JP7225765B2 - テニスボール用ゴム組成物 - Google Patents
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Description
(1)クレーとの相互作用が可能な官能基Xと、基材ゴムとの相互作用が可能な官能基Yとを有し、一般式X-Yで示される化合物
及び/又は
(2)エーテル型ノニオン系界面活性剤
である。
[変性クレー3]
カオリンクレー(イメリス社製の商品名「ECKALITE120」)900gと、精製水5Lと、ジメチルステアリルベンジルアンモニウムクロリド(和光純薬工業社製)100gとを混合し、100℃で3時間加熱還流した後、得られた混合物を80℃以下の温度で減圧濃縮して乾燥することにより、ジメチルステアリルベンジルアンモニウム変性カオリンクレー(変性率10質量%)を得た。
カオリンクレーの量を500gに変更し、ジメチルステアリルベンジルアンモニウムクロリドの量を500gに変更した以外は、クレー3と同様にして、ジメチルステアリルベンジルアンモニウム変性カオリンクレー(変性率50質量%)を得た。
カオリンクレーの量を450gに変更し、ジメチルステアリルベンジルアンモニウムクロリドの量を550gに変更した以外は、クレー3と同様にして、ジメチルステアリルベンジルアンモニウム変性カオリンクレー(変性率55質量%)を得た。
カオリンクレーの量を550gに変更し、100gのジメチルステアリルベンジルアンモニウムクロリドを、450gのアルキルポリエチレングリコール(和光純薬工業社製)に変更した以外は、クレー3と同様にして、アルキルポリエチレングリコール変性カオリンクレー(変性率45質量%)を得た。
カオリンクレー(イメリス社製の商品名「ECKALITE120」)600gと、精製水5Lと、トリエチルアミン(東京化成工業社製)5gと、オクタデシルトリエトキシシラン(東京化成工業社製)598gとを混合し、100℃で3時間加熱還流した後、得られた混合物を80℃以下の温度で減圧濃縮して乾燥することにより、オクタデシルシリル変性カオリンクレー(変性率40質量%)を得た。
80質量部の天然ゴム(商品名「SMR CV60」)、20質量部のポリブタジエンゴム(JSR社製の商品名「BR01」)、0.51質量部のステアリン酸(日油社製の商品名「つばき」)、56質量部の変性クレー1(ホージュン社製の4級アンモニウムカチオン変性ベントナイトクレー、商品名「レボナイト400」)、15質量部のカーボンブラック(キャボットジャパン社製の商品名「ショウブラックN330」)、5質量部の酸化亜鉛(正同化学社製の商品名「酸化亜鉛2種」)及び4.99質量部のシリカ(東ソー・シリカ社製の商品名「ニプシールVN3」)をバンバリーミキサーに投入して、90℃で5分間混練した。得られた混練物を40℃以下に冷却後、3.6質量部の硫黄(三新化学社製の商品名「サンフェルEX」、20%オイル含有)、1質量部の加硫促進剤1(三新化学社製の商品名「サンセラーD」)、1質量部の加硫促進剤2(大内新興化学社製の商品名「ノクセラーCZ」)及び1.88質量部の加硫促進剤3(大内新興化学社製の商品名「ノクセラーDM」)を添加して、オープンロールを用いて50℃で3分間混練することにより、実施例1のゴム組成物を得た。なお、カーボンブラックは、予め、基材ゴムと混練してマスターバッチを作成した後、このマスターバッチを、所定の配合量となるようにバンバリーミキサーに投入した。
ゴム組成物の組成を下表1-7に示されるものに変更した他は、実施例1と同様の方法にて、実施例2-15のゴム組成物を得た。
表1-7に示される通り、実施例1-15で用いた各変性クレー(非ケイ素系カップリング剤で表面処理されたクレー)を、それぞれ、未変性クレー8(カップリング剤で表面処理されていないクレー)に変更した他は、実施例1-15と同様の方法にて、比較例1及び比較例4-12のゴム組成物を得た。
表2に示される通り、実施例1で用いた56質量部の変性クレー1を、30.8質量部の未変性クレー8及び25.2質量部のカップリング剤(和光純薬社製のジメチルステアリルベンジルアンモニウムクロリド)に変更した他は、実施例1と同様の方法にて、比較例2のゴム組成物を得た。
表2に示される通り、実施例1で用いた変性クレー1を、シランカップリング剤で表面処理した変性クレー7に変更した他は、実施例1と同様の方法にて、比較例3のゴム組成物を得た。
NR:天然ゴム、商品名「SMR CV60」
BR:JSR社製のポリブタジエンゴム、商品名「BR01」
ステアリン酸:日油社製の商品名「つばき」
変性クレー1:ホージュン社製のジメチルジオクタデシルアンモニウム変性ベントナイトクレー、商品名「エスベンNX80」、変性率約45質量%、平均粒子径(D50)2μm、扁平度(DL)50
変性クレー2:ホージュン社製のジメチルステアリルベンジルアンモニウム変性ベントナイトクレー、商品名「レボナイト400」、変性率約35%質量%、平均粒子径(D50)5μm、扁平度(DL)40
変性クレー3:ジメチルステアリルベンジルアンモニウム変性カオリンクレー、変性率10質量%
変性クレー4:ジメチルステアリルベンジルアンモニウム変性カオリンクレー、変性率50質量%
変性クレー5:ジメチルステアリルベンジルアンモニウム変性カオリンクレー、変性率55質量%
変性クレー6:アルキルポリエチレングリコール変性カオリンクレー、変性率45質量%
変性クレー7:オクタデシルシリル変性カオリンクレー、変性率40質量%
未変性クレー8:イメリス社製のカオリンクレー、商品名「ECKALITE120」、平均粒子径(D50)4μm、扁平度(DL)20
カップリング剤:和光純薬社製のジメチルステアリルベンジルアンモニウムクロリド
カーボンブラック:キャボットジャパン社製の商品名「ショウブラックN330」、平均粒子径(D50)0.03μm、扁平度(DL)1、BET比表面積79m2/g
酸化亜鉛:正同化学社製の商品名「酸化亜鉛2種」、平均粒子径(D50)0.6μm、扁平度(DL)1、BET比表面積4m2/g
シリカ:東ソー・シリカ社製の商品名「ニプシールVN3」、平均粒子径(D50)20μm、扁平度(DL)1、BET比表面積200m2/g
イオウ:三新化学社製の不溶性硫黄、商品名「サンフェルEX」、20%オイル含有
加硫促進剤1:三新化学社製の1,3-ジフェニルグアニジン(DPG)、商品名「サンセラーD」
加硫促進剤2:大内新興化学社製のN-シクロヘキシル-2-ベンゾチアゾリルスルフェンアミド(CZ)、商品名「ノクセラーCZ」
加硫促進剤3:大内新興化学社製のジ-2-ベンゾチアゾリルジスルフィド(MBTS)、商品名「ノクセラーDM」
実施例2及び比較例1のゴム組成物を、それぞれモールドに投入して、160℃で2分間、プレス加硫することにより、平板状の試験片を作製した。得られた各試験片の表面をクライオトームで切削し、走査型電子顕微鏡(フィリップス社製のXL-30)を用いて観察した。実施例2について得られた結果が図2に示されている。比較例1について得られた結果が図3に示されている。図2(2A)及び図3は倍率1000倍のSEM写真であり、図2(2B)は倍率5000倍のSEM写真である。
実施例1-15及び比較例1-12のゴム組成物の硫黄含有量を、第17改正日本薬局方、一般試験法に記載の酸素フラスコ燃焼法に準じて測定した。各ゴム組成物10mgを燃焼させた後、合計55mLのメタノールを添加し、次いで0.005mol/Lの過塩素酸溶液20mLを正確に添加した。10分間放置して得られた溶液を、イオンクロマトグラフィー(島津製作所製のHIC-SP)を用いて測定することにより、硫黄含有量を定量した。得られた硫黄含有量(wt.%)が、下表8-13に示されている。
実施例1-15及び比較例1-12のゴム組成物をモールドに投入して、160℃で2分間プレス加硫することにより、それぞれ、厚さ2mmの加硫ゴムシートを作製した。得られた各加硫ゴムシートを切断して、それぞれ、幅4mm、長さ20mmの試験片を準備した。各試験片の0℃における損失正接を、粘弾性スペクトロメーター(ユービーエム社製のE4000)を用いて、引張モード、初期歪み10%、周波数10Hz、振幅0.05%で測定した。
実施例1-15及び比較例1-12のゴム組成物を用いて、それぞれ、厚さ2mm、直径60mmの円盤状の試験片を準備した。JIS K7126-1「プラスチック-フィルム及びシート-ガス透過度試験方法-第1部:差圧法」に準じて、各試験片の厚さ方向の窒素ガス透過係数(cm3・cm/cm2/sec/cmHg)を測定した。測定には、GTRテック社製のガス透過試験機「GTR-30ANI」を使用した。測定条件は、サンプル温度40℃、測定セルの透過断面積15.2cm2、差圧0.2MPaとした。測定はすべて23±0.5℃の室内でおこなった。得られた窒素ガス透過係数が、G(×10-10)として下表8-13に示されている。
実施例1-15及び比較例1-12のゴム組成物をそれぞれモールドに投入して、160℃で2分間、プレス加硫することにより、厚さ2mmの試験片を各3枚作製した。得られた各試験片を23℃の温度下で2週間保管した。その後、「ASTM-D 2240-68」の規定に準拠して、それぞれ3枚に重ね合わせた試験片に、タイプAデュロメータを装着した自動硬度計(前述の「デジテストII」)を押し付けることにより硬度を測定した。得られたショアA硬度がHaとして下表8-13に示されている。
実施例1のゴム組成物を、モールドに投入して、150℃で4分間加熱することにより、2枚のハーフシェル(厚さ3.2±0.4mm)を形成した。1枚のハーフシェルに塩化アンモニウム、亜硝酸ナトリウム及び水を投入した後、他のハーフシェルと接着し、150℃で4分間加熱することにより、球状のコアを形成した。このコアの表面に、その断面にシーム糊を付着させた2枚のフェルト部(ミリケン社製、厚み3.1mm)を貼り合わせることにより、テニスボールを得た。同様にして、実施例2-15及び比較例1-12のゴム組成物からなるコアをそれぞれ備えたテニスボールを製造した。各テニスボールの直径は65±1mmであり、その内圧は0.08±0.02MPaであった。
製造後、大気圧下、気温20℃±2℃、相対湿度60%の環境下で24時間保存したテニスボールと、同条件で、3ヶ月間保存したテニスボールとについて、それぞれ、その内圧(大気圧との差)を測定した。3ヶ月保存後のテニスボールの内圧の、24時間保存後のテニスボールの内圧に対する比率(内圧低下率(%))を算出し、以下の判定基準により耐久性(内圧の低下しにくさ)を評価した。この結果が、下記表8-13に示されている。
A:15%未満
B:15%以上20%未満
C:20%以上25%未満
D:25%以上
製造後、大気圧下、気温20℃、相対湿度60%の環境下に24時間静置したテニスボールを、50名のプレーヤーにテニスラケットで打撃させ、その打球感を聞き取った。「打球感が良い」と回答したプレーヤーの数に基づき、以下の格付けをおこなった。この結果が、下記表8-13に示されている。
A:40人以上
B:30-39人
C:20-29人
D:19人以下
4・・・コア
6・・・フェルト部
8・・・シーム部
Claims (16)
- 基材ゴムと、カップリング剤で表面処理されたクレーとを含んでおり、
上記カップリング剤が、トリメチルステアリルアンモニウム、ジメチルステアリルベンジルアンモニウム、ジメチルジオクタデシルアンモニウム、オレイルビス(2-ヒドロキシエチル)メチルアンモニウム、ラウリルトリメチルアンモニウム、トリオクチルアンモニウム、ジステアリルジメチルアンモニウム、ベヘニルトリメチルアンモニウム、テトラエチルアンモニウム、テトラブチルアンモニウム、セチルトリメチルアンモニウム、n-ドデシルトリメチルアンモニウム、セチルジメチルベンジルアンモニウム、メチルセチルジベンジルアンモニウム、セチルジメチルエチルアンモニウム、オクタデシルトリメチルアンモニウムの水酸化物又はハロゲン化物からなる群から選択される、テニスボール用ゴム組成物。 - 上記カップリング剤で表面処理されたクレーの量が、上記基材ゴム100質量部に対して、1質量部以上100質量部以下である請求項1に記載のゴム組成物。
- その0℃における損失正接がtanδAとされ、上記カップリング剤で表面処理されたクレーを、表面処理されていないクレーに置換して得られるゴム組成物の、0℃における損失正接がtanδBとされるとき、比(tanδA/tanδB)が、0.95以下である請求項1又は2に記載のゴム組成物。
- その0℃における損失正接tanδAと、その40℃における窒素ガス透過係数G(cm3・cm/cm2/sec/cmHg)との積に、1010を乗じて得られる値Vが0.50以下である請求項1から3のいずれかに記載のゴム組成物。
- 上記カップリング剤で表面処理されたクレーに含まれる、上記カップリング剤の量が、1質量%以上50質量%以下である請求項1から4のいずれかに記載のゴム組成物。
- 上記カップリング剤で表面処理されていないクレーをさらに含む請求項1から5のいずれかに記載のゴム組成物。
- カーボンブラック、シリカ、炭酸マグネシウム及び炭酸カルシウムからなる群から選択される充填剤をさらに含む請求項1から6のいずれかに記載のゴム組成物。
- 上記基材ゴムが、ブタジエンゴム及び天然ゴムを含んでおり、この基材ゴム中のブタジエンゴムの天然ゴムに対する質量比B/Nが、1.4以下である請求項1から7のいずれかに記載のゴム組成物。
- 硫黄含有量が0.01質量%以上10質量%以下である請求項1から8のいずれかに記載のゴム組成物。
- ショアA硬度Haが20以上88以下である請求項1から9のいずれかに記載のゴム組成物。
- 上記充填剤の配合量が、上記基材ゴム100質量部に対して、1質量部以上50質量部以下である、請求項7に記載のゴム組成物。
- 上記クレーの平均厚さTが0.001μm以上1.00μm以下である、請求項1から11のいずれかに記載のゴム組成物。
- 上記クレーの平均粒子径D 50 (μm)を、その平均厚さT(μm)で除すことにより求められる扁平度DLが20以上200以下である、請求項1から12のいずれかに記載のゴム組成物。
- 0℃における損失正接tanδが0.10以下である、請求項1から13のいずれかに記載のゴム組成物。
- 40℃における窒素ガス透過係数Gが、10.0×10 -10 (cm 3 ・cm/cm 2 /sec/cmHg)以下である請求項1から14のいずれかに記載のゴム組成物。
- 請求項1から15のいずれかに記載のゴム組成物を用いて得られるコアを備えたテニスボール。
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