JP5983614B2 - 接着剤組成物 - Google Patents
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Description
本発明で用いる高飽和ニトリルゴム(A)は、α,β−エチレン性不飽和ニトリル単量体、共役ジエン単量体、α,β−エチレン性不飽和ジカルボン酸モノエステル単量体および必要に応じて加えられる、上記各単量体と共重合可能なその他の単量体を共重合する工程を経て得られる、ヨウ素価が120以下のゴムである。
重合方法は、特に限定されず公知の重合法によればよいが、工業的生産性の観点から乳化重合法が好ましい。
重合に使用する乳化剤は、通常、アニオン性界面活性剤、カチオン性界面活性剤、ノニオン性界面活性剤、両性界面活性剤等を使用できる。なかでもアニオン性界面活性剤が好ましく、その使用量に特に制限はないが、このラテックスから得られる接着剤組成物の接着力の観点から、全単量体100重量部に対して1〜10重量部、好ましくは2〜6重量部の範囲である。また、重合開始剤等も通常使用されているものでよい。
また、重合方式も特に限定されず、回分式、半回分式及び連続式のいずれでもよく、重合温度や圧力も制限されない。
なお、共重合体(X)中の炭素−炭素二重結合(共役ジエン単量体単位に由来するもの)の量が少なく、そのため、乳化重合により得られたニトリルゴムのヨウ素価が所望の数値以下である場合には、必ずしも、水素化を行なう必要はない。
その具体例として、パラジウム触媒としては、ギ酸、プロピオン酸、ラウリン酸、コハク酸、オレイン酸、フタル酸等のカルボン酸のパラジウム塩;塩化パラジウム、ジクロロ(シクロオクタジエン)パラジウム、ジクロロ(ノルボルナジエン)パラジウム、ヘキサクロロパラジウム(IV)酸アンモニウム等のパラジウム塩素化物;ヨウ化パラジウム等のヨウ素化物;硫酸パラジウム・二水和物等が挙げられる。
これらの中でもカルボン酸のパラジウム塩、ジクロロ(ノルボルナジエン)パラジウム及びヘキサクロロパラジウム(IV)酸アンモニウムが特に好ましい。
水素化触媒の使用量は、適宜定めればよいが、共重合体(X)に対し、好ましくは5〜6,000重量ppm、より好ましくは10〜4,000重量ppmである。
反応温度が低すぎると反応速度が低下するおそれがあり、逆に、高すぎるとニトリル基の水素添加等の副反応が起こる可能性がある。
水素圧力は、好ましくは0.1〜30MPa、より好ましくは0.5〜20MPaである。また、反応時間は、好ましくは1〜15時間、特に好ましくは2〜10時間である。
本発明の接着剤組成物における高飽和ニトリルゴム(A)の含有量は、好ましくは5〜60重量%、特に好ましくは10〜50重量%である。
本発明の接着剤組成物は、硬化剤(B)を含有する。
硬化剤(B)としては、レゾルシン−ホルムアルデヒド樹脂、マレイミド化合物、メラミン樹脂、エポキシ樹脂、イソシアネート樹脂、1,4−ビス(t−ブチルペルオキシイソプロピル)ベンゼン等の有機過酸化物、p−キノンジオキシム等のキノンジオキシム、ラウリルメタクリレートやメチルメタクリレート等のメタクリル酸エステル、ジアリルフタレート、トリアリルシアヌレート、トリアリルイソシアネート等のアリル化合物などが挙げられるが、本発明の効果がより一層顕著になることから、レゾルシン−ホルムアルデヒド樹脂が好ましい。
本発明の接着剤組成物で接着して得られる複合体としては、例えば、繊維基材と高飽和ニトリルゴムからなる繊維基材−高飽和ニトリルゴム複合体を挙げることができる。このような繊維基材−高飽和ニトリルゴム複合体は、通常、繊維基材と高飽和ニトリルゴムとを上述した本発明の接着剤組成物で接着することにより得ることができる。
繊維基材−高飽和ニトリルゴム複合体の形態は、特に限定されないが、繊維基材と高飽和ニトリルゴムとを貼り合わせたもの、高飽和ニトリルゴムに繊維基材の一部又は全部を埋め込んだもの等を例示することができる。
繊維基材の形状は特に限定されず、その具体例としては、フィラメント、ステープル、コード状、ロープ状、織布(帆布等)等を挙げることができ、繊維基材−高飽和ニトリルゴム複合体の用途に応じて適宜選定される。例えば、繊維基材としてコード状のものを用いて芯線入りの高飽和ニトリルゴム製歯付きベルトとすることができ、また帆布等の基布状の繊維基材を用いて基布被覆高飽和ニトリルゴム製歯付きベルトとすることができる。
共重合可能なその他の単量体としては、上述した接着剤組成物を構成する高飽和ニトリルゴム(A)の合成に用いられるものと同様のものを挙げることができる。
高飽和ニトリルゴム(C)の具体例としては、高飽和ブタジエン−アクリロニトリル共重合ゴム、カルボキシル基含有高飽和ブタジエン−アクリロニトリル共重合ゴム、高飽和イソプレン−ブタジエン−アクリロニトリル共重合ゴム、高飽和イソプレン−アクリロニトリル共重合ゴム、高飽和ブタジエン−アクリル酸メチル−アクリロニトリル共重合ゴム、高飽和ブタジエン−アクリル酸−アクリロニトリル共重合ゴム、高飽和ブタジエン−エチレン−アクリロニトリル共重合ゴム等が挙げられる。
これらのうち、特に、自動車用途に用いられる繊維基材−高飽和ニトリルゴム複合体用の高飽和ニトリルゴム(C)としては、耐油性、耐熱性の観点から、高飽和ブタジエン−アクリロニトリル共重合ゴムが好ましい。
高飽和ニトリルゴム(C)のアクリロニトリル単量体単位の含有量は、好ましくは10〜60重量%、より好ましくは15〜50重量%、特に好ましくは20〜50重量%である。アクリロニトリル単量体単位の含有量が少なすぎると繊維基材−高飽和ニトリルゴム複合体の耐油性が劣るおそれがあり、逆に多すぎると耐寒性が低下する可能性がある。
また、高飽和ニトリルゴム(C)のムーニー粘度(ML1+4、100℃)は、好ましくは10〜300、より好ましくは20〜250、特に好ましくは30〜200である。ムーニー粘度が小さすぎると成形加工性や機械的特性が低下するおそれがあり、大きすぎると成形加工性が低下する可能性がある。
加圧は圧縮(プレス)成形機、金属ロール、射出成形機等を用いて行なうことができる。
加圧の圧力は、好ましくは0.5〜20MPa、より好ましくは2〜10MPaであり、加熱の温度は、好ましくは130〜300℃、より好ましくは150〜250℃であり、操作時間は、好ましくは1〜180分、より好ましくは5〜120分である。
この方法により、高飽和ニトリルゴム(C)の加硫及び成形、並びに、繊維基材と高飽和ニトリルゴム(C)との間の接着を同時に行なうことができる。
なお、圧縮機の型の内面やロールの表面には、目的とする繊維基材−高飽和ニトリルゴム複合体の高飽和ニトリルゴム(C)の所望の表面形状を実現する型を形成させておくとよい。
繊維基材−高飽和ニトリルゴム−繊維基材複合体は、例えば、繊維基材(2種以上の繊維基材の複合体であってもよい。)と繊維基材−高飽和ニトリルゴム複合体とを組み合わせてなる。
具体的には、繊維基材としての芯線、高飽和ニトリルゴム(C)および繊維基材としての基布を重ね(このとき、芯線及び基布には、本発明の接着剤組成物を適宜付着させておく)、加熱しながら加圧することにより、繊維基材−高飽和ニトリルゴム−繊維基材複合体を得ることができる。
そのため、平ベルト、Vベルト、Vリブドベルト、丸ベルト、角ベルト、歯付ベルト等のベルト用に好適であり、油中ベルト用に特に適している。
また、本発明の接着剤組成物で接着して得られる繊維基材−高飽和ニトリルゴム複合体は、ホース、チューブ、ダイアフラム等にも好適に使用できる。
ホースとしては、単管ゴムホース、多層ゴムホース、編上式補強ホース、布巻式補強ホース等が挙げられる。ダイアフラムとしては、平形ダイアフラム、転動形ダイアフラム等が挙げられる。
本発明の接着剤組成物で接着して得られる繊維基材−高飽和ニトリルゴム複合体は、上記の用途以外にも、シール、ゴムロール等の工業用製品として用いることができる。シールとしては、回転用、揺動用、往復動等の運動部位シールと固定部位シールが挙げられる。運動部位シールとしては、オイルシール、ピストンシール、メカニカルシール、ブーツ、ダストカバー、ダイアフラム、アキュムレータ等が挙げられる。固定部位シールとしては、Oリング、各種ガスケット等が挙げられる。
ゴムロールとしては、印刷機器、コピー機器等のOA機器の部品であるロール;紡糸用延伸ロール、紡績用ドラフトロール等の繊維加工用ロール;ブライドルロール、スナバロール、ステアリングロール等の製鉄用ロール;等が挙げられる。
また、試験および評価は、下記の方法で行なった。
高飽和ニトリルゴムラテックスに含まれる高飽和ニトリルゴムの各単量体単位の含有割合は、以下の方法により測定した。
まず、高飽和ニトリルゴムラテックスに過剰量のメタノールを添加し、析出したゴムを取り出し、さらにこれを数回メタノールで攪拌、洗浄して、減圧下60℃で24時間乾燥することにより、高飽和ニトリルゴムを得た。このようにして得られた高飽和ニトリルゴムを構成する各単量体単位の含有割合は、以下の方法により測定した。
すなわち、マレイン酸モノn−ブチル単位及びメタクリル酸単位の含有割合は、次の方法により測定した。まず、2mm角の高飽和ニトリルゴム0.2gに、2−ブタノン100mlを加えて16時間攪拌して溶解した後、エタノール20mlおよび水10mlを加え、攪拌しながら水酸化カリウムの0.02N含水エタノール溶液を用いて、室温でチモールフタレインを指示薬とする滴定を行った。次いで、滴定の結果より、高飽和ニトリルゴム100gに対するカルボキシル基のモル数を求め、求めたモル数をマレイン酸モノn−ブチル単位又はメタクリル酸単位の量に換算することにより算出した。
アクリロニトリル単位の含有割合は、JIS K6383に従い、ケルダール法により、高飽和ニトリルゴム中の窒素含量を測定することにより算出した。
1,3−ブタジエン単位(水素化された部分も含む)の含有割合は、水素添加反応前のニトリルゴムラテックスに上記と同様に過剰量のメタノールを添加し、析出したゴムを洗浄および乾燥することにより水素添加反応前のニトリルゴムを得て、そのヨウ素価(JIS K 6235による)を測定することにより算出した。
さらに、アクリル酸n−ブチル単位およびアクリル酸メトキシエチル単位の含有割合は、上記測定値から求めたアクリロニトリル単位、1,3−ブタジエン単位およびマレイン酸モノn−ブチル単位の合計含有量の残余の含有量として計算で求めた。
ヨウ素価は、上記ゴムの組成分析の場合と同様の方法で得られた高飽和ニトリルゴムを用いて、JIS K 6235に準じて測定した。
縦23cm、横16cmのガラスの型枠内に、接着剤組成物を流し込み、20℃で96時間乾燥させた後、枠から剥がして厚さ0.5mmの膜を得た。この膜を、170℃で20分間熱処理して、接着剤組成物の硬化膜を得た。
次に、得られた硬化膜を、3号形ダンベルで打ち抜いて試験片を作製し、この試験片を用いて、JIS K6251に準じて、300mm/分の引張速度で引張試験を行い、硬化膜の引張強さ、引張応力および伸びを測定した。
上記常態物性の場合と同様にして、接着剤組成物の硬化膜を得た。
得られた硬化膜を縦3cm、横2cmの大きさに切り取り、40℃の水に72時間浸漬することにより、水浸漬前後の体積膨潤度ΔVを測定した。
なお、体積膨潤度ΔV(単位:%)は、水浸漬前後の硬化膜の体積を測定し、「ΔV=([水浸漬後の体積]−[水浸漬前の体積])/([水浸漬前の体積])×100」に従って算出した。
この体積膨潤度ΔVの絶対値が小さいほど、耐水性が良い。
繊維基材としての縦15cm、横15cmのナイロン基布と高飽和ニトリルゴムとの複合体の耐磨耗性を、カーペット用テーバー摩耗試験機(商品名「Taber Abraser 5150」、TALEDYNE TABER社製)を用い、ナイロン基布側をディスクで擦ることにより評価した。試験条件は荷重1kg、摩耗表面温度120℃(赤外線ランプ照射)、ディスク回転回数1万回でおこなった。
そして、耐摩耗性は、以下の基準により、ナイロン基布側の摩耗減量を5段階で評価した。
5:ナイロン基布側の表面正常
4:ナイロン基布側が25%摩耗
3:ナイロン基布側が50%摩耗
2:ナイロン基布側が75%摩耗
1:ナイロン基布側が90%摩耗
反応器に、イオン交換水180部、濃度10重量%のドデシルベンゼンスルホン酸ナトリウム水溶液25部、アクリロニトリル37部、マレイン酸モノn−ブチル4部、およびt−ドデシルメルカプタン(分子量調整剤)0.5部の順に仕込み、内部の気体を窒素で3回置換した後、1,3−ブタジエン57部を仕込んだ。反応器を5℃に保ち、クメンハイドロパーオキサイド(重合開始剤)0.1部を仕込み、攪拌しながら重合反応を継続し、重合転化率が40%、および60%になった時点で、それぞれ1部のマレイン酸モノn―ブチルを添加し、重合転化率が85%になった時点で、濃度10重量%のハイドロキノン水溶液(重合停止剤)0.1部を加えて重合反応を停止した。次いで、水温60℃で残留単量体を除去し、ニトリルゴム(X1)のラテックス(固形分濃度約30重量%)を得た。
高飽和ニトリルゴム(A1)の各単量体単位の含有割合は、アクリロニトリル単位35.7重量%、マレイン酸モノn−ブチル単位5.7重量%、1,3−ブタジエン単位(水素化された部分も含む)58.6重量%であった。また、ヨウ素価は9であった。
合成例1において、水素添加反応を行う際における、ニトリルゴム(X1)のラテックスに含有されるゴムの乾燥重量に対するパラジウム含有量が700重量ppmになるように、パラジウム触媒の添加量を変更した以外は合成例1と同様にして高飽和ニトリルゴム(A2)のラテックス(L2)(固形分濃度30重量%)を得た。
高飽和ニトリルゴム(A2)の各単量体単位の含有割合は、アクリロニトリル単位35.7重量%、マレイン酸モノn−ブチル単位5.7重量%、1,3−ブタジエン単位(水素化された部分も含む)58.6重量%であった。また、ヨウ素価は30であった。
反応器に、イオン交換水180部、濃度10重量%のドデシルベンゼンスルホン酸ナトリウム水溶液25部、アクリロニトリル15部、マレイン酸モノn−ブチル6部、アクリル酸n−ブチル39部、およびt−ドデシルメルカプタン(分子量調整剤)0.5部の順に仕込み、内部の気体を窒素で3回置換した後、1,3−ブタジエン40部を仕込んだ。反応器を5℃に保ち、クメンハイドロパーオキサイド(重合開始剤)0.1部を仕込み、攪拌しながら重合反応を継続し、重合転化率が85%になった時点で、濃度10重量%のハイドロキノン水溶液(重合停止剤)0.1部を加えて重合反応を停止した。次いで、水温60℃で残留単量体を除去し、ニトリルゴム(X3)のラテックス(固形分濃度約30重量%)を得た。
高飽和ニトリルゴム(A3)の各単量体単位の含有割合は、アクリロニトリル単位15.0重量%、マレイン酸モノn−ブチル単位5.0重量%、アクリル酸n−ブチル単位35.0重量%、1,3−ブタジエン単位(水素化された部分も含む)45.0重量%であった。また、ヨウ素価は10であった。
反応器に、イオン交換水180部、濃度10重量%のドデシルベンゼンスルホン酸ナトリウム水溶液25部、アクリロニトリル20部、マレイン酸モノn−ブチル4.5部、アクリル酸メトキシエチル35.5部、およびt−ドデシルメルカプタン(分子量調整剤)0.5部の順に仕込み、内部の気体を窒素で3回置換した後、1,3−ブタジエン40部を仕込んだ。反応器を5℃に保ち、クメンハイドロパーオキサイド(重合開始剤)0.1部を仕込み、攪拌しながら重合反応を継続し、重合転化率が83%になった時点で、濃度10重量%のハイドロキノン水溶液(重合停止剤)0.1部を加えて重合反応を停止した。次いで、水温60℃で残留単量体を除去し、ニトリルゴム(X4)のラテックス(固形分濃度約30重量%)を得た。
高飽和ニトリルゴム(A4)の各単量体単位の含有割合は、アクリロニトリル単位21.3重量%、マレイン酸モノn−ブチル単位5.0重量%、アクリル酸メトキシエチル単位27.1重量%、1,3−ブタジエン単位(水素化された部分も含む)46.6重量%であった。また、ヨウ素価は10であった。
反応器に、イオン交換水180部、濃度10重量%のドデシルベンゼンスルホン酸ナトリウム水溶液25部、アクリロニトリル35部、メタクリル酸4部、およびt−ドデシルメルカプタン(分子量調整剤)0.5部の順に仕込み、内部の気体を窒素で3回置換した後、1,3−ブタジエン61部を仕込んだ。反応器を5℃に保ち、クメンハイドロパーオキサイド(重合開始剤)0.1部を仕込み、攪拌しながら重合反応を継続し、重合転化率が90%になった時点で、濃度10重量%のハイドロキノン水溶液(重合停止剤)0.1部を加えて重合反応を停止した。次いで、水温60℃で残留単量体を除去し、ニトリルゴム(X5)のラテックス(固形分濃度約30重量%)を得た。
高飽和ニトリルゴム(A5)の各単量体単位の含有割合は、アクリロニトリル単位34.3重量%、メタクリル酸単位3.2重量%、1,3−ブタジエン単位(水素化された部分も含む)62.5重量%であった。また、ヨウ素価は30であった。
レゾルシン11部、ホルマリン(37重量%濃度)8.1部、および水酸化ナトリウム(10重量%濃度)3部を蒸留水194部に溶解し、室温で20時間攪拌し、レゾルシン−ホルムアルデヒド樹脂液(RF液1)を得た。
合成例1で得られた高飽和ニトリルゴム(A1)のラテックス(L1)(固形分濃度30重量%)60.9部(高飽和ニトリルゴム(A1)換算で、18.27部)に、合成例6で得られたレゾルシン−ホルムアルデヒド樹脂液(RF液1)27.7部(レゾルシン−ホルムアルデヒド樹脂換算で、2.45部)、及び蒸留水11.4部を添加し、室温で1分間攪拌し、接着剤組成物(LS1)を得た。
この接着剤組成物(LS1)を用い、「接着剤組成物の硬化膜の常態物性(引張強さ、応力、伸び)」および「接着剤組成物の硬化膜の耐水性試験」の評価を行った結果を表1に示す。
高飽和ニトリルゴム(A1)のラテックス(L1)に代えて、合成例2で得られた高飽和ニトリルゴム(A2)のラテックス(L2)(固形分濃度30重量%)を用いた以外は実施例1と同様にして、接着剤組成物(LS2)を得た。この接着剤組成物(LS2)を用い、実施例1と同様の評価を行った結果を表1に示す。
高飽和ニトリルゴム(A1)のラテックス(L1)に代えて、合成例3で得られた高飽和ニトリルゴム(A3)のラテックス(L3)(固形分濃度30重量%)を用いた以外は実施例1と同様にして、接着剤組成物(LS3)を得た。この接着剤組成物(LS3)を用い、実施例1と同様の評価を行った結果を表1に示す。
高飽和ニトリルゴム(A1)のラテックス(L1)に代えて、合成例4で得られた高飽和ニトリルゴム(A4)のラテックス(L4)(固形分濃度30重量%)を用いた以外は実施例1と同様にして、接着剤組成物(LS4)を得た。この接着剤組成物(LS4)を用い、実施例1と同様の評価を行った結果を表1に示す。
高飽和ニトリルゴム(A1)のラテックス(L1)に代えて、合成例5で得られた高飽和ニトリルゴム(A5)のラテックス(L5)(固形分濃度30重量%)を用いた以外は実施例1と同様にして、接着剤組成物(LC1)を得た。この接着剤組成物(LC1)を用い、実施例1と同様の評価を行った結果を表1に示す。
実施例1で得られた接着剤組成物(LS1)400部に、HAFカーボン(商品名「シースト3」、東海カーボン社製)の水分散体(25重量%濃度)40部を添加してHAFカーボン混合液とした後、繊維基材としてのナイロン66からなる基布(織布)を該HAFカーボン混合液に浸漬し、引き上げることによりナイロン66の基布に接着剤組成物を塗布した。この際、ナイロン66の基布100部に対して、接着剤組成物中のゴムが20部付着するようにした。
次に接着剤組成物を塗布した基布を、空気循環式オーブンにて180℃で2分間加熱して、接着剤組成物で前処理した基布を得た。
また、表2に記載の配合例A、BおよびCに従い、ロール上で混練し、約2.5mmの厚さの架橋性高飽和ニトリルゴム組成物のシートA、シートBおよびシートCを作製した。
そして、架橋性高飽和ニトリルゴム組成物のシートを、上記の前処理した基布(縦15cm、横15cmの平面状)にそれぞれ重ね、プレス機で5MPaの圧力をかけながら、170℃で30分間保持して架橋し、繊維基材としてのナイロン66からなる基布と、高飽和ニトリルゴムの複合体を得た(シートAから得られる複合体、シートBから得られる複合体およびシートCから得られる複合体)。
これらの複合体について、「繊維基材−高飽和ニトリルゴム複合体の耐磨耗性試験」を行った結果を、表3に示す。
接着剤組成物(LS1)に代えて、実施例2で得られた接着剤組成物(LS2)(実施例7)、実施例3で得られた接着剤組成物(LS3)(実施例8)、実施例4で得られた接着剤組成物(LS4)(実施例9)および比較例1で得られた接着剤組成物(LC1)(比較例2)をそれぞれ用いた以外は、実施例6と同様にして複合体を得た。
これらの複合体について、「繊維基材−高飽和ニトリルゴム複合体の耐磨耗性試験」を行った結果を、表3に示す。
これに対して、α,β−エチレン性不飽和ジカルボン酸モノエステル単量体単位を有さない高飽和ニトリルゴムのラテックスを用いたために本発明の要件を満たさない接着剤組成物を用いて作製した、基布と高飽和ニトリルゴムの複合体は、耐磨耗性に劣っていた(比較例2)。
Claims (4)
- α,β−エチレン性不飽和ニトリル単量体単位10〜55重量%、共役ジエン単量体単位25〜89重量%、およびα,β−エチレン性不飽和ジカルボン酸モノアルキルエステル単量体単位1〜20重量%を有し、ヨウ素価が120以下である高飽和ニトリルゴム(A)のラテックス、ならびに、
硬化剤(B)を含有する接着剤組成物。 - 前記α,β−エチレン性不飽和ジカルボン酸モノアルキルエステル単量体単位が、マレイン酸モノn−ブチル単位である請求項1に記載の接着剤組成物。
- 前記硬化剤(B)が、レゾルシン−ホルムアルデヒド樹脂である請求項1または2に記載の接着剤組成物。
- 繊維基材と高飽和ニトリルゴムを、請求項1〜3のいずれか1項に記載の接着剤組成物で接着してなる繊維基材−高飽和ニトリルゴム複合体。
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