JP3178101B2 - 架橋剤マスターバッチ - Google Patents

架橋剤マスターバッチ

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Description

【発明の詳細な説明】
【0001】
【産業上の利用分野】本発明は、ゴムをバインダーとし
たゴム用架橋剤マスターバッチに関する。さらに詳しく
は架橋剤が室温で液体のペルオキシケタールであり、か
つ充填剤を含有する製造時および貯蔵時の安定性に優れ
たゴム用の架橋剤マスターバッチに関する。
【0002】
【従来の技術】従来、有機過酸化物をゴムの架橋剤とし
て使用する際には、ゴムへの混合時の作業性、安全性を
改善する目的で炭酸カルシウム等の粉体の充填剤で希釈
した有機過酸化物架橋剤が使用されてきた。しかしなが
ら粉体の充填剤で希釈した有機過酸化物はゴムへの混合
時の均一分散性が悪く、均一分散させるために長時間混
練すると発熱による早期架橋反応(以下スコーチとい
う)が起こるという問題があった。さらにゴムへの混練
作業時に生じる粉塵が作業環境を悪化させるという問題
があった。
【0003】そこで、これらの問題を解決するために、
有機過酸化物架橋剤を、架橋しようとするゴムと同一も
しくは相溶性の良いゴムに高濃度で配合した架橋剤マス
ターバッチが提案された。これらのマスターバッチによ
り、ゴムへの配合時の均一分散性や作業時の粉立ちは改
善されたものの、有機過酸化物の含有量が多いため、マ
スターバッチの製造時に均一性が悪くスコーチが発生
し、貯蔵安定性が悪いという問題があった。
【0004】特に室温下で液体であるペルオキシケター
ルを2本ロールやバンバリミキサーで混練してマスター
バッチを製造する場合は、マスターバッチ中に液体を保
持するために吸油量の高い充填剤の配合が必須である
が、ペルオキシケタールが充填剤表面に吸着しているた
め充填剤表面の活性基により分解を受け、室温で固体の
有機過酸化物に比べ製造時および貯蔵時の安定性が極端
に悪いという問題があった。
【0005】これらの問題の解決を図るため、特開昭5
6年第92924号公報の記載には、2本ロール、バン
バリミキサーなどの一般的な混練装置を用いずに、溶融
状態の有機過酸化物をポリマーに吸収させる方法や特開
平3年第12438号公報の記載には、有機過酸化物と
ラジカル捕捉剤とを含有する混合物をポリエチレンに溶
融混練する方法、さらにヨーロッパ特許第453,20
4A1号明細書の記載にはラジカル捕捉剤として2,4
ージフェニルー4ーメチルー1ーペンテンを用いる方法
が提案されている。
【0006】他方、特公昭63年第46765号公報の
記載には不飽和ポリエステル樹脂の硬化において、有機
過酸化物と2,4ージフェニルー4ーメチルー1ーペン
テンを併用する方法や特公昭55年第6895号公報の
記載にはスチレンなどのビニル単量体の重合において、
重合体の分子量を低下させる目的で、有機過酸化物と
2,4ージフェニルー4ーメチルー1ーペンテンを併用
する方法も提案されている。
【0007】
【発明が解決しようとする課題】しかしながら、溶融状
態の有機過酸化物をポリマーに吸収させる方法は、通常
ゴムの混練に使用されている混練機器が使用出来ず、ま
た有機過酸化物の含有量のコントロールが困難であり、
さらに液状媒体の除去が必要であるため工程が複雑であ
るという欠点がある。また、有機過酸化物とラジカル捕
捉剤とを含有する混合物をポリエチレンに溶融混練する
方法は、ポリエチレンをバインダーとしたマスターバッ
チのスコーチ防止効果はあるものの、分子内に二重結合
の多いゴムにおいては十分ではなく、またラジカル捕捉
剤を大量に添加するとマスターバッチ製造時のスコーチ
防止に効果はあるがゴムの架橋性能を低下させるという
欠点がある。
【0008】さらに、ラジカル捕捉剤として2,4ージ
フェニルー4ーメチルー1ーペンテンを用いる方法は、
架橋実施時のスコーチ防止を目的としており、本発明の
目的とは異なっている。また、室温で液体のペルオキシ
ケタール、ゴム、2,4ージフェニルー4ーメチルー1
ーペンテン、充填剤を組み合せて用いる方法は開示され
ていない。さらに、有機過酸化物がジクミルペルオキシ
ドのようなジアルキルペルオキシドの場合、あるいは固
体のペルオキシケタールの場合には貯蔵中のスコーチは
生じず2,4ージフェニルー4ーメチルー1ーペンテン
の添加は必要でない。
【0009】不飽和ポリエステル樹脂の硬化において、
有機過酸化物と2,4―ジフェニルー4―メチルー1―
ペンテンを併用する方法は、不飽和ポリエステル樹脂の
硬化の際に2,4―ジフェニルー4―メチルー1―ペン
テンが使用される目的は硬化時間の遅延と発熱温度の低
下である。発熱温度は重合転化率の関数であり、この場
合2,4―ジフェニルー4―メチルー1―ペンテンは重
合反応の抑制にのみ作用していることは明らかである。
また、スチレンなどのビニル単量体の重合において、有
機過酸化物と2,4―ジフェニルー4―メチルー1―ペ
ンテンを併用する方法は2,4―ジフェニルー4―メチ
ルー1―ペンテンは連鎖移動剤として分子量を低下する
目的に使用されている。本発明は、室温で液体の有機過
酸化物を使用し、かつ充填剤を含有する製造時および貯
蔵時の安定性に優れたゴム用の架橋剤マスターバッチを
提供することを目的とする。
【0010】
【課題を解決するための手段】本発明者らは、前記の目
的を解決するため鋭意研究した結果、ラジカル捕捉剤と
して2,4ージフェニルー4ーメチルー1ーペンテンを
用いた架橋剤マスターバッチにおいて、有機過酸化物が
ペルオキシケタールであり、かつ充填剤が存在する場合
に優れた製造時と貯蔵時の安定性を示すことを確認し
て、本発明を完成した。
【0011】即ち、本発明はゴムをバインダーとし、室
温下で液体のペルオキシケタールと充填剤と2,4ージ
フェニルー4ーメチルー1ーペンテンとを含有する製造
時と貯蔵時の安定性に優れた架橋剤マスターバッチであ
る。
【0012】本発明で用いられる有機過酸化物は、室温
下で液体であるペルオキシケタールであり、具体的に
は、例えば1,1ービス(tーブチルペルオキシ)シク
ロヘキサン、1,1ービス(tーブチルペルオキシ)
3,3,5ートリメチルシクロヘキサン、nーブチルー
4,4ービス(tーブチルペルオキシ)バレレート、
2,2ービス(tーブチルペルオキシ)ブタン、エチル
ー3,3ービス(tーブチルペルオキシ)ブチレート、
6,6,9,9ーテトラメチルー3,3ージメチルー
1,2,4,5ーテトラオキシシクロノナンなどが挙げ
られる。
【0013】本発明における有機過酸化物の配合量はマ
スターバッチ100重量部中10ないし80重量部であ
る。10重量部未満では実質上マスターバッチとしての
利点は無くなり、80重量部を越えると対象ゴムへの均
一分散が困難となり好ましくない。
【0014】本発明における2,4ージフェニルー4ー
メチルー1ーペンテンの配合量は、マスターバッチ10
0重量部中0.5ないし20重量部である。0.5重量
部未満ではマスターバッチの貯蔵安定性とスコーチ防止
が十分ではなく、20重量部を越えても作用効果は変わ
らず、経済的に好ましくない。
【0015】本発明で用いられる充填剤は、補強用ある
いは増容用として用いられる無機充填剤である。補強用
充填剤として、例えば、珪藻土、ケイ石粉末などの天然
ケイ酸、無水ケイ酸、含水ケイ酸などの合成ケイ酸(ホ
ワイトカーボンまたはシリカ)、ハードクレー、焼成ク
レー、ろう石クレー、セリサイトなどの天然ケイ酸塩、
極微細活性化炭酸カルシウム、カーボンブラックなどが
挙げられる。
【0016】増容用充填剤としては、例えば、タルク、
ソフトクレーなどの天然ケイ酸塩、重質炭酸カルシウ
ム、軽質炭酸カルシウム、炭酸マグネシウム、硫酸バリ
ウム、ジブサイド、バイヤライト、ベーマイト、ジアス
ボアなどの各種金属塩などが挙げられる。
【0017】本発明における充填剤の配合量はマスター
バッチ100重量部中10ないし70重量部である。1
0重量部未満ではペルオキシケタールの保持が十分でな
く、70重量部を越えると均一分散が困難なため好まし
くない。
【0018】本発明におて用いられるバインダー用ゴ
ムとしては、例えば、天然ゴム、ブタジエンゴム、スチ
レンーブタジエンゴム、アクリロニトリルーブタジエン
ゴム、エチレンープロピレンゴム、エチレンープロピレ
ンージエンゴム、アクリルゴム、珪素ゴム、ウレタンゴ
ムおよびフッ素ゴムなどが挙げられ、架橋対象ゴムの要
求性能を満たすため、同一かもしくは相溶性の良好なゴ
ムが選択される。選択されたゴムがジエン成分を多く含
む場合、ゴムの反応性が高いため特に貯蔵安定性が悪
く、天然ゴム、ブタジエンゴム、スチレンーブタジエン
ゴム、アクリロニトリルーブタジエンゴム、エチレンー
プロピレンージエンゴムなどジエン成分を含むゴムを用
いる場合に本発明の効果が著しい。
【0019】本発明の有機過酸化物架橋剤マスマーバッ
チには必要に応じて、通常使用されている補強剤、可塑
剤、加工助剤、安定剤、顔料、難燃化剤などを配合でき
る。本発明の有機過酸化物架橋剤マスターバッチは2本
ロール、バンバリーミキサー、各種ニーダーなど、通常
ゴムの混練に使用されている混練機械により製造するこ
とが出来、最終形状は所望に応じてシート状あるいはペ
レット状にして使用される。
【0020】
【実施例】次に本発明を実施例および比較例を用いてさ
らに詳細に説明する。なお、実施例および比較例で用い
た評価方法は次の方法によった。 (ゲル分率)試料約5gを精秤し、攪拌下にシクロヘキ
サン100ccに24時間溶解した。次いで不溶分を濾
過し、100mmHgの減圧下で60℃、24時間乾燥
し、乾燥物の重量を測定した。さらに乾燥物を400
℃、4時間加熱して加熱残分を測定した。ゲル分率は次
式より求めた。ゲル分率小さいほど製造時のスコーチ
の割合は小さいと判定した。
【0021】実施例1 3リットル加圧型ニーダー((株)トーシン製)に、表
1に示した割合で1,1ービス(tーブチルペルオキ
シ)3,3,5ートリメチルヘキサン(商品名パーヘキ
サ3M;日本油脂(株)製)、エチレンープロピレンー
ジエンゴム(商品名JSR EP21;日本合成ゴム
(株)製)、軽質炭酸カルシウム(商品名NSー10
0;日東粉化(株)製)、および2,4ージフェニルー
4ーメチルー1ーペンテン(商品名ノフマーMSD;日
本油脂(株)製)を投入し、圧力5kg/cm2 で10
分間混練した。排出時の混練物の温度は60℃であっ
た。次いで混練物を2本ロールでシート化し、200m
m×200mm×5mm(長さ×幅×厚さ)のシート状
マスターバッチ2.4kgを得た。次いでこのマスター
バッチをギヤー式老化試験機(東洋精機(株)製)中で
60℃で強制劣化させ、24時間毎にムーニー粘度計
(東洋精機(株)製)で粘度測定した。貯蔵安定性はム
ーニー粘度(ML1+4(100℃))の増加の有無で
判定した。結果を図1に示した。
【0022】比較例1 実施例1において、2,4―ジフェニルー4―メチルー
1―ペンテンを使用せず、軽質炭酸カルシウム40重量
部を使用した以外は実施例1に準じてシート状マスター
バッチ2.4gを得た。次いで実施例1に準じてムー
ニー粘度を測定し、結果を図1に示した。
【0023】
【表1】
【0024】(図1)
【0025】図1から本発明の架橋剤マスターバッチが
極めて貯蔵安定性に優れていることが確認された。
【0026】実施例2〜4 実施例1において、軽質炭酸カルシウムの代わりに含水
ケイ酸(商品名ゼオシール500V 多木化学(株)製)
を表2に示した割合で用いた以外は実施例1に準じて、
パーヘキサ3M40重量部を含有するシート状マスター
バッチ2.4kgを得た。次いで、実施例1に準じてム
ーニー粘度を測定し、結果を表3に示した。
【0027】比較例2〜4 実施例2において、2,4ージフェニルー4ーメチルー
1ーペンテンを使用せず、ゼオシール500Vを表2に
示した割合で用いた以外は実施例2に準じて、シート状
マスターバッチ2.4kgを得た。次いで実施例1に準
じてムーニー粘度を測定し、結果を表3に示した。
【0028】
【表2】
【0029】
【表3】
【0030】表3より、本発明の架橋剤マスターバッチ
が極めて貯蔵安定性に優れていることが確認された。
【0031】実施例5〜7 3リットル加圧型ニーダーに表4に示した割合で、nー
ブチルー4,4ービス(tーブチルペルオキシ)バレレ
ート(商品名パーヘキサV;日本油脂(株)製)、ブタ
ジエンゴム(商品名BR11;日本合成ゴム(株)
製)、軽質炭酸カルシウムおよび2,4ージフェニルー
4ーメチルー1ーペンテンを投入し、圧力5kg/cm
2で、排出物温度が所定温度に達するまで混練してブロ
ック状マスターバッチ2.4kgを得た。次いでゲル分
率を測定し、結果を表5に示した。
【0032】比較例5 実施例5において、2,4ージフェニルー4ーメチルー
1ーペンテンを使用せず、軽質炭酸カルシウムを40重
量部使用した以外は実施例5に準じてブロック状マスタ
ーバッチ2.4kgを得た。次いでゲル分率を測定し、
結果を表5に示した。
【0033】
【表4】
【0034】
【表5】
【0035】表5から、本発明の有機過酸化物マスター
バッチは製造時の安定性に優れていることが確認され
た。
【0036】実施例8〜9 3リットル加圧型ニーダーに、表6に示した割合で1,
1―ビス(t―ブチルペルオキシ)シクロヘキサン(商
品名パーヘキサC;日本油脂(株製)、エチレンープ
ロピレンージエンゴム(商品名JSR EP21;日本
合成ゴム(株製)、軽質炭酸カルシウムおよび2,4
―ジフェニルー4―メチルー1―ペンテンを投入し、圧
力5kg/cmで10分間混練した。排出時の混練物
の温度は70℃であった。次いで混練物を2本ロールで
シート化し、200mm×200mm×5mm(長さ×
幅×厚さ)のシード状マスターバッチ2.4kgを得
た。次いで、ゲル分率を測定し、結果を表6に示した。
【0037】さらに、エチレンープロピレンージエンゴ
ム(商品名JSR EP21;日本合成ゴム(株製)
100重量部、HAFカーボン(商品名旭#70;旭カ
ーボン(株製)40重量部、亜鉛華1号5重量部、ス
テアリン酸(日本油脂(株製)1重量部、前記シート
状マスターバッチ6.5重量部を2本ロールを用いて、
ASTM D−3182に準拠し混合し、未架橋配合物
300gを得た。この配合物をプレス中100kg/c
の圧力下に170℃15分間架橋反応させ、JIS
K―6301に準拠して、架橋物の引張強さを測定
し、結果を表6に示した。
【0038】比較例6〜7 実施例8において、2,4ージフェニルー4ーメチルー
1ーペンテンの代わりに4ーメトキシフェノールを使用
した以外は実施例8に準じてシート状マスターバッチ
2.4kgを得た。このとき排出時の混練物の温度は7
0℃であった。次いで、ゲル分率を測定し、結果を表6
に示した。さらに、実施例8に準じて未架橋配合物30
0gを得た。この配合物をプレス中100kg/cm2
の圧力下に170℃15分間架橋反応させ、JIS K
ー6301に準拠して、架橋物の引張強さを測定し結果
を表6に示した。
【0039】
【表6】
【0040】表6から本発明の有機過酸化物マスターバ
ッチは、製造時の安定性に優れ、かつゴムの架橋物性に
影響を与えないことが確認された。
【0041】
【発明の効果】本発明の有機過酸化物架橋剤マスターバ
ッチは、以下に述べる特徴を有している。即ち、第1に
2,4ージフェニルー4ーメチルー1ーペンテンが液状
ペルオキシケタールの分解によるバインダーゴムのスコ
ーチを防止するため、マスターバッチ製造工程における
安定性に優れる。第2に貯蔵安定性に優れる。
【図面の簡単な説明】
【図1】 本発明および比較例のマスターバッチの貯蔵
安定性を示した図である。

Claims (1)

    (57)【特許請求の範囲】
  1. 【請求項1】 有機過酸化物、ゴムおよび2,4ージフ
    ェニルー4ーメチルー1ーペンテンからなる架橋剤マス
    ターバッチにおいて、有機過酸化物が室温で液状のペル
    オキシケタール類であり、かつ充填剤を含有することを
    特徴とする架橋剤マスターバッチ。
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