JP2004176012A - 耐老化性ゴム材料の製造法 - Google Patents

Abstract

【課題】ゴムの水性ラテックスを用いてゴム層を形成させた場合においても、その成形性を損わずに耐熱性を改善させることができ、また粘着防止剤による粘着防止処理を施した場合にもコストアップにつながらない耐老化性ゴム材料の製造法を提供する。
【解決手段】架橋したゴム材料の表面にアミン系老化防止剤を溶解または分散させた塗布液を塗布した後、８０℃以上の温度に加熱してゴム材料中にアミン系老化防止剤を拡散させて耐老化性ゴム材料を製造する。アミン系老化防止剤と共に粘着防止剤を溶解または分散させた塗布液が用いられた場合には、製品である架橋ゴム材料の粘着防止処理も同時に行われる。。

Description

【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、耐老化性ゴム材料の製造法に関する。さらに詳しくは、成形性を損うことなく耐熱性を改善せしめる耐老化性ゴム材料の製造法に関する。
【０００２】
【従来の技術】
従来から、ゴム材料の耐熱性向上のために、老化防止剤を配合することが行われている。老化防止剤を配合することで、極めて有効な耐熱老化性向上が実現できるが、製品の長寿命化のためにはさらなる耐熱性の向上が求められているのが現状である。
【０００３】
しかしながら、老化防止剤の配合量には適量があり、単純に老化防止剤配合量を増やしてもその増加分に見合った機能向上が望めないことは常識であり、しかも必要以上に老化防止剤を多量に配合すると、架橋阻害や物性低下などを招くことになる。生産性の点からはゴムの高速架橋が求められており、架橋遅延（架橋阻害）は製品コストに影響することになる。そこで、ゴム層中に多量の老化防止剤を配合することなく高速架橋することができ、しかも製品寿命を向上させることが求められている。
【０００４】
また、ゴム材料は、これを金属材料と複合化させて用いられることも多く、その場合には例えば金属板上にゴムの水性ラテックスを塗布し、これを架橋させることにより複合化が行われる場合も多い。この場合には、形成されるゴム層中に老化防止剤を含有せしめるために、ゴムの水性ラテックス中に老化防止剤を添加しなければならないが、老化防止剤を初期添加するとラテックスは分散安定性を失い、ゲル化してゴム材料が成形できない場合があり、一方老化防止剤を添加しなければゴム材料の耐熱性の改善が図れないという問題がある。
【０００５】
一方、一般にゴム材料はその柔軟性のため若干粘着性があり、そこにほこり等の異物が付着したり、触感を悪くしたり、製品同士の粘着をひき起したりするので、この表面粘着性改善のために粘着防止剤を表面コートすることも多く行われている。しかしながら、このような表面粘着防止処理は、ゴム製品のコストアップとなるため、その応用用途が制約されることもしばしばみられる。
【０００６】
【発明が解決しようとする課題】
本発明の目的は、ゴムの水性ラテックスを用いてゴム層を形成させた場合においても、その成形性を損わずに耐熱性を改善させることができ、また粘着防止剤による粘着防止処理を施した場合にもコストアップにつながらない耐老化性ゴム材料の製造法を提供することにある。
【０００７】
【課題を解決するための手段】
かかる本発明の目的は、架橋したゴム材料の表面にアミン系老化防止剤を溶解または分散させた塗布液を塗布した後、８０℃以上の温度に加熱してゴム材料中にアミン系老化防止剤を拡散させて耐老化性ゴム材料を製造することにより達成され、アミン系老化防止剤と共に粘着防止剤を溶解または分散させた塗布液が用いられた場合には、製品である架橋ゴム材料の粘着防止処理も同時に行われる。
【０００８】
【発明の実施の形態】
架橋したゴム材料としては、アクリルゴム、ＮＢＲ、水素化ＮＢＲ、ＳＢＲ、フッ素ゴム等を架橋成形したゴム材料が用いられ、これらのゴム材料中には通常量またはそれ以下のアミン系老化防止剤を既に含有しているものであってもよい。これらのゴム材料表面からはアミン系老化防止剤をさらに拡散させるので、架橋時に配合される老化防止剤を十分にあるいは過剰に配合する必要はなく、これに伴う架橋阻害や物性低下を生じさせることもない。
【０００９】
このように、ゴムの架橋時には老化防止剤を全く含まないかあるいは含んでいても実質的に少量で済むので、老化防止剤による架橋阻害や物性低下を生じさせないばかりではなく、高速架橋を容易とさせる。さらに、表面に塗布された老化防止剤は表面から拡散して行くので、表面付近により多くの老化防止剤が存在することを期待することができ、劇的な耐熱性向上が達成されることになる。一般に、熱老化は空気中の酸素の作用によって生ずるためゴム層の表層部分から進行するが、本発明方法ではその表層部分に多く老化防止剤が偏在することとなるため、単純に均一配合されている場合と比較しても、耐熱性の向上はより有利となる。
【００１０】
特に、ゴム層がパーオキサイド架橋タイプのものや水性エマルジョンから形成される場合には、ゴム中への老化防止剤の直接配合に制約がみられる。すなわち、パーオキサイド架橋タイプのものでは、多くの老化防止剤は有機過酸化物の架橋反応の抑制剤として働いてしまい、結果として有機過酸化物も老化防止剤も配合量に見合うだけの十分な働きを発揮できなくなってしまうことになる。また、水性エマルジョンタイプのものでは、老化防止剤の添加によりゲル化し易いこと前述の如くである。しかるに、本発明方法によれば、ゴムを架橋した後にゴム層中に老化防止剤を塗布、拡散させているので、実質的に架橋阻害や塗液のゲル化などの不具合を生じさせることはない。
【００１１】
このような効果をもたらすゴム材料中へのアミン系老化防止剤の拡散は、架橋したゴム材料の表面にアミン系老化防止剤を溶解または分散させた塗布液を塗布した後、８０℃以上の温度に加熱することにより行われる。
【００１２】
アミン系老化防止剤としては、例えば２，２，４−トリメチル−１，２−ジヒドロキノリン重合体、６−エトキシ−１，２−ジヒドロ−２，２，４−トリメチルキノリン、フェニル−１−ナフチルアミン、低級アルキル化ジフェニルアミン、オクチル化ジフェニルアミン、４，４′−ビス（α，α−ジメチルベンジル）ジフェニルアミン、ｐ−（ｐ−トルエンスルホニルアミド）ジフェニルアミン、Ｎ，Ｎ′−ジ（２−ナフチル）−ｐ−フェニレンジアミン、Ｎ，Ｎ′−ジフェニル−ｐ−フェニレンジアミン、Ｎ−フェニル−Ｎ′−イソプロピル−ｐ−フェニレンジアミン、Ｎ−フェニル−Ｎ′−（１，３−ジメチルブチル）−ｐ−フェニレンジアミン、Ｎ−フェニル−Ｎ′−（３−メタクリロイルオキシ−２−ヒドロキシプロピル）−ｐ−フェニレンジアミン等が用いられる。アミン系以外の老化防止剤、例えばフェノール系やイオウ系の老化防止剤を用いると、耐熱性向上効果はあまりみられない。
【００１３】
これらの老化防止剤は、初期添加分とは別に後添加の老化防止剤として、ゴム層重量に対して約０．１〜１０重量％、好ましくは約０．２〜５重量％の割合で用いられる。これ以下の使用割合では、本発明の目的とする耐熱性の向上効果に乏しく、一方これ以上の割合で用いることは、コスト面からみて現実的ではない。
【００１４】
これらのアミン系老化防止剤と共に、粘着防止剤、例えばパラフィン系ワックス、グラファイト等を併用して、耐熱性の向上と表面粘着性の防止とを同時に図ることもできる。粘着防止剤は、アミン系老化防止剤に対して約０．５〜３００、好ましくは約０．５〜２００の重量比で用いられることが望ましい。
【００１５】
アミン系老化防止剤またはこれと粘着防止剤とは、アセトン、メチルエチルケトン、メチルイソブチルケトン等のケトン類、トルエン等の芳香族炭化水素類、メタノール、エタノール、イソプロパノール等のアルコール類等の少くとも一種に溶解または分散させた塗液として用いられる。これらの有機溶媒が使用できない場合や使用を避けたい場合には、水分散液として用いることもできる。
【００１６】
架橋したゴム材料の表面に、アミン系老化防止剤またはこれと粘着防止剤とを溶解または分散させた塗液（濃度約１〜８０重量％、好ましくは約２〜５０重量％）を塗布する方法としては、スプレー塗布法、デイッピング法、ロールコート法、フローコート法などの通常用いられている方法が用いられる。
【００１７】
塗布後、加熱乾燥させることで老化防止剤（および粘着防止剤）の表面への固定化およびゴム層中への拡散が行われる。その加熱処理温度や時間は、使用されるゴム層の耐熱性や表面層を溶解させる溶媒の種類によっても異なるが、一般には８０〜３００℃で約１０秒間乃至２０分間、好ましくは約２０秒間乃至１０分間である。このような熱処理は、複数回に分けて行うこともできる。
【００１８】
アミン系老化防止剤が拡散されるゴム層は、例えば拡散量をどの厚さの部分でも最低０．５ｐｈｒであるようにした場合には、５〜３００μｍ、好ましくは５〜１５０μｍの厚さで形成されるようにする。ゴム層中への老化防止剤の拡散量は、表面層から漸次減少して行き、約３００μｍ付近では拡散量が１ｐｈｒ程度となるからである。
【００１９】
本発明方法によるゴム層中への老化防止剤（および粘着防止剤）の拡散は、金属−ゴム積層材料のゴム層に有効に適用され、金属と積層されたゴム層の耐熱性（および粘着の防止）の向上が図られる。
【００２０】
【発明の効果】
本発明方法によって、次のような効果が得られる。
（１） 本発明方法では、必要量迄のアミン系老化防止剤をゴム層中に拡散させるという後添加の方法がとられているので、架橋の際に老化防止剤による架橋阻害や物性低下等の悪影響を少くして、耐熱性を向上させることができ、また熱的損傷を受け易い表層部により多くの老化防止剤が拡散されているので、耐熱老化性が効果的に向上することになる。
（２） アミン系老化防止剤を多く初期添加したゴム材料では、架橋が不十分となり材料特性に劣るようになるが（後記比較例２−２）、また反応時間を延長した場合には、老化防止剤の一部が架橋反応に消費されて耐熱性が不十分となるが（比較例２−３）、本発明方法ではこのように初期充填では多くの老化防止剤を添加できないという問題を有効に解決している。
（３） ゴム層をゴムラテックスから形成させる場合にも、水性ラテックス中への老化防止剤の添加はポリマーの凝固をひき起し、そのため有効な老化防止剤の添加を不可能としているが、この問題に対する解決も本発明方法では可能である。
（４） このように、本発明方法では特に水性ラテックスを用いた場合の成形性と耐熱性とを同時に改善せしめているが、さらに老化防止剤と共に粘着防止剤を塗液段階で併用した場合には、さらなる効果を期待することができる。すなわち、老化防止剤と粘着防止剤とを同時処理することにより、耐熱性の向上と粘着防止とを同時に達成させることができ、コストダウンが図られる。
（５） シート状のゴム製品を連続成形し、それをコイル状に巻取るような工程では、粘着防止を主たる目的とする表面保護層を形成することが必須となるが、本発明方法では粘着防止のための特別の処理工程を必要とはしないので、製品コストをアップさせることなく、この種の連続成形を可能としている。
【００２１】
【実施例】
次に、実施例について本発明を説明する。
【００２２】

以上の各成分を１０インチオープンロールで混練し、混練物を１８０℃で８分間プレス架橋した後１７５℃で４時間オーブン架橋して、厚さ２ｍｍのアクリルゴムシートを得た。
【００２３】
得られたアクリルゴムシートを、老化防止剤溶液Ａ（老化防止剤ＣＤの６重量％トルエン溶液）中に５秒間浸漬し、そこから取り出して風乾させた後、１６０℃で１８０秒間の熱処理を施した。この操作によって、ゴムシート中に拡散した老化防止剤量を重量分析法によって求めたところ、約０．５重量部という値が得られ、結局アクリルゴムに対する老化防止剤ＣＤの全充填量は２．５重量部（仕込みベース）となった。
【００２４】
また、次の項目についての試験を行った。
耐熱性：１７５℃、７０時間の空気加熱老化試験を行い、試験前のゴム硬度と試験後
のゴム硬度変化とを測定した
【００２５】
参考例１
実施例１において、老化防止剤溶液Ａ中への浸漬が行われなかった。
【００２６】
比較例１
実施例１において、アクリルゴム混練物中の老化防止剤ＣＤ量を２．５重量部に変更し、老化防止剤溶液Ａ中への浸漬が行われなかった。
【００２７】
以上の各例での測定・評価結果は、次の表１に示される。

【００２８】

以上の各成分を混合して得られたＮＢＲ溶液を、フェノール樹脂系接着剤（モートンインターナショナル社製品シクソン−７）を介して、ＳＰＣＣ鋼板（厚さ２００μｍ）上に８０μｍの厚さで積層し、２２０℃で３０秒間プレス架橋して、金属−ＮＢＲ積層材料を得た。
【００２９】
得られた金属−ＮＢＲ積層材料を、老化防止剤溶液Ｂ（老化防止剤６Ｃ ２重量部とレジノカラー製品Ｇ７９Ｒ粘着防止剤４重量部との６重量％イソプロパノール溶液）中に５秒間浸漬し、そこから取り出して風乾させた後、１８０℃で９０秒間の熱処理を施した。この操作によって、金属−ゴム積層材料のゴム層中に拡散した老化防止剤６Ｃ量を重量分析法によって求めたところ、約２．０重量部という値が得られ、結局ＮＢＲに対する老化防止剤６Ｃの全充填量は４．０重量部（仕込みベース）となった。
【００３０】
また、次の各項目についての試験を行った。
耐熱性：１２０℃、７０時間の空気加熱老化試験を行い、試験前後の鉛筆硬度を測定した
粘着性：プレス架橋時に当て板としてＳＵＳ３０４鋼板を用い、ＮＢＲと当て板との間の粘着の有無を評価した
また、粘着防止剤処理したものについて、２枚の積層材料をＮＢＲ側で重ね合せ、０．５ＭＰａの押付圧でプレスした後、粘着の有無を評価した
【００３１】
比較例２−１
実施例２において、金属−ゴム積層材料の浸漬が老化防止剤溶液Ｂではなく、粘着防止剤溶液（Ｇ７９Ｒ粘着防止剤の４重量％イソプロパノール溶液）を用いて行われた。
【００３２】
比較例２−２
比較例２−１において、ＮＢＲ混練物中の老化防止剤６Ｃ量が４重量部に変更された。
【００３３】
比較例２−３
比較例２−２において、２２０℃でのプレス架橋時間が３０秒間から６０秒間に変更された。
【００３４】
比較例２−４
実施例２において、老化防止剤溶液Ｂ中への浸漬が行われなかった。
【００３５】
実施例３

よりなる水性混合物を、フェノール樹脂系接着剤（シクソンＰ−７）を介してＳＰＣＣ鋼板上に塗布、乾燥させて１２０μｍの厚さで積層し、２２０℃で３０秒間プレス架橋して、金属−ＮＢＲ積層材料を得た。
【００３６】
得られた金属−ＮＢＲ積層材料を、老化防止剤溶液Ｂ中に５秒間浸漬し、そこから取り出して風乾させた後、１８０℃で９０秒間の熱処理を施した。この操作によって、金属−ＮＢＲ積層材料のゴム層中に拡散した老化防止剤６Ｃ量を重量分析法によって求めたところ、約２．０重量部（仕込みベース換算）という値が得られた。
【００３７】
比較例３
実施例３において、水性混合物中に老化防止剤６Ｃ ２重量部（仕込みベース換算）を添加し、これを用いて積層材料を得ようとしたが、水性混合物に老化防止剤６Ｃを添加した段階でポリマーが凝固し、ゴム糊が得られなかった。
【００３８】
以上の実施例２〜３および比較例２−１〜２−４での測定・評価結果は次の表２に示される。

【００３９】
実施例４
前記実施例３と同様の方法で得られた金属−ＮＢＲ積層材料において、１５０μｍの厚さで形成された老化防止剤６Ｃ拡散ゴム層中の老化防止剤濃度分布を知るために、このゴム層をミクロトームで表面から１０μｍ毎の薄片にスライスし、それぞれのカット試科中の老化防止剤を溶媒で抽出し、その量を液体クロマトグラフィー法で定量すると、次の表３に示されるような結果が得られた。なお、カッコ内の値は、仕込みベース換算の重量部である。

Claims (6)

1. 架橋したゴム材料の表面にアミン系老化防止剤を溶解または分散させた塗布液を塗布した後、８０℃以上の温度に加熱してゴム材料中にアミン系老化防止剤を拡散させることを特徴とする耐老化性ゴム材料の製造法。
2. アミン系老化防止剤と共に粘着防止剤を溶解または分散させた塗布液が用いられる請求項１記載の耐老化性ゴム材料の製造法。
3. 金属−ゴム積層材料のゴム層に適用される請求項１または２記載の耐老化性ゴム材料の製造法。
4. ゴム層が水性ラテックスから形成された請求項３記載の耐老化性ゴム材料の製造法。
5. ゴム層がパーオキサイド架橋により形成された請求項１、２または３記載の耐老化性ゴム材料の製造法。
6. ゴム層が５〜３００μｍの厚さで形成された請求項４または５記載の耐老化性ゴム材料の製造法。