JP2022155042A - シラン架橋アクリルゴム成形体及びその製造方法、シラン架橋性アクリルゴム組成物、並びにシラン架橋アクリルゴム成形品 - Google Patents
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- Processes Of Treating Macromolecular Substances (AREA)
Abstract
【課題】優れた外観、高温耐油性、機械特性、及び柔軟性を兼ね備え、ブリードの抑制されたシラン架橋アクリルゴム成形体を得ることができる製造方法、この方法により得られたシラン架橋アクリルゴム成形体及び成形品、この成形体の製造に好適な、シラン架橋性アクリルゴム組成物を提供する。【解決手段】無機フィラーとシランカップリング剤との混合物と、エチレン-アクリルゴム20~85質量%、エチレン樹脂60質量%以下、スチレンエラストマー1~20質量%、及び鉱物性オイル1~20質量%を、スチレンエラストマーと鉱物性オイルとを1:2.5~1:0.5の比率で含有するベースアクリルゴムとを、溶融混合する工程を有する製造方法、これにより製造されるシラン架橋性アクリルゴム組成物及びシラン架橋アクリルゴム成形体、並びにシラン架橋アクリルゴム成形品。【選択図】なし
Description
本発明は、シラン架橋アクリルゴム成形体及びその製造方法、シラン架橋性アクリルゴム組成物、並びにシラン架橋アクリルゴム成形品に関する。
電気・電子機器の内部配線若しくは外部配線に使用される絶縁電線、ケーブル、コード、光ファイバ心線又は光ファイバコードの各配線材には、機械特性(例えば、引張強さ、引張伸び)、柔軟性、外観など種々の特性が要求されている。
上述のような配線材においては、その特性向上のため、被覆層を形成する樹脂又はゴムの架橋処理がよく行われる。樹脂又はゴムを架橋する方法としては、一般に電子線架橋法又は化学架橋法が用いられる。例えば、ポリエチレン等のポリオレフィン樹脂を架橋する方法として、電子線を照射して架橋させる電子線架橋法、また、成形後に熱を加えることにより有機過酸化物等を作用させ架橋反応させる架橋法、及びシラン架橋法等の化学架橋法が挙げられる。
ここで、シラン架橋法とは、有機過酸化物の存在下で不飽和基を有するシランカップリング剤を樹脂又はゴムにシラングラフト化反応(単に、グラフト化反応ともいう。)させてシラングラフト樹脂又はゴムを得た後に、シラノール縮合触媒の存在下でシラングラフト樹脂又はゴムを水分と接触させることにより、架橋した樹脂を得る方法である。
上記の方法のなかでも、特にシラン架橋法は架橋処理に特殊な設備を要しないため、幅広い分野で使用することができる。
ここで、シラン架橋法とは、有機過酸化物の存在下で不飽和基を有するシランカップリング剤を樹脂又はゴムにシラングラフト化反応(単に、グラフト化反応ともいう。)させてシラングラフト樹脂又はゴムを得た後に、シラノール縮合触媒の存在下でシラングラフト樹脂又はゴムを水分と接触させることにより、架橋した樹脂を得る方法である。
上記の方法のなかでも、特にシラン架橋法は架橋処理に特殊な設備を要しないため、幅広い分野で使用することができる。
一方、配線材は、油に接触しうる状態で使用されることがある。このような用途に使用される配線材には、耐油性(浸油しても物性の変化が小さい特性)が要求される。
シラン架橋法を応用した、耐油性の成形体の製造方法の例として、例えば、特許文献1には、アクリルゴム及びポリプロピレン樹脂を特定量含有するベース樹脂、有機過酸化物、金属水和物、シランカップリング剤、シラノール縮合触媒を溶融混合した後に、成形し、得られた成形体を水と接触させる製造方法が記載されている。特許文献2には、エチレン-アクリルゴムと、不飽和カルボン酸成分で変性されたポリオレフィン樹脂とを特定量含有するベースゴム、有機過酸化物、無機フィラー、シランカップリング剤、シラノール縮合触媒を溶融混合した後に、成形し、得られた成形体を水と接触させる製造方法が記載されている。
上述の、特定のシラン架橋法においてアクリルゴムと特定の成分を組み合わせて含有するベースゴムを採用する特許文献1及び特許文献2に記載の技術により、耐油性を高めることが可能となった。
一方で、配線材の製造方法は、工業的製造の生産性をより高める観点からは、幅広い製造条件に対応できることが好ましい。しかし、製造条件の変更は、当然製品特性に影響をしやすいという問題を抱えている。例えば、上記シラン架橋法において、押出成形後にシラン架橋して、サイズの小さな成形体、又は薄肉の成形体等を製造する場合、押出速度(線速)はそのままに、押出機のスクリュー回転速度を低下させることがある。そうすると、押出機のシリンダー内でシラングラフト樹脂又はゴムが長時間滞留し、シリンダーの熱によって、そこで一部にシラン架橋が起きやすくなる。その結果、押出成形体の表面にゲルやブツなどが発生して外観不良を引き起こすという問題がある。
本発明者らが検討した結果、特許文献1及び特許文献2に記載された製造方法では、樹脂又はゴムのスクリュー回転速度の変更(被覆膜厚等の変更)には十分対応できないことが分かってきた。その上、特許文献2に記載の製造方法により得られる成形体は非常に硬く、柔軟性を求められる用途に用いる配線材としては不向きであった。
さらに、外観及び柔軟性を付与するためにオイルを用いると、配線材の表面にブリードするという問題があることも分かってきた。
一方で、配線材の製造方法は、工業的製造の生産性をより高める観点からは、幅広い製造条件に対応できることが好ましい。しかし、製造条件の変更は、当然製品特性に影響をしやすいという問題を抱えている。例えば、上記シラン架橋法において、押出成形後にシラン架橋して、サイズの小さな成形体、又は薄肉の成形体等を製造する場合、押出速度(線速)はそのままに、押出機のスクリュー回転速度を低下させることがある。そうすると、押出機のシリンダー内でシラングラフト樹脂又はゴムが長時間滞留し、シリンダーの熱によって、そこで一部にシラン架橋が起きやすくなる。その結果、押出成形体の表面にゲルやブツなどが発生して外観不良を引き起こすという問題がある。
本発明者らが検討した結果、特許文献1及び特許文献2に記載された製造方法では、樹脂又はゴムのスクリュー回転速度の変更(被覆膜厚等の変更)には十分対応できないことが分かってきた。その上、特許文献2に記載の製造方法により得られる成形体は非常に硬く、柔軟性を求められる用途に用いる配線材としては不向きであった。
さらに、外観及び柔軟性を付与するためにオイルを用いると、配線材の表面にブリードするという問題があることも分かってきた。
本発明は、優れた外観、高温耐油性、機械特性、及び柔軟性を兼ね備え、ブリードの抑制されたシラン架橋アクリルゴム成形体を得ることができる製造方法、この製造方法によって得られたシラン架橋アクリルゴム成形体、及びシラン架橋アクリルゴム成形品を提供することを課題とする。
また、本発明は、このシラン架橋アクリルゴム成形体の製造に好適な、シラン架橋性アクリルゴム組成物を提供することを課題とする。
また、本発明は、このシラン架橋アクリルゴム成形体の製造に好適な、シラン架橋性アクリルゴム組成物を提供することを課題とする。
本発明者らは、エチレン-アクリルゴムを用いたシラン架橋法において、ベースアクリルゴムにスチレンエラストマー及び鉱物性オイルを特定量及び特定比率で併用してシラン架橋アクリルゴム成形体を製造すると、高温耐油性及び機械特性を維持しつつ、得られるシラン架橋アクリルゴム成形体に、外観及び柔軟性を優れたレベルで付与できること、ブリードも抑制できることを見出した。本発明者らはこの知見に基づきさらに研究を重ね、本発明をなすに至った。
すなわち、本発明の課題は以下の手段によって達成された。
〔1〕
下記工程(1)、工程(2)及び工程(3)を有するシラン架橋アクリルゴム成形体の製造方法であって、
工程(1):ベースアクリルゴム100質量部に対して、有機過酸化物0.01~0.6質量部と、無機フィラー1~200質量部と、前記有機過酸化物から発生したラジカルの存在下で前記ベースアクリルゴムとグラフト化反応しうるグラフト化反応部位を有するシランカップリング剤1~15質量部と、シラノール縮合触媒とを溶融混合して、前記有機過酸化物から発生したラジカルによって前記グラフト化反応部位と前記ベースアクリルゴムのグラフト化反応可能な部位とをグラフト化反応させることにより、シラン架橋性アクリルゴムを含むシラン架橋性アクリルゴム組成物を得る工程
工程(2):前記シラン架橋性アクリルゴム組成物を成形して、成形体を得る工程
工程(3):前記成形体を水と接触させて、シラン架橋アクリルゴム成形体を得る工程
前記ベースアクリルゴムが、エチレン-アクリルゴム20~85質量%、エチレン樹脂60質量%以下、スチレンエラストマー1~20質量%、及び鉱物性オイル1~20質量%を、前記スチレンエラストマーの含有率と前記鉱物性オイルの含有率との比率(スチレンエラストマーの含有率:鉱物性オイルの含有率)が質量比で1:2.5~1:0.5となるように、含有し、
前記工程(1)を行うにあたり、
下記工程(a-2)でベースアクリルゴムの全部を溶融混合する場合には、工程(1)が下記工程(a-1)、工程(a-2)及び工程(c)を有し、下記工程(a-2)でベースアクリルゴムの一部を溶融混合する場合には、工程(1)が下記工程(a-1)、工程(a-2)、工程(b)及び工程(c)を有する、シラン架橋アクリルゴム成形体の製造方法。
工程(a-1):前記無機フィラー及び前記シランカップリング剤を混合して混合物を調製する工程
工程(a-2):前記混合物と前記ベースアクリルゴムの全部又は一部とを、前記有機過酸化物の存在下で前記有機過酸化物の分解温度以上の温度において溶融混合して、前記有機過酸化物から発生したラジカルによって前記グラフト化反応部位と前記ベースアクリルゴムのグラフト化反応可能な部位とをグラフト化反応させることにより、シラン架橋性アクリルゴムを含むシランマスターバッチを調製する工程
工程(b):前記ベースアクリルゴムの残部及び前記シラノール縮合触媒を溶融混合して、触媒マスターバッチを調製する工程
工程(c):前記シランマスターバッチと、前記シラノール縮合触媒又は前記触媒マスターバッチとを溶融混合して、前記シラン架橋性アクリルゴム組成物を得る工程
〔2〕
前記エチレン樹脂が、0.910~0.940g/cm3の密度を有するエチレン-α-オレフィン共重合体樹脂、若しくはエチレン-酢酸ビニル共重合体樹脂、又はこれらの混合物である、〔1〕に記載のシラン架橋アクリルゴム成形体の製造方法。
〔3〕
前記ベースアクリルゴムが、前記ベースアクリルゴム100質量%中に、プロピレン樹脂を1~6質量%含有する、〔1〕又は〔2〕に記載のシラン架橋アクリルゴム成形体の製造方法。
〔4〕
前記無機フィラーを、前記ベースアクリルゴム100質量部に対して、30~200質量部配合する、〔1〕~〔3〕のいずれか1つに記載のシラン架橋アクリルゴム成形体の製造方法。
〔5〕
前記シラノール縮合触媒を、前記ベースアクリルゴム100質量部に対して、0.01~0.5質量部配合する、〔1〕~〔4〕のいずれか1つに記載のシラン架橋アクリルゴム成形体の製造方法。
〔6〕
前記エチレン-アクリルゴムが、エチレンとアクリル酸アルキルエステルとの二元共重合体、若しくはエチレンとアクリル酸アルキルエステルとカルボキシ基を含有する共重合成分との三元共重合体、又はこれらの混合物を含む、〔1〕~〔5〕のいずれか1つに記載のシラン架橋アクリルゴム成形体の製造方法。
〔7〕
前記無機フィラーが、金属水和物である、〔1〕~〔6〕のいずれか1つに記載のシラン架橋アクリルゴム成形体の製造方法。
〔8〕
前記工程(1)において、前記ベースアクリルゴム100質量部に対して、前記無機フィラー30~180質量部と、前記シランカップリング剤1~15質量部と、前記有機過酸化物0.01~0.6質量部と、前記シラノール縮合触媒0.01~0.5質量部とを溶融混合する、〔1〕~〔7〕のいずれか1つに記載のシラン架橋アクリルゴム成形体の製造方法。
〔9〕
〔1〕~〔8〕のいずれか1つに記載の製造方法の工程(1)により製造されてなるシラン架橋性アクリルゴム組成物。
〔10〕
〔1〕~〔8〕のいずれか1つに記載のシラン架橋アクリルゴム成形体の製造方法により製造されてなるシラン架橋アクリルゴム成形体。
〔11〕
〔10〕に記載のシラン架橋アクリルゴム成形体を含むシラン架橋アクリルゴム成形品。
〔1〕
下記工程(1)、工程(2)及び工程(3)を有するシラン架橋アクリルゴム成形体の製造方法であって、
工程(1):ベースアクリルゴム100質量部に対して、有機過酸化物0.01~0.6質量部と、無機フィラー1~200質量部と、前記有機過酸化物から発生したラジカルの存在下で前記ベースアクリルゴムとグラフト化反応しうるグラフト化反応部位を有するシランカップリング剤1~15質量部と、シラノール縮合触媒とを溶融混合して、前記有機過酸化物から発生したラジカルによって前記グラフト化反応部位と前記ベースアクリルゴムのグラフト化反応可能な部位とをグラフト化反応させることにより、シラン架橋性アクリルゴムを含むシラン架橋性アクリルゴム組成物を得る工程
工程(2):前記シラン架橋性アクリルゴム組成物を成形して、成形体を得る工程
工程(3):前記成形体を水と接触させて、シラン架橋アクリルゴム成形体を得る工程
前記ベースアクリルゴムが、エチレン-アクリルゴム20~85質量%、エチレン樹脂60質量%以下、スチレンエラストマー1~20質量%、及び鉱物性オイル1~20質量%を、前記スチレンエラストマーの含有率と前記鉱物性オイルの含有率との比率(スチレンエラストマーの含有率:鉱物性オイルの含有率)が質量比で1:2.5~1:0.5となるように、含有し、
前記工程(1)を行うにあたり、
下記工程(a-2)でベースアクリルゴムの全部を溶融混合する場合には、工程(1)が下記工程(a-1)、工程(a-2)及び工程(c)を有し、下記工程(a-2)でベースアクリルゴムの一部を溶融混合する場合には、工程(1)が下記工程(a-1)、工程(a-2)、工程(b)及び工程(c)を有する、シラン架橋アクリルゴム成形体の製造方法。
工程(a-1):前記無機フィラー及び前記シランカップリング剤を混合して混合物を調製する工程
工程(a-2):前記混合物と前記ベースアクリルゴムの全部又は一部とを、前記有機過酸化物の存在下で前記有機過酸化物の分解温度以上の温度において溶融混合して、前記有機過酸化物から発生したラジカルによって前記グラフト化反応部位と前記ベースアクリルゴムのグラフト化反応可能な部位とをグラフト化反応させることにより、シラン架橋性アクリルゴムを含むシランマスターバッチを調製する工程
工程(b):前記ベースアクリルゴムの残部及び前記シラノール縮合触媒を溶融混合して、触媒マスターバッチを調製する工程
工程(c):前記シランマスターバッチと、前記シラノール縮合触媒又は前記触媒マスターバッチとを溶融混合して、前記シラン架橋性アクリルゴム組成物を得る工程
〔2〕
前記エチレン樹脂が、0.910~0.940g/cm3の密度を有するエチレン-α-オレフィン共重合体樹脂、若しくはエチレン-酢酸ビニル共重合体樹脂、又はこれらの混合物である、〔1〕に記載のシラン架橋アクリルゴム成形体の製造方法。
〔3〕
前記ベースアクリルゴムが、前記ベースアクリルゴム100質量%中に、プロピレン樹脂を1~6質量%含有する、〔1〕又は〔2〕に記載のシラン架橋アクリルゴム成形体の製造方法。
〔4〕
前記無機フィラーを、前記ベースアクリルゴム100質量部に対して、30~200質量部配合する、〔1〕~〔3〕のいずれか1つに記載のシラン架橋アクリルゴム成形体の製造方法。
〔5〕
前記シラノール縮合触媒を、前記ベースアクリルゴム100質量部に対して、0.01~0.5質量部配合する、〔1〕~〔4〕のいずれか1つに記載のシラン架橋アクリルゴム成形体の製造方法。
〔6〕
前記エチレン-アクリルゴムが、エチレンとアクリル酸アルキルエステルとの二元共重合体、若しくはエチレンとアクリル酸アルキルエステルとカルボキシ基を含有する共重合成分との三元共重合体、又はこれらの混合物を含む、〔1〕~〔5〕のいずれか1つに記載のシラン架橋アクリルゴム成形体の製造方法。
〔7〕
前記無機フィラーが、金属水和物である、〔1〕~〔6〕のいずれか1つに記載のシラン架橋アクリルゴム成形体の製造方法。
〔8〕
前記工程(1)において、前記ベースアクリルゴム100質量部に対して、前記無機フィラー30~180質量部と、前記シランカップリング剤1~15質量部と、前記有機過酸化物0.01~0.6質量部と、前記シラノール縮合触媒0.01~0.5質量部とを溶融混合する、〔1〕~〔7〕のいずれか1つに記載のシラン架橋アクリルゴム成形体の製造方法。
〔9〕
〔1〕~〔8〕のいずれか1つに記載の製造方法の工程(1)により製造されてなるシラン架橋性アクリルゴム組成物。
〔10〕
〔1〕~〔8〕のいずれか1つに記載のシラン架橋アクリルゴム成形体の製造方法により製造されてなるシラン架橋アクリルゴム成形体。
〔11〕
〔10〕に記載のシラン架橋アクリルゴム成形体を含むシラン架橋アクリルゴム成形品。
本明細書において「~」を用いて表される数値範囲は、「~」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。
本発明は、優れた外観、高温耐油性、機械特性、及び柔軟性を兼ね備え、ブリードの抑制されたシラン架橋アクリルゴム成形体を得ることができる製造方法、この製造方法によって得られたシラン架橋アクリルゴム成形体、及びシラン架橋アクリルゴム成形品を提供できる。また、このような優れた特性を示すシラン架橋アクリルゴム成形体の製造に好適な、シラン架橋性アクリルゴム組成物を提供できる。
まず、本発明において用いる各成分について説明する。
<ベースアクリルゴム>
本発明に用いられるベースアクリルゴムは、ゴム成分としてエチレン-アクリルゴムと、スチレンエラストマーと、パラフィンオイルとを含有する。ベースアクリルゴムは、さらに、任意成分としてエチレン樹脂を含有していてもよい。これらの成分は、いずれも、有機過酸化物から発生したラジカルの存在下において、シランカップリング剤のグラフト化反応部位とグラフト化反応可能な部位、例えば炭素鎖の不飽和結合部位や、水素原子を有する炭素原子を主鎖中又はその末端に有している。
ベースアクリルゴム成分は、エチレン-アクリルゴム、スチレンエラストマー、パラフィンオイル、及びエチレン樹脂以外のゴム又は樹脂を特性の損なわない範囲で含有してもよい。このようなゴム又は樹脂成分としては、シランカップリング剤のグラフト化反応部位と有機過酸化物の存在下でグラフト化反応可能な部位、例えば炭素鎖の不飽和結合部位や、水素結合を有する炭素原子を主鎖中又はその末端に有する重合体の樹脂又はゴムであれば特に限定されない。
本発明に用いられるベースアクリルゴムは、ゴム成分としてエチレン-アクリルゴムと、スチレンエラストマーと、パラフィンオイルとを含有する。ベースアクリルゴムは、さらに、任意成分としてエチレン樹脂を含有していてもよい。これらの成分は、いずれも、有機過酸化物から発生したラジカルの存在下において、シランカップリング剤のグラフト化反応部位とグラフト化反応可能な部位、例えば炭素鎖の不飽和結合部位や、水素原子を有する炭素原子を主鎖中又はその末端に有している。
ベースアクリルゴム成分は、エチレン-アクリルゴム、スチレンエラストマー、パラフィンオイル、及びエチレン樹脂以外のゴム又は樹脂を特性の損なわない範囲で含有してもよい。このようなゴム又は樹脂成分としては、シランカップリング剤のグラフト化反応部位と有機過酸化物の存在下でグラフト化反応可能な部位、例えば炭素鎖の不飽和結合部位や、水素結合を有する炭素原子を主鎖中又はその末端に有する重合体の樹脂又はゴムであれば特に限定されない。
- エチレン-アクリルゴム -
本発明において、エチレン-アクリルゴムは、構成成分として少なくともエチレンとアクリル酸アルキルエステルとを共重合して得られるものをいう。エチレン-アクリルゴムは、アクリル酸アルキルエステル成分を50質量%以上含むものが好ましい。アクリル酸アルキルエステル成分は60質量%以下が好ましい。単量体成分としてアクリル酸メチル及び/又はアクリル酸エチルを含むものがより好ましく、アクリル酸メチルを含むものが特に好ましい。
エチレン-アクリルゴムとしては、エチレンとアクリル酸アルキルエステルとの二元共重合体や、これにさらにカルボキシ基を含有する共重合成分を共重合させた三元共重合体等の各共重合体からなるゴムを特に好適に使用することができる。このような、カルボキシ基を含有する共重合成分としては、カルボキシ基と、エチレン又はアクリル酸アルキルエステルと共重合可能な不飽和基(通常、エチレン性不飽和基)とを有する化合物が挙げられる。例えば、(メタ)アクリル酸、及びマレイン酸が挙げられる。三元共重合体としては、例えば、エチレン-アクリル酸アルキルエステル-アクリル酸共重合体やエチレン-アクリル酸アルキルエステル-マレイン酸共重合体が挙げられ、特にエチレン-アクリル酸アルキルエステル-アクリル酸共重合体が好ましい。エチレン-アクリルゴムは、1種を単独で用いても2種以上を併用してもよい。
二元共重合体からなるエチレン-アクリルゴムとしては、例えば、ベイマックDPやベイマックDLSが挙げられる。三元共重合体からなるエチレン-アクリルゴムとしては、例えば、ベイマックG、ベイマックHG、ベイマックLS、ベイマックGLS、ベイマックUltra HT-OR(商品名、いずれも三井・デュポンポリケミカル社製)が挙げられる。
本発明において、エチレン-アクリルゴムは、構成成分として少なくともエチレンとアクリル酸アルキルエステルとを共重合して得られるものをいう。エチレン-アクリルゴムは、アクリル酸アルキルエステル成分を50質量%以上含むものが好ましい。アクリル酸アルキルエステル成分は60質量%以下が好ましい。単量体成分としてアクリル酸メチル及び/又はアクリル酸エチルを含むものがより好ましく、アクリル酸メチルを含むものが特に好ましい。
エチレン-アクリルゴムとしては、エチレンとアクリル酸アルキルエステルとの二元共重合体や、これにさらにカルボキシ基を含有する共重合成分を共重合させた三元共重合体等の各共重合体からなるゴムを特に好適に使用することができる。このような、カルボキシ基を含有する共重合成分としては、カルボキシ基と、エチレン又はアクリル酸アルキルエステルと共重合可能な不飽和基(通常、エチレン性不飽和基)とを有する化合物が挙げられる。例えば、(メタ)アクリル酸、及びマレイン酸が挙げられる。三元共重合体としては、例えば、エチレン-アクリル酸アルキルエステル-アクリル酸共重合体やエチレン-アクリル酸アルキルエステル-マレイン酸共重合体が挙げられ、特にエチレン-アクリル酸アルキルエステル-アクリル酸共重合体が好ましい。エチレン-アクリルゴムは、1種を単独で用いても2種以上を併用してもよい。
二元共重合体からなるエチレン-アクリルゴムとしては、例えば、ベイマックDPやベイマックDLSが挙げられる。三元共重合体からなるエチレン-アクリルゴムとしては、例えば、ベイマックG、ベイマックHG、ベイマックLS、ベイマックGLS、ベイマックUltra HT-OR(商品名、いずれも三井・デュポンポリケミカル社製)が挙げられる。
- エチレン樹脂 -
本発明のベースアクリルゴムにエチレン樹脂を含有させることにより、機械特性を向上することができる。
エチレン樹脂は、エチレン性不飽和結合を有する化合物を重合又は共重合して得られる重合体からなる樹脂(PP樹脂を除く)であれば、特に限定されず、従来、電線の被覆材の用途に使用されているものを使用することができる。例えば、ポリエチレン、エチレン-α-オレフィン共重合体、酸共重合成分又は酸エステル共重合成分を有するポリオレフィン共重合体等の各重合体からなる樹脂が挙げられる。なかでも、ポリエチレン樹脂、酸共重合成分又は酸エステル共重合成分を有するポリオレフィン共重合体樹脂が好ましい。
ポリエチレン樹脂は、エチレン構成成分を含む重合体の樹脂であればよく、エチレンのみからなる単独重合体、エチレンとα-オレフィン(好ましくは5mol%以下)との共重合体(ポリプロピレンに該当するものを除く)、並びに、エチレンと官能基に炭素、酸素及び水素原子だけを持つ非オレフィン(好ましくは1mol%以下)との共重合体からなる樹脂が包含される。なお、上述のα-オレフィレン及び非オレフィンはポリエチレンの共重合成分として従来用いられる公知のものを特に制限されることなく用いることができる。
ポリエチレン樹脂としては、例えば、LDPE(低密度ポリエチレン)、LLDPE(直鎖状低密度ポリエチレン)、MDPE(中密度ポリエチレン)等が挙げられる。LLDPEは、メタロセン触媒存在下に合成されたLLDPE(直鎖状低密度ポリエチレン)であってもよい。これらのポリエチレン樹脂は、1種を単独で使用してもよく、2種以上を組み合わせて使用するようにしてもよい。これらのポリエチレン樹脂の中でも、LLDPEを使用することが好ましい。
エチレン-α-オレフィン共重合体樹脂としては、例えばエチレンと炭素数4~12のα-オレフィンとの共重合体の樹脂が挙げられ、α-オレフィンとしては、1-ブテン、1-へキセン、4-メチル-1-ペンテン、1-オクテン、1-デセン、1-ドデセン等が挙げられる。これらのエチレン-α-オレフィン共重合体樹脂は、1種を単独で使用してもよく、2種以上を組み合わせて使用するようにしてもよい。
酸共重合成分又は酸エステル共重合成分を有するポリオレフィン共重合体樹脂における酸共重合成分又は酸エステル共重合成分としては、特に制限されないが、(メタ)アクリル酸等のカルボン酸化合物、酢酸ビニル、又は、(メタ)アクリル酸アルキル(好ましくは、炭素数1~12のアルキル基を有するもの)等の酸エステル化合物が挙げられる。酸共重合成分又は酸エステル共重合成分を有するポリオレフィン共重合体樹脂としては、例えば、エチレン-酢酸ビニル共重合体(EVA)、エチレン-(メタ)アクリル酸共重合体、エチレン-(メタ)アクリル酸アルキル共重合体(好ましくは、エチレン-アクリル酸メチル共重合体、エチレン-アクリル酸エチル共重合体、エチレン-アクリル酸ブチル共重合体)等の各樹脂が挙げられる。
エチレン樹脂は、エチレン-α-オレフィン共重合体樹脂、若しくはエチレン-酢酸ビニル共重合体樹脂、又はこれらの混合物であることが好ましい。
なお、本発明に係るベースアクリルゴムに使用可能なポリエチレン樹脂やエチレン-α-オレフィン共重合体樹脂として、市販されているものとしては、例えば「エボリュー」(商品名:(株)プライムポリマー製)等を挙げることができる。
本発明のベースアクリルゴムにエチレン樹脂を含有させることにより、機械特性を向上することができる。
エチレン樹脂は、エチレン性不飽和結合を有する化合物を重合又は共重合して得られる重合体からなる樹脂(PP樹脂を除く)であれば、特に限定されず、従来、電線の被覆材の用途に使用されているものを使用することができる。例えば、ポリエチレン、エチレン-α-オレフィン共重合体、酸共重合成分又は酸エステル共重合成分を有するポリオレフィン共重合体等の各重合体からなる樹脂が挙げられる。なかでも、ポリエチレン樹脂、酸共重合成分又は酸エステル共重合成分を有するポリオレフィン共重合体樹脂が好ましい。
ポリエチレン樹脂は、エチレン構成成分を含む重合体の樹脂であればよく、エチレンのみからなる単独重合体、エチレンとα-オレフィン(好ましくは5mol%以下)との共重合体(ポリプロピレンに該当するものを除く)、並びに、エチレンと官能基に炭素、酸素及び水素原子だけを持つ非オレフィン(好ましくは1mol%以下)との共重合体からなる樹脂が包含される。なお、上述のα-オレフィレン及び非オレフィンはポリエチレンの共重合成分として従来用いられる公知のものを特に制限されることなく用いることができる。
ポリエチレン樹脂としては、例えば、LDPE(低密度ポリエチレン)、LLDPE(直鎖状低密度ポリエチレン)、MDPE(中密度ポリエチレン)等が挙げられる。LLDPEは、メタロセン触媒存在下に合成されたLLDPE(直鎖状低密度ポリエチレン)であってもよい。これらのポリエチレン樹脂は、1種を単独で使用してもよく、2種以上を組み合わせて使用するようにしてもよい。これらのポリエチレン樹脂の中でも、LLDPEを使用することが好ましい。
エチレン-α-オレフィン共重合体樹脂としては、例えばエチレンと炭素数4~12のα-オレフィンとの共重合体の樹脂が挙げられ、α-オレフィンとしては、1-ブテン、1-へキセン、4-メチル-1-ペンテン、1-オクテン、1-デセン、1-ドデセン等が挙げられる。これらのエチレン-α-オレフィン共重合体樹脂は、1種を単独で使用してもよく、2種以上を組み合わせて使用するようにしてもよい。
酸共重合成分又は酸エステル共重合成分を有するポリオレフィン共重合体樹脂における酸共重合成分又は酸エステル共重合成分としては、特に制限されないが、(メタ)アクリル酸等のカルボン酸化合物、酢酸ビニル、又は、(メタ)アクリル酸アルキル(好ましくは、炭素数1~12のアルキル基を有するもの)等の酸エステル化合物が挙げられる。酸共重合成分又は酸エステル共重合成分を有するポリオレフィン共重合体樹脂としては、例えば、エチレン-酢酸ビニル共重合体(EVA)、エチレン-(メタ)アクリル酸共重合体、エチレン-(メタ)アクリル酸アルキル共重合体(好ましくは、エチレン-アクリル酸メチル共重合体、エチレン-アクリル酸エチル共重合体、エチレン-アクリル酸ブチル共重合体)等の各樹脂が挙げられる。
エチレン樹脂は、エチレン-α-オレフィン共重合体樹脂、若しくはエチレン-酢酸ビニル共重合体樹脂、又はこれらの混合物であることが好ましい。
なお、本発明に係るベースアクリルゴムに使用可能なポリエチレン樹脂やエチレン-α-オレフィン共重合体樹脂として、市販されているものとしては、例えば「エボリュー」(商品名:(株)プライムポリマー製)等を挙げることができる。
エチレン-α-オレフィン共重合体樹脂の密度は、0.910~0.940g/cm3が好ましく、0.920~0.940g/cm3がさらに好ましい。これによって、無機フィラー受容性がより高まり、優れた機械特性を得られるとともに、高温耐油性も維持できる。エチレン-α-オレフィン共重合体樹脂の密度は、JIS K 7112に記載の方法によって、測定することができる。
エチレン樹脂は、0.910~0.940g/cm3の密度を有するエチレン-α-オレフィン共重合体樹脂、若しくはエチレン-酢酸ビニル共重合体樹脂、又はこれらの混合物であることが好ましい。
エチレン樹脂は、酸変性されていてもよい。酸変性に用いられる酸としては、特に限定されず、通常用いられる不飽和カルボン酸等が挙げられる。
- スチレンエラストマー -
本発明に用いるスチレンエラストマーとは、芳香族ビニル化合物と共役ジエン化合物とに由来する構成成分の共重合体ブロック、及び/又は、上記化合物に由来する構成成分を主体としたブロック共重合体若しくはランダム共重合体の水素添加物である。
芳香族ビニル化合物としては、例えば、スチレン、α-メチルスチレン、ビニルトルエン、p-第3ブチルスチレンなどのうちから1種又は2種以上を選択でき、中でもスチレンが好ましい。共役ジエン化合物としては、例えば、ブタジエン、イソプレン、1,3-ペンタジエン、2,3-ジメチル-1,3-ブタジエンなどのうちから1種又は2種以上を選択でき、中でも、ブタジエン、イソプレン又はこれらの組み合せが好ましい。
スチレンエラストマーとしては、ポリスチレンブロックとポリオレフィン構造のエラストマーブロックで構成された、二元又は三元の共重合体を使用することができる。
上記共重合体の水素添加物(以下、水添共重合体という場合がある)は、芳香族ビニル化合物に由来する構成成分を5~70質量%、更には10~60質量%含むものが好ましい。この含有量は、例えばクロロホルム溶液を用いた紫外線分光光度計にて、UV吸収スペクトルを測定することによって求められる。
スチレンエラストマーとしては、例えば、SBS(スチレン-ブタジエン-スチレンブロックコポリマー)、SIS(スチレン-イソプレン-スチレンブロックコポリマー)、SEBS(スチレン-エチレン-ブチレン-スチレンブロックコポリマー:水素化SBS)、SEEPS(スチレン-エチレン-エチレン-プロピレン-スチレンブロックコポリマー)、SEPS(スチレン-エチレン-プロピレン-スチレンブロックコポリマー:水素化SIS)、HSBR(水素化スチレン-ブタジエンランダムコポリマー)等を挙げることができる。スチレンエラストマーは、1種でも2種以上でもよい。
スチレンエラストマーとしては、例えば、「セプトン」(商品名、クラレ社製)、「タフテック」(商品名、旭化成ケミカルズ社製)、「ダイナロン」(商品名、JSR社製)を挙げることができる。
本発明に用いるスチレンエラストマーとは、芳香族ビニル化合物と共役ジエン化合物とに由来する構成成分の共重合体ブロック、及び/又は、上記化合物に由来する構成成分を主体としたブロック共重合体若しくはランダム共重合体の水素添加物である。
芳香族ビニル化合物としては、例えば、スチレン、α-メチルスチレン、ビニルトルエン、p-第3ブチルスチレンなどのうちから1種又は2種以上を選択でき、中でもスチレンが好ましい。共役ジエン化合物としては、例えば、ブタジエン、イソプレン、1,3-ペンタジエン、2,3-ジメチル-1,3-ブタジエンなどのうちから1種又は2種以上を選択でき、中でも、ブタジエン、イソプレン又はこれらの組み合せが好ましい。
スチレンエラストマーとしては、ポリスチレンブロックとポリオレフィン構造のエラストマーブロックで構成された、二元又は三元の共重合体を使用することができる。
上記共重合体の水素添加物(以下、水添共重合体という場合がある)は、芳香族ビニル化合物に由来する構成成分を5~70質量%、更には10~60質量%含むものが好ましい。この含有量は、例えばクロロホルム溶液を用いた紫外線分光光度計にて、UV吸収スペクトルを測定することによって求められる。
スチレンエラストマーとしては、例えば、SBS(スチレン-ブタジエン-スチレンブロックコポリマー)、SIS(スチレン-イソプレン-スチレンブロックコポリマー)、SEBS(スチレン-エチレン-ブチレン-スチレンブロックコポリマー:水素化SBS)、SEEPS(スチレン-エチレン-エチレン-プロピレン-スチレンブロックコポリマー)、SEPS(スチレン-エチレン-プロピレン-スチレンブロックコポリマー:水素化SIS)、HSBR(水素化スチレン-ブタジエンランダムコポリマー)等を挙げることができる。スチレンエラストマーは、1種でも2種以上でもよい。
スチレンエラストマーとしては、例えば、「セプトン」(商品名、クラレ社製)、「タフテック」(商品名、旭化成ケミカルズ社製)、「ダイナロン」(商品名、JSR社製)を挙げることができる。
- 鉱物性オイル -
本発明に用いる鉱物性オイルは、芳香族環を有するオイル、ナフテン環を有するオイル及びパラフィン鎖を有するオイルの三者を含む混合油である。パラフィンオイルとは、パラフィン鎖の炭素数(CP)が、芳香族環、ナフテン環及びパラフィン鎖の全炭素数に対して例えば50%以上75%未満で、ナフテン鎖の炭素数(CN)が20以上40%未満、芳香族環(CA)の炭素数が3以上10%未満を占めるものをいう。ナフテンオイルとは、上記全炭素数に対して、CNが40以上60%未満、CPが30%以上50%未満、かつCAが8%以上16%未満のもの、芳香族オイルとはCAが16%以上のものを、いう。
鉱物性オイル(ゴム用軟化材)としては、パラフィンオイル又はナフテンオイルを用いることができ、機械的強度の点でパラフィンオイルが好ましい。
パラフィンオイルは、40℃における動的粘度が20~500cSt、流動点が-10~-15℃、引火点(COC)が180~300℃を示すものが好ましい。
鉱物性オイルとしては、例えば、「ダイアナプロセスオイル」(商品名、出光興産社製)、「コスモニュートラル」(商品名、コスモ石油ルブリカンツ社製)等を挙げることができる。
本発明に用いる鉱物性オイルは、芳香族環を有するオイル、ナフテン環を有するオイル及びパラフィン鎖を有するオイルの三者を含む混合油である。パラフィンオイルとは、パラフィン鎖の炭素数(CP)が、芳香族環、ナフテン環及びパラフィン鎖の全炭素数に対して例えば50%以上75%未満で、ナフテン鎖の炭素数(CN)が20以上40%未満、芳香族環(CA)の炭素数が3以上10%未満を占めるものをいう。ナフテンオイルとは、上記全炭素数に対して、CNが40以上60%未満、CPが30%以上50%未満、かつCAが8%以上16%未満のもの、芳香族オイルとはCAが16%以上のものを、いう。
鉱物性オイル(ゴム用軟化材)としては、パラフィンオイル又はナフテンオイルを用いることができ、機械的強度の点でパラフィンオイルが好ましい。
パラフィンオイルは、40℃における動的粘度が20~500cSt、流動点が-10~-15℃、引火点(COC)が180~300℃を示すものが好ましい。
鉱物性オイルとしては、例えば、「ダイアナプロセスオイル」(商品名、出光興産社製)、「コスモニュートラル」(商品名、コスモ石油ルブリカンツ社製)等を挙げることができる。
- 他のベースアクリルゴム成分 -
本発明の効果を損なわない範囲で、プロピレン樹脂などを用いることが出来る。
本発明の効果を損なわない範囲で、プロピレン樹脂などを用いることが出来る。
プロピレン樹脂は、主成分がプロピレン構成成分を含む重合体の樹脂であればよく、プロピレンの単独重合体、エチレン-プロピレンランダム共重合体、エチレン-プロピレンブロック共重合体等の樹脂を使用することができる。
エチレン-プロピレンランダム共重合体は、エチレン成分の含有量が1~10質量%程度のものをいい、エチレン成分がプロピレン鎖中にランダムに取り込まれているものをいう。また、エチレン-プロピレンブロック共重合体は、エチレンやエチレン-プロピレンゴム(EPR)成分の含有量が5~20質量%程度のものをいい、プロピレン成分の中にエチレンやEPR成分が独立して存在する海島構造であるものをいう。プロピレン樹脂として特に好ましいものは、外観の点で、エチレン-プロピレンランダム共重合体の樹脂である。エチレン成分含有量は、ASTM D3900に記載の方法に準拠して、測定される値である。
プロピレン樹脂は、1種を単独で用いても2種以上を併用してもよい。
エチレン-プロピレンランダム共重合体は、エチレン成分の含有量が1~10質量%程度のものをいい、エチレン成分がプロピレン鎖中にランダムに取り込まれているものをいう。また、エチレン-プロピレンブロック共重合体は、エチレンやエチレン-プロピレンゴム(EPR)成分の含有量が5~20質量%程度のものをいい、プロピレン成分の中にエチレンやEPR成分が独立して存在する海島構造であるものをいう。プロピレン樹脂として特に好ましいものは、外観の点で、エチレン-プロピレンランダム共重合体の樹脂である。エチレン成分含有量は、ASTM D3900に記載の方法に準拠して、測定される値である。
プロピレン樹脂は、1種を単独で用いても2種以上を併用してもよい。
- ベースアクリルゴム中の含有率 -
ベースアクリルゴムは、エチレン-アクリルゴム20~85質量%、エチレン樹脂60質量%以下、スチレンエラストマー1~20質量%、及び鉱物性オイル1~20質量%を、スチレンエラストマーの含有率と鉱物性オイルの含有率との比率(スチレンエラストマーの含有率:鉱物性オイルの含有率)が質量比で1:2.5~1:0.5となるように含有する。
ベースアクリルゴムは、各成分の総計が100質量%となるように、各成分の含有率が好ましくは下記範囲内から決定される。
ベースアクリルゴムは、エチレン-アクリルゴム20~85質量%、エチレン樹脂60質量%以下、スチレンエラストマー1~20質量%、及び鉱物性オイル1~20質量%を、スチレンエラストマーの含有率と鉱物性オイルの含有率との比率(スチレンエラストマーの含有率:鉱物性オイルの含有率)が質量比で1:2.5~1:0.5となるように含有する。
ベースアクリルゴムは、各成分の総計が100質量%となるように、各成分の含有率が好ましくは下記範囲内から決定される。
エチレン-アクリルゴムの含有率は、ベースアクリルゴム100質量%中、20~85質量%である。この含有率が少なすぎると、耐熱性シラン架橋アクリルゴム成形体に十分な高温耐油性及び柔軟性を付与できないことがある。一方、含有率が多すぎると、十分な機械強さ(引張強さ)を付与できないことがある。また、得られる耐熱性シラン架橋樹脂成形体がタックし、互いに融着することがある。
ベースアクリルゴム中の、エチレン-アクリルゴムの含有率は、30~85質量%であることが好ましい。エチレン-アクリルゴムの含有率が上記範囲内にあると、耐熱性シラン架橋樹脂成形体の高温耐油性及び柔軟性をさらに向上させることができる。
ベースアクリルゴム中の、エチレン-アクリルゴムの含有率は、30~85質量%であることが好ましい。エチレン-アクリルゴムの含有率が上記範囲内にあると、耐熱性シラン架橋樹脂成形体の高温耐油性及び柔軟性をさらに向上させることができる。
エチレン樹脂の含有率は、柔軟性及び高温耐油性を高める観点から、ベースアクリルゴム100質量%中、60質量%以下であり、好ましくは5~50質量%、さらに好ましくは15~40質量%である。
スチレンエラストマーの含有率は、ベースアクリルゴム100質量%中の、1~20質量%であり、1~10質量%が好ましく、2~8質量%がより好ましい。この範囲であると、高温耐油性及び機械特性を高め、優れた外観を付与することができる。
鉱物性オイルの含有率は、ベースアクリルゴム100質量%中の、1~20質量%であり、1~10質量%が好ましく、2~8質量%がより好ましい。この範囲であると、高温耐油性及び機械特性を高め、優れた外観を付与することができる。
スチレンエラストマーの含有率と鉱物性オイルの含有率の比率(スチレンエラストマーの含有率:鉱物性オイルの含有率)は質量比で1:2.5~1:0.5であり、1:2~1:0.8がより好ましい。この範囲であると、高温耐油性を付与しつつ、ブリードの抑制ができる。
ベースアクリルゴムが他のベースアクリルゴム成分を含有する場合、他のベースアクリルゴム成分の含有率は、エチレン-アクリルゴム、エチレン樹脂、スチレンエラストマー、及び鉱物性オイルの量が上記範囲となれば特に限定されないが、ベースアクリルゴム100質量%中の40~75質量%が好ましく、50~70質量%がより好ましい。
他のベースアクリルゴム成分がプロピレン樹脂の場合、ベースアクリルゴム100質量%中の、プロピレン樹脂の含有率は、1~6質量%が好ましく、1~5質量%が好ましい。
他のベースアクリルゴム成分がプロピレン樹脂の場合、ベースアクリルゴム100質量%中の、プロピレン樹脂の含有率は、1~6質量%が好ましく、1~5質量%が好ましい。
<有機過酸化物>
有機過酸化物は、少なくとも熱分解によりラジカルを発生して、触媒として、シランカップリング剤のゴム成分へのラジカル反応によるグラフト化反応(シランカップリング剤のグラフト化反応部位とゴム成分のグラフト化反応可能な部位との共有結合形成反応であって、(ラジカル)付加反応ともいう。)を生起させる働きをする。特にシランカップリング剤がグラフト化反応部位としてエチレン性不飽和基を含む場合、エチレン性不飽和基とゴム成分とのラジカル反応(ゴム成分からの水素ラジカルの引き抜き反応を含む)によるグラフト化反応を生起させる働きをする。
有機過酸化物としては、ラジカルを発生させるものであれば、特に制限はなく、例えば、一般式:R1-OO-R2、R3-OO-C(=O)R4、R5C(=O)-OO(C=O)R6で表される化合物が好ましい。ここで、R1~R6は各々独立にアルキル基、アリール基又はアシル基を表す。各化合物のR1~R6のうち、いずれもアルキル基であるもの、又は、いずれかがアルキル基で残りがアシル基であるものが好ましい。
有機過酸化物は、少なくとも熱分解によりラジカルを発生して、触媒として、シランカップリング剤のゴム成分へのラジカル反応によるグラフト化反応(シランカップリング剤のグラフト化反応部位とゴム成分のグラフト化反応可能な部位との共有結合形成反応であって、(ラジカル)付加反応ともいう。)を生起させる働きをする。特にシランカップリング剤がグラフト化反応部位としてエチレン性不飽和基を含む場合、エチレン性不飽和基とゴム成分とのラジカル反応(ゴム成分からの水素ラジカルの引き抜き反応を含む)によるグラフト化反応を生起させる働きをする。
有機過酸化物としては、ラジカルを発生させるものであれば、特に制限はなく、例えば、一般式:R1-OO-R2、R3-OO-C(=O)R4、R5C(=O)-OO(C=O)R6で表される化合物が好ましい。ここで、R1~R6は各々独立にアルキル基、アリール基又はアシル基を表す。各化合物のR1~R6のうち、いずれもアルキル基であるもの、又は、いずれかがアルキル基で残りがアシル基であるものが好ましい。
このような有機過酸化物としては、国際公開第2015/046478号の段落[0037]に記載の有機過酸化物が挙げられ、該記載はここに参照してその内容を本明細書の記載の一部として取り込む。臭気性、着色性、スコーチ安定性の点で、ジクミルパーオキサイド、2,5-ジメチル-2,5-ジ-(tert-ブチルパーオキシ)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が好ましい。
有機過酸化物の分解温度は、120~195℃であるのが好ましく、125~180℃であるのが特に好ましい。有機過酸化物の分解温度は、後述する工程(a-2)における溶融混合温度以下である。
本発明において、有機過酸化物の分解温度とは、単一組成の有機過酸化物を加熱したとき、ある一定の温度又は温度域でそれ自身が2種類以上の化合物に分解反応を起こす温度を意味する。具体的には、DSC法等の熱分析により、窒素ガス雰囲気下で5℃/分の昇温速度で、室温から加熱したとき、吸熱又は発熱を開始する温度をいう。
本発明において、有機過酸化物の分解温度とは、単一組成の有機過酸化物を加熱したとき、ある一定の温度又は温度域でそれ自身が2種類以上の化合物に分解反応を起こす温度を意味する。具体的には、DSC法等の熱分析により、窒素ガス雰囲気下で5℃/分の昇温速度で、室温から加熱したとき、吸熱又は発熱を開始する温度をいう。
<無機フィラー>
本発明において、無機フィラーは、その表面に、シランカップリング剤のシラノール基等の反応部位と水素結合若しくは共有結合等、又は分子間結合により、化学結合しうる部位を有するものであれば特に制限なく用いることができる。この無機フィラーにおける、シランカップリング剤の反応部位と化学結合しうる部位としては、OH基(水酸基、含水若しくは結晶水の水分子、カルボキシ基等のOH基)、アミノ基、SH基等が挙げられる。
本発明において、無機フィラーは、その表面に、シランカップリング剤のシラノール基等の反応部位と水素結合若しくは共有結合等、又は分子間結合により、化学結合しうる部位を有するものであれば特に制限なく用いることができる。この無機フィラーにおける、シランカップリング剤の反応部位と化学結合しうる部位としては、OH基(水酸基、含水若しくは結晶水の水分子、カルボキシ基等のOH基)、アミノ基、SH基等が挙げられる。
無機フィラーとしては、特に限定されず、例えば、水酸化アルミニウム、水酸化マグネシウム、炭酸カルシウム、炭酸マグネシウム、ケイ酸カルシウム、ケイ酸マグネシウム、酸化カルシウム、酸化マグネシウム、酸化アルミニウム、窒化アルミニウム、ほう酸アルミニウムウイスカ、水和ケイ酸アルミニウム、水和ケイ酸マグネシウム、塩基性炭酸マグネシウム、ハイドロタルサイト、タルク等の水酸基あるいは結晶水を有する化合物のような金属水和物が挙げられる。また、窒化ほう素、シリカ(結晶質シリカ、非晶質シリカ等)、カーボン、クレー、酸化亜鉛、酸化錫、酸化チタン、酸化モリブデン、三酸化アンチモン、シリコーン化合物、石英、ほう酸亜鉛、ホワイトカーボン、硼酸亜鉛、ヒドロキシスズ酸亜鉛、スズ酸亜鉛等が挙げられる。無機フィラーは、1種類を単独で用いてもよいし、2種類以上を併用してもよい。
無機フィラーとしては、金属水和物(より好ましくは、水酸化アルミニウム、水酸化マグネシウム)、シリカ、クレー、タルク、炭酸カルシウムなどから選ばれる少なくとも1種が好ましく、金属水和物がより好ましい。
無機フィラーとしては、金属水和物(より好ましくは、水酸化アルミニウム、水酸化マグネシウム)、シリカ、クレー、タルク、炭酸カルシウムなどから選ばれる少なくとも1種が好ましく、金属水和物がより好ましい。
無機フィラーは、シランカップリング剤等で表面処理した表面処理無機フィラーを使用することができる。例えば、シランカップリング剤表面処理無機フィラーとして、キスマ5L、キスマ5P(いずれも商品名、水酸化マグネシウム、協和化学工業社製等)等が挙げられる。シランカップリング剤による無機フィラーの表面処理量は、特に限定されないが、例えば、3質量%以下である。
無機フィラーの平均粒径は、0.2~10μmが好ましく、0.3~8μmがより好ましく、0.4~5μmがさらに好ましく、0.4~3μmが特に好ましい。平均粒径は、無機フィラーをアルコールや水で分散させて、レーザ回折/散乱式粒子径分布測定装置等の光学式粒径測定器によって求められる。
<シランカップリング剤>
本発明に用いられるシランカップリング剤は、有機過酸化物の分解により生じたラジカルの存在下でベースアクリルゴムとグラフト化反応しうるグラフト化反応部位(基又は原子)を有している。また、無機フィラーの化学結合しうる部位と反応し、シラノール縮合可能な反応部位(加水分解して生成する部位を含む。例えばシリルエステル基等)を有している。このようなシランカップリング剤として、従来、シラン架橋法に使用されているシランカップリング剤が挙げられる。
シランカップリング剤としては、例えば下記の一般式(1)で表される化合物を用いることができる。
本発明に用いられるシランカップリング剤は、有機過酸化物の分解により生じたラジカルの存在下でベースアクリルゴムとグラフト化反応しうるグラフト化反応部位(基又は原子)を有している。また、無機フィラーの化学結合しうる部位と反応し、シラノール縮合可能な反応部位(加水分解して生成する部位を含む。例えばシリルエステル基等)を有している。このようなシランカップリング剤として、従来、シラン架橋法に使用されているシランカップリング剤が挙げられる。
シランカップリング剤としては、例えば下記の一般式(1)で表される化合物を用いることができる。
一般式(1)中、Ra11はエチレン性不飽和基を含有する基、Rb11は脂肪族炭化水素基、水素原子又はY13である。Y11、Y12及びY13は加水分解しうる有機基である。Y11、Y12及びY13は互いに同じでも異なっていてもよい。
Ra11は、グラフト化反応部位であり、エチレン性不飽和基を含有する基が好ましい。エチレン性不飽和基を含有する基としては、例えば、ビニル基、(メタ)アクリロイルオキシアルキレン基、p-スチリル基を挙げることができる。中でも、ビニル基が好ましい。
Rb11は、脂肪族炭化水素基、水素原子又は後述のY13を示す。脂肪族炭化水素基としては、脂肪族不飽和炭化水素基を除く炭素数1~8の1価の脂肪族炭化水素基が挙げられる。Rb11は、好ましくは後述のY13である。
Rb11は、脂肪族炭化水素基、水素原子又は後述のY13を示す。脂肪族炭化水素基としては、脂肪族不飽和炭化水素基を除く炭素数1~8の1価の脂肪族炭化水素基が挙げられる。Rb11は、好ましくは後述のY13である。
Y11、Y12及びY13は、シラノール縮合可能な反応部位(加水分解しうる有機基)を示す。例えば、炭素数1~6のアルコキシ基、炭素数6~10のアリールオキシ基、炭素数1~4のアシルオキシ基が挙げられ、アルコキシ基が好ましい。加水分解しうる有機基としては、具体的には例えば、メトキシ、エトキシ、ブトキシ、アシルオキシ等を挙げることができる。このなかでも、シランカップリング剤の反応性の点から、メトキシ又はエトキシがさらに好ましい。
シランカップリング剤としては、好ましくは、加水分解速度の速いシランカップリング剤であり、より好ましくは、Rb11がY13であり、かつY11、Y12及びY13が互いに同じであるシランカップリング剤、又は、Y11、Y12及びY13の少なくとも1つがメトキシ基であるシランカップリング剤である。
シランカップリング剤としては、具体的には、ビニルトリメトキシシラン、ビニルトリエトキシシラン、ビニルトリブトキシシラン、ビニルジメトキシエトキシシラン、ビニルジメトキシブトキシシラン、ビニルジエトキシブトキシシラン、アリルトリメトキシシラン、アリルトリエトキシシラン、ビニルトリアセトキシシラン等のビニルアルコキシシラン、メタクリロキシプロピルトリメトキシシラン、メタクリロキシプロピルトリエトキシシラン、メタクリロキシプロピルメチルジメトキシシラン等の(メタ)アクリロキシアルコキシシランを挙げることができる。
上記シランカップリング剤のなかでも、末端にビニル基とアルコキシ基を有するシランカップリング剤がさらに好ましく、ビニルトリメトキシシラン又はビニルトリエトキシシランが特に好ましい。
シランカップリング剤は、1種類を単独で用いてもよいし、2種類以上を併用してもよい。また、そのままで用いても、溶媒等で希釈して用いてもよい。
<シラノール縮合触媒>
シラノール縮合触媒は、ベースアクリルゴムにグラフトしたシランカップリング剤を水分の存在下で縮合反応させる働きがある。このシラノール縮合触媒の働きに基づき、シランカップリング剤を介して、ゴム成分同士が架橋される。その結果、優れた引張強さを有するシラン架橋アクリルゴム成形体が得られる。また、必要により耐熱性に優れたシラン架橋アクリルゴム成形体を得ることもできる。
シラノール縮合触媒は、ベースアクリルゴムにグラフトしたシランカップリング剤を水分の存在下で縮合反応させる働きがある。このシラノール縮合触媒の働きに基づき、シランカップリング剤を介して、ゴム成分同士が架橋される。その結果、優れた引張強さを有するシラン架橋アクリルゴム成形体が得られる。また、必要により耐熱性に優れたシラン架橋アクリルゴム成形体を得ることもできる。
シラノール縮合触媒としては、特に限定されず、例えば、有機スズ化合物、金属石けん、白金化合物等が挙げられる。一般的なシラノール縮合触媒としては、例えば、ジブチルスズジラウレート、ジオクチルスズジラウレート、ジブチルスズジオクチエート、ジブチルスズジアセテート、ステアリン酸亜鉛、ステアリン酸鉛、ステアリン酸バリウム、ステアリン酸カルシウム、ステアリン酸ナトリウム、ナフテン酸鉛、硫酸鉛、硫酸亜鉛、有機白金化合物等が用いられる。シラノール縮合触媒は、1種を用いても、2種以上を用いてもよい。
<キャリア>
シラノール縮合触媒は、所望により樹脂又はゴムに混合されて、用いられる。このような樹脂又はゴム(キャリアともいう)としては、特に限定されないが、ベースアクリルゴムで説明したゴム及び/又は樹脂成分を用いることができる。エチレン-アクリルゴム、エチレン樹脂が好ましく、LLDPE及びEVAがより好ましい。
シラノール縮合触媒は、所望により樹脂又はゴムに混合されて、用いられる。このような樹脂又はゴム(キャリアともいう)としては、特に限定されないが、ベースアクリルゴムで説明したゴム及び/又は樹脂成分を用いることができる。エチレン-アクリルゴム、エチレン樹脂が好ましく、LLDPE及びEVAがより好ましい。
<添加剤>
本発明では、電線、電気ケーブル、電気コード、自動車用部材、OA機器、建築部材、雑貨、シート、発泡体、チューブ、パイプ等において、一般的に使用されている各種の添加剤を、目的とする効果を損なわない範囲で適宜配合してもよい。このような添加剤としては、例えば、架橋助剤、酸化防止剤、滑剤、金属不活性剤、難燃(助)剤や他の樹脂等が挙げられる。
本発明では、電線、電気ケーブル、電気コード、自動車用部材、OA機器、建築部材、雑貨、シート、発泡体、チューブ、パイプ等において、一般的に使用されている各種の添加剤を、目的とする効果を損なわない範囲で適宜配合してもよい。このような添加剤としては、例えば、架橋助剤、酸化防止剤、滑剤、金属不活性剤、難燃(助)剤や他の樹脂等が挙げられる。
架橋助剤は、有機過酸化物の存在下においてゴム成分との間に部分架橋構造を形成する化合物をいう。例えば、多官能性化合物等が挙げられる。
酸化防止剤としては、特に限定されないが、例えば、アミン酸化防止剤、フェノール酸化防止剤又はイオウ酸化防止剤等が挙げられる。
滑剤としては、炭化水素、シロキサン、脂肪酸、脂肪酸アミド、エステル、アルコール、金属石けん等の各滑剤が挙げられる。
難燃剤としては、特に限定されないが、赤燐が挙げられる。
酸化防止剤としては、特に限定されないが、例えば、アミン酸化防止剤、フェノール酸化防止剤又はイオウ酸化防止剤等が挙げられる。
滑剤としては、炭化水素、シロキサン、脂肪酸、脂肪酸アミド、エステル、アルコール、金属石けん等の各滑剤が挙げられる。
難燃剤としては、特に限定されないが、赤燐が挙げられる。
<シラン架橋アクリルゴム成形体の製造方法>
以下、本発明のシラン架橋アクリルゴム成形体の製造方法を具体的に説明する。
本発明のシラン架橋アクリルゴム成形体の製造方法は、下記工程(1)、工程(2)、及び工程(3)を有する。
本発明のシラン架橋性アクリルゴム組成物は、下記工程(1)により製造される。
以下、本発明のシラン架橋アクリルゴム成形体の製造方法を具体的に説明する。
本発明のシラン架橋アクリルゴム成形体の製造方法は、下記工程(1)、工程(2)、及び工程(3)を有する。
本発明のシラン架橋性アクリルゴム組成物は、下記工程(1)により製造される。
工程(1):ベースアクリルゴム100質量部に対して、有機過酸化物0.01~0.5質量部と、無機フィラー1~200質量部と、有機過酸化物から発生したラジカルの存在下でベースアクリルゴムとグラフト化反応しうるグラフト化反応部位を有するシランカップリング剤1~15質量部と、シラノール縮合触媒とを溶融混合して、有機過酸化物から発生したラジカルによってグラフト化反応部位とベースアクリルゴムのグラフト化反応可能な部位とをグラフト化反応させることにより、シラン架橋性アクリルゴムを含むシラン架橋性アクリルゴム組成物(反応組成物)を得る工程
工程(2):シラン架橋性アクリルゴム組成物を成形して、成形体を得る工程
工程(3):成形体を水と接触させて、シラン架橋アクリルゴム成形体を得る工程
工程(2):シラン架橋性アクリルゴム組成物を成形して、成形体を得る工程
工程(3):成形体を水と接触させて、シラン架橋アクリルゴム成形体を得る工程
上記工程(1)は、ベースアクリルゴムの使用態様に応じて、以下の工程を有する。
下記工程(a-2)でベースアクリルゴムの全部を溶融混合する場合には、工程(1)が下記工程(a-1)、工程(a-2)及び工程(c)を有し、下記工程(a-2)でベースアクリルゴムの一部を溶融混合する場合には、工程(1)が下記工程(a-1)、工程(a-2)、工程(b)及び工程(c)を有する。
工程(a-1):無機フィラー及びシランカップリング剤を混合して混合物を調製する工程
工程(a-2):混合物とベースアクリルゴムの全部又は一部とを、有機過酸化物の存在下で有機過酸化物の分解温度以上の温度において溶融混合して、有機過酸化物から発生したラジカルによってグラフト化反応部位とベースアクリルゴムのグラフト化反応可能な部位とをグラフト化反応させることにより、シラン架橋性アクリルゴムを含むシランマスターバッチを調製する工程
工程(b):ベースアクリルゴムの残部及びシラノール縮合触媒を溶融混合して、触媒マスターバッチを調製する工程
工程(c):シランマスターバッチと、シラノール縮合触媒又は触媒マスターバッチとを溶融混合して、シラン架橋性アクリルゴム組成物を得る工程
以下、工程(a-1)及び工程(a-2)の両工程を併せて工程(a)ということがある。
下記工程(a-2)でベースアクリルゴムの全部を溶融混合する場合には、工程(1)が下記工程(a-1)、工程(a-2)及び工程(c)を有し、下記工程(a-2)でベースアクリルゴムの一部を溶融混合する場合には、工程(1)が下記工程(a-1)、工程(a-2)、工程(b)及び工程(c)を有する。
工程(a-1):無機フィラー及びシランカップリング剤を混合して混合物を調製する工程
工程(a-2):混合物とベースアクリルゴムの全部又は一部とを、有機過酸化物の存在下で有機過酸化物の分解温度以上の温度において溶融混合して、有機過酸化物から発生したラジカルによってグラフト化反応部位とベースアクリルゴムのグラフト化反応可能な部位とをグラフト化反応させることにより、シラン架橋性アクリルゴムを含むシランマスターバッチを調製する工程
工程(b):ベースアクリルゴムの残部及びシラノール縮合触媒を溶融混合して、触媒マスターバッチを調製する工程
工程(c):シランマスターバッチと、シラノール縮合触媒又は触媒マスターバッチとを溶融混合して、シラン架橋性アクリルゴム組成物を得る工程
以下、工程(a-1)及び工程(a-2)の両工程を併せて工程(a)ということがある。
本発明の製造方法において、「ベースアクリルゴム」とは、シラン架橋アクリルゴム成形体又はシラン架橋性アクリルゴム組成物を形成するためのゴムである。したがって、本発明の製造方法においては、工程(1)で得られる反応組成物に100質量部のベースアクリルゴムが含有されていればよい。例えば、工程(a-2)において、「ベースアクリルゴムの全量(100質量部)が配合される態様」と、「ベースアクリルゴムの一部が配合される態様」とを含む。
工程(a-2)でベースアクリルゴムの一部を配合する場合、工程(1)におけるベースアクリルゴムの配合量100質量部は、工程(a-2)及び工程(b)で混合されるベースアクリルゴムの合計量である。
ここで、工程(b)でベースアクリルゴムの残部が配合される場合、ベースアクリルゴムは、工程(a-2)において、好ましくは80~95質量%、より好ましくは85~92質量%が配合され、工程(b)において、好ましくは5~20質量%、より好ましくは8~15質量%が配合される。
ここで、工程(b)でベースアクリルゴムの残部が配合される場合、ベースアクリルゴムは、工程(a-2)において、好ましくは80~95質量%、より好ましくは85~92質量%が配合され、工程(b)において、好ましくは5~20質量%、より好ましくは8~15質量%が配合される。
工程(1)において、ベースアクリルゴム中の、エチレン-アクリルゴム、エチレン樹脂、スチレンエラストマー、及び鉱物性オイル等の、ベースアクリルゴム中の配合量(含有率)は、上記したとおりである。スチレンエラストマーの含有率と鉱物性オイルの含有率の比率も、上記したとおりである。
スチレンエラストマー及び鉱物性オイルは、工程(a-2)及び工程(b)のいずれにおいて混合されてもよいが、工程(a-2)において、混合されることが好ましい。
スチレンエラストマー及び鉱物性オイルは、工程(a-2)及び工程(b)のいずれにおいて混合されてもよいが、工程(a-2)において、混合されることが好ましい。
工程(1)において、有機過酸化物の配合量は、ベースアクリルゴム100質量部に対して、0.01~0.6質量部であり、0.01~0.5質量部が好ましく、0.05~0.2質量部がより好ましい。有機過酸化物の配合量を0.01~0.6質量部にすることにより、適切な範囲でグラフト化反応を行うことができ、シランカップリング剤同士の縮合を抑制して、機械特性、場合によっては耐熱性、補強性、を十分に得ることができ、また、副反応によるゴム成分の直接架橋が抑制されるため、ゲルブツも発生することなく外観に優れた組成物を得ることができる。
工程(1)において、無機フィラーの配合量は、ベースアクリルゴム100質量部に対して、1~200質量部であり、30~200質量部が好ましく、40~200質量部がより好ましく、30~180質量部がさらに好ましい。無機フィラーの配合量を1~200質量部とすることにより、シラン架橋アクリルゴム成形体に柔軟性及び配線材に必要な機械特性を付与できる。さらに、成形時や混練時の負荷の上昇を抑えて、二次成形を可能とできる。
工程(1)において、シランカップリング剤の配合量は、ベースアクリルゴム100質量部に対して、1~15質量部であり、好ましくは1.5~7質量部であり、より好ましくは2~5質量部である。
シランカップリング剤の配合量が1~15質量部であると、無機フィラーの表面にシランカップリング剤が吸着して、シランカップリング剤が混練中に揮発するのを抑制できるため、経済的である。また、吸着しないシランカップリング剤が縮合して、成形体にゲルブツなどの荒れが生じて外観が悪化することを抑制することができる。さらに、必要により、架橋反応を十分に進行させて優れた引張強さを発揮させることができる。
シランカップリング剤の配合量が2.0質量部を超えて15.0質量部以下であると、より高温耐油性に優れたシラン架橋アクリルゴム成形体を製造することができる。
シランカップリング剤の配合量が1~15質量部であると、無機フィラーの表面にシランカップリング剤が吸着して、シランカップリング剤が混練中に揮発するのを抑制できるため、経済的である。また、吸着しないシランカップリング剤が縮合して、成形体にゲルブツなどの荒れが生じて外観が悪化することを抑制することができる。さらに、必要により、架橋反応を十分に進行させて優れた引張強さを発揮させることができる。
シランカップリング剤の配合量が2.0質量部を超えて15.0質量部以下であると、より高温耐油性に優れたシラン架橋アクリルゴム成形体を製造することができる。
工程(1)において、シラノール縮合触媒の配合量は、特に限定されず、ベースアクリルゴム100質量部に対して、好ましくは0.01~0.5質量部、より好ましくは0.02~0.5質量部、さらに好ましくは、0.05~0.4質量部、特に好ましくは、0.08~0.3質量部である。シラノール縮合触媒の配合量が上述の範囲内にあると、成形時にゲルブツの発生が抑制できるとともに、十分に架橋が進行し機械強度に優れる。また、必要により耐熱性を付与できる。
ブリードを抑制しつつ、より優れたレベルで外観、高温耐油性、機械特性、及び柔軟性を付与する観点からは、工程(1)において、ベースアクリルゴム100質量部に対して、無機フィラー30~180質量部と、シランカップリング剤1~15質量部と、有機過酸化物0.01~0.6質量部と、シラノール縮合触媒0.01~0.5質量部とを溶融混合することが好ましい。
工程(1)を行うに際して、工程(a-1)及び工程(a-2)を順次行う。すなわち、まず、無機フィラー及びシランカップリング剤を混合し、次いで、得られた混合物とベースアクリルゴムの全部又は一部とを、上記配合量で、有機過酸化物の分解温度以上の温度において溶融混練することにより、上記グラフト化反応を生起させて、シランマスターバッチを調製する。
ベースアクリルゴムの混合方法は特に限定されない。例えば、予め混合調製されたベースアクリルゴムを用いてもよく、各成分、例えばゴム成分それぞれを別々に混合してもよい。
ベースアクリルゴムの混合方法は特に限定されない。例えば、予め混合調製されたベースアクリルゴムを用いてもよく、各成分、例えばゴム成分それぞれを別々に混合してもよい。
本発明においては、シランカップリング剤は、シランマスターバッチに単独で導入されず、無機フィラーと前混合される。すなわち、無機フィラー及びシランカップリング剤を混合して混合物を調製する(工程(a-1))。前混合されたシランカップリング剤は、無機フィラーの表面を取り囲むように存在し、その一部又は全部が無機フィラーに吸着又は結合すると考えられる。これにより、後の溶融混合の際にシランカップリング剤の揮発を低減できる。また、無機フィラーに吸着又は結合しないシランカップリング剤が縮合して溶融混練が困難になることも防止できる。さらに、押出成形の際に所望の形状を得ることもできる。
無機フィラーとシランカップリング剤を前混合する方法としては、特に限定されないが、湿式処理、乾式処理等の混合方法が挙げられる。具体的には、有機過酸化物の分解温度未満の温度、好ましくは10~60℃、より好ましくは室温近傍(20~25℃)で無機フィラーとシランカップリング剤を、数分~数時間程度、乾式又は湿式により、混合する方法が挙げられ、無機フィラー、好ましくは乾燥させた無機フィラー中にシランカップリング剤を、加熱又は非加熱で加えて混合する乾式処理がより好ましい。工程(a-1)においては、上記分解温度未満の温度が保持されている限り、ベースアクリルゴムを混合していてもよい。
本発明の製造方法においては、次いで、工程(a-1)で得られた、無機フィラーとシランカップリング剤との混合物と、ベースアクリルゴムの全部又は一部とを、有機過酸化物の存在下で有機過酸化物の分解温度以上の温度において、溶融混合する(工程(a-2))。このようにすると、ベースアクリルゴム成分同士の過剰な架橋反応を防止することができ、外観に優れた架橋成形体が得られる。
工程(a-2)における溶融混合により、有機過酸化物から発生したラジカルによってシランカップリング剤のグラフト化反応部位とベースアクリルゴムのグラフト化反応可能な部位とをグラフト化反応させる。その結果、シランカップリング剤がゴム成分に共有結合で結合したシラン架橋性アクリルゴム(シラングラフトポリマー)が合成され、このシラン架橋性アクリルゴムを含むシランマスターバッチが調製される。
工程(a-2)における溶融混合により、有機過酸化物から発生したラジカルによってシランカップリング剤のグラフト化反応部位とベースアクリルゴムのグラフト化反応可能な部位とをグラフト化反応させる。その結果、シランカップリング剤がゴム成分に共有結合で結合したシラン架橋性アクリルゴム(シラングラフトポリマー)が合成され、このシラン架橋性アクリルゴムを含むシランマスターバッチが調製される。
工程(a-2)において、上記成分を溶融混合(溶融混練、混練りともいう)する温度は、有機過酸化物の分解温度以上、好ましくは有機過酸化物の分解温度+(25~110)℃の温度で、より好ましくは150~230℃である。有機過酸化物の分解温度はベースアクリルゴム成分が溶融してから設定することが好ましい。上記混合温度であれば、上記成分が溶融し、有機過酸化物が分解、作用して必要なシラングラフト化反応が工程(a-2)において十分に進行する。混合時間は、反応混合物が十分混合され、シラングラフト化反応が完了し得る時間でよく、3~20分の間で適宜設定されるが、これに制限されるものではない。その他の条件は適宜設定することができる。
混合方法としては、ゴム、プラスチック等で通常用いられる方法であれば、特に限定されない。混練装置として、一軸押出機、二軸押出機、ロール、バンバリーミキサー又は各種のニーダー等が用いられる。ベースアクリルゴム成分の分散性、及び架橋反応の安定性の面で、バンバリーミキサー又は各種のニーダー等の密閉型ミキサーが好ましい。
混合方法としては、ゴム、プラスチック等で通常用いられる方法であれば、特に限定されない。混練装置として、一軸押出機、二軸押出機、ロール、バンバリーミキサー又は各種のニーダー等が用いられる。ベースアクリルゴム成分の分散性、及び架橋反応の安定性の面で、バンバリーミキサー又は各種のニーダー等の密閉型ミキサーが好ましい。
有機過酸化物は、上記工程(a-2)の溶融混合時、すなわち、工程(a-1)で得られた混合物とベースゴムとを溶融混合する際に、存在していればよい。有機過酸化物は、例えば、工程(a-1)において混合されてもよく、工程(a-2)において混合されてもよい。有機過酸化物は、工程(a-1)において混合されることが好ましい。
工程(a-1)及び工程(a-2)、特に工程(a-2)においては、シラノール縮合触媒を実質的に混合せずに上述の各成分を混練することが好ましい。これにより、シランカップリング剤の縮合反応を抑えることができ、溶融混合しやすく、また押出成形の際に所望の形状を得ることができる。ここで、「実質的に混合せず」とは、不可避的に存在するシラノール縮合触媒をも排除するものではなく、シランカップリング剤のシラノール縮合による上述の問題が生じない程度に存在していてもよいことを意味する。例えば、工程(a-2)において、シラノール縮合触媒は、ベースアクリルゴム100質量部に対して0.01質量部以下であれば、存在していてもよい。
このようにして、工程(a-1)及び工程(a-2)からなる工程(a)を行い、シランカップリング剤とベースアクリルゴムとをグラフト化反応させて、シランマスターバッチ(シランMBともいう)を調製する。こうして得られるシランMBは、後述するように、工程(1)で調製される反応組成物(シラン架橋性アクリルゴム組成物)の製造に、好ましくは、シラノール縮合触媒又は後述する触媒マスターバッチとともに、用いられる。シランMBは、後述の工程(2)により成形可能な程度にシランカップリング剤がゴム成分にグラフト化反応したシラン架橋性アクリルゴムを含有する混合物である。
本発明の製造方法において、次いで、工程(a-2)でベースアクリルゴムの一部を溶融混合する場合には、ベースアクリルゴムの残部とシラノール縮合触媒とを溶融混合して、触媒マスターバッチ(触媒MBともいう)を調製する工程(b)を行う。したがって、工程(a-2)でベースアクリルゴムの全部を溶融混合する場合は、工程(b)を行わなくてもよく、また他のベースアクリルゴム成分とシラノール縮合触媒とを混合してもよい。
キャリアとしてのベースアクリルゴムとシラノール縮合触媒との混合割合は、特に限定されないが、好ましくは、工程(1)における上記配合量を満たすように、設定される。
混合は、均一に混合できる方法であればよく、ベースアクリルゴムの溶融下で行う混合(溶融混合)が挙げられる。溶融混合は上記工程(a-2)の溶融混合と同様に行うことができる。例えば、混合温度は、ベースアクリルゴム成分の溶融温度以上で適宜設定でき、好ましくは120~200℃、より好ましくは140~180℃で行うことができる。その他の条件、例えば混合時間は適宜設定することができる。
混合は、均一に混合できる方法であればよく、ベースアクリルゴムの溶融下で行う混合(溶融混合)が挙げられる。溶融混合は上記工程(a-2)の溶融混合と同様に行うことができる。例えば、混合温度は、ベースアクリルゴム成分の溶融温度以上で適宜設定でき、好ましくは120~200℃、より好ましくは140~180℃で行うことができる。その他の条件、例えば混合時間は適宜設定することができる。
工程(b)において、ベースアクリルゴムの残部に代えて、又は、加えて他の樹脂をキャリアとして用いることができる。すなわち、工程(b)は、工程(a-2)でベースアクリルゴムの一部を溶融混合する場合のベースアクリルゴムの残部、又は、工程(a-2)で用いたゴム成分以外の樹脂と、シラノール縮合触媒とを溶融混合して、触媒マスターバッチを調製してもよい。
キャリアが他の樹脂である場合、工程(a-2)においてグラフト化反応を促進させることができるうえ、成形中にブツが生じにくい点で、他の樹脂の配合量は、ベースアクリルゴム100質量部に対して、好ましくは1~60質量部、より好ましくは2~50質量部、さらに好ましくは3~40質量部である。
キャリアが他の樹脂である場合、工程(a-2)においてグラフト化反応を促進させることができるうえ、成形中にブツが生じにくい点で、他の樹脂の配合量は、ベースアクリルゴム100質量部に対して、好ましくは1~60質量部、より好ましくは2~50質量部、さらに好ましくは3~40質量部である。
また、工程(b)において、無機フィラーを用いてもよい。この場合、工程(b)における無機フィラーの配合量は、特には限定されないが、キャリア100質量部に対し、350質量部以下が好ましい。無機フィラーの量を350質量部以下とすることにより、シラノール縮合触媒が適度に分散して架橋が進行しやすい。
このようにして調製される触媒MBは、シラノール縮合触媒及びキャリア、所望により添加されるフィラーの(溶融)混合物である。
この触媒MBは、シランMBとともに、工程(1)で調製されるシラン架橋性アクリルゴム組成物の製造に用いられる。
この触媒MBは、シランMBとともに、工程(1)で調製されるシラン架橋性アクリルゴム組成物の製造に用いられる。
本発明の製造方法において、次いで、シランMBと、シラノール縮合触媒又は触媒MBとを溶融混合して、シラン架橋性アクリルゴム組成物(反応組成物)を得る工程(c)を行う。この反応組成物は、上記工程(a-2)で合成したシラン架橋性アクリルゴムを含む組成物である。
混合方法は、上述のように均一な反応組成物を得ることができれば、どのような混合方法でもよい。
混合方法は、上述のように均一な反応組成物を得ることができれば、どのような混合方法でもよい。
混合は、工程(a-2)の溶融混合と基本的に同様である。DSC等で融点が測定できないゴム成分、例えばエラストマーもあるが、少なくともゴム成分等が溶融する温度で混練する。溶融混合温度は、ベースアクリルゴム又はキャリアの溶融温度に応じて適宜に選択され、例えば、好ましくは80~250℃、より好ましくは100~240℃である。その他の条件、例えば混合(混練)時間は適宜設定することができる。
工程(c)においては、シラノール縮合反応を避けるため、シランMBとシラノール縮合触媒が混合された状態で高温状態に長時間保持されないことが好ましい。
この工程(c)は、シランマスターバッチとシラノール縮合触媒又は触媒マスターバッチとを混合して、これらの溶融混合物として上記反応組成物を得る工程であればよく、シラノール縮合触媒及びキャリアを含有する触媒マスターバッチとシランマスターバッチとを溶融混合する工程であるのが好ましい。
このようにして、工程(a)~(c)(工程(1))を行い、反応組成物として、シラン架橋性アクリルゴム組成物が製造される。このシラン架橋性アクリルゴム組成物は、エチレン-アクリルゴム20~85質量%、エチレン樹脂60質量%以下、スチレンエラストマー1~20質量%、及び鉱物性オイル1~20質量%を、スチレンエラストマーの含有率と鉱物性オイルの含有率との比率(スチレンエラストマーの含有率:鉱物性オイルの含有率)が質量比で1:2.5~1:0.5となるように含有するベースアクリルゴムに、シランカップリング剤がグラフト化したシラン架橋性アクリルゴムと、ベースアクリルゴム100質量部に対して、無機フィラー1~200質量部と、シラノール縮合触媒と、を含有する。
このシラン架橋性アクリルゴム組成物は、架橋方法の異なるシラン架橋性アクリルゴムを含有する。このシラン架橋性アクリルゴムにおいて、シランカップリング剤の、シラノール縮合可能な反応部位は、無機フィラーと結合又は吸着していてもよいが、後述するようにシラノール縮合していない。したがって、シラン架橋性アクリルゴムは、無機フィラーと結合又は吸着したシランカップリング剤がベースアクリルゴムにグラフト化した架橋性ゴムと、無機フィラーと結合又は吸着していないシランカップリング剤がベースアクリルゴムにグラフト化した架橋性ゴムとを少なくとも含む。また、シラン架橋性アクリルゴムは、無機フィラーが結合又は吸着したシランカップリング剤と、無機フィラーが結合又は吸着していないシランカップリング剤とを有していてもよい。さらに、シランカップリング剤と未反応のゴム成分を含んでいてもよい。
上記のように、シラン架橋性アクリルゴムは、シランカップリング剤がシラノール縮合していない未架橋体である。実際的には、工程(c)で溶融混合されると、一部架橋(部分架橋)は避けられないが、得られるシラン架橋性アクリルゴム組成物について、少なくとも工程(2)での成形における成形性が保持されたものとする。
このシラン架橋性アクリルゴム組成物は、架橋方法の異なるシラン架橋性アクリルゴムを含有する。このシラン架橋性アクリルゴムにおいて、シランカップリング剤の、シラノール縮合可能な反応部位は、無機フィラーと結合又は吸着していてもよいが、後述するようにシラノール縮合していない。したがって、シラン架橋性アクリルゴムは、無機フィラーと結合又は吸着したシランカップリング剤がベースアクリルゴムにグラフト化した架橋性ゴムと、無機フィラーと結合又は吸着していないシランカップリング剤がベースアクリルゴムにグラフト化した架橋性ゴムとを少なくとも含む。また、シラン架橋性アクリルゴムは、無機フィラーが結合又は吸着したシランカップリング剤と、無機フィラーが結合又は吸着していないシランカップリング剤とを有していてもよい。さらに、シランカップリング剤と未反応のゴム成分を含んでいてもよい。
上記のように、シラン架橋性アクリルゴムは、シランカップリング剤がシラノール縮合していない未架橋体である。実際的には、工程(c)で溶融混合されると、一部架橋(部分架橋)は避けられないが、得られるシラン架橋性アクリルゴム組成物について、少なくとも工程(2)での成形における成形性が保持されたものとする。
工程(1)において、工程(a)~(c)は、同時又は連続して行うことができる。
工程(1)においては、上記成分の他に用いることができる他のベースアクリルゴム成分や上記添加物の配合量は、本発明の目的を損なわない範囲で、適宜に設定される。
工程(1)において、上記添加剤、特に酸化防止剤及び難燃剤は、いずれの工程で又は成分に混合されてもよいが、キャリアに混合されるのがよい。
工程(1)、特に工程(a-1)及び工程(a-2)において、架橋助剤は実質的に混合されないことが好ましい。架橋助剤が実質的に混合されないと、溶融混合中にゴム成分同士の架橋が生じにくく、シラン架橋アクリルゴム成形体の外観が優れる。ここで、実質的に混合されないとは、架橋助剤を積極的に混合しないことを意味し、不可避的に混合することを除外するものではない。
工程(1)において、上記添加剤、特に酸化防止剤及び難燃剤は、いずれの工程で又は成分に混合されてもよいが、キャリアに混合されるのがよい。
工程(1)、特に工程(a-1)及び工程(a-2)において、架橋助剤は実質的に混合されないことが好ましい。架橋助剤が実質的に混合されないと、溶融混合中にゴム成分同士の架橋が生じにくく、シラン架橋アクリルゴム成形体の外観が優れる。ここで、実質的に混合されないとは、架橋助剤を積極的に混合しないことを意味し、不可避的に混合することを除外するものではない。
本発明のシラン架橋アクリルゴム成形体の製造方法は、次いで、工程(2)及び工程(3)を行う。
本発明のシラン架橋アクリルゴム成形体の製造方法において、得られた反応組成物を成形して成形体を得る工程(2)を行う。この工程(2)は、反応組成物を成形できればよく、本発明のシラン架橋アクリルゴム成形体又はシラン架橋アクリルゴム成形体を含むシラン架橋アクリルゴム成形品の形態に応じて、適宜に成形方法及び成形条件が選択される。成形方法は、押出機を用いた押出成形、射出成形機を用いた押出成形、その他の成形機を用いた成形が挙げられる。押出成形は、本発明のシラン架橋アクリルゴム成形体又はシラン架橋アクリルゴム成形体を含むシラン架橋アクリルゴム成形品が電線又は光ファイバケーブルである場合に、好ましい。
工程(2)を押出成形により行う場合、押出速度は、特に限定されず、好ましくは、線速で5~100m/分、特に好ましくは10~50m/分に設定できる。
また、押出機のスクリュー回転速度は特に限定されず、被覆層厚を考慮し、通常15~60rpm、好ましくは20~40rpmに設定できる。
また、上記本発明の製法方法の実施において押出成形時に設定されるスクリュー回転数を適宜に低回転数に設定することもできる。スクリュー回転速度の低速化は薄肉の配線材等を成形する際に有効である。例えば、回転数で2~10rpm、好ましくは2~8rpmに設定できる。
本発明のシラン架橋アクリルゴム成形体の製造方法において、得られた反応組成物を成形して成形体を得る工程(2)を行う。この工程(2)は、反応組成物を成形できればよく、本発明のシラン架橋アクリルゴム成形体又はシラン架橋アクリルゴム成形体を含むシラン架橋アクリルゴム成形品の形態に応じて、適宜に成形方法及び成形条件が選択される。成形方法は、押出機を用いた押出成形、射出成形機を用いた押出成形、その他の成形機を用いた成形が挙げられる。押出成形は、本発明のシラン架橋アクリルゴム成形体又はシラン架橋アクリルゴム成形体を含むシラン架橋アクリルゴム成形品が電線又は光ファイバケーブルである場合に、好ましい。
工程(2)を押出成形により行う場合、押出速度は、特に限定されず、好ましくは、線速で5~100m/分、特に好ましくは10~50m/分に設定できる。
また、押出機のスクリュー回転速度は特に限定されず、被覆層厚を考慮し、通常15~60rpm、好ましくは20~40rpmに設定できる。
また、上記本発明の製法方法の実施において押出成形時に設定されるスクリュー回転数を適宜に低回転数に設定することもできる。スクリュー回転速度の低速化は薄肉の配線材等を成形する際に有効である。例えば、回転数で2~10rpm、好ましくは2~8rpmに設定できる。
また、工程(2)は、工程(c)と同時に又は連続して、行うことができる。すなわち、工程(c)の溶融混合の一実施態様として、溶融成形の際、例えば押出成形の際に、又は、その直前に、成形原料を溶融混合する態様が挙げられる。例えば、ドライブレンド等のペレット同士を常温(例えば20~25℃)又は高温で混ぜ合わせて成形機に導入(溶融混合)してもよいし、混ぜ合わせた後に溶融混合し、再度ペレット化をして成形機に導入してもよい。より具体的には、シランMBとシラノール縮合触媒又は触媒MBとからなる成形材料を被覆装置内で溶融混練し、次いで、導体等の外周面に押出被覆して、所望の形状に成形する一連の工程を採用できる。
このようにして、シラン架橋性アクリルゴム組成物の成形体が得られる。この成形体はシラン架橋性アクリルゴム組成物と同様に、一部架橋は避けられないが、工程(2)で成形可能な成形性を保持する部分架橋状態にある。したがって、この発明のシラン架橋アクリルゴム成形体は、工程(3)を実施することによって、架橋又は最終架橋された成形体とされる。
このようにして、シラン架橋性アクリルゴム組成物の成形体が得られる。この成形体はシラン架橋性アクリルゴム組成物と同様に、一部架橋は避けられないが、工程(2)で成形可能な成形性を保持する部分架橋状態にある。したがって、この発明のシラン架橋アクリルゴム成形体は、工程(3)を実施することによって、架橋又は最終架橋された成形体とされる。
本発明のシラン架橋アクリルゴム成形体の製造方法においては、工程(2)で得られた成形体を水と接触させる工程(3)を行う。これにより、シランカップリング剤の、シラノール縮合可能な反応部位が加水分解されてシラノール基となり、成形体中に存在するシラノール縮合触媒によりシラノール基の水酸基同士が縮合して架橋反応が起こる。こうして、シランカップリング剤がシラノール縮合して架橋したシラン架橋アクリルゴム成形体を得ることができる。
この工程(3)の処理自体は、通常の方法によって行うことができる。シランカップリング剤同士の縮合は、常温、例えば20~25℃で保管するだけで進行する。したがって、工程(3)において、成形体を水に積極的に接触させる必要はない。この架橋反応を促進させるために、成形体を水分と積極的に接触させることもできる。例えば、温水への浸水、湿熱槽への投入、高温の水蒸気への暴露等の積極的に水に接触させる方法を採用できる。また、その際に水分を内部に浸透させるために圧力をかけてもよい。
この工程(3)の処理自体は、通常の方法によって行うことができる。シランカップリング剤同士の縮合は、常温、例えば20~25℃で保管するだけで進行する。したがって、工程(3)において、成形体を水に積極的に接触させる必要はない。この架橋反応を促進させるために、成形体を水分と積極的に接触させることもできる。例えば、温水への浸水、湿熱槽への投入、高温の水蒸気への暴露等の積極的に水に接触させる方法を採用できる。また、その際に水分を内部に浸透させるために圧力をかけてもよい。
このようにして、本発明のシラン架橋性アクリルゴム組成物からシラン架橋アクリルゴム成形体が製造される。このシラン架橋アクリルゴム成形体は、後述するように、シラン架橋性アクリルゴムがシロキサン結合を介して縮合した架橋ゴムを含んでいる。このシラン架橋アクリルゴム成形体の一形態は、シラン架橋ゴムと無機フィラーとを含有する。ここで、無機フィラーはシラン架橋ゴムのシランカップリング剤に結合していてもよい。したがって、このシラン架橋ゴムは、複数の架橋ゴムがシランカップリング剤により無機フィラーに結合又は吸着して、無機フィラー及びシランカップリング剤を介して結合(架橋)した架橋ゴムと、上記架橋性ゴムのシランカップリング剤の反応部位が加水分解して互いにシラノール縮合反応することにより、シランカップリング剤を介して架橋した架橋ゴムとを少なくとも含む。また、シラン架橋ゴムは、無機フィラー及びシランカップリング剤を介した結合(架橋)と、シランカップリング剤を介した架橋とが混在していてもよい。さらに、シランカップリング剤と未反応のゴム成分及び/又は架橋していないシラン架橋性アクリルゴムを含んでいてもよい。
本発明の製造方法における反応機構の詳細についてはまだ定かではないが、以下のように考えられる。すなわち、ゴム成分を有機過酸化物の存在下、無機フィラー及びシランカップリング剤とともに有機過酸化物の分解温度以上で加熱混練すると、有機過酸化物が分解してラジカルを発生し、ゴム成分に対してシランカップリング剤のグラフト化が起こる。
工程(a-2)の加熱により、部分的には、シランカップリング剤と無機フィラーの表面での水酸基等の基との共有結合による化学結合の形成反応も起きる。
本発明では、工程(3)で、最終的な架橋反応を行うこともあり、ベースアクリルゴムにシランカップリング剤を上述のように特定量配合すると、成形時の加工性(押出成形性を損なうことなく無機フィラーを多量に配合することが可能になり、高温耐油性を確保しながらも、機械特性等を併せ持つことができる。
本発明では、工程(3)で、最終的な架橋反応を行うこともあり、ベースアクリルゴムにシランカップリング剤を上述のように特定量配合すると、成形時の加工性(押出成形性を損なうことなく無機フィラーを多量に配合することが可能になり、高温耐油性を確保しながらも、機械特性等を併せ持つことができる。
また、本発明の上記プロセスの作用のメカニズムはまだ定かではないが次のように推定される。すなわち、ベースアクリルゴムとの混練り前及び/又は混練り時に、無機フィラー及びシランカップリング剤を用いることにより、シランカップリング剤は、その反応部位と化学結合しうる基とを介して無機フィラーと結合し、もう一方の末端に存在する、グラフト化反応しうる基でゴム成分の未架橋部分(グラフト化反応可能な部位)と結合して、保持される。又は、無機フィラーと結合することなく、無機フィラーの穴や表面に物理的又は化学的に吸着して、保持される。このように、無機フィラーに対して強い結合で結びつくシランカップリング剤(その理由は、例えば、無機フィラー表面の水酸基等との化学結合の形成が考えられる)と弱い結合で結びつくシランカップリング剤(その理由は、例えば、水素結合による相互作用、イオン、部分電荷若しくは双極子間での相互作用、吸着による作用等が考えられる)を形成できる。この状態で、有機過酸化物を加えて混練りを行うと、後述するようにシランカップリング剤がほとんど揮発することなく、無機フィラーとの結合が異なるシランカップリング剤がゴム成分にグラフト化反応したシラン架橋性アクリルゴムが形成される。
上述の混練りにより、シランカップリング剤のうち無機フィラーと強い結合を有するシランカップリング剤は、無機フィラーとの結合が保持され、かつ、架橋基であるグラフト化反応しうる基がゴム成分の架橋部位とグラフト化反応する。特に、1つの無機フィラー粒子の表面に複数のシランカップリング剤が強い結合を介して結合した場合、この無機フィラー粒子を介してゴム成分が複数結合する。これらの反応又は結合により、この無機フィラーを介した架橋ネットワークが広がる。すなわち、無機フィラーに結合しているシランカップリング剤がゴム成分にグラフト化反応してなるシラン架橋性アクリルゴムが形成される。
無機フィラーと強い結合を有するシランカップリング剤の場合は、このシラノール縮合触媒による水存在下での縮合反応が生じにくく、無機フィラーとの結合が保持される。シラノール縮合反応が生じにくい理由は無機フィラーとシランカップリング剤の結合エネルギーが非常に高く、シラノール縮合触媒下にあっても、縮合反応が起こらないからであると考えられる。このように、ゴム成分と無機フィラーの結合が生じ、シランカップリング剤を介したゴム成分の架橋が生じる。これによりゴム成分と無機フィラーの密着性が強固になり、引張強さが良好な成形体が得られる。特に、1つの無機フィラー粒子表面に複数のシランカップリング剤を複数結合でき、高い引張強さを得ることができる。このように、無機フィラーに対して強い結合で結合したシランカップリング剤は、高い機械特性、場合によっては耐摩耗性、耐傷付性等、に寄与すると考えられる。
一方、シランカップリング剤のうち無機フィラーと弱い結合を有するシランカップリング剤は、無機フィラーの表面から離脱して、シランカップリング剤の架橋基であるグラフト化反応しうる基が、有機過酸化物の分解で生じたラジカルによる水素ラジカル引き抜きで生じたゴム成分のラジカルと反応してグラフト化反応が起こる。すなわち、無機フィラーから離脱したシランカップリング剤がゴム成分にグラフト化反応したシラン架橋性アクリルゴムが形成される。このようにして生じたグラフト部分のシランカップリング剤は、その後シラノール縮合触媒と混合され、水分と接触することにより、縮合反応(架橋反応)が生じる。この架橋反応により得られたシラン架橋アクリルゴム成形体の高温耐油性は高くなり、高温耐油性に優れたシラン架橋アクリルゴム成形体を得ることが可能となる。さらに、場合によっては、高温でも溶融しない耐熱性を付与することも可能となる。このように、無機フィラーに対して弱い結合で結合したシランカップリング剤は、架橋度の向上、すなわち耐熱性の向上に寄与すると考えられる。
特に、本発明では、工程(3)における、水存在下でのシラノール縮合触媒を使用した縮合による架橋反応を、成形体を形成した後に行う。これにより、従来の最終架橋反応後に成形体を形成する方法と比較して、成形体形成までの工程での作業性が優れるとともに、従来以上に高い耐熱性を得ることが可能となる。
本発明においては、上述のシラン架橋による高い高温耐油性、機械特性等に加えて、シラン架橋アクリルゴム成形体に、優れた外観、機械特性、高温耐油性、柔軟性を付与でき、ブリードも抑制できる。
このような優れた特性をシラン架橋アクリルゴム成形体に付与できることの詳細についてはまだ定かではないが、ベースアクリルゴム成分が協働して、以下のように作用すると考えられる。
一般的に、エチレン-アクリルゴムと鉱物性オイルとは相溶性が非常に悪いため、単に併用するとブリードが発生する。一方、スチレンエラストマーは給油しやすく、多量に配合すると高温耐油性が劣化する。
しかし、本発明においては、エチレン-アクリルゴムに、スチレンエラストマー及び鉱物性オイルを特定量かつ特定の比率で併用したことにより、スチレンエラストマー混合による高温耐油性の低下が抑制され、また、鉱物性オイルのブリードが抑制される。さらに、これらの成分による柔軟化作用及び成形性改善作用が加わって、高度の高温耐油性、機械特性、柔軟性、及び外観がバランスよく達成されていると考えられる。
このような優れた特性をシラン架橋アクリルゴム成形体に付与できることの詳細についてはまだ定かではないが、ベースアクリルゴム成分が協働して、以下のように作用すると考えられる。
一般的に、エチレン-アクリルゴムと鉱物性オイルとは相溶性が非常に悪いため、単に併用するとブリードが発生する。一方、スチレンエラストマーは給油しやすく、多量に配合すると高温耐油性が劣化する。
しかし、本発明においては、エチレン-アクリルゴムに、スチレンエラストマー及び鉱物性オイルを特定量かつ特定の比率で併用したことにより、スチレンエラストマー混合による高温耐油性の低下が抑制され、また、鉱物性オイルのブリードが抑制される。さらに、これらの成分による柔軟化作用及び成形性改善作用が加わって、高度の高温耐油性、機械特性、柔軟性、及び外観がバランスよく達成されていると考えられる。
さらに本発明の好ましい態様によれば、さらに高レベルの高温耐油性や、高温においても溶融しない耐熱性や、難燃性、耐摩耗性などを付与することもできる。ここで、高温においても溶融しない耐熱性とは、好ましくは200℃の温度において、より好ましくは200℃以上の温度において、溶融しない特性、好ましくは形状若しくは強度を維持できる性質をいい、後述のホットセット試験において200℃加熱後の伸び率が100%以下、かつ加熱及び荷重除去後の伸びが25%以下を満たすことをいう。
本発明の製造方法は、高温耐油性が要求される製品(半製品、部品、部材も含む。)、高温耐油性に加えて、強度が求められる製品、柔軟性が要求される製品、難燃性が要求される製品、ゴム材料等の製品の構成部品又はその部材の製造に適用することができる。したがって、シラン架橋アクリルゴム成形体、又はシラン架橋アクリルゴム成形体を含むシラン架橋アクリルゴム成形品は、このような製品とされる。
本発明のシラン架橋アクリルゴム成形体、又はシラン架橋アクリルゴム成形体を含むシラン架橋アクリルゴム成形品として、例えば、難燃絶縁電線等の電線又は難燃ケーブルの被覆材料、ゴム代替電線・ケーブルの材料、その他、難燃電線部品、難燃耐熱シート、難燃フィルム等が挙げられる。また、電源プラグ、コネクター、スリーブ、ボックス、テープ基材、チューブ、シート、パッキン、クッション材、防震材、電気・電子機器の内部配線及び外部配線に使用される配線材、特に電線や光ケーブルが挙げられる。
本発明のシラン架橋アクリルゴム成形体、又はシラン架橋アクリルゴム成形体を含むシラン架橋アクリルゴム成形品として、例えば、難燃絶縁電線等の電線又は難燃ケーブルの被覆材料、ゴム代替電線・ケーブルの材料、その他、難燃電線部品、難燃耐熱シート、難燃フィルム等が挙げられる。また、電源プラグ、コネクター、スリーブ、ボックス、テープ基材、チューブ、シート、パッキン、クッション材、防震材、電気・電子機器の内部配線及び外部配線に使用される配線材、特に電線や光ケーブルが挙げられる。
本発明の製造方法は、上記耐油性製品のなかでも、特に電線及び光ケーブルの製造に好適に適用され、これらの被覆材料(絶縁体、シース)を形成することができる。
本発明のシラン架橋アクリルゴム成形体、又はシラン架橋アクリルゴム成形体を含むシラン架橋アクリルゴム成形品が電線、ケーブル等の押出成形品である場合、好ましくは、成形材料を押出機(押出被覆装置)内で溶融混練して上記グラフト化反応させることによりシラン架橋性アクリルゴム組成物を調製しながら、このシラン架橋性アクリルゴム組成物を導体等の外周に押し出して、導体等を被覆する等により、製造できる(工程(c)及び工程(2))。このときの押出成形機の温度は、ゴムの種類、導体等の引取り速度の諸条件にもよるがシリンダー部で120~180℃、クロスヘッド部で約160~210℃程度にすることが好ましい。シラン架橋アクリルゴム成形体、又はシラン架橋アクリルゴム成形体を含むシラン架橋アクリルゴム成形品は、無機フィラーを大量に加えたシラン架橋性アクリルゴム組成物を電子線架橋機等の特殊な機械を使用することなく汎用の押出被覆装置を用いて、導体の周囲に、又は抗張力繊維を縦添え若しくは撚り合わせた導体の周囲に押出被覆することにより、成形することができる。例えば、導体としては、金属導体が好ましく、軟銅、銅合金、アルミニウムなどの単線又は撚り線等を用いることができる。また、導体としては裸線の他に、錫メッキしたものやエナメル被覆絶縁層を有するものを用いることもできる。導体の周りに形成される絶縁層(本発明のシラン架橋性アクリルゴム組成物からなる被覆層)の肉厚は特に限定しないが、通常、0.15~5mm程度である。
本発明のシラン架橋アクリルゴム成形体は、耐油性、特に高温耐油性、が要求される部位に用いられる材料として好適であり、例えば難燃電線・ケーブルの被覆材のみならず、ホース、チューブ類、更にはゴムモールド材など、従来、電子線照射による架橋や化学加硫工程を経ていたアクリルゴム材料の置き換えとして用いることができる。また、特に柔軟性が要求される部材に対して有効であり、例えば、キャブタイヤケーブル、自動車用電線、船舶用電線、ロボット用ケーブルなどに使用できる。
以下、本発明を実施例に基づき更に詳細に説明するが、本発明はこれらに限定されない。
表1-1及び表1-2(併せて表1という。)において、各例の配合量に関する数値は特に断らない限り質量部を表す。また、各成分について空欄は対応する成分の配合量が0質量部であることを意味する。
表1-1及び表1-2(併せて表1という。)において、各例の配合量に関する数値は特に断らない限り質量部を表す。また、各成分について空欄は対応する成分の配合量が0質量部であることを意味する。
実施例1~18及び比較例1~10において、ベースアクリルゴムを構成するゴム成分の一部を触媒MBのキャリアとして用いた。
(実施例1~18、比較例1~7、9)
まず、無機フィラーとシランカップリング剤と有機過酸化物とを表1に示す質量比で、回転刃式ミキサー(商品名:マゼラーPM、マゼラー社製)に投入し、室温(25℃)において、10rpmで1分間攪拌(前混合)して、粉体混合物を得た(工程(a-1))。次いで、得られた粉体混合物とベースアクリルゴムと酸化防止剤とを、表1に示す質量比で、予め100℃に昇温したニーダー(容量75L)へ投入し、30rpmで5分間の混合後、25rpmで3分間の仕上げ混練を行った。混合物の温度が有機過酸化物の分解温度以上である180~200℃に達したことを確認した後、フィーダー・ルーダー及びペレタイザーを用いてペレット化することでシランMBを得た(工程(a-2))。こうして得られたシランMBは、ゴム成分にシランカップリング剤がグラフト化反応したシラン架橋性アクリルゴムを含有している。
まず、無機フィラーとシランカップリング剤と有機過酸化物とを表1に示す質量比で、回転刃式ミキサー(商品名:マゼラーPM、マゼラー社製)に投入し、室温(25℃)において、10rpmで1分間攪拌(前混合)して、粉体混合物を得た(工程(a-1))。次いで、得られた粉体混合物とベースアクリルゴムと酸化防止剤とを、表1に示す質量比で、予め100℃に昇温したニーダー(容量75L)へ投入し、30rpmで5分間の混合後、25rpmで3分間の仕上げ混練を行った。混合物の温度が有機過酸化物の分解温度以上である180~200℃に達したことを確認した後、フィーダー・ルーダー及びペレタイザーを用いてペレット化することでシランMBを得た(工程(a-2))。こうして得られたシランMBは、ゴム成分にシランカップリング剤がグラフト化反応したシラン架橋性アクリルゴムを含有している。
一方、ベースアクリルゴム、無機フィラー、難燃剤、酸化防止剤及びシラノール縮合触媒を、表1に示す質量比で、順次、予め80℃に昇温したニーダー(容量75L)へ投入し、30rpmで5分間の混合後、25rpmで3分間仕上げ混練を行った。混合物の温度が160℃程度に達しベースアクリルゴムが十分に溶融したことを確認した後、フィーダー・ルーダー及びペレタイザーを用いてペレット化することで触媒MBを得た(工程(b))。この触媒MBは、キャリア及びシラノール縮合触媒の溶融混合物である。
次いで、シランMBと触媒MBを密閉型のリボンブレンダーに投入し、室温(25℃)で5分間ドライブレンドしてドライブレンド物を得た。このとき、シランMBと触媒MBとの混合比は表1に示す質量比である。具体的には、実施例1~4、6~18及び比較例1、4~7において、シランMBのベースアクリルゴムが85質量部で、触媒MBのキャリアが15質量部となる割合とした。実施例5においては、シランMBのベースアクリルゴムが92質量部で、触媒MBのキャリアが8質量部となる割合とした。比較例2、3、9において、シランMBのベースアクリルゴムが95質量部で、触媒MBのキャリアが5質量部となる割合とした。
次に、L/D(スクリュー有効長Lと直径Dとの比)=25、スクリュー直径25mmのスクリューを備えた押出機を、ダイス温度200℃、以下フィーダー側へ、C3=180℃、C2=150℃、C1=130℃の押出温度条件に設定した。この押出機に調製したドライブレンド物を投入して溶融混合し(工程(c))、裸軟銅線からなる直径0.8mmの導体上に、外径1.4mm、絶縁層厚さが0.3mmとなるように、線速7m/分かつスクリュー回転速度10rpm(押出成形条件(1)、外観試験(1)の条件)又は外径2.4mm、絶縁層厚さが0.8mmとなるように、線速7m/分かつスクリュー回転速度35rpm(押出成形条件(2)、外観試験(2)の条件)で押出・被覆して、被覆導体を得た(工程(2))。
このように上記ドライブレンド物を押出機内で押出成形前に溶融混合すること(工程(c))により、反応組成物としてシラン架橋性アクリルゴム組成物を調製した。このシラン架橋性アクリルゴム組成物は、シランMBと触媒MBとの溶融混合物であって、上述のシラン架橋性アクリルゴムを含有している。
このように上記ドライブレンド物を押出機内で押出成形前に溶融混合すること(工程(c))により、反応組成物としてシラン架橋性アクリルゴム組成物を調製した。このシラン架橋性アクリルゴム組成物は、シランMBと触媒MBとの溶融混合物であって、上述のシラン架橋性アクリルゴムを含有している。
得られた被覆導体を室温(23℃)、50%RHの条件下で24時間放置し、シランカップリング剤の反応部位(トリアルコキシシリル基)を加水分解し、次いでシラノール縮合反応(シラン架橋)させた(工程(3))。このようにして、上記押出成形条件(1)及び(2)により上記導体をシラン架橋アクリルゴム成形体で被覆した各電線を製造した。被覆層としてのシラン架橋アクリルゴム成形体は上述のシラン架橋アクリルゴムを有している。
(比較例8)
シランMBを調製する際に、無機フィラーとシランカップリング剤と有機過酸化物との前混合(工程(a-1))を行わずに、表1のシランMB欄に示す成分を、表1に示す質量比で、ニーダーに投入してシランMBを得た以外は、実施例1と同様にして、電線を製造した。
シランMBを調製する際に、無機フィラーとシランカップリング剤と有機過酸化物との前混合(工程(a-1))を行わずに、表1のシランMB欄に示す成分を、表1に示す質量比で、ニーダーに投入してシランMBを得た以外は、実施例1と同様にして、電線を製造した。
(比較例10)
表1のシランMB欄に示す成分を、表1に示す質量比で、ニーダーに投入してシランMBを得た以外は、実施例1と同様にして、電線を製造した。
表1のシランMB欄に示す成分を、表1に示す質量比で、ニーダーに投入してシランMBを得た以外は、実施例1と同様にして、電線を製造した。
上記実施例及び比較例の製造において、無機フィラーとシランカップリング剤と有機過酸化物との前混合(工程(a-1))を行った場合には、表1の「前混合」欄に「有」と記載し、前混合を行わなかった場合には「無」と記載した。
表1に示す各成分としては、以下のものを用いた。
(1)エチレン-アクリルゴム1:ベイマックUltra HT-OR(商品名、デュポン社製、三元共重合体)
(2)エチレン-アクリルゴム2:ベイマックDP(商品名、デュポン社製、二元共重合体)
(3)エチレン樹脂1:エボリューSP3010(商品名、プライムポリマー社製、LLDPE、密度0.926g/cm3)
(4)エチレン樹脂2:エボリューSP4020(商品名、プライムポリマー社製、LLDPE、密度0.937g/cm3)
(5)エチレン樹脂3:レバプレン800(商品名、LANXESS社製、エチレン-酢酸ビニル共重合体樹脂(EVA))
(6)エチレン樹脂4:エボリューSP1540(商品名、プライムポリマー社製、LLDPE、密度0.913g/cm3)
(7)スチレンエラストマー1:タフテックN504(商品名、旭化成社製)
(8)鉱物性オイル1:コスモニュートラル500(商品名、コスモ石油ルブリカンツ、パラフィンオイル)
(9)プロピレン樹脂1:PB222A(商品名、サンアロマー社製、プロピレン樹脂)
(10)変性ポリエチレン1:アドテックスL6100M(商品名、日本ポリエチレン社製、不飽和カルボン酸変性ポリエチレン(不飽和カルボン酸はマレイン酸))
(11)無機フィラー1:キスマ5L(商品名、協和化学社製、水酸化マグネシウム)
(12)無機フィラー2:アエロジル200(商品名、日本アエロジル社製、シリカ)
(13)難燃剤1:ノーバレッド120UFA(商品名、燐化学工業製、赤燐)
(14)シランカップリング剤1:KBM-1003(商品名、信越化学工業社製、ビニルトリメトキシシラン)
(15)有機過酸化物1:パーヘキサ25B(商品名、日油社製、2,5-ジメチル-2,5-ジ(t-ブチルパーオキシ)ヘキサン)
(16)酸化防止剤1:イルガノックス1076(商品名、BASF社製、3-(3,5-ジ-tert-ブチル-4-ヒドロキシフェニル)プロピオン酸オクタデシル)
(17)シラノール縮合触媒1:アデカスタブOT-1(商品名、ADEKA社製、ジオクチルスズジラウレート)
(1)エチレン-アクリルゴム1:ベイマックUltra HT-OR(商品名、デュポン社製、三元共重合体)
(2)エチレン-アクリルゴム2:ベイマックDP(商品名、デュポン社製、二元共重合体)
(3)エチレン樹脂1:エボリューSP3010(商品名、プライムポリマー社製、LLDPE、密度0.926g/cm3)
(4)エチレン樹脂2:エボリューSP4020(商品名、プライムポリマー社製、LLDPE、密度0.937g/cm3)
(5)エチレン樹脂3:レバプレン800(商品名、LANXESS社製、エチレン-酢酸ビニル共重合体樹脂(EVA))
(6)エチレン樹脂4:エボリューSP1540(商品名、プライムポリマー社製、LLDPE、密度0.913g/cm3)
(7)スチレンエラストマー1:タフテックN504(商品名、旭化成社製)
(8)鉱物性オイル1:コスモニュートラル500(商品名、コスモ石油ルブリカンツ、パラフィンオイル)
(9)プロピレン樹脂1:PB222A(商品名、サンアロマー社製、プロピレン樹脂)
(10)変性ポリエチレン1:アドテックスL6100M(商品名、日本ポリエチレン社製、不飽和カルボン酸変性ポリエチレン(不飽和カルボン酸はマレイン酸))
(11)無機フィラー1:キスマ5L(商品名、協和化学社製、水酸化マグネシウム)
(12)無機フィラー2:アエロジル200(商品名、日本アエロジル社製、シリカ)
(13)難燃剤1:ノーバレッド120UFA(商品名、燐化学工業製、赤燐)
(14)シランカップリング剤1:KBM-1003(商品名、信越化学工業社製、ビニルトリメトキシシラン)
(15)有機過酸化物1:パーヘキサ25B(商品名、日油社製、2,5-ジメチル-2,5-ジ(t-ブチルパーオキシ)ヘキサン)
(16)酸化防止剤1:イルガノックス1076(商品名、BASF社製、3-(3,5-ジ-tert-ブチル-4-ヒドロキシフェニル)プロピオン酸オクタデシル)
(17)シラノール縮合触媒1:アデカスタブOT-1(商品名、ADEKA社製、ジオクチルスズジラウレート)
製造した各電線について、下記試験をし、その結果を表1に示した。
1.外観試験(1)
上述の押出成形条件(1)(絶縁層厚さ0.3mm)での押出成形による電線製造時において、電線表面にゲルブツなどの荒れが観察されない場合を「A(高度なもの)」、電線表面に直径1mmを超える大きなゲルブツなどの荒れはないが、電線表面に直径1mm以下のゲルブツなどの荒れが1m当たりに1~5個見られる場合を「B(良好なもの)」、電線表面に直径1mmを超える大きなゲルブツなどの荒れが1m当たりに1個以上見られる場合、または直径1mm以下のゲルブツなどの荒れが1m当たりに6個以上見られる場合を「D(不合格)」とした。
本試験は、スクリュー回転速度が後述する外観試験(2)におけるスクリュー回転速度より遅く、ゲルブツなどの荒れのより形成されやすい条件下による試験である。
上述の押出成形条件(1)(絶縁層厚さ0.3mm)での押出成形による電線製造時において、電線表面にゲルブツなどの荒れが観察されない場合を「A(高度なもの)」、電線表面に直径1mmを超える大きなゲルブツなどの荒れはないが、電線表面に直径1mm以下のゲルブツなどの荒れが1m当たりに1~5個見られる場合を「B(良好なもの)」、電線表面に直径1mmを超える大きなゲルブツなどの荒れが1m当たりに1個以上見られる場合、または直径1mm以下のゲルブツなどの荒れが1m当たりに6個以上見られる場合を「D(不合格)」とした。
本試験は、スクリュー回転速度が後述する外観試験(2)におけるスクリュー回転速度より遅く、ゲルブツなどの荒れのより形成されやすい条件下による試験である。
2.外観試験(2)
上述の押出成形条件(2)(絶縁層厚さ0.8mm)での押出成形による電線製造時において、電線表面にゲルブツなどの荒れが観察されない場合を「A(高度なもの)」、電線表面にゲルブツなどの荒れが1m当たりに1~5個見られる場合を「B(良好なもの)」、電線表面にゲルブツなどの荒れが1m当たりに6個以上見られる場合を「D(不合格)」とした。
上述の押出成形条件(2)(絶縁層厚さ0.8mm)での押出成形による電線製造時において、電線表面にゲルブツなどの荒れが観察されない場合を「A(高度なもの)」、電線表面にゲルブツなどの荒れが1m当たりに1~5個見られる場合を「B(良好なもの)」、電線表面にゲルブツなどの荒れが1m当たりに6個以上見られる場合を「D(不合格)」とした。
3.ブリード試験
上記押出成形条件(2)により得られた電線を、60℃の恒温槽内に14日間放置した後、常温(23℃)下に24時間放置して電線の外観を目視で観察した。オイルの染み出し(ブリード)が観察されなかったものを「A(合格)」、観察されたものを「D(不合格)」とした。
上記押出成形条件(2)により得られた電線を、60℃の恒温槽内に14日間放置した後、常温(23℃)下に24時間放置して電線の外観を目視で観察した。オイルの染み出し(ブリード)が観察されなかったものを「A(合格)」、観察されたものを「D(不合格)」とした。
4.引張特性(機械特性)
上記押出成形条件(2)により得られた被覆導体を用いて製造した各電線から抜き取った被覆(管状片)について引張試験を行った。
この引張試験はJIS C 3005に準じて、標線間距離25mm、引張速度200mm/分の条件で、引張強さ(MPa)及び引張伸び(%)を測定した。
引張強さは、8MPa以上であったものを優れたレベルとして「A」で表し、6MPa以上8MPa未満であったものを本試験の合格レベルとして「B」で表し、6MPa未満4.5MPa以上であったものを本試験の合格レベルとして「C」で表し、4.5MPa未満であったものを本試験の不合格レベルとして「D」で表した。
引張伸びは、125%以上であったものを優れたレベルとして「A」で表し、100%以上125%未満であったものを本試験の合格レベルとして「B」で表し、80%以上100%未満であったものを本試験の合格レベルとして「C」で表し、80%未満であったものを本試験の不合格レベルとして「D」で表した。
上記押出成形条件(2)により得られた被覆導体を用いて製造した各電線から抜き取った被覆(管状片)について引張試験を行った。
この引張試験はJIS C 3005に準じて、標線間距離25mm、引張速度200mm/分の条件で、引張強さ(MPa)及び引張伸び(%)を測定した。
引張強さは、8MPa以上であったものを優れたレベルとして「A」で表し、6MPa以上8MPa未満であったものを本試験の合格レベルとして「B」で表し、6MPa未満4.5MPa以上であったものを本試験の合格レベルとして「C」で表し、4.5MPa未満であったものを本試験の不合格レベルとして「D」で表した。
引張伸びは、125%以上であったものを優れたレベルとして「A」で表し、100%以上125%未満であったものを本試験の合格レベルとして「B」で表し、80%以上100%未満であったものを本試験の合格レベルとして「C」で表し、80%未満であったものを本試験の不合格レベルとして「D」で表した。
5.柔軟性試験(100%モデュラス)
引張特性試験の方法で、伸び100%時の引張応力(100%モデュラス)を測定した。
100%モデュラスが、8MPa未満であるものを優れたレベルとして「A」、8MPa以上9MPa未満であるものを良好レベルの「B」、9MPa以上10MPa未満であるものを合格レベルの「C」、10MPa以上であったものを不合格レベルの「D」とした。
引張特性試験の方法で、伸び100%時の引張応力(100%モデュラス)を測定した。
100%モデュラスが、8MPa未満であるものを優れたレベルとして「A」、8MPa以上9MPa未満であるものを良好レベルの「B」、9MPa以上10MPa未満であるものを合格レベルの「C」、10MPa以上であったものを不合格レベルの「D」とした。
6-1.耐油試験A
上記押出成形条件(2)により得られた被覆導体を用いて製造した各電線について、JIS C3005に記載の「耐油試験」を行った。耐油試験Aにおいては、浸油温度を100℃、浸油時間を24時間とし、油としてIRM903を使用した。
浸油後の引張強さ及び引張伸びを、上記引張特性試験と同じ条件で測定した。
浸油後の引張強さを浸油前の引張強さ(上述の引張試験で得られた引張強さ)で除して、引張強さの残率(%)を算出した。同様にして、引張伸びの残率(%)を算出した。
本試験の評価は、浸油前後の引張強さの残率及び引張伸びの残率がともに80%以上であったものを本試験の優れたレベルとして「A」、引張強さの残率及び引張伸びの残率がともに70%以上80%未満であったものを良好なレベルとして「B」、引張強さの残率及び引張伸びの残率がともに60%以上70%未満であったものを合格レベルとして「C」、引張強さの残率及び引張伸びの残率の一方でも60%未満であったものを本試験の不合格レベルとして「D」で表した。
上記押出成形条件(2)により得られた被覆導体を用いて製造した各電線について、JIS C3005に記載の「耐油試験」を行った。耐油試験Aにおいては、浸油温度を100℃、浸油時間を24時間とし、油としてIRM903を使用した。
浸油後の引張強さ及び引張伸びを、上記引張特性試験と同じ条件で測定した。
浸油後の引張強さを浸油前の引張強さ(上述の引張試験で得られた引張強さ)で除して、引張強さの残率(%)を算出した。同様にして、引張伸びの残率(%)を算出した。
本試験の評価は、浸油前後の引張強さの残率及び引張伸びの残率がともに80%以上であったものを本試験の優れたレベルとして「A」、引張強さの残率及び引張伸びの残率がともに70%以上80%未満であったものを良好なレベルとして「B」、引張強さの残率及び引張伸びの残率がともに60%以上70%未満であったものを合格レベルとして「C」、引張強さの残率及び引張伸びの残率の一方でも60%未満であったものを本試験の不合格レベルとして「D」で表した。
さらに、各電線について、下記の好ましい特性について評価した。
6-2.耐油試験B
上記押出成形条件(2)により得られた被覆導体を用いて製造した各電線について、JIS C3005に記載の「耐油試験」を行った。耐油試験Bにおいては、浸油温度を100℃、浸油時間を48時間とし、油としてIRM903を使用した。
浸油後の引張強さ及び引張伸びを、上記引張特性試験と同じ条件で測定した。
浸油後の引張強さを浸油前の引張強さ(上述の引張試験で得られた引張強さ)で除して、引張強さの残率(%)を算出した。同様にして、引張伸びの残率(%)を算出した。
本試験の評価は、浸油前後の引張強さの残率及び引張伸びの残率がともに80%以上であったものを本試験の優れたレベルとして「A」、引張強さの残率及び引張伸びの残率がともに70%以上80%未満であったものを良好なレベルとして「B」、引張強さの残率及び引張伸びの残率がともに60%以上70%未満であったものを合格レベルとして「C」、引張強さの残率及び引張伸びの残率の一方でも60%未満であったものを本試験の不合格レベルとして「D」で表した。
上記押出成形条件(2)により得られた被覆導体を用いて製造した各電線について、JIS C3005に記載の「耐油試験」を行った。耐油試験Bにおいては、浸油温度を100℃、浸油時間を48時間とし、油としてIRM903を使用した。
浸油後の引張強さ及び引張伸びを、上記引張特性試験と同じ条件で測定した。
浸油後の引張強さを浸油前の引張強さ(上述の引張試験で得られた引張強さ)で除して、引張強さの残率(%)を算出した。同様にして、引張伸びの残率(%)を算出した。
本試験の評価は、浸油前後の引張強さの残率及び引張伸びの残率がともに80%以上であったものを本試験の優れたレベルとして「A」、引張強さの残率及び引張伸びの残率がともに70%以上80%未満であったものを良好なレベルとして「B」、引張強さの残率及び引張伸びの残率がともに60%以上70%未満であったものを合格レベルとして「C」、引張強さの残率及び引張伸びの残率の一方でも60%未満であったものを本試験の不合格レベルとして「D」で表した。
6-3.耐油試験C
上記押出成形条件(2)により得られた被覆導体を用いて製造した各電線について、JIS C3005に記載の「耐油試験」を行った。耐油試験Cにおいては、浸油温度を100℃、浸油時間を72時間とし、油としてIRM903を使用した。
浸油後の引張強さ及び引張伸びを、上記引張特性試験と同じ条件で測定した。
浸油後の引張強さを浸油前の引張強さ(上述の引張試験で得られた引張強さ)で除して、引張強さの残率(%)を算出した。同様にして、引張伸びの残率(%)を算出した。
本試験の評価は、浸油前後の引張強さの残率及び引張伸びの残率がともに80%以上であったものを本試験の優れたレベルとして「A」、引張強さの残率及び引張伸びの残率がともに70%以上80%未満であったものを良好なレベルとして「B」、引張強さの残率及び引張伸びの残率がともに60%以上70%未満であったものを合格レベルとして「C」、引張強さの残率及び引張伸びの残率の一方でも60%未満であったものを本試験の不合格レベルとして「D」で表した。
上記押出成形条件(2)により得られた被覆導体を用いて製造した各電線について、JIS C3005に記載の「耐油試験」を行った。耐油試験Cにおいては、浸油温度を100℃、浸油時間を72時間とし、油としてIRM903を使用した。
浸油後の引張強さ及び引張伸びを、上記引張特性試験と同じ条件で測定した。
浸油後の引張強さを浸油前の引張強さ(上述の引張試験で得られた引張強さ)で除して、引張強さの残率(%)を算出した。同様にして、引張伸びの残率(%)を算出した。
本試験の評価は、浸油前後の引張強さの残率及び引張伸びの残率がともに80%以上であったものを本試験の優れたレベルとして「A」、引張強さの残率及び引張伸びの残率がともに70%以上80%未満であったものを良好なレベルとして「B」、引張強さの残率及び引張伸びの残率がともに60%以上70%未満であったものを合格レベルとして「C」、引張強さの残率及び引張伸びの残率の一方でも60%未満であったものを本試験の不合格レベルとして「D」で表した。
6-4.耐油試験D
上記押出成形条件(2)により得られた被覆導体を用いて製造した各電線について、JIS C3005に記載の「耐油試験」を行った。耐油試験Dにおいては、浸油温度を100℃、浸油時間を168時間とし、油としてIRM903を使用した。
浸油後の引張強さ及び引張伸びを、上記引張特性試験と同じ条件で測定した。
浸油後の引張強さを浸油前の引張強さ(上述の引張試験で得られた引張強さ)で除して、引張強さの残率(%)を算出した。同様にして、引張伸びの残率(%)を算出した。
本試験の評価は、浸油前後の引張強さの残率及び引張伸びの残率がともに80%以上であったものを本試験の優れたレベルとして「A」、引張強さの残率及び引張伸びの残率がともに70%以上80%未満であったものを良好なレベルとして「B」、引張強さの残率及び引張伸びの残率がともに60%以上70%未満であったものを合格レベルとして「C」、引張強さの残率及び引張伸びの残率の一方でも60%未満であったものを本試験の不合格レベルとして「D」で表した。
上記押出成形条件(2)により得られた被覆導体を用いて製造した各電線について、JIS C3005に記載の「耐油試験」を行った。耐油試験Dにおいては、浸油温度を100℃、浸油時間を168時間とし、油としてIRM903を使用した。
浸油後の引張強さ及び引張伸びを、上記引張特性試験と同じ条件で測定した。
浸油後の引張強さを浸油前の引張強さ(上述の引張試験で得られた引張強さ)で除して、引張強さの残率(%)を算出した。同様にして、引張伸びの残率(%)を算出した。
本試験の評価は、浸油前後の引張強さの残率及び引張伸びの残率がともに80%以上であったものを本試験の優れたレベルとして「A」、引張強さの残率及び引張伸びの残率がともに70%以上80%未満であったものを良好なレベルとして「B」、引張強さの残率及び引張伸びの残率がともに60%以上70%未満であったものを合格レベルとして「C」、引張強さの残率及び引張伸びの残率の一方でも60%未満であったものを本試験の不合格レベルとして「D」で表した。
7.ホットセット試験
上記押出成形条件(2)により得られた被覆導体を用いて製造した各電線と同様にして作製した管状片を用いて、ホットセット試験を行った。
ホットセット試験は、IEC60811-2-1に記載の方法に準拠して、行った。試験条件は200℃、加熱時間は15分、荷重は20N/cm2とした。加熱後の長さを測定し、加熱前の長さに対する伸び率(%)を求めた。さらに、荷重を除去して荷重除去後の長さを測定し、加熱前の長さに対する伸び率(%)を求めた。
加熱後の伸び率が100%以下、かつ、加熱及び荷重除去後の伸びが25%以下であった場合を、本試験の合格レベルとして「A」で表し、それ以外を本試験の不合格レベルとして「D」で表した。
上記押出成形条件(2)により得られた被覆導体を用いて製造した各電線と同様にして作製した管状片を用いて、ホットセット試験を行った。
ホットセット試験は、IEC60811-2-1に記載の方法に準拠して、行った。試験条件は200℃、加熱時間は15分、荷重は20N/cm2とした。加熱後の長さを測定し、加熱前の長さに対する伸び率(%)を求めた。さらに、荷重を除去して荷重除去後の長さを測定し、加熱前の長さに対する伸び率(%)を求めた。
加熱後の伸び率が100%以下、かつ、加熱及び荷重除去後の伸びが25%以下であった場合を、本試験の合格レベルとして「A」で表し、それ以外を本試験の不合格レベルとして「D」で表した。
8.難燃性試験
上記押出成形条件(2)により得られた被覆導体を用いて製造した各電線を用いて、難燃性試験を行った。試験はIEC(国際電気標準会議:International Electronical Commission)60332-1-2記載の一条燃焼試験に基づいて行った。
電線から600mm長のサンプルを切り出し、サンプルを垂直に保持し、45度の角度でバーナーの炎をサンプルの下端にあて、60秒間燃焼させた。バーナーを取り除き、炎が自消した後に、炭化部分の上端と上部支持部材との距離が50mm以上であった場合を合格「A」、50mm未満であった場合を不合格「D」とした。
上記押出成形条件(2)により得られた被覆導体を用いて製造した各電線を用いて、難燃性試験を行った。試験はIEC(国際電気標準会議:International Electronical Commission)60332-1-2記載の一条燃焼試験に基づいて行った。
電線から600mm長のサンプルを切り出し、サンプルを垂直に保持し、45度の角度でバーナーの炎をサンプルの下端にあて、60秒間燃焼させた。バーナーを取り除き、炎が自消した後に、炭化部分の上端と上部支持部材との距離が50mm以上であった場合を合格「A」、50mm未満であった場合を不合格「D」とした。
本発明で規定する各工程を有する製造方法において、本発明で規定する組成を満たしていないベースアクリルゴムを混合すると、外観試験(1)、ブリード試験、機械特性試験、柔軟性試験、耐油性試験Aのいずれかが不合格であり、優れた外観、機械特性、柔軟性、及び高温耐油性を兼ね備え、ブリードの抑制された、シラン架橋アクリルゴム成形体を製造することができなかった(比較例1~8)。無機フィラーとシランカップリング剤との前混合を行わないと、機械特性試験(引張強さ)及び耐油性試験Aに不合格であり、優れた外観、機械特性、柔軟性、及び高温耐油性を兼ね備え、ブリードの抑制された、シラン架橋アクリルゴム成形体を製造することができなかった(比較例9)。さらに、シラン架橋に必要な成分を配合しないと、耐油性試験Aに不合格であり、優れた外観、機械特性、柔軟性、及び高温耐油性を兼ね備え、ブリードの抑制された、シラン架橋アクリルゴム成形体を製造することができなかった(比較例10)。
これに対して、本発明で規定する各工程を有する製造方法において、本発明で規定する組成を満たしたベースアクリルゴムを、無機フィラー、有機過酸化物等と特定量で配合すると、外観試験(1)、ブリード試験、機械特性試験、柔軟性試験、耐油性試験Aのいずれにも合格し、優れた外観と、機械特性と、柔軟性と、高温耐油性とを兼ね備え、ブリードが抑制されたシラン架橋アクリルゴム成形体を製造することができた(実施例1~18)。よって、これらの成形体を被覆層として備えた実施例1~18の電線は、いずれも、優れた外観と、機械特性と、柔軟性と、高温耐油性とを兼ね備え、ブリードが抑制されている。さらに、外観試験(1)と外観試験(2)とに合格していることから、スクリュー回転速度の変更に対応できることがわかる。
また、上記から、本発明によれば、電線に限らず、薄肉の成形体を含む、種々の用途の成形体の製造が可能であることがわかる。
これに対して、本発明で規定する各工程を有する製造方法において、本発明で規定する組成を満たしたベースアクリルゴムを、無機フィラー、有機過酸化物等と特定量で配合すると、外観試験(1)、ブリード試験、機械特性試験、柔軟性試験、耐油性試験Aのいずれにも合格し、優れた外観と、機械特性と、柔軟性と、高温耐油性とを兼ね備え、ブリードが抑制されたシラン架橋アクリルゴム成形体を製造することができた(実施例1~18)。よって、これらの成形体を被覆層として備えた実施例1~18の電線は、いずれも、優れた外観と、機械特性と、柔軟性と、高温耐油性とを兼ね備え、ブリードが抑制されている。さらに、外観試験(1)と外観試験(2)とに合格していることから、スクリュー回転速度の変更に対応できることがわかる。
また、上記から、本発明によれば、電線に限らず、薄肉の成形体を含む、種々の用途の成形体の製造が可能であることがわかる。
Claims (11)
- 下記工程(1)、工程(2)及び工程(3)を有するシラン架橋アクリルゴム成形体の製造方法であって、
工程(1):ベースアクリルゴム100質量部に対して、有機過酸化物0.01~0.6質量部と、無機フィラー1~200質量部と、前記有機過酸化物から発生したラジカルの存在下で前記ベースアクリルゴムとグラフト化反応しうるグラフト化反応部位を有するシランカップリング剤1~15質量部と、シラノール縮合触媒とを溶融混合して、前記有機過酸化物から発生したラジカルによって前記グラフト化反応部位と前記ベースアクリルゴムのグラフト化反応可能な部位とをグラフト化反応させることにより、シラン架橋性アクリルゴムを含むシラン架橋性アクリルゴム組成物を得る工程
工程(2):前記シラン架橋性アクリルゴム組成物を成形して、成形体を得る工程
工程(3):前記成形体を水と接触させて、シラン架橋アクリルゴム成形体を得る工程
前記ベースアクリルゴムが、エチレン-アクリルゴム20~85質量%、エチレン樹脂60質量%以下、スチレンエラストマー1~20質量%、及び鉱物性オイル1~20質量%を、前記スチレンエラストマーの含有率と前記鉱物性オイルの含有率との比率(スチレンエラストマーの含有率:鉱物性オイルの含有率)が質量比で1:2.5~1:0.5となるように、含有し、
前記工程(1)を行うにあたり、
下記工程(a-2)でベースアクリルゴムの全部を溶融混合する場合には、工程(1)が下記工程(a-1)、工程(a-2)及び工程(c)を有し、下記工程(a-2)でベースアクリルゴムの一部を溶融混合する場合には、工程(1)が下記工程(a-1)、工程(a-2)、工程(b)及び工程(c)を有する、シラン架橋アクリルゴム成形体の製造方法。
工程(a-1):前記無機フィラー及び前記シランカップリング剤を混合して混合物を調製する工程
工程(a-2):前記混合物と前記ベースアクリルゴムの全部又は一部とを、前記有機過酸化物の存在下で前記有機過酸化物の分解温度以上の温度において溶融混合して、前記有機過酸化物から発生したラジカルによって前記グラフト化反応部位と前記ベースアクリルゴムのグラフト化反応可能な部位とをグラフト化反応させることにより、シラン架橋性アクリルゴムを含むシランマスターバッチを調製する工程
工程(b):前記ベースアクリルゴムの残部及び前記シラノール縮合触媒を溶融混合して、触媒マスターバッチを調製する工程
工程(c):前記シランマスターバッチと、前記シラノール縮合触媒又は前記触媒マスターバッチとを溶融混合して、前記シラン架橋性アクリルゴム組成物を得る工程 - 前記エチレン樹脂が、0.910~0.940g/cm3の密度を有するエチレン-α-オレフィン共重合体樹脂、若しくはエチレン-酢酸ビニル共重合体樹脂、又はこれらの混合物である、請求項1に記載のシラン架橋アクリルゴム成形体の製造方法。
- 前記ベースアクリルゴムが、プロピレン樹脂を1~6質量%含有する、請求項1又は2に記載のシラン架橋アクリルゴム成形体の製造方法。
- 前記無機フィラーを、前記ベースアクリルゴム100質量部に対して、30~200質量部配合する、請求項1~3のいずれか1項に記載のシラン架橋アクリルゴム成形体の製造方法。
- 前記シラノール縮合触媒を、前記ベースアクリルゴム100質量部に対して、0.01~0.5質量部配合する、請求項1~4のいずれか1項に記載のシラン架橋アクリルゴム成形体の製造方法。
- 前記エチレン-アクリルゴムが、エチレンとアクリル酸アルキルエステルとの二元共重合体、若しくはエチレンとアクリル酸アルキルエステルとカルボキシ基を含有する共重合成分との三元共重合体、又はこれらの混合物を含む、請求項1~5のいずれか1項に記載のシラン架橋アクリルゴム成形体の製造方法。
- 前記無機フィラーが、金属水和物である、請求項1~6のいずれか1項に記載のシラン架橋アクリルゴム成形体の製造方法。
- 前記工程(1)において、前記ベースアクリルゴム100質量部に対して、前記無機フィラー30~180質量部と、前記シランカップリング剤1~15質量部と、前記有機過酸化物0.01~0.6質量部と、前記シラノール縮合触媒0.01~0.5質量部とを溶融混合する、請求項1~7のいずれか1項に記載のシラン架橋アクリルゴム成形体の製造方法。
- 請求項1~8のいずれか1項に記載の製造方法の工程(1)により製造されてなるシラン架橋性アクリルゴム組成物。
- 請求項1~8のいずれか1項に記載のシラン架橋アクリルゴム成形体の製造方法により製造されてなるシラン架橋アクリルゴム成形体。
- 請求項10に記載のシラン架橋アクリルゴム成形体を含むシラン架橋アクリルゴム成形品。
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