JP5746568B2 - 未加硫ゴム用防着剤 - Google Patents
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Description
1)まず、生ゴム(天然ゴム、合成ゴムまたはそれらの混合物)を、素練りロール、バンバリーミキサー、プラチスケーター等で素練りを行い、ゴムに可塑性を与える。
2)次に、配合剤としてのカーボンブラック、硫黄、酸化亜鉛、促進剤、老化防止剤等を素練りゴムに混入しながら、オープンロールまたはバンバリーミキサーを使用して充分に混練する。
3)その後は、ゴムの用途に応じて、成型、加硫等の工程を経て、タイヤ、チューブ等のゴム製品を製造する。
このようなゴムの生産加工工程において、未加硫ゴムを次の成型や加硫等の工程に移行するまでの間、積み重ねて貯蔵することがあり、この場合にゴムの密着を防止する目的で密着防止剤(防着剤)が使用されている。
しかしながら、このような密着防止剤をゴムに塗布する際に発生する粉塵が作業環境を汚染させることが問題となっている。密着防止剤をゴム表面に付着した後、次の成型や加硫等の工程に移行するまでの間に粉落ちして粉塵が発生するといった問題がある。密着防止剤は基本的にはゴム製品にとって異物であり、微量の異物でもゴム製品の物理的性質に大きな影響を与える場合があるので、密着防止剤の作業環境への粉塵飛散は極力少ないことが望ましい。粉塵発生による作業環境の汚染を抑制する方法として、局所排気装置を設置する手段もあるが、設備投資費用が必要であるし根本的な解決にはならない。このような理由から粉塵飛散が少なく、防着性に優れる密着防止剤の開発が望まれている。
また、特許文献2には造膜性を有する水溶性高分子30〜90重量部と陰イオン活性剤または非イオン性界面活性剤70〜10重量部とからなる防着用組成物が開示されている。この防着用組成物は、粉体を使用しないことを特徴としている。しかしながら、水溶性高分子と界面活性剤のみの組成では、防着用組成物を塗布したゴム面の滑り摩擦力が大きく作業現場でゴムが滑り難く作業性の低下が懸念される。またゴムの生産加工工程において凝集して乾固した凝固物が、ゴムに混入した場合、ゴムの練り工程でその凝固物が崩壊しないでゴム中に異物として残存し加硫ゴムの物理的性質を低下させる問題点があるため実用性にかける。
このように、特許文献1〜3の防着剤にはそれぞれ問題がある。したがって、粉塵飛散の問題を抱えつつも、従来の防着剤を使用せざるを得ないというのが現状であった。
また、これとは別に、昨今のゴム原料価格高騰のために、安価な防着剤に対する要望が大きくなっている。
本発明の未加硫ゴム用防着剤は、モンモリロナイトを必須成分とする微粉末と、高級アルコールに2種以上のアルキレンオキサイドを付加反応して得られるポリアルキレンオキサイド付加物を必須成分とする界面活性剤とを含有し、前記微粉末を100重量部としたときに、前記界面活性剤が1〜60重量部であり、モンモリロナイトの含有率が20〜50重量%である。
RO−(A1O)n−H (1)
(但し、Rは炭素数6〜30のアルキル基またはアルケニル基を示し、直鎖または分枝鎖のいずれの構造から構成されていてもよい。A1Oは、オキシエチレン基、オキシプロピレン基およびオキシブチレン基から選ばれる2種以上から構成されるオキシアルキレン基を示す。nは、A1Oの平均付加モル数を示し、n=1〜100である。)
で表されるポリアルキレンオキサイド付加物(1)であると好ましい。
RO−[(PO)p/(EO)q]−H (2)
(但し、Rは炭素数6〜30のアルキル基またはアルケニル基を示し、直鎖または分枝鎖のいずれの構造から構成されていてもよい。POはオキシプロピレン基、EOはオキシエチレン基を示す。pおよびqは、各々の平均付加モル数を示し、p=1〜20およびq=1〜30である。[(PO)p/(EO)q]はpモルのPOとqモルのEOとがランダム付加してなるポリオキシアルキレン基である。)
で表されるポリアルキレンオキサイド付加物(2)であると好ましい。
その13C−NMRスペクトルおよび1H−NMRスペクトルを測定したチャートに基づいて、下記で各々定義されるNPO−PO、NPO2、NEO−R、NR、NEO−OH、NPO−OH、N1OHおよびN2OHを読み取り、
NPO−PO:PO−PO結合したPOの1級炭素に帰属される13C−NMRスペクトルの積分値の和
NPO2:POの2級炭素に帰属される13C−NMRスペクトルの積分値の和
NEO−R:R基と直接エーテル結合したEOの炭素に帰属される13C−NMRスペクトルの積分値の和
NR:R基のα位炭素に帰属される13C−NMRスペクトルの積分値の和
NEO−OH:末端水酸基に直接結合しているEOの炭素に帰属される13C−NMRスペクトルの積分値の和
NPO−OH:末端水酸基に直接結合しているPOの炭素に帰属される13C−NMRスペクトルの積分値の和
N1OH:1級水酸基の結合したメチレン基のプロトンに帰属される1H−NMRスペクトルの積分値の和
N2OH:2級水酸基の結合したメチン基のプロトンに帰属される1H−NMRスペクトルの積分値の和
Er(%)=100×NPO−PO/(NPO−PO+NPO2) (I)
EEO−R(%)=100×NEO−R/NR (II)
EEO−OH(%)=100×NEO−OH/(NEO−OH+NPO−OH) (III)
EOH(%)=100×N2OH/(N1OH+N2OH) (IV)
に代入して得られるランダム化指数Er、R基に直結しているオキシエチレン基の百分率EEO−R、末端水酸基が直結しているオキシエチレン基の百分率EEO−OH、および末端水酸基の2級化率EOHのパラメーターが、下記数式(I−A)〜(IV−A):
1≦Er≦45 (I−A)
1≦EEO−R≦49 (II−A)
51≦EEO−OH≦99 (III−A)
1≦EOH≦49 (IV−A)
を各々満足するポリアルキレンオキサイド付加物であると好ましい。
RO−[(PO)p/(EO)q]−(A2O)r−H (3)
(但し、Rは炭素数6〜30のアルキル基またはアルケニル基を示し、直鎖または分枝鎖のいずれの構造から構成されていてもよい。POはオキシプロピレン基、EOはオキシエチレン基、A2Oはオキシエチレン基およびオキシプロピレン基から選ばれる1種から構成されるオキシアルキレン基を示す。p、qおよびrは、各々の平均付加モル数を示し、p=1〜20、q=1〜30およびr=1〜50である。[(PO)p/(EO)q]はpモルのPOとqモルのEOとがランダム付加してなるポリオキシアルキレン基である。)
で表されるポリアルキレンオキサイド付加物(3)であると好ましい。
前記A2Oがオキシエチレン基であると好ましい。
前記界面活性剤が、前記ポリアルキレンオキサイド付加物以外の非イオン性界面活性剤および/またはアニオン性界面活性剤をさらに含有すると好ましい。前記非イオン性界面活性剤が、ポリオキシアルキレンアルキルフェニルエーテル、ソルビタン脂肪酸エステル、ポリオキシアルキレンソルビタン脂肪酸エステル、グリセリン脂肪酸エステル、ポリオキシアルキレン硬化ひまし油、ポリオキシアルキレンアセチレンジオールエーテルから選ばれる少なくとも1種であり、前記アニオン性界面活性剤が、脂肪酸塩、アルキル硫酸エステル塩、アルキルベンゼンスルホン酸塩、ポリオキシアルキレンアルキルエーテル硫酸塩、高級脂肪酸アミドスルホン酸塩、ポリオキシアルキレンアルキルエーテルリン酸エステル塩、長鎖スルホコハク酸塩、ポリカルボン酸塩、ナフタリンスルホン酸塩、メラミンスルホン酸塩およびリグニンスルホン酸塩から選ばれる少なくとも1種であるとよい。
防着処理された未加硫ゴムの製造方法が、上記未加硫ゴム用防着剤を、成形加工された未加硫ゴムの表面に付着させる処理工程を含むと好ましい。前記処理工程を、水100重量部に対して前記未加硫ゴム用防着剤0.5〜10重量部を配合した分散液に前記未加硫ゴムを浸漬して行うとよい。
本発明の防着処理された未加硫ゴムの製造方法では、ゴム表面の滑性に優れた未加硫ゴムを経済的に有利で効率よく製造でき、その際、未加硫ゴム用防着剤が表面から脱落することによる粉塵発生の問題が大幅に低減する。また、この製造方法で用いる未加硫ゴム用防着剤は安価であり、経済的に有利である。
以下、未加硫ゴム用防着剤を構成する各成分を詳しく説明する。
本発明における微粉末は、未加硫ゴム表面に被膜を形成して防着性および滑性を発揮する成分である。
本発明において、滑性とは、「未加硫ゴム用防着剤を用いて処理された未加硫ゴムが他のゴムや金属等と接触した場合に、その接触面に生じる摩擦抵抗を下げる性質」と定義される。未加硫ゴム用防着剤を用いて処理されたゴム表面が滑り性に優れると、ゴム成形工程で摩擦抵抗を生じる作業において、作業効率が向上して好ましい。
微粉末の粒度分布の変動係数CVは、特に限定されないが、好ましくは35%以下、さらに好ましくは30%以下、特に好ましくは25%以下である。変動係数CVは、以下に示す計算式(1)および(2)で算出される。
微粉末の比重については、特に限定はないが、未加硫ゴムへの付着性等を考慮すると、好ましくは0.5〜5、より好ましくは0.5〜4.5、さらに好ましくは0.5〜4、特に好ましくは0.6〜3.5、最も好ましくは0.7〜3である。
層状粘土鉱物とは、原子が共有結合等によって強く結合して密に配列したシートが、ファンデルワールス力、静電気力などの弱い力によってほぼ平行に積み重なった構造を持ち、層間に保持した交換性陽イオンを利用して溶媒を配位又は吸収することにより膨潤、または、へき開する性質を示す無機化合物を意味する。層状粘土鉱物は水と接触すると、層間の交換性陽イオンに水分子が次々に水和して膨潤するため、水中で効果的に分散することができる。したがって、本発明の未加硫ゴム用防着剤が、層状粘土鉱物を成分として含有すると、水に配合した際の分散性に優れ被膜性が向上するので、特に好ましい。
本発明の未加硫ゴム用防着剤では、微粉末はモンモリロナイトを必須成分として含有する。
一般に、モンモリロナイトを主成分として含有し、石英、クリストパライト、長石類、炭酸塩鉱物等を副成分として含有する層状粘土鉱物をベントナイトと呼ぶ。ベントナイトは、微粉末を構成する成分の一例として挙げられ、未加硫ゴム表面に容易に吸着し、被膜を形成することができる。ベントナイトの被膜は、防着性および滑性に優れることから、本発明の未加硫ゴム用防着剤における微粉末がベントナイトを必須成分とするとさらに好ましい。また、ベントナイトがナトリウムベントナイトを高い純度で含有すると、水膨潤性の効果が著しく最も好ましい。
未加硫ゴム用防着剤に占めるベントナイトの重量割合については、特に限定はないが、ゴム表面に対する被膜性を考慮すると、好ましくは20〜90重量%であり、より好ましくは30〜90重量%、さらに好ましくは30〜80重量%、特に好ましくは40〜70重量%、最も好ましくは40〜60重量%である。ベントナイトの重量割合が90重量%超であると、未加硫ゴム用防着剤パックを水に配合して得られる分散液のハンドリング性が低下することがある。一方、ベントナイトの重量割合が20重量%未満であると、防着性が低下することがある。
界面活性剤は、未加硫ゴムに対して「濡れ」を補助する成分である。界面活性剤が本発明の未加硫ゴム用防着剤に含まれていることによって、微粉末をより均一にゴム表面に被膜化できる。
ここで、「濡れ」とは、界面化学では固体または液体の表面にある一つの流体を他の液体で置換する現象と定義される。たとえば、固体/気体の界面が固体/液体の界面に置き換えられたとき、その固体は液体で濡れたという。したがって、本発明の未加硫ゴム用防着剤がゴムに対して濡れたと表現するときは、ゴム/空気の界面がゴム/未加硫ゴム用防着剤の界面に置き換えられたことを意味する。本発明の未加硫ゴム用防着剤がゴムに対して十分濡れていないと表現するときは、ゴム/空気の界面がゴム/未加硫ゴム用防着剤の界面に完全に置き換えられていないことを意味する。
本発明の未加硫ゴム用防着剤では、界面活性剤は高級アルコールに2種以上のアルキレンオキサイドを付加反応して得られるポリアルキレンオキサイド付加物を必須成分とする。このポリアルキレンオキサイド付加物は、非イオン性界面活性剤の1種であり、一般的に安価であるので、本発明の未加硫ゴム用防着剤は経済的に有利である。
界面活性剤に占めるポリアルキレンオキサイド付加物の重量割合については、特に限定はないが、ゴム表面に対する濡れを考慮すると、通常、10〜100重量%であり、好ましくは20〜100重量%、さらに好ましくは30〜100重量%、特に好ましくは30〜90重量%、最も好ましくは40〜90重量%である。界面活性剤全体に占めるポリアルキレンオキサイド付加物の重量割合が10重量%未満であると、ゴム表面に対する濡れを向上させる効果が少なく、微粉末の被膜が不均一になり防着性および滑性が低下することがある。一方、ポリアルキレンオキサイド付加物の重量割合は界面活性剤全体の100重量%でもよいが、多すぎると、未加硫ゴム用防着剤を水に配合して分散液を調製した場合に起泡が発生し易くなることもある。
また、Rはアルキル基またはアルケニル基であると、汎用性に優れるために好ましい。
高級アルコールに付加反応するアルキレンオキサイドとしては、たとえば、エチレンオキサイド、プロピレンオキサイド、ブチレンオキサイド等を挙げることができる。また、高級アルコールに付加反応する2種以上のアルキレンオキサイドの組合せとしては、たとえば、エチレンオキサイドおよびプロピレンオキサイドの組合せ、エチレンオキサイドおよびブチレンオキサイドの組合せ、プロピレンオキサイドおよびブチレンオキサイドの組合せ、エチレンオキサイドおよびプロピレンオキサイドおよびブチレンオキサイドの組合せ等を挙げることができる。これらの組合せのうちでも、エチレンオキサイドおよびプロピレンオキサイドの組合せが、未加硫ゴムに対する濡れ性に優れるために好ましい。
触媒の使用量については、特に限定はないが、高級アルコール100重量部に対して、好ましくは0.001〜10重量部、より好ましくは0.001〜8重量部、さらに好ましくは0.01〜6重量部、特に好ましくは0.05〜5重量部、最も好ましくは0.05〜3重量部である。触媒の使用量が0.001重量部未満であると付加反応が十分に進行しないことがあり、未加硫ゴム用防着剤の製造に時間を要することがある。一方、触媒の使用量が10重量部超であるとポリアルキレンオキサイド付加物が着色し易くなり、未加硫ゴム用防着剤の品質が低下するおそれがある。
上記付加反応に要する時間(反応時間)については特に限定はないが、好ましくは0.1〜100時間、より好ましくは0.1〜80時間、さらに好ましくは0.1〜60時間、特に好ましくは0.1〜40時間、最も好ましくは0.5〜30時間である。反応時間が0.1時間未満であると、付加反応が十分に進行しないことがある。一方、反応時間が100時間超であると、生産効率が悪くなることがある。
ポリアルキレンオキサイド付加物の重量平均分子量としては、特に限定はないが、好ましくは200〜5000、より好ましくは200〜4000、さらに好ましくは200〜3000、特に好ましくは200〜2000、最も好ましくは200〜1500である。重量平均分子量が200未満であると、未加硫ゴムに対する濡れ性が十分ではないことがある。一方、重量平均分子量が5000超であると、防着性が十分ではないことがある。
ポリアルキレンオキサイド付加物の曇点は、ポリアルキレンオキサイド付加物の1重量%水溶液を調製し加温して一旦液を濁らせ、徐々に冷却して濁りが無くなる温度を曇点とする方法を用いて測定する。上記曇点が0℃未満であると、未加硫ゴムに対する濡れ性が十分ではないことがある。一方、上記曇点が95℃超であると、防着性が十分ではないことがある。
ポリアルキレンオキサイド付加物として、以下の一般式(1)〜(3)でそれぞれ表されるポリアルキレンオキサイド付加物(1)〜(3)を好ましいものとして挙げることができる。
ポリアルキレンオキサイド付加物としては、下記一般式(1):
RO−(A1O)n−H (1)
(但し、Rは炭素数6〜30のアルキル基またはアルケニル基を示し、直鎖または分枝鎖のいずれの構造から構成されていてもよい。A1Oは、オキシエチレン基、オキシプロピレン基およびオキシブチレン基から選ばれる2種以上から構成されるオキシアルキレン基を示す。nは、A1Oの平均付加モル数を示し、n=1〜100である。)
で表されるポリアルキレンオキサイド付加物(1)が挙げられ、未加硫ゴムに対する濡れ性に優れるために好ましい。
A1Oは、オキシエチレン基、オキシプロピレン基およびオキシブチレン基から選ばれる2種以上から構成されるオキシアルキレン基である。さらには、A1Oがオキシエチレン基およびオキシプロピレン基から構成されると汎用性に優れるので好ましい。
ポリアルキレンオキサイド付加物(1)におけるオキシアルキレン基の付加形態(つまり、アルキレンオキサイドの付加形態)が、上記1)〜5)のいずれかであると、未加硫ゴムに対する濡れ性に優れ密着防止の効果が向上するために好ましい。
ポリアルキレンオキサイド付加物としては、下記一般式(2):
RO−[(PO)p/(EO)q]−H (2)
(但し、Rは炭素数1〜30のアルキル基またはアルケニル基を示し、直鎖または分枝鎖のいずれの構造から構成されていてもよい。POはオキシプロピレン基、EOはオキシエチレン基を示す。pおよびqは、各々の平均付加モル数を示し、p=1〜20およびq=1〜30である。[(PO)p/(EO)q]はpモルのPOとqモルのEOとがランダム付加してなるポリオキシアルキレン基である。)
で表されるポリアルキレンオキサイド付加物(2)が挙げられ、未加硫ゴムに対する濡れ性に優れるために好ましい。
POはオキシプロピレン基であり、pはオキシプロピレン基の平均付加モル数を表す。オキシプロピレン基の平均付加モル数pとしては、特に限定はないが、好ましくは1〜20、より好ましくは1〜18、さらに好ましくは1〜16、よりさらに好ましくは1〜14、特に好ましくは1〜12、最も好ましくは1〜10である。オキシプロピレン基の平均付加モル数が1未満であると、防着性が十分ではないことがある。一方、オキシプロピレン基の平均付加モル数が20超であると、未加硫ゴムに対する濡れ性が十分ではないことがある。
[(PO)p/(EO)q]は、pモルのオキシプロピレン基とqモルのオキシエチレン基とがランダム付加してなるポリオキシアルキレン基である。本発明でランダム付加とは、オキシプロピレン基およびオキシエチレン基が無秩序に共重合して配列された付加状態になっていることを言う。
その13C−NMRスペクトルおよび1H−NMRスペクトルを測定したチャートに基づいて、下記で各々定義されるNPO−PO、NPO2、NEO−R、NR、NEO−OH、NPO−OH、N1OHおよびN2OHを読み取り、
NPO−PO:PO−PO結合したPOの1級炭素に帰属される13C−NMRスペクトルの積分値の和
NPO2:POの2級炭素に帰属される13C−NMRスペクトルの積分値の和
NEO−R:R基と直接エーテル結合したEOの炭素に帰属される13C−NMRスペクトルの積分値の和
NR:R基のα位炭素に帰属される13C−NMRスペクトルの積分値の和
NEO−OH:末端水酸基に直接結合しているEOの炭素に帰属される13C−NMRスペクトルの積分値の和
NPO−OH:末端水酸基に直接結合しているPOの炭素に帰属される13C−NMRスペクトルの積分値の和
N1OH:1級水酸基の結合したメチレン基のプロトンに帰属される1H−NMRスペクトルの積分値の和
N2OH:2級水酸基の結合したメチン基のプロトンに帰属される1H−NMRスペクトルの積分値の和
Er(%)=100×NPO−PO/(NPO−PO+NPO2) (I)
EEO−R(%)=100×NEO−R/NR (II)
EEO−OH(%)=100×NEO−OH/(NEO−OH+NPO−OH) (III)
EOH(%)=100×N2OH/(N1OH+N2OH) (IV)
に代入して得られるランダム化指数Er、R基に直結しているオキシエチレン基の百分率EEO−R、末端水酸基が直結しているオキシエチレン基の百分率EEO−OH、および末端水酸基の2級化率EOHのパラメーターが、下記数式(I−A)〜(IV−A):
1≦Er≦45 (I−A)
1≦EEO−R≦49 (II−A)
51≦EEO−OH≦99 (III−A)
1≦EOH≦49 (IV−A)
を各々満足するポリアルキレンオキサイド付加物(2A)であると、密着防止の効果が向上するために好ましい。
ROH (A)
(Rは炭素数6〜30のアルキル基またはアルケニル基を示し、直鎖または分枝鎖のいずれの構造から構成されていてもよい。)
で表される高級アルコールに対して、エチレンオキサイドおよびプロピレンオキサイドを同時に供給して付加反応させる工程を含み、エチレンオキサイドおよびプロピレンオキサイドの供給開始時をT0、エチレンオキサイドおよびプロピレンオキサイドの供給終了時をT100とし、T0とT100との間の時間T1およびT2が、T0<T1<T2<T100および(T2−T1)/T100=0.01の関係にあるとき、
T0、T100、T1、T2の各々の時点で供給されるエチレンオキサイドとプロピレンオキサイドとの重量比を、[EO/PO]T0、[EO/PO]T100、[EO/PO]T1および[EO/PO]T2として、下記数式(B)〜(D):
0<[EO/PO]T0<1 (B)
1<[EO/PO]T100<100 (C)
0.8<[EO/PO]T2/[EO/PO]T1<10 (D)
を同時に満足する製造方法によって得ることができる。
それに対して、ポリアルキレンオキサイド付加物(2A)のポリオキシアルキレン基において、上記モル比に大きな特徴がある。すなわち、ポリアルキレンオキサイド付加物(2A)では、上記製造方法の説明にもあるように、供給されるエチレンオキサイドおよびプロピレンオキサイドの重量比を経時的に変化させることによって、付加反応の経過と共に形成されるポリオキシアルキレン基内の位置によって、エチレンオキサイドおよびプロピレンオキサイドのモル比が異なる値となる。そして、ポリオキシアルキレン基内の位置に依存するモル比の勾配が生じるようになる。ポリアルキレンオキサイド付加物(2A)において、具体的には、1)ポリアルキレンオキサイド付加物のポリオキシアルキレン基のR基側では、オキシプロピレン基のモル比が大きく、2)ポリオキシアルキレン基のR基側からポリオキシアルキレン基の末端水酸基側に近づくにつれてポリオキシエチレン基のモル比が徐々に大きくなり、そして、3)ポリオキシアルキレン基の末端水酸基側ではオキシエチレン基のモル比が大きくなる構造となる。
ランダム化指数Er(%)は、好ましくは1≦Er≦45であり、より好ましくは1≦Er≦40、さらに好ましくは1≦Er≦35、特に好ましくは5≦Er≦35、最も好ましくは10≦Er≦35である。Erの値が小さいほど、ポリオキシアルキレン基内のランダム化率が高いことを示している。Erが1%未満であると、反応が困難となることがある。一方、Erが45%超であると、ランダム付加とは言えず、ブロック付加である。
NPO2は、13C−NMRスペクトルにおいてPOの2級炭素に帰属される全ての積分値の和であり、72.2〜73.8ppmの範囲に確認される全ての積分値の和である。
NRは、13C−NMRスペクトルにおいてR基のα位炭素に帰属される全ての積分値の和であり、71.2〜72.0ppmの範囲に確認される全ての積分値の和である。
末端水酸基に直接結合しているEOの百分率EEO−OH(%)は、好ましくは51≦EEO−OH≦99、より好ましくは55≦EEO−OH≦99、さらに好ましくは60≦EEO−OH≦99、特に好ましくは65≦EEO−OH≦99、最も好ましくは65≦EEO−OH≦95である。EEO−OHが51%未満であると、乳化力が優れない場合がある。一方、EEO−OHが、99%超であると、ランダム付加とは言えず、ブロック付加の構造に極めて近い。
NPO−OHは、13C−NMRスペクトルにおいて末端水酸基に直接結合しているPOの炭素に帰属される全ての積分値の和であり、65.0〜67.5ppmの範囲に確認される全ての積分値の和である。
N2OHは、1H−NMRスペクトルにおいて2級水酸基の結合したメチン基のプロトンに帰属される全ての積分値の和であり、通常5.1〜5.5ppmの範囲に確認される全ての積分値の和である。
N1OHは、1H−NMRスペクトルにおいて1級水酸基の結合したメチレン基のプロトンに帰属される全ての積分値の和であり、通常4.3〜4.7ppmの範囲に確認される全ての積分値の和である。
ポリアルキレンオキサイド付加物としては、下記一般式(3):
RO−[(PO)p/(EO)q]−(A2O)r−H (3)
(但し、Rは炭素数6〜30のアルキル基またはアルケニル基を示し、直鎖または分枝鎖のいずれの構造から構成されていてもよい。POはオキシプロピレン基、EOはオキシエチレン基、A2Oはオキシエチレン基およびオキシプロピレン基から選ばれる1種から構成されるオキシアルキレン基を示す。p、qおよびrは、各々の平均付加モル数を示し、p=1〜20、q=1〜30およびr=1〜50である。[(PO)p/(EO)q]はpモルのPOとqモルのEOとがランダム付加してなるポリオキシアルキレン基である。)
で表されるポリアルキレンオキサイド付加物(3)が挙げられ、未加硫ゴムに対する濡れ性に優れるために好ましい。
A2Oはオキシエチレン基およびオキシプロピレン基から選ばれる1種のオキシアルキレン基である。さらには、A2Oがオキシエチレン基であると防着性が向上することがあるので好ましい。
ポリアルキレンオキサイド付加物(3)が、上記ポリアルキレンオキサイド付加物(2)(好ましくはポリアルキレンオキサイド付加物(2A))にエチレンオキサイドおよびプロピレンオキサイドから選ばれるアルキレンオキサイドのうちの1種を供給して付加反応させて得られるポリアルキレンオキサイド付加物であると、未加硫ゴムに対する濡れ性に優れ密着防止の効果が向上するために好ましい。
ポリアルキレンオキサイド付加物(2)にアルキレンオキサイドを供給してポリアルキレンオキサイド付加物(3)を得る付加反応の反応条件は、上記と同じでよい。
界面活性剤はポリアルキレンオキサイド付加物を必須とし、これ以外のその他の界面活性剤を含んでいてもよい。その他の界面活性剤には、たとえば、ゴム表面に対する濡れが安定的に発揮される温度領域を拡充したり、水に配合して分散液を調製した場合に発生する起泡量を調整したり、或いは界面活性剤の占めるコストを調整したりする役割がある。
その他の界面活性剤としては、非イオン性界面活性剤、陰イオン性界面活性剤、陽イオン性界面活性剤、両性界面活性剤のいずれかで構成されるものであればよく、1種または2種以上を含んでいてもよい。その他の界面活性剤が、非イオン性界面活性剤および/またはアニオン性界面活性剤であると、ポリアルキレンオキサイド付加物と併用することによる相乗効果が大きく、効果的である。
その他の界面活性剤である陰イオン性界面活性剤としては、たとえば、オレイン酸ナトリウム、パルミチン酸カリウム、オレイン酸トリエタノールアミン等の脂肪酸塩;ラウリル硫酸ナトリウム、ラウリル硫酸アンモニウム、ステアリル硫酸ナトリウム、セチル硫酸ナトリウム等のアルキル硫酸エステル塩;ポリオキシエチレントリデシルエーテル酢酸ナトリウム等のポリオキシアルキレンアルキルエーテル酢酸塩;ドデシルベンゼンスルホン酸ナトリウム等のアルキルベンゼンスルホン酸塩;ポリオキシアルキレンアルキルエーテル硫酸塩;ステアロイルメチルタウリンNa、ラウロイルメチルタウリンNa、ミリストイルメチルタウリンNa、パルミトイルメチルタウリンNa等の高級脂肪酸アミドスルホン酸塩;ラウロイルサルコシンナトリウム等のN−アシルサルコシン塩;モノステアリルリン酸ナトリウム等のアルキルリン酸塩;ポリオキシエチレンオレイルエーテルリン酸ナトリウム、ポリオキシエチレンステアリルエーテルリン酸ナトリウム等のポリオキシアルキレンアルキルエーテルリン酸エステル塩;ジ−2−エチルヘキシルスルホコハク酸ナトリウム、ジオクチルスルホコハク酸ナトリウム等の長鎖スルホコハク酸塩、N−ラウロイルグルタミン酸ナトリウムモノナトリウム、N−ステアロイル−L−グルタミン酸ジナトリウム等の長鎖N−アシルグルタミン酸塩;ポリアクリル酸、ポリメタアクリル酸、ポリマレイン酸、ポリ無水マレイン酸、マレイン酸とイソブチレンとの共重合物、無水マレイン酸とイソブチレンとの共重合物、マレイン酸とジイソブチレンとの共重合物、無水マレイン酸とジイソブチレンとの共重合物、アクリル酸とイタコン酸との共重合物、メタアクリル酸とイタコン酸との共重合物、マレイン酸とスチレンとの共重合物、無水マレイン酸とスチレンとの共重合物、アクリル酸とメタアクリル酸との共重合物、アクリル酸とアクリル酸メチルエステルとの共重合物、アクリル酸と酢酸ビニルとの共重合物、アクリル酸とマレイン酸との共重合物、アクリル酸と無水マレイン酸との共重合物のアルカリ金属塩(リチウム塩、ナトリウム塩、カリウム塩等)、アルカリ土類金属塩(マグネシウム塩、カルシウム塩等)、アンモニウム塩およびアミン塩等のポリカルボン酸塩;ナフタレンスルホン酸、アルキルナフタレンスルホン酸、ナフタレンスルホン酸のホルマリン縮合物、アルキルナフタレンスルホン酸のホルマリン縮合物、および、これらのアルカリ金属塩(リチウム塩、ナトリウム塩、カリウム塩等)、アルカリ土類金属塩(マグネシウム塩、カルシウム塩等)、アンモニウム塩およびアミン塩等のナフタレンスルホン酸塩;メラミンスルホン酸、アルキルメラミンスルホン酸、メラミンスルホン酸のホルマリン縮合物、アルキルメラミンスルホン酸のホルマリン縮合物、および、これらのアルカリ金属塩(リチウム塩、ナトリウム塩、カリウム塩等)、アルカリ土類金属塩(マグネシウム塩、カルシウム塩等)、アンモニウム塩およびアミン塩等のメラミンスルホン酸塩等;リグニンスルホン酸、および、これらのアルカリ金属塩(リチウム塩、ナトリウム塩、カリウム塩等)、アルカリ土類金属塩(マグネシウム塩、カルシウム塩等)、アンモニウム塩およびアミン塩等のリグニンスルホン酸塩等が挙げられ、1種または2種以上を併用してもよい。
その他の界面活性剤である両性界面活性剤としては、たとえば、2−ウンデシル−N,N−(ヒドロキシエチルカルボキシメチル)−2−イミダゾリンナトリウム、2−ココイル−2−イミダゾリニウムヒドロキサイド−1−カルボキシエチロキシ2ナトリウム塩等のイミダゾリン系両性界面活性剤;2−ヘプタデシル−N−カルボキシメチル−N−ヒドロキシエチルイミダゾリウムベタイン、ラウリルジメチルアミノ酢酸ベタイン、アルキルベタイン、アミドベタイン、スルホベタイン等のベタイン系両性界面活性剤;N−ラウリルグリシン、N−ラウリルβ−アラニン、N−ステアリルβ−アラニン等のアミノ酸型両性界面活性剤等が挙げられ、1種または2種以上を併用してもよい。
本発明の未加硫ゴム用防着剤は、上記で説明した各成分以外に、消泡剤や多価アルコール、水溶性高分子等をさらに含有していてもよい。
消泡剤としては特に限定はないが、たとえば、ヒマシ油、ゴマ油、アマニ油、動植物油などの油脂系消泡剤;ステアリン酸、オレイン酸、パルミチン酸などの脂肪酸系消泡剤;ステアリン酸イソアミル、こはく酸ジステアリル、エチレングリコールジステアレート、ステアリン酸ブチルなどの脂肪酸エステル系消泡剤;ポリオキシアルキレンモノハイドリックアルコールジ−t−アミルフェノキシエタノール、3−ヘプタノール、2−エチルヘキサノールなどのアルコール系消泡剤;ジ−t−アミルフェノキシエタノール3−ヘプチルセロソルブノニルセロソルブ3−ヘプチルカルビトールなどのエーテル系消泡剤;トリブチルホスフェート、トリス(ブトキシエチル)ホスフェートなどのリン酸エステル系消泡剤;ジアミルアミンなどのアミン系消泡剤;ポリアルキレンアミド、アシレートポリアミンなどのアミド系消泡剤;ラウリル硫酸エステルナトリウムなどの硫酸エステル系消泡剤;シリコーン系消泡剤;鉱物油等が挙げられ、1種または2種以上を併用してもよい。
水溶性高分子としては特に限定はないが、たとえば、ポリエチレングリコール、ポリエチレンオキシド、セルロースエーテル、ポリビニルアルコール、ポリビニルピロリドン、アラビアガム、グアーガム、キサンタンガム等が挙げられ、1種または2種以上を併用してもよい。
未加硫ゴム用防着剤の製造方法については、特に限定はない。上記で説明した未加硫ゴム用防着剤を構成する各成分を同時に混合してもよく、成分ごとに順番に混合してもよく、予めいくつかの成分を混合しておいて残りの成分を後で添加混合等してもよい。
上記混合については、特に限定はなく、容器と攪拌羽根といった極めて簡単な機構を備えた装置を用いて行うことができる。また、一般的な揺動または攪拌を行える粉体混合機を用いてもよい。粉体混合機としては、たとえば、リボン型混合機、垂直スクリュー型混合機等の揺動攪拌または攪拌を行える粉体混合機を挙げることができる。また、近年、攪拌装置を組み合わせたことにより効率のよい多機能な粉体混合機であるスーパーミキサー(株式会社カワタ製)およびハイスピードミキサー(株式会社深江製)、ニューグラムマシン(株式会社セイシン企業製)、SVミキサー(株式会社神鋼環境ソリューション社製)等を用いてもよい。他には、たとえば、ジョークラッシャー、ジャイレトリークラッシャー、コーンクラッシャー、ロールクラッシャー、インパクトクラッシャー、ハンマークラッシャー、ロッドミル、ボールミル、振動ロッドミル、振動ボールミル、円盤型ミル、ジェットミル、サイクロンミルなどの乾式粉砕機を用いてもよい。
本発明の未加硫ゴム用防着剤は、水溶性フィルムにより包装されていてもよい。水溶性フィルムにより包装された未加硫ゴム用防着剤は、本発明の未加硫ゴム用防着剤の1つの態様であるが、以下では、水溶性フィルムにより包装された未加硫ゴム用防着剤を、水溶性フィルムにより包装されていない未加硫ゴム用防着剤と区別するために、未加硫ゴム用防着剤パックということがある。また、未加硫ゴム用防着剤パックにおいて、防着性を示す包装された成分を防着性成分ということがある。
未加硫ゴム用防着剤パック1は、たとえば、図1に示すように、防着性成分2が水溶性フィルム3により包装されてなるパックである。
水溶性フィルムを構成するポリマーとしては、昜溶解性の観点から、ポリビニルアルコールが好ましい。ポリビニルアルコールは、ビニルエステルを重合して得られる重合体のけん化物である。ビニルエステルとしては、たとえば、ギ酸ビニル、酢酸ビニル、プロピオン酸ビニル、バレリン酸ビニル、ラウリン酸ビニル、安息香酸ビニル、ステアリン酸ビニル、ピバリン酸ビニルおよびバーサティック酸ビニル等のビニルエステルが挙げられるが、工業生産性や1,2−グリコール結合の生成の容易さの点から、酢酸ビニルが好ましい。また、ポリビニルアルコールは、上記ビニルエステル以外のコモノマーとともに重合して得られる重合体のけん化物であってもよい。このようなコモノマーとしては、たとえば、1−ブテン、1−ヘキセン、1−オクテン、1−デセン、1−ドデセン、1−テトラデセン等のα−オレフィン;(メタ)アクリル酸およびその塩;(メタ)アクリル酸メチル、(メタ)アクリル酸エチル、(メタ)アクリル酸n−プロピル、(メタ)アクリル酸i−プロピル、(メタ)アクリル酸n−ブチル、(メタ)アクリル酸i−ブチル、(メタ)アクリル酸t−ブチル、(メタ)アクリル酸2−エチルヘキシル、(メタ)アクリル酸ドデシル、(メタ)アクリル酸オクタデシル等の(メタ)アクリル酸エステル類;アクリルアミド、N−メチル(メタ)アクリルアミド、N−エチル(メタ)アクリルアミド、N,N−ジメチル(メタ)アクリルアミド、ジアセトン(メタ)アクリルアミド、(メタ)アクリルアミドプロパンスルホン酸およびその塩、(メタ)アクリルアミドプロピルジメチルアミンおよびその塩またはその4級塩、N−メチロール(メタ)アクリルアミドおよびその誘導体等の(メタ)アクリルアミド類;N−ビニルピロリドン、N−ビニルホルムアミド、N−ビニルアセトアミド等のN−ビニルアミド類;ポリアルキレンオキシドを側鎖に有するアリルエーテル類、メチルビニルエーテル、エチルビニルエーテル、n−プロピルビニルエーテル、i−プロピルビニルエーテル、n−ブチルビニルエーテル、i−ブチルビニルエーテル、t−ブチルビニルエーテル、ドデシルビニルエーテル、ステアリルビニルエーテル等のビニルエーテル類;(メタ)アクリロニトリル等のニトリル類;塩化ビニル、塩化ビニリデン、フッ化ビニル、フッ化ビニリデン等のハロゲン化ビニル類;酢酸アリル、塩化アリル等のアリル化合物;マレイン酸およびその塩またはそのエステル;ビニルトリメトキシシラン等のビニルシリル類;酢酸イソプロペニル等が挙げられる。ポリビニルアルコールはこれらのコモノマーによって変性されたものでも良く、生分解性の観点からは、ポリビニルアルコールにおけるコモノマーによる変性量は、ポリビニルアルコール全体の5モル%以下が好ましい。なお、本明細書において、「(メタ)アクリ」は、「アクリ」および「メタクリ」を意味するものとする。たとえば、(メタ)アクリル酸は、アクリル酸およびメタクリル酸を意味する。
水溶性フィルムの重量割合については特に限定はないが、たとえば、未加硫ゴム用防着剤パック100重量部に対して、好ましくは0.1〜10重量部、より好ましくは0.1〜9重量部、さらに好ましくは0.1〜8重量部、最も好ましくは0.1〜7重量部である。水溶性フィルムの重量割合が0.1重量部未満であると、水溶性フィルムの厚さが薄くなりすぎてフィルム強度が低下することがある。一方、水溶性フィルムの重量割合が10重量部超であると、水溶性フィルムの厚さが厚くなり、水に対する溶解時間が長くなることがある。
ポリビニルアルコールの重合度については、特に限定はないが、未加硫ゴムに形成されるポリビニルアルコールの被膜強度の点からは、好ましくは500〜5000、より好ましくは700〜5000、さらに好ましくは900〜5000、特に好ましくは1000〜3000である。
水溶性フィルムの20℃における水に対する溶解時間については特に限定はないが、好ましくは60秒以下、より好ましくは1〜50秒、さらに好ましくは5〜40秒、特に好ましくは10〜30秒である。
水溶性フィルムの大きさについては、防着性成分の量に従って適宜設定されるので特に限定はないが、たとえば、図1で示す防着性成分を包装した状態の縦(cm)×横(cm)の大きさが、好ましくは(1〜120)cm×(1〜80)cm、より好ましくは(5〜100)cm×(2〜70)cm、さらに好ましくは(10〜90)cm×(5〜60)cm、最も好ましくは(20〜90)cm×(10〜60)cmである。
水溶性フィルムで包装する方法については、特に限定はなく、たとえば、未加硫ゴム用防着剤を構成する前述の各成分の混合物(防着性成分)を水溶性フィルムで包装する方法;未加硫ゴム用防着剤を構成する前述の各成分を順番に水溶性フィルムの袋に添加してパックする方法;未加硫ゴム用防着剤を構成する前述の各成分を順番に水溶性フィルム上に載せ包装する方法等を挙げることができる。
本発明の防着処理された未加硫ゴムの製造方法は、上記未加硫ゴム用防着剤を、成形加工された未加硫ゴムの表面に付着させる処理工程を含む。
成形加工された未加硫ゴムにおいて、それを製造する際の成形加工方法やその形状等について、特に限定はない。成形加工方法としては、たとえば、カレンダーロールシート成形法、ローラーヘッドシート成形法、押出シート成形法、ラム押出成形法、スクリュー押出成形法、圧縮成形法、注入成形法、射出成形法等を挙げることができる。また、成形加工された未加硫ゴムの形状としては、たとえば、シート状、フィルム状、ホース状、チューブ状、スポンジ状、パッキン、ベルト、靴底等を挙げることができる。
処理工程で用いる分散液に含まれる未加硫ゴム用防着剤の配合量については、特に限定はないが、水100重量部に対して、好ましくは0.5〜10重量部、さらに好ましくは0.5〜8重量部、特に好ましくは0.5〜6重量部、最も好ましくは0.5〜4重量部である。未加硫ゴム用防着剤の配合量が水100重量部に対して10重量部超であると、未加硫ゴム用防着剤がゴム表面に付着する量が多くなり、水分の乾燥に要する時間が長くなるので、実用的でない。一方、未加硫ゴム用防着剤の配合量が水100重量部に対して0.5重量部未満であると、ゴムに対する濡れが不十分で防着性が低下することがある。
分散液のpHは特に限定はないが、好ましくは5〜12、さらに好ましくは5〜10、特に好ましくは6〜9、最も好ましくは6〜8である。分散液のpHが5未満または12超であると、ハンドリング性に欠ける場合があり好ましくない。
未加硫ゴム用防着剤の分散液を未加硫ゴムの表面に付着させた後、ゴム表面を乾燥する工程を実施してもよい。ゴム表面を乾燥する方法としては、特に限定はないが、たとえば、熱風機やブローヒーターなどから槽内に熱風を送ることで乾燥させる熱風乾燥;水分を減圧の変化で乾燥させる真空乾燥;バレル乾燥;スピン乾燥;吸引乾燥;マランゴニー乾燥;赤外線乾燥等が挙げられる。これらのうちでも、熱風乾燥が、コスト安であるため好ましい。
このようにして製造された防着処理された未加硫ゴムでは、次の成型、加硫等の工程に移行するまでの間、積み重ねて貯蔵する場合に、未加硫ゴム同士の密着を防止することができる。
未加硫ゴム用防着剤を水に配合して得られる分散液の場合、分散液のa(g)をアルミシートに秤取し(但し、a(g)は2〜3gの範囲)、110℃で0.5時間保った後の恒量に達した残留物の質量がb(g)である。分散液の不揮発分濃度を下式にしたがって算出する。
分散液の不揮発分濃度(wt%)=(b/a)×100
未加硫ゴム用防着剤に占めるモンモリロナイトの含有率を粉末X線回折により測定する。
測定装置として、ブルックフィールド型粘度計(BL型、東機産業株式会社製)を用いて20℃、12rpm、ローターNo.3の条件で粘度を測定する。
未加硫ゴム用防着剤を水に配合して得られる分散液に100℃の温度に加熱した天然ゴム試験片を浸漬してすぐに引き上げ、ゴム表面が乾くまでの時間を目視にて測定する。下部に液溜まりができるがこれは全ての試験片に出来るので無視し、この状態に至るまでを乾燥時間として測定する。乾燥時間が100秒以下であれば、次の工程に移行するまでの待ち時間が少なく、乾燥性が良い。乾燥時間が100秒超であれば、次の工程に移行するまでの待ち時間が長く、作業性に支障をきたすため乾燥性が良くない。
未加硫ゴム用防着剤を水に配合して得られる分散液に100℃の温度に加熱した天然ゴム試験片を浸漬してすぐに引き上げる。試験片が風乾したら2枚を重ね合わせ、1000kg/m2の荷重をかけ40℃の恒温槽に24時間放置する。恒温槽から出した試験片を室温まで空冷し、引張り試験機テンシロン(PT−200N型、ミネベア株式会社)を用いて100mm/minの速度下で剥離抗力(N/mm)を測定した。剥離抗力が小さいほど剥がしやすく、防着性(防着力)が高い。剥離抗力が0.05N/mm以下の場合、大きな負荷なく未加硫ゴム同士を剥がすことができ、防着性が高い。剥離抗力が0.05N/mm超の場合、未加硫ゴム同士を剥がす時の負荷が大きく、防着性が低い。さらに剥離抗力が0.1N/mm超の場合、ゴム同士が密着して剥離が困難である。
未加硫ゴム用防着剤を水に配合して得られる分散液に100℃の温度に加熱した天然ゴム試験片を浸漬してすぐに引き上げる。試験片が風乾したら500gの分銅を載せ、摩擦測定機(TR−2、東洋精機製作所株式会社製)を用いて分銅がゴム上を滑る際の摩擦抗力を測定した。摩擦抗力が小さいほど分銅がゴム上を滑りやすく、滑性に優れる。摩擦抗力が7N/mm以下の場合、大きな負荷なく分銅がゴム上を滑り、滑性が優れる。剥離抗力が7N/mm超の場合、分銅がゴム上を滑りにくく、滑性が劣る。さらに剥離抗力が10N/mm超の場合、分銅がゴム上を滑りにくく、滑性がさらに劣る。
〔防着処理ゴムの粉付着量および粉飛散量〕
天然ゴム試験片10×10cmを準備し、初期重量(W1)を測定した。未加硫ゴム用防着剤を水に配合して得られる分散液に、100℃に加熱されたゴム試験片を2回連続で浸漬してすぐに引き上げた。試験片が風乾したらその重量(W2)を測定した。さらに試験片の各6面をたわしで15回強くこすった後の試験片の重量(W3)を測定した。防着処理ゴムの粉付着量および粉飛散量は下記の式により計算される。
防着処理ゴムの粉付着量(mg/100cm2)=W2−W1
防着処理ゴムの粉飛散量(mg/100cm2)=W2−W3
防着処理ゴムの粉付着量が大きいほど、ゴムに混入する未加硫ゴム用防着剤の量が多くなり、ゴムの物理的性質に悪影響を与える。粉付着量が10mg/100cm2以下であれば、ゴムの物理的性質に大きな悪影響を与えず、好ましい。粉付着量が10mg/100cm2超であれば、ゴムの物理的性質に悪影響を与える場合があり好ましくない。
防着処理ゴムの粉飛散量が大きいほど、ゴム表面から粉落ちした粉塵による飛散問題が大きくなる。粉飛散量が1mg/100cm2以下であれば、粉塵発生の問題を大幅に低下できて、好ましい。粉飛散量が1mg/100cm2超であれば、ゴム表面から粉落ちした粉塵による飛散が発生し好ましくない。
全ての測定には、天然ゴムを用いた。用いた天然ゴムの比重は0.92であり、ムーニー粘度は45〜150である。
実施例および比較例で用いた微粉末の物性を以下に示す。
ベントナイト1:比重2.5、平均粒子径10μm、膨潤力20mg/2g
ベントナイト2:比重2.5、平均粒子径10μm、膨潤力40mg/2g
ベントナイト3:比重2.5、平均粒子径10μm、膨潤力60mg/2g
ベントナイト4:比重2.5、平均粒子径10μm、膨潤力6mg/2g
ベントナイト5:比重2.5、平均粒子径10μm、膨潤力10mg/2g
ベントナイト6:比重2.5、平均粒子径10μm、膨潤力14mg/2g
カオリン:比重2.6、平均粒子径10μm
マイカ:比重2.7、平均粒子径10μm
タルク:比重2.7、平均粒子径10μm
炭酸カルシウム:比重2.6、平均粒子径10μm
炭酸マグネシウム:比重2.5、平均粒子径10μm
ヤシ油脂肪酸カリウム:比重1.0、平均粒子径7μm
オレイン酸カリウム:比重1.0、平均粒子径7μm
ステアリン酸カルシウム:比重1.1、平均粒子径10μm
ラウリン酸ナトリウム:比重0.9、平均粒子径10μm
パラフィンワックス:比重0.9、平均粒子径8μm
カルナバワックス:比重1.0、平均粒子径7μm
ポリエチレンワックス:比重0.9、平均粒子径5μm
ポリスチレン樹脂:比重1.1、平均粒子径5μm
ポリメチルメタクリレート樹脂:比重1.0、平均粒子径5μm
実施例および比較例で用いた界面活性剤であるポリアルキレンオキサイド付加物1〜12について、その一般式と物性を以下に示す。代表例として、ポリアルキレンオキサイド付加物1、11および12については、その具体的な製造方法を以下の製造例1〜3に示す。
ポリアルキレンオキサイド付加物1:C12H25O−[(PO)3/(EO)7]−H、重量平均分子量677、曇点55℃
ポリアルキレンオキサイド付加物2:C10H21O−[(PO)3/(EO)9]−H、重量平均分子量729、曇点67℃
ポリアルキレンオキサイド付加物3:C13H27O−[(PO)3/(EO)7]−H、重量平均分子量684、曇点59℃
ポリアルキレンオキサイド付加物4:C12H25O−(PO)3−(EO)7−H、重量平均分子量675、曇点58℃
ポリアルキレンオキサイド付加物5:C12H25O−(EO)2−(PO)2−(EO)5−H、重量平均分子量619、曇点55℃
ポリアルキレンオキサイド付加物6:C10H21O−[(PO)2/(EO)3]−(EO)4−H、重量平均分子量583、曇点53℃
ポリアルキレンオキサイド付加物7:C12H25O−[(PO)2/(EO)5]−(EO)3−H、重量平均分子量663、曇点62℃
ポリアルキレンオキサイド付加物8:C13H27O−[(PO)2/(EO)5]−(EO)4−H、重量平均分子量714、曇点61℃
ポリアルキレンオキサイド付加物9:C12H25O−(PO)2−[(PO)2/(EO)10]−H、重量平均分子量867、曇点61℃
ポリアルキレンオキサイド付加物10:C12H25O−(PO)2−[(PO)2/(EO)3]−(EO)5−H、重量平均分子量779、曇点49℃
ポリアルキレンオキサイド付加物11:C12H25O−[(PO)3/(EO)7]−H、重量平均分子量680、曇点58℃
ポリアルキレンオキサイド付加物12:C12H25O−[(PO)3/(EO)7]−(EO)2−H、重量平均分子量768、曇点71℃
ポリアルキレンオキサイド付加物を不揮発分濃度が約0.2質量%濃度となるようにテトラヒドロフランに溶かした後、以下の測定条件でゲルパーミエーションクロマトグラフィー(GPC)を測定した。次いで、分子量既知のポリエチレングリコールのGPC測定結果から、検量線を作成し、重量平均分子量を算出した。
(測定条件)
機器名:HLC−8220(東ソー社製)
カラム:KF−G、KF−402HQ、KF−403HQ各1本ずつを直列に連結(いずれもShodex社製)
溶離液:テトラヒドロフラン
注入量:10μl
溶離液の流量:0.3ml/分
温度:40℃
ポリアルキレンオキサイド付加物の1重量%水溶液を調製し、加温して一旦液を濁らせ、徐々に冷却して濁りが無くなる温度を測定し、曇点とした。
〔ポリビニルアルコールの水溶性フィルム〕
実施例および比較例で用いた水溶性フィルムの重合度は、いずれも2000である。
(ポリアルキレンオキサイド付加物1の製造)
1Lのオートクレーブに、ラウリルアルコール(分子量186)100gと、水酸化カリウム0.3gとを仕込んだ後、オートクレーブ内を窒素置換してから、攪拌しつつ80℃で減圧脱水を行った。
次いで、130℃まで昇温した後、反応温度145±5℃、反応圧力3.5±0.5kg/cm2を維持しつつエチレンオキサイドおよびプロピレンオキサイドを同時に供給開始した。エチレンオキサイドでは、41g/hの供給速度を維持して供給し、約170分間で総量118gを供給した。プロピレンオキサイドでは、39g/hの供給速度を維持して供給し、約170分間で総量110gを供給した。
エチレンオキサイドおよびプロピレンオキサイドの供給が完了した後、反応温度を維持しつつ、内圧が低下して一定になるまで熟成させ、80℃まで冷却した。後処理として、得られた反応混合物に合成吸着剤(キョーワード700、協和化学工業(株))3gを加えて、90℃で窒素気流下1時間攪拌して処理した後、ろ過により触媒を除去して、ポリアルキレンオキサイド付加物1を得た。
ポリアルキレンオキサイド付加物1の13C−NMRスペクトル、1H−NMRスペクトルの積分値より計算されるEr、EEO−R、EEO−OH、EOHは、各々20.1、53.5、44.3、55.3であった。ポリアルキレンオキサイド付加物1の重量平均分子量は677であった。曇点は55℃であった。
(ポリアルキレンオキサイド付加物11の製造)
エチレンオキサイドおよびプロピレンオキサイドの供給ラインを各々接続した1Lのオートクレーブに、ラウリルアルコール(分子量186)100gと、水酸化カリウム0.3gとを仕込んだ後、オートクレーブ内を窒素置換してから、攪拌しつつ80℃で減圧脱水を行った。
次いで、130℃まで昇温した後、反応温度145±5℃、反応圧力3.5±0.5kg/cm2を維持しつつエチレンオキサイドおよびプロピレンオキサイドを同時に供給開始した。エチレンオキサイドでは、10g/hの供給速度から供給を開始して、徐々に供給量を増加させて、最終70g/hの供給速度で供給を完了し、約170分間で総量118gを供給した。また、プロピレンオキサイドでは、70g/hの供給速度で供給を開始し、徐々に供給量を減少させて、最終10g/hの供給速度で供給を完了し、約170分間で総量110gを供給した。
エチレンオキサイドおよびプロピレンオキサイドの供給が完了した後、反応温度を維持しつつ、内圧が低下して一定になるまで熟成させ、80℃まで冷却した。後処理として、得られた反応混合物に合成吸着剤(キョーワード700、協和化学工業(株))3gを加えて、90℃で窒素気流下1時間攪拌して処理した後、ろ過により触媒を除去して、ポリアルキレンオキサイド付加物11を得た。
ポリアルキレンオキサイド付加物11の13C−NMRスペクトル(図2)および1H−NMRスペクトル(図3)の積分値を読み取り、NPO−PO、NPO2、NEO−R、NR、NEO−OH、NPO−OH、N1OH、N2OHは、各々2.59、7.36、0.50、1.46、1.00、0.22、4.19、1.00であった。これらの積分値より計算されるEr、EEO−R、EEO−OH、EOHは、各々26.0、34.2、82.0、19.3であった。ポリアルキレンオキサイド付加物11の重量平均分子量は680であった。曇点は58℃であった。
(ポリアルキレンオキサイド付加物12の製造)
1Lのオートクレーブに、製造例2で得られたポリアルキレンオキサイド付加物11の300gと、水酸化カリウム1.0gとを仕込んだ後、オートクレーブ内を窒素置換してから、攪拌しつつ80℃で減圧脱水を行った。
次いで、130℃まで昇温した後、反応温度145±5℃、反応圧力3.5±0.5kg/cm2を維持しつつ約30分間でエチレンオキサイド58gを供給した。
エチレンオキサイドの供給が完了した後、反応温度を維持しつつ、内圧が低下して一定になるまで熟成させ、80℃まで冷却した。後処理として、得られた反応混合物に合成吸着剤(キョーワード700、協和化学工業(株))9gを加えて、90℃で窒素気流下1時間攪拌して処理した後、ろ過により触媒を除去して、ポリアルキレンオキサイド付加物12を得た。
ポリアルキレンオキサイド付加物12の13C−NMRスペクトル、1H−NMRスペクトルの積分値より計算されるEr、EEO−R、EEO−OH、EOHは、各々26.1、34.8、99.1、1.7であった。ポリアルキレンオキサイド付加物12の重量平均分子量は768であった。曇点は71℃であった。
ベントナイト1の50g、カオリン20g、炭酸カルシウム30g、ポリアルキレンオキサイド付加物1の10gを均一に混合して、未加硫ゴム用防着剤を得た。未加硫ゴム用防着剤は、モンモリロナイト含有率24%であった。
さらに、イオン交換水100gに、前記未加硫ゴム用防着剤2.041gを攪拌しながら加え、水中に均一に分散した未加硫ゴム用防着剤の分散液を得た。分散液は、不揮発分濃度2.0wt%、分散液粘度5mPa・sであった。
実施例2〜12では、実施例1において、表1および表2に示すように組成をそれぞれ変更する以外は、実施例1と同様に未加硫ゴム用防着剤をそれぞれ得て、物性等も実施例1と同様に評価した。その結果を表1および表2にそれぞれ示す。それらは未加硫ゴムに対する接着性に優れ脱落による粉塵発生の問題が大幅に低減されており、防着性および滑性に優れていた。
ベントナイト1の50g、カオリン20g、炭酸カルシウム30g、ポリアルキレンオキサイド付加物1の10gを均一に混合して、防着性成分を得た。
さらに、けん化度86〜90%、厚さ40μm、溶解時間40秒のポリビニルアルコールの水溶性フィルム0.061g(大きさ:約3cm×約1.5cm)を準備し、この水溶性フィルムで、防着性成分1.980gをパックして、未加硫ゴム用防着剤である未加硫ゴム用防着剤パック(総重量2g)を得た。未加硫ゴム用防着剤パックは、モンモリロナイト含有率23%であった。
得られた分散液に100℃に加熱された天然ゴム試験片を浸漬してすぐに引き上げた。ゴム表面が乾くまでの時間を目視にて測定したところ、乾燥時間は24秒であり乾燥性に優れていた。ゴム試験片が風乾したら2枚を重ね合わせ、1000kg/m2の荷重をかけ40℃の恒温槽に24時間放置した。剥離抗力は0.009N/mmであり、負荷なく剥離することができ、防着性が優れていた。また、摩擦抗力は3.9N/mmで、滑性が優れていた。粉付着量は4.9mg/100cm2、粉飛散量は0.2mg/100cm2で、脱落による粉塵発生の問題が大幅に低減されていた。
実施例14〜18では、実施例13において、表3に示すように組成をそれぞれ変更する以外は実施例13と同様にして、防着性成分および未加硫ゴム用防着剤パックをそれぞれ得て、物性等も実施例13と同様に評価した。その結果を表3に示す。それらは未加硫ゴムに対する接着性に優れ脱落による粉塵発生の問題が大幅に低減されており、防着性および滑性に優れていた。
ベントナイト4の50g、カオリン20g、炭酸カルシウム30g、POE(25)ラウリルエーテル10gを均一に混合して、未加硫ゴム用防着剤を得た。未加硫ゴム用防着剤は、モンモリロナイト含有率7.3%であった。
さらに、イオン交換水100gに、前記未加硫ゴム用防着剤2.041gを攪拌しながら加え、水中に均一に分散した未加硫ゴム用防着剤の分散液を得た。分散液は、不揮発分濃度2.0wt%、分散液粘度2mPa・sであった。
比較例1は、実施例1〜21と比較して、防着性、滑性および脱落による粉塵飛散が劣っていた。
比較例2〜21では、比較例1において、表4および表5に示すように組成をそれぞれ変更する以外は、比較例1と同様に未加硫ゴム用防着剤をそれぞれ得て、物性等も比較例1と同様に評価した。得られた比較例の物性等の結果も、表4および表5にそれぞれに示す。実施例1〜21と比較して、防着性、滑性および脱落による粉塵飛散が劣っていた。
上記実施例および比較例において、POE(n)とは、ポリオキシエチレン(オキシエチレンの繰返し単位数:n)を意味する。
Claims (11)
- モンモリロナイトを必須成分とする微粉末と、高級アルコールに2種以上のアルキレンオキサイドを付加反応して得られるポリアルキレンオキサイド付加物を必須成分とする界面活性剤とを含有し、
前記微粉末を100重量部としたときに、前記界面活性剤が1〜60重量部であり、
モンモリロナイトの含有率が20〜50重量%であり、
前記ポリアルキレンオキサイド付加物が、
下記一般式(2):
RO−[(PO)p/(EO)q]−H (2)
(但し、Rは炭素数6〜30のアルキル基またはアルケニル基を示し、直鎖または分枝鎖のいずれの構造から構成されていてもよい。POはオキシプロピレン基、EOはオキシエチレン基を示す。pおよびqは、各々の平均付加モル数を示し、p=1〜20およびq=1〜30である。[(PO)p/(EO)q]はpモルのPOとqモルのEOとがランダム付加してなるポリオキシアルキレン基である。)
で表されるポリアルキレンオキサイド付加物(2)である、
未加硫ゴム用防着剤。 - 前記ポリアルキレンオキサイド付加物(2)が、
その13C−NMRスペクトルおよび1H−NMRスペクトルを測定したチャートに基づいて、下記で各々定義されるNPO−PO、NPO2、NEO−R、NR、NEO−OH、NPO−OH、N1OHおよびN2OHを読み取り、
NPO−PO:PO−PO結合したPOの1級炭素に帰属される13C−NMRスペクトルの積分値の和
NPO2:POの2級炭素に帰属される13C−NMRスペクトルの積分値の和
NEO−R:R基と直接エーテル結合したEOの炭素に帰属される13C−NMRスペクトルの積分値の和
NR:R基のα位炭素に帰属される13C−NMRスペクトルの積分値の和
NEO−OH:末端水酸基に直接結合しているEOの炭素に帰属される13C−NMRスペクトルの積分値の和
NPO−OH:末端水酸基に直接結合しているPOの炭素に帰属される13C−NMRスペクトルの積分値の和
N1OH:1級水酸基の結合したメチレン基のプロトンに帰属される1H−NMRスペクトルの積分値の和
N2OH:2級水酸基の結合したメチン基のプロトンに帰属される1H−NMRスペクトルの積分値の和
そして、得られた読み取り値を各々下記計算式(I)〜(IV):
Er(%)=100×NPO−PO/(NPO−PO+NPO2) (I)
EEO−R(%)=100×NEO−R/NR (II)
EEO−OH(%)=100×NEO−OH/(NEO−OH+NPO−OH) (III)
EOH(%)=100×N2OH/(N1OH+N2OH) (IV)
に代入して得られるランダム化指数Er、R基に直結しているオキシエチレン基の百分率EEO−R、末端水酸基が直結しているオキシエチレン基の百分率EEO−OH、および末端水酸基の2級化率EOHのパラメーターが、下記数式(I−A)〜(IV−A):
1≦Er≦45 (I−A)
1≦EEO−R≦49 (II−A)
51≦EEO−OH≦99 (III−A)
1≦EOH≦49 (IV−A)
を各々満足するポリアルキレンオキサイド付加物である、請求項1に記載の未加硫ゴム用防着剤。 - モンモリロナイトを必須成分とする微粉末と、高級アルコールに2種以上のアルキレンオキサイドを付加反応して得られるポリアルキレンオキサイド付加物を必須成分とする界面活性剤とを含有し、
前記微粉末を100重量部としたときに、前記界面活性剤が1〜60重量部であり、
モンモリロナイトの含有率が20〜50重量%であり、
前記ポリアルキレンオキサイド付加物が、
下記一般式(3):
RO−[(PO)p/(EO)q]−(A2O)r−H (3)
(但し、Rは炭素数6〜30のアルキル基またはアルケニル基を示し、直鎖または分枝鎖のいずれの構造から構成されていてもよい。POはオキシプロピレン基、EOはオキシエチレン基、A2Oはオキシエチレン基およびオキシプロピレン基から選ばれる1種から構成されるオキシアルキレン基を示す。p、qおよびrは、各々の平均付加モル数を示し、p=1〜20、q=1〜30およびr=1〜50である。[(PO)p/(EO)q]はpモルのPOとqモルのEOとがランダム付加してなるポリオキシアルキレン基である。)
で表されるポリアルキレンオキサイド付加物(3)である、未加硫ゴム用防着剤。 - 前記ポリアルキレンオキサイド付加物(3)が、請求項1または2に記載されるポリアルキレンオキサイド付加物(2)にエチレンオキサイドおよびプロピレンオキサイドから選ばれるアルキレンオキサイドのうちの1種を供給して付加反応させて得られるポリアルキレンオキサイド付加物である、請求項3に記載の未加硫ゴム用防着剤。
- 前記A2Oがオキシエチレン基である、請求項3または4に記載の未加硫ゴム用防着剤。
- 前記微粉末が、スメクタイト、カオリン、フィロ珪酸塩、炭酸塩、脂肪酸石鹸、金属石鹸、ワックス、アクリル樹脂およびスチレン系樹脂から選ばれる少なくとも1種を含有する、請求項1〜5のいずれかに記載の未加硫ゴム用防着剤。
- 前記界面活性剤が、前記ポリアルキレンオキサイド付加物以外の非イオン性界面活性剤および/またはアニオン性界面活性剤をさらに含有する、請求項1〜6のいずれかに記載の未加硫ゴム用防着剤。
- 前記非イオン性界面活性剤が、ポリオキシアルキレンアルキルフェニルエーテル、ソルビタン脂肪酸エステル、ポリオキシアルキレンソルビタン脂肪酸エステル、グリセリン脂肪酸エステル、ポリオキシアルキレン硬化ひまし油、ポリオキシアルキレンアセチレンジオールエーテルから選ばれる少なくとも1種であり、前記アニオン性界面活性剤が、脂肪酸塩、アルキル硫酸エステル塩、アルキルベンゼンスルホン酸塩、ポリオキシアルキレンアルキルエーテル硫酸塩、高級脂肪酸アミドスルホン酸塩、ポリオキシアルキレンアルキルエーテルリン酸エステル塩、長鎖スルホコハク酸塩、ポリカルボン酸塩、ナフタリンスルホン酸塩、メラミンスルホン酸塩およびリグニンスルホン酸塩から選ばれる少なくとも1種である、請求項7に記載の未加硫ゴム用防着剤。
- ポリビニルアルコールの水溶性フィルムにより包装されている、請求項1〜8のいずれかに記載の未加硫ゴム用防着剤。
- 請求項1〜9のいずれかに記載の未加硫ゴム用防着剤を、成形加工された未加硫ゴムの表面に付着させる処理工程を含む、防着処理された未加硫ゴムの製造方法。
- 前記処理工程を、水100重量部に対して前記未加硫ゴム用防着剤0.5〜10重量部を配合した分散液に前記未加硫ゴムを浸漬して行う、請求項10に記載の防着処理された未加硫ゴムの製造方法。
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