JP7471130B2 - エチレン系共重合体組成物およびその用途 - Google Patents
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Description
(L)下記(1)~(4)の要件を満たす、エチレン[A]と、炭素数4~20のα-オレフィン[B]と、非共役ポリエン[C]とを含むエチレン・α-オレフィン・非共役ポリエン共重合体。
(E)界面活性剤。
(1)エチレン[A]に由来する構造単位と、炭素数4~20のα-オレフィン[B]に由来する構造単位とのモル比〔[A]/[B]〕が、40/60~90/10であり、
(2)非共役ポリエン[C]に由来する構造単位の含有量が、[A]、[B]および[C]の構造単位の合計を100モル%として、0.1~6.0モル%であり、
(3)125℃におけるムーニー粘度ML(1+4)125℃が、5~100であり、
(4)下記式(i)で表されるB値が1.20以上である。
B値=([EX]+2[Y])/〔2×[E]×([X]+[Y])〕・・(i)
[ここで[E]、[X]および[Y]は、それぞれ、エチレン[A]、炭素数4~20のα-オレフィン[B]、および非共役ポリエン[C]のモル分率を示し、[EX]はエチレン[A]-炭素数4~20のα-オレフィン[B]のダイアッド連鎖分率を示す。]
本発明のエチレン系共重合体組成物および本発明の積層体の層[I]を形成するエチレン系共重合体組成物を構成する成分の一つであるエチレン・α-オレフィン・非共役ポリエン共重合体(L)は、エチレン[A]に由来する構造単位、炭素数4~20のα-オレフィン[B]に由来する構造単位、および非共役ポリエン[C]に由来する構造単位を含み、下記(1)~(4)の要件を満たすエチレン・α-オレフィン・非共役ポリエン共重合体である。なお、このような特定のエチレン・α-オレフィン・非共役ポリエン共重合体を「エチレン系共重合体(L)」ともいい、「エチレン系共重合体(L)」と略記する場合がある。
(2)非共役ポリエン[C]に由来する構造単位の含有量が、[A]、[B]および[C]の構造単位の合計を100モル%として、0.1~6.0モル%であり、
(3)125℃におけるムーニー粘度ML(1+4)125℃が、5~100であり、
(4)下記式(i)で表されるB値が1.20以上である
B値=([EX]+2[Y])/〔2×[E]×([X]+[Y])〕・・(i)
[ここで[E]、[X]および[Y]は、それぞれ、エチレン[A]、炭素数4~20のα-オレフィン[B]、および非共役ポリエン[C]のモル分率を示し、[EX]はエチレン[A]-炭素数4~20のα-オレフィン[B]ダイアッド連鎖分率を示す。]
これらの中でも、1,4-ヘキサジエンなどの鎖状非共役ジエン、5-エチリデン-2-ノルボルネン、5-エチリデン-2-ノルボルネン、5-ビニル-2-ノルボルネンなどの環状非共役ジエンが好ましく、中でも環状非共役ジエンが好ましく、5-エチリデン-2-ノルボルネン、5-ビニル-2-ノルボルネンが特に好ましい。
本発明に係るエチレン系共重合体(L)は、下記(1)~(4)の要件を満たす。
エチレン系共重合体(L)は、エチレン[A]に由来する構造単位と、炭素数4~20のα-オレフィン[B]に由来する構造単位とのモル比〔[A]/[B]〕が、40/60~90/10である。モル比が前記範囲にあるエチレン系共重合体(L)は、低温でのゴム弾性と常温での引張強度とのバランスに優れる。
[A]/[B]の下限は、好ましくは45/55、より好ましくは50/50、特に好ましくは55/45である。また、[A]/[B]の上限は、好ましくは80/20、より好ましくは75/25、さらに好ましくは70/30である。
エチレン系共重合体(L)は、非共役ポリエン[C]に由来する構造単位の含有割合が、前記[A]に由来する構造単位、前記[B]に由来する構造単位および前記[C]に由来する構造単位の合計を100モル%として、0.1~6.0モル%である。この含有割合が前記範囲にあるエチレン系共重合体(L)は、充分な架橋性および柔軟性を有する。
前記[C]に由来する構造単位の含有割合の下限は、好ましくは0.5モル%である。前記[C]に由来する構造単位の含有割合の上限は、好ましくは4.0モル%、より好ましくは3.5モル%、さらに好ましくは3.0モル%である。
非共役ポリエン[C]に由来する構造単位の含有量が上記範囲にあると、充分な架橋性および柔軟性を有するエチレン系共重合体(L)が得られる。
125℃におけるムーニー粘度ML(1+4)125℃が5~100、好ましくは20~95、特に好ましくは50~90の範囲にある。
ムーニー粘度が上記範囲にあると、エチレン系共重合体(L)は、加工性および流動性が良好であり、また良好な後処理品質(リボンハンドリング性)を示すと共に優れた物性を有するエチレン系共重合体(L)が得られる。
B値が1.20以上、好ましくは1.20~1.80、特に好ましくは1.22~1.40の範囲にある。
B値が1.20未満のエチレン系共重合体は、低温での圧縮永久ひずみが大きくなり、低温でのゴム弾性と常温での引張強度とのバランスに優れたエチレン系共重合体が得られない虞がある。
本発明に係るエチレン・α-オレフィン・非共役ポリエン共重合体(L)は、種々公知の製造方法、たとえば、メタロセン触媒を用いた従来公知の製造方法で得ることができる。メタロセン触媒および当該触媒を用いた製造方法としては、例えば、国際公開第2015/122415号パンフレット、特に当該公報の段落[0249]~[0320]に記載の例を採用することができる。
本発明のエチレン系共重合体組成物および本発明の積層体の層[I]を形成するエチレン系共重合体組成物を構成する成分の一つである界面活性剤(E)の例としては、非イオン界面活性剤、陽イオン性界面活性剤、陰イオン性界面活性剤および両性界面活性剤が挙げられる。
前記界面活性剤(E)は、好ましくは陽イオン性界面活性剤および陰イオン性界面活性剤からなる群から選択される少なくとも1種であり、より好ましくは陽イオン性界面活性剤である。
本発明のエチレン系共重合体組成物および本発明の積層体の層[I]を形成するエチレン系共重合体組成物は、上記エチレン・α-オレフィン・非共役ポリエン共重合体(L)と上記界面活性剤(E)を含む組成物であり、好ましくはエチレン・α-オレフィン・非共役ポリエン共重合体(L)100質量部当たり、界面活性剤(E)を0.1~20質量部、より好ましくは0.5~10質量部の範囲で含む。
架橋剤としては、有機過酸化物、フェノール樹脂、硫黄系化合物、ヒドロシリコーン系化合物、アミノ樹脂、キノンまたはその誘導体、アミン系化合物、アゾ系化合物、エポキシ系化合物、イソシアネート系化合物等の、ゴムを架橋する際に一般に使用される架橋剤が挙げられる。これらのうちでは、有機過酸化物、硫黄系化合物(以下「加硫剤」ともいう)が好適である。
加硫促進剤としては、例えば、N-シクロヘキシル-2-ベンゾチアゾールスルフェンアミド、N-オキシジエチレン-2-ベンゾチアゾールスルフェンアミド、N,N'-ジイソプロピル-2-ベンゾチアゾールスルフェンアミド、2-メルカプトベンゾチアゾール(例えば、サンセラーM(商品名;三新化学工業社製))、2-(4-モルホリノジチオ)ペンゾチアゾール(例えば、ノクセラーMDB-P(商品名;大内新興化学工業社製))、2-(2,4-ジニトロフェニル)メルカプトベンゾチアゾール、2-(2,6-ジエチル-4-モルフォリノチオ)ベンゾチアゾールおよびジベンゾチアジルジスルフィド(例えば、サンセラーDM(商品名;三新化学工業社製))などのチアゾール系加硫促進剤;ジフェニルグアニジン、トリフェニルグアニジンおよびジオルソトリルグアニジンなどのグアニジン系加硫促進剤;アセトアルデヒド・アニリン縮合物およびブチルアルデヒド・アニリン縮合物などのアルデヒドアミン系加硫促進剤;2-メルカプトイミダゾリンなどのイミダゾリン系加硫促進剤;テトラメチルチウラムモノスルフィド(例えば、サンセラーTS(商品名;三新化学工業社製))、テトラメチルチウラムジスルフィド(例えば、サンセラーTT(商品名;三新化学工業社製))、テトラエチルチウラムジスルフィド(例えば、サンセラーTET(商品名;三新化学工業社製))、テトラブチルチウラムジスルフィド(例えば、サンセラーTBT(商品名;三新化学工業社製))およびジペンタメチレンチウラムテトラスルフィド(例えば、サンセラーTRA(商品名;三新化学工業社製))などのチウラム系加硫促進剤;ジメチルジチオカルバミン酸亜鉛、ジエチルジチオカルバミン酸亜鉛、ジブチルジチオカルバミン酸亜鉛(例えば、サンセラーPZ、サンセラーBZおよびサンセラーEZ(商品名;三新化学工業社製))およびジエチルジチオカルバミン酸テルルなどのジチオ酸塩系加硫促進剤;エチレンチオ尿素(例えば、サンセラーBUR(商品名;三新化学工業社製)、サンセラー22-C(商品名;三新化学工業社製))、N,N'-ジエチルチオ尿素およびN,N'-ジブチルチオ尿素などのチオウレア系加硫促進剤;ジブチルキサトゲン酸亜鉛などのザンテート系加硫促進剤が挙げられる。
本発明のエチレン系共重合体組成物を構成するフィラーは、ゴム組成物に配合される公知のゴム補強剤であり、通常、カーボンブラック、無機補強剤と呼称されている無機物である。
本発明に係わるフィラーとしては、好ましくは、カーボンブラック、軽質炭酸カルシウム、重質炭酸カルシウム、タルク、クレー等が用いられる。
軟化剤としては、例えば、プロセスオイル、潤滑油、パラフィン油、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;コールタール等のコールタール系軟化剤;ヒマシ油、アマニ油、ナタネ油、大豆油、ヤシ油等の脂肪油系軟化剤;蜜ロウ、カルナウバロウ等のロウ類;ナフテン酸、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等のエステル系軟化剤;その他、マイクロクリスタリンワックス、液状ポリブタジエン、変性液状ポリブタジエン、炭化水素系合成潤滑油、トール油、サブ(ファクチス)が挙げられ、これらのうちでは、石油系軟化剤が好ましく、プロセスオイルが特に好ましい。
本発明のエチレン系共重合体組成物に、老化防止剤(安定剤)を配合することにより、これから形成されるシールパッキンの寿命を長くすることができる。このような老化防止剤として、従来公知の老化防止剤、例えば、アミン系老化防止剤、フェノール系老化防止剤、イオウ系老化防止剤などがある。
加工助剤としては、一般に加工助剤としてゴムに配合されるものを広く使用することができる。具体的には、リシノール酸、ステアリン酸、パルミチン酸、ラウリン酸、ステアリン酸バリウム、ステアリン酸亜鉛、ステアリン酸カルシウム、ラウリン酸亜鉛またはエステル類等が挙げられる。これらのうち、ステアリン酸が好ましい。
前記加工助剤は、1種単独であってもよく、2種以上であってもよい。
活性剤としては、例えば、ジ-n-ブチルアミン、ジシクロヘキシルアミン、モノエラノールアミン等のアミン類;ジエチレングリコール、ポリエチレングリコール、レシチン、トリアリルートメリレート、脂肪族カルボン酸または芳香族カルボン酸の亜鉛化合物等の活性剤;過酸化亜鉛調整物;クタデシルトリメチルアンモニウムブロミド、合成ハイドロタルサイト、特殊四級アンモニウム化合物が挙げられる。
本発明の積層体は、本発明のエチレン系共重合体組成物からなる層[I]と、繊維材料を含む層[II]とが接している積層体である。
本発明の積層体を構成するエチレン系共重合体組成物からなる層[I]は、上記エチレン系共重合体組成物を架橋してなる層である。
本発明の積層体を構成する繊維材料を含む層[II]は、層の少なくとも一部に繊維材料を含む。
本発明に係る層[II]を形成する繊維材料は、種々公知の繊維材料、例えば、綿、木材セルロース繊維等の天然繊維;ポリアミド、ポリエステル、ポリビニルアルコール、レーヨン、ポリパラフェニレンベンゾビスオキサゾール、ポリエチレン、ポリプロピレン、ポリアリレート、ポリイミド、ポリフェニレンサルファイド、ポリエーテルエーテルケトン、ポリ乳酸、ポリカプロラクトン、ポリブチレンサクシネート、フッ素系ポリマー等の合成樹脂からなる繊維の有機質繊維材料、ガラス繊維、PAN系カーボン繊維、ピッチ系カーボン繊維、アルミナ繊維、シリコンカーバイド繊維、ホウ酸アルミ繊維、チタン酸カリウム・ウィスカなどの無機質繊維材料等が例示される。
RFL処理は、繊維材料のレゾルシン・ホルマリン・ラテックスを含有する処理液(RFL液)を用いて繊維材料を接着処理するものであるが、このRFL液は、レゾルシンとホルマリンの初期縮合物とゴムラテックスとを混合したものである。ゴムラテックスとしては、スチレン・ブタジエン・ビニルピリジン三元共重合体(VP)、スチレン・ブタジエン共重合体(SBR)、クロロプレン(CR)、アクリロニトリル・ブタジエン共重合体(NBR)、水素添加NBR(H-NBR)、クロロスルホン化エチレン(CSM)、天然ゴムなどを用いることができ、これらは一種を単独で用いる他に、二種以上をブレンドして用いることもできる。
本発明の積層体を製造するには、種々公知の積層体の製造方法を採用し得る。例えば、予め、公知の方法で製造(成形)した未架橋のエチレン系共重合体組成物からなる層[I]と繊維材料を含む層[II]とを貼り合わせた後、エチレン系共重合体組成物からなる層[I]を架橋する方法、架橋したエチレン系共重合体組成物からなる層[I]と繊維材料を含む層[II]とを貼り合わせる方法、あるいは、繊維材料を含む層[II]上にエチレン系共重合体組成物からなる層[I]を押出被覆した後、エチレン系共重合体組成物からなる層[I]を架橋する方法など。
上記エチレン系共重合体組成物からなる層[I]は、種々公知の製造方法を採用し得る。
また、架橋する際には、金型を用いてもよいし、また金型を用いないで架橋を実施してもよい。金型を用いない場合は成形、架橋の工程は通常連続的に実施される。架橋槽における加熱方法としては、熱空気、ガラスビーズ流動床、UHF(極超短波電磁波)、スチームなどの加熱槽を用いることができる。
本発明のエチレン系共重合体組成物からなる層[I]と、繊維材料を含む層[II]とが接している積層体は、自動車用ホース、送水用ホース、ガス用ホース;伝動ベルト、搬送用ベルト;エスカレーター手すりに好適に用いられる。
上記伝動ベルトとしては、たとえばVベルト、平ベルト、歯付きベルトなどが挙げられる。上記搬送用ベルトとしては、たとえば軽搬送用ベルト、円筒形ベルト、ラフトップベルト、フランジ付き搬送用ベルト、U型ガイド付き搬送用ベルト、Vガイド付き搬送用ベルトなどが挙げられる。
本発明の実施例で用いたエチレン・α-オレフィン・非共役ポリエン共重合体(L)を以下に示す。
国際公開第2015/122415号の[合成例C1]の記載に準じて、下記の物性を有するエチレン・1-ブテン・5-エチリデン-2-ノルボルネン(ENB)共重合体を得た。以下、これを「エチレン系共重合体(L-1)」と記載する。
エチレン系共重合体(L-1)の構成および物性は、以下のとおりである。
エチレンに由来する構造単位:67.7モル%
1-ブテンに由来する構造単位:30.0モル%
ENBに由来する構造単位:2.3モル%
ムーニー粘度ML(1+4)100℃:30
ムーニー粘度ML(1+4)125℃:22
B値:1.3
〈エチレンに由来する構造単位、α-オレフィンに由来する構造単位、および非共役ポリエンに由来する構造単位のモル量〉
前記モル量は、1H-NMRスペクトルメーターによる強度測定によって求めた。測定条件の詳細は、国際公開第2015/122415号に記載されている。
ムーニー粘度(ML(1+4)100℃、125℃)は、ムーニー粘度計(島津製作所社製SMV202型)を用いて、JIS K6300(1994)に準じて測定した。
o-ジクロロベンゼン-d4/ベンゼン-d6(4/1[v/v])を測定溶媒とし、測定温度120℃にて、13C-NMRスペクトル(100MHz、日本電子製ECX400P)を測定し、下記式(i)に基づき算出した。
B値=([EX]+2[Y])/〔2×[E]×([X]+[Y])〕・・・(i)
[ここで[E]、[X]および[Y]は、それぞれ、エチレン[A]、炭素数4~20のα-オレフィン[B]、および非共役ポリエン[C]に由来する構造単位のモル分率を示し、[EX]はエチレン[A]-炭素数4~20のα-オレフィン[B]ダイアッド連鎖分率を示す。]
[エチレン・α-オレフィン・非共役ポリエン共重合体]
エチレン・α-オレフィン・非共役ポリエン共重合体として、下記のエチレン・プロピレン・ENB共重合体(共重合体―2)を用いた。
エチレン・プロピレン・ENB共重合体
商品名 三井EPT 4045M:ムーニー粘度ML(1+4)100℃=45、エチレン含量=45重量%、ジエン(ENB)含量=7.6重量%。
〈デュロメーターA硬度〉
JIS K 6253に従い、シートの硬度(タイプAデュロメータ、HA)の測定は、平滑な表面をもっている2mmのシート状架橋物6枚を用いて、平らな部分を積み重ねて厚み約12mmとして行った。ただし、試験片に異物の混入したもの、気泡のあるもの、およびキズのあるものは用いなかった。また、試験片の測定面の寸法は、押針先端が試験片の端から12mm以上離れた位置で測定できる大きさとした。
シートの引張破断点応力、引張破断点伸びを以下の方法で測定した。
シートを打抜いてJIS K 6251(1993)に記載されている3号形ダンベル試験片を調製し、この試験片を用いてJIS K6251第3項に規定される方法に従い、測定温度25℃、引張速度500mm/分の条件で引張り試験を行ない、100%伸張時のモジュラス(M100)、引張破断点応力(TB)および引張破断点伸び(EB)を測定した。
〈粘着性〉
未架橋のエチレン系共重合体組成物からなる層[I]と繊維材料を含む層[II]と粘着性は、プローブタック試験により行った。
(剥離強度)
架橋したエチレン系共重合体組成物からなる層[I]と繊維材料を含む層[II]との剥離強度(接着強度)は、以下の方法で行った。
厚さ3mmの未架橋シートを、RFL処理をしたナイロン繊維の織布[綾羽工業(株)製]の上に置いて、200トンプレス成形機を用いて170℃で15分間加圧し未架橋シートを架橋し積層体を得た。当該積層体から幅25mmの試験片を打ち抜き、200mm/分の引張速度でT剥離試験を行った。
エチレン系共重合体(L-1)を30秒素練りし、素練りしたエチレン系共重合体(L-1)100重量部に、架橋助剤として酸化亜鉛(ZnO#1)を5質量部、滑剤としてステアリン酸を1重量部、老化防止剤としてテトラキス[メチレン(3,5-ジ-t-ブチル-4-ヒドロキシ)ヒドロシンナメート]メタン〔商品名 Irganox 1010 BASFFジャパン株式会社製〕を2質量部、2-メルカプトベンゾイミダゾール(商品名 サンダントMB 三新化学工業(株)社製)を4質量部、カーボンブラック〔旭カーボン(株)製、商品名 旭#70〕を50重量部および軟化剤〔商品名 ダイアナプロセスオイルPW-380 出光興産(株)製〕10重量部を容量1.7リットルのバンバリーミキサー[(株)神戸製鋼所製]で2分間混練した。その後、ラムを上昇させ掃除を行ない、さらに、1分間混練を行ない、約150℃で排出し配合物を得た。この混練は充填率70%で行なった。
次に、得られた厚さ2mmの未架橋シートを、100トンプレス成形機を用いて170℃で15分間加圧し、架橋シートを作製した。得られた架橋シートの物性を上記記載の方法で測定した。結果を表1に示す。
実施例1で用いた共重合体(L-1)に替えて、共重合体―2を用い、且つ配合剤(添加剤)の種類および配合量を表1に示す配合剤および配合量に変える以外は実施例1に記載の方法で、未架橋の共重合体組成物、架橋して共重合体組成物および積層体を得、上記記載の方法で物性等を評価した。
結果を表1に示す。
Claims (8)
- 下記(L)および(E)を含むエチレン系共重合体組成物からなる層[I]と、繊維材料を含む層[II]とが接していることを特徴とする積層体。
(L)下記(1)~(4)の要件を満たす、エチレン[A]と、炭素数4~20のα-オレフィン[B]と、非共役ポリエン[C]とを含むエチレン・α-オレフィン・非共役ポリエン共重合体。
(E)界面活性剤。
(1)エチレン[A]に由来する構造単位と、炭素数4~20のα-オレフィン[B]に由来する構造単位とのモル比〔[A]/[B]〕が、40/60~90/10であり、
(2)非共役ポリエン[C]に由来する構造単位の含有量が、[A]、[B]および[C]の構造単位の合計を100モル%として、0.1~6.0モル%であり、
(3)125℃におけるムーニー粘度ML(1+4)125℃が、5~100であり、
(4)下記式(i)で表されるB値が1.20以上である。
B値=([EX]+2[Y])/〔2×[E]×([X]+[Y])〕・・(i)
[ここで[E]、[X]および[Y]は、それぞれ、エチレン[A]、炭素数4~20のα-オレフィン[B]、および非共役ポリエン[C]のモル分率を示し、[EX]はエチレン[A]-炭素数4~20のα-オレフィン[B]のダイアッド連鎖分率を示す。] - エチレン・α-オレフィン・非共役ポリエン共重合体(L)を構成する炭素数4~20のα-オレフィン[B]が、1-ブテンである請求項1に記載の積層体。
- エチレン系共重合体組成物が、さらに(B)架橋剤として有機過酸化物を含むことを特徴とする、請求項1または2に記載の積層体。
- エチレン・α-オレフィン・非共役ポリエン共重合体(L)100質量部当たり、界面活性剤(E)を0.1~20質量部含む、請求項1~3のいずれかに記載の積層体。
- エチレン系共重合体組成物が架橋してなる、請求項1~4のいずれかに記載の積層体。
- 上記層[II]の繊維材料がRFL処理された繊維を含む、請求項1~5のいずれかに記載の積層体。
- 上記層[II]の繊維材料が帆布である、請求項1~6のいずれかに記載の積層体。
- 請求項1~7のいずれかに記載の積層体を有してなる工業用ベルト。
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