JP2016017162A - 重合体組成物ならびに該重合体組成物からなるパッキン、シール材、キャップライナー - Google Patents
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Abstract
Description
[1](a)MFRが0.1g/10min以下である、ビニル芳香族化合物を主体とする重合体ブロックと共役ジエン化合物を主体とする重合体ブロックとを含有するブロック共重合体またはその水素添加物、100重量部と、
(b)100℃における動粘度が300〜5000mm2/sであり、40℃における動粘度が4000〜100000mm2/sであり、エチレン構造単位含有率が30〜80モル%であるエチレン・α−オレフィン共重合体、1〜200重量部とを含む重合体組成物。
[3](a)成分が、ビニル芳香族化合物を主体とする重合体ブロックと共役ジエン化合物を主体とする重合体ブロックとを含有するブロック共重合体の水素添加物である、前記[1]または[2]に記載の重合体組成物。
[4](c)成分がポリプロピレン系樹脂である、前記[2]に記載の重合体組成物。
[6](e)成分として、示差走査熱量分析(DSC)で測定される融点が100℃未満であるかまたは融点が観測されず、プロピレン由来の構造単位を94.0〜60.0モル%、エチレン由来の構造単位を5.0〜30.0モル%、および炭素原子数4〜20のα−オレフィン由来の構造単位を1.0〜30.0モル%の量で含有する(ここで、プロピレン由来の構造単位とエチレン由来の構造単位とα−オレフィンの由来構造単位との含有率の合計を100モル%とする。)プロピレン・エチレン・α−オレフィン共重合体を、(a)成分100重量部に対して1〜100重量部さらに含む、前記[1]〜[5]のいずれか1つに記載の重合体組成物。
[8](a)成分のGPCで測定されるポリスチレン換算の重量平均分子量(Mw)が200,000〜400,000である、前記[1]〜[7]のいずれか1つに記載の重合体組成物。
[9]70℃における圧縮永久歪が90%以下である、前記[1]〜[8]のいずれか1つに記載の重合体組成物。
[10]前記[1]〜[9]のいずれか1つに記載の重合体組成物を用いて形成されたシーリング材。
[11]前記[1]〜[9]のいずれか1つに記載の重合体組成物を用いて形成されたパッキン材。
[12]前記[1]〜[9]のいずれか1つに記載の重合体組成物を用いて形成されたキャップライナー。
本発明の重合体組成物は、パッキン、シール材、キャップライナー等の各種用途に用いることができる。
本発明の重合体組成物は、(a)MFR(メルトフローレート)が0.1g/10min以下である、ビニル芳香族化合物を主体とする重合体ブロックと共役ジエン化合物を主体とする重合体ブロックとを含有するブロック共重合体またはその水素添加物、(b)100℃における動粘度が300〜5000mm2/sであり、40℃における動粘度が4000〜100000mm2/sであり、エチレン構造単位含有率が30〜80モル%であるエチレン・α−オレフィン共重合体、および必要に応じて、(c)MFRが0.1〜500g/10分であるポリオレフィン系樹脂を含む。さらに本発明の重合体組成物はその他の成分を含むこともできる。
本発明に係る重合体組成物の(a)成分であるブロック共重合体またはその水素添加物において、ブロック共重合体は、ビニル芳香族化合物を主体とする重合体ブロック(以下、「重合体ブロック(A)」ともいう)と、共役ジエン化合物を主体とする重合体ブロック(以下、「重合体ブロック(B)」ともいう)とを有するものである。このブロック共重合体を以下、「(A)/(B)ブロック共重合体」ともいう。
本発明に係る重合体組成物の(b)成分であるエチレン・α−オレフィン共重合体は、100℃における動粘度が300〜5000mm2/sであり、好ましくは400〜3500mm2/s、より好ましくは500〜2500mm2/s、である。(b)エチレン・α−オレフィン共重合体の100℃における動粘度が、300mm2/s以上5000mm2/s以下であると、得られる重合体組成物のゴム弾性と成形加工性のバランスが良好である。(b)エチレン・α−オレフィン共重合体の100℃における動粘度が5000mm2/sより大きいと、(b)成分自体のハンドリング性が低下し好ましくない。
本発明の重合体組成物は、所望により(c)示差走査熱量計(DSC)で測定される融点が100〜200℃であり、MFR(メルトフローレート)が0.1〜500g/10分であるポリオレフィン系樹脂を含んでもよい。(c)ポリオレフィン樹脂は通常、重合体組成物の成形性(流動性)、耐熱性を改善する効果を持つ。
MFRが0.1〜500g/10分のポリオレフィン系樹脂は、100℃における動粘度が20000mm2/s以上となり、実質的に100℃における動粘度の測定は困難である。すなわち本発明に係る(c)ポリオレフィン系樹脂は、通常、100℃における動粘度が5000mm2/sを超えるものである。
本発明に係る(c)ポリオレフィン系樹脂としては、種類や、MFR等の性状が異なる2種以上のポリオレフィン系樹脂を併用してもよい。
本発明に係る重合体組成物は(d)オイルを含むことができる。
本発明に係る重合体組成物の(d)成分であるオイルは、100℃における動粘度が1〜299mm2/sであり、好ましくは2〜200mm2/s、より好ましくは5〜150mm2/s、さらに好ましくは8〜100mm2/sである。(d)オイルの100℃における動粘度が1mm2/sより小さいと、低分子量の易揮発成分が多く、重合体組成物の耐熱性、フォギング性が顕著に悪化する場合がある。また299mm2/sを超えると、高分子量成分が多くなり流動性が低下するため加工性の改良効果が十分に得られない場合がある。
合成炭化水素油としては例えばエチレン・α−オレフィン共重合体、α−オレフィン共重合体(PAO)、アルキルベンゼン類、アルキルナフタレン類等が挙げられ、これらは1種単独で、または2種以上組み合わせて用いることができる。中でも、エチレン・α−オレフィン共重合体からなる合成炭化水素油は、(a)成分との相溶性がよく、本発明に係る(d)オイルとして特に好適である。
本発明に係る重合体組成物は(e)プロピレン・エチレン・α−オレフィン共重合体を含むことができる。
本発明に用いられる(e)プロピレン・エチレン・α−オレフィン共重合体は、示差走査熱量分析(DSC)で測定される融点が100℃未満であるかまたは示差走査熱量分析(DSC)で融点が観測されず、プロピレン由来の構造単位を94.0〜60.0モル%、エチレン由来の構造単位を5.0〜30.0モル%、および炭素数4〜20のα−オレフィン由来の構造単位を1.0〜30.0モル%含むプロピレンとエチレンと炭素数4〜20のα−オレフィンとの共重合体である(ここでプロピレン由来の構造単位とエチレン由来の構造単位と炭素数4〜20のαオレフィン由来の構造単位との含有率の合計を100モル%とする)。
本発明に用いられる(e)プロピレン・エチレン・α−オレフィン共重合体は、下記の要件(e1)〜(e2)を全て満たすことが好ましい。
(e2)ゲルパーミエーションクロマトグラフィー(GPC)によって測定された分子量分布Mw/Mn(ここでMwは重量平均分子量を、Mnは数平均分子量を表し、いずれもポリスチレン換算の値である。)が1.2〜3.5、好ましくは1.2〜3.0、より好ましくは1.6〜2.6の範囲にある。
(e4)NMRで測定したブロックネス(B値)が0.8〜1.3、好ましくは0.9〜1.2、より好ましくは0.9〜1.1である。
(e5)全プロピレン挿入中のプロピレンモノマーの2,1−結合量(インバージョン)が1%未満、好ましくは0〜0.5%、より好ましくは0〜0.1%である。ここで2,1−結合量は13C−NMR測定において解析される。
本発明の重合体組成物は、上述した(a)成分、すなわちビニル芳香族化合物を主体とする重合体ブロックと共役ジエン化合物を主体とする重合体ブロックを含有するブロック共重合体またはその水素添加物、および上述した(b)成分、すなわち100℃における動粘度が300〜5000mm2/sであり、40℃における動粘度が4000〜100000mm2/sであり、エチレン構造単位含有率が30〜80モル%であるエチレン・α−オレフィン共重合体を必須成分として含有する組成物であって、必要に応じて上述の(c)成分、すなわち示差走査熱量計(DSC)で測定される融点が100〜200℃であり、MFRが0.1〜500g/10分であるポリオレフィン系樹脂、上述した(d)成分、すなわち100℃における動粘度が1〜299mm2/sであり、40℃における動粘度が1〜3999mm2/sであるオイル、および上述した(e)成分、すなわち示差走査熱量分析(DSC)で測定される融点が100℃未満であるかまたは融点が観測されず、プロピレン由来の構造単位を94.0〜60.0モル%、エチレン由来の構造成単位を5.0〜30.0モル%、および炭素原子数4〜20のα−オレフィン由来の構造単位を1.0〜30.0モル%の量で含有する(ここで、プロピレン由来の構造単位とエチレン由来の構造単位とα−オレフィンの由来構造単位との含有率の合計を100モル%とする。)プロピレン・エチレン・α−オレフィン共重合体を含有する。
本発明の重合体組成物は、メルトフローレート(MFR)(ASTM D1238、230℃、2.16kg荷重下)が0.01〜200g/10minであることが好ましく0.05〜100g/10min以上であることがさらに好ましく、0.1〜50g/10minであることが特に好ましい。MFRがこの範囲内にあると、成形加工性と機械物性のバランスに優れ、好ましい。本発明の重合体組成物は、機械物性、ゴム弾性および成形加工性のバランスに優れるとともに、環境負荷が少なく、耐熱性及び柔軟性に優れ、粘着性がなく、更に耐久性に優れている。
上述した本発明の重合体組成物は、従来公知の方法により適宜成形して、成形体として用いることができる。成形方法としては、例えば、射出成形、各種押出成形、圧縮成形、カレンダー成形、真空成形などが挙げられる。また、成形時に公知の化学発泡剤、または、炭酸ガス、窒素ガス、水などの公知の物理発泡剤を使用して、公知の方法で発泡させ、発泡状の成形体とすることもできる。
本発明に係るシーリング材、パッキン材、キャップライナーは、上述した本発明の重合体組成物を用いて形成される。本発明に係るシーリング材、パッキン材、キャップライナーは、本発明の重合体組成物のみから形成されていてもよく、また、本発明の重合体組成物と他素材とを組み合わせて形成されていてもよい。
以下の実施例および比較例において、各物性は、以下の方法により測定あるいは評価した。
製造例で得たエチレン・プロピレン共重合体中のエチレン構造単位含有率(以下、「エチレン含量」ともいう)、プロピレン構造単位含有率(以下、「プロピレン含量」ともいう)、ブテン構造単位含有率およびブロックネス(B値)、立体規則性(mm)、2,1−結合量(インバージョン)は、13C−NMRにより以下の装置および条件により測定した。
(b)エチレン・α―オレフィンランダム共重合体のB値は下式により算出した。
有される、エチレン成分のモル分率およびα−オレフィン成分のモル分率であり、POEは、全ダイアド(dyad)連鎖数に対するエチレン・α−オレフィン交互連鎖数の割合である。)
(e)プロピレン・エチレン・α−オレフィン共重合体のB値は下式により算出した。
MOE、MO、MEは前述の公知の文献に記載された方法に基づいて求めた。
(e)プロピレン・エチレン・α−オレフィン共重合体の2,1−結合量(インバージョン)は、特開平7−145212号公報に記載された方法に従って、13C−NMRスペクトルの解析により求めた。
ASTM D445に基づき、キヤノン社製全自動粘度計CAV−4を用いて100℃および40℃における動粘度の測定を行った。
(A法):(a)(A)/(B)ブロック共重合体およびその水素添加物、(e)プロピレン・エチレン・α−オレフィン共重合体における測定
分子量および分子量分布を、液体クロマトグラフとしてWaters製ALC/GPC 150−C plus型(示唆屈折計検出器一体型)を用い、カラムとして東ソー株式会社製GMH6−HT2本およびGMH6−HTL2本を用い、これらを直列接続し、移動相媒体としてo−ジクロロベンゼンを用い、流速1.0ml/分、140℃で測定した。
得られたクロマトグラムを、公知の方法によって、標準ポリスチレンサンプルを使用した検量線を用いて解析することで、重量平均分子量Mw、数平均分子量Mn、分子量分布Mw/Mn値を算出した。1サンプル当たりの測定時間は60分であった。
下記の液体クロマトグラフィー用ポンプ、サンプリング装置、ゲルパーミエーションクロマトグラフィー(GPC)用カラム、示差屈折率検出器(RI検出器)を連結し、GPC測定を行い分子量および分子量分布を決定した。
液体クロマトグラフィー装置:Waters社製515 HPLC Pump
サンプリング装置:Waters社製717plus Autosampler装置
移動相:THF(安定剤含有、液体クロマトグラフィー用グレード)
カラム:PL社製MIXED-D 1本、PL社製500Å 1本(これらを直列連結して使用した)
サンプル濃度:5mg/mL
移動相流速:1.0mL/分
測定温度:常温
検量線用標準サンプル:PL社製EasiCal PS-1
極限粘度[η]〔dl/g〕は、離合社製の全自動極限粘度計を用いて、温度:135℃、測定溶媒:デカリンにて測定した。
(c)ポリオレフィン系樹脂および(e)プロピレン・エチレン・1−ブテン共重合体を200℃に設定した油圧式熱プレス成形機を用いて、5分余熱した後2分間加圧し、すぐに20℃に設定した冷却槽で4分間冷却して2mm厚みのプレスシートを作成した。プレス成形の際には離型フィルムとして、100μm厚みのPETフィルム(東レ製、ルミラー)を使用した。このプレスシートを試験前に23℃±2℃で72時間保管した後、示差走査熱量計(DSC)測定を行い、−40℃まで冷却してから昇温速度10℃/minで200℃まで昇温したときにDSC曲線を作成し、JIS K7121を参考に解析した。このときに得られた融点をTm、融解エンタルピーをΔHとした。さらに、200℃まで昇温した試料を10℃/分の速度で−20℃まで冷却結晶化させ、10℃/分で再び昇温した際のDSC曲線をJIS K7121を参考に解析し、得られたガラス転移点をTgとした。
下記a−1、a−2、a’−3およびc成分のMFRは、ASTM D1238に準拠し、230℃、2.16kg荷重下で測定した。
圧縮永久歪はJIS K6262に従って以下の方法で測定した。
実施例または比較例に記載の方法で調製した重合体組成物の2mmt射出成形シートについて、これを6枚重ねて25%圧縮し、所定の温度(70℃、または100℃)で24時間保持した後解放し、試験後厚みを測定した。この結果より、下式に従って、24時間保持後の残留歪(圧縮永久歪)を算出した。
(e)プロピレン・エチレン・1−ブテン共重合体を190℃に設定した油圧式熱プレス成形機を用いて、5分余熱した後2分間加圧し、すぐに20℃に設定した冷却槽で4分間冷却して3mm厚みのプレスシートを作製して、これを23℃±2℃の環境下で72時間保管した後、ショアーA硬度を測定した。プレス成形の際には離型フィルムとして、100μm厚みのPETフィルム(東レ製、ルミラー)を使用した。実施例または比較例に記載の方法で調製した重合体組成物については、射出成型によって得られた2mmtシートを用いてショアーA硬度を測定した。測定においては、A型測定器を用い、押針接触後直ちに目盛りを読み取った(ASTM D2240に準拠)。
充分窒素置換した容量2リットルの攪拌翼付連続重合反応器に、脱水精製したヘキサン1リットルを張り、96mmol/Lに調整した、エチルアルミニウムセスキクロリド(Al(C2H5)1.5・Cl1.5)のヘキサン溶液を500ml/hの量で連続的に1時間供給した後、更に触媒として16mmol/Lに調整したVO(OC2H5)Cl2のヘキサン溶液を500ml/hの量で、ヘキサンを500ml/hの量で連続的に供給した。一方重合器上部から、重合液器内の重合液が常に1リットルになるように重合液を連続的に抜き出した。次にバブリング管を用いてエチレンガスを47L/hの量で、プロピレンガスを47L/hの量で、水素ガスを20L/hの量で供給した。共重合反応は、重合器外部に取り付けられたジャケットに冷媒を循環させることにより35℃で行った。
製造例1において、エチレンガスの供給量、プロピレンガスの供給量、水素ガスの供給量を適宜調整することにより、表1に記載のエチレン・プロピレン共重合体(b−2)および(b'−3)を得た。得られた各エチレン・プロピレン共重合体の分析結果を表1に示す。
充分に窒素置換した内容積2Lのステンレス製オートクレーブにヘプタン710mLおよびプロピレン145gを装入し、系内の温度を150℃に昇温した後、水素0.40MPa、エチレン0.27MPaを供給することにより全圧を3MPaGとした。次にトリイソブチルアルミニウム0.4mmol、[メチルフェニルメチレン(η5-シクロペンタジエニル)(η5-2,7-ジ-t-ブチルフルオレニル)]ジルコニウムジクロリド0.0001mmolおよびN,N-ジメチルアニリニウムテトラキス(ペンタフルオロフェニル)ボレート0.001mmolを窒素で圧入し、攪拌回転数を400rpmにすることにより重合を開始した。その後、エチレンのみを連続的に供給することにより全圧を3MPaGに保ち、150℃で5分間重合を行った。少量のエタノールを系内に添加することにより重合を停止した後、未反応のエチレン、プロピレン、水素をパージした。得られたポリマー溶液を、0.2 mol/Lの塩酸1000mLで3回、次いで蒸留水1000mLで3回洗浄し、硫酸マグネシウムで乾燥後、溶媒を減圧留去した。得られたポリマーを80℃の減圧下で一晩乾燥することにより、表1に記載のエチレン・プロピレン共重合体(b−4)を得た。得られたエチレン・プロピレン共重合体の分析結果を表1に示す。
重合用触媒/助触媒として、特開2007−186664号公報に記載の方法で調製したジフェニルメチレン(3-tert-ブチル-5-エチルシクロペンタジエニル)(2,7-ジ-tert-ブチルフルオレニル)ジルコニウムジクロリド/メチルアルミノキサン(東ソー・ファインケム社製、アルミニウム換算で0.3mmol)を用いた。連続重合設備を用い、上記重合用触媒/助触媒下、ヘキサン溶液中で、原料となるエチレン、プロピレンおよび1−ブテンとを重合して、プロピレン・エチレン・1−ブテン共重合体(e−1)を製造した。得られたプロピレン・エチレン・1−ブテン共重合体(e−1)の分析結果を表2に示す。
(a)ブロック共重合体の水素添加物として、ポリスチレン−ポリ(エチレン/ブチレン)−ポリスチレンブロック共重合体(SEBS)100重量部を用い、(b)エチレン・α−オレフィン共重合体として、製造例1で得たエチレン・プロピレン共重合体(b−1)100重量部を用い、(c)ポリオレフィン系樹脂として、ホモポリプロピレン(c−1)50重量部を用いた。これらを配合し、日本製鋼所社製二軸押出機TEX30Xを用いて、押出設定温度230℃で、スクリュー回転数180rpm、押出量 8kg/時で溶融混練した。得られた樹脂組成物を、樹脂温度230℃、金型温度40℃の条件で射出成形し、シート状の重合体組成物(1)を得た。
これを用いて各種物性を測定した。結果を表3に示す。
配合する成分の種類、量比を表3、表4の通りに変更した以外は実施例1と同様に溶融混練し、射出成形して、シート状の重合体組成物を得た。実施例3および実施例7においては、(b)エチレン・α−オレフィン共重合体と(d)オイルを予め混合した後、配合を行った。
なお、これらの実施例および比較例において用いた各成分は以下の通りである。
a−1: ポリスチレン−ポリ(エチレン/ブチレン)−ポリスチレンブロック共重合体(SEBS)(セプトン(商標)8004、(株)クラレ製、スチレン含有量:31重量%、MFR230℃:0.1g/10分以下、10wt%トルエン溶液の30℃における溶液粘度:40mPa・s、Mw:100,000)
a−2: ポリスチレン−ポリ(エチレン/ブチレン)−ポリスチレンブロック共重合体(SEBS)(セプトン(商標)8006、(株)クラレ製、スチレン含有量:33重量%、MFR230℃:溶融状態で流動せず測定不能、5wt%トルエン溶液の30℃における溶液粘度:42mPa・s、Mw:270,000)
a’−3: ポリスチレン−ポリ(エチレン/ブチレン)−ポリスチレンブロック共重合体(SEBS)(セプトン(商標)8007、(株)クラレ製、スチレン含有量:30重量%、MFR230℃:2g/10分、Mw:90,000)
b−1、b−2、b’−3、b−4: 前記表1の通り
c−1: ホモポリプロピレン((株)プライムポリマー製、プライムポリプロ(商標) J105G、MFR230℃:12g/10分、融点:165℃(DSCでの測定値))
d−1: パラフィン系プロセスオイル(出光興産(株)製、ダイアナプロセスオイル PW−100、100℃動粘度:12mm2/s、40℃動粘度:102mm2/s)
e−1: 前記表2の通り
Claims (12)
- (a)MFRが0.1g/10min以下である、ビニル芳香族化合物を主体とする重合体ブロックと共役ジエン化合物を主体とする重合体ブロックとを含有するブロック共重合体またはその水素添加物、100重量部と、
(b)100℃における動粘度が300〜5000mm2/sであり、40℃における動粘度が4000〜100000mm2/sであり、エチレン構造単位含有率が30〜80モル%であるエチレン・α−オレフィン共重合体、1〜200重量部とを含む重合体組成物。 - (c)成分として、示差走査熱量計(DSC)で測定される融点が100〜200℃であり、MFRが0.1〜500g/10分であるポリオレフィン系樹脂を、(a)成分100重量部に対して1〜100重量部さらに含む、請求項1に記載の重合体組成物。
- (a)成分が、ビニル芳香族化合物を主体とする重合体ブロックと共役ジエン化合物を主体とする重合体ブロックとを含有するブロック共重合体の水素添加物である、請求項1または2に記載の重合体組成物。
- (c)成分がポリプロピレン系樹脂である、請求項2に記載の重合体組成物。
- (d)成分として、100℃における動粘度が1〜299mm2/sであり、40℃における動粘度が1〜3999mm2/sであるオイルを、(a)成分100重量部に対して1〜200重量部さらに含む、請求項1〜4のいずれか1項に記載の重合体組成物。
- (e)成分として、示差走査熱量分析(DSC)で測定される融点が100℃未満であるかまたは融点が観測されず、プロピレン由来の構造単位を94.0〜60.0モル%、エチレン由来の構造単位を5.0〜30.0モル%、および炭素原子数4〜20のα−オレフィン由来の構造単位を1.0〜30.0モル%の量で含有する(ここで、プロピレン由来の構造単位とエチレン由来の構造単位とα−オレフィンの由来構造単位との含有率の合計を100モル%とする。)プロピレン・エチレン・α−オレフィン共重合体を、(a)成分100重量部に対して1〜100重量部さらに含む、請求項1〜5のいずれか1項に記載の重合体組成物。
- (b)成分の100℃における動粘度が500〜3500mm2/sである、請求項1〜6のいずれか1項に記載の重合体組成物。
- (a)成分のGPCで測定されるポリスチレン換算の重量平均分子量(Mw)が200,000〜400,000である、請求項1〜7のいずれか1項に記載の重合体組成物。
- 70℃における圧縮永久歪が90%以下である、請求項1〜8のいずれか1項に記載の重合体組成物。
- 請求項1〜9のいずれか1項に記載の重合体組成物を用いて形成されたシーリング材。
- 請求項1〜9のいずれか1項に記載の重合体組成物を用いて形成されたパッキン材。
- 請求項1〜9のいずれか1項に記載の重合体組成物を用いて形成されたキャップライナー。
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