JP7618451B2 - ウェザーストリップ材用熱可塑性エラストマー組成物の製造方法 - Google Patents
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Description
エチレン・α-オレフィン系共重合体ゴム(A)と、
α-オレフィン系結晶性熱可塑性樹脂(B)と、
両末端に1,2-ビニル結合含量が25mol%以下の共役ジエン重合体ブロック(c1)を有するとともに、中間に1,2-ビニル結合含量が25mol%超の共役ジエン重合体ブロック(c2)を有するブロック共重合体の水素添加物であるオレフィン系ブロック共重合体(C)と、
結晶性エチレン系樹脂(D)と、
を含有する。
熱可塑性エラストマー組成物の総質量を100質量部としたときに、
前記成分(A)の含有割合が10~50質量部であり、前記成分(B)の含有割合が1~15質量部であり、前記成分(C)の含有割合が4~50質量部であり、前記成分(D)の含有割合が10~50質量部であってもよい。
前記成分(B)の融点が135℃以上であってもよい。
前記成分(C)に含まれる前記共役ジエン重合体ブロック(c1)と前記共役ジエン重合体ブロック(c2)の合計を100質量部とした場合に、前記共役ジエン重合体ブロック(c1)の含有割合が5~90質量部であってもよい。
前記成分(D)が、重量平均分子量が1,000~30,000のポリエチレン(D1)を含んでいてもよい。
前記いずれかの態様のウェザーストリップ材用熱可塑性エラストマー組成物からなる成形体を使用したものである。
前記成形体をコーナー材及び端末材の少なくとも一方に使用してもよい。
本発明の一実施形態に係るウェザーストリップ材用熱可塑性エラストマー組成物(以下、単に「熱可塑性エラストマー組成物」ともいう。)は、
エチレン・α-オレフィン系共重合体ゴム(A)と、
α-オレフィン系結晶性熱可塑性樹脂(B)と、
両末端に1,2-ビニル結合含量が25mol%以下の共役ジエン重合体ブロック(c1)を有するとともに、中間に1,2-ビニル結合含量が25mol%超の共役ジエン重合体ブロック(c2)を有するブロック共重合体の水素添加物であるオレフィン系ブロック共重合体(C)と、
結晶性エチレン系樹脂(D)と、
を含有する。
以下、本実施形態に係る熱可塑性エラストマー組成物に含まれる各成分について説明する。
本実施形態に係る熱可塑性エラストマー組成物は、エチレン・α-オレフィン系共重合体ゴム(A)を含有する。成分(A)は、エチレンに由来する繰り返し単位と、α-オレフィンに由来する繰り返し単位と、を含有する共重合体ゴムである。成分(A)は、エチレン及びα-オレフィン以外の単量体に由来する繰り返し単位を含有してもよい。また、成分(A)は、ランダム共重合体、交互共重合体、ブロック共重合体のいずれであってもよいが、ランダム共重合体であることが好ましい。
本実施形態に係る熱可塑性エラストマー組成物は、α-オレフィン系結晶性熱可塑性樹脂(B)を含有する。成分(B)は、α-オレフィンに由来する繰り返し単位を含有する結晶性の熱可塑性樹脂である。成分(B)は、エチレンに由来する繰り返し単位を含有してもよい。
(1)プロピレンに由来する繰り返し単位と、エチレンに由来する繰り返し単位とを含有する、プロピレン-エチレンランダム共重合体、
(2)プロピレンに由来する繰り返し単位と、エチレンに由来する繰り返し単位と、炭素数4以上20以下のα-オレフィンに由来する繰り返し単位とを含有する、プロピレン-エチレン-α-オレフィンランダム共重合体、
(3)プロピレンに由来する繰り返し単位と、炭素数4以上20以下のα-オレフィンに由来する繰り返し単位とを含有する、プロピレン-α-オレフィンランダム共重合体、
等が挙げられる。
本実施形態に係る熱可塑性エラストマー組成物は、両末端に1,2-ビニル結合含量が25mol%以下の共役ジエン重合体ブロック(c1)(以下、「ブロック(c1)」ともいう。)を有するとともに、中間に1,2-ビニル結合含量が25mol%超の共役ジエン重合体ブロック(c2)(以下、「ブロック(c2)」ともいう。)を有するブロック共重合体を水素添加してなるオレフィン系ブロック共重合体(C)を含有する。ここで、ブロック(c1)及びブロック(c2)は、水素添加前のブロックである。本実施形態に係る熱可塑性エラストマー組成物によれば、特に成分(C)と成分(D)を併用することによって、熱可塑性エラストマー被着体に対する良好な接着性と、結晶性エチレン系樹脂被着体に対する良好な接着性とを両立させた成形体(複合部材)の製造が可能となることが明らかとなった。
結合含量は、水素添加前の重合体の1,2-ビニル結合含量を意味する。
しくは10~80質量部である。ブロック(c1)の含有割合が5質量部以上であると、成分(A)に対して、成分(C)が相対的に十分な結晶性を呈することが容易となり、本実施形態に係る熱可塑性エラストマー組成物が化学架橋によらない三次元網目構造を形成し易くなる傾向にある。一方、ブロック(c1)の含有割合が90質量部以下であると、過度に硬度が上昇するのを回避することができる。なお、本明細書における「三次元網目構造」とは、本実施形態に係る熱可塑性エラストマー組成物が化学架橋によらず結合して三次元方向に網目状の構造を形成したものを指す。
Co、Ni、Zr、Ru、Rh、Pd、Hf、Re、Pt原子を含む化合物を用いることができる。具体的には、例えば、Ti、Zr、Hf、Co、Ni、Pd、Pt、Ru、Rh、Re等のメタロセン系化合物;Pd、Ni、Pt、Rh、Ru等の金属をカーボン、シリカ、アルミナ、ケイソウ土等の単体に担持させた担持型不均一系触媒;Ni、Co等の金属元素の有機塩又はアセチルアセトン塩と有機アルミニウム等の還元剤とを組み合わせた均一系チーグラー型触媒;Ru、Rh等の有機金属化合物又は錯体;及び水素を吸蔵させたフラーレンやカーボンナノチューブ等を挙げることができる。なかでも、Ti、Zr、Hf、Co、Niのいずれかを含むメタロセン化合物は、不活性有機溶媒中、均一系で水添反応できる点で好ましい。更に、Ti、Zr、Hfのいずれかを含むメタロセン化合物が好ましい。特に、チタノセン化合物とアルキルリチウムとを反応させた水添触媒は安価で工業的に特に有用な触媒であるので好ましい。なお、前記水添触媒は、1種単独で用いてもよく、2種以上組み合わせて用いてもよい。水素添加後は、必要に応じて触媒の残渣を除去し、又はフェノール系又はアミン系の老化防止剤を添加した後、成分(C)を単離する。成分(C)は、例えば、水添ジエン系共重合体溶液にアセトン又はアルコール等を加えて沈殿させる方法、水添ジエン系共重合体溶液を熱湯中に撹拌下で投入し、溶媒を蒸留除去する方法等により単離することができる。
方法は、公知の方法を使用することができる。この変性水添オレフィン系ブロック共重合体中の官能基の含有量は、変性水添オレフィン系ブロック共重合体を構成する繰り返し単位全体を100mol%とした場合に、好ましくは0.01~10mol%であり、より好ましくは0.1~8mol%であり、特に好ましくは0.15~5mol%である。官能基を導入するために使用できる好ましい単量体としては、アクリル酸、メタクリル酸、イタコン酸、マレイン酸、無水マレイン酸、アクリル酸グリシジル、メタクリル酸グリシジル、アリルグリシジルエーテル、ヒドロキシエチルメタクリレート、ヒドロキシプロピルメタクリレート、ヒドロキシエチルアクリレート、ヒドロキシプロピルアクリレート、メタクリル酸ジメチルアミノエチル等を挙げることができる。
本実施形態に係る熱可塑性エラストマー組成物は、結晶性エチレン系樹脂(D)を含有する。成分(D)は、エチレンを主な繰り返し単位とする樹脂である。成分(D)は、エチレン以外の単量体に由来する繰り返し単位を含有してもよい。本実施形態に係る熱可塑性エラストマー組成物によれば、特に成分(C)と成分(D)を併用することによって、熱可塑性エラストマー被着体に対する良好な接着性と、結晶性エチレン系樹脂被着体に対する良好な接着性とを両立させた成形体(複合部材)の製造が可能となることが明らかとなった。
1~100g/10分であり、特に好ましくは5~30g/10分である。
本実施形態に係る熱可塑性エラストマー組成物には、上記の各成分以外にも、必要に応じて架橋剤、架橋助剤、老化防止剤、耐候剤、脂肪酸誘導体、シリコーン化合物、着色剤(例えば酸化チタン、カーボンブラック等)、伸展油等の添加剤を添加してもよい。
架橋剤としては、有機過酸化物、硫黄化合物、アルキルフェノール樹脂等が挙げられる。これらの中でも有機過酸化物が好ましい。
シアヌレート、トリアリルイソシアヌレート、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が挙げられる。
本実施形態に係る熱可塑性エラストマー組成物が老化防止剤を含有することにより、熱分解が抑制されて高温での成形に耐え得るとともに、該組成物を成形して得られる成形体と他の成形体との融着部において、耐熱性が向上する場合がある。
脂肪酸誘導体としては、例えば、脂肪酸、脂肪酸エステル、脂肪酸アミド、脂肪酸金属塩等が挙げられる。脂肪酸としては、ラウリン酸、ミリスチン酸、パルミチン酸、ステアリン酸、アラキン酸、ベヘン酸、リグノセリン酸、セロチン酸、モンタン酸、メリシン酸等の直鎖飽和脂肪酸;セトレイン酸、ソルビン酸等の不飽和脂肪酸;安息香酸、フェニル酢酸等の芳香族カルボン酸等が挙げられる。脂肪酸エステルとしては、炭素数8以上の高級脂肪酸のエステルが好ましく、例えば、ステアリン酸ステアリル、ステアリン酸ラウリル、パルミチン酸ステアリル、パルミチン酸ラウリル、トリステアリン酸グリセライド、トリパルミチン酸グリセライド等が挙げられる。脂肪酸アミドとしては、ラウリン酸アミド、ミリスチン酸アミド、パルミチン酸アミド、ステアリン酸アミド、ベヘン酸アミド等の飽和脂肪酸のアミド;オレイン酸アミド、リノール酸アミド、リノレン酸アミド、エルカ酸アミド、アラキドン酸アミド、エイコサペンタエン酸アミド、ドコサヘキサエン酸アミド等の不飽和脂肪酸のアミドが挙げられる。脂肪酸アミドの中でも、不飽和脂肪酸アミドが好ましく、エルカ酸アミド、オレイン酸アミドがより好ましい。脂肪酸金属塩としては、炭素数10~25の脂肪酸のナトリウム塩、カリウム塩、カルシウム塩、アルミニウム塩、亜鉛塩等が挙げられる。
本実施形態に係る熱可塑性エラストマー組成物は、特に制限されるものではないが、まず成分(C)及び成分(D)以外の成分(すなわち成分(A)、成分(B)、及びその他の添加剤)を溶融混練して熱可塑性エラストマー中間体を得た後に、当該熱可塑性エラストマー中間体に成分(C)及び成分(D)を更に加えて溶融混練することにより製造することが好ましい。原料成分の溶融混練は、バンバリーミキサー、単軸スクリュー押出機、2軸スクリュー押出機、ニーダ、多軸スクリュー押出機、ロール等の一般的な混和機を用いた溶融混練方法が用いられる。
近年、自動車デザインの多様化により、ウェザーストリップの設計にあたっては、熱可
塑性エラストマー組成物からなる成形体と、結晶性エチレン系樹脂からなる成形体とを溶融接着させた複合部材へのニーズが高まっている。従来の熱可塑性エラストマー組成物によれば、熱可塑性エラストマー組成物からなる成形体との接着性には優れているものの、結晶性エチレン系樹脂からなる成形体との接着性は十分とはいえなかった。特に、熱可塑性エラストマー組成物からなる成形体と結晶性エチレン系樹脂からなる成形体との融着部での耐熱性が不十分であり、加熱により融着部が容易に破壊される傾向がある。
本発明の一実施形態に係るウェザーストリップは、上記の熱可塑性エラストマー組成物からなる成形体を使用したものである。上記の熱可塑性エラストマー組成物を用いることで、熱可塑性エラストマー成形体と他の成形体とが接合された複合部材を製造することができる。ここで、他の成形体としては、熱可塑性エラストマー成形体や結晶性エチレン系樹脂成形体等が挙げられる。上記複合部材は、耐候性や緩衝性に優れるだけでなく、他の成形体との接着性に優れ、かつ、融着部での耐熱性にも優れているため、特にコーナー材や端末材に最適である。
以下、本発明の具体的な実施例について説明するが、本発明はこれらの実施例に限定されるものではない。なお、下記製造例、実施例及び比較例中の「%」は、特に断りのない限り質量基準である。
下表1に示した種類及び量の、エチレン・α-オレフィン系共重合ゴム(A)、α-オレフィン系結晶性熱可塑性樹脂(B)、架橋剤、架橋助剤、黒色顔料、老化防止剤、耐候剤、高級脂肪酸アミド、ポリジメチルシロキサンA(動粘度100cSt)、ポリジメチルシロキサンB(動粘度1000cSt)を溶融混練りし、熱可塑性エラストマー組成物中間体を製造した。
次いで、下表1に示した種類及び量の、熱可塑性エラストマー中間体、オレフィン系ブロック共重合体(C)又はオレフィン系ブロック共重合体(C’)、結晶性エチレン系樹脂(D-1)及び/又は結晶性エチレン系樹脂(D-2)を溶融混練りし、実施例1~5及び比較例1~3で使用する各熱可塑性エラストマー組成物を製造した。
3.2.1.被着体の作製
(1)熱可塑性エラストマー被着体の作製
Exxon Mobil社製の「Santoprene121-73W175」を、射出成形機(日本製鋼所社製、商品名「J110ADS」)により、120mm×120mm×2mmの大きさに成形したシートを作製した。このシートを、ダンベルカッターで長さ60mm、幅50mmに打ち抜き、これを熱可塑性エラストマー被着体とした。
日本ポリエチレン社製の「ノバテックHD HJ590N」を、射出成形機(日本製鋼所社製、商品名「J110ADS」)により、120mm×120mm×2mmの大きさに成形したシートを作製した。このシートを、ダンベルカッターで長さ60mm、幅50mmに打ち抜き、これを結晶性エチレン系樹脂被着体とした。
(1)熱可塑性エラストマー被着体との接合体の作製
まず、射出成形機(日本製鋼所社製、商品名「J110ADS」)の割型内に、上記で作製した熱可塑性エラストマー被着体を予め貼り付けた。次いで、上記で製造した熱可塑性エラストマー組成物のいずれかを、欠部(熱可塑性エラストマー被着体を貼り付けた割型内)に収まるように、上記欠部内に射出成形し(射出温度260℃、金型冷却温度45℃)、上記熱可塑性エラストマー組成物と上記熱可塑性エラストマー被着体とを射出融着した平板(120mm×120mm×2mm(縦×横×厚さ))を得た。次いで、この平板を、JIS-2号ダンベルカッターで打ち抜いて試験片(ダンベル状試験片)を得た。
まず、射出成形機(日本製鋼所社製、商品名「J110ADS」)の割型内に、上記で作製した結晶性エチレン系樹脂被着体を予め貼り付けた。次いで、上記で製造した熱可塑性エラストマー組成物のいずれかを、欠部(結晶性エチレン系樹脂被着体を貼り付けた割型内)に収まるように、上記欠部内に射出成形し(射出温度260℃、金型冷却温度45℃)、上記熱可塑性エラストマー組成物と上記結晶性エチレン系樹脂被着体とを射出融着した平板(120mm×120mm×2mm(縦×横×厚さ))を得た。次いで、この平板を、JIS-2号ダンベルカッターで打ち抜いて試験片(ダンベル状試験片)を得た。
上記で作製した各試験片について、以下の試験を行うことにより評価を行った。その結果を下表1に示す。
上記で作製した各試験片を、射出融着部を起点に180度折り曲げ、下記の基準で評価した。
(評価基準)
A:10回の折り曲げで融着部の破壊がなく、接着性が非常に良好である。
B:5回の折り曲げで融着部の破壊がなく、接着性が良好である。
C:1回の折り曲げで融着部の破壊が生じ、接着性が不良である。
85℃に調整した恒温槽内へ、上記で得られた試験片の片端に200gfの加重を付けて吊り下げ、2時間、24時間、48時間静置し、下記の基準で評価した。
(評価基準)
A:48時間静置後の融着部の破壊がなく、耐熱性が非常に良好である。
B:24時間静置後の融着部の破壊がなく、耐熱性が良好である。
C:2時間未満での融着部が破断し、耐熱性が不良である。
下表1に、各実施例及び各比較例で作製した熱可塑性エラストマー組成物の組成、並びに各評価結果を示す。
・エチレン・α-オレフィン系共重合ゴム(A):エチレン・プロピレン・5-エチリデン-2-ノルボルネン三元共重合体(エチレン単位含量66質量%、5-エチリデン-2-ノルボルネン単位含量4.5質量%、極限粘度4.6)50質量%とパラフィン系軟化剤(ダイアナプロセスオイルPW90、出光興産社製)との混合物
・α-オレフィン系結晶性熱可塑性樹脂(B-1):商品名「ノバテックPP MA2」、日本ポリプロ社製、プロピレンホモポリマー、融点159℃、密度0.90g/cm3、メルトフローレート(230℃、荷重21.2N)16g/10分
・α-オレフィン系結晶性熱可塑性樹脂(B-2):商品名「ノバテックPP FL02A」、日本ポリプロ社製、プロピレンランダム共重合体、融点139℃、密度0.90g/cm3、メルトフローレート(230℃、荷重21.2N)20g/10分
・α-オレフィン系結晶性熱可塑性樹脂(B-3):商品名「ノバテックPP FX4E」、日本ポリプロ社製、プロピレンランダム共重合体、融点132℃、密度0.90g/cm3、メルトフローレート(230℃、荷重21.2N)5.3g/10分
・オレフィン系ブロック共重合体(C):商品名「DYNARON 6200P」、JSR社製、密度0.88g/cm3、メルトフローレート(230℃、荷重21.2N)2.5g/10分、両末端に1,2-ビニル結合含量が25mol%以下の共役ジエン重合体ブロックを有するとともに、中間に1,2-ビニル結合含量が25mol%超の共役ジエン重合体ブロックを有する、ブロック共重合体を水素添加してなる水添ブロック共重合体
・オレフィン系ブロック共重合体(C’):商品名「INFUSE 9007」、ダウ・ケミカル社製、密度0.87g/cm3、メルトフローレート(230℃、荷重21.2N)0.5g/10分、エチレン・オクテン-1共重合体
・結晶性エチレン系樹脂(D-1):商品名「ノバテックHD HJ490」、日本ポリエチレン社製、重量平均分子量120,000、融点131℃、密度0.96g/cm3、メルトフローレート(190℃、荷重21.2N)20g/10分、エチレン・プロピレン共重合体
・結晶性エチレン系樹脂(D-2):商品名「LICOCENE PE 5301」、クラリアント社製、重量平均分子量4,800、融点129℃、ポリエチレン
・架橋剤:商品名「パーヘキサ25B-40」、日油社製、2,5-ジメチル-2,5-ジ(tert-ブチルパーオキシ)ヘキサン
・架橋助剤:商品名「バルノックPM」、大内新興化学工業社製、N,N’-m-フェニレンビスマレイミド
・黒色顔料:結晶性プロピレン系樹脂とカーボンブラックの混合物(カーボンブラック含有量40%)
・老化防止剤:商品名「アデカスタブAO-60」、ADEKA社製、ペンタエリスリトールテトラキス[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]
・耐候剤:商品名「アデカスタブLA-52」、ADEKA社製、テトラキス(1,2,2,6,6-ペンタメチル-4-ピペリジル)ブタン-1,2,3,4-テトラカルボキシラート
・高級脂肪酸アミド:商品名「ニュートロン-S」、日本精化社製、エルカ酸アミド
・ポリジメチルシロキサンA:商品名「DOWSIL SH200 Fluid 100cSt」、ダウ・東レ社製、動粘度:100cSt
・ポリジメチルシロキサンB:商品名「DOWSIL SH200 Fluid 1000cSt」、ダウ・東レ社製、動粘度:1000cSt
熱可塑性エラストマー組成物は、結晶性エチレン系樹脂(D)として成分(D-1)と成分(D-2)を併用することで、他の成形体との接着性及び融着部での耐熱性により優れる接合体が得られることがわかった。
Claims (5)
- エチレン・α-オレフィン系共重合体ゴム(A)と、α-オレフィン系結晶性熱可塑性樹脂(B)と、を溶融混練して熱可塑性エラストマー中間体を得た後に、
該熱可塑性エラストマー中間体に、両末端に1,2-ビニル結合含量が25mol%以下の共役ジエン重合体ブロック(c1)を有するとともに、中間に1,2-ビニル結合含量が25mol%超の共役ジエン重合体ブロック(c2)を有するブロック共重合体の水素添加物であるオレフィン系ブロック共重合体(C)と、結晶性エチレン系樹脂(D)と、を更に加えて溶融混練することを含む、ウェザーストリップ材用熱可塑性エラストマー組成物の製造方法。 - 熱可塑性エラストマー組成物の総質量を100質量部としたときに、
前記成分(A)の含有割合が10~50質量部であり、前記成分(B)の含有割合が1~15質量部であり、前記成分(C)の含有割合が4~50質量部であり、前記成分(D)の含有割合が10~50質量部である、請求項1に記載のウェザーストリップ材用熱可塑性エラストマー組成物の製造方法。 - 前記成分(B)の融点が135℃以上である、請求項1または請求項2に記載のウェザーストリップ材用熱可塑性エラストマー組成物の製造方法。
- 前記成分(C)に含まれる前記共役ジエン重合体ブロック(c1)と前記共役ジエン重合体ブロック(c2)の合計を100質量部とした場合に、前記共役ジエン重合体ブロック(c1)の含有割合が5~90質量部である、請求項1ないし請求項3のいずれか一項に記載のウェザーストリップ材用熱可塑性エラストマー組成物の製造方法。
- 前記成分(D)が、重量平均分子量が1,000~30,000のポリエチレン(D1)を含む、請求項1ないし請求項4のいずれか一項に記載のウェザーストリップ材用熱可塑性エラストマー組成物の製造方法。
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