JP7329327B2 - 水系ホース用ゴム組成物およびそれを用いて得られる水系ホース - Google Patents
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Description
このゴムホース材料は、ゴム本来の特性である伸びを損なうことなく、優れた機械的強度を得るために提案されたものであり、カーボンブラック等の充填材を増量して機械的強度を得ているわけではない。つまり、上記提案により、従来のようにカーボンブラック等の充填材を増量しなくとも、優れた機械的強度を得られることが見いだされている。
また、上記の理由によりカーボンブラック等の充填材を増量すると、上記(1)の、ゴム配合の低比重化を達成することができず、ラジエーターホースの軽量化を達成することができないといった問題が再度浮上する。そのため、ゴムホース材料の軽量化と引張強度等の機械的強度とを両立させるには、現状の技術では限界があることから、未だ改善の余地がある。
また、ラジエーターホースのような水系ホースの用途においては、低温でのシール性が必要であることから低温圧縮永久歪み性が要求されるため、このことも検討する必要がある。
(A)エチレン含有量が51~65重量%のエチレンプロピレンジエンゴム。
(B)融点が47~104℃のエチレン-オクテン樹脂。
(C)メルトフローレート(MFR)が0.14~40g/10分のポリエチレン。
また、本発明の水系ホースは、単層ないし複数の層からなる水系ホースであって、上記ゴム組成物の架橋体からなる層を備えている。上記水系ホースは、例えば、図1に示すように、上記ゴム組成物の架橋体からなるゴム内層1と、補強糸層2と、上記ゴム組成物の架橋体からなるゴム外層3がこの順で積層された3層構造のホースや、上記ゴム組成物の架橋体からなるゴム層の単層構造のホース等があげられる。
本発明のゴム組成物に用いられるエチレンプロピレンジエンゴム(EPDM)は、エチレン、プロピレンとともに、ジエン系モノマー(第3成分)が共重合されたものであり、低温圧縮永久歪み性、グリーン強度、引張強度等の観点から、そのエチレン含有量が51~65重量%のものが用いられる。上記観点から、上記エチレン含有量は、好ましくは53~58重量%の範囲である。なお、上記ジエン系モノマーとしては、具体的には、1,4-ペンタジエン、1,4-ヘキサジエン、1,5-ヘキサジエン、2,5-ジメチル-1,5-ヘキサジエン、1,4-オクタジエン、1,4-シクロヘキサジエン、シクロオクタジエン、ジシクロペンタジエン(DCP)、5-エチリデン-2-ノルボルネン(ENB)、5-ブチリデン-2-ノルボルネン、2-メタリル-5-ノルボルネン、2-イソプロペニル-5-ノルボルネン等があげられる。これらジエン系モノマーのなかでも、5-エチリデン-2-ノルボルネン(ENB)が好ましい。
本発明のゴム組成物に用いられるエチレン-オクテン樹脂(B)には、エチレンと、オクテン-1とを共重合させたもの等であり、前記特定のEPDM(A)との相溶性や、引張強度等の機械的強度の観点から、その融点が47~104℃のものが用いられる。好ましくは、上記観点から、融点が79~102℃のエチレン-オクテン樹脂が用いられる。
本発明のゴム組成物に用いられるポリエチレン(C)には、前記特定のEPDM(A)および特定のエチレン-オクテン樹脂(B)と混ざりやすく、薄肉のホースを製造しても優れた引張強度等が得られるようになる観点から、メルトフローレート(MFR)が0.14~40g/10分のものが用いられる。好ましくは、上記観点から、MFRが5~20g/10分のポリエチレンが用いられる。
なお、本発明のゴム組成物には、前記特定のEPDM(A)、前記特定のエチレン-オクテン樹脂(B)、および前記特定のポリエチレン(C)に加えて、必要に応じ、カーボンブラック、炭酸カルシウム、タルク等の充填材を、単独でもしくは二種以上併せて配合してもよいが、本発明においては、薄肉で軽量のホースを作製する観点から、その配合量を抑える必要がある。そのため、引張強度等の機械的強度が充分に得られているのであれば、本発明のゴム組成物中に上記充填材を配合しないことが望ましい。
上記加硫剤としては、例えば、硫黄、過酸化物加硫剤(パーオキサイド加硫剤)等が、単独でもしくは併用される。このなかでも、貯蔵安定性、コストの点で、硫黄が好ましい。
上記加硫促進剤としては、例えば、チアゾール系,スルフェンアミド系,チウラム系,アルデヒドアンモニア系,アルデヒドアミン系,グアニジン系,チオウレア系等の加硫促進剤があげられる。これらは単独でもしくは二種以上併せて用いられる。これらのなかでも、加硫反応性に優れる点で、スルフェンアミド系加硫促進剤が好ましい。
上記加硫助剤としては、例えば、亜鉛華(ZnO)、ステアリン酸、酸化マグネシウム等があげられる。これらは単独でもしくは二種以上併せて用いられる。
上記プロセスオイルとしては、例えば、ナフテン系オイル、パラフィン系オイル、アロマ系オイル等があげられる。これらは単独でもしくは二種以上併せて用いられる。なかでも、引張強度、加工性に優れる点で、アロマ系オイル(アロマ成分を有するオイル)が好ましい。
上記共架橋剤としては、例えば、ジビニルベンゼン、トリアリルイソシアヌレート(TAIC)が好適に用いられ、これらとともに、トリアリルシアヌレート、ダイアセトンジアクリルアミド、ポリエチレングリコールジアクリレート、ポリエチレングリコールジメタクリレート、トリメチロールプロパントリメタクリレート、トリメチロールプロパントリアクリレート、エチレングリコールジメタクリレート、トリエチレングリコールジメタクリレート、ジエチレングリコールジメタクリレート、ジイソプロペニルベンゼン、p-キノンジオキシム、p,p-ジベンゾイルキノンジオキシム、フェニルマレイミド、アリルメタクリレート、N,N-m-フェニレンビスマレイミド、ジアリルフタレート、テトラアリルオキシエタン、1,2-ポリブタジエン等があげられる。これらは単独でもしくは二種以上併せて用いられる。
上記老化防止剤としては、例えば、カルバメート系,フェニレンジアミン系,フェノール系,ジフェニルアミン系,キノリン系等の老化防止剤や、ワックス類等があげられる。これらは単独でもしくは二種以上併せて用いられる。
また、図1のホースのように、ゴム内層1とゴム外層3との間に補強糸層2を設けるような層構成とする場合、上記ゴム組成物の未加硫ホースの外周面に対して、所定の引揃数および打込数で、補強糸をブレード編み等して補強糸層2を形成し、その後、必要に応じ、接着剤を、ディッピング法,スプレー法,ロールコート法,刷毛塗り等の方法により上記補強糸層2上に塗工し、その塗工面の上(ないし補強糸層2上)に、上記ゴム組成物を押出成形し、未加硫のゴム層を形成する。
このようにして得られた未加硫状態のホース(ないしホース構造体)に、マンドレルを内挿し、所定の条件(140~160℃×30~60分)で加硫した後、マンドルを引き抜くことにより、目的とする水系ホースを作製することができる。なお、上記マンドレルに所定の曲がり管形状を有するものを使用することにより、上記水系ホースを所望の曲がり管形状に形成することもできる。
エチレン含有量56(重量%)のEPDM(エスプレン502、住友化学社製)
[EPDM(ii)]
エチレン含有量65(重量%)のEPDM(エスプレン512F、住友化学社製)
[EPDM(iii)]
エチレン含有量51(重量%)のEPDM(エスプレン532、住友化学社製)
[EPDM(iv)]
エチレン含有量70(重量%)のEPDM(NORDEL IP4770R、ダウ・ケミカル社製)
[EPDM(v)]
エチレン含有量41(重量%)のEPDM(三井EPT9090M、三井化学社製)
融点99(℃)のエチレン-オクテン樹脂(エンゲージ8480、ダウ・ケミカル社製)
[エチレンオクテン(ii)]
融点104(℃)のエチレン-オクテン樹脂(エンゲージ8540、ダウ・ケミカル社製)
[エチレンオクテン(iii)]
融点47(℃)のエチレン-オクテン樹脂(エンゲージ8180、ダウ・ケミカル社製)
[エチレンオクテン(iv)]
融点34(℃)のエチレン-オクテン樹脂(エンゲージ7467、ダウ・ケミカル社製)
[エチレンオクテン(v)]
融点118(℃)のエチレン-オクテン樹脂(エンゲージXLT8677、ダウ・ケミカル社製)
MFR12(g/10分)のポリエチレン(ノバテックHD HJ580N、日本ポリプロ社製)
[ポリエチレン(ii)]
MFR40(g/10分)のポリエチレン(ノバテックHD HJ590N、日本ポリプロ社製)
[ポリエチレン(iii)]
MFR0.14(g/10分)のポリエチレン(ノバテックHD HE421、日本ポリプロ社製)
[ポリエチレン(iv)]
MFR50(g/10分)のポリエチレン(ノバテックLL UJ790、日本ポリプロ社製)
[ポリエチレン(v)]
MFR0.05(g/10分)のポリエチレン(ノバテックHD HF313、日本ポリプロ社製)
EPDM、エチレンオクテン(エチレン-オクテン樹脂)、ポリエチレンとして、後記の表1および表2に示す種類のものを、後記の表1および表2に示す割合で配合し、さらに、ルナックS-70V(花王社製)1重量部と、酸化亜鉛2種(三井金属鉱業社製)3重量部と、シーストG116HM(東海カーボン社製)70重量部と、サンパー2280(日本サン石油社製)50重量部と、サンセラーTET-G(三新化学工業社製)1重量部と、サンセラーCZ-G(三新化学工業社製)1重量部と、ノクセラーDM-P(大内新興化学工業社製)1重量部と、ノクセラーTRA(大内新興化学工業社製)1重量部と、サルファックスT-10(鶴見化学工業社製)1重量部とを配合し、バンバリーミキサーおよびロールを用いて混練して、ゴム組成物を調製した。
各ゴム組成物の比重を、JIS K 6220に準じて測定した。
評価は、比重が1.12以下であれば、低比重であり、ラジエーターホースを軽量化することができるものと判断する。
各ゴム組成物を160℃で20分間プレス加硫して、厚み2mmの加硫ゴムシートを作製した。ついで、JIS5号ダンベルを打ち抜き、JIS K 6251に準じて、引張強度(TS)を評価した。
〈評価〉
◎:14.0MPa以上のもの
○:12.0MPa以上14.0MPa未満のもの
×:12.0MPa未満のもの
各ゴム組成物を160℃で20分間プレス加硫して、厚み12.5mmの加硫ゴムシートを作製した。ついで、この加硫ゴムシートについて、JIS K 6262に準拠した低温での圧縮永久歪み試験を行った。すなわち、加硫ゴムシートを圧縮率25%で圧縮し、その状態で-25℃環境下に24時間放置した後、上記圧縮を解放し、室温(25℃)下で30分経過した後の加硫ゴムシートの厚みを測定して、圧縮永久歪み(%)を算出し、その値で、下記の基準で低温圧縮永久歪み性を評価した。
〈評価〉
◎:70%未満のもの
○:70%以上85%未満のもの
×:85%以上のもの
2 補強糸層
3 ゴム外層
Claims (7)
- 下記の(A)成分を主成分とし、下記の(B)および(C)成分を含有し、(C)成分を、(A)成分100重量部に対し1~20重量部の割合で含有することを特徴とする水系ホース用ゴム組成物。
(A)エチレン含有量が51~65重量%のエチレンプロピレンジエンゴム。
(B)融点が47~104℃のエチレン-オクテン樹脂。
(C)メルトフローレートが5~20g/10分のポリエチレン。 - 上記(B)成分を、上記(A)成分100重量部に対し1~20重量部の割合で含有する、請求項1記載の水系ホース用ゴム組成物。
- さらに、下記の(D)成分を、上記(A)成分100重量部に対し5~100重量部の割合で含有する、請求項1または2記載の水系ホース用ゴム組成物。
(D)アロマ成分を有するオイル。 - さらに、下記の(E)成分を、上記(A)成分100重量部に対し30~150重量部の割合で含有する、請求項1~3のいずれか一項に記載の水系ホース用ゴム組成物。
(E)カーボンブラック。 - 単層ないし複数の層からなる水系ホースであって、請求項1~4のいずれか一項に記載の水系ホース用ゴム組成物の架橋体からなる層を備えていることを特徴とする水系ホース。
- 上記水系ホース用ゴム組成物の架橋体からなる層の厚みが2.5~4.0mmの範囲である、請求項5記載の水系ホース。
- 上記水系ホースが、ラジエーターホース、ヒーターホースまたはドレーンホースである請求項5または6記載の水系ホース。
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