JP6256156B2 - 熱可塑性エラストマー組成物 - Google Patents
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Description
以上の課題に鑑み、本発明は、非塗装用途に好適な外観及び良好な離型性を有するエアバックカバーを製造することが可能な熱可塑性エラストマー組成物を提供する。
下記ヘテロファジック重合材料(A)25重量%以上50重量%以下と、下記プロピレン−エチレン共重合体(B)15重量%以上40重量%以下と、
密度が0.850g/cm3以上0.860g/cm3未満、及び190℃、荷重21.18Nで測定したメルトフローレートが0.7g/10分以上10g/10分以下であるエチレン−αオレフィン共重合体(C)15重量%以上35重量%以下と、
密度が0.850g/cm3以上0.865g/cm3未満、及び190℃、荷重21.18Nで測定したメルトフローレートが0.01g/10分以上0.7g/10分未満であるエチレン−αオレフィン共重合体(D)15重量%以上35重量%以下と
を、架橋剤の存在下で動的に熱処理して得られる熱可塑性エラストマー組成物(但し、上記(A)〜(D)の合計量を100重量%とする)に係るものである。
ヘテロファジック重合材料(A):多段重合によって得られ、
プロピレン単独重合体(I)70重量%以上90重量%以下と、
プロピレンと炭素原子数が4以上のα−オレフィンからなる群から選ばれる少なくともいずれかの単量体と、エチレンとを重合させて得られる共重合体(II)10重量%以上30重量%以下とからなる重合材料(但し、ヘテロファジック重合材料(A)全体の重量を100重量%とする)であって、
前記共重合体(II)の重量を100重量%としたときに、エチレンに由来する単量体単位の含有量が22重量%以上80重量%以下である。
プロピレン−エチレン共重合体(B):プロピレンに由来する単量体単位の含有量が80重量%以上98重量%以下、エチレンに由来する単量体単位の含有量が2重量%以上20重量%以下であり(但し、プロピレン−エチレン共重合体(B)全体の重量を100重量%とする)、
230℃、荷重21.18Nで測定したメルトフローレートが、1g/10分以上100g/10分以下である。
本発明に係る熱可塑性エラストマー組成物(以下樹脂組成物ともいう)は、所定のヘテロファジック重合材料(A)と、プロピレン−エチレン共重合体(B)と、エチレン−αオレフィン共重合体(C)と、エチレン−αオレフィン共重合体(D)を含有する組成物を、架橋剤の存在下で動的に熱処理して得られるものである。以下、各成分について説明する。
ヘテロファジック重合材料(A)(以下、成分(A)ともいう)は、多段重合によって得られ、プロピレン単独重合体(I)と、プロピレンと炭素原子数が4以上のα−オレフィンからなる群から選ばれる少なくともいずれかの単量体と、エチレンとを重合させて得られる共重合体(II)とからなり、プロピレン単独重合体(I)のマトリックスの中で、上記共重合体(II)が分散した構造を有する混合物である。成分(A)において、プロピレン単独重合体(I)と共重合体(II)の含有量は、得られる成形体の低温耐衝撃性及び外観の観点から、成分(A)全体の重量100重量%に対し、プロピレン単独重合体(I)が70重量%以上90重量%以下であり、共重合体(II)が10重量%以上30重量%以下である。好ましくはプロピレン単独重合体(I)が75重量%以上90重量%以下であり、共重合体(II)が10重量%以上25重量%以下である。
ここで、20℃のキシレン可溶部(CXS部)と、20℃のキシレン不溶部(CXIS部)とは、次の方法により得ることができる。成分(A)約5gを沸騰キシレン500mlに完全に溶解した後、キシレン溶液を室温まで徐冷し、20℃で4時間以上状態調整し、析出物と溶液とをろ別する。析出物をCXIS部として得、CXS部は、溶液から溶媒を除去して、溶液中に溶解している重合体を回収することにより得ることができる。
重合触媒としては、例えば、チーグラー型触媒系、チーグラー・ナッタ型触媒系、シクロペンタジエニル環を有する周期表第4族の遷移金属化合物とアルキルアルミノキサンからなる触媒系、シクロペンタジエニル環を有する周期表第4族の遷移金属化合物とそれと反応してイオン性の錯体を形成する化合物及び有機アルミニウム化合物からなる触媒系等が挙げられる。
また、上記の触媒系の存在下でエチレンやα−オレフィンを予備重合させて調製される予備重合触媒を用いてもよい。これらの触媒系としては、例えば、特開昭61−218606号公報、特開昭61−287904号公報、特開平5−194685号公報、特開平7−216017号公報、特開平9−316147号公報、特開平10−212319号公報、特開2004−182981号公報に記載の触媒系が挙げられる。
なお、重合工程における各種条件(重合温度、重合圧力、モノマー濃度、触媒投入量、重合時間等)は、適宜決定すればよい。
ここで、アイソタクチック・ペンタッド分率とは、プロピレン重合体分子鎖中のペンタッド単位でのアイソタクチック連鎖の中心にあるプロピレンモノマー単位の分率であり、換言すればプロピレンモノマー単位が5個連続してメソ結合した連鎖(以下、mmmmと表す。)の中にあるプロピレンモノマー単位の分率である。アイソタクチック・ペンタッド分率の測定方法は、A.ZambelliらによってMacromolecules,6,925(1973)に記載されている方法、すなわち13C−NMRによって測定される方法である。
降温操作:成分(A)を220℃で融解させ、次いで、220℃から−90℃まで5℃/分の降温速度で降温する。
昇温操作:降温の操作後、直ちに−90℃から200℃まで5℃/分で昇温する。
プロピレン−エチレン共重合体(B)(以下、成分(B)ともいう)は、プロピレンに由来する単量体単位の含有量が80重量%以上98重量%以下であり、エチレンに由来する単量体単位の含有量が2重量%以上20重量%以下である(但し、プロピレンに由来する単量体単位とエチレン由来する単量体単位の合計を100重量%とする)。好ましくはプロピレンに由来する単量体単位の含有量が90重量%以上98重量%以下であり、エチレンに由来する単量体単位の含有量が2重量%以上10重量%以下である。プロピレンに基づく単量体単位の含有量が過少であると、得られる成形体の外観が不十分となる。
エチレンに由来する単量体単位の含有量及びは、赤外分光法により求めることが可能である。
エチレン−α−オレフィン共重合体(C)(以下、成分(C)ともいう)は、密度が0.850g/cm3以上0.860g/cm3未満、及び190℃、荷重21.18Nで測定したメルトフローレートが0.7g/10分以上10g/10分以下である共重合体である。
密度は、好ましくは0.855g/cm3以上0.858g/cm3以下である。密度が高すぎると低温耐衝撃性が低下する傾向にある。
エチレンに由来する単量体単位の含有量は赤外分光法により求めることができる。
エチレン−α−オレフィン共重合体(D)(以下、成分(D)ともいう)は、密度が0.850g/cm3以上0.865g/cm3未満、及び190℃、荷重21.18Nで測定したメルトフローレートが0.01g/10分以上0.7g/10分未満である共重合体である。
密度は、好ましく0.855g/cm3以上0.862g/cm3以下であり、より好ましくは0.857g/cm3以上0.861g/cm3以下である。密度が高すぎると低温耐衝撃性が悪化する傾向にある。
エチレンに由来する単量体単位の含有量は赤外分光法により求めることができる。
また、成分(C)と成分(D)の含有量の合計は、樹脂組成物の流動性と、得られる成形体の低温耐衝撃性の観点から、33重量%以上55重量%以下であることが好ましく、40重量%以上50重量%以下であることがより好ましい。
本発明で用いられる架橋剤は、有機過酸化物を用いることが好ましい。有機過酸化物としては、ケトンパーオキサイド類、ジアシルパーオキサイド類、ハイドロパーオキサイド類、ジアルキルパーオキサイド類、パーオキシケタール類パーオキシジカーボネート類、及びパーオキシエステル類を例示することができる。
ケトンパーオキサイド類としては、シクロヘキサンパーオキサイド、メチルシクロヘキサノンパーオキサイド等が挙げられる。
ジアシルパーオキサイド類としては、イソブチリルパーオキサイド、ベンゾイルパーオキサイド等が挙げられる。
ハイドロパーオキサイド類としては、2,2,4−トリメチルペンチル−2−ハイドロパ−オキサイド、ジイソプロピルベンゾハイドロパーオキサイド、クメンハイドロパーオキサイド等が挙げられる。
ジアルキルパーオキサイド類としては、ジクミルパーオキサイド、2,5−ジメチル−2,5−ジ(t−ブチルパーオキシ)ヘキサン、2,5−ジメチル−2,5−ジ(t−ブチルパーオキシ)ヘキシン−3、t−ブチルクミルパーオキサイド、ジ−t−ブチルパーオキサイド等が挙げられる。
パーオキシケタール類としては、1,1−Bis(t−ブチルパーオキシ)シクロヘキサン、n−ブチル−4,4−bis(t−ブチルペオキシ)バレレート等が挙げられる。
パーオキシジカーボネート類としては、ジ−n−プロピルパーオキシジカルボネート、ジ−2−エトキシエチルパーオキシジカルボネート等が挙げられる。
パーオキシエステル類としては、クミルパーオキシネオデカノエート、t−ブチルパーオキシピバレート、t−ヘキシルパーオキシベンゾエート等が挙げられる。
これらは単独又は2種以上を組み合わせて用いることが可能である。
熱処理の温度は、添加する架橋剤の種類によって異なるが、溶融混練後の各成分が十分に架橋される程度の温度であることが好ましく、通常200℃前後である。
成分(E):炭素原子数5以上の脂肪酸、炭素原子数5以上の脂肪酸の金属塩、炭素原子数5以上の脂肪酸のアミド、及び、炭素原子数5以上の脂肪酸のエステルからなる化合物群から選ばれる少なくとも1種の化合物
成分(E)の炭素原子数5以上の脂肪酸の金属塩としては、上記脂肪酸と、Li、Na、Mg、Al、K、Ca、Zn、Ba、Pbなどの金属との塩、具体的には、ステアリン酸リチウム、ステアリン酸ナトリウム、ステアリン酸カルシウム、ステアリン酸亜鉛などを例示することができる。
ミリスチルアルコール、パルミチルアルコール、ステアリルアルコール、ベヘニルアルコール、12ヒドロキシステアリルアルコール等の脂肪族アルコール;
ベンジルアルコール、β−フェニルエチルアルコール、フタリルアルコール等の芳香族アルコール;
グリセリン、ジグリセリン、ポリグリセリン、ソルビタン、ソルビトール、プロピレングリコール、ポリプロピレングリコール、ポリエチレングリコール、ペンタエリスリトール、トリメチロールプロパン等の多価アルコール;
具体的には、グリセリンモノオレート、グリセリンジオレート、ポリエチレングリコールモノステアレート、クエン酸ジステアレート等が挙げられる。
本発明に係る樹脂組成物は、前記成分(A)、成分(B)、成分(C)及び成分(D)を特定量含んだ組成物を架橋剤の存在下で動的に熱処理することにより、外観、低温耐衝撃性及び強度に優れる成形体を製造することが可能である。
樹脂組成物のJIS K7210に準拠して測定した温度230℃、測定荷重21.18Nでのメルトフローレートは、通常、0.1g/10分以上100g/10分以下であり、樹脂組成物の流動性や、成形体を製造する際のヒケやバリを防止する観点から、好ましくは1g/10分以上50g/10分以下であり、より好ましくは5g/10分以上30g/10分以下である。
樹脂組成物のJIS K7110に準拠して測定した−40℃におけるアイゾット衝撃試験の結果は、得られる成形体の低温耐衝撃性の観点から、試験温度−40℃で非破壊であることが好ましく、試験温度−43℃でも非破壊であることがより好ましい。
樹脂組成物のJIS K6252に準拠して測定した引裂試験における引裂強度は、得られる成形体の強度の観点から、80N/mm以上であることが好ましく、より好ましくは82N/mm以上である。
樹脂組成物の結晶化時間は、得られる成形体の外観及び離型性の観点から、85秒以上が好ましく、より好ましくは87秒以上である。本発明において、結晶化時間は、示差走査熱量計を用いて測定した結晶化による発熱量と時間の関係より算出した値を用いる。
〔物性の測定〕
(1)メルトフローレート(MFR)
JIS K7210に準拠し、230℃、荷重21.18Nで測定した。
(2)固有粘度([ηcxs],[ηcxis]、単位:dl/g)
ウベローデ型粘度計を用い、テトラリンを溶媒として135℃で測定した。
(3)エチレン単位、プロピレン単位含有量
赤外吸収スペクトル(日本分光製 FT−IR5200型)による方法により求めた。
熱流束型示差走査熱量計(TAインストルメント社製 DSC Q100)により、下記測定条件で示差走査熱量曲線の測定を次の条件で行い、昇温操作での示差走査熱量曲線から融解温度を求めた。
<測定条件>
降温操作:220℃で融解させ、次に、220℃から−90℃まで5℃/分の降温速度で降温した。
昇温操作:降温の操作後、直ちに−90℃から200℃まで5℃/分で昇温した。
熱流束型示差走査熱量計(PerkinElmer社製 Diamond DSC)により、窒素雰囲気下で試料を220度で5分間保持した後に、130℃まで冷却して保持する。この時の試料の結晶化による発熱量と時間の関係を測定し、総発熱量の1/2の発熱量に達するまでに要した時間を結晶化時間(秒)とする。
なお、測定試料は後述する実施例1、比較例2、及び比較例9〜11の熱可塑性エラストマー組成物を、230℃で5分間プレスしたプレスシートを用いている。
東芝機械社製射出成形機EC160NIIにて、サイドゲート平板金型を用い、シリンダー温度220℃、金型温度50℃の条件で、実施例及び比較例の熱可塑性エラストマー組成物を縦90mm、横150mm、厚み2mmの射出成形体を得た。
(8)引張破断強度(TB)、引張破断伸び(EB)
JIS K6251に従い、(7)で製造した射出成形体の引張破断強度及び、引張破断伸びの測定を行った。なお、JIS 3号ダンベル、引張速度200mm/分とした。
(9)引裂強度(TS)
JIS K6252に従い、(7)で製造した射出成形体の引裂強度の測定を行った。なお、切込みなしアングル形試験片、引張速度500mm/分とした。
(10)低温耐衝撃性(IZOD)
JIS K7110に従い、(7)で製造した射出成形体の耐衝撃性の測定を行った。なお、測定温度は−40℃及び−43℃である。
NB=破壊されず
B=破壊される
[外観評価用射出成形体]
実施例及び比較例の熱可塑性エラストマー組成物を、射出成形機(東芝機械社製 商品名EC160NII100−EN)により、シリンダー温度230℃、金型温度70℃の条件で、0.5mm厚みのティアライン部を有する箱状の成形体に成形した(図1参照)。得られた成形体のティアライン部表面の光沢むらの目視観察を行い、下記の基準で判断を行った。
○・・・光沢むらが目立たない、もしくはほとんど無い
×・・・明確な光沢むらが認められる
[外観評価用射出成形体]
実施例及び比較例の熱可塑性エラストマー組成物を、射出成形機(東芝機械社製 商品名EC160NII100−EN)により、シリンダー温度220℃、金型温度50℃の条件で、0.5mm厚のティアライン部を有する箱状の成形体に成形した(図1参照)。得られた成形体のティアライン部を離型する際の金型からの取り易さ、及び離型時の成形体表面薄肉部の変形を評価した。
○・・・非常に取れ易く、変形もほとんど無い
×・・・取り難く、明確な変形が認められる
(1)ヘテロファジック重合材料(A)
成分(A)であるヘテロファジック重合材料として、プロピレン単独重合体(I)とエチレン−プロピレン共重合体(II)とからなる重合材料(住友化学株式会社製 ノーブレンAZ564)を用いた。
(MFR=28.5g/10分;融解温度=164.6℃;[ηcxs]=2.4dl/g;[ηc)xs]/[ηcxis]=2.1
プロピレン単独重合体(I)の含有量=87重量%;
共重合体(II)の含有量=13重量%
共重合体(II)のエチレンに由来する単量体の含有量=46重量%
共重合体(II)のプロピレンに由来する単量体の含有量=52重量%
成分(B)であるプロピレン−エチレン共重合体として、住友化学株式会社製ノーブレンZ144CE4を用いた。
(MFR=27g/10分;融解温度=141℃;プロピレンに由来する単量体の含有量=96重量%;エチレンに由来する単量体の含有量=4重量%)
成分(C)であるエチレン−α−オレフィン共重合体として、下記を用いた。
(C−1)エチレン−1−ブテン共重合体
ダウケミカル社製、Engage 8842
(MFR=0.2g/10分;密度=0.857g/cm3)
(C−2)エチレン−1−オクテン共重合体
ダウケミカル社製Engage 8100
(MFR=1.0g/10分;密度=0.870g/cm3)
(C−3)エチレン−1−ブテン共重合体
三井化学社製Tafmer 1050S
(MFR=1.0g/10分;密度=0.862g/cm3)
(D−1)エチレン−1−オクテン共重合体
ダウケミカル社製Engage 7487
(MFR=1.0g/10分;密度=0.860g/cm3)
(D−2)エチレン−1−オクテン共重合体
ダウケミカル社製Engage 8180
(MFR=0.5g/10分;密度=0.863g/cm3)
(D−3)エチレン−1−ブテン共重合体
ダウケミカル社製Engage 7387
(MFR=0.2g/10分;密度=0.870g/cm3)
(D−4)エチレン−1−オクテン共重合体
ダウケミカル社製Engage 8200
(MFR=5.0g/10分;密度=0.870g/cm3)
架橋剤として、2,5−ジメチル−2,5−ジ(t−ブチルパーオキシ)ヘキセン(有機過酸化物)をパラフィン系オイルで10%濃度に希釈したものを用いた。
成分(E):エルカ酸アミド(日本精化製 ニュートロンS)
酸化防止剤1:住友化学株式会社製 スミライザーGA80
酸化防止剤2:BASFジャパン株式会社製 イルガフォス168
光安定剤1:住友化学株式会社製 スミソーブ300
光安定剤2:BASFジャパン株式会社製 チヌビン622SF
光安定剤3:BASFジャパン株式会社製 チヌビン123
防腐剤:ハイドロタルサイト(協和化学工業株式会社製、DHT−4A)
無機フィラー:炭酸カルシウム(白石カルシウム株式会社製、Vigot10)
架橋助剤:トリメチロールプロパントリメタクリレート(精工化学株式会社製 ハイクロスMS50)
成分(A)35重量%と、成分(B)20重量%、成分(C)として(C−1)20重量%、成分(D)として(D−1)25重量%を用いた(但し、成分(A)、成分(B)、成分(C)及び成分(D)の合計を100重量%とする)。
上記成分(A)、成分(B)、成分(C)及び成分(D)の合計100重量部に対し、成分(E)を0.05重量部、酸化防止剤1を0.2重量部、酸化防止剤2を0.1重量部、光安定剤1を0.2重量部、光安定剤2を0.1重量部、光安定剤3を0.1重量部、防腐剤を0.2重量部、無機フィラーを0.6重量部、架橋助剤0.5重量部を添加し、二軸押出し機により、シリンダー温度200℃にて溶融混練を行った。その後架橋剤を2重量部(有機過酸化物の添加量として0.2重量部)添加して溶融混練を行い、樹脂組成物を得た。得られた樹脂組成物の物性測定結果を表1に示す。
表1及び表2に示した材料を用いた以外は、実施例1と同様に熱可塑性エラストマーを製造した。得られた成形体の評価結果を表1及び表2に示す。
表3に示した材料を用いた以外は、実施例1と同様に熱可塑性エラストマーを製造した。得られた成形体の評価結果を表3に示す。
Claims (6)
- 下記ヘテロファジック重合材料(A)25重量%以上50重量%以下と、下記プロピレン−エチレン共重合体(B)15重量%以上40重量%以下と、
密度が0.850g/cm3以上0.860g/cm3未満、及び190℃、荷重21.18Nで測定したメルトフローレートが0.7g/10分以上10g/10分以下であるエチレン−α−オレフィン共重合体(C)15重量%以上35重量%以下と、
密度が0.850g/cm3以上0.865g/cm3未満、及び190℃、荷重21.18Nで測定したメルトフローレートが0.01g/10分以上0.7g/10分未満であるエチレン−α−オレフィン共重合体(D)15重量%以上35重量%以下と
を、架橋剤の存在下で動的に熱処理して得られる熱可塑性エラストマー組成物(但し、上記(A)、(B)、(C)及び(D)の合計量を100重量%とする)。
ヘテロファジック重合材料(A):多段重合によって得られ、
プロピレン単独重合体(I)70重量%以上90重量%以下と、
プロピレンと炭素原子数が4以上のα−オレフィンからなる群から選ばれる少なくともいずれかの単量体と、エチレンとを重合させて得られる共重合体(II)10重量%以上30重量%以下とからなる重合材料(但し、ヘテロファジック重合材料(A)全体の重量を100重量%とする)であって、
前記共重合体(II)の重量を100重量%としたときに、エチレンに由来する単量体単位の含有量が22重量%以上80重量%以下である。
プロピレン−エチレン共重合体(B):プロピレンに由来する単量体単位の含有量が80重量%以上98重量%以下、エチレンに由来する単量体単位の含有量が2重量%以上20重量%以下であり(但し、プロピレン−エチレン共重合体(B)全体の重量を100重量%とする)、
230℃、荷重21.18Nで測定したメルトフローレートが、1g/10分以上100g/10分以下である。
- 前記プロピレン−エチレン共重合体(B)が、ランダム共重合体である請求項1に記載の熱可塑性エラストマー組成物。
- 結晶化時間が、85秒以上である請求項1又は2に記載の熱可塑性エラストマー組成物。
- 前記エチレン−αオレフィン共重合体(C)と前記エチレン−αオレフィン共重合体(D)の含有量の合計は、33重量%以上55重量%以下である請求項1から3いずれか1項に記載の熱可塑性エラストマー組成物。
- 前記エチレン−αオレフィン共重合体(C)中のエチレン−α−オレフィン共重合体を構成するα−オレフィンの炭素数は、6以上12以下である請求項1から4いずれか1項に記載の熱可塑性エラストマー組成物。
- エチレン−αオレフィン共重合体(D)中のエチレン−α−オレフィン共重合体を構成するα−オレフィンの炭素数は、4である請求項1から5いずれか1項に記載の熱可塑性エラストマー組成物。
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