JP2015124331A - 難燃性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

【課題】鉱物油系軟化剤及び難燃剤を配合した熱可塑性エラストマー組成物から得られる成形体が有する機械的性能、難燃性、及び柔軟性を保持した成形体を製造することができ、射出成形後に金型が汚れない難燃性熱可塑性エラストマー組成物を提供する。
【解決手段】(A1)エチレン−α−オレフィン系共重合体ゴム及び(A2)プロピレン系重合体を含む(A)重合体混合物を、(C)鉱物油系軟化剤と(D)架橋剤の存在下で動的架橋して熱可塑性エラストマー組成物を得る工程(1)と、
該熱可塑性エラストマー組成物、(E)ノンハロゲン系難燃剤、(F)酸化亜鉛及び(G)極性基を含有する熱可塑性樹脂を混練する工程(2)とを有する方法であり、工程(1)で動的架橋を開始するときの各成分の量が、条件(p)を満たし、工程(2)で混練を開始するときの各成分の量が、条件(q)を満たす方法。
【選択図】なし

Description

本発明は、難燃性熱可塑性エラストマー組成物の製造方法に関する。
オレフィン系熱可塑性エラストマー組成物は、通常の熱可塑性樹脂の成形機により加工ができること、リサイクルが可能であること、及び柔軟なことから、自動車内装部品、自動車外装部品、電機部品、家電部品、包装部材、農業用資材、建築用部材等に広く用いられている(特許文献1参照)。しかし、熱可塑性エラストマー組成物は可燃性物質であるので、熱可塑性エラストマー組成物を難燃性が必要な用途に使用する場合には、熱可塑性エラストマー組成物を難燃化して使用する必要があった。
合成樹脂の難燃化方法としては、赤燐やリン酸系難燃剤に代表される無機リン系難燃剤、トリアリールリン酸エステル化合物に代表される有機リン系難燃剤、ハロゲン系難燃剤、又は金属水酸化物系難燃剤を合成樹脂に添加し、必要に応じて更に難燃助剤である酸化アンチモン、メラミン化合物等の合成樹脂を添加する方法が広く知られている。(特許文献2〜4参照)
特開2003−147133号公報 特開2010−222402号公報 特開2005−60603号公報 特開2008−63458号公報
熱可塑性エラストマー組成物の柔軟性を良好にするために、鉱物油系軟化剤を配合することがある。鉱物油系軟化剤を配合した熱可塑性エラストマー組成物に、十分な難燃性を付与するためには、該組成物に難燃剤を多量に配合する必要があった。
しかし、鉱物油系軟化剤を配合した熱可塑性エラストマー組成物に難燃剤を多量に配合すると、該組成物から得られる成形体の柔軟性、流動性、成型加工性、及び機械的性能が悪化するという問題や、該組成物を射出成形すると金型が汚れるという問題があった。
本発明の目的は、鉱物油系軟化剤及び難燃剤を配合した熱可塑性エラストマー組成物から得られる成形体が有する機械的性能、難燃性、及び柔軟性を保持した成形体を製造することができ、射出成形後に金型が汚れない難燃性熱可塑性エラストマー組成物を提供することである。
本発明の一つの態様は、難燃性熱可塑性エラストマー組成物の製造方法であって、該方法が、
(A1)エチレン−α−オレフィン系共重合体ゴム及び(A2)プロピレン系重合体を含む(A)重合体混合物を、(C)鉱物油系軟化剤と(D)架橋剤の存在下で動的架橋して熱可塑性エラストマー組成物を得る工程(1)と、
該熱可塑性エラストマー組成物、(E)ノンハロゲン系難燃剤、(F)酸化亜鉛及び(G)極性基を含有する熱可塑性樹脂を混練する工程(2)とを有する方法であり、
工程(1)で動的架橋を開始するときの各成分の量が、以下の条件(p)を満たし、
工程(2)で混練を開始するときの各成分の量が、以下の条件(q)を満たす方法である。
条件(p):エチレン−α−オレフィン系共重合体ゴム(A1)、プロピレン系重合体(A2)及び鉱物油系軟化剤(C)の総量を100重量%とするとき、エチレン−α−オレフィン系共重合体ゴム(A1)の量が10重量%〜75重量%であり、プロピレン系重合体(A2)の量が10重量%〜50重量%であり、鉱物油系軟化剤(C)の量が1重量%〜60重量%であって、かつ、架橋剤(D)の量が、重合体混合物(A)及び鉱物油系軟化剤(C)の総量100重量部に対し、0.001重量部〜5重量部である
条件(q):熱可塑性エラストマー組成物100重量部に対し、ノンハロゲン系難燃剤(E)と酸化亜鉛(F)の総量が30重量部〜70重量部であり、極性基を含有する熱可塑性樹脂(G)の量が0.5重量部〜10重量部である。
また本発明の他の態様は、難燃性熱可塑性エラストマー組成物の製造方法であって、該方法が、
(A1)エチレン−α−オレフィン系共重合体ゴム及び(A2)プロピレン系重合体を含む(A)重合体混合物を、(C)鉱物油系軟化剤と(D)架橋剤の存在下で動的架橋して熱可塑性エラストマー組成物を得る工程(1)と、
該熱可塑性エラストマー組成物、(E)ノンハロゲン系難燃剤、(F)酸化亜鉛、(G)極性基を含有する熱可塑性樹脂及び(H)多価水酸基含有化合物を混練する工程(2)とを有する方法であって、
工程(1)で動的架橋を開始するときの各成分の量が、以下の条件(p)を満たし、
工程(2)で混練を開始するときの各成分の量が、以下の条件(q)を満たす方法である。
(p):エチレン−α−オレフィン系共重合体ゴム(A1)、プロピレン系重合体(A2)及び鉱物油系軟化剤(C)の総量を100重量%とするとき、エチレン−α−オレフィン系共重合体ゴム(A1)の量が10重量%〜75重量%であり、プロピレン系重合体(A2)の量が10重量%〜50重量%であり、鉱物油系軟化剤(C)の量が1重量%〜60重量%であって、かつ、架橋剤(D)の量が、重合体混合物(A)及び鉱物油系軟化剤(C)の総量100重量部に対し、0.001重量部〜5重量部である
(q):熱可塑性エラストマー組成物100重量部に対し、ノンハロゲン系難燃剤(E)と酸化亜鉛(F)の総量が30重量部〜70重量部であり、極性基を含有する熱可塑性樹脂(G)の量が0.5重量部〜10重量部であり、多価水酸基含有化合物(H)の量が0.5重量部〜10重量部である。
本発明は、柔軟性、流動性、成型加工性、及び機械的性能を保持し、難燃性にすぐれる難燃性熱可塑性エラストマー組成物であって、該組成物を射出成形しても金型が汚れない難燃性熱可塑性エラストマー組成物を提供する。
〔難燃性熱可塑性エラストマー組成物〕
(エチレン−α−オレフィン系共重合体ゴム(A1))
エチレン−α−オレフィン系共重合体ゴム(A1)を、成分(A1)と称することもある。成分(A1)は、エチレンに由来する構造単位と炭素数3〜10のα−オレフィンに由来する構造単位とを有する共重合体である。炭素数3〜10のα−オレフィンとしては、プロピレン、1−ブテン、2−メチルプロピレン、1−ペンテン、3−メチル−1−ブテン、1−ヘキセン、4−メチル−1−ペンテン、1−オクテン等が挙げられる。成分(A1)は、2種類以上のα−オレフィンに由来する構造単位を有してもよい。炭素数3〜10のα−オレフィンとして、好ましくは、炭素数3〜6のα−オレフィンであり、より好ましくは、プロピレン、1−ブテンである。成分(A1)は極性基を含有しない。
成分(A1)は、エチレンとも炭素数3〜10のα−オレフィンとも異なる単量体に由来する構造単位を有していてもよい。該単量体としては、1,3−ブタジエン、2−メチル−1,3−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−ブタジエン等の炭素数4〜8の共役ジエン;ジシクロペンタジエン、5−エチリデン−2−ノルボルネン、1,4−ヘキサジエン、1,5−ジシクロオクタジエン、7−メチル−1,6−オクタジエン及び5−ビニル−2−ノルボルネン等の炭素数5〜15の非共役ジエンが挙げられる。成分(A1)は、エチレンとも炭素数3〜10のα−オレフィンとも異なる単量体に由来する構造単位を2種類以上有してもよい。好ましい単量体は、5−エチリデン−2−ノルボルネン、ジシクロペンタジエンである。
成分(A1)中のエチレンに由来する構造単位の含有量は、35重量%〜90重量%であり、好ましくは40重量%〜80重量%であり、成分(A1)中の炭素数3〜10のα−オレフィンに由来する構造単位の含有量は、10重量%〜65重量%であり、好ましくは20重量%〜60重量%である。また、成分(A1)中のエチレンに由来する構造単位及びα−オレフィンに由来する構造単位以外の他の単量体に由来する構造単位の含有量は、0重量%〜30重量%であり、好ましくは0重量%〜20重量%である。ただし、成分(A1)中の単量体に由来する構造単位の総量を100重量%とする。
成分(A1)として、エチレン−プロピレン共重合体ゴム、エチレン−1−ブテン共重合体ゴム、エチレン−1−ヘキセン共重合体ゴム、エチレン−1−オクテン共重合体ゴム、エチレン−プロピレン−1−ブテン共重合体ゴム、エチレン−プロピレン−1−ヘキセン共重合体ゴム、エチレン−プロピレン−1−オクテン共重合体ゴム、エチレン−プロピレン−5−エチリデン−2−ノルボルネン共重合体ゴム、エチレン−プロピレン−ジシクロペンタジエン共重合体ゴム、エチレン−プロピレン−1,4−ヘキサジエン共重合体ゴム、及びエチレン−プロピレン−5−ビニル−2−ノルボルネン共重合体ゴムが挙げられる。成分(A1)は、2種類以上のエチレン−α−オレフィン系共重合体ゴムを含んでいてもよい。好ましい成分(A1)は、エチレンに由来する構造単位の含有量が40重量%〜80重量%であり、プロピレンに由来する構造単位の含有量が15重量%〜60重量%であり、5−エチリデン−2−ノルボルネンに由来する構造単位の含有量が0重量%〜20重量%であるエチレン−プロピレン共重合体ゴム又はエチレン−プロピレン−5−エチリデン−2−ノルボルネン共重合体ゴムである。
成分(A1)のムーニー粘度(ML1+4100℃)は、5〜300が好ましく、より好ましくは10〜200である。ムーニー粘度が過小であると、成分(A1)を用いて得られる難燃性熱可塑性エラストマー組成物からなる成形体の機械的強度が低いことがある。ムーニー粘度が過大であると、本発明に係る方法により得られる難燃性熱可塑性エラストマー組成物から形成される成形体の外観が悪いことがある。ムーニー粘度(ML1+4100℃)は、JIS K6300に従って測定される。(ML1+4100℃)は、以下の意味である。
M:ムーニー粘度
L:ラージローターを使用
100℃:測定温度
1+4:試料を1分加熱した後、ローターを4分間2rpmで回転させた時の測定値
成分(A1)の135℃テトラリン中で測定した極限粘度は、0.5dl/g〜8dl/gが好ましく、より好ましくは1dl/g〜6dl/gである。極限粘度が過小であると、成分(A1)を用いて得られる難燃性熱可塑性エラストマー組成物からなる成形体の機械的強度が低いことがある。極限粘度が過大であると、本発明に係る方法により得られる難燃性熱可塑性エラストマー組成物から形成される成形体の外観が悪いことがある。
成分(A1)の製造方法としては、公知のチーグラー・ナッタ系触媒、又は、公知のメタロセン系又は非メタロセン系錯体触媒を用いて、スラリー重合法、溶液重合法、塊状重合法、気相重合法等の公知の重合法により、エチレンとα−オレフィンと必要に応じて他の単量体とを共重合する方法が挙げられる。
(プロピレン系重合体(A2))
プロピレン系重合体(A2)を、成分(A2)と称することもある。成分(A2)は、プロピレン単独重合体、プロピレン系ランダム共重合体、又はプロピレン系ブロック共重合体である。成分(A2)は、2種類以上のこれらの重合体を含んでいてもよい。成分(A2)がエチレンに由来する構造単位を含有する場合、エチレンに由来する構造単位の含有量は35重量%未満である。ただし、成分(A2)中の単量体に由来する構造単位の総量を100重量%とする。成分(A2)は極性基を含有しない。
上記のプロピレン系ランダム共重合体としては、下記(1)〜(3)のいずれかであることが好ましい。
(1)プロピレンに由来する構造単位の含有量が90重量%〜99.5重量%であり、エチレンに由来する構造単位の含有量が0.5重量%〜10重量%であるプロピレン−エチレンランダム共重合体(プロピレンに由来する構造単位とエチレンに由来する構造単位との合計を100重量%とする。);
(2)プロピレンに由来する構造単位の含有量が90重量%〜99重量%であり、エチレンに由来する構造単位の含有量が0.5重量%〜9.5重量%であり、炭素数4〜10のα−オレフィンに由来する構造単位の含有量が0.5重量%〜9.5重量%であるプロピレン−エチレン−α−オレフィンランダム共重合体(プロピレンに由来する構造単位とエチレンに由来する構造単位とα−オレフィンに由来する構造単位との合計を100重量%とする);
(3)プロピレンに由来する構造単位の含有量が90重量%〜99.5重量%であり、炭素数4〜10のα−オレフィンに由来する構造単位の含有量が0.5重量%〜10重量%であるプロピレン−α−オレフィンランダム共重合体(プロピレンに由来する構造単位とα−オレフィンに由来する構造単位との合計を100重量%とする);
上記のプロピレン系ブロック共重合体とは、
エチレン及び炭素数4〜10のα−オレフィンからなる群から選ばれる1種以上のオレフィンと、プロピレンとからなるランダム共重合体、又はプロピレンの単独重合体である第1重合体を製造する工程(a)と、
該第1重合体の存在下に、エチレン及び炭素数4〜10のα−オレフィンからなる群から選ばれる1種以上のオレフィンと、プロピレンとからなるランダム共重合体である第2重合体を製造する工程(b)と
からなる製造方法で製造された第1重合体と第2重合体とからなる混合物であって、第2重合体に含有されるプロピレン以外のモノマーに由来する構造単位の含有量(すなわち、エチレンに由来する構造単位の含有量と炭素数4〜10のα−オレフィンに由来する構造単位の含有量との合計含有量)が、第1重合体に含有されるプロピレン以外のモノマーに由来する構造単位の含有量より多い混合物である。
該ブロック共重合体は、好ましくは、第1重合体に含有されるプロピレン以外のモノマーに由来する構造単位の含有量が0重量%〜10重量%(第1重合体に含有されるモノマーに由来する全ての構造単位の合計を100重量%とする。)重合体であり、より好ましくは、第2重合体に含有されるプロピレン以外のモノマーに由来する構造単位の含有量が20重量%〜80重量%(第2重合体に含有されるモノマーに由来する全ての構造単位の合計を100重量%とする。)の共重合体である。ブロック共重合体は、好ましくは第2重合体の含有量が10重量%〜35重量%(該ブロック共重合体の量を100重量%とする。)の共重合体である。
上記の炭素数4〜10のα−オレフィンとしては、1−ブテン、1−ペンテン、1−ヘキセン、1−オクテン及び1−デセンのような直鎖状α−オレフィンや、3−メチル−1−ブテン及び3−メチル−1−ペンテンのような分岐状α−オレフィンが挙げられる。成分(A2)は、2種類以上の炭素数4〜10のα−オレフィンに由来する構造単位を含んでもよい。
JIS K7210に従い21.18Nの荷重下230℃で測定される成分(A2)のメルトフローレート(MFR)は、加工性の観点から、0.1g/10分〜150g/10分であることが好ましく、より好ましくは0.1g/10分〜100g/10分である。
成分(A2)として、プロピレン単独重合体、エチレン−プロピレンランダム共重合体、エチレン−プロピレン−ブテンランダム共重合体、エチレン−プロピレンブロック共重合体、及びエチレン−プロピレン−ブテンブロック共重合体が挙げられる。中でも、プロピレン単独重合体、エチレン−プロピレンランダム共重合体、エチレン−プロピレンブロック共重合体が好ましい。
成分(A2)の製造方法としては、公知のチーグラー・ナッタ系触媒、又は、公知のメタロセン系又は非メタロセン系錯体触媒を用いて、スラリー重合法、溶液重合法、塊状重合法、気相重合法等の公知の重合法により、プロピレンを単独重合、あるいはプロピレンと他のモノマーとを共重合する方法が挙げられる。
(重合体混合物(A))
重合体混合物(A)を、成分(A)と称することもある。成分(A)は、エチレン−α−オレフィン系共重合体ゴム(A1)及びプロピレン系重合体(A2)を含む。成分(A)は、成分(A1)及び成分(A2)とは異なる重合体を含んでもよい。成分(A1)及び成分(A2)とは異なるオレフィン系重合体は、好ましくはエチレン系重合体である。
エチレン系重合体は、エチレンに由来する構造単位を90重量%より多く、かつ100重量%以下含有する重合体である。ただし、エチレン系重合体中の単量体に由来する構造単位の総量を100重量%とする。
エチレン系重合体としては、エチレン単独重合体、1種類以上の炭素数3〜10のα−オレフィン(たとえば、プロピレン、1−ブテン、1−ペンテン、4−メチル−1−ペンテン及び1−ヘキセン)とエチレンとの共重合体を挙げることができる。エチレン系重合体として、好ましくは、高密度ポリエチレン、低密度ポリエチレン、エチレン−プロピレン共重合体、エチレン−1−ブテン共重合体、エチレン−1−ペンテン共重合体、エチレン−4−メチル−1−ペンテン共重合体、エチレン−1−ヘキセン共重合体があげられ、更に好ましくは高密度ポリエチレンである。
エチレン系重合体のメルトフローレート(JIS K6760に従って、21.18Nの荷重下、温度190℃で測定される。)は、好ましくは0.01g/10分〜300g/10分であり、より好ましくは0.1g/10分〜200g/10分である。
本発明に用いられる高密度ポリエチレンは、エチレンに由来する構造単位の含有量が90重量%より多くかつ100重量%以下である重合体であって、JIS K7112に従って測定される密度が940kg/m以上の重合体である。
高密度ポリエチレンのメルトフローレート(JIS K6760に従って、21.18Nの荷重下、温度190℃で測定される。)は、好ましくは0.01g/10分〜300g/10分であり、より好ましくは0.1g/10分〜200g/10分であり、更に好ましくは0.5g/10分〜50g/10分であり、特に好ましくは1g/10分〜10g/10分である。
(鉱物油系軟化剤(C))
鉱物油系軟化剤(C)を、成分(C)と称することもある。成分(C)としては、アロマ系鉱物油、ナフテン系鉱物油、パラフィン系鉱物油等の石油の高沸点留分(平均分子量が300〜1500、流動点が0℃以下)をあげることができる。これらのなかでも、パラフィン系鉱物油が好ましい。
成分(C)は、成分(A1)の伸展油であってもよい。
成分(A1)が油展ゴムである場合、成分(A1)と混合する成分(C)の量は、成分(A1)を100重量部として、好ましくは10重量部〜200重量部であり、より好ましくは20重量部〜150重量部であり、更に好ましくは40重量部〜120重量部である。成分(C)が多すぎると、本発明に係る方法により得られる難燃性熱可塑性エラストマー組成物から形成される成形体の強度が低下することがあり、成分(C)が少なすぎると、加工性が低下することがある。
成分(A1)に成分(C)を配合する方法としては、公知の方法が用いられる。例えば、ロール、バンバリーミキサー等の混練装置を用い、成分(A1)と成分(C)を機械的に混練する方法、成分(A1)を溶媒に溶かした溶液に所定量の成分(C)を添加して混合液を得、その後、スチームストリッピング等の方法により該混合液から脱溶媒する方法等がある。
(架橋剤(D))
架橋剤(D)を、成分(D)と称することもある。成分(D)としては、有機過酸化物、硫黄化合物及びアルキルフェノール樹脂を例示することができる。中でも、有機過酸化物が好ましい。
有機過酸化物として、公知のケトンパーオキサイド類、ジアシルパーオキサイド類、ハイドロパーオキサイド類、ジアルキルパーオキサイド類、パーオキシケタール類、アルキルパーエステル類、パーカーボネート類、パーオキシジカーボネート類、及びパーオキシエステル類を例示することができる。
具体的な有機過酸化物として、ジクミルパーオキサイド、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、1,3−ビス(t−ブチルパーオキシイソプロピル)ベンゼン、t−ブチルクミルパーオキサイド、ジ−t−ブチルパーオキサイド、2,2,4−トリメチルペンチル−2−ハイドロパ−オキサイド、ジイソプロピルベンゾハイドロパーオキサイド、クメンパーオキサイド、t−ブチルパーオキサイド、1,1−ジ(t−ブチルパーオキシ)3,5,5−トリメチルシクロヘキサン、1,1−ジ−t−ブチルパーオキシシクロヘキサン、イソブチルパーオキサイド、2,4−ジクロロベンゾイルパーオキサイド、o−メチルベンゾイルパーオキサイド、ビス−3,5,5−トリメチルヘキサノイルパーオキサイド、ラウロイルパーオキサイド、ベンゾイルパーオキサイド、及びp−クロロベンゾイルパーオキサイドが挙げられる。2種類以上の有機化酸化物を用いてもよい。
成分(D)は、架橋助剤と組合せてもよい。好ましい架橋助剤は、2以上の二重結合を有する化合物である。架橋助剤として、N,N−m−フェニレンビスマレイミド、トルイレンビスマレイミド、p−キノンジオキシム、ニトロソベンゼン、ジフェニルグアニジン、トリメチロールプロパン等のパーオキサイド架橋助剤; 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、エチレングリコールジメタクリレート、ポリエチレングリコールジメタクリレート、トリメチロールプロパントリメタクリレート、アリルメタクリレート等の多官能のビニルモノマーが挙げられる。なかでもトリメチロールプロパントリメタクリレートが好ましい。
(ノンハロゲン系難燃剤(E))
ノンハロゲン系難燃剤(E)を成分(E)と称することもある。成分(E)としては、ノンハロゲン系難燃剤であって、一般的にポリオレフィン用の難燃剤として用いられる難燃剤を使用することができる。具体的には、水酸化アルミニウム、水酸化マグネシウム、アルミン酸カルシウム等の金属塩、トリフェニルホスフェート、トリクレジルホスフェート、ビスフェノール−A−ビスジフェニルホスフェート、レゾルシノール−ビスジフェニルホスフェート等の有機リン酸エステル化合物、ポリリン酸アンモニウム塩、ポリリン酸ピペラジン塩、オルトリン酸ピペラジン塩、ピロリン酸メラミン塩、ピロリン酸ピペラジン塩、ポリリン酸メラミン塩、オルトリン酸メラミン塩、リン酸カルシウム、リン酸マグネシウム等のリン酸塩化合物が挙げられる。2種類以上の難燃剤を用いてもよい。なかでもリン酸塩化合物が好ましい。
上記リン酸塩化合物の例示において、「メラミン」、「ピペラジン」という用語を、N,N,N’,N’−テトラメチルジアミノメタン、エチレンジアミン、N,N’−ジメチルエチレンジアミン、N,N’−ジエチルエチレンジアミン、N,N−ジメチルエチレンジアミン、N,N−ジエチルエチレンジアミン、N,N,N’,N’−テトラメチルエチレンジアミン、N,N,N’,N’−ジエチルエチレンジアミン、1,2−プロパンジアミン、1,3−プロパンジアミン、テトラメチレンジアミン、ペンタメチレンジアミン、ヘキサメチレンジアミン、1,7−ジアミノへプタン、1,8−ジアミノオクタン、1,9ージアミノノナン、1,10−ジアミノデカン、trans−2,5−ジメチルピペラジン、1,4−ビス(2−アミノエチル)ピペラジン、1,4−ビス(3−アミノプロピル)ピペラジン、アセトグアナミン、ベンゾグアナミン、アクリルグアナミン、2,4−ジアミノ−6−ノニル−1,3,5−トリアジン、2,4−ジアミノ−6−ハイドロキシ−1,3,5−トリアジン、2−アミノ−4,6−ジハイドロキシ−1,3,5−トリアジン、2,4−ジアミノ−6−メトキシ−1,3,5−トリアジン、2,4−ジアミノ−6−エトキシ−1,3,5−トリアジン、2,4−ジアミノ−6−プロポキシ−1,3,5−トリアジン、2,4−ジアミノ−6−イソプロポキシ−1,3,5−トリアジン、2,4−ジアミノ−6−メルカプト−1,3,5−トリアジン、2−アミノ−4,6−ジメルカプト−1,3,5−トリアジン、アンメリン、フタロジグアナミン、メラミンシアヌレート、ピロリン酸メラミン、ブチレンジグアナミン、ノルボルネンジグアナミン、メチレンジグアナミン、エチレンジメラミン、トリメチレンジメラミン、テトラメチレンジメラミン、ヘキサメチレンジメラミン、1,3−ヘキシレンジメランミンに置き換えた名称の化合物も使用できる。
(酸化亜鉛(F))
酸化亜鉛(F)を成分(F)と称することもある。成分(F)は表面処理された酸化亜鉛でもよい。成分(F)としては、例えば、正同化学工業株式会社製の二種酸化亜鉛、三井金属工業株式会社製の酸化亜鉛一種、三井金属工業株式会社製の部分被膜型酸化亜鉛、ナノファイン50(平均粒径0.02μmの超微粒子酸化亜鉛:堺化学工業株式会社製)、ナノファインK(平均粒径0.02μmの珪酸亜鉛被膜した超微粒子酸化亜鉛:堺化学工業株式会社製)等の市販品を使用することができる。
(ノンハロゲン系難燃剤及び酸化亜鉛の混合物)
成分(E)及び成分(F)として、予めノンハロゲン系難燃剤と酸化亜鉛とが混合された混合物を用いてもよい。ノンハロゲン系難燃剤と酸化亜鉛との混合物として好ましくは、リン酸塩と酸化亜鉛との混合物であり、具体的には、旭電化社製「アデカスタブFP2200」、旭電化社製「アデカスタブFP2200S」が挙げられる。
成分(E)と成分(F)の割合は、成分(E)100重量部に対し、成分(F)を0.1重量部〜20重量部含有することが好ましく、1重量部〜15重量部含有することがさらに好ましく、5重量部〜10重量部含有することがより好ましい。
(極性基を含有する熱可塑性樹脂(G))
極性基を含有する熱可塑性樹脂(G)を、成分(G)と称することもある。成分(G)としては、極性基を含有するエチレン系重合体、極性基を含有するプロピレン系重合体、フェノール系樹脂等が挙げられる。極性基とは、酸素、硫黄、窒素、ハロゲンからなる群から選ばれる原子を1つ以上含んでいる官能基のことをいう。具体的には、カルボキシル基、カルボン酸無水物基、カルボン酸エステル基、水酸基、エポキシ基、アミド基、ニトリル基、シアノ基、アミノ基、イミド基、イソシアネート基、アセチル基、チオール基、アルコキシ基、チオエーテル基、スルホン基、ホスホン基、ニトロ基、ウレタン基、メトキシカルボニル基、アセトキシ基、ハロゲン原子が挙げられる。
極性基を含有するエチレン系重合体(G1)を、成分(G1)と称することもある。成分(G1)は、エチレンに由来する構造単位と不飽和エステルに由来する構造単位とを有し、不飽和エステルに由来する構造単位の含有量が0.1重量%〜35重量%であるエチレン−不飽和エステル共重合体である。ただしエチレンに由来する構造単位の含有量と、不飽和エステルに由来する構造単位の含有量の総和を100重量%とする。成分(G1)は、2種類以上の不飽和エステルに由来する構造単位を含有してもよい。不飽和エステルに由来する構造単位の含有量は、難燃性熱可塑性エラストマー組成物に含まれる各成分のブリードアウトを抑えるためには、好ましくは5重量%〜35重量%であり、より好ましくは10重量%〜30重量%である。
不飽和エステルとしては、カルボン酸ビニルエステル、不飽和カルボン酸アルキルエステル等が挙げられる。カルボン酸ビニルエステルとしては、酢酸ビニル、プロピオン酸ビニル等が挙げられる。不飽和カルボン酸アルキルエステルとしては、アクリル酸メチル、アクリル酸エチル、アクリル酸ブチル、メタクリル酸メチル、メタクリル酸エチル、メタクリル酸グリシジル等が挙げられる。
成分(G1)としては、エチレン−酢酸ビニル共重合体、エチレン−プロピオン酸ビニル共重合体、エチレン−アクリル酸メチル共重合体、エチレン−アクリル酸エチル共重合体、エチレン−アクリル酸ブチル共重合体、エチレン−メタクリル酸メチル共重合体、エチレン−メタクリル酸エチル共重合体、エチレン−メタクリル酸グリシジル共重合体、エチレン−酢酸ビニル−メタクリル酸メチル共重合体等が挙げられる。
成分(G1)のメルトフローレート(MFR)は、加工性を高める観点から、好ましくは1g/10分〜50g/10分であり、より好ましくは2g/10分〜40g/10分である。MFRは、JIS K7210−1995に規定された方法により、温度190℃、荷重21.18Nの条件で測定する。
成分(G1)の分子量分布(Mw/Mn)は、加工性を高める観点から、2〜8であることが好ましく、より好ましくは2.5〜5であり、さらにより好ましくは3〜4.5である。Mwは、成分(G1)の重量平均分子量を指し、Mnは、成分(G1)の数平均分子量を指す。
成分(G1)のポリエチレン換算の重量平均分子量は、40000〜80000であることが好ましく、50000〜70000であることがより好ましい。ポリエチレン換算の重量平均分子量は、次の方法で求められる。まず、ゲル・パーミエイション・クロマトグラフ測定によって成分(G1)のポリスチレン換算の重量平均分子量を求める。ポリスチレン換算の重量平均分子量と、ポリスチレンのQファクターに対するポリエチレンのQファクターの比(17.7/41.3)との積である。
成分(G1)中の不飽和エステル化合物に由来する構造単位の含有量は、成分(G1)のプレスシートを用い、該プレスシートの赤外吸収スペクトルを測定して求められる。具体的には、赤外吸収スペクトルの特性吸収の吸光度をプレスシートの厚さで補正して、検量線法により求める。
例えば、不飽和エステルが酢酸ビニルの場合、エチレン−酢酸ビニル共重合体中の酢酸ビニルに由来する構造単位の含有量は、JIS K7192に従い測定することができる。赤外吸収スペクトルの特性吸収としては、酢酸ビニルのカルボニル結合に帰属される1740cm−1ピークを用い、該ピークの吸光度をプレスシート厚みで補正する。
例えば、不飽和エステルがメタクリル酸メチルの場合、エチレン−メタクリル酸メチル共重合体のメタクリル酸メチルに由来する構造単位の含有量は、メタクリル酸メチルのカルボニル結合に帰属される3448cm−1のピークを赤外吸収スペクトルの特性吸収として採用し、下記式に従い求めることができる。
例えば、不飽和エステルがグリシジルメタクリレートの場合、エチレン−グリシジルメタクリレート重合体中のグリシジルメタクリレートに由来する構造単位の含有量は、グリシジルメタクリレートのエーテル結合に帰属される910cm−1のピークを赤外吸収スペクトルの特性吸収として採用し、下記式に従い求めることができる。
不飽和エステルに由来する構造単位の含有量(重量%)
=4.1×log(I/I)/t−5.3
〔式中、Iは特性吸収での透過光強度、Iは特性吸収での入射光強度、tは測定試料シートの厚み(cm)を表わす。〕
本発明に用いられる成分(G1)としては、例えば住友化学株式会社製「アクリフト WK307」、住友化学株式会社製「アクリフト WK402」、住友化学株式会社製、商品名「アクリフト WH401」が挙げられる。
フェノール系樹脂(G2)を、成分(G2)と称することもある。成分(G2)は、アルキル置換基を有するノボラック型のフェノール樹脂であり、フェノールの水素原子の少なくとも1 個が炭素数2〜20のアルキル基に置換されたフェノールと、炭素数1〜5のアルデヒドとの縮合物が好ましい。
アルキル基としては、例えば、直鎖状アルキル基、分岐状アルキル基、脂環式アルキル
基が挙げられ、具体的には、エチル基、n−プロピル基、n−ブチル基、n−ペンチル基、n−オクチル基、n−ノニル基、n−デシル基、n-ウンデカニル基、n−オクタデシル基、n−ドデシル基などの直鎖状アルキル基;イソプロピル基、t-ブチル基、エチルヘキシル基などの分岐状アルキル基;シクロペンチル基、シクロヘキシル基などの脂環式アルキル基が挙げられる。アルキル基としては、炭素数4〜18のアルキル基が好ましい。
炭素数1〜5のアルデヒドとしては、ホルムアルデヒド、アセトアルデヒド、n − ブチルアルデヒド、グリオキザール、グルタルアルデヒド、グリオキシル酸、パラホルムアルデヒドなどのアルデヒドが挙げられ、中でもホルムアルデヒド、アセトアルデヒド、パラホルムアルデヒドが好ましく、とりわけ、ホルムアルデヒドが好適である。
本発明に用いられるアルキル置換基を有するノボラック型のフェノール樹脂は、通常、樹脂鎖中に、アルキル置換基を有するフェノールに由来する構造単位を2個〜5個程度有するフェノール樹脂を主成分として含むことが、特に好ましい。
アルキル置換基を有するノボラック型のフェノール樹脂として、例えば、「ヒタノール1501」(登録商標、日立化成(株)製)、「タッキロール101」(登録商標、田岡化学工業(株)製)、「タマノル7508」(登録商標、荒川化学工業(株)製)などが市販されており、これらの市販品を用いてもよい。
極性基を含有するプロピレン系重合体(G3)を、成分(G3)と称することもある。極性基を含有するプロピレン系重合体は、プロピレン系重合体の主鎖中に官能基を有してもよいし、プロピレン系重合体の側鎖として官能基を有してもよい。
成分(G3)としては、極性基を含有するプロピレン単独重合体、極性基を含有するプロピレン系ランダム共重合体、極性基を含有するプロピレン系ブロック共重合体が挙げられる。成分(G3)は、極性基を含有するプロピレン系重合体を2種類以上含んでいてもよい。
極性基を含有するプロピレン系ランダム共重合体又は極性基を含有するプロピレン系ブロック共重合体としては、極性基を含有するプロピレン−エチレン共重合体、極性基を含有するプロピレン−1−ブテン共重合体、極性基を含有するプロピレン−エチレン−1−ブテン共重合体、極性基を含有するプロピレン−1−ヘキセン共重合体、極性基を含有するプロピレン−1−オクテン共重合体、極性基を含有するプロピレン−エチレン−1−ヘキセン共重合体等のランダム共重合体又はブロック共重合体が挙げられる。極性基を含有するプロピレン系重合体として、好ましくは、極性基を含有するプロピレン単独重合体、極性基を含有するプロピレン−エチレン共重合体、極性基を含有するプロピレン−1−ブテン共重合体、極性基を含有するプロピレン−エチレン−1−ブテン共重合体である。
成分(G3)に含まれる極性基としては、カルボキシル基、カルボン酸無水物基、カルボン酸エステル基、水酸基、エポキシ基、アミド基、ニトリル基、シアノ基、アミノ基、イミド基、イソシアネート基、アセチル基、チオール基、アルコキシ基、チオエーテル基、スルホン基、ホスホン基、ニトロ基、ウレタン基、ハロゲン原子が挙げられる。成分(G3)は2種類以上の極性基を含んでいてもよい。
成分(G3)は、カルボキシル基、カルボン酸無水物基、カルボン酸エステル基、エポキシ基、アミド基、又はアンモニウム基を含有することが好ましい。成分(G3)は、不飽和カルボン酸に由来する構造単位、不飽和カルボン酸誘導体に由来する構造単位を含有するプロピレン系重合体、α,β−不飽和グリシジルエステルに由来する構造単位、及びα,β−不飽和グリシジルエーテルに由来する構造単位からなる群から選ばれる1種以上の構造単位を有するプロピレン重合体。
上記不飽和カルボン酸としては、マレイン酸、フマル酸、イタコン酸、アクリル酸、メタクリル酸が挙げられる。上記不飽和カルボン酸誘導体としては、不飽和カルボン酸の酸無水物、エステル化合物、アミド化合物、イミド化合物、金属塩が挙げられる。不飽和カルボン酸誘導体の具体例としては、無水マレイン酸、無水イタコン酸、アクリル酸メチル、アクリル酸エチル、アクリル酸ブチル、メタクリル酸メチル、メタクリル酸エチル、メタクリル酸ブチル、メタクリル酸2−ヒドロキシエチル、マレイン酸モノエチルエステル、マレイン酸ジエチルエステル、フマル酸モノメチルエステル、フマル酸ジメチルエステル、アクリルアミド、メタクリルアミド、マレイン酸モノアミド、マレイン酸ジアミド、フマル酸モノアミド、マレイミド、N−ブチルマレイミド、メタクリル酸ナトリウムが挙げられる。不飽和カルボン酸は、マレイン酸又はアクリル酸が好ましく、不飽和カルボン酸誘導体は、無水マレイン酸又はメタクリル酸2−ヒドロキシエチルが好ましい。
成分(G3)中の、不飽和カルボン酸に由来する構造単位又は、不飽和カルボン酸誘導体に由来する構成単位の含有量は、好ましくは0.01重量%〜20重量%であり、より好ましくは0.1重量%〜5重量%であり、更に好ましくは0.3重量%〜2重量%である。ただし、成分(G3)中のモノマーに由来する構成単位の含有量を100重量%とする。不飽和カルボン酸に由来する構成単位又は不飽和カルボン酸誘導体に由来する構成単位の含有量は、赤外分光法により測定される。
なお、成分(G3)が上記の構成単位の両方を含有する場合、これらの構成単位の合計量は、上記と同様の含有量であることが好ましい。
不飽和カルボン酸に由来する構成単位又は、不飽和カルボン酸誘導体に由来する構成単位を含有するプロピレン系重合体のメルトフローレイト(MFR)は、好ましくは0.1g/10分〜300g/10分であり、より好ましくは0.5g/10分〜150g/10分である。ここで、メルトフローレートは、JIS K 7210(1995)に従い、試験温度230℃、試験荷重21.18Nの条件で測定される。
なお、成分(G3)が上記の構成単位の両方を含有する場合、これらの構成単位を含有するプロピレン系重合体のメルトフローレートは、上記と同様の範囲であることが好ましい。
α,β−不飽和グリシジルエステルとしては、グリシジルメタクリレート、グリシジルアクリレートが挙げられる。α,β−不飽和グリシジルエーテルとしては、アリルグリシジルエーテル、2−メチルアリルグリシジルエーテルを挙げることができる。好ましくはグリシジルメタクリレートである。
成分(G3)中の、α,β−不飽和グリシジルエステルに由来する構成単位又は、α,β−不飽和グリシジルエーテルに由来する構成単位の含有量は、好ましくは0.01重量%〜20重量%であり、より好ましくは0.1重量%〜5重量%であり、更に好ましくは0.6重量%〜2重量%である。ただし、成分(G3)中のモノマーに由来する構成単位の含有量を100重量%とする。α,β−不飽和グリシジルエステルに由来する構成単位の含有量は、赤外分光法により測定される。
なお、成分(G3)が上記の構成単位の両方を含有する場合、これらの構成単位の合計量は、上記と同様の含有量であることが好ましい。
α,β−不飽和グリシジルエステルに由来する構成単位及び/又はα,β−不飽和グリシジルエーテルに由来する構成単位を含有するプロピレン系重合体のメルトフローレイト(MFR)は、0.1g/10分〜300g/10分であることが好ましく、0.5g/10分〜100g/10分がより好ましく、1g/10分〜50g/10分であることが更に好ましい。ここで、メルトフローレートは、JIS K 7210(1995)に従い、試験温度230℃、試験荷重21.18Nの条件で測定される。
なお、成分(G3)が上記の構成単位の両方を含有する場合、これらの構成単位を含有するプロピレン系重合体のメルトフローレートは、上記と同様の範囲であることが好ましい。
成分(G3)である、不飽和カルボン酸に由来する構成単位、不飽和カルボン酸誘導体に由来する構成単位を含有するプロピレン系重合体、α,β−不飽和グリシジルエステルに由来する構成単位、及びα,β−不飽和グリシジルエーテルに由来する構成単位からなる群から選ばれる1種以上の構成単位を有するプロピレン重合体の製造方法としては、例えば、ミキサーや押出機等を用いて、プロピレン系重合体とα,β−不飽和グリシジルエステル等を溶融混練する方法が挙げられる。
(多価水酸基含有化合物(H))
多価水酸基含有化合物(H)を成分(H)と称することもある。成分(H)としては、ペンタエリスリトール、ジペンタエリスリトール、トリペンタエリスリトール、ポリペンタエリスリトール(縮合度≧4) 、トリスヒドロキシエチルイソシアネート 、ポリエチレングリコール、グリセリン、デンプン、ブドウ糖、セルロース、ソルビトールが挙げられる。多価アルコール化合物は、重合体との馴染みが良く、低水溶性でありかつ低吸湿性であるため好ましい。水溶性、吸湿性が特に低いため、ペンタエリスリトール、ジペンタエリスリトール、トリペンタエリスリトール、及びポリペンタエリスリトールからなる群から選ばれる少なくとも1種の化合物であることがより好ましく、ペンタエリスリトールが特に好ましい。
〔製造方法〕
(難燃性熱可塑性エラストマーの製造方法1)
本発明の第1の態様は、難燃性熱可塑性エラストマーの製造方法であって、該方法が、成分(A1)及び成分(A2)を含む成分(A)を、成分(C)と成分(D)の存在下で動的架橋して熱可塑性エラストマー組成物を得る工程(1)と、該熱可塑性エラストマー組成物、成分(E)、成分(F)及び成分(G)を混練する工程(2)とを有する方法であって、工程(1)で動的架橋を開始するときの各成分の量が、以下の条件(p)を満たし、工程(2)で混練を開始するときの各成分の量が、以下の条件(q)を満たす方法である。
条件(p):成分(A1)、成分(A2)及び成分(C)の総量を100重量%とするとき、成分(A1)の量が10重量%〜75重量%であり、成分(A2)の量が10重量%〜50重量%であり、成分(C)の量が1重量%〜60重量%であって、かつ、成分(D)の量が、成分(A)及び成分(C)の総量100重量部に対し、0.001重量部〜5重量部である
条件(q):熱可塑性エラストマー組成物100重量部に対し、成分(E)と成分(F)の総量が30重量部〜70重量部であり、成分(G)の量が0.5重量部〜10重量部である。
(工程(1))
工程(1)は、成分(A1)及び成分(A2)を含む成分(A)を、成分(C)と成分(D)の存在下で動的架橋して熱可塑性エラストマー組成物を得る工程である。
本発明における「動的架橋」とは、少なくとも成分(D)の存在下で、動的架橋する成分を、剪断力下に溶融混練する処理を意味する。
工程(1)で動的架橋を開始するときの各成分の量は、以下の条件(p)を満たす。
条件(p):成分(A1)、成分(A2)及び成分(C)の総量を100重量%とするとき、成分(A1)の量が10重量%〜75重量%であり、成分(A2)の量が10重量%〜50重量%であり、成分(C)の量が1重量%〜60重量%であって、かつ、成分(D)の量が、成分(A)及び成分(C)の総量100重量部に対し、0.001重量部〜5重量部である。
成分(A1)、成分(A2)及び成分(C)の総量を100重量%とするとき、成分(A1)の量は、20重量%〜60重量%であることが好ましく、30重量%〜50重量%であることがより好ましい。
成分(A1)、成分(A2)及び成分(C)の総量を100重量%とするとき、成分(A2)の量は、10重量%〜40重量%であることが好ましく、10重量%〜30重量%であることがより好ましい。
成分(A1)、成分(A2)及び成分(C)の総量を100重量%とするとき、成分(C)の量は、10重量%〜55重量%であることが好ましく、20重量%〜50重量%であることがより好ましい。
工程(1)は、成分(A)と成分(C)の総量を100重量%とするとき、成分(A1)10重量%〜75重量%と、成分(A2)10重量%〜50重量%と成分(C)1重量%〜60重量%とを混練して熱可塑性エラストマー組成物前駆体を得る工程と、該熱可塑性エラストマー組成物前駆体100重量部に対し、0.001重量部〜5重量部の成分(D)の存在下で、該熱可塑性エラストマー組成物前駆体を動的架橋して熱可塑性エラストマー組成物を得る工程とを含むことが好ましい。熱可塑性エラストマー組成物前駆体を混練する工程において、熱可塑性エラストマー組成物前駆体中の成分(A)が動的架橋される。
工程(1)が上記2つの工程を含む場合、前の工程で混練を開始するときの成分(A1)、成分(A2)及び成分(C)の量を、条件(p)で特定する成分(A1)、成分(A2)及び成分(C)の量と見なす。
成分(D)の量は、成分(A)及び成分(C)の総量100重量部に対し、0.001重量部〜5重量部であり、好ましくは0.05重量部〜4重量部であり、より好ましくは0.1重量部〜1重量部である。成分(D)が多すぎると、本発明に係る方法により得られる難燃性熱可塑性エラストマー組成物の加工性が低下することがあり、成分(D)が少なすぎると、難燃性熱可塑性エラストマー組成物から形成される成形体の機械的強度が低下することがある。
成分(D)とともに架橋助剤を用いる場合、架橋助剤の量は、成分(A)及び成分(C)の総量100重量部に対し、好ましくは0.01重量部〜10重量部であり、より好ましくは0.01重量部〜5重量部である。
(工程(2))
工程(2)は、工程(1)で得られた熱可塑性エラストマー組成物、成分(E)、成分(F)及び成分(G)を混練する工程である。工程(2)で混練を開始するときの各成分の量は、以下の条件(q)を満たす。
条件(q):熱可塑性エラストマー組成物100重量部に対し、成分(E)と成分(F)の総量が30重量部〜70重量部であり、成分(G)の量が0.5重量部〜10重量部である。
成分(E)と成分(F)の総量は、熱可塑性エラストマー組成物100重量部に対し、好ましくは30重量部〜60重量部であり、更に好ましくは30重量部〜50重量部である。成分(E)や成分(F)が多すぎると、難燃性熱可塑性エラストマー組成物の加工性が低下することがあり、成分(E)や成分(F)が少なすぎると、本発明に係る方法により得られる難燃性熱可塑性エラストマー組成物から形成される成形体の難燃性が低下することがある。
成分(G)の量は、熱可塑性エラストマー組成物100重量部に対し、好ましくは1〜10重量部であり、より好ましくは1〜5重量部である。成分(G)が多すぎると、難燃性熱可塑性エラストマー組成物から形成される成形体の外観が悪いことがあり、成分(G)が少なすぎると、難燃性熱可塑性エラストマー組成物を射出成型したときに金型が汚れることがある。
各工程において動的架橋又は混練に用いられる溶融混練装置としては、開放型の装置であるミキシングロール、非開放型の装置であるバンバリーミキサー、押出機、ニーダー、連続ミキサーが挙げられる。非開放型の装置を用いることが好ましい。溶融混練する全成分を一括して溶融混練してもよいし、一部の成分を混練した後に残りの成分を加えて、全ての成分を溶融混練してもよい。混練は2回以上行ってもよい。混練における温度は、通常150℃〜250℃であり、混練時間は、通常1分間〜30分間である。
(難燃性熱可塑性エラストマーの製造方法2)
本発明の第2の態様は、難燃性熱可塑性エラストマーの製造方法であって、該方法が、成分(A1)及び成分(A2)を含む成分(A)を、成分(C)と成分(D)の存在下で動的架橋して熱可塑性エラストマー組成物を得る工程(1)と、
該熱可塑性エラストマー組成物、成分(E)、成分(F)、成分(G)及び成分(H)を混練する工程(2)とを有する方法であって、工程(1)で動的架橋を開始するときの各成分の量が、以下の条件(p)を満たし、工程(2)で混練を開始するときの各成分の量が、以下の条件(q)を満たす方法である。
条件(p):成分(A1)、成分(A2)及び成分(C)の総量を100重量%とするとき、成分(A1)の量が10重量%〜75重量%であり、成分(A2)の量が10重量%〜50重量%であり、成分(C)の量が1重量%〜60重量%であって、かつ、成分(D)の量が、成分(A)及び成分(C)の総量100重量部に対し、0.001重量部〜5重量部である
条件(q):熱可塑性エラストマー組成物100重量部に対し、成分(E)と成分(F)の総量が30重量部〜70重量部であり、成分(G)の量が0.5重量部〜10重量部であり、成分(H)の量が0.5重量部〜10重量部である。
第2の態様は、第1の態様と工程(2)が異なる。具体的には、第2の態様の工程(2)では、第1の態様で混練する成分に、成分(H)を加えてこれらを混練する。
成分(H)の量は、熱可塑性エラストマー組成物100重量部に対し、好ましくは1重量部〜10重量部であり、より好ましくは1〜5重量部である。成分(H)が多すぎると、本発明に係る方法により得られる難燃性熱可塑性エラストマー組成物から形成される成形体の外観や、機械的性能が悪いことがある。
第2の態様における各成分の量や、混練条件等は、第1の態様で説明したとおりである。第2の態様における工程(1)は、第1の態様における工程(1)と同じく、成分(A)と成分(C)とを混練して熱可塑性エラストマー組成物前駆体を得る工程と、成分(D)の存在下で、該熱可塑性エラストマー組成物前駆体を動的架橋して熱可塑性エラストマー組成物を得る工程とを有していてもよい。
本発明の第1の態様及び第2の態様では、上記の必須成分のほかに、本発明の目的に反しない限り、必要に応じて他の成分を添加してもよい。このような成分としては、無機フィラー(例えば、タルク、炭酸カルシウム及び焼成カオリン)、有機フィラー(例えば、繊維、木粉及びセルロースパウダー)、酸化防止剤(例えば、フェノール系、イオウ系、燐系、ラクトン系及びビタミン系)、耐候安定剤、紫外線吸収剤(例えば、ベンゾトリアゾール系、トリジアミン系、アニリド系及びベンゾフェノン系)、熱安定剤、光安定剤(例えば、ヒンダードアミン系及びベンゾエート系)、帯電防止剤、造核剤、顔料、吸着剤(例えば、金属酸化物)、金属塩化物(例えば、塩化鉄及び塩化カルシウム)、ハイドロタルサイト、アルミン酸塩、滑剤(例えば、脂肪酸、高級アルコール、脂肪族アミド、脂肪族エステル)ならびにシリコーン化合物のような添加剤が挙げられる。当該添加剤は、成分(A)、成分(B)、成分(C)、成分(D)、成分(E)、成分(F)、成分(G)、及び成分(H)に予め配合してから、添加剤が配合された各成分を用いて難燃性熱可塑性エラストマー組成物を調製してもよく、各工程の途中又は終了後に添加剤を加えてもよい。工程(2)の後に添加剤を加える場合は、添加剤を加えてからさらに混練を行う。
本発明の方法で得られる難燃性熱可塑性エラストマー組成物から得られる成形体のデューロメータA硬度(JIS K6253に従って、測定される。)は、好ましくは30〜95であり、より好ましくは50〜90であり、更に好ましくは60〜80である。
硬度が30未満の場合、成形体の難燃性が低下することがあり、硬度が95より高い場合、成形体の柔軟性が低下することがある。
難燃性熱可塑性エラストマー組成物は、通常の熱可塑性樹脂で使用されている装置を用いて、押出成形、射出成形、ブロー成形、カレンダー加工等の方法を用いて種々の成形体を製造することが可能である。
本発明の方法で得られる難燃性熱可塑性エラストマー組成物から形成される成形体は、コンソールボックスやインストルメントパネル表皮等の自動車内装部品、ウィンドモール等の自動車外装部品; 各種電機部品;各種家電部品;各種包装部材;各種農業用資材;各種建築用部材、各種コネクターカバー材等、種々の用途に用いられる。
以下、実施例に基づいて本発明を更に詳しく説明するが、本発明はこれら実施例に限定されるものではない。
(1)ムーニー粘度(ML1+4
JIS K6300に従って測定を行った。ML1+4 100℃と表記している場合、試験温度は100℃であり、ML1+4 125℃と表記している場合、試験温度は125℃である。
(2)メルトフローレート(MFR)
JIS K7210に従って測定を行った。なお、プロピレン系重合体は、温度230℃、荷重21.18Nの条件で、エチレン系重合体は、温度190℃、荷重21.18Nの条件で測定を行った。
また、実施例1〜10、比較例1〜4で製造した難燃性熱可塑性エラストマー組成物のメルトフローレートは、JIS K7210に従い、温度230℃、荷重21.18Nの条件で測定を行った。
(3)エチレンに由来する構成単位、プロピレンに由来する構成単位、及び5−エチリデン−2−ノルボルネンに由来する構成単位の含有量
赤外分光法により測定を行った。
(4)硬度
JIS K6253に従い、デューロメータA硬度を測定した。
(5)圧縮永久歪(柔軟性の評価)
JIS K6262に従い、70℃、25%圧縮、22時間の条件で測定を行った。
(6)破断強度、及び破断伸び
JIS K6251に従い、JIS3号試験片により、引張速度200mm/minの条件で測定を行い、破断時の引張強度と伸びを測定した。
(7)難燃性試験
長さ127mm、幅12.7mm、厚さ1.5mmの試験片を垂直に保ち、試験片の下端にバーナーの火を10秒間接炎させた後、バーナーを取り除いた。バーナーを取り除いてから試験片に着火した火が消えるまでに要した時間を測定した。次に、火が消えると同時に2回目の接炎を10秒間行ない、1回目と同様にして、バーナーを取り除いてから着火した火が消えるまでに要した時間を測定した。また、落下した火種により、試験片の下に置いた綿が着火するか否かについても同時に評価した。1回目と2回目の燃焼時間及び綿着火の有無等から、UL−94V規格に準拠して燃焼ランクをつけた。燃焼ランクはV−0相当のものを◎、V−1相当のものを○、V−2相当のものを△とした。V−1、V−2となるにしたがって難燃性は低下する。
(8)射出成形時の金型汚れ
東芝機械社製射出成形機EC160NIIにて、サイドゲート平板金型を用い、シリンダー温度220℃、金型温度50℃の条件で、難燃性熱可塑性エラストマー組成物を射出成型し、射出成形体(縦90mm、横150mm、厚み2mm)を得た。表中の評価「○」は連続30ショット後にサイドゲート平板金型に汚れがないことを表し、評価「△」は連続30ショット後に金型汚れが金型の一部で発生することを表し、評価「×」は連続30ショット後に金型汚れが金型全面で発生することを表す。
実施例に使用した材料は、以下のとおりである。
油展エチレン-α-オレフィン系共重合体ゴム(成分(A1)+成分(C))
(A1)エチレン−プロピレン−5−エチリデン−2−ノルボルネン共重合体ゴム100重量部に、(C1)パラフィン系鉱物油100重量部を添加した油展ゴム(成分(A1)のムーニー粘度(ML1+4 100℃)=63;成分(A1)中のエチレン由来の構成単位の含有量=66重量%、プロピレン由来の構成単位の含有量=30重量%、5−エチリデン−2−ノルボルネン由来の構成単位の含有量=4重量%;油展ゴムの極限粘度=4.5dl/g)
成分(A2)プロピレン系重合体
(A2)プロピレン単独重合体(MFR(230℃、21.18N)=15g/10分)
他の熱可塑性樹脂成分
高密度ポリエチレン(プライムポリマー株式会社製商品名「ハイゼックス1300J」(密度=961kg/m、MFR=13g/10分))
成分(D)架橋剤
(D1)化薬アクゾ株式会社製 商品名「APO−10DL」(2,5−ジメチル−2,5−ジ(t−ブチルパーオキシ)ヘキサンがパラフィン系オイル(出光興産株式会社製 商品名「PW−100」)で10%に希釈されている)
成分(F)酸化亜鉛
(F1)正同化学株式会社製 商品名「二種酸化亜鉛」
ノンハロゲン系難燃剤+酸化亜鉛(成分(E)+成分(F))
(E1/F1)旭電化社製 商品名「アデカスタブFP2200」(リン酸塩と酸化亜鉛の混合物)
(E2/F1)旭電化社製 商品名「アデカスタブFP2200S」(リン酸塩と酸化亜鉛の混合物)
成分(G)極性基を含有する熱可塑性樹脂
(G1−1)住友化学株式会社製、商品名「アクリフト WK307」(エチレン−メタクリル酸メチル共重合体、MFR(190℃)=7g/10分、メタクリル酸メチルに由来する構成単位の含有量=25重量%)
(G1−2)住友化学株式会社製、商品名「アクリフト WK402」(エチレン−メタクリル酸メチル共重合体、MFR(190℃)=20g/10分、メタクリル酸メチルに由来する構成単位の含有量=25重量%)
(G1−3)住友化学株式会社製、商品名「アクリフト WH401」(エチレン−メタクリル酸メチル共重合体、MFR(190℃)=20g/10分、メタクリル酸メチルに由来する構成単位の含有量=20重量%)
(G2−1)日立化成工業株式会社製、商品名「ヒタノール1501」(ノボラック型のフェノール樹脂、軟化点:85〜100℃)
成分(H)多価水酸基含有化合物
(H1)広栄化学株式会社製 商品名「ペンタリット」(ペンタエリスリトール)
[実施例1]
(難燃性熱可塑性エラストマー組成物の製造)
油展エチレン-α-オレフィン系共重合体ゴム((A1)+(C1))87.4重量%と、プロピレン系重合体(A2)12.6重量%と、油展エチレン-α-オレフィン系共重合体ゴム及びプロピレン系重合体の合計100重量部に対して高密度ポリエチレン(プライムポリマー株式会社製商品名「ハイゼックス1300J」(密度=961kg/m、MFR=13g/10分))2.9重量部とを、2軸押出機を用いて200±10℃で混練して、熱可塑性エラストマー組成物前駆体を得た。
次に、得られた熱可塑性エラストマー組成物前駆体100重量部と、架橋剤(D1)3.2重量部と、架橋助剤(トリメチロールプロパントリメタクリレート(精工化学株式会社製 商品名「ハイクロスM―P」))0.3重量部と、酸化防止剤(住友化学株式会社製 商品名「スミライザーGA80」)0.1重量部と、ジアゾ系耐候安定剤(住友化学株式会社製 商品名「スミソーブ300」)0.2重量部と、ヒンダードアミン系耐候安定剤(HALS系耐候安定剤、チバスペシャリティケミカルズ製 商品名「Tinuvin622」)0.2重量部とを、2軸押出機を用いて200±10℃で混練して(つまり、動的架橋して)熱可塑性エラストマー組成物を得た。
次に、得られた熱可塑性エラストマー組成物100重量部と、ノンハロゲン系難燃剤(E2/F1)47.1重量部と、極性基を含有する熱可塑性樹脂(G1−1)2.9重量部と、多価水酸基含有化合物(H1)1.5重量部とを2軸押出機を用いて200±10℃で混練して難燃性熱可塑性エラストマー組成物製造した。物性測定結果を表1に示す。
[実施例2]
(難燃性熱可塑性エラストマー組成物の製造)
ノンハロゲン系難燃剤(E2/F1)の配合量を42.6重量部に変更したこと、さらに酸化亜鉛(F1)を0.7重量部添加したこと以外は実施例1と同様に行った。物性測定結果を表1に示す。
[実施例3]
(難燃性熱可塑性エラストマー組成物の製造)
極性基を含有する熱可塑性樹脂(G1−1)に代えて極性基を含有する熱可塑性樹脂(G1−2)を2.9重量部添加した以外は実施例1と同様に行った。物性測定結果を表1に示す。
[実施例4]
(難燃性熱可塑性エラストマー組成物の製造)
極性基を含有する熱可塑性樹脂(G1−1)に代えて極性基を含有する熱可塑性樹脂(G1−3)を2.9重量部添加した以外は実施例1と同様に行った。物性測定結果を表1に示す。
[実施例5]
(難燃性熱可塑性エラストマー組成物の製造)
熱可塑性エラストマー組成物100重量部に、ノンハロゲン系難燃剤(E1/F1)を53.8重量部添加したこと、極性基を含有する熱可塑性樹脂(G1−1)に代えて極性基を含有する熱可塑性樹脂(G2−1)を3.1重量部添加した以外は実施例1と同様に行った。物性測定結果を表1に示す。
[実施例6]
(難燃性熱可塑性エラストマー組成物の製造)
極性基を含有する熱可塑性樹脂(G2−1)の配合量を7.7重量部に代えた以外は実施例5と同様に行った。物性測定結果を表1に示す。
[実施例7]
(難燃性熱可塑性エラストマー組成物の製造)
ノンハロゲン系難燃剤(E1/F1)に代えてノンハロゲン系難燃剤(E2/F1)42.9重量部を添加したこと、さらに極性基を含有する熱可塑性樹脂(G2−1)の配合量を2.9重量部とした以外は実施例5と同様に行った。物性測定結果を表1に示す。
[実施例8]
(難燃性熱可塑性エラストマー組成物の製造)
極性基を含有する熱可塑性樹脂(G1−1)に代えて極性基を含有する熱可塑性樹脂(G2−1)を2.9重量部添加した以外は実施例1と同様に行った。物性測定結果を表1に示す。
[実施例9]
(難燃性熱可塑性エラストマー組成物の製造)
極性基を含有する熱可塑性樹脂(G1−1)に代えて極性基を含有する熱可塑性樹脂(G2−1)を2.9重量部添加した以外は実施例2と同様に行った。物性測定結果を表1に示す。
[実施例10]
(難燃性熱可塑性エラストマー組成物の製造)
油展エチレン-α-オレフィン系共重合体ゴム((A1)+(C1))84.2重量%と、プロピレン系重合体(A2)15.8重量%とを、2軸押出機を用いて200±10℃で混練して、熱可塑性エラストマー組成物前駆体を得た。
次に、得られた熱可塑性エラストマー組成物前駆体100重量部と、架橋剤(D1)3.2重量部と、架橋助剤(トリメチロールプロパントリメタクリレート(精工化学株式会社製 商品名「ハイクロスM―P」))0.3重量部と、酸化防止剤(住友化学株式会社製 商品名「スミライザーGA80」)0.1重量部と、ジアゾ系耐候安定剤(住友化学株式会社製 商品名「スミソーブ300」)0.2重量部と、HALS系耐候安定剤(チバスペシャリティケミカルズ製 商品名「Tinuvin622」)0.2重量部とを、2軸押出機を用いて200±10℃で混練して(つまり、動的架橋して)熱可塑性エラストマー組成物を得た。
次に、得られた熱可塑性エラストマー組成物100重量部と、ノンハロゲン系難燃剤(E2/F1)42.6重量部と、極性基を含有する熱可塑性樹脂(G1−1)2.9重量部と、多価水酸基含有化合物(H1)1.5重量部とを2軸押出機を用いて200±10℃で混練して難燃性熱可塑性エラストマー組成物製造した。物性測定結果を表1に示す。
[比較例1]
(難燃性熱可塑性エラストマー組成物の製造)
熱可塑性エラストマー組成物100重量部に、ノンハロゲン系難燃剤(E1/F1)を65.3重量部添加し、極性基を有する熱可塑性樹脂(G1−1)及び、多価水酸基含有化合物(H1)を添加しない以外は実施例1と同様に行った。物性測定結果を表2に示す。
[比較例2]
(難燃性熱可塑性エラストマー組成物の製造)
ノンハロゲン系難燃剤(E1/F1)に代えてノンハロゲン系難燃剤(E2/F1)を52.8重量部添加した以外は比較例1と同様に行った。物性測定結果を表2に示す。
[比較例3]
(難燃性熱可塑性エラストマー組成物の製造)
ノンハロゲン系難燃剤(E1/F1)の配合量を42.0重量部に変更し、さらに多価水酸基含有化合物(H1)2.5重量部添加した以外は比較例1と同様に行った。物性測定結果を表2に示す。
[比較例4]
(難燃性熱可塑性エラストマー組成物の製造)
ノンハロゲン系難燃剤(E2/F1)の配合量を32.7重量部に変更し、さらに多価水酸基含有化合物(H1)1.3重量部添加した以外は比較例2と同様に行った。物性測定結果を表2に示す。
(表1)
Figure 2015124331
(表2)
Figure 2015124331
*表1,2中、「(A)+(C1)(重量%)」の数値は、実施例1〜9、比較例1〜4については(A1)、(A2)及び(C1)の配合量の総和100重量%に加え、ハイゼックス1300Jの配合量を加算した数値である。また、「(A)+(C1)(重量部)」の数値は、「(A)+(C1)(重量%)」の数値を100重量部とした数値である。

Claims (6)

  1. 難燃性熱可塑性エラストマー組成物の製造方法であって、該方法が、
    (A1)エチレン−α−オレフィン系共重合体ゴム及び(A2)プロピレン系重合体を含む(A)重合体混合物を、(C)鉱物油系軟化剤と(D)架橋剤との存在下で動的架橋して熱可塑性エラストマー組成物を得る工程(1)と、
    該熱可塑性エラストマー組成物、(E)ノンハロゲン系難燃剤、(F)酸化亜鉛及び(G)極性基を含有する熱可塑性樹脂を混練する工程(2)とを有する方法であり、
    工程(1)で動的架橋を開始するときの各成分の量が、以下の条件(p)を満たし、
    工程(2)で混練を開始するときの各成分の量が、以下の条件(q)を満たす方法。

    条件(p):エチレン−α−オレフィン系共重合体ゴム(A1)、プロピレン系重合体(A2)及び鉱物油系軟化剤(C)の総量を100重量%とするとき、エチレン−α−オレフィン系共重合体ゴム(A1)の量が10〜75重量%であり、プロピレン系重合体(A2)の量が10〜50重量%であり、鉱物油系軟化剤(C)の量が1〜60重量%であって、かつ、架橋剤(D)の量が、重合体混合物(A)及び鉱物油系軟化剤(C)の総量100重量部に対し、0.001〜5重量部である
    条件(q):熱可塑性エラストマー組成物100重量部に対し、ノンハロゲン系難燃剤(E)と酸化亜鉛(F)の総量が30〜70重量部であり、極性基を含有する熱可塑性樹脂(G)の量が0.5〜10重量部である
  2. 難燃性熱可塑性エラストマー組成物の製造方法であって、該方法が、
    (A1)エチレン−α−オレフィン系共重合体ゴム及び(A2)プロピレン系重合体を含む(A)重合体混合物を、(C)鉱物油系軟化剤と(D)架橋剤の存在下で動的架橋して熱可塑性エラストマー組成物を得る工程(1)と、
    該熱可塑性エラストマー組成物、(E)ノンハロゲン系難燃剤、(F)酸化亜鉛、(G)極性基を含有する熱可塑性樹脂及び(H)多価水酸基含有化合物を混練する工程(2)とを有する方法であり、
    工程(1)で動的架橋を開始するときの各成分の量が、以下の条件(p)を満たし、
    工程(2)で混練を開始するときの各成分の量が、以下の条件(q)を満たす方法。
    条件(p):エチレン−α−オレフィン系共重合体ゴム(A1)、プロピレン系重合体(A2)及び鉱物油系軟化剤(C)の総量を100重量%とするとき、エチレン−α−オレフィン系共重合体ゴム(A1)の量が10〜75重量%であり、プロピレン系重合体(A2)の量が10〜50重量%であり、鉱物油系軟化剤(C)の量が1〜60重量%であって、かつ、架橋剤(D)の量が、重合体混合物(A)及び鉱物油系軟化剤(C)の総量100重量部に対し、0.001〜5重量部である
    条件(q):熱可塑性エラストマー組成物100重量部に対し、ノンハロゲン系難燃剤(E)と酸化亜鉛(F)の総量が30〜70重量部であり、極性基を含有する熱可塑性樹脂(G)の量が0.5〜10重量部であり、多価水酸基含有化合物(H)の量が0.5〜10重量部である
  3. 工程(1)が、
    重合体混合物(A)と鉱物油系軟化剤(C)の総量を100重量%とするとき、
    エチレン−α−オレフィン系共重合体ゴム(A1)10〜75重量%と、プロピレン系重合体(A2)10〜50重量%と、鉱物油系軟化剤(C)1〜60重量%とを混練して熱可塑性エラストマー組成物前駆体を得る工程と、
    該熱可塑性エラストマー組成物前駆体100重量部に対し、0.001〜5重量部の架橋剤(D)を添加して、該熱可塑性エラストマー組成物前駆体を動的架橋して熱可塑性エラストマー組成物を得る工程とを含む請求項1又は2に記載の方法。
  4. ノンハロゲン系難燃剤(E)が、リン酸塩化合物である請求項1から3のいずれかに記載の方法。
  5. 多価水酸基含有化合物(H)が、ペンタエリスリトール、ジペンタエリスリトール、トリペンタエリスリトール、及びポリペンタエリスリトールからなる群から選ばれる少なくとも1種の化合物である請求項2から4のいずれかに記載の方法。
  6. 難燃性熱可塑性エラストマー組成物のデューロメータA硬度が、30〜95である請求項1から5のいずれかに記載の方法。
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