JP2004059769A - 熱可塑性エラストマー組成物の製造方法 - Google Patents
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Abstract
【解決手段】特定のスチレン系熱可塑性エラストマー(a)と炭化水素系ゴム用軟化剤(b)とオレフィン系樹脂(c)とを、特定の割合で含有する組成物を製造するに際し、成分(a)の全量と成分(b)及び/又は成分(c)の配合量のそれぞれ10重量%以上(但し、成分(b)又は成分(c)の少なくとも一方は90重量%以下とし、かつ成分(b)、成分(c)の合計配合量は90重量%以上)とを含む混合物を、ラジカル発生剤の存在下で動的に熱処理した後、成分(b)及び/又は成分(c)の残量を混合する熱可塑性エラストマー組成物の製造方法。
Description
【発明の属する技術分野】
本発明は、熱可塑性エラストマー組成物の製造方法に関し、詳しくは柔軟性、耐油性、ゴム弾性に優れる熱可塑性エラストマー組成物の製造方法に関する。
【0002】
【従来の技術】
近年、熱可塑性エラストマーは、加硫工程を必要とせず、且つ熱可塑性樹脂と同様な成形加工性を有することから、自動車部品、家電部品、電線被覆、医療用部品、雑貨、履物等の分野で広く用いられている。なかでも、ビニル芳香族化合物−共役ジエン化合物ブロック共重合体の水素添加物(以下「水添ブロック共重合体」と略記する)を用いた、いわゆるスチレン系熱可塑性エラストマー組成物に関し、いくつかの提案がなされており、例えば特願昭50−14742号公報、特開昭52−65551号公報、特開昭58−206644号公報には、水添ブロック共重合体に炭化水素油及びオレフィン系重合体を配合したエラストマー組成物が開示されている。また、従来のスチレン系熱可塑性エラストマーの有する、耐油性、ゴム弾性等の点で劣るという欠点を改良するため、架橋剤を用いてゴム弾性を高めたり、架橋助剤の併用による架橋度向上等の試みが行われてきた。
【0003】
しかしながら、これらの検討にも拘わらず、本発明者らの検討によると、架橋剤や架橋助剤を用いて架橋度を向上させたとしても、加硫ゴムに比べて耐油性、ゴム弾性は依然不十分であり、使用上、問題の生じる用途のあることが判明した。
【0004】
【発明が解決しようとする課題】
本発明は、上記実情に鑑みなされたものであり、その目的は、柔軟性に優れると共に、耐油性、ゴム弾性に優れるスチレン系熱可塑性エラストマー組成物の製造方法を提供することにある。
【0005】
【課題を解決するための手段】
本発明者は、上記の目的を達成すべく鋭意検討を重ねた結果、特定のスチレン系熱可塑性エラストマーと炭化水素系ゴム用軟化剤とオレフィン系樹脂の混合物からなる組成物を、特定の条件で製造することにより前記目的を達成できることを見出し、本発明の完成に至った。
【0006】
即ち、本発明の要旨は、下記の成分(a)〜(c)を含有し、成分(a)と成分(b)との割合が(a)/(b)=2/8〜8/2の範囲であって、且つ成分(a)及び成分(b)の合計100重量部に対し、成分(c)の割合が1〜300重量部である熱可塑性エラストマー組成物を製造するに際し、成分(a)の全量と成分(b)及び/又は成分(c)の配合量のそれぞれ10重量%以上(但し、成分(b)又は成分(c)の少なくとも一方は90重量%以下とし、かつ成分(b)、成分(c)の合計配合量は90重量%以上)とを含む混合物を、ラジカル発生剤の存在下で動的に熱処理した後、成分(b)及び/又は成分(c)の残量を混合する熱可塑性エラストマー組成物の製造方法、に存する。
(a)重量平均分子量が8万〜100万であるブロック共重合体であって、一般式(I)で表されるブロック共重合体及び/又はこれを水素添加して得られる水添ブロック共重合体。
【0007】
一般式 A(B−A)nおよび/または(A−B)n……(I)
(ただし、式中のAはビニル芳香族炭化水素の重合体ブロック(以下「Aブロック」と略記する)、Bはエラストマー性重合体ブロックであり(以下「Bブロック」と略記する)、nは1〜5の整数である)
(b)炭化水素系ゴム用軟化剤
(c)オレフィン系樹脂
本発明の別の要旨は、一般式(I)に記載のBブロックが共役ジエンのエラストマー性重合体ブロックである、また一般式(I)に記載のAブロックがスチレン重合体ブロック、Bブロックがブタジエン重合体ブロック、イソプレン重合体ブロック又はブタジエン・イソプレン重合体ブロックであり、成分(a)中のAブロックの割合が10〜50重量%である熱可塑性エラストマー組成物の製造方法、に存している。
【0008】
本発明の他の要旨は、成分(c)が、プロピレン系重合体である熱可塑性エラストマー組成物の製造方法、に存している。
本発明のもう一つの要旨は、複数の原料供給口を有する押出機を用いて、成分(a)の全量と成分(b)及び/又は成分(c)の配合量のそれぞれ10重量%以上(但し、成分(b)又は成分(c)の少なくとも一方は90重量%以下とし、かつ成分(b)、成分(c)の合計配合量は90重量%以上)、及びラジカル発生剤、更に必要に応じて架橋助剤からなる混合物を、より上流のホッパーから押出機に供給して動的熱処理を行い、次いで成分(b)及び/又は成分(c)の残量を上記の原料供給口より下流側の原料供給口から押出機に供給して混練処理を行う請求項1乃至4の何れか1項に記載の熱可塑性エラストマー組成物の製造方法、に存している。
【0009】
【発明の実施の形態】
[1]配合成分及び配合割合
1)成分(a)
本発明で使用する成分(a)は、重量平均分子量が8万〜100万であるブロック共重合体であって、前記の一般式(I)で表されるブロック共重合体および/またはこれを水素添加して得られる水添ブロック共重合体である。
【0010】
上記ブロック共重合体において、ビニル芳香族炭化水素の重合体Aブロックはハードセグメント、エラストマー性重合体Bブロックはソフトセグメントを構成する。ブロック共重合体の代表例は、A−B又はA−B−Aで表される共重合体構造を有し、Bブロックの二重結合が部分的に或いは完全に水素添加されていてもよいブロック共重合体であって、一般にスチレン系熱可塑性エラストマーとして知られている。
【0011】
上記のビニル芳香族炭化水素の重合体Aブロックにおけるビニル芳香族炭化水素としては、例えば、スチレン、α−メチルスチレン、o−、m−、p−メチルスチレン、1,3−ジメチルスチレン、ビニルナフタレン、ビニルアントラセン等が挙げられ、特にスチレンが好ましい。
上記のエラストマー性重合体Bブロックとしては、エラストマー性が発現される限り、その種類は特に制限されないが、共役ジエンからなるものが好ましい。共役ジエンとしては、例えば、ブタジエン、イソプレン、1,3−ペンタジエン、2,3−ジメチル−1,3−ブタジエン等が挙げられ、特に、ブタジエン、イソプレン、又は、ブタジエン/イソプレンの2/8〜6/4重量割合の混合物が好ましい。
【0012】
ブロック共重合体中、ビニル芳香族炭化水素の重合体Aブロックの含有量は、10〜50重量%、好ましくは15〜45重量%、更に好ましくは20〜40重量%である。Aブロックの含有量が前記範囲未満では、得られる積層体の機械的強度や耐熱性が劣る傾向となり、一方、前記範囲超過では、得られる積層体の柔軟性、ゴム弾性が劣ると共に、後述する(b)成分の炭化水素系ゴム用軟化剤のブリードが生じ易い傾向となる。
【0013】
共役ジエンとしてブタジエンのみが用いられている場合、熱可塑性エラストマーとしてのゴム弾性を保持する面から、エラストマー性重合体Bブロックにおける共役ジエンの1,2−結合の割合は、通常20〜50%、好ましくは25〜45%である。
また、成分(a)は水素添加して得られる水添ブロック共重合体であることが好ましい。この時のBブロックの二重結合の水素添加率は、30%以上、好ましくは50%以上、更に好ましくは90%以上である。水素添加率が前記範囲未満では、積層体として耐候性、耐熱性が劣る傾向となる。
【0014】
本発明におけるブロック共重合体の重量平均分子量は、ゲルパーミエーションクロマトグラフィーにより測定したポリスチレン換算の分子量として、8万〜100万であるが、好ましくは、10万〜50万、更に好ましくは、15万〜40万である。重量平均分子量が8万未満の場合は、得られる積層体のゴム弾性、機械的強度が劣り、成形加工性も劣る傾向となる。一方、重量平均分子量が100万超過の場合は、得られる積層体の成形加工性が劣ることとなる。
【0015】
上記ブロック共重合体の製造方法は、上記の構造・物性が得られる限り、如何なる方法であってもよい。例えば、特公昭40−23798号公報に記載された方法、即ち、リチウム触媒の存在下に不活性溶媒中でブロック重合を行う方法を採用することができる。また、これらのブロック共重合体の水素添加処理は、例えば特公昭42−8704号公報、特公昭43−6636号公報、特開昭59−133203号公報、特開昭60−79005号公報などに記載された方法により、不活性溶媒中で水素添加触媒の存在下で行うことができる。
【0016】
また、上記のようなブロック共重合体は、スチレン又はその誘導体とエラストマー性ブロックを重合し、これをカップリング剤によりカップリングして得ることも出来る。また、ジリチウム化合物を開始剤としてエラストマー性ブロックを重合し、次いで、スチレン又はその誘導体を逐次重合して得ることも出来る。
上記の様なブロック共重合体の市販品としては、「KRATON−G」(シェル・ケミカル社)、「セプトン」(株式会社クラレ)、「タフテック」(旭化成株式会社)等の商品が例示できる。
2)成分(b)
本発明で使用する成分(b)は炭化水素系ゴム用軟化剤である。炭化水素系ゴム用軟化剤としては、重量平均分子量が通常300〜2,000、好ましくは500〜1,500の炭化水素が使用され、鉱物油系炭化水素または合成樹脂系炭化水素が好適である。
【0017】
一般に、鉱物油系ゴム用軟化剤は、芳香族系炭化水素、ナフテン系炭化水素、及びパラフィン系炭化水素の混合物である。全炭素量に対し、芳香族炭化水素の炭素の割合が35重量%以上のものは芳香族系オイル、ナフテン系炭化水素の炭素の割合が30〜45重量%のものはナフテン系オイル、パラフィン系炭化水素の炭素の割合が50重量%以上のものはパラフィン系オイルと呼ばれる。本発明においては、パラフィン系オイルが好適に使用される。
【0018】
パラフィン系オイルの40℃での動粘度は通常20〜800cSt(センチストークス)、好ましくは50〜600cSt、流動点は通常−40〜0℃、好ましくは−30〜0℃、引火点(COC)は通常200〜400℃、好ましくは250〜350℃である。炭化水素系ゴム用軟化剤(b)は、得られる組成物の流動性を向上して成形加工性に寄与すると共に得られるシートの柔軟性向上にも寄与する。
3)成分(c)
本発明で使用する成分(c)はオレフィン系樹脂である。オレフィン系樹脂としては、プロピレン系樹脂、エチレン系樹脂、結晶性ポリブテン−1樹脂、エチレン−酢酸ビニル共重合体、エチレン−(メタ)アクリル酸共重合体、エチレン−(メタ)アクリル酸エステル共重合体等のエチレン系共重合樹脂等が挙げられるが、プロピレン系樹脂が好適に用いられる。プロピレン系樹脂の具体例としては、例えば、プロピレンの単独重合体、プロピレンを主成分とするプロピレン−エチレンランダム共重合体樹脂、プロピレン−エチレンブロック共重合体樹脂等が挙げられる。重合様式は、樹脂状物が得られる限り、如何なる重合様式を採用しても差し支えない。
【0019】
上記のプロピレン系樹脂のメルトフローレート(JIS−K7210、230℃、21.2N荷重)は、通常0.05〜200g/10分、好ましくは0.1〜100g/10分である。メルトフローレートが上記範囲未満のものを用いた場合は、得られる組成物の成形性が悪化して外観に不良が生じやすく、上記範囲を超えるものを用いた場合は、得られる組成物の機械的特性、特に引張破壊強度が低下する傾向となる。
4)配合割合
本発明において、上記各成分の組成割合は次の通りである。すなわち、成分(a)および(b)の合計量に対し、成分(a)の割合は、20〜80重量%、好ましくは25〜75重量%であり、成分(b)の割合は20〜80重量%、好ましくは25〜75重量%である。成分(a)の割合が20重量%未満(成分(b)の割合が80重量%超過)の場合は、得られる組成物のゴム弾性が劣ると共に軟化剤の耐ブリード性が低下し、成分(a)の割合が80重量%超過(成分(b)の割合が20重量%未満)の場合は、得られる組成物の柔軟性および成形加工性が劣る。一方、成分(c)の割合は、成分(a)及び(b)の合計100重量部あたり、1〜300重量部、好ましくは10〜100重量部である。成分(c)の量が1重量部未満の場合は得られる組成物の成形加工性が劣り、300重量部超過の場合は得られる組成物の柔軟性およびゴム弾性が劣る。
[2]動的熱処理
1)動的熱処理方法
本発明における組成物は、成分(a)、(b)、及び(c)を含有し、特定の方法で動的に熱処理してなる熱可塑性エラストマー組成物である。動的熱処理を行って、少なくとも部分的に架橋されていることが好ましい。架橋構造を有することにより、熱可塑性エラストマー組成物のゲル分率が上がり、ゴム弾性(圧縮永久歪み率)、耐油性等が改善される。
【0020】
ここに、動的熱処理とは溶融状態又は半溶融状態で混練することを指す。本発明方法においては、成分(a)、成分(b)の一部及び/又は成分(c)の一部からなる混合物を、ラジカル発生剤と必要に応じて用いられる架橋助剤の存在下で動的に熱処理した後、成分(b)及び/又は成分(c)の残量を混合する。
動的な熱処理を行うための混合混練装置としては、二軸押出機を用いるのが好ましい。二軸押出機を用いた製造方法の好ましい態様としては、複数の原料供給口を有する二軸押出機のより上流側の原料供給口から成分(a)、成分(b)及び/又は成分(c)の一部、ラジカル発生剤を含む混合物をシリンダー内に供給しながら溶融混練し、成分(b)及び/又は成分(c)の残量を該原料供給口とは別個の、より下流側に位置する供給口からシリンダー内に供給して更に熱処理し、部分的に架橋した熱可塑性エラストマーを製造する方法である。
【0021】
このように、成分(a)、成分(b)の一部及び/又は成分(c)の一部、及びラジカル発生剤を含む混合物を動的に熱処理して部分架橋させた後に、成分(b)及び/又は成分(c)の残りを加えることにより、架橋時に成分(b)及び/又は成分(c)の相対量が減少することとなり、発生したラジカルが効果的に成分(a)に作用して架橋度が高くなり、耐油性やゴム弾性が良好になる。また、成分(c)を分割してフィードした場合にはラジカルによる成分(c)の分子鎖の切断を受けにくいため、機械的強度が向上する傾向となる。
【0022】
成分(a)と同時に初期仕込される成分(b)の割合は、成分(b)配合量の10〜90重量%、より好ましくは20〜75重量%である。成分(b)の初期仕込割合が10重量%未満の場合は、可塑性が不十分で製造時に発熱し安定した生産が困難となり、一方、この量が90重量%を越える場合には得られる組成物の耐油性とゴム弾性の改良が不十分となる傾向にある。
【0023】
また、成分(a)と同時に初期仕込される成分(c)の割合は、成分(c)配合量の10〜90重量%、より好ましくは20〜80重量%である。成分(c)の初期仕込割合が10重量%未満の場合は押出成形品の外観が悪化し、一方、この量が90重量%を越える場合には、得られる組成物の機械的強度とゴム弾性の改良が不十分となる傾向にある。
【0024】
さらに、成分(a)と同時に初期仕込みされる成分(b)と成分(c)は、それぞれの配合量の合計が90重量%以上190重量%以下、より好ましくは120重量%以上185重量%以下である。90重量%未満の場合は、可塑性が不十分で安定した生産が困難となり、成形品の外観が悪化し、一方190重量%を越える場合には得られる組成物の耐油性とゴム弾性の改良が不十分となる傾向にある。
【0025】
成分(a)と成分(b)及び/又は成分(c)を混合する方法は公知の方法を用いることができるが、成分(a)と成分(b)を混合(油展)し、その後成分(c)を混合するのが好ましい。成分(b)を油展する方法としては公知の方法を用いることが出来、例えば、ミキシングロールやバンバリミキサーを用い、成分(a)と成分(b)を機械的に混練して油展する方法、或いは、成分(a)に所定量の成分(b)を添加し、その後スチームストリッピング等の方法により脱溶媒して油展ゴムを得る方法、或いはクラム状の成分(a)と成分(b)の混合物をヘンシェルミキサー等で撹拌して成分(a)に成分(b)を含浸させる方法などがある。中でもヘンシェルミキサー等で撹拌して成分(a)に成分(b)を含浸させる方法が、操作が容易となり好ましい。
2)ゲル分率
前述の、部分的に架橋されたとは、下記の方法で測定したゲル分率(シクロヘキサン不溶解分)が、10重量%以上98重量%未満である場合をいう。ゲル分率が98%以上である場合は、完全に架橋された、という。本発明における組成物のゲル分率は、30%以上であることが好ましい。
【0026】
組成物のゲル分率(シクロヘキサン不溶解分)は、以下の方法により求めることが出来る。組成物を約100mg秤量し、50mlのシクロヘキサンに23℃で48時間含浸後、濾過し、濾過残分を室温にて72時間乾燥させる。これらの手順に従い、以下に説明する記号と式でゲル分率を求める。
Wini:初めに秤量した熱可塑性エラストマー量(mg)
Wcini:Winiからシクロヘキサン可溶成分(軟化剤等)の重量、及びポリマー成分以外ののシクロヘキサン不溶成分(フィラー、充填剤等)の重量を減じた
重量(mg)
Wcxs:シクロヘキサン溶解、濾過、乾燥後の重量(mg)
Wccxs:Wcxsから、ポリマー成分以外のシクロヘキサン不溶成分(フィラー、充填剤等)の重量を減じた重量(mg)
Frf:熱可塑性エラストマーに含有されるポリマー成分以外のシクロヘキサン 不溶成分(フィラー、充填剤等)の分率。灰分測定によって求めることが 出来る。
Frs:熱可塑性エラストマーに含有されるポリマー成分以外のシクロヘキサン可溶成分(軟化剤等)の分率。GPC測定によって求められる。
G%:ゲル分率
【0027】
【数1】
Wcini=Wini*(1―Frf―Frs)
Wccxs=Wcxs―Wini*Frf
G%=Wccxs/Wcini*100
3)ラジカル発生剤及び架橋助剤
上記のラジカル発生剤としては、例えば、ジ−t−ブチルパーオキシド、t−ブチルクミルパーオキシド、ジクミルパーオキシド、2,5−ジメチル−2,5−ジ(t−ブチルパーオキシ)ヘキサン、2,5−ジメチル−2,5−ジ(t−ブチルパーオキシ)ヘキシン−3、1,3−ビス(t−ブチルパーオキシイソプロピル)ベンゼン、1,1−ジ(t−ブチルパーオキシ)−3,3,5−トリメチルシクロヘキサン等のジアルキルパーオキシド類、t−ブチルパーオキシベンゾエート、t−ブチルパーオキシイソプロピルカーボネート、2,5−ジメチル−2,5−ジ(ベンゾイルパーオキシ)ヘキサン、2,5−ジメチル−2,5−ジ(ベンゾイルパーオキシ)ヘキシン−3等のパーオキシエステル類、アセチルパーオキシド、ラウロイルパーオキシド、ベンゾイルパーオキシド、p−クロロベンゾイルパーオキシド、2,4−ジクロロベンゾイルパーオキシド等のジアシルパーオキシド類、ジイソプロピルベンゼンヒドロパーオキシド等のヒドロパーオキシド類等が挙げられる。これらの中では、1分間の半減期温度が140℃以上の有機過酸化物が好ましい。斯かる有機過酸化物としては、例えば、1,3−ビス(t−ブチルパーオキシイソプロピル)ベンゼン、2,5−ジメチル−2,5−ジ(t−ブチルパーオキシ)ヘキサン、又は、2,5−ジメチル−2,5−ジ(t−ブチルパーオキシ)ヘキシン−3等が挙げられる。
【0028】
前記の架橋助剤としては、例えば、硫黄、p−キノンジオキシム、p−ジニトロソベンゼン、1,3−ジフェニルグアニジン、m−フェニレンビスマレイミド等の過酸化物架橋用助剤、ジビニルベンゼン、トリアリルシアヌレート、トリアリルイソシアヌレート、ジアリルフタレート等の多官能ビニル化合物、エチレングリコールジ(メタ)アクリレート、ジエチレングリコールジ(メタ)アクリレート、ポリエチレングリコールジ(メタ)アクリレート、トリメチロールプロパントリ(メタ)アクリレート、アリル(メタ)アクリレート等の多官能(メタ)アクリレート化合物等が挙げられる。
【0029】
動的熱処理に用いる有機過酸化物の使用割合としては、通常0.1〜3重量部、好ましくは0.1〜1重量部であり、架橋助剤の使用割合は0.1〜5重量部、好ましくは0.1〜3重量部であり、また、混練温度は、通常、100〜300℃、好ましくは110〜280℃であり、混練時間は、通常10秒〜30分、好ましくは20秒〜20分間である。動的熱処理時の材料の状態は、使用する材料の種類や動的熱処理温度によって異なり、通常は半溶融状態または溶融状態となるが、特に制限されない。
4)その他配合剤
本発明の熱可塑性エラストマー組成物には酸化防止剤を配合することが好ましい。酸化防止剤としては、例えば、2,4−ジメチル−6−t−ブチルフェノール、2,6−ジ−t−ブチルフェノール、2,6−ジ−t−ブチル−p−クレゾール、2,6−ジ−t−ブチル−4−エチルフェノール、2,4,6−トリ−t−ブチルフェノール、2,5−ジ−t−ブチルハイドロキノン、ブチル化ヒドロキシアニソール、n−オクタデシル−3−(3’,5’−ジ−t−ブチル−4’−ヒドロキシフェニル)プロピオネート、ステアリル−β−(3,5−ジ−t−ブチル−4−ヒドロキシフェニル)プロピオネート等のモノフェノール系、4,4’−ジヒドロキシジフェニル、2,2’−メチレンビス(4−メチル−6−t−ブチルフェノール)、2,2’−メチレンビス(4−エチル−6−t−ブチルフェノール)、4,4’−メチレンビス(2,6−ジ−t−ブチルフェノール)、4,4’−ブチリデンビス(3−メチル−6−t−ブチルフェノール)、2,6−ビス(2’−ヒドロキシ−3’−t−ブチル−5’−メチルベンジル)−4−メチルフェノール等のビスフェノール系、1,1,3−トリス(2’−メチル−4’−ヒドロキシ−5’−t−ブチルフェニル)ブタン、1,3,5−トリメチル−2,4,6−トリス(3’,5’−ジ−t−ブチル−4’−ヒドロキシベンジル)ベンゼン、トリス(3,5−ジ−t−ブチル−4−ヒドロキシフェニル)イソシアヌレート、トリス〔β−(3,5−ジ−t−ブチル−4−ヒドロキシフェニル)プロピオニルオキシエチル〕イソシアヌレート、テトラキス〔メチレン−3−(3’,5’−ジ−t−ブチル−4’−ヒドロキシフェニル)プロピオネート〕メタン等のトリ以上のポリフェノール系、2,2’−チオビス(4−メチル−6−t−ブチルフェノール)、4,4’−チオビス(2−メチル−6−t−ブチルフェノール)、4,4’−チオビス(3−メチル−6−t−ブチルフェノール)等のチオビスフェノール系、アルドール−α−ナフチルアミン、フェニル−α−ナフチルアミン、フェニル−β−ナフチルアミン等のナフチルアミン系、p−イソプロポキシジフェニルアミン等のジフェニルアミン系、N,N’−ジフェニル−p−フェニレンジアミン、N,N’−ジ−β−ナフチル−p−フェニレンジアミン、N−シクロヘキシル−N’−フェニル−p−フェニレンジアミン、N−イソプロピル−N’−フェニル−p−フェニレンジアミン等のフェニレンジアミン系のもの等が挙げられる。これらの中では、モノフェノール系、ビスフェノール系、トリ以上のポリフェノール系、チオビスフェノール系の酸化防止剤が好ましい。酸化防止剤の使用割合は、成分(a)〜(c)の合計量に対し、通常0.01〜2重量%、好ましくは0.05〜1重量%である。
【0030】
また、本発明における組成物には、本発明の目的・効果を損わない範囲内において、必要に応じ、他の成分を配合することが出来る。斯かる配合成分としては、上記必須成分以外の熱可塑性樹脂、エラストマー、ガラス繊維、炭素繊維、チタン酸カリウム繊維、タルク、マイカ、シリカ、チタニア、炭酸カルシウム、カーボンブラック等の充填剤、熱安定剤、光安定剤、紫外線吸収剤、中和剤、滑剤、防曇剤、ブロッキング防止剤、帯電防止剤、分散剤、難燃剤、導電性付与剤、着色剤などが挙げられる。これらは、前記の成分(a)、(b)又は(c)のいずれかに予め配合しておくか、または、各成分の混合時、溶融混練時、動的熱処理時に任意の段階で配合される。
【0031】
ここで、必須成分以外の熱可塑性樹脂としては、例えば、ポリフェニレンエーテル系樹脂、ナイロン6、ナイロン66等のポリアミド系樹脂、ポリエチレンテレフタレート、ポリブチレンテレフタレート等のポリエステル系樹脂、ポリオキシメチレンホモポリマー、ポリオキシメチレンコポリマー等のポリオキシメチレン系樹脂、ポリメチルメタクリレート系樹脂等を挙げることができる。また、エラストマーとしては、例えばエチレン・プロピレン共重合体ゴム、エチレン・プロピレン・非共役ジエン共重合体ゴム等のオレフィン系ゴム、ポリブタジエン等を挙げることができる。更に、充填材としては、ガラス繊維、中空ガラス球、炭素繊維、タルク、炭酸カルシウム、マイカ、チタン酸カリウム繊維、シリカ、金属石鹸、二酸化チタン、カーボンブラック等を挙げることができる。
【0032】
本発明の熱可塑性エラストマー組成物は、通常熱可塑性エラストマーに用いられる成形方法、例えば、射出成形法、押出成形法、中空成形法、圧縮成形法等によって、又はその後の積層成形、熱成形等の二次加工によって、単独で又は他の材料との積層体として成形体とされる。そして、自動車部品(ウェザーストリップ、天井材、内装シート、バンパーモール、サイドモール、グロメット、エアスポイラー、エアダクトホース、各種パッキン類等)、土木・建材部品(止水材、目地材、窓枠等)、スポーツ用品(ゴルフクラブやテニスラケットのグリップ類)、工業用部品(ホースチューブ、ガスケット等)、家電部品(ホース、パッキン類)、医療用機器部品、電線、及び雑貨等の広汎な分野での資材として用いられる。
【0033】
【実施例】
以下、本発明を実施例により更に具体的に説明するが、本発明はその要旨を越えない限り以下の実施例によって限定されるものではない。なお、以下の諸例で使用した材料および評価方法は以下に示す通りである。
<材料>
成分(a1):スチレンブロック−ブタジエン/イソプレンブロック−スチレンブロックの共重合構造からなるスチレン−ブタジエン/イソプレンブロック共重合体の水素添加物(スチレン含有量30重量%、水素添加率98%以上、重量平均分子量243,000)。
成分(a2):スチレンブロック−ブタジエンブロック−スチレンブロックの共重合構造からなるスチレン−ブタジエンブロック共重合体の水素添加物(スチレン含有量33重量%、水素添加率98%以上、重量平均分子量245,000)。
成分(a3)(比較例用):スチレンブロック−ブタジエンブロック−スチレンブロックの共重合構造からなるスチレン−ブタジエンブロック共重合体の水素添加物(スチレン含有量29重量%、水素添加率98%以上、重量平均分子量75,000)。
成分(b):パラフィン系オイル(重量平均分子量746、40℃の動粘度382cSt、流動点−15℃、引火点300℃、出光興産社製「PW380」)。成分(c):プロピレン重合体樹脂(メルトフローレート0.9g/10分)
架橋剤:1,3−ビス(t−ブチルパーオキシイソプロピル)ベンゼン(POX)
架橋助剤:ジビニルベンゼン(DVB)、トリメチロールプロパントリメタクリレート(TMP)
その他の成分:炭酸カルシウム(三菱化学社製「ユカライトA1」)
<評価方法>
以下の(1)〜(4)の測定には、インラインスクリュウタイプ射出成形機(東芝機械社製「IS130」)にて、射出圧力50MPa、シリンダ温度220℃、金型温度40℃の条件で射出成形して得られたシート(横120mm、縦80mm、肉厚2mm)を使用した。
(1)硬度:JIS K6253準拠(JIS−A)
(2)圧縮永久歪み:JIS K6262準拠(70℃、100℃、120℃、22時間、25%圧縮)
(3)耐油性:JIS K6258準拠(ASTMno.1オイル、100℃、70時間)し、重量変化率△Wを次式にて求めた。
△W=(W3−W1)*100/W1
W1:浸せき前の空気中の質量
W3:浸せき後の空気中の質量
(4)引張破壊強さ:JIS K6251準拠(JIS−3号ダンベル、引張速度500mm/min)
実施例1
成分(a1)44.4重量%、成分(b)55.6重量%、および成分(c)11.1重量部を用いて熱可塑性エラストマー組成物を製造するに際して、成分(b)の一部22.2重量%(成分(b)配合量の39.9重量%)を成分(a1)と混合し、ヘンシェルミキサーにて1分間ブレンドすることによって、成分(b)を成分(a1)に含浸させた。得られた混合物に、成分(c)11.1重量部、成分(a1)〜(c)の合計量100重量部に対してテトラキス[メチレン−3−(3‘,5’−ジ−t−ブチル−4‘−ヒドロキシフェニル)プロピオネート]メタン(商品名「イルガノックス1010」チバスペシャリティーケミカルズ社製)0.1重量部を添加し、架橋剤としてPOX0.3重量部、架橋助剤としてDVB0.4重量部を添加し、ヘンシェルミキサーにて更に1分間ブレンドした。このブレンド物を、2個の原料供給口を有する同方向2軸押出機(神戸製鋼製「KTX44」、L/D=41、シリンダブロック数=11)の第1供給口へ30kg/hの速度で投入し、110〜200℃で溶融混練することにより動的に熱処理し、同時に押出機シリンダーの途中に設けられた第2の供給口から、成分(b)を12.3kg/hの速度(33.4重量%(成分(b)配合量の60.1重量%))で供給して混練を行った後、ペレット化して熱可塑性エラストマー組成物を製造した。評価結果を表1に示す。
実施例2〜9、比較例1
表1に示す配合にて実施例1と同様に混練を行いペレット化して熱可塑性エラストマー組成物を製造した。評価結果を表1に示す。
比較例2
成分(b)の全量を成分(c)と混合して、同方向2軸押出機の第1供給口へ30kg/hの速度で投入して動的に熱処理を行い、第2供給口からのフィードは行わなかったこと以外は実施例1と同様の操作を行った。評価結果を表1に示す。
比較例3
成分(b)の全量を第2供給口からフィードした以外は実施例1と同様の操作を行った。評価結果を表1に示す。
【0034】
【表1】
【0035】
実施例10〜13
表2に示す配合量で、成分(b)の全量を第1供給口からフィードし、成分(c)を分割してフィードした以外は実施例1と同様に操作を行った。評価結果を表1に示す。
比較例4
成分(c)配合量の全量を成分(a1)及び成分(b)と混合して、同方向2軸押出機の第1供給口へ30kg/hの速度で投入して動的に熱処理を行い、第2供給口からのフィードは行わなかったこと以外は実施例10と同様の操作を行った。評価結果を表2に示す。
比較例5
成分(a1)を成分(a3)に変更したこと以外は実施例10と同様の操作を行った。評価結果を表2に示す。
【0036】
【表2】
【0037】
<結果の評価>
1)比較例1では、重量平均分子量が本発明の範囲外である成分(a3)を用いているため、対応する実施例に比べ圧縮永久歪み、耐油性が劣っている。
2)比較例2、4では、フィード方法が本発明の範囲外である、成分(b)、(c)共全量初期仕込みのため、圧縮永久歪み、耐油性が劣っている。
3)比較例3では、フィード方法が本発明の範囲外である、成分(b)の全量第2供給口からのフィードであるため、造粒が出来ず評価が不能であった。
4)比較例5では、重量平均分子量が本発明の範囲外である成分(a3)を用いているため、対応する実施例に比べ圧縮永久歪み、耐油性、引張破壊強さが劣っている。
【0038】
【発明の効果】
本発明により、柔軟性、耐油性、ゴム弾性に優れるスチレン系熱可塑性エラストマー組成物の製造方法が提供され、本発明の工業的価値は顕著である。
Claims (6)
- 下記の成分(a)〜(c)を含有し、成分(a)と成分(b)との割合が(a)/(b)=2/8〜8/2の範囲であって、且つ成分(a)及び成分(b)の合計100重量部に対し、成分(c)の割合が1〜300重量部である熱可塑性エラストマー組成物を製造するに際し、成分(a)の全量と成分(b)及び/又は成分(c)の配合量のそれぞれ10重量%以上(但し、成分(b)又は成分(c)の少なくとも一方は90重量%以下とし、かつ成分(b)、成分(c)の配合量の合計は90重量%以上)とを含む混合物を、ラジカル発生剤の存在下で動的に熱処理した後、成分(b)及び/又は成分(c)の残量を混合する熱可塑性エラストマー組成物の製造方法。
(a)重量平均分子量が8万〜100万であるブロック共重合体であって、一般式(I)で表されるブロック共重合体及び/又はこれを水素添加して得られる水添ブロック共重合体。
一般式 A(B−A)nおよび/または(A−B)n……(I)
(ただし、式中のAはビニル芳香族炭化水素の重合体ブロック(以下「Aブロック」と略記する)、Bはエラストマー性重合体ブロック(以下「Bブロック」と略記する)であり、nは1〜5の整数である)
(b)炭化水素系ゴム用軟化剤
(c)オレフィン系樹脂 - 一般式(I)に記載のBブロックが共役ジエンのエラストマー性重合体ブロックである請求項1に記載の熱可塑性エラストマー組成物の製造方法。
- 一般式(I)に記載のAブロックがスチレン重合体ブロック、Bブロックがブタジエン重合体ブロック、イソプレン重合体ブロック又はブタジエン・イソプレン重合体ブロックであり、成分(a)中のAブロックの割合が10〜50重量%である請求項1又は2に記載の熱可塑性エラストマー組成物の製造方法。
- 成分(c)が、プロピレン系樹脂である請求項1乃至3の何れか1項に記載の熱可塑性エラストマー組成物の製造方法。
- 複数の原料供給口を有する押出機を用いて、成分(a)の全量と成分(b)及び/又は成分(c)の配合量のそれぞれ10重量%以上(但し、成分(b)又は成分(c)の少なくとも一方は90重量%以下とし、かつ成分(b)、成分(c)の合計配合量は90重量%以上)、及びラジカル発生剤からなる混合物を、より上流のホッパーから押出機に供給して動的熱処理を行い、次いで成分(b)及び/又は成分(c)の残量を上記の原料供給口より下流側の原料供給口から押出機に供給して混練処理を行う請求項1乃至4の何れか1項に記載の熱可塑性エラストマー組成物の製造方法。
- 複数の原料供給口を有する押出機を用いて、成分(a)の全量と成分(b)及び/又は成分(c)の配合量のそれぞれ10重量%以上(但し、成分(b)又は成分(c)の少なくとも一方は90重量%以下とし、かつ成分(b)、成分(c)の合計配合量は90重量%以上)、及びラジカル発生剤、架橋助剤からなる混合物を、より上流のホッパーから押出機に供給して動的熱処理を行い、次いで成分(b)及び/又は成分(c)の残量を上記の原料供給口より下流側の原料供給口から押出機に供給して混練処理を行う請求項1乃至5の何れか1項に記載の熱可塑性エラストマー組成物の製造方法。
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