JP2006169523A - 過酸化物硬化hxnbr−ポリアミド熱可塑性樹脂加硫物の多段製造法 - Google Patents
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Abstract
【解決手段】a.水素化カルボキシル化ニトリルゴム及びポリアミドを100〜300℃の範囲で混合する工程、次いで、b.該ゴム/ポリアミド混合物に150〜240℃の範囲の温度で過酸化物硬化剤を加え、該硬化剤の存在下で該混合物を加硫する工程、を含む、少なくとも2工程からなる、水素化カルボキシル化ニトリルブタジエンゴム(HXNBR)をベースとする耐熱耐油性硬化熱可塑性樹脂加硫物の多段製造法。
【選択図】図1
Description
本発明は水素化カルボキシル化ニトリルブタジエンゴム(HXNBR)及びポリアミドをベースとする耐熱耐油性硬化熱可塑性樹脂加硫物(TPV)の少なくとも2工程からなる多段製造法に関する。本発明の多段製造法で製造したTPVは、単一工程製造法で製造した同様なTPVに比べて優れた形態及び小さいゴム粒度を有する。本発明方法で製造したTPVは、成形又は押出により容易に造形でき、リサイクル可能であり、また優れた耐熱耐油特性を示し、多くの工業的及び自動車のフード下(under−the−hood)用途に好適である。
TPVは、硬化ゴム粒子が熱可塑性樹脂相に微細に分散した2相系である。混合温度は、熱可塑性樹脂を溶融すると共に、ゴムを硬化するのに十分、高くなければならない。ゴム相の硬化は、通常、ゴム成形時に起こる静的硬化とは対照的に、動的加硫(ゴムを溶融混合中に硬化させる)条件下で起こる。小さいゴム粒度は、高性能を有する製品を得るのに重要なので、ゴム粒子の凝集を防止するには、せん断を適用し続けなければならない。TPVに良好な性能を持たせるには、以下の特性:(a)両相の表面エネルギーが調和していること、(b)ゴム中の鎖内絡み合い間の分子量が低いこと、(c)熱可塑性プラスチックは結晶度を有すること、(d)ゴムは混合温度で硬化すること、及び(e)両相とも混合温度で安定であることが望ましい。
本発明は、HXNBRをHNBRとブレンドするか、或いはHXNBRをHXNBRとポリアミドとの相溶化剤として使用する、HNBR/ポリアミドベースの過酸化物硬化TPVも提供する。更にHXNBRは、他のゴム−ポリアミドTPV用の相溶化剤としても使用できる。
図1、2は、比較用TPV及び本発明方法で製造したTPVの透過(transmission)電子顕微鏡(TEM)画像を示し、明色はゴム、暗色はポリアミドであり、これら両色の中間色は界面領域に相当し、また黒点は充填剤又は過酸化物の担体に相当する。
本発明に有用なポリアミドとしては、重合体鎖と平行して繰り返しアミド結合を有する均質重合体及び共重合体が挙げられる。これらのポリアミドは、高分子量で、かつ結晶性又は光沢のあるポリアミドが好ましい。具体例としては、ポリカプロラクタム(ナイロン6)、ポリアウロラクタム(ナイロン12)、ポリヘキサメチレンアジパミド(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)ポリテトラメチレンイソフタラミド(ナイロン6,IP)、ポリアミノウンデカン酸(ナイロン11)、ポリテトラメチレンアジパミド(ナイロン4,6)及びカプロラクタムとヘキサメチレンジアミンとアジピン酸との共重合体(ナイロン6,66)、並びにポリパラフェニレンテトラフタラミドのようなアラミドも挙げられる。ポリアミドの大部分は、軟化点及び融点が160〜250℃の範囲である。
ニトリルモノマーは、通常、アクリロニトリル、メタクリロニトリル又はα−クロロアクリロニトリルであり、中でもアクリロニトリルが好ましい。
不飽和酸はα、β−不飽和酸が好ましく、例えばアクリル酸、メタクリル酸、エタクリル酸、クロトン酸、マレイン酸(できれば無水形態で)、フマル酸又はイタコン酸で、中でもアクリル酸及びメタクリル酸が好ましい。
硬化剤に、アミン、エポキシド、イソシアネート、カルボジイミド、アジリジンのようなカルボキシル化重合体、又はその他、カルボキシル基の誘導体を形成できる添加剤を併用して、更なる架橋が可能である。
・例えばシリケート溶液の沈殿、又はハロゲン化珪素の火炎加水分解により製造した高分散シリカで、比表面積は、5〜1000m2/gの範囲で、主な粒度は、10〜400nmの範囲である。このシリカは、任意に、Al、Mg、Ca、Ba、Zn、Zr及びTiのような他の金属の酸化物との混合酸化物として存在してもよい。
・珪酸アルミニウム、及び珪酸マグネシウム、珪酸カルシウム等のアルカリ土類金属シリケートのような合成シリケートで、BET比表面積は、20〜400m2/gの範囲で、主な粒径は、10〜400nmの範囲である。
・カオリン及びその他の天然産シリカのような天然シリケート。
・ガラスファイバー及びガラスファイバー製品(マット、押出品)又は微小ガラス球。
・カーボンブラック。ここで使用されるカーボンブラックは、ランプブラック法、ファーネスブラック法又はガスブラック法で製造され、好ましくは、BET(DIN 66131)比表面積は、20〜200m2/gの範囲で、例えばSAF、ISAF、HAF、FEF又はGPFカーボンブラックである。
・ゴムゲル、特にポリブタジエン、ブタジエン/スチレン共重合体、ブタジエン/アクリロニトリル共重合体及びポリクロロプレンをベースとするゴムゲル。
或いは以上の混合物でもよい。
一般手順
ブラベンダープラスチコーダーにローラー混合ブレード及び369g容量のボウルを取付けた。混合器ボウル温度、充填率、混合時間及びローラー速度を変化させた。多段混合法の第一工程では、使用したゴム及び添加剤は、溶融ナイロンと一緒に混合した。第二工程では、過酸化物を加えて、動的加硫を起こす。次にこのコンパウンドを70℃ミルに通して、いったん、平坦なシートを作った。Precoプレスを用いて、テスト片を圧縮成形した。コンパウンドを予熱した金型に加え、プレスに0psi、240℃で10分間置いた。次に金型を20,000psiで20分間保持した後、成形したサンプルをコールドプレスに移し、10,000psiで5分間保持した。
第一工程では、70phrのゴムTherban(登録商標)XT及び30phrのポリアミド6(Durethan(登録商標)C38F)を、酸化防止剤Naugard(登録商標)445、加工助剤Armeen 18D及びVanfre Vam、可塑剤Plasthall TOTM、及びカーボンブラック N762の存在下でブレンドした。ナイロンを溶融して、混合物を非常に良く混合した。第二工程では、工程1で製造したブレンドに過酸化物、即ち、3.5phrのVulcup 40KE及び2.2phrのStruktol ZP1014を150〜220℃の温度範囲で加え、高せん断条件下で動的加硫を行った。次に1phrの酸化防止剤Irganox 1035(チオジエチレンビス(3,5−ジ−t−ブチル−4−ヒドロキシ)ヒドロシンナメート又はチオジエチレンビス(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)(Ciba Geigyより供給)を添加した後、混合を停止した。両工程での最終温度は、約240℃であった。
両工程のBrabender混合条件は、充填率75%、混合ブレード速度95RPM、温度範囲150〜240℃、合計混合時間(工程1+2)20分である。第1、2表にTPVの処方及び応力−歪データを示す。
70phrのTherban(登録商標)XTの代りに35phrのTherban(登録商標)XT及び35phrのTherban(登録商標)A3907を用いた他は実施例1に従って製造した。
混合を単一工程法で行った他は、実施例2で製造したTPVの処方を用いて製造した。Brabender混合条件は、充填率75%、混合ブレード速度95RPM、温度範囲210〜220℃、合計混合時間20分である。70phrのゴムTherban(登録商標)XT及び30phrのポリアミド6(Durethan(登録商標)C38F)を、酸化防止剤Naugard(登録商標)445、加工助剤Armeen 18D及びVanfre Vam、可塑剤Plasthall TOTM、及びカーボンブラック N762の存在下でブレンドした。Vulcup 40KE及びStruktol ZP1014を180〜220℃の温度範囲で加えた。Irganox 1035を添加した後、混合を停止した。合計混合時間は20分であった。
WO 03/020820A1の単一工程法に従ってTPVを製造した。まずDurethan(登録商標)C38Fを240℃で溶融した後、Therban(登録商標)XT及びNaugard 445を加えた。3〜5分間混合後、Vulcup 40KE及びStruktol ZP1014を225℃より高温で加えた。次に終了1分前にIrganoxを加えた。合計混合時間は8〜10分であった。
Durethan(登録商標)C38FはLanxess Deutschland GMBHから得られるポリアミドである。
Durethan(登録商標)B31SKはLanxess Deutschland GMBHから得られるポリアミドである。
Vanfre Vam TMはR.T.Vanderbiltから得られる加工剤である。
Armeen(登録商標)18DはAkzoNobelから入手できるオクタデシルアミンでコンパウンドの粘着性を金属まで低下させるのに使用される。
Naugard(登録商標)445(p−ジクミルジフェニルアミン)はUniroyalから得られる安定剤である。
カーボンブラックN672はCabotから得られる。
Plasthall TOTM(登録商標)(トリメリット酸トリオクチル)はC.P.Hallから得られる可塑剤である。
DIAK#7(トリアリルイソシナヌレート)はDuPont Dow Elastomersの助剤である。
Struktol(登録商標)ZP1014(不活性担体に対し過酸化亜鉛50%)。
Vulcup 40KE(α,β−ビス(t−ブチルパーオキシジイソプロピルベンゼン、40%過酸化物。
Irganox 1035は安定剤(チオジエチレン−ビス(3−(3,5−ジ−tart−ブチル−4−ヒドロキシ)ヒドロシンナメート)である。
暗色 ポリアミド
中間色 界面領域
黒点 充填剤又は過酸化物の担体
Claims (14)
- a.ゴム及びポリアミドを100〜300℃の範囲の温度で混合する工程、次いで
b.該ゴム/ポリアミド混合物に150〜240℃の範囲の温度で過酸化物硬化剤を加え、該硬化剤の存在下で該混合物を加硫する工程、
を含む、少なくとも2工程からなる、ゴム及びポリアミドをベースとする耐熱耐油性硬化熱可塑性樹脂加硫物の多段製造法。 - 前記ポリアミドが、ポリカプロラクタム、ポリラウロラクタム、ポリヘキサメチレンアジパミド、ポリヘキサメチレンアゼラミド、ポリヘキサメチレンセバカミド、ポリヘキサメチレンイソフタラミド、ポリアミノウンデカン酸、ポリテトラメチレンアジパミド、カプロラクタムとヘキサメチレンジアミンとアジピン酸との共重合体、アラミド又はそれらの混合物よりなる群から選ばれる請求項1に記載の方法。
- 前記前記ゴムが水素化カルボキシル化ニトリルゴムである請求項1に記載の方法。
- 前記水素化カルボキシル化ニトリルゴムは、残存炭素−炭素二重結合含有量が6%以下の、アクリロニトリルとブタジエンとアクリル酸との共重合体である請求項3に記載の方法。
- 前記ゴムがHXNBRとHNBRとのブレンドである請求項1に記載の方法。
- 前記前記ゴムが、HXNBRと、カルボキシル化ニトリルゴム(XNBR)、ニトリルゴム(NBR)、酢酸ビニルゴム(EVM)又はエチレン/アクリレートゴム(AEM)よりなる群から選ばれたエラストマーとのブレンドである請求項1に記載の方法。
- 前記硬化剤が過酸化物である請求項1に記載の方法。
- 前記過酸化物が、ジクミルパーオキシド、ジ−tert−ブチルパーオキシド、ベンゾイルパーオキシド、2,2’−ビス(tert−ブチルパーオキシジイソプロピルベンゼン(Vulcup(登録商標)40KE)、ベンゾイルパーオキシド、2,5−ジメチル−2,5−ジ(tert−ブチルパーオキシ)−ヘキシン−3、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−ビス(tert−ブチルパーオキシ)−2,5−ジメチルヘキサン又はそれらの混合物よりなる群から選ばれる請求項7に記載の方法。
- 前記硬化剤が過酸化亜鉛を含む請求項1に記載の方法。
- 前記多段法が押出機又は密閉式混合機中で行われる請求項1に記載の方法。
- 前記熱可塑性樹脂加硫物を易流動性ペレットに造形する工程を更に含む請求項1に記載の方法。
- 請求項1に記載の方法で製造された耐熱耐油性硬化熱可塑性樹脂加硫物(TPV)。
- 成形部品又は押出部品の形態の請求項12に記載のTPV。
- a.ゴム、少なくとも1種の可塑剤及び少なくとも1種の充填剤を混合して、ゴムマスターバッチを形成する工程、
b.該ゴムマスターバッチ及びポリアミドを100〜300℃の範囲の温度で混合する工程、次いで
c.該ゴム/ポリアミド混合物に150〜240℃の範囲の温度で過酸化物硬化剤を加え、該硬化剤の存在下で該混合物を加硫する工程、
を含む、少なくとも3工程からなる、ゴム及びポリアミドをベースとする耐熱耐油性硬化熱可塑性樹脂加硫物の多段製造法。
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