JP7156283B2 - フォームラバーの製造方法 - Google Patents
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Description
本発明のフォームラバーの製造方法では、前記重合体ラテックスは、体積基準の粒子径分布における体積累積粒径d90が1,000nm以上であることが好ましい。
本発明のフォームラバーの製造方法では、前記重合体ラテックスは、体積基準の粒子径分布に2つ以上の極大点を有するものであることが好ましい。
本発明のフォームラバーの製造方法では、前記重合体ラテックスは、体積基準の粒子径分布における最も小径側のピークの高さh1stに対する、前記粒子径分布における小径側から数えて2つ目のピークの高さh2ndの比(h2nd/h1st)が、1.8以上であることが好ましい。
本発明のフォームラバーの製造方法では、前記重合体ラテックスを構成する重合体がニトリル基含有共役ジエン系共重合体であることが好ましい。
本発明で用いる重合体ラテックスは、固形分濃度が60.0重量%以上、体積基準の粒子径分布における体積累積粒径d10が140nm超であり、かつ、重合体ラテックス中の重合体100重量部に対する消泡剤の含有割合が0.001~1.0重量部である、重合体のラテックスである。
本発明で用いる重合体ラテックスとしては、架橋剤等の配合剤を配合したものを用いることが好ましい。すなわち、重合体ラテックス組成物として用いることが好ましい。
架橋促進剤としては、フォームラバーの製造において通常用いられるものが使用でき、たとえば、ジエチルジチオカルバミン酸、ジブチルジチオカルバミン酸、ジ-2-エチルヘキシルジチオカルバミン酸、ジシクロヘキシルジチオカルバミン酸、ジフェニルジチオカルバミン酸、ジベンジルジチオカルバミン酸などのジチオカルバミン酸類およびそれらの亜鉛塩;2-メルカプトベンゾチアゾール、2-メルカプトベンゾチアゾール亜鉛、2-メルカプトチアゾリン、ジベンゾチアジル・ジスルフィド、2-(2,4-ジニトロフェニルチオ)ベンゾチアゾール、2-(N,N-ジエチルチオ・カルバイルチオ)ベンゾチアゾール、2-(2,6-ジメチル-4-モルホリノチオ)ベンゾチアゾール、2-(4′-モルホリノジチオ)ベンゾチアゾール、4-モルホニリル-2-ベンゾチアジル・ジスルフィド、1,3-ビス(2-ベンゾチアジル・メルカプトメチル)ユリアなどが挙げられるが、ジエチルジチオカルバミン酸亜鉛、ジブチルジチオカルバミン酸亜鉛、2-メルカプトベンゾチアゾール亜鉛が好ましい。架橋促進剤は、1種単独で、あるいは2種以上を組み合わせて用いることができる。
酸化亜鉛の含有量は、特に限定されないが、重合体ラテックス中の重合体100重量部に対して、好ましくは0.5~10重量部、より好ましくは0.5~8重量部である。酸化亜鉛の含有量を上記範囲とすることにより、乳化安定性を良好なものとしながら、得られるフォームラバーの強度をより高めることができる。
本発明の製造方法においては、上述した重合体ラテックスを所望の発泡倍率で発泡および凝固させることにより、フォームラバーを得ることができる。発泡には通常空気が用いられるが、炭酸アンモニウム、重炭酸ソーダ等の炭酸塩;アゾジカルボン酸アミド、アゾビスイソブチロニトリル等のアゾ化合物;ベンゼンスルフォニルヒドラジド等のガス発生物質を使用することもできる。空気を用いる場合には、重合体ラテックスを撹拌し、空気を巻き込むことで泡立てることができる。この際、たとえば、オークス発泡機、超音波発泡機等を用いることができる。
アルミ皿(重量:X1)に試料2gを精秤し(重量:X2)、これを105℃の熱風乾燥器内で2時間乾燥させた。次いで、デシケーター内で冷却した後、アルミ皿ごと重量を測定し(重量:X3)、下記の計算式にしたがって、固形分濃度を算出した。
固形分濃度(重量%)=(X3-X1)×100/X2
光散乱回折粒径測定装置(型式「LS-13320」、ベックマンコールター社製)を用いて、重合体ラテックスの体積基準の粒子径分布を測定した。得られた体積基準の粒子径分布に基づき、体積累積粒径d10、体積累積粒径d50および体積累積粒径d90を求めた。また、体積基準の粒子径分布の最も小径側のピークにおける粒子径d1st、およびピーク高さh1stを求めた。さらに、体積基準の粒子径分布の小径側から数えて2つ目のピークにおける粒子径d2nd、およびピーク高さh2ndを求めた。そして、求めたピーク高さh1stおよびピーク高さh2ndに基づいて、ピーク高さの比(h2nd/h1st)を算出した。
重合体ラテックスについて、固形分濃度を66.0重量%に調整し、温度25℃の条件にて、B型粘度計を使用して回転速度60rpmにて測定することにより、B型粘度を測定した。
重合体ラテックスを、200メッシュの金網により濾過し、濾過時の様子を観察して、以下の基準でハンドリング性(ラテックスの移送や、添加剤の配合時における取り扱い性)を評価した。
1:重合体ラテックスの粘度が非常に高く、濾過することが困難であった。
2:重合体ラテックスの粘度が高く、濾過の流速が低くなってしまった。
3:容易に濾過することができた。
ラテックス組成物の発泡を開始してから1分後の時点における、発泡したラテックス組成物の密度を測定し、測定した密度から発泡したラテックス組成物の体積(V2)を求め、発泡を行う前のラテックス組成物の体積(V1)に対する体積膨張率(V2/V1×100)を算出して、以下の基準によりラテックス組成物の発泡状態を評価した。以下の基準においては、体積膨張率が適切な範囲となっていることにより、そのラテックス組成物は、発泡速度が適度なものであり、発泡の制御をより容易に行うことができるものであると判断した。
1:体積膨張率が1,000%超であり、ラテックス組成物の発泡が速すぎて発泡の制御が困難であった。
2:体積膨張率が110~1,000%の範囲であり、ラテックス組成物の発泡の制御が容易であった。
フォームラバーについて、外観を目視で観察し、以下の基準で評価した。
1:気泡の直径および密度が不均一であった。
2:直径0.3mm以上の大きな気泡が多数存在した。
3:気泡の直径および密度が均一であり、直径0.3mm以上の大きな気泡がほとんど確認されなかった。
厚みが0.8cmの板状フォームラバーを、直径約38mmの円形に打ち抜いて試験片を得た。得られた試験片を、23℃の水道水に48時間浸漬させ、下記式により体積膨潤率(線膨張度)(%)を求めた。
線膨張度(%)=〔(L´-L)/L〕×100
(L:浸漬前の直径、L´:浸漬後の直径)
線膨張度が低いほど、水分に対する耐久性に優れているものと判断した。
フォームラバーを、30mm×30mmの形状に裁断することで、測定用サンプルを得た。そして、測定用サンプルに対し、柔さ計測システム(型式「SOFTMEASURE HG1003-SL」、堀内電機製作所社製)を用いて、ヤング率の測定を行った。具体的には、測定用サンプルに対して、柔さ計測システムに設けられた吸引台の複数の吸引孔に対応する部分に、樹脂テープを貼り付け、測定用サンプルを樹脂テープを介して吸引台上に載置し、測定用サンプルを吸引しながら、下記条件にて、測定用サンプルの表面から、球状圧子を押し込むことで測定を行った。測定は、各実施例および各比較例につき、それぞれ3つの測定サンプルを用意し、測定結果の平均値を各実施例および比較例のヤング率とした。
球状圧子:直径10mmのSUS製の球状圧子
押込速度:0.5mm/s
重合体ラテックスの製造
耐圧反応容器に、水200部、オレイン酸カリウム1.5部、アクリロニトリル38部、t-ドデシルメルカプタン0.5部、ソジウムホルムアルデヒドスルホキシレート0.03部、硫酸第一鉄0.003部、エチレンジアミン四酢酸・ナトリウム0.008部を添加し、十分に脱気した後、1,3-ブタジエン45部およびイソプレン17部を添加した。
重合体ラテックス中の重合体100部に対して、加硫系水分散液(コロイド硫黄/ジチオカルバミン酸塩系加硫促進剤ノクセラーEZ(大内新興化学工業社製)/チアゾール系加硫促進剤ノクセラーMZ(大内新興化学工業社製)=2/1/1(重量比)、固形分濃度50%)4部、酸化亜鉛水分散液(固形分濃度50%)3部、気泡安定剤(トリメンベース:CromptonCorp製)1部を添加し、十分に分散させることで、重合体ラテックス組成物を得た。
重合体ラテックス組成物を、スタンドミキサー(型式「ESM945」、エレクトロラックス社製)を用いて撹拌し、体積で5倍程度になるよう発泡させた後、珪フッ化ナトリウム水分散液(固形分濃度20%)3.0部を添加し、さらに1分間撹拌することで、発泡物を得た。この際において、上記方法にしたがって、ラテックス組成物の発泡状態を評価した。結果を表1に示す。
消泡剤の使用量を0.01部から0.02部に、粒径肥大化処理の条件を、回転速度1,200rpm、撹拌時間4.8時間に、それぞれ変更した以外は、実施例1と同様にして重合体ラテックスおよびフォームラバーを製造し、同様に重合体ラテックスおよびフォームラバーの評価を行った。なお、実施例2においては、濃縮処理後の重合体ラテックスの固形分濃度は66.1重量%であった。結果を表1に示す。
消泡剤の使用量を0.01部から0.1部に、粒径肥大化処理の条件を、回転速度900rpm、撹拌時間4.5時間に、それぞれ変更した以外は、実施例1と同様にして重合体ラテックスおよびフォームラバーを製造し、同様に重合体ラテックスおよびフォームラバーの評価を行った。なお、実施例3においては、濃縮処理後の重合体ラテックスの固形分濃度は66.0重量%であった。結果を表1に示す。
粒径肥大化処理の条件を、回転速度800rpm、撹拌時間0.4時間に、それぞれ変更した以外は、実施例1と同様にして重合体ラテックスおよびフォームラバーを製造し、同様に重合体ラテックスおよびフォームラバーの評価を行った。なお、比較例1においては、濃縮処理後の重合体ラテックスの固形分濃度は55.0重量%であった。結果を表1に示す。
実施例1の重合体ラテックスを固形分濃度が55.0%となるように希釈し、希釈した重合体ラテックスを用いて、実施例1と同様にしてフォームラバーを製造した。そして、希釈した重合体ラテックスおよびフォームラバーについて、実施例1と同様に評価を行った。結果を表1に示す。
実施例1の重合体ラテックスに対して、実施例1における粒径肥大化処理前の重合体ラテックスを10重量%の濃度となるように混合して混合重合体ラテックスを得た。次いで、得られた混合重合体ラテックスを用いて、実施例1と同様にしてフォームラバーを製造した。そして、混合重合体ラテックスおよびフォームラバーについて、実施例1と同様に評価を行った。なお、比較例3においては、混合重合体ラテックスの固形分濃度は66.2重量%であった。結果を表1に示す。
消泡剤の使用量を0.02部から0.1部に変更した以外は実施例2と同様に製造した重合体ラテックスに対して、実施例2における粒径肥大化処理前の重合体ラテックスを10重量%の濃度となるように混合して混合重合体ラテックスを得た。次いで、得られた混合重合体ラテックスを用いて、実施例1と同様にしてフォームラバーを製造した。そして、混合重合体ラテックスおよびフォームラバーについて、実施例1と同様に評価を行った。なお、比較例4においては、混合重合体ラテックスの固形分濃度は66.0重量%であった。結果を表1に示す。
実施例2の重合体ラテックスに対して、さらに消泡剤を0.99部添加し、消泡剤を添加後の重合体ラテックスを用いて、実施例1と同様にしてフォームラバーを製造した。そして、消泡剤を添加後の重合体ラテックス、およびフォームラバーについて、実施例1と同様に評価を行った。結果を表1に示す。
また、体積累積粒径d10が小さすぎる重合体ラテックスは、ハンドリング性に劣り、しかも、このような重合体ラテックスを用いて得られたフォームラバーは、水に対する体積膨潤率が高いことから耐久性にも劣るものであった(比較例1,3,4)。
さらに、消泡剤の含有割合が多すぎる重合体ラテックスを用いて得られたフォームラバーは、大きな気泡が多数存在して外観に劣るものであり、しかもヤング率が低いことから弾力性にも劣るものであった(比較例5)。
Claims (6)
- 重合体ラテックスを発泡させることで、フォームラバーを製造する方法であって、
前記重合体ラテックスを構成する重合体を構成する単量体を乳化重合することにより得られた乳化液に対して、粒径肥大化処理を行う工程と、
粒径肥大化処理を行った前記乳化液に対して、濃縮処理を行う工程と、を備え、
前記重合体ラテックスとして、固形分濃度が60.0重量%以上、体積基準の粒子径分布における体積累積粒径d10が140nm超であり、前記重合体ラテックス中の重合体100重量部に対する消泡剤の含有割合が0.001~1.0重量部であるものを用い、
前記重合体ラテックスを構成する重合体が、共役ジエン単量体と、エチレン性不飽和ニトリル単量体とを共重合してなるニトリル基含有共役ジエン系共重合体であるフォームラバーの製造方法。 - 前記重合体ラテックスは、体積基準の粒子径分布における体積累積粒径d50が400nm以上である請求項1に記載のフォームラバーの製造方法。
- 前記重合体ラテックスは、体積基準の粒子径分布における体積累積粒径d90が1,000nm以上である請求項1または2に記載のフォームラバーの製造方法。
- 前記重合体ラテックスは、体積基準の粒子径分布において、2つ以上の極大点を有する請求項1~3のいずれかに記載のフォームラバーの製造方法。
- 前記重合体ラテックスは、体積基準の粒子径分布における最も小径側のピークの高さh1stに対する、前記粒子径分布における小径側から数えて2つ目のピークの高さh2ndの比(h2nd/h1st)が、1.8以上である請求項4に記載のフォームラバーの製造方法。
- 前記重合体ラテックスを構成する重合体がニトリル基含有共役ジエン系共重合体である請求項1~5のいずれかに記載のフォームラバーの製造方法。
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