JP2003221468A - ゴム組成物、加硫性ゴム組成物および加硫物 - Google Patents
ゴム組成物、加硫性ゴム組成物および加硫物Info
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Abstract
なるニトリル基含有共重合ゴム組成物を提供する。 【解決手段】ヨウ素価100以下、α,β−エチレン性
不飽和ニトリル単量体単位含有量10〜60重量%のニ
トリル基含有共重合ゴム(A)100重量部に対し、ゼ
オライト化合物、ハイドロタルサイト化合物および水酸
化アルミニウムゲルから選ばれる受酸剤(B)3〜20
0重量部を含有させ、好ましくはさらにα,β−エチレ
ン性不飽和カルボン酸金属塩(C)3〜100重量部を
含有させたゴム組成物に、有機過酸化物加硫剤(D)
0.2〜10重量部を配合して、加硫性ゴム組成物と
し、これを加硫する。
Description
た加硫物の材料となるゴム組成物に関する。
出力化、FF化、排ガス対策などによって、エンジンル
ームの熱的環境条件は過酷化している。一方、自動車用
潤滑油では、ロングライフ化、低燃費化などが進められ
ている。その結果、潤滑油は、高温条件下で交換される
ことなく長期間使用できることが求められている。しか
し、潤滑油は空気との接触により酸化が進行し、その結
果、劣化油が生成する。
う問題が指摘され、また、アクリロニトリル−ブタジエ
ン共重合ゴムを水素添加したゴムでは硬化の程度が小さ
いことが知られている(豊田合成技報、Vol.26、
No.2、第51〜56頁(1984))。しかし、よ
り耐劣化油性に優れたゴム加硫物が求められている。
化油性に優れた加硫物とその材料となるゴム組成物を提
供することにある。
を達成すべく鋭意検討した結果、ヨウ素価が小さなニト
リル基含有共重合体ゴムに特定の受酸剤を配合して加硫
させることにより、劣化油と接触しても体積が変化しに
くく、硬化しにくく、クラックの発生しにくいゴム加硫
物が得られることを見出し、この知見に基づいて、本発
明を完成させるに至った。
て、ヨウ素価100以下、α,β−エチレン性不飽和ニ
トリル単量体単位含有量10〜60重量%のニトリル基
含有共重合ゴム(A)100重量部に対し、ハイドロタ
ルサイト化合物、ゼオライト化合物および水酸化アルミ
ニウムゲルから選ばれる受酸剤(B)3〜200重量部
を含有してなるゴム組成物が提供される。また、第二の
発明として、ニトリル基含有共重合ゴム(A)100重
量部当たり、ゼオライト化合物、ハイドロタルサイト化
合物および水酸化アルミニウムゲルから選ばれる受酸剤
(B)3〜200重量部ならびに有機過酸化物加硫剤
(D)0.2〜10重量部を含有する加硫性ゴム組成物
が提供される。さらに、第三の発明として、該加硫性ゴ
ム組成物を加硫してなる加硫物が提供される。
100以下、α,β−エチレン性不飽和ニトリル単量体
単位含有量10〜60重量%のニトリル基含有共重合ゴ
ム(A)100重量部に対し、ハイドロタルサイト化合
物、ゼオライト化合物および水酸化アルミニウムゲルか
ら選ばれる受酸剤(B)3〜200重量部を含有してな
る。
は、α,β−エチレン性不飽和ニトリル系単量体を他の
単量体と共重合して得られるゴムであり、α,β−エチ
レン性不飽和ニトリル単量体単位含有量20〜60重量
%、好ましくは25〜55重量%、より好ましくは30
〜50重量%である。α,β−エチレン性不飽和ニトリ
ル単量体含有量が少なすぎると耐劣化油性に劣り、逆に
多すぎると耐寒性に劣る。α,β−エチレン性不飽和ニ
トリル系単量体としては、例えば、アクリロニトリル、
メタクリロニトリル、α−クロロアクリロニトリルなど
が挙げられ、アクリロニトリルが好ましい。
β−エチレン性不飽和ニトリル系単量体と共重合させる
単量体としては、共役ジエン系単量体、非共役ジエン系
単量体、α−オレフィンなどが例示される。共役ジエン
系単量体としては、例えば、1,3−ブタジエン、イソ
プレン、2,3−ジメチル−1,3−ブタジエン、1,
3−ペンタジエンなどが挙げられ、1,3−ブタジエン
が好ましい。非共役ジエン系単量体は、好ましくは炭素
数が5〜12のものであり、1,4−ペンタジエン、
1,4−ヘキサジエン、ビニルノルボルネン、ジシクロ
ペンタジエンなどが例示される。α−オレフィンとして
は、炭素数が2〜12のものが好ましく、エチレン、プ
ロピレン、1−ブテン、4−メチル−1−ペンテン、1
−ヘキセン、1−オクテンなどが例示される。さらに、
芳香族ビニル系単量体、フッ素含有ビニル系単量体、
α,β−エチレン性不飽和モノカルボン酸、α,β−エ
チレン性不飽和多価カルボン酸またはその無水物、共重
合性の老化防止剤などを共重合してもよい。
スチレン、α−メチルスチレン、ビニルピリジンなどが
挙げられる。フッ素含有ビニル系単量体としては、例え
ば、フルオロエチルビニルエーテル、フルオロプロピル
ビニルエーテル、o−トリフルオロメチルスチレン、ペ
ンタフルオロ安息香酸ビニル、ジフルオロエチレン、テ
トラフルオロエチレンなどが挙げられる。α,β−エチ
レン性不飽和モノカルボン酸としては、例えば、アクリ
ル酸、メタクリル酸などが挙げられる。α,β−エチレ
ン性不飽和多価カルボン酸としては、例えば、イタコン
酸、フマル酸、マレイン酸などが挙げられる。α,β−
エチレン性不飽和多価カルボン酸無水物としては、例え
ば、無水イタコン酸、無水マレイン酸などが挙げられ
る。共重合性の老化防止剤としては、例えば、N−(4
−アニリノフェニル)アクリルアミド、N−(4−アニ
リノフェニル)メタクリルアミド、N−(4−アニリノ
フェニル)シンナムアミド、N−(4−アニリノフェニ
ル)クロトンアミド、N−フェニル−4−(3−ビニル
ベンジルオキシ)アニリン、N−フェニル−4−(4−
ビニルベンジルオキシ)アニリンなどが挙げられる。
価は、100以下、好ましくは50以下、より好ましく
は25以下である。耐劣化油性に劣るという問題を生じ
る。ニトリル基含有共重合ゴム(A)のヨウ素が大きす
ぎる場合には、通常の水素添加処理を行なうことによ
り、主鎖の不飽和結合を飽和させ、ヨウ素価を小さくす
ればよい。
ー粘度ML1+4,(100℃)は、好ましくは10〜3
00、より好ましくは20〜250、特に好ましくは3
0〜200である。ムーニー粘度が小さすぎると加硫物
の機械的物性が劣る場合があり、逆に大きすぎると加工
性に劣る場合がある。
ト化合物、ハイドロタルサイト化合物および水酸化アル
ミニウムゲルから選ばれたものである。
れる化合物である。 一般式1: M2/nO・Al2O3・mSiO2・sH2O (式中、Mは任意の陽イオンであり、例えばNa、K、
Ca、Mg、Ba、Feなどを表し、好ましくはNa、
K、CaおよびBaから選ばれ、nはMの価数、mは2
〜10、sは2〜7である。)
石質凝灰岩より得られるケイ酸アルミニウムを主成分と
する天然ゼオライトでも、純粋な原料から化学的に製造
された合成ゼオライトでもよい。ゼオライト化合物の具
体例としては、Na2O・Al2O3・2SiO2・s
H2O(2≦s≦7)、Na2O・Al2O3・3Si
O2・sH2O(2≦s≦7)、CaO・Al2O3・
3SiO2・sH2O(2≦s≦7)などが挙げられ
る。
2で表される化合物である。 一般式2: MgxZnyAlz(OH)2(x+y)+3z−2C
O3・wH2O (式中、0<x<10、0≦y<10、1≦x+y<1
0、1≦z<5、0≦wである。)
ドロタルサイトでも、純粋な原料から化学的に製造され
た合成ハイドロタルサイトでもよい。ハイドロタルサイ
ト化合物の具体例としては、Mg4.3Al2(OH)
12.6CO3・wH2O(w>0)、Mg4.5Al
2(OH)13CO3・3.5H2O、Mg4.5Al
2(OH)13CO3、Mg4Al2(OH)12CO
3・3.5H2O、Mg6Al2(OH)16CO3・
4H2O、Mg5 Al2(OH)14CO3・4H2
O、Mg3Al2(OH)10CO3・1.7H2
O、Mg3ZnAl2(OH)12CO3などが挙げら
れる。
で表される化合物である。 一般式3: a[M]・Al2O3・b(CO2)・cH2O (式中、[M]は周期律表第1族の金属の酸化物、周期
律表第2族の金属の酸化物および/または有機酸を表
し、aは0または正数、bは正数、cは正数を表す。a
は、好ましくは0≦a<2、より好ましくは0≦a<
1.5、さらに好ましくは0≦a<1である。bは、好
ましくは0.1<b≦1であり、より好ましくは0.1
5<b≦1、さらに好ましくは0.2<b≦1である。
cは、好ましくは2≦c<10、より好ましくは2≦c
<8、さらに好ましくは2≦c≦6である。)
性不飽和カルボン酸金属塩(C)を含有することが好ま
しい。
塩(C)を構成するα,β−エチレン性不飽和カルボン
酸は、少なくとも1価のフリーのカルボキシル基を有す
るものであって、α,β−エチレン性不飽和モノカルボ
ン酸、α,β−エチレン性不飽和ジカルボン酸、α,β
−エチレン性不飽和ジカルボン酸モノエステルなどが例
示される。α,β−エチレン性不飽和モノカルボン酸と
しては、アクリル酸、メタクリル酸、クロトン酸、3−
ブテン酸などが挙げられる。α,β−エチレン性不飽和
ジカルボン酸としては、マレイン酸、フマル酸、イタコ
ン酸などが挙げられる。α,β−エチレン性不飽和ジカ
ルボン酸モノエステルとしては、マレイン酸モノメチ
ル、マレイン酸モノエチル、イタコン酸モノメチル、イ
タコン酸モノエチルなどが挙げられる。これらの中で、
加硫物の強度特性の点からエステル基を持たないα,β
−エチレン性不飽和カルボン酸が好ましく、α,β−エ
チレン性不飽和モノカルボン酸がより好ましく、メタク
リル酸が特に好ましい。
塩(C)を構成する金属としては、加硫物の強度特性の
点から、好ましくは、亜鉛、マグネシウム、カルシウ
ム、バリウム、チタン、クロム、鉄、コバルト、ニッケ
ル、アルミニウム、錫、鉛が挙げられ、より好ましくは
亜鉛、マグネシウム、カルシウム、アルミニウムが挙げ
られ、さらに好ましくは亜鉛、マグネシウム、カルシウ
ムおよびアルミニウムが挙げられ、特に好ましくは亜鉛
である。
塩(C)は、ニトリル基含有共重合ゴム(A)に、α,
β−エチレン性不飽和カルボン酸と前記金属または金属
化合物とを配合して、ゴム組成物の製造時にニトリル基
含有共重合ゴム(A)中で両者を反応させて、金属塩
(C)を生成させてもよい。このような方法で生成され
た金属塩(C)は、細かくなり、分散させやすく好まし
い。金属塩(C)を生成させるのに用いられる金属化合
物としては、前記金属の酸化物、水酸化物、炭酸塩など
が挙げられ、特に酸化亜鉛、炭酸亜鉛が好ましい。
β−エチレン性不飽和カルボン酸と金属または金属化合
物とを配合してα,β−エチレン性不飽和カルボン酸金
属塩(C)を生成させる場合には、α,β−エチレン性
不飽和カルボン酸1モルに対して、金属または金属化合
物を金属量として0.5〜3.2モル、好ましくは0.
7〜2.5モル配合して反応させる。金属または金属化
合物量が少なすぎても多すぎても、α,β−エチレン性
不飽和カルボン酸が金属または金属化合物と反応しにく
くなる。ただし、金属化合物として、酸化亜鉛、炭酸亜
鉛、水酸化亜鉛などを用いる場合は、それら単独でもゴ
ムの配合剤として加硫促進剤として機能するので、上記
範囲の上限を超えても、配合組成によっては問題を生じ
ない場合がある。
い限り、細かなものが好ましく、粒子径20μm以上の
粒子の含有量を5%以下としたものが好ましい。そのた
めには、金属塩(C)をニトリル基含有ゴム(A)に配
合する場合には金属塩を、金属塩(C)をニトリル基含
有ゴム(A)で生成する場合には金属化合物を、風力分
級装置で分級する、ふるい分級装置で分級するなどの方
法によって、細かくすればよい。
量部に対するα,β−エチレン系不飽和カルボン酸金属
塩(C)の含有量は、3〜100重量部、好ましくは1
0〜80重量部、より好ましくは25〜70重量部であ
る。含有量が少なすぎると強度が劣り、逆に多すぎると
混練が困難になる。
使用される配合剤、例えば、カーボンブラック、シリ
カ、短繊維などの補強剤;炭酸カルシウム、クレー、タ
ルク、ケイ酸カルシウムなどの充填剤;可塑剤;顔料;
老化防止剤;粘着付与剤;加工助剤;スコーチ防止剤;
などを含有してもよい。また、ニトリル基含有共重合ゴ
ム(A)以外のゴムや樹脂を本発明の効果を実質的に阻
害しない範囲で含有してもよい。
されず、一般的なゴム組成物の調製方法に従って、各成
分を配合し、混練すればよい。
含有共重合ゴム(A)100重量部当たり、ゼオライト
化合物、ハイドロタルサイト化合物および水酸化アルミ
ニウムゲルから選ばれる受酸剤(B)3〜200重量部
ならびに有機過酸化物加硫剤(D)0.2〜10重量部
を含有するものである。また、前述のゴム組成物と同様
にα,β−エチレン性不飽和カルボン酸金属塩(C)3
〜100重量部含有することが好ましい。
としては、ゴム工業分野で加硫剤として使用されている
ものが好ましく、例えば、ジアルキルパーオキサイド
類、ジアシルパーオキサイド類、パーオキシエステル類
などが挙げられ、好ましくはジアルキルパーオキサイド
類である。ジアルキルパーオキサイド類としては、例え
ば、ジクミルパーオキサイド、ジ−t−ブチルパーオキ
サイド、2,5−ジメチル−2,5−ジ(t−ブチルパ
ーオキシ)−3−ヘキシン、2,5−ジメチル−2,5
−ジ(t−ブチルパーオキシ)ヘキサン、1,3−ビス
(t−ブチルパーオキシイソプロピル)ベンゼンなどが
挙げられる。ジアシルパーオキサイド類として、例え
ば、ベンゾイルパーオキサイド、イソブチリルパーオキ
サイドなどが挙げられる。パーオキシエステル類として
は、例えば、2,5−ジメチル−2,5−ビス(ベンゾ
イルパーオキシ)ヘキサン、t−ブチルパーオキシイソ
プロピルカーボネートなど)などが挙げられる。ニトリ
ル基含有共重合ゴム(A)100重量部に対する有機過
酸化物加硫剤(D)の配合量は、0.2〜10重量部、
好ましくは0.3〜7重量部、特に好ましくは0.5〜
5重量部である。有機過酸化物加硫剤(D)の配合量が
少なすぎると、加硫密度が低下し、圧縮永久ひずみが大
きくなる。有機過酸化物加硫剤(D)の配合量が多すぎ
ると、加硫物のゴム弾性が不十分となる場合がある。
は、通常、加硫助剤を併用する。加硫助剤としては、酸
化亜鉛、酸化マグネシウム、トリアリルシアヌレート、
トリメチロールプロパントリメタクリレート、N,N’
−m−フェニレンビスマレイミドなどを用いることが好
ましい。加硫助剤は、クレー、炭酸カルシウム、シリカ
などに分散させ、ゴム組成物の加工性を改良したものを
使用してもよい。加硫助剤の種類および配合量は特に限
定されず、加硫物の用途、要求性能、加硫剤の種類、加
硫助剤の種類などに応じて決めればよい。
は、一般の加硫性ゴム組成物の調製方法と同じである。
すなわち、有機過酸化物加硫剤(D)、加硫助剤などの
配合以降は、混練中に加硫しないように、加硫開始温度
以下に維持して混練すればよい。
物を加硫したものである。ゴム組成物を加硫する方法
は、加硫性ゴム組成物を加熱すればよい。一般的には、
成形しておいて加熱するか、成形と同時に加熱する。
0℃、より好ましくは130〜195℃、特に好ましく
は140〜190℃である。温度が低すぎると加硫時間
が長時間必要となったり、加硫密度が低くなったりする
場合がある。温度が高すぎる場合は、成形不良になる場
合がある。
形状などにより異なるが、1分間〜4時間が加硫密度と
生産効率の面から好ましい。
加熱、蒸気加熱、オーブン加熱、熱風加熱などのゴムの
加硫に用いられる方法から適宜選択すればよい。
る。その特性を活かして、自動車の潤滑油と接触するゴ
ム部品、例えば、自動車の駆動系のホース、パッキン、
シールなどに使用することができる。
本発明を具体的に説明する。なお、部または配合に関わ
る%は、特に記載しない限り、重量基準である。また、
測定は、下記の方法で行なった。
ス圧10MPaで加硫を行い、ギヤー式オーブンにて1
50℃で2時間二次加硫を行って、厚さ2mmのシート
を得た。このシートを用いて打ち抜いて、JIS K6
251の引張試験用試験片を作製した。この試験片を用
いて、JIS K6251に従い、伸びを測定した。
200mlに1分当たり50mlの空気を低速度で吹き
込む以外は、JIS K6258に従い、試験片を16
8時間浸せきし、浸せき前後の体積を測定し、浸せき前
に対する体積変化率を求めた。また、上記伸び測定と同
様に浸せき後の硬さを測定し、浸せき前に対する伸び変
化率を求めた。試験用潤滑油としては、IRM902
(オイルa)、API・SJ/GF−2級油(ウルトラ
SUPER MILD SJ,本田技研工業社製、4サ
イクル四輪車用エンジンオイル、オイルb)ならびに該
API・SJ/GF−2級油99.6体積%および硝酸
0.4体積%からなる試験油(オイルc)を用いた。体
積変化率および伸び変化の絶対値が小さいほど、耐劣化
油性に優れる。
トリウムを容積比4:3になるように混合し、2Mの水
酸化ナトリウムでpH7.5に調製し、30℃に保っ
た。1リットルの反応槽に水0.5リットルを入れ、強
く攪拌しながら、30℃に保った中に、上記混合液を
0.2リットル/分の流量で加えて、オーバーフローさ
せながら1時間反応させた。オーバーフローして得られ
たサスペンジョンを、減圧脱水して固形状にした後、
0.05Mの塩化カルシウム水溶液を用いて十分に洗浄
してイオン交換し、さらに十分に水洗した後、約70℃
で20時間乾燥させた。
分析の結果、a(CaO)・Al2O3・bCO2・cH2
O(0.05<a<0.15、0.5<b<0.6、
4.5<c<5.0)で示される構造を有しており、B
ET比表面積は約60m2/gであった。また、この化
合物の広角X線回折では、結晶の回折ピークは認められ
なかった。
l 2010H、日本ゼオン社製、アクリロニトリル−
ブタジエン共重合ゴム水素添加物、ヨウ素価11、アク
リロニトリル単位含有量36重量%、ムーニー粘度ML
1+4,(100℃)120〜150)100部に、ゼオ
ライト化合物(ミズカライザーDS、水澤化学工業社
製、Na2O・Al2O3・2SiO2・sH2O、2
≦s≦7)20部、メタクリル酸亜鉛15部、亜鉛華1
号10部、トリス(2−エチルヘキシル)トリメリテー
ト(可塑剤)8部、置換ジフェニルアミン(ナウガード
445、ユニロイヤル社製、老化防止剤)1.5部、2
−メルカプトベンゾチアゾール亜鉛塩(老化防止剤)
1.5部および1,3−ビス(t−ブチルパーオキシイ
ソプロピル)ベンゼン(有機過酸化物)40%品(ハー
キュレス社製、バルカップ40KE)6部(有機過酸化
物量2.4部)を配合し、50℃でロール混練して、加
硫性ゴム組成物を調製した。この加硫性ゴム組成物を1
70℃で20分間、10MPaの圧力でプレスすること
により加硫し、厚さ2mmのシートとし、3号形ダンベ
ルを用いて打ち抜いて、試験片を作製した。この試験片
を用いて、伸びおよび耐劣化油性を測定した。結果を表
1に示す。
(DHT−4A、協和化学工業社製、Mg4.3Al2
(OH)12.6CO3・wH2O、wは正数)を用い
る以外は、実施例1と同様に処理した。結果を表1に示
す。
ニウムゲルを用いる以外は、実施例1と同様に処理し
た。結果を表1に示す。
重合ゴムB(Zetpol 1000L、日本ゼオン社
製、アクリロニトリル−ブタジエン共重合ゴム水素添加
物、ヨウ素価7以下、アクリロニトリル単位含有量44
重量%、ムーニー粘度ML1+4,(100℃)70)を
用いる以外は、実施例1と同様に処理した。結果を表1
に示す。
#50、旭カーボン社製)を用いる以外は、実施例1と
同様に処理した。結果を表1に示す。
外は、実施例1と同様に処理した。結果を表1に示す。
外は、実施例1と同様に処理した。結果を表1に示す。
ト化合物、ハイドロタルサイト化合物および水酸化アル
ミニウムゲルのいずれをも含まないゴム組成物の加硫物
(比較例1〜3)は、耐劣化油性の評価において、体積
変化率の絶対値または伸び変化率の絶対値が大きい場合
がある。
(実施例1〜4)は、耐劣化油性に優れている。
Claims (5)
- 【請求項1】 ヨウ素価100以下、α,β−エチレン
性不飽和ニトリル単量体単位含有量10〜60重量%の
ニトリル基含有共重合ゴム(A)100重量部に対し、
ゼオライト化合物、ハイドロタルサイト化合物および水
酸化アルミニウムゲルから選ばれる受酸剤(B)3〜2
00重量部を含有してなるゴム組成物。 - 【請求項2】 ニトリル基含有共重合ゴム(A)100
重量部に対し、さらにα,β−エチレン性不飽和カルボ
ン酸金属塩(C)3〜100重量部を含有してなる請求
項1記載のゴム組成物。 - 【請求項3】 ニトリル基含有共重合ゴム(A)100
重量部当たり、ゼオライト化合物、ハイドロタルサイト
化合物および水酸化アルミニウムゲルから選ばれる受酸
剤(B)3〜200重量部ならびに有機過酸化物加硫剤
(D)0.2〜10重量部を含有する加硫性ゴム組成
物。 - 【請求項4】 ニトリル基含有共重合ゴム(A)100
重量部に対し、さらにα,β−エチレン性不飽和カルボ
ン酸金属塩(C)3〜100重量部を含有してなる請求
項3記載の加硫性ゴム組成物。 - 【請求項5】 請求項3または4記載の加硫性ゴム組成
物を加硫してなる加硫物。
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