JP2023075373A - ゴム組成物、該ゴム組成物の加硫物及び加硫成形体 - Google Patents
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Abstract
【課題】圧縮永久歪みや耐スコーチ性に優れ、かつ、発熱性が低減された加硫物が得られる硫黄変性クロロプレンゴムの提供。【解決手段】特定の末端官能基を有する硫黄変性クロロプレンゴム100質量部と、平均粒子径が70nm以下であるカーボンブラック25~55質量部と、クロロプレンゴム以外のジエン系ゴムを4~12質量部と、を含有するゴム組成物。【選択図】なし
Description
クロロプレンゴムは、機械特性や耐オゾン性、耐薬品性に優れており、その特性を活かして自動車部品、接着剤、各種工業ゴム部品など広範囲な分野に用いられている。また、近年、工業用ゴム部品に要求される性能が著しく高まっており、前述した機械特性や耐オゾン性、耐薬品性の向上に加えて、ゴムの耐スコーチ性や引張強度、耐圧縮永久歪み性、耐摩耗性の向上が求められている。
ゴムの耐スコーチ性を向上させる技術としては、特許文献1に記載されるようにクロロプレンゴム100質量部に対して、ジチオカルバミン酸のアミン塩を1~10質量部とチウラム系加硫促進剤、グアニジン系加硫促進剤、チアゾール系加硫促進剤及びスルフェンアミド系加硫促進剤からなる群から選ばれる少なくとも1種の化合物0.1~5質量部を含有するゴム組成物が知られている
また、ゴムの引張強度を向上させる技術としては、特許文献2に記載されるように、クロロプレンゴム100質量部に対して、分子量が300以上の飽和脂肪族カルボン酸を5~20質量部以上含有することを特徴とするゴム組成物が知られている。
その他にも、耐圧縮永久歪み性や耐摩耗性に優れたゴムの開発も望まれている。耐圧縮永久歪み性を向上させる技術としては、特許文献3に記載されているクロロプレンゴム及び天然ゴムを合計で100質量部と、スチレンとブタジエンとの共重合体0.1~10質量部と、エチレンチオウレア0.1~3質量部と、ジペンタメチレンチウラムテトラスルフィド0.1~3質量部と、を含有するクロロプレンゴム組成物が知られており、耐摩耗性を向上させる技術としては、特許文献4に記載されている所定の性質を有する高分子量成分と、所定の性質を有する低分子量成分とを混合して得られる変性共役ジエン系重合体が知られている。
しかしながら、特許文献1から特許文献4に記載される技術だけでは、耐スコーチ性や引張強度に優れ、かつ、圧縮永久歪み性や耐摩耗性を向上させることが出来ないという問題点がある。
そこで、本発明では耐スコーチ性に優れ、引張強度、圧縮永久歪み性及び耐摩耗性に優れた加硫物が得られるゴム組成物、その加硫体及び成形品を提供することを課題とする。
本発明者らは、かかる課題を解決するために鋭意研究を行った結果、硫黄変性クロロプレンゴムの分子末端に特定の構造を導入し、充填材として用いられるカーボンブラックの平均粒子径を特定の範囲にし、クロロプレンゴム以外のジエン系ポリマーを特定量含有させることで上記課題を達成し、本発明を完成させるに至った。
即ち、本発明は、分子末端に化学式1および化学式2で表される構造のうち少なくとも1種を有する硫黄変性クロロプレンゴムであって、化学式1で表される末端官能基(A)と化学式2で表される末端官能基(B)の質量比率(B/A)が0~12.0かつ硫黄変性クロロプレンゴム100質量部中の末端官能基(A)と末端官能基(B)の質量合計量(A+B)が0.1~質量部である硫黄変性クロロプレンゴム100質量部と、
平均粒子径が70nm以下であるカーボンブラック25~55質量部と、
クロロプレンゴム以外のジエン系ゴムを4~12質量部と、を含有するゴム組成物である。
(化学式1中、R1、R2はそれぞれ水素原子、ハロゲン原子、ヒドロキシ基、シアノ基又は置換基を有しても良いアルキル基、置換基を有しても良いアリールチオ基を示す。R1、R2はそれぞれ同一のものでもよく、異なるものでも良い。また、R1、R2は互いに結合して、置換基を有する環を形成しても良い。)
(化学式2中、R3、R4は置換基を有しても良い炭素数7~8のアルキル基を示す。R3、R4はそれぞれ同一のものでもよく、異なるものでも良い。)
平均粒子径が70nm以下であるカーボンブラック25~55質量部と、
クロロプレンゴム以外のジエン系ゴムを4~12質量部と、を含有するゴム組成物である。
硫黄変性クロロプレンゴム100質量部中の末端官能基(A)の量は0.05~0.4質量部であることが好ましく、硫黄変性クロロプレンゴム100質量部中の末端官能基(B)の量は0~0.8質量部であることが好ましい。
ゴム組成物は、含有する硫黄変性クロロプレンゴム100質量部に対してチアゾールを0.0005~0.01質量部含有することが好ましい。
チアゾールとしては、N-シクロヘキシル-2-ベンゾチアゾールスルフェンアミド、N-シクロヘキシル-4-メチル-2-ベンゾチアゾールスルフェンアミド、N-シクロヘキシル-4,5-ジメチル-2-ベンゾチアゾールスルフェンアミド、N,N-ジシクロヘキシル-1,3-ベンゾチアゾール-2-スルフェンアミド、N-(tert-ブチル)-2-ベンゾチアゾールスルフェンアミド、N,N-ジイソプロピル-2-ベンゾチアゾールスルフェンアミド、4,5-ジヒドロチアゾール-2-スルフェンアミド、N-シクロヘキシル-4,5-ジヒドロチアゾール-2-スルフェンアミド、N-オキシジエチルベンゾチアゾール-2-スルフェンアミド、2-(4’-モルフォリニルジチオ)ベンゾチアゾール、2-メルカプトベンゾチアゾール、4,5-ジヒドロ-2メルカプトチアゾール、ジベンジルチアゾリルジスルフィド、2-(モルホリノジチオ)ベンゾチアゾールから選ばれる少なくとも一種の化合物が好ましい。
チアゾールとしては、N-シクロヘキシル-2-ベンゾチアゾールスルフェンアミド、N-シクロヘキシル-4-メチル-2-ベンゾチアゾールスルフェンアミド、N-シクロヘキシル-4,5-ジメチル-2-ベンゾチアゾールスルフェンアミド、N,N-ジシクロヘキシル-1,3-ベンゾチアゾール-2-スルフェンアミド、N-(tert-ブチル)-2-ベンゾチアゾールスルフェンアミド、N,N-ジイソプロピル-2-ベンゾチアゾールスルフェンアミド、4,5-ジヒドロチアゾール-2-スルフェンアミド、N-シクロヘキシル-4,5-ジヒドロチアゾール-2-スルフェンアミド、N-オキシジエチルベンゾチアゾール-2-スルフェンアミド、2-(4’-モルフォリニルジチオ)ベンゾチアゾール、2-メルカプトベンゾチアゾール、4,5-ジヒドロ-2メルカプトチアゾール、ジベンジルチアゾリルジスルフィド、2-(モルホリノジチオ)ベンゾチアゾールから選ばれる少なくとも一種の化合物が好ましい。
ゴム組成物は、含有する硫黄変性クロロプレンゴム100質量部に対してテトラアルキルチウラムジスルフィド及びジアルキルジチオカルバミン酸塩から選ばれるジチオカルバミン酸系化合物を0~2質量部含有させることが好ましい。
ジチオカルバミン酸系化合物としては、ジベンジルジチオカルバミン酸、ジベンジルジチオカルバミン酸ナトリウム、ジベンジルジチオカルバミン酸カリウム、ジベンジルジチオカルバミン酸亜鉛、ジベンジルジチオカルバミン酸アンモニウム、ジベンジルジチオカルバミン酸ニッケル、ジ-2-エチルヘキシルジチオカルバミン酸ナトリウム、ジ-2-エチルヘキシルジチオカルバミン酸カリウム、ジ-2-エチルヘキシルジチオカルバミン酸カルシウム、ジ-2-エチルヘキシルジチオカルバミン酸亜鉛、ジ-2-エチルヘキシルカルバミン酸アンモニウム、テトラベンジルチウラムジスルフィド、テトラキス(2-エチルヘキシル)チウラムジスルフィドから選ばれる少なくとも一種の化合物が好ましい。
ジチオカルバミン酸系化合物としては、ジベンジルジチオカルバミン酸、ジベンジルジチオカルバミン酸ナトリウム、ジベンジルジチオカルバミン酸カリウム、ジベンジルジチオカルバミン酸亜鉛、ジベンジルジチオカルバミン酸アンモニウム、ジベンジルジチオカルバミン酸ニッケル、ジ-2-エチルヘキシルジチオカルバミン酸ナトリウム、ジ-2-エチルヘキシルジチオカルバミン酸カリウム、ジ-2-エチルヘキシルジチオカルバミン酸カルシウム、ジ-2-エチルヘキシルジチオカルバミン酸亜鉛、ジ-2-エチルヘキシルカルバミン酸アンモニウム、テトラベンジルチウラムジスルフィド、テトラキス(2-エチルヘキシル)チウラムジスルフィドから選ばれる少なくとも一種の化合物が好ましい。
ゴム組成物に含まれるチアゾール(C)とジチオカルバミン酸系化合物(D)の質量比率(D/C)は0~2000に調整することが好ましく、硫黄変性クロロプレンゴムのムーニー粘度は、20~80に調整することが好ましい。
ゴム組成物に含まれるクロロプレンゴム以外のジエン系ゴムとしては、特に限定されるものではなく、公知のブタジエンゴムやスチレン・ブタジエンゴム、ニトリルゴムを使用することができる。
ゴム組成物に含まれるカーボンブラックは、DBP吸収量が80~150ml/100gであることが好ましく、ヨウ素吸着量が40~150mg/gであることが好ましい。
本発明では、さらに、これらゴム組成物を加硫させた加硫物、及び、その成形品を提供する。成形品は、例えばコンベアベルトとして用いることができる。
本発明によれば、耐スコーチ性に優れ、引張強度、耐圧縮永久歪み性及び耐摩耗性が優れた加硫物が得られるゴム組成物、その加硫体及び成形品を提供することができる。
以下、本発明を実施するための好適な形態について説明する。なお、以下に説明する実施形態は、本発明の代表的な実施形態の一例を示したものであり、これにより本発明の範囲が狭く解釈されることはない。
<ゴム組成物>
本発明のゴム組成物は、特定の構造を有する硫黄変性クロロプレンゴムと、特定の平均粒子径を有するカーボンブラックと、クロロプレンゴム以外のジエン系ゴムを有するものである。
本発明のゴム組成物は、特定の構造を有する硫黄変性クロロプレンゴムと、特定の平均粒子径を有するカーボンブラックと、クロロプレンゴム以外のジエン系ゴムを有するものである。
<硫黄変性クロロプレンゴム>
硫黄変性クロロプレンゴムは、硫黄の存在下で、2-クロロ-1,3-ブタジエン(以下「クロロプレン」とも称する)単独又はクロロプレンと他の単量体とを乳化重合して主鎖に硫黄を導入した硫黄変性クロロプレン重合体を、チアゾールを用いて可塑化したラテックス、及び、このラテックスを一般的な方法で乾燥洗浄して得られた硫黄変性クロロプレンゴムを包含する。以下、硫黄変性クロロプレンゴムの製造工程に沿って、詳細に説明する。
硫黄変性クロロプレンゴムは、硫黄の存在下で、2-クロロ-1,3-ブタジエン(以下「クロロプレン」とも称する)単独又はクロロプレンと他の単量体とを乳化重合して主鎖に硫黄を導入した硫黄変性クロロプレン重合体を、チアゾールを用いて可塑化したラテックス、及び、このラテックスを一般的な方法で乾燥洗浄して得られた硫黄変性クロロプレンゴムを包含する。以下、硫黄変性クロロプレンゴムの製造工程に沿って、詳細に説明する。
<重合工程>
重合工程は、クロロプレンと硫黄、必要に応じてクロロプレンと共重合可能な単量体を乳化重合して重合液を得る工程である。
重合工程は、クロロプレンと硫黄、必要に応じてクロロプレンと共重合可能な単量体を乳化重合して重合液を得る工程である。
クロロプレンと共重合可能な単量体としては、例えば、2,3-ジクロロ-1,3-ブタジエン、1-クロロ-1,3-ブタジエン、スチレン、アクリロニトリル、メタクリロニトリル、イソプレン、ブタジエン、並びにメタクリル酸及びこれらのエステル類などがあり、2種以上を併用することもできる。これらの単量体を用いる場合は、得られる硫黄変性クロロプレンゴムの特性を損なわない範囲で用いることが好ましく、クロロプレンを含む全単量体中10質量%以下とすることが好ましい。これらの単量体の使用量が10質量%を超えると、得られる硫黄変性クロロプレンゴムの耐熱性が向上しない場合や、加工性が低下する場合もある。
これらの単量体のうち、例えば、2,3-ジクロロ-1,3-ブタジエンを用いると、得られる硫黄変性クロロプレンゴムの結晶化速度を遅くすることができる。結晶化速度が遅い硫黄変性クロロプレンゴムは、低温環境下においてもゴム弾性を維持することができ、例えば、低温圧縮永久歪みを改善することが可能となる。
乳化重合に際して、添加する硫黄(S8)の量は、重合させる単量体の合計100質量部に対して、0.01~0.6質量部が好ましく、0.1~0.5質量部がより好ましい。硫黄(S8)の量が0.01質量部未満であると、得られる硫黄変性クロロプレンゴムの機械特性や動的特性が得られない場合がある。一方、硫黄(S8)の量が0.6質量部を超えると、得られる硫黄変性クロロプレンゴムの金属への粘着性が強くなりすぎて加工できなくなる場合がある。
乳化重合に用いる乳化剤としては、クロロプレンの乳化重合に用いることが可能な公知の乳化剤や脂肪酸類を、1種又は2種以上、自由に選択して用いることができる。乳化剤としては、具体的には、ロジン酸類、芳香族スルフォン酸ホルマリン縮合物の金属塩、ドデシルベンゼンスルフォン酸ナトリウム、ドデシルベンゼンスルフォン酸カリウム、アルキルジフェニルエーテルスルフォン酸ナトリウム、アルキルジフェニルエーテルスルフォン酸カリウム、ポリオキシエチレンアルキルエーテルスルフォン酸ナトリウム、ポリオキシプロピレンアルキルエーテルスルフォン酸ナトリウム、ポリオキシエチレンアルキルエーテルスルフォン酸カリウム、ポリオキシプロピレンアルキルエーテルスルフォン酸カリウム等がある。この中でも特に、ロジン酸類を用いることが好ましい。なお、ここにロジン酸類とは、ロジン酸または不均化ロジン酸、あるいは不均化ロジン酸のアルカリ金属塩、もしくはこれらの化合物などを意味する。好適に用いられる乳化剤としては、不均化ロジン酸のアルカリ金属塩と、炭素数が6~22である飽和または不飽和の脂肪酸の混合物からなるアルカリ石鹸水溶液である。不均化ロジン酸の構成成分としては、例えば、セスキテルペン、8,5-イソピマル酸、ジヒドロピマル酸、セコデヒドロアビエチン酸、ジヒドロアビエチン酸、デイソプロピルデヒドロアビエチン酸、デメチルデヒドロアビエチン酸などがある。
乳化重合開始時の水性乳化液のpHは、10.5以上であることが望ましい。ここで、水性乳化液とは、乳化重合開始直前の、クロロプレンおよびクロロプレンと共重合可能な単量体、乳化剤、硫黄(S8)等との混合液である。これらの単量体や硫黄(S8)等の後添加、分割添加等によりその組成が変わる場合も包含される。pH10.5以上にすることで、乳化剤としてロジン酸類を用いた場合に、重合中のポリマー析出等を防止し、安定的に重合を制御することが可能となる。なお、水性乳化液のpHは、乳化重合時に存在している水酸化ナトリウムや水酸化カリウムなどのアルカリ成分量により調整できる。
乳化重合の重合温度は重合制御性と生産性の観点から0~55℃、好ましくは30~55℃である。
重合開始剤としては通常のラジカル重合で用いられる過硫酸カリウム、過酸化ベンゾイル、過硫酸アンモニウム、過酸化水素などを用いることができる。重合は重合率60~95%、好ましくは70~90%の範囲で行われ、ついで重合停止剤を加えて停止させる。
生産性の面から、重合率は60%以上が好ましい。また、得られる硫黄変性クロロプレンゴムの加工性に影響を及ぼす分岐構造の発達やゲルの生成を抑制する観点から、重合率は95%以下が好ましい。重合体の重合停止剤としては、例えばチオジフェニルアミン、4-第三ブチルカテコール、2,2’-メチレンビス-4-メチル-6-第三-ブチルフェノールなどがある。重合停止剤は1種を単独で用いてもよく、2種以上を併用してもよい。
<可塑化工程>
可塑化工程は、前記重合工程で得られた重合液にチアゾールを添加し、重合液中の硫黄変性クロロプレン重合体の主鎖に存在するポリスルフィド結合(S2~S8)と添加されたチアゾールが反応することで、添加したチアゾールに由来する前記化学式1で表される末端官能基(A)を形成しながら、硫黄変性クロロプレン重合体を切断、解重合する工程である。以下、硫黄変性クロロプレン重合体を切断、解重合するために用いる薬品を可塑化剤とする。
可塑化工程は、前記重合工程で得られた重合液にチアゾールを添加し、重合液中の硫黄変性クロロプレン重合体の主鎖に存在するポリスルフィド結合(S2~S8)と添加されたチアゾールが反応することで、添加したチアゾールに由来する前記化学式1で表される末端官能基(A)を形成しながら、硫黄変性クロロプレン重合体を切断、解重合する工程である。以下、硫黄変性クロロプレン重合体を切断、解重合するために用いる薬品を可塑化剤とする。
添加するチアゾールの種類は、公知のチアゾールを1種又は2種以上、自由に用いることができる。本発明では特にN-シクロヘキシル-2-ベンゾチアゾールスルフェンアミド、N-シクロヘキシル-4-メチル-2-ベンゾチアゾールスルフェンアミド、N-シクロヘキシル-4,5-ジメチル-2-ベンゾチアゾールスルフェンアミド、N,N-ジシクロヘキシル-1,3-ベンゾチアゾール-2-スルフェンアミド、N-(tert-ブチル)-2-ベンゾチアゾールスルフェンアミド、N,N-ジイソプロピル-2-ベンゾチアゾールスルフェンアミド、4,5-ジヒドロチアゾール-2-スルフェンアミド、N-シクロヘキシル-4,5-ジヒドロチアゾール-2-スルフェンアミド、N-オキシジエチルベンゾチアゾール-2-スルフェンアミド、2-(4’-モルフォリニルジチオ)ベンゾチアゾール、2-メルカプトベンゾチアゾール、4,5-ジヒドロ-2メルカプトチアゾール、ジベンジルチアゾリルジスルフィド、2-(モルホリノジチオ)ベンゾチアゾールから選ばれる少なくとも一種の化合物であることが好ましい。
チアゾールの添加量は、重合液中の硫黄変性クロロプレン重合体100質量部に対して、0.2~3質量部が好ましい。チアゾールの添加量を0.2質量部以上とすることで、得られる加硫物の耐スコーチ性、耐圧縮永久歪み性、耐摩耗性を向上させることができる。また、チアゾールの添加量を3質量部以下とすることで、適度なムーニー粘度の硫黄変性クロロプレンゴムを得ることができ、その結果、加硫成形性を向上させることができる。
可塑化工程では、可塑化剤としてジチオカルバミン酸系化合物を併用することもできる。重合液中において、ジチオカルバミン酸系化合物は、チアゾールと反応し、チアゾールやアルキルキサントゲンジスルフィド単体と比較し、よりポリスルフィド結合との反応性が高い反応物を形成しムーニー粘度調整を容易にする。反応物は硫黄変性クロロプレン重合体のポリスルフィド結合と反応することで、末端官能基(A)と添加したジチオカルバミン酸系化合物に由来する前記化学式2で表される末端官能基(B)を形成する。前記の可塑化工程により得られた硫黄変性クロロプレンゴムは耐スコーチ性が良好になり、得られる加硫物の引張強度、耐圧縮永久歪み性、及び耐摩耗性の物性バランスも良好となる。添加するジチオカルバミン酸系化合物は、公知のジチオカルバミン酸系化合物を1種又は2種以上、自由に用いることができ、特に、ジベンジルジチオカルバミン酸、ジベンジルジチオカルバミン酸ナトリウム、ジベンジルジチオカルバミン酸カリウム、ジベンジルジチオカルバミン酸亜鉛、ジベンジルジチオカルバミン酸アンモニウム、ジベンジルジチオカルバミン酸ニッケル、ジ-2-エチルヘキシルジチオカルバミン酸ナトリウム、ジ-2-エチルヘキシルジチオカルバミン酸カリウム、ジ-2-エチルヘキシルジチオカルバミン酸カルシウム、ジ-2-エチルヘキシルジチオカルバミン酸亜鉛、ジ-2-エチルヘキシルカルバミン酸アンモニウム、テトラベンジルチウラムジスルフィド、テトラキス(2-エチルヘキシル)チウラムジスルフィドから選ばれる少なくとも一種の化合物を用いることが好ましい。
ジチオカルバミン酸系化合物を用いる場合、その添加量は特に限定されないが、重合液中の重合体100質量部に対して、0~8質量部添加することが好ましく、より好ましくは0.5~4である。ジチオカルバミン酸系化合物の添加量を該範囲内とすることで、得られる硫黄変性クロロプレンゴムのムーニー粘度制御が一層容易となり、得られる加硫物の耐スコーチ性、引張強度、耐圧縮永久歪み性及び耐摩耗性が一層向上する。
前記可塑化工程を経た重合体のラテックスを、一般的な方法で、冷却、pH調整、凍結、乾燥等を行って、硫黄変性クロロプレンを得る。得られた硫黄変性クロロプレンゴムは、その100質量部中に前記化学式1で表される末端官能基(A)を0.05~0.4質量部含有することを特徴とする。末端官能基(A)の含有量を調整するには可塑化工程で添加するチアゾールの量や可塑化工程の可塑化時間及び可塑化温度を調整すれば良い。末端官能基(A)の含有量を該範囲内とすることで、得られるゴム組成物の耐スコーチ性、及びその加硫物の引張強度、耐圧縮永久歪み性及び耐摩耗性の向上に資する。
得られた硫黄変性クロロプレンゴムは、その100質量部に対して、未反応のチアゾールを0.0005~0.01質量部残存させることで、得られるゴム組成物の耐スコーチ性、及びその加硫物の引張強度、耐圧縮永久歪み性及び耐摩耗性の向上に資する。未反応のチアゾールの残存量を調整するには、可塑化工程で添加するチアゾールの量や可塑化工程の可塑化時間及び可塑化温度を調整すれば良い。
前記可塑化工程において、ジチオカルバミン酸系化合物を用いる場合、得られる硫黄変性クロロプレンゴム中に存在する前記化学式2で表される末端官能基(B)の含有量は特に限定されない。例えば、前記可塑化工程において、重合液中の重合体100質量部に対して、ジチオカルバミン酸系化合物を0~12質量部添加した場合、得られる硫黄変性クロロプレンゴムには、その100質量部に対して、末端官能基(B)を0~0.8質量部含有し、未反応のジチオカルバミン酸系化合物を0~2質量部含有する。末端官能基(B)の含有量や未反応のジチオカルバミン酸系化合物の量を調整するにはジチオカルバミン酸系化合物の添加量や可塑化工程の時間及び可塑化温度を調整すれば良い。末端官能基Bの含有量を該範囲内とすることで、得られるゴム組成物の耐スコーチ性、及びその加硫物の引張強度、耐圧縮永久歪み性及び耐摩耗性の向上に資する。
末端官能基(A)の含有量と、末端官能基(B)の含有量の質量比率(B/A)は、0~12.0であり、かつ末端官能基(A)と末端官能基(B)の含有量の質量合計(A+B)は0.1~1.0である。質量比率(B/A)が12を超えてしまうと得られるゴム組成物の耐スコーチ性、及びその加硫物の引張強度、耐圧縮永久歪み性及び耐摩耗性が低下する。質量合計(A+B)が0.1に満たないと得られるゴム組成物の耐スコーチ性、及びその加硫物の引張強度、耐圧縮永久歪み性及び耐摩耗性が低下し、質量合計(A+B)が1を超えると得られる硫黄変性クロロプレンゴムのムーニー粘度の低下が著しく実用的でない。
硫黄変性クロロプレンゴム中の末端官能基(A)及び末端官能基(B)の含有量は以下の手順にて定量できる。
得られた硫黄変性ポリクロロプレンをベンゼンとメタノールで精製し、再度凍結乾燥して測定用試料とした。得られた測定用試料を、JIS K-6239に従って1H-NMR測定を行った。得られた測定データを、溶媒とした重水素化クロロホルム中のクロロホルムのピーク(7.24ppm)を基準に補正し、補正した測定データに基づいて、7.72~7.83ppmと5.05~5.50ppmとにピークトップを有するピークの面積を算出する。
得られた硫黄変性ポリクロロプレンをベンゼンとメタノールで精製し、再度凍結乾燥して測定用試料とした。得られた測定用試料を、JIS K-6239に従って1H-NMR測定を行った。得られた測定データを、溶媒とした重水素化クロロホルム中のクロロホルムのピーク(7.24ppm)を基準に補正し、補正した測定データに基づいて、7.72~7.83ppmと5.05~5.50ppmとにピークトップを有するピークの面積を算出する。
さらに、未反応のチアゾールの含有量(C)と、未反応のジチオカルバミン酸系化合物の含有量(D)の比(D/C)は、0~2000であることが好ましい。含有量の比(D/C)を該範囲内とすることで、得られるゴム組成物の耐スコーチ性、及びその加硫物の引張強度、耐圧縮永久歪み性及び耐摩耗性の物性バランスが一層良好となる。
硫黄変性クロロプレンゴム中の未反応のチアゾールの含有量(C)と、未反応のジチオカルバミン酸系化合物の含有量(D)は以下の手順にて定量できる。
得られた硫黄変性ポリクロロプレンゴム1.5gをベンゼン30mlで溶解した後、メタノール60mlを滴下し、ゴム成分を析出させ溶媒から分離し非ゴム分を溶媒可溶成分として回収した。析出したポリマー分に対し、再度、同様の手順でベンゼン溶解およびメタノール滴下を行い、ゴム成分を分離し、非ゴム分を同様に溶媒可溶成分として回収し、1回目と2回目の溶媒を混合して200mlに定容、これを測定用試料とした。測定用試料を液体クロマトグラフ(LC 日立製作所製 ポンプ:L-6200、L-600 UV検出器:L-4250)に20μL注入した。LCの移動相はアセトニトリル及び水の比率を変化させながら使用し、1ml/minの流量で流した。カラムはInertsil ODS-3(φ4.6×150mm 5μm GLサイエンス製)を用いた。チアゾール(測定波長:300nm)、ジチオカルバミン酸系化合物(測定波長:280nm)のピーク検出時間を標準液で確認し、そのピーク面積から求めた検量線により定量値を求めた。本定量値と、分析に用いたサンプル量の比較により、硫黄変性クロロプレンゴム中の未反応のチアゾール及び未反応のジチオカルバミン酸系化合物の含有量を求めた。
得られた硫黄変性ポリクロロプレンゴム1.5gをベンゼン30mlで溶解した後、メタノール60mlを滴下し、ゴム成分を析出させ溶媒から分離し非ゴム分を溶媒可溶成分として回収した。析出したポリマー分に対し、再度、同様の手順でベンゼン溶解およびメタノール滴下を行い、ゴム成分を分離し、非ゴム分を同様に溶媒可溶成分として回収し、1回目と2回目の溶媒を混合して200mlに定容、これを測定用試料とした。測定用試料を液体クロマトグラフ(LC 日立製作所製 ポンプ:L-6200、L-600 UV検出器:L-4250)に20μL注入した。LCの移動相はアセトニトリル及び水の比率を変化させながら使用し、1ml/minの流量で流した。カラムはInertsil ODS-3(φ4.6×150mm 5μm GLサイエンス製)を用いた。チアゾール(測定波長:300nm)、ジチオカルバミン酸系化合物(測定波長:280nm)のピーク検出時間を標準液で確認し、そのピーク面積から求めた検量線により定量値を求めた。本定量値と、分析に用いたサンプル量の比較により、硫黄変性クロロプレンゴム中の未反応のチアゾール及び未反応のジチオカルバミン酸系化合物の含有量を求めた。
硫黄変性クロロプレンゴムのムーニー粘度は、特に限定されないが、20~80の範囲に調整することが好ましい。硫黄変性クロロプレンゴムのムーニー粘度を該範囲に調整することによって、得られる硫黄変性クロロプレンゴムの加工性を維持することができる。
硫黄変性クロロプレンゴムのムーニー粘度を調整するには、可塑化剤の添加量や可塑化工程の時間及び可塑化温度を調整すれば良い。
硫黄変性クロロプレンゴムのムーニー粘度を調整するには、可塑化剤の添加量や可塑化工程の時間及び可塑化温度を調整すれば良い。
硫黄変性クロロプレンゴムには、貯蔵時のムーニー粘度変化を防止するため、少量の安定剤を含有させることもできる。本発明に用いることができる安定剤の種類は、クロロプレンゴムに用いることが可能な公知の安定剤を1種又は2種以上、自由に選択して用いることができる。例えば、フェニル-α-ナフチルアミン、オクチル化ジフェニルアミン、2,6-ジ-ターシャリー-ブチル-4-フェニルフェノール、2,2’-メチレンビス(4-メチル-6-ターシャリー-ブチルフェノール)、及び4,4’-チオビス-(6-ターシャリー-ブチル-3-メチルフェノール)などがある。これらの安定剤のうち、4,4’-チオビス-(6-ターシャリー-ブチル-3-メチルフェノールが好ましい。
<カーボンブラック>
カーボンブラックは、得られる成形品の耐摩耗性及び引張強度を向上させるために加するものである。カーボンブラックは、JIS Z8901に準拠して電子顕微鏡を用いて観察した平均粒子径が70nm以下であることが好ましく、より好ましくは20nm~50nmの範囲のものである。平均粒子径が上記範囲を外れると、十分な補強効果が得られず加硫ゴムの引張強度及び耐摩耗性が向上しない。
カーボンブラックは、得られる成形品の耐摩耗性及び引張強度を向上させるために加するものである。カーボンブラックは、JIS Z8901に準拠して電子顕微鏡を用いて観察した平均粒子径が70nm以下であることが好ましく、より好ましくは20nm~50nmの範囲のものである。平均粒子径が上記範囲を外れると、十分な補強効果が得られず加硫ゴムの引張強度及び耐摩耗性が向上しない。
また、カーボンブラックはJIS K6217-4の吸油量A法に準拠してフタル酸ジブチル(以下DBPという)吸収量が80ml/100g~150ml/100gのものが好ましく、より好ましくは100ml/100g~140ml/100gのものである。DBP吸収量が150ml/100gを超えると、ゴム組成物の耐スコーチ性やその加硫物の引張強度の低下を引き起こしてしまう。DBP吸収量が80ml/100gに満たないと加硫物の耐摩耗性が向上しない。
加えて、カーボンブラックはJIS K6217-1に準拠してヨウ素吸着量が40ml/g~150ml/gのものが好ましく、より好ましくは50ml/g~150ml/gのものが好ましい。ヨウ素吸着量が150ml/gを超えると得られるゴム組成物の耐スコーチ性やその加硫物の耐圧縮永久歪み性が低下し、40ml/gに満たないと加硫物の耐摩耗性や引張強度が向上しない。
カーボンブラックの添加量は、硫黄変性クロロプレンゴム100質量部に対して25~55質量部である。カーボンブラックの配合量が25質量部に満たないと得られる加硫物の耐摩耗性及び引張強度が向上せず、55質量部を超えてしまうと得られる加硫物の耐スコーチ性が低下してしまう。カーボンブラックの添加量は、好ましくは25~45質量部、さらに好ましくは30~40質量部である。これらの範囲にすると得られるゴム組成物の耐スコーチ性及びその加硫物の耐摩耗性、引張強度がさらに向上するため好ましい。
<ジエン系ゴム>
クロロプレンゴム以外のジエン系ゴムは、得られる加硫物の耐摩耗性を向上させるために添加するものである。本発明に用いるジエン系ゴムは、特に限定されず、公知のジエン系ゴムを用いることができるが、中でもブタジエンゴム、スチレン・ブタジエンゴム、ニトリルゴムの少なくともいずれか一つから選ばれるジエン系ゴムを用いることが好ましい。
クロロプレンゴム以外のジエン系ゴムは、得られる加硫物の耐摩耗性を向上させるために添加するものである。本発明に用いるジエン系ゴムは、特に限定されず、公知のジエン系ゴムを用いることができるが、中でもブタジエンゴム、スチレン・ブタジエンゴム、ニトリルゴムの少なくともいずれか一つから選ばれるジエン系ゴムを用いることが好ましい。
本発明では、クロロプレンゴム以外のジエン系ゴムを、硫黄変性クロロプレンゴム100質量部に対して4~16質量部含有する。含有量が4質量部を下回ると十分な耐摩耗性改良効果が得られず、16質量部を超えると十分な補強効果が得られず引張強度が向上しない。
<加硫物・成形品>
加硫物及び成形品は、前述したゴム組成物に、金属化合物及び可塑化剤などを、ロールやバンバリーミキサーなどで混合した後、目的に応じた形状に成形加工して、成形時又は成形後に加硫して得られるものである。成形方法は、特に限定されるものではないが、プレス成形、射出成形及び押出成形などを適用することができる。例えば、成形体が伝動ベルト、コンベアベルト、空気バネ、シール、パッキン、防振材、ホース、ゴムロールなどである場合は、プレス成形や射出成形、押出成形により形成することができる。
加硫物及び成形品は、前述したゴム組成物に、金属化合物及び可塑化剤などを、ロールやバンバリーミキサーなどで混合した後、目的に応じた形状に成形加工して、成形時又は成形後に加硫して得られるものである。成形方法は、特に限定されるものではないが、プレス成形、射出成形及び押出成形などを適用することができる。例えば、成形体が伝動ベルト、コンベアベルト、空気バネ、シール、パッキン、防振材、ホース、ゴムロールなどである場合は、プレス成形や射出成形、押出成形により形成することができる。
金属化合物は、ゴム組成物の加硫速度の調整や、ゴム組成物の脱塩酸反応によって生じる塩化水素などの塩素源を吸着して、ゴム組成物が劣化することを抑制するために添加するものである。金属化合物としては、例えば、亜鉛、チタン、マグネシウム、鉛、鉄、ベリリウム、カルシウム、バリウム、ゲルマニウム、ジルコニウム、バナジウム、モリブテン、タングステンなどの酸化物や水酸化物を用いることができる。これらの金属化合物は、1種を単独で用いてもよく、2種以上を併用してもよい。
金属化合物の添加量は、特に限定されないが、硫黄変性クロロプレンゴム100質量部に対して、3~15質量部の範囲が好ましい。金属化合物の添加量をこの範囲に調整することにより、得られる加硫物の機械的強度を向上させることができる。
可塑化剤は、ゴム組成物の硬度を下げて、その低温特性を改良するために添加するものである。また、ゴム組成物を用いてスポンジを製造する際に、その風合いを向上させることもできる。可塑化剤としては、例えば、ジオクチルフタレート、ジオクチルアジペート{アジピン酸ビス(2-エチルヘキシル)}、ホワイトオイル、シリコンオイル、ナフテンオイル、アロマオイル、トリフェニルフォスフェート、及びトリクレジルフォスフェートなどがある。これらの可塑化剤は、1種を単独で用いてもよく、2種以上を併用してもよい。
可塑化剤の添加量は、特に限定されないが、硫黄変性クロロプレンゴム100質量部に対して、50質量部以下の範囲が好ましい。可塑化剤の添加量をこの範囲に調整することにより、得られるゴム組成物の引き裂き強度を維持しつつ、上述の効果を発揮することができる。
以下、ゴム組成物の用途例を説明する。
(コンベアベルト)
コンベアベルトは、巻掛け伝動装置に使われる機械要素で、原動車から従動車に動力を伝達する部品である。軸にセットされたプーリーにかけて用いられることが多い。ベルトは持続的に動的環境で使用されることから、製品の信頼性向上のため、耐摩耗性や引張強度、耐圧縮永久歪み性に優れた材料が求められている。
(コンベアベルト)
コンベアベルトは、巻掛け伝動装置に使われる機械要素で、原動車から従動車に動力を伝達する部品である。軸にセットされたプーリーにかけて用いられることが多い。ベルトは持続的に動的環境で使用されることから、製品の信頼性向上のため、耐摩耗性や引張強度、耐圧縮永久歪み性に優れた材料が求められている。
本発明のゴム組成物は、コンベアベルトの耐スコーチ性と耐摩耗性、引張強度及び耐圧縮永久歪み性を高めることが可能である。これにより、従来の硫黄変性クロロプレンゴムと比較し、生産性と耐久性に優れたコンベアベルトを製造することが可能である。
以下、実施例に基づいて本発明を更に詳細に説明する。なお、以下に説明する実施例は、本発明の代表的な実施例の一例を示したものであり、これにより本発明の範囲が狭く解釈されることはない。
<実施例1>
<硫黄変性クロロプレンゴム>
内容積30リットルの重合缶に、クロロプレン100質量部、硫黄0.55質量部、純水120質量部、不均化ロジン酸カリウム(ハリマ化成株式会社製)4.00質量部、水酸化ナトリウム0.60質量部、β-ナフタレンスルホン酸ホルマリン縮合物のナトリウム塩(商品名デモールN:花王株式会社製)0.6質量部を添加した。重合開始前の水性乳化剤のpHは12.8であった。重合開始剤として過硫酸カリウム0.1質量部を添加し、重合温度40℃にて窒素気流下で重合を行った。転化率85%となった時点で重合停止剤であるジエチルヒドロキシアミンを加えて重合を停止させ、クロロプレンの重合液を得た。
<硫黄変性クロロプレンゴム>
内容積30リットルの重合缶に、クロロプレン100質量部、硫黄0.55質量部、純水120質量部、不均化ロジン酸カリウム(ハリマ化成株式会社製)4.00質量部、水酸化ナトリウム0.60質量部、β-ナフタレンスルホン酸ホルマリン縮合物のナトリウム塩(商品名デモールN:花王株式会社製)0.6質量部を添加した。重合開始前の水性乳化剤のpHは12.8であった。重合開始剤として過硫酸カリウム0.1質量部を添加し、重合温度40℃にて窒素気流下で重合を行った。転化率85%となった時点で重合停止剤であるジエチルヒドロキシアミンを加えて重合を停止させ、クロロプレンの重合液を得た。
得られた重合液に、溶剤としてクロロプレン単量体5質量部、可塑化剤としてN-シクロヘキシルベンゾチアゾール-2-スルフェンアミド(商品名「ノクセラーCZ」大内新興化学工業株式会社製)1質量部及びテトラベンジルチウラムジスルフィド(商品名「サンビットDIX」三新化学工業株式会社製)4質量部、乳化剤としてβ-ナフタレンスルホン酸ホルマリン縮合物のナトリウム塩0.05質量部、乳化剤としてラウリル硫酸ナトリウム0.05質量部からなる可塑化剤乳化液を添加し、可塑化前の硫黄変性クロロプレン重合体ラテックスを得た。
ここで、β-ナフタレンスルホン酸ホルマリン縮合物のナトリウム塩は、汎用に用いられる乳化剤であり、少量添加することで安定性が向上し、製造過程において凝集や析出をすることなく、安定的にラテックスを製造することができる。また、本実施例では、乳化重合後の重合液に可塑化剤を添加しているが、その際、より安定した可塑化を可能とするため、溶剤として添加したクロロプレンに可塑化剤を溶解させた可塑化剤液に、ラウリル硫酸ナトリウムを添加して乳化状態にしたものを添加した。
得られた硫黄変性クロロプレン重合体ラテックスを減圧蒸留して未反応の単量体を除去し、撹拌しながら温度50℃で1時間保持して可塑化し、可塑化後のラテックスを得た(以下、この可塑化後のラテックスを「ラテックス」と略称する。)。
得られたラテックスを冷却し、常法の凍結-凝固法で重合体を単離して硫黄変性クロロプレンゴムを得た。
得られた硫黄変性クロロプレンゴムの末端官能基は、硫黄変性クロロプレンゴム100質量部に対し、化学式3で表されるN-シクロヘキシルベンゾチアゾール-2-スルフェンアミドに由来する末端官能基(A)が0.13質量部及び、化学式4で表されるテトラベンジルチウラムジスルフィドに由来する末端官能基(B)が0.29質量部であった。また、末端官能基の質量比率(B/A)は2.23で、質量合計量(A+B)は0.42であった。
得られた硫黄変性クロロプレンゴムの末端官能基は、硫黄変性クロロプレンゴム100質量部に対し、化学式3で表されるN-シクロヘキシルベンゾチアゾール-2-スルフェンアミドに由来する末端官能基(A)が0.13質量部及び、化学式4で表されるテトラベンジルチウラムジスルフィドに由来する末端官能基(B)が0.29質量部であった。また、末端官能基の質量比率(B/A)は2.23で、質量合計量(A+B)は0.42であった。
<ムーニー粘度の測定>
前記で得られた硫黄変性クロロプレンゴム(生ゴム)について、JIS K 6300-1に準拠して、L型ロータの予熱時間1分、回転時間4分、試験温度100℃にてムーニー粘度の測定を行った。
前記で得られた硫黄変性クロロプレンゴム(生ゴム)について、JIS K 6300-1に準拠して、L型ロータの予熱時間1分、回転時間4分、試験温度100℃にてムーニー粘度の測定を行った。
<評価用のサンプルの作製>
前記で得られた硫黄変性クロロプレンゴムと、表1に記載した化合物を、8インチロールを用いて混合し、160℃で20分間プレス架橋して評価用のサンプルを作製した。
前記で得られた硫黄変性クロロプレンゴムと、表1に記載した化合物を、8インチロールを用いて混合し、160℃で20分間プレス架橋して評価用のサンプルを作製した。
表1に記載した化合物は以下の通り
ブタジエンゴム:JSR株式会社製 BR01
滑剤・加工助剤1:新日本理化株式会社製 ステアリン酸50S
老化防止剤1:大内新興化学工業社製 ノクラックAD-F
老化防止剤2:大内新興化学工業社製 ノクラック810-NA
酸化マグネシウム:協和化学工業株式会社製 キョーワマグ30
充填材:白石カルシウム株式会社製 クラウンクレー
難燃剤1:昭和電工株式会社製 ハイジライトH-42M
難燃剤2:味の素ファインテクノ株式会社製 エンパラ70
難燃剤3:味の素ファインテクノ株式会社製 エンパラ40
加硫剤:堺化学工業株式会社製 酸化亜鉛2種
加硫促進剤1:川口化学工業株式会社製 アクセル22S
加硫促進剤2:大内新興化学工業社製 ノクセラーDM
カーボンブラックA:旭カーボン株式会社製 旭#70 平均粒子径28nm、ヨウ素吸着量80mg/g、DBP吸収量101ml/100g
ブタジエンゴム:JSR株式会社製 BR01
滑剤・加工助剤1:新日本理化株式会社製 ステアリン酸50S
老化防止剤1:大内新興化学工業社製 ノクラックAD-F
老化防止剤2:大内新興化学工業社製 ノクラック810-NA
酸化マグネシウム:協和化学工業株式会社製 キョーワマグ30
充填材:白石カルシウム株式会社製 クラウンクレー
難燃剤1:昭和電工株式会社製 ハイジライトH-42M
難燃剤2:味の素ファインテクノ株式会社製 エンパラ70
難燃剤3:味の素ファインテクノ株式会社製 エンパラ40
加硫剤:堺化学工業株式会社製 酸化亜鉛2種
加硫促進剤1:川口化学工業株式会社製 アクセル22S
加硫促進剤2:大内新興化学工業社製 ノクセラーDM
カーボンブラックA:旭カーボン株式会社製 旭#70 平均粒子径28nm、ヨウ素吸着量80mg/g、DBP吸収量101ml/100g
<実施例2~8及び比較例1~3>
可塑化剤の添加量を変更して得られた硫黄変性クロロプレンゴムを用いた以外は、実施例1と同様の方法にて評価サンプルを作製した。
可塑化剤の添加量を変更して得られた硫黄変性クロロプレンゴムを用いた以外は、実施例1と同様の方法にて評価サンプルを作製した。
<実施例9>
可塑化剤であるN-シクロヘキシルベンゾチアゾール-2-スルフェンアミドの添加量を1質量部から0.3質量部とし、可塑化の保持時間を1時間から3時間に変更して得られた硫黄変性クロロプレンゴムを用いた以外は、実施例1と同様の方法にて評価サンプルを作製した。
可塑化剤であるN-シクロヘキシルベンゾチアゾール-2-スルフェンアミドの添加量を1質量部から0.3質量部とし、可塑化の保持時間を1時間から3時間に変更して得られた硫黄変性クロロプレンゴムを用いた以外は、実施例1と同様の方法にて評価サンプルを作製した。
<実施例10>
可塑化剤であるN-シクロヘキシルベンゾチアゾール-2-スルフェンアミドの添加量を1質量部から1.5質量部とし、可塑化の保持時間を1時間から15分に変更して得られた硫黄変性クロロプレンゴムを用いた以外は、実施例1と同様の方法にて評価サンプルを作製した。
可塑化剤であるN-シクロヘキシルベンゾチアゾール-2-スルフェンアミドの添加量を1質量部から1.5質量部とし、可塑化の保持時間を1時間から15分に変更して得られた硫黄変性クロロプレンゴムを用いた以外は、実施例1と同様の方法にて評価サンプルを作製した。
<実施例11>
可塑化剤であるテトラベンジルチウラムジスルフィドの添加量を4質量部から8質量部とし、可塑化の保持時間を1時間から15分に変更して得られた硫黄変性クロロプレンゴムを用いた以外は、実施例1と同様の方法にて評価サンプルを作製した。
可塑化剤であるテトラベンジルチウラムジスルフィドの添加量を4質量部から8質量部とし、可塑化の保持時間を1時間から15分に変更して得られた硫黄変性クロロプレンゴムを用いた以外は、実施例1と同様の方法にて評価サンプルを作製した。
<実施例12>
ブタジエンゴムをスチレン・ブタジエンゴム(商品名「Nipol 1502」日本ゼオン株式会社製)に変更した以外は、実施例1と同様の方法にて評価サンプルを作製した。
ブタジエンゴムをスチレン・ブタジエンゴム(商品名「Nipol 1502」日本ゼオン株式会社製)に変更した以外は、実施例1と同様の方法にて評価サンプルを作製した。
<実施例13>
ブタジエンゴムをニトリルゴム(商品名「Nipol 1041」日本ゼオン株式会社製)に変更した以外は、実施例1と同様の方法にて評価サンプルを作製した。
ブタジエンゴムをニトリルゴム(商品名「Nipol 1041」日本ゼオン株式会社製)に変更した以外は、実施例1と同様の方法にて評価サンプルを作製した。
<実施例14>
可塑化剤としてN-シクロヘキシルベンゾチアゾール-2-スルフェンアミドをN-シクロヘキシル-4-メチル-2-ベンゾチアゾールスルフェンアミド:(Chemieliva pharma & Chem Co.,LTD製)に変更して得られた硫黄変性クロロプレンゴムを用いた以外は、実施例1と同様の方法にて評価サンプルを作製した。得られた硫黄変性クロロプレンゴムの末端官能基は、前記化学式4で表されるテトラベンジルチウラムジスルフィドに由来するジチオカルバミン酸末端種A0.33質量部に加え、化学式5で表されるN-シクロヘキシル-4-メチル-2-ベンゾチアゾールスルフェンアミドに由来するチアゾール末端種Bが0.15質量部であった。
可塑化剤としてN-シクロヘキシルベンゾチアゾール-2-スルフェンアミドをN-シクロヘキシル-4-メチル-2-ベンゾチアゾールスルフェンアミド:(Chemieliva pharma & Chem Co.,LTD製)に変更して得られた硫黄変性クロロプレンゴムを用いた以外は、実施例1と同様の方法にて評価サンプルを作製した。得られた硫黄変性クロロプレンゴムの末端官能基は、前記化学式4で表されるテトラベンジルチウラムジスルフィドに由来するジチオカルバミン酸末端種A0.33質量部に加え、化学式5で表されるN-シクロヘキシル-4-メチル-2-ベンゾチアゾールスルフェンアミドに由来するチアゾール末端種Bが0.15質量部であった。
<実施例15>
可塑化剤としてテトラベンジルチウラムジスルフィドをテトラキス(2-エチルヘキシル)チウラムジスルフィド:(商品名「ノクセラーTOT-N」大内新興化学工業株式会社製)に変更して得られた硫黄変性クロロプレンゴムを用いた以外は、実施例1と同様の方法で評価サンプルを作製した。得られた硫黄変性クロロプレンゴムの末端官能基は、前記化学式3で表されるN-シクロヘキシルベンゾチアゾール-2-スルフェンアミドに由来するチアゾール末端種Aが0.16質量部と、化学式6で表されるテトラキス(2-エチルヘキシル)チウラムジスルフィドに由来するジチオカルバミン酸末端種Bが0.25質量部であった。
可塑化剤としてテトラベンジルチウラムジスルフィドをテトラキス(2-エチルヘキシル)チウラムジスルフィド:(商品名「ノクセラーTOT-N」大内新興化学工業株式会社製)に変更して得られた硫黄変性クロロプレンゴムを用いた以外は、実施例1と同様の方法で評価サンプルを作製した。得られた硫黄変性クロロプレンゴムの末端官能基は、前記化学式3で表されるN-シクロヘキシルベンゾチアゾール-2-スルフェンアミドに由来するチアゾール末端種Aが0.16質量部と、化学式6で表されるテトラキス(2-エチルヘキシル)チウラムジスルフィドに由来するジチオカルバミン酸末端種Bが0.25質量部であった。
<実施例16>
可塑化剤としてN-シクロヘキシルベンゾチアゾール-2-スルフェンアミドをN-シクロヘキシル-4-メチル-2-ベンゾチアゾールスルフェンアミドとし、テトラベンジルチウラムジスルフィドをテトラキス(2-エチルヘキシル)チウラムジスルフィドに変更して得られた硫黄変性クロロプレンゴムを用いた以外は、実施例1と同様の方法にて評価サンプルを作製した。得られた硫黄変性クロロプレンゴムの末端官能基は、前記化学式5で表されるN-シクロヘキシル-4-メチル-2-ベンゾチアゾールスルフェンアミドに由来するチアゾール末端種Bが0.14質量部と、前記化学式6で表されるテトラキス(2-エチルヘキシル)チウラムジスルフィドに由来するジチオカルバミン酸末端種Bが0.32質量部であった。
可塑化剤としてN-シクロヘキシルベンゾチアゾール-2-スルフェンアミドをN-シクロヘキシル-4-メチル-2-ベンゾチアゾールスルフェンアミドとし、テトラベンジルチウラムジスルフィドをテトラキス(2-エチルヘキシル)チウラムジスルフィドに変更して得られた硫黄変性クロロプレンゴムを用いた以外は、実施例1と同様の方法にて評価サンプルを作製した。得られた硫黄変性クロロプレンゴムの末端官能基は、前記化学式5で表されるN-シクロヘキシル-4-メチル-2-ベンゾチアゾールスルフェンアミドに由来するチアゾール末端種Bが0.14質量部と、前記化学式6で表されるテトラキス(2-エチルヘキシル)チウラムジスルフィドに由来するジチオカルバミン酸末端種Bが0.32質量部であった。
<比較例4>
可塑化剤として、N-シクロヘキシルベンゾチアゾール-2-スルフェンアミドとテトラベンジルチウラムジスルフィドをテトラエチルチウラムジスルフィドに変更し、その添加量を2.5質量部に変更して得られたクロロプレンゴムを用いた以外は、実施例1と同様の方法にて評価サンプルを作製した。得られた硫黄変性クロロプレンゴムの末端官能基は、化学式7で表されるテトラエチルチウラムジスルフィドに由来する末端官能基が0.26質量部であった。
可塑化剤として、N-シクロヘキシルベンゾチアゾール-2-スルフェンアミドとテトラベンジルチウラムジスルフィドをテトラエチルチウラムジスルフィドに変更し、その添加量を2.5質量部に変更して得られたクロロプレンゴムを用いた以外は、実施例1と同様の方法にて評価サンプルを作製した。得られた硫黄変性クロロプレンゴムの末端官能基は、化学式7で表されるテトラエチルチウラムジスルフィドに由来する末端官能基が0.26質量部であった。
<実施例17>
充填材としてカーボンブラックAをカーボンブラックB(商品名「旭#60UG」旭カーボン株式会社製 平均粒子径43nm、ヨウ素吸着量40mg/g、DBP吸収量110ml/100g)に変更した以外は、実施例1と同様の方法にて評価サンプルを作製した。
充填材としてカーボンブラックAをカーボンブラックB(商品名「旭#60UG」旭カーボン株式会社製 平均粒子径43nm、ヨウ素吸着量40mg/g、DBP吸収量110ml/100g)に変更した以外は、実施例1と同様の方法にて評価サンプルを作製した。
<実施例18>
充填材としてカーボンブラックAをカーボンブラックC(商品名「旭#95」旭カーボン株式会社製 平均粒子径17nm、ヨウ素吸着量150mg/g、DBP吸収量127ml/100g)に変更した以外は、実施例1と同様の方法にて評価サンプルを作製した。
充填材としてカーボンブラックAをカーボンブラックC(商品名「旭#95」旭カーボン株式会社製 平均粒子径17nm、ヨウ素吸着量150mg/g、DBP吸収量127ml/100g)に変更した以外は、実施例1と同様の方法にて評価サンプルを作製した。
<実施例19>
充填材としてカーボンブラックAをカーボンブラックD(商品名「旭#52」旭カーボン株式会社製 平均粒子径60nm、ヨウ素吸着量19mg/g、DBP吸収量128ml/100g)に変更した以外は、実施例1と同様の方法にて評価サンプルを作製した。
充填材としてカーボンブラックAをカーボンブラックD(商品名「旭#52」旭カーボン株式会社製 平均粒子径60nm、ヨウ素吸着量19mg/g、DBP吸収量128ml/100g)に変更した以外は、実施例1と同様の方法にて評価サンプルを作製した。
<実施例20>
充填材としてカーボンブラックAをカーボンブラックE(商品名「旭F-200GS」旭カーボン株式会社製 平均粒子径38nm、ヨウ素吸着量55mg/g、DBP吸収量180ml/100g)に変更した以外は、実施例1と同様の方法にて評価サンプルを作製した。
充填材としてカーボンブラックAをカーボンブラックE(商品名「旭F-200GS」旭カーボン株式会社製 平均粒子径38nm、ヨウ素吸着量55mg/g、DBP吸収量180ml/100g)に変更した以外は、実施例1と同様の方法にて評価サンプルを作製した。
<実施例21>
充填材としてカーボンブラックAをカーボンブラックF(商品名「旭#70L」旭カーボン株式会社製 平均粒子径27nm、ヨウ素吸着量85mg/g、DBP吸収量75ml/100g)に変更した以外は、実施例1と同様の方法にて評価サンプルを作製した。
充填材としてカーボンブラックAをカーボンブラックF(商品名「旭#70L」旭カーボン株式会社製 平均粒子径27nm、ヨウ素吸着量85mg/g、DBP吸収量75ml/100g)に変更した以外は、実施例1と同様の方法にて評価サンプルを作製した。
<比較例5>
ブタジエンゴムの添加量を8質量部から16質量部に変更した以外は、実施例1と同様の方法にて評価サンプルを作製した。
ブタジエンゴムの添加量を8質量部から16質量部に変更した以外は、実施例1と同様の方法にて評価サンプルを作製した。
<比較例6>
ブタジエンゴムを添加しないこと以外は、実施例1と同様の方法にて評価サンプルを作製した。
ブタジエンゴムを添加しないこと以外は、実施例1と同様の方法にて評価サンプルを作製した。
<比較例7>
カーボンブラックAの添加量を40質量部から20質量部に変更した以外は、実施例1と同様の方法にて評価サンプルを作製した。
カーボンブラックAの添加量を40質量部から20質量部に変更した以外は、実施例1と同様の方法にて評価サンプルを作製した。
<比較例8>
カーボンブラックAの添加量を40質量部から60質量部に変更した以外は、実施例1と同様の方法にて評価サンプルを作製した。
カーボンブラックAの添加量を40質量部から60質量部に変更した以外は、実施例1と同様の方法にて評価サンプルを作製した。
<比較例9>
充填材としてカーボンブラックAをカーボンブラックG(商品名「アサヒサーマル」旭カーボン株式会社製 平均粒子径80nm、ヨウ素吸着量24mg/g、DBP吸収量28ml/100g)に変更した以外は、実施例1と同様の方法にて評価サンプルを作製した。
充填材としてカーボンブラックAをカーボンブラックG(商品名「アサヒサーマル」旭カーボン株式会社製 平均粒子径80nm、ヨウ素吸着量24mg/g、DBP吸収量28ml/100g)に変更した以外は、実施例1と同様の方法にて評価サンプルを作製した。
<耐スコーチ性の評価>
前記で作製した硫黄変性クロロプレンゴム(生ゴム)について、JIS K 6300-1に準拠して、ムーニースコーチ試験を実施した。
前記で作製した硫黄変性クロロプレンゴム(生ゴム)について、JIS K 6300-1に準拠して、ムーニースコーチ試験を実施した。
<引張強度の測定>
前記で作製した評価サンプルについて、JIS K 6250に基づいてテストピースを作製し(加硫条件:160℃×20分間)、JIS K 6251に基づいて引張試験を行い、各加硫物の引張強度を測定した。
前記で作製した評価サンプルについて、JIS K 6250に基づいてテストピースを作製し(加硫条件:160℃×20分間)、JIS K 6251に基づいて引張試験を行い、各加硫物の引張強度を測定した。
<圧縮永久歪みの測定>
前記で作製した評価サンプルについて、JIS K 6262に準拠し、100℃、72時間の試験条件で測定した。
前記で作製した評価サンプルについて、JIS K 6262に準拠し、100℃、72時間の試験条件で測定した。
<耐摩耗性の評価>
前記で作製した評価サンプルについて、JIS K 6264-2に準拠して、DIN摩耗試験を行った。
前記で作製した評価サンプルについて、JIS K 6264-2に準拠して、DIN摩耗試験を行った。
<結果>
実施例の結果を下記の表1~表3に示す。
実施例の結果を下記の表1~表3に示す。
<考察>
表1~表3に示す通り、実施例1~21の評価サンプルは、耐スコーチ性、引張強度、耐圧縮永久歪み性、耐摩耗性に優れていることが確認できた。
チアゾールを用いていても、生ゴム中の末端官能基の含有量の合計(A+B)が1質量部を超える比較例1については、ムーニー粘度が低すぎて、評価サンプルを作製することができなかった。
表1~表3に示す通り、実施例1~21の評価サンプルは、耐スコーチ性、引張強度、耐圧縮永久歪み性、耐摩耗性に優れていることが確認できた。
チアゾールを用いていても、生ゴム中の末端官能基の含有量の合計(A+B)が1質量部を超える比較例1については、ムーニー粘度が低すぎて、評価サンプルを作製することができなかった。
Claims (14)
- 分子末端に化学式1及び化学式2で表される構造のうち少なくとも1種を有する硫黄変性クロロプレンゴムであって、化学式1で表される末端官能基(A)と化学式2で表される末端官能基(B)の質量比率(B/A)が0~12.0かつ硫黄変性クロロプレンゴム100質量部中の末端官能基(A)と末端官能基(B)の合計量(A+B)が0.1~1.0質量部である硫黄変性クロロプレンゴム100質量部と、
平均粒子径が70nm以下であるカーボンブラック25~55質量部と、
クロロプレンゴム以外のジエン系ゴムを4~12質量部と、を含有するゴム組成物。
- 硫黄変性クロロプレンゴム100質量部中の末端官能基(A)の量が0.05~0.4質量部である請求項1に記載のゴム組成物。
- 硫黄変性クロロプレンゴム100質量部中の末端官能基(B)の量が0~0.8質量部である請求項1または請求項2記載のゴム組成物。
- 硫黄変性クロロプレンゴム100質量部に対して、さらに、チアゾールを0.0005~0.01質量部含有する請求項1から請求項3のいずれか一項に記載のゴム組成物。
- チアゾールが、N-シクロヘキシル-2-ベンゾチアゾールスルフェンアミド、N-シクロヘキシル-4-メチル-2-ベンゾチアゾールスルフェンアミド、N-シクロヘキシル-4,5-ジメチル-2-ベンゾチアゾールスルフェンアミド、N,N-ジシクロヘキシル-1,3-ベンゾチアゾール-2-スルフェンアミド、N-(tert-ブチル)-2-ベンゾチアゾールスルフェンアミド、N,N-ジイソプロピル-2-ベンゾチアゾールスルフェンアミド、4,5-ジヒドロチアゾール-2-スルフェンアミド、N-シクロヘキシル-4,5-ジヒドロチアゾール-2-スルフェンアミド、N-オキシジエチルベンゾチアゾール-2-スルフェンアミド、2-(4’-モルフォリニルジチオ)ベンゾチアゾール、2-メルカプトベンゾチアゾール、4,5-ジヒドロ-2メルカプトチアゾール、ジベンジルチアゾリルジスルフィド、2-(モルホリノジチオ)ベンゾチアゾールから選ばれる少なくとも一種の化合物である請求項4に記載のゴム組成物。
- 硫黄変性クロロプレンゴム100質量部に対して、さらに、テトラアルキルチウラムジスルフィド又はジアルキルジチオカルバミン酸塩(以下、これらを総称してジチオカルバミン酸系化合物とする)を0~2質量部含有する、請求項1から請求項5のいずれか一項に記載のゴム組成物。
- ジチオカルバミン酸系化合物が、ジベンジルジチオカルバミン酸、ジベンジルジチオカルバミン酸ナトリウム、ジベンジルジチオカルバミン酸カリウム、ジベンジルジチオカルバミン酸亜鉛、ジベンジルジチオカルバミン酸アンモニウム、ジベンジルジチオカルバミン酸ニッケル、ジ-2-エチルヘキシルジチオカルバミン酸ナトリウム、ジ-2-エチルヘキシルジチオカルバミン酸カリウム、ジ-2-エチルヘキシルジチオカルバミン酸カルシウム、ジ-2-エチルヘキシルジチオカルバミン酸亜鉛、ジ-2-エチルヘキシルカルバミン酸アンモニウム、テトラベンジルチウラムジスルフィド、テトラキス(2-エチルヘキシル)チウラムジスルフィドから選ばれる少なくとも一種の化合物である請求項6に記載のゴム組成物。
- ゴム組成物に含まれるチアゾール(C)とジチオカルバミン酸系化合物(D)の質量比率(D/C)が0~2000 である、請求項6または請求項7に記載のゴム組成物。
- クロロプレンゴム以外のジエン系ゴムが、ブタジエンゴム、スチレン・ブタジエンゴム、ニトリルゴムから選ばれる少なくとも1つのジエン系ゴムである請求項1から請求項8のいずれか一項に記載のゴム組成物。
- 前記カーボンブラックのDBP吸収量が80~150ml/100gである請求項1から請求項9のいずれか一項に記載のゴム組成物。
- 前記カーボンブラックのヨウ素吸着量が40~150mg/gである請求項1から請求項10のいずれか一項に記載のゴム組成物。
- 硫黄変性クロロプレンゴムのムーニー粘度が20~80である、請求項1から請求項11のいずれか一項に記載のゴム組成物。
- 請求項1から請求項12のいずれか一項に記載のゴム組成物からなる加硫物。
- 請求項13に記載の加硫物からなる成形品。
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