JP5361761B2 - オレフィン系熱可塑性エラストマー組成物及びその用途 - Google Patents
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Description
ラスチックとゴムの混合物からなる熱可塑性エラストマー組成物を、水を使用して発泡させる方法が開示されている。
トマーのシートを積層させることが行われてきた。
可塑性エラストマーに有機あるいは無機系の熱分解型発泡剤を混合し、発泡体を得る方法が開示されているが、微細な気泡が均一に得られずシートなどの広面積を必要とするものでは外観不良、肌荒れが発生するという問題があった。
(1)有機ペルオキシド架橋型オレフィン系共重合体ゴム(A)と有機ペルオキシド非架橋型ポリオレフィン系樹脂(B)との混合物を、架橋剤の存在下で動的に熱処理して得られるオレフィン系熱可塑性エラストマー(D)100質量部に対して、ポリオレフィン系樹脂(B’)1〜100質量部を溶融混練して得られるオレフィン系熱可塑性エラストマー組成物であって、該ポリオレフィン系樹脂(B’)100質量%のうち、1〜40質量%がプロピレン90〜99モル%と他のα-オレフィン1〜10モル%とのランダム共重
合体(b1)であり、99〜60質量%が前記(b1)以外のプロピレン(共)重合体(b2)であるオレフィン系熱可塑性エラストマー組成物。
(2)前記有機ペルオキシド架橋型オレフィン系共重合体ゴム(A)が、エチレンとα-
オレフィンに由来する構造単位のモル比が40/60〜85/15であるエチレンと炭素数3〜20のα-オレフィンとの共重合体、また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の共重合体であり、前記有機ペルオキシド非架橋型ポリオレフィン系樹脂(B)が、プロピレン単独重合体、またはプロピレン重合単位を40〜99モル%含有するプロピレン・オレフィン共重合体、またはプロピレン単独重合体とプロピレン重合単位を40〜99モル%含有するプロピレン・オレフィン共重合体との混合物である(1)に記載のオレフィン系熱可塑性エラストマー組成物。
(3)前記有機ペルオキシド架橋型オレフィン系共重合体ゴム(A)を40〜90質量部、前記有機ペルオキシド非架橋型ポリオレフィン系樹脂(B)を10〜60質量部の割合で含有し、さらに前記(A)と(B)の合計100質量部に対し軟化剤(C)を1〜200質量部の割合で含有する(1)または(2)に記載のオレフィン系熱可塑性エラストマ
ー組成物。
(4)前記プロピレン(共)重合体(b2)は、135℃デカリン中で測定した[η]が5dl/g以上の高分子量成分を5〜40質量%含有しているプロピレン単独重合体である(1)〜(3)のいずれかに記載のオレフィン系熱可塑性エラストマー組成物。
(5)(1)〜(4)のいずれかに記載のオレフィン系熱可塑性エラストマー組成物からなる発泡シート。
(6)(1)〜(4)のいずれかに記載のオレフィン系熱可塑性エラストマー組成物を、無機または有機系の熱分解型化学発泡剤、二酸化炭素、窒素、またはこれらの混合ガスを主成分とするガスから選ばれる少なくとも1種の発泡剤を用いて発泡させて得られる発泡シート。
(7)押出成形機によって押出発泡成形させて得られる(5)または(6)に記載の発泡シート。
(8)押出成形機に取り付けられたサーキュラーダイを用いて押出発泡成形させて得られる(7)に記載の発泡シート。
(9)(5)〜(8)のいずれかに記載の発泡シートからなる自動車内装表皮材。
有機ペルオキシド架橋型オレフィン系共重合体ゴム(A)と有機ペルオキシド非架橋型ポリオレフィン系樹脂(B)との混合物を、架橋剤の存在下で動的に熱処理して得られるオレフィン系熱可塑性エラストマー(D)100質量部に対して、ポリオレフィン系樹脂(B’)1〜100質量部を溶融混練して得られるオレフィン系熱可塑性エラストマー組成物であって、該ポリオレフィン系樹脂(B’)100質量%のうち、1〜40質量%がプロピレン90〜99モル%と他のα-オレフィン1〜10モル%とのランダム共重合体
(b1)である。
本発明のオレフィン系熱可塑性エラストマー(D)に使用される有機ペルオキシド架橋型オレフィン系共重合体ゴム(A)は、有機ペルオキシドと混合し、加熱下で混練することによって、架橋して流動性が低下するか、あるいは流動しなくなるようなエチレンと炭素原子数が3〜20のα-オレフィンとからなる無定形ランダムな弾性共重合体、または
エチレンと炭素原子数が3〜20のα-オレフィンと非共役ポリエンとからなる無定形ラ
ンダムな弾性共重合体である。このオレフィン系共重合体ゴム(A)は、組成物から得られる発泡体へのゴム弾性付与と圧縮永久歪の低減に重要な役目を担う。
フィン共重合体ゴム、エチレン・α-オレフィン・非共役ポリエン共重合体ゴムが挙げら
れ、エチレン・α-オレフィン・非共役ポリエン共重合体ゴムが好ましい。
単位とのモル比(エチレン/α-オレフィン)が40/60〜85/15、好ましくは5
5/45〜85/15、さらに好ましくは60/40〜80/20の範囲にあることが望
ましい。
レフィンが挙げられ、具体的なものとしてはプロピレン、1-ブテン、4-メチル-1-ペンテ
ン、1-ヘキセン、1-オクテンなどが挙げられる。これらの中ではプロピレン、1-ブテン、1-オクテンが好ましい。
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挙げられ
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
ンなどが挙げられる。中でも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-ノルボルネンが好ましく使用できる。これらの非共役ポリエンは、単独あるい
は2種以上混合して用いられ、その共重合量は、ヨウ素価表示で3〜50、好ましくは5〜45、より好ましくは8〜40であることが望ましい。圧縮永久歪を改善するためには、ヨウ素価10よりも高い値であることが望ましい。
α-オレフィン・非共役ポリエン共重合体ゴムは、「ポリマー製造プロセス((株)工業
調査会発行)」、309〜330頁などに記載されている従来公知の方法により調製することができる。
本発明のオレフィン系熱可塑性エラストマー(D)に使用される有機ペルオキシド非架橋型ポリオレフィン系樹脂(B)は、有機ペルオキシドと混合し加熱下で混練しても架橋は行なわれず、分解して流動性が上昇するようなポリオレフィン系樹脂である。
練しても架橋せず、流動性が低下しない炭化水素系のゴム状物質であり、具体的には、ポリイソブチレン、ブチルゴム、プロピレン含量が70モル%以上のプロピレン・エチレン共重合体ゴム、プロピレン・1-ブテン共重合体ゴムなどが挙げられる。これらの内では、プロピレン・エチレン共重合体ゴム、ポリイソブチレン、ブチルゴムが性能および取扱い上好ましい。特にこれらはムーニー粘度[ML(1+4)100℃]が60以下であること
が、組成物の流動性を改善する点で好ましい。
本発明のオレフィン系熱可塑性エラストマー(D)は、オレフィン系共重合体ゴム(A)40〜90質量部、好ましくは50〜85質量部、ポリオレフィン系樹脂(B)10〜60質量部、好ましくは15〜50質量部((A)と(B)の合計は100質量部)とからなることが望ましい。
軟化剤(C)としては、例えば、プロセスオイル、潤滑油、パラフィン、流動パラフィン、石油アスファルト、ワセリン等の石油系軟化剤、コールタール、コールタールピッチ等のコールタール系軟化剤、ヒマシ油、ナタネ油、大豆油、ヤシ油等の脂肪油系軟化剤、トール油、密ロウ、カルナウバロウ、ラノリン等のロウ類、リシノール酸、パルミチン酸、ステアリン酸、ステアリン酸バリウム、ステアリン酸カルシウム等の脂肪酸またはその金属塩、ナフテン酸またはその金属石鹸、パイン油、ロジンまたはその誘導体、テルペン樹脂、石油樹脂、クマロンインデン樹脂、アタクチックポリプロピレン等の合成高分子物質、ジオクチルフタレート、ジオクチルアジペート、ジオクチルセバケート等のエステル系可塑剤、ジイソドデシルカーボネート等の炭酸エステル系可塑剤、その他マイクロクリスタリンワックス、サブ(ファクチス)、液状ポリブタジエン、変性液状ポリブタジエン、液状チオコール、炭化水素系合成潤滑油などが挙げられる。中でも石油系軟化剤と炭化水素系合成潤滑油が好ましい。
本発明のオレフィン系熱可塑性エラストマー(D)は、オレフィン系共重合体ゴム(A)が架橋されていることが好ましく、有機ペルオキシドで架橋されていることが成形性、発泡性と実用的物性上より好ましい。
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、ベンゾイル有機ペルオキシド、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有機ペルオキシド、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、ジアセチル有機ペルオキシド、ラウロイル有機ペルオキシド、tert-ブチルクミル有機ペルオキシドなどが挙げられる。
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)バレレートが好ましく、中でも、1,3-ビス(tert-ブチルペルオキシイソプロピル
)ベンゼンが最も好ましい。
本発明の発泡シートに係るオレフィン系熱可塑性エラストマー組成物は、
有機ペルオキシド架橋型オレフィン系ゴム(A)と有機ペルオキシド非架橋型のポリオレフィン系樹脂(B)との混合物を、架橋剤の存在下で動的に熱処理して得られるオレフィン系熱可塑性エラストマー(D)100質量部に対して、ポリオレフィン系樹脂(B’)1〜100質量部を溶融混練して得られる。
ペンテン、1-ヘキセン、1-オクテンなどが挙げられる。これらの中ではエチレン、1-ブテン、1-オクテンが好ましい。
、1-ヘキセン、1-オクテンなどが挙げられる。これらの中ではエチレン、1-ブテン、1-オクテンが好ましい。
ベンジリデンソルビトール(DBS)、置換DBS、低級アルキルジベンジリデンソルビトール(PDTS)、有機リン酸塩、置換トリエチレングリコールテレフタレート、Terylene&Nylon繊維などが挙げられ、特に2,2'-メチレンビス(4,6-ジ-tert-ブチルフェニル
)リン酸ナトリウム、PDTSが望ましい。
本発明に係るオレフィン系熱可塑性エラストマー組成物は、オレフィン系共重合体ゴム(A)と、ポリオレフィン系樹脂(B)と、必要に応じて軟化剤(C)等を、有機ペルオキシドの存在下、動的に熱処理することでオレフィン系熱可塑性エラストマー(D)を調製し、さらにオレフィン系熱可塑性エラストマー(D)とポリオレフィン系樹脂(B’)を動的に熱処理して得られる。動的に熱処理するとは、上記のような各成分を融解状態で混練することをいう。動的な熱処理は、解放型のミキシングロール、非解放型のバンバリーミキサー、ニーダー、一軸または二軸押出機、連続ミキサーなどの混練装置を用いて行われるが、非開放型の混練装置中で行うことが好ましく、特に2軸押出機を用いて行うことが好ましい。また、動的な熱処理は、窒素、炭酸ガス等の不活性ガス雰囲気下で行っても良い。
オレフィン系熱可塑性エラストマー組成物からなる本発明の発泡体の密度は700kg/m3未満、好ましくは650kg/m3未満、特に好ましくは600kg/m3未満の範
囲にあることが望ましい。この範囲の密度の発泡体は、柔軟性、クッション性、軽量性、断熱性等を十分に発揮でき、実用性が高い。発泡体の密度の下限はその目的に応じて決定され、特に限定するものではないが、例えば100kg/m3以上であると発泡体の製造
が容易である。
本発明のオレフィン系熱可塑性エラストマー組成物は、発泡剤を用いて発泡させることにより、発泡体となる。発泡剤としては、無機系あるいは有機系の熱分解型発泡剤(化学発泡剤)、二酸化炭素、窒素、二酸化炭素と窒素の混合物を主成分とする不活性ガスを挙げることができる。
、N,N'-ジニトロソペンタメチレンテトラミン等のニトロソ化合物;
アゾジカルボンアミド、アゾビスイソブチロニトリル、アゾシクロヘキシルニトリル、アゾジアミノベンゼン、バリウムアゾジカルボキシレ-ト等のアゾ化合物;
ベンゼンスルホニルヒドラジド、トルエンスルホニルヒドラジド、p,p'-オキシビス(
ベンゼンスルホニルヒドラジド)、ジフェニルスルホン-3,3'-ジスルホニルヒドラジド等のスルホニルヒドラジド化合物;
カルシウムアジド、4,4'-ジフェニルジスルホニルアジド、p-トルエンスルホニルアジ
ド等のアジド化合物などが挙げられる。
N,N'-ジメチル-N,N'-ジニトロソテレフタルアミド、N,N'-ジニトロソペンタメチレンテトラミン等のニトロソ化合物;
アゾジカルボンアミド、アゾビスイソブチロニトリル、アゾシクロヘキシルニトリル、アゾジアミノベンゼン、バリウムアゾジカルボキシレ-ト等のアゾ化合物;
ベンゼンスルホニルヒドラジド、トルエンスルホニルヒドラジド、p,p'-オキシビス(
ベンゼンスルホニルヒドラジド)、ジフェニルスルホン-3,3'-ジスルホニルヒドラジド等のスルホニルヒドラジド化合物;
カルシウムアジド、4,4'-ジフェニルジスルホニルアジド、p-トルエンスルホニルアジ
ド等のアジド化合物などの熱分解型発泡剤として例示した化合物を発泡形成核剤として使用することもできる。
共重合体ゴム部が架橋されているため、耐熱性、引張特性、柔軟性、耐候性、反発弾性等のゴム的性質が優れており、また加硫ゴムに較べ、リサイクルにも適している。
靴底、サンダル等の履物;
地盤改良用シート、騒音防止壁等の土木資材;
防水布、水切りシート、化粧用パフ等の雑品が挙げられる。
(試験方法)
(1)押出発泡成形装置
押出機:50mmφ単軸押出機[日本製鋼所(株)P50-32ABV]
シリンダー最高温度:220℃
ダイ温度:170℃
ダイ:サーキュラーダイ
二酸化炭素・窒素供給装置:AKICO社製
引き取り速度:15m/分
(2)基本物性
〔発泡体密度の測定〕
発泡体密度はJIS K6268 A法、または種々のメーカーから発売されている自動比重計、例えばミラージュ貿易社製電子比重計MS-200Sで求めることが出来る。当
実施例ではミラージュ貿易社製電子比重計MS-200Sを使用し求める。
触針式表面粗さ計サーフコム200B型(東京精密社製)を使用し、長さ50mmの発泡体表面の凹凸を数値化し、最高から10番目までの凸部分の総和(h1)から、最低から1
0番目までの凹部分の総和(h2)を差し引いた値(h1−h2)を10で除して求める。
100%引張応力の測定は、押出成形したシート状発泡体の長手方向に沿って、JIS
K6251に記載のダンベル状3号形試験片(平行部分が規定寸法に達すれば可とする
)を4個打ち抜き、JIS K6251に記載の方法によって測定する。
135℃デカリン(デカヒドロナフタレン)中で測定した。
ASTM−D−1238−65Tの方法で、230℃、2.16kg荷重で測定する。
エチレン含量が68モル%、ヨウ素価22、極限粘度[η]が3.9dl/gであるエチレン・プロピレン・5-エチリデン-2-ノルボルネン共重合体ゴム(EPT-1とする)100質量部に、鉱物油系軟化剤(出光興産製ダイナプロセスオイルPW-380)75質
量部をブレンドした油展EPT175質量部と、メルトフローレート(ASTM-D-1238-65T
,230℃、2.16kg荷重)が2.0g/10分であるホモタイプのポリプロピレン(PP-1とする)40質量部を、予め密閉式混合機[神戸製鋼(株)ミクストロンBB16]で混合し、シーティングロールに通しシート状にした後、朋来鉄工社製ペレタイザーにより角ペレットを製造した。
合溶液3.5質量部、酸化防止剤テトラキス[メチレン-3-(3',5'-ジ-tert-ブチル-4'-
ヒドロキシフェニル)プロピオネート]メタン0.2質量部をタンブラーブレンダーにより混合し、ペレット表面に均一に付着させた。
量部と前述の鉱物油系軟化剤50質量部とを、2軸混合押出機(東芝機械(株)製TEM-50)を用いて、220℃で1時間当たり40kgの処理速度で混練・押出して動的な
熱処理を行い、PP中に架橋EPTの分散粒子が均一に分散している部分的に架橋された熱可塑性エラストマー組成物を得た。
[η]が8.5dl/gの高分子量成分を12質量%含有し、メルトフローレートが3.0g/10分のホモタイプのポリプロピレン(PP-2とする)39.6質量部と、前述
の鉱物油系軟化剤35質量部とを、前述の2軸押出機を使用して、200℃で1時間当たり40kgの押出速度で混練・押出して、目的のオレフィン系熱可塑性エラストマー組成物を得た。
実施例1のPP-2を8質量部、PP-4を32質量部とした以外は、実施例1と同様に行った。結果を表1に示す。
実施例1のPP-2を14質量部、PP-4を26質量部とした以外は、実施例1と同様に行った。結果を表1に示す。
実施例2において、二酸化炭素供給ラインを閉止し、二酸化炭素の代わり重曹系化学発泡剤(ポリスレンEE405D:永和化成工業社製)2.0質量部を、熱可塑性エラストマー組成物ペレットに付着させ、ホッパーから供給して用いた以外は、実施例2と同様に行った。結果を表1に示す。
実施例4のPP-2を16質量部、PP-4を64質量部とした以外は、実施例4と同様
に行った。結果を表1に示す。
実施例4のPP-2を24質量部、PP-4を96質量部とした以外は、実施例4と同様に行った。結果を表1に示す。
実施例2において、PP-1の代わりにエチレン9質量%、メルトフローレートが0.
5g/10分のブロックタイプのポリプロピレン(PP-3とする)を用いた以外は、実
施例2と同様に行った。結果を表1に示す。
実施例2において、EPT-1の替わりにエチレン含量が63モル%、ヨウ素価22、
極限粘度[η]が3.5dl/gであるエチレン・プロピレン・5-エチリデン-2-ノルボ
ルネン共重合体ゴム(EPT-2とする)100質量部に、鉱物油系軟化剤(出光興産製
ダイナプロセスオイルPW-380)75質量部をブレンドした油展EPTを用いた以外
は、実施例2と同様に行った。結果を表1に示す。
実施例2において、発泡核剤として四フッ化エチレン系樹脂微粉末(三井・デュポンフロロケミカル(株)社製 テフロン(登録商標)PTFE 6−J)1質量部、ハイドロセルロールCF(ベーリンガーインゲルハイムケミカル社製)0.1質量部を用いた以外は実施例2と同様に行った。結果を表1に示す。
実施例2のPP-1を100質量部とした以外は、実施例2と同様に行った。結果を表
1に示す。
実施例2のPP-1を12質量部とした以外は、実施例2と同様に行った。結果を表2
に示す。
実施例2において、PP-2の替わりに実施例7のPP-3を用いた以外は、実施例2と同様に行った。結果を表2に示す。
実施例2において、PP-2の替わりにメルトフローレートが0.4g/10分のホモ
タイプのポリプロピレン(PP-5とする)を用いた以外は、実施例2と同様に行った。
結果を表2に示す。
〔比較例1〕
実施例1のPP-4を用いずに、PP-2を40質量部とした以外は、実施例1と同様に行った。結果を表2に示す。
〔比較例2〕
実施例1のPP-2を20質量部、PP-4を20質量部とした以外は、実施例1と同様に行った。結果を表2に示す。
〔比較例3〕
実施例4のPP-2を20質量部、PP-4を20質量部とした以外は、実施例4と同様に行った。結果を表2に示す。
Claims (8)
- 有機ペルオキシド架橋型オレフィン系共重合体ゴム(A)と有機ペルオキシド非架橋型ポリオレフィン系樹脂(B)との混合物を、架橋剤の存在下で動的に熱処理して得られるオレフィン系熱可塑性エラストマー(D)100質量部に対して、ポリオレフィン系樹脂(B')1〜100質量部を溶融混練して得られるオレフィン系熱可塑性エラストマー組成物であって、該ポリオレフィン系樹脂(B')100質量%のうち、1〜40質量%がプロピレン90〜99モル%と他のα-オレフィン1〜10モル%とのランダム共重合体(b1)であり、99〜60質量%が135℃デカリン中で測定した[η]が5dl/g以上の高分子量成分を5〜40質量%含有しているプロピレン単独重合体からなる前記(b1)以外のプロピレン(共)重合体(b2)であるオレフィン系熱可塑性エラストマー組成物。
- 前記有機ペルオキシド架橋型オレフィン系共重合体ゴム(A)が、エチレンとα-オレフィンに由来する構造単位のモル比が40/60〜85/15であるエチレンと炭素数3〜20のα-オレフィンとの共重合体、また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の共重合体であり、前記有機ペルオキシド非架橋型ポリオレフィン系樹脂(B)が、プロピレン単独重合体、またはプロピレン重合単位を40〜99モル%含有するプロピレン・オレフィン共重合体、またはプロピレン単独重合体とプロピレン重合単位を40〜99モル%含有するプロピレン・オレフィン共重合体との混合物である請求項1に記載のオレフィン系熱可塑性エラストマー組成物。
- 前記有機ペルオキシド架橋型オレフィン系共重合体ゴム(A)を40〜90質量部、前記有機ペルオキシド非架橋型ポリオレフィン系樹脂(B)を10〜60質量部の割合で含有し、さらに前記(A)と(B)の合計100質量部に対し軟化剤(C)を1〜200質量部の割合で含有する請求項1または2に記載のオレフィン系熱可塑性エラストマー組成物。
- 請求項1〜3のいずれかに記載のオレフィン系熱可塑性エラストマー組成物からなる発泡シート。
- 請求項1〜3のいずれかに記載のオレフィン系熱可塑性エラストマー組成物を、無機または有機系の熱分解型化学発泡剤、二酸化炭素、窒素、またはこれらの混合ガスを主成分とするガスから選ばれる少なくとも1種の発泡剤を用いて発泡させて得られる発泡シート。
- 押出成形機によって押出発泡成形させて得られる請求項4または5に記載の発泡シート。
- 押出成形機に取り付けられたサーキュラーダイを用いて押出発泡成形させる請求項6に記載の発泡シート。
- 請求項4〜7のいずれかに記載の発泡シートからなる自動車内装表皮材。
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