JP3598487B2 - 自動車用ウェザストリップ - Google Patents
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Description
【発明の属する技術分野】
本発明は、押出成形部と型成形部とを備え、前記押出成形部に前記型成形部が融着一体化されてなる自動車用ウェザストリップに関する。
【0002】
【従来の技術】
エチレンプロピレン非共役ジエン系ゴム(EPDM)に代表されるオレフィン系エラストマーは、比重が小さくかつ実質的に不飽和結合を含まないため、軽量化および耐候性の要請に応え易い。このため自動車用ウェザストリップ(以下、単に「ウェザストリップ」と称する。)の成形材料として多用されている。
【0003】
そして、ウェザストリップの製造は、例えば、EPDMゴム配合物からなる押出加硫成形品を裁断して、一方または双方あるいは多方から金型にセットし、形成されるキャビティに同種ゴム成形材料を注入し加硫型成形することにより行っていた。
【0004】
他方、この型成形の材料として、EPDMに代わって、生産性の見地から、加硫工程が不要な、ポリオレフィン系・スチレン系等の非極性の熱可塑性エラストマー(TPE)を使用することが考えられる(特開昭59−159329号公報等参照)。
【0005】
【発明が解決しようとする課題】
しかし、一般に、EPDM加硫成形品である押出成形部と、TPE型成形部との間に実用接着強度を得難い。このため、押出成形部と型成形部との間に接着剤層を介在させる必要があり、やはり、生産性の要請に十分には応え難い。
【0006】
本発明は、上記にかんがみて、接着剤層を介さなくても、押出成形部と型成形部との間に十分な実用接着強度を有する自動車用ウェザストリップを提供することを目的とする。
【0007】
【課題を解決するための手段】
本発明の自動車用ウェザストリップは、上記課題を、下記構成により解決するものである。
【0008】
押出成形部と型成形部とを備え、前記押出成形部に前記型成形部が融着一体化されてなり、前記押出成形部がオレフィン系エラストマーで形成され、前記型成形部が下記(A)〜(E)の成分を含有する樹脂組成物(ただし、(A)〜(E)の合計を100重量部とする。)で形成されてなることを特徴とする。
【0009】
(A)オレフィン系樹脂…5〜50重量部
(B)エチレン−α−オレフィン系共重合体ゴム…5〜86重量部
(C)水素化芳香族ビニル−共役ジエン化合物ブロック共重合体…2〜30重量部
(D)天然ゴム、イソプレンゴム及びブタジエンゴムからなる群から選ばれる少なくとも一種…2〜40重量部
(E)鉱物油…5〜80重量部
【0010】
【構成の詳細な説明】
以下、本発明の構成(手段)について、詳細に説明をする。以下の説明で配合単位を示す「部」は、特に断らない限り、「重量部」を意味する。
【0011】
(1) 本発明の自動車用ウェザストリップは、上位概念的には、押出成形部と型成形部とを備え、前記押出成形部に前記型成形部が融着一体化されてなり、押出成形部がオレフィン系エラストマーで形成されている。
【0012】
本発明が適用可能なウェザストリップとしては、図1に示す如く、二つの押出成形部12、14と接続されてコーナ成形部(型成形部)16が形成されたドアウェザストリップW1や、図2に示す如く、押出成形部18に接続されて端末成形部20が形成されたドアウェザストリップW2等を挙げることができる。当然、本発明は、トランク部用、ルーフサイド部用の各種ウェザストリップ、さらには、スライディングルーフパネル用ウェザストリップ、ドアオープニングトリム、ガラスラン等にも適用可能である。
【0013】
オレフィン系エラストマーの具体例としては、加硫(架橋)可能なゴム系のものと加硫不要なTPEのものを挙げることができる。
【0014】
ゴム系のものとしては、エチレン−α−オレフィン共重合体ゴム及びエチレン−α−オレフィン−非共役ジエン共重合体ゴムをあげることができる。α−オレフィンとしては、たとえばプロピレン、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−デセンなどがあげられ、なかでもプロピレンが好ましい。また、非共役ジエンとしては、たとえば5−エチリデン−2−ノルボルネン(ENB)、1,4−ヘキサジエン、ジシクロペンタジエン、などがあげられる。
【0015】
TPE系のものとは、オレフィン系熱可塑性エラストマーと称されるものであり、オレフィン系樹脂とエチレン−α−オレフィン系共重合体ゴムからなり、オレフィン系樹脂の具体例としては、ポリエチレン、ポリプロピレン、ポリブテン又はそれらの共重合体などをあげることができる。
【0016】
エチレン−α−オレフィン系共重合体ゴムの具体例としては、エチレン−α−オレフィン共重合体ゴム又はエチレン−α−オレフィン−非共役ジエン共重合体ゴムをあげることができ、α−オレフィン及び非共役ジエンとしては、前記のゴム系におけるものを使用可能である。
【0017】
オレフィン系熱可塑性エラストマー中のエチレン−α−オレフィン系共重合体ゴムは、未架橋、部分架橋、全体架橋などの架橋状態で存在させることができるが、圧縮永久歪の観点から部分架橋又は全体架橋(動的加硫)が好ましい。
【0018】
(2) 本発明のウェザストリップの特徴は、型成形部が前記(A)〜(E)の成分を含有する樹脂組成物(ただし、(A)〜(E)の合計を100部とする。)で形成されてなることにある。
【0019】
<(A)成分:オレフィン系樹脂>
ポリプロピレン又はプロピレンと炭素数が2個以上のα−オレフィン(プロピレンを除く。)との共重合体が好ましい。炭素数が2個以上のα−オレフィンとしては、たとえばエチレン、1−ブテン、1−ペンテン、3−メチル−1−ブテン、1−ヘキセン、1−デセン、3−メチル−1−ペンテン、4−メチル−1−ペンテン、1−オクテンなどがあげられる。
【0020】
オレフィン系樹脂のメルトフローレート(MFR)は通常0.1〜100g/10分であり、好ましくは0.5〜50g/10分の範囲である。
【0021】
ここで、MFRとは、熱可塑性樹脂が230℃で2.16kgf (21.18 N) の力を受けたときに、直径2.095 mm、長さ8mmのオリフィスから10分間に押出される量のg数を言う(JIS K 7210参照) 。
【0022】
<(B)成分:エチレン−α−オレフィン系共重合体ゴム>
具体的には、エチレン−α−オレフィン共重合体ゴム及びエチレン−α−オレフィン−非共役ジエン共重合体ゴムをあげることができる。
【0023】
上記のα−オレフィンとしては、たとえばプロピレン、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−デセンなどがあげられ、なかでもプロピレンが好ましい。また、非共役ジエンとしては、たとえば1,4−ヘキサジエン、ジシクロペンタジエン、5−エチリデン−2−ノルボルネンなどがあげられる。
【0024】
本成分のエチレン/α−オレフィンの比率(重量比)は、通常、90/10〜30/70である。エチレン−α−オレフィン−非共役ジエン共重合体ゴムを用いる場合の非共役ジエンの含有量は、ヨウ素価で通常5〜40である。なお、エチレン−α−オレフィン共重合体ゴムとエチレン−α−オレフィン−非共役ジエン共重合体ゴムを混合して用いてもよい。なお、油展ゴム及び非油展ゴムのいずれでもよい。なお、油展ゴムを用いる場合の伸展油の含有量は、共重合体ゴム100部あたり通常20〜200部である。
【0025】
エチレン−α−オレフィン系共重合体ゴムの好ましい具体例として、エチレン/プロピレンの重量比率が85/15〜45/55のエチレン−プロピレン共重合体ゴムをあげることができる。
【0026】
エチレン−α−オレフィン系共重合体ゴムは、100℃のムーニー粘度(ML1+4 100℃)が10〜350のものが好ましく、更に好ましくは、30〜300である。該ムーニー粘度が過小であると機械的強度に劣ることがあり、一方該ムーニー粘度が過大であると成形品の外観が損なわれることがある。
【0027】
オレフィン系熱可塑性エラストマー中のエチレン−α−オレフィン系共重合体ゴムは、未架橋でも存在させることができるが、圧縮永久歪みの見地から、部分架橋または全体架橋の架橋状態で存在させることが好ましい。
【0028】
<(C)成分:水素化芳香族ビニル−共役ジエン化合物ブロック共重合体>
芳香族ビニルとしては、スチレン、α−メチルスチレン、第3−ブチルスチレン、p−メチルスチレン、ビニルトルエンなどをあげることができ、スチレンが好ましい。
【0029】
共役ジエンとしては、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−ブタジエンなどをあげることができ、ブタジエン及びイソプレンが好ましい。
【0030】
本成分の数平均分子量は、約15万以上であることが好ましい。数平均分子量が過小であると圧縮永久歪の値が大きくなる場合がある。
【0031】
また、本成分の水素化率が50%以上であることが好ましく、更に好ましくは80%以上、最も好ましくは、95%以上である。水素化率が低過ぎると耐候性及び耐熱老化性が悪化する場合がある。なお、水素化率とは、エチレン性二重結合が水素添加された割合を意味する。
【0032】
本成分としては、市販の該当品を使用することができる。
【0033】
<(D)成分:天然ゴム、イソプレンゴム及びブタジエンゴムからなる群から選ばれる少なくとも一種>
天然ゴムとしては、Ribbed Smoked Sheets, White Crepes, Pale Crepes, Estate Brown Crepes, Compo Crepes, Blanket Crepes, Flat Bark 等があげられる。なかでも、White Crepes, Pale Crepes が好ましい。
【0034】
イソプレンゴムは、工業的に生産されるものであれば特に制限されないが、シス含有量80%以上でムーニー粘度(ML1+4 100℃)が30以上のものが好ましい。
【0035】
ブタジエンゴムは、特に制限されないが、通常、市販されているシス含有量が40%以下の低シスブタジエンゴムや80%以上の高シスブタジエンゴムが好んで用いられる。ムーニー粘度(ML1+4 100℃)は20以上のものが好ましい。
【0036】
<(E)成分:鉱物油>
通常、ゴムに配合されるアロマ系、ナフテン系、パラフィン系鉱物油があげられる。なかでも、パラフィン系鉱物油が好ましい。
【0037】
そして、上記(A)〜(E)の、各成分の含有量は、通常、(A)5〜50部、(B)5〜86部、(C)2〜30部、(D)2〜40部、(E)5〜80部(ただし、(A)〜(E)の合計を100部とする。)とする。なお、油展ゴムを用いた場合の(B)の量は、伸展油を含まないポリマー成分のみの量を基準とする。
【0038】
(A)成分が過少であると流動性が低下し、外観不良となることがあり、一方(A)成分が過多であると硬くなり、弾性を示さなくなることがある。(B)成分が過少であると弾性を示さなくなることがあり、一方(B)成分が過多であると流動性が低下し、外観不良となることがある。(C)成分が過少であると柔軟性の悪化及び強度の低下が生じることがあり、一方(C)成分が過多であると耐熱性が悪くなることがある。(D)成分が過少であると接着において凝集破壊を示さなくなることがあり、一方(D)成分が過多であるとタック性が増し、ホコリやゴミの付着、互着しやすくなることがある。(E)成分については、上記の範囲内で用いることにより流動性が良好になり、外観不良を改善する効果又は硬度を下げ、柔軟性を出す効果を得ることができる。なお、各成分中において二種以上を混合して用いる場合の各成分の量は、その合計量を基準とする。
【0039】
本発明に使用する樹脂組成物は、上記の(A)〜(E)成分に加えて、(F)成分である炭酸カルシウムを含有していてもよい。
【0040】
(F)の炭酸カルシウムは、通常ゴム・プラスチックに配合される充填剤であり、具体例としては、軽質炭酸カルシウムや極微細炭酸カルシウムに代表される沈降性炭酸カルシウム、及び重質炭酸カルシウムなどが挙げられる。また、各種有機物で表面処理したものも含まれる。(F)の好ましい含有量は、(A)〜(E)の合計量100部あたり、2〜50部である。(F)成分を上記の範囲内で用いることにより柔軟性・強度及び流動性を損なうことなく、より安価な樹脂組成物を得ることができる。
【0041】
当該樹脂組成物を得るには、(B)成分、(C)成分及び(D)成分をバンバリーミキサーなどを用いて混練し、更に(A)成分及び(E)成分、必要に応じて(F)成分である炭酸カルシウムを添加して溶融混練すればよい。
【0042】
本発明に使用する樹脂組成物は、上記の樹脂組成物を有機過酸化物により動的架橋して得られる架橋樹脂組成物が好ましい。有機過酸化物としてはジアルキルパーオキサイドなどを用いることができる。なお、必要に応じて、タルクなどの無機フィラー、難燃剤、滑剤、帯電防止剤、耐熱安定剤、老化防止剤、光安定剤、紫外線吸収剤、離型剤などの添加剤、顔料などを用いてもよい。
【0043】
本発明のウェザストリップは、ドアウェザストリップ等のコーナ部における追従性およびシール性が要求される場合は、ショアーA硬度(ASTM D2240準拠;以下同じ)30〜50、望ましくは、35〜45となる配合の柔軟処方の架橋樹脂組成物で型成形部で形成することが望ましい。ショアーA硬度30〜50の場合の各成分の含有量は、(A)5〜15部、(B)5〜50部、(C)2〜20部、(D)2〜20部、(E)20〜80部(ただし、(A)〜(E)の合計を100部とする。)及び(F)は、(A)〜(E)の合計100部あたり、2〜20部である。ショアーA硬度35〜45の各成分の含有量は、(A)8〜12部、(B)10〜40部、(C)2〜10部、(D)2〜10部、(E)40〜80部(ただし、(A)〜(E)の合計を100部とする。)及び(F)は、(A)〜(E)の合計100部あたり、2〜10部である。
【0044】
(3) 本発明のウェザストリップの製造は、前述と同様、オレフィン系エラストマーからなる押出成形品を裁断して、一方または双方あるいは多方から金型にセットし、形成されるキャビティに上記特定の樹脂組成物を注入(射出)して型成形することにより行う。この際、射出成形条件としては、シリンダー温度200〜260℃、金型温度20〜80℃とすることが好ましい。
【0045】
上記により成形されたウェザストリップの型成形部は、押出成形部の端面と熱融着して、後述の実施例で示す如く、実用接着強度を得ることができる。
【0046】
【発明の効果】
本発明のウェザストリップは、上記のような構成により、後述の実施例で支持される如く、押出成形部と型成形部との間に、接着剤層を介さなくても、実用接着強度を得ることができる。従って、本発明では、ウェザストリップを、生産性良好に製造が可能となる。
【0047】
また、本発明のウェザストリップは、ドアウェザストリップ等におけるコーナ部(型成形部)の追従性、シール性および機械的強度に優れたものとなる。従って、本発明のウェザストリップは、型成形部の性能的品質が高い。
【0048】
【実施例】
次に本発明の効果を確認するために行った実施例、比較例について説明をする。
【0049】
A.間接評価
(1) 試験片の調製
表1〜3に示す各処方の配合物を、バンバリーミキサーを用いて混練し、さらに、架橋剤および架橋助剤を添加して混練し、動的架橋を行い、樹脂組成物を調製した。
【0050】
(2) 物性試験
上記各樹脂組成物を、射出シリンダー温度:220℃、金型温度:50℃の条件で射出成形して、2mmtのシートを得た。
【0051】
該シートを打ち抜いて、試験片を調製して、下記各項目の物性試験を行った。
【0052】
▲1▼硬さ試験:ASTM D2240に準拠してショアーA硬度を測定した。
【0053】
▲2▼引張試験:JIS K 6301に準拠して、3号ダンベル試験片を用いて、引張速さ200mm/min の条件で、破断強さ(TB )及び伸び(EB )を求めた。
【0054】
▲3▼引裂試験:JIS K 6301に準拠して、B形試験片を用いて、引張速さ200mm/min の条件で、引裂き強さ(TR )を求めた。
【0055】
(3) 接着試験
下記配合処方のEPDM配合物を、8インチロールで混練した後、20mm単軸押出機にて80℃で押出、断面形状:30mm×2mmtのベルト状押出物を得た。これを220℃のオーブン中で10分間加硫した後、7cmの長さに切断して、加硫ゴム片(a) とした。
【0056】
EPDM配合処方
EPDMポリマー* 100部
FEFカーボン 180部
プロセスオイル 90部
炭酸カルシウム 10部
亜鉛華 5部
脱水剤(CaO) 5部
加工助剤 5部
硫黄 0.8部
加硫促進剤 4.6部
*重量平均分子量:約45万
エチレン含量:67wt%
ENB含量:7wt%
上記加硫ゴム片(a) を、金型にセットして、前記各樹脂組成物(b) を射出成形して、インサート成形法により接着された複合成形体を調製した。
【0057】
このときの成形条件は、射出シリンダー温度:220℃、金型温度:50℃とした。
【0058】
こうして調製した複合成形体を、図3のような、2cm×6cmの短冊形に打ち抜いて試験片とし、該各試験片について、引張速さ:200mm/min で引っ張り、(a) と(b) との接着面の接着強度を評価した。
【0059】
(4) 試験結果及び評価
試験結果を表1〜3に示す。本発明の条件を満足する全ての実施例1〜6は、満足すべき物性及び接着力を示すことがわかる。他方、(C)成分または(D)成分を用いなかった比較例1〜6は、いずれも物性または接着力において劣ることがわかる。
【0060】
B.直接評価
(1) 試験片の調製 まず、下記配合処方のEPDM配合物をニーダで混練して押出成形用材料を調製後、該材料を用いて、図1に示す断面の押出物を押出後、マイクロ波加硫(UHF)(出力5kw×0.5min )および熱風加硫(HAV)(220℃×3分)により加硫を行い、発泡押出成形品を調製した。
【0061】
発泡EPDM配合処方
EPDMポリマー* 120部
MAFカーボン 120部
プロセスオイル 90部
炭酸カルシウム 10部
亜鉛華 7部
脱水剤 5部
加工助剤 3.5部
硫黄 1.3部
加硫促進剤 6.3部
発泡剤 4.0部
*油展ゴム(プロセスオイル20部含有、
重量平均分子量:約50万
エチレン含量:60wt%
ENB含量:10wt%)
そして、上記発泡押出成形品(比重:0.55)を裁断して、金型にセット後、前記と同様にして調製した実施例1・比較例1の各樹脂組成物を射出成形して、図1に示すコーナ部を型成形した。
【0062】
このときの成形条件は、射出シリンダー温度:220℃、金型温度:50℃とした。
【0063】
(3) 試験方法
こうして調製した各ウェザストリップについて、下記各項目の試験を行った。
【0064】
▲1▼接着試験:
ウェザストリップの接続部(図1の二点鎖線部:肉厚約2mm)から10mm幅の短冊を切り取り採取して各試験片を調製した。各試験片について、引張試験機(引張速度200mm/min )を用いて、常温で測定をした。
【0065】
▲2▼圧縮荷重試験:
ウェザストリップの型成形部の中空部を高さ方向に6mm圧縮したときの荷重を、圧縮試験機(圧縮速度:20mm/min )により測定した。荷重値は、ウェザストリップの長さ100mmあたりの値に換算した。
【0066】
(4) 試験結果は、圧縮荷重は8N/100mmと変わらなかったが、接着強さは、実施例1:1.5MPa、比較例1:0.8MPaと、実施例の場合、十分な実用強度を示すことが分かる。
【0067】
【表1】
【0068】
【表2】
【0069】
【表3】
【図面の簡単な説明】
【図1】本発明を適用するウェザストリップの一例であるドアウェザストリップのコーナ部位の部分切り欠き斜視図
【図2】同じくドアウェザストリップの端末部を示す部分切り欠き斜視図
【図3】本発明の間接評価における接着試験の試験方法を示すモデル図
【符号の説明】
12、14、18 押出成形部
16 コーナ成形部(型成形部)
20 端末成形部(型成形部)
W1 ドアウェザストリップ
W2 ドアウェザストリップ
Claims (6)
- 押出成形部と型成形部とを備え、前記押出成形部に前記型成形部が融着一体化されてなり、前記押出成形部がオレフィン系エラストマーで形成され、前記型成形部が下記(A)〜(E)の成分を含有する樹脂組成物(ただし、(A)〜(E)の合計を100重量部とする。)で形成されてなることを特徴とする自動車用ウェザストリップ。
(A)オレフィン系樹脂…5〜50重量部
(B)エチレン−α−オレフィン系共重合体ゴム…5〜86重量部
(C)水素化芳香族ビニル−共役ジエン化合物ブロック共重合体…2〜30重量部
(D)天然ゴム、イソプレンゴム及びブタジエンゴムからなる群から選ばれる少なくとも一種…2〜40重量部
(E)鉱物油…5〜80重量部 - 前記型成形部が下記(A)〜(E)の成分を含有する樹脂組成物(ただし、(A)〜(E)の合計を100重量部とする。)で形成されてなることを特徴とする請求項1記載の自動車用ウェザストリップ。
(A)オレフィン系樹脂…5〜15重量部
(B)エチレン−α−オレフィン系共重合体ゴム…5〜50重量部
(C)水素化芳香族ビニル−共役ジエン化合物ブロック共重合体…2〜20重量部
(D)天然ゴム、イソプレンゴム及びブタジエンゴムからなる群から選ばれる少なくとも一種…2〜20重量部
(E)鉱物油…20〜80重量部 - 前記(C)成分の数平均分子量が約15万以上である請求項1記載の自動車用ウェザストリップ。
- 前記(C)成分の水素化率が約50%以上である請求項1記載の自動車用ウェザストリップ。
- 前記樹脂組成物が、有機過酸化物により動的架橋されている請求項1記載の自動車用ウェザストリップ。
- 前記型成形部のショアーA硬度(ASTM D2240準拠)が30〜50である請求項1記載の自動車用ウェザストリップ。
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