JP2013194164A - プロセスオイルおよびゴム組成物 - Google Patents

Abstract

【課題】耐候性に優れ、ゴム製品の劣化による型崩れ等の形状変化が起こりにくいプロセスオイル、および当該プロセスオイルを用いたゴム組成物を提供する。
【解決手段】プロセスオイルは、下記（ａ）〜（ｃ）の性状を有する。
（ａ）紫外吸光度（１９８ｎｍ）が３以下
（ｂ）紫外吸光度（２２８ｎｍ）が１以下
（ｃ）４０℃動粘度が２５ｍｍ^２／ｓ以上４５０ｍｍ^２／ｓ以下
このプロセスオイルを用いたゴム組成物により、耐候性に優れ、型崩れ等の形状変化が起こりにくいゴム製品を製造することができる。
【選択図】なし

Description

本発明は、プロセスオイル、このプロセスオイルを天然ゴムや合成ゴムに適用したゴム組成物に関する。

機械や電気製品など種々の分野で使用されるゴムには、機械的特性や加工性を向上させるため、一般にプロセスオイルが配合されている。このプロセスオイルは、天然ゴム、合成ゴム等のゴム基材に配合されるほか、熱可塑性樹脂の可塑剤、印刷用インキの構成成分、さらには再生アスファルトの軟化剤等に使用する潤滑油や溶剤成分としても用いられている。
一方、近年になって、自動車用内装材としてＥＰＤＭ（エチレン−プロピレン−ジエンゴム）、オレフィン系熱可塑性エラストマー、あるいは、スチレン系熱可塑性エラストマーを用いたゴム組成物の需要が増加している。
このようなゴム組成物を自動車内装材として用いるには、耐熱性や耐候性が要求されるため、一般に高純度の白色パラフィン系プロセスオイルが使用される。例えば、セーボルト色が＋２８以上であって、耐熱性と耐候性に優れたプロセスオイルが知られている（特許文献１参照）。

特開２００７−１１２８２４号公報

近年、自動車内装材の用途を始め、ゴム材料により一層の耐候性が求められている。一般に、熱可塑性エラストマーは、太陽光が当たると徐々に劣化する。具体的には、太陽光に含まれる紫外線によってポリマー分子鎖の切断やゲル化により表面クラックの発生や脆化を起こしやがて実用に耐えられなくなる。このような劣化現象による形状変化に対してゴムに配合されたプロセスオイルは大きな影響を与える。
プロセスオイルによりいわゆる油展したゴムは、日光に曝される時間が短い場合には、ゴムの変色のみ発生し、ゴムの型崩れ等の形状変化は発生しない。しかし、ゴムが更に長期間日光に曝されると、ゴムの型崩れ、ひび割れ（表面クラック）等の形状変化が現れ、油展ゴムを使用する場合に支障を来たすおそれがある。
特許文献１のプロセスオイルであっても、油展したゴムの耐候性に関しては必ずしも充分に満足できるものではない。例えば、長期間、ゴムが日光に曝された場合、ゴムの変色に留まらず、ゴムの型崩れ、ひび割れ（表面クラック）等の形状変化が現れるおそれがある。

本発明は、耐候性に優れ、ゴム製品の劣化による型崩れ等の形状変化が起こりにくいプロセスオイル、および当該プロセスオイルを用いたゴム組成物を提供することを目的とする。

従来、プロセスオイルとして、パラフィン系あるいはナフテン系の鉱油が広く使用されている。本発明者は、特定の２波長の紫外吸光度を目安としてオイル中の特定の芳香族分を実質的に所定量以下とすることで、長期間ゴムが日光に曝された場合であっても、型崩れや表面クラックといった油展ゴムの形状変化を防止できることを見いだした。本発明はこの知見に基づいて完成されたものである。すなわち、本発明は以下のようなプロセスオイルおよびゴム組成物を提供するものである。

（１）下記（ａ）〜（ｃ）の性状を有することを特徴とするプロセスオイル。
（ａ）紫外吸光度（１９８ｎｍ）が３以下
（ｂ）紫外吸光度（２２８ｎｍ）が１以下
（ｃ）４０℃動粘度が２５ｍｍ^２／ｓ以上４５０ｍｍ^２／ｓ以下
（２）上述の（１）に記載のプロセスオイルを配合したことを特徴とするゴム組成物。
（３）上述の（２）に記載のゴム組成物において、該ゴム組成物のゴム基材がＥＰＤＭ、オレフィン系熱可塑性エラストマー、およびスチレン系エラストマーから選ばれる少なくとも一種であることを特徴とするゴム組成物。

本発明のプロセスオイルは、耐候性に優れるため、ゴム製品の製造に用いた場合に、当該ゴム製品の劣化による型崩れ等の形状変化が起こりにくい。それ故、ゴム製品の外観や性能の悪化を防止でき、結果的に当該ゴム製品の寿命を延長することができる。

本発明のプロセスオイルは、下記（ａ）〜（ｃ）の性状を有するものである。
（ａ）紫外吸光度（１９８ｎｍ）が３以下
（ｂ）紫外吸光度（２２８ｎｍ）が１以下
（ｃ）４０℃動粘度が２５ｍｍ^２／ｓ以上４５０ｍｍ^２／ｓ以下

〔紫外吸光度〕
プロセスオイルをゴムに配合すると、プロセスオイルに含まれる芳香族分の影響により油展ゴムが紫外線によりゲル化等を起こして変色を生じることはよく知られている。また、紫外線の吸収量は油中の芳香族分の含有量を示しており、紫外吸光度が大きいほど、芳香族分が多く含まれていると考えられる。それ故、単純に考えると、プロセスオイルの耐候性を上げるためには、紫外線による影響を避けるため、紫外線吸収の原因となる芳香族分を減らせばよく、その指標としての紫外吸光度の値を下げればよいということは容易に思いつく。
その一方、プロセスオイルをゴムに配合することを考えると、ゴムとの相溶性も極めて重要であり、単純に芳香族分を減らせばよいわけではない。耐候性に悪影響を与えるであろう特定の微量芳香族分についての指標が必要となる。しかしながら、過酷な条件に放置された場合の油展ゴムの形状変化に影響を与える微量芳香族分についてはこれまで知見がなかった。

特開２００７−１１２８２４号公報記載の発明は、油展ゴムの耐候性について、紫外線の波長１９８ｎｍの吸光度を指標として規定したものである。しかし、油展ゴムの耐候性における型崩れといった形状変化を防止する為には、この指標は必ずしも十分ではない。また、芳香族分の指標として環分析による％ＣＡがあるが、油展ゴムの耐候性の指標とはならない（値が０．１＞となるため）。
本発明は、プロセスオイルにおける波長１９８ｎｍおよび波長２２８ｎｍという２つの紫外線吸収波長を規定することで、油展ゴムの色相の変化のみならず紫外線劣化時における形状の変化までも制御可能とするものである。

本発明のプロセスオイルは、（ａ）紫外吸光度（１９８ｎｍ）が３以下、好ましくは２以下であり、（ｂ）紫外吸光度（２２８ｎｍ）が１以下、好ましくは０．５以下である。上述の（ａ）、（ｂ）で規定される２種の紫外吸光度が各々の上限値を超えると、耐候性に悪影響を与える特定の芳香族分が多いことから、耐候性が悪化し、特に油展ゴムの形状変化を引き起こしやすくなる。
なお、この紫外吸光度は、ＪＩＳ Ｋ ０１１５に準拠して測定すればよい。具体的には、試料２．００グラムをヘキサンで希釈して５０ｍｌにしたものを１０ｍｍセルでヘキサンをブランクとして１９８ｎｍおよび２２８ｎｍの波長で測定したときの吸光度である。
また、プロセスオイルとしての性能を発揮するために、４０℃動粘度は、２５ｍｍ^２／ｓ以上４５０ｍｍ^２／ｓであり、好ましくは８５ｍｍ^２／ｓ以上４００ｍｍ^２／ｓ以下である。

本発明のプロセスオイルは、例えば、パラフィン系原油の常圧蒸留残油、常圧蒸留残油の減圧蒸留留分、燃料油製造装置である水素化分解装置からできるボトム油等に対して、水素化分解、溶剤脱ろう、水素化脱ろう、水素化仕上げ、水素化改質、および水素化精製処理等を行うことによって得ることができる。具体的には、１９８ｎｍと２２８ｎｍの２波長における紫外吸光度および動粘度が本発明の所定の要件を満たすような鉱油とすればよい。

このようにして得られた本発明のプロセスオイルは、前記した（ａ）から（ｃ）までの性状を有することにより、蒸発性が低く、耐候性に優れるプロセスオイルとなる。
このプロセスオイルは、ゴム基材であるＥＰＤＭ、オレフィン系熱可塑性エラストマー、およびスチレン系エラストマーから選ばれる少なくとも一種に配合することにより、各種ゴム組成物を好適に提供することとなる。また、得られたゴム組成物は、耐候性が要求される自動車用内装材として特に好適に使用される。

ここで、本発明のプロセスオイルを用いてゴム（ゴム組成物）を製造する場合にあっては、例えば、ゴム成分１００質量部に対して、本発明のプロセスオイルを１０質量部から５０質量部まで、好ましくは２０質量部から４０質量部まで配合して製造すればよい。
また、ゴム組成物を製造する場合には、本発明のプロセスオイルやゴム成分のほかに、カーボンブラック、シリカ等の補強剤、加硫剤、加硫促進剤、充填剤、ワックス類等の劣化防止剤、本発明のゴム配合油以外の軟化剤または可塑剤等の通常ゴム業界で用いられるものを適宜配合してもよい。

なお、以上説明した態様は、本発明の一態様を示したものであって、本発明は、前記した実施形態に限定されるものではなく、本発明の目的および効果を達成できる範囲内での変形や改良が、本発明の内容に含まれるものであることはいうまでもない。
例えば、当該（ａ）から（ｃ）までの性状を有するのであれば、プロセスオイルを得る手段は適宜調整しても問題はない。

以下、実施例および比較例を挙げて、本発明をより具体的に説明するが、本発明はこれらの実施例等に何ら制約されるものではない。
〔製造例１（実施例１）〕
パラフィン系原油を常圧蒸留し、その残さ油を減圧蒸留して得られた留分について水素化改質精製を２段処理して、常圧沸点の範囲が３３５℃〜４９１℃の鉱油Ａを得た。これを実施例１の試料油とした。その性状を表１に示す。

〔製造例２（実施例２）〕
パラフィン系原油を常圧蒸留し、その残さ油を減圧蒸留して得られた留分について水素化改質精製を２段処理して、常圧沸点の範囲が３６７℃〜６２７℃の鉱油Ｂを得た。これを実施例２の試料油とした。その性状を表１に示す。

〔製造例３（実施例３）〕
パラフィン系原油を常圧蒸留し、その残さ油を減圧蒸留して得られた留分について水素化改質精製を２段処理して、常圧沸点の範囲が４０９℃〜７００℃の鉱油Ｃを得た。これを実施例３の試料油とした。その性状を表１に示す。

〔製造例４（比較例４）〕
パラフィン系原油を常圧蒸留し、その残さ油を減圧蒸留して得られた留分について水素化改質精製を１段処理して、常圧沸点の範囲が３５３℃〜５１３℃の鉱油Ｄを得た。これを比較例４の試料油とした。その性状を表２に示す。

〔製造例５（比較例５）〕
パラフィン系原油を常圧蒸留し、その残さ油を減圧蒸留して得られた留分について水素化改質精製を１段処理して、常圧沸点の範囲が４０５℃〜６１０℃の鉱油Ｅを得た。これを比較例５の試料油とした。その性状を表２に示す。

〔製造例６（比較例６）〕
パラフィン系原油を常圧蒸留し、その残さ油を減圧蒸留して得られた留分について水素化改質精製を１段処理して、常圧沸点の範囲が４２３℃〜７３２℃の鉱油Ｆを得た。これを比較例６の試料油とした。その性状を表２に示す。

〔製造例７（実施例７）〕
燃料油製造装置である水素化分解装置からできるボトム油を水素化脱ろう、水素化仕上げ、減圧蒸留することにより、常圧沸点の範囲が４４６℃〜５９８℃の鉱油Ｇを得た。これを実施例７の試料油とした。その性状を表１に示す。

〔実施例４〜６、比較例１〜３〕
上記製造例で製造した鉱油Ａ〜Ｆを所定の質量比で混合して試料油とした。その性状を表１、２に示す。

〔試験例１〕
実施例１〜７および比較例１〜６の試料油について耐候性試験を行った後のセーボルト色を測定した。表１、２に、各試料油の性状とともに結果を示す。なお、試験方法は下記の通りである。
（耐候性試験）
５０ｍＬのガラス瓶に試料油を５０ｍＬ入れ、６５℃でキセノンランプによる光の照射を１０時間行なった後、試料油の色相（セーボルト）を確認した（ＪＩＳ Ｋ ２５８０準拠）。なお、この時間は、夏場１ヶ月間戸外に晒した条件に相当する。

〔評価結果〕
表１より、実施例１〜７の試料油は、いずれも１９８ｎｍと２２８ｎｍの２波長における紫外吸光度が所定値以下であり、耐候性に悪影響を与える芳香族分が少ないため、耐候性試験によるセーボルト色の変化が少なく、耐候性に優れていることがわかる。
一方、表２に示すように、比較例１〜６の試料油は、上記２波長の少なくともいずれかの紫外吸光度を越えており、耐候性が悪いため、耐候性試験後にはいずれも大きな着色が認められた。

〔試験例２〕
前記した各試料油を用いて、以下のようにスチレン系ゴムを製造した。
スチレン系熱可塑性エラストマー（クラレ製セプトン４０３３）１００質量部に試料油５００質量部を配合して混練し、ゴム組成物を得た。加温され流動性のある状態のゴム組成物をステンレス容器に入れて室温に冷却して固まった後、油展したゴムを３ｃｍ四方の立方体の形状に切り取った。
得られた立方体形状のゴム片を６５℃の温度で５００時間までキセノンランプにより光を照射して耐候性試験を行い、ゴムの変色と型崩れ等の形状変化の有無を目視観察した。ゴムの変色は、以下の基準で評価した。
○：着色しない
×：着色する

〔評価結果〕
表１に示すように、実施例１〜７の試料油をプロセスオイルとして用いた場合、ゴムは着色せず、ゴムの型崩れ等の形状変化を生じないことも確認できた。それ故、本発明のプロセスオイルによれば、ゴム製品の実質的な寿命を伸ばすことが可能となる。
一方、表２に示すように、比較例１〜６の試料油をプロセスオイルとして用いた場合、ゴムが着色するだけでなく、ゴムの型崩れ等の形状変化が激しく実用上問題がある。

本発明のプロセスオイルは、自動車内装材等に用いられるゴム製品を製造する際のプロセスオイルとして好適に使用することができる。

Claims (3)

1. 下記（ａ）〜（ｃ）の性状を有することを特徴とするプロセスオイル。
   （ａ）紫外吸光度（１９８ｎｍ）が３以下
   （ｂ）紫外吸光度（２２８ｎｍ）が１以下
   （ｃ）４０℃動粘度が２５ｍｍ^２／ｓ以上４５０ｍｍ^２／ｓ以下
2. 請求項１に記載のプロセスオイルを配合したことを特徴とするゴム組成物。
3. 請求項２に記載のゴム組成物において、
   該ゴム組成物のゴム基材がＥＰＤＭ、オレフィン系熱可塑性エラストマー、およびスチレン系エラストマーから選ばれる少なくとも一種であることを特徴とするゴム組成物。