JP2545660B2 - ゴム組成物及びその製造法 - Google Patents

ゴム組成物及びその製造法

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JP2545660B2
JP2545660B2 JP3309683A JP30968391A JP2545660B2 JP 2545660 B2 JP2545660 B2 JP 2545660B2 JP 3309683 A JP3309683 A JP 3309683A JP 30968391 A JP30968391 A JP 30968391A JP 2545660 B2 JP2545660 B2 JP 2545660B2
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【発明の詳細な説明】
【0001】
【産業上の利用分野】この発明は、Oリングや、ゴムシ
ート、ラバーブーツ、防振ゴム、その他ゴム成形体に利
用するゴム組成物およびその製造法に関する。
【0002】
【従来の技術】従来のゴム組成物における補強は、各種
の短繊維、カーボンブラック、ケイ酸系充填材などでな
されたものである。短繊維で補強したものは、混練時に
その分散が悪く、その成形体においては、配向が強く、
モジュラスが大きくなり、破断時の伸びが著しく低下す
る。カーボンブラックで補強したものは、硬度の上昇が
著しく、加工性も悪く、さらに明るい色の配合には使用
できないという問題点がある。ケイ酸系充填材は明色配
合に使用できるが、おもに増量材としての使用が多く、
その補強性はそれほど大きくはない。そして上記公知の
ゴム補強材のいずれもが、引張強度を向上させることは
できても引裂強度の向上に対しては有効な手段とならな
いという欠点があった。
【0003】また、ゴム組成物の配合に、粉末状のポリ
テトラフルオロエチレンを添加して混練することは知ら
れていたかもしれない。しかしながら、混練に際して粉
末状のポリテトラフルオロエチレンを配合しても補強効
果は均質でない。すなわち、市販のポリテトラフルオロ
エチレンパウダーは一次粒子が凝集して顆粒状の二次粒
子になっており、これを混練すると一次粒子が凝集した
ままに二次粒子が帯状に延び、その帯状態のままで繊維
化し、それ以上いくら混練しても細かく均一な分散がで
きない。
【0004】
【発明が解決しようとする課題】この発明の目的は、ゴ
ム製品につき、高い伸び率を維持したまま高引裂強度、
高引張強度、高モジュラスのものを得るゴム組成物およ
びその製造法を提供することにある。またこの発明の別
の目的は、カーボンブラックを用いて補強したものと同
等の強度を有するうえに明色配合となし得るゴム組成物
およびその製造法を提供することである。
【0005】
【課題を解決するための手段】本発明者らは、上述の課
題の解決について鋭意研究を進めた結果、ポリテトラフ
ルオロエチレン(以下、PTFEとも略称する)のよう
に、繊維化(フィブリル化)し得る高分子のパウダー
を、予め無機充填材とともにせん断力をかけて高速に予
備混合することにより、無機充填材のミセル分裂作用に
よってPTFEパウダーを繊維化させるとともに無機充
填材を繊維化ポリテトラフルオロエチレンの繊維間に分
散させ、次に、この混合物とゴム成分とをバンバリーミ
キサ、インターナルミキサ等のせん断力の得られる混合
機でさらに繊維化を進めて混練するというゴム組成物の
製造法により、この発明の目的を達成できることを見い
だした。
【0006】すなわち、本発明のゴム組成物は、ゴム、
加硫系薬剤、無機充填材およびポリテトラフルオロエチ
レンからなり、発泡剤を含まない組成物であって、ゴム
100重量部に対して 1〜10重量部のポリテトラフルオロ
エチレンを含み、該ポリテトラフルオロエチレンが高度
に繊維化した状態で補強充填され、かつ該無機充填材が
繊維化ポリテトラフルオロエチレン内に均一に分散して
充填されていることを特徴とする。
【0007】また本発明のゴム組成物の製造法は、ゴ
ム、加硫系薬剤、無機充填材およびポリテトラフルオロ
エチレンからなり、発泡剤を含まない組成物の製造法で
あって、ポリテトラフルオロエチレンの粉末と無機充填
材とをせん断力が加わるように混合して該ポリテトラフ
ルオロエチレン粉末を繊維化するとともに繊維化ポリテ
トラフルオロエチレンの繊維間に該無機充填材を分散さ
せ、次いで上記無機充填材を分散させた繊維化ポリテト
ラフルオロエチレンと、ゴムおよび加硫系薬剤とを、混
練することを特徴とする。
【0008】さらに別の製造法は、ゴム、加硫系薬剤、
無機充填材およびポリテトラフルオロエチレンからな
り、発泡剤を含まない組成物の製造法であって、ポリテ
トラフルオロエチレンの粉末をせん断力が加わるように
予備繊維化させ、次いで上記予備繊維化したポリテトラ
フルオロエチレンとゴム、無機充填材および加硫系薬剤
とを混練するとともに、予備繊維化ポリテトラフルオロ
エチレンをさらに繊維化することを特徴とする。
【0009】次に図面を参照し、この発明の製造工程を
追って説明する。図1の(a )は、一次粒子1が凝集し
て顆粒状の二次粒子2となっている原料PTFEファイ
ンパウダーの状態を示す。図1の(b )は、PTFEが
それより十分に硬度の高い無機充填材粒子3とともに、
周速 50m/秒程度の回転刃付きミキサーにより予め攪拌
混合した状態を示す。攪拌によりPTFE粒子には強力
なせん断力がかかり、凝集した二次粒子2は一次粒子1
に分散し、さらに硬い無機充填材粒子3のミセル分裂作
用によって一次粒子は繊維状PTFE1a に引き延ばさ
れるとともに混練の際に繊維化の端緒となる部分を多量
に含み、また無機充填材粒子3は繊維状PTFE1a に
均一に包み込まれて分離することがない。
【0010】図1の(c )は、無機充填材−PTFE混
合物を、ゴム、加硫系薬剤、その他の配合物と、強力に
せん断力がかかるバンバリーミキサー等のミキサーを用
いて混練し、組成物となった状態を示す。その混練によ
り、予備混合でかなり繊維化されたPTFEがさらに一
段と繊維化し、最終的に 0.1から 0.5μm の細い繊維状
のネットワークを形成して混練される。このようにネッ
トワークを形成したPTFE繊維は、強力な混練を受け
ても包み込まれた無機充填材の存在により一方向に配向
することが少なく、どの方向に対しても強力な補強作用
が生ずる。本発明組成物におけるこの状態は、無機充填
材との予備混合無しでゴム中に混練した従来組成物の状
態、すなわち、PTFE一次粒子が凝集したままゴム中
に偏在して混練され、繊維化されても帯状の繊維状態と
なりそれ以上混練を続けても細かく分散されず、ネット
ワークを形成できない状態とは全く相違したものであ
る。また、この発明の予備混合においてPTFEにはミ
セル分裂の端緒が形成されているから、その混練におけ
る繊維化は、ミセル分裂の端緒が形成されていない粒子
状PTFEを混練した場合の繊維化よりはるかに容易に
進行する。混練の際の繊維化を進めるためには、NBR
のようなムーニー粘度の高いものを使用するのが望まし
い。
【0011】図1の(c )は、この発明の組成物を成形
した成形体の状態でもある。繊維化が進行したPTFE
は成形体中に均質に絡み合い、部分的に結合した三次元
的な網目状のネットワークが成形されている。そのた
め、引張強度、引裂強度のいずれもが向上し、また従来
のゴム補強用短繊維に見られる配向方向による強度の差
や、溶剤浸漬時における体積変化率の差がなくなる。ま
た、主たる補強が伸びる性質のあるPTFEネットワー
クによってなされるから、従来の組成物によるものより
伸びの低下が少なく高い伸び率を維持できる。
【0012】また、PTFEの配合量は、ゴム 100重量
部に対して 1〜10重量部で十分であり、特に20重量部を
超えて配合してもネットワークの密度は上がらず、ただ
繊維径が大きくなる傾向があって、配合量に比例した強
度の向上はみられない。より好ましい配合量はゴム 100
重量部に対して 4〜8 重量部である。
【0013】予備混合に使用される無機充填材として
は、カーボンブラック、ケイ酸系充填材など、従来ゴム
組成物に使用された無機充填材のいずれもが有効であ
る。特に、従来高度の補強が困難であった白色ゴムにお
いても、カーボンブラックで補強した黒色ゴムとほぼ同
等の機械的強度が得られることは、この発明の大きな利
点である。
【0014】
【作用】要するにこの発明の本質的作用は、無機充填材
−PTFEの予備混合により、混練時に分散したPTF
Eの繊維化が容易に進み、均質な繊維化PTFEの三次
元ネットワークが確実に形成されることにある。
【0015】
【実施例】次にこの発明を実施例により具体的に説明す
る。
【0016】実施例1 まず、PTFE(旭フロロポリマーCD−1) 4部とカ
ーボンブラックMT60部とを粉砕機に投入し周速 50m/
秒の回転刃付きミキサーで 3分間混合を行って、PTF
Eが十分繊維化するまで混合を行った。この混合物に、
ニトリルゴムNBR1042 100部、ステアリン酸 1
部、Zn O 5部、硫黄 0.5部、加硫促進剤TT 2部、お
よびCZ 1部をバンバリーミキサーにより毎分60回転
(フロントローラーの回転数)で30分間混練を行った。
PTFEが十分繊維化したところで取り出し、 160℃,
10分間、金型内で加硫成形を行い、その物性を測定し
た。
【0017】比較例1 実施例1の配合において、PTFE 4部を添加せず、ニ
トリルゴムNBR1042 100部、カーボンブラックM
T60部、ステアリン酸 1部、Zn O 5部、硫黄0.5部、
加硫促進剤TT 2部、およびCZ 1部を、バンバリーミ
キサーにより毎分60回転(フロントローラーの回転数)
で30分間混練を行った。その物性を実施例1のそれと比
較した結果は、表1のとおりであった。
【0018】
【表1】
【0019】表1の結果からわかるとおり、繊維化した
PTFEをニトリルゴムに混練することにより、伸びを
保持したまま容易に引裂強度、引張強度を向上させるこ
とができる。
【0020】実施例2 まず、PTFE(旭フロロポリマーCD−1) 4部と含
水ケイ酸(ニップシール) 3部とを、周速 50m/秒の回
転刃付き粉砕ミキサーに投入して 3分間、PTFEが十
分繊維化するまで混合を行った。この混合物に、シリコ
ーンゴム(トーレ・ダウコーニングSH75UN) 100
部、および加硫剤(トーレ・ダウコーニングRC−4)
1.2部を、バンバリーミキサーにより毎分60回転で30分
間混練を行った。PTFEがさらに十分繊維化したとこ
ろで取り出し、 160℃,10分間、金型内で加硫成形を行
い、その物性を測定した。
【0021】比較例2 実施例1の配合において、PTFE 4部を添加せず、シ
リコーンゴム(トーレ・ダウコーニングSH75UN)
100部、加硫剤(トーレ・ダウコーニングRC−4)
1.2部、および含水ケイ酸(ニップシール) 3部を、バ
ンバリーミキサーにより毎分60回転で30分間混練を行っ
た。その物性を実施例2のそれと比較した結果は、表2
のとおりであった。
【0022】
【表2】
【0023】このようにシリコーンゴムなどのカーボン
ブラックを含まない明色配合においても引裂強度の向上
などの物性の向上が認められる。
【0024】実施例3 実施例1の配合において、PTFEのファインパウダー
の代わりにモールディングパウダーと呼ばれる一次粒子
径の大きいPTFEを用い、実施例1と同様にゴムシー
トを得て、物性を測定した。その物性を実施例1のそれ
と比較して表3に示す。
【0025】
【表3】
【0026】このようにファインパウダーを使用するこ
とにより、特に良好の物性を得ることができる。
【0027】実施例4 まず、PTFE(ファインパウダー)50 gを工業用ミキ
サーに投入し、14700rpmで30秒間予備繊維化を行った。
この予備繊維化PTFE7 部とMTカーボン60部、ステ
アリン酸1 部、酸化亜鉛5 部を均一に混合してさらに繊
維化を進め、この混合物にニトリルゴムNBR1042
100 部を加圧ニーダーにより毎分60回転で15分間混練り
を行った。さらに硫黄0.5 部、加硫促進剤TT2 部、お
よびCZ1 部を加圧ニーダーにより毎分30回転で5 分間
混練りを行った。PTFEが十分繊維化したところで取
り出し、160 ℃,7 分間金型内で加硫成形を行い、その
物性を測定した。
【0028】比較例3 実施例4において、PTFE7 部を添加せず、実施例4
と同様にして加硫成形品を得、その物性を測定し、実施
例4と比較した結果は表4のとおりであった。
【0029】
【表4】
【0030】
【発明の効果】この発明は、無機充填材−PTFEの予
備混合をしたものでゴムに繊維化PTFEが均一に分散
されるので、ゴム成形体について、高強度、耐熱性、耐
薬品性、非粘着性、表面摩擦係数の低下など、PTFE
のもつ特性を容易かつ最高度に付与することができる。
このことは明色配合の特性の向上はもとより、例えば、
金型成形時における離型性の向上や、Oリングに適用し
た場合の使用可能な薬品種類の拡大、ゴム成形体の機械
的特性の向上等、はかりしれない利点を生ずるものであ
る。
【図面の簡単な説明】
【図1】図1はこの発明によるネットワークの形成を製
造工程順に説明する図であって、図1の(a )はPTF
Eパウダーの凝集状態図、図1の(b )は無機充填材−
PTFE予備混合物の状態図、図1の(c )はこの発明
の組成物の状態図である。
【符号の説明】
1 PTFE一次粒子 1a 繊維化PTFE 2 PTFE二次粒子 3 無機充填材 4 ゴム
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (51)Int.Cl.6 識別記号 庁内整理番号 FI 技術表示箇所 C08L 27:18) (72)発明者 中野光行 神奈川県横浜市戸塚区平戸3丁目6番10 号 (56)参考文献 特開 昭63−178149(JP,A) 特開 昭56−49740(JP,A)

Claims (3)

    (57)【特許請求の範囲】
  1. 【請求項1】 ゴム、加硫系薬剤、無機充填材およびポ
    リテトラフルオロエチレンからなり、発泡剤を含まない
    組成物であって、ゴム100 重量部に対して 1〜10重量部
    のポリテトラフルオロエチレンを含み、該ポリテトラフ
    ルオロエチレンが高度に繊維化した状態で補強充填さ
    れ、かつ該無機充填材が繊維化ポリテトラフルオロエチ
    レン内に均一に分散して充填されていることを特徴とす
    るゴム組成物。
  2. 【請求項2】 ゴム、加硫系薬剤、無機充填材およびポ
    リテトラフルオロエチレンからなり、発泡剤を含まない
    組成物の製造法であって、ポリテトラフルオロエチレン
    の粉末と無機充填材とをせん断力が加わるように混合し
    て該ポリテトラフルオロエチレン粉末を繊維化するとと
    もに繊維化ポリテトラフルオロエチレンの繊維間に該無
    機充填材を分散させ、次いで上記無機充填材を分散させ
    た繊維化ポリテトラフルオロエチレンと、ゴムおよび加
    硫系薬剤とを、混練することを特徴とするゴム組成物の
    製造法。
  3. 【請求項3】 ゴム、加硫系薬剤、無機充填材およびポ
    リテトラフルオロエチレンからなり、発泡剤を含まない
    組成物の製造法であって、ポリテトラフルオロエチレン
    の粉末をせん断力が加わるように予備繊維化させ、次い
    で上記予備繊維化したポリテトラフルオロエチレンとゴ
    ム、無機充填材および加硫系薬剤とを混練するととも
    に、予備繊維化ポリテトラフルオロエチレンをさらに繊
    維化することを特徴とするゴム組成物の製造法。
JP3309683A 1991-05-09 1991-10-29 ゴム組成物及びその製造法 Expired - Lifetime JP2545660B2 (ja)

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