JP7403277B2 - 架橋発泡体の製造方法 - Google Patents
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Description
[1]エチレン(A)由来の構成単位と、炭素数3~20のα-オレフィン(B)由来の構成単位と、式(I)および(II)から選ばれる少なくとも1種の部分構造を合計で分子中に2つ以上含む非共役ポリエン(C)に由来する構成単位とを有し、下記(i)および(ii)の要件を満たすエチレン・α-オレフィン・非共役ポリエン共重合体(S)と、
ヒドロシリル基を1分子中に少なくとも2個持つヒドロシリル基含有化合物(Y)と、
白金系触媒(Z)と、
発泡剤と
を含有し、前記発泡剤を前記共重合体(S)100質量部に対して1~30質量部含有する組成物を、押出機にて押し出し、縦型遠赤外線架橋装置にて架橋させる工程を有する、架橋発泡体の製造方法。
(ii)非共役ポリエン(C)由来の構成単位の含有割合が、エチレン・α-オレフィン・非共役ポリエン共重合体(S)100質量%中、0.07~10質量%である。
[3]前記組成物が、前記化合物(Y)を前記共重合体(S)100質量部に対して0.1~100質量部含有する、前記[1]または[2]に記載の架橋発泡体の製造方法。
[架橋発泡体の製造方法]
本発明の架橋発泡体の製造方法の一実施形態(以下「本実施形態の製造方法」ともいう)は、特定の組成物を押出機にて押し出し、縦型遠赤外線架橋装置にて架橋させる工程を有する。
本実施形態の組成物は、エチレン・α-オレフィン・非共役ポリエン共重合体(S)と、ヒドロシリル基を1分子中に少なくとも2個持つヒドロシリル基含有化合物(Y)と、白金系触媒(Z)と、発泡剤とを含有し、前記発泡剤を前記共重合体(S)100質量部に対して1~30質量部含有する。
エチレン・α-オレフィン・非共役ポリエン共重合体(S)(以下「共重合体(S)」ともいう)は、エチレン(A)由来の構成単位と、炭素数3~20のα-オレフィン(B)由来の構成単位と、非共役ポリエン(C)由来の構成単位とを有する。
共重合体(S)は、式(I)および(II)から選ばれる部分構造を分子中に1つのみ含む非共役ポリエン(D)由来の構成単位をさらに有することができる。
共重合体(S)は、少なくとも1種の非共役ポリエン(D)に由来する構成単位を含むことができ、2種以上の非共役ポリエン(D)に由来する構成単位を含んでいてもよい。
共重合体(S)中のエチレン(A)、α-オレフィン(B)、非共役ポリエン(C)、および非共役ポリエン(D)由来の構成単位の含有割合は、13C-NMRにより求めることができる。
ムーニー粘度は、ムーニー粘度計(島津製作所社製SMV202型)を用いて、JIS K6300(1994)に準じて測定する。
[η]=lim(ηsp/C) (C→0)
共重合体(S)は1種または2種以上用いることができる。
ヒドロシリル基含有化合物(Y)は、共重合体(S)と反応する架橋剤として作用する。ヒドロシリル基含有化合物(Y)と白金系触媒(Z)とを用いて行うヒドロシリル架橋は、特に共重合体(S)との組み合わせで低温高速架橋に優れる傾向にある。
上記式において、Rは、脂肪族不飽和結合を除く、炭素数1~10、特に炭素数1~8の置換または非置換の1価の炭化水素基である。1価の炭化水素基としては、例えば、メチル基、エチル基、プロピル基、ノニル基、デシル基等のアルキル基;フェニル基;トリフロロプロピル基等のハロゲン化アルキル基が挙げられる。これらの中でも、メチル基、エチル基、プロピル基、フェニル基、トリフロロプロピル基が好ましく、メチル基、フェニル基がより好ましい。
(CH3)3SiO-(-SiH(CH3)-O-)d-Si(CH3)3
式中のdは2以上の整数である。
(CH3)3SiO-(-Si(CH3)2-O-)e-(-SiH(CH3)-O-)f-Si(CH3)3
式中のeは1以上の整数であり、fは2以上の整数である。
HSi(CH3)2O-(-Si(CH3)2-O-)e-Si(CH3)2H
式中のeは1以上の整数である。
HSi(CH3)2O-(-SiH(CH3)-O-)e-Si(CH3)2H
式中のeは1以上の整数である。
HSi(CH3)2O-(-Si(CH3)2-O-)e-(-SiH(CH3)-O-)h-Si(CH3)2H
式中のeおよびhは、それぞれ1以上の整数である。
HOSi(CH3)2O-(-SiH(CH3)-O-)2-Si(CH3)2OH
HOSi(CH3)2O-(-Si(CH3)2-O-)e-(-SiH(CH3)-O-)f-Si(CH3)2OH
式中のeは1以上の整数であり、fは2以上の整数である。
本実施形態の組成物におけるヒドロシリル基含有化合物(Y)の含有量は、共重合体(S)100質量部に対して、好ましくは0.1~100質量部、より好ましくは0.1~75質量部、さらに好ましくは0.1~50質量部、よりさらに好ましくは、0.2~30質量部、0.2~20質量部、0.5~10質量部、または0.5~5質量部である。このような態様であると、耐圧縮永久歪み性に優れるとともに、架橋密度が適度で強度特性および伸び特性に優れた架橋発泡体を形成できる組成物が得られる傾向にある。
ヒドロシリル架橋用の白金系触媒(Z)は、付加反応触媒であり、例えばアルケニル基とヒドロシリル基との付加反応(アルケンのヒドロシリル化反応)を促進するものであれば、特に制限はなく使用することができる。
前記触媒(Z)は1種または2種以上用いることができる。
発泡剤としては、特に限定されないが、例えば、重炭酸ナトリウム(重曹)、炭酸ナトリウム、重炭酸アンモニウム、炭酸アンモニウム、亜硝酸アンモニウム等の無機発泡剤;N,N’-ジメチル-N,N’-ジニトロソテレフタルアミド、N,N’-ジニトロソペンタメチレンテトラミン等のニトロソ化合物;アゾジカルボンアミド、アゾビスイソブチロニトリル、アゾシクロヘキシルニトリル、アゾジアミノベンゼン、バリウムアゾジカルボキシレート等のアゾ化合物;ベンゼンスルホニルヒドラジド、トルエンスルホニルヒドラジド、p,p’-オキシビス(ベンゼンスルホニルヒドラジド)、ジフェニルスルホン-3,3’-ジスルホニルヒドラジド等のスルホニルヒドラジド化合物;カルシウムアジド、4,4-ジフェニルジスルホニルアジド、p-トルエンスルホルニルアジド等のアジド化合物が挙げられる。
発泡剤は1種または2種以上用いることができる。
発泡助剤は1種または2種以上用いることができる。
本実施形態の組成物は、反応抑制剤(D)をさらに含有することが好ましい。
反応抑制剤(D)は、アルケニル基とヒドロシリル基との架橋反応(アルケンへのヒドロシリル化付加反応)を抑制する機能を有する化合物である。共重合体(S)とヒドロシリル基含有化合物(Y)とを用いる組成物の場合、熱がかかる混練の初期段階からヒドロシリル架橋反応が既に開始されるため、混練途中での加工性が徐々に低下することがある。前記組成物に反応抑制剤(D)を配合すると、組成物の混練時および成形時での加工性が安定する点で好ましい。
反応抑制剤(D)は1種または2種以上用いることができる。
本実施形態の組成物は、1種または2種以上の補強剤をさらに含有することが好ましい。補強剤は、ゴム組成物に配合される公知のゴム補強剤であり、例えば、SRF、GPF、FEF、MAF、HAF、ISAF、SAF、FT、MT等のカーボンブラック、カーボンブラックをシランカップリング剤で表面処理した表面処理カーボンブラック、シリカ、炭酸カルシウム、活性化炭酸カルシウム、軽質炭酸カルシウム、重質炭酸カルシウム、微粉タルク、タルク、微分ケイ酸、クレーなどの無機充填剤が挙げられる。
本実施形態の組成物は、1種または2種以上の軟化剤(可塑剤)をさらに含有することが好ましい。軟化剤(可塑剤)は、ゴム組成物に配合される公知の成分であり、例えば、プロセスオイル、潤滑油、パラフィン油、流動パラフィン、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、ヤシ油等の脂肪油系軟化剤;蜜ロウ、カルナウバロウ等のロウ類;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等のエステル系軟化剤;その他、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、炭化水素系合成潤滑油、トール油、サブ(ファクチス)が挙げられ、これらの中でも、石油系軟化剤が好ましく、プロセスオイルがより好ましい。
本実施形態の組成物は、1種または2種以上の脱泡剤をさらに含有してもよい。前記組成物を架橋するときに、内包される水分により気泡ができたり、発泡度が異なったりすることがあるので、脱泡剤を添加することでこれらを防止することができる。
本実施形態の組成物における脱泡剤の含有量は、共重合体(S)100質量部に対して、好ましくは20質量部以下、より好ましくは10質量部以下である。
本実施形態の組成物は、上記成分に加え、本発明の目的が損なわれない限り、ゴム配合剤、例えば、有機過酸化物、α,β-不飽和有機酸の金属塩、老化防止剤、架橋助剤、架橋促進剤、充填剤、加工助剤、活性剤、酸化防止剤、粘着付与剤等を適宜含有することができる。
本実施形態の製造方法は、本実施形態の組成物を、押出機にて押し出し、縦型遠赤外線架橋装置にて架橋させる工程を有する。本実施形態の組成物を押出機にて連続的に押し出して得られた未架橋の押出成形体を、縦型遠赤外線架橋装置内で連続的に架橋させることが好ましい。
まず、本実施形態の未架橋の組成物を調製する。例えば、バンバリーミキサー、ニーダー、インターミックスのようなインターナルミキサー類を用いて、共重合体(S)および必要に応じて他の成分(例:補強剤、可塑剤)を好ましくは80~190℃、より好ましくは80~170℃の温度で、好ましくは2~20分間、より好ましくは3~10分間混練した後、ヒドロシリル基含有化合物(Y)、白金系触媒(Z)、発泡剤、および必要に応じて他の配合剤(例:反応抑制剤(D)、脱泡剤)や他のゴムや樹脂などを加えて、オープンロールなどのロール類あるいはニーダーを用いて、好ましくはロール温度40~130℃で5~30分間混練した後、分出しする。このようにして、通常はリボン状またはシート状の組成物が得られる。なお、組成物の調製方法は以上の方法に限られるものではなく、従来公知の方法を採用することができる。
押出成形体の架橋が実質的に完了する前に押出成形体が案内ローラに接触すると、押出成形体が変形することがあるため、第1の領域内には、押出成形体を移送するための案内ローラを配置しないことが好ましい。
本実施形態の製造方法で得られる架橋発泡体は、様々な用途に用いることができる。
前記架橋発泡体は、例えば、自動車用ホースなどのホース(例えば、ターボチャージャーホース、ウォーターホース、ブレーキリザーバーホース、ラジエターホース、エアーホース);高発泡シール材、自動車用シール材、土木・建築用シール材、各種産業用シール材などのシール材;断熱ベルト、複写機ベルト、搬送ベルトなどのベルト;として有用である。
エチレン・α-オレフィン・非共役ポリエン共重合体の物性測定法を以下に示す。
各構成単位の含有割合(質量%)は、13C-NMRによる測定値により求めた。測定値は、ECX400P型核磁気共鳴装置(日本電子製)を用いて、測定温度:120℃、測定溶媒:オルトジクロロベンゼン/重水素化ベンゼン=4/1、積算回数:8000回にて、共重合体の13C-NMRのスペクトルを測定して得た。
極限粘度[η]は、(株)離合社製 全自動極限粘度計を用いて、温度:135℃、測定溶媒:デカリンにて測定した。
分子量分布曲線は、ゲルパーミエーションクロマトグラフィー(GPC)を用いて測定した。測定装置および条件は、以下のとおりである。
装置:ゲル透過クロマトグラフ Alliance GP2000型
(Waters社製)
解析装置:Empower2(Waters社製)
カラム:TSKgel GMH6-HT×2+TSKgel GMH6-HTL×2
(7.5mmI.D.×30cm、東ソー社製)
カラム温度:140℃
移動相:o-ジクロロベンゼン(0.025%BHT含有)
検出器:示差屈折計(RI)
流速:1.0mL/min
注入量:400μL
サンプリング時間間隔:1s
カラム較正:単分散ポリスチレン(東ソー社製)
分子量換算:旧法EPR換算/粘度を考慮した較正法
ムーニー粘度[ML1+4(125℃)]は、JIS K6300に準拠して、125℃の条件下で、ムーニー粘度計(島津製作所社製SMV202型)を用いて測定した。
連続重合装置を用いて、以下のようにしてエチレン・プロピレン・5-ビニル-2-ノルボルネン(VNB)共重合体(S-1)の製造を行った。
第一段階として、BB-4型バンバリーミキサー(神戸製鋼所製)を用いて、製造例1で得たエチレン・プロピレン・VNB共重合体(S-1)の油展品115部(ML(1+4)125℃=44.6;油展用成分=パラフィン系プロセスオイル15部)を30秒間素練りし、次いでこれに、カーボンブラック(旭#50HG、旭カーボン(株)製)120部、パラフィン系プロセスオイル(ダイアナプロセスオイルPS-430、出光興産(株)製)75部を加え、140℃で2分間混練した。その後、ラムを上昇させ掃除を行ない、さらに、1分間混練を行ない、約150℃で排出し、コンパウンドAを得た。
上記実施例で得られた未架橋の組成物を用いて、以下の条件により横型架橋装置を用いて成形を行った。押出機(シリンダ径30mmφ、圧縮比1.5)を使用して、チューブ状(内径:高さ13mm×横幅13mm、肉厚:1.5mm)に押出後(押出速度1m/min)、横型加硫装置(遠赤外線コンベア炉、株式会社八光電機製作所製)を用いて、表1に記載の架橋温度および架橋時間の条件で架橋し、その押出物を150mmの長さに裁断して各試験片(架橋発泡体)を調製した。架橋温度が200℃または300℃の場合は、架橋時間1分では架橋が完了しなかった。
<ムーニー粘度[ML 1+4 (125℃)>
ムーニー粘度[ML1+4(125℃)]は、JIS K6300に準拠して、125℃の条件下で、ムーニー粘度計(島津製作所社製SMV202型)を用いて測定した。
MDR2000(アルファテクノロジーズ製)を用い、加硫曲線を測定し、当該加硫曲線から得られるトルクの最低値S'min[dNm]と最高値S'max[dNm]、トルクの最低値S'minを0%、最高値S'maxを100%として、測定試料のトルクが10%に到達したときの時間[min]:tc10、測定試料のトルクが90%に到達したときの時間[min]:tc90を求めた。測定条件は、温度170℃、時間15分とした。このtc90が小さいほど、加硫速度が速いことを示す。
架橋発泡体の比重は、水中置換法(JIS K6268)に準じて測定した。
得られたチューブ状架橋発泡体を長さ方向に30mm切断し、得られた試験片を圧縮永久歪み測定金型に取り付けた。試験片の高さが荷重をかける前の高さ1/2になるように圧縮し、金型ごと70℃のギアーオーブン中にセットして22時間熱処理した。次いで試験片を取出し、30分間放冷後、試験片の高さを測定し以下の計算式で圧縮永久歪み(%)を算出した。
圧縮永久歪み(%)={(t0-t1)/(t0-t2)}×100
t0:試験片の試験前の高さ
t1:試験片を熱処理し30分間放冷した後の高さ
t2:試験片の測定金型に取り付けた状態での高さ
得られた架橋発泡体を指で擦って下記基準により官能評価を行った。
5:凹凸がなく滑らか
4:5よりも凹凸があるが滑らか
3:4よりも凹凸があり、抵抗を感じる。
2:3よりも凹凸が多く、ざらざらしている。
1:2よりも凹凸が多く、ざらざらしている。
内径:高さ13mm×横幅13mm、肉厚:1.5mmのチューブ状ダイスを用いて、チューブ状に成形したゴム組成物の高さおよび水平方向長さ(横幅)と、実施例および比較例で得られた試験片の高さおよび水平方向長さ(横幅)との比を測定し、形状保持率(%)とした。
形状保持率(%)=(L/D)/(L0/D0)×100
(式中、L0は、チューブ状に成形したゴム組成物の高さ;D0は、チューブ状に成形したゴム組成物の横幅;Lは、チューブ状スポンジの高さ;Dは、チューブ状スポンジの横幅を表す。)
Claims (4)
- エチレン(A)由来の構成単位と、炭素数3~20のα-オレフィン(B)由来の構成単位と、式(I)および(II)から選ばれる少なくとも1種の部分構造を合計で分子中に2つ以上含む非共役ポリエン(C)に由来する構成単位とを有し、下記(i)および(ii)の要件を満たすエチレン・α-オレフィン・非共役ポリエン共重合体(S)と、
ヒドロシリル基を1分子中に少なくとも2個持つヒドロシリル基含有化合物(Y)と、
白金系触媒(Z)と、
発泡剤と
を含有し、前記発泡剤を前記共重合体(S)100質量部に対して1~30質量部含有する組成物(ただし、二酸化炭素および/または窒素を発泡剤として含有する組成物を除く)を、押出機にて押し出し、縦型遠赤外線架橋装置にて架橋させる工程を有する、
架橋発泡体の製造方法。
(ii)非共役ポリエン(C)由来の構成単位の含有割合が、エチレン・α-オレフィン・非共役ポリエン共重合体(S)100質量%中、0.07~10質量%である。 - 前記共重合体(S)の、135℃デカリン中で測定した極限粘度[η]が1.0~4.0dL/gである、請求項1に記載の架橋発泡体の製造方法。
- 前記組成物が、前記化合物(Y)を前記共重合体(S)100質量部に対して0.1~100質量部含有する、請求項1または2に記載の架橋発泡体の製造方法。
- 前記組成物が、前記発泡剤として重曹を含有し、発泡助剤としてクエン酸を含有する、請求項1~3のいずれか1項に記載の架橋発泡体の製造方法。
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