JP3601692B2 - 接着性改質剤配合ポリオレフィン系組成物を用いた二色成形体およびその製造方法 - Google Patents

Description

【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、接着性の向上を図ったポリオレフィン系組成物と熱可塑性エラストマーとの二色成形体およびその製造方法に関する。
【０００２】
【従来の技術】
ポリプロピレンやポリエチレンなどのポリオレフィンは結晶性が高く、その成形品は他の材料との接着性が悪いので、従来から接着性を高める技術が検討されている。
【０００３】
例えば、ポリプロピレン成形品の表面に粘着剤を付与して剥離強度を高めたり、ポリプロピレン成形品の表面をプラズマ等で表面処理して接着性を向上させたりする技術、表面に接着性を有する物質をコーティングする技術、又はポリプロピレン成形品の表面を溶融させて粗して接着性を高める技術等が知られている。
【０００４】
【発明が解決しようとする課題】
しかしながら、上述した各技術を用いても十分な剥離強度は得られないという問題がある。また、表面を粗す技術に粘着性を有する材料の塗布や接着性物質のコーティングなどの技術を組み合わせることも考えられるが、処理工程が増大し、製造コストが大きく上昇するという問題がある。
【０００５】
本発明はこのような事情に鑑み、接着性を向上させたポリオレフィン組成物と熱可塑性エラストマーとの二色成形体およびその製造方法を提供することを課題とする。
【０００６】
【課題を解決するための手段】
前記課題を解決する本発明の第１の態様は、オレフィン系ポリマーと、メチルアクリレート基修飾ポリエチレンおよび部分エポキシ化スチレン系エラストマーから選択された少なくとも一種であって前記オレフィン系ポリマーより粘性が高く且つ高分子量である接着性改質剤とをブレンドしたポリオレフィン組成物と、スチレン系エラストマーとを順次射出成形してなることを特徴とする二色成形体にある。
【００１０】
本発明の第２の態様は、第１の態様において、前記接着性改質剤が、前記オレフィン系ポリマーの成形体の表面に偏在していることを特徴とする二色成形体にある。
【００１１】
本発明の第３の態様は、第１又は２の態様において、前記接着性改質剤が、前記オレフィン系ポリマー１００重量部に対して、１〜３０重量部配合されたポリオレフィン組成物を用いたことを特徴とする二色成形体にある。
【００１２】
本発明の第４の態様は、第１〜３の何れかの態様において、前記オレフィン系ポリマーが、ポリプロピレンおよびポリエチレンから選択されたことを特徴とする二色成形体にある。
【００１３】
本発明の第５の態様は、オレフィン系ポリマーと、メチルアクリレート基修飾ポリエチレンおよび部分エポキシ化スチレン系エラストマーから選択された少なくとも一種であって前記オレフィン系ポリマーより粘性が高く且つ高分子量である接着性改質剤とをブレンドしたポリオレフィン組成物を用いてポリオレフィン射出成形体を成形する工程と、このポリオレフィン射出成形体を保持した金型内にスチレン系エラストマーを順次射出成形して二色成形体を成形する工程とを具備することを特徴とする二色成形体の製造方法にある。
【００１７】
本発明の第６の態様は、第５の態様において、前記接着性改質剤が、前記オレフィン系ポリマーの成形体の表面に偏在していることを特徴とする二色成形体の製造方法にある。
【００１８】
本発明の第７の態様は、第５又は６の態様において、前記接着性改質剤が、前記オレフィン系ポリマー１００重量部に対して、１〜３０重量部配合されたポリオレフィン組成物を用いたことを特徴とする二色成形体の製造方法にある。
【００１９】
本発明の第８の態様は、第５〜７の何れかの態様において、前記オレフィン系ポリマーが、ポリプロピレンおよびポリエチレンから選択されたことを特徴とする二色成形体の製造方法にある。
【００２０】
かかる本発明で用いるポリオレフィン組成物は、接着性改質剤が配合されているので、通常では接着されないとされている熱可塑性エラストマーと、界面に接着剤や粘着剤を塗布することなく接着することができる。すなわち、ポリオレフィン組成物にブレンドされている変性ポリエチレンであるメチルアクリレート基修飾ポリエチレン、あるいは変性スチレン系エラストマーである部分エポキシ化スチレン系エラストマーのような接着性改質剤は、基本的にはポリオレフィンと相溶しないが、ポリオレフィン成形品と熱可塑性エラストマー成形品との界面で接着剤として作用し、両者の間に分散力又は分子間力などによる接着力が発生すると推察される。また、これら接着性改質剤はポリオレフィンと相溶しないので、成形品表面近傍に偏在し、界面での接着剤として有効に作用すると推察される。特に、接着性改質剤として、前記オレフィン系ポリマーよりも粘性が高いもの、前記オレフィン系ポリマーよりも高分子量のものを用いた場合に、成形品表面近傍に偏在しやすいことを知見した。
【００２１】
ここで、変性ポリエチレンであるメチルアクリレート基修飾ポリエチレンは、ポリエチレンの水素を部分的に、例えば、２０％〜３０％程度、メチルアクリレート基で置換したものである。
【００２３】
かかる変性ポリエチレンであるメチルアクリレート基修飾ポリエチレン等の接着性改質剤の配合量は、ポリプロピレン１００重量部に対して、５重量部以上添加すれば好ましく、好適には、１重量部〜３０重量部であり、さらに好適には、５〜２０重量部添加することにより、約２〜３倍以上の剥離強度を得ることができる。
【００２４】
かかる変性ポリエチレンであるメチルアクリレート基修飾ポリエチレン等の接着性改質剤は、二色成形品の成形時に容易に溶融して熱可塑性エラストマーと良好に接着する。この場合、先にポリエチレン組成物を成形し、次いで、熱可塑性エラストマーを成形する際に、変性ポリエチレンであるメチルアクリレート基修飾ポリエチレン等の接着性改質剤が溶融する条件とするのが好ましい。この条件は、成形方法、成形材料により異なるが、例えば、成形型を３０℃程度、溶融熱可塑性エラストマーの射出成形温度を１６０〜２５０℃程度にする。一方、この成形条件は、ポリプロピレン自体が溶融するような条件とするのは好ましくない。先に成形したポリプロピレン成形品の形状が崩れ、また、クラック発生等の原因になるからである。
【００２５】
このような本発明のポリプロピレン組成物は、一般的な汎用ポリプロピレンと同様に成形でき、熱可塑性エラストマー、特に特定のスチレン系熱可塑性エラストマーとの接着性が良好である。すなわち、熱可塑性エラストマーとしてポリプロピレンに接着性を有するものを選択すれば、変性ポリエチレンであるメチルアクリレート基修飾ポリエチレンが存在しない界面においてもポリエチレンと熱可塑性エラストマーとの接着が生じ、両者の剥離強度をさらに向上させることができる。これにより、特に接着剤を使用することなく十分な剥離強度を有する二色成形品が製造できる。
【００２６】
このような二色成形は、好ましくは、溶融した熱可塑性エラストマーの熱でポリプロピレン成形品の変性ポリエチレンであるメチルアクリレート基修飾ポリエチレンが溶融するような条件で行うのが好ましい。これにより、ポリプロピレンと熱可塑性エラストマーとの界面が荒らされたのと同様な効果が得られ、さらに接着強度が向上する。
【００２７】
このような二色成形品の例として、車載用のＣＤプレーヤーに用いるＣＤダンパ、ＣＤクランパーの他、プリンター等に用いられる重送防止パッド、給紙搬送ロール、スキージーロール、さらには、医療機器用部材等を挙げることができる。
【００２８】
【発明の実施の形態】
以下、本発明を実施例に基づいて詳細に説明する。
【００２９】
汎用ポリプロピレン（融点：１６０℃）１００重量部に、変性ポリエチレン（部分的に水素をメチルアクリレート基で、置換したもの；エクソン化学社製；融点：８０℃）５，１０，２０，３０重量部それぞれブレンドし、実施例１〜４のポリプロピレン組成物とした。
【００３０】
これに、スチレン系低硬度熱可塑性エラストマーを用いて二色成形品を製造した。このとき、熱可塑性エラストマー成形時の型温度を３０℃、熱可塑性エラストマーの射出温度を２２０℃とした。二色成形品は図１のようなものであり、長さ５０ｍｍ、幅１０ｍｍ、厚さ１．５ｍｍの板状のポリプロピレン成形体１の長手方向一端から中央部までの長さ２５ｍｍの部分を接着部としてスチレン系エラストマー成形体２を接着したものであり、スチレン系エラストマー成形体２の接着部の厚さは１．５ｍｍであり、接着部以外の厚さは１ｍｍとした。
【００３１】
これを用い、ポリプロピレン成形体１の長手方向片端を固定し、スチレン系エラストマー成形体２の一端部を直交する方向に引っ張って剥離強度（ｇ）を測定する９０℃剥離試験を行った結果を表１に示す。比較のため、変性ポリエチレンであるメチルアクリレート基修飾ポリエチレンを添加しないでポリプロピレンのみを用いたもの（比較例１）、変性ポリエチレンであるメチルアクリレート基修飾ポリエチレンのみを用いたもの（比較例２）についても同様に試験し、結果を表１に併せて示す。
【００３２】
【表１】

【００３３】
この結果、ポリプロピレンに変性ポリエチレンであるメチルアクリレート基修飾ポリエチレンを少なくとも５重量部程度配合すると、剥離強度が著しく向上することがわかった。
【００３４】
ここで、成形体の接着界面近傍の断面を透過型電子顕微鏡（ＴＥＭ）で観察したところ、変性ポリエチレンであるメチルアクリレート基修飾ポリエチレンの存在を示すラメラが、熱可塑性エラストマーとの界面近傍に長く、太く、多く観察され、界面から離れるに従って（内側ほど）ラメラの存在が認められなくなった。
【００３５】
この状態を図２に模式的に示す。ポリプロピレン成形体１中に観察された変性ポリエチレンであるメチルアクリレート基修飾ポリエチレンの存在を示すラメラ３は、スチレン系エラストマー成形体２との境界４近傍に太く多く観察され、境界４から離れるほど少なかった。
【００３６】
なお、撮影条件は以下の通りであり、１５万倍で観察した。
【００３７】
撮影装置：透過型電子顕微鏡 （株）日立製作所製 Ｈ−７１００ＦＡ型
加速電圧：１００ｋＶ
切片作製装置：ウルトラミクロトーム ライカ（株）製 ＥＭ−ＵＬＴＲＡＣＵＴ・Ｓ
凍結切片作製装置：クライオシステム ライカ（株）製 ＲＥＩＣＨＥＲＴ ＮＩＳＳＥＩ−ＦＣＳ
ナイフ：ダイヤモンドナイフ ＤＩＡＴＯＭＥ社製 ＤｉＡＴＯＭＥ ＵＬＴＲＡ ＣＲＹＯ ＤＲＹ
染色剤：四酸化ルテニウム 特級 （株）レアメタリック製
四酸化オスミウム 特級 広島和光（株）製
【００３８】
また、この剥離した接着面を観察すると、間欠的に破断繊維の集合体が見られ、これがポリエチレンから形成されていることがわかった。これにより、変性ポリエチレンであるメチルアクリレート基修飾ポリエチレンが間欠的に相分離しており、成形時に溶融して、熱可塑性エラストマーとの接着部を形成していることが認められた。ただし、変性ポリエチレンであるメチルアクリレート基修飾ポリエチレンの配合量が増加すると、メチルアクリレート基修飾ポリエチレンとポリプロピレンの相溶性が良好でないため、メチルアクリレート基修飾ポリエチレン−ポリプロピレン間の剥離が起こりやすくなるため、観察される剥離強度が低下する傾向が見られた。
【００３９】
また、ポリオレフィンとしてポリプロピレンの代わりにポリエチレンを用いた以外は上述した実施例と同様にした場合を下記表２に示す。
【００４０】
【表２】

【００４１】
この結果、ポリオレフィンとしてポリプロピレンの代わりにポリエチレンを使用しても剥離強度が向上する傾向が見られた。
【００４２】
次に、接着性改質剤としてメチルアクリレート化ＰＥ（エクソン化学製：ＴＣ１１３）、及び部分エポキシ化スチレン系エラストマー（ダイセル化学製：エポフレンドＡ１０２０）を５重量部配合した場合について下記表３に示す。
【００４３】
【表３】

【００４４】
この結果、ポリプロピレン組成物とスチレン系熱可塑性エラストマーの接着性は、上記のどの改質剤を配合しても良好になる傾向が見られた。
【００４５】
【発明の効果】
以上説明したように、本発明によると、本来的には接着できないポリオレフィンと熱可塑性エラストマーとの二色成形体を容易に製造することができる。
【００４６】
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の実施形態で製造した二色成形体の側面図である。
【図２】透過型電子顕微鏡写真を模式的に示す図である。
【符号の説明】
１ ポリプロピレン成形体
２ スチレン系エラストマー成形体

Claims (8)

1. オレフィン系ポリマーと、メチルアクリレート基修飾ポリエチレンおよび部分エポキシ化スチレン系エラストマーから選択された少なくとも一種であって前記オレフィン系ポリマーより粘性が高く且つ高分子量である接着性改質剤とをブレンドしたポリオレフィン組成物と、スチレン系エラストマーとを順次射出成形してなることを特徴とする二色成形体。
2. 請求項１において、前記接着性改質剤が、前記オレフィン系ポリマーの成形体の表面に偏在していることを特徴とする二色成形体。
3. 請求項１又は２において、前記接着性改質剤が、前記オレフィン系ポリマー１００重量部に対して、１〜３０重量部配合されたポリオレフィン組成物を用いたことを特徴とする二色成形体。
4. 請求項１〜３の何れかにおいて、前記オレフィン系ポリマーが、ポリプロピレンおよびポリエチレンから選択されたことを特徴とする二色成形体。
5. オレフィン系ポリマーと、メチルアクリレート基修飾ポリエチレンおよび部分エポキシ化スチレン系エラストマーから選択された少なくとも一種であって前記オレフィン系ポリマーより粘性が高く且つ高分子量である接着性改質剤とをブレンドしたポリオレフィン組成物を用いてポリオレフィン射出成形体を成形する工程と、このポリオレフィン射出成形体を保持した金型内にスチレン系エラストマーを順次射出成形して二色成形体を成形する工程とを具備することを特徴とする二色成形体の製造方法。
6. 請求項５において、前記接着性改質剤が、前記オレフィン系ポリマーの成形体の表面に偏在していることを特徴とする二色成形体の製造方法。
7. 請求項５又は６において、前記接着性改質剤が、前記オレフィン系ポリマー１００重量部に対して、１〜３０重量部配合されたポリオレフィン組成物を用いたことを特徴とする二色成形体の製造方法。
8. 請求項５〜７の何れかにおいて、前記オレフィン系ポリマーが、ポリプロピレンおよびポリエチレンから選択されたことを特徴とする二色成形体の製造方法。

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