JPH0673222A - 熱可塑性エラストマー組成物の発泡方法 - Google Patents

熱可塑性エラストマー組成物の発泡方法

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JPH0673222A
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Abstract

(57)【要約】 【目的】 結晶質ポリオレフィンおよびゴムのブレンド
から成る熱可塑性エラストマー組成物から、水を唯一の
発泡剤として発泡熱可塑性エラストマーを製造する。 【構成】 ９０〜１０重量部のゴムおよび１０〜９０重
量部の結晶質ポリオレフィンのブレンドを、ポリオレフ
ィンの融点以上の温度に加熱溶融させ、加圧下で水を混
合し、大気圧まで開放することによって発泡させる。得
られた発泡体は、良好な気泡構造、低密度および高率の
独立気泡を有する。

Description

【発明の詳細な説明】
【０００１】本発明は、発泡熱可塑性エラストマーの製
造方法およびかように製造された発泡体に関する。かよ
うな発泡組成物は、未発泡熱可塑性エラストマー自体と
比較して減少した密度、大きい可撓性および柔軟な感触
の利点を有する。
【０００２】
【本発明の背景】熱可塑性エラストマーは、発泡剤とし
て化学発泡剤、低沸点炭化水素またはクロロフルオロカ
ーボンを使用して発泡させてきた。これらのすべては、
非効率、高価格、使用の困難性およびさらに最近には環
境的配慮に基づく欠点を有する。クロロフルオロカーボ
ンは、熱可塑性エラストマーの発泡用として広く、か
つ、有効に使用されてきたが、オゾン層に対するそれら
の認識された脅威のため、環境的災害または他の欠点の
存在しない代替発泡方法の探求が促進されている。
【０００３】
【本発明の要約】驚ろくべきことに、熱可塑性エラスト
マーが、これらをその融点以上の温度に加熱し、加圧下
で少量の水を配合し、次いで混合物を大気圧まで開放す
ることによって発泡させることができることを見出し
た。唯一の発泡剤として水を使用してすぐれた発泡が得
られる。
【０００４】本発明の方法によって発泡させることがで
きる熱可塑性エラストマーは、１０〜９０重量部のゴム
が存在する結晶質ポリオレフィンプラスチックおよびゴ
ムのブレンドである。結晶質ポリオレフィンプラスチッ
クは、１〜４個の炭素原子を含有するα−オレフィンの
ホモポリマーまたは２種以上のかようなα−オレフィン
のコポリマーのいずれかである。これらのプラスチック
の典型は、ポリエチレンまたはポリプロピレンである
が、エチレンまたはプロピレンのいずれかと少量の高級
α−オレフィンとのコポリマーも使用できる。ポリプロ
ピレンが好ましい。使用されるプラスチックの結晶質性
は、高引張強さおよび熱可塑性のようなブレンドに対し
て良好な性質を付与する傾向がある。
【０００５】発泡ブレンドにおいて有用なゴムには、ブ
チルゴム、ハロブチルゴムＥＰＤＭおよびＥＰＲゴム、
アクリロニトリル／ブタジエン ゴム（ＮＢＲ）および
天然ゴムが含まれる。異種のゴムの２種以上の組合せも
使用できる。本発明の方法によって上首尾に発泡できる
熱可塑性エラストマーは、開示が本明細書の参考になる
特に、Ｕ．Ｓ．Ｐ．４，１０４，２１０；４，１３０，
５３４；４，１３０，５３５；４，２９９，９３１；お
よび４、３１１，６２８に記載されている。Ｕ．Ｓ．
Ｐ．３，８０６，５５８および３，８６２，０５６に記
載されているような結晶質ポリオレフィンプラスチック
と部分加硫ゴムのブレンドおよび結晶質ポリオレフィン
プラスチックと未加硫ＥＰＲまたはＥＰＤＭゴムのブレ
ンドも有用である。これらの熱可塑性エラストマーにお
いて、ゴム：プラスチック比は、９０：１０のように高
いかまたは１０：９０のように低くてもよいが、８５：
１５〜２０：８０の比が好ましい。典型的には、比較的
柔軟、可撓性製品が望ましく、従って、６５：３５〜８
５：１５のようなゴム：プラスチックの高い比を有する
比較的柔軟な等級の熱可塑性エラストマーが好ましい。
熱可塑性エラストマーは、所望により、油、ワックス、
充填剤、着色剤、分解防止剤などのような他の成分を含
有できる。
【０００６】熱可塑性エラストマーは、架橋または加硫
形態におけるゴムを含有する必要はないが、ゴムは少な
くとも部分加硫されていることが好ましく、さらに好ま
しくは完全加硫されていることである。現在商用として
使用されている大部分の種類のゴムは、硫黄硬化剤（す
なわち、硫黄、促進剤および酸化亜鉛）で架橋でき、か
つ、架橋されるが、幾つかの理由のため本発明の方法に
おいて使用される熱可塑性エラストマーにおいてはこの
系は好ましくない。第１に他の硬化剤系の方がこの種の
熱可塑性エラストマーに良好な特性を付与することおよ
び第２に硫黄加硫からの残留臭気が不快であることが見
出されている。本発明の方法の熱可塑性エラストマー用
の好ましい硬化剤は、過酸化物硬化剤およびフェノール
樹脂硬化剤であり、このうち後者が特に好ましい。酸化
亜鉛は、ハロブチルゴム用の有効な硬化剤である。フェ
ノール硬化剤系には、メチロールフェノール樹脂および
活性剤が含まれる。活性剤は好ましくは、Lewis 酸であ
る。好ましい種類の熱可塑性エラストマーは、Ｕ．Ｓ．
Ｐ．４，３１１，６２８に詳細に記載されている。
【０００７】本発明の方法において有効である商用熱可
塑性エラストマーには、特に、ＴＲＥＦＳＩＮ、ＳＡＮ
ＴＯＰＲＥＮＥ、ＧＥＯＬＡＳＴ、ＶＹＲＡＭ、および
ＴＰＲの登録商標名でAdvanced Elastomer Systems. L.
P.によって製造、販売されているものが含まれる。
【０００８】本発明の方法では、プラスチックの融点以
上の温度に加熱すべき熱可塑性エラストマー組成物を最
初に必要とする。この工程は押出機中におけるような組
成物の取扱および輸送が可能になり、さらに本発明にお
いては水である発泡剤を組成物に混合できるようにす
る。この工程においては、０．１〜１０重量％の水を添
加し、組成物と緊密に混合する。０．１重量％未満の水
では、本方法において無効であると見放される少程度の
発泡しか得られないことが見出されている。これに反し
て、１０重量％を超える量の水では、実用の値としての
強さが不十分である使用できない製品が生成される。水
の所望量は、完成発泡体の密度に基づいて容易に計算で
き、かつ、最小の実験で確認できる。出発組成物の密度
に基づいて１０〜７０％の密度減少が得られることが通
常望ましく；この結果は上記した水添加量の以内で達成
できる。水はそれ自体混合できる、または水は少量の洗
浄剤、界面活性剤またはエチレングリコールのようなグ
リコールとの組合せで添加できる。本方法においては他
の発泡剤を使用する必要はない。
【０００９】本発明の方法は、混合用押出機を使用する
連続操作に良く適している。この方法はバッチ方式で行
うことも考えられるが連続製造がはるかに好ましい。
【００１０】組成物は水が添加されたとき、プラスチッ
クの融点より高い温度（典型的には、実質的に１００℃
以上）であるから、水を液体状態に保持するために混合
物を加圧する必要がある。使用する実際の温度によっ
て、所要圧力は容易に計算でき、かつ、通常は過度では
ない。約１００〜約２５０℃の温度で、この圧力の高さ
は典型的の混合用押出機によって得られる。
【００１１】組成物に水が混合されたとき、本方法は組
成物および水の混合物を大気圧まで開放することによっ
て完結する。この工程は混合物を付形ダイを通して押出
して形材を形成するような付形操作と組合わせることが
でき、かつ、これが通常である。この方法においては、
ガスケットまたシール用ストリップとしての用途がある
発泡熱可塑性エラストマーのストリップが製造される。
あるいはまた、混合物を金型中に射出し発泡熱可塑性部
材を製造することもできる。
【００１２】
【詳細な説明】次の例を参照することによって本発明の
さらに完全な説明が得られる。例においてすべての部お
よびパーセントは重量で示し、温度はCelsius 度で示
す。
【００１３】例１ 一連の発泡実験において５−帯域、直径３１．７５mmの
単一スクリュー押出機を使用した。押出機は、３０／１
のＬ／Ｄ比を有した。供給量は１時間当たり３〜６kgの
熱可塑性エラストマーであり、1 時間当たり９０〜２２
５ｇの発泡剤を帯域２および３の間に注入した。押出機
の出口端で、得られた混合物を直径２．３９mmの円形ダ
イを通して開放した。ダイヘッドで少なくとも約２．８
MPa の圧力を経験し；発泡剤はこのダイヘッド圧力で約
４回注入した。熱可塑性エラストマーＡ（ＴＰＥＡ）
は、ポリプロピレンと完全フェノール加硫、粒状ＥＰＤ
Ｍゴムとの約７２／２８のゴム／プラスチック比のブレ
ンドであった。組成物は油および充填剤を含有し、か
つ、０．９７ｇ／ccの密度を有した。熱可塑性エラスト
マーＢ（ＴＰＥＢ）は、ＥＰＤＭゴムが部分的にのみ加
硫されている同様なブレンドであった。これは１．００
ｇ／ccの密度を有した。熱可塑性エラストマーＣ（ＴＰ
ＥＣ）は、ＥＰＤＭゴムが加硫されておらず、かつ、組
成物が硬化剤を含有しないのを除いてこれも前記と同様
であった。これは０．８９ｇ／ccの密度を有した。
【００１４】実験は３種の異なる発泡剤：水（Ｗ）、１
０％のDowfax（商標）Ｌ−５２０〔シリコーン界面活性
剤（ＷＤ）〕を含有する水およびRacon １１〔クロロフ
ルオロカーボン（ＣＦＣ）〕を使用して行った。
【００１５】全試料は良好な発泡構造を示した：気泡は
微細、かつ、比較的均一であった。発泡試料の密度測定
を行い、これらを２３℃の水中に２４時間浸漬し、再び
重量を測定することによって水の吸水率を測定した。水
吸水率の低い値は高比率の気泡が連続気泡でなく、独立
気泡であることを示している。自動車のドアーシール用
のような用途に対しては高比率の独立気泡が特に利点が
ある。実験条件および結果を表１に示す。
【００１６】
【表１】 実験 1 2 3 4 5 6 7 8 9 TPE-種類 A A A B B B C C C TPE-流れ 5.6 5.3 5.2 3.8 3.0 4.6 4.9 3.5 4.5 Kg/ 時間 W WD CFC W WD CFC W WD CFC 発泡剤、種類 91 91 190 222 110 450 222 222 450 発泡剤、g/時間タ゛イ 温度、℃ 174 174 171 157 135 135 157 157 135タ゛イ 圧力、MPa 5.5 4.6 2.9 4.7 2.8 1.9 9.4 7.2 5.2 発泡体密度、g/cc 0.29 0.37 0.39 0.30 0.29 0.38 0.6 0.56 0.51 水吸収率、％ 2.3 3.2 1.8 1.4 8.9 16.2 1.6 2.0 17.8
【００１７】これらの結果は、一般的に、水単独、水と
界面活性剤のいずれかの水は、ポリオレフィン基剤熱可
塑性エラストマーから比較的低密度の発泡体製造におい
て他の発泡剤なしでも有効であることを示している。
【００１８】関連実験において、ポリプロピレン単独お
よびポリエチレン単独での発泡を試みた。いずれも成功
しなかった；ダイヘッドを通過後短時間で泡は潰れ、得
られた物質は高い密度および不良な気泡構造を有した。

Claims (16)

    【特許請求の範囲】
  1. 【請求項１】 １０〜９０重量部の結晶質ポリオレフィ
    ンプラスチックおよびそれに応じて９０〜１０重量部の
    ゴムの混合物から成る熱可塑性エラストマー組成物を発
    泡させる方法であって、 (A）該組成物を前記のプラスチックの融点以上の温度に
    加熱し、 (B) 加圧下で該組成物に０．１〜１０重量％の水を混合
    し、そして (C）該混合物を大気圧まで開放する 逐次工程から成ることを特徴とする前記の方法。
  2. 【請求項２】 炭酸水素ナトリウム、液体炭化水素、ク
    ロロフルオロカーボン、水素化クロロフルオロカーボン
    および化学発泡剤から選ばれる他の発泡剤の不存在下で
    行う請求項１の方法。
  3. 【請求項３】 ゴムがブチル、ハロブチル、ＥＰＤＭ、
    ＥＰＲ、ＮＢＲまたは天然ゴムまたはこれらの２種以上
    の組合せである請求項１の方法。
  4. 【請求項４】 ゴムが少なくとも部分的に加硫されてい
    る請求項３の方法。
  5. 【請求項５】 ゴムが非硫黄加硫系によって加硫されて
    いる請求項３の方法。
  6. 【請求項６】 ゴムが完全に加硫されている請求項３の
    方法。
  7. 【請求項７】 ゴムが５０mu未満の平均直径を有する離
    散粒子の形態である請求項６の方法。
  8. 【請求項８】 ゴムが油または充填剤を含有する請求項
    ３の方法。
  9. 【請求項９】 水の量が、かように製造された発泡体の
    密度を組成物の密度の１０〜７０％まで減少させるのに
    十分な量である請求項１の方法。
  10. 【請求項１０】 工程(B) の間、圧力が水を液体状態に
    維持するのに十分である請求項１の方法。
  11. 【請求項１１】 ゴムを過酸化物硬化剤によって加硫す
    る請求項４の方法。
  12. 【請求項１２】 ゴムをフェノール硬化剤によって加硫
    する請求項４の方法。
  13. 【請求項１３】 フェノール硬化剤が、メチロールフェ
    ノール樹脂およびLeis酸から成る請求項１２の方法。
  14. 【請求項１４】 連続工程である請求項１の方法。
  15. 【請求項１５】 混合用押出機を使用して行う請求項１
    ０の方法。
  16. 【請求項１６】 水が、使用する唯一の発泡剤である請
    求項１の方法。
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