JPH10310696A - エラストマー組成物 - Google Patents
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Abstract
トマー組成物を提供する。 【解決手段】 (A)ポリエステルエラストマー; (B)熱可塑性ポリウレタンエラストマー;ならびに (C)エラストマー性第1相、硬質熱可塑性最終相、お
よび所望により1またはそれ以上の中間相を含む多相複
合共重合体を含み、成分(A)および(B)が合わせ
て、成分(A)、(B)および(C)の全重量に対し約
55〜約90重量%の量で組成物中に存在し;かつ成分
(A)対成分(B)の重量比が約1:5〜約8:1であ
るエラストマー組成物。
Description
マー組成物に関する。
マー組成物が開示されている。たとえばポリエステルエ
ラストマーと1種またはそれ以上の耐衝撃性改良剤のブ
レンドが、米国特許第5,179,163号(熱可塑性
エラストマーとアクリル酸エチルコポリマーのブレンド
を開示);米国特許第5,112,915号(架橋(メ
タ)アクリレートゴム相と貫通型(interpene
trating)の架橋スチレン相を含むゴム状の共重
合体(interpolymer)を含むブレンドを開
示);および米国特許第4,508,870号(熱可塑
性エラストマーと、メタクリル酸メチルおよびアクリロ
ニトリルよりなる群から選択されるモノマー20〜40
重量部ならびに芳香族ビニルモノマー80〜60重量部
のグラフトポリマーとのブレンドを開示)に記載されて
いる。
またはそれ以上のグラフトゴムとのブレンドも当技術分
野で知られている。たとえば米国特許第5,237,0
00号には、少なくとも1種の熱可塑性ポリウレタンエ
ラストマー30〜90重量部、少なくとも1種の熱可塑
性ポリエステル5〜65重量部、およびグラフトゴム5
〜30重量部を含有する耐衝撃性改良した成形材料が開
示され;米国特許第5,237,001号には、熱可塑
性ポリウレタンおよび少なくとも部分的に架橋したアク
リル酸アルキルポリマーを含む熱可塑性組成物が開示さ
れ;米国特許第4,179,479号には、(a)熱可
塑性ポリウレタン40〜99重量%、(b)アクリロニ
トリル/ブタジエン/スチレングラフトコポリマーを含
めた一群の材料から選択される熱可塑性ポリマー1〜6
0重量%、ならびに(c)(a)と(b)の重量に対し
0.5〜10重量%の、そこに記載される加工助剤を含
む熱可塑性組成物が開示され;米国特許第5,216,
062号には、熱可塑性ポリウレタン20〜90重量
%、エラストマー性グラフトコポリマー1〜40重量
%、ならびに(a)α−メチルスチレンおよび(b)ア
クリロニトリル、メタクリルニトリルまたはそれらの混
合物から形成されるコポリマー5〜75重量%からなる
成形材料が開示され;米国特許第4,317,890号
には、熱可塑性ポリウレタン75〜97重量%およびオ
レフィン系グラフトポリマーの重合体25〜3重量%を
含む熱可塑性合成材料が記載されている。
テルエラストマーを含有するブレンドも記載がある。た
とえば、成形した合成樹脂に溶融結合して複合成形品を
形成した熱可塑性エラストマー組成物であって、(1)
水素添加SBSブロックコポリマー、オレフィンエラス
トマー、ジエンエラストマーおよびウレタンエラストマ
ーよりなる群から選択される熱可塑性エラストマー10
0重量部、ならびに(2)熱可塑性ポリエステルエラス
トマー25〜185重量部を含む熱可塑性エラストマー
組成物を開示した米国特許第5,149,589号;な
らびにテレフタル酸ポリブチレン55〜98重量%、ブ
タジエンゴム1〜35重量%、ブロックコポリエステル
エラストマー1〜10重量%、およびポリカーボネート
または熱可塑性ポリウレタン1〜25重量%のブレンド
を記載した米国特許第5,356,991号を参照され
たい。
性が要求される用途、たとえば反復する伸長力または圧
縮力から回復するように設計された部品の製造に用いら
れる。一般に、組成物の弾性が高くなるほど、その結晶
化度は低くなる。多くの高弾性材料、たとえばアクリレ
ートゴムまたはブタジエンゴムは、一定の結晶構造をも
たない。しかしこれらの非晶質ゴムは、比較的大きい強
度または比較的高い使用温度を要求する用途において、
ポリエステルエラストマーまたはエラストマー性ポリウ
レタンなど部分結晶質材料の性能に調和しないことがあ
る。
マー性ポリウレタンは、非晶質ゴムより高い加工温度お
よび/または使用温度に耐えうる場合が多い。ポリエス
テルエラストマーおよびエラストマー性ポリウレタンの
加工適性に影響を与える要因には、それらの結晶化温度
および結晶化速度が含まれる。より低い温度およびより
遅い速度で結晶化する材料ほど、変形せずに型から突き
出しうるまで、より長い滞留時間を必要とする。さら
に、より遅い速度で結晶化する材料は、より速く結晶化
する材料より大きな成形後寸法変化度を示すことが多
い。結晶化温度および結晶化速度は、一般にこれらのエ
ラストマーの“硬質”および“軟質”セグメントと呼ば
れるものの組成および相対量に応じて変動する。一般に
それらの材料の結晶化度が増すにつれて、弾性回復が低
下する。
ン(“TPU”または熱可塑性ポリウレタンエラストマ
ーとも呼ばれる)、および多相複合共重合体を組み合わ
せて、弾性と材料加工適性という望ましい組合わせを備
えた組成物を提供しうることが、今回見出された。さら
に、これらの組成物は一般に、そのポリエステルエラス
トマー成分またはポリウレタン成分より有意に高い結晶
化温度をもつことが見出された。したがって本発明は、
(A)ポリエステルエラストマー;(B)熱可塑性ポリ
ウレタンエラストマー;ならびに(C)エラストマー性
第1相、硬質熱可塑性最終相、および所望により1また
はそれ以上の中間相を含む多相複合共重合体を含み、成
分(A)および(B)が合わせて、成分(A)、(B)
および(C)の全重量に対し約55〜約90重量%の量
で組成物中に存在し;かつ成分(A)対成分(B)の重
量比が約1:5〜約8:1であるエラストマー組成物に
関する。
は、エステル結合により頭−尾結合した、多数の反復す
る長鎖エステル単位、すなわち“軟質セグメント”、お
よび短鎖エステル単位、すなわち“硬質セグメント”を
含むセグメント状コポリマーである。
リマー鎖中の単位に適用する“長鎖エステル単位”とい
う用語は、長鎖グリコールとジカルボン酸の反応生成物
を意味する。長鎖グリコールは、末端(または可能な限
り末端に近い)ヒドロキシ基、および約400を越え
る、好ましくは約600〜約6000の分子量をもつ、
高分子グリコールである。コポリエステルの製造に用い
る長鎖グリコールは、一般にポリ(オキシアルキレン)
グリコール、またはポリ(オキシアルキレン)グリコー
ルとジカルボン酸のグリコールエステルである。
テル単位”という用語は、一般に約550未満の分子量
をもつ低分子量化合物またはポリマー鎖単位を意味す
る。それらは低分子量ジオール(分子量約250未満)
とジカルボン酸を反応させることにより生成する。
用語は、縮重合におけるジカルボン酸均等物、すなわち
それらのエステルもしくはエステル形成性誘導体、たと
えば酸塩化物、酸無水物、またはグリコールとの重合反
応において実質的にジカルボン酸のように挙動する他の
誘導体を含むものとする。
ーは、(a)1種またはそれ以上のジカルボン酸または
それらの均等物、(b)1種またはそれ以上の長鎖グリ
コール、および(c)1種またはそれ以上の低分子量ジ
オールを互いに重合させることにより製造される。重合
反応は常法により、たとえば塊状で、または1種または
それ以上のモノマーを溶解する溶剤中で実施できる。
るジカルボン酸は、約300未満の分子量をもつ。それ
らは芳香族、脂肪族または脂環式のいずれであってもよ
い。これらのジカルボン酸は、重合反応を妨害しないい
かなる置換基を含んでもよい。有用なジカルボン酸の例
は、オルトフタル酸、イソフタル酸、テレフタル酸、ジ
安息香酸(dibenzoic acid)、ビス(p
−カルボキシフェニル)メタン、p−オキシ(p−カル
ボキシフェニル)安息香酸、エチレンビス(p−オキシ
安息香酸)、1,5−ナフタレンジカルボン酸、2,7
−ナフタレンジカルボン酸、フェナントラレンジカルボ
ン酸、4,4′−スルホニルジ安息香酸など、ならびに
それらのC1〜C10アルキルその他の環置換誘導体、た
とえばハロ、アルコキシまたはアリール誘導体である。
芳香族ジカルボン酸も存在する場合には、ヒドロキシ
酸、たとえばp−(β−ヒドロキシエトキシ)安息香酸
も使用できる。
ルタル酸、アジピン酸、ピメリン酸、スベリン酸、アゼ
ライン酸、セバシン酸、シュウ酸、フマル酸、1,3−
または1,4−シクロヘキサンジカルボン酸、4−シク
ロヘキサン−1,2−ジカルボン酸、2,2,3,3−
テトラメチルコハク酸などである。
素原子を含む芳香族酸、シクロヘキサンジカルボン酸お
よびアジピン酸である。特に好ましいジカルボン酸は、
テレフタル酸、イソフタル酸、またはそれらの混合物で
ある。比較的低い曲げ弾性率の生成物を目的とする場
合、混合物の約1〜約20重量%がイソフタル酸であ
る、テレフタル酸およびイソフタル酸を含有する混合物
を使用できる。
る長鎖グリコールは、約400〜約6000の分子量、
および2以上の炭素−対−酸素比をもつ。有用な長鎖グ
リコールには、アルキレン基が2〜約10個の炭素原子
を含む1,2−アルキレンオキシド、たとえばエチレン
オキシド、1,2−プロピレンオキシド、1,2−ブチ
レンオキシドおよび1,2−ヘキシレンオキシドから誘
導されるものが含まれる。有用な長鎖グリコールは、エ
チレンオキシドおよび1,2−プロピレンオキシドのラ
ンダムまたはブロックコポリマーである。好ましい長鎖
グリコールは、テトラヒドロフランから誘導されるポリ
(オキシテトラメチレン)グリコールである。特に関心
のある長鎖グリコールは、平均分子量約600〜約40
00のポリ(オキシテトラメチレン)グリコールであ
る。
鎖エステル単位を形成する有用な低分子量ジオールに
は、エチレングリコール、プロピレングリコール、1,
4−ブタンジオール、1,4−ブテンジオール、1,6
−ヘキサメチレングリコール、ジヒドロキシシクロヘキ
サン、シクロヘキサンジメタノール、レゾルシノール、
ヒドロキノン、1,5−ジヒドロキシナフタレン、ビス
フェノールAなどが含まれる。ジオールの均等なエステ
ル形成性誘導体、たとえばエチレンオキシドまたは炭酸
プロピレンなども有用である。好ましいジオールは1,
4−ブタンジオールおよび1,4−ブテンジオール、ま
たはこれら2種の混合物である。このような好ましい混
合物は、混合物の約10〜約40重量%、最も好ましく
は約20〜約30重量%が1,4−ブテンジオールであ
るものである。
セグメント状コポリエステルは、エステル結合により頭
−尾結合した多数の反復する長鎖エステル単位および短
鎖エステル単位を含むセグメント状コポリエステルであ
って、長鎖エステル単位が構造式: −O−G−C(O)−R−C(O)− で表され、短鎖エステル単位が構造式: −O−D−C(O)−R−C(O)− で表され(これらの式中、Gは、少なくとも600の分
子量および約55℃より低い融点を有する少なくとも1
種の長鎖高分子グリコールから末端ヒドロキシル基を除
去した後に残る二価の基であり;Rは、テレフタル酸、
およびテレフタル酸とイソフタル酸の混合物よりなる群
から独立して選択される芳香族カルボン酸からカルボキ
シル基を除去した後に残る二価の基であり;Dは、少な
くとも65重量%の1,4−ブタンジオールを含む少な
くとも1種の低分子量ジオールからヒドロキシル基を除
去した後に残る二価の基である)、短鎖セグメントがコ
ポリエステルの約25〜約95重量%であり、かつ短鎖
エステル単位の約50〜約100%が同等であるもので
ある。特に関心のあるものは、1,4−ブタンジオール
およびテレフタル酸から誘導された短鎖セグメント、な
らびにテレフタル酸および平均分子量約600〜約40
00のポリ(オキシテトラメチレン)グリコールから誘
導された長鎖セグメントを含む、セグメント状コポリエ
ステルである。
単一種の長鎖グリコールまたはグリコール混合物を使用
できる。長鎖グリコールは少なくとも1種の低分子量ジ
オールおよび少なくとも1種のジカルボン酸と反応し
て、長鎖および短鎖エステル単位がエステル結合により
頭−尾結合した熱可塑性ポリエステルを形成する。
トマーの約25〜約95%、好ましくは約30〜約65
%となるべきであり、かつ短鎖エステル単位全体の約5
0〜約100%が同等、すなわち1種の低分子量ジオー
ルと1種の低分子量ジカルボン酸の反応生成物であるこ
とが重要である。これらの単位は普通は統計的にポリマ
ー主鎖全体に分布しているであろう。
鎖エステル単位の相対量は、ショア“D”スケールで少
なくとも約30、好ましくは約35〜約55のショア硬
さ値(ASTM D2240により測定)を有するポリ
エステルエラストマーを与えるように選ばれる。多くの
用途につき、約35〜約50のショアD値をもつポリエ
ステルエラストマーは特に関心がもたれる。
国特許第3,907,926;4,405,749;お
よび4,520,149号に示される周知の縮重合法に
より製造される。典型的な縮合温度は約150〜約26
0℃であり、約225〜約260℃の温度がしばしば好
ましい。
キスト・セラニーズ・コーポレーションから商標ライト
フレックス(RITEFLEX)、E.I.デュポン・
デ・ネモアズ・アンド・カンパニーから商標ハイトレル
(HYTREL)、ゼネラル・エレクトリック・カンパ
ニーから商標ロモド(LOMOD)で市販されている。
レタンエラストマーは、(a)有機ジイソシアネート、
(b)ポリエステロールまたはポリエーテロール(本明
細書で“ポリヒドロキシ化合物”または“ポリオール”
と呼ぶ)、および(c)連鎖延長剤から製造される。T
PUは、有機ジイソシアネートと連鎖延長剤の反応によ
り形成される硬質セグメント、およびポリエステロール
またはポリエーテロールから形成される軟質セグメント
を含む、セグメント状ブロックコポリマーである。これ
らのセグメントは硬質および軟質の相またはドメインを
形成する。軟質相は室温から約−70℃までエラストマ
ーであり、それらの相はポリウレタンにその高い伸び率
および弾性回復率を与える。硬質相は室温で結晶質であ
り、それらの相はエラストマーに構造統合性および強度
を与える。本発明の実施に際しTPUをポリエステルエ
ラストマー/複合共重合体ブレンドに添加すると、ブレ
ンドの弾性に有害な影響をほとんど、またはまったく与
ずに結晶化温度を上昇させることが見出された。
り、1工程または多工程重合法をともに含む。1工程、
すなわち“ワンショット”重合法では、ジイソシアネー
ト、ポリオールおよび連鎖延長剤を混和して反応させる
のに対し、多工程法ではポリオールをまずジイソシアネ
ートと反応させてプレポリマーを生成させ、次いでこれ
を連鎖延長剤と反応させて、分子量を増加させる。好適
な製造法は、たとえば米国特許第3,493,634;
3,642,964;4,169,196;4,20
2,957;および4,665,126号に開示されて
いる。
な有機ジイソシアネートには、脂肪族、脂環式および芳
香族のジイソシアネートが含まれる。その具体例は以下
のものである:ヘキサメチレンジイソシアネート、2−
メチル−1,5−ペンタメチレンジイソシアネート、ト
ランス−シクロヘキサン−1,4−ジイソシアネート、
4,4′−、2,4′−および2,2′−ジシクロヘキ
シルメタンジイソシアネート、1,4−ベンゼンジイソ
シアネート、2,4−および2,6−トルエンジイソシ
アネート、4,4′−、2,4′−および2,2′−ジ
フェニルメタンジイソシアネート、3,3′−ジメチル
−4,4′−ビフェニルジイソシアネート、4,4′
−、2,4′−および2,2−ジイソシアネート−1,
2−ジフェニルエタン、1,5−ナフタレンジイソシア
ネートなど、ならびにそれらの混合物。芳香族ジイソシ
アネートが好ましく、4,4′−ジフェニルメタンジイ
ソシアネートが特に好ましい。
ロールおよびポリエーテロールは少なくとも約400、
好ましくは約600〜約3500の分子量をもち、約1
000〜約2000の分子量をもつポリオールが特に好
ましい。
は脂肪族ジカルボン酸(またはそれらの酸無水物)と多
価、好ましくは二価脂肪族アルコールとの反応により製
造される。代表的ジカルボン酸には、たとえばコハク
酸、グルタル酸、アジピン酸、ピメリン酸、スベリン
酸、アゼライン酸、セバシン酸、フタル酸、テレフタル
酸およびイソフタル酸など、ならびにそれらの混合物が
含まれる。それらのポリエステロールの製造に際して
は、脂肪族ジカルボン酸を用いるのが好ましく、アジピ
ン酸は特に関心がもたれる。
肪族ジオール、たとえばエチレングリコール、1,3−
プロピレンジオール、1,4−ブタンジオール、1,6
−ヘキサンジオール、1,8−オクタンジオール、1,
10−デカンジオール、2,2−ジメチルプロパン−
1,3−ジオールなど、およびそれらの混合物が含まれ
る。特に関心のあるものはエチレングリコールおよび
1,4−ブタンジオールである。上記種類のポリエステ
ロールのほか、ポリカプロラクトンも使用できる。これ
らは、適切なカプロラクトンを適切な二官能性開始剤、
たとえば上記に例示した脂肪族ジオール、またはアルカ
ノールアミン、たとえばエタノールアミン、プロパノー
ルアミン、ブタノールアミンなどで重合させることによ
り製造される。このような方法および生成物は当技術分
野で周知である。たとえば米国特許第2,914,55
6号を参照されたい。この種類の特に好ましいポリエス
テロールは、ε−カプロラクトンの重合を1,4−ブタ
ンジオールで開始することにより得られる。
るポリエーテロールには、エチレンオキシド、プロピレ
ンオキシド、ブチレンオキシドまたはそれらの混合物
を、水、または二官能性開始剤、たとえばエチレングリ
コール、1,2−プロピレングリコール、1,3−プロ
パンジオール、1,4−ブタンジオール、2,3−ブタ
ンジオール、1,5−ペンタンジオール、1,2−ヘキ
サンジオール、ジエチレングリコール、ジプロピレング
リコールなどと反応させることにより製造されるポリエ
ーテルグリコールが含まれる。関心のある他のポリエー
テルグリコールには、テトラヒドロフランの重合により
製造されるポリ(オキシテトラメチレン)グリコールが
含まれる。
オールポリアジペート、1,4−ブタンジオールポリア
ジペート、エタンジオール/1,4−ブテンジオールポ
リアジペート、1,6−ヘキサンジオール/ネオペンチ
ルグリコールポリアジペート、1,6−ヘキサンジオー
ル/1,4−ブテンジオールポリアジペート、ポリカプ
ロラクトングリコール、およびポリ(オキシテトラメチ
レン)グリコールが含まれる。
る低分子量化合物であり、当技術分野で慣用されるジオ
ール、ジアミンおよびアルカノールアミン系延長剤がい
ずれも含まれる。その具体例は、エチレングリコール、
1,4−ブタンジオール、1,6−ヘキサンジオール、
ジエチレングリコール、ヒドロキノンビス(2−ヒドロ
キシエチル)エーテル、1,4−ジメチロールベンゼ
ン、エチレンジアミン、エタノールアミン、ジエタノー
ルアミン、N−メチルジエタノールアミンなど、および
それらの混合物が含まれる。多官能性化合物も連鎖延長
剤として使用できるが、それらの多官能性化合物が存在
する場合は一般に連鎖延長剤の全重量の約1%未満を構
成するであろう。好ましい連鎖延長剤は、1,4−ブタ
ンジオール、1,6−ヘキサンジオールおよびヒドロキ
ノンビス(2−ヒドロキシエチル)エーテルであり、
1,4−ブタンジオールおよびヒドロキノンビス(2−
ヒドロキシエチル)エーテルは特に関心がもたれる。所
望により少量の、すなわちの全重量の約1%未満の多官
能性化合物が存在してもよい。本発明のポリウレタンエ
ラストマーを製造するに際し、連鎖延長剤としての1,
4−ブタンジオールの使用は特に関心がもたれる。
法とは関係なく、一般にイソシアネート(NCO)基と
イソシアネート反応性基(すなわちヒドロキシル基およ
びアミン基)の比は約1:1であることが推奨される。
一般にNCO基とイソシアネート反応性基の比は約0.
95:1.00〜約1.10:1.00であり、約1.
02:1.00〜約1.06:1.00が好ましい。N
CO基が不足すると目的分子量の達成が困難になり、こ
れに対しNCO基の過剰は過度の架橋を生じ、ポリマー
粘度が不都合に上昇する可能性がある。
(ASTM D2240により測定)は、硬質セグメン
トと軟質セグメントの相対量、およびそれらのセグメン
トを誘導する反応体の選択により決まる。望ましくは、
エラストマー性ポリウレタンはショア“A”スケールで
少なくとも約75、好ましくは少なくとも約80のショ
ア値をもつであろう。約80〜約95のショアA硬さ値
をもつポリウレタンは特に関心がもたれる。
タンに関連して一般に用いられる酸化防止剤、滑剤、安
定剤その他の添加剤を含有してもよい。これらの添加剤
はTPU製造の適切な段階で含有させることができる。
ラストラン(ELASTOLLAN)、B.F.グッド
リッチ・カンパニーから商標エスタン(ESTAN
E)、ダウ・ケミカル・カンパニーから商標ペレタン
(PELLETHANE)で市販されている。
ラストマー性ポリウレタンは合わせて、ポリエステルエ
ラストマー、エラストマー性ポリウレタン、および複合
共重合体の各成分の全重量に対し約55〜約90重量
%、好ましくは約60〜約85重量%の量で本発明組成
物中に存在する。ポリエステルエラストマー対エラスト
マー性ポリウレタンの重量比は、最終組成物の目的特性
に応じて、一般に約1:5〜約8:1、好ましくは約
1:3〜約8:1であろう。一般にポリエステルエラス
トマーに対するTPUの量を減少させると、得られる組
成物のビカー温度が上昇する傾向を示すであろう。本発
明を実施するに際し、約1:2〜約7:1のポリエステ
ルエラストマー対エラストマー性ポリウレタン比を用い
るのはしばしば特に関心がもたれる。
重合体は、エラストマー性第1相、すなわちコア、およ
び硬質熱可塑性最終相、すなわちシェルをもつコア−シ
ェルゴムである。所望により1またはそれ以上の中間
相、すなわちシェル、たとえば約70〜約100重量%
のスチレンから重合した中間シェルが存在してもよい。
リマーまたはブタジエンポリマーを生成しうるモノマー
系から形成することができる。好適なアクリレートポリ
マーの一例は、少なくとも1種のC1〜C8アクリル酸ア
ルキル約75〜約99.8重量%、架橋用モノマー0.
1〜5重量%、およびグラフト結合用モノマー0.1〜
5重量%を含むモノマー系の重合により製造される。こ
のモノマー系に用いるのに好適なアクリル酸アルキルに
は、アクリル酸n−ブチル、アクリル酸エチル、ジアク
リル酸1,3−ジブチレンなどが含まれ、アクリル酸n
−ブチルは特に関心がもたれる。
いるのに好適な架橋用モノマーは、複数の付加重合性反
応基をもち、それらすべてが実質的に同じ反応速度で重
合する、ポリエチレン性不飽和モノマーである。好適な
架橋用モノマーには、ポリオールのポリアクリル酸およ
びメタクリル酸エステル、たとえばジアクリル酸ブチレ
ン、ジメタクリル酸ブチレンなど;ジ−およびトリビニ
ルベンゼン、アクリル酸ビニル、メタクリル酸ビニルな
どが含まれる。ジアクリル酸ブチレンは架橋用モノマー
として特に関心がもたれる。
合性反応基をもち、それらの基のうち少なくとも1つが
少なくとも1つの他の反応基と実質的に異なる重合速度
で重合する、ポリエチレン性不飽和モノマーである。グ
ラフト結合用モノマーの機能は、特に重合の後段階で、
したがってエラストマー粒子の表面またはその付近のエ
ラストマー相に、残存量の不飽和を付与することであ
る。熱可塑性硬質相がエラストマーの表面で重合する
と、グラフト結合用モノマーの関与により残存した不飽
和の付加重合性反応基が後続反応に寄与し、これにより
熱可塑性硬質相の少なくとも一部はエラストマーの表面
に化学結合する。有効なグラフト結合用モノマーには、
アリル基含有モノマー、たとえばエチレン性不飽和酸の
アリルエステル、たとえばアクリル酸アリル、酸性マレ
イン酸アリル、酸性フマル酸アリル、酸性イタコン酸ア
リルが含まれる。これらよりは若干劣るが、重合性不飽
和を含まないポリカルボン酸のジアリルエステルも好ま
しい。好ましいグラフト結合用モノマーはメタクリル酸
アリルおよびマレイン酸ジアリルである。
るモノマー系の具体例は、少なくともブタジエン50重
量%および1種またはそれ以上のエチレン性不飽和コモ
ノマー0〜50重量%を含む系である。ブタジエン第1
相の生成に用いる好適なエチレン性不飽和コモノマー
は、スチレン、イソプレン、アクリロニトリルなどのエ
チレン性不飽和モノマーである。ブタジエンの重合性
は、得られるポリマーが不飽和部位を含み、当技術分野
で周知の方法で架橋しうるものである。架橋は柔軟性の
獲得と維持を助成する。架橋後ですら、これらのポリマ
ーは通常はそれらを熱可塑性硬質相に架橋させうるのに
十分な不飽和を含むであろう。
ル、スチレン、アクリロニトリル、アクリル酸アルキ
ル、メタクリル酸アリル、メタクリル酸ジアリルなどを
含む群から選択される1種またはそれ以上のモノマーか
ら重合される。好ましくは、最終相を重合形成するモノ
マーの少なくとも50重量%はC1〜C4アクリル酸アル
キルである。
合体の約25〜約95重量%、好ましくは約60〜約9
5重量%を構成する。前記のように、第1相は外側の硬
質熱可塑性相、すなわちシェルにグラフト結合し、所望
により1またはそれ以上の中間シェルが存在してもよ
い。ブタジエン系第1相を含む共重合体は、アクリレー
ト系第1相を含む共重合体より良好な低温耐衝撃性能を
備えた本発明組成物を提供する傾向がある。しかし現れ
る特性は一部は、存在する他の成分の相対量および化学
組成に依存するであろう。本発明を実施する際に特に関
心がもたれるのは、少なくとも50重量%のブタジエン
を含むモノマー系から形成された第1相;メタクリル酸
メチルを含むモノマー系から重合された硬質最終相;お
よび所望によりスチレンを含むモノマー系から重合され
た中間相を含む複合共重合体である。
200,567;4,096,202;4,180,4
94;および4,200,567号に記載される従来の
乳化重合法で製造される。
・ハース・カンパニーから商標パラロイド(PARAL
OID)、エルフ・アトケム社から商標メタブレン(M
ETABLEN)、カネカ・テキサス・コーポレーショ
ンから商標カネ・エース(KANE ACE)で市販さ
れている。
エステルエラストマー、エラストマー性ポリウレタンお
よび複合共重合体の全重量に対し約10〜約45重量%
の量で存在し、好ましい複合共重合体量は個々の用途の
特性および加工要件により支配される。多くの射出成形
用途にとって、ポリエステルエラストマー、エラストマ
ー性ポリウレタンおよび複合共重合体の全重量に対し約
20〜約40重量%の量で複合共重合体が存在するエラ
ストマー組成物は特に関心がもたれる。約15重量%未
満の複合共重合体量では、組成物はより高い複合共重合
体量の組成物がもつ低温衝撃強さを失う傾向にある。約
45重量%を越える複合共重合体量では、得られる組成
物の溶融粘度が、加工を困難にするほどまで上昇する可
能性がある。
ー、エラストマー性ポリウレタンおよび複合共重合体を
高温および高剪断条件下で混和する従来の溶融ブレンド
法により調製できる。成分を混和する順序は厳密ではな
い。所望により、各種成分を1工程または多工程で混和
することができる。望ましい溶融ブレンドは、一般に成
分を最高約230℃の温度で同時押出しすることにより
調製される。本発明の目的に好ましい溶融温度は約19
0〜約210℃である。使用する個々の成分およびそれ
らの相対量によっては、240℃を越える溶融温度を用
いると組成物が著しく分解する可能性がある。
じて、本発明の組成物はさらに1種またはそれ以上の任
意添加剤、たとえば酸化防止剤、熱安定剤、紫外線安定
剤、酸スカベンジャー、離型剤、滑剤、加工助剤、難燃
剤、顔料などを含むことができる。難燃剤を除くそれら
任意添加剤の全量は、一般に組成物の全重量の約5%を
越えず、組成物の全重量の約3%を越えない場合が多い
であろう。個々の添加剤に応じて、難燃剤は組成物の全
重量の最高約20%の量で存在することができる。これ
らの任意添加剤は、添加剤を溶融ブレンドと実質的に均
一に混和する多様な方法で含有させることができ、押出
し配合が好ましい。さらに、より高い剛性が要求される
用途には、さらに組成物が適合性の結晶質−熱可塑性樹
脂、たとえばポリアルキレンテレフタレート、ポリカー
ボネートなどを最高約25重量%含むことが望ましいで
あろう。ただしこのような結晶質−熱可塑性樹脂の存在
は組成物の弾性に許容できないほどの影響を与えてはな
らない。
品の製造に有用である。さらに、本組成物はオーバーモ
ールディング(overmolding)または押出し
コーティングとして使用できる。本発明の組成物から製
造した成形品に、他の二次加工工程、たとえば塗装、印
刷、レーザーマーキング、溶接、接着などを施すことが
できる。
エラストマー組成物は本質的に: (A)エステル結合により頭−尾結合した多数の短鎖セ
グメントおよび長鎖セグメントを有するセグメント状コ
ポリエステルエラストマーであって、短鎖セグメントが
1,4−ブタンジオールおよびテレフタル酸から誘導さ
れ、長鎖セグメントがテレフタル酸およびポリ(オキシ
テトラメチレン)グリコールから誘導され、短鎖単位が
コポリエステルエラストマーの約30〜約65重量%を
構成し、コポリエステルエラストマーが約35〜約5
0、より具体的には約35〜約45のショアD硬さ値を
有するもの; (B)エチレングリコール、1,4−ブタンジオールお
よびアジピン酸から製造され、約600〜約3500、
より具体的には約1000〜約2000の分子量を有す
るポリオールを、1,4−ブタンジオールおよび4,
4′−ジフェニルメタンジイソシアネートと反応させる
ことにより製造された、約80〜約95のショアA硬さ
値を有するエラストマー性ポリウレタン;ならびに (C)少なくとも50重量%のブタジエンを含むモノマ
ー系から形成されたエラストマー性第1相;メタクリル
酸メチルおよび所望によりスチレンを含むモノマー系か
ら重合された硬質最終相;ならびに所望により少なくと
も約70重量%のスチレンを含むモノマー系から重合さ
れた1またはそれ以上の中間相を含む複合共重合体から
なり、成分(A)および(B)が合わせて、成分
(A)、(B)および(C)の全重量を基準としたエラ
ストマー組成物の約60〜約85重量%を構成し、かつ
成分(A)対成分(B)の重量比が約1:2〜約7:1
である。
するために提示される。ただしこれらの実施例は本発明
を限定するためのものではない。以下に記載する試験
は、これらの実施例に従って製造した組成物から成形し
た試料につき実施された。別途指示しない限り、部およ
び%はすべて組成物の全重量を基準としたものである。
って測定された。結晶化温度はパーキン−エルマーDS
C7型ユニットで走査速度20℃/分での示差走査熱量
測定により測定された。曲げ強さおよび曲げ弾性率はA
STM D790法に従って測定された。アイゾット衝
撃強さ(ノッチ付き)はASTM D256法に従って
測定された。引張り強さおよび伸び率はASTM D6
38法に従って測定された。報告した成形適性等級は視
覚所見に基づくものである;“貧”は部品の粘着が著し
いことを示し、これに対し“良”はASTM試験用部品
を作成した型から部品が容易に離脱したことを示す。
0、ヘキスト・セラニーズ・コーポレーションから入手
される熱可塑性ポリエステルエラストマー、ショアD硬
さ40。この材料の結晶化温度は93℃と測定; ポリエステルエラストマー2:ライトフレックス63
5、ヘキスト・セラニーズ・コーポレーションから入手
される熱可塑性ポリエステルエラストマー、ショアD硬
さ35; TPU 1:エラストランS−80A、BASF社から
入手される熱可塑性ポリウレタンエラストマー、ショア
A硬さ78±2。この材料の結晶化温度は67℃と測
定; TPU 2:エラストランS−85A、BASF社から
入手される熱可塑性ポリウレタンエラストマー、ショア
A硬さ85±2; TPU 3:エラストランS−90A、BASF社から
入手される熱可塑性ポリウレタンエラストマー、ショア
A硬さ92±2; TPU 4:エラストランS−95A、BASF社から
入手される熱可塑性ポリウレタンエラストマー、ショア
A硬さ96±2; TPU 5:エラストラン1140、BASF社から入
手される熱可塑性ポリウレタンエラストマー; TPU 6:エラストランSP−852−55、BAS
F社から入手される熱可塑性ポリウレタンエラストマ
ー; ゴム1:パラロイドEXL 3691、ローム・アンド
・ハース・カンパニーから入手されるブタジエン/メタ
クリル酸メチル/スチレン多相複合共重合体。DSCに
よりこのゴムが非晶質であることを確認; ゴム2:パラロイドEXL 3330、ローム・アンド
・ハース・カンパニーから入手されるアクリル酸ブチル
/メタクリル酸メチル多相複合共重合体; ゴム3:クレイトン(Kraton)D 1102、シ
ェル・ケミカル・カンパニーから入手されるスチレン−
ブタジエン−スチレンブロックコポリマー; カーボンブラック濃縮物:カーボンブラック25重量%
およびショアD硬さ40のポリエステルエラストマー7
5重量%の混合物。
記載した組成物を配合し、得られた混合物を二軸スクリ
ュー押出機で溶融ブレンドして押出品を製造し、これを
冷却し、ペレット化した。押出し条件は以下のとおりで
あった: 溶融温度:180〜200℃ ダイ温度:200℃ スクリュー速度:225rpm 組成物のビカー温度および結晶化温度を表2に示す。
(Arburg)射出成形機で厚さ3.2mmの試験片
に成形した。成形前に溶融ブレンドを200℃で一夜乾
燥させた。成形中の条件は以下のとおりであった: 溶融温度:200℃ 型温度:38℃ サイクル時間:60秒 スクリュー速度:75rpm 成形した試験試料の物理的特性および熱的特性を表2に
示す。
存在するにもかかわらず、E1、E3およびE4と表示し
た組成物はそのTPUおよびポリエステルエラストマー
成分より有意に高い結晶化温度をもっていた。さらにこ
れらの組成物の結晶化温度範囲(126〜138℃)
は、C3〜C5と表示したポリエステルエラストマー/T
PUブレンドの結晶化温度(122〜137℃)に匹敵
した。
形した。組成物のビカー温度および結晶化温度、ならび
に成形した試験棒の物理的特性を表4に示す。
形した。組成物のビカー温度および結晶化温度、ならび
に成形した試験棒の物理的特性を表6に示す。
5℃に小さな第2ピークが認められた。
Claims (21)
- 【請求項1】 (A)ポリエステルエラストマー; (B)熱可塑性ポリウレタンエラストマー;ならびに (C)エラストマー性第1相、硬質熱可塑性最終相、お
よび所望により1またはそれ以上の中間相を含む多相複
合共重合体を含み、成分(A)および(B)が合わせ
て、成分(A)、(B)および(C)の全重量に対し約
55〜約90重量%の量で組成物中に存在し;かつ成分
(A)対成分(B)の重量比が約1:5〜約8:1であ
るエラストマー組成物。 - 【請求項2】 ポリエステルエラストマーが、エステル
結合により頭−尾結合した多数の反復する長鎖エステル
単位および短鎖エステル単位を含むセグメント状コポリ
マーであり、短鎖エステル単位がポリエステルエラスト
マーの約25〜約95重量%を構成する、請求項1記載
のエラストマー組成物。 - 【請求項3】 ポリエステルエラストマーの長鎖エステ
ル単位が芳香族ジカルボン酸およびポリアルキレングリ
コールから誘導され、ポリエステルエラストマーの短鎖
エステル単位が芳香族ジカルボン酸および低分子量ジオ
ールから誘導される、請求項2記載のエラストマー組成
物。 - 【請求項4】 ポリエステルエラストマーが、テレフタ
ル酸およびポリ(オキシテトラメチレン)グリコールか
ら誘導される長鎖エステル単位、ならびにテレフタル酸
および1,4−ブタンジオールから誘導される短鎖エス
テル単位を含む、請求項3記載のエラストマー組成物。 - 【請求項5】 ポリエステルエラストマーが、エステル
結合により頭−尾結合した多数の反復する長鎖エステル
単位および短鎖エステル単位を含むセグメント状コポリ
エステルであって、長鎖エステル単位が構造式: −O−G−C(O)−R−C(O)− で表され、短鎖エステル単位が構造式: −O−D−C(O)−R−C(O)− で表され(これらの式中、Gは、約400を越える分子
量および約55℃より低い融点を有する少なくとも1種
の長鎖高分子グリコールから末端ヒドロキシル基を除去
した後に残る二価の基であり;Rは、テレフタル酸、お
よびテレフタル酸とイソフタル酸の混合物よりなる群か
ら独立して選択される芳香族カルボン酸からカルボキシ
ル基を除去した後に残る二価の基であり;Dは、少なく
とも約65重量%の1,4−ブタンジオールを含む少な
くとも1種の低分子量ジオールからヒドロキシル基を除
去した後に残る二価の基である)、短鎖セグメントがコ
ポリエステルの約25〜約95重量%であり、かつ短鎖
エステル単位の約50〜約100%が同等である、請求
項1記載のエラストマー組成物。 - 【請求項6】 熱可塑性ポリウレタンエラストマーが、 (i)有機ジイソシアネートと(ii)少なくとも約4
00の分子量を有するポリヒドロキシ化合物、および
(iii)連鎖延長剤の反応により製造されるセグメン
ト状ブロックコポリマーであり、その際有機ジイソシア
ネート(i)のNCO基と、成分(ii)および(ii
i)のイソシアネート反応性基の総数との比率が約0.
95:1.00〜約1.10:1.00である、請求項
3記載のエラストマー組成物。 - 【請求項7】 熱可塑性ポリウレタンエラストマーが少
なくとも約75のショアA硬さ値を有する、請求項6記
載のエラストマー組成物。 - 【請求項8】 熱可塑性ポリウレタンエラストマーの製
造に用いるポリヒドロキシ化合物が、ポリエーテロール
およびポリエステロールよりなる群から選択される、請
求項7記載のエラストマー組成物。 - 【請求項9】 熱可塑性ポリウレタンエラストマーの製
造に用いるポリヒドロキシ化合物が、エタンジオールポ
リアジペート、1,4−ブタンジオールポリアジペー
ト、エタンジオール/1,4−ブタンジオールポリアジ
ペート、1,6−ヘキサンジオール/ネオペンチルグリ
コールポリアジペート、1,6−ヘキサンジオール/
1,4−ブタンジオールポリアジペート、ポリカプロラ
クトン、およびポリ(オキシテトラメチレン)グリコー
ルよりなる群から選択されるポリエステロールである、
請求項7記載のエラストマー組成物。 - 【請求項10】 熱可塑性ポリウレタンエラストマーの
製造に用いるポリヒドロキシ化合物が約400〜約35
00の分子量を有し、1,4−ブタンジオール、エチレ
ングリコールおよびアジピン酸から誘導され;有機ジイ
ソシアネートがヘキサメチレンジイソシアネート、2−
メチル−1,5−ペンタメチレンジイソシアネート、ト
ランス−シクロヘキサン−1,4−ジイソシアネート、
4,4′−、2,4′−および2,2′−ジシクロヘキ
シルメタンジイソシアネート、1,4−ベンゼンジイソ
シアネート、2,4−および2,6−トルエンジイソシ
アネート、4,4′−、2,4′−および2,2′−ジ
フェニルメタンジイソシアネート、3,3′−ジメチル
−4,4′−ジフェニルジイソシアネート、4,4′
−、2,4′−および2,2−ジイソシアネート−1,
2−ジフェニルエタン、1,5−ナフタレンジイソシア
ネートなど、ならびにそれらの混合物よりなる群から選
択される、請求項7記載のエラストマー組成物。 - 【請求項11】 熱可塑性ポリウレタンエラストマーポ
リエステルが、 (a)少なくとも96重量%の4,4′−ジフェニルメ
タンジイソシアネートを含む有機ジイソシアネート、 (b)約600〜約3500の分子量を有するエタンジ
オール/1,4−ブタンジオールポリアジペート、およ
び (c)1,4−ブタンジオールの反応により製造され
る、請求項8記載のエラストマー組成物。 - 【請求項12】 複合共重合体が(i)約75〜約9
9.8重量%の少なくとも1種のアクリル酸C1〜C8ア
ルキル、0.1〜5重量%の架橋用モノマーおよび0.
1〜5重量%のグラフト結合用モノマーを含むモノマー
系;ならびに(ii)少なくとも50重量%のブタジエ
ンおよび0〜50重量%の1種またはそれ以上のエチレ
ン性不飽和コモノマーを含むモノマー系よりなる群から
選択されるモノマー系から誘導されるエラストマー性第
1相を有する、請求項6記載のエラストマー組成物。 - 【請求項13】 最終硬質相が、メタクリル酸C1〜C
16アルキル、スチレン、アクリロニトリル、アクリル酸
アルキル、メタクリル酸アリル、メタクリル酸ジアリル
などよりなる群から選択される1種またはそれ以上のモ
ノマーから重合された、請求項12記載のエラストマー
組成物。 - 【請求項14】 複合共重合体がさらに少なくとも1つ
の中間相を含む、請求項13記載のエラストマー組成
物。 - 【請求項15】 複合共重合体がさらに、約70〜約1
00重量%のスチレンを含むモノマー系から重合された
中間相を含む、請求項14記載のエラストマー組成物。 - 【請求項16】 複合共重合体が、少なくとも50重量
%のブタジエンおよび0〜50重量%のスチレンを含む
モノマー系から重合された第1相;メタクリル酸メチル
および所望によりスチレンを含むモノマー系から重合さ
れた最終硬質外相;ならびに所望により、スチレンを含
むモノマー系から重合された中間相を含む、請求項6記
載のエラストマー組成物。 - 【請求項17】 成分(A)および(B)が合わせて、
成分(A)、(B)および(C)の全重量を基準として
組成物の約60〜約85重量%を構成する、請求項12
記載のエラストマー組成物。 - 【請求項18】 成分(A)対(B)の重量比が約1:
3〜約8:1である、請求項17記載のエラストマー組
成物。 - 【請求項19】 本質的に(A)エステル結合により頭
−尾結合した多数の反復する短鎖セグメントおよび長鎖
セグメントを含むセグメント状コポリエステルエラスト
マーであって、短鎖セグメントが1,4−ブタンジオー
ルおよびテレフタル酸から誘導され、長鎖セグメントが
テレフタル酸およびポリ(オキシテトラメチレン)グリ
コールから誘導され、短鎖単位がコポリエステルエラス
トマーの約30〜約65重量%を構成し、コポリエステ
ルエラストマーが約35〜約50のショアD硬さ値を有
するもの;(B)エチレングリコール、1,4−ブタン
ジオールおよびアジピン酸から製造された、約1000
〜約2000の分子量を有するポリオールを、1,4−
ブタンジオールおよび4,4′−ジフェニルメタンジイ
ソシアネートと反応させることにより製造された、約8
0〜約95のショアA硬さ値を有するエラストマー性ポ
リウレタン;ならびに(C)少なくとも50重量%のブ
タジエンを含むモノマー系から形成された第1相;メタ
クリル酸メチルおよび所望によりスチレンを含むモノマ
ー系から重合された硬質最終相;ならびに所望により少
なくとも約70重量%のスチレンを含むモノマー系から
形成された1またはそれ以上の中間相を含む複合共重合
体を含み、成分(A)および(B)が合わせて、成分
(A)、(B)および(C)の全重量を基準としたエラ
ストマー組成物の約60〜約85重量%を構成し、かつ
成分(A)対成分(B)の重量比が約1:2〜約7:1
であるエラストマー組成物。 - 【請求項20】 請求項1記載のエラストマー組成物か
ら製造された成形品。 - 【請求項21】 塗装、印刷、レーザーマーキング、溶
接、接着などよりなる群から選択される1またはそれ以
上の二次加工工程を施した、請求項20記載の成形品。
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