JP4431499B2 - 熱可塑性基材に熱可塑性エラストマー部位を有する成形品 - Google Patents

Description

一部分に熱可塑性エラストマー材料の硬度と摩擦特性を有し、かつ他の部分に別の熱可塑性エラストマー材料の硬度と摩擦特性を有する単一成形品を製造することがしばしば望まれる。例えば、内蔵ガスケット、「滑り止め付き」取っ手用ソフトグリップ、付設面の横滑り防止、或いはモジュール式ベルト又はコンベヤーチェーン上面部の高摩擦力などの機能を熱可塑性エラストマー材料は提供できる。硬質熱可塑性材料は成形品の構造体及び機械的強度を与えることができる。１つの応用例では、スチレン系ブロック共重合体のような熱可塑性エラストマーは硬質樹脂に積層化される。その積層体は、熱可塑性エラストマー層の柔軟性と弾力性により、手触りの良さ、衝撃吸収性（衝撃性能）及び損傷抵抗を有し、かつ、硬質樹脂により保形性能及び補強性能を有すため有利である。

熱可塑性エラストマーと硬質樹脂との成形品は、多くの場合有利な特性を有するが、その熱可塑性エラストマーと硬質樹脂との間を十分結合形成するのは困難である。多くの場合機械的結合手段が用いられ、熱可塑性エラストマーと硬質樹脂が互いに連結できる嵌合手段を有すように形成される。しかしながら、嵌合手段の構造は、通常その形成のために複雑な構造をした型が要求される。代わりに、接着剤といった他の何らかの結合手段で熱可塑性エラストマーと硬質樹脂が結合される場合も多い。だが接着剤を使用する場合でも、その結合される２つの層を用意するのに困難な処置が必要であるため望ましくない。結果的に、多くの場合で不完全に結合された成形品が形成され、また、接着剤中の有機溶媒はしばしば作業環境に有害である。

従って、熱可塑性エラストマーと硬質熱可塑性材料間に十分な結合が形成されるように、熱可塑性エラストマー材料を別の硬質熱可塑性材料に容易に密着させることのできる方法及び材料が必要である。

本発明は、熱可塑性ウレタンを含む熱可塑性材料をポリエステルとポリカーボネートからなる熱可塑性アロイに付着させるための解決策を提供する。

一実施形態では、熱可塑性材料はスチレン系熱可塑性エラストマーと熱可塑性ウレタンを含む。成形品はポリエステルとポリカーボネートの混合アロイを用いて製造することができる。その結果、ポリエステルとポリカーボネートからなる熱可塑性アロイと、熱可塑性材料の間が十分に付着した成形品を製造できる。その材料は例えば射出成形、押し出し法、或いは、多筒射出成形及び共押し出し法を含む熱可塑性物質の加工に関する当該技術分野で既知の他のプロセスなどによって付着させることができる。

本発明の１つの利点は、極めて硬質の熱可塑性材料に、例えば熱可塑性エラストマーなどの比較的軟質の熱可塑性材料を付着できることである。このことは、一部分又は一部特徴が軟質材料の特性を有し、かつ一部分又は一部特徴が硬質材料の特徴を有する単一成形品を製造できる点で有利である。その軟質材料は例えば、内蔵ガスケット、「滑り止め付き」取っ手用ソフトグリップ、付設面の横滑り防止、或いはモジュール式ベルト又はコンベヤーチェーン上面部の高摩擦力などの機能を提供できる。その硬質材料は、構造体又は機械的強度を提供でき、２、３の特徴を定める。

本発明のこれらの利点及び更に他の利点は、以下の説明で明らかとなるであろう。以下の詳細な説明では本発明の好ましい実施形態について記載する。これらの実施形態は本発明の全範囲を表すものではない。いわば本発明は他の実施形態に用いることができる。本発明の範囲を解釈するに当たっては、特許請求の範囲の記載を参照されたい。

（発明の詳細な説明）
本発明は軟質熱可塑性材料を硬質熱可塑性材料に付着するための方法を提供する。一実施形態では、熱可塑性ポリウレタンからなる熱可塑性材料は、ポリエステルとポリカーボネートからなる熱可塑性アロイに付着させることができる。他の実施形態では、スチレン系熱可塑性エラストマーと熱可塑性ポリウレタンを含む熱可塑性エラストマーアロイは、ポリエステルとポリカーボネートからなる熱可塑性アロイに付着させることができる。その材料は、射出成形、押し出し法、或いは多筒射出成形及び共押し出し法を含む熱可塑性物質の加工に関する当該技術分野で既知の他のプロセスなどにより付着させることができる。例えば、１の材料は、射出成形（インサート成形又は２ショットで）、押し出し法（又は共押し出し法）、又は何らかの方法による熱的処理ができ、第２の材料と熱的作用又は化学的作用で付着できる。

一実施形態では、本発明はポリエステルとポリカーボネートを含む熱可塑性アロイからなる基材、及びその基材の少なくとも一部分に配置された熱可塑性材料層を含む成形品を提供する。熱可塑性材料は熱可塑性ポリウレタン、或いはスチレン系熱可塑性エラストマーと熱可塑性ポリウレタンを含む熱可塑性エラストマーアロイからなる。任意で、その熱可塑性材料は、熱可塑性ポリウレタンを主成分として構成でき、任意で、その熱可塑性エラストマーアロイは、スチレン系熱可塑性エラストマーと熱可塑性ポリウレタンを主成分として構成できる。

スチレン系熱可塑性エラストマーは、スチレン系ブロック共重合体であることが好ましい。スチレン系ブロック共重合体の例としては、制限がなければ、スチレン−ブタジエン−スチレン（ＳＢＳ）共重合体、スチレン−イソプレン−スチレン（ＳＩＳ）共重合体、スチレン−エチレン／ブチレン−スチレン（ＳＥＢＳ）共重合体、及びスチレン−エチレン／プロピレン−スチレン（ＳＥＰＳ）共重合体を含む。本発明の一実施形態では、スチレン系ブロック共重合体はスチレン−エチレン／ブチレン−スチレン共重合体から選ばれる。

ポリウレタンは、事実上、熱可塑性物質であること以外その構成に関して制限はない。かかる熱可塑性ポリウレタンの構成は、一般にＴＰＵ材料と呼ばれ、スチレン系熱可塑性エラストマーと混合可能な任意のＴＰＵ材料が本発明の熱可塑性エラストマーアロイに使用できる。いろいろなＴＰＵ材料及びそれらの調合に関する技術の詳細については、米国特許第２９２９８００号、米国特許第２９４８６９１号、米国特許第３４９３６３４号、米国特許第３６２０９０５号、米国特許第３６４２９６４号、米国特許第３９６３６７９号、米国特許第４１３１６０４号、米国特許第４１６９１９６号、米国特許第Ｒｅ３１６７１号、米国特許第４２４５０８１号、米国特許第４３７１６８４号、米国特許第４３７９９０４号、米国特許第４４４７５９０号、米国特許第４５２３００５号、米国特許第４６２１１１３号及び米国特許第４６３１３２９号を参照し、その開示内容をここで引用して援用する。

スチレン系熱可塑性エラストマーと熱可塑性ポリウレタンを含む熱可塑性エラストマーアロイは市販のものである。本発明に用いるのに好ましい熱可塑性エラストマーアロイの１つは、アメリカ合衆国、イリノイ州、マックヘンリー在所のＧＬＳコーポレーションにより、Ｖｅｒｓａｆｌｅｘ（商標）ＯＭ１２４５Ｘ−１の表記で販売されるＳＥＢＳ／ウレタンＴＰＥ／ＴＰＵアロイである。熱可塑性アロイ基材に付着すると、その熱可塑性エラストマーアロイはＡＳＴＭ Ｄ２２４０の方法を用いた測定で範囲４０−７０のショアＡ硬度を有する。通常、選択される熱可塑性エラストマーアロイの硬度は、熱可塑性アロイ基材の硬度より低い。

基材を構成する熱可塑性アロイに使用されるポリエステルは、通常多価アルコールとポリカルボン酸の反応生成物である。例えば、ポリエステルはアルカンジオールとテレフタル酸の反応生成物である。そのポリエステルは、ポリエチレンテレフタレートやポリブチレンテレフタレートから選択するのが好ましく、ポリブチレンテレフタレートが最も好ましい。

基材を構成する熱可塑性アロイに使用されるポリカーボネートは、通常ビスフェノールＡポリカーボネートであり、最も好ましくは、ビスフェノールＡと炭酸ジフェニルの反応生成物である。

ポリエステルとポリカーボネートを含む熱可塑性アロイは市販のものである。本発明の基材用として好ましいいくつかの熱可塑性アロイは、アメリカ合衆国、マサチューセッツ州、ピッツフィールド在所のゼネラル、エレクトリック、プラスチックス（General Electric Plastics）によりＸｅｎｏｙ（商標）の表記で販売されている。本発明の基材用として好ましい１つの熱可塑性アロイは、Ｘｅｎｏｙ（商標）１２００の表記で販売され、ポリブチレンテレフタレート（ＰＢＴ）とビスフェノールＡポリカーボネート（ＰＣ）からなる。通常、ビスフェノールＡポリカーボネートは、ビスフェノールＡと炭酸ジフェニルなどの炭酸ジエステルの反応生成物である。

熱可塑性ポリウレタンよりなる熱可塑性材料、或いはスチレン系熱可塑性エラストマーと熱可塑性ポリウレタンを含む熱可塑性エラストマーアロイよりなる熱可塑性材料は、既存の方法を用いて熱可塑性アロイ基材に付着できる。たとえば射出成形、押し出し法、或いは多筒射出成形及び共押し出し法を含む熱可塑性物質の加工に関する当該技術分野において既知の他のプロセスなどにより付着させることができる。共押し出し方法及び装置の例は、米国特許第４４０５５４７号、米国特許第４０５４４０３号及び米国特許第３６４９１４３号に記載されており、ここで引用して援用する。射出成形プロセスでは、熱可塑性エラストマーアロイや積層した熱可塑性材料を有する成形品は、硬質熱可塑性アロイを適当な成形体とする第１の射出成形と、次にその硬質熱可塑性アロイの一部分に軟質熱可塑性材料を射出することによる外面部分の形成とで構築される。別の方法では、各々の層を別々に成形し、次に軟質熱可塑性材料部分の一表面を硬質熱可塑性アロイの表面に合わせ（例えば、接着剤により）固めて固定して構築する。スチレン系熱可塑性エラストマーと熱可塑性ポリウレタンを含む熱可塑性エラストマーアロイからなる熱可塑性材料を用いる本発明の形態では、基材との接合強度を増強する手段として、熱可塑性エラストマーアロイのうちスチレン系熱可塑性エラストマーの相、或いは熱可塑性ポリウレタンの相のいずれかをできるだけ多く含有することが特に有効かもしれない。

基材について言うと、ポリカーボネートは特定の形成品を作る場合にあまり良くない材料である。例えば、コンベヤーチェーン又はモジュール式ベルトの成形にはあまり向かない。ポリカーボネートは機械的特性、特にコンベヤーチェーン用で必要となる耐疲労性があまり良くないアモルファス材料である。しかしながら、ポリブチレンテレフタレートは結晶性が高く、チェーン材料として優れていることが良く知られている。このため、熱可塑性アロイ中のポリエステル相又はポリカーボネート相のいずれかをできるだけ多く含有することが特に有効かもしれない。ポリエステルとポリカーボネートの熱可塑性アロイにおいて、ポリカーボネートの量を増やすとその材料の機械的特性が顕著に劣化することが知られている。一方、ポリエステルとポリカーボネートからなる熱可塑性アロイ中のポリカーボネートのブロック長を調整することで、その熱可塑性アロイ中のポリカーボネート相に対応したより広い範囲を熱可塑性材料に付着するようにできる。更に、ポリエステルとポリカーボネートからなる熱可塑性アロイ中のポリカーボネート領域又は相がより大きいと、熱可塑性ウレタン又は熱可塑性エラストマーアロイの熱可塑性ウレタンに、より好ましい場所で付着するようにできる。

１つの用途では、１つ以上のモジュール式コンベヤーチェーンのモジュール式チェーンリンクが本発明を用いて形成できる。モジュール式コンベヤーチェーンの一部分を図１に示す。本発明を用いて形成されたモジュール式チェーンリンク１３が、隣接した従来型のチェーンリンク１５と互いにかみ合っているのを示す。連結ピン１７はチェーンリンク１３と隣接したチェーンリンク１５を回転可能に接続する。

チェーンリンク１３は、リンク本体１６とそのリンク本体の上部に配置された層９９を備える。リンク本体１６は、上述したポリエステルとポリカーボネートを含む材料などの任意の熱可塑性アロイ基材で形成される。そのリンク本体１６に用いるのが好ましい熱可塑性アロイは、Ｘｅｎｏｙ（商標）１２００の表記で販売されており、ポリブチレンテレフタレート（ＰＢＴ）とビスフェノールＡポリカーボネート（ＰＣ）からなる。通常、ビスフェノールＡポリカーボネートはビスフェノールＡと炭酸ジフェニルなどの炭酸ジエステルの反応生成物である。上部層９９は、上述のように、例えば熱可塑性ポリウレタン、又はスチレン系熱可塑性エラストマー及び熱可塑性ポリウレタンを含む材料などの任意の熱可塑性材料で形成される。上部層９９に使用するのに好ましい熱可塑性材料の１つは、アメリカ合衆国、イリノイ州、マックヘンリー在所のＧＬＳコーポレーションにより、Ｖｅｒｓａｆｌｅｘ（商標）ＯＭ１２４５Ｘ−１の表記で販売されるＳＥＢＳ／ウレタンＴＰＥ／ＴＰＵアロイである。リンク本体１６と上部層９９は、既存の方法（即ち、射出成形、押し出し法、接着剤）を用いて付着できる。リンク本体１６に付着されると、その上部層９９はＡＳＴＭ、Ｄ２２４０の方法を用いた測定で範囲４０−７０のショアＡ硬度を有する。選択される上部層９９の硬度は、通常、リンク本体１６の硬度よりも低い。

リンク本体１６は、このリンク本体１６の対側から延びている一連のリンク端２５を備える。リンク端２５は横軸方向に互いに間隔をあけ、それらの間の一連の空間２７の形状を画定する。その一連のリンク端２５は、互いに軸方向に１列に並んだ開口３３を備える。リンク端２５の開口３３は円筒型に、又はモジュール式コンベヤーベルトの移動方向に引き延ばすことができる。

隣接したチェーンリンク１５は、チェーンリンク１３のように同じ一般的形状であることが好ましい。また隣接したチェーンリンク１５は、一連の空間６７の形状を画定するように、軸方向に互いに間隔があいている一連のリンク端６５を備える。その一連の空間６７は、チェーンリンク１３の片側に配置された一連のリンク端２５にはめ込むように構成される。リンク端６５は、チェーンリンク１３のリンク端２５間の空間２７に突き出ている。また、隣接したチェーンリンク１５のリンク端６５は、隣接したチェーンリンク１５をチェーンリンク１３に取り付ける際、チェーンリンク１３の開口３３と同様に互いに軸方向に１列に並んだ開口６９を備える。開口６９は円筒型に、又はモジュール式コンベヤーチェーンの移動方向に引き延ばすことができる。

アメリカ合衆国、イリノイ州、マックヘンリー在所のＧＬＳコーポレーションにより、Ｖｅｒｓａｆｌｅｘ（商標）ＯＭ１２４５Ｘ−１の表記で販売される熱可塑性エラストマーアロイ（ＳＥＢＳ／ウレタンＴＰＥ／ＴＰＵ）と、Ｘｅｎｏｙ（商標）１２００の表記で販売され、ポリブチレンテレフタレート（ＰＢＴ）とビスフェノールＡポリカーボネート（ＰＣ）からなる熱可塑性アロイとを結合形成する実験を行った。その結果は非常に肯定的であり、これら２つの材料間で優れた密着性を示した。従って、ポリカーボネート／ＰＢＴ基材にＴＰＥ／ＴＰＵをベースにしたＳＥＢＳ／ウレタンを化学的に結合することが可能である。ＰＣ／ＰＢＴアロイはいくつか独自の特性を有しており、幅広い種類の用途を有することが知られている。ＰＣとＰＢＴのアロイングは、ＰＣ成分の硬さに加えて、結晶構造のＰＢＴ成分に基づく耐化学性、熱的安定性、及び機械的特性をもたらす。このアロイに軟質材料を結合することは、コンベヤーチェーンだけでなく、家の電力工具、自動車部品、家庭用品、及びそれと同種のもの等、広くいろいろな製品にとって市場価値を有する。

したがって、本発明は、軟質熱可塑性材料と硬質熱可塑性材料の間で十分な結合を形成するように、軟質熱可塑性材料を容易に別の硬質熱可塑性材料に密着できる方法及び材料を提供する。特に、本発明は、熱可塑性ポリウレタン、又はスチレン系熱可塑性エラストマーと熱可塑性ポリウレタンを含む熱可塑性エラストマーアロイ、からなる熱可塑性材料層を、ポリエステルとポリカーボネートを含む熱可塑性アロイからなる基材に付着できる方法及び材料を提供する。

現在考えられる本発明の好ましい実施形態について開示及び記載したが、添付した特許請求の範囲で定義された本発明の要旨を逸脱しない範囲で、様々な変更及び改良が可能であることは当業者であれば自明である。

本発明を用いて形成されたモジュール式チェーンリンクを含むモジュール式コンベヤーチェーンの一部の分解斜視図である。

Claims (27)

1. ポリエステルと、ポリカーボネートと、を含む熱可塑性アロイを含む基材、及び、
   前記基材の少なくとも一部に配置された、熱可塑性ポリウレタンと、スチレン系熱可塑性エラストマーと、を含む熱可塑性材料からなる外面層
   を有する成形品であって、
   前記ポリエステルが、多価アルコールとポリカルボン酸との反応生成物であり、
   前記ポリカーネートが、ビスフェノールＡポリカーボネートであり、そして、
   前記スチレン系熱可塑性エラストマーが、スチレン−ブタジエン−スチレン共重合体、スチレン−イソプレン−スチレン共重合体、スチレン−エチレン／ブチレン−スチレン共重合体、及び、スチレン−エチレン／プロピレン−スチレン共重合体からなる群から選択されたスチレン系ブロック共重合体である
   ことを特徴とする成形品。
2. 前記スチレン系ブロック共重合体が、スチレン−エチレン／ブチレン−スチレン共重合
   体から選択される請求項１に記載の成形品。
3. 前記ポリエステルが、アルカンジオールとテレフタル酸との反応生成物である請求項１
   に記載の成形品。
4. 前記ポリエステルが、ポリエチレンテレフタレート及びポリブチレンテレフタレートか
   ら選択される請求項１に記載の成形品。
5. 前記ポリエステルが、ポリブチレンテレフタレートである請求項１に記載の成形品。
6. 前記ポリカーボネートが、ビスフェノールＡと炭酸ジフェニルとの反応生成物である請求項１に記載の成形品。
7. 前記熱可塑性アロイが、ポリブチレンテレフタレートと、ビスフェノールＡポリカーボネートと、を含む請求項１に記載の成形品。
8. 前記熱可塑性材料からなる外面層が、４０−７０の範囲のショアＡ硬度を有する請求項１に記載の成形品。
9. 前記基材が、前記熱可塑性材料からなる外面層より高い硬度を有する請求項１に記載の成形品。
10. ポリエステルと、ポリカーボネートと、を含む熱可塑性アロイを含む基材を設け、かつ、
    熱可塑性ポリウレタンと、スチレン系熱可塑性エラストマーと、を含む熱可塑性材料層を被覆成形する成形品の製造方法であって、
    前記ポリエステルが、多価アルコールとポリカルボン酸との反応生成物であり、
    前記ポリカーネートが、ビスフェノールＡポリカーボネートであり、そして、
    前記スチレン系熱可塑性エラストマーが、スチレン−ブタジエン−スチレン共重合体、スチレン−イソプレン−スチレン共重合体、スチレン−エチレン／ブチレン−スチレン共重合体、及び、スチレン−エチレン／プロピレン−スチレン共重合体からなる群から選択されたスチレン系ブロック共重合体である
    ことを特徴とする製造方法。
11. 前記スチレン系ブロック共重合体が、スチレン−エチレン／ブチレン−スチレン共重合
    体から選択される請求項１０に記載の製造方法。
12. 前記ポリエステルが、アルカンジオールとテレフタル酸との反応生成物である請求項１０に記載の製造方法。
13. 前記ポリエステルが、ポリエチレンテレフタレート及びポリブチレンテレフタレートか
    ら選択される請求項１０に記載の製造方法。
14. 前記ポリエステルが、ポリブチレンテレフタレートである請求項１０に記載の製造方法。
15. 前記ポリカーボネートが、ビスフェノールＡと炭酸ジフェニルの反応生成物である請求
    項１０に記載の製造方法。
16. 前記熱可塑性アロイが、ポリブチレンテレフタレートと、ビスフェノールＡポリカーボネートと、を含む請求項１０に記載の製造方法。
17. 前記熱可塑性材料層が、４０−７０の範囲のショアＡ硬度を有する請求項１０に記載の製造方法。
18. 前記基材が、前記熱可塑性材料層より高い硬度を有する請求項１０に記載の製造方法。
19. モジュール式コンベヤーチェーンを構成するのに用いられるモジュール式チェーンリンクであって、
    ポリエステルと、ポリカーボネートと、を含む熱可塑性アロイを含む本体、
    前記本体の少なくとも一部に配置された、熱可塑性ポリウレタンと、スチレン系熱可塑性エラストマーと、を含む熱可塑性材料層、及び、
    前記本体の対側から突き出され、かつ、前記モジュール式チェーンリンクが隣接するリンクと結合できるように互いに離間して配された複数のリンク端を含み、
    前記ポリエステルが、多価アルコールとポリカルボン酸との反応生成物であり、
    前記ポリカーネートが、ビスフェノールＡポリカーボネートであり、そして、
    前記スチレン系熱可塑性エラストマーが、スチレン−ブタジエン−スチレン共重合体、スチレン−イソプレン−スチレン共重合体、スチレン−エチレン／ブチレン−スチレン共重合体、及び、スチレン−エチレン／プロピレン−スチレン共重合体からなる群から選択されたスチレン系ブロック共重合体である
    ことを特徴とするモジュール式チェーンリンク。
20. 前記スチレン系ブロック共重合体が、スチレン−エチレン／ブチレン−スチレン共重合
    体から選択される請求項１９に記載のモジュール式チェーンリンク。
21. 前記ポリエステルが、アルカンジオールとテレフタル酸との反応生成物である請求項１９に記載のモジュール式チェーンリンク。
22. 前記ポリエステルが、ポリエチレンテレフタレート及びポリブチレンテレフタレートか
    ら選択される請求項１９に記載のモジュール式チェーンリンク。
23. 前記ポリエステルが、ポリブチレンテレフタレートである請求項１９に記載のモジュール式チェーンリンク。
24. 前記ポリカーボネートが、ビスフェノールＡと炭酸ジフェニルとの反応生成物である請求項１９に記載のモジュール式チェーンリンク。
25. 前記熱可塑性アロイが、ポリブチレンテレフタレートと、ビスフェノールＡポリカーボネートと、を含む請求項１９に記載のモジュール式チェーンリンク。
26. 前記熱可塑性材料層が、４０−７０の範囲のショアＡ硬度を有する請求項１９に記載のモジュール式チェーンリンク。
27. 前記基材が、前記熱可塑性材料層より高い硬度を有する請求項１９に記載のモジュール式チェーンリンク。

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