JP2884606B2 - 熱可塑性エラストマー組成物 - Google Patents

熱可塑性エラストマー組成物

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Description

【発明の詳細な説明】 (産業上の利用分野) 本発明は熱可塑性エラストマー組成物に関する。詳し
くは、ゲル分を含有するクロロスルフオン化ポリエチレ
ンとポリエチレンおよび活性基を有する液状ブタジエン
ゴムから成る熱可塑性エラストマー組成物に関する。そ
して本発明の熱可塑性エラストマー組成物はゴム電線、
ゴムケーブル、ゴムマット、ゴムホース、ゴムルーフィ
ングあるいはゴム磁石等のあらゆるゴム分野で使用され
る。
(従来の技術) 従来から、ゲル分を含有するゴムとポリオレフィンを
混練して成る組成物は熱可塑性とゴム弾性を有すること
から、熱可塑性エラストマーとしてその熱可塑性を利用
して高温下で成型され、ゴム弾性を有する温度範囲内で
使用されている。一般に熱可塑性エラストマー組成物
は、ゴム組成物の成型と異なり、高温下で流動し易く成
型が容易であり、且つ成型時間が短い等の利点を持つと
同時にゴム組成物の成型加工では加硫工程を必要とする
が熱可塑性エラストマー組成物の場合はこれを必要とし
ない等、エネルギー消費あるいは労務費などの面でゴム
組成物より優位であることから、近年、ゴム分野で幅広
く使用されるようになって来た。
熱可塑性エラストマーとして、ゲル分を含有するクロ
ロスルフオン化ポリエチレンとポリエチレンから成る熱
可塑性エラストマー組成物はすでに特開昭52−29845お
よび特公昭64−4536等で知られている。しかしながら、
これらの熱可塑性エラストマー組成物は静的な機械的性
質である圧縮歪および永久伸びの点で劣る。例えば、圧
縮永久歪の劣ったゴムマットは実用初期から変形が始
り、実用中での変形が大きくなり、例えば、ゴムマット
等の耐用年数は極めて短いものとなる。このようにゲル
分を含有するクロロスルフオン化ポリエチレンとポリエ
チレンから成る熱可塑性エラストマー組成物の実用化の
ためには上記問題点の解決が必要とされている。
(発明が解決しようとする課題) 本発明は、上記問題点を解決すべく鋭意研究の結果、
静的な機械性質が解決された熱可塑性エラストマー組成
物を提供するものである。
(課題を解決するための手段) 本発明は、ゲル分を含有するクロロスルフオン化ポリ
エチレンとポリエチレンおよび活性基を有する液状ブタ
ジエンゴムから成る熱可塑性エラストマー組成物にあ
る。そして本発明が提供する熱可塑性エラストマー組成
物は静的な機械的性質である圧縮永久歪および永久伸び
の点が極めて優れ、実用に供することのできるものであ
る。
以下本発明を詳細に説明する。
本発明において使用されるクロロスルフオン化ポリエ
チレンとは、ポリエチレン、エチレン−ブテン−1共重
合体、エチレン−プロピレン共重合体、エチレン−酢酸
ビニル共重合体等に塩素およびクロロスルフオニル基を
導入しゴム状にしたものである。塩素およびクロロスル
フオニル基の導入は該記ポリマーを四塩化炭素等の有機
溶剤に溶解し塩素ガスを吹込み塩素化すると同時にクロ
ロスルフオニルを添加、反応させて導入される。クロロ
スルフオン化ポリエチレンはゴム状であれば特に塩素量
は限定されないが15〜55重量%の塩素を含むクロロスル
フオン化ポリエチレンがゴム状にある。クロロスルフオ
ン化ポリエチレンの市販のグレードとしては、東ソー
(株)製 TOSO−CSMのTS−530、TS−430、TS−930、TS
−740、TS−320、TS−220等がある。そしてこれらは単
独あるいは混合して使用される。
本発明のゲル分を含有するクロロスルフオン化ポリエ
チレンとは、クロロスルフオン化ポリエチレンを混練機
中で動的熱処理により加硫させたクロロスルフオン化ポ
リエチレンを云う。本発明で云うゲル分とは、動的熱処
理により加硫したクロロスルフオン化ポリエチレンをJI
S K 6388 に従い、100メッシュのステンレス製金網で
作ったハリス篭で測定されるベンゼンに未抽出の残渣を
云う、そして本発明のクロロスルフオン化ポリエチレン
のゲル含有量は20重量%以上であって、ゲル含有量が20
重量%未満では静的な機械的性質である圧縮永久歪およ
び永久伸びの点で劣り、実用性に乏しく好ましくない。
ここで云う動的熱処理とは、クロロスルフオン化ポリ
エチレンを混練機中で流動させながら加硫しゲルを作る
ことであって、この動的熱処理の温度範囲は使用するポ
リエチレンの融点からクロロスルフオン化ポリエチレン
の分解温度であり、この範囲は80〜250℃である。好ま
しくは100〜180℃である。
この動的熱処理よりゲルを作るには、クロロスルフオ
ン化ポリエチレンの加硫に、一般に使用されている加硫
系が使用される。この加硫系とは、受酸剤として周期律
表I族a亜族、II族a亜族およびIV族a亜族の金属の酸
化物、水酸化物、有機金属塩と、加硫剤あるいは加硫促
進剤としてアミン類、クアニジン類、チオウレア類、マ
レイミド類、トリアジン類、チウラム類、有機過酸化物
類、多官能性化合物類の組合せによって加硫される。例
えばこれらの加硫系に限定さるものではないが、クロロ
スルフオン化ポリエチレンの加硫に使用される加硫系と
して、水酸化カルシウム、N,N′−m−フエニレンビス
マレイミドと6−エトキシ−1,2−ジヒドロ−2,2,4−ト
リメチルキノリンの組合せ、酸化マグネシウム、ジペン
タメチレン・チウラム・テトラサルフアイドとN,N′−
m−フエニレンビスマレイミドの組合せ、酸化マグネシ
ウム、エポキシ樹脂とジペンタメチレン・チウラム・テ
トラサルフアイドの組合せ、二塩基性マレイン酸鉛、ジ
ペンタメチレン・チウラム・テトラサルフアイドとペン
タエリスリトールの組合せ、あるいは酸化マグネシウ
ム、ジクミルパ−オキサイドとトリアリルイソシアヌレ
ートの組合せ等がある。使用される量は特に制限される
ものではなく、クロロスルフオン化ポリエチレンを動的
熱処理により加硫し、ゲル含有量が20重量%以上となる
必要量が使用される。
本発明において使用されるポリエチレンとは、エチレ
ンを単位として単独重合あるいは、エチレン−プロピレ
ン、エチレン−ブテン−1、エチレン−酢酸ビニル、エ
チレン−アクリル酸エチル等の共重合によって得られる
重合体であって結晶性である。使用されるポリエチレン
は本発明において特に制限されないが、JIS K 7210に
おいて測定(190℃、2.16kg荷重、)されるメルトフロ
ーインデックス(MFI)が0.1〜30g/10分のもので、その
融点は100〜140のものが好ましい。市販のポリエチレン
として例えば、内外化学薬品資料 A 高分子:シーエ
ムシー社刊(1988)に掲載されるポリエチレンがある。
これらは単独あるいは混合して使用される。このポリエ
チレンはゲル分を20重量%以上含有するクロロスルフオ
ン化ポリエチレン100重量部当り5〜50重量部、好まし
くは10〜30重量部が混合される。5重量部未満では得ら
れる熱可塑性エラストマー組成物の流動性が劣り成型が
困難である。また50重量部を越えて添加混合した場合、
得られる成型品は硬く、ゴム弾性を示さず実用性に欠け
好ましくない。このポリエチレンとクロロスルフオン化
ポリエチレンおよび活性基を有する液状ブタジエンゴム
と混合は、使用されるポリエチレンの融点以上の温度で
行なわれる。
本発明で特に重要なことは活性基を有する液状ブタジ
エンの使用にある。この活性基を有する液状ブタジエン
ゴムとは常温で液状であり、数平均分子量が200〜4000
で、液状ブタジエンゴムの分子未満あるいは分子内に水
酸基、カルボキシル基、イソシアナート基、エポキシ
基、アミノ基等の活性基を有する液状ブタジエンゴムで
ある。これらの活性基を有する液状ブタジエンゴムは単
独あるいは混合して使用される。そしてこの活性基を有
する液状ブタジエンゴムは、加硫剤を使用し動的熱処理
することにより効果を発揮する。この加硫剤には、液状
ブタジエンゴムの活性基と反応性を有するメルカプト
基、カルボキシ基、水酸基、アミノ基、エポキシ基、イ
ソシアナト基等の活性基を有する化合物が使用される。
この動的熱処理の温度は常温から250℃の範囲で行なう
ことができる。そして本発明の熱可塑性エラストマー組
成物の一成分を成すこの活性基を有する液状ブタジエン
ゴムはクロロスルフオン化ポリエチレンとポリエチレン
の両者に相溶性をしめすためか、本発明の目的とする熱
可塑性エラストマーの静的な機械的性質である圧縮永久
歪および永久伸びを著しく向上させる。添加混練される
活性基を有する液状ブタジエンゴムは、クロロスルフオ
ン化ポリエチレン100重量部当り3〜20重量部であっ
て、好ましくは5〜10重量部が添加混合される。3重量
部未満では活性基を有する液状ブタジエンゴムの効果が
小さく熱可塑性エラストマーの圧縮歪および永久伸びの
向上は計れない。20重量部を越えると得られる成型品の
機械的強度、例えば引張強度、引裂強度等が劣り好まし
くない。
本発明の熱可塑性エラストマーを得る方法は、ロール
混練機、バンバリーミキサー、双腕形ニーダー、スクリ
ュー式混練機、ローター形連続混練機等を使用し、高温
下の溶融状態にあるポリエチレンにクロロスルフオン化
ポリエチレンおよび活性基を有する液状ブタジエンを同
時に添加し、混練と同時に動的熱処理し熱可塑性エラス
トマー組成物を得る方法、クロロスルフオン化ポリエチ
レンと活性基を有する液状ブタジエンゴムを予め動的熱
処理し、次に溶融状態にあるポリエチレンに混練する方
法、クロロスルフオン化ポリエチレンと活性基を有する
液状ブタジエンゴムを動的熱処理しないで予め混練し、
これを高温下の溶融状態にあるポリエチレンに添加し混
練と同時にクロロスルフオン化ポリエチレンを動的熱処
理する方法、あるいは溶融状態にあるポリエチレンにク
ロロスルフオン化ポリエチレンを混合すると同時に動的
熱処理し、次に活性基を有する液状ブタジエンゴムを混
合と同時に動的熱処理する方法等があるが、本発明の熱
可塑性エラストマーを得る方法はこれらに限定されるも
のではない。
本発明の熱可塑性エラストマー組成物は、組成物を得
る過程において、あるいは組成物を得た後にゴム用ある
いは樹脂用配合剤を添加することもできる。例えばこれ
らの配合剤には可塑剤、軟化剤、老化防止剤、紫外線吸
収剤、カーボンブラック、あるいは酸化チタン、炭酸カ
ルシウム、タルクやクレー等の白色充填剤、発泡剤、滑
剤、スリップ剤、帯電防止剤、着色剤などがある。そし
て本発明の熱可塑性エラストマー組成物の成形にはゴム
用あるいは樹脂用成型機、例えば押出成型機、射出成型
機、カレンダーロール、プレス成型機、吹込成型機ある
いは真空成型機が使用される。
(実施例) 本発明を以下の実施例により説明するが、本発明はこ
れらの実施例に限定されるものではない。
実施例1〜4および比較例1〜4 表−1に実施例および比較例に使用した熱可塑性エラ
ストマー組成物の配合を示す。
実施例−1は表−1に示す配合のクロロスルフオン化
ポリエチレン(TOSO−CSM TS−930)100重量部、活性基
を有する液状ブタジエンゴム(poly bd R−45EPI)5重
量部、水酸化カルシウム10重量部、DOS20重量部、酸化
チタン15重量部、AW0.2重量部、PM0.5重量部を温度50℃
でロール混練した。これをロール温度180℃の溶融状態
にあるポリエチレン20重量部に添加し、20分間混練と同
時にクロロスルフオン化ポリエチレンと活性基を有する
液状ブタジエンゴムの動的熱処理を行ない熱可塑性エラ
ストマー組成物を得た。これを180℃の圧縮成形機で予
熱4分間、加圧成形2分間を行なった後、10℃の圧縮冷
却機で4分間冷却を行ない、厚さ2mmのシートを得た。
得られたシートから、JIS K 6301に従って硬さ試験お
よび永久伸び試験を行なった。なおこの永久伸び試験で
の伸張は100%伸張とした。この試験結果を表−1に示
す。また得られた熱可塑性エラストマー組成物を、180
℃の圧縮成形機で予熱6分間、加圧成形3分間を行った
後、10℃の圧縮冷却機で6分間冷却を行ない、厚さ12.7
mmのシートを得た。得られたシートから、JIS K 6301
に従って圧縮永久歪試験を70℃、22時間の試験条件で行
なった。試験結果を表−1に示す。
一方において、熱可塑性エラストマー組成物中のクロ
ロスルフオン化ポリエチレンのゲルの含有量を知るため
には、表−1に示す配合のクロロスルフオン化ポリエチ
レン(TOSO−CSM TS−−930)100重量部、水酸化カルシ
ウム10重量部、AW0.2重量部、PM0.5重量部を温度50℃で
ロール混練した。これをロール温度180℃の溶融状態に
あるポリエチレン20重量部に添加し、15分間混練と同時
にクロロスルフオン化ポリエチレンの動的熱処理を行な
った。これをJIS K 6388に従い、100メッシュのステン
レス製金網で作ったハリス篭で23℃のベンゼンに未抽出
の残渣の測定を行なった。クロロスルフオン化ポリエチ
レンのゲル含有量は次式により計算した。計算結果は表
−1に示す。
但し、 L0:ベンゼン抽出前の試料重量 L1:ベンゼン抽出前の試料中の混練で添加したポリエチ
レンと水酸化カルシウムあるいは酸化マグネシウムの合
計重量 L2:ベンゼンに未抽出の残渣重量 実施例−2は、実施例−1の活性基を有する液状ブタ
ジエンゴム(poly bd R−45EPI)5重量部を10重量部に
変えた以外、実施例−1に従って熱可塑性エラストマー
組成物を得、硬さ試験、永久伸び試験および圧縮永久歪
試験を行なった。試験結果を表−1に示す。熱可塑性エ
ラストマー組成物中のクロロスルフオン化ポリエチレン
のゲルの含有量を知る試験は実施例−1に同じとなるた
め行なっていない。
実施例−3、は、実施例−1の活性基を有する液状ブ
タジエンゴム(poly bd R−45EPI)5重量部を20重量部
に変え、ポリエチレン20重量部を10重量部に変えた以
外、実施例−1に従って熱可塑性エラストマー組成物を
得、硬さ試験、永久伸び試験および圧縮永久歪試験を行
なった。クロロスルフオン化ポリエチレンのゲルの含有
量を知る試験は実施例−1に同じとなるため行なってい
ない。
実施例−4は実施例−1の活性基を有する液状ブタジ
エンゴムのpoly bd R−45EPIを活性基を有する液状ブタ
ジエンゴムのpoly bd R−45EPTに、水酸化カルシウムを
酸化マグネシウムに、AW0.2重量部をトリチオシアヌー
ル酸1.5重量部に変え、PM0.5重量部を除いた以外、実施
例−1に従って試験を行なった。
比較例−1、実施例−1のAW0.2重量部とPM0.5重量部
を除いた以外実施例−1に従った。
比較例−2は、実施例−1のロール温度180℃の溶融
状態にあるポリエチレン20重量部を3重量部に変えて行
なったが、180℃のロール上で得られる熱可塑性エラス
トマー組成物が、流動性が悪いために粉となり、以後の
試験は出来なかった。
比較例−3は、実施例−1の活性基を有する液状ブタ
ジエンゴム(poly bd R−45EPI)5重量部を除いた以
外、実施例−1に従って試験を行なった。尚、ゲルの含
有量を知る試験は実施例−1に同じとなるため行なって
いない。
比較例−4は、実施例−1ポリエチレン20重量部を60
重量部に変えた以外、実施例−1に従った。ゲルの含有
量を知る試験は実施例−1に同じとなるため行なってい
ない。
表−1から分るように実施例1〜4は圧縮永久歪およ
び永久伸びが比較例1〜4に比べて著しく小さく優れて
いることが分る。また比較例−4に見られるように、ポ
リエチレン60重量部から成る熱可塑性エラストマーは、
硬さが高くゴム弾性を示さないことも分る。
(発明の効果) 以上の説明から明らかなように、本発明の熱可塑性エ
ラストマー組成物は、ゲル分を含有するクロロスルフオ
ン化ポリエチレンとポリエチレンから成る熱可塑性エラ
ストマー組成物の問題点であった静的な機械的性質であ
る圧縮永久歪および永久伸びの点が解決され、実用に供
することのできるものであることが分る。
フロントページの続き (51)Int.Cl.6 識別記号 FI C08L 23:06 15:00)

Claims (1)

    (57)【特許請求の範囲】
  1. 【請求項1】ゲル分を20重量%以上含有するクロロスル
    フオン化ポリエチレン100重量部当りポリエチレン5〜5
    0重量部、活性基を有する液状ブタジエンゴム3〜20重
    量部を含有してなる熱可塑性エラストマー組成物。
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