑性樹脂とを均一に混合することによ
り単純ブレンド物(物理的ブレンド物)と呼ばれる熱可塑性エラストマーを得る
ことが出来る。エラストマー成分も混合過程で架橋されると、熱可塑性加硫物(
TPV)として当業界で周知の熱可塑性エラストマーが生成する。TPVの架橋
エラストマー相は、高温では不溶性で非流動性なので、TPV類は、一般的に、
単純ブレンド物と比較して改善された耐油性及び耐溶剤性ばかりでなく減少した
圧縮永久歪も示す。
【0005】 TPVは、動的加硫のような周知のプロセスで形成されるのが一般的であり、
このプロセスでは、エラストマーと熱可塑性マトリックスが混合され、エラスト
マーは混合過程で架橋剤及び/又は触媒の助けを借りて硬化される。多数のその
ようなTPV類が当業界では周知であり、そのなかには、架橋エラストマー成分
はシリコーンポリマーであることが可能であり、一方、熱可塑性成分は有機非シ
リコーンポリマーであるTPV類が挙げられる(即ち、熱可塑性シリコーン加硫
物又はTPSiV)。そのような材料では、エラストマー成分を種々のメカニズ
ムで硬化させることが出来るが、有機ペルオキシドのような非特異性のラジカル
発生剤を使用すると、熱可塑性樹脂自体の少なくとも一部分の硬化も引起すこと
があり、それによって組成物の再加工能力を低下させるか又は完全に停止するこ
ともある(即ち、それは最早、熱可塑性樹脂ではない)ことが判っている。別の
ケースでは、ペルオキシドは熱可塑性樹脂の部分的劣化をもたらすことがある。
このような問題に対処するために、オルガノヒドリドケイ素化合物のようなエラ
ストマー特異性架橋剤を使うとアルケニル−官能性シリコーンエラストマーを硬
化させることが出来る。
【0006】 米国特許第4,500,688号の中で、Arklesは、500ないし10
0,000cSの粘度を有するビニル基含有シリコーン流体が従来の熱可塑性樹
脂に分散される半相互侵入網状構造物(IPN)を開示している。Arkles
は、単に、比較的低い濃度のシリコーンのこのIPN類を説明しているに過ぎな
い。ビニル基含有シリコーンは、溶融混合する過程で熱可塑性樹脂の中で水素化
ケイ素含有シリコーン成分を使用する連鎖延長又は架橋メカニズムによって加硫
される。この開示特許は、ビニル基含有シリコーンが2ないし4個のビニル基を
有し、水素化物含有シリコーンがビニル官能基の当量より1ないし2倍の当量を
有する時は、この連鎖延長手順は熱可塑性組成物の中で生じることを記載してい
る。もう一方で、主に架橋反応を行なうシリコーンは、ビニル基含有シリコーン
が2ないし30個のビニル基を有し、水素化物含有シリコーンがビニル官能基の
当量の2ないし10倍の当量を有する時は熱硬化性組成物の中で生成する。記載
されている典型的熱可塑性樹脂には、ポリアミド、ポリウレタン、スチレン系樹
脂、ポリアセタール及びポリカーボネートが挙げられる。この開示特許は、米国
特許第4,714,739号の中でArklesによって拡張されていて、不飽
和基を含み水素化物含有シリコーンと不飽和官能性を有する有機ポリマーとの反
応によって製造される混成(hybrid)シリコーンの使用が包含される。A
rklesは、1ないし40重量パーセント(’739特許の場合には1ないし
60%)の範囲の有機シリコーン流体含量を開示しているが、これらの比率、又
は有機樹脂の具体的性質の重要性は何も示唆していない。
【0007】 Advanced Elastomer Systemsに付与されたWO 9
6/01291は、改善された耐油性及び圧縮永久歪を有する熱可塑性エラスト
マーを開示している。これらの系は、硬化性エラストマーコポリマーが、このコ
ポリマーと混和しない高分子キャリヤーの中に分散される硬化型ゴム濃厚物を先
ず生成することによって調製され、この硬化性コポリマーはこの組み合わせ物が
混合されている間に動的に加硫される。次に、こうして生成するゴム濃厚物は、
エンジニアリング熱可塑性樹脂とブレンドされて所望のTPEを生成する。考え
られるエラストマー成分としてシリコーンゴムが開示されているが、そのような
シリコーンを使った例は示されていない。更に、この開示特許は、高分子キャリ
ヤーが硬化性コポリマーの硬化剤と反応してはならないことを明確に教示してい
る。
【0008】 米国特許第4,695,602号の中で、Crosby等は、ヒドロシリル化
反応による半−IPN加硫型シリコーンが、大きい曲げ弾性率を有する繊維強化
熱可塑性樹脂の中に分散されているコンポジットを教示している。使用されるシ
リコーンは、前述のArklesによって教示されているタイプのものであり、
このコンポジットはIPNを含まない系と比較すると改善された収縮特性及び反
り特性を示すと言われている。
【0009】 米国特許第4,831,071号の中で、Ward等は、変性樹脂が溶融延伸
される場合、平滑な表面で高度の公差内の形状を発現させるために高弾性率熱可
塑性樹脂の溶融の完全性及び強度を改善する方法を開示している。前述のArk
les等に付与された開示特許の場合と同じ様に、シリコーン混合物は、樹脂内
に分散されたのちヒドロシリル化反応によって硬化されると、半−IPNを生成
し、こうして生成した組成物は、引き続いて押出されて溶融延伸される。
【0010】 Gornowicz等に付与された米国特許第6,013,715号は、シリ
コーンゴム(又は充填剤入りシリコーンゴム)がポリオレフィン又はポリ(ブチ
レンテレフタレート)樹脂のどちらかに分散されたのち、このゴムがその中でヒ
ドロシリル化硬化系によって動的に加硫される場合のTPSiVエラストマーの
製造を教示している。こうして生成したエラストマーは、樹脂と非硬化のシリコ
ーンゴムとの対応する単純ブレンド物(物理的ブレンド物)よりも少なくとも2
5%優れた破断点極限伸びを示し、そして大幅に改善された機械的諸特性を有す
る。勿論、加硫手順、及びそれに対して必要な硬化剤によって製造の複雑さばか
りでなく費用も加わるので、加硫を利用することなく本質的に同じ機械的諸特性
を得ることが出来るならば、多くの用途で加硫が避けられるので前記のことは工
業的に極めて重要である。
【0011】 共出願(1999年9月9日に出願されたSN09/393029)では、本
出願人等は、ポリエステル樹脂及びポリアミド樹脂から熱可塑性シリコーン加硫
物を製造することにより、これらの耐衝撃性は大幅に増大出来、その場合、エラ
ストマー成分はシリコーンゴムとシリカ充填剤を含むシリコーンゴム基材であり
、この基材対樹脂の重量比は10:90ないし35:65の範囲であることを開
示している。こうして生成する熱可塑性材料は改善された耐衝撃性を有するけれ
ども、エラストマーとして有用になるほどの充分低い弾性率は示さない。
【0012】 前記の公開特許は、マトリックスとして種々の熱可塑性樹脂、及びマトリック
スの中で動的に加硫されるシリコーンオイル又はエラストマーから成る分散相を
使って組成物を製造することを開示しているが、優れた引張り特性及び伸び特性
を有するポリアミド樹脂を基材とするTPSiVエラストマーの製造は、これら
の参考文献も、出願人に周知のいずれの技術も教示していない。
【0013】 (発明の開示) 前記の米国特許第6,013,715号に記載されているタイプのTPSiV
エラストマーは或る種のポリアミド樹脂から製造出来るが、その場合、シリコー
ン成分が、ジオルガノポリシロキサンゴムと強化充填剤を含む基材であることが
今や発見された。米国特許第6,013,715号の教示の場合のように、本明
細書に開示されているエラストマーも、概ね、優れた外観も持ち、ジオルガノポ
リシロキサンが硬化されていない、対応する単純(物理的)ブレンド物よりも優
れた少なくとも25%の伸びも有し、そして少なくとも25%の引張強度及び/
又は伸びも有する。しかしながら、驚くことには、少量のヒンダードフェノール
化合物をこの配合物に組み入れると、前記の諸特性が大幅に向上することが判っ
た。更に、ヒンダードフェノールを入れると、混合過程での加工トルクの測定で
判るように、本発明の熱可塑性エラストマーの加硫物の溶融粘度も低下すること
は明らかである。このような低下は、製造業者にとって極めて価値がある、と言
うのは、本発明のエラストマーは、従来の装置(例えば、押出機、射出成形機)
で比較的簡単に加工出来、エネルギー消費が少なくて済むからである。更に、前
記のArkles及びその他の教示とは違って、熱可塑性樹脂の中に分散され、
その中で動的に硬化されるシリコーン成分は、均一性が劣る組成物を生成する低
粘度シリコーン流体ではなくて、むしろ高分子量ゴムを含まなければならない。
【0014】 従って、本発明は、 (I)(A)25℃ないし275℃の融点又はガラス転移温度を有するレオロジ
ー的に安定なポリアミド樹脂、 (B)(B’)少なくとも30の可塑度を有し、分子内に平均で少なくとも2個
のアルケニルラジカルを有する100重量部のジオルガノポリシロキサンゴム(
gum)及び (B”)5ないし200重量部の強化充填剤、 を含むシリコーン基材であって、前記シリコーン基材対前記ポリアミド樹脂の重
量比は35超:65ないし85:15であること、 (C) 前記ポリアミド及び前記シリコーン基材の100重量部毎に0.1ない
し5重量部のヒンダードフェノール化合物、 (D)分子内に平均で少なくとも2個のケイ素結合水素基を含むオルガノヒドリ
ドケイ素化合物、並びに (E)ヒドロシリル化触媒、 を混合することであって、成分(D)及び(E)は前記ジオルガノポリシロキサ
ン(B’)を硬化するのに充分な量で含まれること;そして (II)前記ジオルガノポリシロキサン(B’)を動的に硬化することであって、
前記熱可塑性エラストマーは少なくとも25%の伸びを有すること、 によって製造される熱可塑性エラストマーに関する。
【0015】 本発明は、更に、前記方法によって製造される熱可塑性エラストマーに関する
【0016】 (発明の詳細な説明) 本発明の成分(A)は熱可塑性ポリアミド樹脂である。この樹脂は、“ナイロ
ン”と言う総称で周知であり、ポリマー主鎖に沿ってアミド(即ち、−C(O)
−NH−)結合を含む長鎖の合成ポリマーである。本発明の目的に対しては、ポ
リアミド樹脂は、室温(即ち、25℃)ないし275℃の融点(m.p.)又は
ガラス転移温度(Tg)を有する。更に高い融点を有するポリアミド(例えば、
ナイロン4/6)からTPSiVエラストマーを製造しようとしたが、物理的諸
特性が劣り、そのような生成物の極限伸びは本発明によって必要とされる25%
より低かった。更に、本発明の目的に対しては、ポリアミド樹脂は乾燥していな
ければならない、このことは、高温で樹脂ペレット又は粉末の上に乾燥した不活
性ガスを通すことによって達成されるのが好ましい。再び書くが、供給されたま
まの樹脂から製造されたTPSiVは、本発明の伸びの要件を満たさないことが
おおいことが判った。許容出来る諸特性及び加工に合致する乾燥度は、特定のポ
リアミドによって決まり、その値は、製造業者によって提示されるのが一般的で
ある、或いは数種類の簡単な試験によって決めることが可能である。ポリアミド
樹脂は、一般的に水分を0.1重量パーセントしか含まないのが好ましい。後記
のように、最終的には、本発明のポリアミドは、TPSiVエラストマーを製造
するのに必要な混合条件のもとでレオロジー的にも安定でなければならない。こ
の安定性は未処理の樹脂について適切に加工温度で評価され、対応するTPSi
Vを製造するのに一般的に必要な時間(例えば、ボウル型混合機の中で10ない
し30分間)内で溶融粘度(混合トルク)の変化が20%を超えると、このポリ
アミド樹脂は本発明の範囲外であることが判る。従って、例えば、198℃の融
点を有する乾燥ナイロン11試料を、窒素ガスパージを行ないながら210℃な
いし220℃で15分間ボウル型混合機の中で混合すると、混合トルク測定値は
約200%増加した。このようなポリアミド樹脂は、本発明の方法にとって適す
る対象物ではない。
【0017】 前記の欠点は別にして、樹脂(A)は、ポリマー鎖内に繰り返しアミド単位を
有する任意の熱可塑性結晶性又は非晶質高分子量固形ホモポリマー、コポリマー
又はターポリマーが可能である。コポリマー及びターポリマー系では繰り返し単
位の50モル%超がアミド含有単位である。好適なポリアミドの例は、ナイロン
6、ポリエナントラクタム(ナイロン7)、ポリカプリルラクタム(ナイロン8
)、ポリラウリルラクタム(ナイロン12)等のようなポリラクタム;ポリピロ
リジノン(ナイロン4)のようなアミノ酸のホモポリマー;ナイロン6/6、ポ
リヘキサメチレンアゼラミド(ナイロン6/9)、ポリヘキサメチレンセバカミ
ド(ナイロン6/10)、ポリヘキサメチレンイソフタルアミド(ナイロン6、
I)、ポリヘキサメチレンドデカン酸(ナイロン6/12)等のようなジカルボ
ン酸とジアミンとのコポリアミド;芳香族及び部分芳香族ポリアミド;カプロラ
クタムとヘキサメチレンアジパミドとのコポリマーのようなコポリアミド(ナイ
ロン6/6、6)、又はターポリアミド、例えばナイロン6/6、6/6、10
;ポリエーテルポリアミドのようなブロックコポリマー;又はそれらの混合物で
ある。好ましいポリアミドは、ナイロンN6、ナイロン12、ナイロン6/12
及びナイロン6/6である。
【0018】 シリコーン基材(B)はジオルガノポリシロキサンゴム(B’)と強化充填剤
(B”)との均一ブレンド物である。
【0019】 ジオルガノポリシロキサンゴム(B’)は、その分子中に2ないし20個の炭
素原子を有する少なくとも2個のアルケニル基を含む高コンシステンシー(ゴム
)ポリマー又はコポリマーである。アルケニル基は、ビニル、アリル、ブテニル
、ペンテニル、ヘキセニル及びデセニルで具体的に例示される。アルケニル官能
基の位置は重要ではなく、それは、分子鎖末端でも、分子鎖の非末端位置或いは
両方の位置で結合されることが可能である。アルケニル基は、ビニル基又はヘキ
セニル基であること、及びこの基は、ジオルガノポリシロキサンゴムゴムの中に
0.001ないし3重量パーセント、好ましくは0.01ないし1重量パーセン
トの濃度で含まれることが好ましい。
【0020】 成分(B’)の中の残りの(即ち、非アルケニル)ケイ素結合有機基は、脂肪
族不飽和を含まない炭化水素基又はハロゲン化炭化水素基から独立で選ばれる。
これらは、メチル、エチル、プロピル、ブチル、ペンチル及びヘキシルのような
1ないし20個の炭素原子を有するアルキル基;シクロヘキシル及びシクロヘプ
チルのようなシクロアルキル基;フェニル、トリル及びキシリルのような6ない
し12個の炭素原子を有するアリール基;ベンジル及びフェネチルのような7な
いし20個の炭素原子を有するアラルキル基;並びに3,3,3−トリフルオロ
プロピル及びクロロメチルのよう1ないし20個の炭素原子を有するハロゲン化
アルキル基で具体的に例示することが可能である。勿論、これらの基は、ジオル
ガノポリシロキサンゴム(B’)が室温より低いガラス転移温度(又は融点)を
有し、従ってゴム体は弾性があるように選ばれる。メチル基は成分(B’)の中
の非不飽和ケイ素結合有機基の少なくとも50モルパーセント占めるのが好まし
く、少なくとも90モルパーセントを占めるのが更に好ましい。
【0021】 従って、ポリジオルガノポリシロキサンゴム(B’)は、前記有機基を含むホ
モポリマー又はコポリマーが可能である。例には、ジメチルシロキシ単位及びフ
ェニルメチルシロキシ単位を含むゴム;ジメチルシロキシ単位及びジフェニルシ
ロキシ単位を含むゴム;並びに特にジメチルシロキシ単位、ジフェニルシロキシ
単位及びフェニルメチルシロキシ単位を含むゴムが挙げられる。これらの分子構
造も重要ではなく、この構造は、直鎖及び部分分岐直鎖が例として挙げられが、
線状構造が好ましい。
【0022】 オルガノポリシロキサン(B’)の具体的例には:トリメチルシロキシ末端封
鎖型ジメチルシロキサン−メチルヘキセニルシロキサンコポリマー;ジメチルヘ
キセニルシロキシ末端封鎖型ジメチルシロキサン−メチルヘキセニルシロキサン
コポリマー;トリメチルシロキシ末端封鎖型ジメチルシロキサン−メチルビニル
シロキサンコポリマー;トリメチルシロキシ末端封鎖型メチルフェニルシロキサ
ン−ジメチルシロキサン−メチルビニルシロキサンコポリマー;ジメチルビニル
シロキシ末端封鎖型ジメチルポリシロキサン;ジメチルビニルシロキシ末端封鎖
型ジメチルシロキサン−メチルビニルシロキサンコポリマー;ジメチルビニルシ
ロキシ末端封鎖型メチルフェニルポリシロキサン;ジメチルビニルシロキシ末端
封鎖型メチルフェニルシロキサン−ジメチルシロキサン−メチルビニルシロキサ
ンコポリマー;及び少なくとも1個の末端基がジメチルヒドロキシシロキシであ
る同類のコポリマーが挙げられる。低温用途に好ましい系には、メチルフェニル
シロキサン−ジメチルシロキサン−メチルビニルシロキサンコポリマー及びジフ
ェニルシロキサン−ジメチルシロキサン−メチルビニルシロキサンコポリマーが
挙げられ、特にその場合ジメチルシロキサン単位のモル含量は93%である。
【0023】 成分(B’)も、2種類以上のオルガノポリシロキサンの組み合わせ物から成
ることが可能である。最も好ましくは、成分(B’)は、分子の各末端部がビニ
ル基で停止されているポリジメチルシロキサンホモポリマー、又は主鎖に沿って
少なくとも1個のビニル基も含む前記のホモポリマーである。
【0024】 本発明の目的に対しては、ジオルガノポリシロキサンゴムの分子量は、アメリ
カ材料試験協会(ASTM)試験方法926により測定して少なくとも30のウ
イリアムス(Williams)可塑度を発現ほど充分である。本明細書で使用
される可塑度は、2cm3の体積で約10mmの高さの円柱形試験片に49ニュ
ートンの圧縮荷重を25℃で3分間負荷したのち、この試験片のミリメートル単
位の厚さを100倍にして定義される。この成分の可塑度が、前述のArkle
sによって使用された低粘度流体シロキサンの場合のように30未満の場合、高
含量のシリコーン(例えば、50ないし70重量パーセント)では本質的にシリ
コーンだけの範囲と本質的に熱可塑性樹脂の範囲しか存在しないので、ブレンド
物は弱くて脆くなるほど、本発明の方法に従って動的加硫によって製造されたT
PSiV類は程度の低い均一性を示す。本発明のゴムは、先行技術で採用されて
いるシリコーン流体よりも著しく粘稠である。例えば、前述のArklesによ
って検討されたシリコーンは、100,000cS(0.1m2/秒)の粘度上
限を持ち、そのような低粘度の流体の可塑度は、ASTM D926手順によっ
て簡単には測定されないけれども、この流体が約24の可塑度に相当することが
決められた。成分(B’)の可塑度には絶対上限はないけれども、慣用の混合装
置での加工性を工業的に検討するとこの値は制約される。好ましくは、可塑度は
100ないし200、最も好ましくは120ないし185であるべきである。
【0025】 高度のコンシステンシーの不飽和基含有ポリジオルガノシロキサンの製造方法
は周知であり、本明細書で詳細に考察する必要はない。例えば、アルケニル−官
能性ポリマーを製造する典型的な方法には、類似のアルケニル−官能性種の存在
で環状及び/又は線状ジオルガノポリシロキサンの塩基触媒作用での平衡化が含
まれる。
【0026】 成分(B”)は、ジオルガノポリシロキサン(B’)を強化することが知られ
る微粉砕充填剤であり、少なくとも50m2/グラムの比表面積を有するフュー
ムド形態及び沈降形態シリカ、シリカエーロゲル及び二酸化チタンのような微粉
砕された熱安定性鉱物から選ばれるのが好ましい。フュームド形態シリカは、最
高450m2/グラムがある高度の表面積によって好ましい強化充填剤であり、
50ないし400m2/g、最も好ましくは200ないし380m2/gの表面を
有するフュームドシリカが極めて好ましい。シリコーンゴム業界で一般的に実施
されるように、フュームドシリカ充填剤は、その表面が疎水性になるように処理
されるのが好ましい。このことは、シラノール基又はシラノール基の加水分解可
能な前駆体を含む液体有機ケイ素化合物とシリカを反応させることにより達成す
ることが出来る。シリコーンゴム当業界でクリープ防止剤又は可塑剤とも呼ばれ
る充填剤処理剤として使用出来る化合物には、低分子量液体ヒドロキシ−又はア
ルコキシ末端基型ポリジオルガノシロキサン、ヘキサオルガノジシロキサン、シ
クロジメチルシラザン及びヘキサオルガノジシラザンのような成分が挙げられる
。処理用化合物は、2ないし100、更に好ましくは2ないし10の平均重合度
(DP)を有するオリゴマー状ヒドロキシ末端基型ジオルガノポリシロキサンで
あることが好ましく、この化合物はシリカ充填剤100重量部毎に5ないし50
重量部の濃度で使用される。成分(B’)が好ましいビニル官能基又はヘキセニ
ル官能基ポリジメチルシロキサンである場合、このような処理剤は、ヒドロキシ
末端基型ポリジメチルシロキサンであるのが好ましい。
【0027】 本発明の目的に対しては、シリコーン基材(B)を製造するために、5ないし
200重量部、好ましくは5ないし150重量部、そして最も好ましくは20な
いし100重量部の強化充填剤(B”)が、100重量部のゴム(B’)と均一
にブレンドされる。このブレンディングはシリコーンゴム当業界で周知のような
2本ロール機、密閉式混合機又はその他の好適な装置を使って室温で実施される
のが一般的である。それとは別に、シリコーン基材は、更に前述のように、ゴム
の動的加硫の前に、混合過程でその場で形成されることが出来る。後者の場合、
強化充填剤がジオルガノポリシロキサンゴムの中に充分に分散されるまで、混合
温度はポリアミド樹脂の軟化点又は融点より低く保たれる。
【0028】 ヒンダードフェノール(C)は、その分子の中に少なくとも1個の次の基を持
つ有機化合物である。
【0029】
【化2】
【0030】 上記の式の中で、Rは1ないし4個の炭素原子を有するアルキル基であり、R’
は4ないし8個の炭素原子を有する炭化水素基である。本発明の目的に対しては
、式(i)による1つの基は、水素に結合して1,5−ジ−オルガノフェノール
を生成することが出来る。検討対象の化合物が1,500未満の分子量(MW)
を有するように、1ないし4個のこれらの基が、対応する原子価の有機部分に結
合するのが好ましい。最も好ましくは、4個のそのような基は成分(C)に含ま
れていて、この化合物の分子量は1,200未満である。このような一価(又は
多価)有機部分は、酸素、窒素、リン及び硫黄のようなヘテロ原子を含むことが
出来る。前記式のR’基は、t−ブチル、n−ペンチル、ブテニル、ヘキセニル
、シクロペンチル、シクロヘキシル及びフェニルによって表すことが出来る。R
もR’もt−ブチルであることが好ましい。
【0031】 成分(C)の非限定の具体的例には、商品名Irgnox(商標)のもとでC
iba Specialty Chemicals Corporationによ
り販売されている種々のヒンダードフェノールが挙げられる: Irganox(商標)1076=オクタデシル3,5−ジ−tert−ブチル
−4−ヒドロキシヒドロシンナメート、 Irganox(商標)1035=チオジエチレンンビス(3,5−ジ−ter
t−ブチル−4−ヒドロキシヒドロシンナメート)、 Irganox(商標)MD1024=1,2−ビス(3,5−ジ−tert−
ブチル−4−ヒドロキシヒドロシンナモイル)ヒドラジン、 Irganox(商標)1330=1,3,5−トリメチル−2,4,6−トリ
ス(3,5−ジ−tert−ブチル−4−ヒドロキシベンジル)ベンゼン、 Irganox(商標)1425WL=カルシウムビス(モノエチル(3,5−
ジ−tert−ブチル−4−ヒドロキシベンジル)ホスホネート)及び Irganox(商標)3114=1,3,5−トリス−(3,5−ジ−ter
t−ブチル−4−ヒドロキシベンジル)−1,3,5−トリアジン−2,4,6
(1H,3H,5H)−トリオン。 好ましいヒンダードフェノールは、Irganox(商標)245{トリエチレ
ングリコールビス(3−(3’−tert−ブチル−4’−ヒドロキシ−5’−
メチルフェニル)プロピオネート)}、Irganox(商標)1098{N,
N’−ヘキサメチレンビス(3,5−ジ−tert−ブチル−4−ヒドロキシヒ
ドロシンナムアミド)}及びIrganox(商標)1010{テトラキス(メ
チレン(3,5−ジ−tert−ブチル−4−ヒドロキシ−ヒドロシンナメート
))メタン}である。
【0032】 ポリアミド(A)とシリコーン基材(B)の合計100重量部毎に0.1ない
し5重量部のヒンダードフェノール(C)が使用される。好ましくは、(A)と
(B)の合計100重量部毎に0.1ないし0.75重量部、更に好ましくは0
.475ないし0.525重量部の(C)が加えられる。
【0033】 オルガノヒドリドケイ素化合物(D)は、本組成物のジオルガノポリシロキサ
ン(B’)に対する架橋剤(硬化剤)であり、各分子中に少なくとも2個のケイ
素結合型水素原子を含むオルガノポリシロキサンであるが、少なくとも0.1重
量パーセントの水素、好ましくは0.2ないし2、そして最も好ましくは0.5
ないし1.7パーセントの水素がケイ素に結合している。勿論、当業者は、ジオ
ルガノポリシロキサン(B’)が硬化されることになっている場合、成分(B’
)か成分(D)のどちらか、又はその両方は2より大きい官能価を有しなければ
ならないことを理解するだろう(即ち、これらの官能価の合計は平均で4を超え
なければならない)。成分(D)でのケイ素結合型水素の位置は重要ではなく、
分子鎖の末端部、分子鎖に沿った非末端部、又はその両方の位置で結合すること
が可能である。成分(D)のケイ素結合型有機基は、好ましい実施態様を含めて
、ジオルガノポリシロキサン(B’)と関連して前述した炭化水素基又はハロゲ
ン化炭化水素基のいずれからも独立して選ばれる。成分(D)の分子構造も重要
ではなく、直鎖、部分的分岐状直鎖、分岐状、環状及び網状構造が例として挙げ
られ、線状ポリマー又はコポリマーが好ましく、この成分はジオルガノポリシロ
キサン(B’)と相溶すべきである(即ち、そのことは成分(B’)を硬化させ
る際に有効である)。
【0034】 成分(D)は次で例示される: PhSi(OSiMe2H)3のような低分子量シロキサン; トリメチルシロキシ末端封鎖型メチルヒドリドポリシロキサン; トリメチルシロキシ末端封鎖型ジメチルシロキサン−メチルヒドリドシロキサン
コポリマー; ジメチルヒドリドシロキシ末端封鎖型ジメチルポリシロキサン; ジメチル水素シロキシ末端封鎖型メチル水素ポリシロキサン; ジメチルヒドリドシロキシ末端封鎖型ジメチルシロキサン−メチルヒドリドシロ
キサンコポリマー; 環状メチル水素ポリシロキサン; 環状ジメチルシロキサン−メチルヒドリドシロキサンコポリマー; テトラキス(ジメチル水素シロキシ)シラン; (CH32HSiO1/2、(CH33SiO1/2、及びSiO4/2の各単位から成
るシリコーン樹脂;並びに(CH32HSiO1/2、(CH33SiO1/2、CH3 SiO3/2、PhSiO3/2及びSiO4/2の各単位から成るシリコーン樹脂、 式中、Me及びPhは、本明細書では以後、各々、メチル基及びフェニル基を表
す。
【0035】 特に好ましいオルガノヒドリドケイ素化合物は、R3SiO1/2又はHR2Si
1/2のどちらかで末端停止されたRSiO単位を含むポリマー又はコポリマー
であり、式中、Rは独立して、1ないし20個の炭素原子を有するアルキル基、
フェニル基又はトリフルオロプロピル基、好ましくはメチル基から選ばれる。ま
た、成分(D)の粘度は、25℃で0.5ないし1,000mPa−s、好まし
くは2ないし500mPa−sであることが好ましい。更に、この成分は、0.
5ないし1.7重量パーセントの水素がケイ素に結合されているのが好ましい。
成分(D)は、メチルヒドリドシロキサン単位から本質的に成るポリマー、又は
ジメチルシロキサン単位とメチルヒドリドシロキサン単位とから本質的に成るコ
ポリマーから選ばれて、0.5ないし1.7パーセントの水素がケイ素に結合さ
れ、25℃で2ないし500mPa−sの粘度を有することが極めて好ましい。
そのような極めて好ましい系は、トリメチルシロキシ基又はジメチルヒドリドシ
ロキシ基から選ばれる末端基を有すると理解される。
【0036】 成分(D)は、2種類以上の前述の系の組み合わせ物でもよい。オルガノヒド
リドケイ素化合物(D)は、その中のSiH対成分(B’)の中のSi−アルケ
ニルのモル比が1より大きく、そして好ましくは50未満、更に好ましくは3な
いし30、最も好ましくは4ないし20であるような濃度で使用される。
【0037】 このようなSiH−官能性材料は当業界では周知であり、その多くが市販され
ている。
【0038】 ヒドロシリル化触媒(E)は、本発明の組成物の中のジオルガノポリシロキサ
ンの硬化を促進させる触媒である。このヒドロシリル化触媒は、次で例示される
:即ち、白金黒、シリカ担持型白金、炭素担持型白金、クロロ白金酸、クロロ白
金酸のアルコール溶液、白金/オレフィン錯体、白金/アルケニルシロキサン錯
体、白金/ベータ−ジケトン錯体、白金/ホスフィン錯体等のような白金触媒;
塩化ロジウム及び塩化ロジウム/ジ(n−ブチル)スルフィド錯体等のようなロ
ジウム触媒;並びに炭素担持型パラジウム、塩化パラジウム等のようなパラジウ
ム触媒。成分(E)は、クロロ白金酸;二塩化白金;四塩化白金;クロロ白金酸
とジメチルビニルシロキシ末端封鎖型ポリジメチルシロキサンで稀釈されたジビ
ニルテトラメチルジシロキサンとの反応から作られる白金錯体触媒であって、W
illingに付与された米国特許第3,419,593号によって製造される
こと;及び塩化第一白金とジビニルテトラメチルジシロキサンとの中和型錯体で
あって、Brown等に付与された米国特許第5,175,325号によって製
造すること、のような白金系触媒が好ましい。触媒(E)は、塩化第一白金とジ
ビニルテトラメチルジシロキサンとの中和型錯体が最も好ましい。
【0039】 成分(E)は、成分(B’)と(D)との反応を促進させ、それによってジオ
ルガノポリシロキサンを硬化させてエラストマーを形成するのに充分な触媒量で
本組成物に加えられる。触媒は、熱可塑性エラストマー組成物の全重量基準で0
.1ないし500百万分率(ppm)、好ましくは0.25ないし100ppm
の金属原子を提供するように加えられるのが一般的である。
【0040】 前記の主要成分(A)ないし(E)の他に、少量(即ち、全組成物の40重量
パーセント未満、好ましくは20重量パーセント未満)の随意添加物(F)を本
発明の組成物に組み入れることが出来る。このような随意添加物は、限定はされ
ないが、ガラス繊維や炭素繊維のようなポリアミド樹脂に対する強化充填剤;石
英、炭酸カルシウム及び珪藻土のような増量充填剤;酸化鉄及び酸化チタンのよ
うな顔料、カーボンブラック及び微粉砕金属のような導電性充填剤、水和型酸化
第二セリウム(cerric oxide)のような熱安定剤、抗酸化剤、ハロ
ゲン化炭化水素、アルミナ三水和物、水酸化マグネシウム、有機リン化合物、及
びその他の難燃剤(FR)材料のような難燃剤が例示される。好ましいFR添加
剤は、ケイ酸カルシウム微粒子であり、2ないし30μmの平均粒度を有するケ
イ灰石が好ましい。更に、このような随意成分は、ポリジメチルシロキサンオイ
ルのようなシリコーンゴム成分に対する可塑剤、及び/又はポリアミド成分に対
する可塑剤が可能である。後者の例には、フタル酸ジシクロヘキシル、フタル酸
ジメチル、フタル酸ジオクチル、フタル酸ベンジルブチル、及びフタル酸ベンジ
ルのようなフタル酸エステル;トリメリット酸C1−C9アルキルのようなトリメ
リット酸エステル;N−シクロヘキシル−p−トルエンスルホンアミド、N−エ
チル−o,p−トルエンスルホンアミド及びo−トルエンスルホンアミドのよう
なスルホンアミド、並びに液体オリゴマー可塑剤が挙げられる。好ましい可塑剤
は、ポリアミドの通常の溶融温度で可塑剤を放出しない低揮発性液体である。
【0041】 前記の添加剤は、動的硬化後の最終熱可塑性組成物に加えられるのが一般的で
あるが、これらの添加剤が動的加硫メカニズムと干渉しないならば、製造中の任
意の時点で加えることも可能である。勿論、前記の添加成分は最終組成物の所望
の諸特性をさほど損なうことのない濃度でのみ使用される。
【0042】 本発明の方法によるとポリアミド(A)の中にシリコーン基材(B)とヒンダ
ードフェノール(C)を完全に分散させて、オルガノヒドリドケイ素化合物(D
)と触媒(E)を使ってジオルガノポリシロキサンを動的に加硫することにより
熱可塑性エラストマーは製造される。本発明の目的に対しては、シリコーン基材
(B)対ポリアミド樹脂(A)の重量比は、35超:65である。この比率が3
5以下:65の場合、これにより生成する加硫物は熱可塑性エラストマーよりも
ポリアミド樹脂に、より近い弾性率を有するのが一般的である。もう一方で、前
記比率はたったの85:15にすべきである、と言うのは組成物は弱くなり易く
、この値を超る硬化シリコーンに似る傾向があるからである。このような上限に
も拘らず、組成物のあらゆる所与の組み合わせ物の(B)対(A)の最大比率は
加工性の観点からも制約される、と言うのは、シリコーン基材含量が多過ぎると
、最早、熱可塑性ではない少なくとも一部分架橋された連続相となるからである
。本発明の目的に対しては、このような工業的限界は、普通の実験によって簡単
に決められ、しかもTPSiVを圧縮成形出来る成分(B)の最高濃度を表す。
しかしながら、最終熱可塑性エラストマーは、射出成形や押出成形のようなその
他の従来の塑性作業で簡単に加工も出来ることが好ましく、そしてこの場合、成
分(B)対(A)の重量比は、たったの75:25でなければならない。引き続
いて再加工されるこのような好ましい熱可塑性エラストマーは、当初のTPSi
Vの引張強度及び伸びの10%以内のこれらの値を有するのが一般的である(即
ち、熱可塑性エラストマーは再加工によって殆ど変化しない)。前記の要求事項
に適合するシリコーン基材の量は、選ばれる特定のポリアミド及びその他の成分
によって決まるが、成分(B)対(A)の重量比は、40:60ないし75:2
5、更に好ましくは40:60ないし70:30であることが好ましい。
【0043】 混合は、ポリアミド樹脂の中に諸成分を均一に分散出来る任意の装置、例えば
密閉式混合機又は二軸押出機で実施されるが、後者の押出機が工業的製造には好
ましい。その温度は、樹脂を劣化させないように、実際上良好な混合に適合する
程度の低い温度に保たれるのが好ましい。具体的な系によるが、混合の順序は、
必ずしも重要と言うわけではなく、例えば、(A)の軟化点(融点)よりも高い
温度で、成分(A)、(C)及び(D)は(B)に加えられ、次いで触媒(E)
が導入されると動的加硫が始まる。しかしながら、動的加硫が始まる前に、成分
(B)ないし(D)は樹脂(A)の中に充分に分散されるべきである。前述の様
に、シリコーン基材はその場で形成出来ることも考えられる。例えば、ポリアミ
ド樹脂とジオルガノポリシロキサンゴムを既に含む混合機に、ポリアミド樹脂の
軟化点(融点)よりも低い温度で強化充填剤を加えて、この充填剤をジオルガノ
ポリシロキサンゴムの中に完全に分散することが可能である。次に、この温度を
上げてポリアミド樹脂を溶融し、その他の成分を加えると混合/動的加硫が行な
われる。最適温度、混合時間及び混合作業のその他の条件は、考慮対象の特定の
樹脂及びその他の成分によって決まり、これらは当業者が通常の実験によって決
めることが可能である。しかしながら、乾燥窒素、ヘリウム又はアルゴンのよう
な乾燥した不活性雰囲気(即ち、諸成分との反応に悪影響を及ぼさない、又はそ
の他にヒドロシリル化硬化を干渉しない雰囲気)のもとで、混合及び動的加硫を
行なうことが好ましい。最終TPSiVの機械的特性ばかりでなく、その溶融粘
度に対しても好ましい乾燥ガス流量が存在することが観察されている(後記の例
を参照されたい)。
【0044】 ポリアミドの融点又はガラス転移温度が室温よりもかなり高い(例えば、10
0℃超)場合、好ましい手順には、ポリアミド樹脂の融点/ガラス転移温度より
低い温度(例えば、周囲条件で)で、乾燥済みのポリアミド樹脂(A)、シリコ
ーン基材(B)、ヒンダードフェノール(C)及びオルガノヒドリドケイ素化合
物(D)をブレンドすることによりプレミックスを製造することが含まれる。次
に、乾燥した不活性パージガスを使い、ポリアミドの融点より僅かに高く、ない
し35℃高く制御された温度(例えば、分子量によるが、175℃−180℃の
融点を持つナイロン12の場合には210℃ないし215℃)で、ボウル型ミキ
サー又は密閉式混合機の中でこのプレミックスを溶融したのち、触媒(E)をこ
のプレミックスと混合する。溶融粘度(混合トルク)が定常状態値に達し、それ
によって成分(B)のジオルガノポリシロキサンの動的加硫が完結していること
が示されるまで混合は続けられる。
【0045】 前述の様に、本発明の範囲に入るためには、TPSiVの引張強度若しくは伸
び、又はその両方は、対応する単純ブレンド物のその値より少なくとも25%超
でなければならない。本発明の更なる要件は、後記の試験による測定でTPSi
Vは少なくとも25%の伸びを有することである。これに関連して、“単純ブレ
ンド物”と言う用語は、樹脂(A)、基材(B)及びヒンダードフェノール(C
)の重量比がTPSiVの中の比率と同じであるが、硬化剤は使用されていない
(即ち、成分(D)若しくは(E)のいずれか、又はその両方は省かれている、
従ってこのゴムは硬化されない)組成物を意味する。特定の組成物が前記の規準
を満たすかどうかを決めるために、TPSiVの引張強度を、長さ25.4mm
、幅3.2mm、そして一般的に厚さ1ないし2mmを有するダンベルについて
ASTM方法D412に準拠して延伸速度50mm/分で測定される。少なくと
も3個の前記試料を検討して、試料の不均質性(例えば、ボイド、汚染又は混入
物)による明らかに低い読み取り値を除いたのち、結果の平均値を出す。次に、
これらの値は単純ブレンド組成物から製造された試料の対応する平均引張り及び
伸び値と比較される。単純ブレンド物よりも引張り及び/又は伸びで少なくとも
25%改善が認められない場合、動的加硫から発生するメリットはなく、そのよ
うなTPSiV類は本発明の範囲には入らない。
【0046】 次に、前記の方法によって製造された熱可塑性エラストマーは、押出、真空成
形、射出成形、吹込成形、オーバー成形(overmolding)又は圧縮成
形のような慣用の技術によって加工することが出来る。更に、これらの組成物は
、機械的特性を殆ど又は全く劣化させることなく再加工(リサイクル)されるこ
とが出来る。
【0047】 本発明の新規の熱可塑性エラストマーは、電線及びケーブル絶縁材、電気コネ
クター、自動車部品及び器具部品、例えば、ベルト、ホース、エアダクト、ブー
ツ、蛇腹、ガスケット及び燃料配管部品、建築用シール材、ビンの栓、医療器具
、スポーツ用品及び汎用ゴム部品を作製するのに使用することが出来る。
【0048】 (実施例) 次の実施例は、本発明の組成物及び方法を更に説明するために示されている。
別に断らない限り、この実施例の全ての部及びパーセンテージは重量基準であり
、全ての測定値は25℃で得た。
【0049】 材料 参照し易くするためにアルファベット順に列挙した次の材料を本実施例で使用
した。
【0050】 BASE1は、後記で定義されるように、PDMS1 68.7%、250m2 /gの表面積を有するフュームドシリカ25.8%(Cab−O−Sil(商標
)MS−75、Cabot社、Tuscola,IL.)、8の平均重合度(D
P)を有するヒドロキシ末端基型ジオルガノポリシロキサン5.4%及びアンモ
ニア0.02%から作られたシリコーンゴム基材である。 BASE2は、後記で定義されるように、PDMS1 76.6%、250m2
gの表面積を有するフュームドシリカ17.6%、8の平均重合度(DP)を有
するヒドロキシ末端基型ジオルガノポリシロキサン5.7%、及びアンモニア0
.02%から作られたシリコーンゴム基材である。 BASE3は、BASE1と同類であるがフュームドシリカは5%しか含まれて
いない。
【0051】 CATALYST1は、1,3−ジエテニル−1,1,3,3−テトラメチル
ジシロキサンの白金錯体1.5%;テトラメチルジビニルジシロキサン6.0%
;ジメチルビニル末端型ポリジメチルシロキサン92%及び6個以上のジメチル
シロキサン単位を有するジメチルシクロポリシロキサン0.5%である。
【0052】 IRGANOX(商標)245は、Ciba Specialty Chemi
cals Corporation 、Tarrytown、NY、により販売さ
れて、トリエチレングリコールビス{3−(3’−tert−ブチル−4’−ヒ
ドロキシ−5’−メチルフェニル)プロピオネート}として表されるヒンダード
フェノールである。 IRGANOX(商標)1010は、Ciba Specialty Chemi
cals Corporationにより販売されて、テトラキス{メチレン(
3,5−ジ−tert−ブチル−4−ヒドロキシ−ヒドロシンナメート)}メタ
ンとして表されるヒンダードフェノールである。 IRGANOX(商標)1098は、N,N’−ヘキサメチレン−ビス(3,5
−ジ−tert−ブチル−4−ヒドロキシヒドロシンナムアミド)として表され
、Ciba Specialty Chemicals Corporation
によって販売されるヒンダードフェノールである。
【0053】 NYLON11は、Aldrich Chemical Co.,Milwau
kee、WI.から入手出来るナイロン11である;融点=198℃。 NYLON12−Aは、Aldrich Chemical Co.,から入手出
来る、NYLON12−Aである;融点=178℃。 NYLON12−Bは、Elf Atochem NA、Inc,Philade
lphia、PA.から販売されるRilsan(商標)AMNO、ナイロン1
2である;融点=175℃。 NYLON4/6は、Aldrich Chemical Co.,から入手出来
るナイロン4/6である;融点=295℃。 NYLON6は、Aldrich Chemical Co.,から入手出来るナ
イロン6である;融点=228.5℃。 NYLON6/6−Aは、DuPontから入手出来るZytel(商標)E4
2ANC 010ナイロンN6/6である;融点=262℃。 NYLON6/6−Bは、Aldrich Chemical Co.,から入手
出来るナイロン6/6−Bである;融点=267℃。 NYLON6/6−Cは、Solutia,Inc.(St.Louis,MO
.)により商品名Vydyne(商標)66Bで販売されるナイロン6/6であ
る;融点=260℃。 NYLON6/12は、Aldrich Chemical Co.,から入手出
来るナイロンN6/12である;融点=218℃。
【0054】 PDMS1は、Me2SiO単位99.81重量%、MeViSiO単位0.
16%及びMe2ViSiO1/2単位0.03%から成るゴムであり、Viは、以
後、ビニル基を表す。環状シロキサンのカリウム触媒作用による平衡化によって
製造されるが、この場合、触媒は二酸化炭素によって中和される。このゴムの可
塑度は150である。 PDMS2は、PDMS1と類似のゴムであるが、Me2SiO単位99.97
重量%、及びMe2ViSiO1/2単位0.03%、並びに150の可塑度を有す
る。 PDMS3は、PDMS1と類似のゴムであるが、Me2SiO単位97.70
重量%、MeViSiO単位2.27%及びMe2ViSiO1/2単位0.03%
、並びに150の可塑度を有する。 PDMS4は、PDMS1と類似のゴムであるが、Me2SiO単位87.05
重量、PhMeSiO単位12.76%、MeViSiO単位0.16%及びM
2ViSiO1/2単位0.03%、並びに150の可塑度を有する。
【0055】 X−LINKER1は、MeHSiO単位68.4%、Me2SiO単位28
.1%及びMe3SiO1/2単位3.5%から本質的に成るSiH−官能性架橋剤
であり、粘度は約29mPa・sである。これは平均式MD16D’39Mに対応し
、式中、(本明細書において、以後)Mは(CH33Si−O−、Dは−Si(
CH32−O−であり、及びD’は−Si(H)(CH3)−O−である。 X−LINKER2は、平均式MD61D’8Mを有し、X−LINKER1に類
似の流体である。 X−LINKER3は、平均式MD108D’10Mを有し、X−LINKER1に
類似の流体である。 X−LINKER4は、平均式MD169D’23Mを有し、X−LINKER1に
類似の流体である。 X−LINKER5は、平均式MD’65Mを有し、X−LINKER1に類似の
流体である。 X−LINKER6は、D’単位68%を含み、粘度は約100mPa・sであ
り、X−LINKER1に類似の流体である。
【0056】 実施例A1−A17 NYLON12−A(80.0g)を乾燥炉の中で120℃で2時間乾燥した
(即ち、加熱空気が、乾燥床上部で乾燥されたのち乾燥対象の試料を含む加熱炉
に連続循環流で通される乾燥装置)。次いで、この樹脂は、Haake Sys
tem 9000(商標)小型密閉式混合機(310mlのボウル型)の中でロ
ーラー式回転翼を使い乾燥窒素雰囲気のもとで210℃、60rpmで溶融させ
た。IRGANOX(商標)1010(0.24g)を加えて、約3.5分間混
合したのち、BASE1(120.0g)を入れながら混合した。3分後、X−
LINKER1(3.8g)を加えるとその時点では混合機のトルクは約1,8
00m−gであった。更に5分後、CATALYST1(57滴=0.855g
)を加えるとこのトルクは急激に上昇し始めた。更に、7分が経つと、トルクは
16,400m−gまで上昇し、混合を停止して、こうして生成したナイロンT
PSiV試料をボウルから取り出した。
【0057】 ステンレススチール製Endura(商標)310−2でコーティングした金
型で、前記材料の試料を約10トンの圧力(99KPa)のもとで5分間225
℃で圧縮成形したのち、3分間、常圧圧縮した。長さ25.4mm、幅3.18
mmで厚さ1ないし2mmのダンベルについて23℃で、伸長速度50mm/分
でASTM方法D412に準拠して引張り特性を測定した。少なくとも3個の試
料を試験し、それらの結果の平均値を出して表A1に示している(実施例A1)
。比較のために、架橋剤又は触媒を含まないで、NYLON12−AとBASE
1が同じ比率を有する単純物理的ブレンド物(PB)を調製した。これも表A1
に示していて、この物理的ブレンド物の低度の機械的特性が動的加硫の長所を証
明している(比較例A2)。
【0058】 2つの異なる濃度のヒンダードフェノールで種々のナイロンを基材とする、T
PSiV類と物理的ブレンド物を実施例A1の方法に従って調製して、各々の機
械的諸特性も同様に表A1に示している。前記の各樹脂は、第4列に示していて
、各々の融点によって必要とされる温度で加工した。報告している値でトルクが
安定化すると、混合を止め、特定のナイロンの融点に対応する温度で試料を成形
した。
【0059】
【表1】
【0060】 実施例A1とA3との比較から判るように、ヒンダードフェノール含量を増や
すと物理的特性が改善された。更に、NYLON11を基材とする配合物では充
分な伸びを有する生成物は得られず、このポリアミドはこのような条件のもとで
は不安定なレオロジーを示した。同様に、NYLON4/6は275℃超の融点
を有し、この場合もヒンダードフェノール含量が比較的高くても機械的特性は劣
った。
【0061】 実施例A18−21 実施例1の方法に従って、NYLON12−Aを基材とするTPSiV類を調
製した、この場合、BASE1とNYLON12−Aの合計量は200gで維持
したが、これらの2種類の成分の比率ばかりでなくIRGANOX(商標)10
10含量も表A2に示しているように変更した。SiH/Vi比率を一定に維持
するためにX−LINKER1の量も調整した。各機械的特性もこの表に示して
いる。
【0062】
【表2】
【0063】 実施例A22−A32 1gのIRGANOX(商標)1010含量の他に、基材対NYLON12−
Aの比率を変更した類似の配合物を使って前記の実験を繰り返し、その結果を表
A3に示している。
【0064】
【表3】
【0065】 表A2及びA3から、シリコーン成分が硬化されていない物理的ブレンド物は
、本発明のTPSiV類の場合の伸びの最低限の要件を満たしていないことも明
らかである。実施例A30及びA32の組成物では圧縮成形が出来たけれども、
これらの組成物では押出成形が出来ないことが判った。従って、前述のように、
基材対ポリアミドの重量比が75超:25を有するそのようなTPSiV類は、
さほど好ましくない。更に、このシリーズは、所与の系に対して少なくとも25
%の伸びを得るのに必要なヒンダードフェノールの下限を決めるのに必要とされ
るタイプの通常の試験方法を説明している。
【0066】 実施例A33−A38 実施例A1の方法に従って、乾燥したNYLON12−Aを基材とするTPS
iV類を調製したが、この場合、ナイロン樹脂の乾燥、パージの使用及びIRG
ANOX(商標)1010の混入の諸効果を評価した。このような一連の実験で
は、成分とボウル充填ファクターの比率(即ち、成分によって占有されるボウル
の自由体積のパーセント)は、実施例A1のように維持したが、混合は60ml
の小型密閉式混合機で行なったので、報告しているトルク値は310mlのボウ
ルで得られたトルク値と比較してはいけない。これらの結果を表A4に示してい
て、この表では、第2列がナイロンの乾燥(120℃/2時間)の有無、乾燥窒
素の使用の有無、及びIRGANOX(商標)1010(NYLON12−A+
BASE1の200部当たり0.24部)の混入の有無を示していて、有(各々
の場合とも、+で表されている)、そして無(各々の場合とも、−で表されてい
る)を示している。
【0067】
【表4】
【0068】 乾燥、乾燥窒素のパージ及びIRGANOX(商標)1010の混入の組み合
わせにより、最良の機械的特性が発現されることが表A4から明らかである。
【0069】 実施例A39−A43 実施例A1の方法に従って、乾燥したNYLON12−Bを基材とするTPS
iV類を調製したが、この場合、混合機への乾燥窒素の流量を変化させた。これ
らの結果を表A5に示していて、この表では流量はm3/分で報告している。
【0070】
【表5】
【0071】 窒素パージをすることなく調製した試料(実施例A43)の機械的特性は比較
的劣っていることが判るけれども、本発明の要求事項の範囲内にある。更に、優
れた機械的特性及び低い加工粘度(即ち、低トルク)に対する明白な最適窒素流
量が存在する。
【0072】 実施例A44−A51 NYLON6/6−B(80.0g)を乾燥炉の中で120℃で2時間乾燥し
た(即ち、加熱空気が、乾燥床上部で乾燥されたのち、乾燥対象の試料を含む加
熱炉に連続循環流で通される乾燥装置)。この樹脂は、Haake Syste
m 9000(商標)小型密閉式混合機(310mlのボウル型)の中でローラ
ー式回転翼を使い乾燥窒素雰囲気のもとで275℃、60rpmで溶融させた。
ポリアミドを加えた4分後にBASE1(120.0g)を加えた。2.5分後
に、IRGANOX(商標)1010(0.24g)を加えて、約2.5分間混
合した。X−LINKER1(3.8g)を加えるとその時点では混合機のトル
クは約1,100m−gであった。更に3.5分後、CATALYST1(57
滴=0.855g)を加えるとこのトルクは急激に上昇し始めた。更に、18分
後には、トルクは5,800m−gに上昇し、混合を停止して、こうして生成し
たナイロンTPSiV試料をボウルから取り出した。こうして生成したTPSi
Vを前述のように、285℃で成形したのち試験し、その結果を表A6に示して
いる(実施例A44)。
【0073】 NYLON6/6−A及びNYLON6/6−Cを使って類似の組成物を調製
し、それらの結果も表A6に示している。これらの実施例では、表A6の第2列
で示すように、混合の順序を変化させていて、N、Irg.及びBaseは、各
々、ナイロン、IRGANOX(商標)1010及びBASE1を表す。
【0074】
【表6】
【0075】 表A6は、ポリアミドの融点が275℃に近付くにつれて、高い引張り/伸び
特性を有するTPSiV類を製造することが更に難しくなると言う出願人の観察
結果を示している。それにも拘らず、今まで通りの試験によると本発明の範囲内
の組成物が確かに提供される。
【0076】 実施例B1 実施例A1で前述したように、NYLON12−13を乾燥炉で120℃で1
8時間乾燥した。シグマブレードローターを使ったPolyLab(商標)小型
密閉式混合機に取り付けられたHaake Rheomix(商標)3000で
次の諸成分をブレンドすることにより、この乾燥したポリアミドのプレミックス
を製造した(自由体積=541cm3):
【0077】 210.4g BASE1 6.60g X−LINKER1 1.75g IRGANOX(商標)1010 140.0g NYLON12−B
【0078】 安定したトルクの読み取り値が観察されるまで、ブレンディングは20℃、6
0rpmのローター速度で行なった。こうして生成したプレミックス(210.
8g)は、1分当たり0.5標準立方フィート(236cm3/秒)の流量の乾
燥窒素パージを使い、210℃、60rpmで、ローラーローターが取り付けら
れているRheomix(商標)3000ボウル(自由体積=310cm3)に
送られた。前述のように、このシリーズで観察されている混合技術は、前述のH
aake System9000(商標)混合機を使って得られる混合トルクと
比較されてはならない。硬化温度を200℃に下げて混合トルクが横這いになり
始めると、ナイロンは溶融し、このプレミックスは硬化温度に達したことを示す
ので、57滴(0.912g)のCATALYST1を加えた。トルクが再び定
常状態値(5,800m−g)に達すると、こうして生成したTPSiVを取り
出した。
【0079】 少なくとも5個の引張り測定値の平均値を出すことを除いて、実施例A1で説
明したように、前記の生成物を225℃で5分間、圧縮成形したのち、ASTM
方法D412に準拠すると、この生成物は、2631psi(18.1MPa)
の引張強度と298%の伸びを示した。
【0080】 実施例B2−B5 実施例B1の手順を引き続き行なったが、その場合、ポリアミド樹脂としてN
YLON12−Aを使用し、ヒンダードフェノールの種類を変更した。各々の場
合、シグマブレードを使って120.0gのポリアミド、80.0gのBASE
1及び3.8gのX−LINKER1をプレミックスした。このプレミックスは
、表B1に示しているヒンダードフェノール1g及びCATALYST1 0.
912gを加えることにより動的に硬化させた。この表は、また、成形試験片の
各機械的特性も示している。
【0081】
【表7】
【0082】 ヒンダードフェノールを省くと極限機械的特性が低下することが表B1から判
る。
【0083】 実施例C1−C4 実施例B1の方法に従って、ナイロンPSiV類を調製したが、この場合、ビ
ニル含量が異なる種々のシロキサンゴムを使用した。各々の場合、表C1に示す
各ゴムは、BASE1の配合物の中のPDMS1の代わりに表C1に示す各ゴム
を使用して類似のシリコーン基材を調製し、この時、最終TPSiVを得るため
に、この後者は次の比率で使用した:
【0084】 NYLON12−A 80g IRGANOX(商標)1010 1g SILICONE BASE 120g X−LINKER1 3.8g CATALYST1 0.86g
【0085】
【表8】
【0086】 実施例C5−C7 実施例C1の方法に従ってナイロンTPSiV類を調製したが、その場合、い
ろいろな濃度のシリカ充填剤を有し異なるシリコーン基材を使用した。各々の場
合、最終TPSiVを得るために、表C2に示す各基材は次の配合を使用した:
【0087】 NYLON12−A 80g IRGANOX(商標)1010 1g SILICONE BASE 120g X−LINKER1 3.0g CATALYST1 0.86g
【0088】
【表9】
【0089】 シリコーン成分がフュームドシリカを含むことなく(即ち、PDMS1ゴムだ
け)、実施例C5−C7の方法によってTPSiVを調製しようとしたが、こう
して生成した組成物は弱過ぎて試験することは出来なかった。
【0090】 実施例C8−C12 ナイロンTPSiV類を実施例C1の方法に従って調製したが、この場合、異
なるSiH−官能性架橋剤を一定のSiH/SiVi比で使用した。使用した架
橋剤の種類及び量は、各々、表C3の第2及び第3列に示している。
【0091】
【表10】
【0092】 X−LINKER1が総合的に最良の機械的特性を発現するのに対して、X−
LINKER5は、この一連の試験条件のもとでは本発明の要求事項を満たさな
いことが表C3から判る。
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (81)指定国 EP(AT,BE,CH,CY, DE,DK,ES,FI,FR,GB,GR,IE,I T,LU,MC,NL,PT,SE,TR),OA(BF ,BJ,CF,CG,CI,CM,GA,GN,GW, ML,MR,NE,SN,TD,TG),AP(GH,G M,KE,LS,MW,MZ,SD,SL,SZ,TZ ,UG,ZW),EA(AM,AZ,BY,KG,KZ, MD,RU,TJ,TM),AE,AG,AL,AM, AT,AU,AZ,BA,BB,BG,BR,BY,B Z,CA,CH,CN,CR,CU,CZ,DE,DK ,DM,DZ,EE,ES,FI,GB,GD,GE, GH,GM,HR,HU,ID,IL,IN,IS,J P,KE,KG,KP,KR,KZ,LC,LK,LR ,LS,LT,LU,LV,MA,MD,MG,MK, MN,MW,MX,MZ,NO,NZ,PL,PT,R O,RU,SD,SE,SG,SI,SK,SL,TJ ,TM,TR,TT,TZ,UA,UG,UZ,VN, YU,ZA,ZW (72)発明者 リ、ダウェイ アメリカ合衆国、ミシガン州、ミッドラン ド、オタワ・ストリート 4301 (72)発明者 中西 康二 千葉県市原市有秋台西1−6−733 (72)発明者 リー、ヨンジュン 神奈川県平塚市真田386−29 (72)発明者 オルディンスキー、ロバート・エル アメリカ合衆国、ミシガン州、ベイ・シテ ィ、ジャーマン・ロード 2656 (72)発明者 レイブ、リチャード・エル アメリカ合衆国、ミシガン州、ミッドラン ド、ノース・トレイル 2463 (72)発明者 ロメネスコ、デイヴィッド・ジェイ アメリカ合衆国、ミシガン州、ミッドラン ド、エルム・コート 4102 (72)発明者 セイジ、ジェフリー・ピー アメリカ合衆国、ミシガン州、ミッドラン ド、ウィルミントン・ドライブ 2307 Fターム(参考) 4F070 AA54 AA60 AC23 AC37 AE01 AE08 GA01 GB09 4J002 CL01W CP12X DJ016 EJ017 EJ027 EU187 EW047 EX008 EX038 FD016 FD077 FD148

Claims (13)

    【特許請求の範囲】
  1. 【請求項1】 熱可塑性エラストマーの製造方法であって、前記方法が: (I)(A)25℃ないし275℃の融点又はガラス転移温度を有するレオロジ
    ー的に安定なポリアミド樹脂、 (B)(B’)少なくとも30の可塑度を有し、分子内に平均で少なくとも2個
    のアルケニルラジカルを有する100重量部のジオルガノポリシロキサンゴム及
    び (B”)5ないし200重量部の強化充填剤、 を含むシリコーン基材(silicone base)であって、前記シリコー
    ン基材対前記ポリアミド樹脂の重量比は35超:65ないし85:15であるこ
    と、 (C) 前記ポリアミド及び前記シリコーン基材の100重量部毎に0.1ない
    し5重量部のヒンダードフェノール化合物、 (D)分子内に平均で少なくとも2個のケイ素結合水素基を含むオルガノヒドリ
    ドケイ素化合物、並びに (E)ヒドロシリル化触媒、 を混合することであって、成分(D)及び(E)は前記ジオルガノポリシロキサ
    ン(B’)を硬化するのに充分な量で含まれること;そして (II)前記ジオルガノポリシロキサン(B’)を動的に硬化することであって、
    引張強度又は伸びから選ばれる熱可塑性エラストマーの少なくとも1種の特性が
    、前記ジオルガノポリシロキサンが硬化されていない対応する単純ブレンド物の
    前記各特性より少なくとも25%大きく、前記熱可塑性エラストマーは少なくと
    も25%の伸びを有すること、 を特徴とする前記方法。
  2. 【請求項2】 前記シリコーン基材(B)対前記ポリアミド樹脂(A)の重
    量比が、35超:65ないし75:25であることを特徴とする請求項1記載の
    方法。
  3. 【請求項3】 前記ポリアミドが、ナイロン6、ナイロン6/6、ナイロン
    6/12及びナイロン12から成る群から選ばれることを特徴とする請求項2記
    載の方法。
  4. 【請求項4】 前記ジオルガノポリシロキサン(B’)が、ジメチルシロキ
    サン単位とメチルビニルシロキサン単位とから本質的に成るコポリマー、及びジ
    メチルシロキサン単位とメチルヘキセニルシロキサン単位とから本質的に成るコ
    ポリマーから成る群から選ばれるゴムであり、及び前記強化充填剤(B”)がフ
    ュームドシリカであることを特徴とする請求項2記載の方法。
  5. 【請求項5】 前記オルガノヒドリドケイ素成分(D)が、メチルヒドリド
    シロキサン単位から本質的に成るポリマー、及びジメチルシロキサン単位とメチ
    ルヒドリドシロキサン単位とから本質的に成るコポリマーから成る群から選ばれ
    て、ケイ素に結合した0.5ないし1.7重量パーセントの水素を有し、25℃
    で2ないし500mPa−sの粘度を有すること、及び前記触媒(E)が塩化第
    一白金とジビニルテトラメチルジシロキサンとの中和型錯体であることを特徴と
    する請求項4記載の方法。
  6. 【請求項6】 前記シリコーン基材(B)対前記ポリアミド樹脂(A)の重
    量比が、40:60ないし70:30であることを特徴とする請求項3記載の方
    法。
  7. 【請求項7】 前記ヒンダードフェノールが、1,200未満の分子量を有
    し、次式の2ないし4個の基を含むことを特徴とする請求項2記載の方法: 【化1】 (式中、R及びR’はtert−ブチル基である。)
  8. 【請求項8】 前記フュームドシリカが、前記ジオルガノポリシロキサン(
    B’)の100重量部毎に20ないし100重量部の濃度で含まれることを特徴
    とする請求項4記載の方法。
  9. 【請求項9】 前記ポリアミド樹脂が、ナイロン6、ナイロン6/6、ナイ
    ロン6/12及びナイロン12から成る群から選ばれることを特徴とする請求項
    8記載の方法。
  10. 【請求項10】 前記ヒンダードフェノールが、トリエチレングリコールビ
    ス(3−(3’−tert−ブチル−4’−ヒドロキシ−5’−メチルフェニル
    )プロピオネート)、N,N’−ヘキサメチレンビス(3,5−ジ−tert−
    ブチル−4−ヒドロキシヒドロシンナムアミド)及びテトラキス(メチレン(3
    ,5−ジ−tert−ブチル−4−ヒドロキシヒドロシンナメート))メタンか
    ら成る群から選ばれることを特徴とする請求項9記載の方法。
  11. 【請求項11】 前記シリコーン基材(B)対前記ポリアミド樹脂(A)の
    重量比が、40:60ないし70:30であることを特徴とする請求項10記載
    の方法。
  12. 【請求項12】 前記ポリアミドが、100℃超の融点を有すること、及び
    成分(A)ないし(D)のプレミックスが、前記ポリアミドの融点より低い温度
    で先ず製造され、続いて前記触媒(E)が前記融点より高い温度で前記プレミッ
    クスに加えられ、次に前記ジオルガノポリシロキサン(B’)が動的に加硫され
    ることを特徴とする請求項4記載の方法。
  13. 【請求項13】 請求項1ないし12のいずれか1項に記載の方法により製
    造される熱可塑性エラストマー。
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