説明

熱可塑性エラストマー組成物及びその製造方法

【課題】環境に対する負荷が小さく、かつ優れた機械特性を有する熱可塑性エラストマー組成物を提供すること。
【解決手段】10〜90重量部のエチレン−α−オレフィン系共重合体ゴム(A)、1〜50重量部の非石油原料由来熱可塑性樹脂(B)、1〜50重量部の変性プロピレン系共重合体(C)、1〜50重量部のプロピレン系重合体(D)、0.001〜5重量部の架橋剤(E)、及び0〜50重量部の鉱物油系軟化剤(F)を溶融混練してなる熱可塑性エラストマー組成物(但し、成分(A)、成分(B)、成分(C)、成分(D)、及び成分(F)の添加量は、成分(A)、成分(B)、成分(C)、及び成分(D)の総量100重量部としたときの添加量であり、成分(E)の添加量は、成分(A)、成分(B)、成分(C)、成分(D)、及び成分(F)の総量100重量部に対しての添加量である。)。

【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【0001】
本発明は、環境に対する負荷が小さい熱可塑性エラストマー組成物及びその製造方法に関するものである。
【背景技術】
【0002】
オレフィン系熱可塑性エラストマー組成物は、通常の熱可塑性樹脂の成形機により加工ができ、リサイクルが可能であること、更に柔軟なことから、コンソールボックスやインストルメントパネル表皮などの自動車内装部品、ウィンドモールなどの自動車外装部品をはじめ各種部品に用いられている(特許文献1参照)。
【0003】
一方、近年、プラスチックの投棄による環境汚染やプラスチックの焼却時に発生するガスによる地球温暖化等が問題となっている。そのような中、例えば、でんぷん等を発酵させてできる乳酸を重合させることにより得られるポリ乳酸等が、生分解性プラスチックやカーボンニュートラルな素材として注目されている。
【0004】
しかしながら、現状では、ポリ乳酸単体では耐衝撃性が低いことから、従来の石油原料由来樹脂を代替することは困難である。そこで、ポリ乳酸系重合体に耐衝撃性を付与するために、ゴムを添加する方法や(特許文献2参照)、熱可塑性樹脂とグラフト共重合体とを添加する方法(特許文献3参照)が提案されている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【0005】
【特許文献1】特開平6−136205号公報
【特許文献2】WO2008/026632号公報
【特許文献3】特開2005−320409号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【0006】
従来より環境へ配慮した非石油原料由来の材料を用いた種々のプラスチックが開発されている。しかしこれらのプラスチックは、機械特性、ゴム弾性等に劣るものが多く、適用範囲は限られていた。
【0007】
かかる状況のもと、本発明が解決しようとする課題は、環境に対する負荷が小さく、かつ優れた機械特性を有する熱可塑性エラストマー組成物を提供することにある。
【課題を解決するための手段】
【0008】
10〜90重量部のエチレン−α−オレフィン系共重合体ゴム(A)、1〜50重量部の非石油原料由来熱可塑性樹脂(B)、1〜50重量部の変性プロピレン系共重合体(C)、1〜50重量部のプロピレン系重合体(D)、0.001〜5重量部の架橋剤(E)、及び鉱物油系軟化剤(F)を溶融混練してなる熱可塑性エラストマー組成物にかかるものである(但し、成分(A)、成分(B)、成分(C)、成分(D)、及び成分(F)の添加量は、成分(A)、成分(B)、成分(C)、成分(D)、及び成分(F)の総量100重量部としたときの添加量であり、成分(E)の添加量は、成分(A)、成分(B)、成分(C)、成分(D)、及び成分(F)の総量100重量部に対しての添加量である。)。
【発明の効果】
【0009】
本発明により、環境に対する負荷が小さく、優れた機械特性を有する熱可塑性エラストマー組成物を提供することができる。
【発明を実施するための形態】
【0010】
(成分(A))
成分(A)はエチレン−α−オレフィン系共重合体ゴムである。成分(A)は、エチレンに基づく構成単位(エチレン単位)と炭素原子数3〜10のα−オレフィンに基づく構成単位(炭素原子数3〜10のα−オレフィン単位)とを有する共重合体である。炭素原子数3〜10のα−オレフィンとしては、プロピレン、1−ブテン、2−メチルプロピレン、1−ペンテン、3−メチル−1−ブテン、1−ヘキセン、4−メチル−1−ペンテン、1−オクテン等が挙げられ、これらは1種以上用いられる。炭素原子数3〜10のα−オレフィンとしては、好ましくは、プロピレン、1−ブテンであり、より好ましくは、プロピレンである。
【0011】
成分(A)は、エチレン単位及び炭素原子数3〜10のα−オレフィン単位に加え、他の単量体に基づく構成単位を有していてもよい。該他の単量体としては、1,3−ブタジエン、2−メチル−1,3−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−ブタジエン等の炭素原子数4〜8の共役ジエン;ジシクロペンタジエン、5−エチリデン−2−ノルボルネン、1,4−ヘキサジエン、1,5−ジシクロオクタジエン、7−メチル−1,6−オクタジエン及び5−ビニル−2−ノルボルネン等の炭素原子数5〜15の非共役ジエン;酢酸ビニル等のビニルエステル化合物;アクリル酸メチル、アクリル酸エチル、アクリル酸ブチル、メタクリル酸メチル、メタクリル酸エチル等の不飽和カルボン酸エステル;アクリル酸、メタクリル酸等の不飽和カルボン酸が挙げられ、これらは1種以上用いられる。好ましくは、5−エチリデン−2−ノルボルネン、ジシクロペンタジエンである。
【0012】
成分(A)のエチレン単位の含有量は、通常30〜90重量部であり、好ましくは40〜80重量部であり、炭素原子数3〜10のα−オレフィン単位の含有量は、通常10〜70重量部であり、好ましくは20〜60重量部であり、エチレン単位及びα−オレフィン単位以外の他の構成単位の含有量は、通常0〜30重量部であり、好ましくは0〜20重量部である。ただし、エチレン−α−オレフィン系共重合体ゴム中の構成単位の総量を100重量部とする。
【0013】
成分(A)として、エチレン−プロピレン共重合体ゴム、エチレン−1−ブテン共重合体ゴム、エチレン−1−ヘキセン共重合体ゴム、エチレン−1−オクテン共重合体ゴム、エチレン−プロピレン−1−ブテン共重合体ゴム、エチレン−プロピレン−1−ヘキセン共重合体ゴム、エチレン−プロピレン−1−オクテン共重合体ゴム、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、エチレン−プロピレン−ジシクロペンタジエン共重合体ゴム、エチレン−プロピレン−1,4−ヘキサジエン共重合体ゴム、及びエチレン−プロピレン−5−ビニル−2−ノルボルネン共重合体ゴムが挙げられる。これらは1種以上用いられる。好ましくは、エチレン単位の含有量が40〜80重量部であり、プロピレン単位の含有量が20〜60重量部であり、5−エチリデン−2−ノルボルネン単位の含有量が0〜20重量部であるエチレン−プロピレン共重合体又はエチレン−プロピレン−5−エチリデン−2−ノルボルネン共重合体である。
【0014】
成分(A)のムーニー粘度(ML1+4100℃)は、5〜300が好ましく、より好ましくは10〜200である。該ムーニー粘度が過小であると熱可塑性エラストマー組成物の引張特性が低下することがあり、一方該ムーニー粘度が過大であると成形品の外観が損なわれることがある。なお、該ムーニー粘度(ML1+4100℃)は、JIS K6300に従って測定される。
【0015】
成分(A)の135℃テトラリン中で測定した極限粘度は、0.5dl/g〜8dl/gのものが好ましく、より好ましくは1dl/g〜6dl/gである。該極限粘度が過小であると熱可塑性エラストマー組成物の引張特性が低下することがあり、一方該極限粘度が過大であると成形品の外観が損なわれることがある。
【0016】
(成分(B))
成分(B)は非石油原料由来熱可塑性樹脂であり、植物原料や動物原料から得られたモノマー、あるいは植物原料から酵素分解、発酵又は変性を経て得られたモノマーを主成分とするモノマーを重合して製造された熱可塑性樹脂である。
【0017】
具体的には、脂肪族ヒドロキシカルボン酸からなるポリエステル系重合体、脂肪族ジオールと脂肪族ジカルボン酸とからなるポリエステル系重合体、酢酸セルロース、でんぷん樹脂、バイオポリエチレンなどのバイオマス由来材料などが挙げられ、脂肪族ヒドロキシカルボン酸からなるポリエステル系重合体、脂肪族ジオールと脂肪族ジカルボン酸とからなるポリエステル系重合体であることが好ましい。
【0018】
より具体的には、ポリ乳酸、ポリグリコール酸、ポリ(3−ヒドロキシ酪酸)、ポリ(4−ヒドロキシ酪酸)、ポリ(4−ヒドロキシ吉草酸)、ポリカプロラクトン、ポリエステルカーボネート、ポリエチレンサクシネート、ポリブチレンサクシネート、ポリへキサメチレンサクシネート、ポリエチレンアジペート、ポリブチレンアジペート、ポリへキサメチレンアジペート、ポリブチレンサクシネートアジペート、ポリエチレンオキサレート、ポリブチレンオキサレート、ポリへキサメチレンオキサレート、ポリエチレンセバケート、ポリブチレンセバケート等が挙げられる。これらは単独でもしくは二種以上併せて用いられる。
【0019】
これらのなかでも、ポリ乳酸、ポリグリコール酸等のポリ(α−ヒドロキシ酸)を用いることが好ましく、比較的高い融点を持ち、高透明性、高剛性で加工性に優れるという点で、ポリ乳酸が特に好ましい。
【0020】
本発明に用いられるポリ乳酸とは、L乳酸及び/又はD乳酸に由来する構成単位のみからなる重合体からなる樹脂、L乳酸及び/又はD乳酸に由来する構成単位とL乳酸及びD乳酸以外の単量体に由来する構成単位とからなる共重合体からなる樹脂、又はL乳酸及び/又はD乳酸に由来する構成単位のみからなる重合体とL乳酸及び/又はD乳酸に由来する構成単位とL乳酸及びD乳酸以外の単量体に由来する構成単位とからなる共重合体の混合物からなる樹脂である。
【0021】
前記L乳酸及びD乳酸以外の単量体としては、グリコール酸等のヒドロキシカルボン酸、ブタンジオール等の脂肪族多価アルコール及びコハク酸等の脂肪族多価カルボン酸が挙げられる。ポリ乳酸は、乳酸(L乳酸、D乳酸、又はL乳酸とD乳酸との混合物)、及び必要に応じて更に他のモノマーを脱水重縮合する方法、乳酸の環状二量体(すなわちラクチド)を開環重合させる方法、ラクチド及び乳酸と乳酸以外のヒドロキシカルボン酸との環状2分子縮合体を開環重合させる方法、ラクチド及び/又は乳酸と乳酸以外のヒドロキシカルボン酸との環状2分子縮合体、及び必要に応じて更に乳酸以外のヒドロキシカルボン酸の環状二量体(例えば、グリコリド)やヒドロキシカルボン酸由来の環状エステル(例えば、ε−カプロラクトン)を開環重合させる方法等、により製造することができる。
【0022】
上記ポリ乳酸中のポリ乳酸セグメントに含有されるL乳酸又はD乳酸に由来する構成単位の含有量は、熱可塑性エラストマー組成物の耐熱性を高める観点から、好ましくは80モル%以上であり、より好ましくは90モル%以上であり、更に好ましくは95モル%以上である。ポリ乳酸の重量平均分子量(Mw)は、好ましくは1万〜100万であり、更に好ましくは5万〜50万である。分子量分布(Q値、Mw/Mn)として、好ましくは1〜4である。なお、分子量及び分子量分布は、ゲルパーミエイションクロマトグラフ(GPC)により、標準ポリスチレンを分子量標準物質として測定される。
【0023】
(成分(C))
成分(C)は、変性プロピレン系共重合体であり、好ましくは、成分(B)と反応する反応性官能基を有する変性プロピレン系共重合体である。変性されるプロピレン系重合体としては、プロピレン単独重合体、プロピレン系ランダム共重合体、プロピレン系ブロック共重合体等が挙げられる。変性されるプロピレン系重合体は、これらの重合体を単独で用いてもよく、2種以上を併用してもよい。成分(C)に用いられるプロピレン系重合体は、後述する本発明で用いられるプロピレン系重合体(成分(D))と同じあっても、異なっていてもよい。
【0024】
プロピレン系ランダム共重合体又はプロピレン系ブロック共重合体としては、例えば、プロピレン−エチレン共重合体、プロピレン−1−ブテン共重合体、プロピレン−エチレン−1−ブテン共重合体、プロピレン−1−ヘキセン共重合体、プロピレン−1−オクテン共重合体、プロピレン−エチレン−1−ヘキセン共重合体等のランダム共重合体又はブロック共重合体が挙げられる。プロピレン系重合体として、より好ましくは、プロピレン単独重合体、プロピレン−エチレン共重合体、プロピレン−1−ブテン共重合体、プロピレン−エチレン−1−ブテン共重合体である。また、これらの重合体を単独で用いてもよく、2種以上を併用してもよい。
【0025】
また、変性プロピレン系共重合体としては、具体的には、カルボキシル基、カルボン酸無水物基、カルボン酸エステル基、水酸基、エポキシ基、アミド基、アンモニウム基、ニトリル基、シアノ基、アミノ基、イミド基、イソシアネート基、アセチル基、チオール基、エーテル基、チオエーテル基、スルホン基、ホスホン基、ニトロ基、ウレタン基、ハロゲン原子等を含有するものが挙げられる。これらの官能基は2種以上を有していてもよい。
【0026】
これらの中でも、成分(B)と反応性を有する官能基であるカルボキシル基、カルボン酸無水物基、カルボン酸エステル基、エポキシ基、アミド基、アンモニウム基を含有する変性プロピレン系共重合体であることが好ましく、不飽和カルボン酸に由来する構成単位及び/又は不飽和カルボン酸誘導体に由来する構成単位を含有する変性プロピレン系共重合体(C−1)、α,β−不飽和グリシジルエステルに由来する構成単位及び/又はα,β−不飽和グリシジルエーテルに由来する構成単位を含有する変性プロピレン系共重合体(C−2)であることが更に好ましい。
【0027】
上記不飽和カルボン酸としては、マレイン酸、フマル酸、イタコン酸、アクリル酸、メタクリル酸などが挙げられる。また、上記不飽和カルボン酸誘導体としては、不飽和カルボン酸の酸無水物、エステル化合物、アミド化合物、イミド化合物、金属塩等が挙げられる。不飽和カルボン酸誘導体の具体例としては、無水マレイン酸、無水イタコン酸、アクリル酸メチル、アクリル酸エチル、アクリル酸ブチル、メタクリル酸メチル、メタクリル酸エチル、メタクリル酸ブチル、メタクリル酸2−ヒドロキシエチル、マレイン酸モノエチルエステル、マレイン酸ジエチルエステル、フマル酸モノメチルエステル、フマル酸ジメチルエステル、アクリルアミド、メタクリルアミド、マレイン酸モノアミド、マレイン酸ジアミド、フマル酸モノアミド、マレイミド、N−ブチルマレイミド、メタクリル酸ナトリウム等が挙げられる。これらのうち、不飽和カルボン酸としてはマレイン酸、アクリル酸を用いることが好ましく、不飽和カルボン酸誘導体としては、無水マレイン酸、メタクリル酸2−ヒドロキシエチルを用いることが好ましい。
【0028】
不飽和カルボン酸に由来する構成単位及び/又は不飽和カルボン酸誘導体に由来する構成単位の含有量は、好ましくは0.01〜20重量部であり、より好ましくは0.1〜5重量部であり、更に好ましくは0.3〜2重量部である。ただし、変性プロピレン系共重合体中の構成単位の含有量を100重量部とする。なお、不飽和カルボン酸に由来する構成単位及び/又は不飽和カルボン酸誘導体に由来する構成単位の含有量は、赤外分光法により測定される。
【0029】
成分(C−1)のメルトフローレイト(MFR)は、0.1g/10分〜300g/10分であり、好ましくは0.5g/10分〜150g/10分である。ここで、メルトフローレイトは、JIS K 7210(1995)に従い、試験温度230℃、試験荷重21.18Nの条件で測定された値である。
【0030】
また、上記α,β−不飽和グリシジルエステルとしては、グリシジルメタアクリレート、グリシジルアクリレート等が挙げられる。上記α,β−不飽和グリシジルエーテルとしては、アリルグリシジルエーテル、2−メチルアリルグリシジルエーテル等を挙げることができ、好ましくはグリシジルメタアクリレートである。
【0031】
α,β−不飽和グリシジルエステルに由来する構成単位及び/又はα,β−不飽和グリシジルエーテルに由来する構成単位の含有量は、好ましくは0.01〜20重量部であり、より好ましくは0.1〜5重量部であり、更に好ましくは0.6〜2重量部である。ただし、変性プロピレン系共重合体中の構成単位の含有量を100重量部とする。なお、α,β−不飽和グリシジルエステルに由来する構成単位の含有量は、赤外分光法により測定される。
【0032】
成分(C−2)のメルトフローレイト(MFR)は、0.1g/10分〜300g/10分であり、0.5g/10分〜100g/10分がより好ましく、1g/10分〜50g/10分であることが更に好ましい。ここで、メルトフローレイトは、JIS K 7210(1995)に従い、試験温度230℃、試験荷重21.18Nの条件で測定された値である。
【0033】
成分(C−1)及び(C−2)の製造方法としては、例えば、ミキサーや押出機等を用いて、プロピレン系重合体とα,β−不飽和グリシジルエステル等を溶融混練する方法が挙げられる。
【0034】
なお、成分(C−1)と成分(C−2)とを比較すると、非石油原料由来熱可塑性樹脂との反応性の観点から成分(C−2)を用いることがより好ましい。
【0035】
変性プロピレン系共重合体は、プロピレン系共重合体の主鎖中に官能基を有するものであってもよいし、プロピレン系共重合体の主鎖に側鎖として官能基を有するものであってもよい。
【0036】
(成分(D))
成分(D)は、プロピレン単独重合体、プロピレン系ランダム共重合体、プロピレン系ブロック共重合体等である。成分(D)は、これらの重合体を単独で用いてもよく、少なくとも2種を併用してもよい。
【0037】
上記のプロピレン系ランダム共重合体としては、熱可塑性エラストマー組成物の耐熱性を高めるために、(1)プロピレン単位の含有量が90〜99.5重量部であり、エチレン単位の含有量が0.5〜10重量部であるプロピレン−エチレンランダム共重合体(プロピレン単位とエチレン単位との合計を100重量部とする。);(2)プロピレン単位の含有量が90〜99重量部であり、エチレン単位の含有量が0.5〜9.5重量部であり、炭素数4〜10のα−オレフィン単位の含有量が0.5〜9.5重量部であるプロピレン−エチレン−α−オレフィンランダム共重合体(プロピレン単位とエチレン単位とα−オレフィン単位との合計を100重量部とする);又は(3)プロピレン単位の含有量が90〜99.5重量部であり、炭素数4〜10のα−オレフィン単位の含有量が0.5〜10重量部であるプロピレン−α−オレフィンランダム共重合体(プロピレン単位とα−オレフィン単位との合計を100重量部とする)が好ましい。
【0038】
上記のプロピレン系ブロック共重合体とは、プロピレンの単独重合体又はプロピレンとエチレン及び/又はα−オレフィンとのランダム共重合体である第1重合体を製造する工程(1)と、第1重合体の存在下に、プロピレンとエチレン及び/又はα−オレフィンとのランダム共重合体である第2重合体を製造する工程(2)とからなる製造方法で製造された第1重合体と第2重合体とからなる混合物であって、第2重合体に含有されるプロピレン単位以外の構成単位の含有量(すなわち、エチレン単位の含有量、α−オレフィン単位の含有量、又はエチレン単位とα−オレフィン単位との含有量)が、第1重合体に含有されるプロピレン単位以外の構成単位の含有量より多い混合物である。
【0039】
該ブロック共重合体は、熱可塑性エラストマー組成物の耐熱性を高めるために、好ましくは、第1重合体に含有されるプロピレン単位以外の構成単位の含有量が0〜10重量部(第1重合体に含有される全ての構成単位の合計を100重量部とする。)の重合体、より好ましくは、第2重合体に含有されるプロピレン単位以外の構成単位の含有量が5〜50重量部(第2重合体に含有される全ての構成単位の合計を100重量部とする。)の共重合体、更に好ましくは、第2重合体の含有量が5〜70重量部(該ブロック共重合体の量を100重量部とする。)の共重合体である。
【0040】
上記の炭素原子数4〜10のα−オレフィンとして、1−ブテン、1−ペンテン、1−ヘキセン、1−オクテン及び1−デセンのような直鎖状α−オレフィン;3−メチル−1−ブテン及び3−メチル−1−ペンテンのような分岐状α−オレフィン;ならびにこれらの2以上の組合せを例示することができる。
【0041】
JIS K7210に従い21.18Nの荷重下230℃で測定される成分(D)のメルトフローレート(MFR)は、熱可塑性エラストマー組成物の加工性を高めるために、0.1〜150g/10分であり、より好ましくは0.1〜100g/10分である。成分(D)が多すぎると、熱可塑性エラストマー組成物の強度、耐永久歪み性が低下することがあり、成分(D)が少なすぎると熱可塑性エラストマー組成物の加工性が低下することがある。また、成分(C)と成分(D)の比率は好ましくは20/80〜80/20であり、より好ましくは、40/60〜60/40である。
【0042】
成分(D)として、プロピレン単独重合体、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−ブテ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、及びエチレン−プロピレン−ブテンブロック共重合体が挙げられる。中でも、プロピレン単独重合体、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が好ましい。
【0043】
成分(D)のプロピレン系重合体の製造方法としては、公知のチーグラー・ナッタ系触媒、又は、メタロセン系錯体及び非メタロセン系錯体等の公知の錯体系触媒を用いて、スラリー重合法、溶液重合法、塊状重合法、気相重合法等の公知の重合法により、プロピレンを単独重合あるいはプロピレンと他のモノマーと、を共重合する方法が挙げられる。
【0044】
(成分(E))
成分(E)の架橋剤としては、従来から用いられている架橋剤のいずれもが使用できる。架橋剤としては、有機過酸化物、硫黄化合物及びアルキルフェノール樹脂を例示することができる。中でも、有機過酸化物が好ましい。
【0045】
有機過酸化物として、ケトンパーオキサイド類、ジアシルパーオキサイド類、ハイドロパーオキサイド類、ジアルキルパーオキサイド類、パーオキシケタール類、アルキルパーエステル類、パーカーボネート類、パーオキシジカーボネート類、及びパーオキシエステル類を例示することができる。具体的な有機過酸化物として、ジクミルパーオキサイド、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、1,3−ビス(t−ブチルパーオキシイソプロピル)ベンゼン、t−ブチルクミルパーオキサイド、ジ−t−ブチルパーオキサイド、2,2,4−トリメチルペンチル−2−ハイドロパ−オキサイド、ジイソプロピルベンゾハイドロパーオキサイド、クメンパーオキサイド、t−ブチルパーオキサイド、1,1−ジ(t−ブチルパーオキシ)3,5,5−トリメチルシクロヘキサン、1,1−ジ−t−ブチルパーオキシシクロヘキサン、イソブチルパーオキサイド、2,4−ジクロロベンゾイルパーオキサイド、o−メチルベンゾイルパーオキサイド、ビス−3,5,5−トリメチルヘキサノイルパーオキサイド、ラウロイルパーオキサイド、ベンゾイルパーオキサイド、及びp−クロロベンゾイルパーオキサイド;ならびに、これらの2以上の組合せを例示することができる。
【0046】
成分(E)の添加量は、成分(A)、成分(B)、成分(C)、及び成分(D)の合計を100重量部として、0.001〜5重量部であり、好ましくは0.05〜2重量部であり、更に好ましくは0.1〜1重量部である。成分(E)が多すぎると、熱可塑性エラストマー組成物の加工性が低下することがあり、成分(E)が少なすぎると、熱可塑性エラストマー組成物の強度、耐永久歪み性が低下することがある。
【0047】
成分(E)は、製造される熱可塑性エラストマー組成物の架橋度を改良するために、架橋助剤と組合せてもよい。好ましい架橋助剤は、2以上の二重結合を有する化合物である。架橋助剤として、N,N−m−フェニレンビスマレイミド、トルイレンビスマレイミド、p−キノンジオキシム、ニトロソベンゼン、ジフェニルグアニジン、トリメチロールプロパン等のパーオキサイド架橋助剤; ジビニルベンゼン、トリアリルシアヌレート、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の多官能のビニルモノマーが挙げられる。なかでもトリメチロールプロパントリメタクリレートが好ましい。
【0048】
架橋助剤の量は、成分(A)、成分(B)、成分(C)及び、成分(D)の総量を100重量部として、0.01〜10重量部であり、より好ましくは0.01〜5重量部である。
【0049】
(成分(F))
成分(F)は鉱物油系軟化剤であり、例えばアロマ系鉱物油、ナフテン系鉱物油、パラフィン系鉱物油などの石油の高沸点留分(平均分子量が300〜1500、流動点が0℃以下)をあげることができる。これらのなかでも、パラフィン系鉱物油が好ましい。
【0050】
成分(F)に用いられる鉱物油系軟化剤は、成分(A)の伸展油として配合しても良い。成分(A)が油展ゴムである場合、成分(A)中の鉱物油系軟化剤の含有量は、ゴム成分を100重量部として、好ましくは10〜200重量部であり、より好ましくは20〜150重量部であり、更に好ましくは40〜120重量部である。鉱物油系軟化剤が多すぎると、熱可塑性エラストマー組成物の強度が低下することがあり、鉱物油系軟化剤が少なすぎると、熱可塑性エラストマー組成物の加工性、耐永久歪み性が低下することがある。
【0051】
成分(A)に鉱物油系軟化剤を配合する方法としては、例えば、ロール、バンバリーミキサーなどの混練装置を用い、共重合体ゴムと鉱物油を機械的に混練する方法、共重合体ゴム溶液に所定量の鉱物油を添加し、その後、スチームストリッピング等の方法により脱溶媒して得る方法などがある。
【0052】
本発明の熱可塑性エラストマー組成物に用いられる成分(A)、成分(B)、成分(C)、成分(D)、及び成分(F)の添加量としては、これら五成分の合計量に対する量として、成分(A)が10〜90重量部であり、成分(B)が1〜50重量部であり、成分(C)が1〜50重量部であり、成分(D)が1〜50重量部であり、成分(F)が0〜50重量部である。そして、本発明の熱可塑性エラストマー組成物から得られる成形品の柔軟性、耐永久歪み性、加工性という観点から、好ましくは、成分(A)の添加量が30〜80重量部であり、成分(B)の添加量が10〜50重量部であり、成分(C)の添加量が5〜40重量部であり、成分(D)の添加量が5〜40重量部であり、成分(F)の添加量が0〜40重量部である。より好ましくは、成分(A)の添加量が40〜80重量部であり、成分(B)の添加量が10〜45重量部であり、成分(C)の添加量が5〜30重量部であり、成分(D)の添加量が10〜40重量部であり、成分(F)の添加量が0〜40重量部である。
【0053】
本発明では上記の成分(A)〜(F)のほかに、本発明の目的に反しない限り、必要に応じて他の付加的成分を添加してもよい。このような付加的成分としては、無機フィラー(例えば、タルク、炭酸カルシウム及び焼成カオリン)、有機フィラー(例えば、繊維、木粉及びセルロースパウダー)、酸化防止剤(例えば、フェノール系、イオウ系、燐系、ラクトン系及びビタミン系)、耐候安定剤、紫外線吸収剤(例えば、ベンゾトリアゾール系、トリジアミン系、アニリド系及びベンゾフェノン系)、熱安定剤、光安定剤(例えば、ヒンダードアミン系及びベンゾエート系)、帯電防止剤、造核剤、顔料、吸着剤(例えば、酸化亜鉛や酸化マグネシウムのような金属酸化物)、金属塩化物(例えば、塩化鉄及び塩化カルシウム)、ハイドロタルサイト、アルミン酸塩、滑剤(例えば、脂肪酸、高級アルコール、脂肪族アミド、脂肪族エステル)ならびにシリコーン化合物のような添加剤を含有していてもよい。当該添加剤は、成分(A)、成分(B)、成分(C)、及び成分(D)の一つ以上に予め配合してから熱可塑性エラストマー組成物を調製してもよく、成分(A)、成分(B)、成分(C)、成分(D)、成分(E)、及び成分(F)を溶融混練した後、あるいは溶融混練している際に配合してもよい。
【0054】
透過型電子顕微鏡にて観察される該熱可塑性エラストマー組成物のモルフォロジーにおいて、成分(C)、及び成分(D)が連続相を形成し、成分(A)及び成分(B)が前記連続相に分散している相形態を有していることが好ましい。
【0055】
その際に、成分(A)からなる分散相の平均粒子径は、好ましくは0.01〜20μmであり、より好ましくは0.01〜10μmであり、更に好ましくは0.01〜5μmである。
【0056】
また、成分(B)からなる分散相の平均粒子径は、好ましくは0.01〜10μmであり、より好ましくは0.01〜5μmであり、更に好ましくは0.01〜2μmである。
【0057】
なお、本発明の熱可塑性エラストマー組成物の相形態、及び成分(A)、成分(B)の分散相の平均粒子径は、超薄切片法により撮影した透過型電子顕微鏡写真から求めることができる。本発明の熱可塑性エラストマー組成物を透過型電子顕微鏡で観察する際には、初めに熱可塑性エラストマー組成物を凍結ミクロトームで薄片とし、四酸化ルテニウム、四酸化オスミウム、クロロスルホン酸、酢酸ウラニル、リンタングステン酸、ヨウ素イオン、トリフルオロ酢酸等の染色剤を使用して染色する。染色剤の選択にあたっては、観察対象とする熱可塑性エラストマー組成物に含まれる成分(A)、成分(B)、成分(C)、成分(D)、及び成分(F)の種類により最適な染色剤を選択する必要がある。
【0058】
成分(A)と成分(B)の分散相の平均粒子径は、得られる熱可塑性エラストマー組成物の超薄切片法により撮影した透過型電子顕微鏡写真中の100個の成分(A)と成分(B)の各粒子の粒子径を以下の方法で算出し、その平均値を算出することにより得られる。すなわち、各粒子の粒子径は各粒子の面積Sを求め、(S/4π)0.5を各粒子の粒子径とする。なお、たとえ0.01〜20μmの粒子が存在していても、それが凝集して互いに接触している場合は、凝集粒子を1つの粒子として扱う。
【0059】
本発明の熱可塑性エラストマー組成物を得るために用いられる溶融混練装置としては、開放型のミキシングロール、非開放型のバンバリーミキサー、押出機、ニーダー、連続ミキサーなど、従来公知のものを使用しうる。これらのなかでは、非開放型の装置を用いるのが好ましい。また、溶融混練は、混練する全成分を一括して溶融混練してもよいし、一部の成分を混練した後に選択しなかった成分を加え溶融混練してもよく、溶融混練は1回又は2回以上行ってもよい。
【0060】
また、溶融混練温度は、好ましくは150〜300℃であり、より好ましくは180〜250℃である。溶融混練時間は、通常1〜30分間である。溶融混練温度が高すぎると、成分(B)が熱分解され、成分(B)が凝集し粒子径が大きくなる傾向があり、溶融混練温度が低すぎると、成分(B)、成分(C)、及び成分(D)が充分に溶解せず、そのため充分な混練が行われず、成分(B)の粒子径が大きくなる傾向がある。
【0061】
熱可塑性エラストマー組成物における相形態は、熱可塑性エラストマー組成物における成分(A)〜(F)、添加剤などの成分の添加量、熱可塑性エラストマー組成物を調製する際の溶融混練条件などによって影響を受ける。従って、上記した点を種々調整して、上記した相形態になるように組成物の調製を行うことが好ましい。
【0062】
本発明の熱可塑性エラストマー組成物の製造方法としては、成分(B)と、成分(C)とを溶融混練して樹脂組成物前駆体を製造する第一混練工程と、前記樹脂組成物前駆体、成分(A)、成分(D)、及び成分(F)を成分(E)の存在下で溶融混練する第二混練工程とを有する方法が、熱可塑性エラストマー組成物の引張特性の観点から好ましい。
【0063】
本発明の熱可塑性エラストマー組成物は、通常の熱可塑性樹脂で使用されている装置を用いて、押出成形、カレンダー成形、射出成形により種々の成形品に成形される。
【0064】
本発明の熱可塑性エラストマー組成物は、インストルメントパネル、ドアトリム、コンソールボックス、天井材シート、ハンドルパッド、モール、ウェザストリップ等の自動車内外装装部品; 各種工業部品; 各種建築材料など、種々の用途に用いられる。
【実施例】
【0065】
以下、実施例に基づいて本発明を更に詳しく説明するが、本発明はこれら実施例に限定されるものではない。
【0066】
物性測定方法
(1)硬度
JIS K6253に従って、A硬度を測定した。
(2)引張試験
JIS K6251に従って、引張速度200mm/分で、JIS3号ダンベルを用いて、引張破断強度及び引張破断伸びを求めた。
(3)平均粒子径測定方法
各粒子の粒子径は各粒子の面積Sを求め、(S/4π)0.5を各粒子の粒子径とした。成分(A)及び(B)のそれぞれについて100個の粒子の平均値を平均粒子径とした。
【0067】
実施例に使用した材料は、以下のとおりである。
エチレン-α-オレフィン系共重合体ゴム
(A1)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100重量部に(F1)パラフィン系鉱物油100重量部を添加した油展ゴム(ムーニー粘度(ML1+4100℃)=63、エチレン単位の含有量=66重量部、5−エチリデン−2−ノルボルネン単位の含有量=4重量部)
成分(B) 非石油原料由来熱可塑性樹脂
(B1)ユニチカ株式会社製「テラマック TE−2000」(ポリ乳酸樹脂、MFR(230℃、21.18N)=40g/10分、Mw=120,000、Mw/Mn=1.8)
成分(C) 変性プロピレン系共重合体
(C1)変性プロピレン系共重合体(MFR(230℃、21.18N)=120g/10分、無水マレイン酸グラフト量=0.4重量部)
(C2)変性プロピレン系共重合体(MFR(230℃、21.18N)=42g/10分、無水マレイン酸グラフト量=0.17重量部)
(C3)変性プロピレン系共重合体(MFR(230℃、21.18N)=9.0g/10分、グリシジルメタクリレートグラフト量=1.09重量部)
(C4)変性プロピレン系共重合体(MFR(230℃、21.18N)=10g/10分、グリシジルメタクリレートグラフト量=0.55重量部)
(C5)変性プロピレン系共重合体(MFR(230℃、21.18N)=0.59g/10分、アクリロニトリルスチレン樹脂(AS樹脂)グラフト量=40重量部)
成分(D) プロピレン系重合体
(D1)プロピレン単独重合体(MFR(230℃、21.18N)=0.40g/10分)
(D2)プロピレン単独重合体(MFR(230℃、21.18N)=100g/10分)
成分(E) 架橋剤
(E1)化薬アクゾ株式会社製 商品名「APO−40S」(2,5−ジメチル−2,5−ジ(t−ブチルパーオキシ)ヘキサンを二酸化ケイ素で40%に希釈したもの)
架橋助剤(トリメチロールプロパントリメタクリレート(精工化学株式会社製 商品名「ハイクロスM―P」))
酸化防止剤(フェノール系酸化防止剤(チバ・ジャパン株式会社製 商品名「イルガノックス1010」))
【0068】
以下、溶融混練及び動的架橋は全て100ccのラボプラストミル(東洋精機製作所製)にてローター温度190±10℃、回転数80rpmの条件下で行った。
【0069】
[実施例1]
(熱可塑性エラストマー組成物の製造)
エチレン-α-オレフィン系共重合体ゴム(A1/F1)、非石油原料由来熱可塑性樹脂(B1)、変性プロピレン系共重合体(C1)、プロピレン系重合体(D1)、架橋助剤0.3重量部、及び酸化防止剤0.1重量部を、架橋剤(E1)存在下で溶融混練し、熱可塑性エラストマー組成物を製造した。結果を表1に示す。
【0070】
[実施例2]
(熱可塑性エラストマー組成物の製造)
非石油原料由来熱可塑性樹脂(B1)、変性プロピレン系共重合体(C1)、及び酸化防止剤0.1重量部を溶融混練し、樹脂組成物前駆体を製造した。次に、前記樹脂組成物前駆体、エチレン-α-オレフィン系共重合体ゴム、プロピレン系重合体(D1)、及び架橋助剤0.3重量部を、架橋剤(E1)存在下で溶融混練し、熱可塑性エラストマー組成物を製造した。結果を表1に示す。
【0071】
[実施例3]
(熱可塑性エラストマー組成物の製造)
変性プロピレン系共重合体(C1)に代えて変性プロピレン系共重合体(C2)を用いる以外は、実施例2の熱可塑性エラストマー組成物の製造条件と同様に行った。結果を表1に示す。
【0072】
[実施例4]
(成分(B)と反応する反応性官能基を有するプロピレン系共重合体(C3)の製造)
プロピレン系単独重合体(MFR=0.4g/10分)100重量部と、グリシジルメタアクリレート2重量部と、ラジカル発生剤として化薬アクゾ株式会社製「パーカドックス14/40C」0.38重量部、同社製「パーカドックス24FL」0.56重量部、スチレンモノマー2重量部を一括混合した後、50mmφ二軸混練押出機(東芝機械株式会社製TEM50)にて、シリンダー温度は上流域を180℃、中流域を200℃、下流域を260℃に設定し、押出量50kg/hr、スクリュー回転数200rpmで、α,β−不飽和グリシジルエステルがグラフトされてなる変性プロピレン系共重合体(C3)を製造した。グリシジルメタアクリレートのグラフト量は、該変性プロピレン系共重合体(C3)の全量を100重量部として、1.09重量部であり、MFR(230℃)は9g/10分であった。
(熱可塑性エラストマー組成物の製造)
変性プロピレン系共重合体(C1)に代えて変性プロピレン系共重合体(C3)を用いる以外は、実施例2の熱可塑性エラストマー組成物の製造条件と同様に行った。結果を表1に示す。
【0073】
[実施例5]
(成分(B)と反応する反応性官能基を有するプロピレン系共重合体(C4)の製造)
プロピレン単独重合体(MFR=0.4g/10分)100重量部と、グリシジルメタアクリレート2重量部と、ラジカル発生剤として化薬アクゾ株式会社製「パーカドックス14/40C」0.38重量部、同社製「パーカドックス24FL」0.56重量部、スチレンモノマー2重量部を一括混合した後、50mmφ二軸混練押出機(東芝機械株式会社製TEM50)にて、シリンダー温度は上流域を180℃、中流域を220℃、下流域を260℃に設定し、押出量50kg/hr、スクリュー回転数200rpmで、α,β−不飽和グリシジルエステルがグラフトされてなる変性プロピレン系共重合体(C4)を製造した。グリシジルメタアクリレートのグラフト量は、該変性プロピレン系共重合体(C4)の全量を100重量部として、0.55重量部であり、共重合体(C4)のMFR(230℃)は10g/10分であった。
(熱可塑性エラストマー組成物の製造)
変性プロピレン系共重合体(C1)に代えて変性プロピレン系共重合体(C4)を用いる以外は、実施例2の熱可塑性エラストマー組成物の製造条件と同様に行った。結果を表1に示す。
【0074】
[実施例6]
変性プロピレン系共重合体(C1)に代えて変性プロピレン系共重合体(C5)を用いる以外は、実施例2の熱可塑性エラストマー組成物の製造条件と同様に行った。結果を表1に示す。
【0075】
[比較例1]
(熱可塑性エラストマー組成物の製造)
エチレン-α-オレフィン系共重合体ゴム(A1/F1)、プロピレン系重合体(D2)、酸化防止剤0.1重量部、及び架橋助剤0.3重量部を架橋剤(E1)存在下で溶融混練し、熱可塑性エラストマー組成物前駆体を製造した。次に、前記熱可塑性エラストマー組成物前駆体、及び非石油原料由来熱可塑性樹脂(B1)を溶融混練し、熱可塑性エラストマー組成物を製造した。結果を表1に示す。
【0076】
[実施例7]
(熱可塑性エラストマー組成物の製造)
エチレン-α-オレフィン系共重合体ゴム(A1/F1)、非石油原料由来熱可塑性樹脂(B1)、変性プロピレン系共重合体(C3)、及びプロピレン系重合体(D1)の添加量を代えた以外は実施例4と同様に行った。結果を表2に示す。
【0077】
[比較例2]
(熱可塑性エラストマー組成物の製造)
エチレン-α-オレフィン系共重合体ゴム(A1/F1)、プロピレン系重合体(D1)、酸化防止剤0.1重量部、及びトリメチロールプロパントリメタクリレート0.4重量部を架橋剤(E1)存在下で溶融混練し、熱可塑性エラストマー組成物前駆体を製造した。次に、前記熱可塑性エラストマー組成物前駆体、及び非石油原料由来熱可塑性樹脂(B1)を溶融混練し、熱可塑性エラストマー組成物を製造した。結果を表2に示す。























【0078】
【表1】


【0079】
【表2】


【特許請求の範囲】
【請求項1】
10〜90重量部のエチレン−α−オレフィン系共重合体ゴム(A)、1〜50重量部の非石油原料由来熱可塑性樹脂(B)、1〜50重量部の変性プロピレン系共重合体(C)、1〜50重量部のプロピレン系重合体(D)、0.001〜5重量部の架橋剤(E)、及び0〜50重量部の鉱物油系軟化剤(F)を溶融混練してなる熱可塑性エラストマー組成物(但し、成分(A)、成分(B)、成分(C)、成分(D)、及び成分(F)の添加量は、成分(A)、成分(B)、成分(C)、及び成分(D)の総量100重量部としたときの添加量であり、成分(E)の添加量は、成分(A)、成分(B)、成分(C)、成分(D)、及び成分(F)の総量100重量部に対しての添加量である。)。
【請求項2】
透過型電子顕微鏡にて観察される熱可塑性エラストマー組成物のモルフォロジーにおいて、成分(C)及び成分(D)が連続相を形成し、成分(A)および成分(B)が前記連続相に分散している請求項1に記載の熱可塑性エラストマー組成物。
【請求項3】
成分(C)は、成分(B)と反応する反応性官能基を有する変性プロピレン系共重合体である請求項1又は2に記載の熱可塑性エラストマー組成物。
【請求項4】
変性プロピレン系共重合体(C)は、不飽和カルボン酸に由来する構成単位及び/又は不飽和カルボン酸誘導体に由来する構成単位を含有する変性プロピレン系重合体(C−1)、ならびに、α,β−不飽和グリシジルエステルに由来する構成単位及び/又はα,β−不飽和グリシジルエーテルに由来する構成単位を含有する変性プロピレン系重合体(C−2)からなる群から選ばれる1種以上の重合体を含有する、請求項3に記載の熱可塑性エラストマー組成物。
【請求項5】
成分(B)と、成分(C)とを溶融混練して樹脂組成物前駆体を製造する第一混練工程と、前記樹脂組成物前駆体、成分(A)、成分(D)、及び成分(F)を成分(E)の存在下で溶融混練する第二混練工程とを有する、請求項1〜4のいずれかに記載の熱可塑性エラストマー組成物の製造方法。
【請求項6】
溶融混練温度が、150〜300℃である請求項1〜5のいずれかに記載の熱可塑性エラストマー組成物の製造方法。

【公開番号】特開2013−64120(P2013−64120A)
【公開日】平成25年4月11日(2013.4.11)
【国際特許分類】
【出願番号】特願2012−186150(P2012−186150)
【出願日】平成24年8月27日(2012.8.27)
【出願人】(000002093)住友化学株式会社 (8,981)
【Fターム(参考)】