JPH02289316A - 改良された引裂強度を有する天然ゴムラテツクスフイルム製品 - Google Patents
改良された引裂強度を有する天然ゴムラテツクスフイルム製品Info
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Abstract
め要約のデータは記録されません。
Description
クス添加剤を含む天然ゴムラテックスフィルム製品に関
する。本発明のラテックスゴムフィルム製品は改良され
た引裂抵抗を呈する。
配合物は高スチレン含量のスチレン−ブタジエン共重合
体を添加することによって改質され、これらの改質され
たNRラテックス組成物から製造されたフィルムは引裂
抵抗の改良及び他の性質の良好な均衡を呈することであ
る。
的な多数の保健用製品が天然ゴム(“′NR#)から製
造されている。NRはへヴエア・ブラジリエンシス(H
evea Brasiliensis)の木から回収さ
れたままの純粋なラテックス状で入手することができる
。好適な製造工程はNRラテックスを最終製品に直接変
換することを基本としている。
配合天然ゴムラテックス中に浸漬し、炉中で乾燥して水
を除去することによって容易に実施することができる。
である天然ゴムは天然状態で極めて高い分子量を有し、
従って浸漬/乾燥工程中に容易に連続したフィルムを形
成する。又重合体の微細構造を安定化するために、NR
ラテックスには熱処理を加える時に個々の重合体分子を
架橋させる硬化剤が配合される。
呈し、フィルムに良好な柔軟性と伸張性を付与する。し
かしフィルムは全結晶化補強のために異常に高い引張強
度を呈し、引張破断点において極めて高度の伸張を呈す
る。
老化による分解であり、老化は加熱、酸素、オゾン及び
生物学的薬剤により開始される。
下による初期破損の傾向を示す。
力は余り為されて来なかった。しかし、重大な性的に伝
達される病気の罹病率が増大するのに伴って、予防的製
品の保全性及び信頼性に関して著しい関心が払われてい
る。本発明が為された研究が特に目的とした所は、天然
ゴムフィルムの初期引裂抵抗及び維持される引裂抵抗を
改善し、改良された予防用コンドーム、医学用及び外科
用手袋、指サック、及び類縁の医学用製品を製造するの
に使用することができるようにすることであった。本発
明は又風船のようなNRラテックスフィルムから製造さ
れる他の製品に使用することかできる。
ーブタジエン共重合体を添加することによって改質され
る。これらの改質されたNRラテックス組成物から製造
されたフィルムは引裂抵抗の改良及び他の性質の良好な
均衡を呈する。
.389Aは、ラテックスから製造された製品の引裂抵
抗及び耐圧性抵抗を改善するためにNRラテックスの添
加剤として塩化ポリビニルの使用を開示している。
重合体エラストマー(’SBR”)を含む合成ゴムと、
通常塊状相で配合されてきた。SBRエラストマー製品
は約25%の結合スチレン含量を有する組成物を基本と
しており、共重合体の残余はブタジェンである。かよう
な組成物は中程度の強度を有する良好なゴム状特性を呈
する。
械的製品の製造に使用される低価格で有用な組成物を提
供する。
ら製造されたゴム製品の開示の例を挙げれば、ハシモト
(Hash imoto)等の米国特許第4.590.
123号(特に第7欄の第6表参照)及びヴアズケズ(
Vazquez)の米国特許第4,356.823号(
第11欄、6−8行)が含まれる。
75゜347号において、NRラテックスと抗微生物剤
を含む抗菌性の、ラテックス組成、物を開示している。
ン−ブタジエンラテックスを含む組成物(第10欄、6
0行以降)がある。
6゜011号において、表面に滑り止め被覆を有するゴ
ム手袋を開示している。滑り止め被覆はNRラテックス
と高スチレン含量のスチレンーブタジエン共重合体ラテ
ックスの混合物であってもよい。
29号において、布張りのゴム手袋を開示している。
ゴムの混合物であってもよい(第5欄、11−19行)
。
エンラテックスは高スチレン含量スチレン−ブタジエン
(’SB”)ラテックスである。
共重合体中に50重量%よりも多い、例えば最高約90
重量%までの、好適には約75ないし約85重量%のス
チレンを有し、共重合体の残余はブタジェンである。
は、NR製品をラテックス浸漬法によって製造する際に
行われる通常の生産工程に著しい変更を加える必要がな
い。二種のラテックス(即ちSB及びNRラテックス)
は通常ラテックス浸漬法において使用される他の添加剤
と共に、適当な比率で単に混合され、次いでラテックス
は普通の方式で使用される。SBラテックスは他の性質
に何ら悪影響を与えることなく、NRラテックスの引裂
抵抗が改善されるような比率で使用される。
量部当たり、約1重量部ないし約25重量部、及び好適
には約IOないし約20重量部の比率で使用される。(
これらの比率は固形物を基準としている。) 本発明は予防用コンドーム、医学用及び外科用手袋、指
サック、予防用隔膜、風船、及びNRラテックスフィル
ムから製造される他の製品の製造に有用である。
。
ィルムは、本発見の再現性を確認するために二つの別個
の実験的研究において製造された。
ーバッチ配合物が対照として、及びSB共重合体ラテッ
クスとの配合の基材として製造されIこ。
れた。アルミニウム浸漬型は直径5cImの円筒形であ
る。
浸漬型がラテックス中に浸漬されるように持ち上げられ
た。浸漬工程の始めに、各種のラテックス混合物を含む
容器を浸漬型の直下に取り付けられたトレー上に設置す
る。トレーは浸漬型が殆ど完全にラテックス中に浸漬さ
れるように4Q cm毎分の速度で液圧的に上昇する。
から出るまで20cm毎分の速度で下降する。
の速度で回転し、それらは水平位置方向に移動する。回
転の間に、浸漬型はそこから20CI+の距離にあるボ
ーカンプ(Boekamp) l 500W石英加熱機
(1001型)で照射される。次いで連続したゴムフィ
ルムの二重層が得られるまで、浸漬及び乾燥の順番工程
を繰り返す。コンドームの製造において、ピンホールの
存在しないことを確認するためにこの二重浸漬法を使用
することは標準的な慣例である。他のNRラテックスフ
ィルム製品を製造するために本発明を用いる際には、工
程に対し既知の変更を加えた方法が使用される。
だけのラテックス浸漬法が用いられ、その浸漬の前に凝
固剤(適当な溶剤中で界面活性剤と共存する硝酸カルシ
ウム、塩化カルシウム、塩化亜鉛のような多価金属塩)
中への浸漬が先行して行われる。凝固剤はラテックス粒
子が均一な状態で凝集するのに役立つ。凝固剤が使用さ
れる時には、ラテックス浸漬の後に、乾燥/硬化段階の
前に凝固塩を除去するために通常浸出段階が行われる。
硬化炉中に入れられる。硬化後、浸漬型を取り出し、1
5分間冷却する。次いでフィルムをタルクで粉付けし、
単純な引張行為により取り外す。
フィルムの性質の比較試験における対照品として使用さ
れる。
スの90/20重量/重量比の配合物をも製造した。こ
の配合物とNRラテックス対照バッチは、天然ゴム中の
スチレン−ブタジエン共重合体成分が5.1O115、
及び20phr(即ち、NRラテックス100部当たり
の部数)である配合物を与えるような比率で混合された
。
5、及び2Qphrの5B−NR配合物を含む別個の容
器中に同時に浸漬した。個々のフィルムを乾燥し、次い
で100℃で35分間熱空気対流炉中で加硫した。
ストロン(Instron)4201装置及びASTM
D624及びD412を夫々用いて測定された。円筒
形のフープ部の引張強度もASTMD3492及びD4
12の方法に従って回転スピンドルホルダーを用いて測
定された。
炉中で老化させ、次いで引裂強度を試験した。
使用し、硬化後浸漬型から剥がされた。
レスを用いてゴムのフィルムから切断された。
し、及びASTM法D624−54に従って評価された
。試験片はダイC(90” ノツチ)を用いて切断され
、ノツチにおける各試料の厚さ(T)はマイクロメータ
ーを用いて測定された。
ンのクロスヘツド速度は500m+m毎分であった。
大荷重(F)はインストロンによって測定された。破断
点伸びは式(D/GL)x l 00により計算され、
上式中破断点の移動量(D)はインストロン系により測
定された。
から切断された試料の引張強度は、インストロン系■自
動材料試験装置を用いて得られた。
トロンのクロスヘツド速度は500mm毎分であ、った
。中心部から取られた各試験片の厚さはマイクロメータ
ーを用いて測定された。MPaで表した引張強度は弐F
/Aから計算され、荷重(F)はインストロンにより測
定され、面積(A)は抜き型Cの幅及び試験片の個々の
厚さから計算された。破断点の伸び%は式(D/GL)
X I Ooにより計算され、上式中破断点の移動量
(D)はインストロン装置によって測定された。
D3492−83に従い、インストロン系■自動材料試
瞼装置を用いて引張強度を得た。ゲージ長さ又はローラ
ーの中心の間の距離は30111であり、インストロン
のクロスヘツド速度は500am毎分であった。各試験
片の最少厚さ(T)はマイクロメーターを用いて測定さ
れた。
て計算され、上式中破断点荷重(F)はインストロンに
より測定され、環又はダイの幅(W)は20闘であった
。破断点伸び%は式100X(2D/C)から計算され
、上式中破断点の移動量(D)はインストロン装置によ
り測定され、Cは環状試験片の円周である。
・νフスマスターパッチ及び20phr配合物を製造し
た。乾燥成分の処方及び分散剤の処方は第1表及び第2
表に夫々示されている。
しながら、表中に示した順序に従って配合した。中間組
成の配合物はNRラテックスマスターバッチと20ph
rのSBR配合物を適当な比率で混合することによっ
て、例えば468gの20%SB配合物がNRラテック
ス配合物1404gで希釈されると5%配合物が得られ
るというやり方で製造された。
混合機上で撹拌した。中空の円筒形の浸漬型をこの目的
のために作られた特殊な機械を用いて、上記のようにジ
ャー中に直接浸漬することによりフィルムを製造した。
与えるように厳密に制御された。まだ機械上に取り付け
られている間に、赤外灯及び携帯用加熱空気乾燥機を用
いてフィルムを乾燥した。ゴムのフィルムで覆われた浸
漬型を機械から取り出し、100℃で35分間加熱空気
炉中に入れた。
用にASTMダイCを用い、及び引張強度測定用の試料
用にダンベル抜き型を用いて切断して試験片とした。引
裂強度及び引張強度のデータのまとめが夫々第3表及び
第4表に示されている。
合された加硫剤分散物を用いて、実施例1の実験的研究
を繰り返した。統計的分析を行うために60以上の試験
片を製造して試験した(第6表及び第7表参照)。
4−54及びダイCで切断された試料を用いて、引裂抵
抗の尺度としてそれらの引裂強度を別個に測定した。実
施例1においては、約25の試験片が調製されたが、実
施例2では、約60の試験片が試験された。
3ON/cmの引裂強度を有していることが示されてい
る。しかし値は相当な範囲に互っており、個々のフィル
ムの厚さ及び表面の傷の分布に幅広い可変性があり得る
ことを示している。
に合成ラテックスとの配合物に認められた改良に関連し
て、一部は表面張力及び粘度効果に帰することができる
。
添加されると、ラテックスフィルムの引裂強度は約50
%の上昇を呈する。同様に、10%及び15%のSB共
重合体を添加すると更に弓裂強度の増加が得られ、幾つ
かの値は天然ゴムフィルム単独の値の二倍に達する。試
験結果は一貫して合成ラテックスの添加と共に改善され
るようであることが注目される。これは恐らく一部は添
加した乳化剤の存在、並びに物理的補強現象の結果であ
ると思われる。浸漬を調節するために使用される配合が
基本である。工業的実施においては、最適な湿潤フィル
ムの沈着のために表面張力及び粘度を最適状態にするた
めに他の添加剤が加えられる。
合体を添合すると、共重合体は内在するフィルムの傷に
よって引き起こされる破断の開始を減少させるので、強
度の測定結果の変動を小さくする。
増加し、10%ないし15%の範囲で最高に達する。こ
れは他の補強用重合体を天然ゴムに添加した場合の知見
と一致する。試験結果の偏差は添加剤の濃度が増大する
と共に減少することに留意することは興味がある。更に
これは、フィルムの厚さの偏差も又減少するので、フィ
ルムが一層均一化したことの反映であると同時に、引裂
傾向は傷に依存すること、及び添加剤によってフィルム
が一層引裂抵抗性となるという基本概念を肯定するもの
である。
一部が異なる歪み効果に暴露されており引張の荷重も様
々であるので妥当性にはやや疑問がある。しかし試験片
は総て同じ寸法であり同じ方式でインストロン試験機に
取り付けられているので、データは比較分析において使
用できる。両方の実験において、及び一般に重合体添加
剤に対して、少量の重合体の添加に伴い、伸び%が増加
していることが認められる。このことは、共重合体自体
が不飽和の、反応性共重合体であるから、粒子間反応に
使用される硫黄の幾分かを利用し、そのためにマトリッ
クス本体中の架橋密度が減少し、高い伸び率がもたらさ
れるという事実に因るものと思われる。これはSB共重
合体粒子と天然ゴムの間に幾分か分子間架橋結合がある
ことで説明できる。粒子は多節性(mutinodal
)の架橋部位として作用し、こうして高濃度における全
体の架橋密度を増大させるであろう。又天然ゴム分子が
その伸張能力を制約されるような或種の構造的な大きさ
の限界があるであろう。
準としてダンベルを用い、及びコンドーム形材で使用さ
れた環試験による試験において測定された。MPaで表
した引張強度の実際の値は両試験共一致している。しか
し破断点の伸び%は僅かにダンベル試験の方が高いよう
に見える。共重合体の添加に伴い、共重合体の濃度15
%までは確実な増加が見られる。
る破断点伸び%は、5%の添加で割合は小さいが増加し
、次いで添加剤の濃度と共に着実に減少する。更に試験
結果の偏差は配合物の濃度が増加すると共に改善される
。
対流炉中で老化させたフィルムについて引裂強度を測定
した。(これは64ケ月室温に暴露したことと同等であ
る。)第5表及び第6表のデータはこの老化工程によっ
て引裂強度が著しく減少することを示している。総ての
フィルム、即ち、天然ゴム及び四種の配合組成物につい
て引裂強度は元の値の約2分の1に減少する。又空気加
熱老化によって伸張性にも損失があり、伸び%は天然ゴ
ムの場合は25%だけ減少し、及び配合ゴムの場合はS
B共重合体の濃度が増すにつれて幾分か少なくなる。一
般にIOないし15%のSB共重合体を有する配合物の
フィルムは、促進加熱老化後、未老化の天然ゴムフィル
ムの引裂強度に等しい引裂強度を呈する。
コンドームの或商標品についてその引裂強度及び引張強
度を試験した。試験した商標品は非潤滑品で天然ゴムラ
テックス品から製造されている。
ある。市販のコンドームの引裂強度は実験室で製造され
たフィルムの強度よりも小さい。
、強度的性質は時間と共に減少するという既知の事実に
も成程度起因するものである。
50 −一 水酸化カリウム 10 150ラウリン酸カリ
ウム20 75 硫黄 62 60 ZDC5060 酸化亜鉛 50 60 酸化防止剤 40 75 水 32120
phr SBゴム配合物 各成分は第2表に続いて下記に記載されている。
&ケミカルス(General Latex & Ch
emicaIs)社、ブランプトン(Brampton
)、オンタリオ、から供給されたファイヤストーン・バ
ーテックス(Firestone Hartex) l
OJ高アンモニア天然ゴムラテックスである。固形分
含量は62.Ow/w%である。
emical Canada)社製のダウ5B816で
あった。重合体の組成は81%スチレン:19%ブタジ
ェンで、ガラス転移温度は45°Cである。他の規格デ
ータは下記の通りである: 固形分、% 49−51pH8,5
−9,5 スチレン含量 81%粒子の大きさ(
A) 1850表面張力(ダイン/cab
) 46−60T・・°C45 アルカリ感受性 低い ブルックフィールド粘度(cps) 150以下室温
でフィルム形成なし 3、水酸化カリウム溶液はBDHケミカルズ(chew
+1cals)社製の“保証付”級のKOH(98%純
度)の蒸留水中の10%w / w溶液として調製され
ている。
リウム(ファルツ&バウエル[Pfaltz & Ba
uer1社製)の20%w / w溶液である。
roiyal Chemicals)社製のエタゼート
(ET)IAZATE)50Dとして製造されたジエチ
ルジチオカルバミン酸亜鉛の50%w / w水性分散
物である。
0%w/w水性分散物である。
カルズ社製の40%w / w水性分散物である。
製のグッドイヤーズ・ウィンゲスティ(Go。
水性分散物である。
ム 平均 24.6 標準偏差 7.2 最低値 13.2 最高値 33.4 5% S B/N R配合物 平均 27.0 標準偏差 7.1 最低値 15.5 最高値 35.8 1O% S B/N R配合物 平均 26.9 標準偏差 3.4 最低値 20.2 最高値 31.3 15% SB/NR配合物 平均 26.4 標準偏差 2,8 最低値 22.2 最高値 30.2 20% S B/N R配合物 平均 22.9 標準偏差 0.7 最低値 22.0 最高値 23.7 第5表 フィルムの引裂強度 (実施例 1) 70°Cで7日間老化後 引裂強度 (N/0M) 破断点伸び(%)全部天然
ゴム 平均 345 漂準偏差 104 範囲 170−438 5% SB/NR 平均 461 標準偏差 89 範囲 322−587 1O% SB/NR 平均 681 標準偏差 132 範囲 508−915 15% SB/NR 平均 792 標準偏差 161 範囲 597−1033 20% S B/N R 平均 620 標準偏差 +43 範囲 416−833 第 表 引裂強度 破断点伸び 試験片厚さ(N/c賞
) (%) (關)天然ゴム 平均 630 標準偏差 104 範囲 370−803 5% S B/N R 平均 909 標準偏差 109 範囲 650−1129 1O% S B/N R 平均 976 標準偏差 121 範囲 661−1295 15% S B/N R 平均 1030 標準偏差 99 範囲 722−1294 771 .086 74 .028 590−898 .035−.154 831 .067 55 .028 689−951 .036−.163 817 .067 46 .024 682−925 .034−、+21 679 .060 37 .022 551−742 .029−.098 第 天然ゴム 平均 23.8 標準偏差 3.2 範囲 17.7−32.8 5% S B/N R 平均 27,2 標準偏差 3.2 範囲 18.7−34.8 1O% S B/N R 平均 25.7 標準偏差 2.3 範囲 20.4−29.1 15% SB/NR 平均 24.6 標準偏差 2.1 範囲 20.9−30.5 表 第 8 表 フィルムの引裂強度 (実施例 2) 70°Cで7日間老化後 引裂強度 (N70M) 破断点伸び(%)天然ゴム 平均 415 標準偏差 64 範囲 318−493 5% S B/N R 平均 567 標準偏差 74 範囲 403−637 1O% S B/N R 平均 683 標準偏差 112 範囲 520−914 【5% S B/N R 平均 621 標準偏差 61 範囲 502−700 匝−欅 A−標準品 A−潤滑量 B−標準品 B−潤滑量 C−標準品 C−潤滑量 平均 標準偏差 範囲 平均 標準偏差 範囲 第 表 ASTM D624 ダイC 引裂強度 (N70M) 範 囲23.4 5.2 11.5−33.9 引裂強度 (N70M) 破断点伸び(%) 本発明の主なる特徴及び態様は以下の通りである。
ラテックス混合物中に浸漬して該型上にゴムの連続した
フィルムを形成させ; (b)該型上で該ゴムフィルムを乾燥及び硬化させ;及
び (c)線型から乾燥し硬化したゴムフィルムを取り外す
、 工程を有し、該水性ゴムラテックス混合物が天然ゴムラ
テックスとスチレン−ブタジエン共重合体ラテックスの
混合物であり、スチレン−ブタジエン共重合体ラテック
スは固形物を基準として天然ゴムラテックス100重量
部当たり約lないし約25重量部の範囲内で使用され、
且つスチレン−ブタジエン共重合体が50重量%以上の
重合したスチレンを含み、残余は重合したブタジェンで
ある、ゴム製品の製造方法。
5重量%の重合したスチレンを含む、上記1に記載の方
法。
を基準として天然ゴムラテックス100重量部当たり約
IOないし約20重量部の比率で使用される、上記Jに
記載の方法。
を基準として天然ゴムラテックス100重量部当たり約
10ないし約20重量部の比率で使用される、上記2に
記載の方法。
の方法。
記載の方法。
体を含んで成り、該共重合体が50重量%以上の重合し
たスチレンを含み、残余は重合したブタジェンであり、
及び該共重合体が天然ゴム100重量部当たり約1ない
し約25重量部の範囲内の量で存在している、天然ゴム
フィルム製品。
85重量%の重合したスチレンを含む、上記7に記載の
製品。
ス100重量部当たり約IOないし約20重量部の量で
存在する、上記7に記載の製品。
クス100重量部当たり約IOないし約20重量部の量
で存在する、上記8に記載の製品。
製品。
載の製品。
Claims (3)
- 1. (a)造形型を水性ゴムラテックス混合物中に浸漬して
該型上にゴムの連続したフィルムを形成させ; (b)該型上で該ゴムフィルムを乾燥及び硬化させ;及
び (c)該型から乾燥し硬化したゴムフィルムを取り外す
、 工程を有し、該水性ゴムラテックス混合物が天然ゴムラ
テックスとスチレン−ブタジエン共重合体ラテックスの
混合物であり、スチレン−ブタジエン共重合体ラテック
スは固形物を基準として天然ゴムラテックス100重量
部当たり約1ないし約25重量部の範囲内で使用され、
且つスチレン−ブタジエン共重合体が50重量%以上の
重合したスチレンを含み、残余は重合したブタジエンで
ある、ゴム製品の製造方法。 - 2.硬化した天然ゴム及びスチレン−ブタジエン共重合
体を含んで成り、該共重合体が50重量%以上の重合し
たスチレンを含み、残余は重合したブタジエンであり、
及び該共重合体が天然ゴム100重量部当たり約1ない
し約25重量部の範囲内の量で存在している、天然ゴム
フィルム製品。 - 3.指サックの形状である、特許請求の範囲2項に記載
の製品。
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