JP6724307B2 - ゴム組成物、コンパウンド、加硫物及びゴムロール - Google Patents

Description

本発明は、加工性に優れ、より硬さの高いゴム組成物に関するものである。

ゴムロールは、製鉄、フィルム、製紙、などの製造ラインの様々な工程で用いられている。
ゴムロールに使用されるゴムとしては天然ゴム（ＮＲ）や、イソプレンゴム（ＩＲ）、ブチルゴム（ＩＩＲ）、スチレンブタジエンゴム（ＳＢＲ）、クロロプレンゴム（ＣＲ）、ニトリルゴム（ＮＢＲ）、エチレンプロピレンゴム（ＥＰＤＭ）などの各種合成ゴムが要求物性に応じて選定されている。

ゴムロールを作成する際に良好な加工性を得るためにはコンパウンドを低粘度化する必要がある。コンパウンド粘度の低減には、ムーニー粘度の低いゴムの選定や、軟化剤・可塑剤などのオイル添加をするのが一般的である。一方、硬さの高いロールを得るにはカーボン等の無機フィラーの増量やハイスチレン等、ゴムよりも硬い樹脂の添加、軟化剤・可塑剤などのオイル添加量の減量を行うのが一般的である。しかし、無機フィラーの添加はコンパウンドを高粘度化し、また、樹脂による硬さは温度依存性が大きく、高温では軟化してしまうという問題がある。また、軟化剤・可塑剤などのオイル減量でもコンパウンドの粘度は高くなる。よって、加工性と硬さは相反するのが一般的である。

これに対し、加工性に優れ、硬さを向上させる検討がなされている（例えば、特許文献１〜特許文献３）特許文献１では、ＮＲや、ＩＲ、ＩＩＲ、ＳＢＲ１００重量部に対し、７０−９０重量部の平均粒径４０μｍ以下のカーボンブラックを配合し硬さを向上し、更に熱可塑性であるノボラック型変性フェノール樹脂を５−２０重量部用いることで加工性を付与しているが、カーボンブラックの配合部数が多いため耐摩耗性が劣り、また、黒以外のロールには適用できない。特許文献２では、ＩＩＲやＥＰＤＭに対し、２０−２００重量部の不活性シリカ系の白色フィラーを用いることで、加工性に優れ、硬さの高いロールを得ているが、不活性シリカには補強効果が無いため、依然としてカーボンブラックが必要であった。また、特許文献３では熱硬化性を有するジアリルフタレートプレポリマーを用いることで、ノンカーボンにより硬さの高いロールを作成しているが、硬さは７０−８０程度であり十分では無かった。特許文献４では、エラストマーとレゾール型樹脂に、活性ゼオライトを加えることで、加硫速度が速くなるとしているが、加工性や硬さに関する記述は無く、前述のように無機物質であるゼオライトを添加する事でコンパウンドの加工性は低下すると予想される。

ポリエチレンを塩素化及びクロロスルホン化して得られるクロロスルホン化ポリエチレン（ＣＳＭ）や、アルキル鎖を有するアルキル化クロロスルホン化ポリエチレン（ＡＣＳＭ）は、耐オゾン性，耐候性，耐熱性，耐油性，耐薬品性、耐摩耗性に優れるため、ゴムロール用のゴムとして非常に有用である。しかし未加硫コンパウンドの粘着性が劣るため、良好な加工性を得るためには、コンパウンドの低粘度化に加えタックを付与する必要がある。そのため、ＣＳＭを用いて硬さの高いロールを得ようとする場合、その加工性確保が課題であった。

特開平０５−９８０８１号公報 特開平０６−８０８２８号公報 特開平１１−２４１７１９号公報 特開２０１２−８２４２２号公報

本発明はこの問題点に鑑みてなされたものであり、その目的は、良好な加工性と高い硬さ、および優れた耐摩耗性を有するＣＳＭ製ゴムロールを提供するものである。

本発明者は、このような背景の下、上記課題を解決するため鋭意検討した結果、ＣＳＭと熱硬化性樹脂を含むことでコンパウンド粘度を低減して作業性を向上させ、更には得られるゴム製品の硬さを向上できることをを見出した。即ち、本発明は、ＣＳＭ１００重量部に対し、熱硬化性樹脂を１〜６０重量部含むゴム組成物である。

以下、本発明について詳細に説明する。

本発明のＣＳＭとは、ポリエチレンをクロロスルホン化したもので、各種製品が市販されている。また、アルキル鎖を有するアルキル化クロロスルホン化ポリエチレンも用いられる。コンパウンド粘度低減のためには、ＣＳＭのムーニー粘度は低いほうが好ましく、例えば、ＭＬ（１＋４）１００℃で６０以下の物を通常は選定する。

本発明のゴム組成物は、ＣＳＭ１００重量部に対して熱硬化性樹脂を１〜６０重量部、好ましくは１０〜５０重量部含むものである。熱硬化性樹脂として、フェノール樹脂、エポキシ樹脂、メラミン樹脂、尿素樹脂、不飽和ポリエステル樹脂、ポリウレタン、ポリイミドなどが挙げられる。フェノール樹脂にはノボラック型とレゾール型があるが、本発明では軟化点が１００℃以下であり、ＤＳＣ測定において１００〜１８０℃の間に一本以上の発熱ピークが存在することを特徴とするレゾール型フェノール−ホルマリン樹脂を用いることが好ましい。熱硬化性樹脂がＣＳＭ１００重量部に対し１重量部より少ないと効果が不十分であり、６０重量部より多いと耐摩耗性が低下する。混合方法は特に限定するものでは無く、オープンロール、バンバリーミキサー、ニーダー等、一般にゴムを混練する手法にて実施し、例えば、他の配合物と同時に混合し、混練すれば良い。フェノール−ホルマリン樹脂には、アルキル鎖等で変性したタイプも存在するが、上記特性を有す場合は、変性フェノール−ホルマリン樹脂を用いる事もできる。

一般的にゴム製品は、金属酸化物やカーボン等の無機フィラー、硫黄などの加硫剤を添加して混練・成型後に加硫することで得られるが、ＣＳＭも同様の手法で配合物を得て、成形後に加硫して加硫ゴムを得ることができる。

一般的にＣＳＭに配合される添加剤としては、酸化マグネシウム、ハイドロタルサイト、酸化鉛、エポキシ化合物などの受酸剤、カーボン、シリカ、クレーなどの無機充填剤、可塑剤、軟化剤、滑剤、粘着付与剤などの加工助剤、加硫剤、加硫促進剤などが挙げられる。

本発明のゴム組成物の充填剤としては特に限定するものでは無いが、非黒色のゴムロールを作成する際には、適度な活性を有するシリカを用いることで、炭酸カルシウムやクレー等の無機充填剤よりも高い硬さを得ることができる。使用量は特に限定するものでは無いが、通常１０重量部〜７０重量部程度を用いる。

加工助剤は特に限定するものでは無く、各種の物を用いることができる。通常はＣＳＭ１００重量部に対し、１０重量部以下を用い、複数を併用することも多い。本発明においては、コンパウンド粘度低減の観点から、ジエチレングリコールをＣＳＭ１００重量部に対して５重量部以下用いるのが好ましい。
これらをオープンロールや、バンバリーミキサー、ニーダー等で混練し、コンパウンドを得ることができる。得られたコンパウンドのムーニー粘度は１００未満であり、ムーニー粘度が１００未満である場合、加工性に優れている。

得られたコンパウンドを成型し、加熱加圧処理を行うことにより加硫物が得られる。得られた加硫物は、硬さ（ＪＩＳ−Ｋ６２５３）が８５以上であることが好ましい。コンパウンドは、金型、押出し、射出などの方法で所望の形状に成形した後に、熱や高周波によって加硫させることができる。それらの条件は特に限定するものではないが、例えば、本発明のコンパウンドは鉄芯に巻きつけた後に１５０〜２００℃にて加硫させることでゴムロールとすることができる。

本発明のコンパウンドは加工性に優れ、その加硫物は高い硬さ、および優れた耐摩耗性を有する。

以下、本発明を実施例によって具体的に説明するが、本発明はこれらの実施例のみに限定されるものではない。

＜コンパウンド粘度の測定＞
配合処方に従い混練した後、コンパウンドのムーニー粘度（ＭＬ（１＋４）１００℃）をＪＩＳ Ｋ６３００に従い測定した。

＜加硫物の作成＞
配合処方に従い混練した後、１６０℃で２０分プレス加硫した。
＜加硫物の硬さ＞
得られた加硫シートの硬さを、ＪＩＳ Ｋ６２５３に従い測定した。

＜耐摩耗性＞
ＤＩＮ摩耗試験（ＪＩＳ Ｋ６２６４）に従い測定した。

実施例１
ＣＳＭとしてＴＯＳＯ−ＣＳＭ ＴＳ−４３０（東ソー（株）製、ムーニー粘度４６ＭＬ（１+４）１００℃）、フェノール−ホルマリン樹脂として、フェノライトＯＩ−３０５Ａ（ＤＳＣ発熱ピーク１６１℃、ＤＩＣ（株）製）をＣＳＭ１００重量部に対し１０重量部用い、表１に示す配合処方にてコンパウンドを作成し、コンパウンド粘度を測定した。更に、加硫物の硬さと耐摩耗性を測定した。

結果を表２に示す。コンパウンド粘度は低く加工性は良好で、硬さは８５以上、摩耗減量も少なく、耐摩耗性は良好であった。

実施例２
フェノライトＯＩ−３０５Ａの量を、ＣＳＭ１００重量部に対し２０重量部に変更した以外は実施例１に従い、コンパウンド粘度、硬さ、耐摩耗性を評価した。結果を表２に示す。コンパウンド粘度は低く加工性は良好で、硬さも８５以上であり、摩耗減量も少なく、耐摩耗性は良好であった。

実施例３
フェノライトＯＩ−３０５Ａの量を、ＣＳＭ１００重量部に対し４０重量部に変更した以外は実施例１に従い、コンパウンド粘度、硬さ、耐摩耗性を評価した。結果を表２に示す。コンパウンド粘度は低く加工性は良好で、硬さも８５以上であり、摩耗減量も少なく、耐摩耗性は良好であった。

実施例４
フェノライトＯＩ−３０５Ａを、アルキルフェノール樹脂ＰＯＷＥＲＰＬＡＳＴ ＰＰ−１８６１（ＤＳＣ発熱ピーク１５５℃、Ｓｉｎｇｈ Ｐｌａｓｔｉｃｉｓｅｒｓ＆Ｒｅｓｉｎｓ（Ｉ）ＰｖｔＬｔｄ製）１０重量部に変更した以外は実施例１に従い、コンパウンド粘度、硬さ、耐摩耗性を評価した。結果を表２に示す。コンパウンド粘度は低く加工性は良好で、硬さも８５以上であり、摩耗減量も少なく、耐摩耗性は良好であった。

実施例５
ＰＯＷＥＲＰＬＡＳＴ ＰＰ−１８６１Ｌｔｄの量を、ＣＳＭ１００重量部に対し２０重量部に変更した以外は実施例１に従い、コンパウンド粘度、硬さ、耐摩耗性を評価した。結果を表２に示す。コンパウンド粘度は低く加工性は良好で、硬さも８５以上であり、摩耗減量も少なく、耐摩耗性は良好であった。

実施例６
ＰＯＷＥＲＰＬＡＳＴ ＰＰ−１８６１Ｌｔｄの量を、ＣＳＭ１００重量部に対し４０重量部に変更した以外は実施例１に従い、コンパウンド粘度、硬さ、耐摩耗性を評価した。結果を表２に示す。コンパウンド粘度は低く加工性は良好で、硬さも８５以上であり、摩耗減量も少なく、耐摩耗性は良好であった。

実施例７
フェノライトＯＩ−３０５Ａを、変性フェノール樹脂フェノライトＢＩ−６２７９Ａ（ＤＳＣ発熱ピーク１９０℃、ＤＩＣ（株）製））２０重量部に変更した以外は実施例１に従い、コンパウンド粘度、硬さ、耐摩耗性を評価した。結果を表２に示す。コンパウンド粘度は低く加工性は良好で、硬さも８５以上であり、摩耗減量も少なく、耐摩耗性は良好であった。

実施例８
ＣＳＭをＴＳ−５３０（東ソー（株）製、ムーニー粘度５６ＭＬ（１+４）１００℃）に変更した以外は実施例５に従ってコンパウンド粘度、硬さ、耐摩耗性を評価した。結果を表２に示す。コンパウンド粘度は低く加工性は良好で、硬さも８５以上であり、摩耗減量も少なく、耐摩耗性は良好であった。

実施例９
ＣＳＭをアルキル化ＣＳＭ ｅｘｔｏｓ ＥＴ−８０１０（東ソー（株）製、ムーニー粘度４３ＭＬ（１+４）１００℃）に変更した以外は実施例５に従ってコンパウンド粘度、硬さ、耐摩耗性を評価した。結果を表２に示す。コンパウンド粘度は低く加工性は良好で、硬さも８５以上であり、摩耗減量も少なく、耐摩耗性は良好であった。

比較例１
フェノライトＯＩ−３０５Ａの量を用いなかった以外は実施例１に従い、コンパウンド粘度、硬さ、耐摩耗性を評価した。結果を表３に示す。コンパウンド粘度が高く、硬さが８５よりも低かった。

比較例２
フェノライトＯＩ−３０５Ａの量を、ＣＳＭ１００重量部に対し７０重量部に変更した以外は実施例１に従い、コンパウンド粘度、硬さ、耐摩耗性を評価した。結果を表３に示す。摩耗減量が増加し、耐摩耗性が劣った。

比較例３
アルキルフェノール樹脂をタマノル１０１０Ｒ（ＤＳＣ発熱ピーク２２５℃、荒川化学工業（株）製）２０重量部に変更した以外は実施例１に従い、コンパウンド粘度、硬さ、耐摩耗性を評価した。結果を表２に示す。コンパウンド粘度が上昇し、硬さも８５より低かった。

比較例４
使用する樹脂を石油樹脂 ペトコールＬＸ（ＤＳＣ発熱なし、東ソー（株）製）２０重量部に変更した以外は実施例１に従い、コンパウンド粘度、硬さ、耐摩耗性を評価した。結果を表３に示す。硬さが８５よりも低かった。

比較例５
使用する樹脂をクマロン樹脂 日塗レジンクマロンＧ−９０（ＤＳＣ発熱なし、日塗化学（株）製）２０重量部に変更した以外は実施例１に従い、コンパウンド粘度、硬さ、耐摩耗性を評価した。結果を表３に示す。硬さが８５よりも低かった。

比較例６
使用する樹脂をハイスチレン樹脂 ＪＳＲ００６１（ＤＳＣ発熱なし、ＪＳＲ（株）製）２０重量部に変更した以外は実施例１に従い、コンパウンド粘度、硬さ、耐摩耗性を評価した。結果を表３に示す。コンパウンド粘度が高く、硬さが８５よりも低かった。

Claims (2)

1. 少なくともクロロスルホン化ポリエチレン１００重量部とＤＳＣ測定において１００〜１９０℃の間に一本以上の発熱ピークが存在することを特徴とするレゾール型フェノール−ホルマリン樹脂１〜６０重量部を含むゴム組成物及び添加剤を含み、ムーニー粘度ＭＬ（１＋４）１００℃が１００未満であるコンパウンドが加硫した加硫物であって、硬さ（ＪＩＳ−Ｋ６２５３ デュロメータータイプＡ）が８５以上であることを特徴とする加硫物。
2. 請求項１に記載の加硫物を用いたゴムロール。