JP2019077827A

JP2019077827A - アクリルゴム組成物

Info

Publication number: JP2019077827A
Application number: JP2017207451A
Authority: JP
Inventors: 廣瀬史朗; Shiro Hirose
Original assignee: Nok Corp
Current assignee: Nok Corp
Priority date: 2017-10-26
Filing date: 2017-10-26
Publication date: 2019-05-23

Abstract

【課題】架橋後の引張強さに優れ、透光性にも優れたアクリルゴム組成物を提供する。【解決手段】アクリルゴム１００質量部に対して、平均１次粒子径２０ｎｍ以下のシリカを２５〜８０質量部配合してなるアクリルゴム組成物である。また、前記シリカの嵩密度は４０〜１００ｇ／Ｌであることが好ましい。【選択図】なし

Description

本発明は、透光性に優れたアクリルゴム組成物に関する。

ゴム製品を自由に着色して、種々の形状の製品とする場合、ベースとなるゴム組成物自体が無色で透光性に優れていると、発色や意匠性に優れた製品とすることが可能である。また、ゴム製品が透光性に優れていると、ゴム製品を通してその裏側にある物体の形態や色を認識することができるため、文房具、キーパッド、スイッチ等を初めとした種々の製品に展開することが可能である。

上記のような用途に展開するための透光性に優れたゴムとしては、従来から、シリコーンゴム、ウレタンゴム、スチレン系ゴム等が知られている。

アクリルゴムは、耐熱性、耐油性に優れていることから、オイルシール、Ｏリング、ホース等の用途に広く使用されている。アクリルゴムもベースとなるゴム自体は、透光性に優れたものである。しかし、ゴム製品として、架橋を行い、ゴム製品に強度等を付与しようとすると、カーボンブラックを初めとした着色した添加剤を併用することとなり、ゴム製品として透光性を有したものを得ることは困難であった。

特許文献１には、アクリルゴムを用いたゴム組成物の代表例が示されているが、架橋後の引張強さを付与しようとすると、所定量のカーボンブラックの添加を必要とするものであった。

特開平８−１０９３０２号公報

上記のように、アクリルゴムの有する優れた耐熱性や耐油性を生かし、架橋後の引張強さに優れ、透光性にも優れたアクリルゴム組成物は、確立した技術としては未だ存在せず、種々の検討を行う余地を有するものであった。

本発明はこのような状況に鑑みてなされたものである。すなわち、本発明の課題は、架橋後の引張強さに優れ、透光性にも優れたアクリルゴム組成物を提供することである。

本発明は、特定の特性を有したシリカを選定することによって、上記課題の解決を図ることに成功したものである。

すなわち、本発明のアクリルゴム組成物は、アクリルゴム１００質量部に対して、平均１次粒子径２０ｎｍ以下のシリカを２５〜８０質量部配合することを特徴としている。

また、本発明のアクリルゴム組成物は、前記シリカの嵩密度が４０〜１００ｇ／Ｌであることが好ましい。

本発明のアクリルゴム組成物は、架橋後の引張強さに優れ、透光性にも優れている。

以下、本発明の実施形態を詳細に説明する。ただし、本発明の範囲は、以下に説明する実施形態に限定されるわけではない。

本発明のアクリルゴム組成物は、アクリルゴム１００質量部に対して、平均１次粒子径２０ｎｍ以下のシリカを２５〜８０質量部配合している。以下各成分について説明する。

（アクリルゴム）
アクリルゴムは、アクリル酸アルキルエステルまたはアクリル酸アルコキシアルキルエステルを主たるモノマー成分とし、架橋点となる官能基を有する架橋性モノマーを共重合させた重合体である。

アクリル酸アルキルエステルとしては、例えば、アルキル基の炭素数が１〜２０のアクリル酸アルキルエステルが挙げられる。具体的には、アクリル酸メチル、アクリル酸エチル、アクリル酸ｎ−ブチル、アクリル酸ｉｓｏ−ブチル、アクリル酸ｔｅｒｔ−ブチル、アクリル酸プロピル、アクリル酸ｎ−オクチル、アクリル酸２−エチルヘキシル、アクリル酸ラウリル、アクリル酸ステアリル等があり、好ましくはアクリル酸メチル、アクリル酸エチル、アクリル酸ｎ−ブチルである。

また、アクリル酸アルコキシアルキルエステルとしては、例えば、アルコキシ基の炭素数が１〜４のアクリル酸アルコキシアルキルエステルが挙げられる。具体的には、アクリル酸メトキシメチル、アクリル酸メトキシエチル、アクリル酸エトキシエチル、アクリル酸ブトキシエチル、アクリル酸メトキシエトキシエチル等があり、好ましくはアクリル酸メトキシエチル、アクリル酸エトキシエチル、アクリル酸ブトキシエチルである。

また、架橋点となる官能基を有する架橋性モノマーとしては、エポキシ基、カルボキシル基、活性ハロゲン基、水酸基、アミド基等を有する架橋性モノマーまたはジエン系モノマーがある。

エポキシ基を有する架橋性モノマーとしては、例えば、ビニルグリシジルエーテル、アリルグリシジルエーテル、グリシジルアクリレート、グリシジルメタクリレート等が挙げられる。

カルボキシル基を有する架橋点モノマーとしては、例えば、アクリル酸、メタクリル酸、クロトン酸、２−ペンテン酸、マレイン酸、フマル酸、イタコン酸、マレイン酸モノアルキルエステル、フマル酸モノアルキルエステル、イタコン酸モノアルキルエステル等が挙げられる。

活性ハロゲン基を有する架橋性モノマーとしては、例えば、２−クロルエチルビニルエーテル、２−クロルエチルアクリレート、ビニルベンジルクロライド、ビニルクロルアセテート、アリルクロルアセテート等が挙げられる。

また、ジエン系モノマーとしては、例えば、エチリデンノルボルネン、ジシクロペンタジエン、１，３−ブタジエン、イソプレン、ピペリレン等が挙げられる。

また、アクリルゴムには、アクリル酸アルキルエステル、アクリル酸アルコキシアルキルエステルおよび架橋性モノマー以外に、必要に応じて、共重合可能なその他のモノマーを共重合させてもよい。共重合可能なその他のモノマーとしては、特に限定されないが、例えば、スチレン、アクリロニトリル、エチレン、オレフィン類、ビニルエーテル類などが挙げられる。

（シリカ）
本発明者は、下記の特性を有するシリカを使用することによって、アクリルゴム組成物においてカーボンブラックに代わる充填剤として有効に働き、架橋後の引張強さに優れ、透光性に優れたアクリルゴム組成物を得ることができることを見出した。

シリカとは、二酸化珪素(ＳｉＯ₂)のことであり、白色の外観を持つ粉体である。シリカには、天然品と合成品があり、結晶質と非晶質のシリカがあるが、合成品の非晶質シリカが好ましく用いられる。合成品の非晶質シリカには、その製造方法によって乾式法シリカと湿式法シリカとがあるが、いずれであっても構わない。

シリカには、沈殿法シリカ、コロイダルシリカ、オルガノシリカゾル、気相法シリカなどの種類があり、それぞれ既に市販品が存在している。沈殿法シリカであれば、東ソー・シリカ社製ニップシール等がある。コロイダルシリカであれば、日産化学工業社製スノーテックス等がある。オルガノシリカゾルであれば、日産化学工業社製スノーテックス等がある。気相法シリカであれば、トクヤマ社製レオロシール、日本アエロジル社製アエロジル等がある。

シリカの平均１次粒子径は２０ｎｍ以下であり、１５ｎｍ以下であることが好ましく、１０ｎｍ以下であることがより好ましい。シリカの１次粒子径が上記の範囲内にあると、可視光線に対して透明となり、カーボンブラックに代わる充填剤としても有効に機能することができる。シリカの平均１次粒子径は、レーザー回折粒度分布測定装置や透過型電子顕微鏡を用いて測定することができる。尚、アクリルゴム組成物中において、シリカは通常、１次粒子が凝集して、１次粒子凝集体または２次粒子凝集体として存在している。

シリカの１次粒子の形状は特に限定されず、球状、針状、棒状、板状等を挙げることができるが、球状に近い形状であることが好ましい。

シリカの嵩密度は、透光性の観点から、４０〜１００ｇ／Ｌであることが好ましく、５０〜８０ｇ／Ｌであることがより好ましい。シリカの嵩密度は、ＪＩＳＫ５１０１−１２−１に準拠して測定することができる。

アクリルゴムにシリカを添加するときには、シリカの分散性を高めるために、シランカップリング剤やシラン化合物を添加してもよいし、シリカ表面を予めシランカップリング剤やシラン化合物で処理しておいてもよい。

シリカは、アクリルゴム１００質量部に対して、２５〜８０質量部含有させる。シリカの含有量が２５質量部未満であると、アクリルゴム組成物の透光性は良好であるが、引張強さが低いものとなる。またシリカの含有量が８０質量部を超えると、アクリルゴム組成物の引張強さは良好であるが、透光性に劣るものとなる。シリカは、アクリルゴム１００質量部に対して、４０〜８０質量部含有させることが好ましい。

（アクリルゴム組成物）
アクリルゴム組成物には、上記の各成分以外に、必要に応じて、公知の配合剤、例えば、架橋剤、架橋促進剤、補強剤、充填剤、老化防止剤、安定剤、可塑剤等を適宜添加することができる。

アクリルゴム組成物は、オープンロール、密閉式混練機（ニーダー、インターミックス、バンバリーミキサー等）の適宜の混合方法によって配合することによって調製することができる。

アクリルゴムは、架橋剤を添加し、加熱することによって架橋される。アクリルゴムに用いられる架橋剤は、前記した架橋性モノマーの種類に応じて、それぞれ対応する架橋剤が用いられる。

未架橋のアクリルゴム組成物を架橋させる際の条件は、加熱温度が通常、１５０℃以上、好ましくは１５０〜２００℃であり、架橋時間が通常、数分〜数十分程度である。また、架橋時の加熱方法としては、プレス加熱、蒸気加熱、オーブン加熱、熱風加熱等の適宜の方法を採用することができる。

アクリルゴム組成物を架橋させて、架橋アクリルゴム組成物の成形体を製造する方法は、特に限定されない。圧縮成形法、射出成形法、押出成形法、トランスファー成形法など、いずれの方法を用いることもできる。また、架橋方法は、成形品の形状に応じて選択すればよく、成形と架橋を同時に行う方法、成形後に架橋を行う方法のいずれでもよい。

本発明のアクリルゴム組成物は、透光性とゴム特性を生かせる種々の用途、例えば、一般機器、電子・電気、建築、文房具等の幅広い分野において有用である。

以下、実施例を用いて、本発明をより詳細に説明する。
（実施例１〜３、比較例１〜５）
実施例、比較例に用いたアクリルゴム組成物の原料は、以下のとおりである。

アクリルゴム：Noxtite PA-404N（ユニマテック社製、活性塩素基タイプのアクリルゴム）
充填剤：シリカ微粒子
（1）東ソー・シリカ社製、ＮｉｐｓｉｌＬＰ、平均１次粒子径：１２ｎｍ、嵩密度：６０〜８０ｇ／Ｌ
（2）トクヤマ社製、レオロシールＣＰ１０２、平均１次粒子径：１６ｎｍ、嵩密度：５０ｇ／Ｌ
（3）東ソー・シリカ社製、ＮｉｐｓｉｌＥＲ、平均１次粒子径：３２ｎｍ、嵩密度：７０〜１２０ｇ／Ｌ
（4）東ソー・シリカ社製、ＮｉｐｓｉｌＥ７４Ｐ、平均１次粒子径：８０ｎｍ、嵩密度：１８０〜２４０ｇ／Ｌ
架橋剤：硫黄
加工助剤：ステアリン酸
架橋助剤：ステアリン酸ナトリウム／ステアリン酸カリウム
加工助剤ステアリン酸は、アクリルゴム１００質量部に対して１質量部を使用し、架橋助剤ステアリン酸ナトリウム／ステアリン酸カリウムは、アクリルゴム１００質量部に対して３．５／１．２質量部を使用した。

３Ｌ加圧式ニーダーを用いて、表１に記載の成分、加工助剤および架橋助剤を配合してアクリルゴム組成物を混練した。排出後、１０インチオープンロールを使用して、ロール間隙３ｍｍで丸め通しを５回実施した。その後切り返しを５回実施して、ロール間隙を５ｍｍにして分出しを実施した。得られたゴム生地から、プレス加工を行って、約２ｍｍ厚さの未架橋ゴムシートを作製した。その後、架橋条件：１８０℃×１０分で架橋させて、２ｍｍ厚の架橋ゴムシートを作製した。

＜架橋ゴムシートの特性評価＞
（１）引張強さ：ＪＩＳＫ６２５１：２０１０に準拠して行った。５ＭＰａ以上であるとき良好であると判定した。
（２）透光性：架橋ゴムシートの下に新聞紙を置き、肉眼によって透光性の相対的な判定を行った。評価基準は以下のとおりである。
○：透明であり、新聞紙の文字が容易に判読できる
△：半透明であり、新聞紙の文字が認識できる
×：不透明であり、新聞紙の文字が認識できない

評価結果を表１に示した。

表１から以下のことが分かった。
平均１次粒子径２０ｎｍ以下のシリカを２５〜８０質量部含有する実施例１〜３のアクリルゴム組成物は、架橋後の引張強さに優れ、透光性にも優れていた。比較例１のアクリルゴム組成物は、シリカの配合量が少ないために、透光性は良好であったが、架橋後の引張強さに劣るものであった。比較例２のアクリルゴム組成物は、シリカの平均１次粒子径が大きく、シリカの配合量も少な目であるため、架橋後の引張強さおよび透光性に劣るものであった。比較例３〜５のアクリルゴム組成物は、シリカの平均１次粒子径が大きいため、架橋後の引張強さは良好であったが、透光性に劣るものであった。

Claims

アクリルゴム１００質量部に対して、平均１次粒子径２０ｎｍ以下のシリカを２５〜８０質量部配合してなるアクリルゴム組成物。
前記シリカの嵩密度が４０〜１００ｇ／Ｌであることを特徴とする請求項１に記載のアクリルゴム組成物。