JP7024457B2 - 熱可塑性エラストマー組成物及び接合部材 - Google Patents
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Description
一般に、シリコーンオイルやオレイン酸アミドなどの滑剤を添加すると、高い摺動性を得ることができるが、このような滑剤は、表面張力が低く、成形体との接着面に露出し融着性を低下させる原因となる。
また、特許文献1では、ポリプロピレン系樹脂として、低流動性のプロピレン単独重合体(MFR:0.7g/10分(230℃、21.18N))を使用していることから、流動性が低く、射出成形性が不十分であった。
成分(A):ビニル芳香族化合物を主体とする少なくとも2個の重合体ブロックと、ブタジエンを主体とする少なくとも1個の重合体ブロックとを有するブロック共重合体(A1)と、該ブロック共重合体(A1)の水素添加物(A2)との混合物であって、該ブロック共重合体(A1)の溶液粘度が5Pa・s以下であり、成分(A)中の該ブロック共重合体(A1)の割合が5~35質量%
成分(B):炭化水素系ゴム用軟化剤
成分(C):ポリプロピレン系樹脂
成分(D):架橋剤
成分(A):ビニル芳香族化合物を主体とする少なくとも2個の重合体ブロックと、ブタジエンを主体とする少なくとも1個の重合体ブロックとを有するブロック共重合体(A1)と、該ブロック共重合体(A1)の水素添加物(A2)との混合物であって、該ブロック共重合体(A1)の溶液粘度が5Pa・s以下であり、成分(A)中の該ブロック共重合体(A1)の割合が5~35質量%
成分(B):炭化水素系ゴム用軟化剤
成分(C):ポリプロピレン系樹脂
成分(D):架橋剤
成分(A):ビニル芳香族化合物を主体とする少なくとも2個の重合体ブロックと、ブタジエンを主体とする少なくとも1個の重合体ブロックとを有するブロック共重合体(A1)と、該ブロック共重合体(A1)の水素添加物(A2)との混合物であって、該ブロック共重合体(A1)の溶液粘度が5Pa・s以下であり、成分(A)中の該ブロック共重合体(A1)の割合が5~35質量%
成分(B):炭化水素系ゴム用軟化剤
成分(C):ポリプロピレン系樹脂
本発明の熱可塑性エラストマー組成物からなる接合部材は、その優れた摺動性及び融着性、高温での圧縮永久歪(へたり性)と成形加工性から、自動車用シール材、建材用シール材として有用であり、特に自動車用グラスランチャンネル等の自動車用複合成形体の接合部材として有用である。
本発明の熱可塑性エラストマー組成物は、少なくとも下記成分(A)~(C)を所定の割合で含み、好ましくは、下記成分(D)の存在下で動的熱処理を行うことで製造される。
成分(A):ビニル芳香族化合物を主体とする少なくとも2個の重合体ブロックと、ブタジエンを主体とする少なくとも1個の重合体ブロックとを有するブロック共重合体(A1)と、該ブロック共重合体(A1)の水素添加物(A2)との混合物であって、該ブロック共重合体(A1)の溶液粘度が5Pa・s以下であり、成分(A)中の該ブロック共重合体(A1)の割合が5~35質量%
成分(B):炭化水素系ゴム用軟化剤
成分(C):ポリプロピレン系樹脂
成分(D):架橋剤
本発明の熱可塑性エラストマー組成物は、エラストマーとして十分な引張性能を保ちつつ摺動性及び融着性、高温での圧縮永久歪(へたり性)に優れ、成形加工性も良好であるという効果を奏する。
更に、本発明の熱可塑性エラストマー組成物のゴム成分である成分(A)がビニル芳香族化合物単位を主体としているために、オレフィン系ゴムと比較して多くのゴム用軟化剤を含むことができ、射出成形に適した10~30g/10分(230℃,21.2N)というような適度な流動性を示すようになり、成形加工性も良好となる。
本発明の熱可塑性エラストマー組成物に用いる成分(A)は、ビニル芳香族化合物を主体とする少なくとも2個の重合体ブロック(以下、「ブロックP」と称す場合がある。)と、ブタジエンを主体とする少なくとも1個の重合体ブロック(以下、「ブロックQ」と称す場合がある。)とを有し、溶液粘度が5Pa・s以下のブロック共重合体の非水添物(非水添ブロック共重合体)(A1)およびその水添物(水添ブロック共重合体)(A2)よりなり、成分(A)100質量部のうち、非水添ブロック共重合体(A1)が5質量部以上35質量部以下であることが必要である。
一方、成分(A)100質量部中の水添ブロック共重合体(A2)の割合は、50質量部以上であることが好ましく、55質量部以上であることがより好ましく、85質量部以下であることが好ましく、84質量部以下であることがより好ましい。成分(A)中の水添ブロック共重合体(A2)が上記範囲内であると引張強度と流動性(成形加工性)が良好となり、好ましい。
また、以下において、「非水添ブロック共重合体」と「水添ブロック共重合体」を「(非)水添ブロック共重合体」と総称する。
(P-Q)n (2)
(式中PはブロックPを、QはブロックQをそれぞれ表し、mは1~5の整数を表し、nは2~5の整数を表す)
成分(A)の非水添ブロック共重合体(A1)の溶融粘度は、通常0.5Pa・s以上であり、0.6Pa・s以上であることが好ましく、さらに好ましくは0.7Pa・s以上であり、通常5.0Pa・s以下であり、4.5Pa・s以下であることが好ましく、より好ましくは4.0Pa・s以下であることが好ましい。
なお、本発明において、非水添ブロック共重合体(A1)の溶融粘度は、ポリマー濃度25質量%のトルエン溶液中、25℃で測定された値である。
また、成分(A)の非水添ブロック共重合体(A1)の市販品としては、クレイトンポリマージャパン株式会社製「D1101」、「D1155」などが挙げられる。
本発明の熱可塑性エラストマー組成物には、成形性を向上させる観点から、成分(B)の炭化水素系ゴム用軟化剤を、成分(A)100質量部に対して100質量部以上140質量部以下含むことが必要である。
本発明の熱可塑性エラストマー組成物は成形性を向上させる観点から、成分(C)のポリプロピレン系樹脂を、成分(A)100質量部に対して60質量部以上140質量部以下含むことが必要である。
即ち、示差走査熱量計(エスエスアイ・ナノテクノロジー社製DSC6220)を用いて、以下の工程(1)~(3)を順に実施してポリプロピレン系樹脂の融解挙動を測定する。
各工程において横軸に時間、縦軸に融解熱量をプロットして融解曲線を取得し、工程(3)において観測されるピークのピークトップを融解ピーク温度とする。
工程(1):試料5mgを室温から100℃/分の速度で40℃から200℃まで昇温し、昇温終了後、3分間保持する。
工程(2):200℃から10℃/分の速度で40℃まで降温し、降温終了後、3分間保持する。
工程(3):40℃から10℃/分の速度で200℃まで昇温する。
なお、成分(C1)の各構成単位の含有量は赤外分光法により求めることができる。後述の成分(C2)についても同様である。
本発明の熱可塑性エラストマー組成物は、成分(D)として架橋剤を含むことが好ましく、この場合、成分(D)の架橋剤の存在下で動的熱処理を行うことにより、成分(A)の少なくとも一部を架橋することで、ゴム弾性を良好なものとすることができる。
本発明の熱可塑性エラストマー組成物の製造には、成分(A)~(D)以外に本発明の効果を損なわない範囲で、必要に応じてその他の成分を原料として用いることができる。
本発明の熱可塑性エラストマー組成物は、好ましくは、成分(A)、成分(B)、成分(C)及びその他の成分等を所定量含有する組成物を架橋剤である成分(D)の存在下で動的熱処理して得られるものである。
2.6<NW/R3<22.6 (I)
3.0<NW/R3<20.0 (II)
本発明の熱可塑性エラストマー組成物は、JIS K7210の規格に準拠した方法で測定温度230℃、測定荷重21.2Nで測定したメルトフローレート(MFR)が10g/10分以上であることが成形性の観点から好ましく、より好ましくは15g/10分以上であり、更に好ましくは20g/10分以上である。また、成形性の観点から、メルトフローレート(MFR)は、100g/10分以下であることが好ましく、95g/10分以下であることがより好ましく、90g/10分以下であることが更に好ましく、60g/10分以下、更には30g/10分以下であることがとりわけ好ましい。
本発明の熱可塑性エラストマー組成物は、通常、熱可塑性エラストマー組成物に用いられる成形方法、例えば、射出成形、押出成形、中空成形、圧縮成形等の各種成形方法により、成形体とすることができ、これらの中でも射出成形が好適である。また、これらの成形を行った後に積層成形、熱成形等の二次加工を行った成形体とすることもできる。
本発明の熱可塑性エラストマー組成物よりなる成形体は以上に挙げたものの中でも自動車用シール材、建材用シール材として好適であり、自動車用シール材、特に自動車用グラスランチャンネルとして好適である。
本発明の接合部材は、上述の本発明の熱可塑性エラストマー組成物よりなるものであり、本発明の熱可塑性エラストマー組成物を溶融混練し、混練物を射出成形することにより製造される。
図1は、自動車用複合成形体3としての自動車用グラスランチャンネルの一例を示す斜視図であり、別途熱可塑性エラストマー組成物の押出成形により製造された線状部を構成する押出成形部材1A,1Bを、本発明の接合部材2よりなるコーナー部で融着一体化させたものである。
以下の実施例及び比較例で使用した原材料は以下の通りである。
{非水添ブロック共重合体(A1)}
<A1-1>
スチレン・ブタジエン・スチレン非水添ブロック共重合体(前記式(1)の構造を有する。スチレン(ブロックP)含有量:31質量%、溶融粘度:4Pa・s/クレイトンポリマージャパン株式会社製「D1101」
<A1-2>
スチレン・ブタジエン・スチレン非水添ブロック共重合体(前記式(1)の構造を有する。スチレン(ブロックP)含有量:40質量%、溶融粘度:0.7Pa・s/クレイトンポリマージャパン株式会社製「D1155」
<A2-1>
スチレン・ブタジエン・スチレン水添ブロック共重合体(前記式(1)の構造を有する。スチレン(ブロックP)含有量:32質量%、溶融粘度:1.8Pa・s、数平均分子量:220000/台湾合成ゴム(TSRC)社製「TAIPOL-6151」
{非水添ブロック共重合体(a1)}
<a1-1>
スチレン・ブタジエン・スチレン非水添ブロック共重合体(前記式(1)の構造を有する。スチレン(ブロックP)含有量:30質量%、溶融粘度:19Pa・s/DYNASOL社製「C-711」
<a1-2>
スチレン・ブタジエン・スチレン非水添ブロック共重合体(前記式(1)の構造を有する。スチレン(ブロックP)含有量:30質量%、溶融粘度:19Pa・s/DYNASOL社製「C-411」
<a1-3>
スチレン・ブタジエン・スチレン非水添ブロック共重合体(前記式(1)の構造を有する。スチレン(ブロックP)含有量:30質量%、溶融粘度:20Pa・s/旭化成株式会社製「T-411G」
<a1-4>
スチレン・イソプレン・スチレン非水添ブロック共重合体(前記式(1)の構造を有する。スチレン(ブロックP)含有量:20質量%、溶融粘度:0.5Pa・s/株式会社クラレ製「ハイブラー5127」
<a2-1>
スチレン・イソプレン・スチレン水添ブロック共重合体(前記式(1)の構造を有する。スチレン(ブロックP)含有量:30質量%、溶融粘度:0.67Pa・s、数平均分子量:320000/クラレ社製「セプトン4099」
<B-1>
パラフィン系ゴム用軟化剤(40℃の動粘度:95.5cSt、流動点:-15℃、引火点:272℃)/出光興産株式会社製「ダイアナ(登録商標)プロセスオイルPW90」
<C-1>
プロピレン・エチレンランダム共重合体(MFR(JIS K7210):30g/10分(230℃、21.2N)、融解ピーク温度:155℃、プロピレン単位含有量:98質量%)/日本ポリプロ株式会社製「ノバテック(登録商標)PP MG03BD」
<D-1>
2,5-ジメチル-2,5-ジ(t-ブチルパーオキシ)ヘキサン40質量部と炭酸カルシウム60質量部の混合物/化薬アクゾ株式会社製「カヤヘキサAD40C」
<D-2>
ジビニルベンゼン55質量部とエチルビニルベンゼン45質量部の混合物/和光純薬工業社製「ジビニルベンゼン」
<E-1>
シリコーンオイル/信越化学社製「KF96-100CS」
<F-1>
フェノール系酸化防止剤/BASFジャパン社製「イルガノックス(登録商標)1010」
以下の実施例及び比較例における熱可塑性エラストマー組成物の評価方法は以下の通りである。
硬度デュロAは35~95、特に40~98の範囲であることが好ましい。
70℃、22時間、25%圧縮の条件で測定した圧縮永久歪みは、60%未満であることが好ましく、58%未満であることがより好ましい。
圧縮永久歪(へたり性)の測定値(CS)から下記基準で評価した。
○:CS 76%未満
△:CS 76%以上80%未満
×:CS 80%以上
切断時引張応力の測定値から下記基準で評価した。
○:切断時引張応力 7.4MPa以上
△:切断時引張応力 7.0MPa以上7.4MPa未満
×:切断時引張応力 7.0MPa未満
切断時伸びの測定値から下記基準で評価した。
◎:切断時伸び 500%以上
○:切断時伸び 450%以上500%未満
△:切断時伸び 400%以上450%未満
×:切断時伸び 400%未満
射出成形して得られたシート(横120mm、縦80mm、肉厚2mm)を60cm×45cm×大きさに切り出し、そのテストピースの上を、ガラス板(縦110mm×横110mm×厚み3mm)と両面テープで接着させた200gの重りを6cm移動させることで、静摩擦係数と動摩擦係数を測定した。3回測定し、平均値を算出した。
静摩擦係数については、下記基準で評価した。
◎:静摩擦係数 1.50未満
○:静摩擦係数 1.50以上1.60未満
△:静摩擦係数 1.60以上1.70未満
×:静摩擦係数 1.70以上
オレフィン系動的架橋熱可塑性エラストマー(三菱ケミカル株式会社製「TREXPRENE(登録商標)3855N」)の厚さ2mmの射出シートを10cm×5cmの大きさに切り出し、110ton射出成形機の金型内に装填し、各熱可塑性エラストマー組成物をシリンダー温度210℃、金型温度40℃設定で前記金型内に射出し、インサート成形法により、複合成形体を得た。該複合成形体をJIS3号ダンベルで打ち抜き、200mm/minの引張速度で引張り、融着強度および融着伸びを測定した。
融着強度については、下記基準で評価した。
◎:融着強度 3.55MPa以上
○:融着強度 3.50MPa以上3.55MPa未満
△:融着強度 3.45MPa以上3.50MPa未満
×:融着強度 3.45MPa未満
本評価は、射出シートを用いた融着性の評価であるが、この評価結果から、図1に示したような複合成形体にした際の融着性の良否も評価できる。
<実施例1>
(A1-1)33質量部、(A2-1)67質量部、(B-1)133質量部、(C-1)100質量部、(D-1)2.0質量部(2,5-ジメチル-2,5-ジ(t-ブチルパーオキシ)ヘキサン40質量部と炭酸カルシウム60質量部の混合物)、(D-2)2.0質量部(ジビニルベンゼン55質量部とエチルビニルベンゼン45質量部の混合物)、(E-1)10質量部、(F-1)0.3質量部をヘンシェルミキサーにて1分間ブレンドして混合物を得た。この混合物を、同方向二軸押出機(日本製鋼所製「TEX30α」、L/D=46、シリンダーブロック数:13)の供給部へ合計15kg/hの速度で投入し、110~180℃の範囲で昇温させ溶融混練を行い、ペレット化して熱可塑性エラストマー組成物を製造した。
得られた熱可塑性エラストマー組成物について、JIS K7210の規格に準拠した方法で測定温度230℃、測定荷重21.2Nでメルフローレート(MFR)を測定すると共に、前述の(1)~(7)の評価を行った。評価結果を表-1に示す。
表-1~3に示したように配合組成を変更した以外は実施例1と同様にして実施し、熱可塑性エラストマー組成物のペレットを得た。得られた熱可塑性エラストマー組成物について、実施例1と同様の評価を実施した。結果を表-1~3に示す。
表-1に示す通り、実施例1~5は「引張特性」、「摺動性(静摩擦係数)」、「押出材との融着性」と「高温(100℃)での圧縮永久歪」の評価において優れ、成形性についても射出成形に適した流動性10~30g/10分(230℃、21N)を満たしている。
比較例3、4は実施例4で使用している(A1-2)の量を増やし、その増加分(A2-1)を減らした例であるが、「引張特性(切断時引張応力、切断時伸び)」の評価が劣っている。
比較例5~8は実施例1で使用している(A1-1)を、それぞれ(a1-1)又は(a1-4)に変更した例であるが、「引張特性(切断時引張応力、切断時伸び)」の評価が劣っている。
比較例9~11は、実施例1で使用している(A1-1)を、全量(A2-1)~(a2-1)にそれぞれ置き換えた例であるが、「摺動性(静摩擦係数)」、「押出材との融着性」の評価が劣っている。
比較例12、13は、実施例1で使用している成分(A)の(A1-1)と(A2-1)の比率を変更し、かつ、成分(B)の(B-1)を減らして、その減少分成分(C)の(C-1)を増加させた例であるが、「摺動性(静摩擦係数)」、「高温(100℃)での圧縮永久歪」の評価が劣っている。
2 接合部材
3 複合成形体
Claims (5)
- 下記(A)、(B)、(C)及び(D)を含み、成分(A)100質量部に対して成分(B)を100~140質量部、成分(C)を60~140質量部、成分(D)を0.5質量部以上10.0質量部以下含む熱可塑性エラストマー組成物よりなる接合部材。
成分(A):ビニル芳香族化合物を主体とする少なくとも2個の重合体ブロックと、ブタジエンを主体とする少なくとも1個の重合体ブロックとを有するブロック共重合体(A1)と、該ブロック共重合体(A1)の水素添加物(A2)との混合物であって、該ブロック共重合体(A1)の溶液粘度が5Pa・s以下であり、成分(A)中の該ブロック共重合体(A1)の割合が5~35質量%
成分(B):炭化水素系ゴム用軟化剤
成分(C):ポリプロピレン系樹脂
成分(D):架橋剤 - 前記成分(C)が、以下の方法で測定される融解ピーク温度が100℃以上157℃未満であるプロピレン系ランダム共重合体を含む、請求項1に記載の接合部材。
<融解ピーク温度の測定方法>
JIS K7121に従い、示差走査熱量計(エスエスアイ・ナノテクノロジー社製DSC6220)を用いて、以下の工程(1)~(3)を順に実施してポリプロピレン系樹脂の融解挙動を測定する。
各工程において横軸に時間、縦軸に融解熱量をプロットして融解曲線を取得し、工程(3)において観測されるピークのピークトップを融解ピーク温度とする。
工程(1):試料5mgを室温から100℃/分の速度で40℃から200℃まで昇温し、昇温終了後、3分間保持する。
工程(2):200℃から10℃/分の速度で40℃まで降温し、降温終了後、3分間保持する。
工程(3):40℃から10℃/分の速度で200℃まで昇温する。 - 請求項1又は2に記載の接合部材を備える自動車用複合成形体。
- 下記(A)、(B)、(C)及び(D)を含み、成分(A)100質量部に対して成分(B)を100~140質量部、成分(C)を60~140質量部、成分(D)を0.5質量部以上10.0質量部以下含む熱可塑性エラストマー組成物を溶融混練し、混練物を射出成形する接合部材の製造方法。
成分(A):ビニル芳香族化合物を主体とする少なくとも2個の重合体ブロックと、ブタジエンを主体とする少なくとも1個の重合体ブロックとを有するブロック共重合体(A1)と、該ブロック共重合体(A1)の水素添加物(A2)との混合物であって、該ブロック共重合体(A1)の溶液粘度が5Pa・s以下であり、成分(A)中の該ブロック共重合体(A1)の割合が5~35質量%
成分(B):炭化水素系ゴム用軟化剤
成分(C):ポリプロピレン系樹脂
成分(D):架橋剤 - 下記(A)、(B)、(C)及び(D)を含み、成分(A)100質量部に対して成分(B)を100~140質量部、成分(C)を60~140質量部、成分(D)を0.5質量部以上10.0質量部以下含む熱可塑性エラストマー組成物。
成分(A):ビニル芳香族化合物を主体とする少なくとも2個の重合体ブロックと、ブタジエンを主体とする少なくとも1個の重合体ブロックとを有するブロック共重合体(A1)と、該ブロック共重合体(A1)の水素添加物(A2)との混合物であって、該ブロック共重合体(A1)の溶液粘度が5Pa・s以下であり、成分(A)中の該ブロック共重合体(A1)の割合が5~35質量%
成分(B):炭化水素系ゴム用軟化剤
成分(C):ポリプロピレン系樹脂
成分(D):架橋剤
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