WO2024122590A1 - 熱可塑性エラストマー組成物およびこれからなる成形体 - Google Patents
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Classifications
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Definitions
- the present invention relates to a thermoplastic elastomer composition and a molded article made from the composition.
- Bioplastics which contain materials obtained from biomass-derived raw materials, are becoming increasingly important due to growing environmental awareness and the expected decline in reserves of fossil resources such as natural gas.
- Olefin-based thermoplastic elastomers are a group of polymers that are of industrial importance among plastic materials and are used in a variety of applications, for example in the automotive sector, consumer products, packaging, pharmaceuticals and construction. Therefore, there is a demand for materials that contain thermoplastic elastomers to reduce their environmental impact.
- Patent Document 1 discloses a polymer composition containing a thermoplastic elastomer, rubber, or bioplastic, and a plasticizer, the plasticizer being a raw material product based on a plant-based raw material, or an industrial plant, or a raw material product based on an animal fat source.
- Thermoplastic elastomer compositions are required to have excellent fogging resistance (low haze) and flexibility depending on the application, molding method, etc.
- Patent Document 1 does not clarify what conditions are necessary for the composition to have excellent fogging resistance and flexibility.
- the present invention aims to provide a thermoplastic elastomer and molded article that have excellent fogging resistance (low haze) and flexibility, and can further reduce the environmental impact when a biomass-derived softener is used.
- thermoplastic elastomer composition that contains a polypropylene resin, an ethylene- ⁇ -olefin-non-conjugated polyene copolymer, and a softener in specific blend ratios, where the softener satisfies specific conditions, and a molded article that contains the thermoplastic elastomer composition, and thus completed the present invention.
- the present invention relates to the following [1] to [20].
- thermoplastic elastomer composition comprising the following components (A) to (C), which is at least partially crosslinked: (A) 100 parts by mass of an ethylene/ ⁇ -olefin/non-conjugated polyene copolymer; (B) Polypropylene-based resin: 10 to 200 parts by mass; (C) 10 to 200 parts by mass of a softener having a paraffinic carbon atom content (% C P ) of 80% or more and 100% or less, as measured in accordance with ASTM D3238-85 or ASTM D2140.
- thermoplastic elastomer composition according to [1], wherein the softener (C) includes a biomass-derived softener.
- thermoplastic elastomer composition according to any one of [1] to [3], wherein the softener (C) further has a naphthenic carbon atom content (% C N ) of 20% or less and an aromatic carbon atom content (% C A ) of 5% or less, as measured in accordance with ASTM D3238-85 or ASTM D2140.
- thermoplastic elastomer composition according to any one of [1] to [4], wherein the softener (C) has a weight average molecular weight (Mw) in terms of polystyrene measured by gel permeation chromatography (GPC) of 900 or more.
- Mw weight average molecular weight
- thermoplastic elastomer composition according to any one of [1] to [5], wherein the softener (C) has an evaporation loss of 0.2 mass% or less at 200°C and normal pressure for 1 hour.
- thermoplastic elastomer composition according to any one of [1] to [6], wherein the softener (C) has a kinetic viscosity at 40° C. of 40 mm 2 /s or more and 150 mm 2 /s or less.
- thermoplastic elastomer composition according to any one of [1] to [7], wherein the softener (C) has a density of 865 kg/ m3 or less at 15°C.
- thermoplastic elastomer composition according to any one of [1] to [8], wherein the pour point of the softener (C) is ⁇ 20° C. or lower.
- thermoplastic elastomer composition according to any one of [1] to [9], having a melt flow rate (MFR, 230°C, 10 kg load) measured in accordance with JIS K7210 of 1 to 150 g/10 min.
- thermoplastic elastomer composition according to any one of [1] to [10], wherein the polypropylene-based resin (B) is at least one selected from the group consisting of a propylene homopolymer, a random copolymer of propylene and an ⁇ -olefin other than propylene, and a block copolymer of propylene and an ⁇ -olefin other than propylene.
- the polypropylene-based resin (B) is at least one selected from the group consisting of a propylene homopolymer, a random copolymer of propylene and an ⁇ -olefin other than propylene, and a block copolymer of propylene and an ⁇ -olefin other than propylene.
- thermoplastic elastomer composition according to any one of [1] to [11], wherein the polypropylene-based resin (B) consists solely of a block copolymer of propylene and an ⁇ -olefin other than propylene.
- thermoplastic elastomer composition according to any one of [1] to [12], wherein the polypropylene-based resin (B) has a melting point of 80 to 170°C, and further contains 40 parts by mass or less of the following component (D): (D) A propylene-ethylene copolymer having a melting point of 70° C. or less or not observed at all and a density of 800 to 900 kg/m 3 .
- thermoplastic elastomer composition according to any one of [1] to [13], further comprising a crosslinking agent.
- thermoplastic elastomer composition according to any one of [14] to [16], wherein the crosslinking agent is an organic peroxide.
- thermoplastic elastomer composition according to any one of [1] to [17].
- the present invention can provide an olefin-based thermoplastic elastomer and molded article that are excellent in fogging resistance (low haze) and flexibility, and can further reduce the environmental impact when a biomass-derived softener is used.
- polymer is used to encompass homopolymers and copolymers unless otherwise specified.
- a numerical range expressed using “ ⁇ ” means a range that includes the numerical values written before and after " ⁇ " as the lower and upper limits.
- thermoplastic elastomer composition contains the following components (A) to (C), and is at least partially crosslinked: (A) 100 parts by mass of an ethylene/ ⁇ -olefin/non-conjugated polyene copolymer; (B) Polypropylene-based resin: 10 to 200 parts by mass; (C) 10 to 200 parts by mass of a softener having a paraffinic carbon atom content (% C P ) of 80% or more and 100% or less, as measured in accordance with ASTM D3238-85 or ASTM D2140.
- A 100 parts by mass of an ethylene/ ⁇ -olefin/non-conjugated polyene copolymer
- Polypropylene-based resin 10 to 200 parts by mass
- C 10 to 200 parts by mass of a softener having a paraffinic carbon atom content (% C P ) of 80% or more and 100% or less, as measured in accordance with ASTM D3238-85 or ASTM D2140.
- thermoplastic elastomer composition according to the present invention will be described in detail below.
- the ethylene/ ⁇ -olefin/non-conjugated polyene copolymer (A) (hereinafter also referred to as “copolymer (A)” and sometimes as “component (A)”) used in the present invention is a copolymer comprising ethylene, an ⁇ -olefin other than ethylene, preferably an ⁇ -olefin having 3 to 20 carbon atoms, and a non-conjugated polyene, preferably a non-conjugated diene.
- the copolymer (A) can be produced by various known methods using a Ziegler-Natta catalyst or a metallocene catalyst.
- the ethylene/ ⁇ -olefin (molar ratio) in the copolymer (A) is usually 85/15 to 55/45, and preferably 83/17 to 60/40.
- the ⁇ -olefin examples include propylene, 1-butene, 1-pentene, 1-hexene, 1-octene, 1-decene, 2-methyl-1-propene, 3-methyl-1-pentene, 4-methyl-1-pentene, and 5-methyl-1-hexene.
- the ⁇ -olefin is propylene.
- non-conjugated dienes include cyclic dienes such as dicyclopentadiene, cyclooctadiene, methylenenorbornene (e.g., 5-methylene-2-norbornene), ethylidenenorbornene (e.g., 5-ethylidene-2-norbornene), methyltetrahydroindene, 5-vinyl-2-norbornene, 5-isopropylidene-2-norbornene, 6-chloromethyl-5-isopropenyl-2-norbornene, and norbornadiene;
- chain dienes include 1,4-hexadiene, 3-methyl-1,4-hexadiene, 4-methyl-1,4-hexadiene, 5-methyl-1,4-hexadiene, 4,5-dimethyl-1,4-hexadiene, 6-methyl-1,6-octadiene, 7-methyl-1,6-octad
- the Mooney viscosity ML 1+4 (125° C.) of the copolymer (A) is usually 10-200, preferably 20-160, more preferably 40-150, and the iodine value is usually 3-25, preferably 5-25.
- the copolymer (A) can exist in any crosslinked state in the thermoplastic elastomer, including uncrosslinked, partially crosslinked, and fully crosslinked, but in the present invention, it must exist in a fully or partially crosslinked state.
- the copolymer (A) preferably has a kinetic viscosity of more than 500,000 mm 2 /s at 40° C.
- the term "more than 500,000 mm 2 /s" includes the case where the fluidity is so low that the kinetic viscosity cannot be measured.
- the thermoplastic elastomer composition of the present invention contains a polypropylene-based resin (B) (hereinafter, sometimes referred to as "component (B)").
- the polypropylene-based resin (B) used in the present invention is preferably a homopolymer of propylene or a copolymer of propylene and an olefin other than propylene.
- the polypropylene-based resin (B) is preferably at least one selected from the group consisting of a propylene homopolymer, a random copolymer of propylene and an ⁇ -olefin other than propylene, and a block copolymer of propylene and an ⁇ -olefin other than propylene.
- the polypropylene-based resin (B) consists solely of a block copolymer of propylene and an ⁇ -olefin other than propylene.
- Suitable raw material olefins other than propylene that constitute the polypropylene-based resin (B) are preferably ⁇ -olefins having 2 or 4 to 20 carbon atoms, specifically ethylene, 1-butene, 1-pentene, 1-hexene, 1-octene, 1-decene, 2-methyl-1-propene, 3-methyl-1-pentene, 4-methyl-1-pentene, 5-methyl-1-hexene, etc.
- ethylene is preferred.
- the arrangement of the monomers constituting the polypropylene resin (B) is not particularly limited as long as a resin-like product is obtained, but it may be of a random type or a block type. These polypropylene resins may be used alone or in combination of two or more types.
- the polypropylene-based resin (B) used in the present invention is preferably a propylene-based polymer having a propylene content of 40 mol% or more, and more preferably a propylene-based polymer having a propylene content of 50 mol% or more.
- propylene homopolymers propylene-ethylene block copolymers, propylene-ethylene random copolymers, propylene-ethylene-butene random copolymers, etc. are particularly preferred.
- the polypropylene resin (B) used in the present invention usually has a melting point in the range of 80 to 170°C, preferably 120 to 170°C.
- the polypropylene resin (B) used in the present invention usually has an MFR (ASTM D1238-65T, 230°C, 2.16 kg load) in the range of 0.01 to 100 g/10 min, preferably 0.05 to 50 g/10 min.
- MFR ASTM D1238-65T, 230°C, 2.16 kg load
- the polypropylene resin (B) used in the present invention preferably has an isotactic structure as a three-dimensional structure, but may also have a syndiotactic structure, a structure that is a mixture of an isotactic structure and a syndiotactic structure, or may further contain some atactic structure in addition to these structures.
- the polypropylene resin (B) used in the present invention is polymerized by various known polymerization methods.
- the polypropylene-based resin (B) used in the present invention may be a polymer obtained using only fossil fuel-derived olefins such as fossil fuel-derived propylene as a raw material, a polymer obtained using only biomass-derived olefins such as biomass-derived propylene as a raw material, or a polymer obtained using a mixture of fossil fuel-derived olefins and biomass-derived olefins as a raw material, or may be a mixture of two or more of these polymers.
- fossil fuels refer to petroleum, coal, natural gas, shale gas, and other substances that have been fossilized by the deposition and pressure of the remains of plants and animals over hundreds of millions of years, and fossil fuel-derived olefins are olefins obtained from these fossil fuels.
- 14C is not detectable in fossil-derived carbon because the time that has passed is much longer than the half-life of the 14C isotope, which is 5,730 years.
- Biomass refers to any renewable natural raw material and its residue, whether plant- or animal-derived, including fungi, yeast, algae, and bacteria, and biomass-derived olefins refers to olefins obtained from this biomass.
- Biomass-derived carbon contains a certain amount of the 14C isotope as carbon (a ratio of about 10-12 ).
- the content of polypropylene-based resin (B) is 10 to 200 parts by mass, preferably 15 to 180 parts by mass, more preferably 20 to 150 parts by mass, and even more preferably 25 to 130 parts by mass, per 100 parts by mass of ethylene- ⁇ -olefin-non-conjugated polyene copolymer (A).
- polypropylene-based resin (B) is composed of two or more polymers, the above numerical range applies to the total amount of these polymers.
- the polypropylene resin (B) preferably has a kinetic viscosity of more than 500,000 mm 2 /s at 40° C.
- the term "more than 500,000 mm 2 /s" includes the case where the fluidity is so low that the kinetic viscosity cannot be measured.
- the softener (C) used in the present invention (hereinafter, sometimes referred to as "component (C)”) has a paraffinic carbon atom content (% C P ) of 80% or more and 100% or less, measured in accordance with ASTM D3238-85 or ASTM D2140.
- % C P paraffinic carbon atom content
- the content of paraffinic carbon atoms is preferably 85% or more and 100% or less, more preferably 90% or more and 100% or less, and even more preferably 95% or more and 100% or less.
- the naphthenic carbon atom content (C N ) is usually 20% or less (i.e., 0% or more and 20% or less), preferably 15% or less (i.e., 0% or more and 15% or less), more preferably 10% or less (i.e., 0% or more and 10% or less), and even more preferably 5% or less (i.e., 0% or more and 5% or less).
- the content of aromatic carbon atoms is usually 5% or less (i.e., 0% or more and 5% or less), preferably 2.0% or less (i.e., 0% or more and 2.0% or less), more preferably 1.0% or less (i.e., 0% or more and 1.0% or less), and even more preferably 0.1% or less (i.e., 0% or more and 0.1% or less).
- the above %C P , %C N and %C A are determined by a measurement method in accordance with ASTM D3238-85 or ASTM D2140.
- the above %C P , %C N and %C A respectively mean the percentage of the paraffin carbon number to the total carbon number, the percentage of the naphthene carbon number to the total carbon number, and the percentage of the aromatic carbon number to the total carbon number, all determined by the above measurement methods.
- ASTM D3238-85 is the Standard Test Method for Calculation of Carbon Distribution and Structural Group Analysis of Petroleum Oils by the n-d-M Method, and specifies ring analysis by the n-d-M Method.
- Ring analysis by the n-d-M Method is a type of structural group analysis used in the compositional analysis of high-boiling petroleum fractions, and is a method for calculating the following carbon distribution and ring content from a formula or chart based on the measured values of the refractive index n, density d, and average molecular weight M of the sample at 20°C or 70°C.
- ASTM D2140 is related to the Standard Practice for Calculating Carbon-Type Composition of Insulating Oils of Petroleum Origin.
- the carbon-type composition of the softener (C) can be calculated using viscosity, density and refractive index, and aromatic carbon % (% C A ), naphthene carbon % (% C N ) and paraffin carbon % (% C P ) can be obtained through ring analysis.
- the softener (C) used in the present invention preferably has a weight average molecular weight (Mw) in terms of polystyrene as measured by gel permeation chromatography (GPC) of 900 or more, more preferably 950 or more, even more preferably 1000 or more, and particularly preferably 1050 or more.
- Mw weight average molecular weight
- the upper limit of the Mw is not particularly limited as long as the object of the present invention is not impaired, but is preferably 1500 or less.
- the softener (C) has an evaporation loss of preferably 0.2% by mass or less, more preferably 0.15% by mass or less, and even more preferably 0.13% by mass or less at 200°C and normal pressure for 1 hour, from the viewpoint of fogging properties.
- the evaporation loss of preferably 1.2% by mass or less, more preferably 1.0% by mass or less, and even more preferably 0.8% by mass or less at 200°C and normal pressure for 3 hours is preferably 2.5% by mass or less, more preferably 2.0% by mass or less, and even more preferably 1.5% by mass or less at 200°C and normal pressure for 5 hours.
- the thermoplastic elastomer composition of the present invention has a low content of volatile components and has good fogging properties.
- the evaporation loss for the softener (C) is specifically a value measured by the method described in "(6) Evaporation loss upon heating” in the examples below.
- the kinetic viscosity of the softener (C) at 40°C is often 500,000 mm2 /s or less, and from the viewpoints of compatibility with polypropylene resins and moldability, is preferably 200 mm2 /s or less, more preferably 150 mm2 /s or less, and even more preferably 90 mm2 /s or less.
- the kinetic viscosity of the softener (C) at 40°C is preferably 40 mm2/s or more, more preferably 50 mm2/s or more.
- the kinetic viscosity of the softener (C) is specifically a value measured at a specified measurement temperature (e.g., 40°C) in accordance with the measurement method of ASTM D 445.
- the density of the softener (C) at 15° C. is preferably 890 kg/m 3 or less, more preferably 865 kg/m 3 or less, and even more preferably 850 kg/m 3 or less.
- the density of the softener (C) at 15° C. is preferably 800 kg/m 3 or more, and more preferably 820 kg/m 3 or more.
- the density of the softener (C) is specifically a value measured at a specified measurement temperature (e.g., 15°C) in accordance with the measurement method of ASTM D 4052.
- the pour point of the softener (C) is preferably -10°C or lower, more preferably -15°C or lower, and even more preferably -20°C or lower, in terms of good low-temperature properties.
- the pour point of the softener (C) is usually -50°C or higher, preferably -40°C or higher, and more preferably -35°C or higher.
- the pour point of the softener (C) is a value measured in accordance with ASTM D-6749.
- any softener can be used as the softener (C) as long as it satisfies the above-mentioned properties.
- it may be a refined mineral oil, a synthetic oil obtained by polymerizing an olefin monomer, a biomass-derived softener described below, or a mixture of two or more of these.
- the softener (C) preferably contains a biomass-derived softener, and is more preferably a biomass-derived softener.
- a biomass-derived softener as the softener (C)
- the obtained thermoplastic elastomer composition has excellent fluidity, little color unevenness, and excellent molded appearance, and can certainly reduce the environmental load.
- biomass-derived softeners tend to have a lower density at 15°C (e.g., 865 kg/ m3 or less) than refined mineral oils and synthetic oils.
- the softener (C) when the softener (C) is a biomass-derived softener, the softener (C) tends to have a lower density at 15°C (e.g., 865 kg/ m3 or less) than refined mineral oils and synthetic oils, and is advantageous from the viewpoint of reducing the weight of the obtained molded body.
- 15°C e.g. 865 kg/ m3 or less
- the biomass-derived softener is a softener obtained using plants such as cultivated plants and natural plants, and animal fat sources as raw materials.
- the softener (C) may contain not only a biomass-derived softener but also a fossil fuel-derived softener, but from the viewpoint of more excellent reduction in environmental load, it is preferable that the softener (C) contains a biomass-derived softener and does not contain a fossil fuel-derived softener.
- a fossil fuel-derived softener means a softener obtained through a manufacturing process that includes processing steps from fossil fuels such as natural gas.
- Biomass-derived softeners obtained from plant or animal fat sources are organic compounds or mixtures of organic compounds obtained from the raw materials through a manufacturing process that includes, for example, extraction or processing steps.
- Biomass-derived softeners often contain multiple specific organic compounds derived from multiple organic compounds contained in raw materials such as plants (e.g., sugar cane, rapeseed) and animal fat sources (e.g., butter), and further contain these organic compounds in a specific compositional distribution. Therefore, it is generally difficult for a biomass-derived softener and a fossil fuel-derived softener to have the same chemical composition.
- Suitable plants that can be used as raw materials for biomass-derived softeners include, for example, trees, sunflowers, rapeseed, oilseed, corn, linseed, jojoba, peanuts, coconuts, thistles, castor beans, soybeans, palm, hemp, poppy, olives, sugar cane, sugar beets, and other grains.
- Suitable animal fat sources for the biomass-derived softener include, for example, butter, lard, tallow, hemp, herring, sardines, and other animal fats.
- the raw material for the biomass-derived softener is preferably a plant, and more preferably a cultivated plant.
- a suitable embodiment is vegetable oil obtained from plants such as the cultivated plants mentioned above.
- suitable vegetable oils include, for example, lignin oil, sunflower oil, rapeseed oil, rapeseed oil, corn oil, hemp seed oil, olive oil, linseed oil, soybean oil, palm oil, poppy seed oil, and jojoba oil.
- the raw material for the biomass-derived softener is a raw material that may contain starch, cellulose, or lignin and is obtained from plants such as the cultivated plants described above.
- these raw materials there are raw materials obtained from sugar cane or sugar beet, raw materials obtained from palm oil, raw materials obtained from sunflowers, raw materials obtained from rapeseed, etc.
- the method for producing the biomass-derived softener is not particularly limited, so long as it uses the above-mentioned plant or the above-mentioned animal fat source as a raw material and does not impair the object of the present invention.
- the biomass-derived softener can be obtained by obtaining an alcohol, such as a long-chain aliphatic alcohol, from the above-mentioned plant or the above-mentioned animal fat source, and then modifying the alcohol.
- Biomass-derived softeners tend to contain more paraffinic carbon atoms than fossil-derived softeners. On the other hand, biomass-derived softeners tend to contain no naphthenic and aromatic carbon atoms or fewer than fossil-derived softeners.
- the biomass-derived softener may contain a molecular structure derived from a plant classified into the following ( ⁇ ) to ( ⁇ ), but from the viewpoint of heat resistance, it is preferable that it does not contain such a molecular structure.
- the biomass-derived softener ( ⁇ ) of the above class ( ⁇ ) is a softener containing a fatty acid ester represented by the following formula ( ⁇ ):
- R 1 is a substituted or unsubstituted aryl group having 1 to 22 carbon atoms, preferably 1 to 10 carbon atoms, more preferably a substituted or unsubstituted phenyl group; a substituted or unsubstituted, linear or branched alkyl group having 1 to 22 carbon atoms; or a substituted or unsubstituted, linear or branched alkylene group having 1 to 22 carbon atoms and having 1 to 3 double bonds, preferably 1 double bond;
- R2 is a substituted or unsubstituted, linear or branched, saturated or unsaturated aliphatic hydrocarbon group having 1 to 21 carbon atoms, preferably a linear, saturated or unsaturated aliphatic hydrocarbon group having 1 to 21 carbon atoms, more preferably a linear unsaturated aliphatic hydrocarbon group having 1 to 3 double bonds and having 1 to 21 carbon atoms, and even more preferably a linear unsaturated aliphatic hydrocarbon group having 1
- R 1 is an alkyl group, it is preferably ethyl, propyl, butyl, pentyl, hexyl, heptyl, octyl, 2-ethyl-hexyl, nonyl, decyl, stearyl, or oleyl, and more preferably 2-ethyl-hexyl, decyl, or oleyl.
- R 1 is an alkylene group having one double bond
- the double bond is desirably located at the 9-position of the alkylene group.
- the number of carbon atoms in the groups R 1 and R 2 is the total number of carbon atoms including the number of carbon atoms in the substituents and side chains, unless otherwise specified.
- R 1 in the fatty acid ester represented by the above formula ( ⁇ ) is preferably a substituted or unsubstituted, linear or branched alkyl group having 1 to 22 carbon atoms, more preferably ethyl, propyl, butyl, pentyl, hexyl, heptyl, octyl, 2-ethyl-hexyl, nonyl, decyl, stearyl, or oleyl, and even more preferably 2-ethyl-hexyl, oleyl, or decyl.
- R 2 in the fatty acid ester represented by the above formula ( ⁇ ) is preferably a substituted or unsubstituted, linear or branched, saturated or unsaturated aliphatic hydrocarbon group having 1 to 21 carbon atoms, more preferably a linear, saturated or unsaturated aliphatic hydrocarbon group having 1 to 21 carbon atoms, even more preferably a linear unsaturated aliphatic hydrocarbon group having 1 to 21 carbon atoms and having 1 to 3 double bonds, and even more preferably a linear unsaturated aliphatic hydrocarbon group having 1 to 17 carbon atoms and having one double bond.
- Preferred fatty acid ester compounds represented by the above formula ( ⁇ ) include, for example, alkyl arachidonate, alkyl linoleate, alkyl linolenate, alkyl laurate, alkyl myristate, alkyl oleate, alkyl caprate, alkyl stearate, alkyl palmitate, alkyl caprylate, alkyl caproate, alkyl butanoate, alkyl behenate, etc.
- 2-ethylhexyl oleate, 2-ethylhexyl stearate, decyl oleate, decyl stearate, oleyl oleate, and oleyl stearate are preferred.
- the above fatty acid esters may be used alone or as a mixture of two or more types.
- the biomass-derived softener ( ⁇ ) in the above category ( ⁇ ) is a softener containing a triglyceride represented by the following formula ( ⁇ ).
- a triglyceride is an ester of glycerin in which all hydroxyl groups of a fatty acid having three hydroxyl groups are esterified.
- R 3 , R 4 and R 5 are each independently a substituted or unsubstituted, linear or branched alkyl group having 1 to 22 carbon atoms; or a substituted or unsubstituted, linear or branched alkylene group having 1 to 22 carbon atoms and having 1 to 3 double bonds, preferably 1 double bond.
- R3 , R4 and R5 in the triglyceride represented by the above formula ( ⁇ ) are all the same.
- a preferred embodiment of R3 , R4 and R5 in the triglyceride represented by the above formula ( ⁇ ) is oleyl, and another preferred embodiment is an organic group having 17 carbon atoms represented by the following formula ( ⁇ 1).
- the biomass-derived softener ( ⁇ ) of the above class ( ⁇ ) is a softener containing a dimer acid ester, which is a dimer acid-based compound represented by the following formula ( ⁇ ):
- a dimer acid ester is usually a reaction product between a dimer acid and a linear or branched, saturated or unsaturated alcohol having 1 to 22 carbon atoms and 1 to 3 carbon-carbon double bonds.
- n is an integer of 1 or more, preferably an integer of 1 to 40, and more preferably an integer of 1 to 30, and R 6 and R 7 are each independently a substituted or unsubstituted, linear or branched alkyl group having 1 to 22 carbon atoms, and are preferably methyl, ethyl, propyl, butyl, pentyl, hexyl, heptyl, octyl, 2-ethyl-hexyl, nonyl, decyl, stearyl, or oleyl.
- Dimer acid esters are esters of unsaturated fatty acid dimers. Dimer fatty acids are obtained by dimerization of each fatty acid. The esters are obtained by reacting the above dimer acids with alcohols.
- the alcohols that are the raw materials for dimer acid esters are preferably methanol, 2-ethylhexyl alcohol, tridecyl alcohol, and oleyl alcohol.
- biomass-derived softeners ( ⁇ ) to ( ⁇ ) are used as the biomass-derived softener, only one type may be used as the softener, or a mixture of two or more types may be used as the softener.
- the content of the softener (C) is 10 to 200 parts by mass, preferably 20 to 180 parts by mass, more preferably 25 to 160 parts by mass, and even more preferably 30 to 150 parts by mass, per 100 parts by mass of the ethylene- ⁇ -olefin-non-conjugated polyene copolymer (A), from the viewpoint of ensuring good fogging resistance, flexibility, and processability while suppressing bleeding of the softener.
- the thermoplastic elastomer composition of the present invention may further contain a propylene-ethylene copolymer (D) (hereinafter, sometimes referred to as "component (D)") in addition to the ethylene- ⁇ -olefin-non-conjugated polyene copolymer (A), the polypropylene resin (B), and the softener (C).
- component (D) propylene-ethylene copolymer
- the propylene-ethylene copolymer (D) that can be used in the present invention has a melting point of 70° C. or less or no melting point observed, and a density of 800 to 900 kg/m 3 .
- the propylene-ethylene copolymer (D) used in the present invention is preferably a random copolymer of propylene and ethylene.
- the propylene-ethylene copolymer (D) preferably satisfies the following (1) and (2).
- the melting point (Tm) is 70° C. or lower, preferably 60° C. or lower.
- the propylene-ethylene copolymer (D) used in the present invention usually has substantially no unsaturated bonds in the main chain.
- melt point In the propylene-ethylene copolymer (D) used in the present invention, “no melting point is observed” means that it includes so-called amorphous copolymers that do not have a melting point (Tm). Specifically, for example, it includes copolymers in which, when the melting point (Tm) is measured using DSC as described below, no melting peak with a heat of fusion ( ⁇ H) of 10 J/g or more is observed within the DSC measurement temperature range of -100 to 200°C.
- Tm melting point
- ⁇ H heat of fusion
- the propylene-ethylene copolymer (D) used in the present invention usually has a melt flow rate (MFR: measured at 230°C under a load of 2.16 kg) in the range of 0.05 to 100 g/10 min, preferably 0.1 to 50 g/10 min.
- MFR melt flow rate
- the thermoplastic elastomer composition of the present invention may or may not contain a propylene-ethylene copolymer (D).
- the content of the propylene-ethylene copolymer (D) is more than 0 parts by mass and not more than 40 parts by mass, preferably more than 0 parts by mass and not more than 35 parts by mass, more preferably more than 0 parts by mass and not more than 30 parts by mass, and even more preferably more than 0 parts by mass and not more than 25 parts by mass, per 100 parts by mass of the ethylene- ⁇ -olefin-non-conjugated polyene copolymer (A).
- thermoplastic elastomer composition of the present invention contains the ethylene- ⁇ -olefin-non-conjugated polyene copolymer (A), the polypropylene-based resin (B), the softener (C), and optionally the propylene-ethylene copolymer (D), and is at least partially crosslinked.
- thermoplastic elastomer composition of the present invention preferably satisfies the following requirement (1), and more preferably satisfies the following requirements (1) and (2): (1)
- the melt flow rate (MFR, 230° C., 10 kg load) measured in accordance with JIS K7210 is 1 to 150 g/10 min.
- the Shore A hardness (instantaneous value) measured in accordance with JIS K6253 using three 2 mm thick press sheets stacked together to form a thickness of 6 mm is 50 to 100.
- the melt flow rate specified in the above requirement (1) is preferably 1 to 50 g/10 min, more preferably 1 to 30 g/10 min, even more preferably 1 to 20 g/10 min, and particularly preferably 5 to 20 g/10 min.
- the Shore A hardness (instantaneous value) specified in the above requirement (2) is preferably 40 to 100, more preferably 45 to 97, and even more preferably 50 to 95. Specifically, the Shore A hardness (instantaneous value) can be measured by the method described in the examples below.
- thermoplastic elastomer composition of the present invention may consist only of the ethylene- ⁇ -olefin-non-conjugated polyene copolymer (A), the polypropylene resin (B), and the softener (C), as long as at least a portion of the composition is crosslinked.
- thermoplastic elastomer composition of the present invention may consist only of the ethylene- ⁇ -olefin-non-conjugated polyene copolymer (A), the polypropylene resin (B), the softener (C), and the propylene-ethylene copolymer (D).
- thermoplastic elastomer composition of the present invention may contain other components (hereinafter referred to as "other components") that do not fall under the categories of components (A) to (D).
- thermoplastic elastomer composition of the present invention is usually carried out in the presence of a crosslinking agent. Therefore, in one preferred embodiment of the thermoplastic elastomer composition of the present invention, the thermoplastic elastomer composition of the present invention further contains a crosslinking agent described below. In this case, the thermoplastic elastomer composition of the present invention may further contain a crosslinking aid described below.
- thermoplastic elastomer composition of the present invention may further contain a crosslinking agent as described above.
- the crosslinking agent include commonly used crosslinking agents such as organic peroxides, phenolic resins, sulfur, hydrosilicone compounds, amino resins, quinones or derivatives thereof, amine compounds, azo compounds, epoxy compounds, isocyanates, and thermosetting elastomers.
- the crosslinking agent is an organic peroxide.
- organic peroxides include dicumyl peroxide, di-tert-butyl peroxide, 2,5-dimethyl-2,5-di-(tert-butylperoxy)hexane, 2,5-dimethyl-2,5-di-(tert-butylperoxy)hexyne-3, 1,3-bis(tert-butylperoxyisopropyl)benzene, 1,1-bis(tert-butylperoxy)-3,3,5-trimethylcyclohexane, N-butyl-4,4-bis(tert-butylperoxy)valerate, benzoyl peroxide, p-chlorobenzoyl peroxide, 2,4-dichlorobenzoyl peroxide, tert-butylperoxybenzoate, tert-butylperbenzoate, tert-butylperoxyisopropylcarbonate, diacetyl peroxide, lauroyl
- the crosslinking agent such as organic peroxide can be used in an amount of 0.05 to 3 parts by mass, preferably 0.10 to 1 part by mass, per 100 parts by mass of the ethylene- ⁇ -olefin-non-conjugated polyene copolymer (A).
- amount of the crosslinking agent particularly the amount of the organic peroxide, is within the above range, the resulting thermoplastic elastomer composition tends to have sufficient heat resistance, tensile properties, and rubber elasticity while also having a certain level of moldability.
- the resulting thermoplastic elastomer composition When the amount of the crosslinking agent, particularly the amount of the organic peroxide, is less than the above range, the resulting thermoplastic elastomer composition has a low degree of crosslinking and therefore does not have sufficient heat resistance, tensile properties, or rubber elasticity. When the amount is more than the above range, the resulting thermoplastic elastomer composition may have an excessively high degree of crosslinking, resulting in reduced moldability.
- the amount of such a crosslinking agent such as an organic peroxide is preferably less than the above amount, ie, 0.10 to 0.30 parts by mass per 100 parts by mass of the ethylene- ⁇ -olefin-non-conjugated polyene copolymer (A), in order to obtain a good appearance of the extruded sheet.
- a crosslinking aid can be blended in the crosslinking treatment with the organic peroxide. That is, when the thermoplastic elastomer composition of the present invention contains the organic peroxide as the crosslinking agent, the thermoplastic elastomer composition may further contain a crosslinking aid.
- crosslinking aids examples include crosslinking aids that are generally used in crosslinking treatment with organic peroxides, such as sulfur, p-quinone dioxime, p,p'-dibenzoylquinone dioxime, N-methyl-N-4-dinitrosoaniline, nitrosobenzene, diphenyl guanidine, and trimethylolpropane-N,N'-m-phenylenedimaleimide, as well as polyfunctional methacrylate monomers such as divinylbenzene, triallyl cyanurate, ethylene glycol dimethacrylate, diethylene glycol dimethacrylate, polyethylene glycol dimethacrylate, trimethylolpropane trimethacrylate, and allyl methacrylate, and polyfunctional vinyl monomers such as vinyl butyrate and vinyl stearate.
- organic peroxides such as sulfur, p-quinone dioxime, p,p'-dibenzoylquinone dioxi
- divinylbenzene is the most preferable in the present invention.
- Divinylbenzene is easy to handle and has good compatibility with the ethylene- ⁇ -olefin-non-conjugated polyene copolymer and polypropylene resin, which are the main components of the above crosslinked material, and has the effect of solubilizing organic peroxides and acts as a dispersant for organic peroxides, so that the crosslinking effect by heat treatment is uniform, and a thermoplastic elastomer composition with a good balance between fluidity and physical properties can be obtained.
- the crosslinking aid as described above can be used in an amount of usually 5 parts by mass or less, preferably 0.05 to 3 parts by mass, per 100 parts by mass of the ethylene- ⁇ -olefin-non-conjugated polyene copolymer (A).
- decomposition accelerators such as tertiary amines such as triethylamine, tributylamine, and 2,4,6-tri(dimethylamino)phenol, and naphthenates of aluminum, cobalt, vanadium, copper, calcium, zirconium, manganese, magnesium, lead, and mercury may be used.
- thermoplastic elastomer composition of the present invention may further contain, as the "other components” mentioned above, other rubbers (hereinafter “other rubbers") that do not fall under the category of the ethylene- ⁇ -olefin-non-conjugated polyene copolymer (A), the polypropylene resin (B), or the propylene-ethylene copolymer (D) in addition to the ethylene- ⁇ -olefin-non-conjugated polyene copolymer (A).
- the amount of the "other rubbers” that can be used in the present invention is preferably 50 parts by mass or less per 100 parts by mass of the ethylene- ⁇ -olefin-non-conjugated polyene copolymer (A).
- rubber examples include diene rubbers such as styrene-butadiene rubber (SBR), acrylonitrile-butadiene rubber (NBR), natural rubber (NR), and butyl rubber (IIR), as well as SEBS and polyisobutylene.
- SBR styrene-butadiene rubber
- NBR acrylonitrile-butadiene rubber
- NR natural rubber
- IIR butyl rubber
- SEBS polyisobutylene
- thermoplastic elastomer composition of the present invention may contain, as the "other components", additives such as heat stabilizers, antistatic agents, weather stabilizers, antioxidants, fillers, colorants, lubricants, etc., in addition to the above-mentioned crosslinking agents, crosslinking assistants, and "other rubbers", to the extent that the object of the present invention is not impaired.
- additives such as heat stabilizers, antistatic agents, weather stabilizers, antioxidants, fillers, colorants, lubricants, etc.
- 30 parts by mass or less of components other than the ethylene- ⁇ -olefin-non-conjugated polyene copolymer (A), the polypropylene resin (B), the softener (C), and the optional propylene-ethylene copolymer (D) are blended per 100 parts by mass of the elastomer composition of the present invention, but the present invention is not limited to this.
- thermoplastic elastomer composition of the present invention can be obtained by crosslinking a mixture containing the ethylene- ⁇ -olefin-non-conjugated polyene copolymer (A), the polypropylene resin (B), and the softener (C).
- the crosslinking can be performed by a known dynamic crosslinking method.
- the dynamic crosslinking method means performing dynamic heat treatment in the presence of a crosslinking agent, and "dynamically performing heat treatment” means kneading in a molten state.
- the mixture is dynamically crosslinked in the presence of the crosslinking agent (i.e., the mixture is kneaded in a molten state in the presence of a crosslinking agent, and at least a part of the ethylene- ⁇ -olefin-non-conjugated polyene copolymer (A) is crosslinked in a state in which a shear force is applied to the mixture), thereby obtaining a crosslinked thermoplastic elastomer composition.
- the crosslinking agent i.e., the mixture is kneaded in a molten state in the presence of a crosslinking agent, and at least a part of the ethylene- ⁇ -olefin-non-conjugated polyene copolymer (A) is crosslinked in a state in which a shear force is applied to the mixture
- the crosslinking agent may be blended in the mixture containing the ethylene- ⁇ -olefin-non-conjugated polyene copolymer (A) and the polypropylene resin (B) in the form of a crosslinking agent mixture containing the crosslinking agent and the softener (C) diluted with the softener (C).
- the crosslinking agent mixture may further contain the crosslinking assistant agent.
- the crosslinking agent mixture may further contain the organic peroxide.
- the order in which the ethylene- ⁇ -olefin-non-conjugated polyene copolymer (A), the polypropylene resin (B), the softener (C), the crosslinking agent, and the crosslinking aid added as necessary are mixed is not particularly important, but for example, the ethylene- ⁇ -olefin-non-conjugated polyene copolymer (A), the polypropylene resin (B), and the crosslinking agent mixture may be mixed first, and then the softener (C) may be further added.
- thermoplastic elastomer composition further containing the optional propylene-ethylene copolymer (D)
- a mixture containing the ethylene- ⁇ -olefin-non-conjugated polyene copolymer (A), the polypropylene-based resin (B), the softener (C), and the propylene-ethylene copolymer (D) can be obtained by the same method.
- Such a mixture can be obtained, for example, by adding the crosslinking agent or a crosslinking agent mixture containing the crosslinking agent and the softener (C) to a mixture containing the ethylene- ⁇ -olefin-non-conjugated polyene copolymer (A), the polypropylene-based resin (B), and the propylene-ethylene copolymer (D).
- the softener (C) may be further added to the obtained mixture after the step of adding the crosslinking agent mixture.
- the dynamic heat treatment in the present invention is preferably carried out in a non-open type apparatus, and is preferably carried out under an inert gas atmosphere such as nitrogen or carbon dioxide.
- the heat treatment temperature is in the range of from the melting point of the polypropylene resin (B) to 300°C, usually 150 to 290°C, preferably 170 to 270°C.
- the kneading time is usually 1 to 20 minutes, preferably 1 to 10 minutes.
- the applied shear force is in the range of a shear rate of 10 to 10,000 sec -1 , preferably 100 to 5,000 sec -1 .
- a mixing roll As a kneading device, a mixing roll, an intensive mixer (e.g., a Banbury mixer, a kneader), a single-screw or twin-screw extruder, etc. can be used, but a non-open type device is preferred, and among these, a twin-screw extruder is particularly preferred.
- an intensive mixer e.g., a Banbury mixer, a kneader
- twin-screw extruder etc.
- thermoplastic elastomer of the present invention is desirably subjected to static heat treatment in hot air after the dynamic heat treatment described above.
- the heat treatment is preferably carried out at 80 to 130°C for about 1 to 10 hours. This heat treatment can remove any residual crosslinking agent, reduce the odor of the resulting product, or produce a product with good fogging properties.
- the molded article obtained by the present invention contains the thermoplastic elastomer composition of the present invention.
- the molded article can be a film or a sheet.
- the molded article can be used as an interior material for automobiles.
- the molded article can be suitably used as, for example, a surface layer of an interior material for automobiles.
- the molded article of the present invention can be obtained by molding the thermoplastic elastomer composition using various molding methods.
- the molding methods include injection molding, extrusion molding, vacuum molding, compressed air molding, blow molding, calendar molding, and foam molding.
- the thermoplastic elastomer composition of the present invention contains ethylene- ⁇ -olefin-non-conjugated polyene copolymer (A), polypropylene resin (B), and softener (C), and therefore has excellent high-temperature fluidity and extrusion moldability. Therefore, it can be molded using molding equipment conventionally used for compression molding, transfer molding, injection molding, extrusion molding, and the like.
- thermoplastic elastomer composition when producing an automobile interior material from the thermoplastic elastomer composition, it can usually be produced according to the following conventional method.
- the plastic is fed into a plastic processing machine such as a T-die extrusion molding machine or a calendar molding machine, and molded into the desired shape such as a sheet.
- a plastic processing machine such as a T-die extrusion molding machine or a calendar molding machine
- the desired shape is formed using injection molding.
- the skin layer of the automotive interior material of the present invention can be provided with a surface layer containing at least one polymer selected from the group consisting of polyurethane, saturated polyester, acrylic ester resin, polyvinyl chloride, and isocyanate resin.
- the saturated polyesters used to form such surface layers include polyethylene terephthalate, polybutylene terephthalate, and derivatives thereof.
- the acrylic ester resins used include polymethyl (meth)acrylate, polyisobutyl (meth)acrylate, and poly 2-ethylhexyl (meth)acrylate.
- the isocyanate resins used include polyhexamethylene diisocyanate and polyisophorone diisocyanate.
- Such a surface layer is preferably 300 ⁇ m or less.
- a primer layer can be interposed between the skin layer and such a surface layer.
- the automotive interior material of the present invention can form a laminate with a polyolefin foam or a laminate with a polyolefin resin.
- the polyolefin used here include polyethylene and polypropylene.
- the polypropylene include the polypropylene-based resins used in the production of the thermoplastic elastomer composition of the present invention.
- Such laminates are produced, for example, by extruding the thermoplastic elastomer composition using an extruder equipped with a T-die, and passing the extruded molten sheet-like thermoplastic elastomer composition between a pair of rolls while it is laminated with a polyolefin foam sheet, or by sequential injection molding of the polyolefin resin and the thermoplastic elastomer.
- the automotive interior material of the present invention is primarily used as the surface layer of door trim, instrument panels, ceilings, steering wheels, console boxes, seats, etc.
- melt flow rate (MFR) The melt flow rate of the thermoplastic elastomer compositions obtained in the Examples and Comparative Examples was measured at 230° C. under a load of 10 kg in accordance with JIS K 7210.
- the difference (W0-W1) between the weight (mass) before heating (W0) and the weight (mass) after heating (W1) was calculated, and the percentage of the difference (W0-W1) to the weight (mass) before heating (W0) was taken as the loss on evaporation on heating.
- the heating was carried out under three conditions: "100°C x 100 hours in air”, “100°C x 200 hours in air”, and “100°C x 300 hours in air”, and the loss on evaporation due to heating under each condition was calculated.
- the heating was carried out under three conditions: "200°C x 1 hour in air”, “200°C x 3 hours in air”, and “200°C x 5 hours in air”, and the loss on evaporation due to heating under each condition was calculated.
- the iodine value of the ethylene/ ⁇ -olefin/non-conjugated polyene copolymer (A) was determined by titration. Specifically, the measurement was performed in the following manner.
- copolymer 0.5 g was dissolved in 60 ml of carbon tetrachloride, a small amount of Wiss's reagent and 20% potassium iodide solution were added, and the solution was titrated with 0.1 mol/L sodium thiosulfate solution. Near the end point, starch indicator was added, and the solution was titrated while stirring well until the pale purple color disappeared, and the amount of halogen consumed per 100 g of sample was calculated in grams of iodine.
- the naphthenic carbon atom ratio, paraffinic carbon atom content, and aromatic carbon atom ratio were measured in accordance with ASTM D2140, but they may be measured in accordance with ASTM D3238-85 instead.
- Measurement equipment Tosoh Corporation (gel permeation chromatograph HLC-8321 GPC) Column: (2x TSKgel GMH6-HT + 2x TSKgel GMH6-HTL (both 7.5 mm ID x 30 cm, Tosoh Corporation) Solvent: o-dichlorobenzene; ODCB (containing 0.025% BHT) Column temperature: 140 ° C. Concentration: 0.1% Flow rate: 1.0 mL/min Detector: differential refractometer (RI) Column calibration: monodisperse polystyrene (Tosoh Corporation); #3 standard set Molecular weight conversion: Polystyrene conversion/standard conversion method
- the compound represented by the formula (II) (t-butylamido)-dimethyl( ⁇ 5 -2-methyl-s-indacen-1-yl)silanetitanium (II) was continuously fed to the polymerization reactor at a feed rate of 0.003 mmol/h.
- A-1 The physical properties of the obtained copolymer (hereinafter referred to as "A-1") are shown below.
- A-2 The physical properties of the obtained copolymer (hereinafter referred to as "A-2") are shown below.
- B-1 propylene-ethylene block copolymer
- C-1 softener (manufactured by Hansen & Rosenthal, product name "VIVA-B-FIX10227”) (hereinafter referred to as "C-1") having the physical properties shown in Table 1 below was used.
- Softener (C'-1) manufactured by Idemitsu Kosan Co., Ltd., trade name "Diana Process Oil PW-100"
- Softener (C'-2) manufactured by Hansen & Rosenthal, trade name "PIONIER 2071 P"
- C'-2 manufactured by Hansen & Rosenthal
- Softener (C'-3) manufactured by Hansen & Rosenthal China, trade name "PIONIER 2275" (hereinafter referred to as "C'-3").
- Crosslinking agent organic peroxide (2,5-dimethyl-2,5-di(tert-butylperoxy)hexyne-3, trade name: Perhexyne 25B, manufactured by Nippon Oil & Fats Co., Ltd.)
- Crosslinking aid divinylbenzene (product name: DVB-810, manufactured by Nippon Steel Chemical & Material Co., Ltd.)
- the crosslinking agent and the crosslinking aid were used in the form of a crosslinking agent mixture obtained by mixing 100 parts by mass of the crosslinking aid and 100 parts by mass of the softener with respect to 100 parts by mass of the crosslinking agent.
- the softener (C-1) or the softener (C'-1) described above in "(C) Softener and other softeners” was used.
- Example 1 100 parts by mass of the ethylene/ ⁇ -olefin/non-conjugated polyene copolymer (A-1); 100 parts by mass of the polypropylene-based resin (B-1); A crosslinking agent mixture consisting of 0.28 parts by mass of an organic peroxide (manufactured by Nippon Oil & Fats Co., Ltd., product name: Perhexyne 25B) as a crosslinking agent, 0.28 parts by mass of divinylbenzene as a crosslinking aid, and 0.28 parts by mass of a softener (C-1) was thoroughly mixed in a Henschel mixer.
- a crosslinking agent mixture consisting of 0.28 parts by mass of an organic peroxide (manufactured by Nippon Oil & Fats Co., Ltd., product name: Perhexyne 25B) as a crosslinking agent, 0.28 parts by mass of divinylbenzene as a crosslinking aid, and 0.28 parts by mass of a
- thermoplastic elastomer composition Pellets of a thermoplastic elastomer composition were produced in the same manner as in Example 1, except that the raw materials and their amounts used were changed as shown in Table 2 below.
- Example 2 Pellets of thermoplastic elastomer composition were produced in the same manner as in Example 1, except that the raw materials used and the amounts blended were changed as shown in the following Table 3.
- Table 3 for the blending amount of copolymer (A-2), the value shown in the upper row represents the total amount as oil-extended rubber, and the value shown in italics in parentheses in the lower row represents the amount of copolymer component (i.e., the amount remaining after subtracting the amount of oil contained in the oil-extended rubber from the total amount as oil-extended rubber).
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Abstract
本発明は、耐フォギング性(低かすみ性)および柔軟性に優れ、バイオマス由来の軟化剤を用いた場合にはさらに環境負荷を低減し得る熱可塑性エラストマーおよび成形体を提供することを目的とする。(A)エチレン・α-オレフィン・非共役ポリエン共重合体100質量部;(B)ポリプロピレン系樹脂 10~200質量部;および、(C)ゲルパーミエーションクロマトグラフィー(GPC)で測定した、ASTM D3238-85、またはASTM D2140に準拠して測定されるパラフィン系炭素原子の含有量(%CP)が80%以上100%以下である軟化剤 10~200質量部を含有し、少なくとも一部が架橋されてなる熱可塑性エラストマー組成物。
Description
本発明は、熱可塑性エラストマー組成物およびこれからなる成形体に関する。
バイオマス由来の原料から得られる材料を含むバイオプラスチックは、環境意識の高まり、天然ガスなどの化石資源の貯蔵量の減少が予期されることなどから、ますます重要性を増している。
プラスチック材料の中でもオレフィン系熱可塑性エラストマーは、産業的に重要となっているポリマーグループであり、様々な用途、例えば自動車分野、消費者製品、包装、医薬品および建築分野で使用されている。そのため熱可塑性エラストマーを含む材料でも、環境負荷を低減することが求められている。
この熱可塑性エラストマーには、柔軟性及びゴム弾性を増す目的で鉱物油軟化剤などの軟化剤を配合することが知られている。これに関し、熱可塑性エラストマーを含む組成物に配合する軟化剤あるいは可塑剤として、バイオマス由来の原料から得られるものを採用する試みもなされている。例えば、特許文献1には、熱可塑性エラストマー、ゴムまたはバイオプラスチックと、可塑剤を含み、その可塑剤が、植物系原料、または産業用植物をベースとする原料製品、または動物系脂肪源をベースとする原料製品である、ポリマー組成物が開示されている。
熱可塑性エラストマー組成物では、その用途、成形方法などに応じて、耐フォギング性(低かすみ性)および柔軟性に優れることが求められる。しかし、特許文献1では、その組成物が、耐フォギング性および柔軟性に優れるためにはどのような条件が必要であるのか、明らかにされていない。
そこで、本発明は、耐フォギング性(低かすみ性)および柔軟性に優れ、バイオマス由来の軟化剤を用いた場合にはさらに環境負荷を低減し得る熱可塑性エラストマーおよび成形体を提供することを目的とする。
本発明者は、上記課題を解決すべく鋭意検討した結果、ポリプロピレン系樹脂、エチレン・α-オレフィン・非共役ポリエン共重合体、軟化剤を特定の配合割合で含み、その軟化剤が特定の条件を満たす軟化剤である熱可塑性エラストマー組成物、およびその熱可塑性エラストマー組成物を含む成形体により、上記課題を解決できることを見出し、本発明を完成するに至った。
すなわち、本発明は、次の[1]~[20]に関する。
[1]
下記(A)~(C)の成分を含有し、少なくとも一部が架橋されてなる熱可塑性エラストマー組成物。
(A)エチレン・α-オレフィン・非共役ポリエン共重合体100質量部;
(B)ポリプロピレン系樹脂 10~200質量部;
(C)ASTM D3238-85、またはASTM D2140に準拠して測定されるパラフィン系炭素原子の含有量(%CP)が80%以上100%以下である軟化剤 10~200質量部。
下記(A)~(C)の成分を含有し、少なくとも一部が架橋されてなる熱可塑性エラストマー組成物。
(A)エチレン・α-オレフィン・非共役ポリエン共重合体100質量部;
(B)ポリプロピレン系樹脂 10~200質量部;
(C)ASTM D3238-85、またはASTM D2140に準拠して測定されるパラフィン系炭素原子の含有量(%CP)が80%以上100%以下である軟化剤 10~200質量部。
[2]
前記軟化剤(C)がバイオマス由来軟化剤を含む[1]に記載の熱可塑性エラストマー組成物。
前記軟化剤(C)がバイオマス由来軟化剤を含む[1]に記載の熱可塑性エラストマー組成物。
[3]
前記軟化剤(C)がバイオマス由来軟化剤である[1]に記載の熱可塑性エラストマー組成物。
前記軟化剤(C)がバイオマス由来軟化剤である[1]に記載の熱可塑性エラストマー組成物。
[4]
前記軟化剤(C)は、さらにASTM D3238-85、またはASTM D2140に準拠して測定されるナフテン系炭素原子の含有量(%CN)が20%以下かつアロマ系炭素原子の含有量(%CA)が5%以下である、[1]~[3]のいずれかに記載の熱可塑性エラストマー組成物。
前記軟化剤(C)は、さらにASTM D3238-85、またはASTM D2140に準拠して測定されるナフテン系炭素原子の含有量(%CN)が20%以下かつアロマ系炭素原子の含有量(%CA)が5%以下である、[1]~[3]のいずれかに記載の熱可塑性エラストマー組成物。
[5]
前記軟化剤(C)は、ゲルパーミエーションクロマトグラフィー(GPC)で測定したポリスチレン換算の重量平均分子量(Mw)が900以上である、[1]~[4]のいずれかに記載の熱可塑性エラストマー組成物。
前記軟化剤(C)は、ゲルパーミエーションクロマトグラフィー(GPC)で測定したポリスチレン換算の重量平均分子量(Mw)が900以上である、[1]~[4]のいずれかに記載の熱可塑性エラストマー組成物。
[6]
前記軟化剤(C)の、200℃、常圧、1時間での蒸発減量が0.2質量%以下である、[1]~[5]のいずれかに記載の熱可塑性エラストマー組成物。
前記軟化剤(C)の、200℃、常圧、1時間での蒸発減量が0.2質量%以下である、[1]~[5]のいずれかに記載の熱可塑性エラストマー組成物。
[7]
前記軟化剤(C)は、40℃における動粘度が40mm2/s以上、150mm2/s以下である、[1]~[6]のいずれかに記載の熱可塑性エラストマー組成物。
前記軟化剤(C)は、40℃における動粘度が40mm2/s以上、150mm2/s以下である、[1]~[6]のいずれかに記載の熱可塑性エラストマー組成物。
[8]
前記軟化剤(C)の15℃における密度が865kg/m3以下である、[1]~[7]のいずれかに記載の熱可塑性エラストマー組成物。
前記軟化剤(C)の15℃における密度が865kg/m3以下である、[1]~[7]のいずれかに記載の熱可塑性エラストマー組成物。
[9]
前記軟化剤(C)の流動点が-20℃以下である、[1]~[8]のいずれかに記載の熱可塑性エラストマー組成物。
前記軟化剤(C)の流動点が-20℃以下である、[1]~[8]のいずれかに記載の熱可塑性エラストマー組成物。
[10]
JIS K7210に準拠して測定したメルトフローレート(MFR、230℃、10kg荷重)が1~150g/10分である、[1]~[9]のいずれかに記載の熱可塑性エラストマー組成物。
JIS K7210に準拠して測定したメルトフローレート(MFR、230℃、10kg荷重)が1~150g/10分である、[1]~[9]のいずれかに記載の熱可塑性エラストマー組成物。
[11]
前記ポリプロピレン系樹脂(B)が、プロピレン単独重合体、プロピレンとプロピレン以外のα-オレフィンとのランダム共重合体、および、プロピレンとプロピレン以外のα-オレフィンとのブロック共重合体からなる群より選ばれる少なくとも1種である、[1]~[10]のいずれかに記載の熱可塑性エラストマー組成物。
前記ポリプロピレン系樹脂(B)が、プロピレン単独重合体、プロピレンとプロピレン以外のα-オレフィンとのランダム共重合体、および、プロピレンとプロピレン以外のα-オレフィンとのブロック共重合体からなる群より選ばれる少なくとも1種である、[1]~[10]のいずれかに記載の熱可塑性エラストマー組成物。
[12]
前記ポリプロピレン系樹脂(B)がプロピレンとプロピレン以外のα-オレフィンとのブロック共重合体のみからなる、[1]~[11]のいずれかに記載の熱可塑性エラストマー組成物。
前記ポリプロピレン系樹脂(B)がプロピレンとプロピレン以外のα-オレフィンとのブロック共重合体のみからなる、[1]~[11]のいずれかに記載の熱可塑性エラストマー組成物。
[13]
前記ポリプロピレン系樹脂(B)の融点が80~170℃であり、かつ、下記(D)の成分をさらに40質量部以下含有する、[1]~[12]のいずれかに記載の熱可塑性エラストマー組成物。
(D)融点が70℃以下または観測されず、密度が800~900kg/m3であるプロピレン・エチレン共重合体。
前記ポリプロピレン系樹脂(B)の融点が80~170℃であり、かつ、下記(D)の成分をさらに40質量部以下含有する、[1]~[12]のいずれかに記載の熱可塑性エラストマー組成物。
(D)融点が70℃以下または観測されず、密度が800~900kg/m3であるプロピレン・エチレン共重合体。
[14]
さらに架橋剤を含む、[1]~[13]のいずれかに記載の熱可塑性エラストマー組成物。
さらに架橋剤を含む、[1]~[13]のいずれかに記載の熱可塑性エラストマー組成物。
[15]
前記架橋剤を、エチレン・α-オレフィン・非共役ポリエン共重合体(A)100質量部に対して0.05~3質量部含む[14]に記載の熱可塑性エラストマー組成物。
前記架橋剤を、エチレン・α-オレフィン・非共役ポリエン共重合体(A)100質量部に対して0.05~3質量部含む[14]に記載の熱可塑性エラストマー組成物。
[16]
前記架橋剤を、エチレン・α-オレフィン・非共役ポリエン共重合体(A)100質量部に対して0.10~1質量部含む[14]に記載の熱可塑性エラストマー組成物。
前記架橋剤を、エチレン・α-オレフィン・非共役ポリエン共重合体(A)100質量部に対して0.10~1質量部含む[14]に記載の熱可塑性エラストマー組成物。
[17]
前記架橋剤が、有機過酸化物である、[14]~[16]のいずれかに記載の熱可塑性エラストマー組成物。
前記架橋剤が、有機過酸化物である、[14]~[16]のいずれかに記載の熱可塑性エラストマー組成物。
[18]
[1]~[17]のいずれかに記載の熱可塑性エラストマー組成物を含む成形体。
[1]~[17]のいずれかに記載の熱可塑性エラストマー組成物を含む成形体。
[19]
[18]に記載の成形体からなるフィルムまたはシート。
[18]に記載の成形体からなるフィルムまたはシート。
[20]
[19]に記載の成形体からなる自動車用内装材。
[19]に記載の成形体からなる自動車用内装材。
本発明によれば、耐フォギング性(低かすみ性)および柔軟性に優れ、バイオマス由来の軟化剤を用いた場合にはさらに環境負荷を低減し得るオレフィン系熱可塑性エラストマーおよび成形体を提供することができる。
以下、本発明の具体的な実施形態について詳細に説明するが、本発明は、以下の実施形態に何ら限定されるものではなく、本発明の目的の範囲内において、適宜変更を加えて実施することができる。
ここで、本明細書において、「重合体」なる表現は、別途の記載がない限り、単独重合体および共重合体を包括する意味で用いられる。
本明細書において、「~」を用いて表される数値範囲は、「~」の前後に記載される数値を下限値及び上限値として含む範囲を意味する。
また、本明細書において、組成物中の各成分の量について言及する場合、組成物中に各成分に該当する物質が複数存在する場合には、特に断らない限り、組成物中に存在する複数の物質の合計量を意味する。
[熱可塑性エラストマー組成物]
本発明に係る熱可塑性エラストマー組成物は、下記(A)~(C)の成分を含有し、少なくとも一部が架橋されてなる:
(A)エチレン・α-オレフィン・非共役ポリエン共重合体100質量部;
(B)ポリプロピレン系樹脂 10~200質量部;
(C)ASTM D3238-85、またはASTM D2140に準拠して測定されるパラフィン系炭素原子の含有量(%CP)が80%以上100%以下である軟化剤 10~200質量部。
本発明に係る熱可塑性エラストマー組成物は、下記(A)~(C)の成分を含有し、少なくとも一部が架橋されてなる:
(A)エチレン・α-オレフィン・非共役ポリエン共重合体100質量部;
(B)ポリプロピレン系樹脂 10~200質量部;
(C)ASTM D3238-85、またはASTM D2140に準拠して測定されるパラフィン系炭素原子の含有量(%CP)が80%以上100%以下である軟化剤 10~200質量部。
以下、本発明に係る熱可塑性エラストマー組成物について詳述する。
<エチレン・α-オレフィン・非共役ポリエン共重合体(A)>
本発明で用いられるエチレン・α-オレフィン・非共役ポリエン共重合体(A)(以下「共重合体(A)」ともいい、「成分(A)」と呼ばれる場合もある。)は、エチレンと、エチレン以外のα-オレフィン、好ましくは炭素数3~20のα-オレフィンと、非共役ポリエン、好ましくは非共役ジエンとからなる共重合体である。
本発明で用いられるエチレン・α-オレフィン・非共役ポリエン共重合体(A)(以下「共重合体(A)」ともいい、「成分(A)」と呼ばれる場合もある。)は、エチレンと、エチレン以外のα-オレフィン、好ましくは炭素数3~20のα-オレフィンと、非共役ポリエン、好ましくは非共役ジエンとからなる共重合体である。
前記共重合体(A)は、チーグラー・ナッタ型触媒やメタロセン触媒を用いた公知の様々な方法によって製造することができる。
前記共重合体(A)におけるエチレン/α-オレフィン(モル比)は、通常85/15~55/45、好ましくは83/17~60/40である。
前記α-オレフィンとしては、具体的には、プロピレン、1-ブテン、1-ペンテン、1-ヘキセン、1-オクテン、1-デセン、2-メチル-1-プロペン、3-メチル-1-ペンテン、4-メチル-1-ペンテン、5-メチル-1-ヘキセン等が挙げられる。本発明の好適な態様の1つにおいて、前記α-オレフィンはプロピレンである。
前記非共役ジエンとしては、具体的には、ジシクロペンタジエン、シクロオクタジエン、メチレンノルボルネン(例えば、5-メチレン-2-ノルボルネン)、エチリデンノルボルネン(例えば、5-エチリデン-2-ノルボルネン)、メチルテトラヒドロインデン、5-ビニル-2-ノルボルネン、5-イソプロピリデン-2-ノルボルネン、6-クロロメチル-5-イソプロペニル-2-ノルボルネン、ノルボルナジエン等の環状ジエン;
1,4-ヘキサジエン、3-メチル-1,4-ヘキサジエン、4-メチル-1,4-ヘキサジエン、5-メチル-1,4-ヘキサジエン、4,5-ジメチル-1,4-ヘキサジエン、6-メチル-1,6-オクタジエン、7-メチル-1,6-オクタジエン、6-エチル-1,6-オクタジエン、6-プロピル-1,6-オクタジエン、6-ブチル-1,6-オクタジエン、6-メチル-1,6-ノナジエン、7-メチル-1,6-ノナジエン、6-エチル-1,6-ノナジエン、7-エチル-1,6-ノナジエン、6-メチル-1,6-デカジエン、7-メチル-1,6-デカジエン、6-メチル-1,6-ウンデカジエン、7-メチル-1,6-オクタジエン等の鎖状ジエンが挙げられる。本発明の好適な態様の1つにおいて、前記非共役ジエンは環状ジエンである。ここで、特に好ましい環状ジエンの例として、5-エチリデン-2-ノルボルネンおよび5-ビニル-2-ノルボルネンなどが挙げられる。
1,4-ヘキサジエン、3-メチル-1,4-ヘキサジエン、4-メチル-1,4-ヘキサジエン、5-メチル-1,4-ヘキサジエン、4,5-ジメチル-1,4-ヘキサジエン、6-メチル-1,6-オクタジエン、7-メチル-1,6-オクタジエン、6-エチル-1,6-オクタジエン、6-プロピル-1,6-オクタジエン、6-ブチル-1,6-オクタジエン、6-メチル-1,6-ノナジエン、7-メチル-1,6-ノナジエン、6-エチル-1,6-ノナジエン、7-エチル-1,6-ノナジエン、6-メチル-1,6-デカジエン、7-メチル-1,6-デカジエン、6-メチル-1,6-ウンデカジエン、7-メチル-1,6-オクタジエン等の鎖状ジエンが挙げられる。本発明の好適な態様の1つにおいて、前記非共役ジエンは環状ジエンである。ここで、特に好ましい環状ジエンの例として、5-エチリデン-2-ノルボルネンおよび5-ビニル-2-ノルボルネンなどが挙げられる。
前記共重合体(A)のムーニー粘度ML1+4(125℃)は、通常10~200、好ましくは20~160、更に好ましくは40~150であり、ヨウ素価は、通常3~25、好ましくは5~25である。
前記共重合体(A)は、熱可塑性エラストマー中において、未架橋、部分架橋、完全架橋等、すべての架橋状態で存在することができるが、本発明においては、完全または部分架橋状態で存在していることが必要である。
なお、前記共重合体(A)は、40℃における動粘度が500,000mm2/sを超えることが好ましい。ここで、「500,000mm2/sを超える」とは、流動性が低く動粘度が測定できない場合を含む概念である。
<ポリプロピレン系樹脂(B)>
本発明の熱可塑性エラストマー組成物は、ポリプロピレン系樹脂(B)(以下、「成分(B)」と呼ばれる場合もある。)を含む。本発明で用いられるポリプロピレン系樹脂(B)は、好ましくは、プロピレンの単独重合体またはプロピレンとプロピレン以外のオレフィンとの共重合体である。本発明において、ポリプロピレン系樹脂(B)は、プロピレン単独重合体、プロピレンとプロピレン以外のα-オレフィンとのランダム共重合体、および、プロピレンとプロピレン以外のα-オレフィンとのブロック共重合体からなる群より選ばれる少なくとも1種であることが好ましい。ここで、本発明の特に好適な態様の1つにおいて、ポリプロピレン系樹脂(B)は、プロピレンとプロピレン以外のα-オレフィンとのブロック共重合体のみからなる。
本発明の熱可塑性エラストマー組成物は、ポリプロピレン系樹脂(B)(以下、「成分(B)」と呼ばれる場合もある。)を含む。本発明で用いられるポリプロピレン系樹脂(B)は、好ましくは、プロピレンの単独重合体またはプロピレンとプロピレン以外のオレフィンとの共重合体である。本発明において、ポリプロピレン系樹脂(B)は、プロピレン単独重合体、プロピレンとプロピレン以外のα-オレフィンとのランダム共重合体、および、プロピレンとプロピレン以外のα-オレフィンとのブロック共重合体からなる群より選ばれる少なくとも1種であることが好ましい。ここで、本発明の特に好適な態様の1つにおいて、ポリプロピレン系樹脂(B)は、プロピレンとプロピレン以外のα-オレフィンとのブロック共重合体のみからなる。
ポリプロピレン系樹脂(B)を構成する、プロピレン以外の適当な原料オレフィンとしては、好ましくは炭素数2または4~20のα-オレフィン、具体的には、エチレン、1-ブテン、1-ペンテン、1-ヘキセン、1-オクテン、1-デセン、2-メチル-1-プロペン、3-メチル-1-ペンテン、4-メチル-1-ペンテン、5-メチル-1-ヘキセン等が挙げられる。これらのオレフィンのうち、エチレンが好ましい。
ポリプロピレン系樹脂(B)を構成するモノマーの配列態様は、樹脂状物が得られれば特に問わないものの、ランダム型でもブロック型でもよい。これらのポリプロピレン系樹脂は、1種単独でも、また2種以上の組み合わせであってもよい。
本発明に用いるポリプロピレン系樹脂(B)は、好ましくはプロピレン含量が40モル%以上のプロピレン系重合体、更に好ましくは、プロピレン含量が50モル%以上のプロピレン系重合体である。
これらのポリプロピレン系樹脂の中でも、プロピレン単独重合体、プロピレン・エチレンブロック共重合体、プロピレン・エチレンランダム共重合体、プロピレン・エチレン・ブテンランダム共重合体等が特に好ましい。
本発明に用いるポリプロピレン系樹脂(B)は、その融点が通常80~170℃、好ましくは120~170℃の範囲にある。
本発明に用いるポリプロピレン系樹脂(B)は、MFR(ASTM D1238-65T、230℃、2.16kg荷重)が通常0.01~100g/10分、好ましくは0.05~50g/10分の範囲にある。
本発明に用いるポリプロピレン系樹脂(B)は、立体構造としては、アイソタクチック構造を有していることが好ましいが、シンジオタクチック構造を有していてもよく、アイソタクチック構造とシンジオタクチック構造とが混ざった構造を有していてもよく、あるいは、これらの構造に加えて一部アタクチック構造をさらに含むものであってよい。
本発明に用いるポリプロピレン系樹脂(B)は、種々公知の重合方法によって重合される。
また、本発明に用いるポリプロピレン系樹脂(B)は、化石燃料由来プロピレンなどの化石燃料由来オレフィンのみを原料として得られる重合体、バイオマス由来プロピレンなどのバイオマス由来オレフィンのみを原料として得られる重合体、または、化石燃料由来オレフィンおよびバイオマス由来オレフィンの混合物を原料として得られる重合体であってもよく、あるいは、これら重合体2種以上の混合物であってもよい。
ここで、化石燃料とは、石油、石炭、天然ガス、シェールガスなど、動植物の死骸が何億年という時間をかけて堆積・加圧されるなどして化石化したもののことをいい、化石燃料由来オレフィンは、この化石燃料から得られるオレフィンのことである。14C同位体の半減期である5,730年よりも十分に長い年月が経過していることから、化石由来炭素からは14Cは検出されない。
また、バイオマスとは、菌類、酵母、藻類および細菌類を含む、植物由来または動物由来などの、あらゆる再生可能な天然原料およびその残渣のことをいい、バイオマス由来オレフィンは、このバイオマスから得られるオレフィンのことである。バイオマス由来炭素は、炭素として14C同位体を一定量含有する(10-12程度の割合)。
ポリプロピレン系樹脂(B)の含有量は、エチレン・α-オレフィン・非共役ポリエン共重合体(A)100質量部に対して、10~200質量部、好ましくは15~180質量部、より好ましくは20~150質量部、さらに好ましくは25~130質量部である。ここで、ポリプロピレン系樹脂(B)が2種以上の重合体からなる場合、これらの重合体の合計量について、前記数値範囲が適用される。
なお、前記ポリプロピレン系樹脂(B)は、40℃における動粘度が500,000mm2/sを超えることが好ましい。ここで、「500,000mm2/sを超える」とは、流動性が低く動粘度が測定できない場合を含む概念である。
<軟化剤(C)>
本発明で用いられる軟化剤(C)(以下、「成分(C)」と呼ばれる場合もある。)は、ASTM D3238-85、またはASTM D2140に準拠して測定されるパラフィン系炭素原子の含有量(%CP)が80%以上100%以下である。このような軟化剤(C)を用いることで、得られる熱可塑性エラストマー組成物は耐フォギング性(低かすみ性)および柔軟性に優れる。
本発明で用いられる軟化剤(C)(以下、「成分(C)」と呼ばれる場合もある。)は、ASTM D3238-85、またはASTM D2140に準拠して測定されるパラフィン系炭素原子の含有量(%CP)が80%以上100%以下である。このような軟化剤(C)を用いることで、得られる熱可塑性エラストマー組成物は耐フォギング性(低かすみ性)および柔軟性に優れる。
得られる熱可塑性エラストマー組成物におけるポリプロピレン系樹脂との相溶性の観点、並びに、得られる熱可塑性エラストマー組成物の耐フォギング性がより優れ、柔軟性がより少なくなる観点から、上記パラフィン系炭素原子の含有量(%CP)は、好ましくは85%以上100%以下、より好ましくは90%以上100%以下、さらに好ましくは95%以上100%以下である。
また、上記の観点から、上記ナフテン系炭素原子の含有量(CN)は、通常は20%以下(すなわち、0%以上20%以下)、好ましくは15%以下(すなわち、0%以上15%以下)、より好ましくは10%以下(すなわち、0%以上10%以下)、さらに好ましくは5%以下(すなわち、0%以上5%以下)である。
一方、十分な耐熱性を確保する点から、上記アロマ系炭素原子の含有量(%CA)は、通常は5%以下(すなわち、0%以上5%以下)、好ましくは2.0%以下(すなわち、0%以上2.0%以下)、より好ましくは1.0%以下(すなわち、0%以上1.0%以下)、さらに好ましくは0.1%以下(すなわち、0%以上0.1%以下)である。
上記%CP、%CNおよび%CAは、ASTM D3238-85、またはASTM D2140に準拠した測定方法により求められる。上記%CP、%CNおよび%CAは、それぞれ、前記測定方法により求められた、パラフィン炭素数の全炭素数に対する百分率、ナフテン炭素数の全炭素数に対する百分率、および芳香族炭素数の全炭素数に対する百分率を意味する。
ASTM D3238-85は、n-d-M法による炭素分布および構造グループ解析の計算のための標準試験方法(Standard Test Method for Calculation of Carbon Distribution and Structural Group Analysis of Petroleum Oils by the n-d-M Method)に関するものであり、n-d-M法による環分析(Ring Analysis)を規定している。このn-d-M法による環分析は、高沸点石油留分の組成分析に用いられる構造グループ分析の一種であり、試料の20℃または70℃における屈折率n、密度d、および平均分子量Mの測定値から、下記炭素分布および環含量を計算式あるいは図表から求める方法である。
・炭素分布
芳香族炭素%:%CA
ナフテン炭素%:%CN
パラフィン炭素%:%CP
環構造炭素%:%CR=%CA+%CN
・環含量
芳香族環数:RA
ナフテン環数:RN
一方、ASTM D2140は、石油起源の絶縁油の炭素型組成を計算するための標準プラクティス(Standard Practice for Calculating Carbon-Type Composition of Insulating Oils of Petroleum Origin)に関するものである。ASTM D2140では、粘度、密度および屈折率を用いて軟化剤(C)の炭素型組成の計算を行うことができ、環分析を通じて芳香族炭素%(%CA)、ナフテン炭素%(%CN)およびパラフィン炭素%(%CP)を求めることができる。本発明では、ASTM D3238-85で得られた芳香族炭素%(%CA)、ナフテン炭素%(%CN)およびパラフィン炭素%(%CP)の代わりに、ASTM D2140で得られた芳香族炭素%(%CA)、ナフテン炭素%(%CN)およびパラフィン炭素%(%CP)をそれぞれ採用しても実用上問題ない。
芳香族炭素%:%CA
ナフテン炭素%:%CN
パラフィン炭素%:%CP
環構造炭素%:%CR=%CA+%CN
・環含量
芳香族環数:RA
ナフテン環数:RN
一方、ASTM D2140は、石油起源の絶縁油の炭素型組成を計算するための標準プラクティス(Standard Practice for Calculating Carbon-Type Composition of Insulating Oils of Petroleum Origin)に関するものである。ASTM D2140では、粘度、密度および屈折率を用いて軟化剤(C)の炭素型組成の計算を行うことができ、環分析を通じて芳香族炭素%(%CA)、ナフテン炭素%(%CN)およびパラフィン炭素%(%CP)を求めることができる。本発明では、ASTM D3238-85で得られた芳香族炭素%(%CA)、ナフテン炭素%(%CN)およびパラフィン炭素%(%CP)の代わりに、ASTM D2140で得られた芳香族炭素%(%CA)、ナフテン炭素%(%CN)およびパラフィン炭素%(%CP)をそれぞれ採用しても実用上問題ない。
また、本発明で用いられる軟化剤(C)は、フォギング特性の点から、ゲルパーミエーションクロマトグラフィー(GPC)で測定したポリスチレン換算の重量平均分子量(Mw)が好ましくは900以上、より好ましくは950以上、さらに好ましくは1000以上、特に好ましくは1050以上である。一方、前記Mwについての上限値は、本発明の目的が損なわれない限り特に限定されないものの、好ましくは1500以下である。
前記軟化剤(C)は、200℃、常圧、1時間での蒸発減量が、フォギング特性の点から、0.2質量%以下であることが好ましく、0.15質量%以下であることがより好ましく、0.13質量%以下であることがさらに好ましい。200℃、常圧、3時間での蒸発減量は、1.2質量%以下であることが好ましく、1.0質量%以下であることがより好ましく、0.8質量%以下であることがさらに好ましい。200℃、常圧、5時間での蒸発減量は、2.5質量%以下であることが好ましく、2.0質量%以下であることがより好ましく、1.5質量%以下であることがさらに好ましい。軟化剤(C)として蒸発減量が一定以下の軟化剤を用いることにより、本発明の熱可塑性エラストマー組成物は、揮発成分の含有量が少ないものとなり、良好なフォギング特性を有することになる。
なお、軟化剤(C)についての前記蒸発減量は、具体的には、下記実施例中の「(6)加熱蒸発減量」に記載の方法によって測定される値である。
前記軟化剤(C)の40℃における動粘度は、多くの場合500,000mm2/s以下であり、ポリプロピレン系樹脂との相溶性および成形性の点から、好ましくは200mm2/s以下、より好ましくは150mm2/s以下、さらに好ましくは90mm2/s以下である。また、前記軟化剤(C)の40℃における動粘度は、好ましくは40mm2/s以上、より好ましくは50mm2/s以上である。
なお、軟化剤(C)についての前記動粘度は、具体的には、ASTM D 445の測定方法に準拠して、所定の測定温度(例えば40℃)で測定される値である。
前記軟化剤(C)の15℃における密度は、成形体の軽量化の観点から、好ましくは890kg/m3以下、より好ましくは865kg/m3以下、さらに好ましくは850kg/m3以下である。また、前記軟化剤(C)の15℃における密度は、好ましくは800kg/m3以上、より好ましくは820kg/m3以上である。
なお、軟化剤(C)についての前記密度は、具体的には、ASTM D 4052の測定方法に準拠して、所定の測定温度(例えば15℃)で測定される値である。
前記軟化剤(C)の流動点は、良好な低温特性の点から、好ましくは-10℃以下、より好ましくは-15℃以下、さらに好ましくは-20℃以下である。なお、軟化剤(C)の流動点は通常-50℃以上、好ましくは-40℃以上、より好ましくは-35℃以上である。
なお、軟化剤(C)の流動点は、ASTM D-6749に準拠して測定される値である。
前記軟化剤(C)は、上記性質を満たせばどのような軟化剤でも使用することができ、例えば、精製鉱物油であってもよく、オレフィン系のモノマーを重合することにより得られた合成油であってもよく、後述するバイオマス由来軟化剤であってもよく、またはあるいはこれら2種以上の混合物であってもよい。
これらの中でも、前記軟化剤(C)は、バイオマス由来軟化剤を含むことが好ましく、バイオマス由来軟化剤であることがより好ましい。前記軟化剤(C)としてバイオマス由来軟化剤を用いることで、得られる熱可塑性エラストマー組成物は流動性に優れ、色相ムラも少なく、成形外観にも優れるだけでなく、環境負荷を確実に低減できる。また、バイオマス由来軟化剤は、15℃における密度が、精製鉱物油および合成油と比べて低い(例えば、865kg/m3以下)傾向にある。したがって、前記軟化剤(C)がバイオマス由来軟化剤であると、当該軟化剤(C)は、15℃における密度が、精製鉱物油および合成油と比べて低い(例えば、865kg/m3以下)傾向にあり、得られる成形体の軽量化の観点からも有利である。
前記バイオマス由来軟化剤は、栽培植物、天然植物などの植物、動物脂肪源を原料をとして得られる軟化剤である。軟化剤(C)は、バイオマス由来軟化剤だけでなく、化石燃料由来軟化剤を含んでいてもよいが、環境負荷低減をより優れたものとする点からは、軟化剤(C)はバイオマス由来軟化剤を含み、かつ化石燃料由来軟化剤を含まないことが望ましい。なお化石燃料由来軟化剤とは、天然ガスなどの化石燃料から加工などの工程を含む製造工程を経て得られる軟化剤を意味する。
植物または動物脂肪源を原料として得られるバイオマス由来軟化剤は、その原料から例えば抽出、または加工などの工程を含む製造工程を経て得られる有機化合物または有機化合物の混合物である。
バイオマス由来軟化剤は、多くの場合、植物(例えば、サトウキビ、菜種)、動物脂肪源(例えばバター)などの原料に含まれる複数の有機化合物に由来した、複数の特定の有機化合物を含み、さらにこれら有機化合物を、特定の組成分布で含む。したがって、一般に、バイオマス由来軟化剤と化石燃料由来軟化剤とが同じ化学組成を有することは難しい。
バイオマス由来軟化剤の原料となる好適な植物としては、例えば、樹木、ヒマワリ、菜種、油菜、トウモロコシ、亜麻仁、ホホバ、ピーナッツ、ココナツ、アザミ、ヒマ、大豆、パーム、麻、ケシ、オリーブ、サトウキビ、サトウダイコン、その他穀物などが挙げられる。
バイオマス由来軟化剤の原料となる好適な動物脂肪源としては、例えば、バター、ラード、獣脂、ヘット、ニシン、イワシ、その他の動物性脂肪などが挙げられる。
バイオマス由来軟化剤の原料としては、植物が好ましく、栽培植物がより好ましい。
バイオマス由来軟化剤の原料としては、上述した栽培植物などの植物から得られる植物油が好適な一態様である。好適な植物油としては、例えば、リグニン油、ヒマワリ油、菜種油、油菜油、トウモロコシ油、麻実油、オリーブ油、亜麻仁油、大豆油、パーム油、ケシ油、ホホバ油などが挙げられる。
また、バイオマス由来軟化剤の原料としては、上述した栽培植物などの植物から得られる、デンプン、セルロースまたはリグニンを含み得る原料が、他の好適な一態様である。中でも、この原料としては、サトウキビもしくはサトウダイコンから得られる原料、パーム油から得られる原料、ヒマワリから得られる原料、菜種から得られる原料などがある。
バイオマス由来軟化剤の製造方法は、上記植物または上記動物脂肪源を原料とするものであって、かつ、本発明の目的を害さないものである限り、特に限定されない。本発明の例示的な態様において、バイオマス由来軟化剤は、上記植物または上記動物脂肪源から長鎖脂肪族アルコールなどのアルコールを得、次いで、当該アルコールを改質することによって得ることができる。
バイオマス由来軟化剤は、化石燃料由来軟化剤と比べてより多くのパラフィン系炭素原子を含む傾向にある。一方、バイオマス由来軟化剤は、ナフテン系炭素原子およびアロマ系炭素原子を全く含まないか、あるいは、化石燃料由来軟化剤と比べて少なくしか含まない傾向にある。
バイオマス由来軟化剤としては、下記(α)~(γ)に分類される植物由来の分子構造を含んでいてもよいが、耐熱性の観点から含まないことが望ましい。
(α)下記式(α)で示される脂肪酸エステルを含む軟化剤
(β)下記式(β)で示されるトリグリセリドを含む軟化剤
(γ)下記式(γ)で示されるダイマー酸系化合物であるダイマー酸エステルを含む軟化剤
上記分類(α)のバイオマス由来軟化剤(α)は、下記式(α)で示される脂肪酸エステルを含む軟化剤である。
(α)下記式(α)で示される脂肪酸エステルを含む軟化剤
(β)下記式(β)で示されるトリグリセリドを含む軟化剤
(γ)下記式(γ)で示されるダイマー酸系化合物であるダイマー酸エステルを含む軟化剤
上記分類(α)のバイオマス由来軟化剤(α)は、下記式(α)で示される脂肪酸エステルを含む軟化剤である。
R2は、炭素数1~21の、置換もしくは未置換の、直鎖状もしくは分岐状の、飽和もしくは不飽和脂肪族炭化水素基、好ましくは炭素数1~21の直鎖状の、飽和もしくは不飽和脂肪族炭化水素基、より好ましくは1~3個の二重結合を有する、炭素数1~21の直鎖状不飽和脂肪族炭化水素基であり、さらに好ましくは、1個の二重結合を有する、炭素数1~17の直鎖状不飽和脂肪族炭化水素基である。
上記R1がアルキル基である場合、エチル、プロピル、ブチル、ペンチル、ヘキシル、ヘプチル、オクチル、2-エチル-ヘキシル、ノニル、デシル、ステアリル、オレイルが好ましく、2-エチル-ヘキシル、デシルまたはオレイルがより好ましい。
また上記R1が1個の二重結合を有するアルキレン基である場合、その二重結合はアルキレン基の9位に位置していることが望ましい。
なお、上記R1およびR2となる基の炭素数は、特に記載がない限り、置換基および側鎖の炭素原子の数も含めた全炭素原子の数である。
上記式(α)で示される脂肪酸エステルのR1としては、炭素数1~22の、置換もしくは未置換の、直鎖状もしくは分岐状アルキル基が好ましく、エチル、プロピル、ブチル、ペンチル、ヘキシル、ヘプチル、オクチル、2-エチル-ヘキシル、ノニル-、デシル、ステアリル、オレイルがより好ましく、2-エチル-ヘキシル、オレイル、デシルがさらに好ましい。
上記式(α)で示される脂肪酸エステルのR2としては、炭素数1~21の置換もしくは未置換の、直鎖状もしくは分岐状の、飽和もしくは不飽和脂肪族炭化水素基が好ましく、炭素数1~21の直鎖状の、飽和もしくは不飽和脂肪族炭化水素基がより好ましく、1~3個の二重結合を有する、炭素数1~21の直鎖状の不飽和脂肪族炭化水素基がさらに好ましく、1個の二重結合を有する、炭素数1~17の直鎖状不飽和脂肪族炭化水素基がよりさらに好ましい。
上記式(α)で示される脂肪酸エステルの好ましい化合物としては、例えば、アルキルアラキドネート、アルキルリノレート、アルキルリノレネート、アルキルラウレート、アルキルミリステート、アルキルオレエート、アルキルカプレート、アルキルステアレート、アルキルパルミテート、アルキルカプリラート、アルキルカプロエート、アルキルブタノエート、アルキルベヘネートなどが挙げられる。
これら脂肪酸エステルの中でも、2-エチルヘキシルオレエート、2-エチルヘキシルステアレート、デシルオレエート、デシルステアレート、オレイルオレエート、オレイルステアレートが好ましい。
上記脂肪酸エステルは、単独であるいは2種以上の混合物として用いられてもよい。
上記分類(β)のバイオマス由来軟化剤(β)は、下記式(β)で示されるトリグリセリドを含む軟化剤である。トリグリセリドとは、3個のヒドロキシ基を有する脂肪酸の全てのヒドロキシ基がエステル化されたグリセリンのエステルである。
上記式(β)で示されるトリグリセリドのR3、R4およびR5としては、すべてが同一であることが好ましい。上記式(β)で示されるトリグリセリドのR3、R4およびR5との好ましい一態様は、オレイルであり、他の好ましい一態様は、下記式(β1)で示される炭素数17の有機基である。
ダイマー酸エステルは、不飽和脂肪酸ダイマーのエステルである。ダイマー脂肪酸は、各々の脂肪酸の二量体化によって得られる。そのエステルは、上記ダイマー酸とアルコールとの反応によって得られる。ダイマー酸エステルの原料となる前記アルコールとしては、メタノール、2-エチルヘキシルアルコール、トリデシルアルコール、オレイルアルコールが好ましい。
バイオマス由来軟化剤として、前記バイオマス由来軟化剤(α)~(γ)を用いる場合には、1種のみをその軟化剤として用いてもよいし、2種以上の混合物をその軟化剤として用いてもよい。
軟化剤(C)の含有量は、軟化剤のブリードを抑えつつ、良好な耐フォギング性、柔軟性および加工性を確保する観点から、エチレン・α-オレフィン・非共役ポリエン共重合体(A)100質量部に対して、10~200質量部であり、好ましくは20~180質量部、より好ましくは25~160質量部、さらに好ましくは30~150質量部である。
<プロピレン・エチレン共重合体(D)>
本発明の熱可塑性エラストマー組成物は、前記エチレン・α-オレフィン・非共役ポリエン共重合体(A)、前記ポリプロピレン系樹脂(B)、および、前記軟化剤(C)に加えて、プロピレン・エチレン共重合体(D)(以下、「成分(D)」と呼ばれる場合もある。)をさらに含んでいてもよい。
本発明の熱可塑性エラストマー組成物は、前記エチレン・α-オレフィン・非共役ポリエン共重合体(A)、前記ポリプロピレン系樹脂(B)、および、前記軟化剤(C)に加えて、プロピレン・エチレン共重合体(D)(以下、「成分(D)」と呼ばれる場合もある。)をさらに含んでいてもよい。
本発明で用いることができるプロピレン・エチレン共重合体(D)は、融点が70℃以下または観測されず、密度が800~900kg/m3である。
本発明に用いるプロピレン・エチレン共重合体(D)は、プロピレンとエチレンとのランダム共重合体であることが好ましい。
前記プロピレン・エチレン共重合体(D)は下記(1)及び(2)を満たすことが好ましい。
(1)プロピレンから導かれる単位を70モル%以上90モル%未満、好ましくは75~88モル%、エチレンを含むα-オレフィンから導かれる単位を10モル%超30モル%以下、好ましくは12モル%以上~25モル%[プロピレン含有量+α-オレフィン含有量=100モル%]含有する、
(2)融点(Tm)が70℃以下、好ましくは60℃以下である。
(1)プロピレンから導かれる単位を70モル%以上90モル%未満、好ましくは75~88モル%、エチレンを含むα-オレフィンから導かれる単位を10モル%超30モル%以下、好ましくは12モル%以上~25モル%[プロピレン含有量+α-オレフィン含有量=100モル%]含有する、
(2)融点(Tm)が70℃以下、好ましくは60℃以下である。
本発明に用いるプロピレン・エチレン共重合体(D)は、通常、実質的に主鎖に不飽和結合を有していない。
本発明に用いるプロピレン・エチレン共重合体(D)において、「融点が観測されず」とは、融点(Tm)を有しない所謂非晶性の共重合体を含むことを意味する。具体的には、例えば、後述のDSCを用いた融点(Tm)の測定で、DSCの測定温度範囲である-100~200℃の間で融解熱量(ΔH)が10J/g以上の融解ピークが観測されない共重合体をも含むことである。
本発明に用いるプロピレン・エチレン共重合体(D)は、通常、メルトフローレート(MFR:230℃、2.16kg荷重で測定)が0.05~100g/10分、好ましくは0.1~50g/10分の範囲にある。
本発明の熱可塑性エラストマー組成物は、プロピレン・エチレン共重合体(D)を含んでいても含んでいなくてもよい。ただ、本発明の熱可塑性エラストマー組成物がプロピレン・エチレン共重合体(D)をさらに含む場合、プロピレン・エチレン共重合体(D)の含有量は、エチレン・α-オレフィン・非共役ポリエン共重合体(A)100質量部に対して、0質量部を超え40質量部以下、好ましくは0質量部を超え35質量部以下、より好ましくは0質量部を超え30質量部以下、さらに好ましくは0質量部を超え25質量部以下である。
<熱可塑性エラストマー組成物の構成>
本発明の熱可塑性エラストマー組成物は、前記エチレン・α-オレフィン・非共役ポリエン共重合体(A)、前記ポリプロピレン系樹脂(B)、前記軟化剤(C)および、オプショナルの前記プロピレン・エチレン共重合体(D)を含有し、少なくとも一部が架橋されてなる。
本発明の熱可塑性エラストマー組成物は、前記エチレン・α-オレフィン・非共役ポリエン共重合体(A)、前記ポリプロピレン系樹脂(B)、前記軟化剤(C)および、オプショナルの前記プロピレン・エチレン共重合体(D)を含有し、少なくとも一部が架橋されてなる。
本発明の熱可塑性エラストマー組成物は、下記要件(1)を満足することが好ましく、下記要件(1)~(2)を満足することがより好ましい:
(1)JIS K7210に準拠して測定したメルトフローレート(MFR、230℃、10kg荷重)が、1~150g/10分である。
(2)厚さ2mmのプレスシートを3枚重ねて厚さ6mmとした状態でJIS K6253に準拠して測定したショアA硬度(瞬間値)が、50~100である。
(1)JIS K7210に準拠して測定したメルトフローレート(MFR、230℃、10kg荷重)が、1~150g/10分である。
(2)厚さ2mmのプレスシートを3枚重ねて厚さ6mmとした状態でJIS K6253に準拠して測定したショアA硬度(瞬間値)が、50~100である。
前記要件(1)で規定するメルトフローレートは、好ましくは1~50g/10分、より好ましくは1~30g/10分、さらに好ましくは1~20g/10分、特に好ましくは5~20g/10分である。
前記要件(2)で規定するショアA硬度(瞬間値)は、好ましくは40~100、より好ましくは45~97、さらに好ましくは50~95である。ここで、前記ショアA硬度(瞬間値)は、具体的には、後述する実施例に記載の方法により測定することができる。
本発明の熱可塑性エラストマー組成物は、少なくとも一部が架橋されている限り、前記エチレン・α-オレフィン・非共役ポリエン共重合体(A)、前記ポリプロピレン系樹脂(B)、および、前記軟化剤(C)のみからなるものであってもかまわない。あるいは、前記エチレン・α-オレフィン・非共役ポリエン共重合体(A)、前記ポリプロピレン系樹脂(B)、前記軟化剤(C)、および、前記プロピレン・エチレン共重合体(D)のみからなるものであってもかまわない。また、本発明の熱可塑性エラストマー組成物は、前記エチレン・α-オレフィン・非共役ポリエン共重合体(A)、前記ポリプロピレン系樹脂(B)、前記軟化剤(C)、および、オプショナルの前記プロピレン・エチレン共重合体(D)のほかに、これらの成分(A)~(D)には該当しないその他の成分(以下、「その他の成分」)を含有していてもよい。
ここで、本発明の熱可塑性エラストマー組成物の架橋は、通常、架橋剤の存在下にて行われる。したがって、本発明の熱可塑性エラストマー組成物の好適な態様の1つにおいて、本発明の熱可塑性エラストマー組成物は、後述する架橋剤をさらに含有している。この場合、本発明の熱可塑性エラストマー組成物は、後述する架橋助剤をさらに含有していてもよい。
架橋剤
本発明の熱可塑性エラストマー組成物は、上述したように、さらに架橋剤を含んでいてもよい。前記架橋剤として、有機過酸化物、フェノール樹脂、硫黄、ヒドロシリコーン系化合物、アミノ樹脂、キノンまたはその誘導体、アミン系化合物、アゾ系化合物、エポキシ系化合物、イソシアネート等、熱硬化型エラストマー等、一般に使用される架橋剤が挙げられる。本発明においては、これらの中でも、前記架橋剤が有機過酸化物であることが好ましい。
本発明の熱可塑性エラストマー組成物は、上述したように、さらに架橋剤を含んでいてもよい。前記架橋剤として、有機過酸化物、フェノール樹脂、硫黄、ヒドロシリコーン系化合物、アミノ樹脂、キノンまたはその誘導体、アミン系化合物、アゾ系化合物、エポキシ系化合物、イソシアネート等、熱硬化型エラストマー等、一般に使用される架橋剤が挙げられる。本発明においては、これらの中でも、前記架橋剤が有機過酸化物であることが好ましい。
前記有機過酸化物として、具体的には、ジクミルペルオキシド、ジ-tert-ブチルペルオキシド、2,5-ジメチル-2,5-ジ-(tert-ブチルペルオキシ)ヘキサン、2,5-ジメチル-2,5-ジ-(tert-ブチルペルオキシ)ヘキシン-3、1,3-ビス(tert-ブチルペルオキシイソプロピル)ベンゼン、1,1-ビス(tert-ブチルペルオキシ)-3,3,5-トリメチルシクロヘキサン、N-ブチル-4,4-ビス(tert-ブチルペルオキシ)バレレート、ベンゾイルペルオキシド、p-クロロベンゾイルペルオキシド、2,4-ジクロロベンゾイルペルオキシド、tert-ブチルペルオキシベンゾエート、tert-ブチルペルベンゾエート、tert-ブチルペルオキシイソプロピルカーボネート、ジアセチルペルオキシド、ラウロイルペルオキシド、tert-ブチルクミルペルオキシドなどが挙げられる。本発明の好適な態様の1つにおいて、前記架橋剤は、2,5-ジメチル-2,5-ジ-(tert-ブチルペルオキシ)ヘキシン-3である。
このような有機過酸化物などの架橋剤は、エチレン・α-オレフィン・非共役ポリエン共重合体(A)100質量部に対して、0.05~3質量部、好ましくは0.10~1質量部となるような量で用いることができる。架橋剤の添加量、特に有機過酸化物の添加量が上記範囲内にあると、得られる熱可塑性エラストマー組成物は、十分な耐熱性、引張特性、ゴム弾性を有しつつ、一定以上の成形性も有することができる傾向にある。架橋剤の添加量、特に有機過酸化物の添加量が上記範囲よりも少ないと、得られる熱可塑性エラストマー組成物は、架橋度が低いため、耐熱性、引張特性、ゴム弾性が十分でない。また、この添加量が上記範囲よりも多いと、得られる熱可塑性エラストマー組成物は、架橋度が高くなり過ぎて成形性の低下をもたらす場合がある。
このような有機過酸化物などの架橋剤は、上記量よりも更に少なく、エチレン・α-オレフィン・非共役ポリエン共重合体(A)100質量部に対して、0.10~0.30質量部となるような量で用いることが良好な押出シート外観を得る点から更に好ましい。
架橋助剤
本発明においては、上記有機過酸化物による架橋処理に際し、架橋助剤を配合することができる。すなわち、本発明の熱可塑性エラストマー組成物が前記架橋剤として前記有機過酸化物を含む場合、当該熱可塑性エラストマー組成物は、架橋助剤をさらに含んでいてもよい。このような架橋助剤の例として、硫黄、p-キノンジオキシム、p,p'-ジベンゾイルキノンジオキシム、N-メチル-N-4-ジニトロソアニリン、ニトロソベンゼン、ジフェニルグアニジン、トリメチロールプロパン-N,N'-m-フェニレンジマレイミドなど、有機過酸化物による架橋処理に際し一般的に用いられる架橋助剤、あるいはジビニルベンゼン、トリアリルシアヌレート、エチレングリコールジメタクリレート、ジエチレングリコールジメタクリレート、ポリエチレングリコールジメタクリレート、トリメチロールプロパントリメタクリレート、アリルメタクリレートのような多官能性メタクリレートモノマー、ビニルブチラート、ビニルステアレートのような多官能性ビニルモノマーが挙げられる。
本発明においては、上記有機過酸化物による架橋処理に際し、架橋助剤を配合することができる。すなわち、本発明の熱可塑性エラストマー組成物が前記架橋剤として前記有機過酸化物を含む場合、当該熱可塑性エラストマー組成物は、架橋助剤をさらに含んでいてもよい。このような架橋助剤の例として、硫黄、p-キノンジオキシム、p,p'-ジベンゾイルキノンジオキシム、N-メチル-N-4-ジニトロソアニリン、ニトロソベンゼン、ジフェニルグアニジン、トリメチロールプロパン-N,N'-m-フェニレンジマレイミドなど、有機過酸化物による架橋処理に際し一般的に用いられる架橋助剤、あるいはジビニルベンゼン、トリアリルシアヌレート、エチレングリコールジメタクリレート、ジエチレングリコールジメタクリレート、ポリエチレングリコールジメタクリレート、トリメチロールプロパントリメタクリレート、アリルメタクリレートのような多官能性メタクリレートモノマー、ビニルブチラート、ビニルステアレートのような多官能性ビニルモノマーが挙げられる。
上記のような化合物を用いることにより、均一かつ緩和な架橋反応が期待できる。特に、本発明においては、ジビニルベンゼンが最も好ましい。ジビニルベンゼンは、取扱い易く、上記の被架橋処理物の主成分であるエチレン・α-オレフィン・非共役ポリエン共重合体およびポリプロピレン系樹脂との相溶性が良好であり、かつ、有機過酸化物を可溶化する作用を有し、有機過酸化物の分散剤として働くため、熱処理による架橋効果が均質で、流動性と物性とのバランスのとれた熱可塑性エラストマー組成物が得られる。
上記のような架橋助剤は、エチレン・α-オレフィン・非共役ポリエン共重合体(A)100質量部に対して、通常5質量部以下、好ましくは0.05~3質量部となるような量で用いることができる。
また、有機過酸化物の分解を促進するために、トリエチルアミン、トリブチルアミン、2,4,6-トリ(ジメチルアミノ)フェノール等の三級アミンや、アルミニウム、コバルト、バナジウム、銅、カルシウム、ジルコニウム、マンガン、マグネシウム、鉛、水銀等のナフテン酸塩などの分解促進剤を用いてもよい。
また、本発明の熱可塑性エラストマー組成物は、上記「その他の成分」として、前記エチレン・α-オレフィン・非共役ポリエン共重合体(A)のほかに、前記エチレン・α-オレフィン・非共役ポリエン共重合体(A)にも前記ポリプロピレン系樹脂(B)にも前記プロピレン・エチレン共重合体(D)にも該当しないその他のゴム(以下、「その他のゴム」)をさらに含有していてもよい。その場合、本発明で用いることのできる「その他のゴム」の添加量は、エチレン・α-オレフィン・非共役ポリエン共重合体(A)100質量部に対して、50質量部以下であることが好ましい。
その他のゴムとしては、例えばスチレン-ブタジエンゴム(SBR)、アクリロニトリル-ブタジエンゴム(NBR)、天然ゴム(NR)、ブチルゴム(IIR)等のジエン系ゴム、SEBS、ポリイソブチレン等を用いることができる。
本発明の熱可塑性エラストマー組成物は、本発明の目的を損なわない範囲で、前記「その他の成分」として、上記架橋剤、架橋助剤、および「その他のゴム」以外にも、例えば、耐熱安定剤、帯電防止剤、耐候安定剤、老化防止剤、充填剤、着色剤、滑剤等の添加物を含有していてもよい。
好ましい態様の一つとして、本発明のエラストマー組成物100質量部に対して、前記エチレン・α-オレフィン・非共役ポリエン共重合体(A)、前記ポリプロピレン系樹脂(B)、前記軟化剤(C)およびオプショナルの前記プロピレン・エチレン共重合体(D)以外の成分(すなわち、前記「その他の成分」)を30質量部以下配合することが挙げられるが、本発明はこれに限定されるものではない。
<熱可塑性エラストマー組成物の製造方法>
本発明の熱可塑性エラストマー組成物は、前記エチレン・α-オレフィン・非共役ポリエン共重合体(A)、前記ポリプロピレン系樹脂(B)、および、前記軟化剤(C)を含む混合物を架橋させることにより得ることができる。ここで、前記架橋は、公知の動的架橋法により行うことができる。動的架橋法とは、動的な熱処理を架橋剤の存在下で行うことであり、「動的に熱処理をする」とは、溶融状態で混練することをいう。動的な熱処理を架橋剤の存在下で行うことによって、典型的には、前記混合物を架橋剤の存在下で動的架橋する(すなわち、前記混合物を架橋剤の存在下で溶融状態で混練し、当該混合物にせん断力が加えられた状態で前記エチレン・α-オレフィン・非共役ポリエン共重合体(A)の少なくとも一部分が架橋した状態となる)ことによって、架橋した熱可塑性エラストマー組成物を得ることが出来る。ここで、前記架橋剤は、前記軟化剤(C)で希釈してなる、前記架橋剤と前記軟化剤(C)とを含む架橋剤混合物の形で、前記エチレン・α-オレフィン・非共役ポリエン共重合体(A)および前記ポリプロピレン系樹脂(B)を含む混合物に配合してもよい。ここで、前記架橋剤混合物は、前記架橋助剤をさらに含んでいてもよい。また、前記架橋剤として前記有機過酸化物が用いられる場合、前記架橋剤混合物は、前記有機過酸化物をさらに含んでいてもよい。
本発明の熱可塑性エラストマー組成物は、前記エチレン・α-オレフィン・非共役ポリエン共重合体(A)、前記ポリプロピレン系樹脂(B)、および、前記軟化剤(C)を含む混合物を架橋させることにより得ることができる。ここで、前記架橋は、公知の動的架橋法により行うことができる。動的架橋法とは、動的な熱処理を架橋剤の存在下で行うことであり、「動的に熱処理をする」とは、溶融状態で混練することをいう。動的な熱処理を架橋剤の存在下で行うことによって、典型的には、前記混合物を架橋剤の存在下で動的架橋する(すなわち、前記混合物を架橋剤の存在下で溶融状態で混練し、当該混合物にせん断力が加えられた状態で前記エチレン・α-オレフィン・非共役ポリエン共重合体(A)の少なくとも一部分が架橋した状態となる)ことによって、架橋した熱可塑性エラストマー組成物を得ることが出来る。ここで、前記架橋剤は、前記軟化剤(C)で希釈してなる、前記架橋剤と前記軟化剤(C)とを含む架橋剤混合物の形で、前記エチレン・α-オレフィン・非共役ポリエン共重合体(A)および前記ポリプロピレン系樹脂(B)を含む混合物に配合してもよい。ここで、前記架橋剤混合物は、前記架橋助剤をさらに含んでいてもよい。また、前記架橋剤として前記有機過酸化物が用いられる場合、前記架橋剤混合物は、前記有機過酸化物をさらに含んでいてもよい。
前記架橋を架橋剤の存在下で行う場合、前記エチレン・α-オレフィン・非共役ポリエン共重合体(A)、前記ポリプロピレン系樹脂(B)、前記軟化剤(C)、前記架橋剤、および、必要に応じて添加される架橋助剤を混合する順序は特に問わないものの、例えば、前記エチレン・α-オレフィン・非共役ポリエン共重合体(A)、前記ポリプロピレン系樹脂(B)、および、前記架橋剤混合物を先に混合してから、前記軟化剤(C)をさらに配合してもよい。
また、オプショナルの前記プロピレン・エチレン共重合体(D)をさらに含む熱可塑性エラストマー組成物を得る場合においても、同様の方法により、前記エチレン・α-オレフィン・非共役ポリエン共重合体(A)、前記ポリプロピレン系樹脂(B)、前記軟化剤(C)および前記プロピレン・エチレン共重合体(D)を含む混合物を得ることができる。そのような混合物は、例えば、前記エチレン・α-オレフィン・非共役ポリエン共重合体(A)、前記ポリプロピレン系樹脂(B)および前記プロピレン・エチレン共重合体(D)を含む混合物に、前記架橋剤、または、前記架橋剤と前記軟化剤(C)とを含む架橋剤混合物を加えることによって得ることができる。この場合、前記架橋剤混合物を加える工程を行った後、得られる混合物に対して前記軟化剤(C)をさらに加えてもよい。
本発明における動的な熱処理は、非開放型の装置中で行なうことが好ましく、また窒素、炭酸ガス等の不活性ガス雰囲気下で行なうことが好ましい。熱処理の温度は、前記ポリプロピレン系樹脂(B)の融点から300℃の範囲であり、通常150~290℃、好ましくは170℃~270℃である。混練時間は、通常1~20分間、好ましくは1~10分間である。また、加えられる剪断力は、剪断速度で10~10,000sec-1、好ましくは100~5,000sec-1の範囲である。
混練装置としては、ミキシングロール、インテンシブミキサー(たとえばバンバリーミキサー、ニーダー)、一軸または二軸押出機等を用いることができるが、非開放型の装置が好ましく、その中でも二軸押出機が特に好ましい。
本発明の熱可塑性エラストマーは、上記のような動的熱処理の後に熱風中で静的に熱処理されることが望ましい。熱処理は80~130℃で1~10時間程度行われることが好ましい。この熱処理によって、架橋剤の残査などを除去することができ、得られた製品の臭気を低減する、或いはフォギング性の良好な製品を得ることが出来る。
[成形体]
本発明で得られる成形体は、前述した本発明の熱可塑性エラストマー組成物を含んでいる。前記成形体は、フィルムまたはシートとすることができる。前記成形体の用途として、自動車用内装材が挙げられる。前記成形体は、例えば自動車内装材の表皮層として好適に用いることができる。
本発明で得られる成形体は、前述した本発明の熱可塑性エラストマー組成物を含んでいる。前記成形体は、フィルムまたはシートとすることができる。前記成形体の用途として、自動車用内装材が挙げられる。前記成形体は、例えば自動車内装材の表皮層として好適に用いることができる。
このような本発明の成形体は、前記熱可塑性エラストマー組成物を種々の成形方法で成形することにより得ることができる。前記成形方法の例として、射出成形法、押出成形法、真空成形法、圧空成形法、ブロー成形法、カレンダー成形法、発泡成形法等が挙げられる。本発明の熱可塑性エラストマー組成物は、エチレン・α-オレフィン・非共役ポリエン共重合体(A)とポリプロピレン系樹脂(B)と軟化剤(C)とを含むため高温流動性及び押出成形性に優れているので、圧縮成形、トランスファー成形、射出成形、押出成形等において従来使用されている成形装置を用いて成形することができる。
例えば、前記熱可塑性エラストマー組成物から自動車用内装材を製造する場合、通常、以下の常法に従って製造することができる。
(1)T-ダイ付き押出成形機、カレンダー成形機等のプラスチック加工機に供給してシート状等の所望の形状に成形する。
(2)射出成形により、所望の形状に成形する。
本発明の自動車用内装材の表皮層には、ポリウレタン、飽和ポリエステル、アクリル酸エステル樹脂、ポリ塩化ビニル及びイソシアネート樹脂からなる群より選ばれる少なくとも1つの重合体を含む表面層を設けることができる。
このような表面層を形成するために用いられる飽和ポリエステルとしては、ポリエチレンテレフタレート、ポリブチレンテレフタレート及びその誘導体等が用いられる。また、アクリル酸エステル樹脂としては、ポリメチル(メタ)アクリレート、ポリイソブチル(メタ)アクリレート、ポリ2-エチルヘキシル(メタ)アクリレート等が用いられる。更に、イソシアネート樹脂としては、ポリヘキサメチレンジイソシアネート、ポリイソホロンジイソシアネート等が用いられる。
このような表面層は、300μm以下であることが好ましい。表皮層とこのような表面層との間にはプライマー層を介することができる。
更に、本発明の自動車用内装材は、ポリオレフィン発泡体との積層体、或いはポリオレフィン樹脂との積層体を構成することができる。ここで用いられるポリオレフィンとしては、例えば、ポリエチレン、ポリプロピレン等が挙げられる。ポリプロピレンとしては、本発明の熱可塑性エラストマー組成物の製造で用いられたポリプロピレン系樹脂が挙げられる。
このような積層体は、例えば、熱可塑性エラストマー組成物をT-ダイ付き押出機によって押出し、押し出された溶融状態にあるシート状の熱可塑性エラストマー組成物をポリオレフィン発泡体シートと積層させた状態で一対のロール間を通すことにより、或いは、ポリオレフィン樹脂と熱可塑性エラストマーとの逐次射出成形により製造される。
本発明の自動車用内装材は、主にドアトリム、インストゥルメンタルパネル、天井、ハンドル、コンソールボックス、座席シート等の表皮層として用いられる。
以下、実施例に基づいて本発明をさらに具体的に説明するが、本発明はこれら実施例に限定されるものではない。なお、実施例において各物性は以下のように測定した。
[測定方法]
(1)メルトフローレート(MFR)
JIS K 7210に準拠して230℃、10kg荷重で、実施例および比較例で得られた熱可塑性エラストマー組成物のメルトフローレートを測定した。
(1)メルトフローレート(MFR)
JIS K 7210に準拠して230℃、10kg荷重で、実施例および比較例で得られた熱可塑性エラストマー組成物のメルトフローレートを測定した。
(2)プレスシートの作製
実施例および比較例で得られた熱可塑性エラストマー組成物のペレットを、熱プレス成形機にてプレス加工した(プレス温度:190℃、冷却温度:20℃、予熱時間:6分、加圧溶融時間:4分)。プレス加工の結果、各組成物について、縦20cm×横20cm×厚さ2mmの平板のプレスシートを得た。
実施例および比較例で得られた熱可塑性エラストマー組成物のペレットを、熱プレス成形機にてプレス加工した(プレス温度:190℃、冷却温度:20℃、予熱時間:6分、加圧溶融時間:4分)。プレス加工の結果、各組成物について、縦20cm×横20cm×厚さ2mmの平板のプレスシートを得た。
(3)ショアA硬度
前記「(2)プレスシートの作製」に前述した方法で作製した厚さ2mmのプレスシートを用い、JIS K 6253に準拠して、デュロメータを用いてショアA硬度(瞬間値)(以下、「A硬度」)を求めた。ここで、ショアA硬度(瞬間値)の測定は、前記(2)で作成した厚さ2mmのプレスシートを3枚積み重ねてなる試験片に対して行った。
前記「(2)プレスシートの作製」に前述した方法で作製した厚さ2mmのプレスシートを用い、JIS K 6253に準拠して、デュロメータを用いてショアA硬度(瞬間値)(以下、「A硬度」)を求めた。ここで、ショアA硬度(瞬間値)の測定は、前記(2)で作成した厚さ2mmのプレスシートを3枚積み重ねてなる試験片に対して行った。
(4)引張特性(引張試験)
前記「(2)プレスシートの作製」に前述した方法で作製した厚さ2mmのプレスシートを用い、下記の項目につき、JIS K6301の方法に従って測定した。
前記「(2)プレスシートの作製」に前述した方法で作製した厚さ2mmのプレスシートを用い、下記の項目につき、JIS K6301の方法に従って測定した。
M100:100%伸び時の応力
TB:引張強さ
EB:引張破断点伸び
(5)フォギング性
(a)熱可塑性エラストマー組成物について
DIN75201に従って、実施例および比較例で得られた熱可塑性エラストマー組成物のペレット10gを用い、「100℃×5時間」で試験し、ガラスの霞度(ヘイズおよびグロス、%)を測定した。
TB:引張強さ
EB:引張破断点伸び
(5)フォギング性
(a)熱可塑性エラストマー組成物について
DIN75201に従って、実施例および比較例で得られた熱可塑性エラストマー組成物のペレット10gを用い、「100℃×5時間」で試験し、ガラスの霞度(ヘイズおよびグロス、%)を測定した。
(b)軟化剤について
軟化剤についてのフォギング性の測定は、VDA278に準じて試験し、ベースラインよりも高く検出されたピークを積分し、FOG値(μg/g)を算出することにより行った。
軟化剤についてのフォギング性の測定は、VDA278に準じて試験し、ベースラインよりも高く検出されたピークを積分し、FOG値(μg/g)を算出することにより行った。
(6)加熱蒸発減量
(a)熱可塑性エラストマー組成物について
前記「(2)プレスシートの作製」に前述した方法で作製した厚さ2mmのプレスシートを60×40mmサイズに裁断し、加熱前の重量(質量)(W0)を測定した。その後、オーブン(ギヤー老化試験機:株式会社上島製作所製、AG-1115)を用いて本シートを加熱し、室温で1時間放冷した後の重量(質量)(W1)を測定した。加熱前の重量(質量)(W0)と前記加熱後の重量(質量)(W1)との差(W0-W1)をそれぞれ算出し、加熱前の重量(質量)(W0)に対する前記差(W0-W1)の百分率を加熱蒸発減量とした。
(a)熱可塑性エラストマー組成物について
前記「(2)プレスシートの作製」に前述した方法で作製した厚さ2mmのプレスシートを60×40mmサイズに裁断し、加熱前の重量(質量)(W0)を測定した。その後、オーブン(ギヤー老化試験機:株式会社上島製作所製、AG-1115)を用いて本シートを加熱し、室温で1時間放冷した後の重量(質量)(W1)を測定した。加熱前の重量(質量)(W0)と前記加熱後の重量(質量)(W1)との差(W0-W1)をそれぞれ算出し、加熱前の重量(質量)(W0)に対する前記差(W0-W1)の百分率を加熱蒸発減量とした。
前記加熱は、「100℃×100時間、空気中」、「100℃×200時間、空気中」及び「100℃×300時間、空気中」の3つの条件についてそれぞれ行い、それぞれの条件下での加熱蒸発減量を求めた。
(b)軟化剤について
サンプルとする軟化剤を秤量し、加熱前の重量(質量)(W0)を測定した。その後、オーブン(ギヤーオーブン:株式会社東洋精機製作所製、ACR-60)により当該軟化剤を加熱し、室温で1時間放冷した後の重量(質量)(W1)を測定した。加熱前の重量(質量)(W0)と前記加熱後の重量(W1)との差(W0-W1)をそれぞれ算出し、加熱前の重量(質量)(W0)に対する前記差(W0-W1)の百分率を加熱蒸発減量とした。
サンプルとする軟化剤を秤量し、加熱前の重量(質量)(W0)を測定した。その後、オーブン(ギヤーオーブン:株式会社東洋精機製作所製、ACR-60)により当該軟化剤を加熱し、室温で1時間放冷した後の重量(質量)(W1)を測定した。加熱前の重量(質量)(W0)と前記加熱後の重量(W1)との差(W0-W1)をそれぞれ算出し、加熱前の重量(質量)(W0)に対する前記差(W0-W1)の百分率を加熱蒸発減量とした。
前記加熱は、「200℃×1時間、空気中」、「200℃×3時間、空気中」及び「200℃×5時間、空気中」の3つの条件についてそれぞれ行い、それぞれの条件下での加熱蒸発減量を求めた。
(7)エチレン・α-オレフィン・非共役ポリエン共重合体(A)の物性
(7-1)組成(各構成単位の含有量)
エチレン・α-オレフィン・非共役ポリエン共重合体(A)の、各構成単位の質量分率(質量%)は、13C-NMRによる測定値により求めた。測定値は、ECX400P型核磁気共鳴装置(日本電子製)を用いて、測定温度:120℃、測定溶媒:オルトジクロロベンゼン/重水素化ベンゼン=4/1、積算回数:8000回にて、共重合体の13C-NMRのスペクトルを測定して得た。
(7-1)組成(各構成単位の含有量)
エチレン・α-オレフィン・非共役ポリエン共重合体(A)の、各構成単位の質量分率(質量%)は、13C-NMRによる測定値により求めた。測定値は、ECX400P型核磁気共鳴装置(日本電子製)を用いて、測定温度:120℃、測定溶媒:オルトジクロロベンゼン/重水素化ベンゼン=4/1、積算回数:8000回にて、共重合体の13C-NMRのスペクトルを測定して得た。
(7-2)ヨウ素価
エチレン・α-オレフィン・非共役ポリエン共重合体(A)のヨウ素価は、滴定法により求めた。具体的には、以下の方法で行った。
エチレン・α-オレフィン・非共役ポリエン共重合体(A)のヨウ素価は、滴定法により求めた。具体的には、以下の方法で行った。
共重合体0.5gを四塩化炭素60mlに溶解し、少量のウィス試薬および20%ヨウ化カリウム溶液を加え、0.1mol/Lチオ硫酸ナトリウム溶液で適定した。終点付近では澱粉指示薬を加え、よく攪拌しながら薄紫色が消えるところまで適定し、試料100gに対する消費されるハロゲンの量としてヨウ素のg数を算出した。
(7-3)ムーニー粘度
エチレン・α-オレフィン・非共役ポリエン共重合体(A)のムーニー粘度ML1+4(125℃)は、ASTM D 1646-19aの測定方法に準拠して、125℃で測定した。
エチレン・α-オレフィン・非共役ポリエン共重合体(A)のムーニー粘度ML1+4(125℃)は、ASTM D 1646-19aの測定方法に準拠して、125℃で測定した。
(8)軟化剤の物性
(8-1)動粘度
軟化剤の動粘度は、ASTM D 445の測定方法に準拠して、40℃および100℃でそれぞれ測定した。
(8-1)動粘度
軟化剤の動粘度は、ASTM D 445の測定方法に準拠して、40℃および100℃でそれぞれ測定した。
(8-2)密度
軟化剤の密度は、ASTM D 4052の測定方法に準拠して、15℃で測定した。
軟化剤の密度は、ASTM D 4052の測定方法に準拠して、15℃で測定した。
(8-3)流動点
軟化剤の流動点は、ASTM D-6749に準拠して、測定した。
軟化剤の流動点は、ASTM D-6749に準拠して、測定した。
(8-4)炭化水素構造
軟化剤につき、ASTM D2140に準拠してナフテン系炭素原子の含有量(%CN)(ナフテン系炭素原子の割合)、パラフィン系炭素原子の含有量(%CP)(パラフィン系炭素原子の含有量)、および、アロマ系炭素原子の含有量(%CA)(アロマ系炭素原子の割合)を測定した。
軟化剤につき、ASTM D2140に準拠してナフテン系炭素原子の含有量(%CN)(ナフテン系炭素原子の割合)、パラフィン系炭素原子の含有量(%CP)(パラフィン系炭素原子の含有量)、および、アロマ系炭素原子の含有量(%CA)(アロマ系炭素原子の割合)を測定した。
なお、下記の実施例および比較例では、ナフテン系炭素原子の割合、パラフィン系炭素原子の含有量、および、アロマ系炭素原子の割合をASTM D2140に準拠して測定したが、代わりにASTM D3238-85に準拠して測定してもよい。
(8-5)分子量分布
軟化剤につき、以下の条件によるゲルパーミエーションクロマトグラフィー(GPC)測定を行い、各溶出時間における相対分子量(ポリスチレン換算分子量)とその重量分率(dW/dlogM)を求め、分子量分布曲線を作製し、ポリスチレン換算の重量平均分子量Mw、数平均分子量Mn、Mw/Mnを求めた。
軟化剤につき、以下の条件によるゲルパーミエーションクロマトグラフィー(GPC)測定を行い、各溶出時間における相対分子量(ポリスチレン換算分子量)とその重量分率(dW/dlogM)を求め、分子量分布曲線を作製し、ポリスチレン換算の重量平均分子量Mw、数平均分子量Mn、Mw/Mnを求めた。
測定機種:東ソー社製、(ゲル浸透クロマトグラフ HLC-8321 GPC)
カラム:(2x TSKgel GMH6-HT + 2x TSKgel GMH6-HTL(いずれも 7.5 mm I.D. x 30 cm, 東ソー社製))
溶媒:o-ジクロロベンゼン;ODCB (0.025 %BHT 含有)
カラム温度:140℃
濃度:0.1%
流速:1.0mL/分
検出器:示差屈折計(RI)
カラム較正:単分散ポリスチレン(東ソー社製) ; #3 std set
分子量換算:ポリスチレン換算/標準換算法
カラム:(2x TSKgel GMH6-HT + 2x TSKgel GMH6-HTL(いずれも 7.5 mm I.D. x 30 cm, 東ソー社製))
溶媒:o-ジクロロベンゼン;ODCB (0.025 %BHT 含有)
カラム温度:140℃
濃度:0.1%
流速:1.0mL/分
検出器:示差屈折計(RI)
カラム較正:単分散ポリスチレン(東ソー社製) ; #3 std set
分子量換算:ポリスチレン換算/標準換算法
[原材料]
以下の実施例および比較例で使用した原材料は以下の通りである。
以下の実施例および比較例で使用した原材料は以下の通りである。
<(A)エチレン・α-オレフィン・非共役ポリエン共重合体>
エチレン・α-オレフィン・非共役ポリエン共重合体(A)(成分(A))として、下記製造例1に従い、エチレン・プロピレン・ENB共重合体(A-1)を調製した。
エチレン・α-オレフィン・非共役ポリエン共重合体(A)(成分(A))として、下記製造例1に従い、エチレン・プロピレン・ENB共重合体(A-1)を調製した。
[製造例1]
容積300リットルの撹拌翼付き重合器を用いて60℃の温度下で連続的にエチレン、プロピレン及び5-エチリデン-2-ノルボルネン(ENB)からなる三元共重合体の合成を行った。
容積300リットルの撹拌翼付き重合器を用いて60℃の温度下で連続的にエチレン、プロピレン及び5-エチリデン-2-ノルボルネン(ENB)からなる三元共重合体の合成を行った。
このとき、重合溶媒としてヘキサン(フィード量26.5kg/h)を使用し、エチレンフィード量を4.6kg/h、プロピレンフィード量を3.0kg/h、ENBフィード量を420g/h、水素フィード量を2ノルマルリットル/hとして重合器に連続的に供給した。重合圧力を1.6MPa-Gに保持しながら、主触媒として次式:
このようにして、エチレン・プロピレン・ENB共重合体(A-1)を17.2重量%含む重合溶液を得た(重合時間:2.12時間)。得られた重合溶液を大量のメタノールに投入して、前記共重合体(A-1)を析出させた後、析出物を80℃で24時間減圧乾燥することにより、共重合体(A-1)を単離した。
得られた共重合体(A-1)(以下「A-1」という。)の物性を以下に示す。
(A-1の物性)
エチレン単位含量:66質量%
ヨウ素価:9.8
ムーニー粘度ML1+4(125℃):61
エチレン単位含量:66質量%
ヨウ素価:9.8
ムーニー粘度ML1+4(125℃):61
[製造例2]
モノマーフィード量を調整し、更に油展した以外は、製造例1と同様に処理して、エチレン、プロピレン及びENBからなる共重合体(A-2)を得た。
モノマーフィード量を調整し、更に油展した以外は、製造例1と同様に処理して、エチレン、プロピレン及びENBからなる共重合体(A-2)を得た。
得られた共重合体(A-2)(以下「A-2」という。)の物性を以下に示す。
(A-2の物性)
エチレン単位含量:64質量%
ヨウ素価:11.5
ムーニー粘度ML1+4(125℃):51
油展量:ゴム100質量部に対して、ゴム用軟化剤(C'-1)(出光興産社製、商品名「ダイアナプロセスオイルPW-100」)を40質量部
エチレン単位含量:64質量%
ヨウ素価:11.5
ムーニー粘度ML1+4(125℃):51
油展量:ゴム100質量部に対して、ゴム用軟化剤(C'-1)(出光興産社製、商品名「ダイアナプロセスオイルPW-100」)を40質量部
<(B)ポリプロピレン系樹脂>
ポリプロピレン系樹脂(B)(成分(B))として、下記プロピレン・エチレンブロック共重合体(B-1)(以下「B-1」という)を用いた。
ポリプロピレン系樹脂(B)(成分(B))として、下記プロピレン・エチレンブロック共重合体(B-1)(以下「B-1」という)を用いた。
(B-1)プロピレン・エチレンブロック共重合体(Total Atofina社製、商品名「PPC 9760」、MFR(ISO 1133;230℃、2.16kg荷重)=25g/10分、融点(ISO 3146)=165℃)
<(C)軟化剤およびその他の軟化剤>
軟化剤(C)(成分(C))として、下記表1に示す物性を有する軟化剤(C-1)(Hansen&Rosenthal社製、商品名「VIVA-B-FIX10227」)(以下「C-1」という)を用いた。
軟化剤(C)(成分(C))として、下記表1に示す物性を有する軟化剤(C-1)(Hansen&Rosenthal社製、商品名「VIVA-B-FIX10227」)(以下「C-1」という)を用いた。
また、軟化剤(C)に該当しないその他の軟化剤として、下記表1に示す物性を有する下記軟化剤(C'-1)、(C'-2)および(C'-3)を用いた:
軟化剤(C'-1)(出光興産社製、商品名「ダイアナプロセスオイル PW-100」)(以下「C'-1」という);
軟化剤(C'-2)(Hansen&Rosenthal社製、商品名「PIONIER 2071 P」)(以下「C'-2」という);
軟化剤(C'-3)(Hansen&Rosenthal China社製、商品名「PIONIER 2275」)(以下「C'-3」という)。
軟化剤(C'-1)(出光興産社製、商品名「ダイアナプロセスオイル PW-100」)(以下「C'-1」という);
軟化剤(C'-2)(Hansen&Rosenthal社製、商品名「PIONIER 2071 P」)(以下「C'-2」という);
軟化剤(C'-3)(Hansen&Rosenthal China社製、商品名「PIONIER 2275」)(以下「C'-3」という)。
<(D)プロピレン・エチレン共重合体>
プロピレン・エチレン共重合体(D)(成分(D))として、下記プロピレン・エチレン共重合体(D-1)(以下「D-1」という)を用いた。
プロピレン・エチレン共重合体(D)(成分(D))として、下記プロピレン・エチレン共重合体(D-1)(以下「D-1」という)を用いた。
(D-1)プロピレン・エチレン共重合体(商品名:VERSIFYTM2400.05、The Dow Chemical Company社製、メルトフローレート(230℃、2.16kg荷重)2g/10分、密度863kg/m3)
<架橋剤および架橋助剤>
架橋剤:有機ペルオキシド(2,5-ジメチル-2,5-ジ(tert-ブチルパーオキシ)ヘキシン-3、商品名:パーヘキシン25B、日本油脂(株)製)
架橋助剤:ジビニルベンゼン(商品名:DVB-810、日鉄ケミカル&マテリアル(株)製)
前記架橋剤と前記架橋助剤は、架橋剤100質量部に対し、架橋助剤100質量部、軟化剤100質量部を混合してなる架橋剤混合物の形で使用した。前記混合の際に配合する軟化剤として、前記「(C)軟化剤およびその他の軟化剤」で上述した前記軟化剤(C-1)または前記軟化剤(C'-1)を使用した。
架橋剤:有機ペルオキシド(2,5-ジメチル-2,5-ジ(tert-ブチルパーオキシ)ヘキシン-3、商品名:パーヘキシン25B、日本油脂(株)製)
架橋助剤:ジビニルベンゼン(商品名:DVB-810、日鉄ケミカル&マテリアル(株)製)
前記架橋剤と前記架橋助剤は、架橋剤100質量部に対し、架橋助剤100質量部、軟化剤100質量部を混合してなる架橋剤混合物の形で使用した。前記混合の際に配合する軟化剤として、前記「(C)軟化剤およびその他の軟化剤」で上述した前記軟化剤(C-1)または前記軟化剤(C'-1)を使用した。
〔実施例1〕
前記エチレン・α-オレフィン・非共役ポリエン共重合体(A-1) 100質量部と、
前記ポリプロピレン系樹脂(B-1) 100質量部と、
架橋剤として有機過酸化物(日本油脂(株)製、商品名:パーヘキシン25B) 0.28質量部、架橋助剤としてジビニルベンゼン 0.28質量部、および、軟化剤(C-1) 0.28質量部からなる架橋剤混合物とをヘンシェルミキサーで十分混合した。
前記エチレン・α-オレフィン・非共役ポリエン共重合体(A-1) 100質量部と、
前記ポリプロピレン系樹脂(B-1) 100質量部と、
架橋剤として有機過酸化物(日本油脂(株)製、商品名:パーヘキシン25B) 0.28質量部、架橋助剤としてジビニルベンゼン 0.28質量部、および、軟化剤(C-1) 0.28質量部からなる架橋剤混合物とをヘンシェルミキサーで十分混合した。
前記混合物を、二軸押出機(型番 KTX-46、(株)神戸製鋼所製、シリンダー温度:C1=110℃、C2=120℃、C3=140℃、C4=140℃、C5=150℃、C6=160℃、C7~C8=180℃、C9~C14=230℃、ダイス温度:200℃)にて、軟化剤(C-1)をシリンダーに注入しながら造粒を行い、熱可塑性エラストマー組成物のペレットを得た。
得られたペレットにつき、上記「測定方法」に記載の方法に従い、各種物性の測定を行った。
物性評価の結果を下記表2に示す。
〔比較例1~3〕
使用した原料および配合量を下記表2に記載の通り変更した以外は、実施例1と同様の方法で熱可塑性エラストマー組成物のペレットを製造した。
使用した原料および配合量を下記表2に記載の通り変更した以外は、実施例1と同様の方法で熱可塑性エラストマー組成物のペレットを製造した。
得られたペレットにつき、上記「測定方法」に記載の方法に従い、各種物性の測定を行った。
物性評価の結果を下記表2に示す。
〔実施例2,比較例4~5〕
使用した原料および配合量を下記表3に記載の通り変更した以外は、実施例1と同様の方法で熱可塑性エラストマー組成物のペレットを製造した。ここで、表3において、共重合体(A-2)の配合量につき、上段に示された値は、油展ゴムとしての全体量を表し、下段に括弧つきの斜体で示された値は、共重合体成分量(すなわち、油展ゴムとしての全体量から当該油展ゴムに含まれるオイルの量を除いた残りの量)を表す。
使用した原料および配合量を下記表3に記載の通り変更した以外は、実施例1と同様の方法で熱可塑性エラストマー組成物のペレットを製造した。ここで、表3において、共重合体(A-2)の配合量につき、上段に示された値は、油展ゴムとしての全体量を表し、下段に括弧つきの斜体で示された値は、共重合体成分量(すなわち、油展ゴムとしての全体量から当該油展ゴムに含まれるオイルの量を除いた残りの量)を表す。
Claims (20)
- 下記(A)~(C)の成分を含有し、少なくとも一部が架橋されてなる熱可塑性エラストマー組成物。
(A)エチレン・α-オレフィン・非共役ポリエン共重合体100質量部;
(B)ポリプロピレン系樹脂 10~200質量部;
(C)ASTM D3238-85、またはASTM D2140に準拠して測定されるパラフィン系炭素原子の含有量(%CP)が80%以上100%以下である軟化剤 10~200質量部。 - 前記軟化剤(C)がバイオマス由来軟化剤を含む請求項1に記載の熱可塑性エラストマー組成物。
- 前記軟化剤(C)がバイオマス由来軟化剤である請求項1に記載の熱可塑性エラストマー組成物。
- 前記軟化剤(C)は、さらにASTM D3238-85、またはASTM D2140に準拠して測定されるナフテン系炭素原子の含有量(%CN)が20%以下かつアロマ系炭素原子の含有量(%CA)が5%以下である、請求項1に記載の熱可塑性エラストマー組成物。
- 前記軟化剤(C)は、ゲルパーミエーションクロマトグラフィー(GPC)で測定したポリスチレン換算の重量平均分子量(Mw)が900以上である、請求項1に記載の熱可塑性エラストマー組成物。
- 前記軟化剤(C)の、200℃、常圧、1時間での蒸発減量が0.2質量%以下である、請求項1に記載の熱可塑性エラストマー組成物。
- 前記軟化剤(C)は、40℃における動粘度が40mm2/s以上、150mm2/s以下である、請求項1に記載の熱可塑性エラストマー組成物。
- 前記軟化剤(C)の15℃における密度が865kg/m3以下である、請求項1に記載の熱可塑性エラストマー組成物。
- 前記軟化剤(C)の流動点が-20℃以下である、請求項1に記載の熱可塑性エラストマー組成物。
- JIS K7210に準拠して測定したメルトフローレート(MFR、230℃、10kg荷重)が1~150g/10分である、請求項1に記載の熱可塑性エラストマー組成物。
- 前記ポリプロピレン系樹脂(B)が、プロピレン単独重合体、プロピレンとプロピレン以外のα-オレフィンとのランダム共重合体、および、プロピレンとプロピレン以外のα-オレフィンとのブロック共重合体からなる群より選ばれる少なくとも1種である、請求項1に記載の熱可塑性エラストマー組成物。
- 前記ポリプロピレン系樹脂(B)がプロピレンとプロピレン以外のα-オレフィンとのブロック共重合体のみからなる、請求項1に記載の熱可塑性エラストマー組成物。
- 前記ポリプロピレン系樹脂(B)の融点が80~170℃であり、かつ、下記(D)の成分をさらに40質量部以下含有する、請求項1に記載の熱可塑性エラストマー組成物。
(D)融点が70℃以下または観測されず、密度が800~900kg/m3であるプロピレン・エチレン共重合体。 - さらに架橋剤を含む、請求項1に記載の熱可塑性エラストマー組成物。
- 前記架橋剤を、エチレン・α-オレフィン・非共役ポリエン共重合体(A)100質量部に対して0.05~3質量部含む請求項14に記載の熱可塑性エラストマー組成物。
- 前記架橋剤を、エチレン・α-オレフィン・非共役ポリエン共重合体(A)100質量部に対して0.10~1質量部含む請求項14に記載の熱可塑性エラストマー組成物。
- 前記架橋剤が、有機過酸化物である、請求項14に記載の熱可塑性エラストマー組成物。
- 請求項1~17のいずれか1項に記載の熱可塑性エラストマー組成物を含む成形体。
- 請求項18に記載の成形体からなるフィルムまたはシート。
- 請求項19に記載の成形体からなる自動車用内装材。
Applications Claiming Priority (2)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
JP2022-195759 | 2022-12-07 | ||
JP2022195759 | 2022-12-07 |
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Publication Number | Publication Date |
---|---|
WO2024122590A1 true WO2024122590A1 (ja) | 2024-06-13 |
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Family Applications (1)
Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
---|---|---|---|
PCT/JP2023/043695 WO2024122590A1 (ja) | 2022-12-07 | 2023-12-06 | 熱可塑性エラストマー組成物およびこれからなる成形体 |
Country Status (1)
Country | Link |
---|---|
WO (1) | WO2024122590A1 (ja) |
Citations (4)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
JPS58145741A (ja) * | 1982-02-23 | 1983-08-30 | Mitsui Petrochem Ind Ltd | 熱可塑性エラストマ−組成物の製造法 |
JPH1129663A (ja) * | 1997-07-10 | 1999-02-02 | Shield Tec Kk | 無電解メッキ可能な熱可塑性エラストマー組成物およびメッキ成形体 |
JP2001226524A (ja) * | 2000-02-18 | 2001-08-21 | Asahi Kasei Corp | 軟化剤 |
JP2004149709A (ja) * | 2002-10-31 | 2004-05-27 | Asahi Kasei Chemicals Corp | 良外観熱可塑性エラストマー組成物の製法 |
-
2023
- 2023-12-06 WO PCT/JP2023/043695 patent/WO2024122590A1/ja unknown
Patent Citations (4)
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