JPH10130459A - 直接にその上に成形された機能部材を有する熱可塑性ポリマーの複合体 - Google Patents

直接にその上に成形された機能部材を有する熱可塑性ポリマーの複合体

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JPH10130459A
JPH10130459A JP9278492A JP27849297A JPH10130459A JP H10130459 A JPH10130459 A JP H10130459A JP 9278492 A JP9278492 A JP 9278492A JP 27849297 A JP27849297 A JP 27849297A JP H10130459 A JPH10130459 A JP H10130459A
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rubber
thermoplastic polymer
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sulfur
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Nikolaus Rennar
ニコラウス・レンナー
Gerhard Schoenefeld
ゲルハルト・シェーネフェルト
Tanja Schalek
タニア・シャレク
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Hoechst AG
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Abstract

(57)【要約】 【課題】 直接にその上に成形された機能部材を有する
熱可塑性ポリマーの複合体を製造する。 【解決手段】 本発明にしたがう熱可塑性ポリマー/ゴ
ム複合体は、少なくとも一種類の熱可塑性ポリマー、少
なくとも一種類のゴムコポリマー、少なくとも一種類の
補強充填材、少なくとも一種類の架橋剤、及び適当な場
合は更なる添加剤を含み、そして、取り付け部品、軸継
手、封止部材、ゴムベアリング、自動車構造におけるハ
ウジング及び固定部材又はオペレイティング部材を製造
するのに適している。

Description

【発明の詳細な説明】
【0001】
【発明の属する技術分野】本発明は、熱可塑性ポリマー
/ゴム複合体に関するものであり、好ましくは工業用材
料であるポリアセタール、特にポリオキシメチレンと、
一種類以上の架橋されたゴム(エラストマー)から成る
直接その上に成形された機能部材(directly molded-on
functional elements)との組み合わせから成る熱可塑
性ポリマー/ゴム複合体に関するものである。
【0002】
【従来の技術】工業用材料ポリアセタール、特にポリオ
キシメチレン(POM)は、すぐれた機械的性質を有
し、また、すべての通常の溶媒及び燃料に対して耐性も
ある。したがって、ポリオキシメチレンの成形品は、燃
料運搬システムでしばしば用いられる。化学薬品に対し
て非常に良い耐性を有しているので、ハウジングもポリ
オキシメチレンから製造される。しかしながら、POM
は、室温で低い機械的減衰率を有しているので、いくつ
かの用途では、柔軟な防振部材の使用を必要とする。更
に、ポリオキシメチレンの成形品を取り付けるときに
は、接続ポイントに封止がしばしば必要である。POM
の成形品の高い表面硬度及びPOMの低い滑り摩擦係数
によって、表面上に乗っている物体が滑ったり、またP
OMから成るスイッチ素子及び操作部材の運転信頼性は
制限される。
【0003】従来、封止部材及び防振部材は、追加の工
程で、分離して提供され、且つ通常は機械的に固定され
た。それによって、追加の作業が必要となり、いくつか
の場合では、かなりの追加コストがかかる。
【0004】非架橋ゴムを用いて製造された直接その上
に成形された機能部材を有するポリアセタールの成形品
も公知である(DE−C−44 39 766)。しかし
ながら、前記複合体の接着強度はまだ満足行くものでは
ない。
【0005】
【課題を解決するための手段】本発明の目的は、上記の
短所がない、直接にその上に成形された機能部材を有す
るポリマー複合体を提供することであった。
【0006】本発明の目的は、 a)少なくとも一種類の熱可塑性ポリマー b)少なくとも一種類のゴムコポリマー c)少なくとも一種類の補強充填材 d)少なくとも一種類の架橋剤、及び e)適当な場合には、更なる通常の添加剤 を含む熱可塑性ポリマー/ゴム複合体によって達成され
る。
【0007】更に、熱可塑性ポリマーに対するゴム成分
の接着力を増大させるために、上記複合体は、f)少な
くとも一種類のフェノール樹脂及び/又はそれらのフェ
ノール及びアルデヒド出発成分を含むことができる。
【0008】また、本発明は、以下の工程:すなわち、 A)架橋構成成分の非存在下、105〜150℃の温度
で加熱しながら、少なくとも一種類の成分b)を、成分
c)と、及び適当な場合には更なる通常の添加剤及び成
分f)と混合する工程、 B)100℃以下の温度で成分d)を混合する工程、 C)工程A)及び工程B)から得られた混合物を、その
上に射出成形又は共射出(coinjection)することによ
って、130〜170℃で、初めに導入した熱可塑性樹
脂成分と接合させる工程、及び D)ゴムコポリマーを加硫して、140〜180℃のダ
イ金型において熱可塑性ポリマー/ゴム複合体を成形す
る工程を含む上記の熱可塑性ポリマー/ゴム複合体を製
造する方法にも関する。
【0009】上記複合体で用いられる適当な熱可塑性ポ
リマー(成分a)は、とりわけポリアセタールであり、
特に例えばDE−A第29 47 490号に記載されて
いる公知のポリオキシメチレン(POM)である。これ
らは、一般的に、枝分れしていない線状ポリマーであ
り、概して、オキシメチレン単位(−CH2O−)を少
なくとも80%、好ましくは少なくとも90%含む。本
明細書で用いているポリオキシメチレンという用語は、
ホルムアルデヒド又は例えばトリオキサン又はテトラキ
サンのようなその環状オリゴマーのホモポリマーと、対
応するコポリマーとの双方を包含している。
【0010】ホルムアルデヒド又はトリオキサンのホモ
ポリマーは、ヒドロキシル末端基が公知の方法によっ
て、例えばエステル化又はエーテル化によって、分解に
対して化学的に安定化されているポリマーである。
【0011】コポリマーは、ホルムアルデヒド又はその
環状オリゴマー、特にトリオキサンと、環状エーテル、
環状アセタール及び/又は線状ポリアセタールとのポリ
マーである。
【0012】可能なコモノマーは、1)3,4又は5員
環、好ましくは3員環の環状エーテル、2)5〜11員
環、好ましくは5,6,7又は8員環のトリオキサン以
外の他の環状アセタール、及び3)線状ポリアセタール
であり、各場合において、その量は、0.1〜20モル
%、好ましくは0.5〜10モル%である。前記の共成
分(co-component)の一つが0.5〜5モル%であっ
て、トリオキサンが99.5〜95モル%であるコポリ
マーが最も好適である。
【0013】一般的に用いられるポリアセタールポリマ
ーは、メルトフローインデックス(MFR値 190/
2.16)2〜50g/10分(DIN 53735)を有
する。
【0014】ポリエステル、例えば好ましくはポリブチ
レンテレフタレートも好適である。
【0015】ゴムコポリマー(成分b)は、共役ジエン
及びモノオレフィンモノマーを含む。用いられるジエン
は、ブタ−(1,3)−ジエン、イソプレン、2,3−
ジメチルブタ−1,3−ジエン又はそれらの混合物であ
る。アクリロニトリル及び/又はメタクリロニトリル
は、モノオレフィンモノマーとして好ましく用いられ
る。特に好適なのは、アクリロニトリル/ブタジエンコ
ポリマーであることが分かった。
【0016】架橋された形態の上記ゴムが、従来技術に
よる公知のゴムに比べて、複合体の熱可塑性ポリマー上
で著しく良い接着強さを有することは驚くべきことであ
った。
【0017】補強充填材(成分c)は、BET面積40
〜350m2/g、CTAB面積50〜350m2/g、平均粒
径50〜150nm及びDBP数50〜350cm3/100gを
有する微細沈降珪酸か、又は前記珪酸と、沃素吸収価
(iodine absorption number)(ASTM−D 151
0)10〜270g/kg、CTAB面積(ASTM−D3
765)5〜250m2/g及びDBP数(ASTM−D
2414)40〜180cm3/100gを有するカーボンブラ
ックとの混合物である。成分c)は、成分b)100重
量部当たり、20〜80重量部、好ましくは30〜60
重量部で存在する。
【0018】ゴムコポリマーのための好適な架橋剤は、
(d1)硫黄、又は硫黄と硫黄供与体との組み合わせ;
と、(d2)(d2−1)少なくとも一種類のスルホン
アミド促進剤と、(d2−2)少なくとも一種類のジチ
オカルバメート促進剤、適当な場合には更に(d2−
3)少なくとも一種類のグアニジン及び/又はメルカプ
ト促進剤との組み合わせ;との混合物であることが分か
った。用いられるスルフェンアミド促進剤は、好ましく
はN−シクロヘキシル−、N−t−ブチル−又はN,N
−ジシクロヘキシル−2−ベンゾチアゾリルスルフェン
アミド又はそれらの混合物であり、用いられるジチオカ
ルバメート促進剤は、好ましくは亜鉛ジベンジル−ジチ
オカルバメートであり、用いられるグアニジン促進剤
は、好ましくはN,N'−ジフェニル−、又はジ−o−
トリルグアニジン又はo−トリルビグアニド又はそれら
の混合物であり、また用いられるメルカプト促進剤は、
好ましくは2−メルカプトベンゾチアゾールである。
【0019】用いられる組み合わせにおける成分d)の
各構成成分の量は、成分b)〜d)の総量を基準とし
て:硫黄:0.2〜1.5重量部、好ましくは0.4〜
0.7重量部、硫黄供与体:0.2〜2.5重量部、好
ましくは0.5〜1.5重量部、 スルフェンアミド:
0.2〜2.5重量部、好ましくは0.5〜1.5重量
部、ジチオカルバメート:0.2〜3.0重量部、好ま
しくは1.5〜2.5重量部、グアニジン:0〜1.0
重量部、好ましくは0.2〜0.4重量部、メルカプ
ト:0〜2.0重量部、好ましくは0.6〜1.5重量
部である。
【0020】硫黄供与体は、一般的に、例えばジチオ−
ビス−カプロラクタムのような熱に不安定な形態で硫黄
を含む有機化合物である。
【0021】したがって、硫黄供与体を用いる場合に
は、用いる硫黄の割合は低下する。
【0022】上記促進剤は、加硫作業中に第二アミンの
生成が十分に防止されるという観点から選択されて来
た。どんなことがあっても発癌性ニトロソアミンは発生
しない。
【0023】本発明の内容において通常の添加剤とは、
劣化防止剤(anti-ageing agents)、光安定剤、ステア
リン酸、酸化亜鉛、可塑剤、加工助剤、例えばロジン及
び防炎加工剤である。
【0024】用いることができる劣化防止剤は、N−イ
ソプロピル−及びN−(1,3−ジメチルブチル)−
N'−フェニル−p−フェニレンジアミンである。可塑
剤は、公知の市販製品であり、好ましくはメチレン−ビ
ス−チオグリコール酸ブチルエステルである。ステアリ
ン酸及び酸化亜鉛は、加硫中に活性剤として働く。成分
e)の添加剤は通常的な量で存在する。
【0025】フェノール・ホルムアルデヒド樹脂は、成
分f)として用いることができる。しかしながら、フェ
ノール化合物及びホルムアルデヒド供与体を用いて、混
合及び加硫プロセス中に、その場でフェノール樹脂を生
成させることは有利である。レソルシノールは、フェノ
ール化合物として好ましく、またヘキサメチレンジアミ
ンはホルムアルデヒド供与体として好ましいことが分か
った。成分f)は、b)〜e)の混合物に対して、成分
b)100重量部当たり、0.5〜10重量部、好まし
くは3〜6重量部加える。
【0026】本発明にしたがう方法では、まず最初にベ
ース混合物を工程A)で調製する。好ましくは、この工
程は、かみ合いローターを有する内部ミキサー又はプラ
ンジャー混練機を用いて行う。混合ツールは、ローター
ギャップ調整装置を備えているか又は備えていない。
【0027】混合作業の開始時にゴムコポリマーを初め
に導入し、次に、補強充填材、適当な場合は、成分f)
のフェノール出発成分、そして次に、可塑剤、劣化防止
剤、光安定剤、ステアリン酸及びホルムアルデヒド供与
体を加えることが有利であることが分かった。成分f)
の二つの出発成分を振とう混合(stagger)することによ
って、樹脂の早期形成が防止される。
【0028】次の工程B)では、例えば、架橋剤成分
d)を、温度40〜90℃で、ロールミル上に添加す
る。この手順によって、圧延された練生地が形成され、
工程C)へと供給することができる。この練生地を、例
えば液体窒素で冷却し、冷却して得られた脆い前記練生
地を粉砕してグラニュールにすることもでき、次にその
グラニュールを冷蔵下で貯蔵し、後になって使用するこ
ともできる。工程b)の混合作業は、もちろん、他の市
販の混合ユニットで行うこともできる。
【0029】工程C)では、本発明にしたがう熱可塑性
ポリマーの成形品を取り出し、130〜170℃、好ま
しくは140〜150℃で、その上への射出成形か、公
知の方法による共押出又は共射出によって、所望の製品
を得るために要求される工程a)及び工程b)から得ら
れる混合物の総量と組み合わせる。
【0030】工程D)では、得られた複合成形品の加硫
可能含有物を、140〜180℃、好ましくは150〜
165℃でダイ成形型内において加硫し、二つの主成
分、すなわち熱可塑性ポリマーと架橋されたゴムとの間
に、堅固な接着接合を生じさせる。
【0031】本発明の内容における機能部材とは、例え
ば封止部材及び/又は防振部材、又は例えば嵌込みレン
ガ(recessed bricks)などのような滑り特性を向上さ
せるための領域も意味していると理解すべきである。
【0032】本発明の内容における「直接その上に成形
する(directly molded-on)」という表現は、好ましく
は、機能部材が、好ましくは一段法で、例えば多成分射
出成形法、又は共押出によって、接着接合される熱可塑
性ポリマーの成形品と共に製造されることを意味してい
ると理解すべきである。
【0033】上記エラストマーを用いることによって、
封止部材又は防振部材を、更なる組み立て工程を必要と
せずに、熱可塑性ポリマーの成形品上に直接成形するこ
とができる。
【0034】機能部材の組み立てのために従来必要とさ
れている加工工程を省略することによって、かなりのコ
スト節約を、本発明にしたがう成形品の製造中及びそれ
らの組み立て中に達成することができる。
【0035】本発明にしたがう成形品の使用分野は、例
えば取り付け部品(fittings)、軸継手(coupling
s)、封止部材、ゴムベアリング、例えばドアロックハ
ウジング、ウインドワインダーハウジング(window win
der housings)、サンルーフ封止部材などのような自動
車構造におけるハウジング、ならびに良好な防振性を有
する固定部材、例えばクリップ又は滑り止めオペレイテ
ィング部材、例えば筆記補助用具又はスイッチレバーに
付いているボタン又は嵌込みグリップである。熱可塑性
ポリマーの成分と、本発明にしたがう複合体のゴムとの
間の接着強さを測定する方法がなかったので、適当な測
定方法を開発した。
【0036】このために必要とされる試験片を製造する
ために、120 x 15 mmの寸法を有する縦穴を、
厚さ4mmを有するシートに刻設した。ゴムを射出する
ためのオーバーフローをその片側に取り付けた。60
x 15 x 4 mmの寸法を有する一枚の熱可塑性ポリ
マーを、各場合において、蓋(top)を有する縦穴フラ
ッシュの中に入れ、そして成分b)乃至適当ならば成分
f)のゴムの対応量を、残っている空の容積中に入れた
後、上記シートを二つの平らなシートの間で閉じた。こ
の系を、加熱プレスの中に入れ、型締力157kNをセ
ットし、所望の温度でゴム含有物を加硫した。半分が熱
可塑性ポリマーを含み、もう半分がゴムを含む120
x 15 x 4 mmの寸法を有する試験棒を成形した。
熱可塑性ポリマーとゴムは、互いに向かい合っている面
で接合されている。
【0037】これらの試験棒を、DIN 53455に
したがう引張試験棒5の方法にしたがう引張試験機タイ
プ1474(Zwick, ドイツ連邦共和国)を用いて試験
した。標準的運転環境下における引張強さσB(N/mm2
を測定した。この値を接着強さσmax(N/mm2)へと換算
した。各試験片の結果を以下の表に掲げる。
【0038】実施例 量は重量部単位である。
【0039】説明した方法にしたがって、表1に掲げた
成分を混合し、圧延練生地へと加工し、そして上記規格
にしたがってポリオキシメチレン(ドイツ連邦共和国の
フランクフルトにある Hoechst AG で製造された Hosta
form 9021, メルトフローインデックス(MFI 190/2,1
6)9g/10分)と共に試験片へと加工する。その試験片
を、標準的運転環境下、引張試験速度V = 50mm/分
で、引張試験機タイプ1474を用いて試験した。その
結果を表2に示す。
【0040】 表1構成成分 商品名(登録商標) 実施例1 実施例2 ニトリルゴム Perbunan NT 3945 100 100 カーボンブラック Corax N 550 37.5 37.5 沈降珪酸 Ultrasil VN 2 15 15 合成可塑剤 5 5 ロジン - - レソルシノール/ Cohedur RS 3 3 ステアリン酸混合物 ホルムアルデヒド供与体 Cohedur A/100 2 2 劣化防止剤 2 2 光安定剤ワックス 1 1 ステアリン酸 2 2 亜鉛華 4 4 硫黄 0.8 0.8 促進剤CBS Vulkacit CZ 2 1促進剤ZBEC Vulkacit ZBEC 4 3 表1続き構成成分 商品名(登録商標) 実施例3 ニトリルゴム Perbunan NT 3945 100 カーボンブラック Corax N 550 37.5 沈降珪酸 Ultrasil VN 2 15 合成可塑剤 3.5 ロジン 1.5 レソルシノール/ Cohedur RS 3 ステアリン酸混合物 ホルムアルデヒド供与体 Cohedur A/100 2 劣化防止剤 2 光安定剤ワックス 1 ステアリン酸 2 亜鉛華 4 硫黄 0.8 促進剤CBS Vulkacit CZ 1 促進剤ZBEC Vulkacit ZBEC 3 Perbunan NT 3945,Cohedur RS,Cohedur A/100,Vulka
cit CZ及び Vulkacit ZBEC は、ドイツ連邦共和国のレ
バークーゼンにある Bayer AG の製品であり、Corax N
550 及び Ultrasil VN 2は、フランクフルトにある Deg
ussa AG の製品である。
【0041】 表2熱可塑性ポリマー POM POM POM 加硫製品 実施例1 実施例2 実施例3 加硫温度 Tc/℃ 150 150 155 加硫時間 t90/分 4 4.3 4.5 加硫製品ショアーA硬度* 67 65 67複合体の接着強さ σmax/N/mm2 6.3 6.7 6.3 * DIN 53505 比較例 NBRフェノール樹脂に基づく接着剤によって接合され
た(接触時間:130℃で1時間)接着面積3cm3を有
する二つの予備処理されていないPOMの間の熱接着接
合は、室温で3日間貯蔵した後、引張剪断強さTB
1.77N/mm2(18.0kp/cm2)に耐える。(H.Luck
e:Kunststoffe und ihre Verkleburg, [Plastics and
their glueing]Verlag Brunke Garrels Hamburg, 197
7, pp.68 参照)
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (51)Int.Cl.6 識別記号 FI C08L 9/02 C08L 9/02 21/00 21/00 67/02 67/02 101/00 101/00

Claims (13)

    【特許請求の範囲】
  1. 【請求項1】 a)少なくとも一種類の熱可塑性ポリマ
    ー b)少なくとも一種類のゴムコポリマー c)少なくとも一種類の補強充填材 d)少なくとも一種類の架橋剤、及び e)適当な場合には更なる通常の添加剤 を含む熱可塑性ポリマー/ゴム複合体。
  2. 【請求項2】 f)少なくとも一種類のフェノール樹脂
    及び/又はそれらのフェノール及びアルデヒド出発成分
    を更に含み、またその場合、前記成分f)は、少なくと
    も一種類のフェノール成分及び少なくとも一種類のアル
    デヒドを含む請求項1記載の複合体。
  3. 【請求項3】 成分a)が、ポリアセタール又はポリエ
    ステルである請求項1又は2記載の複合体。
  4. 【請求項4】 成分b)が、共役ジエン、好ましくはブ
    タ−(1,3)−ジエン、イソプレン、2,3−ジメチ
    ル−ブタ−(1,3)−ジエン又はそれらの混合物、及
    びモノオレフィンモノマー、好ましくはアクリロニトリ
    ル、メタクリロニトリル又はそれらの混合物を含む請求
    項1〜3のいずれかに記載の複合体。
  5. 【請求項5】 成分c)が、前記珪酸と、BET面積4
    0〜350m2/g、CTAB面積50〜350m2/g、平均
    粒径10〜150nm及びDBP数50〜350cm3/100g
    を有する微細沈降珪酸か、又は沃素吸収価10〜270
    g/kg、CTAB面積5〜250m2/g及びDBP数40〜
    180cm3/100gを有するカーボンブラックとの組み合わ
    せである請求項1〜4のいずれかに記載の複合体。
  6. 【請求項6】 成分c)を、成分b)100重量部当た
    り20〜80重量部の量で含む請求項1〜5のいずれか
    に記載の複合体。
  7. 【請求項7】 成分(d)が、(d1)硫黄又は硫黄供
    与体との組み合わせ;及び、(d2)(d2−1)少な
    くとも一種類のスルフェンアミド促進剤と(d2−2)
    少なくとも一種類のジチオカルバメート促進剤、及び、
    適当な場合には、(d2−3)少なくとも一種類のグア
    ニジン及び/又はメルカプト促進剤の組み合わせ;を含
    む請求項1〜6のいずれかに記載の複合体。
  8. 【請求項8】 N−シクロヘキシル−、N−t−ブチル
    −、又はN,N−ジシクロヘキシル−2−ベンゾチアゾ
    リルスルフェンアミド又はそれらの混合物をスルフェン
    アミド促進剤として用い、亜鉛ジベンジル−ジチオカル
    バメートをジチオカルバメート促進剤として用い、N,
    N'−ジフェニル−、又はジ−o−トリルグアニジン又
    はo−トリル−ビグアニド又はそれらの混合物をグアニ
    ジン促進剤として用い、2−メルカプトベンゾチアゾー
    ルをメルカプト促進剤として用いる請求項7記載の複合
    体。
  9. 【請求項9】 以下の加工工程:すなわち、 A)架橋構成成分の非存在下、105〜150℃の温度
    で加熱しながら、少なくとも一種類の成分b)を、成分
    c)と、及び適当な場合には更なる通常の添加剤e)及
    び成分f)と混合する工程、 B)100℃以下の温度で成分d)を混合する工程、 C)工程A)及び工程B)から得られた混合物を、その
    上に射出成形、共押出又は共射出することによって、1
    30〜170℃で、初めに導入した熱可塑性樹脂成分と
    接合させる工程、及び D)ゴムコポリマーを加硫して、140〜180℃のダ
    イ金型において熱可塑性ポリマー/ゴム複合体を成形す
    る工程を含む請求項1〜8のいずれかに記載の熱可塑性
    ポリマー/ゴム複合体の調製方法。
  10. 【請求項10】 工程A)における混合を、かみ合いロ
    ーターを有する内部ミキサー又はプランジャー混練機を
    用いて行い、その場合、混合ツールが、ローターギャッ
    プ調整装置を備えているか又は備えていない請求項9記
    載の方法。
  11. 【請求項11】 工程B)における温度を、40〜90
    ℃に保つ請求項9記載の方法。
  12. 【請求項12】 請求項1〜8のいずれかに記載の熱可
    塑性ポリマー/ゴム複合体から製造される熱可塑性ポリ
    マー/ゴム成形品。
  13. 【請求項13】 取り付け部品、軸継手、封止部材、ゴ
    ムベアリング、自動車構造におけるハウジング又は固定
    部材又はオペレイティング部材としての請求項12記載
    の成形品。
JP9278492A 1996-10-11 1997-10-13 直接にその上に成形された機能部材を有する熱可塑性ポリマーの複合体 Pending JPH10130459A (ja)

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