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

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 Download PDF

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【解決手段】本発明の重合体組成物は、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を含有するブロック共重合体またはその水素添加物(a)100重量部と、100℃動粘度が300〜5000mm2/sであり、40℃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(b)1〜200重量部とを含むことを特徴としている。【効果】本発明によれば、柔軟性およびゴム弾性に優れるとともに耐熱性に優れた重合体組成物、ならびに、シーリング材、パッキン材、キャップライナーを提供することができる。【選択図】なし

Description

本発明は、ゴム弾性および耐熱性に優れた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、キャップライナーに関する。
ポリオレフィン(ポリエチレン(PE)やポリプロピレン(PP))などのプラスチックと同様の溶融成形加工性と、架橋ゴムに近い柔軟性・ゴム弾性とを兼ね備えた熱可塑性エラストマー(TPE)は、自動車、家電、食品、医療、さらには日用品等の幅広い分野に適用されている。TPEにはオレフィン系エラストマー、スチレン系エラストマー、ポリエステル系エラストマー、ポリウレタン系エラストマー、ポリアミド系エラストマー、塩ビ(PVC)系エラストマーなど様々な種類があるが、中でもスチレン系エラストマーは最も使用量の多いTPEの一つである。
スチレン系TPEは一般にSBC(スチレンブロックコポリマー)の略称で呼ばれ、拘束相としてのハードセグメントがポリスチレンからなるブロック共重合体の総称である。ソフトセグメントはブタジエン等の共役ジエンポリマーまたはその水素添加(水添)物である。SBCでは、このソフトセグメントとハードセグメントとが常温でミクロ相分離構造をとっているため、ハードセグメントが物理的架橋点となり、化学的な架橋なしにエラストマーとしての性能(柔軟性、ゴム弾性)が発現する。水添されたSBC(HSBC)は分子内に二重結合を持たないため非水添SBCよりも優れた耐熱性、耐候性を示す。HSBCはコンパウンド原料として幅広く使用され、このようなHSBCを用いたコンパウンド材料は一般にTPSと総称される。
TPSでは、HSBCに不足した性能を補うために各種材料が配合(ポリマーアロイ化)される。このような材料としては、例えば耐熱性・成形加工性を向上させるための結晶性ポリオレフィン(通常は融点の高いPP)や柔軟性・ゴム弾性を改善させるためのパラフィンオイルなどの軟化剤が挙げられる。中でも軟化剤は、TPSの柔軟性を制御する役割を担うために重要な役割を果たし、低硬度のTPSを設計するためには通常必須の成分となっている。
TPSは、シリコーンゴム、ブチルゴム、天然ゴム等の架橋型エラストマーに比較し、熱可塑性であるために架橋工程を必要とせず、射出成型や押出成形など容易な方法で成形でき、リサイクルが可能であり、さらにはPP等の汎用樹脂への接着性が良好であるという利点を有する。さらに、医療用途等で問題となる架橋促進剤等の添加剤溶出の恐れが少ない、電子部品等に影響を与える硫黄等の加硫剤、低分子量シリコーン等を含まない、という点も優位点である。しかし、TPSには、熱可塑性であるが故に架橋型エラストマーに比べて高温でのゴム弾性(耐へたり性)に劣るという課題があった。
一般的に、特許文献1に開示されているようにTPSにおいて高温でのゴム弾性を増加させようとした場合、HSBCを高分子量化させるという方策がとられる。しかしその場合、耐熱性は増加する一方で流動性が大幅に低下し、TPSの特長である成形加工性が損なわれるという難点があった。
特許文献2には、スチレン−共役ジエンブロック共重合体の水素添加物であって、その共役ジエンがイソプレン単独またはイソプレンとブタジエンの混合物である共重合体の水素添加物、ゴム用軟化剤及び/または流動パラフィン、特定の結晶性ポリプロピレン樹脂及び/またはポリエチレン樹脂から構成されるキャップライナー用エラストマー組成物が記載されている。同文献においては、70℃の圧縮永久歪の開示はあるものの、さらなる高温における圧縮永久歪についての開示はない。同文献で示されているように、軟化剤の含量を増やし柔軟性を向上させることでゴム弾性は改善される傾向にあるが、機械物性が低下する傾向にあるため、柔軟性を保持したまま高温でのゴム弾性を改善する手法が求められていた。また、成形加工性を改善するためには、結晶性ポリオレフィンの含有量を増加させる必要があったが、柔軟性やゴム弾性が低下するという課題があった。
特許文献3には、水添スチレン−ブタジエン−スチレンブロック共重合体等の熱可塑性エラストマーを低硬度化する目的でエチレン―α―オレフィン共重合体を含む非芳香族系ゴム用軟化剤を配合した、熱可塑性エラストマー組成物が記載されている。しかしながら、同文献においては高温における圧縮永久歪についての開示はなく、具体的に開示された軟化剤を用いて熱可塑性エラストマー組成物を作製したところ、高温における圧縮永久歪が不十分であった。
特開2010−248328号公報 特開平11−106565号公報 国際公開WO2003/027183号パンフレット
本発明は、柔軟性および高温でのゴム弾性(耐へたり性)、成形加工性のバランスに優れた重合体組成物および該重合体組成物からなるパッキン、シール材、キャップライナーを提供することを課題としている。
本発明は、次の[1]〜[12]に関する。
[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。
[2](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、前記[1]に記載の重合体組成物。
[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。
[5](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、前記[1]〜[4]のいずれか1つ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。
[7](b)成分の100℃における動粘度が500〜3500mm2/sである、前記[1]〜[6]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。
本発明によれば、柔軟性および高温でのゴム弾性(耐へたり性)、成形加工性のバランスに優れた重合体組成物および該重合体組成物からなるパッキン、シール材、キャップライナーを提供することができる。
以下、本発明について具体的に説明する。なお、以下の説明において、数値範囲を示す「〜」は、例えば「A〜B」と表記した場合、特に断りがなければ「A以上、B以下」を意味する。
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。
<重合体組成物>
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。
(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
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。
重合体ブロック(A)を構成するビニル芳香族化合物の具体例としては、スチレン、α-メチルスチレン、1−ビニルナフタレン、2−ビニルナフタレン、3−メチルスチレン、4−プロピルスチレン、4−シクロヘキシルスチレン、4−ドデシルスチレン、2−エチル−4−ベンジルスチレン、4−(フェニルブチル)スチレン、モノクロロスチレン、ジクロロスチレン、メトキシスチレン、インデン、アセナフチレンなどを挙げることができ、これらのビニル芳香族化合物の1種類または2種以上を使用することができる。そのうちでもスチレンが最も好ましい。
重合体ブロック(B)を構成する共役ジエン化合物としては、炭素数4〜20の共役ジエンが好ましく、具体例としては、ブタジエン、イソプレン、ヘキサジエンなどを挙げることができ、これらの共役ジエン化合物の1種類または2種以上を使用することができる。そのうちでもブタジエン、イソプレンが最も好ましい。
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およびその水素添加物は、ASTM D1238に従って、230℃、2.16kg荷重の条件で測定したMFRが0.1g/10min以下である。MFRは小さいほど分子量が高くなることを意味し、MFRが上記範囲にあると、分子量が高くなり、機械物性、ゴム弾性が向上する。(a)成分は分子量が一定値以上になると、溶融状態で流動せず、MFRが測定不可能になる場合があるが、この場合についても、0.1g/10min以下であるとみなす。
また、重合体ブロック(A)と重合体ブロック(B)とを含む(A)/(B)ブロック共重合体およびその水素添加物は、ゲルパーミエーションクロマトグラフィー(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30,000〜500,000であることが好ましく、50,000〜400,000であることがより好ましい。(A)/(B)ブロック共重合体の重量平均分子量が30,000以上であると重合体組成物から得られる成形品の機械的特性が向上し、一方500,000以下であると成形性や加工性が良好である。さらに、(A)/(B)ブロック共重合体およびその水素添加物は、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であると得られる重合体組成物の高温におけるゴム弾性に優れるためさらに好ましい。
(A)/(B)ブロック共重合体における重合体ブロック(A)と重合体ブロック(B)との割合は、(A)/(B)ブロック共重合体の数平均分子量、重合体ブロック(A)および重合体ブロック(B)の数平均分子量などに依存するが、一般に(A)/(B)ブロック共重合体の重量に基づいて、重合体ブロック(A)の割合が5〜80重量%で、重合体ブロック(B)の割合が95〜20重量%であることが好ましく、重合体ブロック(A)が10〜75重量%で、重合体ブロック(B)が90〜25重量%であることがより好ましく、重合体ブロック(A)が20〜40重量%で、重合体ブロック(B)が60〜80重量%であることがさらに好ましい。(A)/(B)ブロック共重合体中において、重合体ブロック(A)の割合が5重量%以上であると(すなわち重合体ブロック(B)の割合が95重量%以下であると)、(A)/(B)ブロック共重合体を含む重合体組成物およびそれより得られる成形品などの機械的性質が良好であり、一方、重合体ブロック(A)の割合が80重量%以下であると(すなわち重合体ブロック(B)の割合が20重量%以上であると)溶融粘度が高くなりすぎず成形性や加工性が良好である。
(A)/(B)ブロック共重合体は、直鎖状および2つ以上に枝別れした分枝状のいずれであってもよく、また分子中に少なくとも1個の重合体ブロック(A)と少なくとも1個の重合体ブロック(B)を有していればよく、その構造は特に制限されない。機械特性、耐熱性、加工性のバランスから、重合体ブロック(B)が2つの重合体ブロック(A)に挟まれたA−B−A型のトリブロック構造が特に好ましい。
具体的には、例えば、スチレン−ブタジエン−スチレンブロック共重合体、スチレン−イソプレン−スチレンブロック共重合体、スチレン−ブタジエン/イソプレン−スチレンブロック共重合体などを挙げることができる。なお、例えばスチレン−ブタジエン−スチレンブロック共重合体とは、ポリスチレンブロック−ポリブタジエンブロック−ポリスチレンブロックの形態のブロック共重合体を意味する。
(A)/(B)ブロック共重合体の製法は特に限定されないが、例えば適当な重合開始剤系を用いて、不活性溶媒中でスチレンなどのビニル芳香族化合物と、ブタジエンなどの共役ジエン化合物とを順次重合することにより製造することができる。その場合の重合開始剤系の例としては、ルイス酸とルイス酸によってカチオン重合活性種を生成する有機化合物との混合系が挙げられる。ルイス酸としては四塩化チタン、四塩化スズ、三塩化ホウ素、塩化アルミニウムなどが、また前記有機化合物としてはアルコキシ基、アシロキシ基またはハロゲンなどの官能基を有する有機化合物、例えばビス(2−メトキシ−2−プロピル)ベンゼン、ビス(2−アセトキシ−2−プロピル)ベンゼン、ビス(2−クロロ−2−プロピル)ベンゼンなどが挙げられる。更に上記のルイス酸および有機化合物と共に、必要に応じて例えばN,N−ジメチルアセトアミドなどのアミド類、酢酸エチルなどのエステル類を第3成分として使用してもよい。また、重合用の不活性溶媒としてはヘキサン、シクロヘキサン、メチルシクロヘキサン、塩化メチル、塩化メチレンなどを使用することができる。
直鎖状の(A)/(B)ブロック共重合体は、例えば、(1)重合開始剤系としてルイス酸およびカチオン重合活性種を生成する官能基を1個有する化合物を使用して、ビニル芳香族化合物を重合させて重合体ブロック(A)を形成した後、共役ジエン化合物を反応系に添加して重合させて重合体ブロック(B)を形成させ、必要に応じて更にビニル芳香族化合物を添加して重合を行って重合体ブロック(A)を形成させる方法、(2)重合開始剤系としてルイス酸およびカチオン重合活性種を生成する官能基を2個有する化合物を使用して、まず共役ジエン化合物を重合させて重合体ブロック(B)を形成した後、反応系にビニル芳香族化合物を添加して重合を行って重合体ブロック(A)を形成させる方法などにより製造することができる。
また、分枝状の(A)/(B)ブロック共重合体は、例えばルイス酸およびカチオン重合活性種を生成する官能基を3個以上有する化合物を重合開始剤系として使用して、まず共役ジエン化合物を重合させて重合体ブロック(B)を形成した後、次いでビニル芳香族化合物を添加して重合を行って重合体ブロック(A)を形成させる方法などにより製造することができる。
本発明の重合体組成物において(a)成分として(A)/(B)ブロック共重合体の水素添加物を用いた場合には、水素添加により(A)/(B)ブロック共重合体中の脂肪族二重結合が減少することにより、耐熱性や耐候性が向上する点で好ましい。
本発明において、(a)成分として用いられる(A)/(B)ブロック共重合体の水素添加物としては、(A)/(B)ブロック共重合体の90%〜100%の脂肪族二重結合が水素添加され、0%〜10%の芳香族二重結合が水素化されたものが好適であり、とくに99〜100%の脂肪族二重結合が水素添加され、0%〜5%の芳香族二重結合が水素化されたものが好ましい。このような(A)/(B)ブロック共重合体の水素添加物において、脂肪族二重結合が水素添加された重合体ブロック(B)は、実質的にポリオレフィン構造のブロックとなる。
(A)/(B)ブロック共重合体の水素添加には公知の方法を採用することができる。水素添加触媒としては、ニッケル、多孔質ケイソウ土、ラネーニッケル、重クロム酸銅、硫化モリブデン等や、カーボン等の担体に白金、パラジウム等を担持したものを挙げることができる。
水素添加は任意の圧力(例えば大気圧から300気圧、好ましくは5から200気圧)、任意の温度(例えば20℃から350℃)、任意の時間(例えば0.2時間から10時間)で行うことができる。
本発明に係る(A)/(B)ブロック共重合体は、分子量、スチレン含量等の性状が異なる2種以上の(A)/(B)ブロック共重合体を併用してもよい。(A)/(B)ブロック共重合体の水素添加物も同様である。
かかる(A)/(B)ブロック共重合体およびその水素添加物は市販されており、本発明の重合体組成物においてはこれら市販品を用いることができる。水素添加されていない(A)/(B)ブロック共重合体としては、例えばクレイトン社「Dシリーズ」、JSR社「TRシリーズ」、旭化成社製「タフプレン」「アサプレン」などがある。(A)/(B)ブロック共重合体の水素添加物としては、例えばクラレ社製「セプトン」「ハイブラー」、旭化成社製「タフテック」、JSR社製「ダイナロン」、クレイトンポリマー社製「Gシリーズ」などがある。
(b)エチレン・α−オレフィン共重合体
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、40℃における動粘度が4000〜100000mm2/sであり、好ましくは7000〜60000mm2/s、より好ましくは9000〜40000mm2/s、さらに好ましくは15000〜40000mm2/sである。(b)エチレン・α−オレフィン共重合体の40℃における動粘度が、4000mm2/s以上100000mm2/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40℃における動粘度が100000mm2/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の100℃における動粘度が300mm2/s以上、および40℃における動粘度が4000mm2/s以上であると、重合体組成物の高温でのゴム弾性が向上する。このメカニズムは明らかではないが、軟化剤にあたる成分の運動性が低下することで、系全体の運動性が低下するためであると考えられる。
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、135℃デカリン中で測定した極限粘度[η]は、特に限定されるものではないが、好ましくは0.01dl/g以上0.5dl/g以下、より好ましくは0.05dl/g以上0.4dl/g以下、特に好ましくは0.09dl/g以上0.3dl/g以下である。135℃デカリン中で測定した極限粘度[η]が0.01dl/g以上0.5dl/g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)成分であるエチレン・α−オレフィン共重合体の135℃デカリン中で測定した極限粘度[η]が0.5dl/g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。
また本発明に係る(b)エチレン・α−オレフィン共重合体は、エチレン構造単位含有率が30〜80モル%、好ましくは40〜75モル%、より好ましくは40〜60モル%である。エチレン構造単位含有率とは、(b)共重合体が有するモノマー由来の全構造単位に占めるエチレン由来の構造単位のモル比である。エチレン構造単位含有率がこの範囲にあると、(b)エチレン・α−オレフィン共重合体は(a)成分である(A)/(B)ブロック共重合体の重合体ブロック(B)と化学的構造が近似し、相容性に優れる。エチレン構造単位含有率が多すぎる場合および少なすぎる場合は(A)/(B)ブロック共重合体と(b)エチレン・α−オレフィン共重合体との相容性が低下し、重合体組成物の柔軟性、ゴム弾性および機械特性が低下する。また、エチレン構造単位含有率が多すぎる場合および少なすぎる場合は、(b)エチレン・α−オレフィン共重合体の結晶性が高くなってしまい、柔軟性、ゴム弾性、低温特性が顕著に悪化する。
(b)エチレン・α−オレフィン共重合体のエチレン含量は、13C−NMR法で測定することができ、例えば後述する方法および「高分子分析ハンドブック」(朝倉書店 発行 P163〜170)に記載の方法に従ってピークの同定と定量とを行うことができる。
また、(b)エチレン・α−オレフィン共重合体を構成するα−オレフィンとしては、プロピレン、ブテン−1、ペンテン−1、ヘキセン−1、ヘプテン−1、オクテン−1、デセン−1、ウンデセン−1、ドデセン−1、トリデセン−1、テトラデセン−1、ペンタデセン−1、ヘキサデセン−1、ヘプタデセン−1、オクタデセン−1、ノナデセン−1、エイコセン−1などの炭素数3〜20のα−オレフィンなどを例示することができる。(b)エチレン・α−オレフィン共重合体を構成するこれらα−オレフィンは2種以上であってもよい。これらのα−オレフィンの内では、重合体組成物に良好な柔軟性、低温特性、機械特性、ゴム弾性、耐候性を与える点で、炭素数3〜10のα−オレフィンが好ましく、特にプロピレンが好ましい。
本発明の重合体組成物の(b)成分であるエチレン・α−オレフィン共重合体の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。)は、特に限定されるものではないが、通常1.0〜3.0、好ましくは1.4〜2.5である。分子量分布が広く(Mw/Mnが大きく)なると、ゴム弾性の向上に寄与しにくく揮発しやすい低分子量成分や(A)/(B)ブロック共重合体(a)との相容性に劣り、かつ流動性を低下させる高分子量成分を多く含むことになるため好ましくない。
本発明に係る(b)エチレン・α−オレフィン共重合体は、NMRで測定したブロックネス(B値)が、通常0.9以上、好ましくは1.0以上である。B値は共重合モノマー連鎖分布のランダム性を示すパラメータであり、B値が小さくなると、結晶性が高くなり、重合体組成物の柔軟性・低温特性・ゴム弾性が低下する。
本発明に係る(b)エチレン・α−オレフィン共重合体は、公知の方法を制限なく用いて製造することができる。例えば、バナジウム、ジルコニウム、チタニウム、ハフニウムなどの遷移金属化合物と、有機アルミニウム化合物(有機アルミニウムオキシ化合物)および/またはイオン化イオン性化合物とからなる触媒の存在下にエチレンとα−オレフィンとを共重合させる方法が挙げられる。ジルコニウム、チタニウム、ハフニウムなどの遷移金属化合物を使用したメタロセン触媒は、連続した二つ以上のプロピレンモノマーのーの2,1−結合量(インバージョン)が少なくなり、重合体組成物の低温特性が向上するため好ましい。このような方法は、例えば国際公開2000/34420号パンフレット、特開昭62−121710号公報、国際公開2004/29062号パンフレット、特開2004−175707号公報、国際公開2001/27124号パンフレット等に記載されている。
本発明に係る(b)エチレン・α−オレフィン共重合体としては、100℃における動粘度、40℃における動粘度、エチレン含量等の性状が異なる2種以上のエチレン・α−オレフィン共重合体を併用してもよい。
本発明の範囲外であるが、液状ポリ−α−オレフィンとしては、高級α−オレフィンをオリゴメリゼーションしたものが合成潤滑油基材として工業的に使用されている。しかし、このような高級ポリ−α−オレフィンは、連続したメチレン鎖を持たないため、(A)/(B)ブロック共重合体の水素添加物の重合体ブロック(B)部分と構造が類似しておらず、(A)/(B)ブロック共重合体の水素添加物との相容性に劣る。このため、高級ポリ−α−オレフィンを(b)成分であるエチレン・α−オレフィン共重合体に替えて使用した場合、重合体組成物は機械物性、ゴム弾性、耐ブリード性に劣ると考えられる。
上記のような高級ポリ−α−オレフィンは、米国特許第3,780,128号公報、米国特許第4,032,591号公報、特開平1−163136号公報に記載のように酸触媒によるオリゴメリゼーションにより得ることがきる。また、メタロセン化合物を含む触媒系を用いる方法等によっても得ることができる。かかる高級ポリ−α−オレフィンは市販されており、エクソンモービルケミカル社「Spectrasyn」「Spectrasyn Plus」「Spectrasyn Elite」「Spectrasyn Ultra」、Ineos社「Durasyn」、Chemtura社「Synton」などがある。
その他の液状ポリマーとしては、本発明の範囲外であるが液状ポリブテンが上げられる。液状ポリブテンは一般的にナフサ分解等によって得られるイソブチレン、およびブテン―1、ブテン―2などを含むC4炭化水素留分、あるは前記留分を精製して得られたイソブチレンを、塩化アルミニウム、塩化マグネシウム、フッ化ホウ素、四塩化チタンなどのフリーデル・クラフツ触媒、またはそれらの錯化合物などを触媒とし、反応系中の微量水分、有機ハロゲン化物や塩酸を助触媒とし、または特に助触媒を用いないで重合させることによって得ることができる。このような液状ポリブデンは二重結合を多く含むため、熱や日光で酸化されやすく耐候性に劣る。液状ポリブテンの二重結合の一部を既知の方法、例えばニッケルまたはニッケルモリブテン酸塩触媒など用いて水素添加することも可能であるが、二重結合を完全に水素添加することは、技術的な難易度が高く実質的に不可能である。液状ポリブデンは連続したメチレン鎖を持たないため、(A)/(B)ブロック共重合体の水素添加物の重合体ブロック(B)部分と構造が類似しておらず、(A)/(B)ブロック共重合体の水素添加物との相容性に劣る。このため、液状ポリブテンを(b)成分であるエチレン・α−オレフィン共重合体に替えて使用した場合、重合体組成物は機械物性、ゴム弾性、耐ブリード性に劣ると考えられる。
かかる液状ポリブテンは市販されており、JX社「日石ポリブテン」、Ineos社「Indopol」、BASF社「Oppanol」、エクソンモービルケミカル社「Vistanex」などがある。
(c)ポリオレフィン系樹脂
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。
本発明の重合体組成物に含まれていてもよい(c)成分のポリオレフィン系樹脂は、少なくとも一種のオレフィン系モノマーの重合体または共重合体である。
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は、オレフィンを主体とするモノマーの重合体であって、かつ、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分を満たすものであれば、特に限定はされず、種々公知のオレフィン系重合体を用い得る。例えば、エチレン、プロピレン、ブテン−1、ペンテン−1、4−メチル−1−ペンテン、ヘキセン−1、ヘプテン−1、オクテン−1、デセン−1、ウンデセン−1、ドデセン−1、トリデセン−1、テトラデセン−1、ペンタデセン−1、ヘキサデセン−1、ヘプタデセン−1、オクタデセン−1、ノナデセン−1、エイコセン−1などの、炭素数2〜20のα−オレフィンの単独重合体および共重合体が挙げられる。具体的には、高圧法低密度ポリエチレン、線状低密度ポリエチレン(所謂LLDPE)、中密度ポリエチレン、高密度ポリエチレン、ホモポリプロピレン、ポリプロピレンランダム共重合体、ブロックポリプロピレンポリ1−ブテン、ポリ4−メチル・1−ペンテン、低結晶性または非晶性のエチレン・プロピレンランダム共重合体、エチレン・ブテン−1ランダム共重合体、プロピレン・ブテン−1ランダム共重合体などのオレフィン重合体、およびこれらを2種以上含む重合体組成物、エチレン・酢酸ビニル共重合体(EVA)、エチレン・(メタ)アクリル酸共重合体およびその金属塩、ならびにエチレン−環状オレフィン共重合体などが挙げられる。
また、(c)ポリオレフィン系樹脂は、オレフィンの共重合成分として、非共役ジエンを含んでいてもよい。非共役ジエンとしては、具体的には、1,4-ヘキサジエン、1,6-オクタジエン、2-メチル-1,5-ヘキサジエン、6-メチル-1,5-ヘプタジエン、7-メチル-1,6-オクタジエン等の鎖状非共役ジエン、シクロヘキサジエン、ジシクロペンタジエン、メチルテトラヒドロインデン、5-ビニルノルボルネン、5-エチリデン-2-ノルボルネン、5-メチレン-2-ノルボルネン、5-イソプロピリデン-2-ノルボルネン、6-クロロメチル-5-イソプロペニル-2-ノルボルネン等の環状非共役ジエン、2,3-ジイソプロピリデン-5-ノルボルネン、2-エチリデン-3-イソプロピリデン-5-ノルボルネン、2-プロペニル-2,2-ノルボルナジエン、1,3,7-オクタトリエン、1,4,9-デカトリエン等のトリエンが挙げられる。中でも、1,4-ヘキサジエンおよび環状非共役ジエン、特にジシクロペンタジエン、5-エチリデン-2-ノルボルネンが好ましく用いられる。またさらに、これらのポリオレフィン系樹脂がマレイン酸やシラン化合物などの極性化合物でグラフト変性された重合体であっても構わない。これらの中でも、炭素数2〜20、好ましくは炭素数2〜10のα−オレフィンの重合体または共重合体が望ましい。
このような(c)ポリオレフィン系樹脂は、135℃デカリン中で測定した極限粘度[η]が、特に限定されるものではないが、好ましくは0.5dl/g以上5dl/g以下である。135℃デカリン中で測定した極限粘度[η]が小さくなると、重合体組成物の機械強度が低下する。極限粘度[η]が大きくなると成形性が悪化する。(c)ポリオレフィン系樹脂の極限粘度[η]が前記範囲であると、機械強度を維持しながら成形性を確保することができる。
このような(c)ポリオレフィン系樹脂の好適な例としては、ポリエチレン、ポリプロピレン、ポリブテン等が挙げられ、中でも特に、プロピレンを主体とする重合体または共重合体であるポリプロピレン系樹脂が、重合体組成物の耐熱性や機械的強度の向上、固化速度の向上の点で好ましい。
ポリプロピレン系樹脂としては、プロピレン単独重合体、プロピレンとエチレン及び炭素数4〜20のα−オレフィンから選ばれる少なくとも1種のモノマーとの共重合体、多段重合により合成されたエチレン由来の構造単位を多く含むゴム成分を含有するインパクトコポリマー(ブロックPP)が挙げられる。ポリプロピレン系樹脂が共重合体である場合、プロピレン由来の構造単位の含有率は90モル%以上であることが好ましく、93〜99モル%であることがより好ましい。
(c)ポリオレフィン系樹脂の示差走査熱量計(DSC)で測定される融点が100〜200℃であることが、重合体組成物に耐熱性を付与し、かつ成形加工性を確保する点で好ましい。(c)ポリオレフィン系樹脂の前記融点はより好ましくは120〜180℃、さらに好ましくは140〜170℃である。
なお、本発明において、(c)ポリオレフィン系樹脂の融点測定法は、サンプルを23℃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、吸熱ピークのピーク温度をJIS K7121を参考に解析し、融点Tmとした。
(c)ポリオレフィン系樹脂のMFRは0.1〜500g/10分であることが、機械強度と成形加工性のバランスの観点で好ましい。(c)ポリオレフィン系樹脂のMFRはより好ましくは0.2〜100g/10分、さらに好ましくは0.4〜50g/10分である。
なお、本発明において、(c)ポリオレフィン系樹脂のMFRは、ASTM D1238に準拠して測定した値であり、ポリエチレン、すなわちエチレンを主体とする重合体または共重合体の場合には190℃、2.16kg荷重の条件で測定した値を、ポリプロピレンなどのポリエチレン以外のポリオレフィン樹脂の場合には230℃、2.16kg荷重の条件で測定した値を意味する。
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。
(d)オイル
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。
また、本発明に係る重合体組成物の(d)オイルは、40℃における動粘度が1〜3999mm2/sであり、好ましくは5〜3000mm2/s、より好ましくは10〜2000mm2/s、さらに好ましくは50〜1000mm2/sである。40℃での動粘度が1mm2/s未満のオイルは、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。一方、3999mm2/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。
本発明に係る重合体組成物の(d)成分であるオイルとしては、例えば石油を精製して得られる鉱物油、エチレンやα−オレフィンなどのモノマーを重合して得られる合成炭化水素油などの従来公知のオイルが挙げられる。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。
鉱物油は一般に精製の仕方により幾つかの等級があるが、(d)成分としては、API分類のグループ(I)〜(III)の何れを用いても良い。一般に0.5〜10%のワックス分を含む鉱物油が使用される。例えば、水素分解精製法で製造された流動点が低く、粘度指数の高い、イソパラフィンを主体とした組成の高度精製油を用いることができる。その中でも一般にプロセスオイルとして販売されている鉱物油製品群は、特に低揮発分が少なく、(a)成分であるブロック共重合体またはその水素添加物の軟化剤として好適であり、本発明に係る(d)オイルとして好ましく用いられる。プロセスオイルとしては、具体的には、パラフィン系プロセスオイル、アロマティック系プロセスオイル、ナフテン系プロセスオイルなどが挙げられる。中でも、芳香族成分等の不飽和成分の含有量が少ないパラフィン系プロセスオイルが耐熱性、耐侯性に優れ、好ましく用いられる。また、天然ガスをフィッシャートロプス反応により重合し、水素分解精製を行った合成油(GTL)を用いることもできる。
これらの中でも、入手容易性、低揮発性の観点からプロセスオイルが好ましく、耐熱性、耐侯性の観点からパラフィン系プロセスオイルが特に好ましい。
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。
合成炭化水素油として用いられるエチレン・α−オレフィン共重合体は、エチレンと炭素数3〜20のα−オレフィンとの共重合体であり、α−オレフィンとしては、プロピレン、1−ブテン、1−ペンテン、1−ヘキセン、1−オクテン、1−ノネン、1−デセン、1−ウンデセン、1−ドデセン、1−トリデセン、1−テトラデセン、1−ペンタデセン、1−ヘキサデセン、1−ヘプタデセン、1−オクタデセン、1−ノナデセン、1−エイコセンの直鎖状のα−オレフィンや、3−メチル−1−ペンテン、4−メチル−1−ペンテン、8−メチル−1−ノネン、7−メチル−1−デセン、6−メチル−1−ウンデセン、6,8−ジメチル−1−デセンなどの分岐を有するα−オレフィンを挙げることができるが、好ましくは直鎖状のα−オレフィンであり、これらの一種類あるいは2種類以上が必要に応じて用いられる。これらのα−オレフィンの内では、重合体組成物に良好な柔軟性、制振性、耐候性を与える点で、炭素数3〜10のα−オレフィンが好ましく、特にプロピレンが好ましい。
合成炭化水素油として用いられるエチレン・α−オレフィン共重合は、エチレン構造単位含有率が30〜80モル%、好ましくは40〜75モル%、より好ましくは40〜60モル%である。エチレン含量がこの範囲にあるエチレン・α−オレフィン共重合は、(a)成分である(A)/(B)ブロック共重合体の重合体ブロック(B)と化学的構造が近似し、相容性に優れる。エチレン含量が多すぎる場合および少なすぎる場合は、(A)/(B)ブロック共重合体と(d)オイルであるエチレン・α−オレフィン共重合体との相容性が低下し、重合体組成物の柔軟性、ゴム弾性および機械特性が低下する。また、エチレン含量が多すぎる場合および少なすぎる場合は、(d)オイルであるエチレン・α−オレフィン共重合体の結晶性が高くなってしまい、低温における耐衝撃性、ゴム弾性が顕著に悪化する。
合成炭化水素油として用いられるエチレン・α−オレフィン共重合体のエチレン含量は、13C−NMR法で測定することができ、例えば後述する方法および「高分子分析ハンドブック」(朝倉書店 発行 P163〜170)に記載の方法に従ってピークの同定と定量とを行うことができる。
合成炭化水素油として用いられるエチレン・α−オレフィン共重合体は、135℃デカリン中で測定した極限粘度[η]が、特に限定されるものではないが、好ましくは0.01dl/g以上0.5dl/g以下、より好ましくは0.02dl/g以上0.30dl/g以下、特に好ましくは0.02dl/g以上0.10dl/g以下である。(d)オイルの135℃デカリン中で測定した極限粘度[η]が、0.01dl/g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0.5dl/g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。
さらに、このようなエチレン・α−オレフィン共重合体は、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ポリスチレン換算の数平均分子量(Mn)が一般に100〜30000、好ましくは100〜20000である。数平均分子量(Mn)が100未満となると、揮発しやすい低分子量成分が多くなり、耐熱性が悪化するおそれがある。一方、数平均分子量(Mn)が30000を越えると、高分子量成分が多くなり、加工性の改良効果が少なくなる場合がある。
また、エチレン・α−オレフィン共重合体の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。)は、特に限定されるものではないが、通常1.0〜3.0、好ましくは1.4〜2.5である。分子量分布(Mw/Mn)が3を超えると、一般的に揮発しやすい低分子量成分が多くなり、耐熱性が悪化するおそれがある。
合成炭化水素油として用いられるエチレン・α−オレフィン共重合体は、NMRで測定したブロックネス(B値)が、通常0.9以上、好ましくは1.0以上であり、通常1.5以下である。B値は共重合モノマー連鎖分布のランダム性を示すパラメータであり、B値が小さくなると、結晶性が高くなり、重合体組成物の柔軟性、ゴム弾性および低温特性が低下する場合がある。
合成炭化水素油として用いられるエチレン・α−オレフィン共重合体は、公知の方法を制限なく用いて製造することができる。例えば、バナジウム、ジルコニウム、チタニウム、ハフニウムなどの遷移金属化合物と、有機アルミニウム化合物(有機アルミニウムオキシ化合物)および/またはイオン化イオン性化合物とからなる触媒の存在下にエチレンとα−オレフィンとを共重合させる方法が挙げられる。ジルコニウム、チタニウム、ハフニウムなどの遷移金属化合物を使用したメタロセン触媒は、連続した二つ以上のプロピレンモノマーのーの2,1−結合量(インバージョン)が少なくなり、重合体組成物の低温特性が向上するため好ましい。このような方法は、例えば国際公開2000/34420号パンフレット、特開昭62−121710号公報、国際公開2004/29062号パンフレット、特開2004−175707号公報、国際公開2001/27124号パンフレット等に記載されている。
合成炭化水素油として用いられるα−オレフィン(共)重合体(PAO)は炭素原子数6〜20のα―オレフィンの(共)重合体である。α−オレフィン(共)重合体は、少なくとも1種の炭素原子数6〜20のα−オレフィンからなる単量体の重合体、またはエチレンとの共重合体である。さらに、必要に応じて炭素原子数3〜6のα−オレフィンを共重合成分として含有させることもできる。一般的に、このような高級ポリ−α−オレフィンは、連続したメチレン鎖を持たないため、(a)成分である(A)/(B)ブロック共重合体の重合体ブロック(B)の脂肪族二重結合が水素添加された(A)/(B)ブロック共重合体の水素添加物の重合体ブロック(B)部分と構造が類似しておらず、(b)成分であるエチレン-α-オレフィン共重合体と比較して、(A)/(B)ブロック共重合体の水素添加物との相容性に劣る。α−オレフィン(共)重合体は、相容性を確保するために分子量を低く抑える必要があり、100℃動粘度が1〜299mm2/sの範囲で用いることが好ましい。
上記のようなα−オレフィン(共)重合体(PAO)は、米国特許第3,780,128号公報、米国特許第4,032,591号公報、特開平1−163136号公報に記載のように酸触媒によるオリゴメリゼーションにより得ることがきる。また、メタロセン化合物を含む触媒系を用いる方法等によっても得ることができる。かかるα−オレフィン(共)重合体(PAO)は市販されており、エクソンモービルケミカル社「Spectrasyn」「Spectrasyn Plus」「Spectrasyn Elite」「Spectrasyn Ultra」、Ineos社「Durasyn」、Chemtura社「Synton」などがある。
合成炭化水素油として用いられるアルキルベンゼン類、アルキルナフタレン類は、通常アルキル鎖長が炭素原子数6〜14のジアルキルベンゼンまたはジアルキルナフタレンであり、このようなアルキルベンゼン類またはアルキルナフタレン類は、ベンゼンまたはナフタレンとオレフィンとのフリーデルクラフトアルキル化反応によって製造される。アルキルベンゼン類またはアルキルナフタレン類の製造において使用されるアルキル化オレフィンは、線状もしくは枝分かれ状のオレフィンまたはこれらの組み合わせでも良い。これらの製造方法は、例えば、米国特許第3,909,432号に記載されている。
(e)プロピレン・エチレン・α−オレフィン共重合体
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)。
また、(e)プロピレン・エチレン・α−オレフィン共重合体は、プロピレン由来の構造単位を好ましくは60〜89モル%、より好ましくは62〜88モル%、エチレン由来の構造単位を好ましくは8〜20モル%、より好ましくは8〜18モル%、炭素数4〜20のα−オレフィン由来の構造単位を好ましくは3〜20モル%、より好ましくは4〜20モル%含む(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)。各構造単位の含有率が上記範囲にある(e)プロピレン・エチレン・α−オレフィン共重合体を用いると、柔軟性、ゴム弾性、成形加工性および低温特性のバランスに優れる重合体組成物が得られる。特に(c)ポリオレフィン系樹脂としてポリプロピレン系樹脂を用いた場合、(e)プロピレン・エチレン・α−オレフィン共重合体と(c)ポリオレフィン系樹脂とを分子レベルで相容させることができ、柔軟性を損なうことなく耐熱性と成形加工性を付与でき、さらに物性バランスを改善させることが可能である。
炭素数4〜20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、4-メチル-1-ペンテン、1-オクテン、1-デセン、1-ドデセン、1-テトラデセン、1-ヘキサデセン、1-オクタデセン、1-エイコセンなどが挙げられる。炭素数4〜20のα−オレフィンは単独で用いても二種以上組み合わせて用いてもよい。(c)ポリオレフィン系樹脂としてポリプロピレン系樹脂を用いた場合、α−オレフィンが1-ブテンである(e)プロピレン・エチレン・α−オレフィン共重合体を用いると、(e)プロピレン・エチレン・α−オレフィン共重合体と(c)ポリオレフィン系樹脂との相容性が飛躍的に向上するため、重合体組成物の柔軟性、ゴム弾性、成形加工性および低温特性の物性バランスも飛躍的に向上する点で好ましい。
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、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ない。ここで、融点が観測されないとは、示差走査型熱量測定(DSC)で測定される融解熱量ΔH(Tm)(単位:J/g)が実質的に計測されないことをいう。融解熱量ΔH(Tm)が実質的に計測されないとは、DSC測定においてピークが観測されないことである。(e)プロピレン・エチレン・α−オレフィン共重合体の融点の測定方法は、前述の(c)ポリオレフィン系樹脂の融点の測定法と同様である。
上記(e)プロピレン・エチレン・α−オレフィン共重合体は一種単独で用いても二種以上組み合わせて用いてもよい。
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。
(e1)ショアーA硬度(室温、ASTMD2240)が50〜90、好ましくは55〜85、より好ましくは60〜80の範囲にある。
(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。
要件(e1)〜(e2)を全て満たすプロピレン・エチレン・α−オレフィン共重合体(e)を用いると、柔軟性と耐熱性(耐クリープ性)、高温でのゴム弾性、成形性、低温特性のバランスに優れるとともに、タック(べたつき)が少なく、かつ高温で使用しても意匠性の低下しない重合体組成物が得られる。
(e)プロピレン・エチレン・α−オレフィン共重合体は、さらに下記の要件(e3)〜(e4)のいずれかを満たすこと、あるいは下記の要件(e3)〜(e4)を全て満たすことが好ましい。
(e3)13C−NMR測定より算出したアイソタクティックトライアッド分率(mm)が85〜99.9%、好ましくは85〜99.8%、より好ましくは87〜99.8%である。
アイソタクティックトライアッド分率(mm)が上記範囲にある(e)プロピレン・エチレン・α−オレフィン共重合体は、エチレンや1-ブテンなどのコモノマーが多く共重合されても完全に結晶性が失われない。このため、優れた機械強度、高い破断点伸び、良好なゴム弾性が発現する。また、(e)プロピレン・エチレン・α−オレフィン共重合体の一部が(c)ポリオレフィン系樹脂の結晶部に取り込まれることによって、重合体組成物の物性、特に耐熱性が飛躍的に向上する。
(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。
B値が上記範囲にある(e)プロピレン・エチレン・α−オレフィン共重合体は、(c)ポリオレフィン系樹脂との相容性に優れる。B値が上記範囲より大きい場合は、共重合体において各モノマー(プロピレン、エチレン、炭素数4〜20のα−オレフィン)が交互に結合していること、すなわち該共重合体が交互共重合体に近い分子一次構造を有することを意味する。またB値が上記範囲より小さい場合は、共重合体において各モノマーが密集していること、すなわち該共重合体がブロック共重合体に近い分子一次構造を有することを意味する。B値が上記範囲内にある(e)プロピレン・エチレン・α−オレフィン共重合体は、(c)ポリオレフィン系樹脂としてポリプロピレン系樹脂を用いた場合、相容性に優れるため、重合体組成物の機械物性、ゴム弾性、成形加工性のバランスに優れ好ましい。
(e)プロピレン・エチレン・α−オレフィン共重合体は、さらに下記の要件(e5)〜(e8)の少なくともいずれか1つを満たすことが好ましい。
(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。
2,1−結合量(インバージョン)がこのような範囲にある場合は、(e)プロピレン・エチレン・α−オレフィン共重合体が位置規則性に優れていることを意味する。このような結晶性を阻害する2,1−結合が少ない(e)プロピレン・エチレン・α−オレフィン共重合体は本発明に好適に用いられる。なお、全プロピレン挿入中のプロピレンモノマーの2,1−結合量は特開平7−145212号公報に記載された方法に従って算出されるが、15.0〜17.5ppmの範囲にピークが観察されないものが特に好ましい。
(e6)DSC曲線の転移点として観察されるガラス転移温度(Tg)が−10℃〜−50℃、好ましくは−15℃〜−40℃の範囲にある。要件(e6)を満たす(e)プロピレン・エチレン・α−オレフィン共重合体を用いると、重合体組成物の低温特性が良好である。
(e7)DSC曲線から解析される融解熱量(ΔH)が50J/g以下、好ましくは40J/g以下、より好ましくは30J/g以下である。要件(e7)を満たす(e)プロピレン・エチレン・α−オレフィン共重合体を用いると、重合体組成物の柔軟性、ゴム弾性、低温特性が良好である。ΔHが10J/g以下(または融解ピークが観測されない)であると重合体組成物は特に低温特性に優れ、一方でΔHが10J/g以上であると(e)プロピレン・エチレン・α−オレフィン共重合体の一部が(c)ポリオレフィン系樹脂の結晶部に取り込まれることによって、重合体組成物の物性、特に耐熱性が飛躍的に向上する。
(e8)メルトフローレート(MFR)(ASTM D1238、230℃、2.16kg荷重下)が、0.1〜500g/10min、好ましくは0.5〜50g/10min、より好ましくは1〜40g/10minである。要件(e8)を満たす(e)プロピレン・エチレン・α−オレフィン共重合体を用いると、本発明の重合体組成物の成形加工性と機械強度・ゴム弾性とのバランスを両立させることが可能になる。
(e)プロピレン・エチレン・α−オレフィン共重合体としては、より具体的には、後述する実施例で用いるようなプロピレン・エチレン・1−ブテン共重合体が好適に用いられるが、共重合体中のプロピレンモノマーの立体規則性を低下させたアタクチックホモポリプロピレン(またはアタクチックプロピレン・α−オレフィン共重合体)、ブロックプロピレン・α−オレフィン共重合体、シンジオタクチックプロピレン・α−オレフィン共重合体などを用いてもよい。
(e)プロピレン・エチレン・α−オレフィン共重合体は通常、メタロセン触媒の存在下、プロピレン、エチレンおよび炭素数4〜20のα−オレフィンを共重合させることにより得られる。メタロセン触媒としては、例えば国際公開2004−087775号パンフレットの触媒、特に実施例e1〜e5の触媒を制限なく用いることができる。
なお、(e)プロピレン・エチレン・α−オレフィン共重合体の構造単位の比率はについては、例えば、重合の際に採用するモノマー(C3、C2、C4)のフィード比によって調整できる。融点や要件(e1)については、例えば、重合の際に採用するメタロセン触媒の種類やモノマー(C3、C2、C4)のフィード比によって調整できる。要件(e2)〜(e5)については、例えば、重合の際に用いるメタロセン触媒の種類によって調整できる。また、要件(e6)については、例えば、重合の際に採用するモノマー(C3、C2、C4)のフィード比や、構造単位の比率、要件(e3)〜(e5)に記載された特性を変化させることにより調整できる。
重合体組成物
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。
このような本発明の重合体組成物は、(a)成分100重量部に対して、(b)成分を30〜300重量部、好ましくは50〜200重量部、より好ましくは50〜150重量部の割合で含有する。(a)成分100重量部に対しての(b)成分の含有量が、30重量部以上であると、(b)成分による柔軟性改良効果が十分に発揮されゴム弾性に優れる。また、300重量部以下であると重合体組成物のブリードアウトが生じにくいので好ましい。
また本発明の重合体組成物は、(a)成分100重量部に対して、(c)成分を好ましくは1〜100重量部、より好ましくは1〜80重量部、さらに好ましくは10〜60重量部の割合で含有する。(c)成分を含有する場合には、特に含有率が前記範囲内であると、重合体組成物の耐熱性や機械的強度、固化速度、成形加工性が向上し、好ましい。
本発明の重合体組成物は、(a)成分100重量部に対して、流動性に優れる(d)成分を好ましくは1〜200重量部、より好ましくは5〜150重量部、さらに好ましくは10〜100重量部の割合で含有する。(a)成分100重量部に対しての(d)成分の含有量が、1重量部以上であると、(d)成分による成形性改良効果が十分に発揮され、200重量部以下であると重合体組成物のブリードアウトが生じにくく、また揮発成分が少なく耐熱性に優れるので好ましい。
さらに、本発明の重合体組成物は、(a)成分100重量部に対する(b)成分と(d)成分との合計の含有量が30重量部〜300重量部、好ましくは50〜200重量部であると、成形性、柔軟性のバランスに優れるため好ましい。
本発明の重合体組成物は、(d)オイルの100℃動粘度をVDとし、(b)エチレン・α−オレフィン共重合体の100℃動粘度をVBとしたときに、VBとVDとの差が下記の関係にあると好ましい。
Figure 2016017162
BとVDとの差(VB−VD)は、200mm2/s以上であることが好ましく、500mm2/s以上であると更に好ましく、1000mm2/s以上あると特に好ましい。VBとVDとの差の上限は通常4999mm2/sである。VBとVDとの差が上記の関係にある本発明の重合体組成物は、揮発性、ゴム弾性、成形加工性、ハンドリング性のバランスの点で優れている。
本発明の重合体組成物は、(a)成分100重量部に対して、(e)成分を好ましくは1〜100重量部、より好ましくは5〜90量部、さらに好ましくは10〜80重量部の割合で含有する。(a)成分100重量部に対しての(e)成分の含有量が、1重量部以上であると、柔軟性を損なうことなく(e)成分による成形性改良効果が十分に発揮され、100重量部以下であると重合体組成物の高温でのゴム弾性が低下しにくく、かつブリードアウトが生じにくいので好ましい。
本発明の重合体組成物は、本発明の目的を損なわない範囲で、上記(a)、(b)、(c)、(d)、(e)以外の成分を含有していてもよい。本発明の重合体組成物に含まれてもよい成分としては、上記(a)、(b)、(c)、(d)、(e)以外の樹脂成分、各種耐候安定剤、耐熱安定剤、酸化防止剤、紫外線吸収剤、帯電防止剤、スリップ防止剤、アンチブロッキング剤、防曇剤、核剤、滑剤、顔料、染料、老化防止剤、塩酸吸収剤、無機または有機の充填剤、有機系または無機系発泡剤、架橋剤、共架橋剤、架橋助剤、粘着剤、軟化剤、難燃剤等が挙げられる。
充填剤としては、無機充填材が好ましく、マイカ、カーボンブラック、シリカ、炭酸カルシウム、タルク、グラファイト、ステンレス、アルミニウムなどの粉末充填剤;ガラス繊維や金属繊維などの繊維状充填剤などを挙げることができる。無機充填剤を含有すると重合体組成物のタック性が低減されるので好ましい。なかでもマイカは減衰性を向上させる効果があるので好ましい。本発明の重合体組成物中における充填剤の含有量は、上記(a)、(b)、(c)、(d)、(e)成分の合計100重量部に対して好ましくは150重量部以下、より好ましくは30〜100重量部程度である。
本発明の重合体組成物は、各成分を従来公知の方法により混練することにより製造することができる。混練は、混合工程を行った後、あるいは混合工程無しで実施される。混合工程は、組成物の各成分を同時に混合することにより行っても、逐次に行ってもよく、例えば、プラストミル、ヘンシェルミキサー、V−ブレンダー、リボンブレンダー、タンブラブレンダー、ニーダー、ニーダールーダー等で混合することができる。混練は、一軸押出機、二軸押出機、プラストミル、ニーダー、ニーダールーダー、バンバリーミキサー等で溶融混練後、造粒、成形あるいは粉砕する方法を採用して製造することができる。混練は、組成物の各成分を同時に混練部に投入しても、逐次に投入してもよく、前述の混合工程を経た混合物を一括で投入することもできる。
本発明の重合体組成物は、(b)成分と(d)成分をあらかじめ混合した上で、該混合物とさらに(a)成分および(c)成分とを混練して製造すると、高粘度成分である(b)成分のハンドリング性を改善しつつ、高温でのゴム弾性を向上させられるため好ましい。重合体組成物を混練する際に(b)成分と(d)成分をあらかじめ混合することで、液状成分の粘度がある一定以下となり、かつ一括で取り扱うことが可能となる。このことにより、計量が容易になる、押出機にフィードする際にポンプへの負荷が小さくなる、(a)成分への含浸速度が速くなる等、ハンドリング性が改善される。
また、所望により有機パーオキサイドなどの架橋剤、架橋助剤などを添加したり、または、これら必要な成分を同時に混合し、溶融混練することにより、熱可塑性を損なわない程度に部分架橋することも可能である。有機パーオキサイドなどの架橋剤,架橋助剤などを添加して架橋体とすることも可能である。部分架橋、または架橋体を生成させることにより、高温でのゴム弾性が向上するため好ましい。架橋剤としては、有機パーオキサイドが好適に挙げられ、具体的には、例えば、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(ベンゾイルパーオキシ)−ヘキサン;t−ブチルパーオキシベンゾエート;ジクミルパーオキサイド;t−ブチルクミルパーオキサイド;ジイソプロピルベンゾハイドロパーオキサイド;1,3−ビス−(t−ブチルパーオキシイソプロピル)−ベンゼン;ベンゾイルパーオキサイド;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などが挙げられ、また、有用な架橋助剤としては、例えば、ジビニルベンゼン,トリメチロールプロパントリアクリレート,エチレンジメタクリレート,ジアリルフタレート,キノンジオキシム,フェニレンビスマレイミド,ポリエチレングリコールジメタクリレート,不飽和シラン化合物などが挙げられる。これら有機パーオキサイド及び架橋助剤は、重合体組成物を100重量部としたとき、0.1〜5重量部の範囲で、任意に使用して架橋度を調整することができる。これらの有機パーオキサイド及び架橋助剤は、必要に応じてそれぞれ二種以上を併用することもできる。なお、架橋助剤として不飽和シラン化合物を使用した場合には、さらにシラノール縮合触媒の存在下で水分と接触させて架橋を進行させることができる。
本発明の重合体組成物は、JIS K6262に従って測定した、70℃における圧縮永久歪が90%以下であることが好ましく、80%以下であることがより好ましく、70%以下であることがさらに好ましい。さらに、本発明の重合体組成物は、JIS K6262に従って測定した、100℃における圧縮永久歪が90%以下であることが好ましく、80%以下であることがより好ましく、70%以下であることがさらに好ましく、65%以下であることが特に好ましい。圧縮永久歪の値が小さいほど、塑性変形しにくく,弾力性に富む傾向を有する。圧縮永久歪は、具体的には、後述する測定法により求めることができる。このような本発明の重合体組成物は、優れたゴム弾性を有するため、シーリング材、パッキン材、キャップライナーおよびその原料として特に好適に用いられる。70℃および100℃における圧縮永久歪が90%以下である場合には、重合体組成物が高温下で優れたゴム弾性を示すため好ましい。
70℃および100℃における圧縮永久歪の値の下限は特になく、低ければ低いほど高温でのゴム弾性(耐へたり性)に優れるため好ましい。
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。
本発明の重合体組成物は、各種用途に制限なく用いることができるが、ゴム弾性に優れるため、シーリング材、パッキン材、キャップライナーなどの製造用途に好適に用いることができる。
成形体
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。
重合体組成物は、硬質樹脂、あるいは金属からなる支持体と組み合わせて使用することができる。硬質樹脂としては、特に制限はなく、ポリプロピレン、ポリエチレン、ポリブテンなどのポリオレフィン、ポリアミド、ポリカーボネート、ポリエチレンテレフタレート、ポリアセタール、ポリフェニレンエーテル、ポリブチレンテレフタレート、ポリサルフォン、ポリイミド、等のエンジニアリングプラスチックを用いることができる。金属としては、特に制限はなく、例えば冷延鋼板、亜鉛めっき鋼板、アルミニウム/亜鉛合金めっき鋼板、ステンレス鋼板、アルミニウム板、アルミニウム合金板、マグネシウム板、マグネシウム合金板などの中から、適宜選択して用いることができる。また、マグネシウムを射出成形したものも用いることができる。上記の支持体の中で、ポリプロピレンは中が重合体組成物との接着性に優れ、特に好ましい。
重合体組成物を支持体と組み合わせる方法としては、射出成形や押出成形など、従来公知の成形方法を採用することができる。特に制限されるものではないが、例えば支持体となる硬質樹脂を金型内に溶融射出成形し、次いでその上に本発明の重合体組成物を溶融射出成形して硬質樹脂成形物の表面に、該重合体組成物を積層して一体化させる射出二色成形法を採用することができる。あるいは、まず、硬質樹脂を金型内に溶融射出成形したのち、その成形物を他の金型にインサートし、その表面に、本発明の重合体組成物を溶融射出成形して、プラスチック成形物の表面に、該重合体組成物を積層して一体化させるインサート成形法を採用することができる。あるいは、金属製の支持体を金型にインサートし、その表面に、本発明の重合体組成物を溶融射出成形して、プラスチック成形物の表面に、該重合体組成物を積層することができる。あるいは、複数の押出機を有する成形機で支持体と本発明の重合体組成物を多層状に同時に押出す押出二色成形を採用することができる。あるいは、重合体組成物から得られる成形体を、各種接着剤を用いて支持体の表面に固定することもできる。支持体の表面に固定する前に成形体を打ち抜き等の方法で加工してもよい。
本発明の重合体組成物から得られる成形体は、その形状および用途を何ら制限されるものではないが、シーリング材、パッキン材、キャップライナーなどの用途に好適に用いることができる。
<シーリング材、パッキン材、キャップライナー>
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。
本発明に係る重合体組成物および該重合体組成物から形成されるシーリング材、パッキン材、キャップライナーは、食品容器用材料、医療用材料、乳児・幼児用品、電気電子部品、粘接着剤、日用品、自動車内装材など幅広い用途へ適用できる。
以下、実施例に基づいて本発明をさらに具体的に説明するが、本発明はこれらの実施例に限定されるものではない。
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。
[エチレン構造単位含有率、プロピレン構造単位含有率、ブテン構造単位含有率、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)]
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。
日本電子(株)製ECP500型核磁気共鳴装置を用い、溶媒としてオルトジクロロベンゼン/重ベンゼン(80/20容量%)混合溶媒,試料濃度として55mg/0.6mL、測定温度として120℃、観測核として13C(125MHz)、シーケンスとしてシングルパルスプロトンデカップリング、パルス幅として4.7μ秒(45°パルス)、繰り返し時間として5.5秒、積算回数としては1万回以上、ケミカルシフトの基準値として27.50ppmを用いて測定した。
エチレン構造単位含有率、プロピレン構造単位含有量率、ブテン構造単位含有率は、上記のようにして測定された13C−NMRスペクトルから、「高分子分析ハンドブック」(朝倉書店 発行 P163〜170)、G.J.Ray(Macromolecules,10,773(1977))、J.C.Randall(Macro−molecules,15,353(1982))、K.Kimura(Polymer,25,4418(1984))らの報告、および特開2007−186664号公報に記載された方法に基づいて求めた。
B値は、共重合モノマー連鎖分布のランダム性を示すパラメータであり、が1.0〜1.4の範囲にあることが好ましい。上記B値は、共重合連鎖中の構造単位の組成分布状態を表わす指標である。
(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。
Figure 2016017162
(式中、PEおよびPOは、それぞれエチレン・α−オレフィンランダム共重合体中に含
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。)
PE、POおよびPOE値は、上記のようにして測定された13C−NMRスペクトルから、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B値は下式により算出した。
Figure 2016017162
(式中、MOEは、プロピレンおよびエチレンの連鎖と炭素数4〜20のα−オレフィンおよびエチレンの連鎖との合計の、全ダイアッドに対するモル分率を表し、MOはプロピレンおよび炭素数4〜20のα−オレフィンのモル分率の合計を表し、MEはエチレンのモル分率を表す。)
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立体規則性(mm)は国際公開第2004−087775号パンフレットの21頁7行目〜26頁6行目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。
(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。
[動粘度]
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。
[分子量(Mw、Mn)および分子量分布(Mw/Mn)]
(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。
(B法):製造例1〜4における測定
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
[135℃のデカリン中で測定した極限粘度[η]]
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。
[融点Tm、融解熱量ΔH、ガラス転移点Tg]
(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。
[メルトフローレート(MFR)]
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。
[ゴム弾性(圧縮永久歪 CS)]
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。
Figure 2016017162
この残留歪値が低いほどゴム弾性を有することを意味する。また70℃または100℃でのCS値は、重合体組成物の耐熱性、すなわち高温でのゴム弾性および耐へたり性の指標となる。
[ショアーA硬度]
(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)。
[製造例1]
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(C251.5・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(OC25)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。
これにより、エチレン・プロピレン共重合体を含む重合溶液が得られた。得られた重合溶液は、塩酸で脱灰した後に、大量のメタノールに投入して、エチレン・プロピレン共重合体を析出させた後、130℃で24時間減圧乾燥を行い、エチレン・プロピレン共重合体(b−1)を得た。得られた共重合体(b−1)の分析結果を表1に示す。
[製造例2、3]
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。
[製造例4]
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。
Figure 2016017162
[製造例5]
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。
Figure 2016017162
[実施例1]
(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。
[実施例2〜9、比較例1〜6]
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。
実施例2〜9、比較例1〜6で得られた各重合体組成物を用いて各種物性を測定した。結果を表3、表4に示す。
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
Figure 2016017162
Figure 2016017162
ブロック共重合体またはその水素添加物として、230℃、2.16kg荷重条件におけるMFRが0.1g/10分以上であるポリスチレン−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)を用いた比較例1〜3では、70℃における圧縮永久歪が90%を上回り十分な弾性を発現しなかった。
(b)エチレン・α−オレフィン共重合体に替えてパラフィン系プロセスオイルd−1を使用した比較例4では、70℃における圧縮永久歪が90%を上回り十分な弾性を発現しなかった。
(b)エチレン・α−オレフィン共重合体に替えてパラフィン系プロセスオイルd−1を使用した比較例5では、70℃における圧縮永久歪が90%以下を示したものの、100℃における圧縮永久歪が65%を上回り十分な弾性を発現しなかった。 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を下回る比較例6では、70℃における圧縮永久歪が90%以下を示したものの、100℃における圧縮永久歪が65%を上回り十分な弾性を発現しなかった。
(d)オイルとしてプロセスオイルPW−100を用い、(d)オイルと(b)エチレン・α−オレフィン共重合体とを併用した実施例3では、事前に(b)成分と(d)成分を混合しておくことで成形時の混練性・計量性などのハンドリングが改善されたほか、(d)オイルを用いない実施例1と比べて重合体組成物のMFR値が大きくなり、成形性(流動性)の改善が見られた。
(e)プロピレン・エチレン・α−オレフィン共重合体として、プロピレン・エチレン・1−ブテン共重合体(e−1)を用いた実施例4および8では、(e)プロピレン・エチレン・α−オレフィン共重合体を用いない実施例1および6と比べて、70℃および100℃における良好な圧縮永久歪を示しつつ、重合体組成物のMFR値が大きくなり、高温での圧縮永久歪と成形性(流動性)とが両立している。
本発明の重合体組成物、およびそれから形成されてなるシーリング材、パッキン材、キャップライナーは、食品容器用材料、医療用材料、乳児・幼児用品、電気電子部品、粘接着剤、日用品、自動車内装材など幅広い用途へ適用できる。

Claims (12)

  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。
  2. (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。
  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、請求項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、請求項2に記載の重合体組成物。
  5. (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。
  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、請求項1〜5のいずれか1項に記載の重合体組成物。
  7. (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。
  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、請求項1〜7のいずれか1項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、請求項1〜8のいずれか1項に記載の重合体組成物。
  10. 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。
  11. 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。
  12. 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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