JP7499006B2 - エラストマー組成物、水架橋性エラストマー組成物、及びその製造方法 - Google Patents
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(A)エチレン・α-オレフィン共重合体 100質量部;
(B)プロピレン系樹脂 10~150質量部;及び
(C)非芳香族系ゴム用軟化剤 5~150質量部;
からなる組成物 100質量部に対して、
(D)有機過酸化物 0.03~1質量部;
(E)シランカップリング剤 0.5~7質量部;
(F)架橋助剤 0~2質量部;及び、
(G)無機フィラー 0~100質量部;
を含むエラストマー組成物である。
(1)上記(A)エチレン・α-オレフィン共重合体 100質量部;
上記(B)プロピレン系樹脂 10~150質量部;及び
上記(C)非芳香族系ゴム用軟化剤 5~150質量部;
からなる組成物 100質量部に対して、
上記(D)有機過酸化物 0.03~1質量部;
上記(E)シランカップリング剤 0.5~7質量部;
上記(F)架橋助剤 0~2質量部;及び、
上記(G)無機フィラー 0~100質量部;
を含むエラストマー組成物を動的に熱処理する工程;
(2)上記工程(1)において動的に熱処理されたエラストマー組成物100質量部に対して、上記(H)シラノール縮合触媒0.0001~0.3質量部を配合する工程;
(3)上記工程(2)において上記(H)シラノール縮合触媒の配合されたエラストマー組成物を、成形機を使用して成形物に成形する工程;及び
(4)上記工程(3)において成形された成形物を温水で処理する工程;
を含む成形物の製造方法である。
上記成分(A)はエチレンとα-オレフィンを主体とする共重合体である。上記成分(A)は柔軟性を付与するとともに、圧縮永久歪みの向上(圧縮永久歪みを小さくすること)に寄与する。
上記成分(B)はプロピレン系樹脂である。上記成分(B)は耐熱性、成形加工性に寄与する。
上記成分(C)は非芳香族系ゴム用軟化剤である。上記成分(C)は、成形加工性、及び柔軟性を向上させる働きをする。
上記成分(D)は有機過酸化物である。上記成分(D)は、溶融混練時にラジカルを発生せしめ、そのラジカルが連鎖的に反応することにより、上記成分(A)を架橋せしめ、良好な(非常に小さい)圧縮永久歪みを実現させる働きをする。
上記成分(E)はシランカップリング剤である。シランカップリング剤は、加水分解性基(例えば、メトキシ基、エトキシ基等のアルコキシ基;アセトキシ基等のアシルオキシ基;クロロ基等のハロゲン基など)、及び有機官能基(例えば、ビニル基、エポキシ基、メタクリロキシ基、アクリロキシ基、イソシアネート基など)の少なくとも2種類の異なる反応性基を有するシラン化合物である。上記成分(E)は、上記成分(A)を架橋せしめ、良好な圧縮永久歪みを実現させる働きをする。また上記成分(E)は、上記成分(A)にグラフトし、温水による後処理、所謂水架橋処理の際の架橋点を形成する働きをする。
上記成分(F)は、架橋助剤である。上記成分(F)は、上記成分(D)及び上記成分(E)による架橋反応を均一に、かつ効率的にする働きをする。そのため上記成分(F)は、任意成分であるが、用いることが好ましい。
上記成分(G)は無機フィラーである。上記成分(G)は任意成分である。上記成分(A)、及び上記成分(B)は通常ペレット状のものが市販されている。上記成分(C)、上記成分(D)、上記成分(E)、及び上記成分(F)はしばしば常温で液状である。そのため本発明のエラストマー組成物を生産する際には、ペレットと液との分離・不均一化を抑制・防止するため、液状成分は液体添加装置を使用して溶融混練装置に投入するのが通常であるところ、上記成分(G)を用いることにより、液状成分の一部又は全部を、液体添加装置を使用せず、ペレット状成分と共に溶融混練装置に投入することが可能になる。
上記成分(H)はシラノール縮合触媒である。上記成分(H)は温水による後処理、所謂水架橋処理の際に、上記成分(E)が上記成分(A)にグラフトすることにより形成された架橋点の架橋(シラノール間の脱水縮合反応)を促進・触媒し、圧縮永久歪を向上(小さく)せしめる働きをする。
本発明のエラストマー組成物は、上記成分(A)~(E)、及び所望により用いる任意成分を、任意の溶融混練機を使用して動的に熱処理することにより得ることができる。ここで「動的に熱処理」とは、上記成分(D)有機過酸化物の分解が有意に起こる温度条件において、溶融混練することを意味する。上記溶融混練機としては、例えば、単軸押出機、二軸押出機、ロール、ミキサー、各種のニーダー、及びこれらを組み合わせた装置をあげることができる。上記溶融混練の温度条件は、通常上記成分(D)の1分間半減期温度以上の温度、好ましくは上記成分(D)の1分間半減期温度よりも5℃高い温度以上の温度であってよい。上記溶融混練の時間条件は、通常30秒間以上、好ましくは2分間以上であってよい。
(A-1)ダウケミカル社のエチレン・1-オクテン共重合体ゴム「エンゲージ8180(商品名)」、エチレンに由来する構成単位の含有量 72質量%、メルトマスフローレート(温度190℃、荷重21.18N)0.5g/10分、密度 863Kg/m3。
(A-2)ダウケミカル社のエチレン・プロピレン・エチリデンノルボルネン共重合体ゴム(EPDM)「ノーデルIP4760P(商品名)」、エチレンに由来する構成単位の含有量 67質量%、ムーニー粘度ML1+4(125℃) 70、密度 880Kg/m3。
(B-1)サンアロマー株式会社のプロピレン・エチレンブロック共重合体「VB370A(商品名)」、融点 160℃、メルトマスフローレート(温度230℃、荷重21.18N)1.5g/10分
(C-1)出光興産株式会社のパラフィン系鉱物油「ダイナプロセスオイルPW90(商品名)」、動的粘度 95.5cSt(40℃)、流動点 -15℃、引火点 272℃。
(C-2)出光興産株式会社のパラフィン系鉱物油「ダイナプロセスオイルPW100(商品名)」
(D-1)日油株式会社の2,5-ジメチル-2,5-ジ-(t-ブチルパーオキシ)ヘキサン「パーヘキサ25B(商品名)」。1分間半減期温度 179.8℃。
(E-1)信越化学工業株式会社のビニルトリメトキシシラン「KBM-1003(商品名)」。
(F-1)新日鉄住金化学株式会社のジビニルベンゼン「DVB-570(商品名)」。
(G-1)日東粉化工業株式会社の炭酸カルシウム「NS400(商品名)」。
(H-1)日東化成工業株式会社のジオクチルスズジラウレート「ネオスタンU-810(商品名)」。
(J-1)BASF社のヒンダードフェノール系酸化防止剤「IRGANOX1010(商品名)」。
(J-2)BASF社の燐系酸化防止剤「IRGAFOS168(商品名)」。
(1)エラストマー組成物の製造:
上記成分(A-1)100質量部、上記成分(B-1)50質量部、上記成分(C-1)50質量部からなる組成物100質量部に対して、上記成分(D-1)0.2質量部、上記成分(E-1)2質量部、上記成分(F-1)0.2質量部、上記成分(G-1)16質量部、上記成分(J-1)0.1質量部、及び上記成分(J-2)0.05質量部を用いてエラストマー組成物を製造した。同方向回転二軸押出機を使用し、上記成分(C-1)以外の成分は、ブレンダーを使用してドライブレンドした後、押出機のスクリュウ根元の位置にフィードし、上記成分(C-1)は液体添加装置を使用し、押出機の中間位置に途中フィードし、ダイス出口樹脂温度200℃の条件で溶融混練してエラストマー組成物を得た。
上記成分(A-2)100質量部、上記成分(B-1)50質量部、上記成分(C-1)50質量部からなる組成物100質量部に対して、上記成分(D-1)0.17質量部、上記成分(F-1)0.34質量部、上記成分(G-1)16質量部、上記成分(H-1)1質量部、上記成分(J-1)0.1質量部、及び上記成分(J-2)0.05質量部を用いてシラノール触媒マスターバッチを作成した。同方向回転二軸押出機を使用し、上記成分(C-1)以外の成分は、ブレンダーを使用してドライブレンドした後、押出機のスクリュウ根元の位置にフィードし、上記成分(C-1)は液体添加装置を使用し、押出機の中間位置に途中フィードし、ダイス出口樹脂温度200℃の条件で溶融混練してシラノール触媒マスターバッチを得た。
上記工程(1)で得たエラストマー組成物100質量と上記工程(2)で得たシラノール触媒マスターバッチ5質量部(上記成分(H-1)換算0.043質量部)を、ブレンダーを使用してドライブレンドし、水架橋性エラストマー組成物を得た。
上記工程(3)で得た水架橋性エラストマー組成物を用い、射出成形機を使用し、厚さ2mm、縦130mm、横130mmの平板を、射出樹脂温度200℃の条件で作成した。
(4-1)引張試験用試験片採取用の成形物:
上記で得た平板を温度80℃の温水中に48時間浸漬し、引張試験用試験片採取用の成形物を得た。
(4-2)圧縮永久歪又は硬度用試験片採取用の成形物:
上記で得た平板を4枚重ね、温度200℃でプレス成形することにより、厚さ6.3mm、縦160mm、横130mmの平板を作成し、更にこれを温度80℃の温水中に48時間浸漬し、圧縮永久歪又は硬度用試験片採取用の成形物を得た。
なお表中の上記成分(A)~(C)の配合量は、上記成分(A)100質量部に対する値である。
表中の組成物Pは、上記成分(A)~(C)からなる組成物を意味する。
表中の上記成分(D)~(G)、及び上記成分(J)の配合量は、組成物P(上記成分(A)~(C)からなる組成物)100質量部に対する値である。
表中の組成物Qは、エラストマー組成物を意味する。
表中の組成物Rは、水架橋性エラストマー組成物を意味する。
表中のMBは、シラノール触媒マスターバッチを意味する。
表中のMBの配合量は、エラストマー組成物100質量部に対する値である。このときMB中の上記成分(H)以外の成分をエラストマー組成物に含めずに算出している。
表中の上記成分(H)の値は、MBの配合量から算出した、エラストマー組成物100質量部に対する上記成分(H)の配合量である。このときMB中の上記成分(H)以外の成分をエラストマー組成物に含めずに算出したのが「H-1」の欄であり、含めて算出したのが「H-1換算」の欄である。
JIS K6253-3:2012に準拠して、上記(4-2)で得た成形物を用い、ショアAの硬さ(瞬間値)を測定した。
JIS K6262:2013に準拠し、上記(4-2)で得た成形物を用い、圧縮率25%、小形試験片、温度70℃、120℃又は150℃、22時間、及びA法の条件で圧縮永久歪みを測定した。
JIS K6251:2010に準拠し、上記(4-1)で得た成形物から打抜いたダンベル状3号形試験片を用い、引張速度500mm/分の条件で測定した。
エラストマー組成物の成分を表1~4の何れか1に示すように変更したこと以外は、例1と同様に行った。結果を表1~4の何れか1に示す。なお例13は架橋ゲルが多量に発生し、ペレット化ができなかったため、物性評価は省略した。例15はストランドがボソボソでペレット化できなかったため、物性評価は省略した。例16は上記成分(C-1)のブリードアウトが甚だしく、使用上支障のあるものであった。例18は架橋ゲルが多量に発生し、ペレット化ができなかったため、物性評価は省略した。例20は架橋ゲルが多量に発生し、ペレット化ができなかったため、物性評価は省略した。例21は、上記工程(1)エラストマー組成物の製造において、著しい吐出変動が起こり、安定的に製造できなかったため、物性評価は省略した。
(1’)上記成分(A-2)100質量部、上記成分(B-1)56質量部、上記成分(C-1)67質量部からなる組成物100質量部に対して、上記成分(D-1)0.17質量部、上記成分(F-1)0.34質量部、上記成分(J-1)0.1質量部、及び上記成分(J-2)0.05質量部を用いてエラストマー組成物を製造した。同方向回転二軸押出機を使用し、上記成分(C-1)以外の成分は、ブレンダーを使用してドライブレンドした後、押出機のスクリュウ根元の位置にフィードし、上記成分(C-1)は液体添加装置を使用し、押出機の中間位置に途中フィードし、ダイス出口樹脂温度200℃の条件で溶融混練してエラストマー組成物を得た。
エラストマー組成物として、AES社製のオレフィン系熱可塑性エラストマー組成物「サントプレーン101-73(商品名)」を用いたこと以外は、例22と同様に行った結果を表4に示す。
エラストマー組成物として、AES社製のオレフィン系熱可塑性エラストマー組成物「サントプレーン101-87(商品名)」を用いたこと以外は、例22と同様に行った結果を表4に示す。
(1)エラストマー組成物の製造:
上記成分(A-2)100質量部、上記成分(B-1)61質量部、上記成分(C-2)54質量部からなる組成物100質量部に対して、上記成分(D-1)0.26質量部、上記成分(E-1)1.5質量部、上記成分(F-1)0.22質量部、上記成分(G-1)16質量部、上記成分(J-1)0.11質量部、及び上記成分(J-2)0.11質量部を用いてエラストマー組成物を製造した。同方向回転二軸押出機を使用し、上記成分(C-1)以外の成分は、ブレンダーを使用してドライブレンドした後、押出機のスクリュウ根元の位置にフィードし、上記成分(C-1)は液体添加装置を使用し、押出機の中間位置に途中フィードし、ダイス出口樹脂温度200℃の条件で溶融混練してエラストマー組成物を得た。
上記成分(C-2)96.6質量部と上記成分(H-1)0.4質量部を混合撹拌してシラノール触媒マスターバッチを製造した。
上記工程(1)で得たエラストマー組成物100質量と上記工程(2)で得たシラノール触媒マスターバッチ0.5質量部(上記成分(H-1)換算0.002質量部)を、ブレンダーを使用してドライブレンドし、水架橋性エラストマー組成物を得た。
上記工程(3)で得た水架橋性エラストマー組成物を用い、射出成形機を使用し、厚さ2mm、縦130mm、横130mmの平板を、射出樹脂温度200℃の条件で作成した。
(4-1)引張試験用試験片採取用の成形物:
上記で得た平板を温度80℃の温水中に48時間浸漬し、引張試験用試験片採取用の成形物を得た。
(4-2)圧縮永久歪又は硬度用試験片採取用の成形物:
上記で得た平板を4枚重ね、温度200℃でプレス成形することにより、厚さ6.3mm、縦160mm、横130mmの平板を作成し、更にこれを温度80℃の温水中に48時間浸漬し、圧縮永久歪又は硬度用試験片採取用の成形物を得た。
JIS K6253-3:2012に準拠して、上記(4-2)で得た成形物を用い、ショアAの硬さ(瞬間値)を測定した。
JIS K6262:2013に準拠し、上記(4-2)で得た成形物を用い、圧縮率25%、小形試験片、温度70℃、100℃又は120℃、22時間、及びA法の条件で圧縮永久歪みを測定した。
同様に、圧縮率25%、小形試験片、温度70℃、22時間、及びB法の条件で圧縮永久歪みを測定した。
JIS K6262:2013に準拠し、上記(4-2)で得た成形物を、金属製の治具を使用して90度に折り曲げた状態で固定、保持し、圧縮率25%、温度100℃、22時間、及びA法の条件で、折り曲げた際の圧縮永久歪み(折り曲げ永久歪み)を測定した。
試験時間を22時間としたこと以外はJIS K6273:2006に準拠し、上記(4-1)で得た成形物から打抜いたダンベル状3号形試験片を用い、温度70℃、試験片に与える伸び20%、伸びを与える際の速さ5mm/秒、及びA法又はB法の条件で引張永久歪みを測定した。
JIS K6251:2010に準拠し、上記(4-1)で得た成形物から打抜いたダンベル状3号形試験片を用い、引張速度500mm/分の条件で測定した。
Claims (4)
- (A)エチレン・α-オレフィン共重合体(但し、下記(B)を除く。) 100質量部;
(B)プロピレン系樹脂 15~150質量部;及び
(C)非芳香族系ゴム用軟化剤 5~150質量部;
からなる組成物(但し、該組成物は、酸共重合体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を含まない。) 100質量部に対して、
(D)有機過酸化物 0.03~1質量部;
(E)シランカップリング剤 0.5~6質量部;
(F)架橋助剤 0.1~2質量部;及び、
(G)無機フィラー 0~100質量部;
を含み、
前記(E)シランカップリング剤は、加水分解性基及び前記成分(A)とグラフトし得る有機官能性基を有する、エラストマー組成物。 - 更に(H)シラノール縮合触媒を、請求項1に記載のエラストマー組成物100質量部に対して、0.0001~0.3質量部含む水架橋性エラストマー組成物。
- 請求項1に記載のエラストマー組成物又は請求項2に記載の水架橋性エラストマー組成物を含む成形物。
- (1)前記(A)エチレン・α-オレフィン共重合体(但し、下記(B)を除く。) 100質量部;
前記(B)プロピレン系樹脂 15~150質量部;及び
前記(C)非芳香族系ゴム用軟化剤 5~150質量部;
からなる組成物(但し、該組成物は、酸共重合体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を含まない。) 100質量部に対して、
前記(D)有機過酸化物 0.03~1質量部;
前記(E)シランカップリング剤 0.5~6質量部;
前記(F)架橋助剤 0.1~2質量部;及び、
前記(G)無機フィラー 0~100質量部;
を含むエラストマー組成物を動的に熱処理する工程;
(2)前記工程(1)において動的に熱処理されたエラストマー組成物100質量部に対して、前記(H)シラノール縮合触媒0.0001~0.3質量部を配合する工程;
(3)前記工程(2)において上記(H)シラノール縮合触媒の配合されたエラストマー組成物を、成形機を使用して成形物に成形する工程;及び
(4)前記工程(3)において成形された成形物を温水で処理する工程;
を含み、
前記(E)シランカップリング剤は、加水分解性基及び前記成分(A)とグラフトし得る有機官能性基を有する、成形物の製造方法。
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