JP4688550B2 - 架橋剤マスターバッチ - Google Patents
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Description
(1)(a)フェノール樹脂および臭化フェノール樹脂からなる群から選ばれる少なくとも一つの化合物 100重量部、
(b)結晶性オレフィン系樹脂(ただし、エチレンと不飽和カルボン酸エステル又は酢酸ビニルとの共重合体を除く) 20〜500重量部、
(c)非芳香族系ゴム用軟化剤 20〜300重量部、および
(d)芳香族ビニル化合物と共役ジエン化合物との共重合体およびその水素添加物ならびに共役ジエン化合物重合体の水素添加物からなる群から選ばれる少なくとも一つの重合体 10〜100重量部、
を含むことを特徴とする架橋剤マスターバッチを提供する。
(2)成分(b)が、エチレン単独重合体、プロピレン単独重合体、エチレン・α−オレフィン共重合体およびプロピレン・α−オレフィン共重合体から選ばれる少なくとも1つである上記(1)記載の架橋剤マスターバッチ、
(3)成分(a)がアルキルフェノールホルムアルデヒド樹脂である上記(1)または(2)記載の架橋剤マスターバッチ、
(4)(e)架橋促進剤を200重量部以下の量でさらに含む上記(1)〜(3)のいずれか1つに記載の架橋剤マスターバッチ
を挙げることができる。
(5)ゴム100重量部および上記(1)〜(4)のいずれか1つに記載の架橋剤マスターバッチ1〜200重量部を含むことを特徴とする架橋エラストマー組成物を提供する。
(6)結晶性オレフィン系樹脂を400重量部以下の量でさらに含む上記(5)記載の組成物、
(7)さらに架橋促進剤を含み、その量は、成分(a)100重量部に対して200重量部以下であり、ただし、架橋剤マスターバッチが成分(e)を含む場合には、成分(e)の量との合計が成分(a)100重量部に対して200重量部以下である上記(5)または(6)記載の組成物、
(8)非芳香族系ゴム用軟化剤を800重量部以下の量でさらに含む上記(5)〜(7)のいずれか1つに記載の組成物、
(9)芳香族ビニル化合物と共役ジエン化合物との共重合体およびその水素添加物ならびに共役ジエン化合物重合体の水素添加物からなる群から選ばれる少なくとも一つの重合体を200重量部以下の量でさらに含む上記(5)〜(8)のいずれか1つに記載の組成物、
(10)有機過酸化物0.01〜0.5重量部をさらに含む上記(5)〜(9)のいずれか1つに記載の組成物
を挙げることができる。
成分(a):
成分(a)はフェノール樹脂および臭化フェノール樹脂からなる群から選ばれる少なくとも一つの化合物である。成分(a)は、ゴムを架橋することができるものであれば、いずれのフェノール樹脂および臭化フェノール樹脂も使用することができる。
を有するフェノール樹脂およびその末端水酸基が臭素化されたフェノール樹脂である。好ましくは、Qは、二価基−CH2−O−CH2−であり、mは0又は1乃至10の正の整数であり、R’は20未満の炭素原子を有する有機基である。なおより好ましくは、mは0又は1乃至5の正の整数であり、R’は4乃至12の炭素原子を有する有機基である。
成分(b)は結晶性オレフィン系樹脂である。これは、架橋剤である成分(a)と反応しないため、本発明の架橋剤マスターバッチを使用して熱可塑性エラストマーの動的架橋を行う場合、マスターバッチの分散に先行してマスターバッチ内での架橋が生じるということがなく、ブチルゴムを含むフェノール樹脂マスターバッチと比較して、均一な架橋を実現することができる。
成分(c)は非芳香族系ゴム用軟化剤であり、好ましくはパラフィンオイルが挙げられる。例えば、炭素数4〜155のパラフィン系化合物、好ましくは炭素数4〜50のパラフィン系化合物が挙げられ、具体的には、ブタン、ペンタン、ヘキサン、ヘプタン、オクタン、ノナン、デカン、ウンデカン、ドデカン、テトラデカン、ペンタデカン、ヘキサデカン、ヘプタデカン、オクタデカン、ノナデカン、エイコサン、ヘンエイコサン、ドコサン、トリコサン、テトラコサン、ペンタコサン、ヘキサコサン、ヘプタコサン、オクタコサン、ノナコサン、トリアコンタン、ヘントリアコンタン、ドトリアコンタン、ペンタトリアコンタン、ヘキサコンタン、ヘプタコンタン等のn−パラフィン(直鎖状飽和炭化水素)、イソブタン、イソペンタン、ネオペンタン、イソヘキサン、イソペンタン、ネオヘキサン、2,3−ジメチルブタン、2−メチルヘキサン、3−メチルヘキサン、3−エチルペンタン、2,2−ジメチルペンタン、2,3−ジメチルペンタン、2,4−ジメチルペンタン、3,3−ジメチルペンタン、2,2,3−トリメチルブタン、3−メチルヘプタン、2,2−ジメチルヘキサン、2,3−ジメチルヘキサン、2,4−ジメチルヘキサン、2,5−ジメチルヘキサン、3,4−ジメチルヘキサン、2,2,3−トリメチルペンタン、イソオクタン、2,3,4−トリメチルペンタン、2,3,3−トリメチルペンタン、2,3,4−トリメチルペンタン、イソノナン、2−メチルノナン、イソデカン、イソウンデカン、イソドデカン、イソトリデカン、イソテトラデカン、イソペンタデカン、イソオクタデカン、イソナノデカン、イソエイコサン、4−エチル−5−メチルオクタン等のイソパラフィン(分岐状飽和炭化水素)及び、これらの飽和炭化水素の誘導体等を挙げることができる。これらのパラフィンオイルは、室温で液状であるものが好ましく、また2以上の混合物の形態で用いてもよい。
成分(d)は、芳香族ビニル化合物と共役ジエン化合物との共重合体(d−1)およびその水素添加物(d−2)、ならびに共役ジエン化合物重合体の水素添加物(d−3)からなる群から選ばれる少なくとも一つの重合体である。成分(d)は分子量が高いので、架橋剤マスターバッチの製造において粘性を高めることができ、より低い温度での混練が可能になる。その結果、フェノール樹脂のベタツキや混練機への付着を抑えることができる。また、フェノール樹脂の熱劣化を防ぐことができ、従って、架橋性の良好な架橋剤マスターバッチを得ることができて、得られる熱可塑性エラストマー組成物の圧縮永久歪みを改善することができる。
この中でも、柔軟性付与効果に優れ、オイルブリードが極めて少ない点で、スチレン−エチレン・エチレン・プロピレン−スチレン共重合体(SEEPS)が最も好ましい。
水素添加物(d−3)の重量平均分子量は、500,000以下が好ましく、より好ましくは200,000〜450,000である。重量平均分子量が500,000を超えると、得られる熱可塑性エラストマー組成物の押出・射出成形性が悪化し、重量平均分子量が200,000を下回ると、オイルブリードを生じ、得られる熱可塑性エラストマー組成物の圧縮永久歪みが悪化する。
成分(e)は架橋促進剤であり、成分(a)の架橋剤としての機能をより効果的に向上させるために任意成分として用いられる。成分(e)の例として、酸化亜鉛、酸化マグネシウムおよび二塩化スズが挙げられる。なお、酸化亜鉛を成分(e)として用いる際には、分散剤として、ステアリン酸金属塩等を併用することができる。上記架橋促進剤の中でも酸化亜鉛が特に好ましい。
本発明の架橋剤マスターバッチは、上記成分(a)〜(d)、および必要に応じて成分(e)を同時にあるいは任意の順に加えて溶融混練することにより製造することができる。溶融混練の方法は特に制限はなく、通常公知の方法を使用し得る。例えば、単軸押出機、二軸押出機、ロール、バンバリーミキサー又は各種のニーダー等を使用し得る。例えば、適度なL/Dの二軸押出機、バンバリーミキサー、加圧ニーダー等を用いることにより、上記操作を連続して行うこともできる。ここで、溶融混練の温度は、好ましくは70〜250℃である。
本発明の熱可塑性エラストマー組成物は、ゴムに、必要に応じてその他の成分を加え、これに上記で得られた架橋剤マスターバッチを加えて溶融混練することにより得られる。架橋剤マスターバッチの量は、ゴム100重量部に対して1〜200重量部、好ましくは5〜100重量部、より好ましくは10〜50重量部である。架橋剤マスターバッチの量が上限を超えると、得られる熱可塑性エラストマー組成物の折り曲げ白化や屈曲疲労が悪化する。溶融混練の方法は、架橋剤マスターバッチの製造に関して上記した方法と同様である。
4.用途
本発明の熱可塑性エラストマー組成物は、高温領域における圧縮永久歪みに優れ、押出成形性、射出成形性に優れるので、ブロー成形法、押出成形法、射出成形法、熱成形法、弾性溶接(elasto−welding)法、圧縮成形法等により成形される次のような用途に用いることができる。
(1)比重:JIS K 7112に準拠し、試験片は1mm厚プレスシートを用いて測定を行った。
(2)硬度:JIS K 7215に準拠し、試験片は6.3mm厚プレスシートを用い、デュロメータ硬さ・タイプDにて測定した。
(3)耐ブロッキング性:架橋剤マスターバッチのペレット200gを容器に入れ、上から直径70mmの円盤状の500gの錘をのせ、室温(23℃)で168時間放置した後のペレットの状態を観察し、次の基準で評価した。
○:ペレット同士のブロッキングが認められない。
×:ペレット同士のブロッキングが認められる。
(5)製造性:L/D=30の二軸混練機にて、上記(4)における製造可能温度で溶融混練することにより架橋剤マスターバッチを製造し、その際にかかる負荷を次の基準で評価した。
○:負荷に余裕があり、安定した製造が可能である。
×:負荷が大きく、安定した製造が困難である。
(6)製品形状:架橋剤マスターバッチの形状について、次の基準で評価した。
○:ペレット形状であり、容易に計量可能である。
△:ペレットまたはフレーク形状であり計量は可能であるが、細かいカスや粉がまざり、形状は均一ではない。
×:板またはベール形状であり、細かな計量が困難である。
(7)取り扱い性:架橋剤マスターバッチの取り扱い性について、次の基準で評価した。
○:粉塵の発生がなく、取り扱い上、特に問題がない。
×:粉塵の発生が多く、作業環境の汚染が顕著である。
(9)架橋均一性(ブツの数):熱可塑性エラストマー組成物を押出成形して50mm×1mmのシートを作製し、その表面の50mm×100mmの範囲に存在するブツの数を計測した。ブツ10個未満を良好と評価した。ブツの数が少ないほど、熱可塑性エラストマー組成物における架橋が均一に行われたことを示す。
(10)官能試験:架橋剤マスターバッチを用いて150Lサイズの加圧ニーダーにて溶融混練することにより熱可塑性エラストマー組成物を製造する際の有害ガスの発生に関して、10人の作業者により次の基準で評価した。
○:発生ガスによる目や鼻、喉の痛みを訴える者が2人以下である。
×:発生ガスによる目や鼻、喉の痛みを訴える者が3人以上である。
架橋剤マスターバッチ
成分(a):
Tackirol 201(田岡化学工業製)、アルキルフェノールホルムアルデヒド樹脂
成分(b):
(1)Novatec BC08AHA(日本ポリケム社製)、プロピレン−エチレンブロック共重合体、密度:0.902g/cm3、硬さ:94(ShoreA)、MFR(230℃、21.18N荷重):80dg/分、重量平均分子量:100,000
(2)ENGAGE 8180(デュポンダウエラストマー社製)、メタロセン触媒で重合されたポリエチレン、密度0.863g/cm3、ムーニー粘度(ML1+4、121℃):35、MFR0.5g/10分(ASTM D 1238、190℃、2.16Kg荷重)、硬度ショアA:66、Tm:49℃、コモノマー:オクテン−1
比較成分(b):
(1)EV150(三井デュポンポリケミカル(株)製)、エチレン−酢酸ビニル共重合体(EVA)、MFR30dg/分、酢酸ビニル含有量33重量%、引張強度9MPa
(2)WK307(住友化学製)、エチレン−メタクリル酸メチル共重合体(EMMA)、密度0.94g/cm3、MFR7g/10分(JIS K 6730−1981、190℃、2.16Kg荷重)、硬度ショアA:90、メタクリル酸メチル含量25重量%
成分(c):
PW‐90(出光興産社製)、n−パラフィン系オイル、重量平均分子量:540、40℃における動的粘度:95.54cSt、100℃における動的粘度:11.25cSt、流動点:−15℃、引火点(COC):270℃
成分(d):
SEEPS:セプトン4077(クラレ(株)製)、スチレン−エチレン・エチレン・プロピレン−スチレン共重合体、数平均分子量(Mn):260,000、重量平均分子量(Mw):330,000、スチレン含有量:30%
成分(e):
酸化亜鉛2種(堺化学社製)
(1)EPDM:Nordel IP 4770R(デュポンダウエラストマー社製)、メタロセン触媒で合成されたエチレン−プロピレン−5−エチリデン−2−ノルボルネン(ENB)共重合体ゴム、比重:0.88、ムーニー粘度ML1+4(125℃):70、重量平均分子量:200,000、エチレン:70%、ENB:4.9%
(2)PP:Novatec BC08AHA(日本ポリケム社製)、プロピレン−エチレンブロック共重合体、密度:0.902g/cm3、硬さ:94(ShoreA)、MFR(230℃、21.18N荷重):80dg/分、重量平均分子量:100,000
(3)パラフィンオイル:PW−380(出光興産社製)、n−パラフィン系オイル、重量平均分子量:746、動粘度381.6cSt(40℃)、引火点(COC)300℃
(4)SEEPS:セプトン4077(クラレ(株)製)、スチレン−エチレン・エチレン・プロピレン−スチレン共重合体、数平均分子量(Mn):260,000、重量平均分子量(Mw):330,000、スチレン含有量:30%
(5)有機過酸化物:パーヘキサ25B(日本油脂社製)、2,5−ジメチル−2,5−ジ(t−ブチルペロオキシ)−ヘキサン
(6)酸化亜鉛:酸化亜鉛2種(堺化学社製)
表1に示す成分を表1に示す量(重量部)で、L/D=30の二軸混練機にて、表1に示す製造可能温度で溶融混練して架橋剤マスターバッチを得、これをペレット化した。得られたペレットをプレス成形して試験片を作成し、上記(1)〜(7)の試験に供した。なお、架橋剤マスターバッチの代わりに、比較例7では、本発明の成分(a)のみから成るフェノール樹脂(製品名:Tackirol 201)を、比較例8では、フェノール樹脂とブチルゴムを含むマスターバッチ(製品名:Tackirol 201 MB35;ブチルゴム35重量%、非臭素化フェノール樹脂30重量%およびクレー35重量%を含む)を使用した。結果を表1に示す。
実施例1〜3および比較例1〜10で得られた架橋剤マスターバッチを用いて、実施例4〜9および比較例11〜20の熱可塑性エラストマー組成物を製造した。熱可塑性エラストマー組成物の組成は、表2に示す通りである。なお、比較例17では、架橋剤マスターバッチの代わりに本発明の成分(a)のみから成るフェノール樹脂(製品名:Tackirol 201)を使用し、比較例18では、架橋剤マスターバッチとして、フェノール樹脂とブチルゴムを含むマスターバッチ(製品名:Tackirol 201 MB35;ブチルゴム35重量%、非臭素化フェノール樹脂30重量%およびクレー35重量%を含む)を使用して製造した。製造は、表2に示す成分を表2に示す量(重量部)で、容量3Lの加圧ニーダー型ミキサーに投入し、設定温度180℃で10分間溶融混練することにより行った。得られた熱可塑性エラストマー組成物を上記(8)〜(10)の試験に供した。結果を表2に示す。
Claims (10)
- (a)フェノール樹脂および臭化フェノール樹脂からなる群から選ばれる少なくとも一つの化合物 100重量部、
(b)結晶性オレフィン系樹脂(ただし、エチレンと不飽和カルボン酸エステル又は酢酸ビニルとの共重合体を除く) 20〜500重量部、
(c)非芳香族系ゴム用軟化剤 20〜300重量部、および
(d)芳香族ビニル化合物と共役ジエン化合物との共重合体およびその水素添加物ならびに共役ジエン化合物重合体の水素添加物からなる群から選ばれる少なくとも一つの重合体 10〜100重量部、
を含むことを特徴とする架橋剤マスターバッチ。 - 成分(b)が、エチレン単独重合体、プロピレン単独重合体、エチレン・α−オレフィン共重合体およびプロピレン・α−オレフィン共重合体から選ばれる少なくとも1つであることを特徴とする請求項1記載の架橋剤マスターバッチ。
- 成分(a)がアルキルフェノールホルムアルデヒド樹脂であることを特徴とする請求項1又は2のいずれか1項記載の架橋剤マスターバッチ。
- (e)架橋促進剤を200重量部以下の量でさらに含むことを特徴とする請求項1〜3のいずれか1項記載の架橋剤マスターバッチ。
- ゴム100重量部および請求項1〜4のいずれか1項記載の架橋剤マスターバッチ1〜200重量部を含むことを特徴とする架橋エラストマー組成物。
- 結晶性オレフィン系樹脂を400重量部以下の量でさらに含むことを特徴とする請求項5記載の組成物。
- さらに架橋促進剤を含み、その量は、成分(a)100重量部に対して200重量部以下であり、ただし、架橋剤マスターバッチが成分(e)を含む場合には、成分(e)の量との合計が成分(a)100重量部に対して200重量部以下であることを特徴とする請求項5または6記載の組成物。
- 非芳香族系ゴム用軟化剤を800重量部以下の量でさらに含むことを特徴とする請求項5〜7のいずれか1項記載の組成物。
- 芳香族ビニル化合物と共役ジエン化合物との共重合体およびその水素添加物、ならびに共役ジエン化合物重合体の水素添加物からなる群から選ばれる少なくとも一つの重合体を200重量部以下の量でさらに含むことを特徴とする請求項5〜8のいずれか一項記載の組成物。
- 有機過酸化物0.01〜0.5重量部をさらに含むことを特徴とする請求項5〜9のいずれか1項記載の組成物。
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