JP2007186559A - 高分子成形体および自動車用ウェザーストリップ - Google Patents
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Abstract
【解決手段】押出し成形加硫して得られる高分子成形体の当接部位のみの少なくとも表面側において、少なくとも、エチレン‐α‐オレフィン・非共役ポリエン共重合体100phr,算術平均粒径60nm以上のカーボンブラック50phr超〜120phr,軟化剤100phr以下,熱膨張マイクロカプセルを配合して成る高分子材料組成物を用いる。この高分子材料組成物により、高分子成形体の当接部位の表面に対し熱膨張由来凹凸面10bが形成されると共に、その熱膨張由来凹凸面10bに対してカーボン由来粗面10aが形成される。
【選択図】図1
Description
エチレン‐α‐オレフィン・非共役ポリエン共重合体のα‐オレフィンとしては、例えばプロピレン、1‐ブテン、1‐ペンテン、1‐ヘキセン、4‐メチル‐1‐ペンテン、1‐オクテン、1‐デセン等が挙げられ、好ましくはプロピレンとする。もちろん、前記のα‐オレフィン群のなかから複数のものを選択し、例えばプロピレンと1‐ブテンの如く組み合わせて使用しても良い。
前記のカーボンブラックには、例えば高分子成形体の技術分野で適用されているもので、平均粒径(算術平均粒径)60nm以上、好ましくは70nm〜90nmのものを用いる。また、このカーボンブラックの配合量は、目的とする高分子材料組成物や高分子成形体の特性を損わない程度で適宜設定すれば良いが、例えば少な過ぎたりすると(例えば50phr以下)混練加工が困難になる恐れがあるため、好ましくは50phr超〜120phr以下、より好ましくは60phr以上〜120phr以下とする。このようなカーボンブラックとしては、例えば旭カーボン社製の旭カーボンブラック・旭♯50や旭カーボンブラック・旭♯55において算術平均粒径60nm以上のロットを選定して適用することができる。
前記の熱膨張カプセルには、例えば加熱により気体を発生し得る液体(例えば、低沸点の炭化水素,塩素化炭化水素)を熱可塑性樹脂の殻壁(例えば、球状の殻壁)内に充填したもの(熱膨張性の熱可塑性樹脂粒子)で、真比重0.1以下,粒径(メディアン径)5μm〜100μmであって、その液体が膨張開始温度(例えば、100℃〜200℃)以上の温度の加熱(例えば、加硫温度での加熱)により膨張し、目的とする高分子成形体内にて例えば30μm〜300μmの熱膨張セルを形成する液体封入熱可塑性樹脂粒子が挙げられる。
前記の軟化剤としては、例えばプロセスオイル,パラフィン系オイル,潤滑油,流動パラフィン,石油アスファルト,ワセリン等の石油系軟化剤や、コールタール,コールタールピッチ等のコールタール系軟化剤や、ヒマシ油,アマニ油,ナタネ油,ヤシ油等の脂肪油系軟化剤が挙げられる。これら各軟化剤のうち、好ましくは石油系軟化剤が挙げられ、より好ましくはパラフィン系オイルが挙げられる。また、前記のような軟化剤は、目的とする高分子材料組成物や高分子成形体の特性を損わない程度の配合量で用い、例えば100phr以下とする。
前記の発泡剤としては、例えば4,4‐オキシビスベンゼンスルフォニルヒドラジド(OBSH)、アゾジカルボンアミド(ADCA)、ジニトロソペンタメチレンテトラミン(DPT)、アゾビスイソブチロニトリル(AIBN)、パラトルエンスルホニルヒドラジド(TSH)、ヒドラゾジカルボンアミド(HDCA)、バリウムアゾカルボキシレート等が挙げられる。
前記のシリコーン化合物としては、シリコーンゲル系,シリコーンオイル系,シリコーンパウダー系,シリコーン含有ポリマー系,シリコーングラフトポリマー系のものやシリコーン含有有機樹脂等が挙げられ(例えば、信越化学社製のKE76BS,KF99,KF96や、東レ・ダウコーニング・シリコーン社製のE500,E600,BY27シリーズ(好ましくは、BY27−001,BY27−002,BY27−201,BY27−201C,BY27−202,SP−300,SP−310)等)、その他一般的に販売されているシリコーン化合物であっても好適に用いることができる。
前記の加硫剤としては、硫黄が挙げられ、目的とする高分子材料組成物や高分子成形体の特性を損わない程度の配合量で用い、好ましくは0.5phr〜2phr程度とする。
前記の加硫促進剤としては、チアゾール系,チウラム系,スルフェンアミド系,グアニジン系,チオウレア系,ジチオカルバミン酸系のものが挙げられ、目的とする高分子材料組成物や高分子成形体の特性を損わない程度の配合量で用い、好ましくは2phr〜8phr程度とする。
前記の加硫促進助剤としては、酸化亜鉛(亜鉛華),炭酸亜鉛,酸化マグネシウム,水酸化カルシウム,一酸化亜鉛等が挙げられ、好ましくは酸化亜鉛,酸化マグネシウムが挙げられる。これら加硫促進助剤は、目的とする高分子材料組成物や高分子成形体の特性を損わない程度の配合量で用い、好ましくは5phr程度とする。
前記の加工助剤としては、ステアリン酸,リシノール酸,パルミチン酸,ラウリン酸等の高級脂肪酸や、その高級脂肪酸のエステル類や、ステアリン酸等の高級脂肪酸の塩が挙げられ、その他の高分子成形体の技術分野で加工助剤として扱われている化合物を用いても良い。これら加工助剤は、目的とする高分子材料組成物や高分子成形体の特性を損わない程度の配合量で用い、好ましくは5phr程度とし、より好ましくは3phr以下とする。
前記の無機充填剤としては、炭酸カルシウム,クレー,シリカ,ケイ酸カルシウム,炭酸マグネシウム,水酸化マグネシウム,酸化アルミニウム,カオリン,マイカ,ゼオライト等が挙げられ、何れか1種類を用いても良く、複数の種類のものを組み合わせて用いても良い。また、前記のような無機充填剤は、目的とする高分子材料組成物や高分子成形体の特性を損わない程度の配合量で用い、例えば0〜100phr程度とする。
前記の各種添加剤の他には、脱水剤,酸化防止剤,老化防止剤,熱安定剤,光安定剤,紫外線吸収剤,中和剤,滑剤,防雲剤,アンチブロッキング剤,スリップ剤,分散剤,難燃剤,帯電防止剤,導電性付与剤,粘着付与剤,架橋剤,架橋助剤,金属不活性剤,分子量調整剤,防菌・防黴剤,蛍光増白剤,滑性向上剤,着色剤(酸化チタン等),金属粉末(フェライト等),ガラス繊維,無機繊維(金属繊維等),炭素繊維,有機繊維(アラミド繊維等),複合繊維,ガラスバルーン,ガラスフレーク,グラファイト,カーボンナノチューブ,フラーレン,硫酸バリウム,フッ素樹脂,充填剤ポリオレフィンワックス(ポリマービーズ等),セルロースパウダー,ゴム紛,再生ゴム等が挙げられ、何れか1種類または複数の種類のものを組み合わせ、目的とする高分子材料組成物や高分子成形体に応じて適宜使用して良い。
前記のエチレン‐α‐オレフィン・非共役ポリエン共重合体,カーボンブラック,軟化剤,熱膨張カプセル,各種添加剤等を混練して目的とする高分子材料組成物を得る場合、例えば接線式ミキサー,噛み合い式ミキサー,ニーダー等の各種密閉式混練機や、混練式の二軸押出成形機やオープンロール等を適宜使用する。また、前記の高分子材料組成物を押出し成形加硫して目的とする高分子成形体を得る場合には、例えば連続熱風加硫槽(HAV),高周波加硫装置(UHF),流動床加硫機(PCM)等を適宜使用することができ、好ましくは連続熱風加硫槽と高周波加硫装置とを組み合わせた構成を使用する。
前記の各ゴム配合物において、14インチロールを備え各ロール間の距離が5mmに設定されたオープンロール機により混練し、前記の各ロールに対するゴム配合物の巻き付き性を観測した。なお、後述の表2の混練加工性の項目において、記号「◎」はゴム配合物が各ロール間へ容易に浸入し該ロールに密着するように巻き付いた場合を示し、記号「×」はゴム配合物が各ロールに密着せずに垂れ下がったり途中で切断された場合を示すものとする。また、記号「○」はゴム配合物が各ロール間へ浸入し難いが、時間経過と共に該ロールに密着するように巻き付いた場合を示す。
直径75mmの押出機で、回転数が15rpmに設定された押出成形機により、前記の各ゴム配合物(押出成形時の温度60±5℃に調整されたゴム配合物)において1分間の押出成形を行い、図3に示した形状の高分子成形体(試料20)をそれぞれ得た。
[表面粗度]
前記の試料20を矩形平板状(5mm×100mm×2mm)に打ち抜いて試料片を作製し、その試料片の表面の汚れをアルコールで拭き取った後、表面粗さ計(小坂研究所社製のサーフコーダSE30D)を用いた十点平均法(JIS−B0601に準拠した方法)により該試料片の表面粗度(十点平均粗度)を測定した。なお、前記表面粗さ計の触針には、カーボン由来粗面,熱膨張由来凹凸面をそれぞれ高感度で測定するために、触針先端半径2μm(カーボン由来粗面用),250μm(熱膨張由来凹凸面用)のものを使用した。
図4A(平面図),B(側面図),C(動作図)に示すように、前記の試料20を矩形平板状(5mm×50mm×2mm)に打ち抜いて2個の試料片30を作製し、それら各試料片30の表面の汚れをアルコールで拭き取った後、矩形平板状(2mm×110mm×70mm)のステンレス板31上に対しそれぞれ60mm隔てて両面接着テープ,接着剤により固定(5mm×50mmの面を固定)した。
図5に示すように、前記の試料20を矩形平板状(5mm×100mm×2mm)に打ち抜いて試料片40を作製し、その試料片40の表面の汚れをアルコールで拭き取った後、摩擦係数測定機(新東科学製のHEIDON−14D)の支持台(試験台)41上に載置した。そして、0.98Nの荷重を加えR50球面ガラスを構成した錘部材42を前記の試料片40上に載置(R50球面側を載置)し、その錘部材42を水平方向(試料片40の長手方向;図示矢印方向)に対して速度1000mm/分で摺動(試料片40に接触しながら摺動)させることにより、静摩擦係数(μs),動摩擦係数(μd)を測定した。
図6に示すように、前記の試料20を矩形平板状(5mm×100mm)に打ち抜いて試料片50を作製し、その試料片50の表面の汚れをアルコールで拭き取り水平な指示台52上に載置し、その試料片50表面に対し水1.5mlを垂直に滴下して10秒間放置した後、その滴下された水滴51と試料片50との接触角θを接触角計(協和界面科学社製のFACE・CONTACT−ANGLEMETER・CA−D型)により測定した。
まず、前記の表2に示すように、カーボン80nm,軟化剤,発泡剤を配合し熱膨張カプセルを配合しないゴム配合物P1〜P5は、それぞれ加工性が良好であった。しかしながら、前記の各ゴム配合物を用いて成る試料のうち、シリコーン化合物を含まないゴム配合物P1,P2を用いた試料GP1,GP2は、たとえカーボン80nmや軟化剤の添加量を調整しても耐貼り付き性,滑性が低くなることを読み取れる。
ゴム配合物P3と同様の組成で熱膨張カプセルを配合しカーボン80nmの配合量が一般的であるゴム配合物P6は加工性が良好であるが、耐貼り付き性,滑性は低いことが読み取れる。
ゴム配合物P6と同様の組成でカーボン80nmの添加量が比較的少なく軟化剤の添加量が比較的多いゴム配合物P8の加工性は良好であるが、該ゴム配合物P8を用いた試料GP8において耐貼り付き性,滑性が低くなることを読み取れる。
ゴム配合物P3と同様の組成でカーボン45nmまたはカーボン60nmを配合したゴム配合物P9,P10の加工性は良好であるが、該ゴム配合物P9,P10を用いた試料GP9,GP10において耐貼り付き性,滑性が低くなることを読み取れる。
カーボン80nmまたはカーボン60nmを60phr〜120phr,軟化剤80phr〜100phr,熱膨張カプセル2phr〜10phr,シリコーン化合物2phr〜20phr,発泡剤を配合したゴム配合物S1〜S9はそれぞれ加工性が良好であり、該ゴム配合物S1〜S9を用いて成る試料GS1〜GS9は良好な耐貼り付き性,滑性が得られることを読み取れる。
10…高分子成形体
10a…カーボン由来粗面
10b…熱膨張由来凹凸面
10c…熱膨張カプセル
20…試料
30,40,50…試料片
Claims (6)
- 高分子材料組成物を押出し成形加硫して成る高分子成形体であって、
前記の高分子成形体の被適用対象の隙間をシールするシール部における当接部位のみの少なくとも表面側は、
少なくとも、エチレン‐α‐オレフィン・非共役ポリエン共重合体を100phrと、算術平均粒径60nm以上のカーボンブラックを50phr超〜120phrと、軟化剤を100phr以下と、熱膨張マイクロカプセルと、を配合した高分子材料組成物から成り、
前記の当接部位の表面に熱膨張由来凹凸面が形成されると共に、その熱膨張由来凹凸面の表面にカーボン由来粗面が形成されたことを特徴とする高分子成形体。 - 前記の当接部位の少なくとも表面側の高分子材料組成物は、シリコーン化合物を30phr以下配合したことを特徴とする請求項1記載の高分子成形体。
- 高分子材料組成物を押出し成形加硫して成る自動車用ウェザーストリップであって、
前記のウェザーストリップの被適用対象の隙間をシールするシール部における当接部位のみの少なくとも表面側は、
少なくとも、エチレン‐α‐オレフィン・非共役ポリエン共重合体を100phrと、算術平均粒径60nm以上のカーボンブラックを50phr超〜120phrと、軟化剤を100phr以下と、熱膨張マイクロカプセルと、を配合した高分子材料組成物から成り、
前記の当接部位の表面に熱膨張由来凹凸面が形成されると共に、その熱膨張由来凹凸面の表面にカーボン由来粗面が形成されたことを特徴とする自動車用ウェザーストリップ。 - 前記の当接部位の少なくとも表面側の高分子材料組成物は、シリコーン化合物を30phr以下配合したことを特徴とする請求項3記載の自動車用ウェザーストリップ。
- 前記シール部は、前記の被適用対象における当接対象に摺接してシールするリップ状のシール部であることを特徴とする請求項3または4記載の自動車用ウェザーストリップ。
- 前記シール部は、前記の被適用対象における当接対象に圧接してシールする中空状のシール部であることを特徴とする請求項3または4記載の自動車用ウェザーストリップ。
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