JP2023075367A - Rubber foam, production method of the same, and use of the same - Google Patents
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Landscapes
- Compositions Of Macromolecular Compounds (AREA)
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Abstract
Description
本発明は、より軽量かつ高硬度のゴム組成物の加硫物からなる発泡体及びその製造方法
に関するものである。
TECHNICAL FIELD The present invention relates to a foam comprising a vulcanized product of a lighter and harder rubber composition and a method for producing the same.
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、エアスプリング、接着剤などがある。
また発泡体としても幅広く使用され、例えば、緩衝材、遮音材、断熱材、ドアパッキンな
どがある。
Among various synthetic rubbers, chloroprene rubber has well-balanced physical properties and is used in a wide range of applications, such as belts, hoses, air springs, and adhesives.
They are also widely used as foams, such as cushioning materials, sound insulation materials, heat insulating materials, and door packings.
発泡体の大きな特徴の一つは、発泡による軽量化である。発泡を行わない加硫ゴムの比
重はおおよそ1.0から1.3であるが、加硫ゴム発泡体は1.0未満の比重が可能で、
添加する発泡材料の増量や加硫条件の変更により任意の比重に調整される。しかし、発泡
材料の増量による軽量化では気泡の占める割合が多くなるため、加硫条件の変更では加硫
を不十分な状態で終了するため、どちらも加硫ゴム発泡体の強度が損なわれ軽量化には限
界がある。その他の軽量化の方法としてはゴム組成物よりも比重の大きな補強剤(カーボ
ンブラック、シリカなど)や無機充填剤(タルク、クレーなど)の配合量を低減させる方
法がある。しかし、補強剤の低減ではゴム組成物の強度の低下、無機充填剤の低減では配
合コストの増加があり、大幅な軽量化は困難である。
One of the major features of foam is weight reduction by foaming. While unfoamed vulcanized rubber has a specific gravity of approximately 1.0 to 1.3, vulcanized rubber foam can have a specific gravity of less than 1.0,
The specific gravity can be arbitrarily adjusted by increasing the amount of the foaming material to be added or by changing the vulcanization conditions. However, weight reduction by increasing the amount of foamed material increases the ratio of air bubbles, so changing the vulcanization conditions ends vulcanization in an insufficient state. There are limits to transformation. Other weight reduction methods include reducing the amount of reinforcing agents (carbon black, silica, etc.) and inorganic fillers (talc, clay, etc.) having a specific gravity greater than that of the rubber composition. However, reducing the amount of reinforcing agents lowers the strength of the rubber composition, and reducing the amount of inorganic fillers increases compounding costs, making significant weight reduction difficult.
そこで、未加硫ゴムに超臨界流体を導入し発泡させて強度を低下させることなく軽量化
する方法が提案されている(特許文献1)。しかし、超臨界手法は工業化が困難であり、
コストも非常に高いため実用性に乏しい。また、ポリオレフィン樹脂を溶融状態でミクロ
分散させることにより軽量化する方法が提案されている(特許文献2~3)。ところが、
ポリオレフィン樹脂を含むため、セット性に劣り発泡体としての用途に不適である。
Therefore, a method has been proposed in which a supercritical fluid is introduced into unvulcanized rubber to foam it, thereby reducing the weight without lowering the strength (Patent Document 1). However, the supercritical method is difficult to industrialize,
The cost is also very high, so it is not practical. Further, a method for reducing weight by microdispersing a polyolefin resin in a molten state has been proposed (Patent Documents 2 and 3). However,
Since it contains a polyolefin resin, it is inferior in setting property and is not suitable for use as a foam.
一方、新素材として木材パルプを微細化したセルロースナノファイバーが誕生し、各分
野で工業利用の探索が行われている。その一つはゴムへの配合である。例えば、セルロー
スナノファイバーを変性させて耐久性を高めたゴム組成物が開示されている(特許文献4
)。またセルロースナノファイバーを変性させた低エネルギーロスのタイヤが提案されて
いる(特許文献5)。また、セルロースナノファイバーにシランカップリング剤を配合し
ポリマーとの相溶性を高めたゴム組成物が提案されている(特許文献6)。またセルロー
スナノファイバーを含有させた靴底用加硫ゴム発泡体が提案されている(特許文献7)。
On the other hand, as a new material, cellulose nanofiber, which is made by miniaturizing wood pulp, has been developed, and various fields are searching for its industrial use. One of them is compounding into rubber. For example, a rubber composition is disclosed in which cellulose nanofibers are modified to enhance durability (Patent Document 4
). Also, a tire with low energy loss is proposed in which cellulose nanofibers are modified (Patent Document 5). Also, a rubber composition has been proposed in which a silane coupling agent is added to cellulose nanofibers to enhance compatibility with the polymer (Patent Document 6). A vulcanized rubber foam for shoe soles containing cellulose nanofibers has also been proposed (Patent Document 7).
しかし、上記特許文献4~6は高発泡、低比重のゴム加硫発泡体を対象としてはおらず
、軽量化と高強度の両立を解決するようなものではない。特許文献7は加硫ゴム発泡体が
対象であるが、靴底用途のためゴム成分は天然ゴム、SBR、EPDM、EVAであり、
クロロプレンゴムに適してはいない。
However, Patent Documents 4 to 6 do not target rubber vulcanized foams with high foaming and low specific gravity, and do not solve the problem of achieving both weight reduction and high strength. Although Patent Document 7 is directed to vulcanized rubber foams, the rubber components are natural rubber, SBR, EPDM, and EVA for use in shoe soles.
Not suitable for chloroprene rubber.
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、軽量かつ高硬度を示す
クロロプレンゴム組成物からなる発泡体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 foam made of a chloroprene rubber composition that is lightweight and exhibits high hardness.
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結果、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の加硫物からなる発泡体を用い
ることで、軽量かつ高硬度が両立できることを見出した。即ち、本発明の各態様は以下に
示す[1]~[8]である。
[1] クロロプレンゴム100重量部に対し、平均繊維径が10~300nmで、平均
繊維長が0.5~200μm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セルロースナノ
ファイバーを1~7重量部含むゴム組成物の加硫物からなる発泡体。
[2] クロロプレンゴムが、クロロプレンゴム100重量部に対してカルボン酸又はカ
ルボン酸のアルカリ金属塩を3~7重量部含むことを特徴とする上記[1]に記載の発泡
体。
[3] JIS―K―6253に記載の硬さ(Hs)とJIS―K―6268に記載の密
度(ρ)の関係が密度0.2以上から0.6以下の範囲において、100ρ(1.2-ρ
)+14≦Hsを満たすことを特徴とする上記[1]又は[2]のいずれかに記載の発泡
体。
[4] 下記の工程1~3を含む上記[1]~[3]のいずれかに記載の発泡体の製造方
法。
In view of this background, the present inventors have made intensive studies to solve the above problems. It was found that hardness can be compatible with each other. That is, each aspect of the present invention is [1] to [8] shown below.
[1] With respect to 100 parts by weight of chloroprene rubber, the average fiber diameter is 10 to 300 nm, the average fiber length is 0.5 to 200 μm, the lignin content is 20% by weight or less, and the hydroxymethyl group of cellulose is carboxylic. A foam comprising a vulcanizate of a rubber composition containing 1 to 7 parts by weight of cellulose nanofibers not modified with acid or carboxylate.
[2] The foam according to [1] above, wherein the chloroprene rubber contains 3 to 7 parts by weight of a carboxylic acid or an alkali metal salt of a carboxylic acid per 100 parts by weight of the chloroprene rubber.
[3] The relationship between the hardness (Hs) described in JIS-K-6253 and the density (ρ) described in JIS-K-6268 is 100ρ (1. 2-ρ
) The foam according to any one of [1] or [2] above, which satisfies +14≦Hs.
[4] A method for producing a foam according to any one of [1] to [3] above, which includes steps 1 to 3 below.
工程1:pHが10~14のクロロプレンラテックスに、平均繊維径が10~300n
mで、平均繊維長が0.5~200μm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
混合液を作製し、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しゴ
ム組成物を析出させた後、熱風乾燥することによりゴム組成物を作製する工程
工程2:工程1で作製されたゴム組成物100重量部に対して、発泡剤を2~15重量
部配合し混練することによりコンパウンドを作製する工程
工程3:工程2で作製されたコンパウンドを 120~180℃で5~90分間加熱成
形し、加硫発泡させる工程
[5] 工程1において、凍結凝固により水を除去することを特徴とする上記[4]に記
載の発泡体の製造法。
[6] 工程1の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が1500
mPa・s以下であることを特徴とする上記[5]に記載の発泡体の製造方法。
[7] 工程1の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が20重
量%以上であることを特徴とする上記[4]~[6]のいずれかに記載の発泡体の製造方
法。
[8] 上記[1]~[3]のいずれかに記載の発泡体からなるスポンジゴム。
Step 1: Chloroprene latex with a pH of 10 to 14 and an average fiber diameter of 10 to 300 n
m, the average fiber length is 0.5 to 200 μm, and the lignin content is 20% by weight or less,
An aqueous dispersion of cellulose nanofibers in which the hydroxymethyl group of cellulose is not modified with carboxylic acid or carboxylate is mixed to prepare a cellulose nanofiber-dispersed rubber latex mixture, and water is removed from the cellulose nanofiber-dispersed rubber latex mixture. Step 2: 2 to 15 parts by weight of a foaming agent with respect to 100 parts by weight of the rubber composition produced in Step 1. Step of preparing a compound by blending and kneading Step 3: The compound prepared in step 2 is heat-molded at 120 to 180 ° C. for 5 to 90 minutes to vulcanize and expand [5] In step 1, freeze solidification The method for producing a foam according to [4] above, wherein water is removed.
[6] The viscosity of the cellulose nanofiber-dispersed rubber latex mixture in step 1 is 1500
The method for producing a foam according to [5] above, wherein the viscosity is mPa·s or less.
[7] The method for producing a foam according to any one of [4] to [6] above, wherein the cellulose nanofiber-dispersed rubber latex mixture in step 1 has a solid content of 20% by weight or more.
[8] A sponge rubber made of the foam according to any one of [1] to [3] above.
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.
本発明の発泡体は、クロロプレンゴム100重量部に対し、平均繊維径が10~300
nmで、平均繊維長が0.5~200μm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セ
ルロースナノファイバー1~7重量部含むゴム組成物の加硫物からなるものである。
The foam of the present invention has an average fiber diameter of 10 to 300 per 100 parts by weight of chloroprene rubber.
1 to 7 weight of cellulose nanofibers in which the hydroxymethyl groups of cellulose are not modified with carboxylic acid or carboxylate, and the average fiber length is 0.5 to 200 μm, the lignin content is 20% by weight or less, and the cellulose nanofibers are not modified with carboxylic acid or carboxylate. It consists of a vulcanizate of a rubber composition containing parts.
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、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るが
、例えば架橋点となる硫黄を共重合することでモジュラス等の力学物性向上が可能である
反面耐熱性は低下するため、必ずしも必要ではなく、要求物性に応じて適時使用する。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が低下するため、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。
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 can be mentioned, and one or more of them can be used in combination. Although it is possible to improve mechanical properties such as modulus, heat resistance is lowered, so it is not always necessary and is used as appropriate depending on the required physical properties. 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 lowers the heat resistance, so it 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.
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%以上ではクロロプレン重合時の乳化安定性に優れ、7重量%以
下では凍結によるゴム析出工程にて凍結不良が生じることなく安定的なゴム製品の生産が
可能となる。
The chloroprene rubber preferably contains 3 to 7% by weight of a carboxylic acid or an alkali metal salt of a carboxylic acid. When it is 3% by weight or more, the emulsification stability during chloroprene polymerization is excellent, and when it is 7% by weight or less, poor freezing does not occur in the rubber deposition step due to freezing, and stable production of rubber products becomes possible.
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 combined with an emulsifier, water, a polymerization initiator,
A method of mixing a chain transfer agent, other stabilizers, etc., performing polymerization at a predetermined temperature, and adding a polymerization terminator at a predetermined polymerization conversion rate to terminate the polymerization can be mentioned.
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 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 3 to 8 parts by weight, more preferably 5 to 7 parts by weight.
It is preferable to include parts by weight.
重合液のpHを調節するために、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。
In order to adjust the pH 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 pH adjusters include basic compounds such as sodium hydroxide, potassium hydroxide, sodium phosphate, potassium phosphate, triethylamine, diethylamine, triethanolamine, diethanolamine, ethanolamine, and ammonia.
More than one type is 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。
Emulsion polymerization initiators include known free-radical substances such as potassium persulfate,
Peroxides such as ammonium persulfate, inorganic or organic peroxides such as hydrogen peroxide, tertiary butyl hydroperoxide, and the like can be used. Further, these may be used alone or in combination with reducing substances such as thiosulfate, thiosulfite, hydrosulfite, organic amine, etc., in a redox system.
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、生産性の面から、単量体の転化率が60
%以上95%まで重合を行うことが好ましい。60%以下では生産量が少なくラテックス
の固形分が低くなる。一方95%以上は重合時間が非常に長くなる。
The timing of completion of polymerization is not particularly limited.
% to 95%. If it is less than 60%, the production amount is small and the solid content of the latex becomes low. On the other hand, if it is 95% or more, the polymerization time becomes very long.
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.
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, a deflocculating agent and a deflocculating aid can be added to the latex whose polymerization has been terminated, and peptization can be carried out until an appropriate Mooney viscosity is achieved.
Peptizing agents include thiuram compounds such as tetraethylthiuram disulfide, tetrabutylthiuram disulfide, tetraoctylthiuram disulfide, etc., and can be added in an emulsified state using the above emulsifier or the like. Examples of peptization reaction initiators 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。
Peptization temperature can be in the range of 5 to 60°C, preferably in the range of 20 to 50°C. Generally, the higher the peptization temperature, the faster the peptization 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 completing the deflocculation reaction is not particularly limited as long as it satisfies the high elastic stress of the present invention.
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。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が、本発明では主に機械
処理により得た平均繊維径が10~300nmで、平均繊維長が0.5~200μm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。平均繊維径が10nm未満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分散ゴムラテックスの粘度が増大するため、凍結
によるゴム析出工程に於いて問題が生じる。平均繊維径が300nmを超えるセルロース
ナノファイバーは、セルロースナノファイバー含有クロロプレンゴム組成物の粘度が増大
し、発泡体の成形加工性に問題を有する。好ましくは10~100nmである。一方、平
均繊維長が0.5μm未満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
有ゴム加硫物からなる発泡体の硬度が低下する。平均繊維長が200μmを超える場合に
は、セルロースナノファイバー含有ゴム組成物の粘度が上昇し、発泡体の成形加工性が劣
る。好ましくは0.5~100μmである。また、セルロースナノファイバーがカルボン
酸塩又はカルボン酸を有するとゴム中でのセルロースナノファイバーの分散状態が悪化す
るため、得られる加硫ゴムからなる発泡体の硬度が低下したり、ハンドリングが低下する
ため、セルロースにはカルボン酸塩及びカルボン酸で変性されていないものを用いる。
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. There are two types of fibrillation treatment, one is mainly mechanical treatment, and the other is chemical treatment to give various functional groups and mechanical treatment is used together to achieve finer single nano level. Cellulose nanofibers obtained by the treatment have an average fiber diameter of 10 to 300 nm, an average fiber length of 0.5 to 200 μm, and the hydroxymethyl groups of cellulose are not modified with carboxylic acid or carboxylate. Cellulose nanofibers having an average fiber diameter of less than 10 nm increase the viscosity of the cellulose nanofiber-dispersed rubber latex, causing problems in the rubber deposition step by freezing. Cellulose nanofibers having an average fiber diameter of more than 300 nm increase the viscosity of the chloroprene rubber composition containing cellulose nanofibers, and have problems in moldability of the foam. It is preferably 10 to 100 nm. On the other hand, cellulose nanofibers having an average fiber length of less than 0.5 μm reduce the hardness of foams made of rubber vulcanizates containing cellulose nanofibers. If the average fiber length exceeds 200 μm, the viscosity of the cellulose nanofiber-containing rubber composition increases, and the moldability of the foam deteriorates. It is preferably 0.5 to 100 μm. In addition, if the cellulose nanofibers contain a carboxylate or a carboxylic acid, the state of dispersion of the cellulose nanofibers in the rubber deteriorates, so that the obtained foam made of the vulcanized rubber has a low hardness and is difficult to handle. Therefore, cellulose that has not been modified with carboxylate and carboxylic acid is used.
本発明において、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1~7重量部である。セルロースナノファイバー含有量が1重量部未満である
場合には、発泡体の硬度が低下する。セルロースナノファイバー含有量が7重量部を超え
る場合には、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が増大し、凍結
によるゴム析出工程に於いて問題が生じ、経済的な優位性の観点からも適当ではない。好
ましくは1~5重量部、更に好ましくは1~3重量部である。
In the present invention, the content of cellulose nanofiber is 1 to 7 parts by weight with respect to 100 parts by weight of chloroprene rubber. When the cellulose nanofiber content is less than 1 part by weight, the hardness of the foam is lowered. If the cellulose nanofiber content exceeds 7 parts by weight, the viscosity of the cellulose nanofiber-dispersed rubber latex mixture increases, causing problems in the rubber precipitation step due to freezing, and from the viewpoint of economic superiority. not appropriate. It is preferably 1 to 5 parts by weight, more preferably 1 to 3 parts by weight.
本発明の発泡体は、上記ゴム組成物の加硫体からなるものである。 The foam of the present invention is a vulcanizate of the above rubber composition.
本発明の発泡体は、下記の工程1~3により製造される。 The foam of the present invention is produced by the following steps 1-3.
工程1:pHが10~14のクロロプレンラテックスに、平均繊維径が10~300n
mで、平均繊維長が0.5~200μm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
混合液を作製し、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しゴ
ム組成物を析出させた後、熱風乾燥することによりゴム組成物を作製する工程
工程2:工程1で作製されたゴム組成物100重量部に対して、発泡剤を2~15重量
部配合し混練することによりコンパウンドを作製する工程
工程3:工程2で作製されたコンパウンドを 120~180℃で5~90分間加熱成
形し、加硫発泡させる工程
また、本発明の発泡体の製造するためのゴム組成物は、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
ス混合液を作製し、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。
Step 1: Chloroprene latex with a pH of 10 to 14 and an average fiber diameter of 10 to 300 n
m, the average fiber length is 0.5 to 200 μm, and the lignin content is 20% by weight or less,
An aqueous dispersion of cellulose nanofibers in which the hydroxymethyl group of cellulose is not modified with carboxylic acid or carboxylate is mixed to prepare a cellulose nanofiber-dispersed rubber latex mixture, and water is removed from the cellulose nanofiber-dispersed rubber latex mixture. Step 2: 2 to 15 parts by weight of a foaming agent with respect to 100 parts by weight of the rubber composition produced in Step 1. A step of preparing a compound by blending and kneading Step 3: A step of heating and molding the compound prepared in step 2 at 120 to 180 ° C. for 5 to 90 minutes to vulcanize and foam The foam of the present invention is also produced. The rubber composition for is obtained by mixing an aqueous dispersion of cellulose nanofibers with chloroprene latex to prepare a cellulose nanofiber-dispersed rubber latex mixture, and removing water from the cellulose nanofiber-dispersed rubber latex mixture. can be done.
工程1において、クロロプレンラテックスは、クロロプレンモノマー、及びクロロプレ
ンモノマーと共重合可能な不飽和単量体を含み、乳化重合法で製造されるものであれば特
に制限されるものではなく、クロロプレンゴムラテックスの乳化安定性の観点からpHが
10~14であることが好ましい。
In step 1, the chloroprene latex contains a chloroprene monomer and an unsaturated monomer copolymerizable with the chloroprene monomer, and is not particularly limited as long as it is produced by an emulsion polymerization method. From the viewpoint of emulsion stability, the pH is preferably 10-14.
セルロースナノファイバーの水分散体は、平均繊維径が10~300nm、平均繊維長
が0.5~200μmとなるまで解繊したリグニン含有量が20重量%以下のセルロース
ナノファイバーを水に分散したものである。
The aqueous dispersion of cellulose nanofibers is obtained by dispersing cellulose nanofibers with a lignin content of 20% by weight or less, which are fibrillated to an average fiber diameter of 10 to 300 nm and an average fiber length of 0.5 to 200 μm, in water. is.
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 for mixing the chloroprene rubber latex and the aqueous dispersion of cellulose nanofibers is not particularly limited, and a propeller-type stirring device, homomixer, high-pressure homogenizer, etc. 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。その際には凍結によりゴムが析出しやすくするため、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pHを10以下として凍結凝固させる方法が更に好ま
しい。
Method for removing water from cellulose nanofiber-dispersed rubber latex mixture (drying method)
There are heat drying, coagulation by acid or salt, and freeze-drying, but when coagulation is performed, the emulsifier, coagulating liquid, and moisture remain inside the rubber, so the rubber is precipitated by freezing (freezing coagulation).
The method of drying with hot air after removing the excess emulsifier and the like by washing with water is the most efficient and easy drying method, which is preferable. In that case, the method of freezing and solidifying the cellulose nanofiber-dispersed rubber latex mixed solution at a pH of 10 or less is more preferable since the rubber is easily precipitated by freezing.
得られたゴム組成物は、熱風乾燥により水分を蒸発させて乾燥される。具体的には、凍
結凝固したシート状のゴムをベルトコンベア上に設置し、100℃以上に加熱した空気を
送り込み、水分を蒸発させて乾燥されたゴム組成物が得られる。
The obtained rubber composition is dried by hot air drying to evaporate water. Specifically, a sheet-like rubber that has been frozen and solidified is placed on a belt conveyor, and air heated to 100° C. or higher is fed into the sheet to evaporate the moisture to obtain a dried rubber composition.
具体的には、凍結凝固したシート状のゴムをベルトコンベア上に設置し、100℃以上
に加熱した空気を送り込み、水分を蒸発させて乾燥されたゴムを得る。
Specifically, a sheet-like rubber that has been frozen and solidified is placed on a belt conveyor, and air heated to 100° C. or higher is fed into the sheet to evaporate moisture to obtain dried rubber.
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く、更に1000mPa・s以
下30mPa・s以上であることが好ましい。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%以上であることが好ましく、更に25重量%以上
35重量%以下であることが好ましい。粘度が1500mPa・s以下の場合、凍結凝固
が良好で好ましい。また、固形分が20重量%以上の場合、凍結したゴムフィルムが割れ
にくくなり、解凍した際のゴムフィルムの強度が増大するため、ゴム製品の連続生産に好
適であり好ましい。
In the freeze-coagulation drying method, the viscosity of the cellulose nanofiber-dispersed rubber latex mixture is preferably 1500 mPa·s or less, more preferably 1000 mPa·s or less and 30 mPa·s or more. The solid content of the cellulose nanofiber-dispersed rubber latex mixture is preferably 20% by weight or more, and more preferably 25% by weight or more and 35% by weight or less. When the viscosity is 1500 mPa·s or less, freeze-coagulation is good and preferable. Further, when the solid content is 20% by weight or more, the frozen rubber film is less likely to crack and the strength of the rubber film increases when thawed, which is suitable and preferable for continuous production of rubber products.
工程2では、工程1で作製されたゴム組成物100重量部に対して、発泡剤を2~15
重量部配合し混練することによりコンパウンドを作製され、工程3では、工程2で作製さ
れたコンパウンドを 120~180℃で5~90分間加熱成形し、加硫発泡される。
In step 2, 2 to 15 parts of a foaming agent is added to 100 parts by weight of the rubber composition prepared in step 1.
A compound is prepared by blending and kneading parts by weight, and in step 3, the compound prepared in step 2 is heat molded at 120 to 180° C. for 5 to 90 minutes to be vulcanized and foamed.
工程2で、工程1で作製されたゴム組成物は、通常のクロロプレンゴム同様に各種配合
剤を配合混練される。工程2において、発泡剤は特に限定されないが加工性および製造効
率の観点から、例えば、OBSH(4,4’-オキシビス(ベンゼンスルホニルヒドラジ
ド))等が使用できる。発泡剤の配合部数は、クロロプレンゴム100重量部に対して、
2~15重量部が好ましく、更に2~10重量部がより好ましく、2~8重量部が最も好
ましい。
In step 2, the rubber composition prepared in step 1 is compounded and kneaded with various compounding agents in the same manner as for ordinary chloroprene rubber. In step 2, the blowing agent is not particularly limited, but from the viewpoint of workability and production efficiency, for example, OBSH (4,4'-oxybis(benzenesulfonylhydrazide)) and the like can be used. The number of parts of the foaming agent to be blended is
2 to 15 parts by weight is preferred, 2 to 10 parts by weight is more preferred, and 2 to 8 parts by weight is most preferred.
工程3では、工程2で作製された発泡剤を配合したコンパウンドをゴム用金型を用いて
、120~180℃で5~90分加熱、好ましくは130~170℃で10~60分加熱
することで発泡剤から気体が発生し、加硫と発泡が同時に進行し、加硫物からなるゴム発
泡体(以下、加硫ゴム発泡体という場合がある)が得られる。
In step 3, the compound containing the foaming agent prepared in step 2 is heated using a rubber mold at 120 to 180° C. for 5 to 90 minutes, preferably at 130 to 170° C. for 10 to 60 minutes. A gas is generated from the foaming agent, vulcanization and foaming proceed simultaneously, and a rubber foam (hereinafter sometimes referred to as a vulcanized rubber foam) composed of the vulcanizate is obtained.
本発明の発泡体は、軽量化の点で、その密度が0.6kg/cm3以下であることが好
ましく、0.5kg/cm3以下であることがより好ましく、0.45kg/cm3以下
であることが特に好ましい。
The foam of the present invention preferably has a density of 0.6 kg/cm 3 or less, more preferably 0.5 kg/cm 3 or less, and 0.45 kg/cm 3 or less in terms of weight reduction. is particularly preferred.
得られた加硫ゴム発泡体は、軽量かつ高硬度であるため、様々な用途に用いることがで
きるが、特にウエットスーツやクッション材への適用が好ましい。
The obtained vulcanized rubber foam is lightweight and has a high hardness, so that it can be used for various purposes, and is particularly preferably applied to wet suits and cushion materials.
一般的に、加硫ゴム発泡体は高発泡になり密度(ρ)が小さくなるほど硬さ(Hs)も
低下する。
In general, the hardness (Hs) of a vulcanized rubber foam decreases as the foam density (ρ) decreases.
例えば、発泡剤であるOBSHを10重量部配合したゴムコンパウンドを加硫発泡させ
た加硫ゴム発泡体の密度(ρ)は0.21で硬さ(Hs)は32であった。さらに、OB
SHを6.5重量部配合したゴムコンパウンドを加硫発泡させた加硫ゴム発泡体の密度(
ρ)は0.3で硬さ(Hs)は38、5重量部配合したゴムコンパウンドを加硫発泡させ
た加硫ゴム発泡体の密度(ρ)は0.39で硬さ(Hs)は43、2.1重量部配合した
ゴムコンパウンドを加硫発泡させた加硫ゴム発泡体の密度(ρ)は0.5で硬さ(Hs)
は47であった。これらの実験結果より、4点の近似曲線は、100ρ(1.2-ρ)+
11=Hsの式で表される。一方で、セルロースナノファイバーを含有する加硫ゴム発泡
体は同じ硬さで低い密度を示す。これにより硬さを求められる製品の軽量化が可能であり
望ましいが、加硫ゴム発泡体の密度は適切な範囲を超えて高ければ発泡体の利点である軽
量とならず、低い範囲は発泡による達成が困難である。例えば、ゴム成分100重量部に
対してセルロースの含有量が1重量部のクロロプレンゴム組成物に発泡剤であるOBSH
を5重量部配合したゴムコンパウンドを加硫発泡させた加硫ゴム発泡体の密度(ρ)は0
.37で硬さ(Hs)は45であり、100ρ(1.2-ρ)+14≦Hsを満たす。さ
らに、ゴム成分100重量部に対してセルロースの含有量が2.5重量部のクロロプレン
ゴム組成物に発泡剤であるOBSHを5重量部配合したゴムコンパウンドを加硫発泡させ
た加硫ゴム発泡体の密度(ρ)は0.35で硬さ(Hs)は46であり、100ρ(1.
2-ρ)+16≦Hsを満たす。またゴム成分100重量部に対してセルロースの含有量
が5重量部のクロロプレンゴム組成物に発泡剤であるOBSHを5重量部配合したゴムコ
ンパウンドを加硫発泡させた加硫ゴム発泡体の密度(ρ)は0.33で硬さ(Hs)は4
9であり、100ρ(1.2-ρ)+18≦Hsを満たす。よって、加硫ゴム発泡体とし
て有用な密度0.2から0.6の範囲において、100ρ(1.2-ρ)+14≦Hsで
あることが好ましく、さらには100ρ(1.2-ρ)+16≦Hsであることがより好
ましく、さらには100ρ(1.2-ρ)+18≦Hsであることが最も好ましい。
For example, a vulcanized rubber foam obtained by vulcanizing and foaming a rubber compound containing 10 parts by weight of OBSH as a foaming agent had a density (ρ) of 0.21 and a hardness (Hs) of 32. In addition, OB
The density of the vulcanized rubber foam (
ρ) is 0.3 and the hardness (Hs) is 38. The vulcanized rubber foam obtained by vulcanizing and foaming a rubber compound containing 5 parts by weight has a density (ρ) of 0.39 and a hardness (Hs) of 43. , 2.1 parts by weight of a rubber compound compounded by vulcanization and foaming. The density (ρ) of the vulcanized rubber foam is 0.5 and the hardness (Hs)
was 47. From these experimental results, the 4-point approximate curve is 100ρ(1.2-ρ) +
11=Hs. On the other hand, vulcanized rubber foams containing cellulose nanofibers exhibit lower densities at the same hardness. This makes it possible and desirable to reduce the weight of products that require hardness. Difficult to achieve. For example, a chloroprene rubber composition having a cellulose content of 1 part by weight per 100 parts by weight of a rubber component and a foaming agent OBSH
The density (ρ) of the vulcanized rubber foam obtained by vulcanizing and foaming a rubber compound containing 5 parts by weight of
. 37, the hardness (Hs) is 45, satisfying 100ρ(1.2−ρ)+14≦Hs. Furthermore, a vulcanized rubber foam obtained by vulcanizing and foaming a rubber compound obtained by blending 5 parts by weight of OBSH as a foaming agent into a chloroprene rubber composition having a cellulose content of 2.5 parts by weight with respect to 100 parts by weight of a rubber component. has a density (ρ) of 0.35 and a hardness (Hs) of 46.
2−ρ)+16≦Hs. In addition, the density of a vulcanized rubber foam obtained by vulcanizing and foaming a rubber compound obtained by blending 5 parts by weight of OBSH, a foaming agent, with a chloroprene rubber composition having a cellulose content of 5 parts by weight with respect to 100 parts by weight of a rubber component ( ρ) is 0.33 and the hardness (Hs) is 4
9 and satisfies 100ρ(1.2−ρ)+18≦Hs. Therefore, in the density range of 0.2 to 0.6, which is useful as a vulcanized rubber foam, it is preferable that 100ρ(1.2−ρ)+14≦Hs, and further 100ρ(1.2−ρ)+16 It is more preferable that ≦Hs, and most preferably 100ρ(1.2−ρ)+18≦Hs.
本発明の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からなる発泡体を用い
ることで、軽量かつ高硬度の加硫ゴム発泡体を得ることができる。
By using the foam made of the cellulose nanofiber-containing chloroprene rubber composition of the present invention, it is possible to obtain a vulcanized rubber foam that is lightweight and has high hardness.
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.
<クロロプレンゴムラテックスの作製>
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。尚、得られたクロロプレンゴムラテックスのpHは11
.3であった。
<Production of chloroprene rubber latex>
As a monomer mixture, 0.3 parts by weight of sulfur is added to 100 parts by weight of chloroprene, 4.0 parts by weight of potassium salt of rosin acid, 0.5 parts by weight of sodium salt of condensate of naphthalenesulfonic acid and formaldehyde, 0.05 parts by weight of sodium hydroxide and sodium orthophosphate1.
0 part by weight, mixed with an emulsified aqueous solution containing 100 parts by weight of water, stirred and emulsified, and then polymerized with 1.0 part by weight of potassium persulfate, 0.01 part by weight of sodium anthraquinone-β-sulfonate, and 30 parts by weight of water. Polymerization was carried out by adding the catalyst at a constant rate by means of a pump. Polymerization was carried out by adding a polymerization catalyst until the polymerization conversion rate reached 70%. A polymerization terminator consisting of 0.05 parts by weight of butylphenol, 0.1 parts by weight of diethylhydroxylamine, 0.05 parts by weight of sodium lauryl sulfate, 5.0 parts by weight of chloroprene and 1.0 parts by weight of water was added to terminate the polymerization. let me This was followed by tetraethylthiuram disulfide 2
A product emulsified by weight parts of a toluene solution with potassium rosinate and 0.3 parts by weight of sodium dibutyldithiocarbamate were added, deflocculated at 40° C. until the Mooney viscosity reached 60, and steam-stoved under reduced pressure. Unreacted chloroprene was removed and recovered by ripping to obtain a chloroprene rubber latex. The pH of the obtained chloroprene rubber latex was 11.
. was 3.
<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製>
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1
0分間混合した。
<Production of chloroprene rubber composition containing cellulose nanofibers>
A predetermined amount of an aqueous dispersion of cellulose nanofibers was added to chloroprene rubber latex, and the mixture was mixed at 2,000 rpm with an auto homomixer (PRIMIX: PRIMIX).
Mix for 0 minutes.
その後、15重量%希酢酸を用いてpHを6.5に調整し、ついで凍結凝固によりゴム
組成物を析出させ、水洗した後、熱風乾燥させた。
Thereafter, the pH was adjusted to 6.5 using 15% by weight of dilute acetic acid, and then the rubber composition was precipitated by freezing and coagulation, washed with water, and dried with hot air.
<粘度、固形分、pH>
粘度は、ビスメトロン粘度計(芝浦セムテック(株)社製:VD2)にて測定した。
<Viscosity, solid content, pH>
Viscosity was measured with a Vismetron viscometer (manufactured by Shibaura Semtech Co., Ltd.: VD2).
固形分は、液を約3g計量し、アルミ製蒸発皿の上で170℃15分乾燥し水分を除去
し、除去前後の重量から算出した。
About 3 g of the liquid was weighed, dried on an aluminum evaporating dish at 170° C. for 15 minutes to remove moisture, and the solid content was calculated from the weight before and after removal.
pHはpHメーター((株)堀場製作所製)により、23℃におけるラテックスのpH
を測定した。
The pH was determined by a pH meter (manufactured by Horiba, Ltd.) at 23°C.
was measured.
<カルボン酸またはカルボン酸のアルカリ金属塩の濃度>
使用した量から固形分あたりの濃度を算出した。
<Concentration of Carboxylic Acid or Alkali Metal Salt of Carboxylic Acid>
Concentration per solid content was calculated from the amount used.
<コンパウンドの作製>
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中のクロロプレンゴム成分1
00重量部に対し、酸化マグネシウム(協和化学工業(株)製 キョーワマグ150)4
重量部、ステアリン酸(日油(株)製)0.5重量部、酸化亜鉛(堺化学(株)製)5重
量部、SRFカーボンブラック(東海カーボン(株)製 シーストS)30重量部、エチ
レンチオウレア(三新化学工業(株)製 サンセラー22―C)0.35重量部、OBS
H(ユニロイヤルケミカル(株)製セロゲンOT)5重量部をオープンロール混練機にて
添加し、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。
<Production of compound>
Chloroprene rubber component 1 in chloroprene rubber composition containing cellulose nanofibers
00 parts by weight, magnesium oxide (Kyowa Mag 150 manufactured by Kyowa Chemical Industry Co., Ltd.) 4
parts by weight, stearic acid (manufactured by NOF Corporation) 0.5 parts by weight, zinc oxide (manufactured by Sakai Chemical Co., Ltd.) 5 parts by weight, SRF carbon black (manufactured by Tokai Carbon Co., Ltd. SEAST S) 30 parts by weight, Ethylene thiourea (Suncellar 22-C manufactured by Sanshin Chemical Industry Co., Ltd.) 0.35 parts by weight, OBS
5 parts by weight of H (Celogen OT manufactured by Uniroyal Chemical Co., Ltd.) was added using an open-roll kneader to obtain a cellulose nanofiber-containing chloroprene rubber compound.
<加硫ゴム発泡体の作製>
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1
5分プレス加硫し、加硫発泡シートを作製した。
<Production of vulcanized rubber foam>
The obtained cellulose nanofiber-containing chloroprene rubber compound was heated at 150°C for 1
Press vulcanization was carried out for 5 minutes to produce a vulcanized foam sheet.
<加硫物の力学物性測定>
得られた加硫発泡シートの硬度(Hs)をJIS-K-6253に従い、タイプCデュ
ロメータで評価した。さらに密度(ρ)をJIS-K-6268に従い、A法の条件にて
評価した。
<Measurement of mechanical properties of vulcanizate>
The hardness (Hs) of the obtained vulcanized foamed sheet was evaluated with a type C durometer according to JIS-K-6253. Furthermore, the density (ρ) was evaluated under the conditions of Method A according to JIS-K-6268.
実施例1
クロロプレンゴムラテックス(固形分:36.5%)に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(モリマシナリー社製 グレード:C-100
繊維径:30~200nm、平均繊維長:100μm、固形分濃度:3重量% リグニ
ン含有量:1重量%未満)を混合して10分間、上記の方法で撹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2.5重量部となる量とした
。得られ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粘度、固形分を表1に
示す。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520mPa・s、
固形分は28.7%であり、上記凍結、乾燥工程で問題なく、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が得られた。
Example 1
An aqueous dispersion of cellulose nanofibers produced by mechanical fibrillation means in chloroprene rubber latex (solid content: 36.5%) (manufactured by Mori Machinery, grade: C-100
Fiber diameter: 30 to 200 nm, average fiber length: 100 μm, solid content concentration: 3% by weight, lignin content: less than 1% by weight) are mixed and stirred for 10 minutes by the above method, and the cellulose nanofiber dispersed rubber latex mixture is mixed. got In addition, the mixed amount of cellulose nanofiber is
The content of cellulose was adjusted to 2.5 parts by weight with respect to 100 parts by weight of the solid rubber component. Table 1 shows the viscosity and solid content of the obtained cellulose nanofiber-dispersed rubber latex mixture. The viscosity of the cellulose nanofiber-dispersed rubber latex mixture is 520 mPa s,
The solid content was 28.7%, and a chloroprene rubber composition containing cellulose nanofibers was obtained without any problems during the freezing and drying steps.
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発泡シートを得て、硬
さおよび密度を測定した。試験結果を表1に示す。表1から、硬さは46、密度は0.3
5で高硬度かつ低密度であった。
A chloroprene rubber compound containing cellulose nanofibers and a vulcanized foamed sheet were obtained from the chloroprene rubber composition containing cellulose nanofibers according to the above method, and hardness and density were measured. Table 1 shows the test results. From Table 1, the hardness is 46 and the density is 0.3
5, high hardness and low density.
実施例2
セルロースナノファイバーの混合量を、固形分のゴム成分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5重量部となる量にした以外は実施例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発泡シートを得て、硬さお
よび密度を測定した。試験結果を表1に示す。表1から、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1200mPa・s、固形分は23.8%であり、凍結、
乾燥工程で問題はなかった。硬さは49、密度は0.32で高硬度かつ低密度であった。
Example 2
A cellulose nanofiber-containing chloroprene rubber compound and a cellulose nanofiber-containing chloroprene rubber compound and A vulcanized foam sheet was obtained and measured for hardness and density. Table 1 shows the test results. From Table 1, the cellulose nanofiber-dispersed rubber latex mixture has a viscosity of 1200 mPa s and a solid content of 23.8%.
There were no problems with the drying process. The hardness was 49 and the density was 0.32, indicating high hardness and low density.
実施例3
セルロースナノファイバーの混合量を、固形分のゴム成分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1重量部となる量にした以外は実施例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発泡シートを得て、硬さお
よび密度を測定した。試験結果を表1に示す。表1から、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110mPa・s、固形分は32.9%であり、凍結、乾
燥工程で問題はなかった。硬さは45、密度は0.37で高硬度かつ低密度であった。
Example 3
A cellulose nanofiber-containing chloroprene rubber compound and a cellulose nanofiber-containing chloroprene rubber compound and A vulcanized foam sheet was obtained and measured for hardness and density. Table 1 shows the test results. From Table 1, the cellulose nanofiber-dispersed rubber latex mixture had a viscosity of 110 mPa·s and a solid content of 32.9%, and there was no problem in the freezing and drying steps. The hardness was 45 and the density was 0.37, indicating high hardness and low density.
比較例1
セルロースナノファイバーの混合量を、固形分のゴム成分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10重量部となる量にした以外は実施例1と同様にセルロ
ースナノファイバー分散ゴムラテックス混合液を得た。得られ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粘度が3020mPa・s、固形分は18.1%であり、
凍結後のフィルム平滑性、強度に問題があり、セルロースナノファイバーを含むクロロプ
レンゴム組成物が得られなかった。
Comparative example 1
A cellulose nanofiber-dispersed rubber latex mixed solution was prepared in the same manner as in Example 1, except that the cellulose nanofiber content was adjusted to 10 parts by weight with respect to 100 parts by weight of the solid rubber component. got The obtained cellulose nanofiber-dispersed rubber latex mixture has a viscosity of 3020 mPa s and a solid content of 18.1%.
There were problems with film smoothness and strength after freezing, and a chloroprene rubber composition containing cellulose nanofibers could not be obtained.
比較例2
セルロースナノファイバーの混合量を、固形分のゴム成分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0.5重量部となる量にした以外は実施例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発泡シートを得て、硬
さおよび密度を測定した。試験結果を表1に示す。表1から、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50mPa・s、固形分は34.6%であり、凍結、
乾燥工程で問題はなかった。硬さは44、密度は0.38で高硬度と低密度を両立できな
かった。
Comparative example 2
Cellulose nanofiber-containing chloroprene rubber was prepared in the same manner as in Example 1, except that the cellulose nanofiber content was adjusted to 0.5 parts by weight with respect to 100 parts by weight of the solid rubber component. Compounds and vulcanized foam sheets were obtained and measured for hardness and density. Table 1 shows the test results. From Table 1, the viscosity of the cellulose nanofiber-dispersed rubber latex mixture was 50 mPa s, and the solid content was 34.6%.
There were no problems with the drying process. The hardness was 44 and the density was 0.38, indicating that both high hardness and low density could not be achieved.
比較例3
セルロースナノファイバーを混合しなかった以外は、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発泡シートを得て、硬さおよび密度を測定した。試験結果を表1
に示す。硬さは43、密度は0.39で高硬度と低密度を両立できなかった。
Comparative example 3
A chloroprene rubber compound and a vulcanized foamed sheet were obtained in the same manner as in Example 1, except that the cellulose nanofiber was not mixed, and hardness and density were measured. Table 1 shows the test results
shown in The hardness was 43 and the density was 0.39, indicating that both high hardness and low density could not be achieved.
比較例4
OBSHの混合量を2重量部となる量にした以外は、比較例3と同様にクロロプレンゴ
ムコンパウンド及び加硫発泡シートを得て、硬さおよび密度を測定した。試験結果を表1
に示す。硬さは48、密度は0.52で高硬度と低密度を両立できなかった。
Comparative example 4
A chloroprene rubber compound and a vulcanized foam sheet were obtained in the same manner as in Comparative Example 3 except that the amount of OBSH mixed was changed to 2 parts by weight, and hardness and density were measured. Table 1 shows the test results
shown in The hardness was 48 and the density was 0.52, indicating that both high hardness and low density could not be achieved.
比較例5
OBSHの混合量を8重量部となる量にした以外は、比較例3と同様にクロロプレンゴ
ムコンパウンド及び加硫発泡シートを得て、硬さおよび密度を測定した。試験結果を表1
に示す。硬さは33、密度は0.23で高硬度と低密度を両立できなかった。
Comparative example 5
A chloroprene rubber compound and a vulcanized foam sheet were obtained in the same manner as in Comparative Example 3 except that the amount of OBSH mixed was 8 parts by weight, and hardness and density were measured. Table 1 shows the test results
shown in The hardness was 33 and the density was 0.23, and both high hardness and low density could not be achieved.
比較例6
セルロースナノファイバーをリグニン含有のリグノセルロースナノファイバー(モリマ
シナリー社製 グレード:L-45 繊維径:50~300nm 平均繊維長:45μm
固形分濃度:3重量% リグニン含有量:約30重量%)にした以外は実施例1と同様
にセルロースナノファイバー分散ゴムラテックス混合液の作製を実施したが、その作製工
程中においてゴムが析出し、セルロースナノファイバーを含むクロロプレンゴムが得られ
なかった。
Comparative example 6
Cellulose nanofibers are lignin-containing lignocellulose nanofibers (manufactured by Mori Machinery, grade: L-45, fiber diameter: 50 to 300 nm, average fiber length: 45 μm
A cellulose nanofiber-dispersed rubber latex mixture was prepared in the same manner as in Example 1 except that solid content concentration: 3% by weight, lignin content: about 30% by weight), but rubber precipitated during the preparation process. , a chloroprene rubber containing cellulose nanofibers was not obtained.
Claims (3)
0.5~200μm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セルロースナノファイバ
ーを1~7重量部含むゴム組成物の加硫物からなり、JIS―K―6253に記載の硬さ(Hs)とJIS―K―6268に記載の密度(ρ)の関係が密度0.2以上から0.6以下の範囲において、100ρ(1.2-ρ)+14
≦Hsを満たすことを特徴とする発泡体。 With respect to 100 parts by weight of chloroprene rubber, the average fiber diameter is 10 to 300 nm, the average fiber length is 0.5 to 200 μm, the lignin content is 20% by weight or less, and the hydroxymethyl group of cellulose is carboxylic acid or carboxylic acid. It consists of a vulcanizate of a rubber composition containing 1 to 7 parts by weight of cellulose nanofibers not modified with an acid salt, and has a hardness (Hs) according to JIS-K-6253 and a density according to JIS-K-6268. (ρ) relationship is 100ρ(1.2-ρ)+14 in the range of density 0.2 or more to 0.6 or less
A foam characterized by satisfying ≦Hs.
のアルカリ金属塩を3~7重量部含むことを特徴とする請求項1に記載の発泡体。 2. The foam according to claim 1, wherein the chloroprene rubber contains 3 to 7 parts by weight of a carboxylic acid or an alkali metal salt of a carboxylic acid per 100 parts by weight of the chloroprene rubber.
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