JP4173483B2 - 熱可塑性エラストマーおよびその成形体 - Google Patents
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Description
他方、いろいろな用途でのシール用材料として、エチレン・プロピレン・非共役ジエン三元共重合体(EPDM)を使用した加硫ゴムに代わって、生産性、環境対応性および軽量化の見地から、加硫工程が不要な熱可塑性エラストマーが使用され始めている。
熱可塑性エラストマーの組成に関する技術としては、エチレン・プロピレン(・非共役ジエン)共重合体と結晶性ポリオレフィンを動的架橋するものが公知の技術であるが、特に物性および成形性を考慮すると結晶性ポリオレフィンとしてアイソタクティックポリプロピレンが用いられてきた。
しかしながら、一般に従来の熱可塑性エラストマーでは、加硫ゴムに比較して圧縮永久歪みを指標とするゴム弾性に劣る点で十分とは言えず、そのゴム弾性を改善しようとして架橋剤等を増量すると、架橋度の上昇により成形品の流動性が悪化して外観が悪化したり、押出成形時に目やにがダイスに付着して成形品外観を悪化させる問題があり、押出成形性が十分ではなかった。
一方、結晶性ポリオレフィンとしてシンジオタクティックポリプロピレンを用いた熱可塑性エラストマーも例えば特開平6−287368号公報、特開平7−247388号公報、特開2000−355644号公報に記載されている。
本発明は、上記のような従来技術に伴う問題を解決しようとするものであって、従来の熱可塑性エラストマーよりも優れた押出成形性が得られる熱可塑性エラストマーおよびその成形体を提供することを目的としている。
また、本発明の成形体は、前記した本発明の熱可塑性エラストマーを成形加工してなり、特に押出成形体が好ましい。
熱可塑性エラストマー
本発明の熱可塑性エラストマーは、一部または全部が架橋されたゴム(A)、アイソタクティックペンタッド分率が0.8以上であるアイソタクティックポリプロピレン(B)、シンジオタクティックペンタッド分率が0.6以上であるシンジオタクティックポリプロピレン(C)および軟化剤(D)を含み、前記架橋されたゴム(A)、アイソタクティックポリプロピレン(B)、シンジオタクティックポリプロピレン(C)および軟化剤(D)の合計100重量%に対してシンジオタクティックポリプロピレン(C)が0.5〜10重量%の範囲にあり、ASTM D1238、230℃、10kg荷重で測定したメルトフローレートが0.01〜1000g/10分である熱可塑性エラストマーである。
熱可塑性エラストマーとは、ゴムと類似の物理的性質、たとえば柔軟性や反発弾性を有し、通常のゴムと対照的に熱可塑性プラスチックとして加工できるものであり、このような説明は、たとえば高分子大辞典(丸善株式会社、1994年刊)においてなされている。
前記した本発明の熱可塑性エラストマーは、
一部または全部が架橋されたゴム(A)を好ましくは5〜94重量%、より好ましくは10〜90重量%、さらに好ましくは15〜85重量%含有し、
アイソタクティックペンタッド分率が0.8以上であるアイソタクティックポリプロピレン(B)を好ましくは4.5〜85重量%、好ましくは7.5〜80重量%、さらに好ましくは10〜75重量%含有し、
シンジオタクティックペンタッド分率が0.6以上であるシンジオタクティックポリプロピレン(C)を0.5〜10重量%、好ましくは1〜9重量%、より好ましくは1.5〜8.5重量%含有し、
軟化剤(D)を好ましくは1〜60重量%、より好ましくは5〜50重量%含有している。((A)、(B)、(C)、(D)の合計を100重量%とする。)
また、シンジオタクティックポリプロピレン(C)とアイソタクティックポリプロピレンの重量比{(C)/(B)}が0を超え1未満であること好ましく、0.05〜0.7の範囲であることがより好ましい。
一部または全部が架橋されたゴム(A)の含有量が上記範囲であると適度な柔らかさ(硬さ)を有する熱可塑性エラストマーが得られる。
アイソタクティックポリプロピレン(B)の含有量が上記範囲であると、適度な柔らかさ(硬さ)を有し、熱可塑性エラストマーとして十分な流動性をもつ熱可塑性エラストマーが得られる。
シンジオタクティックポリプロピレン(C)の含有量が上記範囲であると、押出成形時にガイドロールに成形品が巻き付きにくくなるため成形性がよく、かつ目やにの発生が少ないので好ましい。
前記した本発明の熱可塑性エラストマーは、例えば次の(1)または(2)の製法により得ることができ、(1)の製法により得られた熱可塑性エラストマーが好ましい。
(1)ゴム成分(A1)、アイソタクティックポリプロピレン(B)、シンジオタクティックポリプロピレン(C)、および軟化剤(D)を含む混合物を架橋剤の存在下に動的に熱処理して熱可塑性エラストマーを製造する方法。
(2)ゴム成分(A1)、ポリプロピレン、および軟化剤(D)を含む混合物を、架橋剤(E)の存在下に動的に熱処理した後に、さらにポリプロピレンを添加して溶融混練することにより熱可塑性エラストマーを製造する方法。(ここでポリプロピレンはアイソタクティックポリプロピレン(B)及び/又はシンジオタクティックポリプロピレン(C)を示す。)アイソタクティックポリプロピレン(B)は、架橋前に添加しても架橋後に添加してもよい。シンジオタクティックポリプロピレン(C)は、架橋前に添加しても架橋後に添加してもよいが、架橋後に添加するのが好ましい。より具体的にはゴム成分(A1)、アイソタクティックポリプロピレン(B)、および軟化剤(D)を含む混合物を、架橋剤(E)の存在下に動的に熱処理した後に、さらにシンジオタクティックポリプロピレン(C)を添加して溶融混練することにより熱可塑性エラストマーを製造する方法が挙げられる。
ここに、「動的に熱処理する」とは、溶融状態で混練することをいう(以下、同じ。)。本発明における動的な熱処理は、非開放型の装置中で行なうことが好ましく、また窒素、炭酸ガス等の不活性ガス雰囲気下で行なうことが好ましい。
その混練温度は、通常150〜280℃、好ましくは170〜240℃である。混練時間は、通常1〜20分間、好ましくは3〜10分間である。また、加えられる剪断力は、剪断速度として通常10〜100,000sec−1、好ましくは100〜50,000sec−1である。
混練装置としては、ミキシングロール、インテンシブミキサー(たとえばバンバリーミキサー、ニーダー)、一軸または二軸押出機等を用い得るが、非開放型の装置が好ましい。本発明によれば、上述した動的な熱処理によって、ゴム成分の一部または全部が架橋された状態の熱可塑性エラストマーが得られる。
上記のようにして得られる、本発明に係る熱可塑性エラストマーのメルトフローレート(MFR;ASTM D 1238,230℃、10kg荷重)は、通常0.01〜1000g/10分、好ましくは0.05〜100g/10分、さらに好ましくは0.1〜70g/10分である。メルトフローレートが上記範囲内にある熱可塑性エラストマーは、成形性に優れている。
本発明の熱可塑性エラストマーは、以下の方法により測定されるゲル分率が5重量%以上であることが好ましく、15〜94重量%であることがより好ましい。
ゲル分率の測定方法
試料として熱可塑性エラストマーのペレットを約100mg秤量し、325メッシュのスクリーンに包んで、密閉容器中にてこのペレットに対して充分な量である30mlのp−キシレンに、140℃で24時間浸漬する。
次に、この試料を濾紙上に取り出し、80℃にて2時間以上恒量になるまで乾燥する。ゲル分率は、次式で表わされる。
ゲル分率[重量%]=〔p−キシレン浸漬後の試料乾燥重量/p−キシレン浸漬前の試料重量〕×100
ゴム成分(A1)
本発明の一部または全部が架橋されたゴム(A)の原料として用いられるゴム成分(A1)としては、ガラス転移温度(Tg)が−30℃以下であることが好ましい。また、本発明で用いられるゴム成分(A1)としては、DSC法により求められる結晶化度が10%未満であることが好ましい。
このようなゴム成分(A1)としては、例えばポリブタジエン、ポリ(スチレン−ブタジエン)、ポリ(アクリロニトリル−ブタジエン)等のジエン系ゴム及び上記ジエン系ゴムを水素添加した飽和ゴム、イソプレンゴム、クロロプレンゴム、ポリアクリル酸ブチル等のアクリル系ゴム及びエチレン−プロピレン共重合体ゴム、エチレン−プロピレン−ジエンモノマー共重合体ゴム、エチレン−オクテン共重合体ゴム等を挙げることができる。
ゴム成分(A1)の中でも、特にエチレン・α−オレフィン(・非共役ポリエン)共重合体ゴムが好ましい。
本発明で用いられるエチレン・α−オレフィン(・非共役ポリエン)共重合体ゴムは、エチレンとα−オレフィンと必要に応じて非共役ポリエンとの共重合体ゴムであって、たとえばエチレン・α−オレフィン・非共役ポリエン共重合体ゴム(a1)、エチレン・α−オレフィン共重合体ゴム(a2)が挙げられる。
本発明で用いられるエチレン・α−オレフィン・非共役ポリエン共重合体ゴム(a1)は、エチレン、炭素原子数3〜20のα−オレフィンおよび非共役ポリエンからなるオレフィン系共重合体ゴムである。
炭素原子数3〜20のα−オレフィンとしては、具体的には、プロピレン、1−ブテン、4−メチルペンテン−1、1−ヘキセン、1−ヘプテン、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−ノナデセン、1−エイコセン、9−メチルデセン−1、11−メチルドデセン−1、12−エチルテトラデセン−1などが挙げられる。中でも、プロピレン、1−ブテン、4−メチルペンテン−1、1−ヘキセン、1−オクテンが好ましい。とりわけプロピレンが好ましい。
これらのα−オレフィンは、単独で、または2種以上組合わせて用いられる。
また、非共役ポリエンとしては、具体的には、
1,4−ヘキサジエン、3−メチル−1,4−ヘキサジエン、4−メチル−1,4−ヘキサジエン、5−メチル−1,4−ヘキサジエン、4,5−ジメチル−1,4−ヘキサジエン、7−メチル−1,6−オクタジエン、8−メチル−4−エチリデン−1,7−ノナジエン、4−エチリデン−1,7−ウンデカジエン等の鎖状非共役ジエン;
メチルテトラヒドロインデン、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、5−ビニリデン−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、5−ビニル−2−ノルボルネン、5−イソプロペニル−2−ノルボルネン、5−イソブテニル−2−ノルボルネン、シクロペンタジエン、ノルボルナジエ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、4−エチリデン−8−メチル−1,7−ナノジエン等のトリエンなどが挙げられる。中でも、5−エチリデン−2−ノルボルネン、5−ビニル−2−ノルボルネン、シクロペンタジエン、4−エチリデン−8−メチル−1,7−ナノジエンが好ましい。
本発明で用いられるエチレン・α−オレフィン・非共役ポリエン共重合体ゴム(a1)は、エチレンから誘導される構成単位含景(エチレン含量)が50モル%以上、通常50〜90モル%、好ましくは60〜85モル%であり、炭素原子数3〜20のα−オレフィンから誘導される構成単位含量(α−オレフィン含量)が50モル%以下、通常50〜10モル%、好ましくは40〜15モル%であり、非共役ポリエン含量がヨウ素価で通常0.1〜30、好ましくは0.1〜25である。ただし、エチレン含量とα−オレフィン含量の合計は100モル%とする。なお、エチレン・α−オレフィン・非共役ポリエン共重合体ゴム(a1)の組成は、13C−NMRによる測定で求められる。
本発明で用いられるエチレン・α−オレフィン・非共役ポリエン共重合体(a1)は、その製造の際に軟化剤(D)、好ましくは鉱物油系軟化剤を配合した、いわゆる油展ゴムであってもよい。鉱物油系軟化剤としては、従来公知の鉱物油系軟化剤たとえばパラフィン系プロセスオイルなどが挙げられる。
また、エチレン・α−オレフィン・非共役ポリエン共重合体ゴム(a1)のムーニー粘度[ML1+4(100℃)]は、通常10〜250、好ましくは30〜150である。
上記のようなエチレン・α−オレフィン・非共役ポリエン共重合体ゴム(a1)は、従来公知の方法により製造することができる。
また、本発明のエチレンとα−オレフィンと必要に応じて非共役ポリエンとの共重合体ゴムとしては、エチレンと炭素原子数3〜20、好ましくは3〜12、さらに好ましくは3〜8のα−オレフィンとを共重合したエチレン・α−オレフィン共重合体ゴム(a2)を用いることもできる。
このようなエチレン・α−オレフィン共重合体(a2)としては、具体的には、エチレン・プロピレン共重合体ゴム(EPR)、エチレン・1−ブテン共重合体ゴム(EBR)、エチレン・1−オクテン共重合体ゴム(EOR)などを挙げることができる。
エチレン・α−オレフィン共重合体ゴム(a2)のメルトフローレート(MFR;ASTM D 1238,190℃、2.16kg荷重)は、通常0.1〜100g/10分、好ましくは0.2〜50g/10分、さらに好ましくは0.5〜30g/10分であることが望ましい。
エチレン・α−オレフィン共重合体ゴム(a2)を構成するα−オレフィンは、エチレン・α−オレフィン・非共役ポリエン共重合体ゴム(a1)を構成するα−オレフィンと同様のα−オレフィンを例示することができる。
エチレン・α−オレフィン共重合体ゴム(a2)は、エチレンから誘導される構成単位含量(エチレン含量)が50モル%以上、通常50〜90モル%、好ましくは60〜85モル%であり、炭素原子数3〜20のα−オレフィンから誘導される構成単位含量(α−オレフィン含量)が50モル%以下、通常50〜10モル%、好ましくは40〜15モル%である。
エチレンとα−オレフィンと必要に応じて非共役ポリエンとの共重合体ゴムは、1種以上のエチレン・α−オレフィン・非共役ポリエン共重合体ゴム(a1)のみからなっていてもよく、1種以上のエチレン・α−オレフィン共重合体ゴム(a2)のみからなっていてもよく、また、(a1)と(a2)とを併用してもよい。その場合、(a1)と(a2)との比率については、特に制限はないが、たとえばエチレン・α−オレフィン共重合体ゴム(a2)は、エチレン・α−オレフィン・非共役ポリエン共重合体ゴム(a1)およびエチレン・α−オレフィン共重合体ゴム(a2)の合計量100重量部に対して、50重量部以下、通常は10〜50重量部の量で用いられる。
アイソタクティックポリプロピレン(B)
本発明のアイソタクティックポリプロピレン(B)は、13C−NMRにより測定されるアイソタクティックペンタッド分率が0.8以上であり、特に0.85以上のものが好ましい。アイソタクティックポリプロピレン(B)は、プロピレン単独重合体、プロピレンとエチレンおよび/または炭素原子数4〜20のα−オレフィンとをランダム共重合あるいはブロック共重合したプロピレン共重合体である。
炭素原子数4〜20のα−オレフィンとしては、具体的には、1−ブテン、4−メチルペンテン−1、1−ヘキセン、1−ヘプテン、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−ノナデセン、1−エイコセン、9−メチルデセン−1、11−メチルドデセン−1、12−エチルテトラデセン−1などが挙げられる。
プロピレンと共重合させるコモノマーとしては、エチレン、1−ブテンが好ましい。これらのα−オレフィンは、1種単独で、あるいは2種以上組み合わせて用いることができる。
このプロピレン共重合体におけるプロピレンから誘導される構成単位含量(プロピレン含量)は、通常50〜90重量%、好ましくは55〜85重量%であり、コモノマーから誘導される構成単位含量(コモノマー含量)は、通常50〜10重量%、好ましくは45〜15重量%である。なお、プロピレン共重合体の組成は、13C−NMRによる測定で求められる。
本発明に用いられるアイソタクティックポリプロピレン(B)は、公知の重合方法により製造することができる。あるいは市販のものを入手して使用することもできる。
アイソタクティックポリプロピレン(B)は、メルトフローレート(MFR;ASTM D1238,230℃、荷重2.16kg)が通常0.01〜100g/10分、好ましくは0.1〜80g/10分、さらに好ましくは0.3〜60g/10分である。
シンジオタクティックポリプロピレン(C)
本発明においてシンジオタクティックポリプロピレン(C)は、13C−NMRで測定したシンジオタクティックペンタッド分率が0.60以上であり、好ましくは0.65以上の高立体規則性のものが利用できる。
また、シンジオタクティックポリプロピレン(C)としては、シンジオタクティックポリプロピレン構造のプロピレン単独重合体のみならず、プロピレンとエチレンまたは炭素数4以上のα−オレフィンとの共重合体も利用できる。共重合体中の他のオレフィンとしてのエチレンまたは炭素数4以上のα−オレフィンの含量としては6重量%以下のものが好ましく利用される。
シンジオタクティックポリプロピレン構造の単独または共重合体を製造するに用いる触媒としては、前述の文献に記載された化合物の他に特開平2−41303号公報、特開平2−41305号公報、特開平3−179005号公報、特開平3−179006号公報、特開平4−69394号公報に記載されているような互いに非対称な配位子を有する架橋型遷移金属化合物および助触媒からなるような触媒を挙げることができるが、異なる構造の触媒であっても13C−NMRによって測定されるシンジオタクティックペンタッド分率が0.6以上のポリプロピレンを製造できるものであれば利用できる。
遷移金属触媒に対する助触媒(好ましくはアルミノキサン)の使用割合としては通常10〜1000000モル倍、好ましくは50〜5000モル倍である。また重合条件については特に制限はなく不活性媒体を用いる溶媒重合法、あるいは実質的に不活性媒体の存在しない塊状重合法、気相重合法も利用できる。重合温度としては−100〜200℃、重合圧力としては常圧〜100kg/cm2−Gで行うのが一般的である。好ましくは0〜100℃、常圧〜50kg/cm2−Gである。
これらシンジオタクティックポリプロピレン(C)の分子量としてはASTM−D1238、230℃、2.16kg荷重で測定したメルトフローインデックス(メルトフローレート)が0.01〜100g/10分、好ましくは0.05〜50g/10分の範囲の比較的分子量が高いものを利用すると押出成形物の物性の点で好ましい。
本発明で使用されるシンジオタクティックポリプロピレン(C)には必要に応じて公知の添加剤、例えばブロッキング防止剤、滑剤、結晶核剤、紫外線吸収剤、熱安定剤、耐候安定剤、耐放射線剤、顔料、染料等を添加してもよい。
軟化剤(D)
軟化剤とは、加工性や硬度の調整剤として用いられるものであり、たとえばゴム工業便覧(日木ゴム協会編、昭和48年刊)において説明されている。
具体的には、
プロセスオイル、潤滑油、パラフィン、流動パラフィン、ポリエチレンワックス、ポリプロピレンワックス、石油アスファルト、ワセリン等の石油系軟化剤;
コールタール、コールタールピッチ等のコールタール系軟化剤;
ヒマシ油、アマニ油、ナタネ油、大豆油、椰子油等の脂肪油系軟化剤;
トール油;
サブ、(ファクチス);
蜜ロウ、カルナウバロウ、ラノリン等のロウ類;
リシノール酸、パルミチン酸、ステアリン酸、ステアリン酸バリウム、ステアリン酸カルシウム、ラウリン酸亜鉛等の脂肪酸および脂肪酸塩;
ナフテン酸;
パイン油、ロジンまたはその誘導体;
テルペン樹脂、石油樹脂、クマロンインデン樹脂、アタクチックポリプロピレン等の合成高分子物質;
ジオクチルフタレート、ジオクチルアジペート、ジオクチルセバケート等のエステル系軟化剤;
マイクロクリスタリンワックス、液状ポリブタジエン、変性液状ポリブタジエン、液状ポリイソプレン、末端変性ポリイソプレン、水添末端変性ポリイソプレン、液状チオコール、炭化水素系合成潤滑油などが挙げられる。中でも、石油系軟化剤、特にプロセスオイルが好ましく用いられる。
軟化剤(D)は、熱可塑性エラストマーを製造する際に、他の原料とともに添加してもよいし、用いる原料ゴムをあらかじめ軟化剤(D)で油展しておいてもよい。
架橋剤(E)
本発明で用いられる架橋剤(E)としては、たとえば有機過酸化物、イオウ、イオウ化合物、フェノール樹脂等のフェノール系加硫剤などが挙げられるが、中でも有機過酸化物が好ましく用いられる。
有機過酸化物としては、具体的には、ジクミルペルオキシド、ジ−tert−ブチルペルオキシド、2,5−ジメチル−2,5−ジ−(tert−ブチルペルオキシ)ヘキサン、2,5−ジメチル−2,5−ジ(tert−ブチルペルオキシ)ヘキシン−3、1,3−ビス(tert−ブチルペルオキシイソプロピル)ベンゼン、1,1−ビス(tert−ブチルペルオキシ)−3,3,5−トリメチルシクロヘキサン、n−ブチル−4,4−ビス(tert−ブチルペルオキシ)バレレート、ベンゾイルペルオキシド、p−クロロベンゾイルペルオキシド、2,4−ジクロロベンゾイルペルオキシド、tert−ブチルペルオキシベンゾエート、tert−ブチルペルベンゾエート、tert−ブチルペルオキシイソプロピルカーボネート、ジアセチルペルオキシド、ラウロイルペルオキシド、tert−ブチルクミルペルオキシドなどが挙げられる。
中でも、臭気性、スコーチ安定性の点で2,5−ジメチル−2,5−ジ(tert−ブチルペルオキシ)ヘキサン、2,5−ジメチル−2,5−ジ(tert−ブチルペルオキシ)ヘキシン−3、1,3−ビス(tert−ブチルペルオキシイソプロピル)ベンゼン、1,1−ビス(tert−ブチルペルオキシ)−3,3,5−トリメチルシクロヘキサンおよびn−ブチル−4,4−ビス(tert−ブチルペルオキシ)バレレートが好ましく、中でも1,3−ビス(tert−ブチルペルオキシイソプロピル)ベンゼンが最も好ましい。
この有機過酸化物は、ゴム成分(A1)、アイソタクティックポリプロピレン(B)、シンジオタクティックポリプロピレン(C)および軟化剤(D)の合計量100重量部に対して、通常0.01〜1.0重量部、好ましくは約0.03〜0.9重量部の割合で用いられる。有機過酸化物を上記割合で用いると、耐熱性、引張特性、弾性回復性、反撥弾性等のゴム的性質および強度が十分な熱可塑性エラストマーが得られる。また、この熱可塑性エラストマーは成形性に優れている。
本発明においては、前記有機過酸化物による架橋処理に際し、硫黄、p−キノンジオキシム、p,p’−ジベンゾイルキノンジオキシム、N−メチル−N,4−ジニトロソアニリン、ニトロベンゼン、ジフェニルグアニジン、トリメチロールプロパン−N,N’−m−フェニレンジマレイミド等の架橋助剤、あるいはジビニルベンゼン、トリアリルシアヌレート、エチレングリコールジメタクリレート、ジエチレンクリコールジメタクリレート、ポリエチレングリコールジメタクリレート、トリメチロールプロパントリメタクリレート、アリルメタクリレート等の多官能性メタクリレートモノマー、ビニルブチラートまたはビニルステアレート等の多官能性ビニルモノマーを配合することができる。このような化合物により、均一かつ緩和な架橋反応が期待できる。特に、本発明においてはジビニルベンゼンを用いると、取扱い易さ、前記被処理物の主成分たるゴム成分(A1)、アイソタクティックポリプロピレン(B)およびシンジオタクティックポリプロピレン(C)等への相溶性が良好であり、かつ有機ペルオキシド可溶化作用を有し、有機過酸化物の分散助剤として働くため、熱処理による架橋効果が均質で、流動性と物性のバランスのとれた熱可塑性エラストマーが得られるため最も好ましい。
本発明においては、このような架橋助剤もしくは多官能性ビニルモノマーの配合量は、ゴム成分(A1)、アイソタクティックポリプロピレン(B)、シンジオタクティックポリプロピレン(C)、および軟化剤(D)の合計量400重量%に対して、通常、0.01〜1.0重量%、特に0.03〜0.9重量%の範囲が好ましく、この範囲内で架橋助剤もしくは多官能性ビニルモノマーを配合することにより、流動性に優れ、かつ、加工成形する際の熱履歴により物性の変化が少ない熱可塑性エラストマーが得られる。
その他の成分
本発明に係る熱可塑性エラストマー中に、必要に応じて、スリップ剤、充填剤、酸化防止剤、耐候安定剤、着色剤等の添加剤を、本発明の目的を損なわない範囲で配合することができる。
上記スリップ剤としては、たとえば脂肪酸アミド、シリコーンオイル、グリセリン、ワックス、パラフィン系オイルなどが挙げられる。
これらの成分は、流動性や硬度の調整剤として軟化剤を動的に熱処理した後に添加しても良い。
充填剤としては、従来公知の充填剤、具体的には、カーボンブラック、クレー、タルク、炭酸カルシウム、カオリン、ケイソウ土、シリカ、アルミナ、グラファイト、ガラス繊維などが挙げられる。
成形体
本発明に係る熱可塑性エラストマー成形体は、公知の成形方法により得られるが、特に押出成形により製造するのが好ましい。押出成形は、一軸押出機、二軸押出機等の従来公知の押出装置、成形条件を採用することができる。
成形品としては、グラスランチャネル、ウェザーストリップスポンジ、ボディパネル、ステアリングホイール、サイドシールド等の自動車部品、工業機械部品、電線被覆ゴム、コネクター、キャッププラグ等の電気電子部品、上水板、騒音防止壁等の土木建築部品、医療部品、靴底、サンダル等の履物、ゴルフクラブグリップ、野球パットグリップ、水泳用フィン、水中眼鏡等のレジャー用品;ガスケット、防水布、ガーデンホース、ベルト等の雑品などの用途に供され、柔軟性、機械的強度、形状回復性、反撥弾性、高温機械物性などが要求されるものがあげられる。
本発明に係る熱可塑性エラストマーは、ゴム弾性、押出成形性に優れているので、容易に目的とする成形品に成形することができる。
なお、実施例および比較例で用いた結晶性ポリプロピレンの融点(Tm)、実施例および比較例で得られた熱可塑性エラストマー(TPE)のメルトフローレート(MFR)、実施例および比較例で得られた熱可塑性エラストマーからなる成形体の硬度、引張強度、伸び、圧縮永久歪み(CS)、押出成形性の測定ないし評価は、次の方法に従って行なった。
(1)メルトフローレート(MFR)
熱可塑性エラストマー組成物のメルトフローレートは、ASTM D1238に準拠して230℃、10kg荷重で測定した。
(2)硬度
硬度は、JIS K6253に準拠して、ショアーA硬度を測定した。
測定は、プレス成形機によりシートを作製し、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。
(3)引張強度および伸び
JIS K6251に準拠して、引張試験を下記の条件で行ない、破断時の引張強度と伸びを測定した。
試験は、プレス成形機によりシートを作製し、JIS3号試験片を打ち抜き引張速度500mm/分の条件で行なった。
(4)圧縮永久歪みCS
縦型射出成形機にて直径29.0mm、厚さ12.7mmの円柱状の成形品を製造し、JIS K6262に準拠して、スペーサーにより25%圧縮、70℃、24時間熱処理を行い、処理後23℃恒温室で30分放置した後、厚さを測定した。
(5)目やに
田辺プラスチック機械(株)社製50mmφ押出機にてベルト状ダイスを設置し、C1/C2/C3/C4/C5/H/D=160/170/180/190/190/190/190の温度条件にて熱可塑性エラストマーを押出成形し、ダイスに付着する目やにの単位押出量当たりの量を測定した。
(6)ガイドロールへの付着
上記(5)の押出機にて押出成形時、ダイスよりベルト状の成形体が水槽中に押し出され、水槽内をガイドロールにしたがって連続的に移送された。水槽中のガイドロールに成形品の付着が見られない場合を○、付着が見られる場合を×とした。
〔参考例〕
内容積200リットルのオートクレーブをプロピレンで置換した後、常法にしたがって合成したイソプロピルペンタジエニル−1−フルオレンをリチウム化し、四塩化ジルコニウムと反応し再結晶することで得たイソプロピル(シクロペンタジエニル−1−フルオレニル)ジルコニウムジクロリド0.2gと東ソー・アクゾ(株)社製メチルアミノキサン(重合度16.1)30gを装入し、次いで液状プロピレンを40kg装入し、次いで60℃に昇温し該温度で1時間重合し、次いでメタノールを1kg装入して脱灰し、次いで未反応のプロピレンをパージして濾過して20.0kgのシンジオタクティックポリプロピレンを得た。このポリプロピレンは13C−NMRによればシンジオタクティックペンタッド分率は0.793であり、メルトフローインデックス(以下、MIと記す。230℃、2.16kgfで測定)は8.2g/10分、1,2,4トリクロロベンゼンで測定した重量平均分子量と数平均分子量の比(以下、Mw/Mnと記す。)は2.4であった。このシンジオタクティックポリプロピレン100重量部に対して酸化防止剤[日本チバガイギー(株)製、商品名 Irgaphos168 0.1重量部、日本チバガイギー(株)製、商品名 イルガノックス1010]0.05重量部、エチレンビスステアリルアマイド0.1重量部を配合してして50mmφ単軸押出機で200℃にてペレットを製造した(以下、SPPと略記する。)。SPPのMFRは10.2g/10分(230℃、2.16kgf)であった。
アイソタクティックポリプロピレン成分としてアイソタクティックホモポリプロピレン(MFR=0.5g/10分(230℃、2.16kgf)、以下PP−1と略す。)7.5重量部とアイソタクティックホモポリプロピレン(MFR=1.5g/10分(230℃、2.16kgf)、以下PP−2と略す。)14重量部、
SPPを2.5重量部、
カーボンブラックマスターバッチ(カーボンブラック40重景%、低密度ポリエチレン60重量%)2.5重量部、
酸化防止剤としてフェノール系酸化防止剤[日本チバガイギー(株)製、商品名 イルガノックス1010]0.1重量部と、
耐候剤としてジアゾ系耐候安定剤[日本チバガイギー(株)製、商品名 チヌビン326]0.1重量部とHALS系耐候安定剤[三共(株)製、商品名 Sanol LS−770]0.05重量部、
滑剤として脂肪酸アミド系滑剤[ライオン(株)製、商品名アーモスリップCP]0.3重量部、
架橋剤として有機過酸化物[日本油脂(株)製、商品名 パーヘキサ25B]0.28重量部と、
架橋助剤としてジビニルベンゼン(DVB)0.21重量部とを
ヘンシェルミキサーで充分混合し、押出機[品番 TEM−50、東芝機械(株)製、L/D=40、シリンダー温度:C1〜C2 120℃、C3〜C4 140℃、C5〜C6 180℃、C7〜C8 200℃、C9〜C12 220℃、ダイス温度:210℃、スクリュー回転数:200rpm、押出量:40kg/h)にてパラフィン系プロセスオイル[出光興産(株)製、商品名 PW−380]20重量部をシリンダーに注入しながら造粒を行ない、熱可塑性エラストマーのペレットを得た。
このペレット状の熱可塑性エラストマーより得られた成形体とその押出成形性について前記方法に従って評価した。その結果を表1に示す。
Claims (5)
- ムーニー粘度(ML1+4(100℃))が10〜250の範囲にあるエチレン・α−オレフィン・非共役ポリエン共重合体ゴム(a1)及び/又はASTM D1238、190℃、2.16kg荷重で測定したメルトフローレートが0.1〜100g/10分のエチレン・α−オレフィン共重合体ゴム(a2)であるゴム成分(A1)の、一部または全部が架橋されたゴム(A)、
アイソタクティックペンタッド分率が0.8以上であり、ASTM D1238、23
0℃、2.16kg荷重で測定したメルトフローレートが0.3〜60g/10分の範囲にあるアイソタクティックポリプロピレン(B)、
シンジオタクティックペンタッド分率が0.6以上であり、ASTM D1238、2
30℃、2.16kg荷重で測定したメルトフローレートが8.2〜50g/10分の範囲にあるシンジオタクティックポリプロピレン(C)および
軟化剤(D)を含み、
前記架橋されたゴム(A)、アイソタクティックポリプロピレン(B)、シンジオタクティックポリプロピレン(C)および軟化剤(D)の合計100重量%に対してシンジオタクティックポリプロピレン(C)が0.5〜10重量%の範囲にあり、
ASTM D1238、230℃、10kg荷重で測定したメルトフローレートが0.01〜1000g/10分であることを特徴とする熱可塑性エラストマー。 - 前記一部または全部が架橋されたゴム(A)を 5〜94重量%、
前記アイソタクティックポリプロピレン(B)を 4.5〜85重量%、
前記シンジオタクティックポリプロピレン(C)を 0.5〜10重量%、
および前記軟化剤(D)を 1.0〜60重量%
含有することを特徴とする請求項1に記載の熱可塑性エラストマー。
((A)、(B)、(C)、(D)の合計を100重量%とする。) - 前記ゴム成分(A1)、前記アイソタクティックポリプロピレン(B)、前記シンジオタクティックポリプロピレン(C)および前記軟化剤(D)を含有する混合物を、
架橋剤(E)の存在下に動的に熱処理することにより得られることを特徴とする請求項1に記載の熱可塑性エラストマー。 - 架橋剤(E)が有機過酸化物であることを特徴とする請求項3に記載の熱可塑性エラストマー。
- 請求項1〜4のいずれか1項に記載の熱可塑性エラストマーを押出成形加工してなる成形体。
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