JP5371225B2

JP5371225B2 - ゴム発泡体及びその製造方法

Info

Publication number: JP5371225B2
Application number: JP2007274404A
Authority: JP
Inventors: 環鎌中; 明佐々木
Original assignee: Toyo Quality One Corp
Current assignee: Toyo Quality One Corp
Priority date: 2007-09-21
Filing date: 2007-09-21
Publication date: 2013-12-18
Anticipated expiration: 2027-09-21
Also published as: JP2009074014A

Description

本発明は、ゴム発泡体に関し、詳しくは低密度であって、耐候、耐熱性に優れ、エアーシール材、止水材、さらに吸音材として好適に用いることが出来る低密度ゴム発泡体及びその製造方法に関する。

各種の産業製品において、断熱、吸音、止水等を目的とした部材の隙間を充填するためのシール材として、ウレタン、ポリエチレン等の各種樹脂発泡体やゴム発泡体が広く用いられている。ウレタン、ポリエチレン等の各種樹脂発泡体は低密度であるという長所をもつが、発泡体となったウレタンは耐候性が低く、ポリエチレン等は耐熱性が低いという短所がある。一方、ゴム発泡体は、前記樹脂発泡体のシール材と比べて耐候、耐熱性に優れている長所をもつが高密度であるという短所をもっている。このように、それぞれ異なる特性や密度を持っているため、用途に応じて使い分けられている。

一般的なゴム発泡体の製造方法としては、金型を用いたバッチ発泡の「加圧発泡法」と、金型を用いずにオーブン内で連続発泡させる「常圧発泡法」が知られている。このうちの常圧発泡法によって製造されるゴム発泡体の密度は、５０〜２００ｋｇ／ｍ^３であり（特許文献１参照）、これはシール材分野においては高密度のものであった。そのため、耐候、耐熱性に優れたゴム発泡体の低密度化が望まれている。

また、特定のエチレン・α−オレフィン・非共役ジエン共重合ゴム等からなるゴム発泡体組成物を過酸化物架橋により発泡させる方法がある（特許文献２参照）。このとき発泡倍率は５〜５０倍であり、２０〜２００ｋｇ／ｍ^３の密度を有するゴム発泡体が得られることが知られている。

特開２００３−４１０３８号公報特開２００５−７５９６４号公報

しかしながら、常圧発泡法においては上記特許文献１の技術を用いて高密度にしようとすると、発泡剤を多く添加して発泡させると膨張力が強すぎて発泡体が割れてしまい、成形自体が困難となり、実際には密度７０〜８０ｋｇ／ｍ^３程度が限界であった。
また、上記特許文献２に開示される過酸化物架橋法による発泡は、窒素雰囲気下で行い、反応系から酸素を完全に除去しておく必要がある等、特別な発泡設備が必要で非常にコストがかかるという問題があった。

そこで、本発明は、特別な発泡設備を用いることなく、常圧発泡法を用いて、ウレタンやポリエチレン等の樹脂発泡体と同等の密度でありながら、耐候、耐熱性に優れた従来のものよりも低密度のゴム発泡体及びその製造方法を提供することを目的とする。

本発明のうち、第一の発明は、ゴム成分としてエチレン−プロピレン−ジエンゴム（ＥＰＤＭ）とオレフィン系樹脂としてエチレン−酢酸ビニル共重合体（ＥＶＡ）と発泡剤と架橋剤を含有するゴム発泡体であって、前記ＥＰＤＭと前記ＥＶＡのブレンド比が９５／５〜６０／４０であり、密度が２０〜５０ｋｇ／ｍ^３であることを特徴とするゴム発泡体に係るものである。

本発明のうち、第二の発明は、ゴム成分としてエチレン−プロピレン−ジエンゴム（ＥＰＤＭ）とオレフィン系樹脂としてエチレン−酢酸ビニル共重合体（ＥＶＡ）と発泡剤と架橋剤を、前記ＥＰＤＭと前記ＥＶＡのブレンド比を９５／５〜６０／４０として配合混練りし、シート状に押し出し成形した後、常圧で加熱し架橋発泡させることを特徴とするゴム発泡体の製造方法に係るものである。

本発明において、前記ゴム成分としては、イソプレンゴム（ＩＲ）、イソブチレン−イソブチレンゴム（ＩＩＲ）、エチレン−プロピレンゴム（ＥＰＭ）、エチレン−プロピレン−ジエンゴム（ＥＰＤＭ）、ブタジエンゴム（ＢＲ）、ニトリルブタジエンゴム（ＮＢＲ）、スチレンブタジエンゴム（ＳＢＲ）、天然ゴム（ＮＲ）、１，２−ＢＲ、シリコーンゴムのうちの少なくとも一種を使用することが好ましい。

本発明において、前記オレフィン系樹脂成分としては、ポリエチレン（ＰＥ）、ポリプロピレン（ＰＰ）、エチレン−酢酸ビニル共重合体（ＥＶＡ）、ポリブチレン（ＰＢ）、ポリエチレンサクシネート（ＰＳ）、ポリビニルアルコール（ＰＶＡ）のうちの少なくとも一種を使用することが好ましい。

本発明において、前記発泡剤としては、ジニトロソペンタジエンテトラミン（ＤＰＴ）、アゾジカルボンアミド（ＡＤＣＡ）、４，４’−オキシビスベンゼンスルホニルヒドラジド（ＯＢＳＨ）、重炭酸ナトリウムのうち少なくとも一種を選択し、ゴム成分１００質量部に対して２０〜６５質量部使用することが好ましい。

特別な発泡設備を用いることなく、設備が簡便で連続発泡させることが可能な常圧発泡法により得られるゴム発泡体で、従来のものよりも低密度であり、コストの低減化が可能で、ウレタンやポリエチレン等の樹脂発泡体のシール材と同等の密度でありながら耐候、耐熱性に優れるゴム発泡体及びその製造方法を提供することが可能である。

本発明のゴム発泡体におけるゴム成分とオレフィン系樹脂の質量部でのブレンド比は、９５／５〜６０／４０であり、９０／１０〜６０／４０が好ましく、さらには８５／１５〜６５／３５が好ましく、８０／２０〜７０／３０が最も好ましい。オレフィン系樹脂のブレンド比が５％に満たないと、密度が２０〜５０ｋｇ／ｍ^３のゴム発泡体にならず、オレフィン系樹脂のブレンド比が４０％を超えると、低密度のゴム発泡体が得られるが、ゴム成分割合の低下とともに耐候、耐熱性が低下し、本願の目的のゴム発泡体とならない。また、密度が５０ｋｇ／ｍ^３を超えると、低密度化の要望に応えられず、２０ｋｇ／ｍ^３未満では耐候、耐熱性が低下し、本願の目的のゴム発泡体とならない。したがって、本発明の発泡体の密度範囲である２０〜５０ｋｇ／ｍ^３のうち、２３〜４５ｋｇ／ｍ^３がより好ましく、２５〜４０ｋｇ／ｍ^３が最も好ましく、耐候、耐熱性に優れる低密度のゴム発泡体になる。

本発明のゴム発泡体の製造方法は、ゴム成分とオレフィン系樹脂と発泡剤と架橋剤を配合混練りし、シート状に押し出し成形した後加熱し架橋発泡する常圧発泡法を用いる。このとき、ゴム成分とオレフィン系樹脂のブレンド比は、９５／５〜６０／４０であり、９０／１０〜６０／４０が好ましく、さらには８５／１５〜６５／３５が好ましく、８０／２０〜７０／３０が最も好ましい。後述するが、このブレンド比において発泡させることで、低密度のゴム発泡体を成形性よくつくることができる。

本発明で用いるゴム成分は、イソプレンゴム（ＩＲ）、イソブチレン−イソブチレンゴム（ＩＩＲ）、エチレン−プロピレンゴム（ＥＰＭ）、エチレン−プロピレン−ジエンゴム（ＥＰＤＭ）、ブタジエンゴム（ＢＲ）、ニトリルブタジエンゴム（ＮＢＲ）、スチレンブタジエンゴム（ＳＢＲ）、天然ゴム（ＮＲ）、１，２−ＢＲ、シリコーンゴム等が挙げられ、この中の少なくとも一種を使用する。このうち、ＩＲ、ＩＩＲ、ＥＰＤＭ、シリコーンゴム等は耐候、耐熱性の観点からシール材用として好ましく、成形加工のしやすさからＥＰＤＭが特に好ましい。

本発明で用いるオレフィン系樹脂は、ポリエチレン（ＰＥ）、ポリプロピレン（ＰＰ）、エチレン−酢酸ビニル共重合体（ＥＶＡ）、ポリブチレン（ＰＢ）、ポリエチレンサクシネート（ＰＳ）、ポリビニルアルコール（ＰＶＡ）等が挙げられ、この中の少なくとも一種を使用する。このうち、柔軟性及び伸びに優れているＥＶＡや粘度を下げるＰＥ等を用いることが好ましい。中でもＥＶＡは、ゴム成分に少量添加するだけで、柔軟性、発泡追従性を与えられるため、発泡倍率の高い発泡体を得るときの割れ防止に効果的である。ただし、酢酸ビニルの含有量が多すぎると軟化しすぎ、発泡調整が困難となることがあるため、ＥＶＡ中のポリエチレンと酢酸ビニルの含有量比（ｗｔ％）が９９／１〜７０／３０が好ましく、また、９５／５〜８０／２０がより好ましく、９３／７〜９０／１０がさらに好ましい。

ここで本発明の製造方法においてゴム成分とオレフィン系樹脂とのブレンド比は９５／５〜６０／４０であり、９０／１０〜６０／４０が好ましく、さらには８５／１５〜６５／３５が好ましく、８０／２０〜７０／３０が最も好ましい。オレフィン系樹脂のブレンド比が５％に満たないと、混練り工程においてゴム発泡体の粘度が高すぎるため、組成物を効率よく練り合わせることが困難であり、また、低密度の発泡体にならない。一方、オレフィン系樹脂のブレンド比が４０％を超えると、オレフィン系樹脂同士が塊を形成する傾向があり、混練り工程におけるゴム成分への分散性が低下して、ゴム成分とうまく混ざらず、耐候性の弱いものとなり本願の目的を果たさない。
このブレンド比を上記の範囲内にすることによって、架橋発泡中のゴム発泡体に柔軟性、発泡追従性を与え、その粘度を下げる効果が働き、高発泡させたときに起こるゴム発泡体の割れ等の成形不良を防止することができる。

本発明で用いる発泡剤としては、従来公知の有機系発泡剤、無機系発泡剤を使用することができ、ジニトロペンタジエンテトラミン（ＤＰＴ）、アゾ系化合物のアゾジカルボンアミド（ＡＤＣＡ）、ヒドラジン系化合物の４，４′−オキシビスベンゼンスルホニルヒドラジド（ＯＢＳＨ）、重炭酸ナトリウム等を挙げることができる。これらの発泡剤のうち、分解時に生じる発熱量と発泡ガス量のバランスがよく、発泡分解温度の調整がし易い点からＡＤＣＡが特に好ましい。

前記発泡剤の配合量は、ゴム成分の軟らかさにもよるため一概にはいえないが、前記ゴム成分１００質量部に対して、２０〜６５質量部であり、２１〜６０質量部が好ましく、さらには２３〜５５質量部が好ましい。発泡剤の使用量が少なすぎると高発泡倍率品を得にくい。一方、発泡剤の使用量が多すぎると発泡体が割れや裂けを起こし、成形自体が困難となりやすい。本願の目的を果たす低密度のゴム発泡体を得るために発泡剤の量を上記の範囲内にすることが好ましい。

ここで、ゴム発泡体では、発泡剤の粒径が小さいものを用いると、発泡剤の表面積が大きいため熱が伝わりやすく、架橋中に早く発泡させることができ、ゴム発泡体のセル（気泡）数を少なくすることができる。本発明においてゴム発泡体のセル（気泡）数を６０〜１０個／２５ｍｍとすることが好ましい。本発明において、セル（気泡）数とは、ＪＩＳＫ６７６７：１９９９に規定される発泡体の２５ｍｍ当たりのセル（気泡）数である。
ここで、ゴム発泡体のセル（気泡）数を３０〜１３個／２５ｍｍがより好ましく、さらに好ましくは２５〜１５個／２５ｍｍ、最も好ましくは２３〜１６個／２５ｍｍとすることにより吸音効果を向上させることができる。具体的には、発泡剤の粒径が１５μｍ〜３μｍが好ましく、さらには好ましくは１０〜５μｍを用いることにより吸音効果を向上させたゴム発泡体セル（気泡）数に調整することができる。

本発明で用いる架橋剤としては、硫黄、ｐ−キノンジオキシム系、から少なくともひとつを使用する。

本発明のゴム発泡体の製造においては、必要に応じて前記各成分の他に充填剤、軟化剤、加硫促進剤、発泡助剤各種を添加することができる。

本発明で用いる充填剤としては、炭酸カルシウム、クレー、タルク、水酸化アルミニウム、水酸化マグネシウム、シリカ等公知のものを使用することができる。

本発明で用いる軟化剤としては、可塑剤、プロセスオイル、パラフィンワックス、流動パラフィン、ロジン、クマロン樹脂、ポリブデン、アスファルト等公知のものを使用するゴムとの相溶性が良いものを選択して使用すればよい。

本発明で用いる加硫促進剤としては、硫黄加硫の場合、チアゾール系、ジチオカルバミン酸塩系、チオウレア系、ジチオホスファイト系、チウラム系等公知のものを使用することができる。

前記発泡剤においてＡＤＣＡを使用する場合には、酸化亜鉛、ステアリン酸亜鉛、尿素等の公知の発泡助剤を使用することで発泡剤分解温度を下げることができる。

その他の成分としては、従来公知のものが使用できる。例として、分散剤、スコーチ防止剤、着色剤、補強剤、酸化防止剤等が挙げられる。

このようにして得られる本発明のゴム発泡体は、常圧発泡法であるにもかかわらず、割れや裂け等を起こさずに２０〜５０ｋｇ／ｍ^３の低密度のゴム発泡体を製造することが可能となる。これにより、ウレタンやポリエチレン等のシール材と同等の低密度でありながら、耐候、耐熱性に優れるゴム発泡体となる。

以下、本発明の実施例１〜６に係るゴム発泡体について、比較例１〜２に係るゴム発泡体とともに説明するが、本発明はこれらの実施例に限定されない。なお、表１に示す配合組成物の単位は、質量部である。
（ゴム発泡体の製造方法）
表１の配合組成物において、ニーダーにて混練（１１０℃×２０分）し、これをゴム用押し出し機にて厚さ８ｍｍのシートに成形した。次に、このシートを１７０℃の加熱炉にて２０分架橋発泡加硫し、厚み３０ｍｍのゴム発泡体を得た。得られたゴム発泡体は圧縮ロールを通すことによりクラッシングし、独立気泡を破壊して連続気泡化させた後、スキンを取り除き１０ｍｍのスライス品を得た。

（ゴム発泡体の試験方法）
続いて、得られたゴム発泡体スライス品の発泡状態の評価は、
割れが無く、表面も美麗である場合は◎、割れや破れが無い場合は○、小さな割れ、裂けがある場合は△、大きな割れ、裂けがある場合は×とした。
また、ゴム発泡体スライス品の物理特性（密度（発泡体重量／発泡体体積：ｋｇ／ｍ^３）、機械強度（引張り強度：ｋＰａ、伸び：％、引裂き強度：Ｎ／ｃｍ、２５ｍｍ当たりのセル（気泡）数、ＪＩＳＫ６７６７：１９９９に準拠））を測定した。それらの結果を表１に示す。

次に、実施例５のスライス品と、このゴム発泡体と同等の密度であるウレタン発泡体及びポリエチレン発泡体を用いて行なった耐熱性試験、耐候性試験、熱収縮試験の結果を表２に示す。
なお、耐熱性試験、耐候性試験は、１０×１００×３００ｍｍのサンプルを次の環境下に所定時間放置し、取り出し１時間後の伸びを測定し、どの程度物性が保持されているかを判断した。（伸びはＪＩＳＫ６７６７：１９９９に準拠）
このとき、保持率が１００〜１２０％を◎、９０〜９９％を○、８０〜８９％を△、７０〜７９％を×と表した。
耐熱試験は１００℃のオーブンに５００時間放置したサンプルを、耐候試験はブラックパネル温度６３℃、降雨サイクル６０分中１２分間のサンシャインカーボンウェザーメーターにて５００時間放置したサンプルを用いた。
熱収縮性試験は、ＪＩＳＫ６７６７：１９９９に準拠し、温度を１００℃、加熱時間を５００時間として測定した。このとき、収縮率が−５％〜０％を○、−２０％〜−１１％を×と表した。

また、実施例１と実施例２のゴム発泡体スライス品の吸音性能を、ＩＳＯ１０５３４−２に準拠してリオン（株）社製垂直入射音響計測器９３０１型を用いて測定した。その結果を図１に示す。

上記の表１の結果より、本発明に従う実施例１〜６のゴム発泡体は、ゴム成分とオレフィン系樹脂のブレンド比を本発明の範囲内とすることで、発泡状態が良好であり、低密度のゴム発泡体となることが分かった。
しかし、比較例１の処方では、発泡中に一部破れが発生し、比較例２の処方ではゴム発泡体の割れがひどく、本願の目的のゴム発泡体は得られなかった。
また、表２の結果より、ウレタン発泡体とポリエチレン発泡体は、耐候、耐熱性に劣るものであったが、本願発明品のゴム発泡体は、いずれの試験結果からも耐候、耐熱性に優れるものであることが分かった。
さらに図１の結果から、発泡剤の粒径が小さいものを用いると、発泡体の２５ｍｍあたりのセル数が少なくなり、吸音特性が良好となることが明らかになった。

実施例及び比較例に用いた成分
ゴム成分１；ＥＰＤＭ：ＪＳＲ（株）社製、商品名：ＥＰ−６５
ゴム成分２；ＥＰＤＭ：ＪＳＲ（株）社製、商品名：ＥＰ−２１
ゴム成分３；ＳＢＲ：ＪＳＲ（株）社製、商品名：＃１５００
ゴム成分４；ＩＲ：ＪＳＲ（株）社製、商品名：ＩＲ２２００
オレフィン系樹脂１；ＰＥ：日本ポリエチレン（株）社製、商品名：ＬＣ６０４、融点１０６℃
オレフィン系樹脂２；ＥＶＡ：日本ポリエチレン（株）社製、商品名；ＬＶ４４０、エチレン／酢酸ビニル＝８５ｗｔ％／１５ｗｔ％、融点８９℃
発泡助剤；酸化亜鉛：堺化学工業（株）社製、商品名：酸化亜鉛三種
発泡剤１；ＡＤＣＡ：永和化成工業（株）社製、商品名：ＡＣ＃ＬＱ、メジアン径２０μｍ、分解温度２００℃
発泡剤２；ＡＤＣＡ：永和化成工業（株）社製、商品名：ＡＣ３Ｍ、メジアン径８μｍ、分解温度２０７℃
充填剤１；旭カーボン（株）社製、商品名：６０ＵＧ
充填剤２；旭カーボン（株）社製、商品名：＃３５
充填剤３；備北粉化工業（株）社製、商品名：μパウダー３ＳＳ
充填剤４；竹原化学（株）社製、商品名：ＳＬ−３００
分散剤１；川口化学工業（株）社製、商品名：エクストンＬ−２
分散剤２；花王（株）社製、商品名：ルナックＳ−３０
架橋剤；硫黄：鶴見化学工業（株）社製、商品名：粉末硫黄
可塑剤１；出光興産（株）社製、商品名：ＰＷ−３８０
可塑剤２；日本石油（株）社製、商品名：コウモレックス２号
加硫促進剤１；川口化学工業（株）社製、商品名：加硫促進剤アクセルＥＭ−３３
加硫促進剤２；大内新興化学工業（株）社製、商品名：ノクセラーＭ
加硫促進剤３；大内新興化学工業（株）社製、商品名：ノクセラーＤＭ
加硫促進剤４；大内新興化学工業（株）社製、商品名：ノクセラーＤ
スコーチ防止剤；大内新興化学工業（株）社製、商品名：スコノック５

上述のように、本発明のゴム発泡体及びその製造方法によると、ゴム成分とオレフィン系樹脂成分の含有量を特定の範囲でブレンドすることで、耐候、耐熱性に優れ、従来のものよりも低密度のゴム発泡体が得られる。さらに発泡剤の粒径を制御することでゴム発泡体の吸音特性を向上させることも可能である。さらには、本発明の低密度のゴム発泡体は、従来ウレタンやポリエチレン等の樹脂発泡体しか用いられてこなかった低密度域シール材の分野への展開も可能であり、従来の高密度のゴム発泡体と比べてコストの低減化も可能であるため、極めて有効である。

本発明に従う実施例１と２のゴム発泡体の吸音率測定結果を示した図である。

Claims

ゴム成分としてエチレン−プロピレン−ジエンゴム（ＥＰＤＭ）とオレフィン系樹脂としてエチレン−酢酸ビニル共重合体（ＥＶＡ）と発泡剤と架橋剤を含有するゴム発泡体であって、前記ＥＰＤＭと前記ＥＶＡのブレンド比が９５／５〜６０／４０であり、密度が２０〜５０ｋｇ／ｍ^３であることを特徴とするゴム発泡体。
前記発泡剤が、ジニトロソペンタジエンテトラミン（ＤＰＴ）、アゾジカルボンアミド（ＡＤＣＡ）、４，４’−オキシビスベンゼンスルホニルヒドラジド（ＯＢＳＨ）、および重炭酸ナトリウムからなる群より選択される少なくとも一種であり、ゴム成分１００質量部に対する添加量が２０〜６５質量部であることを特徴とする請求項１に記載のゴム発泡体。
ゴム成分としてエチレン−プロピレン−ジエンゴム（ＥＰＤＭ）とオレフィン系樹脂としてエチレン−酢酸ビニル共重合体（ＥＶＡ）と発泡剤と架橋剤を、前記ＥＰＤＭと前記ＥＶＡのブレンド比を９５／５〜６０／４０として配合混練りし、シート状に押し出し成形した後、常圧で加熱し架橋発泡させることを特徴とするゴム発泡体の製造方法。