JP2022067292A - 発泡ゴム組成物、スポンジ及び成形品 - Google Patents

Abstract

【課題】引裂き強度が高く収縮率が小さく外観に優れた発泡体が得られる硫黄変性クロロプレンゴムの提供。【解決手段】分子末端にメルカプトイミダゾール構造を含む官能基Ａ及びキサントゲン酸構造の官能基Ｂを有し、前記官能基Ａ及び前記官能基Ｂの含有量の質量比Ｂ／Ａが６以下であり、前記官能基Ａ及び前記官能基Ｂの含有量の合計が０．１０～０．６０質量部である硫黄変性クロロプレンゴム１００質量部と、化学発泡剤３～１６質量部と、を含有する発泡ゴム組成物。【選択図】なし

Description

クロロプレンゴムは、その優れた動的特性を生かし、一般産業用の伝動ベルトやコンベヤベルト、自動車用空気バネ、防振ゴムなどの材料として使用されている。また、クロロプレンゴムは、発泡剤を配合して加熱発泡させてクロロプレンゴムスポンジとすることができ、得られたクロロプレンゴムスポンジは、自動車部品、建築分野、レジャー用品など、様々な分野で使用されている。
クロロプレンゴムスポンジは空隙を有する成形体であるため、引き裂き強度や、経年変化により収縮するという問題がある。このため、引裂き強度が高く、収縮率が小さいクロロプレンゴムスポンジの開発が要望されていた。

クロロプレンゴムスポンジを得る手段としては、クロロプレンゴムに有機酸化物と発泡剤、軟化剤、充填剤、補強剤を配合して加熱発泡させて得られるもの（例えば、特許文献１参照。）や、クロロプレンゴムに、ブタジエンゴム、軟化剤、発泡剤を配合して無圧オープン加硫させて発泡させて得られるもの（例えば、特許文献２参照。）が知られている。

特開２０１２－０６７２３５号公報 特開平１０－２９８３２８号公報

特許文献１や２に記載される技術では、発泡倍率の高いクロロプレンゴムスポンジが得られる。しかしながら、得られたクロロプレンゴムスポンジは、引き裂き強度は低いものであった。このため、ウェットスーツなど、高い引き裂き強度が必要な製品に使用できるクロロプレンゴムスポンジの開発が要望されていた。

本発明は、引裂き強度が高く収縮率が小さく外観に優れたスポンジが得られる発泡ゴム組成物、スポンジ及び成形品を提供することを課題とする。

本願発明者らは、かかる課題を解決するために鋭意研究を行った結果、硫黄変性クロロプレンゴムに特定の構造を導入し、特定の発泡剤を含有させることで引裂き強度が高く収縮率が小さく外観に優れた成形品が得られる発泡ゴム組成物を完成させるに至った。

すなわち、本発明は、いくつかの側面において、以下の［１］～［１４］を提供する。
［１］分子末端に下記一般式（Ａ）で表される官能基Ａ及び下記一般式（Ｂ）で表される官能基Ｂを有し、前記官能基Ａの含有量（Ａ）に対する前記官能基Ｂの含有量（Ｂ）の質量比Ｂ／Ａが６以下であり、前記官能基Ａ及び前記官能基Ｂの含有量の合計が０．１０～０．６０質量部である硫黄変性クロロプレンゴム１００質量部と、化学発泡剤３～１６質量部と、を含有する発泡ゴム組成物。

（式中、Ｒ_１、Ｒ_２はそれぞれ独立に、水素原子、ハロゲン原子、ヒドロキシ基、シアノ基、置換基を有してもよいアルキル基、又は、置換基を有してもよいアリールチオ基を示し、Ｒ_１、Ｒ_２は、互いに結合して、置換基を有してもよい環を形成してもよい。）

（式中、Ｒ_３は水素原子、又は置換基を有しても良い炭素数１～４のアルキル基を示す。）
［２］前記質量比Ｂ／Ａが０を超え６以下である、［１］に記載の発泡ゴム組成物。
［３］前記官能基Ａが、Ｒ_１及びＲ_２が互いに結合して形成されたベンゾイミダゾール環を有する、［１］又は［２］に記載の発泡ゴム組成物。
［４］前記硫黄変性クロロプレン１００質量部に対して、前記官能基Ａを０．０５～０．４０質量部含有する、［１］から［３］のいずれかに記載の発泡ゴム組成物。
［５］前記硫黄変性クロロプレン１００質量部に対して、前記官能基Ｂを０．４０質量部以下含有する、［１］から［４］のいずれかに記載の発泡ゴム組成物。
［６］前記硫黄変性クロロプレンゴム１００質量部に対して、イミダゾール類を０．００５～０．２質量部含有する、［１］から［５］のいずれかに記載の発泡ゴム組成物。
［７］前記イミダゾール類が、２－メルカプトイミダゾール、２－メルカプトベンゾイミダゾール、Ｎ－シクロヘキシル－１Ｈ－ベンゾイミダゾール－２－スルフェンアミド、２－メトキシカルボニルアミノ－ベンゾイミダゾール２－メルカプトメチルベンゾイミダゾール、２－メルカプト－５－メトキシベンゾイミダゾール、２－メルカプト－５－カルボキシベンゾイミダゾール、２－メルカプトベンゾイミダゾール－５－スルホン酸ナトリウム二水和物、２－メルカプト－５－ニトロベンゾイミダゾール、２－メルカプト－５－アミノベンゾイミダゾールから選ばれる少なくとも一種の化合物である、［６］に記載の発泡ゴム組成物。
［８］前記硫黄変性クロロプレンゴム１００質量部に対して、アルキルキサントゲンジスルフィドを１．５質量部以下含有する、［１］から［７］のいずれかに記載の発泡ゴム組成物。
［９］前記アルキルキサントゲンジスルフィドが、ジメチルキサントゲンジスルフィド、ジエチルキサントゲンジスルフィド、ジプロピルキサントゲンジスルフィド、ジイソプロピルキサントゲンジスルフィド、及び、ジブチルキサントゲンジスルフィドから選ばれる少なくとも一種の化合物である、［８］に記載の発泡ゴム組成物。
［１０］前記イミダゾール類の含有量Ｃに対する前記アルキルキサントゲンジスルフィドの含有量Ｄの質量比Ｄ／Ｃが６０以下である、［８］又は［９］に記載の発泡ゴム組成物。
［１１］前記硫黄変性クロロプレンゴムのムーニー粘度が２０～８０である、［１］から［１０］のいずれかに記載の発泡ゴム組成物。
［１２］前記化学発泡剤が、アゾ化合物、ニトロソ化合物、スルホニルヒドラジド化合物、アジド化合物および無機発泡剤から選ばれる少なくとも１種である、［１］から［１１］のいずれかに記載の発泡ゴム組成物。
［１３］［１］から［１２］のいずれかに記載の発泡ゴム組成物からなるスポンジ。
［１４］［１３］に記載のスポンジからなる成形品。

本発明によれば、引裂き強度が高く収縮率が小さく外観に優れたスポンジが得られる発泡ゴム組成物、スポンジ及び成形品が得られる。

以下、本発明を実施するための好適な形態について説明する。なお、以下に説明する実施形態は、本発明の代表的な実施形態の一例を示したものであり、これにより本発明の範囲が狭く解釈されることはない。

本発明の発泡ゴム組成物は、分子末端に下記一般式（Ａ）で表される官能基Ａ及び下記一般式（Ｂ）で表される官能基Ｂを有し、前記官能基Ａの含有量（Ａ）に対する前記官能基Ｂの含有量（Ｂ）の質量比Ｂ／Ａが６以下であり、前記官能基Ａ及び前記官能基Ｂの含有量の合計が０．１０～０．６０質量部である硫黄変性クロロプレンゴム１００質量部と、化学発泡剤３～１６質量部と、を含有する発泡ゴム組成物。

（式中、Ｒ_１、Ｒ_２はそれぞれ独立に、水素原子、ハロゲン原子、ヒドロキシ基、シアノ基、置換基を有してもよいアルキル基、又は、置換基を有してもよいアリールチオ基を示し、Ｒ_１、Ｒ_２は、互いに結合して、置換基を有してもよい環を形成してもよい。）

（式中、Ｒ_３は水素原子、又は置換基を有しても良い炭素数１～４のアルキル基を示す。）

＜硫黄変性クロロプレンゴム＞
硫黄変性クロロプレンゴムは、硫黄の存在下で、２－クロロ－１，３－ブタジエン（以下「クロロプレン」とも称する）単独又はクロロプレンと他の単量体とを乳化重合して主鎖に硫黄を導入した硫黄変性クロロプレン重合体を、イミダゾール類を用いて分子量調整したラテックス、及び、このラテックスを一般的な方法で乾燥洗浄して得られた硫黄変性クロロプレンゴムを包含する。以下、硫黄変性クロロプレンゴムの製造工程に沿って、詳細に説明する。

＜重合工程＞
硫黄変性クロロプレンゴムは、クロロプレンと硫黄、必要に応じてクロロプレンと共重合可能な単量体を乳化重合して重合液を得る。

クロロプレンと共重合可能な単量体としては、例えば、２，３－ジクロロ－１，３－ブタジエン、１－クロロ－１，３－ブタジエン、スチレン、アクリロニトリル、メタクリロニトリル、イソプレン、ブタジエン、並びにメタクリル酸及びこれらのエステル類などがあり、２種以上を併用することもできる。これらの単量体を用いる場合は、得られる硫黄変性クロロプレンゴムの特性を損なわない範囲で用いることが好ましく、クロロプレンを含む全単量体中１０質量％以下とすることが好ましい。これらの単量体の使用量が１０質量％を超えると、得られる硫黄変性クロロプレンゴムの加工性が低下する場合もある。

これらの単量体のうち、例えば、２，３－ジクロロ－１，３－ブタジエンを用いると、得られる硫黄変性クロロプレンゴムの結晶化速度を遅くすることができる。結晶化速度が遅い硫黄変性クロロプレンゴムは、低温環境下においてもゴム弾性を維持することができ、例えば、低温圧縮永久歪みを改善することが可能となる。

乳化重合に際して、添加する硫黄（Ｓ_８）の量は、重合させる単量体の合計１００質量部に対して、０．０１～０．６質量部が好ましく、０．１～０．５質量部がより好ましい。硫黄（Ｓ_８）の量が０．０１質量部未満であると、得られる硫黄変性クロロプレンゴムの機械的特性や動的特性が得られない場合がある。一方、硫黄（Ｓ_８）の量が０．６質量部を超えると、得られる硫黄変性クロロプレンゴムの金属への粘着性が強くなりすぎて加工できなくなる場合がある。

乳化重合に用いる乳化剤としては、クロロプレンの乳化重合に用いることが可能な公知の乳化剤や脂肪酸類を、１種又は２種以上、自由に選択して用いることができる。乳化剤としては、具体的には、ロジン酸類、芳香族スルフォン酸ホルマリン縮合物の金属塩、ドデシルベンゼンスルフォン酸ナトリウム、ドデシルベンゼンスルフォン酸カリウム、アルキルジフェニルエーテルスルフォン酸ナトリウム、アルキルジフェニルエーテルスルフォン酸カリウム、ポリオキシエチレンアルキルエーテルスルフォン酸ナトリウム、ポリオキシプロピレンアルキルエーテルスルフォン酸ナトリウム、ポリオキシエチレンアルキルエーテルスルフォン酸カリウム、ポリオキシプロピレンアルキルエーテルスルフォン酸カリウム等がある。この中でも特に、ロジン酸類を用いることが好ましい。なお、ここにロジン酸類とは、ロジン酸又は不均化ロジン酸、あるいは不均化ロジン酸のアルカリ金属塩、もしくはこれらの化合物などを意味する。好適に用いられる乳化剤としては、不均化ロジン酸のアルカリ金属塩と、炭素数が６～２２である飽和又は不飽和の脂肪酸の混合物からなるアルカリ石鹸水溶液である。不均化ロジン酸の構成成分としては、例えば、セスキテルペン、８，５－イソピマル酸、ジヒドロピマル酸、セコデヒドロアビエチン酸、ジヒドロアビエチン酸、デイソプロピルデヒドロアビエチン酸、デメチルデヒドロアビエチン酸などがある。

乳化重合開始時の乳化液のｐＨは、１０．５以上であることが望ましい。ここで、乳化液とは、乳化重合開始直前の、クロロプレン及びクロロプレンと共重合可能な単量体、乳化剤、硫黄（Ｓ_８）等との混合液である。これらの単量体や硫黄（Ｓ_８）等の後添加、分割添加等によりその組成が変わる場合も包含される。ｐＨ１０．５以上にすることで、乳化剤としてロジン酸類を用いた場合に、重合中のポリマー析出等を防止し、安定的に重合を制御することが可能となる。なお、乳化液のｐＨは、乳化重合時に存在している水酸化ナトリウムや水酸化カリウムなどのアルカリ成分量により調整できる。

乳化重合の重合温度は重合制御性と生産性の観点から０～５５℃、好ましくは３０～５５℃である。

重合開始剤としては通常のラジカル重合で用いられる過硫酸カリウム、過酸化ベンゾイル、過硫酸アンモニウム、過酸化水素などを用いることができる。重合は重合率６０～９５％、好ましくは７０～９０％の範囲で行われ、ついで重合停止剤を加えて停止させる。

生産性の面から、重合率は６０％以上が好ましい。また、得られる硫黄変性クロロプレンゴムの加工性に影響を及ぼす分岐構造の発達やゲルの生成を抑制する観点から、重合率は９５％以下が好ましい。重合体の重合停止剤としては、例えばチオジフェニルアミン、４－ｔｅｒｔ－ブチルカテコール、２，２’－メチレンビス－４－メチル－６－ｔｅｒｔブチルフェノールなどがある。重合停止剤は１種を単独で用いてもよく、２種以上を併用してもよい。

＜分子量調整工程＞
分子量調整工程は、前記重合工程で得られた重合液にイミダゾール類を添加し、重合液中の硫黄変性クロロプレン重合体の主鎖に存在するポリスルフィド結合（Ｓ_２～Ｓ_８）と添加されたイミダゾール類が反応することで、添加したイミダゾール類に由来する前記一般式（Ａ）で表される官能基Ａを形成しながら、硫黄変性クロロプレン重合体を切断、解重合する工程である。以下、硫黄変性クロロプレン重合体を切断、解重合するために用いる薬品を分子量調整剤とする。

添加するイミダゾール類の種類は、公知のイミダゾール類を１種又は２種以上、自由に用いることができる。本発明では特に２－メルカプトイミダゾール、２－メルカプトベンゾイミダゾール、Ｎ－シクロヘキシル－１Ｈ－ベンゾイミダゾール－２－スルフェンアミド、２－メトキシカルボニルアミノ－ベンゾイミダゾール２－メルカプトメチルベンゾイミダゾール、２－メルカプト－５－メトキシベンゾイミダゾール、２－メルカプト－５－カルボキシベンゾイミダゾール、２－メルカプトベンゾイミダゾール－５－スルホン酸ナトリウム二水和物、２－メルカプト－５－ニトロベンゾイミダゾール、２－メルカプト－５－アミノベンゾイミダゾールから選ばれる少なくとも一種の化合物であることが好ましい。

イミダゾール類の添加量は、重合液中の硫黄変性クロロプレン重合体１００質量部に対して、０．２～３質量部が好ましい。イミダゾール類の添加量を０．２質量部以上とすることで、引裂き強度を向上させ、収縮率が低減し、外観が優れた成形品が得られる。また、イミダゾール類の添加量を３質量部以下とすることで、適度なムーニー粘度の硫黄変性クロロプレンゴムを得ることができ、その結果、加硫成形性を向上させることができる。

分子量調整工程では、分子量調整剤としてアルキルキサントゲンジスルフィドを併用することもできる。重合液中において、アルキルキサントゲンジスルフィドは、イミダゾール類と反応し、イミダゾール類やアルキルキサントゲンジスルフィド単体と比較し、よりポリスルフィド結合との反応性が高い反応物を形成しムーニー粘度調整を容易にする。反応物は硫黄変性クロロプレン重合体のポリスルフィド結合と反応することで、官能基Ａと添加したアルキルキサントゲンジスルフィドに由来する前記一般式（Ｂ）で表される官能基Ｂを形成する。添加するアルキルキサントゲンジスルフィドは、公知のアルキルキサントゲンジスルフィドを１種又は２種以上、自由に用いることができ、特に、ジメチルキサントゲンジスルフィド、ジエチルキサントゲンジスルフィド、ジプロピルキサントゲンジスルフィド、ジイソプロピルキサントゲンジスルフィド、ジブチルキサントゲンジスルフィドから選ばれる少なくとも一種の化合物を用いることが好ましい。

アルキルキサントゲンジスルフィドを用いる場合、その添加量は特に限定されないが、重合液中の重合体１００質量部に対して、０～６質量部添加することが好ましく、より好ましくは０．５～３質量部である。アルキルキサントゲンジスルフィドの添加量を該範囲内とすることで、生ゴムのムーニー粘度制御が一層容易となり、引裂き強度を向上させ、外観が優れた成形品が得られる。

前記分子量調整工程を経た重合体のラテックスを、一般的な方法で、冷却、ｐＨ調整、凍結、乾燥等を行って、硫黄変性クロロプレンゴムを得る。得られた硫黄変性クロロプレンゴムは、その１００質量部中に前記一般式（Ａ）で表される官能基Ａを０．０５～０．４０質量部含有することを特徴とする。官能基Ａの含有量を調整するには分子量調整工程で添加するイミダゾール類の量や分子量調整工程の処理時間及び処理温度を調整すれば良い。官能基Ａの含有量を該範囲内とすることで、引裂き強度を向上させ、収縮率が低減し、外観が優れた成形品が得られる。

得られた硫黄変性クロロプレンゴムは、その１００質量部に対して、未反応のイミダゾール類を０．００５～０．２質量部残存させることで、成形品の引裂き強度が向上し、収縮率の低減に資する。未反応のイミダゾール類の残存量を調整するには、分子量調整工程で添加するイミダゾール類の量や分子量調整工程の処理時間及び処理温度を調整すれば良い。

前記分子量調整工程において、アルキルキサントゲンジスルフィドを用いる場合、得られる硫黄変性クロロプレンゴム中に存在する前記一般式（Ｂ）で表される官能基Ｂの含有量は特に限定されない。例えば、前記分子量調整工程において、重合液中の重合体１００質量部に対して、アルキルキサントゲンジスルフィドを０～６質量部添加した場合、得られた生ゴム（組成物（２））中には、硫黄変性クロロプレンゴム１００質量部に対して、官能基Ｂを０．４０質量部以下含有し、未反応のアルキルキサントゲンジスルフィドを１．５質量部以下含有する。官能基Ｂの含有量や未反応のアルキルキサントゲンジスルフィドの量を調整するにはアルキルキサントゲンジスルフィドの添加量や分子量調整工程の処理時間及び処理温度を調整すれば良い。官能基Ｂの含有量を該範囲内とすることで、引裂き強度を向上させ、外観が優れた成形品が得られる。

官能基Ａの含有量と、官能基Ｂの含有量の質量比（Ｂ／Ａ）は、０～６であり、かつ官能基Ａと官能基Ｂの含有量の質量合計（Ａ＋Ｂ）は０．１０～０．６０質量部である。質量比（Ｂ／Ａ）をこの範囲内とすることで、収縮性に優れた成形品が得られる。質量合計（Ａ＋Ｂ）が０．１質量部に満たないと、収縮率の増加を引き起こし外観が優れた成形品が得られず、質量合計（Ａ＋Ｂ）が０．６質量部を超えると得られる硫黄変性クロロプレンゴムのムーニー粘度の低下が著しく実用的でない。

硫黄変性クロロプレンゴム中の官能基Ａ及び官能基Ｂの含有量は以下の手順にて定量できる。得られた硫黄変性クロロプレンゴムをベンゼンとメタノールで精製し、再度凍結乾燥して測定用試料とする。得られた測定用試料を、ＪＩＳ Ｋ－６２３９に従って１Ｈ－ＮＭＲ測定を行う。得られた測定データを、溶媒とした重水素化クロロホルム中のクロロホルムのピーク（７．２４ｐｐｍ）を基準に補正し、補正した測定データに基づいて、５．６０～５．７５ｐｐｍと１．３０～１．４５ｐｐｍとにピークトップを有するピークの面積を算出する。

さらに、未反応のイミダゾール類の含有量（Ｃ）と、未反応のアルキルキサントゲンジスルフィドの含有量（Ｄ）の比（Ｄ／Ｃ）は、０～６０であることが好ましい。含有量の比（Ｄ／Ｃ）を該範囲内とすることで、得られる成形品の引裂き強度、収縮率の物性バランスが一層良好となる。

硫黄変性クロロプレンゴム中の未反応のイミダゾール類の含有量（Ｃ）と、未反応のアルキルキサントゲンジスルフィドの含有量（Ｄ）は以下の手順にて定量できる。
得られた硫黄変性クロロプレンゴム１．５ｇをベンゼン３０ｍｌで溶解した後、メタノール６０ｍｌを滴下し、ゴム成分を析出させ溶媒から分離し非ゴム分を溶媒可溶成分として回収する。析出したポリマー分に対し、再度、同様の手順でベンゼン溶解およびメタノール滴下を行い、ゴム成分を分離し、非ゴム分を同様に溶媒可溶成分として回収し、１回目と２回目の溶媒を混合して２００ｍｌに定容、これを測定用試料とする。測定用試料を液体クロマトグラフ（ＬＣ 日立製作所製 ポンプ：Ｌ－６２００、Ｌ－６００ ＵＶ検出器：Ｌ－４２５０）に２０μＬ注入する。ＬＣの移動相はアセトニトリル及び水の比率を変化させながら使用し、１ｍｌ／ｍｉｎの流量で流す。カラムはＩｎｅｒｔｓｉｌ ＯＤＳ－３（φ４．６×１５０ｍｍ ５μｍ ＧＬサイエンス製）を用いる。イミダゾール類（測定波長：３００ｎｍ）、アルキルキサントゲンジスルフィド（測定波長：２８０ｎｍ）のピーク検出時間を標準液で確認し、そのピーク面積から求めた検量線により定量値を求める。本定量値と、分析に用いたサンプル量の比較により、硫黄変性クロロプレンゴム中の未反応のイミダゾール類及び未反応のアルキルキサントゲンジスルフィドの含有量を求める。

硫黄変性クロロプレンゴムのムーニー粘度は、特に限定されないが、２０～８０の範囲に調整することが好ましい。硫黄変性クロロプレンゴムのムーニー粘度を該範囲に調整することによって、得られる硫黄変性クロロプレンゴムの加工性を維持することができる。
硫黄変性クロロプレンゴムのムーニー粘度を調整するには、分子量調整の添加量や分子量調整工程の処理時間及び処理温度を調整すれば良い。

硫黄変性クロロプレンゴムには、貯蔵時のムーニー粘度変化を防止するため、少量の安定剤を含有させることもできる。本発明に用いることができる安定剤の種類は、クロロプレンゴムに用いることが可能な公知の安定剤を１種又は２種以上、自由に選択して用いることができる。例えば、フェニル－α－ナフチルアミン、オクチル化ジフェニルアミン、２，６－ジ－ｔｅｒｔブチル－４－フェニルフェノール、２，２’－メチレンビス（４－メチル－６－ｔｅｒｔブチルフェノール）、及び４，４’－チオビス－（６－ｔｅｒｔブチル－３－メチルフェノール）などがある。これらの安定剤のうち、４，４’－チオビス－（６－ｔｅｒｔブチル－３－メチルフェノールが好ましい。

＜化学発泡剤＞
化学発泡剤は、化学発泡剤、無機発泡剤のどちらも使用することができる。化学発泡剤としては、例えばアゾ化合物、ニトロソ化合物、スルホニルヒドラジド化合物、アジド化合物、カルボンジアミド化合物等が挙げられる。より好ましくは、スルホニルヒドラジド化合物、アゾ化合物が挙げられる。

化学発泡剤は、分解温度が好ましくは１２０℃～２００℃、より好ましくは１３０℃～１７０℃のものを用いるとよい。化学発泡剤の分解温度をこのような範囲内にすることにより、化学発泡及び加硫の制御が容易になり、収縮率が低減し、外観が優れた成形品が得られる。

化学発泡剤の添加量は硫黄変性クロロプレンゴム１００質量部に対して３～２０質量部である。化学発泡剤の配合量が３質量部に満たないと発泡剤量の不足から発泡体を得るのに十分な分解ガス量が得られず、２０質量部を超えると発泡と加硫のバランスが取りにくく、得られる成形品の外観や引裂き強度が劣ったものになってしまう場合がある。

＜スポンジ＞
化学発泡剤を添加した硫黄変性クロロプレンゴムは、金属化合物、可塑化剤、充填剤などと共に、ロールやバンバリーミキサー、押出機などで混合し、発泡剤を加えて発泡させながら加硫することによりスポンジとすることができる。

金属化合物は、硫黄変性クロロプレンゴムの加硫速度の調整や、硫黄変性クロロプレンゴムの脱塩酸反応によって生じる塩化水素などの塩素源を吸着して、硫黄変性クロロプレンゴムが劣化することを抑制するために添加するものである。金属化合物としては、例えば、亜鉛、チタン、マグネシウム、鉛、鉄、ベリリウム、カルシウム、バリウム、ゲルマニウム、ジルコニウム、バナジウム、モリブテン、タングステンなどの酸化物や水酸化物を用いることができる。これらの金属化合物は、１種を単独で用いてもよく、２種以上を併用してもよい。

金属化合物の添加量は、特に限定されないが、硫黄変性クロロプレンゴム１００質量部に対して、３～１５質量部の範囲が好ましい。金属化合物の添加量をこの範囲に調整することにより、得られる成形品の機械的強度を向上させることができる。

可塑化剤は、硫黄変性クロロプレンゴムの硬度を下げて、その低温特性を改良するために添加するものである。また、硫黄変性クロロプレンゴムを用いてスポンジを製造する際に、その風合いを向上させることもできる。可塑化剤としては、例えば、ジオクチルフタレート、ジオクチルアジペート｛アジピン酸ビス（２－エチルヘキシル）｝、ホワイトオイル、シリコンオイル、ナフテンオイル、アロマオイル、トリフェニルフォスフェート、及びトリクレジルフォスフェートなどがある。これらの可塑化剤は、１種を単独で用いてもよく、２種以上を併用してもよい。

可塑化剤の添加量は、特に限定されないが、硫黄変性クロロプレンゴム１００質量部に対して、５０質量部以下の範囲が好ましい。可塑化剤の添加量をこの範囲に調整することにより、得られる成形品の引き裂き強度を維持しつつ、上述の効果を発揮することができる。

得られたスポンジは、所望する厚さにスライス加工した後、少なくともその一方の面に、ポリエステル繊維やナイロン繊維のジャージ布をラミネートして、ウェットスーツ用の生地とすることができ、これを縫製することで、ウェットスーツを得ることができる。ウェットスーツは製品の信頼性向上のため、引裂き強度や収縮性、外観に優れた材料が求められている。

本発明の発泡ゴム組成物を用いたウェットスーツは、従来の硫黄変性クロロプレンゴムを用いたウェットスーツよりも引裂き強度が高く、収縮率が小さく、かつ外観が優れたものになる。

以下、実施例に基づいて本発明を更に詳細に説明する。なお、以下に説明する実施例は、本発明の代表的な実施例の一例を示したものであり、これにより本発明の範囲が狭く解釈されることはない。

＜実施例１＞
＜硫黄変性クロロプレンゴム＞
内容積３０リットルの重合缶に、クロロプレン１００質量部、硫黄０．５５質量部、純水１２０質量部、不均化ロジン酸カリウム（ハリマ化成株式会社製）４．００質量部、水酸化ナトリウム０．６０質量部、β－ナフタレンスルホン酸ホルマリン縮合物のナトリウム塩（商品名デモールＮ：花王株式会社製）０．６質量部を添加した。重合開始前の乳化液のｐＨは１２．８であった。重合開始剤として過硫酸カリウム０．１質量部を添加し、重合温度４０℃にて窒素気流下で重合を行った。転化率８５％となった時点で重合停止剤であるジエチルヒドロキシアミンを加えて重合を停止させ、クロロプレンの重合液を得た。

得られた重合液に、溶剤としてクロロプレン５質量部、分子量調整剤として２－メルカプトベンゾイミダゾール（商品名「ノクラックＭＢ」大内新興化学工業株式会社製）１質量部及びジイソプロピルキサントゲンジスルフィド（商品名「サンビットＤＩＸ」三新化学工業株式会社製）２質量部、分散剤としてβ－ナフタレンスルホン酸ホルマリン縮合物のナトリウム塩０．０５質量部、乳化剤としてラウリル硫酸ナトリウム０．０５質量部を添加し、分子量調整前の硫黄変性クロロプレン重合体ラテックスを得た。

得られた硫黄変性クロロプレン重合体ラテックスを減圧蒸留して未反応の単量体を除去し、撹拌しながら温度５０℃で１時間保持して分子量調整し、分子量調整後のラテックスを得た（以下、この分子量調整後のラテックスを「ラテックス」と略称する。）。

得られたラテックスを冷却し、常法の凍結－凝固法で重合体を単離して硫黄変性クロロプレンゴムを得た。得られた硫黄変性クロロプレンゴムの官能基は、硫黄変性クロロプレンゴム１００質量部に対し、化学式１で表される２－メルカプトベンゾイミダゾールに由来する官能基Ａが０．１３質量部及び、化学式２で表されるジイソプロピルキサントゲンジスルフィドに由来する官能基Ｂが０．１６質量部であった。また、官能基Ａの含有量（Ａ）に対する前記官能基Ｂの含有量（Ｂ）の質量比（Ｂ／Ａ）は１．２３で、質量合計量（Ａ＋Ｂ）は０．２９であった。

＜ムーニー粘度の測定＞
前記で得られた硫黄変性クロロプレンゴム（生ゴム）について、ＪＩＳ Ｋ ６３００－１に準拠して、Ｌ型ロータの予熱時間１分、回転時間４分、試験温度１００℃にてムーニー粘度の測定を行った。

＜評価用のサンプルの作製＞
前記で得られた硫黄変性クロロプレンゴムと、表１に記載した化合物を、８インチロールを用いて混合し、得られた未加硫コンパウンドをＪＩＳ Ｋ ６２９９に準拠して、プレス加硫を２度行ってスポンジを作製した。なお、１度目のプレス加硫を１次加硫、２度目のプレス加硫を２次加硫という。

１次加硫は、キャビティー領域が縦１００ｍｍ、横９５ｍｍ、高さ８ｍｍの金型に未加硫コンパウンド１０２ｇ（充填率１０５％）を入れ、キャビティー領域を圧力３．５ＭＰａ以上、１４５℃の条件下で２０分間行った。その後、大気圧下、２３℃の条件下で１０分間静置した。静置して得られた１次加硫コンパウンドをキャビティー領域が縦１７５ｍｍ、横１７０ｍｍ、高さ１６ｍｍの金型に入れ、キャビティー領域を圧力３．５ＭＰａ以上、１５５℃の条件下で２０分間行った。

表１に記載した化合物は以下の通り
滑剤・加工助剤１：新日本理化株式会社製 ステアリン酸５０Ｓ
滑剤・加工助剤２：エスアンドエスジャパン株式会社製 ストラクトールＷＢ２１２
老化防止剤１：大内新興化学工業株式会社製 ノクラックＡＤ－Ｆ
老化防止剤２：大内新興化学工業株式会社製 ノクラックＮＢＣ
酸化マグネシウム：協和化学工業株式会社製 キョーワマグ１５０
カーボンブラック：旭カーボン株式会社製 アサヒサーマル
充填剤１：白石カルシウム株式会社製 デキシクレー
充填剤２：白石カルシウム株式会社製 クラウンクレー
可塑化剤１：出光興産株式会社製 ナフテン系鉱物油 ＮＰ－２４
可塑化剤２：出光興産株式会社製 芳香族系プロセス油 ＡＨ－１６
ワックス：日本精蝋株式会社製 パラフィンワックス１３０°Ｆ
加硫剤：堺化学工業株式会社製 酸化亜鉛２種
発泡剤１：三協化成株式会社製 セルマイクＳ（ｐ，ｐ’－オキシビスベンゼンスルホニル・ヒドラジド）

＜実施例２～８及び比較例１～３＞
分子量調整剤の添加量を調整し、官能基及び分子量調整剤の含有量を変更すること以外は、実施例１と同様の方法にて、硫黄変性クロロプレンゴムを得た。

＜実施例９＞
分子量調整剤である２－メルカプトベンゾイミダゾールの添加量を１質量部から０．３質量部とし、分子量調整工程の処理時間を１時間から３時間に変更して得られた硫黄変性クロロプレンゴムを用いた以外は、実施例１と同様の方法にて評価サンプルを作製した。

＜実施例１０＞
分子量調整剤である２－メルカプトベンゾイミダゾールの添加量を１質量部から１．５質量部とし、分子量調整工程の処理時間を１時間から１５分に変更して得られた硫黄変性クロロプレンゴムを用いた以外は、実施例１と同様の方法にて評価サンプルを作製した。

＜実施例１１＞
分子量調整剤であるジイソプロピルキサントゲンジスルフィドの添加量を２質量部から４質量部とし、分子量調整工程の処理時間を１時間から１５分に変更して得られた硫黄変性クロロプレンゴムを用いた以外は、実施例１と同様の方法にて評価サンプルを作製した。

＜実施例１２＞
分子量調整剤として２－メルカプトベンゾイミダゾールを２－メルカプト－５－カルボキシベンゾイミダゾール（商品名「２ＭＢ５Ｃ」川口化学工業株式会社製）に変更して得られた硫黄変性クロロプレンゴムを用いた以外は、実施例１と同様の方法にて評価サンプルを作製した。得られた硫黄変性クロロプレンゴムの官能基は、前記化学式２で表されるジイソプロピルキサントゲンジスルフィドに由来するキサントゲン末端種Ａ０．１８質量部に加え、化学式３で表される２－メルカプト－５－カルボキシベンゾイミダゾールに由来するイミダゾール末端種Ｂが０．１４質量部であった。

＜実施例１３＞
分子量調整剤としてジイソプロピルキサントゲンジスルフィドをジエチルキサントゲンジスルフィド（Ｓｉｇｍａ－Ａｌｄｒｉｃｈ社製）に変更して得られた硫黄変性クロロプレンゴムを用いた以外は、実施例１と同様の方法で評価サンプルを作製した。得られた硫黄変性クロロプレンゴムの官能基は、前記化学式１で表される２－メルカプトベンゾイミダゾールに由来するイミダゾール末端種Ａが０．１５質量部と、化学式４で表されるジエチルキサントゲンジスルフィドに由来するキサントゲン末端種Ｂが０．１３質量部であった。

＜実施例１４＞
分子量調整剤として２－メルカプトベンゾイミダゾールを２－メルカプト－５－カルボキシベンゾイミダゾールとし、ジイソプロピルキサントゲンジスルフィドをジエチルキサントゲンジスルフィドに変更して得られた硫黄変性クロロプレンゴムを用いた以外は、実施例１と同様の方法にて評価サンプルを作製した。得られた硫黄変性クロロプレンゴムの官能基は、前記化学式３で表される２－メルカプト－５－カルボキシベンゾイミダゾールに由来するイミダゾール末端種Ｂが０．１５質量部と、前記化学式４で表されるジエチルキサントゲンジスルフィドに由来するキサントゲン末端種Ｂが０．１６質量部であった。

＜実施例１５＞
発泡剤１を発泡剤２（商品名「セルマイクＣ」三協化成株式会社製 アゾジカルボンアミド）に変更し、添加量を５質量部にした以外は、実施例１と同様の方法にて評価サンプルを作製した。

＜実施例１６＞
発泡剤１の添加量を４質量部とし、発泡剤２の添加量を２．５質量部にした以外は、実施例１と同様の方法にて評価サンプルを作製した。

＜比較例４＞
分子量調整剤として、２－メルカプトベンゾイミダゾールとジイソプロピルキサントゲンジスルフィドをテトラエチルチウラムジスルフィド（商品名「ノクセラーＴＥＴ」大内新興化学工業株式会社製）に変更し、その添加量を２．５質量部に変更して得られた硫黄変性クロロプレンゴムを用いた以外は、実施例１と同様の方法にて評価サンプルを作製した。得られた硫黄変性クロロプレンゴムの官能基は、化学式５で表されるテトラエチルチウラムジスルフィドに由来する官能基が０．２６質量部であった。

＜比較例５＞
発泡剤１の添加量８質量部から２質量部に変更した以外は、実施例１と同様の方法にて評価サンプルを作製した。

＜比較例６＞
発泡剤１の添加量８質量部から２０質量部に変更した以外は、実施例１と同様の方法にて評価サンプルを作製した。

＜引裂き強度の評価＞
得られたスポンジを、ＪＩＳ Ｋ ６４００－１に準拠して打ち抜き冶具を用いて４号形切込みなしアングル形試験片を作製した後、ＪＩＳ Ｋ６４００－５に準拠して定速引張試験機で試験速度５００ｍｍ／分にて測定し、試験片が破断するまでの間に示した最大引裂き荷重を膜厚で除することにより求めた。

＜収縮率の評価＞
得られたスポンジを、大気圧下、２３℃の条件下で１６８時間静置したのち、スポンジの表層を厚さ２ｍｍ±０．２０ｍｍにスライスしてスポンジシートを作製した。スライス直後のスポンジシートの縦横の大きさを測定して基準とし、その後、大気圧下、２３℃の条件下で１６８時間静置した時のスポンジシートの縦横の大きさを再度測定する。収縮率はスライス直後のスポンジシートの縦の長さをＨ０（ｍｍ）、横の長さをＬ０（ｍｍ）、１６８時間静置後のスポンジシートの縦の長さをＨ１（ｍｍ）、横の長さをＬ１（ｍｍ）として以下の式で算出した。
収縮率（％）＝（Ｈ０×Ｌ０－Ｈ１×Ｌ１）÷（Ｈ０×Ｌ０）×１００

＜外観の評価＞
得られたスポンジを、大気圧下、２３℃で２４時間静置した後、その表面状態を目視で観察した。観察は以下の３項目について行い、全ての項目で○評価であったサンプルを○、○評価が一つでもなかったものを△評価とした。
項目１ クレーターの有無
ガス抜け等によって生じるクレーター状の凸凹の有無を確認した。
全く確認されなかったものを○とした。
項目２ 爪痕の有無
スポンジの表面に爪を立てて軽く押した後、開放したときの爪痕の有無を観察した。
全く残らなかったものを○とした。
項目３ コーナー部分の観察
スポンジのコーナーに収縮によるしわよりを確認した。
角がしっかり残っていたものを○とした。

＜結果＞
実施例の結果を下記の表１および表２に、比較例の結果を下記の表３に示す。

表１～表２に示す通り、実施例１～１６の評価サンプルは、引裂き強度や収縮率及び外観が優れた成形品が得られることを確認した。比較例１はムーニー粘度が低すぎて評価サンプルを作製することができなかった。比較例５は発泡せず評価サンプルを作製することが出来なかった。

Claims (14)

1. 分子末端に下記一般式（Ａ）で表される官能基Ａ及び下記一般式（Ｂ）で表される官能基Ｂを有し、前記官能基Ａの含有量（Ａ）に対する前記官能基Ｂの含有量（Ｂ）の質量比Ｂ／Ａが６以下であり、前記官能基Ａ及び前記官能基Ｂの含有量の合計が０．１０～０．６０質量部である硫黄変性クロロプレンゴム１００質量部と、化学発泡剤３～１６質量部と、を含有する発泡ゴム組成物。
   

   

   （式中、Ｒ_１、Ｒ_２はそれぞれ独立に、水素原子、ハロゲン原子、ヒドロキシ基、シアノ基、置換基を有してもよいアルキル基、又は、置換基を有してもよいアリールチオ基を示し、Ｒ_１、Ｒ_２は、互いに結合して、置換基を有してもよい環を形成してもよい。）
   

   

   （式中、Ｒ_３は水素原子、又は置換基を有しても良い炭素数１～４のアルキル基を示す。）
2. 前記質量比Ｂ／Ａが０を超え６以下である、請求項１に記載の発泡ゴム組成物。
3. 前記官能基Ａが、Ｒ_１及びＲ_２が互いに結合して形成されたベンゾイミダゾール環を有する、請求項１又は請求項２に記載の発泡ゴム組成物。
4. 前記硫黄変性クロロプレン１００質量部に対して、前記官能基Ａを０．０５～０．４０質量部含有する、請求項１から請求項３のいずれか一項に記載の発泡ゴム組成物。
5. 前記硫黄変性クロロプレン１００質量部に対して、前記官能基Ｂを０．４０質量部以下含有する、請求項１から請求項４のいずれか一項に記載の発泡ゴム組成物。
6. 前記硫黄変性クロロプレンゴム１００質量部に対して、イミダゾール類を０．００５～０．２質量部含有する、請求項１から請求項５のいずれか一項に記載の発泡ゴム組成物。
7. 前記イミダゾール類が、２－メルカプトイミダゾール、２－メルカプトベンゾイミダゾール、Ｎ－シクロヘキシル－１Ｈ－ベンゾイミダゾール－２－スルフェンアミド、２－メトキシカルボニルアミノ－ベンゾイミダゾール２－メルカプトメチルベンゾイミダゾール、２－メルカプト－５－メトキシベンゾイミダゾール、２－メルカプト－５－カルボキシベンゾイミダゾール、２－メルカプトベンゾイミダゾール－５－スルホン酸ナトリウム二水和物、２－メルカプト－５－ニトロベンゾイミダゾール、２－メルカプト－５－アミノベンゾイミダゾールから選ばれる少なくとも一種の化合物である、請求項６に記載の発泡ゴム組成物。
8. 前記硫黄変性クロロプレンゴム１００質量部に対して、アルキルキサントゲンジスルフィドを１．５質量部以下含有する、請求項１から請求項７のいずれか一項に記載の発泡ゴム組成物。
9. 前記アルキルキサントゲンジスルフィドが、ジメチルキサントゲンジスルフィド、ジエチルキサントゲンジスルフィド、ジプロピルキサントゲンジスルフィド、ジイソプロピルキサントゲンジスルフィド、及び、ジブチルキサントゲンジスルフィドから選ばれる少なくとも一種の化合物を含む、請求項８に記載の発泡ゴム組成物。
10. 前記イミダゾール類の含有量Ｃに対する前記アルキルキサントゲンジスルフィドの含有量Ｄの質量比Ｄ／Ｃが６０以下である、請求項８又は請求項９に記載の発泡ゴム組成物。
11. 前記硫黄変性クロロプレンゴムのムーニー粘度が２０～８０である、請求項１から請求項１０のいずれか一項に記載の発泡ゴム組成物。
12. 前記化学発泡剤が、アゾ化合物、ニトロソ化合物、スルホニルヒドラジド化合物、アジド化合物および無機発泡剤から選ばれる少なくとも１種である、請求項１から請求項１１のいずれか一項に記載の発泡ゴム組成物。
13. 請求項１から請求項１２のいずれか一項に記載の発泡ゴム組成物からなるスポンジ。
14. 請求項１３に記載のスポンジからなる成形品。