JPH11279285A - 熱可塑性エラストマーの製造方法 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【目的】 密閉式混合機で、優れた機械的強度特性を有
する熱可塑性エラストマーを経済的に製造する方法を提
供する。 【構成】 高エチレン含量のエチレン・プロピレンゴム
とオレフイン系樹脂及び鉱物油からなる熱可塑性エラス
トマーにおいて、鉱物油を予め添加した高エチレン含量
のエチレン・プロピレンゴムを用いて、密閉式混合機で
該オレフイン系樹脂の溶融温度以上で混合することを特
徴としている。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】本発明は、熱可塑性を有し、優れ
た強度特性を持つ熱可塑性エラストマーを経済的に製造
する方法に関するものである、更に、詳しくは、通常ゴ
ムで行われる加硫を必要とせずにゴム的機械特性を有
し、熱可塑性樹脂用成形機で成形できるエチレン・プロ
ピレンゴムとオレフイン系樹脂とからなる熱可塑性エラ
ストマーにおいて、優れた強度特性を発現するために高
エチレン含量のエチレン・プロピレンゴムを使用し、更
に成形加工性を改良するために鉱物油を添加した混合物
を短時間に製造する熱可塑性エラストマーの製造方法に
関するものである。

【０００２】

【従来の技術】通常、エチレン・プロピレンゴムはカー
ボンブラツク又は無機系充填剤等の補強剤を添加し、硫
黄や有機過酸化物で加硫もしくは架橋をしなければ実用
に耐えるゴム的機械特性を発現しない。しかし、加硫物
や架橋物は熱可塑性がないために面倒な加工工程が必要
であり、さらにリサイクルができない等の難点である。

【０００３】このためにエチレン・プロピレンゴムにオ
レフイン系の樹脂を添加し、熱可塑性を付与した熱可塑
性エラストマーが商品化されている。また、エチレン・
プロピレンゴムにオレフイン系樹脂を添加し、これを軽
度に架橋することによつて熱可塑性とゴム的機械特性を
与える方法が特公昭５３−３４２１０号で提案されてい
る。

【０００４】更に、エチレン・プロピレンゴムとオレフ
イン系樹脂に鉱物油系軟化剤を加えた混合物を、有機過
酸化物の存在下で動的に熱処理することによつて流動性
を改良したオレフイン系の熱可塑性エラストマーの製造
方法が特公昭５６−１５７４１号で提案されている。

【０００５】

【発明が解決しようとする課題】熱可塑性を有し、且つ
ゴム的機械特性を持つ熱可塑性エラストマーがエチレン
・プロピレンゴムとオレフイン系樹脂より製造できるこ
とは既に公知であり、この性能改良については前述の提
案がなされている。

【０００６】しかし、オレフイン系の熱可塑性エラスト
マーは実用上でゴム的機械特性、中でも機械的強度特性
が不足する場合が多く、使用にあたつて制約を受けてい
る。これを改良するためにオレフイン系樹脂の添加量を
増やす方法があるが、この場合ゴム的性質である柔軟性
がなくなり好ましくない。また、エチレン含量の多いエ
チレン・プロピレンゴムを使用する方法があるが、この
場合流動性を改良するために鉱物油を密閉式混合機で添
加すると、エチレン・プロピレンゴムの凝集力が強いた
めに鉱物油がエチレン・プロピレンゴムに入りにくく混
合に長時間を要する。混合状態を観察すると、エチレン
含量の少ないエチレン・プロピレンゴムは回転刃で小さ
な塊となるが、エチレン含量の多いエチレン・プロピレ
ンゴムは大きな塊となり、この表面に鉱物油が付着し、
鉱物油の付着した塊が空回りして混合に長時間を要す
る。

【０００７】この現象は高エチレン含量のエチレン・プ
ロピレンゴムに鉱物油を添加する場合、該ゴムの凝集力
が強いのに加えて、密閉式混合機内の充填率が低いため
に生じるものである。充填率を上げるためにオレフイン
系樹脂を添加してもオレフイン系樹脂が鉱物との相溶性
が悪いために改善できない。本発明は、上記の問題点を
解消し、優れた機械的強度特性を有する熱可塑性工ラス
トマーを密閉式混合機に製造することを目的としてたも
のである。

【０００８】

【問題を解決するための手段】本発明は、上記目的を達
成するために、高エチレン含量のエチレン・プロピレン
ゴムに予め鉱物油を混合し、しかる後に密閉式混合機で
オレフイン系樹脂と必要に応じて充填剤或は架橋剤を加
えて、該オレフイン系樹脂の熔融温度以上で混合するこ
とを特徴としたオレフイン系熱可塑性エラストマーの製
造方法である。

【０００９】本発明におけるエチレン・プロピレンゴム
とは、エチレンとプロピレンとの共重合体及び、又はエ
チレン−プロピレン−非共役ジエン共重合体であり、非
共役ジエンはエチリデンノルボーネン、ジンクロプンタ
ジエン、１・４ヘキサジエンが好ましい。これらエチレ
ン・プロピレンゴムにおいては、エチレンの含有量は６
３から７５重量％で、６５から７３重量％が好ましい。
６２重量％以下では、優れた機械的強度特性が発現でき
ず、７６重量％以上ではエチレン・プロピレンゴムを製
造する時の共重合体含有溶液の粘度が高くなり、エチレ
ン・プロピレンゴムの製造が困難になる。

【００１０】オレフイン系樹脂は、ポリエチレン又はポ
リプロピレン又はプロピレン−αオレフイン共重合体又
はこれらの混合物であり、２３０℃のメルトフローレー
ト（ＡＳＴＭ−Ｄ−１２３８）が５から４０が好まし
い。エチレン・プロピレンゴムとオレフイン系樹脂の割
合は、エチレン・プロピレンゴムが４０から８５重量
％、好ましくは４５から８０重量％で、オレフイン系樹
脂が１５から６０重量％、好ましくは２０から５５重量
％である。オレフイン系樹脂が１４重量％以下では実用
に耐える機械的強度特性が得られず、熱可塑性もなくな
る。６１重量％以上では柔軟性がなくなり、ゴム的性能
がなくなる。

【００１１】鉱物油は、通常ゴムの加工性を改良するた
めに使用する高沸点の石油留分で、この添加量は、エチ
レン・プロピレンゴムとオレフイン系樹脂の合計１００
に対し５から１００重量部で、１０から９０重量部が好
ましい。４重量部以下では加工性の改良効果がなく、１
０１重量部以上では機械的強度の低下が大きく実用に耐
える熱可塑性エラストマーが得られない。この鉱物油を
予め混合したエチレン・プロピレンゴムは、オープンロ
ール又はエチレン・プロピレンゴム単体で充填率を上げ
た密閉式混合機を用いても得られるが、エチレン・プロ
ピレンゴムはヘキサン等の有機溶剤の中で重合するの
で、この重合溶液の中に鉱物油を添加することによつて
得られる油展エチレン・プロピレンゴムを使用するのが
より経済的である。

【００１２】また、カーボンブラツク、炭酸カルシユウ
ム、タルク等の充填剤をエチレン・プロピレンゴムとオ
レフイン系樹脂の合計１００に対し０から１００重量部
使用することができる。１０１重量部以上の充填剤は、
ゴム的性能をなくすので好ましくない。また、更にゴム
的性能を付与するために、有機過酸化物又は硫黄等の架
橋剤をエチレン・プロピレンゴムとオレフイン系樹脂の
合計１００に対し０から０．７重量部添加してもよい。
０．８重量部以上の添加は、熱可塑性をなくすので好ま
しくない。更に、従来、ゴムやプラスチツクで使用され
る耐熱安定剤や紫外線吸収剤を添加しても、本発明の効
果に何ら影響を与えるものではない。

【００１３】本発明における密閉式混合機とは、バンバ
リーミキサー又はニーダーで、一般に密閉されたケース
の中にブレードを持つた２本のローターを有し、ラムで
加圧しながら混合を行うものである。

【００１４】

【実施例】以下、本発明の実施例を説明する。 実施例１及び比較例１〜４．予め１６０℃に加温した加
圧式のニーダー（森山製作所製、内容積：３リツター）
で、表１に示した材料を、表２に記載した割合で総重量
が２０００ｇ（内容物の容積充填率：７６％）をロータ
ーで毎分４０回転させて混合した。比較例１及び３は、
エチレン・プロピレンゴムを投入し、該ゴムが砕けたら
直ちにポリプロピレンと耐熱安定剤及びカーボンブラツ
クを添加した。その後混合を続け、トルクが最大にな
り、落ち始めた時点で鉱油を添加した。鉱油の添加によ
りトルクが減少するが、混合を続行すると鉱油が内容物
に混入することで再びトルクが上昇する。トルクが最大
に達した後、更に２分間混合して内容物を排出した。エ
チレン・プロピレンゴムの投入から排出までの時間を混
合時間とした。比較例２及び４は、エチレン・プロピレ
ンゴムを投入し、該ゴムが砕けたら直ちに鉱油を添加し
た。その後混合を続け、トルクが最大になり、落ち始め
た時点でポリプロピレンと耐熱安定剤及びカーボンブラ
ツクを添加して混合を続けた。トルクが最大になつた２
分後に排出した。実施例１は、予め鉱油を含む高エチレ
ン含量のエチレン・プロピレンゴムを投入し、該ゴムが
砕けたら直ちにポリプロピレンと耐熱安定剤及びカーボ
ンブラツクを添加し、トルクが最大に達した２分後に排
出した。各々の混合時間と排出時の温度を表２に示し
た。また、得られた混合物を２００℃の型に入れて圧縮
し、これを２０℃に冷却して１ｍｍの厚みのシールを作
成し、この性能を表２に記載した。ＭＦＲ（メルトフロ
ーレート）はＡＳＴＭ−Ｄ−１２３８、その他はＪＩＳ
−Ｋ６３０１に則つて測定した。高エチレン含量のエチ
レン・プロピレンゴムを用いた混合物は、機械的強度特
性は優れているが、鉱油の混入に時間がかかり混合時間
が長くなる。鉱油を予め含有した高エチレン含量のエチ
レン・プロピレンゴムは、優れた機械的強度特性を有
し、混合時間を短縮することができる。

【００１５】実施例２及び比較例５〜７．実施例１と同
じニーダー条件で、表１に示した材料、表３に記載した
割合で総重量２５００ｇ（内容物の内積充填率：７６
％）混合した。比較例５は、エチレン・プロピレンゴム
を投入し、該ゴムが砕けたら直ちにポリプロピレンと耐
熱安定剤を添加した。トルクが最大になり、落ち始めた
時点で鉱油を添加した。その後２０分間混合したが、ト
ルクが上がらず、鉱油の混入は困難であつた。排出物は
塊にはならなかつた。比較例６は、比較例５にポリプロ
ピレンと耐熱安定剤の添加の後に、鉱油と炭酸カルシユ
ウムを同時に添加した。２０分間混合したが、塊になら
なかつた。比較例７は、ポリプロピレンと耐熱安定剤の
添加の後に、鉱油と炭酸カルシユウムの半量を添加し、
トルクが最大になり、落ち始めた時点で残りの半量を添
加した。混合を続け、トルクが最大になつてから２分後
に排出した。実施例２は、予め鉱油を含有した高エチレ
ン含有のエチレン・プロピレンゴムを投入し、該ゴムが
砕けたら直ちにポリプロピレンと耐熱安定剤を添加し
た。トルクが最大になり、落ち始めた時点で炭酸カルシ
ユウムを添加し、再びトルクが最大になつてから２分後
に排出した。混合時間及び得られた混合物の性能を表３
に記載した。鉱油の多い混合物程、本発明の効果は顕著
である。

【００１６】実施例３及び比較例８．比較例８は、比較
例３でエチレン・プロピレンゴム、ポリプロピレン、耐
熱安定剤、カーボンブラツク、鉱油を添加し、トルクが
最大になつた直後に架橋剤を添加し、その後３分間混合
して排出した。実施例３は、実施例１で鉱油含有エチレ
ン・プロピレンゴム、ポリプロピレン、耐熱安定剤、カ
ーボンブラツクを添加した後に比較例８と同じ操作を行
つた。混合時間及び得られた混合物の性能を表４に記載
した。架橋剤を加えても、本発明の効果に何ら影響を与
えるものではない。

【００１７】

【表１】

【００１８】

【表２】

【００１９】

【表３】

【００２０】

【表４】

【００２１】

【発明の効果】エチレン・プロピレンゴムとオレフイン
系樹脂及び鉱油からなる熱可塑性エラストマーにおい
て、高エチレン含量のエチレン・プロピレンゴムを用い
ると、機械的強度特性の優れたものが得られるが、これ
を密閉式混合機で鉱油を直接添加すると鉱油の混入に長
時間を要する。予め鉱油を添加した高エチレン含量のエ
チレン・プロピレンゴムを用いると、短時間に混合がで
き、経済的に機械的強度特性の優れた熱可塑性エラスト
マーを製造することができる。

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者 近藤 允孝 千葉県千葉市花見川区宮野木台４−17−22 テツクサーチ株式会社内 (72)発明者 増澤 実 千葉県柏市柏３丁目５番地７号 ユニパリ ス504 増澤ケミカル販売株式会社内 (72)発明者 三井 福次郎 栃木県佐野市植下町1248 三福工業株式会 社内

Claims (4)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 エチレンの含有量が６３から７５重量％
   を有するエチレン−プロピレンゴムが４０から８５重量
   ％及びオレフイン系樹脂が１５から６０重量％及び鉱物
   油がエチレン−プロピレンゴムとオレフイン系樹脂との
   合計１００に対し５から１００重量部よりなる熱可塑性
   エラストマーにおいて、鉱物油を予めエチレン−プロピ
   レンゴムに混合し、しかる後に密閉式混合機でオレフイ
   ン系樹脂の熔融温度以上で混合する熱可塑性エラストマ
   ーの製造方法。
2. 【請求項２】 オレフイン系樹脂がポリエチレン又はポ
   リプロピレン又はプロピレン−αオレフイン共重合体又
   はこれらの混合物である請求項１の熱可塑性エラストマ
   ーの製造方法。
3. 【請求項３】 充填剤をエチレン−プロピレンゴムとオ
   レフイン系樹脂との合計１００に対し０から１００重量
   部含有する請求項１の熱可塑性エラストマーの製造方
   法。
4. 【請求項４】 架橋剤をエチレン−プロピレンゴムとオ
   レフイン系樹脂との合計１００に対し０から０．７重量
   部含有する請求項１の熱可塑性エラストマーの製造方
   法。