JPH01500201A - 熱可塑性ポリエステル樹脂用のオレフィン系衝撃改質剤および該樹脂とのブレンド - Google Patents
熱可塑性ポリエステル樹脂用のオレフィン系衝撃改質剤および該樹脂とのブレンドInfo
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- JPH01500201A JPH01500201A JP62506347A JP50634787A JPH01500201A JP H01500201 A JPH01500201 A JP H01500201A JP 62506347 A JP62506347 A JP 62506347A JP 50634787 A JP50634787 A JP 50634787A JP H01500201 A JPH01500201 A JP H01500201A
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Abstract
(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるため要約のデータは記録されません。
Description
【発明の詳細な説明】
熱可塑性ポリエステル樹脂用のオレフィン系衝撃改質剤および該樹脂とのブレン
ド′本発明は、衝撃改質された熱可塑性成形用組成物に係り、さらに詳細には、
熱可塑性のポリエステル、コポリエステルおよびポリブレンド成形用組成物に対
する、グリシジルメタクリレートまたはグリシジルアクリレートでグラフト化さ
れたEPDM衝撃改質剤に係る。
発明の背景
グリコール類とテレフタル酸またはイソフタル酸との高分子量で線状のポリエス
テルおよびコポリエステルは長年にわたって利用されて来ている。これらは、中
でも、ウィンフィールド(VhlnNeld)らの米国特許第2,465,31
9号およびベンギリイ(Pengilly)の米国特許第3. 047.539
号に記載されている。これらの特許には、ポリエステルがフィルムおよび繊維を
形成するのに特に有利であることが開示されている。
分子量制御、造核剤の使用および二段階成形サイクルの開発に伴ってポリ(エチ
レンテレフタレート)すなわちPETは射出成形可能な組成物の重要な一構成成
分となった。
さらに、ポリ(1,4−ブチレンテレフタレート)すなわちPBTは、その溶融
体からの非常に速い結晶化のゆえに、そのような組成物の成分として他にはない
独特の有用性を示す。このようなポリエステル樹脂から成形された製品は、他の
熱可塑性プラスチックと比較して、高度の表面硬度と摩耗抵抗、高い光沢、およ
び低い表面摩擦を示す。
さらに、特にポリ(1,4−ブチレンテレフタレート)は、射出成形技術で使用
するのにポリ(エチレンテレフタレート)よりずっと簡単である。たとえば、ポ
リ(1,4−ブチレンテレフタレート)は、約30〜60℃の低い金型温度で射
出成形して結晶性が高く寸法安定性の成形品を短いサイクル時間で製造すること
が可能である。低温でも結晶化速度が速いため、成形品を金型から取出す際に困
難はない。さらに、ポリ(1,4−ブチレンテレフタレート)射出成形品の寸法
安定性は、ポリ(1,4−ブチレンテレフタレート)のガラス転移温度に近い温
度またはそれよりかなり高い温度でも極めて良好である。
しかし、改質されてないポリエステルの耐衝撃性は、室温以下の温度では比較的
に低い。したがって、多くの用途に対して、かなり高い周囲温度とかなり低い周
囲温度において耐衝撃性であるポリエステルを得るのが望ましい。それにもかか
わらず、弾性率、降伏時および破断時の引張強さなどのような他の機械的性質は
、まったくまたは許容できる程度しか損われるべきではない。
インターポリマーおよびコポリマーを始めとする別のポリマーを添加することに
よってポリエステルの耐衝撃性を改善することがいろいろな折に推奨されている
。特に、ポリ(1,4−ブチレンテレフタレート)を始めとする熱可塑性で線状
の結晶性ポリエステルの衝撃強さは、これにエチレン−プロピレン−非共役ジエ
ンのゴム状ターポリマー(EPDM)を配合することによって改善されている。
EPDMはPBTポリエステル組成物を衝撃改質することができる[たとえば、
フラン(Coran)らの米国特許第4,141.863号およびタナ力(Ta
naka)らの米国特許第4゜290.927号]が、このような組成物は「不
相溶性」を示すことが多く、その結果成形または押出した部品に縞模様が付いた
り層剥離が起こったりする。
1985年7月24日に公開されたヘツブ(Hepp)のヨーロッパ特許出願第
0149192号には、熱可塑性樹脂、たとえばポリエステル、コポリエステル
またはブロックコポリエステルと、たとえばm−クロロパーオキシ安息香酸でエ
ポキシ化されたEPDMとから成る熱可塑性成形用組成物が開示されている。し
かし、この文献の表1.2および3に挙げられている例は、良好な衝撃強さと許
容できるニットライン特性とを組合せて示していない。
シーゲル(Siegel)の米国特許第3.769.260号には、官能化され
たゴムがポリエステルの衝撃強さを改善することが開示され、分散したゴム相粒
子の直径として0゜02〜20ミクロンの範囲が示唆されている。
エプスタイン(Epsteln)の米国特許第4,172,859号には、各種
の極性モノマーを含有するランダムコポリマーを使用することが開示されている
。また、PBTやPETを始めとする熱可塑性ポリエステルを衝撃改質するため
に、各種の極性上ツマ−たとえばグリシジルメタクリレ−) (GMA)でグラ
フト化された物質を使用することも言及されている。しかし、この特許では、E
PDM−gGM A物質のPBT系用衝撃改質剤としての機能にとって臨界的な
意味を有するいくつかの要素は取扱われていないし、したがってそれらの要素は
認識されていない。まず、反応性のグリシジル(メタ)アクリレートがグラフト
モノマーとして無水マレイン酸やn−ビニルピロリドンなどのような反応性でな
い極性モノマーより優れていることが認識されていない。次に、第5欄、第35
〜36行において、エプスタイン(Epsteln)は、架橋(ゲル形成)をそ
のような改質剤の機能に対して不要であるとして無視し、架橋は有害であり得る
と述べている。第三に、エプスタイン(EpStein)の特許では、グラフト
されたGMAのゴム中含量に特定の範囲が必要とされることが教示されていない
。最後に、エプスタイン(Epstein)は、0.01〜3.0ミクロンの改
質剤粒子サイズを開示しており、粒子サイズに対する明瞭な臨界性をほとんど完
全に1ミクロン未満のサイズにあると明白に述べている。
1985年1月11日に出願されたオリビニ(011vier)の米国特許出願
箱690,613号には、ポリエステル樹脂用の、グリシジルメタクリレートで
グラフト化されたEPDM衝撃改質剤が開示されている。その特定の例では、5
%未満か48.7より大きいゲル含量を有する物質が記載されているがこれらの
間の含量のものはまったく記載されていない。はとんどゼロかまったくゼロのゲ
ル含量、すなわち5%以下のゲル含量では、衝撃強さの高い熱可塑性ポリエステ
ル組成物が得られると述べられている。ゲル含量が高いと、特に48.7%より
高いと、その物質はゲルを含まないものよりずっと劣った衝撃改質剤であったこ
とをオリビニ(011vier)は開示している。何にしても、特定の例では良
好な衝撃強さとニットライン特性との許容できる組合せは得られないことが、そ
の後判明した。さらに、これらの重要な特性に対して衝撃改質剤の粒子サイズが
及ぼす影響に関してはまったく言及されていない。
この度、予想外のことに、高い衝撃強さと共に良好なニットライン特性を組合せ
て有する、グリシジルメタクリレートでグラフト化されたEPDM (EPDM
−g−GMA)を含む熱可塑性ポリエステル組成物が、この衝撃改質剤中のグラ
フトモノマー含量、ゲル含量、およびゴム粒子サイズに注意を払うことによって
、作成できることが発見された。好ましく使用されるゲル含量が、オリビニ(0
11vler)によって実際に検討されなかった範囲に入ることは、特に予想外
のことである。これらの重要な性質をもった組成物は、GMA含量が2.0%よ
り大きく、好ましくは3%より大きく、特に好ましくは4%より大きく、ゲル含
量が10〜80%の範囲にあるEPDM−g−GMA物質を使用する必要がある
ということを数多くの試験により立証した結果として開発された。また、60重
量%より多く、好ましくは70重量%より多くのゴム粒子が直径1ミクロン以上
であるような良好に分散したゴム粒子を含有する熱可塑性ブレンドにおいて、衝
撃特性は大きく改良される。このようなパラメーターは、従来技術ではまったく
明らかにされておらず、単なる日常の最適化実験では確立することができないも
のである。
発明の概要
本発明に従って、衝撃改質剤、衝撃改質された熱可塑性組成物、およびそれらの
製造方法が提供される。この改質された熱可塑性組成物は、
(a)高分子量の熱可箪性ポリエステル樹脂、ならびに(b)EPDMターポリ
マーに対して2重量%以上のグリシジルメタクリレートもしくはグリシジルアク
リレートもしくはこれらの混合物でグラフト化されているか、またはさらにCI
””01gアルキルメタクリレートもしくはアクリレートもしくはこれらの混合
物との組合せによってグラフト化されているEPDMターポリマーからなる衝撃
改質剤の有効量
からなり、成分(b)は10〜80%の範囲のゲル含量を有している。組成物中
のゴム粒子の60重量%より多くが直径1ミクロン以上であると好ましい。
また、本発明では、EPDM−グリシジルエステルグラフト化ターポリマーが組
成物全体を基準にして約10〜55重量%の量で存在する上記に定義した組成物
も好ましい。
特に、本発明の組成物からブロー成形した物品が挙げられる。
発明の詳細な説明
本発明の実施の際に使用する高分子量の線状ポリエステルは、テレフタル酸およ
びイソフタル酸のポリマー性グリコールエステルである。それらは商業的に入手
可能であるか、あるいは公知の技術によって、たとえば、フタル酸のエステルを
グリコールでアルコール分解した後重合したり、グリコールを遊離の酸もしくは
そのハロゲン化物誘導体と共に加熱したりして、またはその他の類似の方法によ
って製造することができる。これらは米国特許第2.465゜319号および第
3,047,539号、その他に記載されている。
ポリエステルのグリコール部分は2〜10個の炭素原子を含有することができる
が、線状のメチレン鎖の形態で2〜4個の炭素原子を含有するのが好ましい。
好ましいポリエステルは、一般式;
(ここで、nは2〜4の整数である)の繰返し単位を有する高分子量のポリマー
性グリコールテレフタレートまたはイソフタレート、およびそのようなエステル
の混合物、たとえばイソフタル酸単位が約30モル%までのテレフタル酸とイソ
フタル酸のコポリエステルから成る種類のものである。
特に好ましいポリエステルはポリ(エチレンテレフタレート)とポリ(1,4−
ブチレンテレフタレート)である。
特に後者が挙げられる。なぜならば、後者は、前者のポリ(エチレンテレフタレ
ート)に時に必要とされる造核剤や長いサイクルを必要とすることなく射出成形
に使用できる良好な結晶化速度を有するからである。
実例を挙げて説明すると、高分子量のポリエステルは、60:40のフェノール
−テトラクロロエタン混合物中30℃で測定した固有粘度が少なくとも約0.7
デシリツトル/グラム、好ましくは少なくとも0.8デシリツトル/グラムであ
る。少なくとも約1.0デシリツトル/グラムの固有粘度で、本発明の組成物の
強靭性がさらに増大する。
本発明にとって有用なコポリエステルは、テレフタル酸および/またはイソフタ
ル酸および/またはそれらの反応性誘導体と、1種以上のグリコール(これは直
鎖または分枝鎖の脂肪族/脂環式グリコールでよい)とがら好ましく製造される
。グリコールを例示すると、エチレングリコール、2−メチル−1,3−プロパ
ンジオール、1.4−ブタンジオール、1.5−ベンタンジオール、1,6−ヘ
キサンジオール、1.9−ノナンジオール、1,1o−デカンジオール、ネオペ
ンチルグリコール、1.4−シクロヘキサンジオール、1,4−シクロヘキサン
ジメタツール、以上のいずれかの混合物などである。混合芳香族/脂肪族の具体
例として適した脂肪族のジカルボン酸の例は、スペリン酸、セバシン酸、アゼラ
イン酸、およびアジピン酸などである。
これらのコポリエステルは、標準的な手順に従ったエステル交換によって製造で
きる。これらのコポリエステルは少なくとも50%のブチレンテレフタレート単
位から好ましく誘導できる。
本発明の組成物中に有用なブロックコポリエステルは、酢酸亜鉛、酢酸マンガン
、チタンエステルなどのようなエステル交換用触媒の存在下で、好ましくは低分
子量の、末端が反応性であるポリ(1,4−ブチレンテレフタレート)と、末端
が反応性であるコポリエステルまたは脂肪族ポリエステルまたはその両者とを反
応させることによって製造される。この末端基は、ヒドロキシル、カルボキシル
、カルボアルコキシなど(これらの反応性誘導体を含める)からなることができ
る。初期混合後、標準的な条件下、たとえば220〜280℃で、高真空、たと
えば0.1〜zlHg中で重合を実施して、連鎖セグメントの分布におけるラン
ダム化が最小のブロックコポリマーを形成する。もちろん、末端が反応性のふた
つの基の反応の結果はエステル結合でなければならない。これらのコポリエステ
ルは、ドイツ特許出願節P2756167.7号に記載されている。
これらのブロックコポリエステルでのコポリエステルと称されている成分は、上
記のコポリエステルの末端反応性のセグメントであり得る。これらのコポリエス
テルは、脂肪族グリコールと、芳香族および脂肪族の二塩基酸の混合物(ただし
、芳香族の酸対脂肪族の酸のモル比濃度は1対9から約9対1までの間であり、
特に好ましい範囲は約3対7から約7対3までである)とから誘導されるのがも
っとも好ましい。
これらのブロックコポリエステルでの末端反応性の脂肪族ポリエステル成分は、
はとんど化学量論量の脂肪族ジオールと脂肪族ジカルボン酸を含有するが、ヒド
ロキシ含有末端基が好ましい。
上述の芳香族/脂肪族コポリエステルと脂肪族ポリエステルはいずれも、よく知
られた手順により容易に形成できる上、商業的に入手可能である。そのような材
料のひとつの出所は、ニューヨーク州、ヒックスビル(Hlcksvllle)
のフッカ−eケミカフ1社(Hooker Chetlcal Company
) / )レコ部門(Ruco Dlvision)であり、その製品は「ルコ
フレックス(Rucoflex) Jといわれている。
本発明で使用するブロックコポリエステルは、ブロックコポリエステルに対して
約95〜約50重量部のポリ(1゜4−ブチレンテレフタレート)セグメントを
含んでいるのが好ましい。このブロックコポリエステル中に組込む前のポリ(1
,4−ブチレンテレフタレート)ブロックは、30℃のフェノール−テトラクロ
ロエタン(60:40)混合物中で測定して約0.1dl/g、好ましくは約0
. 1〜約0.5dl/gの固有粘度を有するのが好ましい。このコポリエステ
ルの残りの50〜5重量部は前述の芳香族/脂肪族コポリエステルおよび/また
は脂肪族ポリエステルのブロックからなる。
当業者には分かるように、このポリ(1,4−ブチレンテレフタレート)ブロッ
クは、直鎖であることもできるし、あるいはエステル形成性の基を少なくとも3
個含有する分枝成分を、たとえばテレフタレート単位に対して約0,05〜約1
モル%使用して分枝にすることもできる。分枝成分はポリオール、たとえばペン
タエリスリトール、トリメチロールプロパンなど、または多塩基酸化合物、たと
えばトリメシン酸トリメチルなどでよい。
以上のホモポリマー、コポリマーおよび/またはブロックコポリマーまたはそれ
らの誘導体のブレンドも本発明に有用である。
本発明のグリシジルエステルでグラフト化されたターポリマーは、よく知られて
いるEPDMターポリマーゴムのいずれからも製造できる。本発明で使用するグ
ラフト化された物質を製造するのに有用なEPDMターポリマーは、たとえばコ
ポリマー社(Copolyaer Carp、)から商業的に入手可能であるし
[ニブシン(EPSYNO) 55 ] 、あるいはチーグラー型の触媒を使用
して製造できる。典型的なEPDMターポリマーの製造は、たとえばグレシャム
(Gresham)らの米国特許第2,933.480号、ターニー(Tarn
ey)の米国特許第3,000,866号、ガブリエルミノ(Gugllels
ino)らの米国特許第3.407.158号、グラディング(Gladdin
g)の米国特許第3,093,621号および米国特許第3,379.701号
に記載されている。
これらのターポリマーは、連鎖または骨格に不飽和がないことと、主ポリマー鎖
から懸垂しているかまたはその外の環状構造中にある残基中に不飽和の部位が存
在することで特徴付けられる。
本発明で使用するグリシジルエステルでグラフト化されたターポリマーの製造に
有用なEPDMターポリマーは、エチレン、C3〜C16の直鎖か分枝鎖のα−
オレフィン、好ましくはプロピレン、および非共役ジオレフィンからなる。この
ターポリマー中の第三のモノマーとして使用できる満足な非共役ジエンには、1
.4−ヘキサンジエンなどのような直鎖状ジエン、シクロオクタジエンなどのよ
うな環式ジエン、およびエチリデンノルボルネンなどのような橋かけ環式ジエン
が包含される。
好ましいEPDMターポリマーは、約10〜95、好ましくは45〜70(重量
)モル%のエチレンと、約5〜90、好ましくは30〜55モル%のプロピレン
と、少量のジエンモノマー、もっとも好ましくは多不飽和橋かけ環式炭化水素ま
たはそのハロゲン化された誘導体、もっとも好ましくは5−エチリデン−2−ノ
ルボルネンとからなる。
これらのEPDMターポリマーは、メルトインデックスが約79g/10分、ム
ーニー粘度が約78、ダラム分子量が約21,600である。
この骨格ゴムを、次に、エポキシ官能性のアクリレートかメタクリレートのグラ
フトモノマーでグラフト変性する。
グラフト化はさまざまな反応機構により骨格ゴム上のほとんどあらゆる点で起こ
り得るが、一般にはこのグラフト化はポリエン上の不飽和の未反応部位で起こる
。この理由で、炭素原子1000個当たり少なくとも2個の不飽和炭素−炭素結
合を有するエチレン−モノオレフィン−ポリエン骨格ゴムを使用するのが望まし
く、炭素原子1000個当たり20個より多くの炭素−炭素二重結合を有する不
飽和骨格ゴムを使用してもさらに他の利点が得られることはほとんどない。本発
明の好ましい実施の際には、炭素原子1000個当たり4〜10個の炭素−炭素
二重結合を有する不飽和ゴムを使用する。
エポキシ官能性のグラフトモノマー上のエチレン性不飽和の部位は、ポリエンの
不飽和と直接反応したり、あるいはポリエン不飽和に生じているグラフト鎖また
はこれらの組合せと反応したりするのに充分な反応性をもっていなければならな
い。そのようなレベルの反応性には、たとえばアクリル酸またはアルキルアクリ
ル酸のエポキシ官能性エステルに見られるようなα、β位のエチレン性不飽和が
必要である。このグラフト反応を促進するためにジアルキルパーオキサイドなど
のような遊離基開始剤を使用してもよい。そのような開始剤は、通常この不飽和
ゴムの100重量部当たり1〜5部の範囲内の量、好ましくは1〜2重量%の範
囲内の量で使用する。
本発明でグラフトモノマーとして好ましいのはグリシジルメタクリレ−) (G
MA)である。
このグラフト化工程によって骨格ゴム上に形成されたグラフト鎖はホモポリマー
である必要はないし、全体がエポキシ官能性のグラフトモノマーからなる必要さ
えない。たとえば、上に述べたエポキシ官能性グラフトモノマー2種の組合せ、
ならびにそのいずれかまたは両者と別の01〜Cアルキルアクリレートかメタク
リレート(01〜C18は直鎖でも分枝でもよく、たとえばメチル、エチル、イ
ソプロピル、2−エチルヘキシル、デシル、n−オクトデシルなどがある)との
組合せを使用してもよい。そのようなコモノマーグラフト体の特に有用なものは
、グリシジルアクリレートおよび/またはグリシジルメタクリレートとメチルメ
タクリレートとのグラフト化物である。
本発明においては、重合中かその後の加工処理中に上記のエラストマー性物質の
ゲル含量を調節して約10重量%より大きくて80%未満の値とすることが極め
て重要である。ゲル含量が低過ぎると、衝撃強さは高いがニットライン強度は低
い。ゲル含量が高過ぎると、衝撃強さもニットライン強度も共に低い。
ゲル含量は、ASTM D−3616に従った特に便利な分析において、ヘキサ
ンかトルエンに抽出した後に残るエラストマー性物質の重量%で測定する。ゲル
含量はこのエラストマー性物質中の架橋の程度の指標である。もちろん、当業者
は架橋の程度を制御する各種の方法に通じており、したがってこのゲル含量を多
くの別の方法で測定することができる。この架橋反応は、ゴム骨格とゴム骨格の
直接結合、エポキシ官能基とエポキシ官能基又はゴム骨格との結合、またはグラ
フト鎖の、第二のグラフト鎖もしくはゴム骨格への遊離基付加であり得る。さら
に、上記の反応のいずれかを有効に達成させるために架橋剤を添加して架橋を行
なってもよい。このように、ゲル含量を制御するためにはいくつかの工程のいず
れを採用してもよい。熱エージングはゲル含量を増大させる。エポキシ官能性グ
ラフトモノマーの量を増やすとゲル含量が増大する。ゴム骨格中のポリエンモノ
マーの量を増やすとゲル含量が増大する。
架橋剤を添加するとゲル含量が増大する。架橋する傾向の高いグラフトモノマー
を使用するとゲル含量が増大する。
たとえば、グリシジルアクリレートのホモポリマーグラフト体は、グリシジルメ
タクリレートのホモポリマーグラフト体やグリシジルアクリレートとメチルメタ
クリレートとのコポリマーグラフト体より容易に架橋する。
上で述べたように、本発明で使用するエラストマー性物質のゲル含量は最大で約
80%までとすべきである。架橋はこのレベルよりずっと高くまで行なうことが
できるが、すでに記載したように、高レベルの架橋はこのエラストマー性物質の
分散性を低下させ、その結果混合が不均一になる。また、そのような高レベルの
局所的架橋によりエラストマー性物質中に脆性領域が作られ、この領域がゴム特
性を低下させる。架橋がエラストマー性物質の全体に亘って均一に分散すべきで
あることは明らかである。
本発明においては、このエラストマー性物質が炭素原子1000個当たり少なく
とも2.5個のエポキシ官能基、好ましくは炭素原子1000個当たり約5.0
〜13個のエポキシ官能基を有するエポキシ官能性を有するのが好ましい。エポ
キシ官能性とは、架橋反応で反応したりしてこのような官能基が失われた後に衝
撃改質剤中に残るエポキシ部位を意味している。エポキシ官能性のグラフトモノ
マーとしてGMAかGAを使用する場合、上に示したような最低レベルのエポキ
シを得るには約2重量%のグラフトレベルが必要である。最大は特に臨界的では
なく、たとえば10〜15重量%までを使用することができる。
グラフト化反応は、不飽和ゴム骨格を10〜30重量%の範囲としうる濃度で存
在させた溶媒溶液中で、一定に攪拌しながら、125〜200℃の範囲内の高温
で、172〜2時間の間実施すればよい。当業者にはよく知られているように、
この反応条件は、触媒の種類と量および温度条件に多少依存して変えることがで
きる。多量のグラフトモノマーを骨格ゴムに結合させたい場合には、骨格ゴムの
溶融状態でグラフト反応、すなわち押出グラフト化を実施するのが有利であるこ
とが判明した。この工程は、骨格ゴム、過剰のグラフトモノマーおよび適当な触
媒をメルトエクストルーダーに供給し、この供給した成分を高温で混合して反応
させることによって簡単に実施される。
上記のエラストマー性物質を熱可塑性のポリマーメルト中に分散して、熱可塑性
のマトリックス樹脂またはブレンドの連続相中にゴム質ポリマーの離散した粒子
を形成する。
少なくとも衝撃強さを改良する量のエラストマー性物質をマトリックス樹脂中に
分散させる。一般にこれには、このエラストマー性物質が、成形用組成物のエラ
ストマー性物質を含めた全熱筒型性プラスチック含量を基準にして、少なくとも
1.5重量%、好ましくは3.5〜80重量%、もっとも好ましくは10〜55
重量%を構成する必要がある。ここに示した組成範囲は強靭化した硬質プラスチ
ック物品の製造に最適であるが、この範囲よりずっと高いゴム含量の混合物から
でも許容できる成形用材料を製造することができることは明らかであろう。エラ
ストマー含量が55重量%を超える場合熱可塑性でエラストマータイプの成形用
コンパウンドができる。また、相反転組成より高い混合物、すなわち熱可塑性樹
脂相が半連続または不連続にゴム質ポリマーマトリックス中に分散したものでさ
え優れた性質をもった可撓性の成形品を製造するのに使用することができる。8
0重量%のエラストマーが典型的な上限である。ゴムと熱可覆性樹脂のコンパウ
ンディングは、標準的な手法で、たとえば所与の熱可塑性マトリックスに適した
高温で単に溶融ブレンド、または乾燥混合した後溶融押出する、ことによって簡
単に実施される。得られた混和物を、次に、特定の寸法の熱筒型性部品に成形す
るか、またはさらに押出してフィルムまたはシート状の製品にする。
エラストマー性物質を含有する成形品の最終的な性質にとって、樹脂溶融体の押
出中に充分に混合することが重要である。本発明においては、エクストルーダー
中でいくつかの反応が起こることが教示または示唆されており、このことはもち
ろんエクストルーダー内での混合および滞留時間によってもたらされる。このよ
うに、ポリマーメルトの充分な混合が示唆されており、使用する装置によっては
メルトを連続して2回押出することが必要となり得る。
すでに述べたように、好ましい組成物では、グリシジルエステルでグラフト化さ
れたゴムの粒子サイズは、そのような粒子の少なくとも60重量%、好ましくは
それらの70重量%より多くが直径1ミクロンより大きくなるように選択する。
このような組成物では最適なノツチ付きアイゾツト衝撃強さがニットライン強度
と組合されており、これらはたとえば粒子の約50重量%のみが直径1ミクロン
を超えるような組成物で得られる性質よりはるかに秀でている。粒子サイズは業
界で公知のいずれの方法で測定することもできるが、特に便利な方法は走査型電
子顕微鏡(SEM)像の顕微鏡写真を検査するコンピューター化された粒子サイ
ズアナライザーを使用することである。
コンパウンディングは通常の装置で実施することができる。たとえば、熱可塑性
ポリエステル樹脂をたとえば125℃で4時間予備的に乾燥した後、単軸式エク
ストルーダーにポリエステルと添加剤成分とのトライブレンドを供給する。ここ
で使用するスクリューは溶融を確実にするために長い遷移および計量部分をもっ
ている。一方、二輪式押出機、たとえば28■mワーナー・ブフライデラー(l
fernerPfleiderer)機に、樹脂と添加剤とを供給口から供給す
ることができる。どちらの場合も、通常適した機械温度は約450〜570°F
である。
コンパウンディングした組成物は、押出し、そして標準的な技術によって通常の
顆粒、ベレットなどのような成形用成分に切断することができる。
本発明の組成物は、熱可製性組成物用に通常使用されているいずれの装置でも成
形することができる。たとえば、ポリ(1,4−ブチレンテレフタレート)の場
合、常用のシンリダ一温度たとえば450°F1かつ常用の金型温度たとえば1
50’Fの、たとえばニューベリー(Nevbury)タイプの射出成形機で良
好な結果が得られる。一方、ポリ(エチレンテレフタレート)では、厚い部品の
内部から外部までの均一な結晶化に欠けるため、然程慣用されてはいないがそれ
でもよく知られている技術を使用することができる。たとえば、L iOHsス
テアリン酸ナトリウム、グラファイトまたは金属酸化物たとえばZnOもしくは
MgOなどのような造核剤を含ませることができ、約1500Fから約230°
Fまでの標準的な金型温度を使用する。
特にブロー成形が適切である。
上述の組成物は業界で知られている他の添加剤、たとえば造核剤、離型剤、流動
促進剤、着色剤、カップリング剤、および安定剤(しかしこれらに限定されるわ
けではない)を含有していてもよい。本発明のエラストマー含有成形用組成物は
、成形用ベレットとして使用でき、顔料、染料、安定剤、可塑剤、などを含有し
ていてもよい。特定の応用に必要であってしかも適しているものが容易に決定す
ることができる。
好ましい具体例の説明
以下の実施例で本発明を特徴する請求の節回はいかなる意味でもこれらによって
限定されるとは考えられない。
これらの実施例では、使用した材料と物理試験を表わすのに以下の表示を使用す
る。
物理試験
RSV−デカリンの0.1%溶液中135℃で測定した還元溶液粘度
ムーニー粘度−ASTM DIδ46、ML+4(125℃)
ゲル含量−ASTM D−3616
ノツチ付きアイゾツト衝撃−ASTM D256ノツチなしダブルゲートアイゾ
ツト衝撃−ASTM D256の変形。試験片は対向する両端からダブルゲート
射出成形したものである。その条件は、タックラインが試験片の両端間の中心に
なるように骨格ゴム入−ニブシン(EPSYN■)4906樹脂。EPD(EP
DMA) Mゴム。RSVは2.2.9C−C/1000 C(8重量%のポリ
エン5−エチリデン−2−ノルボルネン)。エチレン/プロピレン比−2/1゜
ムーニー粘度−40゜コポリマー拳ラバー・アンド・ケミカル社(Copoly
aer Rubber & Chemical Corp、)骨格ゴムB−ニブ
シン(EPSYN■)55樹脂。EPDMゴ(EPDM B) ム。R3VI;
t2.3.9C−C/1000C(8重量%のポリエン5−エチリデン−2−ノ
ルボルネン)。エチレン/プロピレン比−2/1゜ムーニー粘度−50,コポリ
マーφケミカルーアンド・ラバー社(Copolymer Chemical
& Rubber Corp、)’l格コムC−sフシン(EPSYNo) E
901 樹N。EPD(EPDM C) Mゴム。RSVは2.2゜4.5C
−C/1000 C(4重量%のポリエン5−エチリデン−2−ノルボルネン)
。E/P比−4/1゜ムーニー粘度−50゜コポリマー・ラバー・アンド・ケミ
カル社(Copoly磨er Rubber & Chemical Corp
、)酸化防止剤−イルガノクス(IRGANOX■)1076フエノール系酸化
防止剤。ラバ・ガイギー社(C[ba Gelgy Corporation)
開始剤A−バーキュリーズ(Hercules)製ダイカップ(DI−Cupo
)遊離基開始剤。ジクミルパーオキサイド。
開始剤B−2,5−ジメチル−2,5−ジ(t−ブチルパーオキシ)ヘキサン。
ポリ(1,4−ブチレンチレフタレ−))/PBT−バロックス(VALOX)
315樹脂。ゼネラル・エレクトリック社(General Electri
c Gospany)
また、これらの実施例では、次の略号も使用する。
PBT−ポリ(1,4−ブチレンテレフタレート)EPM−エチレン−プロピレ
ンコポリマーEPDM−エチレン−プロピレン−ポリエンターポリマGMA−グ
リシジルメタクリレート
GA−グリシジルアクリレート
MMA−メチルメタクリレート。
実施例1および2
(a)モノマーグラフト化EPDM樹脂の調合品を以下のようにして調製する。
骨格ゴムA100重量部、酸化防止剤0.1重量部、およびヘキサン約300重
量部を1ガロンのハステロイ(Hastelloy) C反応器に入れる。反応
器を密閉し、N2でフラッシングし、155℃に加熱する。約15重量部のへキ
サン中の規定重量部のモノマー(場合によりGMAまたはGAまたはGMA/M
MA)を秤量して反応器に入れる。次に、約15重量部のへキサン中の2重量部
の開始剤Aを入れる。この溶液を500〜600rpm%155℃、200〜2
50psigで1時間攪拌した。
反応混合物を冷却した後、生成物をアセトン中で沈澱させて回収し、次にポンプ
で減圧にして75℃で一晩乾燥する。
(b)ポリ(1,4−ブチレンチレフタレ−))(PBT)と工程(a)で作成
したグラフト化ゴム材料とからなる熱可塑性組成物を単軸式エクストルーダーで
一回押出す。ゾーン温度は250℃、ダイ温度は240℃、スクリニー速度は1
50rpmである。水冷したエラストマー性材料のストランドを切断して試験片
にし、ASTM D256に従ってノツチ付きアイゾツト衝撃を測定する。組成
と得られた結果を表1に示す。
表1:熱可攪性組成物:単軸式エク
ストルーダーで押出したブレンド
1比較対照
aバロックス(VALOXO) 315 、ゼネラル・エレクトリック社(Ge
neral Eleetrfc Company)b工”j シ> (EPSY
NO)E901、コポIJ 7− * 5 /(−11アンド・ケミカル社(C
opoly+ger Rubber & Chemleal Corporat
fan)
Cエフシン(EPSYNO) 510、出所は脚注す参照、5゜8重量%のN−
ビニルピロリドンでグラフト化6エブシン(EPSYNO) 7006、出所は
脚注す参照、0゜6重量%の無水マレイン酸でグラフト化8工程(a)の手順に
よる。ニブシン(EPSYNO)55樹脂、2.3重量%のG M Aでグラフ
ト化r工程(a)の手順による。ニブシン(EPSYNO) 55.2.0重量
%のGAでグラフト化。
この結果が示しているように、EPDM−g−GMAまたはEPDM−g−GA
/GMAターポリマーをPBT組成物中に配合することによって、他の極性モノ
マーでグラフト化されたEPゴムと比較して大幅に改良された衝撃強さを得るこ
とができる。実施例1で二回押出をするとノツチ付きアイゾツトの値がノツチ1
インチ当たり18.7ft、lbs、に上昇する。
実施例3〜7
(a)実施例1と2の工程(a)の手順に従い、しがしグラフト用モノマーとし
てはグリシジルメタクリレートのみを使用してゴムグラフト化材料を調製する。
組成とその性質を表2に示す。
表2ニゲリシジルメタクリレート−
(b)手順3A〜3Eのエラストマー性材料の各20重量部を、ポリ(1,4−
ブチレンテレフタレート)80重量部および酸化防止剤0.3重量部とタンブル
ブレンドし、エクストルーダーバレルとダイの温度が250℃でスクリュー速度
が1100rpの314′キリオン(Million)単軸式エクストルーダー
に通す。水冷したストランドを粉砕し、乾燥し、二度目のエクストルーダーに同
じ条件下で通し、ベレット化する。このベレットを乾燥し、バレル温度が260
℃で金型温度が65℃の75トンニユーベリー(Nevbury)射出成形機で
成形して118′試験片にする。このエラストマー性材料を含有するブレンドの
試験結果を表3に示す。
表3 : PBT/EPDM−g−GMA表3に掲げた結果が示しているように
、これらのブレンドの高いアイゾツト衝撃値は、グラフト化EPDMゴムが2.
0%より大きい結合GMA含量を有する場合にのみ達骨格ゴムB100重量部、
酸化防止剤0.1重量部、グリシジルメタクリレート8重量部、および開始剤8
098重量部を、WP30二軸式エクストルーダーに通す。ゾーン温度は200
℃、ダイ温度は200’C、スクリュー速度は150rpmである。エラストマ
ー性材料の水冷したストランドを切断してベレットにする。このベレットを分析
すると、グリシジルメタクリレートが5.86重量%、ゲル含量が17重量%で
ある。
手順4B
骨格ゴムB100重量部、酸化防止剤0.1重量部、グリシジルメタクリレート
7.4重量部、および開始剤B0゜74重量部を、wp57二軸式エクストルー
ダーに通す。
ゾーン温度は200℃、ダイ温度は200”C、スクリュー速度は160rpm
である。エラストマー性材料の水冷したストランドを切断してベレットにする。
このベレットを分析すると、グリシジルメタクリレートが5.4重量%、ゲル含
量が29重量%である。
実施例5
手順4Aのエラストマー性材料75重量部とポリ(1゜4−ブチレンテレフタレ
ート)樹脂25重量部を、ゾーン温度が230℃、ダイ温度が230℃、スクリ
ュー速度が145rpmのワーナーーブフライデラ−(Verner−Pfle
iderer) W P 30二軸式エクストルーダーに通す。得られたエラス
トマー性材料濃縮物の水冷したストランドを切断してペレットにする。本発明の
組成物が得られる。
実施例6および7
ポリ(1,4−ブチレンテレフタレート)樹脂33.1重量部、骨格ゴム810
0重量部、酸化防止剤0.1重量部、グリシジルメタクリレート7.5重量部、
および開始剤80.75重量部をタンブルブレンドし、L/D比が20/1の1
′キリオン(K1111on)エクストルーダーに通す。
ゾーン温度は220℃、ダイ温度は205℃、スクリュー速度は3Qrpmであ
る。エラストマー性材料の空冷したストランドを切断してペレットにする。結合
したグリシジルメタクリレートとゲルの含量は直接には測定しなかった。
本発明の組成物が得られる。
等価な条件下、すなわちポリ(1,4−ブチレンテレフタレート)樹脂を存在さ
せずに205℃の低めのゾーン温度でグラフト化した骨格ゴムは、ゲル含量が1
5%、結合したグリシジルメタクリレート含量が7重量%である。これをポリ(
1,4−ブチレンテレフタレート)と溶融ブレンドすると、本発明の組成物が得
られる。
実施例8
ポリ(1,4−ブチレンテレフタレート)樹脂33.1重量部、骨格ゴム810
0重量部、酸化防止剤0.1重量部、グリシジルメタクリレート7.5重量部、
および開始剤80.75重量部をWP30二軸式エクストルーダーに通す。ゾー
ン温度は230℃、ダイ温度は230℃、スクリュー速度は145rpmである
。この開始剤はグリシジルメタクリレートに溶解し、秤量してギアポンプを介し
てホッパーに入れる。エラストマー性材料の水冷したストランドを切断してペレ
ットにする。結合したグリシジルメタクリレート含量を測定すると6.1重量%
であり、等価なゲル含量は15%と推定される。この組成物2667重量部をP
B773.3重量部と溶融ブレンドすると本発明の組成物が得られる。
実施例9〜11
(a)骨格ゴムB100重量部、酸化防止剤0.1重量部、グリシジルメタクリ
レート7.4重量部、および開始剤80156重量部を、WP57二軸式エクス
トルーダーに通す。ゾーン温度は200℃、スクリュー速度は150rpmであ
る。エラストマー性材料の水冷したストランドを切断してペレットにする。この
ペレットを分析すると、結合したGMAが4.5重量%でゲルが21%であった
。
(b)工程(a)のエラストマー性材料を表4に示したいろいろな量のポリ(1
,4−ブチレンテレフタレート)樹脂および酸化防止剤とタンブルブレンドする
。ブレンドした混合物を、ゾーン温度が240℃、ダイ温度が240℃、スクリ
ュー速度が30OrpmのWP28二輪式エクストルーダーに通す。水冷したス
トランドをペレット化する。
このペレットを乾燥し、成形してl/8’試験片にする。組成と試験結果を表4
に掲げる。
表4 : PBT/EPDM−g−GMA表4の結果は、これらの組成物のノツ
チ付きアイゾツト強さが、15%未満のエラストマー含量では急激に低下するこ
とを示している。
実施例12〜14
実施例3〜7の手順に従って、PBT/EPDM−g −GMAのそれぞれ80
:20重量%ブレンドを調製する。
ブレンドはすべて単軸式の機械で皿回押出した。使用した組成と得られた結果を
表5に掲げる。
表5:熱可塑性組成物:PBT/
aバロックス(VALOXO) 315 、ゼネラル・エレクトリック社(Ge
neral Electric Company)b骨格ゴムはEPDM Bで
ある。
0骨格ゴムはEPDM Cである。
6ゴム溶液粘度(di/f)
本ゴムは架橋の程度が〉15%であり、溶液粘度試験ができなかった。その他は
すべて5%より下のレベルであった。
この結果が示しているのは、ゴムが高いGMA含量と大量のゲル(〉15%)の
存在とを組合せて有している衝撃改質PBT組成物では、高いノツチ付きアイゾ
ツトおよびダブルゲート衝撃にニットライン強度の尺度)が得られるということ
である。
実施例15〜17
実施例12〜14の手順に従う。ただし、実施例17では、ゴムをPBTとブレ
ンドし、押出し、組成物に成形する前にエクストルーダー内でベレット化する。
組成と結果を表6に掲げる。
後ゲル3%。
bエフシン(EPSYNO)55.0MA3.0%、’JJ 造a後ゲル3%、
エクストルーダーに皿回通してベレット化した後のゲル70%。
この結果は、ベレット化によってゲル含量を高めるのがニットライン強度を改善
するのに有効な方法であることを実施例12〜14の手順に従う。ただし、EP
DM−g−GMAゴムはゲル含量が29%、グラフト化GMA含量が5.4%で
ある。実施例12〜14の場合と同様にこれらのグラフト化EPDMは80 :
20のPBT/ゴムブレンドで使用した。ただし、押出処理を変更した。処理
と結果を表7に示す。
aWP28二軸式エクストルーダーで一回押出。
bWP 28二軸式エクストルーダーで一回押出+ハーク(Haake)単軸式
エクストルーダーで一回押出。
cWP28二軸式エクストルーダーで皿回押出。
表7の結果は、作業すなわち押出工程の増加によってニットライン強度が改良さ
れることを示している。しがし、作業中、組成物が熱と剪断の影響により劣化す
るような多くのエネルギーをポリマーに与えることのないように注意しなければ
ならない。
実施例21〜22
実施例19と20の組成物から試験用に作成した成形品を走査型電子顕微鏡(S
EM)で検査した。成形品をミクロトームにかけ、沸騰トルエン中でエツチング
してEPDM−g−GMA相を除去した。
コンピューター制御した粒子サイズアナライザーを使用して、S E M顕微鏡
写真からEPDM−g−GMA粒子の個々の直径とその平均を測定した。次に、
その直径から等価な球容量を計算した。最後に、EPDM−g−GMAの1ミク
ロン(エプスタインEpste1nの米国特許第4,172.11159号の上
限)より大きい粒子の重量割合(%)(単−相ゴム中の容量割合%と等価)を計
算した。結果を表8に示す。
表 8
表8の結果が示しているように、直径が1ミクロンより大きい粒子状ゴムが80
重量%を超えている組成物の方がより良好なノツチ付きアイゾツトとニットライ
ンの強度が見られた。押出処理を皿回行なうと平均粒子サイズは大きく低下し、
衝撃強さは多少低くなるが、それでもゴムの50重量%より多くが1ミクロンよ
り大きい粒子であった。
上述の詳細な説明に照らして、多くの変形が当業者に明らかである。たとえば、
成分(a)としてポリ(1,4−ブチレンテレフタレート)を使用する代わりに
、ポリ(エチレンテレフタレート)、または1種以上の脂肪族および/または芳
香族ジカルボン酸と1種以上の直鎖もしくは分枝鎖の脂肪族もしくは脂環式グリ
コールとから誘導されたコポリエステル(ランダムまたはブロックコポリエステ
ルを含む)がある。射出成形の代わりに、射出ブロー成形を始めとするブロー成
形を使用することができる。グリシジルメタクリレートとメチルメタクリレート
との混合物の代わりに、グリシジルアクリレートとメチルメタクリレートとの混
合物またはグリシジルメタクリレートとオクタデシルメタクリレートとの混合物
を使用することができる。さらに、当業者に公知の他の添加剤を通常の量で本発
明の衝撃改質された組成物に加えてもよく、これにはたとえば、造核剤、離型剤
、流動促進剤、着色剤、難燃剤、カップリング剤および安定剤があるがこれらに
限られることはない。
そのような自明な変形はすべて、添付の請求の範囲の充分に意図された範囲内で
ある。
国際調査報告
国際調査報告 US 8800079
SA 20605
Claims (17)
- (1)(a)高分子量の熱可塑性ポリエステル樹脂、および (b)EPDMターポリマーに対して2重量%以上のグリシジルメタクリレート もしくはグリシジルアクリレートもしくはこれらの混合物により単独でグラフト 化されているか、またはさらにC1〜C18アルキルメタクリレートもしくはア クリレートもしくはこれらの混合物との組合せによりグラフト化されているEP DMターポリマーからなる有効量の衝撃改質剤 からなり、 成分(b)が約10〜約80重量%の範囲のゲル含量を有している衝撃改質され た熱可塑性組成物。
- (2)衝撃改質剤の約50重量%より多くの粒子サイズが直径約1ミクロンより 大きい、請求項1に記載の組成物。
- (3)グラフト化されたEPDMターポリマーが、約45〜70モル%のエチレ ン、約30〜55モル%のプロピレン、および少量の5−エチリデン−2−ノル ボルネンから誘導されている、請求項1に記載の組成物。
- (4)グリシジルエステルでグラフト化されたEPDMターポリマーが、全組成 物を基準にして約1.5〜80重量%の量で存在する、請求項1に記載の組成物 。
- (5)グラフト化されたEPDMターポリマーが、全組成物を基準にして約10 〜55重量%の量で存在する、請求項1に記載の組成物。
- (6)高分子量の熱可塑性ポリエステル樹脂(a)が、ポリ(エチレンテレフタ レート)、ポリ(1,4・ブチレンテレフタレート)、コポリエステル、または これらの任意の組合せからなる群の中から選択される、請求項1に記載の組成物 。
- (7)熱可塑性ポリエステル樹脂(a)がポリ(1,4−ブチレンテレフタレー ト)である、請求項6に記載の組成物。
- (8)熱可塑性ポリエステル樹脂(a)がポリ(エチレンテレフタレート)であ る、請求項6に記載の組成物。
- (9)熱可塑性ポリエステル樹脂(a)が、1種以上の脂肪族および/または芳 香族ジカルボン酸と1種以上の直鎖もしくは分枝鎖の脂肪族もしくは脂環気のグ リコールとから誘導されたコポリエステルである、請求項6に記載の組成物。
- (10)コポリエステルがランダムコポリエステルである、請求項9に記載の組 成物。
- (11)コポリエステルがブロックコポリエステルである、請求項9に記載の組 成物。
- (12)熱可塑性ポリエステル樹脂(a)が、ポリ(エチレンテレフタレート) とポリ(1,4−ブチレンテレフタレート)とのポリブレンドである、請求項6 に記載の組成物。
- (13)EPDMターポリマーに対して2重量%以上のグリシジルメタクリレー トもしくはグリシジルアクリレートもしくはこれらの混合物により単独でグラフ ト化されているか、またはさらにC1〜C18アルキルメタクリレートもしくは アクリレートもしくはこれらの混合物との組合せによりグラフト化されているE PDMターポリマーからなる衝撃改質剤(この衝撃改質剤は約10〜約80重量 %の範囲のゲル含量を有している)の、衝撃強さ向上有効量を高分子量の熱可塑 性ポリエステル樹脂にブレンドすることからなる、衝撃改質された熱可塑性成形 用組成物の製造方法。
- (14)衝撃改質剤の約60重量%より多くの粒子サイズが直径約1ミクロンよ り大きい、請求項13に記載の方法。
- (15)高分子量の熱可塑性ポリエステル樹脂が、ポリ(エチレンテレフタレー ト)、ポリ(1,4−ブチレンテレフタレート)、コポリエステル、またはこれ らの任意の組合せからなる群の中から選択される、請求項13に記載の方法。
- (16)高分子量の熱可塑性ポリエステルがポリ(1,4−ブチレンテレフタレ ート)である、請求項6に記載の組成物。
- (17)請求項1に記載の衝撃改質された熱可塑性組成物からブロー成形された 容器よりなる製品。
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