JP6763492B1 - 保存安定性に優れるアクリルゴムシート - Google Patents
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Abstract
Description
本発明のアクリルゴムシートを構成するアクリルゴムは、(メタ)アクリル酸エステルを主成分とする。アクリルゴム中の(メタ)アクリル酸エステルの割合は、使用目的に応じて適宜選択されるが、通常50重量%以上、好ましくは70重量%以上、より好ましくは80重量%以上である。なお、本発明において「(メタ)アクリル酸エステル」は、アクリル酸及び/又はメタクリル酸のエステル類を総称する用語として使用される。
ハロゲン基を有する単量体としては、例えば、ハロゲン含有飽和カルボン酸の不飽和アルコールエステル、(メタ)アクリル酸ハロアルキルエステル、(メタ)アクリル酸ハロアシロキシアルキルエステル、(メタ)アクリル酸(ハロアセチルカルバモイルオキシ)アルキルエステル、ハロゲン含有不飽和エーテル、ハロゲン含有不飽和ケトン、ハロメチル基含有芳香族ビニル化合物、ハロゲン含有不飽和アミド、ハロアセチル基含有不飽和単量体などが挙げられる。
本発明のアクリルゴムシートを構成するアクリルゴムは、上記単量体成分からなり、好ましくは反応性基を有するものである。
本発明のアクリルゴムシートは、フェノール系老化防止剤を含有することを特徴とする。
本発明のアクリルゴムシートは、前記アクリルゴムからなり、上記老化防止剤を含み、且つ含水量が特定であることを特徴とする。
本発明のアクリルゴムシートの比重は、格別限定はないが、通常0.7以上、好ましくは0.8〜1.4、より好ましくは0.9〜1.3、特に好ましくは0.95〜1.25、最も好ましくは1.0〜1.2の範囲であるときに保存安定性が高度に優れ好適である。
上記本発明のアクリルゴムシートの製造方法は、格別限定されるものではないが、例えば、(メタ)アクリル酸アルキルエステル及び(メタ)アクリル酸アルコキシアルキルエステルからなる群から選ばれる少なくとも1種の(メタ)アクリル酸エステル、反応性単量体及び必要に応じて共重合可能なその他の単量体とからなる単量体成分を水と乳化剤でエマルジョン化し重合開始剤存在下に乳化重合して乳化重合液を得る乳化重合工程と、得られた乳化重合液にフェノール系老化防止剤を添加する老化防止剤添加工程と、老化防止剤を添加した乳化重合液と凝固液とを接触させて含水クラムを生成する凝固工程と、生成した含水クラムを洗浄する洗浄工程と、洗浄した含水クラムを、脱水スリットを有する脱水バレルと減圧下で乾燥する乾燥バレルと先端部にダイとを備えてなるスクリュー型押出機を用いて含水量1重量%未満のシート状乾燥ゴムを押し出す脱水・乾燥・成形工程とを含むことで容易に製造することができる。
本発明のアクリルゴムシートの製造方法における乳化重合工程は、(メタ)アクリル酸アルキルエステル及び(メタ)アクリル酸アルコキシアルキルエステルからなる群から選ばれる少なくとも1種の(メタ)アクリル酸エステル、反応性単量体及び必要に応じて共重合可能なその他の単量体とからなる単量体成分を水と乳化剤でエマルジョン化し重合開始剤存在下に乳化重合して乳化重合液を得ることを特徴とする。
本発明のアクリルゴムシートの製造方法における老化防止剤添加工程は、上記乳化重合後の乳化重合液にフェノール系老化防止剤を添加することを特徴とする。
本発明のアクリルゴムの製造方法における凝固工程は、上記フェノール系老化防止剤が添加された乳化重合液を凝固液と接触させて含水クラムを生成させる工程である。
洗浄方法としては、格別限定されるものでなく常法に従えばよく、例えば、生成した含水クラムを多量の水と混合して行うことができる。
本発明のアクリルゴムシートの製造方法における脱水・乾燥・成形工程は、上記洗浄した含水クラムを、脱水スリットを有する脱水バレルと減圧下の乾燥バレルと先端部にダイを有するスクリュー型押出機を用いて脱水バレルで含水量1〜40重量%まで脱水した後に乾燥バレルで1重量%未満まで乾燥してシート状乾燥ゴムをダイから押し出すことを特徴とする。
本発明のアクリルゴムシートの製造方法において、上記洗浄工程の後及び脱水・乾燥・成形工程の前に、洗浄後の含水クラムから水切り機で遊離水を分離する水切り工程を設けることが脱水効率を上げる上で好適である。
含水クラムの脱水は、スクリュー型押出機に設けた脱水スリットを有する脱水バレルで行われる。脱水スリットの目開きは、使用条件に応じて適宜選択されればよいが、通常0.01〜5mm、好ましくは0.1〜1mm、より好ましくは0.2〜0.6mmの範囲であるときに、含水クラム損出が少なく且つ断水クラムの脱水が効率的にでき好適である。
上記脱水後の含水クラムの乾燥は、減圧下の乾燥バレル部で行うことを特徴とする。
上記脱水バレル及び乾燥バレルのスクリュー部で脱水・乾燥された乾燥ゴムは、スクリューの無い整流のダイ部に送られる。スクリュー部とダイ部の間には、ブレーカープレートや金網を設けてもよいし、設けなくてもよい。
使用されるスクリュー型押出機のスクリュー長(L)は、使用目的に応じて適宜選択されればよいが、通常3000〜15000mm、好ましくは4000〜10000mm、より好ましくは4500〜8000mmの範囲である。
スクリュー型押出機から押し出される乾燥ゴムの形状は、シート状であり、この時に空気の巻き込きこまず比重を大きくでき保存安定性が高度に改善され好適である。スクリュー型押出機から押し出されるシート状乾燥ゴムは、通常、冷却され切断されてアクリルゴムシートとして使用される。
本発明のアクリルゴムベールは、前記アクリルゴムシートを積層し一体化してなることを特徴とする。積層枚数は、アクリルゴムベールの大きさ又は重量に応じて適宜選択される。
本発明のゴム混合物は、前記アクリルゴムシート又はアクリルゴムベールに、充填剤、架橋剤を混合してなることを特徴とする。
本発明のゴム混合物の製造方法としては、本発明のアクリルゴムシート又はアクリルゴムベールに、前記充填剤、架橋剤及び必要に応じて含有できる前記その他のゴム成分、老化防止剤及びその他の配合剤を混合する方法が挙げられ、混合には、従来ゴム加工分野において利用されている任意の手段、例えば、オープンロール、バンバリーミキサー、各種ニーダー類などを利用することができる。すなわち、これらの混合機を用いて、アクリルゴムシート又はアクリルゴムベールと、前記充填剤、架橋剤などを直接混合、好ましくは直接混練することにより混合できる。
本発明のゴム架橋物は、上記ゴム混合物を架橋してなるものである。
次に、本発明の一実施形態に係るアクリルゴムシートの製造に用いられる装置構成について説明する。図1は、本発明の一実施形態に係るアクリルゴムシートの製造に用いられる装置構成を有するアクリルゴム製造システムの一例を模式的に示す図である。本発明に係るアクリルゴムシートの製造には、例えば、図1に示すアクリルゴム製造システム1を使用することができる。
アクリルゴムにおける単量体組成に関して、アクリルゴム中の各単量体単位の単量体構成はH−NMRで確認し、アクリルゴム中に反応性基の活性が残存していること及びその各反応性基含有量は下記試験法で確認した。
また、各単量体単位のアクリルゴム中の含有割合は、各単量体の重合反応に用いた使用量及び重合転化率から算出した。具体的には、重合反応は乳化重合反応でその重合転化率は、未反応の単量体がいずれも確認できない略100%であったことから、各単量体単位の含有割合を各単量体の使用量と同一とした。
アクリルゴムの反応性基の含有量は、下記方法によりアクリルゴムシート又はアクリルゴムベール中の含有量を測定した。
(1)カルボキシル基量は、アクリルゴムシート又はアクリルゴムベールをアセトンに溶解し水酸化カリウム溶液で電位差滴定を行うことにより算出した。
(2)エポキシ基量は、アクリルゴムシート又はアクリルゴムベールをメチルエチルケトンに溶解し、それに規定量の塩酸を加えてエポキシ基と反応させ、残留した塩酸量を水酸化カリウムで滴定することにより算出した。
(3)塩素量は、アクリルゴムシート又はアクリルゴムベールを燃焼フラスコ中で完全燃焼させ、発生する塩素を水に吸収させ硝酸銀で滴定することにより算出した。
アクリルゴムシート又はアクリルゴムベール中の老化防止剤含有量(%)は、アクリルゴムシート又はアクリルゴムベールをテトラヒドロフランに溶解しゲル・パーミエーション・クロマトグラフィー(GPC)測定を行い、同一老化防止剤の検量線の基づき算出した。
アクリルゴムシート又はアクリルゴムベール中に含まれる灰分量(%)は、JIS K6228 A法に準じて測定した。
アクリルゴムシート又はアクリルゴムベール灰分中の各成分量(ppm)は、上記の灰分量測定の差異に採取した灰分をΦ20mmの滴定濾紙に圧着し、ZSX Primus(Rigaku社製)を用いてXRF測定した。
アクリルゴムシート又はアクリルゴムベールのゲル量(%)は、メチルエチルケトンに対する不溶解分の量であり、以下の方法により求めた。
アクリルゴムシート又はアクリルゴムベールの比重は、JIS K6268架橋ゴム−密度測定のA法に準じて測定した。
アクリルゴムのガラス転移温度(Tg)は、示差走査型熱量計(DSC、製品名「X−DSC7000」、日立ハイテクサイエンス社製)を用いて測定した。
アクリルゴムシート又はアクリルゴムベールのpHは、6g(±0.05g)のアクリルゴムをテトラヒドロフラン100gで溶解後、蒸留水2.0mlを添加し完全に溶解したことを確認後にpH電極で測定した。
アクリルゴムシート又はアクリルゴムベールの含水量(%)は、JIS K6238−1:オーブンA(揮発分測定)法に準じて測定した。
アクリルゴムの重量平均分子量(Mw)及び分子量分布(Mz/Mw)は、溶媒としてジメチルホルムアミドに塩化リチウムが0.05mol/L、37%濃塩酸が0.01%の濃度でそれぞれ添加された溶液を用いた、GPC−MALS法により測定される絶対分子量及び絶対分子量分布である。具体的には、GPC(Gel Permeation Chromatography)装置に多角度レーザ光散乱光度計(MALS)及び示差屈折率計(RI)を組み入れ、GPC装置でサイズ分別された分子鎖溶液の光散乱強度及び屈折率差を、溶出時間を追って測定することにより、溶質の分子量とその含有率を順次計算し求めた。GPC装置による測定条件及び測定方法は、以下のとおりである。
カラム:TSKgel α−M 2本(φ7.8mm×30cm、東ソー社製)
温度:カラム 40℃
流速:0.8ml/mm
試料調整:試料10mgに溶媒5mlを加え、室温で緩やかに撹拌した(溶解を視認)。その後0.5μmフィルターを用いてろ過を行った。
注入量:0.200ml
アクリルゴムシート又はアクリルゴムベールの複素粘性率ηは、動的粘弾性測定装置「ラバープロセスアナライザRPA−2000」(アルファテクノロジー社製)を用いて、歪み473%、1Hzにて温度分散(40〜120℃)を測定し、各温度における複素粘性率ηを求めた。ここでは、上述の動的粘弾性のうち60℃における動的粘弾性を複素粘性率η(60℃)とし、100℃における動的粘弾性を複素粘性率η(100℃)として、η(100℃)/η(60℃)、η(60℃)/η(100℃)の値を算出した。
ゴム試料の保存安定性は、ゴム試料のゴム混合物を45℃×80%RHの恒温恒湿度槽7日間投入し、試験前後のゴム試料をゴム混合物としてゴム加硫試験機(ムービングダイレオメータMDR;アルファテクノロジー社製)を用いて180℃で10分間の架橋試験を行い、最大トルク(MH)と最小トルク(ML)との差(MH−ML)である架橋密度の変化率を算出し、比較例1を100とする指数で評価した(指数は小さいほど保存安定性に優れる)。
ゴム試料の加工性は、ゴム試料を50℃に加温されたバンバリーミキサーに投入し1分間素練り後、表2記載のゴム混合物配合の配合剤Aを投入して1段目のゴム混合物が一体化して最大トルク値を示すまでの時間、すなわちBIT(Black Incorporation Time)を測定し、比較例1を100とする指数で評価した(指数が小さいほど加工性に優れる)。
ゴム試料の常態物性は、JIS K6251に従いゴム試料のゴム架橋物を破断強度、100%引張応力及び破断伸びを測定し以下の基準で評価した。
(1)破断強度は、10MPa以上を◎、10MPa未満を×として評価した。
(2)100%引張応力は、5MPa以上を◎、5MPa未満を×として評価した。
(3)破断伸びは、150%以上を◎、150%未満を×として評価した。
乳化重合後の乳化重合液に添加する老化防止剤含有エマルジョンは、表1記載の条件に基づき、撹拌翼のある調整タンクに所定温度及び所定量の水を仕込み撹拌しながら所定量の乳化剤を添加して乳化剤液を作製し、次いで該乳化液に老化防止剤1部を添加して2時間撹拌した後pHを測定し、pH3〜6の範囲に無い場合は、硫酸又は水酸化ナトリウムで範囲以内に入るように調整し作製した。作製した老化防止剤含有エマルジョンは、全量を乳化重合後の乳化重合液に添加した。
ホモミキサーを備えた混合容器に、純水46部、アクリル酸エチル74.5部、アクリル酸n−ブチル17部、アクリル酸メトキシエチル7部、及びフマル酸モノn−ブチル1.5部、及び乳化剤としてオクチルオキシジオキシエチレンリン酸エステルナトリウム塩1.8部を仕込み撹拌して単量体エマルジョンを得た。
・第2の脱水バレルでの排水後の含水クラムの含水量:20%
・第3の脱水バレルでの排蒸気後の含水クラムの含水量:10%
・第5の乾燥バレルでの乾燥後の含水クラムの含水量:0.4%
ゴム温度:
・第1の供給バレルに供給する含水クラムの温度:65℃
・スクリュー型押出機から排出されるゴムの温度:140℃
各バレルの設定温度:
・第1の脱水バレル:90℃
・第2の脱水バレル:100℃
・第3の脱水バレル:120℃
・第1の乾燥バレル:120℃
・第2の乾燥バレル:130℃
・第3の乾燥バレル:140℃
・第4の乾燥バレル:160℃
・第5の乾燥バレル:180℃
運転条件:
・バレルユニット内のスクリューの直径(D):132mm
・バレルユニット内のスクリューの全長(L):4620mm
・L/D:35
・バレルユニット内のスクリューの回転数:135rpm
・ダイからのゴムの押出量:700kg/hr
・ダイの樹脂圧:2MPa
単量体成分を、アクリル酸エチル4.5部、アクリル酸n−ブチル64.5部、アクリル酸メトキシエチル29.5部及びフマル酸モノn−ブチル1.5部に、乳化剤をノニルフェニルオキシヘキサオキシエチレンリン酸エステルナトリウム塩に、及び老化防止剤含有エマルジョンを老防エマルジョン2に変更する以外は実施例1と同様に行いアクリルゴムシート(B)及びアクリルゴムベール(B)を得て各特性を評価した。アクリルゴムシート(B)の結果を表3−1,3−2に示した。
単量体成分を、アクリル酸エチル48.25部、アクリル酸n−ブチル50部及びフマル酸モノn−ブチル1.75部に、乳化剤をトリデシルオキシヘキサオキシエチレンリン酸エステルナトリウム塩に、及び老化防止剤含有エマルジョンを老防エマルジョン3に変更する以外は実施例1と同様に行いアクリルゴムシート(C)及びアクリルゴムベール(C)を得て各特性(配合剤を「配合2」に変更して)を評価した。アクリルゴムシート(C)の結果を表3−1,3−2に示した。
スクリュー型押出機の第1脱水バレルの温度を100℃、第2の脱水バレルの温度を120℃に変えて第1脱水バレルのみで排水を行うようにし、且つ、第1脱水バレルでの排水後の含水クラムの含水量を30%に変更する以外は実施例3と同様に行いアクリルゴムシート(D)及びアクリルゴムベール(D)を得て各特性を評価した。アクリルゴムシート(D)の結果を表3−1,3−2に示した。
単量体成分を、アクリル酸エチル28部、アクリル酸n−ブチル38部、アクリル酸メトキシエチル27部、アクリロニトリル5部及びアリルグリシジルエーテル2部に変更する以外は実施例4と同様に行いアクリルゴムシート(E)及びアクリルゴムベール(E)を得て各特性(配合剤を「配合3」に変更して)を評価した。アクリルゴムシート(E)の結果を表3−1,3−2に示した。
単量体成分を、アクリル酸エチル42.2部、アクリル酸n−ブチル35部、アクリル酸メトキシエチル20部、アクリロニトリル1.5部及びクロロ酢酸ビニル1.3部に変更する以外は実施例4と同様に行いアクリルゴムシート(F)及びアクリルゴムベール(F)を得て各特性(配合剤を「配合4」に変更して)を評価した。アクリルゴムシート(F)の結果を表3−1,3−2に示した。
老化防止剤含有エマルジョンを老防エマルジョン4に変更する以外は実施例6と同様に行いアクリルゴムシート(G)及びアクリルゴムベール(G)を得て各特性を評価した。アクリルゴムシート(G)の結果を表3−1,3−2に示した。
老化防止剤含有エマルジョンを老防エマルジョン5に変更する以外は実施例6と同様に行いアクリルゴムシート(H)及びアクリルゴムベール(H)を得て各特性を評価した。アクリルゴムシート(H)の結果を表3−1,3−2に示した。
ホモミキサーを備えた混合容器に、純水46部、アクリル酸エチル42.2部、アクリル酸n−ブチル35部、アクリル酸メトキシエチル20部、アクリロニトリル1.5部、クロロ酢酸ビニル1.3部、乳化剤としてラウリル硫酸ナトリウム0.709部及びポリオキシエチレンドデシルエーテル(分子量1500)1.82部を仕込み撹拌して単量体エマルジョンを得た。
老化防止剤含有エマルジョンを表1の老防エマルジョン7に変更する以外は比較例1と同様に行いクラム状アクリルゴム(J)を得た。得られたクラム状アクリルゴム(J)の各特性を評価して表3−1,3−2に示した。
3 凝固装置
4 洗浄装置
5 スクリュー型押出機
6 冷却装置
7 ベール化装置
Claims (28)
- (メタ)アクリル酸エステルを主成分とし、反応性基を有し、且つ重量平均分子量(Mw)が100,000〜5,000,000のアクリルゴムからなりフェノール系老化防止剤を含み且つ含水量が1重量%未満で溶融混練シートであるアクリルゴムシート。
- アクリルゴムが、(メタ)アクリル酸アルキルエステル及び(メタ)アクリル酸アルコキシアルキルエステルからなる群から選ばれる少なくとも1種の(メタ)アクリル酸エステル由来の結合単位を含むものである請求項1記載のアクリルゴムシート。
- アクリルゴムが、(メタ)アクリル酸アルキルエステル及び(メタ)アクリル酸アルコキシアルキルエステルからなる群から選ばれる少なくとも1種の(メタ)アクリル酸エステル由来の結合単位50〜99.9重量%、反応性基含有単量体由来の結合単位0.1〜10重量%、及び共重合可能なその他の単量体由来の結合単位0〜20重量%からなる請求項1または2に記載のアクリルゴムシート。
- フェノール系老化防止剤が、ヒンダードフェノール系老化防止剤である請求項1〜3のいずれかに記載のアクリルゴムシート。
- フェノール系老化防止剤の融点が、150℃以下である請求項1〜4のいずれかに記載のアクリルゴムシート。
- フェノール系老化防止剤の分子量が、100〜1000の範囲である請求項1〜5のいずれかに記載のアクリルゴムシート。
- フェノール系老化防止剤の含有量が、0.001〜15重量%である請求項1〜6のいずれかに記載のアクリルゴムシート。
- 重量平均分子量(Mw)が、1,000,000〜5,000,000の範囲である請求項1〜7記載のアクリルゴムシート。
- 60℃における複素粘性率([η]60℃)が、15,000Pa・s以下である請求項1〜8のいずれかに記載のアクリルゴムシート。
- 100℃における複素粘性率([η]100℃)と60℃における複素粘性率([η]60℃)との比([η]100℃/[η]60℃)が、0.5以上である請求項1〜9のいずれかに記載のアクリルゴムシート。
- 比重が、0.7以上である請求項1〜10のいずれかに記載のアクリルゴムシート。
- ゲル量が、50重量%以下である請求項1〜11のいずれかに記載のアクリルゴムシート。
- pHが、6以下である請求項1〜12のいずれかに記載のアクリルゴムシート。
- (メタ)アクリル酸アルキルエステル及び(メタ)アクリル酸アルコキシアルキルエステルからなる群から選ばれる少なくとも1種の(メタ)アクリル酸エステル、反応性基含有単量体及び必要に応じて共重合可能なその他の単量体とからなる単量体成分を水と乳化剤でエマルジョン化し重合開始剤存在下に乳化重合して乳化重合液を得る乳化重合工程と、
得られた乳化重合液にフェノール系老化防止剤を添加する老化防止剤添加工程と、
老化防止剤を添加した乳化重合液と凝固液とを接触させて含水クラムを生成する凝固工程と、
生成した含水クラムを洗浄する洗浄工程と、
洗浄した含水クラムを、脱水スリットを有する脱水バレルと減圧下で乾燥する乾燥バレルと先端部にダイとを備えてなるスクリュー型押出機を用いて含水量1重量%未満のシート状乾燥ゴムを押し出す脱水・乾燥・成形工程と
を備えてなるアクリルゴムシートの製造方法。 - スクリュー型押出機に投入される含水クラムの温度が、40℃以上である請求項14記載のアクリルゴムシートの製造方法。
- 脱水バレルの脱水が、含水クラムの含水量を1〜40重量%まで行うものである請求項14又は15に記載のアクリルゴムシートの製造方法。
- 添加するフェノール系老化防止剤が、温水と乳化剤とでエマルジョン化されたフェノール系老化防止剤含有エマルジョンである請求項14〜16のいずれかに記載のアクリルゴムシートの製造方法。
- 温水の温度が、40℃以上である請求項17記載のアクリルゴムシートの製造方法。
- 温水の温度が、使用するフェノール系老化防止剤の融点以上である請求項17又は18に記載のアクリルゴムシートの製造方法。
- 添加するフェノール系老化防止剤が、乳化剤濃度0.5重量%以上の乳化剤水溶液でエマルジョン化されたフェノール系老化防止剤含有エマルジョンである請求項14〜19のいずれかに記載のアクリルゴムシートの製造方法。
- フェノール系老化防止剤含有エマルジョンのフェノール系老化防止剤濃度が、10〜80重量%の範囲である請求項14〜20のいずれかに記載のアクリルゴムシートの製造方法。
- フェノール系老化防止剤含有エマルジョンの乳化剤濃度が、1重量%以上である請求項14〜21のいずれかに記載のアクリルゴムシートの製造方法。
- スクリュー型押出機の押出量(Q)と回転数(N)の比(Q/N)が、2〜10である請求項15〜22のいずれかに記載のアクリルゴムシートの製造方法。
- 請求項1〜13のいずれかに記載のアクリルゴムシートを積層してなるアクリルゴムベール。
- 請求項1〜13のいずれかに記載のアクリルゴムシート又は請求項24記載のアクリルゴムベールに、充填剤及び架橋剤を混合してなるゴム混合物。
- 請求項1〜13のいずれかに記載のアクリルゴムシート又は請求項24記載のアクリルゴムベールに、充填剤及び架橋剤を混合機を用いて混合することを特徴とするゴム混合物の製造方法。
- 請求項1〜13のいずれかに記載のアクリルゴムシート又は請求項24記載のアクリルゴムベールと充填剤を混合した後に架橋剤を混合するゴム混合物の製造方法。
- 請求項25記載のゴム混合物を架橋してなるゴム架橋物
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