JP6351586B2 - ゴム組成物及びその加硫成形体 - Google Patents
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Description
また、前記アジピン酸系可塑剤としては、例えば、アジピン酸ジメチル、アジピン酸ジエチル、アジピン酸ジプロピル、アジピン酸ジブチル、アジピン酸ジイソプロピル、アジピン酸ジイソブチル、アジピン酸ジイソノニル、アジピン酸ジイソデシル、アジピン酸ビス(2−エチルヘキシル)、アジピン酸ビス(2−ブトキシエチル)及びアジピン酸ビス[2−(2−ブトキシエトキシ)エチル]から選ばれる少なくとも1種の化合物を用いることができる。
一方、本発明に係るクロロプレンゴムは、更に、前記ゴム成分100質量部あたり、下記化学式(II)で表される構造のグリコールエーテル系可塑剤を0.1〜10質量部含有していてもよい。
先ず、本発明の第1の実施形態に係るゴム組成物について説明する。本実施形態のゴム組成物は、クロロプレンゴム10〜90質量%と、天然ゴム又はイソプレンゴム10〜90質量%とからなるゴム成分100質量部に対して、特定構造のアジピン酸系可塑剤を3〜30質量部含有する。
クロロプレンゴムは、2−クロロ−1,3−ブタジエンを含む原料単量体を、分子量を調整しながら重合したものである。本実施形態のゴム組成物に用いるクロロプレンゴムは、2−クロロ−1,3−ブタジエンを単独で重合したものでもよく、また、2−クロロ−1,3−ブタジエンと共重合可能な1種以上の他の単量体と共重合したものでもよい。
本実施形態のゴム組成物には、公知の天然ゴム又はイソプレンゴムを使用することができ、その産地、種類及び構造は特に限定されない。また、天然ゴム及びイソプレンゴムは、1種類のみを使用してもよいが、産地や構造などが異なる複数の天然ゴム又はイソプレンゴムを、目的や用途に応じて任意の比率で混合して使用することもできる。
本実施形態のゴム組成物のゴム成分は、クロロプレンゴムと天然ゴム又はイソプレンゴムである。ゴム成分のクロロプレン含有率が10質量%未満の場合、即ち天然ゴム又はイソプレンゴムの含有率が90質量%よりも多いと、加硫成形体の耐熱性や耐候性が不足する。一方、クロロプレンゴムに天然ゴム又はイソプレンゴムを混合すると、加硫成形体の低温特性を向上させることができるが、ゴム成分のクロロプレン含有率が90質量%を超える場合、即ち天然ゴム又はイソプレンゴムの含有率が10質量%未満のときは、加硫成形体の低温特性が不足する。
本実施形態のゴム組成物に用いられるアジピン酸系可塑剤は、下記化学式(I)で表される化学構造を有する。なお、下記化学式(I)において、R1,R2は、炭素数の合計が1〜20の整数であるアルキル基、又はアルキル基が1以上のエーテル結合で結ばれ、かつ炭素数の合計が1以上20以下の整数であるエーテルを示す。
本実施形態のゴム組成物には、前述した各成分に加えて、更に、下記化学式(II)で表される構造のグリコールエーテル系可塑剤を配合することもできる。なお、下記化学式(II)において、R3は、炭素数の合計が1〜20の整数であるアルキル基、又はアルキル基が1以上のエーテル結合で結ばれ、かつ炭素数の合計が1〜20の整数であるエーテルを示す。
本実施形態のゴム組成物には、加硫剤が添加されていてもよい。本実施形態のゴム組成物に添加可能な加硫剤としては、硫黄、ベリリウム、マグネシウム、亜鉛、カルシウム、バリウム、ゲルマニウム、チタニウム、錫、ジルコニウム、アンチモン、バナジウム、ビスマス、モリブデン、タングステン、テルル、セレン、鉄、ニッケル、コバルト及びオスミウムなどの金属単体、又はこれらの金属の酸化物や水酸化物などが挙げられる。これらの加硫剤の中でも、特に加硫効果が高いことから、硫黄、酸化カルシウム、酸化亜鉛、二酸化アンチモン、三酸化アンチモン、酸化マグネシウムが好ましい。なお、加硫剤は、1種を単独で使用してもよいが、2種以上を併用してもよい。
本実施形態のゴム組成物には、前述した各成分の他に、加硫促進剤、充填剤又は補強剤、可塑剤、加工助剤や滑剤、老化防止剤、シランカップリング剤などのゴム製品の製造で通常用いられる各種副原料が添加されていてもよい。
本実施形態のゴム組成物に配合される加硫促進剤は、特に限定されるものではないが、例えばチオウレア系加硫促進剤、チアゾール系加硫促進剤、チウラム系加硫促進剤及びグアニジン系加硫促進剤などが挙げられる。これらの加硫促進剤は、単独で用いてもよく、また、2種以上を組み合わせて用いることもできる。
充填剤や補強剤は、ゴムの硬さを調整したり機械強度を向上させるために添加するものであり、その種類などは特に限定されるものではないが、例えばカーボンブラック、シリカ、クレー、タルク及び炭酸カルシウムが挙げられる。また、これらの充填剤及び補強剤の配合量も、特に限定されるものではなく、ゴム組成物やその加硫成形体に要求される物性に応じて適宜設定することができる。
本実施形態のゴム組成物には、前述したアジピン酸系可塑剤及びグリコールエーテル系可塑剤以外の可塑剤が配合されていてもよい。本実施形態のゴム組成物に添加されるその他の可塑剤は、クロロプレンゴムと相溶性のあるものであれば特に限定されるものではなく、例えば菜種油、アマニ油、ヒマシ油、ヤシ油などの植物油、フタレート系可塑剤、DUP(フタル酸ジウンデシル)、DOS(セバシン酸ジオクチル)、DOA(アジピン酸ジオクチル)、エステル系可塑剤、エーテルエステル系可塑剤、チオエーテル系可塑剤、アロマ系オイル、ナフテン系オイル、潤滑油、プロセスオイル、パラフィン、流動パラフィン、ワセリン、石油アスファルトなどの石油系可塑剤が挙げられる。
加工助剤や滑剤は、ゴム組成物を混練したり加硫成形したりする際に、ロールや成形金型、押出機のスクリューなどから剥離しやすくして、加工特性や表面滑性を向上させるために添加される。加工助剤や滑剤の具体例としては、ステアリン酸などの脂肪酸系加工助剤、ポリエチレンなどのパラフィン系加工助剤、脂肪酸アミドなどが挙げられる。
本実施形態のゴム組成物には、耐熱性を向上させる目的で、老化防止剤を配合することができる。通常のゴム組成物に使用されている老化防止剤には、ラジカルを捕捉して自動酸化を防止する一次老化防止剤と、ハイドロパーオキサイドを無害化する二次老化防止剤とがあり、本実施形態のゴム組成物には、そのいずれも用いることができる。
本実施形態のゴム組成物には、クロロプレンゴムや天然ゴムと充填剤や補強剤との接着性を高め、加硫形成体の機械的強度を向上させるために、充填剤や補強剤と併せて、シランカップリング剤が添加されていてもよい。シランカップリング剤は、ゴム組成物を混練する際に添加してもよいが、予め充填剤又や補強剤をシランカップリング剤で表面処理しておき、この充填剤や補強剤を副原料として添加する際に、併せて添加される形式を採用することもできる。
本実施形態のゴム組成物を製造する際は、通常のゴム組成物の製造方法を適用することができる。具体的には、本実施形態のゴム組成物は、クロロプレンゴムと、天然ゴム又はイソプレンゴムと、アジピン酸系可塑剤と、必要に応じて、グリコールエーテル系可塑剤、加硫剤、その他の副原料を、所定量計量して混合することにより製造することができる。その際の混合方法は、特に限定されるものではなく、例えば、ニーダー、オープンロール、バンバリーミキサー及び押出機などの公知の混練装置を用いて、加硫温度以下の温度で混練すればよい。
次に、本発明の第2の実施形態に係る加硫成形体について説明する。本実施形態の加硫成形体は、前述した第1の実施形態のゴム組成物を、目的に応じた形状に加硫成形したものである。その際の加硫成形方法は、特に限定されるものではなく、ゴム組成物を成形中又は成形した後に、例えばプレス加硫、インジェクション加硫、直接釜加硫、間接釜加硫、直接蒸気連続加硫、常圧連続加硫又は連続加硫プレスなどの公知の方法により加硫すればよい。
クロロプレンゴム、天然ゴム又はイソプレンゴム及びアジピン酸系可塑剤と、一部の実施例ではグリコールエーテル系可塑剤を加え、更に、補強剤のカーボンブラック、加工助剤のステアリン酸、老化防止剤を所定の比率で配合して、加圧式型ニーダー試験機で混練した。ニーダー試験機で得られた混練物に、所定比率で加硫剤の硫黄、酸化亜鉛、酸化マグネシウム及び加硫促進剤のエチレンチオウレアを更に加えて、直径8インチの2本オープンロールを用いて40℃で混練し、厚さ2.3mmのゴム組成物シートを作製した。
前述した方法で作製した実施例及び比較例の各ゴム組成物シートを、160℃の温度で、5分間、圧力0.8MPaの条件でプレス加硫し、厚さ2.0mmの加硫成形体シートを作製した。この成形体シートから、試験片を切り出し、以下に示す方法で、引張り強度、破断伸び、デュロメーター硬さ及び脆化温度を測定した。
引張り強度及び破断伸びは、機械的強度の指標となる値であり、JIS K6251に準拠して測定した。具体的には、加硫成形体シートからダンベル状3号形試験片を切り出し、全自動ゴム引張り試験機(島津製作所社製 AGS‐H)を用いて、23℃の温度条件下で、引張り速度500mm/分の条件で測定した。その結果、引張り強度が15MPa以上、破断伸びが450%以上の値を示したものを合格とした。
デュロメーター硬さは、JIS K6253−3に準拠し、23℃の温度条件下で、加硫成形体シートを3枚重ねた状態で測定した。測定には、硬度計(アスカーゴム硬度計A型)を使用した。その結果、デュロメーター硬さが40〜70ポイントであったものを合格とした。
脆化温度は、低温特性の指標となる値であり、JIS K6261に準拠して測定した。具体的には、脆化温度は、一定温度の試験槽に入れた片持ばりの短冊状試験片に、所定の打撃を与えて、その破壊個数を各温度で測定し、その値を所定計算式に代入して算出した。その結果、脆化温度が−40℃以下であったものを合格とした。
Claims (6)
- 前記クロロプレンゴムは、メルカプタン変性クロロプレンゴム、キサントゲン変性クロロプレンゴム及び硫黄変性クロロプレンゴムから選ばれる少なくとも1種のクロロプレンゴムである請求項1に記載のゴム組成物。
- 前記アジピン酸系可塑剤は、アジピン酸ジメチル、アジピン酸ジエチル、アジピン酸ジプロピル、アジピン酸ジブチル、アジピン酸ジイソプロピル、アジピン酸ジイソブチル、アジピン酸ジイソノニル、アジピン酸ジイソデシル、アジピン酸ビス(2−エチルヘキシル)、アジピン酸ビス(2−ブトキシエチル)及びアジピン酸ビス[2−(2−ブトキシエトキシ)エチル]から選ばれる少なくとも1種の化合物である請求項1又は2に記載のゴム組成物。
- 前記グリコールエーテル系可塑剤は、ジエチレングリコールモノメチルエーテル、ジエチレングリコールモノエチルエーテル、ジエチレングリコールモノブチルエーテル、ジエチレングリコールモノヘキシルエーテル、ジエチレングリコールモノイソプロピルエーテル、ジエチレングリコールモノイソブチルエーテル、ジエチレングリコールモノフェニルエーテル及びジエチレングリコールモノ(2−エチルヘキシル)エーテルから選ばれる少なくとも1種の化合物である請求項4に記載のゴム組成物。
- 請求項1〜5のいずれか1項に記載のゴム組成物を加硫成形して得た加硫成形体。
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