JP2012229335A - クロロスルホン化ポリエチレンゴムラテックス - Google Patents

クロロスルホン化ポリエチレンゴムラテックス Download PDF

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Abstract

【課題】クロロスルホン化ポリエチレンゴムラテックスについて、機械的安定性を損なわずに、それを用いたレゾルシン−ホルマリン−ラテックス接着剤の耐熱接着力、特に、水素化アクリロニトリル・ブタジエン系ゴムに対する耐熱接着力を高める。
【解決手段】クロロスルホン化ポリエチレンゴムラテックスは、水性分散媒と、クロロスルホン化ポリエチレンゴムと、水素化アクリロニトリル・ブタジエン系ゴムと、クロロスルホン化ポリエチレンゴムおよび水素化アクリロニトリル・ブタジエン系ゴムを水性分散媒中において乳化分散するための界面活性剤とを含む。クロロスルホン化ポリエチレンゴム100質量部に対する水素化アクリロニトリル・ブタジエン系ゴムの含有量は、3〜130質量部である。界面活性剤は、ポリオキシアルキレンアルキルエーテル硫酸塩、ジアルキルスルホコハク酸塩および脂肪酸塩のうちから選ばれた少なくとも1種類のものが好ましい。
【選択図】なし

Description

本発明は、ラテックス、特に、クロロスルホン化ポリエチレンゴムラテックスに関する。
工業用ゴム製品において用いられるゴム材料として、エチレン−プロピレン−ジエンゴム(EPDM)、スチレン−ブタジエンゴム(SBR)、天然ゴム(NR)、ニトリルブタジエンゴム(NBR)、水素化アクリロニトリル・ブタジエン系ゴム(HNBR)およびクロロプレンゴム(CR)等の多くのゴム材料が用いられている。このうち、EPDMおよびHNBRは、耐熱性、耐オゾン性、耐磨耗性および電気的性質等において優れた特性を示すことから、例えば、窓枠、ブレーキホースおよびタイミングベルト等の自動車用部品において幅広く使用されている。特に、HNBRは、EPDMよりも耐熱老化性(日本工業規格 JIS B2410参照)に優れていることから、最近は自動車用部品において用いられるゴム材料の主流になりつつある。
ゴム材料を用いた自動車用部品等の一部、例えばタイミングベルトは、強度や耐久性を高めること等を目的として、ゴム材料に補強繊維の布帛を複合した材料を用いるのが一般的である。そして、このような複合材料では、通常、接着剤を用いてゴムと布帛とが結合されており、接着剤として耐熱性、耐候性、耐オゾン性、耐薬品性、耐摩耗性および耐屈曲疲労性等に優れた膜を形成可能なことから、クロロスルホン化ポリエチレンゴムラテックスをラテックス成分として用いた接着剤、例えば、レゾルシン−ホルマリン−ラテックス接着剤(以下、「RFL接着剤」という場合がある。)が多用されている。
しかし、クロロスルホン化ポリエチレンゴムラテックスをラテックス成分として用いた接着剤は、EPDMに対して良好な接着力を示すのに対し、HNBRに対する接着力が不十分である。特に、当該接着剤は、長時間高熱下に置いたときの接着力(耐熱接着力)が不十分なことから、タイミングベルトのような高温雰囲気下で長時間酷使される製品に不向きである。
そこで、クロロスルホン化ポリエチレンゴムラテックスをラテックス成分として用いた接着剤の接着力の改善が試みられている。例えば、特許文献1には、ニトロソ化合物や金属酸化物を添加することが記載されている。また、特許文献2には、金属酸化物やフェノール系一次酸化防止剤を添加することで耐熱性、耐候性を高めることが記載されている。さらに、特許文献3には、ムーニー粘度が100以上のアミン類等の有機化合物を添加することで低温で架橋させることが記載されている。
一方、クロロスルホン化ポリエチレンゴムラテックスは、輸送時や使用時等において様々な機械的操作を受けるため、他のラテックスと同じく、機械的操作に対して充分に耐え得る安定性が求められる。例えば、クロロスルホン化ポリエチレンゴムラテックスは、RFL接着剤の調製時にレゾルシンおよびホルマリンと混合して攪拌されるが、その攪拌時にラテックス粒子が強い機械的剪断力を受けることから、機械的安定性が不十分なときはラテックス粒子が互いに接触したり融着したりすることで凝集物が生成し、それがRFL接着剤の特性を損なう可能性がある。
ところが、特許文献1〜3において、クロロスルホン化ポリエチレンゴムラテックスの機械的安定性は考慮されていない。
特表平8−509520号公報 特開昭61−51042号公報 特開2007−224244号公報
本発明の目的は、クロロスルホン化ポリエチレンゴムラテックスについて、機械的安定性を損なわずに、それを用いた接着剤の接着力、特に耐熱接着力を高めることにある。
本発明者らは、上記課題を解決すべく検討した結果、クロロスルホン化ポリエチレンゴムに対して特定量の水素化アクリロニトリル・ブタジエン系ゴムを用いて得られたクロロスルホン化ポリエチレンゴムラテックスは、機械的安定性に優れ、RFL接着剤等の接着剤のラテックス成分として用いた場合に耐熱接着性を高めることができることを見出し、本発明を完成した。
すなわち、本発明は、クロロスルホン化ポリエチレンゴムラテックスに関するものであり、このラテックスは、水性分散媒と、クロロスルホン化ポリエチレンゴムと、水素化アクリロニトリル・ブタジエン系ゴムと、クロロスルホン化ポリエチレンゴムおよび水素化アクリロニトリル・ブタジエン系ゴムを水性分散媒中において乳化分散するための界面活性剤とを含み、クロロスルホン化ポリエチレンゴム100質量部に対して水素化アクリロニトリル・ブタジエン系ゴムを3〜130質量部含む。
ここで、水素化アクリロニトリル・ブタジエン系ゴムは、例えば、カルボキシル基変性水素化アクリロニトリル・ブタジエン系ゴムである。
また、界面活性剤は、例えば、ポリオキシアルキレンアルキルエーテル硫酸塩、ジアルキルスルホコハク酸塩および脂肪酸塩からなる群から選ばれた少なくとも1種である。
本発明のクロロスルホン化ポリエチレンゴムラテックスは、ジエチルジチオカルバミン酸亜鉛、テトラメチルチウラムジスルフィドおよびN−シクロヘキシル−2−ベンゾチアゾリルスルフェンアミドからなる群から選ばれた少なくとも1種の加硫剤をさらに含んでいてもよい。
他の観点に係る本発明は、クロロスルホン化ポリエチレンゴムラテックスの製造方法に関するものであり、この製造方法は、界面活性剤の存在下において、有機溶剤に溶解したクロロスルホン化ポリエチレンゴムおよび水素化アクリロニトリル・ブタジエン系ゴムを水性分散媒に分散して乳濁液を調製する工程と、乳濁液から有機溶剤を除去する工程とを含み、クロロスルホン化ポリエチレンゴム100質量部に対して水素化アクリロニトリル・ブタジエン系ゴムを3〜130質量部用いる。
ここで用いられる有機溶剤は、例えば、芳香族炭化水素系溶剤および脂環式炭化水素系溶剤のうちの少なくとも1種とアルコール系溶剤との混合溶剤である。
さらに他の観点に係る本発明は、レゾルシン−ホルマリン−ラテックス接着剤に関するものであり、この接着剤は、本発明のクロロスルホン化ポリエチレンゴムラテックスをラテックス成分として含む。
本発明のクロロスルホン化ポリエチレンゴムラテックスは、クロロスルホン化ポリエチレンゴムに対して特定量の水素化アクリロニトリル・ブタジエン系ゴムを用いているため、機械的安定性が良好でありながら、それをラテックス成分として用いた接着剤の接着力、特に耐熱接着力を高めることができる。
本発明に係るクロロスルホン化ポリエチレンゴムラテックスの製造方法は、クロロスルホン化ポリエチレンゴムに対して特定量の水素化アクリロニトリル・ブタジエン系ゴムを用いているため、本発明のクロロスルホン化ポリエチレンゴムラテックスを製造することができる。
本発明のレゾルシン−ホルマリン−ラテックス接着剤は、本発明のクロロスルホン化ポリエチレンラテックスをラテックス成分として含むため、機械的安定性が良好でありながら、接着力、特に耐熱接着力が良好である。
本発明のクロロスルホン化ポリエチレンゴムラテックスは、水性分散媒、クロロスルホン化ポリエチレンゴム、水素化アクリロニトリル・ブタジエン系ゴムおよび界面活性剤を含むものである。
ここで用いられる水性分散媒は、ラテックス用として通常用いられる水、例えば、水道水、工業用水、イオン交換水、脱イオン水および純水などの各種の水であるが、脱イオン水および純水が好ましい。水性分散媒は、本発明の目的を阻害しない範囲において、必要に応じ、消泡剤、防かび剤および顔料等が適宜添加されていてもよい。
クロロスルホン化ポリエチレンゴムは、市販されているものを使用することができ、例えば、デュポンダウエラストマージャパン株式会社の商品名「ハイパロン」や東ソー株式会社の商品名「TOSO−CSM」等が挙げられる。また、クロロスルホン化ポリエチレンゴムは、公知の方法により製造したものを使用してもよい。例えば、ポリエチレンを四塩化炭素に溶解することで得られた溶液を高温、高圧下で塩素ガスと二酸化硫黄の混合体にさらした後、四塩化炭素を除去すると、粉末状のクロロスルホン化ポリエチレンゴムが得られる。
クロロスルホン化ポリエチレンゴムの塩素含有量は20〜50質量%が好ましく、20〜30質量%がより好ましい。また、クロロスルホン化ポリエチレンゴムの硫黄含有量は0.5〜2.0質量%が好ましく、0.8〜1.5質量%がより好ましい。クロロスルホン化ポリエチレンゴムは、塩素含有量等が異なる2種類以上のものが併用されてもよい。
なお、クロロスルホン化ポリエチレンゴムの塩素含有量および硫黄含有量の上述の好ましい範囲は、本発明のクロロスルホン化ポリエチレンゴムラテックスをRFL接着剤のラテックス成分として用いることを想定した場合のものであり、各範囲を上記のように設定することで接着力、特に耐熱接着力が良好なRFL接着剤を得ることができる。
水素化アクリロニトリル・ブタジエン系ゴムは、市販されているものを使用することができ、例えば、日本ゼオン株式会社の商品名「ゼットポ−ル」やランクセス株式会社の商品名「テルバン」等が挙げられる。
また、水素化アクリロニトリル・ブタジエン系ゴムは、通常の重合方法により製造された各種のアクリロニトリル・ブタジエン系ゴムを通常の方法により水素化することで製造したものを使用してもよい。例えば、ブタジエン−アクリロニトリル共重合ゴムやイソプレン−ブタジエン−アクリロニトリル共重合ゴム等のアクリロニトリル−共役ジエン共重合ゴムの共役ジエン単位の水素化、ブタジエン−エチレン−アクリロニトリル共重合ゴム等のアクリロニトリル−共役ジエン−エチレン性不飽和モノマー三元共重合ゴムの共役ジエン単位の水素化、および、ブタジエン−メチルメタクリレート−アクリロニトリル共重合ゴム等のアクリロニトリル−共役ジエン−カルボキシル基含有エチレン性不飽和モノマー共重合ゴム、すなわち、カルボキシル基変性三元系共重合ゴムの共役ジエン単位の水素化等により製造することができる。
水素化アクリロニトリル・ブタジエン系ゴムのアクリロニトリル含量は、20〜55質量%が好ましく、25〜50質量%がより好ましい。アクリルニトリル含量が55質量%を超える場合は、水素化アクリロニトリル・ブタジエン系ゴムのゴム的性質が損なわれる可能性がある。一方、アクリルニトリル含量が20質量%未満の場合は、本発明のクロロスルホン化ポリエチレンゴムラテックスをRFL接着剤のラテックス成分として用いたときに、当該接着剤の耐油性を損なう可能性がある。
また、水素化アクリロニトリル・ブタジエン系ゴムは、RFL接着剤のラテックス成分として用いる場合、アクリロニトリル・ブタジエン系ゴムの炭素−炭素二重結合部分の水素化率が70%以上のものが好ましく、85%以上のものがより好ましく、90%以上のものが特に好ましい。この水素化率が70%未満の場合、RFL接着剤の耐熱接着性が損なわれる可能性がある。
さらに、水素化アクリロニトリル・ブタジエン系ゴムは、RFL接着剤のラテックス成分として用いる場合、上述のカルボキシル基変性三元系共重合ゴム、特に、ブタジエン−メチルメタクリレート−アクリロニトリル共重合ゴムの共役ジエン単位を水素化したカルボキシル基変性水素化アクリロニトリル・ブタジエン系ゴムを選択するのが特に好ましい。この場合、本発明のクロロスルホン化ポリエチレンゴムラテックスをラテックス成分として用いたRFL接着剤は、耐熱接着力をさらに高めることができる。
界面活性剤は、水性分散媒中においてクロロスルホン化ポリエチレンゴムおよび水素化アクリロニトリル・ブタジエン系ゴムを乳化分散するためのものであり、特に種類が限定されるものではないが、通常、アニオン系界面活性剤やノニオン系界面活性剤が好ましい。
好ましいアニオン系界面活性剤としては、例えば、ポリオキシアルキレンアルキルエーテル硫酸塩、ポリオキシアルキレンアルキルフェニルエーテル硫酸塩、アルキルベンゼンスルホン酸塩、アルキルナフタレンスルホン酸塩、アルキルジフェニルスルホン酸塩、α−オレフィンスルホン酸塩、アルキル硫酸エステル塩、ナフタレンスルホン酸塩ホルマリン縮合物、ジアルキルスルホコハク酸塩、ポリオキシエチレンアルキルエーテル酢酸塩、ロジン酸塩および脂肪酸塩等が挙げられる。これらのアニオン系界面活性剤は、2種以上のものが併用されてもよい。
なお、アニオン系界面活性剤として特に好ましいものは、乳化分散性が良好で安定性に優れたラテックスを調製可能であり、しかも安価で入手が容易であることから、ポリオキシアルキレンアルキルエーテル硫酸塩、ジアルキルスルホコハク酸塩および脂肪酸塩のうちの少なくとも1種である。特に、ポリオキシアルキレンアルキルエーテル硫酸塩と脂肪酸塩とを併用するのが好ましい。この場合、クロロスルホン化ポリエチレンゴムラテックスは、静置安定性がより高まり、RFL接着剤のラテックス成分として用いられたときに当該接着剤の接着力をより高めることができる。
ポリオキシアルキレンアルキルエーテル硫酸塩として好ましいものは、次の一般式(1)で示されるものである。
Figure 2012229335
一般式(1)において、Rは、炭素数5〜24のアルキル基またはアルケニル基を示している。hは、エチレンオキシド単位((CO))の付加モル数であり、0〜50の整数である。また、kはプロピレンオキシド単位((CO))の付加モル数であり、0〜50の整数である。但し、hとkとの合計は、2〜50の整数である。Xは、ナトリウム原子、カリウム原子、アミノ基またはアンモニウム基を示している。
このポリオキシアルキレンアルキルエーテル硫酸塩は、エチレンオキシド単位とプロピレンオキシド単位との両方を含むとき、エチレンオキシド単位とプロピレンオキシド単位との配列順序は特に限定されない。したがって、エチレンオキシド単位およびプロピレンオキシド単位は、ランダムに配列されていてもよいし、いずれかの単位がブロック状に配列されていてもよい。
一般式(1)で示されるポリオキシアルキレンアルキルエーテル硫酸塩として好ましいものは、ポリオキシアルキレンラウリルエーテル硫酸塩およびポリオキシアルキレンオレイルエーテル硫酸塩である。ポリオキシアルキレンラウリルエーテル硫酸塩の具体例としては、ポリオキシエチレンラウリルエーテル硫酸ナトリウムおよびポリオキシプロピレンラウリルエーテル硫酸ナトリウム等のポリオキシアルキレンラウリルエーテル硫酸ナトリウム、並びに、ポリオキシエチレンラウリルエーテル硫酸アンモニウム等のポリオキシアルキレンラウリルエーテル硫酸アンモニウム等が挙げられる。一方、ポリオキシアルキレンオレイルエーテル硫酸塩の具体例としては、ポリオキシエチレンオレイルエーテル硫酸ナトリウムおよびポリオキシプロピレンオレイルエーテル硫酸ナトリウム等のポリオキシアルキレンオレイルエーテル硫酸ナトリウム、並びに、ポリオキシエチレンオレイルエーテル硫酸アンモニウム等のポリオキシアルキレンオレイルエーテル硫酸アンモニウム等が挙げられる。これらのポリオキシアルキレンアルキルエーテル硫酸塩のうち、ナトリウム塩がより好ましく、ポリオキシエチレンラウリルエーテル硫酸ナトリウムが特に好ましい。
また、ジアルキルスルホコハク酸塩として好ましいものは、次の一般式(2)で示されるものである。
Figure 2012229335
一般式(2)において、Yは、ナトリウム原子、カリウム原子、アミノ基またはアンモニウム基を示している。また、RおよびRは、炭素数5〜12のアルキル基またはフェニル基を示し、互いに同一であってもよいし、異なっていてもよい。
一般式(2)で示されるジアルキルスルホコハク酸塩として好ましいものは、通常、ジオクチルスルホコハク酸塩、ジエチルヘキシルスルホコハク酸塩、ジアルキルフェニルスルホコハク酸塩およびジドデシルスルホコハク酸塩等である。このうち、ジオクチルスルホコハク酸塩が特に好ましい。
さらに、脂肪酸塩として好ましいものは、次の一般式(3)で示されるものである。一般式(3)において、Rは、炭素数5〜24のアルキル基またはアルケニル基を示し、Mは、ナトリウム原子、カリウム原子、アミノ基またはアンモニウム基を示している。
Figure 2012229335
一般式(3)で示される脂肪酸塩の具体例としては、オレイン酸塩、ステアリン酸塩、ラウリン酸塩、ミリスチン酸塩およびパルミチン酸塩等を挙げることができる。このうち、オレイン酸塩が好ましい。なお、脂肪酸塩は、市販されているものを使用することができるが、脂肪酸に水酸化ナトリウム、水酸化カリウム、アンモニア水、アルカノールアミン、アルキルアミンまたはモルホリン等の中和剤を作用させることで調製したものを使用することもできる。
好ましいノニオン系界面活性剤としては、例えば、ポリエチレングリコール、エチレンオキシド/プロピレンオキシド共重合体、ポリオキシエチレンアルキルエーテル、ポリオキシエチレンアルキルフェニルエーテル、ポリオキシエチレンアルキルチオエーテル、ポリオキシエチレンソルビタン脂肪酸モノエステル、ポリオキシエチレンアルキルアミドおよびポリグリセリンエステル等を挙げることができる。このうち、ポリエチレングリコール、エチレンオキシド/プロピレンオキシド共重合体、ポリオキシエチレンアルキルエーテル、ポリオキシエチレンアルキルフェニルエーテルおよびポリオキシエチレンソルビタン脂肪酸モノエステルが特に好ましい。なお、ノニオン系界面活性剤は、2種以上のものが併用されてもよい。
界面活性剤は、アニオン系界面活性剤とノニオン系界面活性剤とを併用したものであってもよい。
本発明のクロロスルホン化ポリエチレンゴムラテックスにおいて、クロロスルホン化ポリエチレンゴムと水素化アクリロニトリル・ブタジエン系ゴムとの量比は、クロロスルホン化ポリエチレンゴム100質量部に対して水素化アクリロニトリル・ブタジエン系ゴムを3〜130質量部に設定するのが好ましく、5〜35質量部に設定するのがより好ましく、8〜30質量部に設定するのが特に好ましい。水素化アクリロニトリル・ブタジエン系ゴムの使用量が3質量部未満の場合、クロロスルホン化ポリエチレンゴムラテックスをRFL接着剤のラテックス成分として用いた場合に当該接着剤の接着力、特に長時間高熱下に置いたときの耐熱接着力が低下する可能性がある。逆に、130質量部を超える場合、クロロスルホン化ポリエチレンゴムと水素化アクリロニトリル・ブタジエン系ゴムとの相溶性が低下し、クロロスルホン化ポリエチレンゴムラテックスの機械的安定性が低下する可能性がある。
また、界面活性剤の使用量は、クロロスルホン化ポリエチレンゴムと水素化アクリロニトリル・ブタジエン系ゴムとの合計量100質量部に対し、1〜10質量部に設定するのが好ましく、2〜8質量部に設定するのがより好ましい。界面活性剤の使用量が1質量部未満の場合、静置安定性が良好なラテックスが得られない可能性があり、また、仮に静置安定性が良好なラテックスが得られたとしても、当該ラテックスは機械的安定性が不十分な可能性がある。逆に、10質量部を超えると、機械的安定性が良好なラテックスを得ることができるが、当該ラテックスを用いたRFL接着剤については、接着力が低下する可能性がある。
本発明のクロロスルホン化ポリエチレンゴムラテックスは、本発明の目的を阻害しない範囲において、必要に応じ、ポリビニルアルコール、ヒドロキシエチルセルロース、メチルセルロース、ヒドロキシプロピルセルロース、ポリアクリル酸塩、ポリアクリル酸エステルの塩およびアルギン酸ナトリウム等の高分子分散安定剤を含んでいてもよい。高分子分散安定剤を用いたときは、調製時に乳化が容易になることから、静置安定性がより良好なラテックスを得ることができる。
本発明のクロロスルホン化ポリエチレンゴムラテックスにおいて、水性分散媒中に乳化分散されたクロロスルホン化ポリエチレンゴムおよび水素化アクリロニトリル・ブタジエン系ゴムの平均粒子径は、特に限定されるものではないが、0.1〜5μm程度が好ましい。平均粒子径が小さすぎる場合、ラテックスは、静置安定性が高まる一方で粘度が高まることから取扱い性が損なわれ、それを用いた接着剤やコーティング材の使用が困難になる可能性がある。一方、平均粒子径が大きすぎると、ラテックスの静置安定性および機械的安定性が低下する可能性がある。
本発明のクロロスルホン化ポリエチレンゴムラテックスは、通常、界面活性剤の存在下において、有機溶剤に溶解したクロロスルホン化ポリエチレンゴムおよび水素化アクリロニトリル・ブタジエン系ゴムを水性分散媒に分散して乳濁液を調製する工程Aと、乳濁液から有機溶剤を除去する工程Bとを経ることで製造することができる。
工程Aにおいて用いられる有機溶剤は、特に限定されるものではないが、例えば、ヘキサンやヘプタン等の脂肪族炭化水素系有機溶剤、シクロヘキサン等の脂環式炭化水素系有機溶剤、ベンゼン、トルエンおよびキシレン等の芳香族炭化水素系有機溶剤、クロロホルムや1,2−ジクロロエタン等の塩素系炭化水素有機溶剤、並びに、メタノール、エタノール、イソプロピルアルコールおよびt−ブタノール等のアルコール系有機溶剤等が挙げられる。これらの有機溶剤は、それぞれ単独で用いられてもよいし、2種以上のものが併用されてもよい。
なお、有機溶剤としては、クロロスルホン化ポリエチレンゴムおよび水素化アクリロニトリル・ブタジエン系ゴムを多く溶解することができ、目的のラテックスの生産性を高めることができることから、クロロスルホン化ポリエチレンゴムおよび水素化アクリロニトリル・ブタジエン系ゴムの溶解性が良好な芳香族炭化水素系有機溶剤および脂環式炭化水素系有機溶剤のうちの少なくとも1種とアルコール系有機溶剤との混合溶剤を用いるのが特に好ましい。
クロロスルホン化ポリエチレンゴムおよび水素化アクリロニトリル・ブタジエン系ゴムの有機溶剤溶液を調製する際、クロロスルホン化ポリエチレンゴムに対する水素化アクリロニトリル・ブタジエン系ゴムの量比は、既述のとおり、クロロスルホン化ポリエチレンゴム100質量部に対して水素化アクリロニトリル・ブタジエン系ゴムを3〜130質量部に設定するのが好ましく、5〜35質量部に設定するのがより好ましく、8〜30質量部に設定するのが特に好ましい。
また、有機溶剤の量は、特に限定されるものではないが、有機溶剤溶液におけるクロロスルホン化ポリエチレンゴムおよび水素化アクリロニトリル・ブタジエン系ゴムの合計濃度が3〜20質量%になるように設定するのが好ましく、5〜15質量%になるよう設定するのがより好ましい。この合計濃度が3質量%未満の場合は、有機溶剤の使用量が相対的に増加し、不経済である。一方、合計濃度が20質量%を超える場合は、有機溶剤中にクロロスルホン化ポリエチレンゴムおよび水素化アクリロニトリル・ブタジエン系ゴムが均一に溶解されにくくなり、また、乳濁液が不安定になるため、得られるラテックスにおいてクロロスルホン化ポリエチレンゴムおよび水素化アクリロニトリル・ブタジエン系ゴムの粒子が凝集し、粒子径が大きくなる可能性がある。
なお、乳濁液の安定性を高めるためには、有機溶剤溶液におけるクロロスルホン化ポリエチレンゴムおよび水素化アクリロニトリル・ブタジエン系ゴムの合計濃度をできるだけ低く設定するのが好ましいが、有機溶剤の使用量を抑えて経済性を高める観点によると、上述の好ましい範囲において、上記合計濃度をできるだけ高く設定するのが好ましい。
有機溶剤溶液は、有機溶剤にクロロスルホン化ポリエチレンゴムおよび水素化アクリロニトリル・ブタジエン系ゴムを添加して溶解することで調製することができる。この際の温度は、通常、100℃以下に制御するのが好ましい。また、有機溶剤溶液の調製時において、クロロスルホン化ポリエチレンゴムおよび水素化アクリロニトリル・ブタジエン系ゴムの有機溶剤への溶解性を高めるため、各種プラスチックのブレンド用に市販されている相溶化剤が使用されてもよい。
工程Aにおいては、通常、予め界面活性剤を添加して溶解した水性分散媒に上述の有機溶剤溶液を添加して分散させるのが好ましい。この際、水性分散媒における界面活性剤の濃度を0.1〜50質量%に設定するのが好ましく、また、水性分散媒の使用量は、界面活性剤換算での量が既述の界面活性剤の使用量、すなわち、クロロスルホン化ポリエチレンゴムと水素化アクリロニトリル・ブタジエン系ゴムとの合計量100質量部に対し1〜10質量部または2〜8質量部になるよう設定するのが好ましい。
なお、界面活性剤として脂肪酸塩を用いる場合、上述の有機溶剤溶液に脂肪酸を併せて溶解しておき、この有機溶剤溶液を中和剤を溶解した水性分散媒に対して添加して分散することで乳濁液を調製することもできる。この場合に用いられる脂肪酸は、式(3)で表される脂肪酸塩に対応するものであり、同式のMが水素のものである。一方、中和剤は、脂肪酸に作用して式(3)で表される脂肪酸塩を形成可能なものであり、式(3)のMに応じて、例えば、水酸化ナトリウム、水酸化カリウム、アンモニア水、アルカノールアミン、アルキルアミンおよびモルホリン等から選択することができる。
この場合、有機溶剤溶液側の脂肪酸と水性分散媒側の中和剤との使用量は、これらにより得られる脂肪酸塩の量が既述の界面活性剤の使用量になるよう設定するのが好ましい。また、水性分散媒の使用量は、有機溶剤溶液100質量部に対して、水性分散媒を20〜500質量部に設定するのが好ましく、25〜200質量部に設定するのがより好ましい。水性分散媒が20質量部未満の場合は、乳化できない場合や、得られる乳濁液の粘度が非常に高くなる場合がある。逆に、500質量部を超える場合は、乳化できるものの生産性が悪く、実用性を欠く可能性がある。
工程Aにおける乳濁液の調製では、適当な剪断力を有する乳化機、例えば、ホモジナイザーやコロイドミル等を用いて攪拌混合する方法、超音波分散機等を用いて分散し混合する方法等を採用することができるが、通常は攪拌混合する方法が好ましい。攪拌混合時の温度は、特に限定されるものではないが、5〜70℃に設定するのが好ましい。なお、目的のクロロスルホン化ポリエチレンゴムラテックスにおけるクロロスルホン化ポリエチレンゴムおよび水素化アクリロニトリル・ブタジエン系ゴムの平均粒子径は、乳濁液の調製時において、攪拌混合や超音波分散の制御により調整可能である。
工程Bにおいて、工程Aで得られた乳濁液から有機溶剤を除去する方法としては、例えば、減圧下で加熱する方法等の一般的な方法を採ることができる。また、有機溶剤を除去することで得られたラテックスは、必要に応じ、所望の濃度になるまで濃縮することができる。濃縮方法としては、例えば、加熱濃縮、遠心分離、ろ過または湿式分離等の方法を採用することができる。
本発明のクロロスルホン化ポリエチレンゴムラテックスの固形分濃度は、通常、30〜50質量%が好ましい。固形分濃度が30質量%未満の場合、水分が多すぎることから使用が困難になることが多いだけではなく、嵩高くなることから移送や使用の効率性が損なわれて不経済である。逆に、50質量%を超える場合、粘度が高くなることから取り扱いが困難になるおそれがある。
上述の製造方法により得られるクロロスルホン化ポリエチレンゴムラテックスは、pHが2〜10になり、分散性がやや不安定になる可能性があるが、中和剤の添加によりpHを7〜10に調整することで、分散性を改善することができる。この際、中和剤としては、例えば、水酸化ナトリウム、水酸化カリウム、水酸化カルシウム、水酸化バリウム、炭酸ナトリウムおよび酸化カルシウム等の一般的なものを用いることができる。
本発明のクロロスルホン化ポリエチレンゴムラテックスは、静置安定性が良好であるとともに、機械的安定性も良好であることから、RFL接着剤等の接着剤のラテックス成分、各種プラスチックのバインダー材料およびコーティング材料等として用いることができるが、調製時に強い機械的剪断力を受けるRFL接着剤のラテックス成分として特に適している。そして、本発明のクロロスルホン化ポリエチレンゴムラテックスを含むRFL接着剤は、これまでのクロロスルホン化ポリエチレンゴムラテックスを用いた従来品よりも高い接着力、特に長期間高温下に置かれた場合であっても高い接着力を維持可能な耐熱接着力を示し、このような接着力を従来品では困難であったHNBRに対しても発揮することができる。
本発明のクロロスルホン化ポリエチレンゴムラテックスを用いて調製されるRFL接着剤は、接着性をさらに高めるために加硫剤(架橋剤)が添加されてもよい。加硫剤としては、例えば、酸化亜鉛、硫黄系加硫剤および有機過酸化物等を挙げることができる。
使用可能な硫黄系加硫剤としては、例えば、粉末硫黄、高分散性硫黄および不溶性硫黄等の一般にゴム用加硫剤として用いられている硫黄、テトラメチルチウラムジスルフィド、テトラエチルチウラムジスルフィド、テトラブチルチウラムジスルフィド、テトラメチルチウラムモノスルフィドおよびジペンタメチレンチウラムテトラスルフィド等のチウラム類、ペンタエチレンジチオカルバミン酸ピペリジン塩、ピペコリルジチオカルバミン酸ピペコリン塩、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、N−エチル−N−フェニルジチオカルバミン酸亜鉛、N−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、ジメチルジチオカルバミン酸ナトリウム、ジエチルジチオカルバミン酸ナトリウム、ジブチルジチオカルバミン酸ナトリウム、ジメチルジチオカルバミン酸銅、ジメチルジチオカルバミン酸第二鉄およびジエチルジチオカルバミン酸テルル等のジチオカルバミン酸塩類、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およびイソプロピルキサントゲン酸ナトリウム等のキサントゲン酸塩類、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−t−ブチル−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および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等のスルフェンアミド類、並びに、2−メルカプト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等のチアゾール類等を挙げることができる。これらは単独で用いられてもよいし、二種以上のものが併用されてもよい。
硫黄系加硫剤を用いる場合、その使用量は、通常、RFL接着剤に用いるクロロスルホン化ポリエチレンゴムラテックスに含まれるクロロスルホン化ポリエチレンゴムと水素化アクリロニトリル・ブタジエン系ゴムとの合計量に対し、0.05〜5.0質量%に設定するのが好ましく、0.1〜4.0質量%に設定するのがより好ましい。
また、使用可能な有機過酸化物としては、例えば、クメンヒドロペルオキシド、ジ−t−ブチルペルオキシド、t−ブチルクミルペルオキシド、ジクミルペルオキシド、2,5−ジメチル−2,5−ジ−(t−ブチルペルオキシ)ヘキサン、1,3−ビス(t−ブチルペルオキシイソプロピル)ベンゼン、n−ブチル−4,4−ビス(t−ブチルペルオキシ)バレラート、1,1−ビス(t−ブチルペルオキシ)−3,3,5−トリメチルシクロヘキサン、2,2−ビス(t−ブチルペルオキシ)ブタン、ベンゾイルペルオキシド、p−クロロベンゾイルペルオキシド、2,4−ジクロロベンゾイルペルオキシド、t−ブチルペルオキシベンゼンおよびビニルトリス(t−ブチルペルオキシ)シランなどが挙げられる。このうち、ジクミルペルオキシドが好ましい。
有機過酸化物を用いる場合、その使用量は、通常、RFL接着剤に用いるクロロスルホン化ポリエチレンゴムラテックスに含まれるクロロスルホン化ポリエチレンゴムと水素化アクリロニトリル・ブタジエン系ゴムとの合計量に対し、0.1〜1.0質量%に設定するのが好ましく、0.1〜0.8質量%に設定するのがより好ましく、0.3〜0.5質量%に設定するのが特に好ましい。
加硫剤は、RFL接着剤の調製時に添加することができるが、本発明のクロロスルホン化ポリエチレンゴムラテックスに対して予め添加されていてもよい。後者の場合、加硫剤は、製造された本発明のクロロスルホン化ポリエチレンゴムラテックスに対して添加されてもよいが、本発明のクロロスルホン化ポリエチレンゴムラテックスの製造時に用いる有機溶剤溶液または水性分散媒に添加しておくこともできる。
本発明のクロロスルホン化ポリエチレンラテックスをラテックス成分として含むRFL接着剤は、塗工性や接着力を向上させるため、増粘剤、粘着付与剤および可塑剤等の添加剤を適宜添加することもできる。このような添加剤は、調製後のRFL接着剤に対して添加することができるが、本発明のクロロスルホン化ポリエチレンゴムラテックスに対して予め添加しておくこともできる。また、添加剤の種類によっては、本発明のクロロスルホン化ポリエチレンゴムラテックスの製造時に用いる有機溶剤溶液または水性分散媒に添加しておくこともできる。なお、添加剤は、通常、個別のまたは混合物の水溶液または水性分散液として添加されるのが好ましい。
以下に実施例および比較例を挙げ、本発明を具体的に説明するが、本発明は、これら実施例等によってなんら限定されるものではない。
以下の実施例および比較例において用いたクロロスルホン化ポリエチレンゴムおよび水素化アクリロニトリル・ブタジエン系ゴムは次のとおりである。
<クロロスルホン化ポリエチレンゴム>
デュポンダウエラストマージャパン株式会社の商品名「ハイパロン45」
これは、塩素含有量が23.5質量%、硫黄含有量が1.0質量%のものである。
<水素化アクリロニトリル・ブタジエン系ゴム(1)>
ランクセス株式会社の商品名「テルバンXT VP KA8889」
これは、カルボキシル基5%変性水素化ブタジエン−アクリロニトリル共重合ゴムであり、アクリロニトリル含有量が33質量%、残存二重結合含量が3.5%のものである。
<水素化アクリロニトリル・ブタジエン系ゴム(2)>
ランクセス株式会社の商品名「テルバンC3467」
これは、アクリロニトリル含有量34質量%、残存二重結合含量5.5%の水素化ブタジエン−アクリロニトリル共重合ゴムである。
実施例1
クロロスルホン化ポリエチレンゴム21.6g、水素化アクリロニトリル・ブタジエン系ゴム(1)2.4g、トルエン248g、イソプロピルアルコール27.6gおよびオレイン酸0.24gを内容積が1Lのセパラブルフラスコに仕込み、85℃で4時間撹拌して溶解することで有機溶剤溶液を調製した。また、ポリオキシアルキレンアルキルエーテル硫酸ナトリウム(日本油脂株式会社の商品名「トラックスET−314」:有効成分30質量%)4.0gと水酸化カリウム0.2gとを172gの水に溶解した水性分散媒を調製した。
有機溶剤溶液に対して水性分散媒を添加し、ホモミキサー(特殊機化工業株式会社の商品名「TKホモミキサー M型」)を用いて10分間撹拌混合することで乳化させ、乳濁液を得た。撹拌混合時の回転数および温度は、それぞれ12,000rpmおよび40℃に設定した。得られた乳濁液を40〜90kPaの減圧下で40〜70℃に加熱することでトルエンとイソプロピルアルコールとを留去した後、限外ろ過器を用いて固形分濃度が40%になるように濃縮し、クロロスルホン化ポリエチレンゴムラテックスを得た。なお、固形分濃度は、得られたラテックスの一部を130℃で1時間乾燥して水分を除去した後に残渣の質量を測定することで求めたものである。
実施例2
クロロスルホン化ポリエチレンゴムおよび水素化アクリロニトリル・ブタジエン系ゴムの使用量をそれぞれ23.3gおよび0.7gに変更した点を除いて実施例1と同様に操作し、クロロスルホン化ポリエチレンゴムラテックスを得た。
実施例3
クロロスルホン化ポリエチレンゴムおよび水素化アクリロニトリル・ブタジエン系ゴムの使用量をそれぞれ22.8gおよび1.2gに変更した点を除いて実施例1と同様に操作し、クロロスルホン化ポリエチレンゴムラテックスを得た。
実施例4
クロロスルホン化ポリエチレンゴムおよび水素化アクリロニトリル・ブタジエン系ゴムの使用量をそれぞれ20.4gおよび3.6gに変更した点を除いて実施例1と同様に操作し、クロロスルホン化ポリエチレンゴムラテックスを得た。
実施例5
クロロスルホン化ポリエチレンゴムおよび水素化アクリロニトリル・ブタジエン系ゴムの使用量をそれぞれ19.2gおよび4.8gに変更した点を除いて実施例1と同様に操作し、クロロスルホン化ポリエチレンゴムラテックスを得た。
実施例6
クロロスルホン化ポリエチレンゴムおよび水素化アクリロニトリル・ブタジエン系ゴムの使用量をそれぞれ18.0gおよび6.0gに変更した点を除いて実施例1と同様に操作し、クロロスルホン化ポリエチレンゴムラテックスを得た。
実施例7
クロロスルホン化ポリエチレンゴムおよび水素化アクリロニトリル・ブタジエン系ゴムの使用量をそれぞれ15.6gおよび8.4gに変更した点を除いて実施例1と同様に操作し、クロロスルホン化ポリエチレンゴムラテックスを得た。
実施例8
クロロスルホン化ポリエチレンゴムおよび水素化アクリロニトリル・ブタジエン系ゴムの使用量をそれぞれ13.2gおよび10.8gに変更した点を除いて実施例1と同様に操作し、クロロスルホン化ポリエチレンゴムラテックスを得た。
実施例9
クロロスルホン化ポリエチレンゴムおよび水素化アクリロニトリル・ブタジエン系ゴムの使用量をそれぞれ10.8gおよび13.2gに変更した点を除いて実施例1と同様に操作し、クロロスルホン化ポリエチレンゴムラテックスを得た。
実施例10
オレイン酸の使用量を0.96gに変更した点、水酸化カリウム0.8gを175gの水に溶解した点、および、ポリオキシアルキレンアルキルエーテル硫酸ナトリウムに替えてジオクチルスルホコハク酸ナトリウム(日本油脂株式会社の商品名「ラピゾールA−80」:有効成分80質量%)0.6gを用いた点を除いて実施例1と同様に操作し、クロロスルホン化ポリエチレンゴムラテックスを得た。
実施例11
オレイン酸を使用しなかった点、ポリオキシアルキレンアルキルエーテル硫酸ナトリウムに替えてドデシルベンゼンスルホン酸ナトリウム(第一工業製薬株式会社の商品名「ネオゲンSC」:有効成分66質量%)1.82gを用いた点、および、水酸化カリウムに替えてポリオキシエチレンアルキルエーテル(第一工業製薬株式会社の商品名「ノイゲンET−165」:有効成分100質量%)0.24gを175gの水に溶解した点を除いて実施例1と同様に操作し、クロロスルホン化ポリエチレンゴムラテックスを得た。
実施例12
水素化アクリロニトリル・ブタジエン系ゴム(1)を水素化アクリロニトリル・ブタジエン系ゴム(2)に変更した点を除いて実施例1と同様に操作し、クロロスルホン化ポリエチレンゴムラテックスを得た。
実施例13
実施例1で得られたクロロスルホン化ポリエチレンゴムラテックスに対してテトラメチルチウラムジスルフィド(大内新興化学工業株式会社の商品名「ノクセラーTT」)0.24gおよびジエチルジチオカルバミン酸亜鉛(大内新興化学工業株式会社の商品名「ノクセラーEZ」)0.24gを添加して混合し、クロロスルホン化ポリエチレンゴムラテックスを得た。
実施例14
実施例1で得られたクロロスルホン化ポリエチレンゴムラテックスに対してN−シクロヘキシル−2−ベンゾチアゾリルスルフェンアミド(大内新興化学工業株式会社の商品名「ノクセラーCZ」)0.24gおよびジエチルジチオカルバミン酸亜鉛(大内新興化学工業株式会社の商品名「ノクセラーEZ」)0.24gを添加して混合し、クロロスルホン化ポリエチレンゴムラテックスを得た。
比較例1
クロロスルホン化ポリエチレンゴムの使用量を24.0gに変更した点、および水素化アクリロニトリル・ブタジエン系ゴムを使用しなかった点を除いて実施例1と同様に操作し、クロロスルホン化ポリエチレンゴムラテックスを得た。
比較例2
クロロスルホン化ポリエチレンゴムおよび水素化アクリロニトリル・ブタジエン系ゴムの使用量をそれぞれ23.5gおよび0.5gに変更した点を除いて実施例1と同様に操作し、クロロスルホン化ポリエチレンゴムラテックスを得た。
比較例3
クロロスルホン化ポリエチレンゴムおよび水素化アクリロニトリル・ブタジエン系ゴムの使用量をそれぞれ9.6gおよび14.4gに変更した点を除いて実施例1と同様に操作し、クロロスルホン化ポリエチレンゴムラテックスを得た。
評価
各実施例および比較例で得られたクロロスルホン化ポリエチレンゴムラテックスに関し、平均粒子径を測定した後、機械的安定性を評価した。また、各ラテックスを用いてRFL接着剤を調製し、その耐熱接着力を評価した。測定方法および評価方法は次の通りである。結果を表1に示す。
(平均粒子径の測定)
レーザー回折式粒度分布測定装置(株式会社島津製作所の商品名「SALD−2000J」)を用い、クロロスルホン化ポリエチレンゴムラテックスの平均粒子径を測定した。
(機械的安定性)
マーロン安定度試験機(熊谷理機工業株式会社製)を用い、評価対象のクロロスルホン化ポリエチレンゴムラテックスに荷重と攪拌による剪断応力とを与えて凝固物を発生させた。荷重および攪拌回転数は、それぞれ20kgおよび1000rpmに設定した。剪断応力を与え始めてから10分後の凝固物量を測定し、ラテックスの全固形分質量に対しての比率を凝固率として算出した。凝固率は、少ないほど機械的安定性が良好であり、1%以下の場合、特に0.6%以下の場合、殊に0.4%以下の場合、機械的安定性が優れていると判断できる。
(耐熱接着力)
水酸化ナトリウム0.5gを水240gに溶解した水溶液にレゾルシン11gと37%ホルマリン16gとを混合溶解し、30℃で5時間保持してレゾルシン−ホルムアルデヒド樹脂水性液を得た。このレゾルシン−ホルムアルデヒド樹脂水性液26.9g、評価対象のクロロスルホン化ポリエチレンゴムラテックス25.2g、水14.4gおよび水酸化カリウム0.01gを混合し、30℃で2時間保持してRFL接着剤を得た。
ナイロン66の織布(10cm×10cm×0.2mm)を得られたRFL接着剤に浸漬した後、熱風乾燥機に入れて150℃で3分間熱処理して定着させ、ゴム補強用繊維材料を得た。得られたゴム補強用繊維材料と表2に示す配合により調製した水素化アクリロニトリル・ブタジエン系ゴムシート(HNBRシート:10cm×10cm×2mm)とを両表面にHNBRシートが配置されるよう5層に交互に積層し、160℃に設定した油圧プレス機(二名工機株式会社製)を用いて積層体への圧力が4.9MPaになるよう20分間プレスして加硫接着し、HNBRシート複合体を得た。得られた複合体を140℃の乾燥機に10日間入れた後、25mm幅に裁断し、引張試験機(株式会社島津製作所の商品名「オートグラフ AGS−J」)を用いて引張スピード50mm/分および角度180度の条件で剥離強度を測定した。剥離強度が80N/25mm以上、特に85N/25mm以上、殊に90N/25mm以上であれば、耐熱接着性が良好なものと判断することができる。
Figure 2012229335
Figure 2012229335
*1:ランクセス株式会社の商品名「テルバンA3406」
*2:ラインケミー株式会社の商品名「レノフィット2120」
*3:ランクセス株式会社の商品名「ブルカノックスZMB2/C5」
*4:川口化学工業株式会社の商品名「アンテージDDA」
*5:チオコール株式会社の商品名「チオコールTP−95」
*6:日本油脂株式会社の商品名「パークミルD」
表1によると、実施例で得られたクロロスルホン化ポリエチレンゴムラテックスは機械的安定性が良好である。また、実施例で得られたクロロスルホン化ポリエチレンゴムラテックスを用いて調製したRFL接着剤は、HNBRシートの複合体において、高い耐熱接着力を示すことがわかる。これに対し、比較例のものは、機械的安定性とRFL接着剤の耐熱接着力との両立ができないことがわかる。

Claims (7)

  1. 水性分散媒と、
    クロロスルホン化ポリエチレンゴムと、
    水素化アクリロニトリル・ブタジエン系ゴムと、
    前記クロロスルホン化ポリエチレンゴムおよび前記水素化アクリロニトリル・ブタジエン系ゴムを前記水性分散媒中において乳化分散するための界面活性剤とを含み、
    前記クロロスルホン化ポリエチレンゴム100質量部に対して前記水素化アクリロニトリル・ブタジエン系ゴムを3〜130質量部含む、
    クロロスルホン化ポリエチレンゴムラテックス。
  2. 前記水素化アクリロニトリル・ブタジエン系ゴムがカルボキシル基変性水素化アクリロニトリル・ブタジエン系ゴムである、請求項1に記載のクロロスルホン化ポリエチレンゴムラテックス。
  3. 前記界面活性剤は、ポリオキシアルキレンアルキルエーテル硫酸塩、ジアルキルスルホコハク酸塩および脂肪酸塩からなる群から選ばれた少なくとも1種である、請求項1または2に記載のクロロスルホン化ポリエチレンゴムラテックス。
  4. ジエチルジチオカルバミン酸亜鉛、テトラメチルチウラムジスルフィドおよびN−シクロヘキシル−2−ベンゾチアゾリルスルフェンアミドからなる群から選ばれた少なくとも1種の加硫剤をさらに含む、請求項1から3のいずれかに記載のクロロスルホン化ポリエチレンゴムラテックス。
  5. 界面活性剤の存在下において、有機溶剤に溶解したクロロスルホン化ポリエチレンゴムおよび水素化アクリロニトリル・ブタジエン系ゴムを水性分散媒に分散して乳濁液を調製する工程と、
    前記乳濁液から前記有機溶剤を除去する工程とを含み、
    前記クロロスルホン化ポリエチレンゴム100質量部に対して前記水素化アクリロニトリル・ブタジエン系ゴムを3〜130質量部用いる、
    クロロスルホン化ポリエチレンゴムラテックスの製造方法。
  6. 前記有機溶剤が、芳香族炭化水素系溶剤および脂環式炭化水素系溶剤のうちの少なくとも1種とアルコール系溶剤との混合溶剤である、請求項5に記載のクロロスルホン化ポリエチレンゴムラテックスの製造方法。
  7. 請求項1から4のいずれかに記載のクロロスルホン化ポリエチレンゴムラテックスをラテックス成分として含む、レゾルシン−ホルマリン−ラテックス接着剤。
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