JPH0576971B2 - - Google Patents

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JPH0576971B2
JPH0576971B2 JP60275240A JP27524085A JPH0576971B2 JP H0576971 B2 JPH0576971 B2 JP H0576971B2 JP 60275240 A JP60275240 A JP 60275240A JP 27524085 A JP27524085 A JP 27524085A JP H0576971 B2 JPH0576971 B2 JP H0576971B2
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butyl rubber
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Chesutaa Pyuidaku Robaato
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Advanced Elastomer Systems LP
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Description

【発明の詳細な説明】
近年エラストマー性及び熱可塑性の双方の性質
を組合せたポリマーブレンドに商業上重要な関心
が持たれている。これらのポリマーブレンドは一
般的には熱可塑性オレフイン(“TPO”)と呼ば
れている。それらはいくつかの硬化エラストマー
の性質と熱可塑性樹脂の再加工性を示す。ブレン
ドの一成分が十分又は部分的に架橋した加硫性エ
ラストマーである場合には、エラストマー特性が
高められる。 TPO組成物の硬化の分野における最初の研究
はゲスラー(Gessler)及びハスレツト
(Haslett)により行われた。米国特許第3037954
号参照。この特許は、加硫性エラストマーを樹脂
状の熱可塑性ポリマーに分散させ、ポリマーブレ
ンドを連続的に混合及び剪断しつつエラストマー
を硬化するという“動的硬化”の概念を教示す
る。その結果、樹脂状の熱可塑性ポリマーの未硬
化マトリツクス中に硬化したゴムのミクロゲルが
分散したものとなる。ゲスラーによる米国特許第
3037954号には、ポリプロピレンとゴムを含む組
成物が開示されている。組成物中のゴムは、とり
わけブチルゴム、塩化ブチルゴム、ポリブタジエ
ン、ポリクロロプレン及びポリイソブテンであ
る。約50乃至95部のポリプロピレンと約5乃至50
部のゴムの組成物が開示されている。 米国特許第3758643号及び第3806558号にはオレ
フイン樹脂とオレフインコポリマーゴムを含み、
ゴムが動的に硬化されて部分的に硬化した状態と
なつているTPO型ポリマーが開示されている。
これらの組成物は再加工性で、表面の外観が良好
な成形品となる。しかしながら、ゴムが部分的に
しか硬化していないために圧縮永久歪が高く及
び/又は軟化温度が低いため、これらの生成物の
可能な用途は限定されてしまう。更に、使用され
る部分的な過酸化物硬化は反応の完了の見地から
制御するのが困難で、生成物の性質はバツチ毎に
変化してしまう。 米国特許第4130534号には、60重量%未満のポ
リオレフイン樹脂と40重量%以上のブチルゴムを
含むTPOブレンドが開示されている。使用しう
るブチルゴムにはブチルゴムそのもの並びに塩化
又は臭化ブチルゴムが含まれる。好ましい実施例
においては、ポリオレフイン樹脂はブレンドの20
乃至45重量%であり、ゴムはブレンドの約80乃至
55重量%である。ゴムは十分に硬化されていると
記載されており、硬化は動的加硫である。 米国特許第4130535号には、ゴム成分がエチレ
ンプロピレンコポリマー(“EPM”)又はターポ
リマー(“EPDM”)であるTPO組成物が開示さ
れている。好ましい熱可塑性ポリオレフイン樹脂
はポリプロピレン及びポリエチレンである。組成
物は約75乃至約25重量%のポリオレフイン樹脂と
約25乃至約75重量%のゴムを含む。ゴムは動的に
硬化され十分硬化した状態である。ゴムの硬化系
が金属活性化ハロゲン樹脂硬化物、たとえば臭化
ジメチロールフエノール樹脂である同様な組成物
が米国特許第4311628号に開示されている。 ゴムが十分硬化されているこれらのTPO系は、
流動性が不十分であるためTPOからの射出成形
成分が“流れすじ”を示すという不利な点を有す
る。その結果、特定の成形設計には特に大きな部
分の問題を最小にする必要がある。組成物のシヨ
アーA硬度が高いため、用途は更に限定される。 米国特許第4409365号には、ポリオレフイン樹
脂がEPDM及びニトリルゴムと結合している
TPO組成物が開示されている。ゴムは加硫され、
生成物は耐油性が改良されたと記載されている。 米国特許第3081279号には、ブチルゴムのよう
なゴムがスルホ塩化ポリオレフイン樹脂と結合
し、硬化されている組成物が開示されている。未
硬化ブレンドは加工特性が改良されたと記載され
ている。 米国特許第2369471号には、エチレンポリマー
と種々の炭化水素ゴム及びハロゲン化ゴムとのブ
レンドが開示されている。組成物は未硬化又は圧
縮成形加硫ゴムである。 米国特許第4302557号には、EPM又はEPDMゴ
ム及び低密度ポリエチレン又はエチレン酢酸ビニ
ルのような軟質エチレンコポリマーを含む収縮フ
イルムが開示されている。あるいは、ポリマーブ
レンドはポリプロピレン又は高密度ポリエチレン
(HDPE)を含みうる。開示された組成物の別の
ものはエチレンコポリマーゴムとポリプロピレン
又はHDPEとを含む。ゴムは未加硫でもよいが、
ブレンドのフイルムは調製して、照射架橋すると
熱収縮フイルムとなる。 米国特許第4212787号には、過酸化物硬化性ゴ
ム及び過酸化物分解性ポリオレフイン樹脂の組合
せ、あるいはそれにポリイソブチレンのような非
過酸化物硬化性ゴムを混合したものが開示されて
いる。過酸化物硬化性ゴムは、好ましくはエチレ
ンプロピレンゴム(EPR)であり、過酸化物分
解性ポリマーは、好ましくはポリプロピレンであ
る。硬化性ゴムは、米国特許第3866558号の方法
で部分的に硬化している。部分的な硬化はジビニ
ルベンゼンの存在下で実施しうる。生成物は可撓
性及び反撥弾性が改良されたと記載されている。
組成物は、100乃至40重量部の(a)過酸化物硬化性
オレフインコポリマーゴム及び0乃至60重量部の
(b)過酸化物分解性オレフインプラスチツクの混合
物の過酸化物の存在下における動的熱処理により
調製された部分的に硬化したエラストマー約100
乃至5重量部と、少くとも一種の(c)過酸化物非硬
化性炭化水素ゴム5乃至100重量部とを含む。 米国特許第4202801号には、EPM又はEPDMと
樹脂(ポリエチレン又はポリプロピレン)及び共
役ジエンゴム(たとえばポリクロロプレン)との
動的に部分的に硬化したブレンドが開示されてい
る。組成物は典型的なTPOである。ポリクロロ
プレンが共役ジエンゴムの一として開示されてい
るが、それは開示されている多くのゴムのうちの
一であつて、好ましいと教示されているわけでも
ないし、ポリクロロプレンの使用例もその利点も
記載されていない。 米国特許第4348266号には、なかんずく、20乃
至45部のポリエチンと80乃至55部のポリクロロプ
レンを含む弾性プラスチツク組成物が開示されて
いる。好ましい実施例では照射により硬化されて
いる。硬化剤系がZnO、ベンゾチアジルジスルフ
イド及びm−フエニレンビスマレイミドである、
PE/ポリクロロプレンブレンドを動的加硫によ
り化学的に硬化した対照との比較がなされてい
る。 その他のTPO組成物は熱可塑性ポリオレフイ
ン樹脂とゴムを用いて調製する。米国特許第
4104210号には、ゴムがたとえば天然ゴム、ポリ
イソプレン、ニトリルゴム又はスチレンブタジエ
ンゴムのようなジオレフインゴムである組成物が
開示されている。ゴムは十分に硬化されている。
米国特許第4211049号には、たとえばフエノール
系硬化剤、ウレタン硬化剤及びある種の硫黄供与
性硬化剤のようなジオレフインゴムを含むTPO
組成物の特定の硬化剤が開示されている。米国特
許第4141878号には、ゴムが架橋クロロスルホン
化ポリエチレンであるTPO組成物が開示されて
いる。 先行技術のTPO組成物は、ゴム成分が未硬化
又は部分的に硬化した、引張強度が低く圧縮永久
歪が高い組成物であるか、又は十分に硬化したゴ
ム部分を含むため硬度が高く、射出成形時の流動
性が不十分なため最終製品に流れすじを生じてし
まう組成物である。 種々のその他の樹脂とゴムの組成物も公知であ
る。樹脂は一般にポリエチレン又はポリプロピレ
ンである。 米国特許第3407253号には、ポリオレフインを
延伸した時にボイドを生ずると言われている結晶
質ポリオレフイン(たとえばポリプロピレン)と
ゴム(たとえばブチルゴム)とのブレンドが開示
されている。エラストマーは未加硫である。生成
物は不透明で皮様の触感がある。 米国特許第3597372号には、熱可塑性物とゴム、
たとえばポリプロピレンとネオプレンのブレンド
が開示されている。ゴムは化学的手段又は照射に
より架橋される。組成物は製品に形成され硬化さ
れると収縮性を示す。 米国特許第3701702号には、約2乃至約30重量
%の繊維形成性熱可塑性樹脂(たとえばポリプロ
ピレン)とエラストマー(たとえばポリクロロプ
レン)の組成物が開示されている。樹脂及びエラ
ストマーは樹脂の融点以上の温度で十分ブレンド
され、樹脂の融点以下に冷却されて硬化剤が添加
される。次いで組成物を造形すると、圧力で拘束
することなく自由硬化する。 米国特許第3965055号には、加硫性ゴムと樹脂、
たとえばポリプロピレンとのブレンドが開示され
ている。加硫性ゴムにはポリクロロプレン及びブ
チルゴムブレンドが含まれる。樹脂は連続したゴ
ム相に分散させる。樹脂の粒子寸法は断面が約
0.5μ以下で、L/D比は少くとも2である。組成
物は硬化剤とブレンド可能で、圧力拘束のない自
由硬化により加硫しうる。 米国特許第4005054号には、樹脂がポリプロピ
レンであり、ゴムがポリクロロプレンでありうる
樹脂とゴムを含む加硫性組成物が開示されてい
る。組成物は、樹脂が直径5μ未満のフイブリル
となるように加工される。生成物は一方向耐延伸
性を示すと記載されている。 驚くべきことに、熱可塑性オレフイン樹脂と二
種のゴム成分のブレンドから物理的強度特性が良
好でかつ優れた加工性、流動特性、耐油性を有
し、圧縮永久歪の低いTPOを調製しうることが
見出された。ゴムとしてハロゲン化ブチルゴムと
ポリクロロプレンを選択することにより予期せぬ
結果が得られた。ゴムは樹脂とブレンドし、好ま
しくはZnO硬化系を用いて動的に硬化する。 熱可塑性オレフイン樹脂としてポリプロピレン
又は高密度ポリエチレンを選択することにより組
成物は良好な高温特性を示す。本発明の組成物
は、引張強度が増加し、流動特性が優れ、かつ圧
縮永久歪が低いため、特に製品の表面の外観が良
好であることが重要である、たとえば自動車の外
装部品のような金型及び押出成形品として有用で
ある。 本発明は改良されたTPO組成物に関する。特
に、ポリオレフイン樹脂と二種のゴムから成り、
ゴムの一方がハロゲン化ブチルゴムで、他方のゴ
ムがポリクロロプレンである組成物に関する。ゴ
ムの加硫は動的加硫により成される。 本明細書において使用されている“動的加硫”
という用語は、高剪断条件下でゴムが加硫される
含ゴムTPO組成物の加硫プロセスを意味する。
その結果、ゴムは架橋されると同時に、“ミクロ
ゲル”の微粒子としてポリオレフインマトリツク
ス中に分散される。動的加硫は、ゴムの硬化温度
以上の温度において、練りロール機、バンバリー
ミキサー、連続式ミキサー、ニーダー又は二軸ス
クリユー押出機のような混合押出機のような装置
中でTPOの成分を混合することにより成される。
動的硬化組成物特有の特徴は、ゴム成分が十分硬
化されているにもかかわらず組成物が押出、射出
成形、圧縮成形等の従来のゴム加工技術により加
工及び再加工しうるということである。スクラツ
プ又はばりは廃物利用して再加工しうる。 本明細書において使用されている“動的加硫ア
ロイ“(DVA)という用語は、ゴム成分が動的加
硫されて十分硬化した状態となつている熱可塑性
ポリオレフイン樹脂とゴムを含む組成物を意味す
る。組成物は一般に、ポリオレフイン及びゴムと
硬化剤及び充填剤とを動的加硫条件下でブレンド
することにより調製される。 本発明の好ましいDVA組成物の調製において
は、少くとも一種のポリオレフイン樹脂をハロゲ
ン化ブチルゴム及びポリクロロプレンゴムとブレ
ンドする。好ましいポリオレフイン樹脂は高密度
ポリエチレン(HDPE)及びポリプロピレンであ
る。本発明の実施においてはその他のポリオレフ
インホモポリマー及びエチレンとのコポリマーも
使用しうるけれども、得られるDVA組成物は高
温特性が不十分である。このようなその他のポリ
オレフインには、低密度ポリエチレン(LDPE)、
線状低密度ポリエチレン(LLDPE)及びポリブ
チレン(PB)、並びにエチレンと酢酸ビニル、ア
クリル酸、アクリル酸メチル、アクリル酸エチル
等とのコポリマーが含まれる。しかしながら、こ
れらのその他のポリオレフイン樹脂は、ポリプロ
ピレン(“PP”)又はポリエチレン(“PE”)と共
に本発明のDVA組成物に配合しうる。本明細書
において使用される“ポリプロピレン”という用
語Aは、プロピレンのホモポリマー及び約1乃至
約20重量%のエチレン又は4乃至16個の炭素原子
を有するα−オレフインコモノマーを含みうるポ
リプロピレンの反応体コポリマー(RCPP)が含
まれる。ポリプロピレンは非常に結晶質のアイソ
タクチツク又はシンジオタクチツクポリプロピレ
ンでもよい。RCPPはランダム又はブロツクコポ
リマーである。PP又はRCPPの密度は約0.80乃至
約0.9g/c.c.であり、一般に約0.89乃至約0.91g/
c.c.である。 本発明のポリオレフイン樹脂として有用な高密
度ポリエチレンの密度は約0.941乃至約0.965g/
c.c.である。高密度ポリエチレンは確立された商品
であり、その製法及び一般的な性質は当業者には
公知である。典型的には、HDPEは比較的幅広い
分子量分布を有し、重量平均分子量の数平均分子
量に対する比は約20乃至約40である。 本発明の組成物に任意に含まれうるポリオレフ
イン樹脂には、ポリブチレン、LDPE及び
LLDPE、並びにエチレンと低級カルボン酸の不
飽和エステルとのコポリマーが含まれる。“ポリ
エチレン”という用語は、一般にポリ(1−ブテ
ン)ホモポリマーと、たとえばエチレン、プロピ
レン、ペンテン−1等とのコポリマーとの双方の
熱可塑性樹脂のことをいう。ポリブチレンはモノ
マーの立体規則性チーグラー・ナツタ重合により
製造する。商業上有用な製品は高分子量でアイソ
タクチシチーが高いものである。種々の商業グレ
ードのホモポリマー及びエチレンコポリマーは、
約0.3乃至約20g/10分のメルトインデツクスを
有するものが入手可能である。 本明細書において使用されている“低密度ポリ
エチレン”すなわち“LDPE”という用語は、密
度が約0.910乃至約0.940g/c.c.の低密度及び中密
度ポリエチレンを意味する。この用語には、線状
ポリエチレンも熱可塑性樹脂であるエチレンとの
コポリマーも含まれる。 線状低密度ポリエチレン(LLDPE)は、従来
のLDPEに比べて分岐がほとんどないか、あると
すれば長い連鎖の分岐があることを特徴とする比
較的新しい種類の低密度ポリエチレンである。
LLDPEの製法は当業者には公知であり、商業グ
レードのこのポリオレフイン樹脂は入手可能であ
る。一般に、それは気相流動層反応器又は液相溶
液プロセス反応器中で製造される。前者のプロセ
スは約7乃至22Kg/cm2(100乃至300psi)の圧力
及び100℃程度の低温において実施しうる。 本発明の実施において使用しうるゴムはハロゲ
ン化ブチルゴム及びポリクロロプレンである。ブ
チルゴムはイソオレフインと共役マルチオレフイ
ンとのコポリマーである。有用なコポリマーは大
部分がイソオレフインで、少量、好ましくは30重
量%未満の共役マルチオレフインを含む。好まし
いコポリマーは約85乃至99.5重量%(好ましくは
95乃至99.5重量%)のC4乃至C7イソオレフイン
(たとえばイソブチレン)と、約15乃至0.5重量%
(好ましくは約5乃至0.5重量%)の約4乃至14個
の炭素原子を有するマルチオレフインとを含む。
これらのコポリマーは特許及び文献中では“ブチ
ルゴム”と呼ばれている。たとえばジー・エス・
ウイツトバイ(G.S.Whitby)による“合成樹脂
(Synthetic Rubber)”(1954年ジヨン・ウイリ
ー・アンド・サンズ・インコーポレーテツド
(John Wiley and Sons,Inc.)出版)の第608乃
至609頁等参照。本明細書において使用されてい
る“ブチルゴム”という用語には、4乃至7個の
炭素原子を有するイソオレフインと約4乃至10個
の炭素原子の共役マルチオレフイン約0.5乃至20
重量%とのコポリマー(前述)が含まれる。好ま
しくはこれらのコポリマーは約0.5乃至約5%の
共役マルチオレフインを含む。好ましいイソオレ
フインはイソブチレンである。適する共役マルチ
オレフインには、イソプレン、ブタジエン、ジメ
チルブタジエン、ピペリレン等が含まれる。 市販のブチルゴムはイソブチレンと少量のイソ
プレンとのコポリマーである。一般的には、ビヒ
クルとして塩化メチル、重合開始剤としてフリー
デル・クラフツ触媒を用いスラリプロセスで調製
される。塩化メチルは、比較的安価なフリーデ
ル・クラフツ触媒であるAlCl3、及びイソブチレ
ン及びイソプレンコポリマーを溶解させる利点が
ある。更に、ブチルゴムポリマーは塩化メチルに
不溶で、溶液から微粒子として沈澱する。重合
は、一般的には約−90乃至−100℃の温度におい
て実施される。本明細書において参考にしている
米国特許第2356128号及び第2356129号参照。 ドラフト管反応器中で実施される重合プロセス
は連続である。モノマー及び触媒は、軸流ポンプ
が設けられているドラフト管の底部に連続的に導
入される。ポンプはスラリを高速で循環させ、効
率よく混合及び熱移動させる。約20乃至30重量%
のブチルゴムを含むポリマースラリは連続的に反
応器から移送ラインを通つてあふれ出る。 所望の生成物がブチルゴム自体である場合に
は、スラリは移送ラインにより約140乃至180PA
(1.38乃至1.58気圧)及び65乃至75℃で操業して
いるフラツシユドラムに供給される。ドラムに入
るときノズル中で水蒸気及び熱水をスラリと混合
させて通過する塩化メチル及び未反応モノマーを
気化させ、かつ回収し、ポリマーを水の除去及び
乾燥により仕上げる。しかしながら、ハロゲン化
ブチルゴムを製造するのが望ましい場合には、ゴ
ムの溶液を調製することにより製造する。もちろ
ん、いかなるハロゲン化技術も使用しうる。 好ましいハロゲン化法においては、“溶媒置換”
プロセスを用いる。重合反応器からの冷たいブチ
ルゴムの塩化メチルスラリを、液体ヘキサンを含
むドラム中の撹拌された溶液中に通す。塩化メチ
ル希釈剤及び未反応モノマーを上空にフラツシユ
するために熱いヘキサン蒸気を導入する。微細な
スラリ粒子の解離が迅速におこる。得られた溶液
をストリツピングすることにより微量の塩化メチ
ル及びモノマーを除去し、フラツシユ濃縮により
ハロゲン化に望ましい濃度とする。フラツシユ濃
縮工程から回収されたヘキサンは液化され、溶液
ドラムに戻される。 ハロゲン化プロセスにおいては、ブチルゴム溶
液を一連の強力混合工程において塩素又は臭素と
接触させる。ハロゲン化工程中には塩化水素酸又
は臭化水素酸が発生するので中和しなければなら
ない。ハロゲン化プロセスの詳細な記載について
は、米国特許第3029191号及び第2940960号、並び
に連続塩素化プロセスについて記載されている米
国特許第3099644号参照。これらの特許はすべて
本明細書において参考にしている。 本発明のDVA組成物のポリオレフイン樹脂成
分は約25乃至約100重量%のポリプロピレン又は
高密度ポリエチレン、好ましくは約35乃至約100
重量%、更に好ましくは約45乃至約100重量%、
たとえば45乃至約90重量%のPP又はHDPEを含
む。PP又はHDPEのブレンドを使用してもよい
が、これらのポリマーの各々は高温特性に関して
選択され、ブレンドには特別な利点がみられな
い。PP又はHDPEとブレンドしうる任意の前述
のポリオレフイン樹脂は、DVAの約0乃至75重
量%含まれる。任意のポリオレフイン樹脂を使用
する場合には、好ましくは約10乃至約55重量%を
ブレンドに配合する。更に好ましくは、ポリオレ
フイン樹脂成分の約15乃至約35重量%が任意のポ
リオレフイン樹脂である。本発明の好ましい実施
例においては、ポリオレフイン樹脂としてポリプ
ロピレンを単独で使用する。 本発明の実施においては、ポリオレフイン樹
脂、ハロゲン化ブチルゴム及びポリクロロプレン
を好ましくは実質的に等しい割合で用いる。ポリ
オレフイン及びゴムに関して本明細書において使
用されている“実質的に等しい割合”という用語
は、ゴムの各々がポリマーブレンドのポリプロピ
レンフラクシヨンに対して約90乃至110重量%
DVAに配合されていることを意味する。たとえ
ば、DVA中に全DVA組成物の約20重量%のポリ
プロピレンが存在する場合、ハロゲン化ブチルゴ
ム及びポリクロロプレンは各々約18乃至約22重量
%存在しうる。本明細書において使用されている
“ポリマーブレンド”という用語は、ポリオレフ
インとゴムのブレンドを意味する。 ポリクロロプレンゴムは、主として本発明の
DVA組成物の耐油性に寄与している。それは少
くとも35重量%のハロゲン化ブチルゴムとポリク
ロロプレンゴムを含む。一方、ハロゲン化ブチル
ゴムはポリオレフイン樹脂と相溶性であるが、ポ
リクロロプレンは通常相溶性ではない。ハロゲン
化ブチルゴムは、ポリクロロプレンをポリオレフ
インと相溶化するのを助けるので、全ゴム量に対
して少くとも25重量%存在すべきである。したが
つて、ハロゲン化ブチルゴムはDVA組成物中の
全ゴム量の約25乃至約65重量%含まれうる。好ま
しくは、各ゴムは全ゴム量の約35乃至約65重量%
である。前述の開示から、本発明の新しい面は、
通常樹脂ポリマーと相溶性ではないゴムが少量の
樹脂と相溶性の第二のゴムとブレンドすることに
より相溶性となるという発見である。 ポリマーブレンドはDVA組成物全体の約40乃
至約70重量%である。ポリマーブレンドの各成分
はDVAの約12乃至約35重量%である。好ましく
は各々のゴム及びポリオレフインはDVA組成物
の約13.5乃至約25重量%、更に好ましくは約15乃
至約22重量%、たとえば約16乃至約19重量%であ
る。 ポリマー成分の他に、本発明のDVA組成物は
充填剤、酸化防止剤、安定剤、ゴムプロセスオイ
ル、潤滑剤(たとえばオレアミド)、粘着防止剤、
ワツクス、発泡剤、顔料、充填剤のカツプリング
剤及びその他の当業者に公知の加工助剤を含みう
る。酸受容体として作用する金属酸化物、たとえ
ばMgOも含みうる。顔料び充填剤はポリマー成
分及び添加剤をベースとする全DVA組成物の30
重量%以下しか含まれない。好ましくは充填剤は
DVA組成物の約10乃至約30重量%、更に好まし
くは約12乃至約25重量%含まれる。 充填剤は炭酸カルシウム、粘土、シリカ又はカ
ーボンブラツクのような無機充填剤である。チヤ
ンネルブラツク、フアーネスブラツク、サーマル
ブラツク、アセチレンブラツク、ランプブラツク
等のようないかなる種類のカーボンブラツクも使
用しうる。 ゴムプロセスオイルは、パラフイン系、ナフテ
ン系又は芳香族系オイルのような種類に依存した
特定のASTM表示がある。使用されるプロセス
オイルの種類は通常ゴム成分と関連している。特
定のゴムにはいかなる種類のオイルを使用すべき
かは当業者には認められるであろう。使用される
ゴムプロセスオイルの量は全ゴム含量に基づき、
動的加硫されるDVA中のゴムに対するプロセス
オイルの重量比として定義しうる。この割合は約
0.3/1乃至約1.3/1、好ましくは約0.4/1乃至
約1/1、更に好ましくは約0.5/1乃至約
0.75/1である。コールタール及びパインタール
から誘導されるオイルのような石油をベースとす
るオイル以外のオイルも使用しうる。石油から誘
導されるゴムプロセスオイルの他に、有機エステ
ル及びその他の合成可塑剤も使用しうる。本明細
書において使用されている“プロセスオイル”と
いう用語は、石油から誘導されたプロセスオイル
及び合成可塑剤の双方を意味する。 プロセスオイルは、DVMが良好な流動特性を
示すこと、たとえばスパイラルフロー試験の値が
少くとも16cmであることを保証するにはVDAの
必須成分である。使用されるオイルの量は、使用
するポリマーブレンド及び充填剤の量にも依存す
るし、ある程度は使用する硬化系の種類にも依存
するであろう。プロセスオイルの使用量が増加す
ればするほど、DVAの物理的強度の低下は減少
する。 ポリオレフイン樹脂がPP又はHDPEの他に一
種以上の任意のポリオレフイン樹脂のブレンドを
含む場合には、DVAのプロセスオイル含量は
DVAの表面特性及び流動性に有害な影響を及ぼ
すことなく比例して減少しうる。たとえば、ポリ
オレフイン樹脂が約30重量%の任意のポリオレフ
イン樹脂とPP又はHDPEを含む場合には、オイ
ル含量は、DVAの流動性及び表面の性質に悪影
響を及ぼすことなく約20乃至約15重量%減少させ
うる。実際に、任意のポリオレフイン樹脂を組成
物に添加すると物理的性質が低下するので、その
ような場合にはプロセスオイル含量を減少させる
ことが好ましい。プロセスオイルの量を減少させ
ると補償効果が働く。DVAのプロセスオイル含
量の好ましい範囲は、全DVA組成物に対して約
15乃至約35重量%、更に好ましくは約20乃至約25
重量%である。 本発明の組成物においては酸化防止剤を使用し
うる。使用する特定の酸化防止剤はゴム及びプラ
スチツクに依存し、一種以上使用してもよい。そ
の選択は当業者まかせで十分である。酸化防止剤
は一般に化学的保護剤又は物理的保護剤に分けら
れる。物理的保護剤は、組成物から製造される成
形品においてほとんど移動すべきではない場合に
使用される。これらは一般に、ゴム部分の表面に
“ブレーム”を与えたり保護コーテイングを形成
するか又は酸素、オゾン等から一部を遮蔽したり
するワツクス状物質である。 化学的保護剤は一般に3種類の科学的グループ
すなわち第二アミン、フエノール及びホスフイツ
トに分けられる。本発明の実施に有用な酸化防止
剤の種類の代表的な非限定例には、ヒンダードフ
エノール、アミノフエノール、ヒドロキノン、ア
ルキルジアミン、アミン縮合生成物等が含まれ
る。これら及びその他の種類の酸化防止剤の非限
定例には、スチレン化フエノール、2,2′−メチ
レンビス(4−メチル−6−1、ブチルフエノー
ル)、2,6′−ジ−t−ブチル−0−ジメチルア
ミノ−p−クレゾール、ヒドロキノンモノベンジ
ルエーテル、オクチル化ジフエニルアミン、フエ
ニル−β−ナフチルアミン、N,N′−ジフエニ
ルエチレンジアミン、アルドール−α−ナフチル
アミン、N,N′−ジフエニル−p−フエニレン
ジアミン等がある。物理的酸化防止剤には混合石
油系ワツクス及びマイクロワツクスが含まれる。 動的に加硫されるゴムの硬化系は、特に過酸化
物硬化を本発明の実施に入れなければいかなる従
来のものでも使用しうる。過酸化物を用いて十分
硬化したゴムとなる条件下ではポリプロプレン樹
脂は解重合し、その結果ほとんど耐熱性のない強
度の低下した組成物となつてしまう。換言すれ
ば、共役ジエンゴムの加硫に関する当業者に公知
の特定の硬化剤が適する。これらには硫黄硬化系
も非硫黄硬化系も含まれる。たとえば、酸化亜鉛
単独でハロゲン化ブチルゴムを硬化しうる。もち
ろん、ジチオカルバメート、チウラム、ジアミン
及びチオ尿素のような加速剤を酸化亜鉛硬化系に
含んでもよい。酸化亜鉛を含まない当業者に公知
のハロゲン化ブチルゴムの硬化系も使用しうる。
たとえば、そのような加硫系の一にはリサージ、
2−メルカプトイミダゾリン及びジフエニルグア
ニジンが含まれる。 ハロゲン化ブチルゴム及びポリクロロプレンに
は樹脂硬化系も使用しうる。硬化剤として有用な
樹脂はフエノール樹脂、臭化フエノール樹脂、ウ
レタン樹脂等である。 フエノール樹脂硬化系は適する硬化系である
が、ゴム部分に黄色又はオレンジ色の色を付けて
しまう。好ましい硬化系はZnO及び/又はMgO
をベースとする系である。かかる系はTiO2のよ
うな顔料の使用を許容し、明るい白色の組成物が
得られる。硬化系においては、MgOは主として
加速剤としてではなく、酸受容体として作用し、
ゴムを脱ハロゲン化に対して安定化させる。 好ましい実施例においては、加硫されるハロゲ
ン化ゴムは塩化又は臭化ブチルゴムである。ハロ
ゲン化ブチルゴムは酸化亜鉛硬化系を用いて加硫
される。硫黄が結合した加速剤を酸化亜鉛と共に
使用しうる。 ハロブチルゴムの硬化にZnOと共に使用しうる
代表的な加速剤は、2,2−ジ−t−ブチル−p
−クレゾール、N,N′−ジエチルチオ尿素、ジ
−0−トリルグアニジン、ジペンタメチレンチウ
ラムテトラスルフイドエチレントリチオカーボネ
ート、2−メチルカプトベンゾチアゾール、ベン
ゾチアゾールジスルフイド、N−フエニル−β−
ナフトリルアミン、テトラメチルチウラムジスル
フイド、ジエチルジチオカルバミン酸亜鉛、ジブ
チルジチオカルバミン酸亜鉛、及びジメチルジチ
オカルバミン酸亜鉛である。ハロブチルゴム及び
ポリクロロプレンのZnO硬化系の配合は当業者に
公知である。好ましい硬化系はMgO、ZnO及び
ジエチルジチオカルバミン酸亜鉛を含む。という
のはこの系では圧縮永久歪の低い加硫ゴムが得ら
れるからである。本発明の実施においては、ポリ
オレフイン樹脂及びゴムは樹脂を軟化するのに十
分な温度、あるいは更に一般的には樹脂が室温に
おいて結晶質である場合には(たとえばPPの場
合)その融点以上の温度において混合する。樹脂
及びゴムを均質に混合した後軟化剤を添加する。
加硫温度に加熱し混練すると一般的には約0.5乃
至約10分で加硫が完了する。加硫温度を上昇させ
ることにより加硫時間は減少させうる。適する加
硫温度の範囲は、樹脂の融点付近の温度(HDPE
の場合には約130℃、PPの場合には約165℃乃至
約250℃)である。更に典型的には、温度範囲は
約150乃至約230℃である。好ましくは、約180乃
至約220℃の温度において加硫を実施する。 混合プロセスは加硫が完了するまで継続するの
が好ましい。混合を停止した後も加硫を続ける
と、組成物は熱可塑性物のような再加工性はなく
なるであろう。しかしながら、動的加硫は複数の
工程で実施しうる。たとえば、二軸スクリユー押
出機中で加硫を開始し、水中ペレタイザーを用い
てDVA材料からペレツトを形成し、その際加硫
が完了する前に加硫を停止させる。動的加硫条件
下ではあとの方の時に完了する。ゴムの加硫を実
施するのに必要な硬化剤の適量、種類及び混合時
間は当業者には認められるであろう。必要に応じ
て硬化剤の量を変化させてゴムだけを加硫し、十
分な硬化に使用される最適硬化系及び適する硬化
条件を決定することができる。 本発明の動的加硫プロセスを実施する前に全成
分を配合物中に存在させることが好ましいけれど
も、これは必要な条件ではない。たとえば一実施
例においては、硬化されるゴムを一部又は全ての
ポリオレフイン樹脂の存在下で動的に加硫しう
る。次いでこのブレンドを別のポリオレフイン樹
脂に入れることができる。同様に、すべての充填
剤及びオイルを動的加硫の前に添加する必要はな
い。加硫が完了した後一部又は全ての充填剤及び
オイルを添加することができる。 本発明の動的加硫ゴム成分に関して本明細書に
おいて使用されている“十分加硫された”という
用語は、加硫されるゴム成分が硬化されて、従来
の方法で加硫された状態のゴムにエラストマー性
が付与された状態にゴムの物理的性質が発展した
ことを意味する。加硫されたゴムの硬化度は、ゲ
ル含量又は逆に抽出成分により記載しうる。ある
いは硬化度は架橋密度により表わしうる。 抽出分の測定が硬化の状態の適する尺度である
場合には、加硫されるゴムを溶解する溶媒により
室温において抽出された硬化されたゴム成分の抽
出分が組成物の約4重量%未満、好ましくは約2
重量%未満となる程度にブレンドの硬化性ゴム成
分を加硫することにより熱可塑性エラストマー組
成物が改良される。一般に、硬化されたゴム成分
の抽出分が少なければ少ないほど物性は良好で、
硬化されたゴム相から抽出されるゴムが実質的に
ない組成物(0.5重量%未満)は更に好ましい。
%ゲルで表わされるゲル含量は、試料を室温にお
いて有機溶媒中に48時間浸漬し、乾燥した残留物
を秤量し、組成物に関する知見に基づいて適する
補正を行うことにより不溶性ポリマーの量を測定
することを含む方法により決定される。すなわ
ち、最初の重量から加硫されるゴム以外の可溶性
成分、たとえばエキステンダー油、可塑剤及び有
機溶媒に可溶性の組成物の成分並びに加硫されな
いDVAのゴム成分の可溶性部分の重量を引くこ
とにより補正された最初及び最後の重量が得られ
る。不溶性顔料、充填剤等はいずれも最初及び最
後の重量から差し引く。 改良された熱可塑性エラストマー性組成物を特
徴づける硬化状態の尺度として架橋密度を使用す
るには、ブレンド中と同様な量の同一硬化剤を用
いて金型中加圧下及びゴム1ml当り約3×10-5
ル以上、更に好ましくは約5×10-5モル以上、更
に好ましくは1×10-4モル以上の有効架橋密度が
得られる時間及び温度の条件下で静的に硬化され
たブレンド中と同一のゴムを加硫するのに対応す
る程度にブレンドを加硫する。次いでゴムが単独
の場合に必要な量のブレンド中のゴム含量に対す
る硬化剤の量を用いた条件下でブレンドを動的に
加硫する。かくして決定された架橋密度は、改良
された熱可塑性物に与える加硫量の尺度として認
めうる。しかしながら、硬化剤の量がブレンドの
ゴム含量に基づき、ゴム単独の場合に前述の架橋
密度を与える量であることから、硬化剤は樹脂と
反応しないということ又は樹脂とゴムは反応しな
いということは仮定すべきではない。極限された
量であるが非常に重要な反応が含まれうる。しか
しながら、前述のようにして決定された架橋密度
が熱可塑性エラストマー性組成物の架橋密度の有
用な近似を提供するという仮定は、熱可塑性、及
び高温溶媒抽出、たとえば沸騰デカリン抽出によ
り組成物から大きな比率の樹脂が除去されるとい
う事実と一致する。 ゴムの架橋密度は、Flory−Rehnerの式を用い
て平行溶媒膨潤により決定される。J.Rubber
Chem.and Tech.第30巻第929頁参照。計算に用
いられたゴム−溶媒対に関する固有のHuggins溶
解性パラメータは、J.Rubber Chem.&Tech.第
39巻第149頁のシーハン(Sheehan)及びビシオ
(Bisio)による総説論文から得られた。加硫ゴム
の抽出されたゲル含量が低い場合には、V項にゲ
ル分立(%ゲル/100)をかけるBuecheの補正を
用いる必要がある。架橋密度は、樹脂不在下で決
定された有効網目連鎖密度Vの半分である。それ
故、加硫されたブレンドの架橋密度は以後記載さ
れた方法でブレンド中と同一のゴムについて決定
された値であると理解されよう。更に好ましい組
成物は、硬化の状態に関する前述の2つの尺度、
つまり架橋密度及びゴム抽出分の%の評価があ
う。 本発明の好ましい組成物は、塩化ブチルゴム及
びポリクロロプレンと共に、ポリオレフイン樹脂
としてポリプロピレンを含み、ゴムはPPに悪影
響を及ぼさないZnO硬化系を用いて動的に加硫さ
れている。 本発明の利点は、以下の例を参照することによ
り更に容易に理解されよう。DVA組成物の調製
に用いた混合条件は第表に示されている。 例 反応体グレードのポリプロピレン、塩化ブチル
ゴム及びネオプレンWを用いて2種のDVA配合
物を調製した。配合物は主としてポリマーブレン
ド含量及びオイル含量が異なる。組成物は第表
に示される方法により酸化亜鉛/パーマルツクス
硬化系を用いて動的に硬化された。 本発明の組成物をモンサント・カンパニー
(Monsanto Company)製の市販のTPOである
サントプレンと比較した。サントプレンは
EPDM成分が十分に硬化されたPPとエチレン−
プロピレン−ジエンポリマー(EPDM)とのブ
レンドであるとされている。比較した結果は第
表に示す。 先行技術に関するスパイラルフロー試験の結果
に示されるように、実験B(本発明の範囲内)の
方が優れた流動特性を有する(29 1/2対16 1/2)
ことは明らかである。更に耐油性も改良された
(37対62)。 19部の塩化ブチルゴム、ネオプレンW及びPP
と20部のプロセスオイルを含むブレンドは、流動
性はわずかしか良好ではなかつたが(18対16 1/
2)、物理的性質は非常に改良された。引張強度は
50%以上、引裂強度は約65%増加した。 例 異なる硬化系を用いて本発明のDVA組成物を
調製した。第表は酸化亜鉛/チウラム−チアゾ
ール硬化系と酸化亜鉛/パーマルツクス硬化系及
びフエノール樹脂硬化系との比較を示す。第裏
は酸化亜鉛/パーマルツクス硬化系とフエノール
樹脂硬化系(SP1045)及びハロゲン化フエノー
ル樹脂硬化系(SP1055)との比較を示す。 3種の硬化系は全て匹敵する物理的性質を有す
る弾性(snappy)ゴム状DVAを製造した。パー
マルツクス及び樹脂系が最良の圧縮永久歪の値を
示した。フエノール樹脂硬化系の場合に最も明る
い色及び最も平坦な成形表面が得られた。パーマ
ルツクス硬化系または最高の耐油性を示した。 第表に示されたデータの比較から、1部のパ
ーマルツクスにより十分な硬化が得られ、2部の
パーマルツクスを用いても利点がない(実験B,
C及びD)ことが判る。酸化物が過剰であると引
張強度及び耐油性は検証した(実験B及びE)。
MgO含量を変化させるとDVAの性質にわずかな
影響を及ぼした(第表B〜D:第表)。 第表に示したデータから、樹脂硬化系の種類
の違い、すなわち未ハロゲン化樹脂(実験B及び
C)又はハロゲン化樹脂(実験D及びE)が
DVAの性質にほとんど影響を及ぼさないことが
明らかである。同様に、硬化樹脂含量の違い(実
験B及びC、D及びEを比較)もDVAの性質に
ほとんど影響を及ぼさなかつた。 例 ポリマー、充填剤オイルの量及び鉱物充填剤の
含量を変化させて例と同様にして本発明の
DVA組成物を調製した。結果は第表に示す。
オイルの量を15部から20部に増加させるとDVA
の流動特性が非常に改良される(実験BとA及び
Cとを比較)。オイル含量が増大すると引張強度
は減少するが、20重量%では流動性は市販の
TPOのそれを越す(18対16 1/2)。本発明の
DVAは引張強度も流動性も先行技術の組成物よ
り良好である。 例 19重量%のポリプロピレン、ポリクロロプレン
及び塩化ブチルゴムと17重量%のプロセスオイル
を含むDVAを調製することにより、更にオイル
量の影響の比較を行つた。このマスターバツチを
2つの部分に分けた。一方のバツチについて物理
的性質を調べた。第二のバツチはミキサー戻し、
十分なオイルを添加してブレンドのオイル含量を
33.6重量%とした。結果は第表に実験A及びB
として示す。30重量%のオイル及び17重量%のポ
リオレフイン及び各ゴムを含む第三のブレンドを
比較のために調製した(実験C)。 データから判るように、DVAのオイル含量が
17重量%(A)から33.6重量%(B)に増加すると、流動
性が増加し(9対29.5)、引張強度が減少する
(1730対980)。オイル含量の増大の効果は期待さ
れたが、予期せぬことに流動性が先行技術より多
大に改良された(29.5対16.5)。DVMの引張強度
(実験B)は先行技術の化合物と同様であつた。 第表の実験Cは、物理的性質に悪影響を及ぼ
すことなく、ポリマー含量を増大させつつオイル
含量をわずかに減少させうることを示す。 例 種々のグレードのネオプレン及びび塩化ブチル
ゴムを用いてDVA組成物を調製した。結果は第
表に示す。ムーニー粘土が低い又は高いゴムを
選択すると、物理的性質より混合特性に大きな影
響があつた。クロロブチル1068とネオプレン
WHVの組合せは、クロロブチル1066とネオプレ
ンWの組合せを用いて得られるものより混合中に
熱及び剪断を生じた。このことは、使用するポリ
マーのグレードを賢明に選択することにより、オ
イル含量が高くても良好なブレンド(実験C)を
保証しうることを示す。 臭化ブチルゴム及び塩化ブチルゴムは実質的に
同じ性質のDVAとなる。第表の実験D及びE
参照。 例 DVAの性質に及ぼすポリオレフインの影響を
示すために、異なるポリオレフインを用いて例
のようにしてDVAブレンドを調製した。第表
に示すように、PPの一部をより軟質のコポリマ
ー(ポリブチレン)と置換すると、オイル含量を
変えることなく流動特性が改良されたDVAが得
られる。PPの5重量%をポリブチレンと置換し
たことの物理的性質に及ぼす影響は、オイル含量
を5重量%増加させることにより得られる影響と
同様であつた(第表及び第表を比較)。 例 3種の異なるオイルの生成物の性質に及ぼす影
響を評価するために、3種の異なるオイルを用い
てDVA組成物を調製した。結果は第表に示す。
ナフテン系オイル(A)及びパラフイン系オイル(B)は
実質的に同様な性質の配合物となつた。パラフイ
ン系オイルの方がナフテン系オイルよりゆつくり
ブレンドに配合される。驚くべきことに、芳香族
系オイルを含むブレンドの引張強度はその他のブ
レンドより実質的に高かつた。パラフイン系オイ
ル(実験B)は流動性の改良された組成物となつ
た。
【表】
【表】 範囲に保持。
12〜15 190〜220 堆積。
(380〜440)
【表】
【表】 * 同様な配合物
【表】
【表】
【表】
【表】 (3) 樹脂を分散させたあと添加。
【表】
【表】 触感
弾性、ゴム状、艶消表面

褐色

Claims (1)

  1. 【特許請求の範囲】 1 ポリマーブレンドを含む熱可塑性組成物にお
    いて、ポリマーブレンドがポリオレフイン樹脂、
    ハロゲン化ブチルゴム及びポリクロロプレンゴム
    を含み、前記ゴムがポリオレフイン樹脂の存在下
    における動的加硫により共加硫されている組成
    物。 2 特許請求の範囲第1項記載の組成物におい
    て、組成物にプロセスオイルが配合されている組
    成物。 3 特許請求の範囲第2項記載の組成物におい
    て、オイルのゴムに対する重量比が約0.3/1乃
    至約1.3/1の割合でオイルが組成物に配合され
    ている組成物。 4 特許請求の範囲第3項記載の組成物におい
    て、重量比が約0.4/1乃至約1/1である組成
    物。 5 特許請求の範囲第4項記載の組成物におい
    て、重量比が約0.5/1乃至約0.75/1である組
    成物。 6 特許請求の範囲第1項記載の組成物におい
    て、組成物全体に対して約15乃至約35重量%のプ
    ロセスオイルが組成物に配合されている組成物。 7 特許請求の範囲第6項記載の組成物におい
    て、約20乃至約25重量%のオイルが配合されてい
    る組成物。 8 特許請求の範囲第1項記載の組成物におい
    て、ポリオレフイン樹脂、ハロゲン化ブチルゴム
    及びポリクロロプレンが実質的に等しい割合で組
    成物に配合されている組成物。 9 特許請求の範囲第1項記載の組成物におい
    て、ポリオレフインがポリプロピレン又は高密度
    ポリエチレン(HDPE)である組成物。 10 特許請求の範囲第9項記載の組成物におい
    て、ポリオレフインがポリプロピレンである組成
    物。 11 特許請求の範囲第1項記載の組成物におい
    て、ポリオレフインがポリプロピレン又はHDPE
    と少くとも一種の任意のポリオレフイン樹脂との
    ブレンドを含む組成物。 12 特許請求の範囲第11項記載の組成物にお
    いて、任意のポリオレフインがポリブテンである
    組成物。 13 特許請求の範囲第1項記載の組成物におい
    て、組成物に充填剤が配合されている組成物。 14 特許請求の範囲第13項記載の組成物にお
    いて、充填剤が無機充填剤である組成物。 15 特許請求の範囲第14項記載の組成物にお
    いて、無機充填剤がCaCO3である組成物。 16 特許請求の範囲第13項記載の組成物にお
    いて、組成物全体に対して約10乃至約30重量%の
    充填剤が組成物に配合されている組成物。 17 特許請求の範囲第1項記載の組成物におい
    て、ポリマーブレンドが組成物全体の約40乃至約
    70重量%であり、残りにプロセスオイル、充填剤
    及び硬化剤が含まれる組成物。 18 特許請求の範囲第17項記載の組成物にお
    いて、ポリオレフインが組成物全体の約12乃至約
    35重量%である組成物。 19 特許請求の範囲第18項記載の組成物にお
    いて、ポリオレフインが組成物全体の約13.5乃至
    約25重量%である組成物。 20 特許請求の範囲第19項記載の組成物にお
    いて、ポリオレフインが組成物全体の約15乃至約
    22重量%である組成物。 21 特許請求の範囲第20項記載の組成物にお
    いて、ポリオレフインが組成物全体の約16乃至約
    19重量%である組成物。 22 特許請求の範囲第17項記載の組成物にお
    いて、ポリオレフイン樹脂、ハロゲン化ブチルゴ
    ム及びポリクロロプレンが実質的に等しい割合で
    組成物に配合されている組成物。 23 特許請求の範囲第1項記載の組成物におい
    て、ハロゲン化ブチルゴムが塩化ブチルゴムであ
    る組成物。 24 特許請求の範囲第1項記載の組成物におい
    て、ハロゲン化ブチルゴムが臭化ブチルゴムであ
    る組成物。 25 特許請求の範囲第1項記載の組成物におい
    て、ハロゲン化ブチルゴム及びポリクロロプレン
    に対してハロゲン化ブチルゴムが少くとも25重量
    %含まれる組成物。 26 特許請求の範囲第1項記載の組成物におい
    て、ハロゲン化ブチルゴム及びポリクロロプレン
    に対してポリクロロプレンが少くとも35重量%含
    まれる組成物。 27 特許請求の範囲第1項記載の組成物におい
    て、ハロゲン化ブチルゴム及びポリクロロプレン
    に対してハロゲン化ブチルゴムが約35乃至約65重
    量%含まれる組成物。 28 互いに非相溶性のポリオレフイン樹脂と第
    一のゴムとの相溶性ブレンドを調製する方法にお
    いて、前記ポリオレフイン樹脂、第一のゴム及び
    前記樹脂と相溶性の第二のゴムをブレンドするこ
    とを含む方法。 29 特許請求の範囲第28項記載の方法におい
    て、第二のゴムが第一のゴム及び第二のゴムの少
    くとも25重量%含まれる方法。 30 特許請求の範囲第28項記載の方法におい
    て、ポリオレフインがポリプロピレン又はHDPE
    である方法。 31 特許請求の範囲第28項記載の方法におい
    て、第一のゴムがポリクロロプレンである方法。 32 特許請求の範囲第28項記載の方法におい
    て、第二のゴムがハロゲン化ブチルゴムである方
    法。 33 特許請求の範囲第32項記載の方法におい
    て、ハロゲン化ブチルゴムが塩化ブチルゴムであ
    る方法。
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