JP2003253112A - 加硫用ゴム組成物およびその加硫物 - Google Patents
加硫用ゴム組成物およびその加硫物Info
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Abstract
に優れたエピハロヒドリン系ゴム組成物およびその架硫
物を提供する。 【解決手段】 (a)エピハロヒドリン系ゴム、
(b)ベンズイミダゾール類、チアゾール類、ジチオカ
ルバミン酸類、キサントゲン酸類、ジチオリン酸類、カ
ルボン酸類、チオール類およびチオフェノール類の亜鉛
塩からなる群より選択される少なくとも一種の有機亜鉛
化合物、(c)金属化合物および無機マイクロポーラス
・クリスタルからなる群より選択される少なくとも一種
の受酸剤、および(d)2,3−ジメルカプトピラジン
類、2,3−ジメルカプトキノキサリン類およびこれら
の誘導体からなる群より選択される少なくとも一種の加
硫剤を含有する加硫用ゴム組成物である。
Description
ムをベ−スとする加硫特性と貯蔵安定性に優れた加硫用
ゴム組成物、および同組成物を加硫してなる加硫ゴム材
料に関する。
性、耐油性、耐オゾン性等を活かして、燃料ホースやエ
アー系ホース、チューブ材料として幅広く使用されてい
る。また、近年ではその半導電特性を活かして、OA機
器用の半導電性ロール、ベルト、ドラム材料としても広
く使用されている。
は、例えばゴム中の不飽和結合を利用する硫黄系加硫
剤、パーオキサイド系加硫剤や、ゴム中のハロゲン基の
反応性を利用するポリアミン類、チアジアゾール類、チ
オウレア類、メルカプトトリアジン類、キノキサリン類
などが知られている。
−ジメルカプトピラジン若しくは2,3−ジメルカプト
キノキサリンまたはその誘導体によって、受酸剤となる
金属化合物あるいはハイドロタルサイト類の存在下に有
効に加硫されうることは既に本出願人により提案されて
いる(特開昭59−227947号、 特開平7−15
7566号公報参照)。
くは2,3−ジメルカプトキノキサリンまたはその誘導
体を用いてエピハロヒドリン系ゴムを加硫する場合に
は、通常、遅延剤としてN−シクロヘキシルチオフタル
イミド等が使用されている。これらゴム組成物の貯蔵安
定性は、短期保存では問題ないものの、長期保存におい
ては、更なる貯蔵安定性の改良が望まれていた。
しては、ジブチルジチオカルバミン酸ニッケル(NB
C)等のニッケル塩が優れた耐熱・耐オゾン老化防止剤
として幅広く使用されている。
ムなど環境負荷物質の低減、全廃などの自主規制や法規
制が行われている。また、重金属低減の観点からニッケ
ル化合物の低減などの動きもある。欧州においては、ニ
ッケル化合物に対するアレルギー問題も議論され、ゴム
配合中に含まれるニッケル化合物についてもその低減や
全廃が望まれている。
若しくは2,3−ジメルカプトキノキサリンまたはその
誘導体を用いてエピハロヒドリン系ゴムを加硫する場合
に、老化防止剤として使用されるジブチルジチオカルバ
ミン酸ニッケル等のニッケル塩を除くあるいは低減する
と、エピハロヒドリン系ゴム配合物の加硫が速くなり、
かつ保存中に加硫が進行して粘度が上昇するなど貯蔵安
定性に問題を生じることがわかった。
鑑み、ことを目的とするものである。
を重ねた結果、エピハロヒドリン系ゴムに特定の有機亜
鉛化合物を配合することにより、上述の目的を達成しう
ることを見出し、本発明を完成した。
は、(a)エピハロヒドリン系ゴム、(b)ベンズイミ
ダゾール類、チアゾール類、ジチオカルバミン酸類、キ
サントゲン酸類、ジチオリン酸類、カルボン酸類、チオ
ール類およびチオフェノール類の亜鉛塩からなる群より
選択される少なくとも一種の有機亜鉛化合物、(c)金
属化合物および無機マイクロポーラス・クリスタルから
なる群より選択される少なくとも一種の受酸剤、および
(d)2,3−ジメルカプトピラジン、2,3−ジメル
カプトキノキサリンおよびこれらの誘導体からなる群よ
り選択される少なくとも一種の加硫剤を含有するもので
ある。
ドリン系ゴム(a)とは、エピハロヒドリン単独重合体
またはエピハロヒドリンと共重合可能な他のエポキシ
ド、例えばエチレンオキサイド、プロピレンオキサイ
ド、アリルグリシジルエーテル等との共重合体をいう。
これらを例示すれば、エピクロルヒドリン単独重合体、
エピブロムヒドリン単独重合体、エピクロルヒドリン−
エチレンオキサイド共重合体、エピブロムヒドリン−エ
チレンオキサイド共重合体、エピクロルヒドリン−プロ
ピレンオキサイド共重合体、エピブロムヒドリン−プロ
ピレンオキサイド共重合体、エピクロルヒドリン−エチ
レンオキサイド−アリルグリシジルエーテル三元共重合
体、エピブロムヒドリン−エチレンオキサイド−アリル
グリシジルエーテル三元共重合体、エピクロルヒドリン
−エチレンオキサイド−プロピレンオキサイド−アリル
グリシジルエーテル四元共重合体、エピブロムヒドリン
−エチレンオキサイド−プロピレンオキサイド−アリル
グリシジルエーテル四元共重合体等を挙げることができ
る。好ましくはエピクロルヒドリン単独重合体、エピク
ロルヒドリン−エチレンオキサイド共重合体、エピクロ
ルヒドリン−エチレンオキサイド−アリルグリシジルエ
ーテル三元共重合体であり、さらに好ましくはエピクロ
ルヒドリン−エチレンオキサイド共重合体、エピクロル
ヒドリン−エチレンオキサイド−アリルグリシジルエー
テル三元共重合体である。
てもよい。また上記共重合体においては、実用的な加硫
速度を確保する見地からエピハロヒドリン成分が少なく
とも10モル%含まれていることが好ましい。
は、通常ムーニー粘度表示でML1 +4 (100 ℃)=30
〜150である。
は、ベンズイミダゾール類、チアゾール類、ジチオカル
バミン酸類、キサントゲン酸類、ジチオリン酸類、カル
ボン酸類、チオール類あるいはチオフェノール類の亜鉛
塩などが挙げられる。
メルカプトベンズイミダゾールの亜鉛塩、2−メルカプ
トベンゾチアゾールの亜鉛塩、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、エチルフェニルジチオカルバ
ミン酸亜鉛、ジベンジルジチオカルバミン酸亜鉛、ペン
タメチレンジチオカルバミン酸亜鉛、ジベンジルジチオ
カルバミン酸亜鉛、ジアミルジチオカルバミン酸亜鉛、
ブチルキサントゲン酸亜鉛、イソプロピルキサントゲン
酸亜鉛、o,o’−ジイソプロピルジチオリン酸亜鉛、
o,o’−ジブチルジチオリン酸亜鉛、2−ベンズアミ
ドチオフェノールの亜鉛塩などが挙げられる。これらは
単独で用いても複数種を併用しても良い。
は、エピハロヒドリン系ゴム100重量部に対して0.
1〜5重量部、好ましくは0.1〜3重量部、より好ま
しくは0.2〜3重量部である。この範囲未満の添加量
ではスコーチ防止および貯蔵安定性の改良効果が少な
く、一方この範囲を越えると、加流物の強度特性が低下
する恐れがある。
金属化合物としては、周期律表第II族(2族および1
2族)金属の酸化物、水酸化物、炭酸塩、カルボン酸
塩、ケイ酸塩、ホウ酸塩、亜リン酸塩、周期律表第IV
族(4族および14族)金属の酸化物、塩基性炭酸塩、
塩基性カルボン酸塩、塩基性亜リン酸塩、塩基性亜硫酸
塩、三塩基性硫酸塩等の金属化合物が挙げられる。
ア、水酸化マグネシウム、水酸化バリウム、炭酸マグネ
シウム、炭酸バリウム、生石灰、消石灰、炭酸カルシウ
ム、ケイ酸カルシウム、ステアリン酸カルシウム、ステ
アリン酸亜鉛、フタル酸カルシウム、亜リン酸カルシウ
ム、亜鉛華、酸化錫、リサージ、鉛丹、鉛白、二塩基性
フタル酸鉛、二塩基性炭酸鉛、ステアリン酸錫、塩基性
亜リン酸鉛、塩基性亜リン酸錫、塩基性亜硫酸鉛、三塩
基性硫酸鉛等を挙げることができる。
ラス・クリスタルが挙げられる。無機マイクロポーラス
・クリスタルとは、結晶性の多孔体を言い、無定型の多
孔体、例えばシリカゲル、アルミナ等とは明瞭に区別で
きるものである。このような無機マイクロポーラス・ク
リスタルの例としては、ゼオライト類、アルミノホスフ
ェート型モレキュラーシーブ、層状ケイ酸塩、合成ハイ
ドロタルサイト、チタン酸アルカリ金属塩等が挙げられ
る。特に好ましい受酸剤としては、合成ハイドロタルサ
イトが挙げられる。
+yは1〜10、zは1〜5の実数、wは0〜10の実
数をそれぞれ示す]で表わされる。一般式(4)で表さ
れるハイドロタルサイト類の例として、 Mg4.5 Al2 (OH)13CO3 ・3.5H2 O Mg4.5 Al2 (OH)13CO3 Mg4 Al2 (OH)12CO3 ・3.5H2 O Mg6 Al2 (OH)16CO3 ・4H2 O Mg5 Al2 (OH)14CO3 ・4H2 O Mg3 Al2 (OH)10CO3 ・1.7H2 O Mg3 ZnAl2 (OH)12CO3 ・wH2 O Mg3 ZnAl2 (OH)12CO3 等を挙げることができる。
型、X型、Y型の合成ゼオライト、ソーダライト類、天
然ないしは合成モルデナイト、ZSM−5などの各種ゼ
オライトおよびこれらの金属置換体であり、これらは単
独で用いても2種以上の組み合わせで用いても良い。ま
た金属置換体の金属はナトリウムであることが多い。ゼ
オライト類としては酸受容能が大きいものが好ましく、
A型ゼオライトが特に好ましい。
ム100重量部に対して0.2〜50重量部、例えば
0.5〜50重量部、特に1〜20重量部である。この
範囲未満の配合量では加硫が不十分となり、一方この範
囲を超えると加硫物が剛直になりすぎてエピハロヒドリ
ン系ゴム加硫物として通常期待される物性が得られなく
なる。
一般式( II) で示される2,3−ジメルカプトピラジ
ン類(すなわち、環に置換基を有していてもよい2,3
−ジメルカプトピラジン)、2,3−ジメルカプトキノ
キサリン類(すなわち、環に置換基を有していてもよい
2,3−ジメルカプトキノキサリン)およびこれらの誘
導体からなる群より選択される少なくとも一種である。
は同一でも異なっていてもよく、水素原子もしくは炭素
数好ましくは1〜8のアルキル基を表す。R1 とR2 は
互いに結合して、置換基を有することもあるベンゼン環
を形成していてもよい。該置換基はハロゲン、ニトロ
基、カルボキシル基、低級アルキル基および低級アルコ
キシ基からなる群より選ばれる少なくとも一つであって
よい。R3 とR4 は同一でも異なっていてもよく、水
素原子、アルカリ金属、
ルボニル基(>C=O)を形成していてもよい。R5
とR6 は同一でも異なっていてもよく、水素原子また
はアルキル基、シクロアルキル基、アリール基およびア
ラルキル基よりなる群から選ばれる炭素数好ましくは1
〜12の基を表す。R5 とR6 が互いに結合して環を
形成していてもよい。またR7 はアルキル基、シクロ
アルキル基、アルケニル基、アリール基およびアラルキ
ル基よりなる群から選ばれる炭素数好ましくは1〜18
の基か、または
ケニレン基からなる群より選ばれる炭素数好ましくは1
〜8の基、またはシクロアルキレン基およびアリーレン
基からなる群より選ばれる炭素数好ましくは6〜12の
基を表す。2,3−ジメルカプトピラジン類および2,
3−ジメルカプトキノキサリン類の誘導体としては、ジ
エステル類が好ましく、特にカーボネート(炭酸エステ
ル)が好ましい。
としては、2,3−ジメルカプトピラジン、ピラジン-
2,3−ジチオカーボネート、5−メチル−2,3−ジ
メルカプトピラジン、5−エチルピラジン−2,3−ジ
チオカーボネート、5,6−ジメチル−2,3−ジメル
カプトピラジン、5,6−ジメチルピラジン−2,3−
ジチオカーボネート、N−メチル−3−(2−メルカプ
トピラジル)スルフェンアミド、N,N−ジシクロヘキ
シル−3−(5−エチル−2−メルカプトピラジル)ス
ルフェンアミド、5−イソプロピル−2−メルカプトピ
ラジル−3−チオールベンゾエート、5,6−ジメチル
−2−メルカプトピラジル−3−チオールセバケート、
2,3−ジメルカプトキノキサリン、キノキサリン−
2,3−ジチオカーボネート、6−エチル−2,3−ジ
メルカプトキノキサリン、6−メチルキノキサリン−
2,3−ジチオカーボネート、6,7−ジ(n−ブチ
ル)−2,3−ジメルカプトキノキサリン、N,N−ジ
シクロヘキシル−3(2−メルカプトキノキサリル)ス
ルフェンアミド、N−(n−ブチル)−3−(6−メチ
ル−2−2−メルカプトキノキサリル)スルフェンアミ
ド、6−イソプロピル−2−メルカプトキノキサリル−
3−チオールアセテート、5,8−ジメチル−2−メル
カプトキノキサリル−3−チオールベンゾエート、6−
イソブチル−2−メルカプトキノキサリル−3−チオー
ルセバケート、6−ブロモ−2,3−ジメルカプトキノ
キサリン、6−メトキシキノキサリン−2,3−ジチオ
カーボネート、6−ニトロ−2,3−ジメルカプトキノ
キサリン、6−カルボキシキノキサリン−2,3−ジチ
オカーボネートなどが挙げられる。
ム100重量部に対して0.1〜10重量部、好ましく
は0.3〜5重量部である。この範囲未満の配合量では
加硫が不十分となり、一方この範囲を超えると加硫物が
剛直になりすぎてエピハロヒドリン系ゴム加硫物として
通常期待される物性が得られなくなる。加硫剤は一種を
単独で用いても、二種以上を組み合わせて用いても良
い。
(すなわち加硫促進剤)および遅延剤を用いることがで
きる。加硫促進剤の例としては、硫黄、チウラムスルフ
ィド類、モルホリンスルフィド類、アミン類、アミンの
弱酸塩類、塩基性シリカ、四級アンモニウム塩類、四級
ホスホニウム塩類、多官能ビニル化合物、メルカプトベ
ンゾチアゾール類、スルフェンアミド類、ジチオカーバ
メート類等を挙げることができる。遅延剤の例としては
N- シクロヘキサンチオフタルイミド類等を挙げること
ができる。特に好ましい促進剤は1, 8−ジアザビシク
ロ(5, 4,0)ウンデセン−7(以下DBUと略)
塩、1, 5−ジアザビシクロ(4, 3,0)ノネン−5
(以下DBNと略)塩およびホワイトカーボンである。
DBU塩は、DBU−炭酸塩、DBU−ステアリン酸
塩、DBU−2−エチルヘキシル酸塩、DBU−安息香
酸塩、DBU−サリチル酸塩、DBU−3−ヒドロキシ
−2−ナフトエ酸塩、DBU−フェノール樹脂塩、DB
U−2−メルカプトベンゾチアゾール塩、DBU−2−
メルカプトベンズイミダゾール塩等であり、DBN塩
は、DBN−炭酸塩、DBN−ステアリン酸塩、DBN
−2−エチルヘキシル酸塩、DBN−安息香酸塩、DB
N−サリチル酸塩、DBN−3−ヒドロキシ−2−ナフ
トエ酸塩、DBN−フェノール樹脂塩、DBN−2−メ
ルカプトベンゾチアゾール塩、DBN−2−メルカプト
ベンズイミダゾール塩等である。
は、エピハロヒドリン系ゴム100重量部に対して0.
1〜5重量部、好ましくは0.2〜3重量部である。
この範囲未満の添加量では、優れた加硫速度を得ること
が困難となり、一方この範囲を越えるとエピハロヒドリ
ン系ゴムのスコーチが速くなり加工性等に問題をきたす
恐れがある。
ホワイトカーボンの例としては、市販の無水ケイ酸、含
水ケイ酸、含水ケイ酸カルシウムなどが挙げられる。特
に速やかな加硫速度を得るためには、塩基性ホワイトカ
ーボンの使用が好ましい。
ドリン系ゴム100重量部に対して1〜50重量部、好
ましくは5〜30重量部である。 この範囲未満の添加
量では、優れた加硫速度を得ることが困難となり、一方
この範囲を越えるとエピハロヒドリン系ゴムのスコーチ
が速くなり加工性等に問題をきたしたり、圧縮永久歪性
の低下を招く恐れがある。
の効果を損なわない限り、上記以外の配合剤、例えば、
滑剤、老化防止剤、酸化防止剤、充填剤、補強剤、可塑
剤、加工助剤、難燃剤、発泡助剤、導電剤、帯電防止剤
等を任意に配合できる。さらに本発明の特性が失われな
い範囲で、当該技術分野で通常行われている、ゴム、樹
脂等のブレンドを行うことも可能である。
ニッケル化合物および鉛化合物を使用せずに構成するこ
ともできる。
ルバミン酸ニッケル等のニッケル化合物を使用しない場
合は、2−メルカプトベンズイミダゾールや、2,2,
4−トリメチル−1,2−ジヒドロキノリン重合体等の
老化防止剤が好適に用いられる。
には、従来ポリマー加工の分野において用いられている
任意の手段、例えばミキシングロール、バンバリーミキ
サー、各種ニーダー類等を用いることができる。本発明
の加硫ゴム材料は、本発明の加硫用ゴム組成物を通常1
00〜200℃に加熱することで得られる。加硫時間は
温度により異なるが、通常0.5〜300分の間であ
る。加硫成型の方法としては、金型による圧縮成型、射
出成型、スチーム缶、エアーバス、赤外線或いはマイク
ロウェーブによる加熱等任意の方法を用いることができ
る。
ム加硫用ゴム組成物からなる層と、未加硫フッ素ゴムま
たはフッ素樹脂からなる層とが加硫接着されてなる加硫
ゴム積層体を提供することも可能である。
系ゴムが使用される分野に広く応用することができる。
例えば、自動車用途などの各種燃料系・エアー系積層ホ
ース、チューブ、ベルト、ダイヤフラム、シール類等の
ゴム材料や、OA機器用の半導電性ロール、ベルト、ド
ラム等のゴム材料、その他 一般産業用機器、装置等の
ゴム材料として有用である。
より具体的に説明する。但し、本発明はその要旨を逸脱
しない限り以下の実施例に限定されるものではない。
びオープンロールで混練し、未加硫ゴムシートを作製し
た。得られた未加硫ゴムシートを170℃で15分プレ
ス加硫し、2mm厚の一次加硫物を得た。さらにこれを
エア・オーブンで150℃で2時間加熱し、二次加硫物
を得た。得られた二次加硫物を用い、引張試験(常態物
性)および耐熱性の評価を行った。各評価試験は順にJ
ISK 6251およびJIS K 6257に記載の
方法に準じて行った。
れた上記未加硫ゴムシートを試験片作製用金型を用いて
直径約29mm、高さ約12.5mmの円柱状試験片を
得た。さらにこれをエア・オーブンで150℃で2時間
加熱することにより二次加硫物を得た。同二次加硫物を
用い、JIS K 6262記載の方法に準じて試験を
行った。
例の試験結果を表2、表4および表6に示す。各表中、
Vmは最低粘度、t5 はJIS K6300のムーニ
ースコーチ試験に定めるムーニースコーチ時間を表す。
初期および3月湿熱保存後(35℃×75%相対湿度)
においてVmおよびt5を測定することにより、未加硫
ゴム組成物の初期安定性および貯蔵安定性について評価
を行った。M100はJIS K6251の引張試験試
験に定める100%伸び時の引張応力、M3 00 はJ
IS K6251の引張試験に定める300%伸び時の
引張応力、T B はJIS K6251の引張試験試験
に定める引張強さ、EB はJIS K6251の引張
試験試験に定める伸び、Hs はJIS K6253の
硬さ試験に定める硬さをそれぞれ意味する。
では、老化防止剤としてジブチルジチオカルバミン酸ニ
ッケルも亜鉛塩も配合しない比較例1あるいは亜鉛塩を
配合せずジブチルジチオカルバミン酸ニッケルのみを配
合した比較例2に比べて、初期のスコーチタイムが長く
かつ湿熱保存後の粘度上昇も小さくなっており、すなわ
ち貯蔵安定性が改良されていることがわかる。
6は老化防止剤としてジブチルジチオカルバミン酸ニッ
ケルを配合しない配合例であるが、比較例1に比べて初
期のスコーチタイム(t5)および貯蔵安定性が改良さ
れていることがわかる。
ーボンを用いた配合例を示すものであるが、表6から実
施例17,18では老化防止剤としてジブチルジチオカ
ルバミン酸ニッケルも亜鉛塩も配合しない比較例3に比
べて、初期のスコーチタイム(t5)および貯蔵安定性
が改良されていることがわかる。
Claims (9)
- 【請求項1】 (a)エピハロヒドリン系ゴム、 (b)ベンズイミダゾール類、チアゾール類、ジチオカ
ルバミン酸類、キサントゲン酸類、ジチオリン酸類、カ
ルボン酸類、チオール類およびチオフェノール類の亜鉛
塩からなる群より選択される少なくとも一種の有機亜鉛
化合物、 (c)金属化合物および無機マイクロポーラス・クリス
タルからなる群より選択される少なくとも一種の受酸
剤、および (d)2,3−ジメルカプトピラジン類、2,3−ジメ
ルカプトキノキサリン類およびこれらの誘導体からなる
群より選択される少なくとも一種の加硫剤を含有するこ
とを特徴とする加硫用ゴム組成物。 - 【請求項2】 有機亜鉛化合物がベンズイミダゾール類
の亜鉛塩であることを特徴とする請求項1に記載の加硫
用ゴム組成物。 - 【請求項3】 有機亜鉛化合物がジチオカルバミン酸類
の亜鉛塩であることを特徴とする請求項1に記載の加硫
用ゴム組成物。 - 【請求項4】 加硫剤が2,3−ジメルカプトピラジン
類のカーボネート化合物もしくは2,3−ジメルカプト
キノキサリン類のカーボネート化合物であることを特徴
とする請求項1〜3のいずれカルに記載の加硫用ゴム組
成物。 - 【請求項5】 加硫剤が6−メチルキノキサリン−2,
3−ジチオカーボネートであることを特徴とする請求項
4に記載の加硫用ゴム組成物。 - 【請求項6】 加硫剤がピラジン- 2,3−ジチオカー
ボネートであることを特徴とする請求項4に記載の加硫
用ゴム組成物。 - 【請求項7】 受酸剤が合成ハイドロタルサイトである
ことを特徴とする請求項1〜6のいずれかに記載の加硫
用ゴム組成物。 - 【請求項8】 さらに、(e)加硫促進剤として、1,
8−ジアザビシクロ(5, 4, 0)ウンデセン−7の
塩、1, 5−ジアザビシクロ(4, 3, 0)ノネン−5
の塩、およびホワイトカーボンからなる群より選択され
る少なくとも一種を含有することを特徴とする請求項1
〜7のいずれかに記載の加硫用ゴム組成物。 - 【請求項9】 請求項1〜8のいずれかに記載の加硫用
ゴム組成物を加硫してなる加硫ゴム材料。
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