JP3941154B2

JP3941154B2 - ゴム組成物

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Publication number: JP3941154B2
Application number: JP12468297A
Authority: JP
Inventors: 貴徳荒川; 剛志昆野
Original assignee: Zeon Corp
Current assignee: Zeon Corp
Priority date: 1997-04-30
Filing date: 1997-04-30
Publication date: 2007-07-04
Anticipated expiration: 2017-04-30
Also published as: WO1998049227A1; JPH10298350A

Description

【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、耐油性及び耐熱性のバランスに優れ、金属と長時間接触して使用した場合に、金属と固着しないゴム製品の製造用に適したゴム組成物に関する。
【０００２】
【従来の技術】
従来から自動車のオイルフィルターパッキング、オイルホース等の用途に、アクリルゴム（ＡＣＭ）やアクリロニトリル−ブタジエン共重合ゴム（ＮＢＲ）を用いたゴム製品が使用されている。とくに、ＡＣＭは耐熱性及び耐油性に優れたゴムであり、自動車用のゴム製品として多用されている。
しかし、ＡＣＭのように耐熱性に優れたゴムであっても、高温雰囲気下、油の存在下に金属、特に鉄と接触して長時間使用された場合には金属と固着し、両者の剥離が困難となる場合が多く、このゴム製品を用いたパーツの点検や該ゴム製品の定期的交換に支障をきたしたり、該パーツの作動不良を招く等の問題が生じることがある。このような金属との固着を改善するためにリン酸エステル系可塑剤を配合することが知られている（特開平６−８８００５号公報、特開平８−２０７０２号公報、特開平８−４１２７１号公報など）。
【０００３】
一方、ＮＢＲはＡＣＭに比して耐熱性はやや劣るが、ＮＢＲを使用したゴム製品は、耐金属固着性に優れていることが知られており、さらに近年はゴム製品のコストダウン等の要請に応えるべくＡＣＭをＮＢＲで代替する試みがなされている。
【０００４】
【発明が解決しようとする課題】
しかしながら、ＮＢＲを用いたゴム製品も使用温度が高温となるとＡＣＭの場合のように金属固着が起きる場合があり、こような場合に前述のリン酸エステル系可塑剤を配合しても耐金属固着性は改善されなかった。
そこで、本発明者等は、さらに検討を重ね、ＮＢＲにエチレン−プロピレン共重合体ゴム（ＥＰＭ）を混合し、これに上記のリン酸エステル系可塑剤を添加すれば耐金属固着性が改善されることを見出し本発明に至った。
【０００５】
【課題を解決するための手段】
本発明によれば、ニトリル基含有不飽和共重合体ゴム５０〜９０重量％と、ヨウ素価が８０以下のニトリル基含有高飽和共重合体ゴム及びエチレン系高飽和共重合体ゴムから選択される少なくとも１種の高飽和ゴム１０〜５０重量％からなるゴム成分１００重量部に対して、リン酸エステル系可塑剤１〜２０重量部を配合してなることを特徴とするゴム組成物が提供される。
【０００６】
【発明の実施の形態】
次に発明の実施形態を挙げて本発明を詳細に説明する。
本発明で使用されるニトリル基含有不飽和共重合体ゴムは、アクリロニトリル、メタクリロニトリル等のニトリル基含有不飽和化合物と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−ペンタジエン等の共役ジエンの少なくとも１種とを共重合して得られるゴムである。また、上記以外の単量体以外に、上記の単量体と共重合可能な他の単量体をさらに共重合させることができる。他の単量体しては、例えば、スチレン、α−メチルスチレン、ビニルトルエン等の芳香族ビニル化合物；アクリル酸、メタクリル酸、マレイン酸、無水マレイン酸等の不飽和カルボン酸；メチルアクリレート、エチルアクリレート、ブチルアクリレート等のアクリル酸エステル；ビニルノルボルネン等が挙げられる。これらの単量体の使用量は、全単量体中に４０重量％以下が好ましく、さらに好ましくは１５重量％以下である。
【０００７】
ニトリル基含有不飽和共重合体ゴムとしては、例えば、アクリロニトリル−ブタジエン共重合ゴム、アクリロニトリル−ブタジエン−イソプレン共重合ゴム、アクリロニトリル−イソプレン共重合ゴム等が挙げられる。
該共重合体ゴム中のニトリル基含有不飽和化合物の含有量は、耐油性の要求から通常５〜６０重量％、好ましくは２０〜５０重量％である。ムーニー粘度（ＭＬ₁₊₄ ，１００℃）は、通常２０〜１５０の範囲、好ましくは４０〜９０の範囲である。
【０００８】
本発明で使用される高飽和ゴムは、ニトリル基含有高飽和共重合体ゴム及びエチレン系高飽和共重合体ゴムから選ばれる少なくとも一種であり、ヨウ素価は８０以下、好ましくは６０以下であり、ムーニー粘度（ＭＬ₁₊₄，１００℃）は１５〜２００、好ましくは３０〜１５０のゴムである。
ニトリル基含有高飽和共重合体ゴムは、例えば、上記のニトリル基含有不飽和共重合体ゴム中の共役ジエン単位を水素化したものが挙げられる。
【０００９】
エチレン系高飽和共重合体ゴムは、エチレンとα−オレフィンとの、又はこれらと非共役ジエンとの共重合体ゴムであって、実質的に飽和型の共重合体ゴムである。その代表例は、エチレン−プロピレン共重合体ゴム、エチレン−プロピレン−非共役ジエン三元または多元共重合体ゴム、エチレン−プロピレン−１−ブテン−非共役ジエン共重合体ゴム、エチレン−１−ブテン−非共役ジエン共重合体ゴムなどのエチレンと炭素数が３〜１４のα−オレフィンを主成分とするエラストマーまたはこれらの混合物である。なかでも、好ましいものは、エチレン−プロピレン−非共役ジエン三元共重合体ゴム（ＥＰＤＭ）である。
【００１０】
ここで、非共役ジエンとしては、例えば、ジシクロペンタジエン、１，４−ヘキサジエン、シクロオクタジエン、メチレンノルボルネン、５−エチリデン−２−ノルボルネンなどが用いられ、これらのうち、ジシクロペンタジエン及び５−エチリデン−２−ノルボルネンを第三成分とする共重合体が好ましい。
【００１１】
これらのエチレン系高飽和共重合体ゴムでは、エチレン単位／α−オレフィン単位（モル比）は、５０／５０〜９０／１０、好ましくは６０／４０〜８４／１６の割合であり、（エチレン単位＋α−オレフィン単位）／非共役ジエン単位（三元あるいは多元共重合体の場合）（モル比）は、通常９８／２〜９０／１０、好ましくは９７／３〜９４／６である。
【００１２】
本発明で使用されるリン酸エステル系可塑剤は、リン酸エステル系化合物の中、通常、ＮＢＲ等の可塑剤として従来から用いられているものであり、例えば、トリメチルホスフェート、トリブチルホスフェート、トリ−（２−エチルヘキシル）ホスフェート、トリブトキシエチルホスフェート、トリフェニルホスフェート、トリクレジルホスフェート、クレジル・ジフェニルホスフェート、トリトリルホスフェート、トリキシリルホスフェート、ジフェニル・キシレニルホスフェート、アルキルアリルホスフェート等が挙げられる。これらは、１種又は２種以上で使用することができる。
リン酸エステル系可塑剤の使用量は上記のゴム成分１００重量部に対して１〜２０重量部、好ましくは５〜１５重量部である。１重量部未満では耐金属固着性は改善されず、２０重量部を超えるとゴム製品の加硫物性、特に強度特性が低下するので好ましくない。
【００１３】
また、本発明においては、リン酸エステル系可塑剤とともに他のリン含有化合物を使用することによって耐金属固着性を更に改良することができる。他のリン含有化合物としては、例えば、トリス（ノニルフェニル）ホスファイト、ジフェニルイソオクチルホスファイト、フェニルジイソオクチルホスファイト、
４，４′−イソプロピリデン−ジフェノールアルキリホスファイト等の亜リン酸エステル系化合物、ジメチルメチルホスフォネート等のエーテル型リン酸エステル系化合物等が挙げられる。これらの化合物は、ゴム成分１００重量部に対して、好ましくは１〜２０重量部、さらに好ましくは５〜１５重量部の範囲で使用することができる。
【００１４】
本発明のゴム組成物は、上記のニトリル基含有不飽和共重合体ゴムとヨウ素価が８０以上の高飽和ゴムをゴム成分とし、これにリン酸エステル系可塑剤を配合してなるものである。
耐熱性及び耐油性の要求からゴム成分は、ニトリル基含有不飽和共重合体ゴム５０〜９０重量％、高飽和ゴム１０〜５０重量％、好ましくは前者が６０〜８０重量％、後者が４０〜２０重量％である。
尚、高飽和ゴムとしてニトリル基含有高飽和共重合体ゴムとエチレン系高飽和共重合体ゴムとを併用する場合には、耐油性と耐熱性をバランスさせるうえから、ニトリル基含有高飽和共重合体ゴム／エチレン系高飽和共重合体ゴム（重量比）は、好ましくは６０／４０〜４０／６０、さらに好ましくは５０／５０の割合である。
【００１５】
本発明のゴム組成物には、必要に応じて、ゴム分野で使用される通常の他の配合剤、例えば、硫黄系加硫剤または有機過酸化物加硫剤、加硫助剤、補強剤（カーボンブラック、シリカ、タルクなど）、充填剤（炭酸カルシウム、クレー、など）、リン酸エステル系可塑剤以外の可塑剤、プロセス油、酸化防止剤、オゾン劣化防止剤、着色剤などを配合することができる。
【００１６】
硫黄系加硫剤としては、粉末硫黄、硫黄華、沈降性硫黄、コロイド硫黄、表面処理硫黄、不溶性硫黄などの硫黄；塩化硫黄、二塩化硫黄、モルホリン・ジスルフィド、アルキルフェノール・ジスルフィド、Ｎ，Ｎ′−ジチオ−ビス（ヘキサヒドロ−２Ｈ−アゼノピン−２）、含リンポリスルフィド、高分子多硫化物などの含硫黄化合物；テトラメチルチウラムジスルフィド、ジメチルジチオカルバミン酸セレン、２−（４′−モルホリノジチオ）ベンゾチアゾールなどを加硫促進剤として使用することができる。
硫黄系加硫剤の使用量は、とくに制限されないが、通常、ゴム成分１００重量部に対して硫黄として０．１〜５重量部、好ましくは０．１〜３重量部である。
【００１７】
さらに、これらの硫黄系加硫剤とともに、亜鉛華、ステアリン酸などの加硫助剤；グアニジン系、アルデヒド−アミン系、アルデヒド−アンモニア系、チアゾール系、スルフェンアミド系、チオ尿素系、ザンテート系などの加硫促進剤を使用することができる。
これらの使用量もとくに制限されず、ゴム成分１００重量部に対して、加硫助剤は０．１〜５重量部の範囲で、加硫促進剤は０．１〜５重量部の範囲で使用される。
【００１８】
有機過酸化物加硫剤としては、例えば、ジクミルパーオキサイド、クメンヒドロパーオキサイド、ｔ−ブチルクミルパーオキサイド、ジ−ｔ−ブチルパーオキサイド、１，３−及び１，４−ビス（ｔ−ブチルパーオキシイソプロピル）ベンゼン、１，１−ジ−ｔ−ブチルパーオキシ−３，３−トリメチルシクロヘキサン、４，４−ビス−（ｔ−ブチル−パーオキシ）−ｎ−ブチルバレレート、２，５−ジメチル−２，５−ジ−ｔ−ブチルパーオキシヘキサン、２，５−ジメチル−２，５−ジ−ｔ−ブチルパーオキシヘキシン−３、１，１−ジ−ｔ−ブチルパーオキシ−３，５，５−トリメチルシクロヘキサン、ｐ−クロロベンゾイルパーオキサイド、ｔ−ブチルパーオキシイソプロピルカーボネート、ｔ−ブチルベンゾエート等が挙げられる。
有機過酸化物加硫剤の使用量は、ゴム成分１００重量部に対して０．０１〜１０重量部、好ましくは０．１〜５重量部である。
【００１９】
また、上記の有機過酸化物加硫剤とともに加硫助剤として、トリメチロールプロパントリメタクリレート、ジビニルベンゼン、エチレンジメタクリレート、トリアリルイソシアヌレートなどの多官能性化合物などが用いられる。これらの使用量は、ゴム成分１００重量部に対して、通常０．５〜２０重量部の範囲である。
【００２０】
尚、本発明のゴム組成物には、必要に応じて、上記のゴム成分とアクリルゴム、フッ素ゴム、スチレン−ブタジエン共重合体ゴム、天然ゴム、ポリイソプレンゴムなどを組み合わせて使用することができる。
上記のゴム成分とともに他のゴムを併用する場合には、上記以外の加硫剤として、例えば、金属石けん／硫黄系加硫剤、トリアジン／ジチオカルバミン酸塩系化合物、ポリカルボン酸／オニウム塩系化合物、ポリアミン系化合物（ヘキサメチレンジアミン、トリエチレンジアミン、トリエチレンテトラミン、ヘキサメチレンジアミンカルバメート、エチレンジアミンカルバメートなど）を必要に応じて併用することができる。
【００２１】
本発明のゴム組成物の製造方法はとくに限定されないが、通常は、ゴム成分、リン酸エステル系可塑剤、各種配合剤などをロール、バンバリー、ニーダーなどの通常の混合機を用いて混練・混合することによって製造することができる。
【００２２】
本発明のゴム組成物を用いたゴム製品は、良好な耐金属固着性と良好な耐熱性、耐油性、耐候性などを有するので、本発明のゴム組成物は各種シール材、ベルト類、ホース類、ダイヤフラム、その他の自動車用ゴム製品などの製造に有用である。とくに、高温雰囲気下、油中で金属と接触して使用する用途における耐金属固着性に優れたゴム製品の製造に好適である。
【００２３】
具体的には、Ｏ−リング、ガスケット、オイルシール、フレオンシールなどの各種シール材の製造に好適であり、さらに、自動車用Ｖベルト、ポリ・リブベルト、歯付き電動ベルトなどのベルト類；自動車用パワーステアリングホース、建設機械など各種機械の油圧ホースなどの高圧耐油ホース、自動車用燃料ホースなどのホース類；ロール類；油井、ガス井で使用される各種ゴム製品〔パッカー、ブローアウトプリベンダー（ＢＯＰ）、バイブプロテクターなど〕；各種ダイアフラム、自動車用クラッチ板及びブレーキシュー（これらはフェノール樹脂またはエポキシ樹脂などの熱可塑性樹脂とその他の配合剤とブレンドして成形される）などを始めとして、各種防振ゴム、電気製品、自動車部品、工業用品、はきものなど広範囲のゴム製品の製造に使用することができる。
【００２４】
【実施例】
次に実施例及び比較例を挙げて本発明を具体的に説明する。以下の実施例及び比較例においては特に断りのない限り、部及び％は重量基準である。また、金属固着性は下記の方法で、加硫物性及び耐油性はＪＩＳＫ６３０１に従って測定した。
【００２５】
金属固着性試験
（１）加硫ゴム試験片（３０ｍｍ×５０ｍｍ×２ｍｍ）と、鉄板（SAE1020)（３０ｍｍ×６０ｍｍ×２．５ｍｍ）とを重ね合わせ、ＪＩＳＫ６３０１の圧縮永久ひずみ試験用の圧縮装置を使用して加硫ゴム試験片を２０％圧縮し、鉄板と加硫ゴム試験片との積層体を調製する。
（２）上記の積層体をエンジンオイル（トヨタ社製キャッツスクリーンＳＧ）が充填された容器中に浸漬し、容器を密閉する。この密閉器を１５０℃のギヤオーブン中に７０時間静置する。
（３）次いで、積層体を取り出し、ＪＩＳＫ６３０１の９０度剥離試験に準じて剥離強度を測定する。測定結果は平均剥離荷重（ｇｆ／ｃｍ）で示す。値が小さい方が金属との固着性が低いことを示す。
【００２６】
加硫物性
引張り強さ、１００％引張り応力はＭＰａで、伸びは％で、硬さはＪＩＳＡで表示した。
耐油性
６０℃のフュエルＣ（燃料油Ｃ）に試験片を７２時間浸漬した後の体積変化率をｖｏｌ％で表示した。
【００２７】
実施例１〜５、比較例１〜３
ＮＢＲ、水素化ＮＢＲ及びＥＰＤＭを用い、表１に示す配合処方に従い、ゴム成分と各配合剤とをロールを用いて混練してゴム組成物を作製した。各ゴム組成物を１６０℃で２０分プレス加硫し、加硫物性測定用の２ｍｍ厚さのシートを得、加硫物性を測定した。又、同じ加硫条件で金属固着性試験用の試験片を作製し、金属固着性を評価した。以上の結果を表１に示す。
【００２８】
【表１】

【００２９】
（注）
（＊１）日本ゼオン社製ＮｉｐｏｌＤＮ３０２
（結合アクリロニトリル量２７．５％、ムーニー粘度６３）
（＊２）日本ゼオン社製ＮｉｐｏｌＤＮ４０７
（結合アクリロニトリル量２２％、ムーニー粘度６０）
（＊３）日本ゼオン社製ＺＥＴＰＯＬ２０００
（結合アクリロニトリル量３６．０％、ヨウ素価２８、ムーニー粘度８０）
（＊４）日本ゼオン社製ＺＥＴＰＯＬ２０３０Ｌ
（結合アクリロニトリル量３６．０％、ヨウ素価５６、ムーニー粘度５８）
（＊５）出光ＤＳＭ社製Ｋ−３１４
（ムーニー粘度３３、エチレン含量５２％）
（＊６）三井石油化学社製ＥＰＴ００４５
（ムーニー粘度４０、エチレン含量４８％）
（＊７）１，３−ビス（ｔ−ブチルパーオキシイソプロピルベンゼン）
（＊８）２−メルカプトベンズイミダゾール亜鉛塩／４，４′−ビス（α，α−ジメチルベンジルジフェニルアミン）＝１／３
（＊９）トリフェニルホスフェート
（＊１０）トリメリット酸ノニルエステル／アジピン酸エーテルエステル＝１／１
【００３０】
表１の結果から、ＮＢＲと水素化ＮＢＲまたは、ＥＰＤＭをゴム成分として含有するゴム組成物にリン酸エステル系可塑剤を配合した本発明のゴム組成物は、金属固着性試験における平均剥離荷重が著しく低減され、耐金属固着性が大幅に改善されることがわかる。
一方、ＮＢＲをゴム成分とするゴム組成物にリン酸エステル系可塑剤を配合した場合には、平均剥離荷重は著しく大きい値を示し、耐金属固着性が不良であることを示している。
【００３１】
【発明の効果】
以上の本発明によれば、優れた耐金属固着性及び耐熱性、耐油性を有するゴム製品の製造が可能である。
本発明のゴム組成物は、とくに、高温雰囲気下、油の存在下に金属と接触して使用される各種シール材、ベルト類、ホース類、ダイヤフラム、その他の自動車用ゴム製品の製造に有用である。
【００３２】
本発明の請求項１に係るゴム組成物の具体的な実施態様は以下のとおりである。
（１）高飽和ゴムが、ニトリル基含有不飽和共重合体ゴムを水素化したもの、及びエチレンとα−オレフィンと、または、これらと非共役ジエンとの共重合体ゴムから選ばれるものである。
（２）ニトリル基含有不飽和共重合体ゴムが、ニトリル基含有不飽和化合物と共役ジエンとの共重合体ゴムである。
（３）ニトリル基含有不飽和共重合体ゴムが、アクリロニトリル−ブタジエン共重合体ゴムである。
（４）ニトリル基含有不飽和共重合体ゴムの結合ニトリル基含有不飽和化合物量が５〜６０重量％である。
（５）ニトリル基含有不飽和共重合体ゴムのムーニー粘度が２０〜１５０である。
（６）リン酸エステル系可塑剤が、トリメチルホスフェート、トリブチルホスフェート、トリ−（２−エチルヘキシル）ホスフェート、トリブトキシエチルホスフェート、トリフェニルホスフェート、トリクレジルホスフェート、クレジル・ジフェニルホスフェート、トリトリルホスフェート、トリキシリルホスフェート、ジフェニル・キシレニルホスフェートまたはアルキルアリルホスフェートである。

Claims

ニトリル基含有不飽和共重合体ゴム５０〜９０重量％と、ヨウ素価が８０以下のニトリル基含有高飽和共重合体ゴム及びエチレン系高飽和共重合体ゴムから選択される少なくとも１種の高飽和ゴム１０〜５０重量％からなるゴム成分１００重量部に対して、リン酸エステル系可塑剤１〜２０重量部を配合してなることを特徴とするゴム組成物。
前記高飽和ゴムが、ヨウ素価が８０以下のニトリル基含有高飽和共重合体ゴムである請求項１に記載のゴム組成物。
前記エチレン系高飽和共重合体ゴムが、エチレン−プロピレン−非共役ジエン三元共重合体ゴムである請求項１に記載のゴム組成物。
前記ニトリル基含有高飽和共重合体ゴムと前記エチレン系高飽和共重合体ゴムとを、ニトリル基含有高飽和共重合体ゴム／エチレン系高飽和共重合体ゴムで６０／４０〜４０／６０（重量比）で併用する請求項１に記載のゴム組成物。
加硫剤を配合してなる請求項１〜４の何れか１項に記載のゴム組成物。
請求項５に記載のゴム組成物を、加硫してなることを特徴とする加硫ゴム。
油中で金属と接触して使用される請求項６に記載の加硫ゴム。