JP2008248045A - 油展ゴム組成物及び加硫ゴム - Google Patents
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Abstract
【解決手段】(a)エチレン単位と炭素数3以上のα−オレフィン単位との合計量中のエチレン単位の含有率が50〜65質量%であるエチレン・α−オレフィン・非共役ジエン共重合ゴム100質量部に対して、(b)鉱物油系オイルを130〜200質量部添加してなる油展ゴム組成物。この油展ゴム組成物に対して、架橋剤、及び、該油展ゴム組成物中の(a)共重合ゴム100質量部当たり50〜230質量部の配合量の鉱物油系オイルを添加して、架橋すれば、低い硬度及び優れた耐オイルブリード性を有する加硫ゴムが得られる。
【選択図】なし
Description
ここで、例えば、電子写真装置や各種金融端末機などに使用される給紙または搬送用のゴムロール等のような低硬度のゴム組成物については、硬度を低くして紙類との密着性を高めて、正確に紙類を搬送するために、軟化剤を多量に配合することが行われている。しかし、軟化剤の配合量を増やすとべたつきが生じ、使用に耐えないものとなったり、また、共重合ゴムと軟化剤を均一に混合することが困難となり、混練時間が長くなったり、充填剤等の他の添加剤が分散不良となったり、さらには、分散不良に起因して物理的特性が低下するという問題がある。
また、α−オレフィンの炭素数が4以上20以下、α−オレフィンの含量が20モル%以上50モル%未満、100℃におけるムーニー粘度(ML1+4)が40以上200未満、ヨウ素価が3以上50以下、かつ、ゲルパーミエーションクロマトグラフィーで求めた分子量分布(重量平均分子量/数平均分子量)が3以下であるエチレン/α−オレフィン/非共役ジエン共重合体ゴム100重量部と、軟化剤50重量部以上150重量部以下からなる低硬度ゴム組成物が開示されている(特許文献2)。
さらに、(A)極限粘度(デカリン溶媒中、135℃で測定)が5.5dl/g以上である超高分子量エチレン・α−オレフィン・非共役ジエン共重合ゴム100重量部に対し、(B)鉱物油系伸展油X重量部を含有する油展ゴムであって、油展ゴムのムーニー粘度Y(ML1+4,190℃)と油展量X重量部が、式 Y≧−0.5X+80を満たすことを特徴とする油展ゴムが開示されている(特許文献3)。
そこで、本発明は、低硬度の加硫ゴムの原料になり得る油展ゴム組成物であって、加硫時の混練に必要なトルクを短時間で確実に得ることができ、かつ、軟化剤であるオイルのブリードが生じることのない油展ゴム組成物、及び、該油展ゴム組成物を用いて製造される加硫ゴムを提供することを目的とする。
[1] (a)エチレン単位と炭素数3以上のα−オレフィン単位との合計量中のエチレン単位の含有率が50〜65質量%であるエチレン・α−オレフィン・非共役ジエン共重合ゴム100質量部に対して、(b)鉱物油系オイルを130〜200質量部添加してなる油展ゴム組成物。
[2] 上記[1]に記載の油展ゴム組成物に対して、架橋剤、及び、該油展ゴム組成物中の(a)共重合ゴム100質量部当たり50〜230質量部の配合量の鉱物油系オイルを添加して、架橋して得られる加硫ゴム。
[3] 上記加硫ゴムは、硬度(JIS A)が30以下である上記[2]に記載の加硫ゴム。
[4] (a)エチレン単位と炭素数3以上のα−オレフィン単位との合計量中のエチレン単位の含有率が50〜65質量%であるエチレン・α−オレフィン・非共役ジエン共重合ゴム100質量部に対して、(b)鉱物油系オイルを130〜200質量部添加して、伸展し、伸展ゴム組成物を得ることを特徴とする油展ゴム組成物の製造方法。
[5] (a)エチレン単位と炭素数3以上のα−オレフィン単位との合計量中のエチレン単位の含有率が50〜65質量%であるエチレン・α−オレフィン・非共役ジエン共重合ゴム100質量部に対して、(b)鉱物油系オイルを130〜200質量部添加して、伸展し、油展ゴム組成物を得る工程と、
上記油展ゴム組成物に対して、架橋剤、及び、該油展ゴム組成物中の(a)共重合ゴム100質量部当たり50〜230質量部の配合量の鉱物油系オイルを添加して架橋し、加硫ゴムを得る工程と
を含む加硫ゴムの製造方法。
本発明の油展ゴム組成物を用いて製造される加硫ゴムは、低い硬度と良好な機械的特性を有するため、ゴムロール等の用途に好適に用いることができる。
本発明の油展ゴム組成物は、(a)エチレン単位と炭素数3以上のα−オレフィン単位との合計量中のエチレン単位の含有率が50〜65質量%であるエチレン・α−オレフィン・非共役ジエン共重合ゴム100質量部に対して、(b)鉱物油系オイルを130〜200質量部添加してなるものである。
本発明で用いられる(a)エチレン・α−オレフィン・非共役ジエン共重合ゴムは、エチレン単位の含有率が50〜65質量%のものである。該含有率が50質量%未満では、共重合ゴムの分子量を上げることが困難であり、極限粘度〔η〕(デカリン溶媒中、135℃で測定)が4.0以上の共重合ゴムを得ることができない。すなわち、油展ゴム組成物を用いて製造されるゴムロール等の用途に適する加硫ゴムを得ようとする本発明の目的に合わないことがある。該含有率が65質量%を超えると、油展ゴム組成物に架橋剤及び鉱物油系オイルを添加して混練りし、架橋を行なうときに、混練性や耐オイルブリード性が悪化する傾向がある。
(a)エチレン・α−オレフィン・非共役ジエン共重合ゴム(本明細書中において、(a)共重合ゴムともいう。)は、エチレン、α−オレフィン、及び非共役ジエン化合物を共重合してなるゴムである。
α−オレフィンとしては、炭素数3〜20のものが好ましく、例えば、プロピレン、1−ブテン、1−ペンテン、1−ヘキセン、1−ヘプテン、1−オクテン、1−デセンなどが挙げられる。中でも、入手の容易性等の観点から、プロピレン、1−ブテン、1−ヘキセン、1−オクテンがより好ましく、プロピレンがさらに好ましい。これらのα−オレフィンは、単独でまたは2種以上を併用することができる。
中でも、5−エチリデン−2−ノルボルネン、ジシクロペンタジエン、5−ビニル−2−ノルボルネン、7−メチル−1,6−オクタジエン、5−メチル−1,4−ヘキサジエン等が好ましく、5−エチリデン−2−ノルボルネンがさらに好ましい。
これらの非共役ジエン化合物は、単独でまたは2種以上を併用することができる。
(a)共重合体ゴム中の非共役ジエン化合物単位の含量は、ヨウ素価として表わすことができる。ヨウ素価は、好ましくは0〜50、より好ましくは5〜40である。該値をこの範囲内とすれば、加硫ゴムとしての性能を発揮する架橋密度を得ることができる点で好ましい。
パラフィン系伸展油としては、出光興産(株)製の、ダイアナプロセスオイルPW−90,PW−380,PS−32,PS−90,PS−430、富士興産(株)製の、フッコールプロセスP−100,P−200,P−300,P400,P−500、日鉱共石(株)製の、共石プロセスP−200,P−300,P−500,共石EPT750,同1000,共石プロセスS90、シェル化学(株)製の、ルブレックス26,同100,同460、エクソンモービル(有)製の、エッソプロセスオイル815,同845,同B−1、エクソンモービル(有)製のナプレックス32、日石三菱(株)〔旧三菱石油(株)〕製の三菱10ライトプロセス油などが挙げられる。
また、油展ゴム組成物は、(a)共重合ゴムと(b)鉱物油系オイルとを溶融状態でブレンドして調製することもできる。この場合、ブレンド手段としては、単軸押し出し機、二軸押し出し機、バンバリー、ロール、ニーダー、プラストミルなどが採用される。溶融混練温度は60〜180℃が好適である。
なお、(a)エチレン・α−オレフィン・非共役ジエン共重合ゴムは、気相重合法、溶液重合法、スラリー重合法などの公知の重合方法で、例えば、バナジウム系、チタン系、メタロセン系等の触媒を用いて重合することができる。
なお、油展ゴム組成物は、通常、エチレン・α−オレフィン・非共役ジエン共重合ゴム及び鉱物油系オイルのみからなる。すなわち、油展ゴム組成物の調製時には、通常、エチレン・α−オレフィン・非共役ジエン共重合ゴムと鉱物油系オイル以外の成分は配合しない。ただし、必要に応じて、油展ゴム組成物の調製時に他の成分を配合することは可能である。この場合、他の成分(例えば、老化防止剤等)の配合割合は、油展ゴム組成物中、好ましくは5質量%以下である。
本発明の加硫ゴムは、上述の油展ゴム組成物に対して、架橋剤と、該油展ゴム組成物中の(a)共重合ゴム100質量部当たり50〜230質量部の配合量の鉱物油系オイルと、必要に応じて配合される充填剤等を添加してなるものを、架橋することによって得られる。
油展ゴム組成物に添加される鉱物油系オイルの例としては、上述の油展ゴム組成物の調製時に用いる鉱物油系オイルの例示物と同じものが挙げられる。なお、油展ゴム組成物に添加される鉱物油系オイルは、油展ゴム組成物の調製時に用いる鉱物油系オイルと同じでもよいし異なってもよい。
鉱物油系オイルの配合量は、油展ゴム組成物中の(a)共重合ゴム100質量部に対して、50〜230質量部、好ましくは60〜210質量部、より好ましくは70〜200質量部である。該配合量を上記の範囲内とすることにより、良好な混練性及び耐オイルブリード性、さらには、加硫ゴムの低硬度及び良好な機械的特性を得ることができる。
架橋剤として有機過酸化物を用いる場合、その配合量は、油展ゴム中の(a)共重合ゴム100質量部に対して、通常、0.1〜15質量部、好ましくは0.5〜10質量部である。
加硫剤としてイオウまたはイオウ系化合物を用いる場合、必要に応じて、加硫促進剤、加硫助剤等を併用することができる。
加硫促進剤の配合量は、油展ゴム組成物中の(a)共重合ゴム100質量部に対して、通常、0.1〜20質量部、好ましくは0.2〜10質量部である。
加硫助剤としては、酸化マグネシウム、亜鉛華などの金属酸化物を挙げることができるが、亜鉛華の使用が好ましい。
加硫助剤の配合量は、油展ゴム組成物中の(a)共重合ゴム100質量部に対して、通常、1〜20質量部、好ましくは3〜10質量部である。
架橋助剤の配合量は、油展ゴム組成物中の(a)共重合ゴム100質量部に対して、通常、0.1〜20質量部、好ましくは0.1〜10質量部である。
充填剤としては、カーボンブラック、微粉ケイ酸、ガラス粉末、ガラスビーズ、マイカ、炭酸カルシウム、チタン酸カリウムウイスカー、タルク、クレー、硫酸バリウム、ガラスフレーク、フッ素樹脂などを挙げることができる。
中でも、カーボンブラックは、加硫ゴムの機械的強度の向上、及び加硫ゴムの製造コストの点から好ましく用いられる。カーボンブラックには、SRF、GPF、FEF、HAF、ISAF、SAF、FT、MTなどの種類があり、いずれも使用することができるが、中でもSRF、FEF、GPFの使用が好ましい。
充填剤の配合量は、(A)油展ゴム中の(a)共重合ゴム100質量部に対して、通常、5〜300質量部、好ましくは20〜200質量部、より好ましくは55〜150質量部である。該配合量が5質量部未満であると、充填剤の添加の目的(機械的強度の向上等)を十分に達成することができない。該配合量が300質量部を超えると、低硬度ゴムを得るために多量の鉱物油系オイルを配合する必要が生じ、混練り性が悪化する。
具体的には、まず、油展ゴム組成物に他の成分を添加し、例えば、オープンロールミル、バンバリーミキサー、ニーダーなどを用いて混練することによって、ゴム組成物を調製する。その後、ゴム組成物を押出機や金型により所望の形状に成形後、高周波加熱装置、エアーオーブン、PCM、LCMなどの加熱装置によって加硫すれば、加硫ゴムからなる製品を得ることができる。
得られる加硫ゴムは、非常に低い硬度を有するものである、加硫ゴムの硬度(JIS A;デュロAともいう。)は、好ましくは30以下、より好ましくは20以下、さらに好ましくは15以下、特に好ましくは12以下である。
[油展ゴム組成物の調製]
反応媒体としてn−ヘキサンを収容した攪拌重合槽内において、単量体としてエチレン、プロピレン、及び5−エチリデン−2−ノルボルネン(ENB)、触媒として三塩化オキシバナジウム及びエチルアルミニウムセスキクロリドを用い、かつ、分子量調節剤として水素ガスを用いて、一般的な溶液重合法により、共重合ゴムを含むポリマー溶液を得た後、この共重合ゴム(エチレン・プロピレン・非共役ジエン共重合ゴム)を含むn−ヘキサン溶液中に、鉱物油系オイルとしてパラフィン系オイル(ダイアナプロセスオイルPW90(商品名:出光興産社製))を、共重合ゴム100質量部当たり表1に示す量(質量部)だけ添加して、攪拌し、スチームストリッピングにより油展ゴム組成物を得た。
油展ゴム組成物の特性値は、以下のようにして求めた。
(エチレン含量)
鉱物油系オイルを添加する前のポリマー溶液を乾燥させるか、または、油展ゴムをエタノール/トルエンの質量比が3/1である混合液にて沸点抽出した後、オイル抽出されたゴム分を乾燥させて、共重合ゴムを得た後、この共重合ゴムを対象にして、赤外線吸収スペクトル法によりエチレン含量を測定した。
(ヨウ素価)
前記の「エチレン含量」の測定対象を得る方法と同様にして共重合ゴムを得た後、この共重合ゴムを対象にして、ヨウ素価を測定した。
(極限粘度[η])
JIS K7367−3に準拠して、デカリン(デカヒドロナフタリン)を溶媒として用い、測定温度135℃で、ウベローデ形粘度計No.0Bにより溶液粘度を測定し、極限粘度を求めた。
(ムーニー粘度ML1+4,125℃)
測定温度125℃、予熱時間1分、ロータ回転時間4分で測定した。
表1に記載のEPDM(1)を用い、EPDM(1)251部、亜鉛華5部、ステアリン酸1部、SRFカーボン60部、軟化剤169部、及び重質炭酸カルシウム30部を、容量1.7リットルのバンバリーミキサーを使用し、70℃に温度を調整して混練し、混合物を得た。得られた混合物に対して、硫黄1.5部、促進剤CZ1.5部、促進剤BZ1.5部、促進剤TRA0.7部、促進剤TET0.7部を添加し、オープンロールで50〜70℃、約6分間混練することにより、ゴム組成物を得た。なお、各種配合成分としては、以下の(1)〜(11)に示すものを使用した。
(1)亜鉛華:商品名「酸化亜鉛2種」(白水化学工業社製)
(2)ステアリン酸:商品名「ルナックS30」(花王社製)
(3)SRFカーボン:商品名「シーストS」(東海カーボン社製)
(4)重質炭酸カルシウム:商品名「スーパーS」(丸尾カルシウム社製)
(6)後添加のオイル:商品名「ダイアナプロセスPW380」(出光興産社製)
(7)加硫促進剤:商品名「ノクセラーCZ」(大内新興社製)
(8)加硫促進剤:商品名「ノクセラーBZ」(大内新興社製)
(9)加硫促進剤:商品名「ノクセラーTRA」(大内新興社製)
(10)加硫促進剤:商品名「ノクセラーTET」(大内新興社製)
(11)加硫剤:商品名「イオウ」(鶴見化学工業社製)
得られたゴム組成物及び加硫ゴムの物性を次のようにして評価した。評価結果を表2に示す。
(1)混練性
1.7Lのバンバリーミキサーを使用し、70℃で6〜30分間混練し、練り時間を判定基準とした。トルクが急上昇して、練り時間が10分以内のものを「○」(良好)、トルクの上昇が遅く、練り時間が10分を超え、15分以内のものを「△」(やや不良)、トルクの上昇が非常に遅く、練り時間が15分を超えるものを「×」(不良)、混練できないものを「混練不可」として評価した。
(2)硬度
JIS K6253に準拠し、試験片のスプリング硬さ(JIS A硬度;デュロA硬度)を測定した。
(3)耐オイルブリード性
JISK6262に規定の大型試験片を用い、70℃、25%圧縮した状態で10日間放置後、開放し、試験片表面の液状物の有無にて評価した。
液状物が無い場合を「○」、液状物が微量の場合を「△」、液状物が多量の場合を「×」として評価した。
表2に示す配合処方とすること以外は、前述の実施例1と同様にして、ゴム組成物、及び試験片(加硫ゴムシート)、及びブロック状試験片を作製した。ゴム組成物の混練性、及び、作製した試験片(加硫ゴムシート)及びブロック状試験片の硬度、耐オイルブリード性の評価結果を、表2に示す。
Claims (5)
- (a)エチレン単位と炭素数3以上のα−オレフィン単位との合計量中のエチレン単位の含有率が50〜65質量%であり、かつ、極限粘度〔η〕(デカリン溶媒中、135℃で測定)が4.0〜7.5dl/gであるエチレン・α−オレフィン・非共役ジエン共重合ゴム100質量部に対して、(b)鉱物油系オイルを130〜200質量部添加してなる油展ゴム組成物。
- 請求項1に記載の油展ゴム組成物に対して、架橋剤、及び、該油展ゴム組成物中の(a)共重合ゴム100質量部当たり50〜230質量部の配合量の鉱物油系オイルを添加して、架橋して得られる加硫ゴム。
- 上記加硫ゴムは、硬度(JIS A)が30以下である請求項2に記載の加硫ゴム。
- (a)エチレン単位と炭素数3以上のα−オレフィン単位との合計量中のエチレン単位の含有率が50〜65質量%であるエチレン・α−オレフィン・非共役ジエン共重合ゴム100質量部に対して、(b)鉱物油系オイルを130〜200質量部添加して、伸展し、伸展ゴム組成物を得ることを特徴とする油展ゴム組成物の製造方法。
- (a)エチレン単位と炭素数3以上のα−オレフィン単位との合計量中のエチレン単位の含有率が50〜65質量%であるエチレン・α−オレフィン・非共役ジエン共重合ゴム100質量部に対して、(b)鉱物油系オイルを130〜200質量部添加して、伸展し、油展ゴム組成物を得る工程と、
上記油展ゴム組成物に対して、架橋剤、及び、該油展ゴム組成物中の(a)共重合ゴム100質量部当たり50〜230質量部の配合量の鉱物油系オイルを添加して架橋し、加硫ゴムを得る工程と
を含む加硫ゴムの製造方法。
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