JP2023023570A - Rubber composition and vulcanized rubber - Google Patents

Rubber composition and vulcanized rubber Download PDF

Info

Publication number
JP2023023570A
JP2023023570A JP2021129201A JP2021129201A JP2023023570A JP 2023023570 A JP2023023570 A JP 2023023570A JP 2021129201 A JP2021129201 A JP 2021129201A JP 2021129201 A JP2021129201 A JP 2021129201A JP 2023023570 A JP2023023570 A JP 2023023570A
Authority
JP
Japan
Prior art keywords
weight
rubber
cellulose
rubber composition
cellulose nanofibers
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
JP2021129201A
Other languages
Japanese (ja)
Inventor
泰成 北
Yasunari Kita
俊裕 齋藤
Toshihiro Saito
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 JP2021129201A priority Critical patent/JP2023023570A/en
Publication of JP2023023570A publication Critical patent/JP2023023570A/en
Pending legal-status Critical Current

Links

Landscapes

  • Compositions Of Macromolecular Compounds (AREA)

Abstract

To provide a chloroprene rubber composition having excellent durability.SOLUTION: Disclosed is a rubber composition in which 0.01 to 0.90 pts.wt. of cellulose nanofiber is included based on 100 pts.wt. of mercaptan-modified chloroprene rubber. The increase width of 100% tensile stress (M100) of a vulcanized sheet of the rubber composition is 0.9 MPa/pts.wt. or more based on the addition amount of cellulose nanofiber, and this composition has durability of double or more compared to that of one to which cellulose nanofiber is not added.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 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、防振ゴム、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、機械的物性に優れるキサントゲン変性があり、各種用途によって使い分けされている。 Among various synthetic rubbers, chloroprene rubber has well-balanced physical properties, so it is used in a wide range of applications, such as belts, hoses, boots, air springs, wet suits, stretch fabrics, anti-vibration rubber, adhesives, etc. used for Chloroprene rubber is divided into general-purpose mercaptan-modified, sulfur-modified chloroprene with excellent dynamic properties, and xanthogen-modified with excellent mechanical properties.

近年、高性能化の要求により、様々な用途で耐久性の向上が求められている。ゴム材料の耐久性には屈曲き裂試験、フレクソメーター試験、引張疲労試験等の評価方法があり、これらは通常、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。 In recent years, due to the demand for higher performance, improvement in durability is required in various applications. There are evaluation methods such as flex crack test, flexometer test, tensile fatigue test, etc. for the durability of rubber materials. Improvements can be made by adjusting the method, but these formulations are limited by the hardness of the target molding.

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, fiber-shaped reinforcing materials have been proposed, and tires and the like containing nano-order cellulose fibers have been proposed. (See, for example, Patent Document 1.) However, hydrophilic cellulose is inferior in dispersibility to hydrophobic rubber, and therefore has a low reinforcing effect. As a countermeasure, a tire has been proposed in which natural rubber latex is compounded with nano-order cellulose, a dispersant for dispersing it, and a silane coupling agent for fixing it. (See, for example, Patent Documents 2 and 3.) However, these methods require a separate agent such as a dispersant for dispersing the rubber and cellulose, which increases the cost. In addition, an aqueous dispersion of mechanically fibrillated nano-order cellulose was obtained by directly kneading and dispersing the cellulose in an amount of 1 to 25 parts by weight with respect to 100 parts by weight of the rubber component together with the polymer and the compounding agent. Conveyor belts having excellent durability, strength, and abrasion resistance have been proposed by vulcanizing rubber compositions (see, for example, Patent Document 4). However, while it is effective in applications such as conveyor belts where the heat generation properties of the material during use are important, in general, blending 1 to 25 parts by weight of nano-order cellulose improves durability and abrasion resistance. decreases. Moreover, in the method of directly kneading an aqueous dispersion of nano-order cellulose, the hydroxyl groups of cellulose aggregate due to hydrogen bonding, and excellent durability cannot be obtained. Therefore, an aqueous dispersion of nano-order cellulose is mixed with chloroprene latex in an amount of 1 to 7 parts by weight per 100 parts by weight of the rubber component to prepare a cellulose nanofiber-dispersed rubber latex mixed solution, and the cellulose nanofibers are dispersed. By vulcanizing a rubber composition obtained by kneading a polymer obtained by removing water from a rubber latex mixture together with a compounding agent, a chloroprene rubber composition exhibiting low strain and excellent tensile stress is produced. Proposed. (For example, see Patent Document 5.) However, it is generally known that when the low-strain tensile stress increases, the durability deteriorates, and the increase in the low-strain tensile stress and the durability are in a conflicting relationship. .

特開2006-206864号公報JP 2006-206864 A 特開2009-191197号公報JP 2009-191197 A 特開2009-191198号公報JP 2009-191198 A 特開2020-7156号公報JP 2020-7156 A 特開2019-104896号公報JP 2019-104896 A

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メルカプタン変性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 its object is to provide a mercaptan-modified 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、メルカプタン変性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] メルカプタン変性クロロプレンゴム100重量部に対し、セルロースナノファイバーを0.01~0.90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2倍以上の耐久性を示す、ゴム組成物。
Under such circumstances, the present inventors conducted intensive studies to solve the above problems, and found that a vulcanizate obtained by vulcanization molding of a rubber composition containing a mercaptan-modified chloroprene rubber and cellulose nanofibers is excellent. It has been found that it exhibits excellent durability. That is, each aspect of the present invention is [1] to [5] shown below.
[1] A rubber composition containing 0.01 to 0.90 parts by weight of cellulose nanofibers with respect to 100 parts by weight of mercaptan-modified chloroprene rubber, wherein the vulcanized sheet obtained by vulcanizing the rubber composition has a 100% tensile stress ( M100) is increased by 0.9 MPa/part by weight or more with respect to the amount of cellulose nanofiber added, and the rubber composition exhibits durability that is at least twice as high as that of a composition to which no cellulose nanofiber is added. .

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 K6270(2018)に従って一定振幅の引張疲労を与え、試験片が破断するまでに要した繰り返し回数で評価した。
[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、[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%含む、[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、[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加硫ゴム。
The vulcanized sheet 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). The range of increase in M100 is obtained by subtracting the M100 value of the vulcanized sheet containing no cellulose nanofibers from the M100 value of the vulcanized sheet containing cellulose nanofibers, and dividing by the amount of cellulose nanofibers contained. Calculated. Further, the durability was evaluated by applying tensile fatigue of a constant amplitude according to JIS K6270 (2018) and counting the number of repetitions required until the test piece fractured.
[2] The cellulose nanofiber has an average fiber diameter of 10 to 300 nm, an average fiber length of 0.3 to 200 μm, a lignin content of 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 salt.
[3] The rubber composition according to [1] or [2], wherein the chloroprene rubber contains 3 to 7% by weight of a carboxylic acid or an alkali metal salt of a carboxylic acid.
[4] The rubber composition according to any one of [1] to [3], wherein the cellulose nanofibers are unmodified and fibrillated only by mechanical treatment.
[5] A vulcanized rubber which is a vulcanizate of the rubber composition according to any one of [1] to [4].

本発明のゴム組成物を用いることで、引張疲労試験によって測定される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, a vulcanized rubber having excellent durability as measured by a tensile fatigue test can be obtained at low cost.

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

本発明の一態様であるゴム組成物は、メルカプタン変性クロロプレンゴム100重量部に対し、セルロースナノファイバーを0.01~0.90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2倍以上の耐久性を示す、ゴム組成物である。 A rubber composition that is one aspect of the present invention is a rubber composition containing 0.01 to 0.90 parts by weight of cellulose nanofibers with respect to 100 parts by weight of mercaptan-modified chloroprene rubber, and the rubber composition is vulcanized. The increase in the 100% tensile stress (M100) of the vulcanized sheet is 0.9 MPa/part by weight or more with respect to the amount of cellulose nanofiber added, and is at least twice that of the sheet without the addition of cellulose nanofiber. It is a rubber composition that exhibits the durability of

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 K6270(2018)に従って一定振幅の引張疲労を与え、試験片が破断するまでに要した繰り返し回数で評価した。 The vulcanized sheet 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). The range of increase in M100 is obtained by subtracting the M100 value of the vulcanized sheet containing no cellulose nanofibers from the M100 value of the vulcanized sheet containing cellulose nanofibers, and dividing by the amount of cellulose nanofibers contained. Calculated. Further, the durability was evaluated by applying tensile fatigue of a constant amplitude according to JIS K6270 (2018) and counting the number of repetitions required until the test piece fractured.

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、機械的物性に優れるキサントゲン変性クロロプレンゴムがある。硫黄変性クロロプレンゴムは耐屈曲き裂性に優れる特徴を持つが、引張疲労にはメルカプタン変性の方が優れる特徴を持つ。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、引張疲労試験によって測定される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メルカプタン変性クロロプレンゴムを用いる。 Chloroprene rubber is rubber obtained by polymerizing chloroprene or chloroprene and a monomer copolymerizable therewith. Chloroprene rubber includes mercaptan-modified chloroprene rubber, sulfur-modified chloroprene rubber with excellent dynamic properties, and xanthogen-modified chloroprene rubber with excellent mechanical properties. Sulfur-modified chloroprene rubber is characterized by excellent flex crack resistance, but mercaptan-modified rubber is superior in tensile fatigue. In the present invention, mercaptan-modified chloroprene rubber is used because the durability measured by the tensile fatigue test can be improved by compounding cellulose nanofibers, and more effects can be obtained.

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。 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 monomers copolymerizable with chloroprene include sulfur, 2,3-dichloro-1,3-butadiene, 2-cyano-1,3-butadiene, 1-chloro-1,3-butadiene, , 1,3-butadiene, styrene, acrylonitrile, methyl methacrylate, methacrylic acid, acrylic acid, and the like, and one or more of these may be used in combination, and are appropriately used depending on 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。 Although the amount of the copolymerizable monomer is not particularly limited, it is generally used in an amount of 30 parts by weight or less per 100 parts by weight of the chloroprene rubber as long as the properties of the chloroprene polymer are not impaired. In particular, sulfur is preferably 3 parts by weight or less, more preferably 1 part by weight or less per 100 parts by weight of the chloroprene monomer, so as to obtain a good balance between heat resistance and physical properties.

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 3 to 7% by weight of a carboxylic acid or an alkali metal salt of a carboxylic acid. A content of 3% by weight or more provides excellent emulsion stability during chloroprene polymerization, and a content of 7% by weight or less provides excellent processability and a stable quality rubber product.

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 monomers are 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. A method of terminating the polymerization by adding a terminator can be used.

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 emulsifiers include alkali metal salts of carboxylic acids and alkali metal salts of sulfonic acids. Examples include alkali metal salts, alkali metal salts of polycarboxylic acids, nonionic emulsifiers such as polyoxyethylene alkyl ethers, and water-soluble polymer compounds. Alkali metal salts include, for example, lithium, sodium, potassium, cesium and the like. These may be one type or two or more types, but from the viewpoint of polymerization stability, cohesiveness during drying, and rubber performance, it is preferable to contain an alkali metal salt of a carboxylic acid. It preferably contains an alkali metal salt of rosin acid, more preferably a potassium salt of rosin 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。 The amount of the emulsifier is not particularly limited, but considering the stability of the chloroprene rubber latex obtained after polymerization, it is preferably 3 to 10 parts by weight per 100 parts by weight of the chloroprene rubber. Among them, the alkali metal salt of carboxylic acid is preferably contained in an amount of 3 to 8 parts by weight, more preferably 5 to 7 parts by weight.

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。 In order to maintain the stability of the polymerization liquid, it is preferable to adjust the pH to 11 or higher with a pH adjuster. Below this, the alkali metal salt of the carboxylic acid is acidified and the stability of the latex is lowered. 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, inorganic or organic peroxides such as hydrogen peroxide and tertiary butyl hydroperoxide, etc. are used. be able to. Further, these may be used alone or in combination with reducing substances such as thiosulfate, thiosulfite, hydrosulfite, organic amine, etc., in a redox system.

連鎖移動剤としては、例えば、アルキルメルカプタン、ハロゲン炭化水素、アルキルキサントゲンジスルフィド、アルキルキサントゲンポリスルフィド、硫黄等の分子量調節剤等があげられ、メルカプタン変性とするためには作業性の面からn-ドデシルメルカプタンが好ましい。連鎖移動剤の量としては、分子量調整のため一般のラジカル重合で使用される量であれば特に限定するものではないが、得られる重合体の分子量やトルエン不溶分量を目的通りにし、さらに、浸漬成型により得られる加硫ゴムの柔軟性と良好な力学物性のため、連鎖移動剤以外の単量体混合物100重量%に対して0.01~1.0重量%であることが好ましい。 Examples of chain transfer agents include molecular weight modifiers such as alkylmercaptans, halogenated hydrocarbons, alkylxanthogen disulfides, alkylxanthogen polysulfides, and sulfur. is preferred. The amount of the chain transfer agent is not particularly limited as long as it is an amount used in general radical polymerization for adjusting the molecular weight. For the flexibility and good mechanical properties of the vulcanized rubber obtained by molding, it is preferably 0.01 to 1.0% by weight with respect to 100% by weight of the monomer mixture other than the chain transfer agent.

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。 Although the polymerization temperature is not particularly limited, it 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 timing of completion of the polymerization is not particularly limited, but a monomer conversion rate of 60% or more can ensure production volume, and a monomer conversion rate of 95% or less prevents the polymerization time from becoming too long. , 60 to 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. For example, phenothiazine, 2,6-t-butyl-4-methylphenol, hydroxylamine and the like can be used.

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0.01~0.90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0.90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 0.90 parts by weight per 100 parts by weight of chloroprene rubber. By setting the amount of cellulose nanofibers to 0.01 parts by weight or more and 0.90 parts by weight or less, an 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, the rubber composition which is one embodiment of the present invention is prepared by mixing an aqueous dispersion of cellulose nanofibers with chloroprene latex to prepare a cellulose nanofiber-dispersed rubber latex mixture, and adding water to 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 with an emulsifier, and may be an emulsion obtained by emulsion polymerization of a chloroprene monomer and an unsaturated monomer copolymerizable, or a chloroprene rubber. is dissolved in an organic solvent such as toluene and then emulsified by mixing 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. Although lignin is contained in wood or the like, which is the raw material of cellulose nanofibers, cellulose nanofibers containing a large amount of lignin impair the stability of chloroprene latex, so the amount of lignin contained is preferably 20% by weight or less. It is preferably 10% by weight or less, more preferably 5% by weight or less. The fibrillation treatment of cellulose is mainly performed by mechanical treatment, and by adding various functional groups by chemical treatment and using mechanical treatment together, it is performed to a finer single nano level. In the present invention, in order to improve the dispersion state of cellulose nanofibers in rubber and obtain excellent durability, cellulose nanofibers having a surface tension of 60 mN/m or less in a 1% by weight aqueous dispersion of cellulose nanofibers are used. It is preferable to use Examples of such cellulose nanofibers include cellulose nanofibers that are fibrillated only by mechanical treatment without chemical treatment and have amphipathic properties. Since the cellulose nanofibers are not chemically treated and do not contain carboxylates and carboxylic acids, the cellulose nanofibers are well dispersed in the rubber, and the durability of the vulcanized rubber obtained is improved. Therefore, it is preferable to use cellulose that does not contain carboxylates and carboxylic acids. Amphiphilicity means that cellulose nanofibers have both a hydrophilic portion that has a high affinity for water and a hydrophobic portion that has a small affinity for water. It can be obtained by causing the samples to face and collide at high speed. Having amphiphilicity increases the affinity between hydrophobic rubber and cellulose, and a smaller mixing amount can significantly improve durability. Pure water generally has a surface tension of about 72 mN/m, but the surface tension decreases as the hydrophobicity increases. If 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 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 which is 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 carboxylic acid or 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. Moreover, by setting the average fiber diameter to 300 nm or less, the increase in viscosity of the cellulose nanofiber-containing chloroprene rubber composition is suppressed, and moldability is improved. More preferably, the average fiber diameter is 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 rubber vulcanizates containing cellulose nanofibers. It is possible to suppress the viscosity increase of , and it is excellent in moldability. More preferably, the average fiber length is 0.5 to 100 μm. In addition, unmodified cellulose nanofibers are preferred because chemically modified cellulose nanofibers are much more expensive than unmodified ones.

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 chloroprene rubber latex and the aqueous dispersion of cellulose nanofibers is not particularly limited, and a propeller-type stirring device, a homomixer, a high-pressure homogenizer, or the like is used to mix the aqueous dispersion of chloroprene latex and cellulose nanofibers. It can be obtained by mixing until it becomes uniform in appearance (no lumps, etc.).

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 (drying method) from the cellulose nanofiber-dispersed rubber latex mixture include drying by heating, coagulation with acid or salt, and freeze-drying. Therefore, the method of precipitating (freezing and solidifying) the rubber by freezing, washing away the excess emulsifier and the like with water, and then drying with hot air is the most efficient and easy drying method, and is therefore 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 freeze-coagulating and drying the cellulose nanofiber-dispersed rubber latex mixture, the viscosity of the cellulose nanofiber-dispersed rubber latex mixture is preferably 1500 mPa·s or less. A viscosity of 1,500 mPa·s or less is preferable because handling is good, and a viscosity of 1,000 mPa·s or less and 30 mPa·s or more is preferable.

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。 In addition, by setting the solid content of the cellulose nanofiber dispersed rubber latex mixture to 20% by weight or more, the strength of the rubber increases and the handling in continuous production improves, and from the balance with the viscosity, 20% to 40% by weight 25% by weight or more and 35% by weight or less is preferable.

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2倍以上の耐久性を示す。 In the rubber composition of one aspect of the present invention, the vulcanized sheet has a 100% tensile stress (M100) increase of 0.9 MPa/part by weight or more with respect to the amount of cellulose nanofiber added, Moreover, the durability is more than twice as high as that of the product without the 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2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。 A chloroprene rubber vulcanizate having amphiphilic cellulose nanofibers has a high affinity between hydrophobic rubber and cellulose, so that a vulcanized sheet obtained by vulcanizing a rubber composition has a 100% tensile strength (M100). The range of increase is increased, and a large improvement in durability can be obtained with a smaller mixing amount. If the increase in 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 affinity with A vulcanized sheet obtained by vulcanizing a rubber composition in which rubber and cellulose nanofibers are sufficiently compatible exhibits durability that is at least twice that of a sheet without the addition of cellulose nanofibers, demonstrating 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 made by compounding and kneading various compounding agents in the same manner as ordinary chloroprene rubber, and curing the above rubber composition at an appropriate vulcanization temperature by about 90% with respect to the maximum torque of the test material. obtained by vulcanizing up to The resulting vulcanized rubber has excellent durability compared to a chloroprene rubber vulcanizate that does not contain cellulose nanofibers and a chloroprene rubber vulcanizate that contains cellulose nanofibers that do not have amphipathic properties, which have the same hardness. It can be used for various purposes due to its excellent properties. In particular, a chloroprene rubber vulcanizate having amphipathic cellulose nanofibers exhibits excellent durability, exhibits excellent tensile stress at low strain, and has the characteristic of greatly improving 100% tensile stress. It is particularly suitable for anti-vibration rubber, wipers, CVJ boots, ball joint boots, foams, etc., 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。 EXAMPLES The present invention will be specifically described below by way of examples, but the present invention is not limited only 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重量部に対してメルカプタン0.2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0.3重量部、オレイン酸の硫酸塩0.3部、水酸化ナトリウム0.2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0.1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20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、ここにフェノチアジン0.01重量部、クロロプレン5.0重量部、水0.5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、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、メルカプタン変性クロロプレンゴムラテックスを得た。
<Creation of chloroprene latex>
As a monomer mixture, 0.2 parts by weight of mercaptan is added to 100 parts by weight of chloroprene, 4.0 parts by weight of potassium salt of rosin acid, 0.3 parts by weight of sodium salt of condensate of naphthalenesulfonic acid and formaldehyde, Mix and stir with an emulsified aqueous solution containing 0.3 parts of oleic sulfate, 0.2 parts by weight of sodium hydroxide, and 100 parts by weight of water to emulsify. A polymerization catalyst consisting of 0.01 parts by weight of sodium sulfate and 20 parts by weight of water was added at a constant rate by a pump to carry out polymerization. Polymerization was carried out by adding a polymerization catalyst until the polymerization conversion reached 70%, and a polymerization terminator consisting of 0.01 parts by weight of phenothiazine, 5.0 parts by weight of chloroprene and 0.5 parts by weight of water was added to polymerize. stopped. Subsequently, unreacted chloroprene was removed and recovered by steam stripping under reduced pressure to obtain a mercaptan-modified 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>
メルカプタン変性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。
<Creation of chloroprene (rubber composition) containing cellulose nanofibers>
A predetermined amount of an aqueous dispersion of cellulose nanofibers is added to a mercaptan-modified chloroprene rubber latex, mixed for 10 minutes at 2,000 rpm in an auto homomixer (PRIMIX: PRIMIX), and then freeze-coagulated to precipitate the polymer. , dried.

<コンパウンドの作成>
セルロースナノファイバー含有メルカプタン変性クロロプレンゴム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、それらを冷却後にサンセラー#22C(三新化学(株)製)1.0重量部、ノクセラーTT-P(大内新興化学(株)製)0.5重量部をオープンロール混練機にて混合し、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 mercaptan-modified chloroprene rubber containing cellulose nanofibers, the parts by weight shown in Table 1 of carbon black (Seist SO manufactured by Tokai Carbon Co., Ltd.), 4 parts by weight of magnesium oxide (manufactured by Kyowa Chemical Industry Co., Ltd.), stearin Acid (manufactured by Shin Nippon Rika Co., Ltd.) 1.5 parts by weight, zinc oxide (manufactured by Sakai Chemical Co., Ltd.) 5 parts by weight, Nonflex OD-3 (manufactured by Seiko Chemical Co., Ltd.) 2 parts by weight, Nocrac DP ( 0.35 parts by weight of Ouchi Shinko Kagaku Co., Ltd.) and 5 parts by weight of DOA (manufactured by Daihachi Kagaku Kogyo Co., Ltd.) are mixed in a kneader kneader, and after cooling, Suncellar #22C (Sanshin Chemical ( Co., Ltd.) and 0.5 parts by weight of Noccellar TT-P (manufactured by Ouchi Shinko Kagaku Co., Ltd.) were mixed in an open-roll kneader to obtain a cellulose nanofiber-containing chloroprene rubber compound.

<加硫物の作成>
得られたセルロースナノファイバー含有メルカプタン変性クロロプレンゴムコンパウンドを160℃で15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 vulcanizate>
The resulting cellulose nanofiber-containing mercaptan-modified chloroprene rubber compound was press-vulcanized at 160° C. for 15 minutes to prepare a vulcanized sheet and a durability test specimen.
<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 width of vulcanizate>
The 100% tensile stress (M100) of the obtained vulcanized sheet was evaluated according to JIS-K-6251 (2012 edition) under conditions of a tensile speed of 500 mm/min and 23°C. It was calculated by subtracting the M100 value of the vulcanized sheet containing no cellulose nanofibers from the obtained M100 value of the vulcanized sheet containing cellulose nanofibers and dividing by the amount of 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 K6270(2018)に従い、試験片に繰り返し一定振幅の引張変形を与えて、試験片が破断するまでに要した繰り返し回数で評価した。表1の耐久性の値は、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 vulcanizates>
According to JIS K6270 (2018), the obtained test piece for durability test was subjected to repeated tensile deformation with a constant amplitude, and the number of repetitions required until the test piece broke was evaluated. The durability values in Table 1 are expressed as a ratio with the value of Comparative Example 1 being 100, and the larger the value, the better the durability.

実施例1
メルカプタン変性クロロプレンゴム100部重量に対して、機械的解繊手段によって製造された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0.2重量部となる量とした。
Example 1
An aqueous dispersion of cellulose nanofibers produced by mechanical fibrillation means (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 100 μm, lignin content of 1% or less, unmodified, amphipathic) are mixed and stirred for 10 minutes by the above method to obtain a cellulose nanofiber-dispersed rubber latex mixture. rice field. The cellulose nanofiber was mixed in an amount such that the cellulose content was 0.2 parts by weight with respect to 100 parts by weight of the solid rubber component.

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メルカプタン変性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。表1から、硬さは70、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248であり、良好な結果であった。 A cellulose nanofiber-containing mercaptan-modified chloroprene rubber compound, a vulcanized sheet, and a test piece for durability test were obtained from the cellulose nanofiber-containing chloroprene rubber composition according to the above method, and the hardness and tensile stress of the vulcanizate were increased by 100%. A width measurement test and a durability test were carried out. Table 1 shows the results. From Table 1, the hardness was 70, the increase in M100 per 1 part by weight of cellulose nanofiber was 1.0 MPa/part by weight, and the durability was 248, 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0.4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メルカプタン変性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70、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1.8MPa/重量部、耐久性は218であり、良好な結果であった。
Example 2
The amount of cellulose nanofibers mixed was adjusted so that the content of cellulose nanofibers was 0.4 parts by weight with respect to 100 parts by weight of the rubber component in the solid portion. A cellulose nanofiber-containing mercaptan-modified chloroprene rubber compound, a vulcanized sheet, and a test piece for a durability test were obtained in the same manner as in Example 1 except that the amount was adjusted, and the hardness and the 100% tensile stress increase width of the vulcanizate were measured. A test and a durability test were carried out. Table 1 shows the results. The hardness was 70, the increase in M100 per 1 part by weight of cellulose nanofiber was 1.8 MPa/part by weight, and the durability was 218, which were good results.

実施例3
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0.8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メルカプタン変性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71、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1.1MPa/重量部、耐久性は275であり、良好な結果であった。
Example 3
The amount of cellulose nanofibers mixed was adjusted so that the content of cellulose nanofibers was 0.8 parts by weight with respect to 100 parts by weight of the rubber component in the solid portion. A cellulose nanofiber-containing mercaptan-modified chloroprene rubber compound, a vulcanized sheet, and a test piece for a durability test were obtained in the same manner as in Example 1 except that the amount was adjusted, and the hardness and the 100% tensile stress increase width measurement test of the vulcanizate. , a durability test was performed. Table 1 shows the results. The hardness was 71, the increase in M100 per 1 part by weight of cellulose nanofiber was 1.1 MPa/part by weight, and the durability was 275, 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と同様にメルカプタン変性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耐久性試験を実施した。結果を表1に示す。硬さは70、耐久性は100であり、耐久性は不十分であった。
Comparative example 1
A mercaptan-modified chloroprene rubber compound, a vulcanized sheet, and a durability test specimen in the same manner as in Example 1 except that the amount of carbon black was adjusted so that the hardness was the same as in Example 1 without mixing cellulose nanofibers. was obtained and hardness and durability tests were carried out. Table 1 shows the results. The hardness was 70 and the durability was 100, indicating insufficient durability.

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メルカプタン変性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71、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112であり、耐久性は僅かに改善しているものの改善効果は不十分であった。
Comparative example 2
The amount of cellulose nanofibers mixed was adjusted so that the content of cellulose nanofibers was 2.0 parts by weight with respect to 100 parts by weight of the rubber component in the solid portion. A cellulose nanofiber-containing mercaptan-modified chloroprene rubber compound, a vulcanized sheet, and a test piece for a durability test were obtained in the same manner as in Example 1 except that the amount was adjusted, and the hardness and the 100% tensile stress increase width measurement test of the vulcanizate. , a durability test was performed. Table 1 shows the results. The hardness was 71, the increase in M100 per 1 part by weight of cellulose nanofiber was 1.0 MPa/part by weight, and the durability was 112. Although the durability was slightly improved, the improvement effect was insufficient.

比較例3
メルカプタン変性クロロプレンゴムの代わりに硫黄変性クロロプレンゴムを用い、マスターバッチ混合後にオープンロールにてサンセラー#22C(三新化学(株)製)1.0重量部、ノクセラーTT-P(大内新興化学(株)製)0.5重量部を混合しない以外は、比較例1と同様の方法により硫黄変性クロロプレンゴムコンパウンドを調整した。得られた硫黄変性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以外は実施例1と同様に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71、耐久性は42であり、メルカプタン変性クロロプレンゴムより耐久性が劣る結果となった。
Comparative example 3
Sulfur-modified chloroprene rubber was used instead of mercaptan-modified chloroprene rubber, and after mixing the masterbatch, 1.0 parts by weight of Suncellar #22C (manufactured by Sanshin Chemical Co., Ltd.) and Noxcellar TT-P (Ouchi Shinko Kagaku ( A sulfur-modified chloroprene rubber compound was prepared in the same manner as in Comparative Example 1, except that 0.5 parts by weight of the product manufactured by Co., Ltd. was not mixed. The obtained sulfur-modified chloroprene rubber compound was press vulcanized at 150° C. for 30 minutes to prepare a vulcanized sheet and a test piece for durability test. . Table 1 shows the results. The hardness was 71 and the durability was 42, resulting in inferior durability to mercaptan-modified chloroprene rubber.

比較例4
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、比較例3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比較例3と同様にセルロースナノファイバー含有硫黄変性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70、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0.5MPa/重量部、耐久性は46であり、比較例3から耐久性は僅かに改善しているものの、改善効果は不十分であった。
Comparative example 4
The amount of cellulose nanofibers mixed was adjusted so that the content of cellulose nanofibers was 0.2 parts by weight with respect to 100 parts by weight of the rubber component in the solid portion, and carbon black was added so as to obtain the same hardness as in Comparative Example 3. A cellulose nanofiber-containing sulfur-modified chloroprene rubber compound, a vulcanized sheet, and a test piece for durability test were obtained in the same manner as in Comparative Example 3 except that the amount was adjusted, and the hardness and the 100% tensile stress increase width measurement test of the vulcanizate. , a durability test was performed. Table 1 shows the results. The hardness was 70, the increase in M100 per 1 part by weight of cellulose nanofiber was 0.5 MPa/part by weight, and the durability was 46. Although the durability was slightly improved from Comparative Example 3, the improvement effect was inadequate. was enough.

Figure 2023023570000001
Figure 2023023570000001

Claims (5)

メルカプタン変性クロロプレンゴム100重量部に対し、セルロースナノファイバーを0.01~0.90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2倍以上の耐久性を示す、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 K6270(2018)に従い、一定振幅の引張疲労を与え、試験片が破断するまでに要した繰り返し回数で評価した。
A rubber composition containing 0.01 to 0.90 parts by weight of cellulose nanofibers with respect to 100 parts by weight of mercaptan-modified chloroprene rubber, and the 100% tensile stress (M100) of the vulcanized sheet obtained by vulcanizing the rubber composition. A rubber composition having a width of increase of 0.9 MPa/part by weight or more with respect to the amount of cellulose nanofiber added, and exhibiting durability twice or more as high as that of a composition to which no cellulose nanofiber is added.
The vulcanized sheet 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). The range of increase in M100 is obtained by subtracting the M100 value of the vulcanized sheet containing no cellulose nanofibers from the M100 value of the vulcanized sheet containing cellulose nanofibers, and dividing by the amount of cellulose nanofibers contained. Calculated. In addition, durability was evaluated according to JIS K6270 (2018) by applying tensile fatigue with a constant amplitude and repeating the number of times required until the test piece fractured.
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、請求項1に記載のゴム組成物。 The cellulose nanofiber has an average fiber diameter of 10 to 300 nm, an average fiber length of 0.3 to 200 μm, a lignin content of 20% by weight or less, and a cellulose hydroxymethyl group modified with a carboxylic acid or a carboxylate. 2. The rubber composition of claim 1, wherein the rubber composition is not 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%含む、請求項1又は2に記載のゴム組成物。 3. The rubber composition according to claim 1, wherein the chloroprene rubber contains 3 to 7% by weight of a carboxylic acid or an alkali metal salt of a carboxylic acid. 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、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 unmodified and fibrillated 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.
JP2021129201A 2021-08-05 2021-08-05 Rubber composition and vulcanized rubber Pending JP2023023570A (en)

Priority Applications (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
JP2021129201A JP2023023570A (en) 2021-08-05 2021-08-05 Rubber composition and vulcanized rubber

Applications Claiming Priority (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
JP2021129201A JP2023023570A (en) 2021-08-05 2021-08-05 Rubber composition and vulcanized rubber

Publications (1)

Publication Number Publication Date
JP2023023570A true JP2023023570A (en) 2023-02-16

Family

ID=85204034

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
JP2021129201A Pending JP2023023570A (en) 2021-08-05 2021-08-05 Rubber composition and vulcanized rubber

Country Status (1)

Country Link
JP (1) JP2023023570A (en)

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
WO1999051674A1 (en) Conjugated diene rubber composition
JP7192381B2 (en) Rubber composition and its manufacturing method
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
JP6229446B2 (en) Xanthogen-modified chloroprene rubber and method for producing the same
JP2023023570A (en) Rubber composition and vulcanized rubber
JP2022067609A (en) Rubber composition and vulcanized rubber
JP3858365B2 (en) Chloroprene rubber for chloroprene rubber composition excellent in dynamic fatigue resistance, chloroprene rubber composition, and automobile boot using the same
JP4665273B2 (en) High elasticity sulfur modified chloroprene rubber
JP3765789B2 (en) Silica composite latex composition, silica composite polychloroprene composition and production method
CN114729161B (en) Rubber composition and method for producing same
WO2014077236A1 (en) Xanthogen-modified chloroprene rubber and production method therefor
JP5549856B2 (en) Method for producing highly elastic sulfur-modified chloroprene rubber
JP2009108195A (en) Chloroprene polymer latex composition for manufacturing vulcanized rubber and manufacturing method of the same
JP7304752B2 (en) Adhesive copolymer latex and adhesive composition
JP2023124014A (en) Rubber composition and method for producing the same
JP2023124013A (en) rubber foam
JP2022067231A (en) Rubber composition and vulcanized rubber
JP2020200907A (en) Transmission belt
JPWO2020137297A1 (en) Chloroprene polymer latex and its manufacturing method