(58)【調査した分野】(Int.Cl.,DB名)
前記オレフィン系樹脂(b)が、プロピレン系重合体、エチレン系重合体及びポリブテン系重合体から選ばれる少なくとも1種の重合体であることを特徴とする請求項1または2に記載のオレフィン系架橋型熱可塑性エラストマーの製造方法。
前記フェノール樹脂架橋剤(c)が、置換フェノールまたは未置換フェノールとアルデヒドとの縮合体とハロゲン供与体を活性剤として組み合わせたもの、またはハロゲン化アルキルフェノール・ホルムアルデヒド縮合体であることを特徴とする請求項1〜3のいずれかに記載のオレフィン系架橋型熱可塑性エラストマーの製造方法。
前記有機過酸化物架橋剤(d)が、1分半減期温度が140℃〜230℃の有機過酸化物であることを特徴とする請求項1〜4のいずれかに記載の架橋型熱可塑性エラストマーの製造方法。
前記フェノール樹脂架橋剤(c)が、前記オレフィン系共重合ゴム(a)100重量部あたり0.5〜15重量部であり、前記有機過酸化物架橋剤(d)がオレフィン系共重合ゴム(a)100重量部あたり0.1〜12重量部であることを特徴とする請求項1〜5のいずれかに記載のオレフィン系架橋型熱可塑性エラストマーの製造方法。
前記オレフィン系共重合体ゴム(a)とオレフィン系樹脂(b)を含む混合物と、フェノール樹脂架橋剤(c)を二軸押出機に供給して架橋反応させ、二軸押出機の160℃以上に設定した初めてのシリンダーの位置より、押出機の口径の2.8倍以上の長さ下流側にある位置より有機過酸化物(d)を添加して動的熱処理をさせることを特徴とする請求項1〜7のいずれかに記載のオレフィン系架橋型熱可塑性エラストマーの製造方法。
【発明を実施するための形態】
【0011】
本発明は、オレフィン系共重合体ゴム(a)とオレフィン系樹脂(b)とを重量比率90/10〜40/60で含む混合物を、フェノール樹脂架橋剤(c)で架橋反応させ、続いて
得られた架橋物を有機過酸化物架橋剤(d)の存在下で動的熱処理
するオレフィン系架橋型熱可塑性エラストマー
の製造方法を提供するものである。
【0012】
本発明において用いられるオレフィン系共重合体ゴム(a)は、例えば、エチレン−α−オレフィン共重合体ゴム、エチレン−α−オレフィン−非共役ジエン共重合体ゴム、プロピレン−ブタジエン共重合体ゴム等のオレフィンを主成分とする無定型ランダム共重合体の弾性体が挙げられる。これらの中では、エチレン−α−オレフィン−非共役ジエン共重合体ゴム(EPDM)が好適である。
【0013】
エチレン・α−オレフィン・非共役ポリエン共重合体ゴムとしては、エチレンと炭素数3〜20のα−オレフィンと、非共役ポリエンとをランダム共重合して得られるエチレン・α−オレフィン・非共役ポリエン共重合体ゴムである。
【0014】
上記α−オレフィンは炭素数3〜20のα−オレフィンであり、中でもプロピレン、1−ブテン、4−メチル−1−ペンテン、1−ヘキセン、1−オクテン等の炭素数3〜10のα−オレフィンが好ましく、特にプロピレン、1−ブテンが好ましい。
【0015】
すなわち、本発明で用いるエチレン・α−オレフィン・非共役ポリエン共重合体ゴムとしては、エチレン・プロピレン・非共役ポリエン共重合体ゴム、エチレン・1−ブテン・非共役ポリエン共重合体ゴムが好ましい。
【0016】
前記非共役ポリエンとしては、環状または鎖状の非共役ポリエンが用いられる。環状非共役ポリエンとしては、例えば5−エチリデン−2−ノルボルネン、ジシクロペンタジエン、5−ビニル−2−ノルボルネン、ノルボルナジエン、メチルテトラヒドロインデン
などがあげられる。また鎖状の非共役ポリエンとしては、例えば1,4−ヘキサジエン、7−メチル−1,6−オクタジエン、8−メチル−4−エチリデン−1,7−ノナジエン、4−エチリデン−1,7−ウンデカジエンなどがあげられる。これらの非共役ポリエンは単独または2種以上混合して用いられる。
【0017】
エチレン・α−オレフィン・非共役ポリエン共重合体ゴムは、エチレン、α−オレフィンおよび非共役ポリエンのモノマーの合計に対して、エチレンの含有量が50〜90モル%、好ましくは50〜85モル%、より好ましくは50〜75モル%、α−オレフィンの含有量が9.5〜49.5モル%、好ましくは14.5〜49.5モル%、より好ましくは24.5〜49.5モル%であるものが望ましい。
【0018】
非共役ポリエンの共重合量は、ヨウ素価表示で1〜40、好ましくは2〜35、より好ましくは3〜30であるのが望ましい。エチレン・α−オレフィン・非共役ポリエン共重合体ゴム中のエチレン含有量が低い場合、例えば50〜75モル%の場合、得られる熱可塑性エラストマーは低温での圧縮永久歪みが特に良好となる。
【0019】
エチレン・α−オレフィン・非共役ポリエン共重合体ゴムは、100℃におけるムーニー粘度〔ML1+4 (100℃)〕が50以上、好ましくは50〜250であるものが望ましい。
【0020】
エチレン・α−オレフィン・非共役ポリエン共重合体ゴムは、135℃デカリン(デカヒドロナフタレン)中で測定した極限粘度〔η〕が0.8〜4dl/g、好ましくは1〜3.5dl/g、より好ましくは1.1〜3dl/gであるものが望ましい。
【0021】
エチレン・α−オレフィン・非共役ポリエン共重合体ゴムは、不飽和カルボン酸またはその誘導体、例えば酸無水物などがグラフト共重合した変性物であってもよい。またプロセスオイルなどの公知のオイル(軟化剤)で油展されていてもよい。
エチレン・α−オレフィン・非共役ポリエン共重合体ゴムとしては、エチレン・プロピレン・非共役ジエン共重合体ゴムが最も好ましい。
エチレン・α−オレフィン・非共役ポリエン共重合体ゴムは1種単独で使用することもできるし、2種以上を組み合せて使用することもできる。
【0022】
上記オレフィン系共重合ゴム(a)には、鉱物油系軟化剤が含有されていてもよい。鉱物油系軟化剤は、得られる架橋オレフィン系熱可塑性エラストマーを軟化させ、柔軟性と弾性を増加させるとともに、得られる組成物の加工性、流動性を向上させる目的のために使用される。一般に、鉱物油系ゴム用軟化剤は、芳香族炭化水素、ナフテン系炭化水素及びパラフィン系炭化水素の混合物である。全炭素量に対し、芳香族炭化水素の炭素の割合が35重量%以上のものは芳香族系オイル、ナフテン系炭化水素の炭素の割合が30〜45重量%のものはナフテン系オイル、パラフィン系炭化水素の炭素の割合が50重量%以上のものはパラフィン系オイルと呼ばれる。これらのうち、本発明においては、パラフィン系オイルが好適に使用される。軟化剤の添加方法は、特に限定されるものではなく、組成物の製造に先だって、ゴムに予め含有されていてもよく、組成物の製造中に原料と共に添加してもよく、また、組成物を成型品とする段階で添加してもよい。
【0023】
本発明で用いるオレフィン系樹脂(b)は、結晶性樹脂であってもよいし、非晶性樹脂であってもよいが、結晶性樹脂が好ましい。本発明においてオレフィン系樹脂として用いられる結晶性樹脂としては、炭素数2〜12のα−オレフィンの単独重合体または他のα−オレフィンとの共重合体などが挙げられる。
【0024】
この重合形式はランダム重合、ブロック重合のいずれでもよい。ランダム共重合体の場合、少ない方のα−オレフィン構造単位が通常40モル%以下、好ましくは30モル%以下で含まれているα−オレフィン共重合体が好ましい。炭素数2〜12のα−オレフィンとしては、例えばエチレン、プロピレン、1−ブテン、1−ペンテン、1−ヘキセン、4−メチル−1−ペンテン、1−オクテン、1−デセンなどがあげられる。
【0025】
オレフィン系樹脂の好ましい例としては、プロピレン系重合体、エチレン系重合体及びポリブテン系重合体を挙げることができる。プロピレン系重合体の具体例として、プロピレン単独重合体、プロピレンと1種以上の炭素数2〜12のα−オレフィンとの共重合体を、エチレン系重合体の具体例として、エチレン単独重合体、エチレンと1種以上の炭素数3〜12のα−オレフィンとの共重合体を、またブテン系重合体の具体例として、1−ブテンの単独重合体、1−ブテンと1種以上の炭素数2〜12のα−オレフィンとの共重合体を挙げることができる。共重合体の場合、プロピレンまたは1−ブテンと共重合するα−オレフィンの含有量は1〜30モル%、好ましくは1〜20モル%であるのが望ましい。中でも好ましいものとして、ポリプロピレンおよびポリブテンが好ましく、特にランダムPP、ブロックPPと呼ばれるポリプロピレンを含めてポリプロピレンが好ましい。
【0026】
本発明においてポリオレフィン樹脂として用いる非晶性樹脂としては、例えばエチレン・環状オレフィン共重合体などがあげられる。ポリオレフィンは1種単独で使用することもできるし、2種以上を組み合せて使用することもできる。
本発明で用いるポリオレフィン樹脂(b)は、ASTM D1525で測定したビカット軟化点(温度)が100℃以上、好ましくは110℃以上、さらに好ましくは120〜250℃であるものが望ましい。
【0027】
上記オレフィン系共重合体ゴム(a)とオレフィン系樹脂(b)との重量比率は、90/10〜40/60、好ましくは85/15〜45/55であることが望ましい。
【0028】
本発明のフェノール樹脂系架橋剤(c)は、熱架橋性フェノール系樹脂である。フェノール樹脂架橋剤としては、例えば、置換フェノールまたは未置換フェノールとアルデヒド、好ましくはホルムアルデヒドとの縮合、または二官能性フェノールジアルコール類の縮合により製造されるフェノール系樹脂を挙げることができる。置換フェノールは炭素数1〜10のアルキル基置換体が好ましい。
本発明のフェノール樹脂系硬化剤としてハロゲン化フェノール樹脂も好適に使用することができる。
フェノール樹脂系架橋剤としては、米国特許第3287440号、第3709840号及び米国特許第4,311,628号の記載を参照することができる。
【0029】
本発明のフェノール樹脂架橋剤として市販されているフェノール系樹脂を適宜選択して使用することもできる。本発明のフェノール樹脂系硬化剤として使用することができる市販品の例としては、タッキロール201(アルキルフェノールホルムアルデヒド樹脂、田岡化学工業(株)社製)、タッキロール250−I(臭素化率4%の臭素化アルキルフェノールホルムアルデヒド樹脂、田岡化学工業(株)社製)、タッキロール250−III(臭素化アルキルフェノールホルムアルデヒド樹脂、田岡化学工業(株)社製)、PR−4507(群栄化学工業(株)社製)、Vulkaresat510E(Hoechst社製)、Vulkaresat532E(Hoechst社製)、Vulkaresen E(Hoechst社製)、Vulkaresen 105E(Hoechst社製)、Vulkaresen 130E(Hoechst社製)、Vulkaresol 315E(Hoechst社製)、Amberol ST 137X(Rohm&Haas社製)、スミライトレジンPR−22193(住友デュレズ(株)社製)、Symphorm−C−100(Anchor Chem.社製)、Symphorm−C−1001(Anchor Chem.社製)、タマノル531(荒川化学(株)社製)、Schenectady SP1059(Schenectady Chem.社製)、Schenectady SP1045(SchenectadyChem.社製)、CRR−0803(U.C.C社製)、Schenectady SP−1055(Schenectady Chem.社製)、Schenectady SP−1056(Schenectady Chem.社製)、CRM−0803(昭和ユニオン合成(株)社製)、Vulkadur A(Bayer社製)などを挙げることができる。これらの中でも臭素化アルキルフェノールホルムアルデヒド樹脂であるものが好ましく使用できる。
【0030】
フェノール系架橋剤は通常、活性剤と共に使用される。活性剤としては、例えば、塩化第一スズ、塩化第二鉄、塩素化パラフィン、塩素化ポリエチレン、クロロスルフォン化ポリエチレンのようなハロゲン供与体、及び酸化鉄、酸化チタン、酸化マグネシウム、二酸化珪素、酸化亜鉛のような受酸剤が用いられる。フェノール系樹脂がハロゲン化されている場合にはハロゲン供与体は用いなくてもよい。
【0031】
フェノール樹脂架橋剤の添加量はオレフィン系共重合ゴム(a)100重量部あたり0.5〜15重量部、好ましくは1.0〜13重量部、より好ましくは1.0〜12重量部であることが望ましい。
【0032】
ハロゲン供与体の添加量はオレフィン系共重合ゴム100重量部あたり、0.01〜10重量部、好ましくは0.05〜5重量部であることが望ましい。受酸剤を用いる場合の添加量はオレフィン系共重合ゴム100重量部あたり、0.01〜5重量部、好ましくは0.05〜3重量部であることが望ましい。
【0033】
本発明の有機過酸化物架橋剤(d)は、芳香族系もしくは脂肪族系のいずれも使用でき、単一の過酸化物でも2種以上の過酸化物の混合物でもよい。具体的には、ジ−t−ブチルパーオキシド、t−ブチルクミルパーオキシド、ジクミルパーオキシド、2,5−ジメチル−2,5−ジ(t− ブチルパーオキシ)ヘキサン、2,5−ジメチル−2,5−ジ(t−ブチルパーオキシ)ヘキシン−3、1,3−ビス(t−ブチルパーオキシイソプロピル)ベンゼン、1,1−ジ(t−ヘキシルパーオキシ)−3,3,5−トリメチルシクロヘキサン等のジアルキルパーオキシド類;t−ブチルパーオキシベンゾエート、t−ブチルパーオキシイソプロピルモノカーボネート、n−ブチル-4,4−ビス(t−ブチルペルオキシ)バレレート、2,5−ジメチル−2,5−ジ(ベンゾイルパーオキシ)ヘキサン、2,5−ジメチル−2,5−ジ(ベンゾイルパーオキシ)ヘキシン−3等のパーオキシエステル類;ジアセチルパーオキシド、ラウロイルパーオキシド、ジベンゾイルパーオキシド、p−クロロベンゾイルパーオキシド、2,4−ジクロロベンゾイルパーオキシド等のジアシルパーオキシド類等が用いられる。この中では、2,5−ジメチル−2,5−ジ(t−ブチルパーオキシ)ヘキサン、1,3−ビス(t−ブチルパーオキシイソプロピル)ベンゼンが好適に使用される。
【0034】
有機過酸化物としては、1分半減期温度が140℃〜230℃であることが好ましい。有機過酸化物でこの条件を満たすものとしては、ジ−t−ブチルパーオキシド、t−ブチルクミルパーオキシド、ジクミルパーオキシド、2,5−ジメチル−2,5−ジ(t− ブチルパーオキシ)ヘキサン、2,5−ジメチル−2,5−ジ(t−ブチルパーオキシ)ヘキシン−3、1,3−ビス(t−ブチルパーオキシイソプロピル)ベンゼン、1,1−ジ(t−ヘキシルパーオキシ)−3,3,5−トリメチルシクロヘキサン等のジアルキルパーオキシド類;t−ブチルパーオキシベンゾエート、t−ブチルパーオキシイソプロピルモノカーボネート、n−ブチル-4,4−ビス(t−ブチルペルオキシ)バレレート、2,5−ジメチル−2,5−ジ(ベンゾイルパーオキシ)ヘキサン、2,5−ジメチル−2,5−ジ(ベンゾイルパーオキシ)ヘキシン−3などである。
有機過酸化物は、オレフィン系共重合体ゴム(a)100重量部に対して0.1〜12重量部、好ましくは0.2〜11、さらに好ましくは0.25〜10重量部の割合で用いるのが望ましい。
【0035】
上記有機過酸化物を使用する場合、架橋助剤を配合することもできる。架橋助剤の具体的なものとしては、ジビニルベンゼン等のジビニル化合物;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等のオキシム化合物;N-メチル-N-4-ジニトロソアニリン、ニトロソベンゼン等のニトロソ化合物;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等のマレレイミド化合物;その他イオウ、ジフェニルグアニジン、トリアリルシアヌレートなどがあげられる。その他にも架橋助剤として、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等の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等の多官能性ビニルモノマーなどが挙げられる。
【0036】
本発明の架橋型熱可塑性エラストマーは、前記オレフィン系共重合体ゴム(a)とオレフィン系樹脂(b)とを含み、このオレフィン系共重合体ゴム(a)の少なくとも一部、好ましくは大部分ないし全部が架橋された架橋粒子である熱可塑性エラストマーである。
【0037】
本発明の熱可塑性エラストマーは、オレフィン系共重合体ゴム(a)とオレフィン系樹脂(b)に加えて、本発明の目的を損なわない範囲で、必要に応じて、前記オレフィン系共重合体ゴム(a)以外の他のゴムまたは添加剤などを他の成分として含有していてもよい。
【0038】
前記他のゴムとしては、スチレン・ブタジエンゴム(SBR)、スチレン・ブタジエン・スチレンブロック共重合体ゴム、ニトリルゴム(NBR)、天然ゴム(NR)、ブチルゴム(IIR)等のジエン系ゴム、ポリイソブチレンゴムおよびこれらの水素添加物などがあげられる。他のゴムの含有量は、熱可塑性エラストマー中の含有量として30重量%以下、好ましくは5〜25重量%であるのが望ましい。
【0039】
前記添加剤としては、スリップ剤、酸化防止剤、紫外線吸収剤、光安定剤、導電性付与剤、帯電防止剤、分散剤、難燃剤、防菌剤、中和剤、軟化剤、充填材、着色剤、熱伝導性充填材など通常ゴムに添加される公知の添加剤があげられる。
【0040】
本発明の架橋型熱可塑性エラストマーは、オレフィン系共重合体ゴムとオレフィン系樹脂の混合物を、まずフェノール樹脂架橋剤で架橋反応させ、続いて有機過酸化物架橋剤を加えて動的熱処理して得られる。フェノール樹脂架橋剤及び有機過酸化物架橋剤の添加方法は、用いる装置に合わせて適宜採用すればよい。
【0041】
フェノール樹脂架橋剤による架橋反応は、オレフィン系共重合体ゴム、オレフィン系樹脂、フェノール樹脂架橋剤及び必要な他の成分との混合物を、架橋が起こる温度条件で溶融混練することにより行うことができる。架橋反応に用いる混練装置としては、ロール混練機、バンバリーミキサー、ニーダー、スクリュウ式混練機、ローター型連続連続混練機、各種押出機などを挙げることができる。連続式押出機の場合、フェノール樹脂架橋に用いるフェノール樹脂架橋剤は、あらかじめ樹脂成分に混合しておいてもいいし、フィード口から供給する等の方法を採用してもよい。
【0042】
本発明において、動的熱処理とは、必要な成分を含む混合物を剪断力下に溶融混練する処理のことをいう。動的熱処理を行う方法としては、高い剪断力を与えることのできる混練装置で混練するのが好ましい。具体的には、ミキシングロール、インテンシブミキサー(例えばバンバリーミキサー、ブラベンダーミキサー、ニーダー等)、単軸或いは二軸押出機などの混練装置を用いて行うことができるが、特に二軸押出機により混練して組成物を調製するのが好ましい。
【0043】
本発明においては、フェノール樹脂架橋剤による架橋反応が始まってから、有機過酸化物架橋剤を混合してさらに動的熱処理をして架橋型熱可塑性エラストマーを得ることが好ましい。
【0044】
フェノール樹脂架橋に用いる架橋反応が始まっていることは、混合物の溶融粘度の増加で確認することができる。この混合物の溶融粘度の増加は予備実験を行ってその増加を確認しておくことが有機過酸化物架橋剤の混合時期を知る上で好ましい。
【0045】
予備実験は例えば、次のようにして行うことができる。すなわち、架橋反応条件に設定した混練機でオレフィン系共重合体ゴムとオレフィン系樹脂と、必要に応じてプロセスオイルなどの添加物を混合して混合物を溶融させ、その溶融粘度としてトルク値をトルク値の初期値(Tmin)として計測する。続いてフェノール樹脂架橋剤、必要に応じて受酸剤などの助剤を添加して、時間の変化と共にトルクの変化を計測することによって架橋反応の開始と進行状況を知ることができる。すなわちトルク値がTminより上昇したことが認められるときが本発明の有機過酸化物を添加する適した時期となる。このような方法でトルク値を計測する場合、架橋反応によりトルク上昇の変化が落ち着いたときのトルク値をTmaxとして、架橋剤を投入した時点でのTminからTmaxに至るまでのトルクの10%がTminより上昇した時点での時間Tc(10)及びそれ以降が本発明の有機過酸化物を添加するのに好ましい時期である。有機過酸化物の添加は、トルク値がTmaxに達した後であってもよい。
【0046】
実際に200cc混練機で温度160℃、回転数50rpmとしてオレフィン系共重合体ゴム140重量部とオレフィン系樹脂のポリプロピレン樹脂60重量部とプロセスオイルPW−100を65重量部との混合物(Y)を溶融させ、その溶融粘度としてトルク値(Tmin)を計測し、フェノール樹脂架橋剤8重量部および受酸剤の亜鉛華0.5重量部を同時に添加して時間の変化と共にトルクの変化を計測しTmaxでの時間を計測した。TminからTmaxまでのトルク値差の10%が上昇するまでの時間Tc(10)を求めたら2.8秒であった。
このようなフェノール樹脂架橋剤による架橋条件において、Tc(10)に至った時点で有機過酸化物架橋剤2,5−ジメチル−2,5−ジ(t−ブチルパーオキシ)ヘキサンを1.2重量部と希釈プロセスオイルPW−100を1.2重量部とを添加してさらに動的熱処理をして得られた組成物の物性測定と押出成形物の表面状態を観察したところ、物性、外観ともに良好であった。
【0047】
また、上記混合物Yを、口径53mmの二軸押出機において、シリンダー温度140℃〜220℃、回転数280rpm、ホッパー供給量50kg/hrとして、フェノール樹脂架橋剤を添加して動的架橋すると、ホッパー下中心からシリンダー先端までの長さ2310mmの場合、樹脂通過時間は44秒であり単位時間当りの樹脂通過距離は52.5mm/secとなる。混合物YのTc(10)は2.8秒であることから架橋トルク上昇に必要なシリンダー長さは147mmとなり、口径53mm当りの口径倍率は2.8倍となる。このようにして、予備実験からフェノール樹脂架橋剤を添加して動的架橋でTc(10)2.8秒以上のトルク上昇時間となるシリンダー位置は、シリンダー設定温度160℃以上とした初期シリンダーの上流側端面よりシリンダーの口径倍率の2.8倍の長さより後方の位置ということになる。この位置で有機過酸化物を添加して更なる動的熱処理を行ったところ、得られた組成物の物性測定と押出成形物の表面状態を観察したところ、物性、外観ともに良好であった。
【0048】
有機過酸化物架橋剤を混合するには、押出機においてオレフィン系共重合体ゴムとオレフィン系樹脂の混合物をフェノール樹脂架橋剤で架橋反応して、一旦押出機から排出させて、排出された架橋物に有機過酸化物架橋剤を混合して押出機に供給して動的熱処理をして目的物である架橋型熱可塑性エラストマーを得る方法を採用することができる。
【0049】
また、押出機にオレフィン系共重合体ゴムとオレフィン系樹脂の混合物とフェノール樹脂架橋剤を供給して架橋反応をさせ、押出機の途中から有機過酸化物架橋剤を供給して動的熱処理をして目的物である架橋型熱可塑性エラストマーを得る方法を採用することもできる。
【0050】
押出機の途中から有機過酸化物架橋剤を供給する場合、架橋剤が液体であればそのまままたは溶媒などに希釈してポンプで注入してもよく、固体又は粉体であれば溶融状態でポンプにより注入する方法、樹脂成分とのマスターバッチを添加する方法、または溶液或いは分散体にして注入する方法などの方法を用いることができる。
【0051】
また、バンバリーミキサー、ブラベンダーミキサー等のバッチ式混練機の場合は、フェノール樹脂架橋剤及び有機過酸化物架橋剤は、前記した添加のタイミングで、その形態のまま添加することができる。
【0052】
本発明の架橋反応および動的熱処理に於ける混練時の樹脂温度としては、オレフィン系樹脂の溶融温度以上で250℃以下、好ましくは240℃以下、より好ましくは230℃以下とするのがよい。押出機のシリンダーの設定温度としては、例えばシリンダーの初端部を140℃に終端部を220℃とし、ダイを230℃に設定するのは好ましい態様である。
【0053】
押出機の途中から有機過酸化物架橋剤を供給する方法を採用する場合、有機過酸化物の分解を考慮して、有機過酸化物架橋剤を供給する場所を、二軸押出機の160℃以上に設定した初めてのシリンダーの位置より、押出機の口径の2.8倍以上の長さ下流側にある位置とすることが好ましい。
【0054】
本発明の架橋型熱可塑性エラストマーの製造方法は、オレフィン系共重合体ゴム(a)とオレフィン系樹脂(b)とを重量比率90/10〜40/60で含む混合物を、オレフィン系共重合ゴム(a)100重量部あたり0.5〜15重量部のフェノール樹脂架橋剤(c)で架橋反応させ、続いてオレフィン系共重合ゴム(a)100重量部あたり0.1〜12重量部の有機過酸化物架橋剤(d)の存在下で動的熱処理する製造方法である。
【0055】
オレフィン系共重合体ゴム状物質とオレフィン系熱可塑性樹脂との混合物を有機過酸化物の存在下で動的熱的処理することは知られているが、この場合オレフィン系共重合体ゴムに架橋反応が生じてゴム成分に粘度上昇が起こり、ポリプロピレン系樹脂には分子切断反応が生じてメルトフローレートの増加、即ち粘度低下が起こり、架橋されたオレフィン系共重合体ゴムと分子切断されたポリプロピレン樹脂には粘度差が大きく生じているので、高いせん断力を掛けても架橋されたゴム成分の分散性が悪くなり粗大ゲルとなって、得られた熱可塑性組成物は押出成形では成形品の肌がザラザラしたりエッジ部分に荒れが起こったり、目ヤニが出やすくなるし、射出成形で成形された成形品では表面にアバタ状のものが見られ、成形品の表面状態が悪いという結果になる。
【0056】
特開2004−137352号公報には、有機過酸化物で予備架橋した後に、続けてフェノール樹脂架橋剤により架橋する方法が記載されているが、この方法ではゴムの架橋と共にポリプロピレン樹脂の分子切断が生じて粘度差が大きくなりゴム成分と樹脂成分の分散性の低いところでフェノール樹脂による架橋反応が行われるとゴムのゲル化が進み粗大ゲルにより押出成形され出来たものは表面がザラザラとなって成形品の商品価値を著しく低下させる。特開2004−137352号公報においては、フェノール樹脂架橋剤により架橋することは混練時に高いせん断力をかける必要があることから、せん断発熱により高温となってフェノール樹脂架橋剤に起因すると思われる変色が生じるので、熱安定性が悪く樹脂組成物が褐色に変色してしまうという問題があったとして、予備架橋の架橋剤からフェノール樹脂架橋剤を除外している。
【0057】
本発明では、オレフィン系共重合体ゴム(a)とオレフィン系樹脂(b)の混合物をフェノール樹脂架橋剤(c)で架橋反応させ、続いて有機過酸化物架橋剤(d)の存在下で動的熱処理することによって、優れた圧縮永久歪み、強度、耐熱老化性及び流動性を有し、かつ表面にブツブツの無い奇麗な表面状態の押出成形品が得られると共に、目ヤニが少ないという、従来公知の架橋型熱可塑性エラストマーの製造方法からは予測できない格段に優れた効果を達成する押出成形性に優れた架橋型熱可塑性エラストマーが得られる。
【0058】
本発明の格段に優れた効果は、動的架橋工程で初めにフェノール樹脂架橋剤により動的架橋反応させることでポリプロピレン樹脂成分への反応は極めて少ないため、ポリプロピレン樹脂粘度への変化は小さく、ゴム成分にのみフェノール樹脂架橋剤が反応することでゴム成分の粘度は高くなるが、有機過酸化物で動的架橋するときに生じるようなポリプロピレン樹脂の分解が起こらない為、ゴム成分とポリプロピレン樹脂成分の粘度差は有機過酸化物による動的架橋工程の粘度差に比べれば著しく少ないことからゴム成分とポリプロピレン樹脂成分との分散性が著しく良くなる。次に有機過酸化物の存在下で動的熱処理すると、ポリプロピレン樹脂成分に分子切断が起こり、ゴム成分に架橋が起こる。本発明の場合ポリプロピレン樹脂成分の分子切断と、ゴム成分の架橋が起こっても、分散性はフェノール樹脂架橋剤による動的架橋工程で分散されている状態で反応が起こる為、良分散性が保持できることから押出肌が極めて良好であり、目ヤニが少なく、流動性が良くなると共に、圧縮永久歪みが小さい極めて良好な熱可塑性エラストマーが得られる。
【実施例】
【0059】
本発明を以下に実施例及び比較例を用いてより具体的に説明するが、本発明はこれらの例によって何ら限定されるものではない。
本発明において用いた原材料及び測定方法、並びに使用機器及び設定条件は下記のとおりである。
【0060】
I.原材料
【0061】
1.オレフィン系共重合体ゴム
三井EPT 3072EM(三井化学社製、EPDM(a)100重量部に、油展用鉱物油40重量部含有)
2.オレフィン系熱可塑性樹脂
ポリプロポレン(b):((株)プライムポリマー製、F113G、MFR:3g/10分、測定条件:230℃、2.16kg荷重)
【0062】
3.フェノール樹脂架橋剤(c):臭素化アルキルフェノール・ホルムアルデヒド樹脂(SI Group社製、SP-1055F)
4.有機過酸化物架橋剤(d):2,5-ジメチル-2,5-ジ(t−ブチル・パーオキシ)ヘキサン(日本油脂(株)製、パーヘキサ25B)
5.架橋助剤:ジビニルベンゼン(新日鐵化学社製、81%品)
【0063】
6.受酸剤:酸化亜鉛3種(堺化学工業社製)
7.プロセスオイル:ダイアナプロセスオイルPW-100(出光興産(株)製)
8.フェノール系酸化防止剤:アデカスタブ AO-60((株)アデカ製)
9.有機化酸化物混合品(有機過酸化物(d)、ジビニルベンゼン、プロセスオイルを1/0.3/1で混合させたもの)
【0064】
II.測定方法
(1)試験片板の作製
試験対象物を、プレス成形機の金型(キャビティ寸法:12cm×11cm×2mm厚)中に入れて、190℃で5分間予熱を行い、続いてその温度で10MPaの圧力で5分間加圧を行った後、10MPaの圧力で加圧しながら5分間冷却した後に取り出して、試験片板を作製した。
【0065】
(2)圧縮永久歪
圧縮永久歪み試験片作製用金型を用いて、試験片板から直径28mmの円盤状物を打抜いて、それを積み重ねて厚み14〜16mmとして金型に入れて、プレス成形機により190℃で10分間予熱を行い、続けて10MPaの圧力で5分間加圧を行った後、圧力を開放して金型ごと取り出し、冷却プレス温度30℃で10MPaの圧力で加圧しながら10分間冷却した後に取り出して試験片を作製した。作製した試験片について、JIS K 6262に準拠して、25%圧縮、70℃×22時間の試験条件で、圧縮永久歪を測定した。
【0066】
(3)引張強さ
試験片板から打ち抜き機を用いてJIS3号ダンベルを打ち抜き、得られたダンベルを用いてJIS K 6251に準拠して引張速度500mm/minで測定した。
(4)MFR
JIS K 7210に準拠して測定温度230℃、荷重10kgにて測定した。
(5)硬度
JIS K 6253に準拠してデュロメーターAにて測定した。
【0067】
(6)押出成形性
1)評価試験片作製
口径30mmの押出機(L/D=25、フルフライトスクリュータイプ、ダイ形状:幅40mmx厚さ1mmの帯形状)を用いて、設定温度c1/c2/c3/D=180/210/210/210℃(c:シリンダー、D:ダイ)、スクリュー回転数40rpm、引き取り速度1.5m/minで帯形状成形物を得て、長さ60mmで切断して評価試験片(幅35mm×長さ60mm×厚さ1mm)を作製した。
2)表面粗さ試験
上記評価試験片について、JIS B 0601及びJIS B 0633:2001に準拠して中心線平均粗さ(Ra)を測定した。
3)表面肌目視試験
上記評価試験片について、表面平滑性を目視によって観察し、下記の基準によって判定した。
○ :目視で表面に凹凸が見られない滑らかな状態で良好な平滑性が認められた。
× :目視で表面に凹凸が見られ、ざらついた状態で荒れている外観不良が認められた。
【0068】
III.使用機器及び設定運転条件
(i) MS加圧型ニーダー:DS10-30MWA-H((株)モリヤマ製、容積10L)、設定温度:160℃、回転数:50rpm。
(ii) MS式フィーダールーダー:FR-65A型((株)モリヤマ製)、設定温度:160℃
(iii) 二軸押出機:TEM-50A(東芝機械(株)製、スクリュー直径53mmφ、スクリュー有効長L/D=45.3)、
設定温度(℃):(ホッパー側)140、150、150、160、180、200、210、220、220、220、220、220(以上シリンダーc1〜c12)、230(ダイ)
スクリュー回転数:280rpm
スクリーン:40×60×40メッシュ
供給量:50kg/hr
【0069】
(実施例1)
オレフィン系共重合体ゴム(三井化学社製 三井EPT3072EM、油展用鉱物油40重量部含有)を5.3kg(内EPDM(a)3.8kg及び油展用鉱物油1.5kg)と、オレフィン系熱可塑性樹脂(b)成分としてポリプロピレン(プライムポリマー社製 ポリプロピレンF113G)を、EPDM(a)と樹脂成分(b)の重量比率が100/60になるように配合し、MS加圧型ニーダー(モリヤマ社製)を使用して温度160℃にて10分間溶融混合させ、続いてプロセスオイル(出光興産社製 ダイアナプロセスオイルPW-100)65重量部を混合して、MS式フィーダールーダー(モリヤマ社製)に入れて約3mm径のペレットにした。ペレット状混合物にEPDM(a)100重量部に対して、第一架橋剤としてフェノール樹脂架橋剤(c)を3重量部、受酸剤として酸化亜鉛を0.5重量部及び酸化防止剤を0.1重量部配合し、ヘンシェルミキサーで混合して二軸押出機(東芝機械社製)に供給した。二軸押出機の温度設定は上記のとおり140〜230℃として、回転数280rpm、押出量50kg/hrで溶融混練と共に動的架橋反応をさせて、ダイより出てきたストランド状物を冷却して造粒機で切断しペレット状組成物1を得た。得られた組成物1にEPDM(a)100重量部に対し第二架橋剤として有機過酸化物混合品を0.46重量部配合して、ヘンシェルミキサーで混合して二軸押出機に供給し二軸押出機の温度を140〜230℃とし、回転数280rpm、押出量50kg/hrで動的架橋させてダイよりで出てきたストランド状物を冷却して造粒機で切断しペレット状組成物2を得た。得られた組成物2について、評価方法に記載した通りプレス成形により試験片板を作製し、圧縮永久歪、引張強さ、MFR、硬度及び押出成形性を測定した。測定結果を表1に示す。
【0070】
(実施例2)
実施例1において、有機過酸化物混合品の配合割合を、EPDM(a)100重量部に対し1.84重量部に変更するほかは同様にして、組成物2を調製した。得られた組成物2について、実施例1と同様にして各種物性を測定した。測定結果を表1に示す。
【0071】
(実施例3)
実施例1において、フェノール樹脂架橋剤(c)の配合割合を、EPDM(a)100重量部に対し8重量部に変更するほかは同様にして、組成物2を調製した。得られた組成物2について、実施例1と同様にして各種物性を測定した。測定結果を表1に示す。
【0072】
(実施例4)
実施例1において、有機過酸化物混合品の配合割合を、EPDM(a)100重量部に対し1.84重量部に変更し、フェノール樹脂架橋剤(c)の配合割合を、EPDM(a)100重量部に対し8重量部に変更するほかは同様にして、組成物2を調製した。得られた組成物2について、実施例1と同様にして各種物性を測定した。測定結果を表1に示す。
【0073】
(実施例5)
オレフィン系共重合体ゴム(三井化学社製 三井EPT3072EM、油展用鉱物油40重量部含有)を5.3kg(内EPDM(a)3.8kg及び油展用鉱物油1.5kg)と、オレフィン系熱可塑性樹脂(b)成分としてポリプロピレン(プライムポリマー社製 ポリプロピレンF113G)を、EPDM(a)と樹脂成分(b)の重量比率が100/60になるように配合し、MS加圧型ニーダー(モリヤマ社製)を使用して温度160℃にて10分間溶融混合させ、続いてプロセスオイル(出光興産社製 ダイアナプロセスオイルPW-100)65重量部を混合して、MS式フィーダールーダー(モリヤマ社製)に入れて約3mm径のペレットにした。ペレット状混合物にEPDM(a)100重量部に対して、第一架橋剤としてフェノール樹脂架橋剤(c)を3重量部、受酸剤として酸化亜鉛を0.5重量部及び酸化防止剤を0.1重量部配合し、ヘンシェルミキサーで混合し、上記のとおり温度設定は140〜230℃、回転数は280rpmに設定した二軸押出機(東芝機械社製)に供給して、溶融混練と共に動的架橋反応をさせた。続いて二軸押出機の設定温度160℃以上になっている最初のシリンダー部分(c4)より押出機のL/D=2.8以上の長さ以上後方の部分としてシリンダーのc5(設定温度180℃)から第二架橋剤として有機過酸化物混合品0.46重量部を定量ポンプで押出機内へ供給し、動的熱処理をさせてダイより出てきたストランド状のものを冷却して造粒機で切断しペレット状組成物を得た。得られた組成物について、実施例1同様にして物性を測定した。測定結果を表1に示す。
【0074】
(実施例6)
実施例5において、有機過酸化物混合品の配合割合を、EPDM(a)100重量部に対し1.84重量部に変更するほかは同様にして、組成物を調製した。得られた組成物について、実施例1と同様にして各種物性を測定した。測定結果を表1に示す。
【0075】
(比較例1)
オレフィン系共重合体ゴム(三井化学社製 三井EPT3072EM、油展用鉱物油40重量部含有)を5.3kg(内EPDM(a)3.8kg及び油展用鉱物油1.5kg)と、オレフィン系熱可塑性樹脂(b)成分としてポリプロピレン(プライムポリマー社製 ポリプロピレンF113G)を、EPDM(a)と樹脂成分(b)の重量比率が100/60になるように配合し、MS加圧型ニーダー(モリヤマ社製)を使用して温度160℃にて10分間溶融混合させ、続いてプロセスオイル(出光興産社製 ダイアナプロセスオイルPW-100)65重量部を混合して、MS式フィーダールーダー(モリヤマ社製)に入れて約3mm径のペレットにした。
ぺレット状混合物にEPDM(a)100重量部に対し第一架橋剤として、有機過酸化物混合品を0.46重量部及び酸化防止剤を0.1重量部配合して、ヘンシェルミキサーで混合して二軸押出機に供給し二軸押出機の温度を140〜230℃とし、回転数280rpm、押出量50kg/hrで動的架橋させてダイよりで出てきたストランド状物を冷却して造粒機で切断しペレット状組成物3を得た。
得られた組成物3にEPDM(a)100重量部に対して、第二架橋剤としてフェノール樹脂架橋剤(c)を3重量部、受酸剤として酸化亜鉛を0.5重量部配合し、ヘンシェルミキサーで混合して二軸押出機(東芝機械社製)に供給した。二軸押出機の温度設定は上記のとおり140〜230℃として、回転数280rpm、押出量50kg/hrで溶融混練と共に動的架橋反応をさせて、ダイより出てきたストランド状物を冷却して造粒機で切断しペレット状組成物4を得た。
得られた組成物4について、評価方法に記載した通りプレス成形により試験片板を作製し、圧縮永久歪、引張強さ、MFR、硬度及び押出成形性を測定した。測定結果を表1に示す。
【0076】
(比較例2)
比較例1において、有機過酸化物混合品の配合割合を、EPDM(a)100重量部に対し1.84重量部に変更し、フェノール樹脂架橋剤(c)の配合割合を、EPDM(a)100重量部に対し8重量部に変更するほかは同様にして、組成物4を調製した。得られた組成物4について、実施例1と同様にして各種物性を測定した。測定結果を表1に示す。
【0077】
(比較例3)
オレフィン系共重合体ゴム(三井化学社製 三井EPT3072EM、油展用鉱物油40重量部含有)を5.8kg(内EPDM(a)3.8kg及び油展用鉱物油1.5kg)と、オレフィン系熱可塑性樹脂(b)成分としてポリプロピレン(プライムポリマー社製 ポリプロピレンF113G)を、EPDM(a)と樹脂成分(b)の重量比率が100/60になるように配合し、MS加圧型ニーダー(モリヤマ社製)を使用して温度160℃にて10分間溶融混合させ、続いてプロセスオイル(出光興産社製 ダイアナプロセスオイルPW-100)65重量部を混合して、MS式フィーダールーダー(モリヤマ社製)に入れて約3mm径のペレットにした。ぺレット状混合物にEPDM(a)100重量部に対して、フェノール樹脂架橋剤(c)を8重量部、受酸剤として酸化亜鉛を0.5重量部及び酸化防止剤を0.1重量部配合し、ヘンシェルミキサーで混合して二軸押出機(東芝機械社製)に供給した。二軸押出機の温度設定は上記のとおり140〜230℃として、回転数280rpm、押出量50kg/hrで溶融混練と共に動的架橋反応をさせて、ダイより出てきたストランド状物を冷却して造粒機で切断しペレット状組成物を得た。得られた組成物
について、実施例1と同様にして各種物性を測定した。測定結果を表1に示す。
比較例3は、実施例3において組成物2の調製工程を省略した態様に相当する。
【0078】
(比較例4)
オレフィン系共重合体ゴム(三井化学社製 三井EPT3072EM、油展用鉱物油40重量部含有)を5.3kg(内EPDM(a)3.8kg及び油展用鉱物油1.5kg)と、オレフィン系熱可塑性樹脂(b)成分としてポリプロピレン(プライムポリマー社製 ポリプロピレンF113G)を、EPDM(a)と樹脂成分(b)の重量比率が100/60になるように配合し、MS加圧型ニーダー(モリヤマ社製)を使用して温度160℃にて10分間溶融混合させ、続いてプロセスオイル(出光興産社製 ダイアナプロセスオイルPW-100)65重量部を混合して、MS式フィーダールーダー(モリヤマ社製)に入れて約3mm径のペレットにした。
ぺレット状混合物にEPDM(a)100重量部に対し有機過酸化物混合品を1.84重量部及び酸化防止剤を0.1重量部配合して、ヘンシェルミキサーで混合して二軸押出機に供給し二軸押出機の温度を140〜230℃とし、回転数280rpm、押出量50kg/hrで動的架橋させてダイよりで出てきたストランド状物を冷却して造粒機で切断しペレット状組成物を得た。得られた組成物について、実施例1と同様にして各種物性を測定した。測定結果を表1に示す。
比較例4は、実施例2において組成物1の調製工程を省略した態様に相当する。
【0079】
【表1】