JP2020125444A - 熱可塑性エラストマー組成物、成形体及び複合成形体 - Google Patents
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Abstract
Description
また、ポリエステルエラストマーは、成形時の熱に起因して成形後の製品の末端COOH基の濃度が大きく増大し、そのため製品の耐加水分解性が更に劣るものとなることも判明した。
そこで、使用するポリエステルエラストマー中のチタン含有量を所定値以下に制御にしたポリエステル系熱可塑性エラストマー組成物とすることで上記課題を解決し得ることを見出した。
即ち、本発明の要旨は以下の[1]〜[9]に存する。
(A) チタン含有量が240wtppm未満であるポリエステルエラストマー
(B) 少なくとも2個の芳香族ビニル化合物単位を主体とする重合体ブロックPと、少なくとも1個の共役ジエン化合物単位を主体とする重合体ブロックQとを有するブロック共重合体の水素添加物及び/又はコアシェル型ゴム質重合体
(C) ゴム用軟化剤
本発明の熱可塑性エラストマー組成物は、以下の(A)〜(C)を含む。
(A) チタン含有量が240wtppm未満であるポリエステルエラストマー
(B) 少なくとも2個の芳香族ビニル化合物単位を主体とする重合体ブロックPと、少なくとも1個の共役ジエン化合物単位を主体とする重合体ブロックQとを有するブロック共重合体の水素添加物及び/又はコアシェル型ゴム質重合体
(C) ゴム用軟化剤
本発明で用いる成分(A)のポリエステルエラストマーは、通常、結晶性を有するハードセグメントと、柔軟性を有するソフトセグメントとを有するブロック共重合体である。
ポリエステルエラストマーとしては、例えば、環状ポリエステル(本発明において「環状ポリエステル」とは、原料であるジカルボン酸またはそのアルキルエステルが環状構造を有するジカルボン酸又はそのアルキルエステルを含むものを意味する。)からなるハードセグメント(以下、「環状ポリエステルユニット」と称することがある。)とポリアルキレングリコールからなるソフトセグメント(以下、「ポリアルキレングリコールユニット」と称することがある。)とを有するブロック共重合体(以下、「環状ポリエステル−ポリアルキレングリコールブロック共重合体」と称することがある。)、及び環状ポリエステルからなるハードセグメントと鎖状脂肪族ポリエステル(本発明において「鎖状脂肪族ポリエステル」とは、原料であるジカルボン酸又はそのアルキルエステルが鎖状構造のみを有するジカルボン酸又はそのアルキルエステルであるものを意味する。)からなるソフトセグメント(以下、「鎖状脂肪族ポリエステルユニット」と称することがある。)とを有するブロック共重合体(以下、「環状ポリエステル−鎖状脂肪族ポリエステルブロック共重合体」と称することがある。)等が挙げられる。これらの中でも好ましいのは環状ポリエステル−ポリアルキレングリコールブロック共重合体である。
また、これらのエーテルユニット内でのランダム共重合体でも良い。また、ポリアルキレングリコールユニットを有するブロック共重合体も用いることができる。
これらは、1種を単独で用いてもよく2種以上を併用してもよい。
なお、ここでポリアルキレングリコールの数平均分子量とは、磁気共鳴スペクトル法(NMR)により算出された値を言う。
脂環族ジオールとしては、例えば、1,4−シクロヘキセングリコール及び1,4−シクロヘキサンジメタノール等が挙げられ、1,4−シクロヘキサンジメタノールが好ましい。
これらの炭素数2〜12の鎖状脂肪族及び/又は脂環族ジオールは、1種を単独で用いてもよく、2種以上の混合物を用いてもよい。
また、これらエーテルユニット内でのランダム共重合体でもよい。
これらは1種を単独で用いてもよく、2種以上を併用してもよい。
これらの脂環族ジカルボン酸についても1種を単独で用いてもよく、2種以上を併用してもよい。
本発明で用いるポリエステルエラストマーは、ISO 7619−1で測定されるデュロ硬度がA70〜D60であることが好ましく、より好ましくはA75〜D55である。デュロ硬度が上記下限以上であれば、得られるポリエステル系熱可塑性エラストマー組成物が柔らかすぎることがなく、上記上限以下であれば硬すぎることがない。
前述の通り、環状ポリエステル−ポリアルキレングリコールブロック共重合体等のポリエステルエラストマーの製造においては、重合触媒としてチタン化合物が使用される場合がある。その際に用いるチタン化合物としては、例えば、シュウ酸チタン酸カリウム、アルコキシ又はアリーロキシチタン酸化合物、炭酸チタン化合物、ハロゲン化チタン化合物、チタンアセチルアセトネート等が挙げられる。中でも、シュウ酸チタン酸カリウム、アルコキシ又はアリーロキシチタン化合物、チタンアセチルアセトネートが好ましく、特にアルコキシ又はアリーロキシチタン化合物が最も好ましい。この中でもテトラアルキルチタネート(テトラアルコキシチタン)又はテトラアリールチタネート(テトラアリーロキシチタン)が好ましく、具体的には、テトラ−n−プロピルチタネート、テトライソプロピルチタネート、テトラ−n−ブチルチタネート、テトラ−t−ブチルチタネート、テトラフェニルチタネート、テトラシクロヘキシルチタネート、テトラベンジルチタネート、あるいはこれらの混合チタネートが挙げられる。これらのうち特にテトラ−n−プロピルチタネート、テトライソプロピルチタネート、テトラ−n−ブチルチタネートが好ましく、テトラ−n−ブチルチタネートが最も好ましい。また、これらのチタン化合物の2種以上を併用して用いても良い。
環状ポリエステル−ポリアルキレングリコールブロック共重合体等のポリエステルエラストマーの分子鎖末端にはCOOH基が存在しこの末端COOH基量が増大すると、耐加水分解性が悪化し、着色する等、色調が悪くなる。このため、末端COOH基量である末端酸価が多いポリエステルエラストマーとその他のエラストマー等をアロイ化して得られるポリエステル系熱可塑性エラストマー組成物は、黄色味が高く、耐候試験において黄色味を帯びやすく、耐候試験前後でのYI値増加量が大きいものとなる。ただし、この末端酸価が小さすぎると、成形時等に加熱した際に副生するテトラヒドロフランが多くなり作業者の安全の観点から好ましくない。
本発明の熱可塑性エラストマー組成物において、成分(A)のポリエステルエラストマーの含有量は、成分(A)、(B)及び(C)の合計を100wt%としたときに、30wt%以上が好ましく、40wt%以上がより好ましく、50wt%以上が特に好ましい。一方、90wt%以下が好ましく、85wt%以下がより好ましく、80wt%以下が特に好ましい。熱可塑性エラストマー組成物中の成分(A)のポリエステルエラストマーの含有量が上記下限値以上であれば、ポリエステルエラストマーが本来有している耐熱性、耐油性、耐摩耗性を十分に発揮させることができる。熱可塑性エラストマー組成物中の成分(A)のポリエステルエラストマーの含有量が上記上限値以下であれば、相対的に成分(B),(C)の含有量を十分なものとして、これらの成分による柔軟化で、得られるポリエステル系熱可塑性エラストマー組成物をより軟質な質感を有するものとすることができる。
本発明の熱可塑性エラストマー組成物には、成分(B)として、少なくとも2個の芳香族ビニル化合物単位を主体とする重合体ブロックPと、少なくとも1個の共役ジエン化合物単位を主体とする重合体ブロックQとを有するブロック共重合体の水素添加物(以下、「水添ブロック共重合体」と称す場合がある。)及び/又はコアシェル型ゴム質重合体を含む。
成分(B)の少なくとも2個の芳香族ビニル化合物単位を主体とする重合体ブロックPと、少なくとも1個の共役ジエン化合物単位を主体とする重合体ブロックQとを有するブロック共重合体の水素添加物において、ブロックPを構成する芳香族ビニル化合物としては、特に限定されず、例えば、スチレン、α−メチルスチレン、p−メチルスチレン、ジビニルベンゼン、1,1−ジフェニルエチレン、N,N−ジメチル−p−アミノエチルスチレン、N,N−ジエチル−p−アミノエチルスチレン等の芳香族ビニル化合物が挙げられる。これらの中でも、入手性及び生産性の観点から、スチレン、α−メチルスチレン、p−メチルスチレンが好ましく用いられる。特に好ましくはスチレンである。
P−(Q−P)m (1)
(P−Q)n (2)
(式中、PはブロックPを、QはブロックQをそれぞれ表し、mは1〜5の整数を表し、nは2〜5の整数を表す。また、ブロックP、ブロックQがそれぞれ複数存在する場合には、各々のブロックを構成する単量体単位の種類及び組成はそれぞれ同一でも異なっていてもよい。)
また、成分(B)の水添ブロック共重合体におけるブロックQの含有量(重合体ブロックQの合計量)は75〜97wt%であることが好ましく、80〜92wt%であることがより好ましく、81〜90wt%であることがさらに好ましい。
なお、本明細書中、共役ジエン化合物単位は、水素添加前後に係らず「共役ジエン化合物単位」と称する。
コアシェル型ゴム質重合体の具体例としては、メチルメタクリレート/ブタジエン/スチレン共重合樹脂(MBS樹脂)、アクリロニトリル/ブタジエン/スチレン共重合体樹脂(ABS樹脂)等のジエン系コアシェル型ゴム質重合体、アクリレート/スチレン/アクリロニトリル共重合樹脂(ASA樹脂)、メタクリル酸アルキル/アクリル酸アルキル共重合樹脂、例えばアクリレート/メチルメタクリレート共重合樹脂等のアクリル系コアシェル型ゴム質重合体、シリコーン/アクリレート/メチルメタクリレート共重合樹脂、シリコーン/アクリレート/アクリロニトリル/スチレン共重合樹脂等のシリコーン系コアシェル型ゴム質重合体等が挙げられる。
これらのコアシェル型ゴム質重合体のうち本発明の熱可塑性エラストマーを柔軟化する観点からアクリル系コアシェル型ゴム質重合体が好ましく、特にメタクリル酸アルキル/アクリル酸アルキル共重合樹脂が好ましい。
また、前述の水添ブロック共重合体の1種又は2種以上と上記コアシェル型ゴム質重合体の1種又は2種以上を組み合わせて用いてもよい。
本発明の熱可塑性エラストマー組成物において、成分(B)の含有量は、成分(A)、(B)及び(C)の合計を100wt%としたときに、5wt%以上が好ましく、10wt%以上がより好ましい。一方で40wt%以下が好ましく、30wt%以下がより好ましい。成分(B)の含有量が少なくなるほど、十分に柔軟化されず、得られる熱可塑性エラストマー組成物及びその成形体は軟質な質感が損なわれる恐れがある。一方、成分(B)の含有量が多くなるほど、耐熱性、耐油性、耐摩耗性が低減する傾向にある。
本発明の熱可塑性エラストマー組成物は、成分(C)としてゴム用軟化剤を含む。
成分(C)のゴム用軟化剤としては、鉱物油系軟化剤、合成樹脂系軟化剤等の炭化水素系ゴム用軟化剤が挙げられる。
本発明の熱可塑性エラストマー組成物には、本発明の目的を損なわない範囲で、必要に応じて上記成分(A)〜(C)以外のその他の成分、例えば、添加剤、充填材や、成分(A)、(B)以外の樹脂やゴム等を適宜配合することができる。
本発明の熱可塑性エラストマーは、成分(A)〜(C)、必要に応じて配合されるその他の成分を、公知の方法、例えば、ヘンシェルミキサー、Vブレンダー、タンブラーブレンダー等で機械的に混合した後、公知の方法で機械的に溶融混練することにより製造することができる。機械的溶融混練には、バンバリーミキサー、各種ニーダー、単軸又は二軸押出機等の一般的な溶融混練機を用いることができる。
本発明の熱可塑性エラストマー組成物は、その適用される用途の観点から、柔らかな触感が求められるため、ISO 7619−1で測定したデュロ硬度がA40〜D60であることが好ましく、A50〜D55であることがより好ましく、A60〜D50であることがさらに好ましい。
本発明の熱可塑性エラストマー組成物を成形することにより、種々の成形体として用いることができる。成形体の具体例としては、射出成形体、押出成形体、プレス成形体等が挙げられる。本発明の熱可塑性エラストマー組成物には、通常の射出成形法、押出成形法、プレス成形法等の各種成形方法を用いることができ、必要に応じて、ガスインジェクション成形法、射出圧縮成形法、ショートショット発泡成形法等の各種成形方法を用いることにより、成形体とすることができる。
成形温度は一般に150〜300℃であり、好ましくは180〜280℃である。射出圧力は通常、5〜100MPaであり、好ましくは10〜80MPaである。また、金型温度は通常0〜80℃であり、好ましくは20〜60℃である。
本発明の熱可塑性エラストマー組成物は、熱融着、好ましくはポリカーボネート樹脂やアクリロニトリル−ブタジエン−スチレン共重合樹脂(ABS樹脂)のような極性樹脂に熱融着して、複合成形体として用いることもできる。
2種以上の芳香族ジヒドロキシ化合物を併用して得られるポリカーボネート共重合体、3価のフェノール系化合物を少量併用して得られる分岐化ポリカーボネート樹脂も好適な例として挙げることができる(特開昭63−30524号、特開昭56−55328号、特公昭55−414号、特公昭60−25049号、特公平3−49930号の各公報参照)。芳香族ポリカーボネート樹脂は2種以上の混合物としても用いても良い。好ましいポリカーボネート樹脂の分子量は、耐熱性、機械的強度、成形加工性等のバランスから、GPCにより測定したポリスチレン換算の重量平均分子量で10,000〜150,000の範囲であり、中でも15,000〜100,000の範囲が好ましく、35,000〜80,000の範囲が特に好ましい。市販品としては、三菱エンジニアリングプラスチック(株)製「ユーロピロン」、三菱エンジニアリングプラスチック(株)製「ノバレックス」等を挙げることができる。
芯材の成形は、通常の射出成形法を用いたものでも良く、ガスインジェクション成形をしたものでも良い。
この射出成形体における芯材層の平均肉厚は、0.6〜6mmであることが好ましく、上記範囲を超えるものは芯材層にヒケが発生し、成形品表面の平滑性に劣るものとなり、上記範囲未満のものでは、例えば、各種用途に用いる場合に必要とされる剛性、強度等の機械的特性、耐熱性、耐久性を満たせない場合がある。また、表層材層の平均肉厚は1〜5mmであることが好ましく、上記範囲を超えるものはソフト感に劣り、上記範囲未満のものは芯材と表層材との付着性が悪くなる。また、表層材層の射出成形条件としては、一般に150〜300℃、好ましくは200〜290℃、特に好ましくは220〜280℃の成形温度、50〜1,000kg/cm2、好ましくは100〜800kg/cm2の射出圧力が採用される。また、表層材のみからなるランナー、スプール類等を表層材に、芯材のみ、又、は芯材と表層材からなるランナー、スプール類等や不良成形品等を芯材にリサイクルして使用することもできる。
<成分(A)>
A−1:ポリブチレンテレフタレート−ポリテトラメチレングリコールブロック共重合体
ポリテトラメチレングリコールの数平均分子量:1,700
ポリブチレンテレフタレートユニットの含有量:18wt%
ポリテトラメチレングリコールユニットの含有量:73wt%
チタン含有量:150wtppm
末端酸価:18.3eq/T
デュロA硬度:81
A−2:ポリブチレンテレフタレート−ポリテトラメチレングリコールブロック共重合体
ポリテトラメチレングリコールの数平均分子量:1,800
ポリブチレンテレフタレートユニットの含有量:20wt%
ポリテトラメチレングリコールユニットの含有量:71wt%
チタン含有量:110wtppm
末端酸価:15.5eq/T
デュロA硬度:82
A−3:ポリブチレンテレフタレート−ポリテトラメチレングリコールブロック共重合体
ポリテトラメチレングリコールの数平均分子量:1,700
ポリブチレンテレフタレートユニットの含有量:27wt%
ポリテトラメチレングリコールユニットの含有量:64wt%
チタン含有量:83wtppm
末端酸価:14.6eq/T
デュロA硬度:88
A−4:ポリブチレンテレフタレート−ポリテトラメチレングリコールブロック共重合体
ポリテトラメチレングリコールの数平均分子量:1,000
ポリブチレンテレフタレートユニットの含有量:58wt%
ポリテトラメチレングリコールユニットの含有量:32wt%
チタン含有量:140wtppm
末端酸価:30.5eq/T
デュロD硬度:54
A−5:ポリブチレンテレフタレート−ポリテトラメチレングリコールブロック共重合体
ポリテトラメチレングリコールの数平均分子量:1,700
ポリブチレンテレフタレートユニットの含有量:16wt%
ポリテトラメチレングリコールユニットの含有量:75wt%
チタン含有量:330wtppm
末端酸価:34.7eq/T
デュロA硬度:78
A−6:ポリブチレンテレフタレート−ポリテトラメチレングリコールブロック共重合体
ポリテトラメチレングリコールの数平均分子量:1,700
ポリブチレンテレフタレートユニットの含有量:20wt%
ポリテトラメチレングリコールユニットの含有量:70wt%
チタン含有量:300wtppm
末端酸価:33.0eq/T
デュロA硬度:82
A−7:ポリブチレンテレフタレート−ポリテトラメチレングリコールブロック共重合体
ポリテトラメチレングリコールの数平均分子量:1,700
ポリブチレンテレフタレートユニットの含有量:27wt%
ポリテトラメチレングリコールユニットの含有量:64wt%
チタン含有量:250wtppm
末端酸価:32.8eq/T
デュロA硬度:88
A−8:ポリブチレンテレフタレート−ポリテトラメチレングリコールブロック共重合体
ポリテトラメチレングリコールの数平均分子量:970
ポリブチレンテレフタレートユニットの含有量:59wt%
ポリテトラメチレングリコールユニットの含有量:31wt%
チタン含有量:300wtppm
末端酸価:61.7eq/T
デュロD硬度:54
B−1:クレイトン社製クレイトン(登録商標) G1641HU
スチレン−エチレン/ブタジエン−スチレンブロック共重合体の水素添加物
スチレン単位含有量:32wt%
ブタジエンのビニル結合量:70wt%
B−2:TSRC社製タイポール(登録商標) 6151
スチレン−エチレン/ブタジエン−スチレンブロック共重合体の水素添加物
スチレン単位含有量:33wt%
ブタジエンのビニル結合量:30wt%
B−3:LCY社製グローバルプレン(登録商標) 7551
スチレン−エチレン/ブタジエン−スチレンブロック共重合体の水素添加物
スチレン単位含有量:33wt%
B−4:三菱ケミカル社製メタブレン(登録商標) W−450A
メタクリル酸アルキル/アクリル酸アルキル共重合樹脂
C−1:出光興産社製ダイアナ(登録商標)プロセスオイル PW−90
40℃における動粘度:90.5mm2/s
C−2:出光興産社製ダイアナ(登録商標)プロセスオイル PW−380
40℃における動粘度:408.8mm2/s
D−1:備北粉化社製ソフトン(登録商標)1200
炭酸カルシウム
D−2:富士タルク社製タルク FH105
タルク
[熱可塑性エラストマー組成物の製造]
表−1及び表−2の配合組成に記載の各成分を二軸混練機により溶融混練(シリンダー温度:200℃)し、熱可塑性エラストマー組成物のペレットを製造した。
上記の熱可塑性エラストマー組成物のペレットを、射出成形機(日本製鋼所社製「J110AD」、型締め力110T)を用いて、金型温度40℃、シリンダー温度200〜230℃にて射出成形を行い、100mm×100mm、厚み2mmの成形体を得た。
以下、それぞれ「物性評価用成形体」と称す。
表−1及び表−2に示す実施例1〜7、比較例1〜7の熱可塑性熱可塑性エラストマー組成物のペレット及び物性評価用成形体を以下の方法により評価した。結果を表−1及び表−2に示す。
熱可塑性エラストマー組成物のペレットについて、MFR(ISO 1133(230℃、荷重2.16kgf))を測定した。このMFRの値は、成形性の観点から0.1〜10g/10minの範囲であることが好ましい。
上記で作成した物性評価用成形体について、ISO 7619−1に準拠してデュロ硬度を測定した。このデュロ硬度は前述の通りA40〜D60の範囲であることが好ましい。
上記で作成した物性評価用成形体について、日本電色工業株式会社製「ZE−2000」を使用してYI値を測定した。YI値が低いほど黄色味が少なく、色調に優れることを示す。
上記で作成した物性評価用成形体について、スガ試験機株式会社製耐候試験機「WEL−SUN−HCH」を使用して、温度83℃の雰囲気下、430時間耐候試験を実施した(実施例2,3、比較例2,3)。その後、試験前後のYI値増加量を測定し、ΔYIとして表した。YI値増加量が小さいほど耐候試験により黄色着色が少なく、耐候性に優れることを示す。
また、実施例の熱可塑性エラストマー組成物は、比較例の熱可塑性エラストマー組成物に比べて耐候試験前後でのYI増加量が小さく、耐候性に優れることがわかる(実施例2,3と比較例2,3)。
以上より、本発明によれば、チタン含有量が所定値以下であるポリエステルエラストマーを原料に用いることで、軟質な質感を有し、色調及び耐候性に優れる熱可塑性エラストマー組成物が得られることがわかる。
本発明の熱可塑性エラストマー組成物により製造された成形体はカメラ、電動工具、自転車等のグリップまたはパッキン、電子部品、玩具、スポーツ用品等の用途に好適に用いることができる。
Claims (9)
- 下記(A)〜(C)を含む熱可塑性エラストマー組成物。
(A) チタン含有量が240wtppm未満であるポリエステルエラストマー
(B) 少なくとも2個の芳香族ビニル化合物単位を主体とする重合体ブロックPと、少なくとも1個の共役ジエン化合物単位を主体とする重合体ブロックQとを有するブロック共重合体の水素添加物及び/又はコアシェル型ゴム質重合体
(C) ゴム用軟化剤 - ISO 7619−1で測定したデュロ硬度がA40〜D60である、請求項1に記載の熱可塑性エラストマー組成物。
- 前記成分(A)のポリエステルエラストマーの末端酸価が25eq/T以下である、請求項1または2に記載の熱可塑性エラストマー組成物。
- 前記成分(A)のポリエステルエラストマーが芳香族ポリエステル−ポリアルキレングリコールブロック共重合体である、請求項1〜3のいずれかに記載の熱可塑性エラストマー組成物。
- 前記成分(A)のポリエステルエラストマーがポリブチレンテレフタレート−ポリテトラメチレングリコールブロック共重合体である、請求項4に記載の熱可塑性エラストマー組成物。
- 前記成分(B)のコアシェル型ゴム質重合体がメタクリル酸アルキル/アクリル酸アルキル共重合樹脂である、請求項1〜5のいずれかに記載の熱可塑性エラストマー組成物。
- 請求項1〜6のいずれかに記載の熱可塑性エラストマー組成物よりなる成形体。
- 請求項1〜6のいずれかに記載の熱可塑性エラストマー組成物を熱可塑性樹脂と共に複合成形してなる複合成形体。
- 前記熱可塑性樹脂がポリカーボネート樹脂またはアクリロニトリル−ブタジエン−スチレン共重合樹脂である、請求項8に記載の複合成形体。
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