JP2022067609A - Rubber composition and vulcanized rubber - Google Patents

Rubber composition and vulcanized rubber Download PDF

Info

Publication number
JP2022067609A
JP2022067609A JP2021088241A JP2021088241A JP2022067609A JP 2022067609 A JP2022067609 A JP 2022067609A JP 2021088241 A JP2021088241 A JP 2021088241A JP 2021088241 A JP2021088241 A JP 2021088241A JP 2022067609 A JP2022067609 A JP 2022067609A
Authority
JP
Japan
Prior art keywords
weight
rubber
cellulose nanofibers
rubber composition
cellulose
Prior art date
Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
Pending
Application number
JP2021088241A
Other languages
Japanese (ja)
Inventor
俊裕 齋藤
Toshihiro Saito
泰成 北
Yasunari Kita
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
Tosoh Corp
Original Assignee
Tosoh Corp
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by Tosoh Corp filed Critical Tosoh Corp
Priority to TW110132591A priority Critical patent/TW202315917A/en
Publication of JP2022067609A publication Critical patent/JP2022067609A/en
Pending legal-status Critical Current

Links

Abstract

To provide a chloroprene rubber composition excellent in durability.SOLUTION: A rubber composition comprises 0.01 to 0.40 pts. weight of a cellulose nanofiber relative to 100 pts. weight of the chloroprene rubber. A vulcanized sheet made of the rubber composition vulcanized has a 100% tensile stress (M100) increase rate relative to the amount of the cellulose nanofiber added of 0.9 MPa/pts. weight or more, and exhibits 5 times or more durability in comparison with those without addition of the cellulose nanofiber.SELECTED DRAWING: None

Description

本発明は、クロロプレンゴムを含むゴム組成物に関するものである。 The present invention relates to a rubber composition containing a chloroprene rubber.

クロロプレンゴムは、各種合成ゴムの中でも各物性のバランスが良好であるため幅広い用途に使用されており、例えば、ベルト、ホース、ブーツ、エアスプリング、ウェットスーツ、引き布、接着剤などに使用されている。クロロプレンゴムには、汎用のメルカプタン変性と動特性に優れる硫黄変性クロロプレンがあり、後者の方がより耐久性に優れるが、近年の高性能化の要求により、更なる耐久性向上が求められている。 Chloroprene rubber is used in a wide range of applications because it has a good balance of physical properties among various synthetic rubbers. For example, it is used for belts, hoses, boots, air springs, wet suits, pulling cloths, adhesives, etc. There is. Chloroprene rubber includes general-purpose mercaptan modification and sulfur-modified chloroprene with excellent dynamic characteristics, and the latter is more durable, but further improvement in durability is required due to the recent demand for higher performance. ..

通常、カーボンブラックやシリカなどの補強材や可塑剤の配合量、成形温度や成形方法を調整することで耐久性を向上させることができるが、目的の成形物の硬さが決まっているためこれらの処方には限界がある。また、耐久性を向上させることができても圧縮永久歪や摩耗性が悪化してしまうという問題がある。 Normally, durability can be improved by adjusting the blending amount of reinforcing materials such as carbon black and silica and plasticizer, molding temperature and molding method, but these are because the hardness of the target molded product is determined. There is a limit to the prescription of. Further, even if the durability can be improved, there is a problem that the compression set and the wear resistance are deteriorated.

そこで、繊維形状の補強材が提案されており、ナノオーダーのセルロース繊維を配合したタイヤ等が提案されている。(例えば、特許文献1参照。)しかし、疎水性のゴムに対し、親水性のセルロースは分散性が劣るため補強効果が低く、更に、セルロースの水酸基同士が水素結合によって凝集し耐久性を損なう。その対策として、ナノオーダーのセルロースと、それを分散するための分散剤や固定するためのシランカップリング剤を天然ゴムラテックスに配合したタイヤが提案されている。(例えば、特許文献2、3参照。)しかし、これらの方法では分散剤等のゴムとセルロースを分散するための薬剤が別途必要であり、コストが高くなる。また、機械解繊されたナノオーダーのセルロースの水分散体をセルロースの量がゴム成分100重量部に対して1~25重量部、ポリマーと配合剤と共に直接混練して分散させることで得られたゴム組成物を加硫することで、優れた耐久性や強度、耐摩耗性を有するコンベアベルトが提案されている(例えば、特許文献4参照。)。しかし、コンベアベルトのような使用時の材料の発熱特性が重要となる用途では効果がある一方で、一般的にナノオーダーのセルロースを1~25重量部の量を配合すると耐久性や耐摩耗性は低下する。また、ナノオーダーのセルロースの水分散体を直接混練する方法では、セルロースの水酸基同士が水素結合によって凝集し、優れた耐久性は得られない。そこで、クロロプレンラテックスにナノオーダーのセルロースの水分散体をセルロースの量がゴム成分100重量部に対して1~7重量部混合し、セルロースナノファイバー分散ゴムラテックス混合液を作成し、セルロースナノファイバー分散ゴムラテックス混合液から水を除去することで得られたポリマーを配合剤と共に混練することで得られたゴム組成物を加硫することで、低歪で優れた引っ張り応力を示すクロロプレンゴム組成物が提案されている。(例えば、特許文献5参照。)しかし、一般的に低歪の引っ張り応力が上昇すると耐久性は悪化することが知られており、低歪の引っ張り応力の上昇と耐久性は相反する関係にある。 Therefore, a fiber-shaped reinforcing material has been proposed, and a tire or the like containing nano-order cellulose fibers has been proposed. (For example, refer to Patent Document 1.) However, hydrophilic cellulose has a low reinforcing effect because it is inferior in dispersibility with respect to hydrophobic rubber, and further, the hydroxyl groups of the cellulose are aggregated by hydrogen bonds and the durability is impaired. As a countermeasure, a tire in which nano-order cellulose and a dispersant for dispersing the cellulose and a silane coupling agent for fixing the cellulose are blended with natural rubber latex has been proposed. (For example, refer to Patent Documents 2 and 3.) However, these methods require a separate agent for dispersing rubber and cellulose such as a dispersant, which increases the cost. Further, it was obtained by directly kneading and dispersing the mechanically deflated aqueous dispersion of nano-order cellulose in an amount of 1 to 25 parts by weight of the rubber component with respect to 100 parts by weight of the rubber component, together with the polymer and the compounding agent. A conveyor belt having excellent durability, strength, and abrasion resistance by vulcanizing a rubber composition has been proposed (see, for example, Patent Document 4). However, while it is effective in applications such as conveyor belts where the heat generation characteristics of the material are important, it is generally durable and wear resistant when 1 to 25 parts by weight of nano-order cellulose is added. Decreases. Further, in the method of directly kneading the aqueous dispersion of nano-order cellulose, the hydroxyl groups of the cellulose are aggregated by hydrogen bonds, and excellent durability cannot be obtained. Therefore, an aqueous dispersion of nano-order cellulose was mixed with chloroprene latex in an amount of 1 to 7 parts by weight with respect to 100 parts by weight of the rubber component to prepare a cellulose nanofiber-dispersed rubber latex mixed solution to disperse the cellulose nanofibers. By sulfurizing the rubber composition obtained by kneading the polymer obtained by removing water from the rubber latex mixture together with the compounding agent, a chloroprene rubber composition showing excellent tensile stress with low strain can be obtained. Proposed. (For example, refer to Patent Document 5.) However, it is generally known that the durability deteriorates when the tensile stress with low strain increases, and the increase in tensile stress with low strain and the durability have a contradictory relationship. ..

特開2006-206864号公報Japanese Unexamined Patent Publication No. 2006-206864 特開2009-191197号公報Japanese Unexamined Patent Publication No. 2009-191197 特開2009-191198号公報Japanese Unexamined Patent Publication No. 2009-191198 特開2020-7156号公報Japanese Unexamined Patent Publication No. 2020-7156 特開2019-104896号公報Japanese Unexamined Patent Publication No. 2019-104896

本発明はこの問題点に鑑みてなされたものであり、その目的は優れた耐久性を有するクロロプレンゴム組成物を提供するものである。 The present invention has been made in view of this problem, and an object thereof is to provide a chloroprene rubber composition having excellent durability.

本発明者は、このような背景の下、上記課題を解決するため鋭意検討したところ、クロロプレンゴムとセルロースナノファイバーを含むゴム組成物を加硫成形して得られた加硫物が優れた耐久性を示すことを見出した。即ち、本発明の各態様は、以下に示す[1]~[5]である。
[1] クロロプレンゴム100重量部に対し、セルロースナノファイバーを0.01~0.40重量部含むゴム組成物であって、ゴム組成物を加硫した加硫シートの100%引張応力(M100)の上昇幅がセルロースナノファイバーの添加量に対して、0.9MPa/重量部以上であり、且つ、セルロースナノファイバーを添加しないものに比べて5倍以上の耐久性を示すことを特徴とするゴム組成物。
Against this background, the present inventor diligently studied to solve the above problems, and found that the vulcanized product obtained by vulcanizing and molding a rubber composition containing chloroprene rubber and cellulose nanofibers had excellent durability. Found to show sex. That is, each aspect of the present invention is [1] to [5] shown below.
[1] A rubber composition containing 0.01 to 0.40 parts by weight of cellulose nanofibers with respect to 100 parts by weight of chloroprene rubber, and 100% tensile stress (M100) of a vulcanized sheet obtained by vulcanizing the rubber composition. The rubber is characterized in that the increase width is 0.9 MPa / part by weight or more with respect to the amount of cellulose nanofibers added, and the durability is 5 times or more as compared with the rubber to which the cellulose nanofibers are not added. Composition.

なお、加硫シートはJIS K6253(2012)に記載の硬さ(Hs)を統一するためにコンパウンドのカーボンブラックの添加量を調節して作成したものを用いた。また、M100の上昇幅は、セルロースナノファイバーを含む加硫シートのM100の値から、セルロースナノファイバーを含まない加硫シートのM100の値を差し引き、含まれるセルロースナノファイバーの量で除することにより算出される。また、耐久性はJIS K6260(2017)に従い、あらかじめ切込みを入れた試験片に繰り返し屈曲変形を与え、切込みを起点とした亀裂が10mmに達した時の屈曲回数で評価した。
[2] セルロースナノファイバーの平均繊維径が10~300nmで、平均繊維長が0.3~200μmであって、リグニン含有量が20重量%以下で、セルロースのヒドロキシメチル基がカルボン酸又はカルボン酸塩で変性されていないことを特徴とする[1]に記載のゴム組成物。
[3] クロロプレンゴムが、カルボン酸又はカルボン酸のアルカリ金属塩を3~7重量%含み、且つ、硫黄によって変性されたクロロプレンゴムであることを特徴とする[1]又は[2]に記載のゴム組成物。
[4] セルロースナノファイバーが、未変性であり、且つ、機械的処理のみにより解繊されたことを特徴とする[1]~[3]のいずれかに記載のゴム組成物。
[5] [1]~[4]のいずれかに記載のゴム組成物の加硫物であることを特徴とする加硫ゴム。
The vulcanization sheet used was prepared by adjusting the amount of carbon black added to the compound in order to unify the hardness (Hs) described in JIS K6253 (2012). Further, the increase width of M100 is obtained by subtracting the value of M100 of the vulcanization sheet not containing cellulose nanofibers from the value of M100 of the vulcanization sheet containing cellulose nanofibers and dividing by the amount of cellulose nanofibers contained. Calculated. Further, the durability was evaluated by the number of times of bending when the crack starting from the cut reached 10 mm by repeatedly bending and deforming the test piece which had been cut in advance according to JIS K6260 (2017).
[2] The average fiber diameter of cellulose nanofibers is 10 to 300 nm, the average fiber length is 0.3 to 200 μm, the lignin content is 20% by weight or less, and the hydroxymethyl group of cellulose is a carboxylic acid or a carboxylic acid. The rubber composition according to [1], which is not modified with a salt.
[3] The chloroprene rubber according to [1] or [2], wherein the chloroprene rubber contains a carboxylic acid or an alkali metal salt of the carboxylic acid in an amount of 3 to 7% by weight and is modified with sulfur. Rubber composition.
[4] The rubber composition according to any one of [1] to [3], wherein the cellulose nanofibers are not denatured and are defibrated only by mechanical treatment.
[5] A vulcanized rubber according to any one of [1] to [4], which is a vulcanized product of the rubber composition.

本発明のゴム組成物を用いることで、優れた耐久性を有する加硫ゴムを安価に得ることができる。 By using the rubber composition of the present invention, vulcanized rubber having excellent durability can be obtained at low cost.

以下、本発明について詳細に説明する。 Hereinafter, the present invention will be described in detail.

本発明の一態様であるゴム組成物は、クロロプレンゴム100重量部に対し、セルロースナノファイバーを0.01~0.40重量部含むゴム組成物であって、ゴム組成物を加硫した加硫シートの100%引張応力(M100)の上昇幅がセルロースナノファイバーの添加量に対して、0.9MPa/重量部以上であり、且つ、セルロースナノファイバーを添加しないものに比べて5倍以上の耐久性を示すことを特徴とするゴム組成物。 The rubber composition according to one aspect of the present invention is a rubber composition containing 0.01 to 0.40 parts by weight of cellulose nanofibers with respect to 100 parts by weight of chloroprene rubber, and is vulcanized by vulcanizing the rubber composition. The increase width of 100% tensile stress (M100) of the sheet is 0.9 MPa / part by weight or more with respect to the amount of cellulose nanofibers added, and the durability is 5 times or more that of the one without cellulose nanofibers added. A rubber composition characterized by exhibiting sex.

なお、加硫シートはJIS K6253(2012)に記載の硬さ(Hs)を統一するためにコンパウンドのカーボンブラックの添加量を調節して作成したものを用いた。また、M100の上昇幅は、セルロースナノファイバーを含む加硫シートのM100の値から、セルロースナノファイバーを含まない加硫シートのM100の値を差し引き、含まれるセルロースナノファイバーの量で除することにより算出される。また、耐久性はJIS K6260(2017)に従い、あらかじめ切込みを入れた試験片に繰り返し屈曲変形を与え、切込みを起点とした亀裂が10mmに達した時の屈曲回数で評価した。
The vulcanization sheet used was prepared by adjusting the amount of carbon black added to the compound in order to unify the hardness (Hs) described in JIS K6253 (2012). Further, the increase width of M100 is obtained by subtracting the value of M100 of the vulcanization sheet not containing cellulose nanofibers from the value of M100 of the vulcanization sheet containing cellulose nanofibers and dividing by the amount of cellulose nanofibers contained. Calculated. Further, the durability was evaluated by the number of times of bending when the crack starting from the cut reached 10 mm by repeatedly bending and deforming the test piece which had been cut in advance according to JIS K6260 (2017).

クロロプレンゴムは、クロロプレン、又はクロロプレン及びこれと共重合可能な単量体を重合し得られたゴムである。クロロプレンゴムには、メルカプタン変性クロロプレンゴムと動特性に優れる硫黄変性クロロプレンゴムがあり、後者の方がより耐久性に優れる特徴を持つ。本発明では、セルロースナノファイバーを複合化することにより、耐久性を向上させることができるが、より効果を得ることができる硫黄変性クロロプレンゴムが好ましい。 The chloroprene rubber is a rubber obtained by polymerizing chloroprene or chloroprene and a monomer copolymerizable therewith. The chloroprene rubber includes a mercaptan-modified chloroprene rubber and a sulfur-modified chloroprene rubber having excellent dynamic characteristics, and the latter has a feature of being more durable. In the present invention, the durability can be improved by compounding the cellulose nanofibers, but the sulfur-modified chloroprene rubber which can obtain more effect is preferable.

クロロプレンゴムは、クロロプレン、又はクロロプレン及びこれと共重合可能な単量体を乳化重合することにより得ることができる。 The chloroprene rubber can be obtained by emulsion polymerization of chloroprene, or chloroprene and a monomer copolymerizable therewith.

クロロプレンと共重合可能な単量体としては、例えば、硫黄の他に、2,3-ジクロロ-1,3-ブタジエン、2-シアノ-1,3-ブタジエン、1-クロロ-1,3-ブタジエン、1,3-ブタジエン、スチレン、アクリロニトリル、メチルメタクリレート、メタクリル酸、アクリル酸等が挙げられ、このうち1種類以上を併用して用いることが可能であり、要求物性に応じて適時使用する。 Examples of the monomer copolymerizable with chloroprene include 2,3-dichloro-1,3-butadiene, 2-cyano-1,3-butadiene, and 1-chloro-1,3-butadiene, in addition to sulfur. , 1,3-butadiene, styrene, acrylonitrile, methyl methacrylate, methacrylic acid, acrylic acid and the like, and one or more of them can be used in combination, and they are used in a timely manner according to the required physical properties.

共重合可能な単量体量は特に限定するものではないが、クロロプレン重合体の特性を損なわない程度としてクロロプレンゴム100重量部に対し一般的に30重量部以下が用いられる。特に硫黄に関しては耐熱性と物性のバランスが良好となるよう、クロロプレン単量体100重量部に対し3重量部以下が好ましく、さらには1重量部以下が好ましい。 The amount of the copolymerizable monomer is not particularly limited, but generally 30 parts by weight or less is used with respect to 100 parts by weight of the chloroprene rubber so as not to impair the characteristics of the chloroprene polymer. In particular, sulfur is preferably 3 parts by weight or less, more preferably 1 part by weight or less, based on 100 parts by weight of the chloroprene monomer so that the balance between heat resistance and physical properties is good.

クロロプレンゴムは、カルボン酸又はカルボン酸のアルカリ金属塩を3~7重量%含むことが好ましい。3重量%以上とすることで、クロロプレン重合時の乳化安定性に優れ、7重量%以下とすることで、加工性に優れ、品質が安定なゴム製品となる。 The chloroprene rubber preferably contains a carboxylic acid or an alkali metal salt of the carboxylic acid in an amount of 3 to 7% by weight. When the content is 3% by weight or more, the emulsification stability during chloroprene polymerization is excellent, and when the content is 7% by weight or less, the rubber product is excellent in processability and stable in quality.

クロロプレンゴムの乳化重合では、例えば、上記の単量体を乳化剤、水、重合開始剤、連鎖移動剤、その他安定剤等を混合し、所定温度にて重合を行い、所定の重合転化率で重合停止剤を添加し重合を停止する方法があげられる。 In the emulsion polymerization of chloroprene rubber, for example, the above-mentioned monomer is mixed with an emulsifier, water, a polymerization initiator, a chain transfer agent, other stabilizers, etc., polymerized at a predetermined temperature, and polymerized at a predetermined polymerization conversion rate. Examples thereof include a method of adding a terminator to terminate the polymerization.

乳化剤としては、カルボン酸のアルカリ金属塩やスルホン酸のアルカリ金属塩を等が挙げられ、例えば、ロジン酸のアルカリ金属塩、アルキルベンゼンスルホン酸のアルカリ金属塩、脂肪酸のアルカリ金属塩、アルケニルコハク酸のアルカリ金属塩、ポリカルボン酸のアルカリ金属塩、ポリオキシエチレンアルキルエーテル等のノニオン系乳化剤、水溶性高分子化合物等があげられる。アルカリ金属塩としては、例えば、リチウム、ナトリウム、カリウム、セシウム等があげられる。これらは、1種類でも良く、2種類以上を含んでいても良いが、重合安定性、乾燥時の凝集性、及びゴムの性能の観点からカルボン酸のアルカリ金属塩を含む事が好ましく、なかでもロジン酸のアルカリ金属塩、更にはロジン酸のカリウム塩を含むことが好ましい。 Examples of the emulsifier include alkali metal salts of carboxylic acids and alkali metal salts of sulfonic acid. For example, alkali metal salts of logoic acid, alkali metal salts of alkylbenzene sulfonic acid, alkali metal salts of fatty acids, and alkenyl succinic acid. Examples thereof include alkali metal salts, alkali metal salts of polycarboxylic acids, nonionic emulsifiers such as polyoxyethylene alkyl ethers, and water-soluble polymer compounds. Examples of the alkali metal salt include lithium, sodium, potassium, cesium and the like. These may be one kind or may contain two or more kinds, but it is preferable to contain an alkali metal salt of a carboxylic acid from the viewpoint of polymerization stability, cohesiveness at the time of drying, and rubber performance. It is preferable to contain an alkali metal salt of loginic acid and further a potassium salt of loginic acid.

乳化剤の量は特に限定するものではないが、重合後に得られるクロロプレンゴムラテックスの安定性を考慮するとクロロプレンゴム100重量部に対し、3~10重量部が好ましい。また、そのうちカルボン酸のアルカリ金属塩は3~8重量部が好ましく、更には5~7重量部含むことが好ましい。
重合液の安定性を維持するために、pH調節剤により、pHを11以上とすることが好ましい。これ以下ではカルボン酸のアルカリ金属塩が酸性化し、ラテックスの安定性が低下する。pH調節剤としては、例えば、水酸化ナトリウム、水酸化カリウム、燐酸ナトリウム、燐酸カリウム、トリエチルアミン、ジエチルアミン、トリエタノールアミン、ジエタノールアミン、エタノールアミン、アンモニア等の塩基性化合物等が挙げられ、ずれか1種類以上を単独または併用して用いることができる。
The amount of the emulsifier is not particularly limited, but is preferably 3 to 10 parts by weight with respect to 100 parts by weight of the chloroprene rubber in consideration of the stability of the chloroprene rubber latex obtained after the polymerization. The alkali metal salt of the carboxylic acid is preferably 3 to 8 parts by weight, more preferably 5 to 7 parts by weight.
In order to maintain the stability of the polymer solution, it is preferable to set the pH to 11 or more with a pH adjuster. Below this, the alkali metal salt of the carboxylic acid is acidified and the stability of the latex is reduced. Examples of the pH adjuster include basic compounds such as sodium hydroxide, potassium hydroxide, sodium phosphate, potassium phosphate, triethylamine, diethylamine, triethanolamine, diethanolamine, ethanolamine, and ammonia. The above can be used alone or in combination.

乳化重合の開始剤としては、公知のフリーラジカル性物質、例えば、過硫酸カリウム、過硫酸アンモニウム等の過酸化物、過酸化水素、ターシャリーブチルヒドロパーオキサイド等の無機又は有機過酸化物等を用いることができる。また、これらは単独又は還元性物質、例えば、チオ硫酸塩、チオ亜硫酸塩、ハイドロサルファイト、有機アミン等との併用レドックス系で用いても良い。 As the emulsion polymerization initiator, known free radical substances such as peroxides such as potassium persulfate and ammonium persulfate, and inorganic or organic peroxides such as hydrogen peroxide and tertiary butyl hydroperoxide are used. be able to. In addition, these may be used alone or in a redox system in combination with a reducing substance, for example, thiosulfate, thiosulfite, hydrosulfite, organic amine and the like.

重合温度は特に限定するものではないが、10~50℃の範囲が好ましい。 The polymerization temperature is not particularly limited, but is preferably in the range of 10 to 50 ° C.

重合終了時期は特に限定するものでは無いが、単量体の転化率を60%以上とすることで生産量が確保でき、また、95%以下とすることで、重合時間が長くなり過ぎないため、60~95%の範囲が生産性の面で好ましい。 The time to finish the polymerization is not particularly limited, but the production amount can be secured by setting the conversion rate of the monomer to 60% or more, and the polymerization time does not become too long by setting it to 95% or less. , 60-95% is preferable in terms of productivity.

重合停止剤としては、通常用いられる停止剤であれば特に限定するものでなく、例えば、フェノチアジン、2,6-t-ブチル-4-メチルフェノール、ヒドロキシルアミン等が使用できる。 The polymerization terminator is not particularly limited as long as it is a commonly used terminator, and for example, phenothiazine, 2,6-t-butyl-4-methylphenol, hydroxylamine and the like can be used.

硫黄を共重合した硫黄変性クロロプレンの場合は、続いて重合停止したラテックスに解膠剤及び解膠助剤を添加し適当なムーニー粘度になるまで解膠を行うことが可能である。解膠剤には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、テトラオクチルチウラムジスルフィド等のチウラム化合物が挙げられ、前記の乳化剤等を用いて乳化した状態で添加することができる。解膠反応開始剤としては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アンモニウム等のチオカルバミン酸化合物等が挙げられる。 In the case of sulfur-modified chloroprene copolymerized with sulfur, it is possible to subsequently add a defibrating agent and a defibrating aid to the postpolymerized latex and deflocculate until an appropriate Mooney viscosity is obtained. Examples of the thawing agent include thiuram compounds such as tetraethyl thiuram disulfide, tetrabutyl thiuram disulfide, and tetraoctyl thiuram disulfide, which can be added in an emulsified state using the above emulsifier or the like. Examples of the defoliction reaction initiator include thiocarbamic acid compounds such as sodium dibutyldithiocarbamate and ammonium dimethyldithiocarbamate.

解膠温度は5~60℃の範囲で行うことができ、好ましくは20~50℃の範囲である。一般に解膠温度が高いほど解膠反応が速くなる。 The gluing temperature can be in the range of 5 to 60 ° C, preferably in the range of 20 to 50 ° C. Generally, the higher the deflocculation temperature, the faster the deflocculation reaction.

解膠反応を終了させるムーニー粘度は、本発明の高弾性応力を満足させるものであれば特に限定はしないが、混練作業性を考慮すると20~80が好ましい。 The Mooney viscosity for terminating the glutinating reaction is not particularly limited as long as it satisfies the high elastic stress of the present invention, but is preferably 20 to 80 in consideration of kneading workability.

本発明のゴム組成物において、セルロースナノファイバーの含有量は、クロロプレンゴム100重量部に対して0.01~0.40重量部である。セルロースナノファイバー量が0.01重量部以上0.40重量部以下とすることで、耐久性の改善効果が得られる。 In the rubber composition of the present invention, the content of cellulose nanofibers is 0.01 to 0.40 parts by weight with respect to 100 parts by weight of chloroprene rubber. By setting the amount of cellulose nanofibers to 0.01 parts by weight or more and 0.40 parts by weight or less, the effect of improving durability can be obtained.

また、本発明の一態様であるゴム組成物は、クロロプレンラテックスにセルロースナノファイバーの水分散体を混合し、セルロースナノファイバー分散ゴムラテックス混合液を作成し、セルロースナノファイバー分散ゴムラテックス混合液から水を除去することにより得ることができる。 Further, in the rubber composition according to one aspect of the present invention, an aqueous dispersion of cellulose nanofibers is mixed with chloroprene latex to prepare a cellulose nanofiber-dispersed rubber latex mixture, and water is prepared from the cellulose nanofiber-dispersed rubber latex mixture. Can be obtained by removing.

クロロプレンラテックスは、クロロプレンゴムが乳化剤により水中に乳化分散しているものであれば特に制限されるものではなく、クロロプレンモノマーと共重合可能な不飽和単量体を乳化重合した乳化液や、クロロプレンゴムをトルエンなどの有機溶媒に溶解した後に水および乳化剤と混合することで乳化したものなどが挙げられる。 The chloroprene latex is not particularly limited as long as the chloroprene rubber is emulsified and dispersed in water by an emulsifier, and is an emulsion obtained by emulsion-polymerizing an unsaturated monomer copolymerizable with the chloroprene monomer or a chloroprene rubber. Is emulsified by dissolving it in an organic solvent such as toluene and then mixing it with water and an emulsifier.

セルロースナノファイバーは木材に含まれるセルロースの繊維を平均繊維径数ナノ~数十ナノレベルまで解繊したものである。セルロースナノファイバーの原料である木材等にはリグニンが含まれるが、リグニン量を多く含むセルロースナノファイバーはクロロプレンラテックスの安定性を損なうことから、含まれるリグニン量は20重量%以下が好ましい。好ましくは10重量%以下であって、更に好ましくは5重量%以下である。セルロースの解繊処理は主に機械的処理によるものと、化学処理により各種官能基を付与し、機械処理を併用することで、より細いシングルナノレベルまで実施するものがある。本発明では、ゴム中でのセルロースナノファイバーの分散状態を向上させ優れた耐久性を得るため、セルロースナノファイバーの1重量%の水分散液の表面張力が60mN/m以下であるセルロースナノファイバーを用いることが好ましい。このようなセルロースナノファイバーとしては、化学処理を実施せず機械処理のみにより解繊し、両親媒性を有するセルロースナノファイバーが挙げられる。セルロースナノファイバーを化学処理せず、カルボン酸塩およびカルボン酸を有さないことで、ゴム中でのセルロースナノファイバーの分散状態が良好となり、得られる加硫ゴムの耐久性が向上する。そのため、セルロースにはカルボン酸塩及びカルボン酸を含まないものを用いることが好ましい。両親媒性とは、セルロースナノファイバーが水との親和性が大きい親水部と小さい疎水部の両方を持ち合せていることで、特許第5419120号公報などに記載されているように、水懸濁試料を高速で対向衝突させることにより得ることが可能である。両親媒性を有することで、疎水性であるゴムとセルロースの親和性が高くなり、より少ない混合量で耐久性に大きな向上効果が得られる。一般的に純水の表面張力は約72mN/mであるが、疎水性が大きくなるほど表面張力は小さくなる。セルロースナノファイバーの水分散液は1重量%濃度で表面張力が60mN/m以下であれば、両親媒性を有しゴムとの親和性が高くなる。 Cellulose nanofibers are obtained by defibrating cellulose fibers contained in wood to an average fiber diameter of several nanometers to several tens of nanometers. Wood and the like, which are raw materials for cellulose nanofibers, contain lignin, but since cellulose nanofibers containing a large amount of lignin impair the stability of chloroprene latex, the amount of lignin contained is preferably 20% by weight or less. It is preferably 10% by weight or less, and more preferably 5% by weight or less. Cellulose defibration treatment is mainly carried out by mechanical treatment, or by adding various functional groups by chemical treatment and using mechanical treatment in combination, it is carried out to a finer single nano level. In the present invention, in order to improve the dispersed state of cellulose nanofibers in rubber and obtain excellent durability, cellulose nanofibers having a surface tension of 1% by weight of an aqueous dispersion of cellulose nanofibers of 60 mN / m or less are used. It is preferable to use it. Examples of such cellulose nanofibers include cellulose nanofibers which are deflated only by mechanical treatment without performing chemical treatment and have amphipathic properties. By not chemically treating the cellulose nanofibers and having no carboxylic acid salt and carboxylic acid, the dispersed state of the cellulose nanofibers in the rubber is improved, and the durability of the obtained vulture rubber is improved. Therefore, it is preferable to use cellulose that does not contain a carboxylate and a carboxylic acid. Amphiphile means that cellulose nanofibers have both a hydrophilic part having a large affinity for water and a hydrophobic part having a small affinity with water, and as described in Japanese Patent No. 5419120, water suspension. It can be obtained by colliding samples at high speed. By having amphipathic properties, the affinity between the hydrophobic rubber and cellulose becomes high, and a large improvement effect in durability can be obtained with a smaller mixing amount. Generally, the surface tension of pure water is about 72 mN / m, but the larger the hydrophobicity, the smaller the surface tension. When the aqueous dispersion of cellulose nanofibers has a concentration of 1% by weight and a surface tension of 60 mN / m or less, it has amphipathic properties and has a high affinity with rubber.

本発明の一態様であるゴム組成物では機械処理により得た平均繊維径が10~300nmで、平均繊維長が0.3~200μmであって、セルロースのヒドロキシメチル基がカルボン酸又はカルボン酸塩で変性されていないセルロースナノファイバーを使用することが好ましい。平均繊維径が10nm以上とすることで、セルロースナノファイバー分散ゴムラテックスの粘度が抑制でき、ゴム製造工程における作業性を維持できる。また、平均繊維径が300nm以下とすることで、セルロースナノファイバー含有クロロプレンゴム組成物の粘度上昇を抑制し、成形加工性が良好となる。平均繊維径は10~100nmがより好ましい。一方、平均繊維長が0.3μm以上のセルロースナノファイバーは、セルロースナノファイバー含有ゴム加硫物の引張応力向上効果に優れ、平均繊維長を200μm以下とすることで、セルロースナノファイバー含有ゴム組成物の粘度上昇を抑制でき、成形加工性に優れる。平均繊維長は0.5~100μmがより好ましい。また、化学変性によって疎水化されたセルロースナノファイバーは未変性のものに対して非常に高額になるため、未変性のものであることが好ましい。 In the rubber composition according to one aspect of the present invention, the average fiber diameter obtained by mechanical treatment is 10 to 300 nm, the average fiber length is 0.3 to 200 μm, and the hydroxymethyl group of cellulose is a carboxylic acid or a carboxylic acid salt. It is preferable to use cellulose nanofibers that have not been modified with. By setting the average fiber diameter to 10 nm or more, the viscosity of the cellulose nanofiber-dispersed rubber latex can be suppressed, and workability in the rubber manufacturing process can be maintained. Further, when the average fiber diameter is 300 nm or less, the increase in viscosity of the cellulose nanofiber-containing chloroprene rubber composition is suppressed, and the molding processability is improved. The average fiber diameter is more preferably 10 to 100 nm. On the other hand, cellulose nanofibers having an average fiber length of 0.3 μm or more are excellent in the effect of improving the tensile stress of the cellulose nanofiber-containing rubber sulfide, and by setting the average fiber length to 200 μm or less, the cellulose nanofiber-containing rubber composition It is possible to suppress the increase in viscosity of cellulose and it is excellent in molding processability. The average fiber length is more preferably 0.5 to 100 μm. Further, since the cellulose nanofibers hydrophobized by chemical modification are very expensive compared to the unmodified one, the unmodified one is preferable.

クロロプレンゴムラテックスとセルロースナノファイバーの水分散体を混合する方法としては、特に制限はなく、プロペラ型の攪拌装置や、ホモミキサー、高圧ホモジナイザーなどを用い、クロロプレンラテックスとセルロースナノファイバーの水分散体が外観上均一(塊等が無いこと)になるまで混合とすることで得ることができる。 The method of mixing the aqueous dispersion of chloroprene rubber latex and cellulose nanofibers is not particularly limited, and an aqueous dispersion of chloroprene latex and cellulose nanofibers can be obtained by using a propeller-type agitator, a homomixer, a high-pressure homogenizer, or the like. It can be obtained by mixing until the appearance is uniform (no lumps or the like).

セルロースナノファイバー分散ゴムラテックス混合液からの水の除去方法(乾燥方法)としては、加熱乾燥や、酸や塩による凝集および凍結乾燥があるが、凝集させると乳化剤や凝固液や水分がゴムの内部に残存してしまうため、凍結によりゴムを析出(凍結凝固)させ、余分な乳化剤等を水洗除去してから熱風乾燥する方法が最も効率的で乾燥も容易であり好ましい。 Methods for removing water from the cellulose nanofiber-dispersed rubber latex mixture (drying method) include heat drying, agglomeration with acid or salt, and freeze-drying. The method of precipitating (freezing and coagulating) rubber by freezing, removing excess emulsifier and the like by washing with water, and then drying with hot air is the most efficient and easy to dry, and is preferable.

セルロースナノファイバー分散ゴムラテックス混合液から凍結凝固させ乾燥する方法において、セルロースナノファイバー分散ゴムラテックス混合液の粘度は1500mPa・s以下であることが好ましい。粘度が1500mPa・s以下とすることで、ハンドリングが良好で好ましく、更に1000mPa・s以下30mPa・s以上であることが好ましい。 In the method of freezing and coagulating from the cellulose nanofiber-dispersed rubber latex mixture and drying, the viscosity of the cellulose nanofiber-dispersed rubber latex mixture is preferably 1500 mPa · s or less. When the viscosity is 1500 mPa · s or less, handling is good and preferable, and further preferably 1000 mPa · s or less and 30 mPa · s or more.

また、セルロースナノファイバー分散ゴムラテックス混合液の固形分は20重量%以上とすることで、ゴムの強度が増大し、連続生産におけるハンドリングが向上し、粘度とのバランスから20重量%以上40重量%以下、更には25重量%以上35重量%以下が好ましい。 Further, by setting the solid content of the cellulose nanofiber-dispersed rubber latex mixture to 20% by weight or more, the strength of the rubber is increased, the handling in continuous production is improved, and the balance with the viscosity is 20% by weight or more and 40% by weight. Hereinafter, more preferably 25% by weight or more and 35% by weight or less.

本発明の一態様であるゴム組成物は、加硫した加硫シートの100%引張応力(M100)の上昇幅がセルロースナノファイバーの添加量に対して、0.9MPa/重量部以上であり、且つ、セルロースナノファイバーを添加しないものに比べて5倍以上の耐久性を示すことを特徴とする。 In the rubber composition according to one aspect of the present invention, the increase width of 100% tensile stress (M100) of the vulcanized vulcanized sheet is 0.9 MPa / part by weight or more with respect to the amount of cellulose nanofibers added. Moreover, it is characterized in that it exhibits a durability of 5 times or more as compared with that without addition of cellulose nanofibers.

両親媒性を有するセルロースナノファイバーを有するクロロプレンゴム加硫物は、疎水性であるゴムとセルロースの親和性が高くなるため、ゴム組成物を加硫した加硫シートの100%引張(M100)の上昇幅が高まり、且つ、より少ない混合量で耐久性に大きな向上効果が得られる。ゴム組成物を加硫した加硫シートの100%引張応力(M100)の上昇幅がセルロースナノファイバーの添加量に対して、0.9MPa/重量部以上であると、セルロースナノファイバーが十分にゴムと親和していることを示す。ゴムとセルロースナノファイバーが十分に親和したゴム組成物を加硫した加硫シートが、セルロースナノファイバーを添加しないものに比べて5倍以上の耐久性を示すものであり、優れた耐久性をしめす。 Since the chloroprene rubber vulcanized product having cellulose nanofibers having amphipathic properties has a high affinity between the hydrophobic rubber and cellulose, the 100% tension (M100) of the vulcanized sheet obtained by vulcanizing the rubber composition The amount of increase is increased, and a large improvement effect in durability can be obtained with a smaller mixing amount. When the increase width of 100% tensile stress (M100) of the vulcanized sheet obtained by vulcanizing the rubber composition is 0.9 MPa / part by weight or more with respect to the amount of cellulose nanofibers added, the cellulose nanofibers are sufficiently rubber. Shows that it is compatible with. A vulcanized sheet obtained by vulcanizing a rubber composition in which rubber and cellulose nanofibers have a sufficient affinity has a durability of 5 times or more as compared with that without the addition of cellulose nanofibers, and exhibits excellent durability. ..

本発明の一態様である加硫ゴムは、通常のクロロプレンゴム同様に各種配合剤を配合混練し、上記のゴム組成物を適切な加硫温度で試験材料の最大トルクに対し約90%硬化するまで加硫することにより得られる。得られた加硫ゴムは、同一硬さであるセルロースナノファイバーを含有しないクロロプレンゴム加硫物や、両親媒性を有しないセルロースナノファイバーを含有するクロロプレンゴム加硫物と比較して優れた耐久性を示すため、様々な用途に用いることができる。特に、両親媒性を有するセルロースナノファイバーを有するクロロプレンゴム加硫物は、優れた耐久性を示すと同時に低歪で優れた引張応力を示し、100%引張応力が大きく向上する特徴も持つため、特に高い耐久性が求められる防振ゴム、ワイパー、CVJブーツ、ボールジョイントブーツ、および、発泡体などに好適となる。 The vulcanized rubber, which is one aspect of the present invention, is kneaded with various compounding agents in the same manner as ordinary chloroprene rubber, and the above rubber composition is cured by about 90% with respect to the maximum torque of the test material at an appropriate vulcanization temperature. Obtained by vulcanization up to. The obtained vulcanized rubber has excellent durability as compared with a chloroprene rubber vulcanized product containing cellulose nanofibers having the same hardness and a chloroprene rubber vulcanized product containing cellulose nanofibers having no amphipathicity. It can be used for various purposes to show its properties. In particular, the chloroprene rubber vulcanized product having cellulose nanofibers having amphipathic properties shows excellent durability, low strain and excellent tensile stress, and has a feature that 100% tensile stress is greatly improved. It is particularly suitable for anti-vibration rubber, wipers, CVJ boots, ball joint boots, foams and the like, which require high durability.

以下、本発明を実施例によって具体的に説明するが、本発明はこれらの実施例のみに限定されるものではない。 Hereinafter, the present invention will be specifically described with reference to Examples, but the present invention is not limited to these Examples.

<クロロプレンラテックスの作成>
単量体混合物としてクロロプレン100重量部に対して硫黄0.3重量部を加え、ロジン酸のカリウム塩4.0重量部、ナフタレンスルホン酸とホルムアルデヒドとの縮合物のナトリウム塩0.5重量部、水酸化ナトリウム0.05重量部及び正燐酸ナトリウム1.0重量部、水100重量部を含む乳化水溶液と混合攪拌し乳化させ、これに過硫酸カリウム1.0重量部、アントラキノン-β-スルホン酸ナトリウム0.01重量部、水30重量部からなる重合触媒をポンプにより一定速度で添加し重合を行なった。重合は重合転化率70%になるまで重合触媒を添加して行ない、ここにチオジフェニルアミン0.01重量部、4-t-ブチルカテコール、2,2’-メチレンビス-4-メチル-6-t-ブチルフェノール0.05重量部、ジエチルヒドロキシルアミン0.1重量部、ラウリル硫酸ナトリウム0.05重量部、クロロプレン5.0重量部、水1.0重量部からなる重合停止剤を添加して重合を停止させた。続いて、これにテトラエチルチウラムジスルフィド2重量部のトルエン溶液をロジン酸カリウムで乳化した物、及びジブチルジチオカルバミン酸ナトリウム0.3重量部を添加し、ムーニー粘度が60になるまで40℃で解膠を行った後、減圧下でスチームストリッピングにより未反応のクロロプレンを除去回収し、クロロプレンゴムラテックスを得た。
<Creation of chloroprene latex>
As a monomer mixture, 0.3 parts by weight of sulfur was added to 100 parts by weight of chloroprene, 4.0 parts by weight of potassium salt of logonic acid, 0.5 parts by weight of sodium salt of condensate of naphthalene sulfonic acid and formaldehyde, Mix and stir with an emulsified aqueous solution containing 0.05 parts by weight of sodium hydroxide, 1.0 part by weight of orthophosphate, and 100 parts by weight of water, and emulsify the mixture, which contains 1.0 part by weight of potassium persulfate and anthraquinone-β-sulfonic acid. Polymerization was carried out by adding a polymerization catalyst consisting of 0.01 part by weight of sodium and 30 parts by weight of water at a constant rate by a pump. Polymerization is carried out by adding a polymerization catalyst until the polymerization conversion rate reaches 70%, to which 0.01 part by weight of thiodiphenylamine, 4-t-butylcatechol, 2,2'-methylenebis-4-methyl-6-t- Polymerization was stopped by adding a polymerization inhibitor consisting of 0.05 parts by weight of butylphenol, 0.1 part by weight of diethylhydroxylamine, 0.05 parts by weight of sodium lauryl sulfate, 5.0 parts by weight of chloroprene, and 1.0 part by weight of water. I let you. Subsequently, 2 parts by weight of tetraethylthiuram disulfide emulsified with potassium rosinate and 0.3 part by weight of sodium dibutyldithiocarbamate were added to the mixture, and the mixture was deflocculated at 40 ° C. until the Mooney viscosity reached 60. After that, unreacted chloroprene was removed and recovered by steam stripping under reduced pressure to obtain chloroprene rubber latex.

<セルロースナノファイバーを含むクロロプレン(ゴム組成物)の作成>
クロロプレンゴムラテックスに、セルロースナノファイバーの水分散体を所定量添加し、オートホモミキサー(プライミックス社製:PRIMIX)にて2,000rpmで10分間混合した後、凍結凝固によりポリマーを析出させ、乾燥させた。
<Preparation of chloroprene (rubber composition) containing cellulose nanofibers>
A predetermined amount of an aqueous dispersion of cellulose nanofibers is added to the chloroprene rubber latex, mixed with an autohomo mixer (PRIMIX manufactured by PRIMIX) at 2,000 rpm for 10 minutes, and then the polymer is precipitated by freeze-coagulation and dried. I let you.

<コンパウンドの作成>
セルロースナノファイバー含有クロロプレンゴム100重量部に対し、表1に示す重量部のカーボンブラック(東海カーボン(株)製 シーストSO)、酸化マグネシウム(協和化学工業(株)製)4重量部、ステアリン酸(新日本理科(株)製)1.5重量部、酸化亜鉛(堺化学(株)製)5重量部、ノンフレックスOD-3(精工化学(株)製)2重量部、ノクラックDP(大内新興化学(株)製)0.35重量部、DOA(大八化学工業(株)製)5重量部をニーダー混練機にて混合し、セルロースナノファイバー含有クロロプレンゴムコンパウンドを得た。
<Creating a compound>
For 100 parts by weight of chloroprene rubber containing cellulose nanofibers, 4 parts by weight of carbon black (Seast SO manufactured by Tokai Carbon Co., Ltd.), magnesium oxide (manufactured by Kyowa Chemical Industry Co., Ltd.), and stearic acid (manufactured by Kyowa Chemical Industry Co., Ltd.) are shown in Table 1. 1.5 parts by weight of Shin Nihon Rika Co., Ltd., 5 parts by weight of zinc oxide (manufactured by Sakai Chemical Co., Ltd.), 2 parts by weight of non-flex OD-3 (manufactured by Seiko Chemical Co., Ltd.), Nocrack DP (Ouchi) 0.35 parts by weight of (manufactured by Shinko Kagaku Co., Ltd.) and 5 parts by weight of DOA (manufactured by Daihachi Chemical Industry Co., Ltd.) were mixed by a kneader kneader to obtain a chloroprene rubber compound containing cellulose nanofibers.

<加硫物の作成>
得られたセルロースナノファイバー含有クロロプレンゴムコンパウンドを150℃で30分プレス加硫し、加硫シート及び、耐久性試験用試験片を作成した。
<加硫物の硬さ測定>
得られた加硫シートの硬さをJIS K6253(2012)に従い、評価した。デュロメータにはタイプAを選択した。
<Creation of vulcanized product>
The obtained cellulose nanofiber-containing chloroprene rubber compound was press-vulcanized at 150 ° C. for 30 minutes to prepare a vulcanized sheet and a test piece for durability test.
<Measurement of hardness of vulcanized product>
The hardness of the obtained vulcanized sheet was evaluated according to JIS K6253 (2012). Type A was selected for the durometer.

<加硫物の100%引張応力上昇幅測定>
得られた加硫シートの100%引張応力(M100)をJIS-K-6251(2012年度版)に従い、引張速度500mm/分、23℃の条件にて評価した。得られたセルロースナノファイバーを含む加硫シートのM100の値から、セルロースナノファイバーを含まない加硫シートのM100の値を差し引き、含まれるセルロースナノファイバーの量で除することにより算出した。
<Measurement of 100% tensile stress increase in vulcanized material>
The 100% tensile stress (M100) of the obtained vulcanized sheet was evaluated according to JIS-K-6251 (2012 version) under the conditions of a tensile speed of 500 mm / min and 23 ° C. It was calculated by subtracting the value of M100 of the vulcanization sheet containing no cellulose nanofibers from the value of M100 of the obtained vulcanization sheet containing cellulose nanofibers and dividing by the amount of the cellulose nanofibers contained.

<加硫物の耐久性測定>
得られた耐久性試験用試験片をJIS K6260(2017)に従い、あらかじめ切込みを入れた試験片に繰り返し屈曲変形を与え、切込みを起点とした亀裂が成長する速度を評価した。表中の値は亀裂が10mmに達した時の屈曲回数を比較例1の値を100として比で表したものであり、数値が大きいほど耐久性が優れていることを示す。
<Measurement of durability of vulcanized products>
The obtained durability test piece was repeatedly bent and deformed according to JIS K6260 (2017), and the rate at which cracks grew from the cut was evaluated. The values in the table represent the number of bends when the crack reaches 10 mm as a ratio with the value of Comparative Example 1 as 100, and the larger the value, the better the durability.

実施例1
クロロプレンゴム100部重量に対して、セルロースナノファイバーの水分散体(中越パルプ(株)製、グレード:S-1、固形分濃度:3重量%、平均繊維経:約50nm、平均繊維長:約100μm、リグニン含有量1%以下、未変性、両親媒性)を混合して10分間、上記の方法で攪拌しセルロースナノファイバー分散ゴムラテックス混合液を得た。なお、セルロースナノファイバーの混合量は、固形分のゴム成分100重量部に対してセルロースの含有量0.05重量部となる量とした。S-1は、機械的解繊手段によって製造された両親媒性のセルロースナノファイバーであり、セルロースナノファイバーの水分散体の1wt%における表面張力は55mN/mであった。
Example 1
Aqueous dispersion of cellulose nanofibers (manufactured by Chuetsu Pulp Co., Ltd., grade: S-1, solid content concentration: 3% by weight, average fiber diameter: about 50 nm, average fiber length: about) with respect to 100 parts by weight of chloroprene rubber. 100 μm, lignin content 1% or less, unmodified, amphoteric) were mixed and stirred by the above method for 10 minutes to obtain a cellulose nanofiber-dispersed rubber latex mixed solution. The mixing amount of the cellulose nanofibers was such that the content of cellulose was 0.05 parts by weight with respect to 100 parts by weight of the rubber component of the solid content. S-1 was an amphipathic cellulose nanofiber produced by mechanical defibration means, and the surface tension at 1 wt% of the aqueous dispersion of the cellulose nanofiber was 55 mN / m.

このセルロースナノファイバーを含むクロロプレンゴム組成物を上記方法に従ってセルロースナノファイバー含有クロロプレンゴムコンパウンド及び加硫シートを得て、硬さ及び加硫物の100%引張応力上昇幅測定試験、耐久性試験を実施した。結果を表1に示す。表1から、硬さは69、セルロースナノファイバー1重量部あたりのM100上昇幅は2.0MPa/重量部、耐久性は3467であり、良好な結果であった。 The cellulose nanoprene rubber composition containing cellulose nanofibers was obtained with a cellulose nanofiber-containing chloroprene rubber compound and a vulcanized sheet according to the above method, and a 100% tensile stress increase width measurement test and durability test of hardness and vulcanized material were carried out. bottom. The results are shown in Table 1. From Table 1, the hardness was 69, the M100 increase width per 1 part by weight of the cellulose nanofiber was 2.0 MPa / part by weight, and the durability was 3467, which were good results.

実施例2
セルロースナノファイバーの混合量を、固形部のゴム成分100重量部に対してセルロースナノファイバーの含有量が0.2重量部となる量にし、実施例1と同一の硬さになるようカーボンブラックの量を調整した以外は実施例1と同様にセルロースナノファイバー含有クロロプレンゴムコンパウンド及び加硫シート、耐久性試験用試験片、摩耗試験用試験片、圧縮永久ひずみ試験用試験片を得て硬さ及び耐久性試験を実施した。結果を表1に示す。硬さは69、セルロースナノファイバー1重量部あたりのM100上昇幅は1.0MPa/重量部、耐久性は639であり、良好な結果であった。
Example 2
The mixing amount of the cellulose nanofibers is such that the content of the cellulose nanofibers is 0.2 parts by weight with respect to 100 parts by weight of the rubber component of the solid part, and the hardness of the carbon black is the same as that of Example 1. The hardness and hardness of the cellulose nanofiber-containing chloroprene rubber compound and vulture sheet, durability test test piece, wear test test piece, and compression set test piece were obtained in the same manner as in Example 1 except that the amount was adjusted. A durability test was conducted. The results are shown in Table 1. The hardness was 69, the increase width of M100 per 1 part by weight of cellulose nanofiber was 1.0 MPa / part by weight, and the durability was 639, which were good results.

比較例1
セルロースナノファイバーを混合せず、実施例1と同一の硬さになるようカーボンブラックの量を調整した以外は実施例1と同様にクロロプレンゴムコンパウンド及び加硫シート、耐久性試験用試験片を得て硬さ及び加硫物の100%引張応力上昇幅測定試験、耐久性試験を実施した。結果を表1に示す。硬さは69、耐久性は100であり、耐久性は不十分であった。
Comparative Example 1
A chloroprene rubber compound, a vulcanization sheet, and a test piece for durability test were obtained in the same manner as in Example 1 except that the amount of carbon black was adjusted so as to have the same hardness as in Example 1 without mixing cellulose nanofibers. The hardness and 100% tensile stress increase width measurement test and durability test of the vulcanized material were carried out. The results are shown in Table 1. The hardness was 69 and the durability was 100, and the durability was insufficient.

比較例2
セルロースナノファイバーの混合量を、固形部のゴム成分100重量部に対してセルロースナノファイバーの含有量が2.0重量部となる量にし、実施例1と同一の硬さになるようカーボンブラックの量を調整した以外は実施例1と同様にセルロースナノファイバー含有クロロプレンゴムコンパウンド及び加硫シート、耐久性試験用試験片、摩耗試験用試験片、圧縮永久ひずみ試験用試験片を得て硬さ及び耐久性試験を実施した。結果を表1に示す。硬さは69、セルロースナノファイバー1重量部あたりのM100上昇幅は1.0MPa/重量部、耐久性は37であり、耐久性は不十分であった。
Comparative Example 2
The mixing amount of the cellulose nanofibers is such that the content of the cellulose nanofibers is 2.0 parts by weight with respect to 100 parts by weight of the rubber component of the solid part, and the hardness of the carbon black is the same as that of Example 1. The hardness and hardness of the cellulose nanofiber-containing chloroprene rubber compound and vulture sheet, durability test test piece, wear test test piece, and compression set test piece were obtained in the same manner as in Example 1 except that the amount was adjusted. A durability test was conducted. The results are shown in Table 1. The hardness was 69, the increase width of M100 per 1 part by weight of cellulose nanofiber was 1.0 MPa / part by weight, and the durability was 37, and the durability was insufficient.

比較例3
使用するセルロースナノファイバーをダイセルファインケム(株)社製:KY-100G(固形分濃度:10重量%、平均繊維経:約0.01nm~1μm、リグニン含有量20%以下、未変性)にし、セルロースナノファイバーの混合量を、固形部のゴム成分100重量部に対してセルロースナノファイバーの含有量が2.5重量部となる量にし、実施例1と同程度の硬さになるようカーボンブラックの量を調整した以外は実施例1と同様にセルロースナノファイバー含有クロロプレンゴムコンパウンド及び加硫シート、耐久性試験用試験片、摩耗試験用試験片、圧縮永久ひずみ試験用試験片を得て硬さ及び耐久性試験を実施した。KY-100Gは機械的解繊手段によって製造された親水性のセルロースナノファイバーであり、セルロースナノファイバーの水分散体の1wt%における表面張力は70mN/mであった。結果を表1に示す。硬さは68セルロースナノファイバー1重量部あたりのM100上昇幅は0.7MPa/重量部、耐久性は100であり、耐久性は不十分であった。
Comparative Example 3
Cellulose nanofibers to be used are made into cellulose nanofibers manufactured by Daicel FineChem Co., Ltd .: KY-100G (solid content concentration: 10% by weight, average fiber diameter: about 0.01 nm to 1 μm, lignin content 20% or less, unmodified). The mixing amount of the nanofibers is such that the content of the cellulose nanofibers is 2.5 parts by weight with respect to 100 parts by weight of the rubber component of the solid part, and the carbon black is made to have the same hardness as in Example 1. Cellulose nanofiber-containing chloroprene rubber compound and vulture sheet, durability test test piece, wear test test piece, compression set test piece were obtained in the same manner as in Example 1 except that the amount was adjusted. A durability test was conducted. KY-100G is a hydrophilic cellulose nanofiber produced by mechanical defibration means, and the surface tension of 1 wt% of the aqueous dispersion of the cellulose nanofiber was 70 mN / m. The results are shown in Table 1. The hardness was 0.7 MPa / part by weight per part by weight of 68 cellulose nanofibers, and the durability was 100, and the durability was insufficient.

Figure 2022067609000001
Figure 2022067609000001

Claims (5)

クロロプレンゴム100重量部に対し、セルロースナノファイバーを0.01~0.40重量部含むゴム組成物であって、ゴム組成物を加硫した加硫シートの100%引張応力(M100)の上昇幅がセルロースナノファイバーの添加量に対して、0.9MPa/重量部以上であり、且つ、セルロースナノファイバーを添加しないものに比べて5倍以上の耐久性を示すことを特徴とするゴム組成物。
なお、加硫シートはJIS K6253(2012)に記載の硬さ(Hs)を統一するためにコンパウンドのカーボンブラックの添加量を調節して作成したものを用いた。また、M100の上昇幅は、セルロースナノファイバーを含む加硫シートのM100の値から、セルロースナノファイバーを含まない加硫シートのM100の値を差し引き、含まれるセルロースナノファイバーの量で除することにより算出される。また、耐久性はJIS K6260(2017)に従い、あらかじめ切込みを入れた試験片に繰り返し屈曲変形を与え、切込みを起点とした亀裂が10mmに達した時の屈曲回数で評価した。
A rubber composition containing 0.01 to 0.40 parts by weight of cellulose nanofibers with respect to 100 parts by weight of chloroprene rubber, and the increase in 100% tensile stress (M100) of the vulcanized sheet obtained by vulcanizing the rubber composition. Is a rubber composition having a durability of 0.9 MPa / part by weight or more with respect to the amount of cellulose nanofibers added, and 5 times or more durability as compared with a rubber composition to which no cellulose nanofibers are added.
The vulcanization sheet used was prepared by adjusting the amount of carbon black added to the compound in order to unify the hardness (Hs) described in JIS K6253 (2012). Further, the increase width of M100 is obtained by subtracting the value of M100 of the vulcanization sheet not containing cellulose nanofibers from the value of M100 of the vulcanization sheet containing cellulose nanofibers and dividing by the amount of cellulose nanofibers contained. Calculated. Further, the durability was evaluated by the number of times of bending when the crack starting from the cut reached 10 mm by repeatedly bending and deforming the test piece which had been cut in advance according to JIS K6260 (2017).
セルロースナノファイバーの平均繊維径が10~300nmで、平均繊維長が0.3~200μmであって、リグニン含有量が20重量%以下で、セルロースのヒドロキシメチル基がカルボン酸又はカルボン酸塩で変性されていないことを特徴とする請求項1に記載のゴム組成物。 The average fiber diameter of cellulose nanofibers is 10 to 300 nm, the average fiber length is 0.3 to 200 μm, the lignin content is 20% by weight or less, and the hydroxymethyl group of cellulose is modified with a carboxylic acid or carboxylic acid salt. The rubber composition according to claim 1, wherein the rubber composition is not made. クロロプレンゴムが、カルボン酸又はカルボン酸のアルカリ金属塩を3~7重量%含み、且つ、硫黄によって変性されたクロロプレンゴムであることを特徴とする請求項1又は2に記載のゴム組成物。 The rubber composition according to claim 1 or 2, wherein the chloroprene rubber is a chloroprene rubber containing a carboxylic acid or an alkali metal salt of a carboxylic acid in an amount of 3 to 7% by weight and modified with sulfur. セルロースナノファイバーが、未変性であり、且つ、機械的処理のみにより解繊されたことを特徴とする請求項1~3のいずれかに記載のゴム組成物。 The rubber composition according to any one of claims 1 to 3, wherein the cellulose nanofibers are not denatured and are defibrated only by mechanical treatment. 請求項1~4のいずれかに記載のゴム組成物の加硫物であることを特徴とする加硫ゴム。 A vulcanized rubber, which is a vulcanized product of the rubber composition according to any one of claims 1 to 4.
JP2021088241A 2020-10-20 2021-05-26 Rubber composition and vulcanized rubber Pending JP2022067609A (en)

Priority Applications (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
TW110132591A TW202315917A (en) 2020-10-20 2021-09-02 Rubber composition and vulcanized rubber

Applications Claiming Priority (2)

Application Number Priority Date Filing Date Title
JP2020175835 2020-10-20
JP2020175835 2020-10-20

Publications (1)

Publication Number Publication Date
JP2022067609A true JP2022067609A (en) 2022-05-06

Family

ID=81390552

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
JP2021088241A Pending JP2022067609A (en) 2020-10-20 2021-05-26 Rubber composition and vulcanized rubber

Country Status (2)

Country Link
JP (1) JP2022067609A (en)
TW (1) TW202315917A (en)

Also Published As

Publication number Publication date
TW202315917A (en) 2023-04-16

Similar Documents

Publication Publication Date Title
JP2009263417A (en) Rubber composition and method for manufacturing the same
JP5489521B2 (en) Rubber composition and method for producing the same
JP5428305B2 (en) Method for producing chloroprene polymer latex for vulcanized rubber production
JP7192381B2 (en) Rubber composition and its manufacturing method
WO1999051674A1 (en) Conjugated diene rubber composition
CN105705539A (en) Copolymer rubber containing nitrile groups
JP7470938B2 (en) Surface Treatment Nano Cellulose Masterbatch
JP5481225B2 (en) Copolymer latex for adhesive
JP7470894B2 (en) Rubber foam, its manufacturing method and uses
JPH11116622A (en) Production of sulfur-modified chloroprene polymer
JPH035410B2 (en)
JP6229446B2 (en) Xanthogen-modified chloroprene rubber and method for producing the same
JP2022067609A (en) Rubber composition and vulcanized rubber
JP4428209B2 (en) Chloroprene rubber, method for producing the same, and chloroprene rubber composition
JP2023023570A (en) Rubber composition and vulcanized rubber
CN114729161B (en) Rubber composition and method for producing same
JP4665273B2 (en) High elasticity sulfur modified chloroprene rubber
JP3858365B2 (en) Chloroprene rubber for chloroprene rubber composition excellent in dynamic fatigue resistance, chloroprene rubber composition, and automobile boot using the same
JP5549856B2 (en) Method for producing highly elastic sulfur-modified chloroprene rubber
WO2014077236A1 (en) Xanthogen-modified chloroprene rubber and production method therefor
WO2021100608A1 (en) Rubber composition and production method therefor
JP2022067231A (en) Rubber composition and vulcanized rubber
JP2020200907A (en) Transmission belt
JP5681169B2 (en) Copolymer latex for adhesive
JP2004189917A (en) Silica-composite latex composition, silica-composite polychloroprene composition and method for producing the same

Legal Events

Date Code Title Description
A621 Written request for application examination

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A621

Effective date: 20240425