JP2736927B2 - 耐寒性、耐熱性が改良されたゴム組成物 - Google Patents

耐寒性、耐熱性が改良されたゴム組成物

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Description

【発明の詳細な説明】 (産業上の利用分野) 本発明は特定の組成を有する不飽和結合量の少ないニ
トリル基含有共重合ゴムをゴム成分とする耐寒性、耐熱
性を改良したゴム組成物に関するものである。
(従来の技術) 自動車の排気ガス対策上エンジン周りのゴム部品に対
しては高度の耐熱性が要求されるようになり、このよう
な背景下にニトリル基含有炭化水素ゴム(例えばアクリ
ロニトリル−ブタジエン共重合ゴム、以下NBRと略すこ
とがある)中の炭素−炭素二重結合含有単量体単位の一
部分あるいは全部を水素化したニトリル基含有高飽和重
合ゴムが開発され、使用されている。
このゴムは従来のNBRに比べて耐オゾン性、耐熱性等
が極めて優れているが、ニトリル基の含有量や不飽和度
によっては耐寒性がNBRよりも劣る場合がある。
最近の技術の進歩により、種々のゴム部品が用いられ
る雰囲気の温度は、より低温から高温までと巾広くなっ
て来ており、耐寒性が改善されたニトリル基含有高飽和
重合体ゴム組成物の開発が強く要望されていた。そこで
本発明者らは、先にこの耐寒性を改良する為に、不飽和
カルボン酸エステル系単量体を構成単位に含む、ニトリ
ル基含有高飽和共重合ゴムが有効であることを見い出し
た。(特開昭63−95242)しかし、耐寒性、耐熱性共に
更に向上させることが望まれていた。
(発明が解決しようとする課題) 本発明者等はニトリル基含有高飽和共重合ゴムの耐寒
性および耐熱性を改善すべく鋭意検討した結果、該ゴム
の単量体組成が特定の条件を満たした場合に、耐寒性お
よび耐熱性が更に改善された耐寒性、耐熱性、耐油性の
バランスに優れた組成物が得られることを見い出し、こ
の知見に基づいて本発明を完成するに到った。
(課題を解決するための手段) かくして本発明によれば、共重合体鎖中の結合各単量
体単位の含有量が (1)不飽和ニトリル系単量体単位5〜40重量% (2)フッ素を含有しない不飽和カルボン酸エステル系
単量体単位41〜80重量% (3)共役ジエン系単量体単位20重量%以下 (4)水素化共役ジエン系単量体単位 残部 であり、かつ単量体単位(1)と単量体単位(2)の合
計が46〜90重量%及び単量体単位(3)と単量体単位
(4)の合計が10〜54重量%であるニトリル基含有高飽
和共重合ゴムと配合物とから成る耐寒性、耐熱性が改善
されたゴム組成物が提供される。
本発明のゴム組成物を使用することにより、NBRのブ
タジエン単位を高度に水素化した場合には得られないTR
10(伸張した試験片を凍結させたのち連続的に昇温し、
試験片の長さが10%収縮(回復)する時の温度を示す)
が−26℃以下(SRFカーボンブラック40重量部/ゴム100
重量部、可塑剤は使用しない)の加硫物の製造が可能と
なる。
本発明で使用するニトリル基含有高飽和共重合ゴムは
耐油性及び耐寒性の要求から該ゴムの不飽和ニトリル系
単量体単位(1)の含有量は5〜40重量%が望ましい。
5重量%未満では耐油性にとぼしく、40重量%を越える
と耐寒性の改良効果が不充分である。また耐寒性、耐熱
性を改良する為に導入するフッ素を含有しない不飽和カ
ルボン酸エステル系単量体単位(2)の含量は41〜80重
量%である。41重量%未満でも耐寒性の改良効果はある
が、耐熱性の改良効果が不充分であり、80重量%を越え
ると耐寒性の改良効果は少ない。好ましくは45〜60重量
%である。
耐熱性の点からは該ゴム中の共役ジエン系単量体単位
(3)の含有量は20重量%以下、好ましくは15重量%以
下である。上記の各単量体単位の含有量の残りが水素化
共役ジエン系単量体単位(4)の含有量である。
以上の要件と共に、耐油性と耐熱性と耐寒性をバラン
スさせるために、該ゴム中の単量体単位(1)と単量体
単位(2)の合計が46〜90重量%である必要があり、更
に耐熱性と耐寒性のバランスの点からは単量体単位
(3)と単量体単位(4)の合計が10〜54%である必要
がある。
本発明のニトリル基含有高飽和共重合ゴムは不飽和ニ
トリル系単量体、フッ素を含有しない不飽和カルボン酸
エステル系単量体及び共役ジエン系単量体を共重合して
得られる共重合ゴム中の共役ジエン系単量体単位を通常
の方法で水素化したゴムである。
本発明の共重合ゴムを製造するために使用される単量
体を以下に例示する。
不飽和ニトリル系単量体としてはアクリロニトリル、
メタクリロニトリル、α−クロロアクリロニトリルなど
が挙げられる。
フッ素を含有しない不飽和カルボン酸エステル系単量
体としてはメチルアクリレート、エチルアクリレート、
プロピルアクリレート、n−ブチルアクリレート、t−
ブチルアクリレート、イソブチルアクリレート、n−ペ
ンチルアクリレート、イソノニルアクリレート、n−ヘ
キシルアクリレート、2−メチル−ペンチルアクリレー
ト、n−オクチルアクリレート、2−エチルヘキシルア
クリレート、n−ドデシルアクリレート、メチルメタク
リレート、エミルメタクリレート等の炭素数1〜18程度
のアルキル基を有するアクリレート及びメタクリレー
ト;メトキシメチルアクリレート、メトキシエチルアク
リレート、エトキシエチルアクリレート、ブトキシエチ
ルアクリレート、エトキシプロピルアクリレート、メト
キシエトキシアクリレート、エトキシブトキシエクリレ
ート等の全炭素数2〜12程度のアルコキシアルキル基を
有するアクリレート;αおよびβ−シアノエチルアクリ
レート、α,βおよびγ−シアノプロピルアクリレー
ト、シアノブチルアクリレート、シアノヘキシルアクリ
レート、シアノオクチルアクリレート等の炭素数2〜12
程度のシアノアルキル基を有するアクリレート;2−ヒド
ロキシエチルアクリレート、ヒドロキシプロピルアクリ
レート等のヒドロキシアルキル基を有するアクリレー
ト;マレイン酸モノエチル、マレイン酸ジメチル、フマ
ル酸ジメチル、フマル酸ジエチル、フマル酸ジ−n−ブ
チル、フマル酸ジ−2エチルヘキシル、イタコン酸ジメ
チル、イタコン酸ジエチル、イタコン酸ジ−n−ブチ
ル、イタコン酸ジ−2エチルヘキシルなどの不飽和ジカ
ルボン酸モノ及びジアルキルエステルなどが挙げられ
る。
共役ジエン系単量体としては1,3−ブタジエン、2,3−
ジメチルブタジエン、イソプレン、1,3−ペンタジエン
等が挙げられる。これらの単量体以外に、全単量体量の
一部を本発明の主旨が損なわれない範囲でスチレン、ビ
ニルピリジン等のビニル系単量体やビニルノルボルネ
ン、ジシクロペンタジエン、1,4−ヘキサジエン等の非
共役ジエン系単量体等の上記各単量体と共重合可能な単
量体で置換してもよい。
本発明で使用されるニトリル基含有高飽和共重合ゴム
は前記の単量体を通常の重合手法により共重合させたゴ
ム及びこのゴムの共役ジエン系単量体単位を水素化した
ゴムである。
具体的にはブタジエン−ブチルアクリレート−アクリ
ロニトリル共重合ゴム、ブタジエン−イソノニルアクリ
レート−アクリロニトリル共重合ゴム、ブタジエン−イ
タコン酸ジ−n−ブチル−アクリロニトリル共重合ゴム
などおよびこれらのゴムのブタジエン単位を水素化した
ものが例示できる。
本発明のゴム組成物はニトリル基含有高飽和共重合ゴ
ムとゴム工業で常用されている各種配合剤とを通常の混
合機を用いて混合して配合ゴム組成物とされる。配合剤
の種類及び使用量はゴム組成物の使用目的(用途)に従
って決められ、本発明においては特に限定されない。
配合剤としては、硫黄、テトラメチルチウラムダイサ
ルファイドの様な硫黄供与性化合物、亜鉛華、ステアリ
ン酸、各種加硫促進剤(グアニジン系、チアゾール系、
チウラム系、ジチオ酸塩系など)などから成る硫黄加硫
系;ジクミルパーオキサイド、2,5−ジメチル−2,5−ジ
(t−ブチルパーオキシ)ヘキシン−3など及びこれら
とトリアリルシアヌレート、トリメチロールプロパント
リメタクリレートなどの架橋助剤を併用する有機過酸化
物加硫系;SRF、HAF、FEA等の各種グレードのカーボンブ
ラック、シリカ、タルク、炭酸カルシウム等の補強剤、
充てん剤、可塑剤、プロセス油、加工助剤、老化防止剤
等が通常使用される。
(発明の効果) 本発明のゴム組成物を使用することにより、高飽和NB
Rを用いたゴム組成物では得られないTR10が−26℃以下
(SRFカーボンブラック40重量部/ゴム100重量部使用、
可塑剤は使用しない)の加硫ゴム製品の製造が可能であ
る。
本発明のゴム組成物はニトリル基含有高飽和共重合体
ゴムの特徴である耐オゾン性、耐油性を有すると共に特
に耐寒性および耐熱性が向上しているので、各種オイ
ル、ガス等と接触し、耐熱性、耐油性が要求されるゴム
製品、特に耐寒性の要求されるゴム製品の製造に使用す
ると効果を発揮する。
従って、本発明の対象となるゴム製品は回転機器の軸
受けに用いるO−リング、パッキング、ガスケットなど
の各種シール用ゴム製品;コンベヤ−ベルト、V−ベル
ト、タイミングベルト等の各種ベルト;バルブ及びバル
ブシート材;油井で使用されるパッカー、ウエルヘッド
シール、BOP(Blow out Preventar)、ブラダー等;各
種クッション材、防振材等;クランクシャフトシール、
ベシリングシール、アクセルのロータリーシール、船尾
管シール等の船舶又は自動車の軸受けシール:各種ダイ
アフラム;自動車燃料ホース、マリンホース、ライザ
ー、フローライン等のホース類;地熱発電等のエネルギ
ー分野などの幅広い用途のゴム製品等が例示できる。
(実施例) 以下に実施例を挙げて本発明をさらに具体的に説明す
る。なお、実施例、比較例及び参考例中の部及び%はと
くに断りのないかぎり重量基準である。
実施例1 通常の乳化重合により調製したブタジエン−アクリロ
ニトリル共重合ゴム、ブタジエン−アクリロニトリル−
イタコン酸ジエチル三元共重合ゴム及びブタジエン−ア
クリロニトリル−イタコン酸ジ−n−ブチル三元共重合
ゴムを別々にメチルイソブチルケトンに溶解し、Pd/シ
リカ触媒を用いて耐圧容器内で各ゴム中のブタジエン単
位部分を部分酸素化し、高飽和共重合ゴムを得た。これ
らのゴムの単量体単位の含有量を第1表に示す。
得られた高飽和共重合ゴムのそれぞれと第2表の配合
処方に記載した配合材とを冷却ロール上で混合してゴム
組成物を得、これらを170℃、15分間加圧加熱すること
によって加硫物を調製した。加硫物のTRテストはASTM D
−1329に準じた。他の加硫物性はJIS K−6301に従って
測定した。結果を第1表に併記する。
第1表から明らかなように、不飽和カルボン酸エステ
ル単位を含む共重合ゴムであっても、本発明の要件を満
足しない場合には(実験番号7,8,9,10,11)耐寒性(TR1
0)は改善されないとともに、耐寒性も向上しない。
実施例2 実施例1と同様にして得た第3表記載の高飽和共重合
ゴムを用い、第2表の配合処方によりゴム組成物を調
整、170℃で15分加圧加熱して加硫物を得た。加硫物の
特性を第3表に示す。
実施例3 実施例1〜2の本発明例の水素化共重合体ゴムそれぞ
れに第4表記載の配合剤を添加混合してゴム組成物を調
整し、160℃20時間プレス加硫して得た加硫物のTR10を
測定した。その結果は実施例1〜2に示した結果を再現
した。

Claims (1)

    (57)【特許請求の範囲】
  1. 【請求項1】共重合体鎖中の結合各単量体単位の含有量
    が (1)不飽和ニトリル系単量体単位5〜40重量% (2)フッ素を含有しない不飽和カルボン酸エステル系
    単量体単位41〜80重量% (3)共役ジエン系単量体単位20重量%以下 (4)水素化共役ジエン系単量体単位 残部 であり、かつ単量体単位(1)と単量体単位(2)の合
    計が46〜90重量%及び単量体単位(3)と単量体単位
    (4)の合計が10〜54重量%であるニトリル基含有高飽
    和共重合ゴムと配合物とから成る耐寒性、耐熱性が改善
    されたゴム組成物
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