JP3356672B2 - ゴム複合組成物 - Google Patents

ゴム複合組成物

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JP3356672B2 JP36929497A JP36929497A JP3356672B2 JP 3356672 B2 JP3356672 B2 JP 3356672B2 JP 36929497 A JP36929497 A JP 36929497A JP 36929497 A JP36929497 A JP 36929497A JP 3356672 B2 JP3356672 B2 JP 3356672B2
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Description

【発明の詳細な説明】
【0001】
【発明の属する技術分野】本発明はゴム複合組成物に物
に係り、詳しくはマイクロカプセルをマイクロバルーン
としてゴム中に分散させ、軽量化を図るとともに高度に
架橋させることにより物性値を高めたゴム複合組成物に
関する。
【0002】
【従来の技術】軽量の柔軟性のある組成物としては、ス
ポンジが良く知られている。しかし、スポンジは伸び、
強度、モジュラス、硬度、引き裂き強度等がいずれも小
さいばかりか、これらの物性値のバラツキが大きいため
に高性能用途には使用出来ず、また遮水性が悪い等の欠
点もあった。
【0003】このような点を改善した他の軽量化ゴムと
しては、ガラス、セラミックス等の無機物の中空粉体を
ゴム中に含有したものが知られている。更に、最近で
は、隔壁材がフェノール樹脂、ポリアミド樹脂、ポリウ
レタン樹脂、メタクリル酸メチル、塩化ビニリデン樹
脂、ポリアクリロニトリル、ポリ塩化ビニリデン・アク
リロニトリル共重合体等の有機系のマイクロカプセルを
ゴム中に含有したものが知られており、例えば特開平8
−53567号公報、特開平4−246440号公報に
開示されている。
【0004】
【発明が解決しようとする課題】しかし、従来の無機物
のマイクロカプセルでは、比重が大きいために軽量化に
は大きく寄与しなかった。一方、有機系のマイクロカプ
セルは耐熱性に欠けることがあり、マイクロカプセルを
分散したゴムを140〜160°Cで加硫した時、マイ
クロカプセルの隔壁が熱膨張して破壊し、加硫したゴム
は発泡体になり、またマイクロカプセルをゴムと混練り
した時に機械的に破壊することがあり、破壊しない状態
でマイクロカプセルをゴム中に分散させた複合体を作製
することが困難であった。
【0005】本発明は、これらの点を考慮し、隔壁を残
存させた状態でマイクロカプセルを熱膨張させたマイク
ロバルーンをゴム中に分散させて、軽量化を図るととも
に高度に架橋させて物性値を高めたゴム複合組成物を提
供することを目的とする。
【0006】
【課題を解決するための手段】即ち、本願請求項1記載
の発明は、予めロールによって15〜30分間素練りし
ゴム100重量部に、膨張開始温度が120〜140
°Cかつ膨張最高温度が180〜220°Cのポリアク
リロニトリルメタアクリロニトリル共重合体を素材とす
る隔壁材中にイソブタンもしくはイソペンタンを内包し
たマイクロカプセルを0.2〜20重量部、硫黄20〜
60重量部、加硫遅延剤1〜6重量部、酸化マグネシウ
ム10〜20重量部、そして加硫促進剤1〜5重量部を
含有して 得られたゴム複合組成物にあり、加硫時の急速
な粘度上昇を防止するために加硫遅延剤を適量配合し、
また酸化マグネシウムと他の加硫促進剤の組み合わせで
加硫反応を抑制してマイクロカプセルの膨張と高度な加
硫を同時に行うことができる。特に、このゴム複合組成
物はゴムをロール素練りすることによって得られたもの
である。
【0007】本願請求項2記載の発明は、予めゴム10
0重量部にシャク解剤0.5〜4重量部を添加したもの
をバンバリーミキサーによって素練りした後に、膨張開
始温度が120〜140°Cかつ膨張最高温度が180
〜220°Cのポリアクリロニトリルメタアクリロニト
リル共重合体を素材とする隔壁材中にイソブタンもしく
はイソペンタンを内包したマイクロカプセルを0.2〜
20重量部、硫黄20〜60重量部、加硫遅延剤1〜6
重量部、酸化マグネシウム10〜20重量部、そして
硫促進剤1〜5重量部を含有して得られたゴム複合組成
物である。この組成物はゴムをバンバリーミキサーで
練りすることにより得られたもので、特にシャク解剤を
添加してムーニー粘度を低下させることで加硫時のムー
ニー粘度を低下させてマイクロカプセルの熱膨張を効率
的に行うことができる。
【0008】
【発明の実施の形態】本発明で使用するゴムとしては、
天然ゴム、ポリイソプレンゴム、ポリブタジエンゴム、
スチレン−ブタジエン共重合体ゴム、クロロプレンゴ
ム、エチレン−プロピレンゴムのようなエチレン−α−
オレフィン系共重合体ゴム、ニトリルゴム(NBR)、
水素化ニトリルゴム(H−NBR)に不飽和カルボン酸
金属塩を添加したもの、アルキル化クロロスルフォン化
ポリエチレン(ACSM)、クロロスルフォン化ポリエ
チレンゴム(CSM)等を主成分とし、これにカーボン
ブラックのような補強剤、充填剤、軟化剤、老化防止
剤、加硫助剤、硫黄のような加硫剤等が添加混合され
る。
【0009】本発明で使用するマイクロカプセルは、ポ
リアクリロニトリルメタアクリロニトリル共重合体を素
材とする隔壁材中にイソブタンもしくはイソペンタンを
内包したものである。この隔壁材は従来のポリアミド樹
脂、ポリウレタン樹脂、メタクリル酸メチル、塩化ビニ
リデン樹脂、ポリアクリロニトリル、ポリ塩化ビニリデ
ン・アクリロニトリル共重合体等に比べて耐熱性に優れ
ている。
【0010】このマイクロカプセルは、加硫前の混練
り、圧延などの諸工程でかかる温度で熱膨張してはなら
ないために膨張開始温度が120〜140°Cであり、
また加硫中に膨張したカプセルが破壊しないために膨張
最高温度が加硫温度より高く、180〜220°Cあ
る。即ち、上記マイクロカプセルは、加硫する前のムー
ニー粘度が低下した加硫誘導時間域に充分に熱膨張し、
充分に膨張したところでゴムが加硫する必要がある。こ
のマイクロカプセルは体積において元の大きさの約64
倍まで熱膨張する。マイクロカプセルが熱膨張する加硫
誘導時間は、温度140〜200°Cにおいて1〜10
分である。最も好ましい条件の目安としては、150°
Cでの加硫誘導時間が4〜7分になるようにゴム配合物
を設計する必要がある。
【0011】マイクロカプセルの添加量は、ゴム100
重量部に対して0.2〜20重量部添加であり、好まし
くは0.5〜5重量部である。20重量部を越えると、
引張強度、伸び等の機械的強度が低下して好ましくな
く、また0.2重量部未満ではゴム複合物を軽量化する
目的を達成することができない。
【0012】更に、本発明では補強材として短繊維を使
用してもよい。この短繊維としては、ポリエステル、ポ
リアミド、アラミド、ビニロン、綿等の有機繊維が使用
され、その長さは2〜10mmであり、また添加量はゴ
ム100重量部に対して2〜30重量部である。添加量
が2重量部未満の場合には、補強効果がなく、また30
重量部を越えると、短繊維同士が絡み合ってマイクロカ
プセルの熱膨張を阻止することになる。
【0013】加硫遅延剤は、加硫開始とともに起こる急
速な粘度上昇を阻止してマイクロカプセルの膨張を助け
るものであり、具体的には無水フタル酸、安息香酸、サ
リチル酸などの有機酸類、N−ニトロソフェニルアミ
ン、N−シクロヘキシルチオフタルイミドなどのニトロ
ソ化合物、そして燐酸トリアミド類などがある。上記加
硫遅延剤の添加量は、ゴム100重量部に対して1〜6
重量部であり、1重量部未満の場合には、マイクロカプ
セルの熱膨張不足のため、ゴム複合組成物の加硫物の表
面の凹凸が激しくて良品は得られない。一方、6重量部
を越えると、ムーニー粘度が低下する加硫誘導時間が長
すぎて、加硫反応を阻害する。
【0014】加硫促進剤としては、N−シクロヘキシル
ベンゾチアジルスルフェンアミド、N,N−ジエチル・
2−ベンゾチアジルスルフェンアミド、2−メルカプト
ベンゾチアゾール、2−メルカプトチアゾリン、2−メ
ルカプトイミダゾリン、ジフェニル・グアニジン、トリ
フェニル・グアニジン、チオハイドロピリジン、Zn−
ジメチル・ジチオカーバメート、Zn−ジエチル・ジチ
オカーバメート、テトラメチルチウラム・モノサルファ
イド、テトラメチルチウラム・ジサルファイド、その他
アルデヒド・アンモニア類、アルデヒド・アミン類、ア
ルキル・アミン類、ニトロソ類等などがあり、特に限定
されない。その添加量はゴム100重量部に対して1〜
5重量部であり、1重量部未満の場合には、ゴム複合組
成物の良好な加硫物が得らない。一方、5重量部を超
えると、加硫速度が大きすぎてマイクロカプセルの熱膨
張を阻害して、加硫物の表面の凹凸が激しくなり良品は
得られない。
【0015】シャク解剤は、ゴムをバンバリーミキサー
で素練りする場合に分子鎖を適度に切断し、ムーニー粘
度を低下させて、加硫時にマイクロカプセルを効率的に
熱膨張させるものである。その具体例としてジ・オルソ
・ベンズアミドフェニル・ジスルフィド、ペンタクロロ
・チオフェノール、ジキシリル・ジスルフィド、スルフ
ォネーテッド・ペトロニウム、ペンタクロロ・チオフェ
ノールの亜鉛塩等がある。
【0016】この添加量はゴム100重量部に対して
0.5〜4重量部であり、0.5重量部未満の場合に
は、粘度低下が不十分なためマイクロカプセルが十分に
膨張せず、ゴム複合組成物の加硫物の表面の凹凸が激し
くて良品は得られない。一方、4重量部を越えると、残
留したシャク解剤が加硫時に分子鎖を切断することによ
って加硫物性を低下させる。
【0017】本発明のゴム複合組成物を得る方法として
は、ゴムをロールにより素練りする場合とバンバリーミ
キサーにより素練りする方法がある。ロールにより素練
りする場合には、ゴムをロールで練った後、バンバリー
ミキサーによって素練りゴムとともにマイクロカプセ
ル、加硫遅延剤、酸化マグネシウム、必要に応じて添加
されるその他の充填剤、軟化剤、老化防止剤等を添加
し、その後硫黄そして加硫促進剤を混練りしてゴム組成
物を得る。
【0018】一方、バンバリーミキサーにより素練りす
る場合には、ゴムとシャク解剤とをバンバリーミキサー
で素練りした後、更に続けてマイクロカプセル、加硫遅
延剤、酸化マグネシウム、必要に応じて添加されるその
他の充填剤、軟化剤、老化防止剤等を添加して混練り
し、その後硫黄そして加硫促進剤を添加してゴム組成物
を得る。このようにして得られたゴム組成物をカレンダ
ーロール等のロールを用いてシートにした後、加硫す
る。加硫装置としては、モールド加熱、熱空気加熱、回
転ドラム式加硫機、射出成形機等を使用することができ
る。尚、混練り方法としては、バンバリーミキサー以外
にロール、ニーダー、押出機などを使用することができ
る。
【0019】
【実施例】以下、本発明を実施例により更に詳細に説明
する。 実施例1〜4、比較例1〜3(バンバリーミキサーによ
る素練) バンバリーミキサーによって天然ゴムとシャク解剤を素
練りした後、続けて同じバンバリーミキサーによりMg
O、ステアリン酸、マイクロカプセル、老化防止剤、加
硫遅延剤を添加し混練り、続いて硫黄と加硫促進剤を添
加してゴム配合物を得た。そして、温度を90〜100
°Cに保持したロールによりこのゴム配合物に硫黄を添
加して所定厚の未加硫ゴムシートを作製した。
【0020】得られた未加硫ゴムシートを150°Cに
調節したプレス機に20分間保存して所定倍率に膨張し
た厚さ5mmの加硫ゴムシートを得た。尚、未加硫ゴム
シートの厚さβの調製は、下記の式により決定される。 α(所定倍率)={(100−X)+64X}×0.9/100 β(所定厚さ)=5÷α X=マイクロカプセルの添加量(重量%)
【0021】膨張した5mm厚の加硫ゴムシートを約半
分の厚さにスライスしたものをJIS K6301に準
じて機械的特性を求め、また比重はJIS K6300
に準じて求めた。その結果を表1に示す。
【0022】
【表1】
【0023】この結果より、実施例のゴム複合組成物
は、所定量のマイクロカプセルや硫黄、加硫遅延剤、酸
化マグネシウム、加硫促進剤、そしてシャク解剤を含ん
でおり、加硫後の外観が良好で、比重が小さく、しかも
引張り強さ、伸び、曲げ弾性率や曲げ強さの物性値が高
く、高度に架橋していることが判る。他方、比較例では
マイクロカプセルの膨張不良により、凹凸の激しい面を
もった加硫物になった。
【0024】比較例4 実施例1と同じ組成物からなる厚さ5mm、幅10m
m、長さ90mmの加硫ゴムシートと、市販のポリエチ
レン発泡体を同様の寸法に切断した比較例4の試料の物
性値を比較した。この結果を表2に示す。尚、曲げ時の
回復性は両持ち梁(支点間距離64mm)の中央部に2
kgfの荷重をかけた後荷重を除き、試料形状の回復を
調べた。
【0025】
【表2】
【0026】これらの結果より、実施例のゴム複合組成
物は、ポリエチレン発泡体とほぼ同じ比重を有している
が、物性値において優れていることが判る。
【0027】実施例5〜6、比較例5〜6(ロールによ
る素練り) 予めロールによって天然ゴムと素練りした後、バンバリ
ーミキサーによりこの素練りゴムにMgO、ステアリン
酸、マイクロカプセル、老化防止剤、加硫遅延剤を添加
して混練りし、続けて硫黄と加硫促進剤を添加してゴム
配合物を得た。そして、温度を90〜100°Cに保持
したオープンロールによりこのゴム配合物に硫黄を添加
して所定厚の未加硫ゴムシートを作製した。
【0028】得られた未加硫ゴムシートを150°Cに
調節したプレス機に20分間保存して所定倍率に膨張し
た厚さ5mmの加硫ゴムシートを得た。得られた加硫ゴ
ムシート実施例1と同様にして機械的特性、比重を求
めた。その結果を表3に示す。
【0029】
【表3】
【0030】この結果、ロールによる素練りによっても
本実施例は加硫後の外観が良好で、比重が小さく、しか
も引張り強さ、伸び、曲げ弾性率や曲げ強さの物性値が
高く、高度に架橋していることが判る。他方、ロールに
よる素練り時間が短い比較例1ではマイクロカプセルの
膨張不良により、凹凸の激しい面をもった加硫物になっ
た。また比較例2では、ZnOを使用したために、比較
例1と同様に凹凸の激しい面をもった加硫物になった。
【0031】
【発明の効果】以上のように本願請求項1記載の発明で
は、予めロールによって15〜30分間素練りしたゴム
100重量部に、膨張開始温度が120〜140°Cか
つ膨張最高温度が180〜220°Cのポリアクリロニ
トリルメタアクリロニトリル共重合体を素材とする隔壁
材中にイソブタンもしくはイソペンタンを内包したマイ
クロカプセルを0.2〜20重量部、硫黄20〜60重
量部、加硫遅延剤1〜6重量部、酸化マグネシウム10
〜20重量部、そして加硫促進剤1〜5重量部を含有さ
せた得られたゴム複合組成物であり、加硫時の急速な粘
度上昇を防止するために加硫遅延剤を適量配合し、また
酸化マグネシウムと他の加硫促進剤の組み合わせで加硫
反応を抑制してマイクロカプセルの膨張と高度な加硫を
同時に行うことができ、軽量化を図るとともに高度に架
橋させ物性値を高めることができる。
【0032】本願請求項2記載の発明は、予めゴム10
0重量部にシャク解剤0.5〜4重量部を添加したもの
をバンバリーミキサーによって素練りした後に、膨張開
始温度が120〜140°Cかつ膨張最高温度が180
〜220°Cのポリアクリロニトリルメタアクリロニト
リル共重合体を素材とする隔壁材中にイソブタンもしく
はイソペンタンを内包したマイクロカプセルを0.2〜
20重量部、硫黄20〜60重量部、加硫遅延剤1〜6
重量部、酸化マグネシウム10〜20重量部、そして加
硫促進剤1〜5重量部を含有させて得られたゴム複合組
成物であり、シャク解剤を添加して加硫時のムーニー粘
度を低下させてマイクロカプセルの熱膨張を効率的に行
うことができ、軽量化を図るとともに高度に架橋させて
物性値を高めることができる。
フロントページの続き (58)調査した分野(Int.Cl.7,DB名) C08L 21/00 C08K 3/06 C08K 3/18 - 3/22 C08K 9/10

Claims (2)

    (57)【特許請求の範囲】
  1. 【請求項1】 予めロールによって15〜30分間素練
    りしたゴム100重量部に、膨張開始温度が120〜1
    40°Cかつ膨張最高温度が180〜220°Cのポリ
    アクリロニトリルメタアクリロニトリル共重合体を素材
    とする隔壁材中にイソブタンもしくはイソペンタンを内
    包したマイクロカプセルを0.2〜20重量部、硫黄2
    0〜60重量部、加硫遅延剤1〜6重量部、酸化マグネ
    シウム10〜20重量部、そして加硫促進剤1〜5重量
    部を含有して得られたことを特徴とするゴム複合組成
    物。
  2. 【請求項2】 予めゴム100重量部にシャク解剤0.
    5〜4重量部を添加したものをバンバリーミキサーによ
    って素練りした後に、膨張開始温度が120〜140°
    Cかつ膨張最高温度が180〜220°Cのポリアクリ
    ロニトリルメタアクリロニトリル共重合体を素材とする
    隔壁材中にイソブタンもしくはイソペンタンを内包した
    マイクロカプセルを0.2〜20重量部、硫黄20〜6
    0重量部、加硫遅延剤1〜6重量部、酸化マグネシウム
    10〜20重量部、そして加硫促進剤1〜5重量部を
    有して得られたことを特徴とするゴム複合組成物。
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