JPH04277538A - 繊維−ゴム混合物 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるた
め要約のデータは記録されません。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】本発明は水素化ニトリルゴム中に短繊維を
混和する方法に関する。

【０００２】繊維は凝集物を形成する傾向があるから、
それを破砕してゴム中に分散することが容易ではなく、
多くの短繊維を合成ゴム中に混和することは困難である
ことが周知である。これはフィブリル化した繊維につい
て特にその通りである。

【０００３】本発明は繊維を溶液中の水素化ニトリルゴ
ムに添加し、徹底的高速度の混合、好適には高い剪断力
及び高速混合の条件下で繊維を水素化ニトリルゴム溶液
と混合し、次いでゴム全体に亙って分散した短繊維を含
む水素化ニトリルゴムを回収することを含んで成る、水
素化したニトリルゴム中に短繊維を混和する方法を目的
としている。

【０００４】水素化ニトリルゴムは商業的に入手し得る
生成物であり、約５０ないし約８５重量％のブタジエン
及び約１５ないし約５０重量％のアクリロニトリルの共
重合体であるニトリルゴム中の炭素−炭素二重結合（Ｃ
＝Ｃ）の水素化により製造される。水素化の範囲は共重
合体中の炭素−炭素二重結合の約８０ないし約９９．７
％が水素化されている程度である。

【０００５】使用できる短繊維はセルロース、改質セル
ロース、綿、ジュート、木材パルプ及びシサル麻のよう
なセルロース系繊維、アスベスト及びロックウール（ｍ
ｉｎｅｒａｌｗｏｏｌ）のような鉱物繊維、ガラス繊維
及び通常は細断された繊維状であるが必ずしもその必要
はないガラス糸のような合成無機繊維、及びナイロン、
ポリプロピレン及びアラミド繊維のような合成繊維を含
んでいる。好適な短繊維はアラミド繊維であり、特に好
適な短繊維は約１ないし約１０ｍｍの繊維長さを有する
フィブリル化アラミド繊維である。繊維は受容した状態
、即ち或繊維は或程度の水分を繊維と会合して保持した
たまま供給された状態で使用でき、又は使用前に部分的
に又は完全に乾燥することもでき、そしてゴム溶液を製
造するのに使用されるような溶剤中の分散物として使用
することもできる。

【０００６】水素化ニトリルゴム用の溶剤はモノクロロ
ベンゼンのような芳香族化合物、及びメチルエチルケト
ンのようなケトン系化合物を含んでいる。

【０００７】本発明の方法において使用される溶液中の
水素化ニトリルゴムの量は、ゴムに溶剤を加えた合計量
を基準にして約２ないし約１０、好適には約３ないし約
７重量％である。繊維が細断された形態にある場合、最
終的にゴム中に混和できる繊維の量は、ゴム１００重量
部当たり約１ないし約２５、好適には約２ないし約２０
重量部であり、フィブリル化繊維の形態の場合、最終的
にゴム中に混和できる繊維の量は、ゴム１００重量部当
たり約１ないし約１５、好適には約２ないし約１０重量
部である。

【０００８】繊維が添加されるゴム溶液は約２０℃ない
し約８５℃、好適には約３５℃ないし約６５℃の温度で
あることができる。繊維は徹底的高速度の混合、好適に
は高速度及び高剪断力混合の条件下でゴム溶液と混合さ
れるが、この条件は繊維が重合体溶液全体に分散し、凝
集物として存在しないように繊維を重合体溶液中で相互
に分離するために必要である。徹底的高速度の混合の条
件は高速度撹拌機を備え及び好適には容器内に邪魔板を
備えた容器を含む商業的に入手し得る装置で容易に達成
でき、及び高速度及び高剪断力の好適な条件はワーリン
グ（Ｗａｒｉｎｇ）配合機のような商業的に入手し得る
装置、又は好適には邪魔板を備え及び適当に設計された
撹拌機単独で、又は好適にはインライン式機械的混合機
と併用して容易に達成できる。混合時間は溶液中の重合
体の濃度及び溶液に添加された繊維の量に依存し、最適
時間を認定するために種々な混合時間にゴムの溶液中の
繊維の分散の度合を視覚的に検査することにより点検す
ることが好ましい。

【０００９】分散した繊維を含むゴムの溶液を熱水及び
蒸気と接触させ、又は大過剰のアルコールに添加して、
ゴム−繊維混合物を回収し乾燥する。

【００１０】こうしたゴム−繊維混合物は、繊維の添加
が一つ又は多くの所望の性質に寄与するベルト、ホース
等のような各種の機械的製品の製造に使用できる。

【００１１】下記の実施例は本発明の範囲を例示するも
のである。

【００１２】

【実施例１】水素化ニトリルゴムは約３８重量％のアク
リロニトリルを含み、元のブタジエンの炭素−炭素二重
結合の約９６．７％が水素化されていた。ゴムはモノク
ロロベンゼン又はメチルエチルケトンのいずれかの７重
量％溶液として使用された。繊維はケブラー（ＫＥＶＬ
ＡＲ）アラミドパルプの約４ｍｍの長さのフィブリル化
繊維で、湿潤パルプ９７９型、マージ（ｍｅｒｇｅ）＃
６Ｆ２０５であり、少量の繊維をワーリング配合機中の
溶剤に添加し、約２分間混合することによって製造され
たモノクロロベンゼン又はメチルエチルケトン中の分散
物として使用された（実験＃１及び２）か、又は繊維を
乾燥した後直接添加により使用された（実験＃３及び４
）。重合体溶液をワーリング配合機中に入れ、繊維が分
散物として又は乾燥繊維として添加される間に緩やかに
撹拌を開始した。次いで約２分間撹拌を最高度に増加さ
せた。得られる混合物を過剰のメタノールに添加し、重
合体−繊維混合物を回収し、そして乾燥した。繊維の分
散は薄い皮膜を目視的に検査することにより評価した。 結果は表１に示されている。

【００１３】

【表１】 実施例番号　　重合体の溶剤　　　　　　繊維の量　　
　　　　温度　　　　　　　　繊維の分散　　１　　　
　　　　　　　　　ａ　　　　　　　　　　ａ中０．７
％　　　　　２３℃　　　　　　良好　　２　　　　　
　　　　　　　ａ　　　　　　　　　　ａ中１％　　　
　　　　　２３℃　　　　　　良好　　３　　　　　　
　　　　　　ａ　　　　　　　　　　ａ中８．４５％　
　　２３℃　　　　　　良好−　　　　　　　　　　　
　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　
　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　長時間撹拌
　　４　　　　　　　　　　　　ａ　　　　　　　　　
　ａ中８．４５％　　　６５℃　　　　　　良好脚注：
溶剤ａはモノクロロベンゼンである。

【００１４】

【実施例２】水素化ニトリルゴムは実施例１で使用され
たものと同一であり、溶剤はモノクロロベンゼン又はメ
チルエチルケトンであり、繊維は実施例１で使用された
ものと同一であり、温度は約２３℃であった。必要量の
繊維をワーリング配合機中に入れた約３２０ｍｌの希釈
剤に添加し、約２分間高速度に保持して撹拌を行った。 次いでこの繊維の分散物を撹拌機を備えた２Ｌの容器中
の水素化ニトリルゴムの溶液に添加し、撹拌機を高速度
に設定した。重合体−繊維混合物を実施例１に記載され
たように回収した。結果は表２に示してある。

【００１５】

【表２】 実施例番号　　重合体の溶剤　　　　繊維の希釈剤　　
　　繊維の量　　　　　　繊維の分散　　５　　　　　
　　　　　　　ａ　　　　　　　　　　　　　　ａ　　
　　　　　　　　１０％　　　　　　　　　　良好　　
６　　　　　　　　　　　　ａ　　　　　　　　　　　
　　　ｂ　　　　　　　　　　１０％　　　　　　　　
　　良好　　７　　　　　　　　　　　　ｂ　　　　　
　　　　　　　　　ｂ　　　　　　　　　　１０％　　
　　　　　　　　良好脚注：溶剤／希釈剤のａはモノク
ロロベンゼンであり、ｂはメチルエチルケトンである。

【００１６】

【実施例３】使用された水素化ニトリルゴムは実施例１
で使用されたものと同一であり、溶剤はモノクロロベン
ゼンであり、及び温度は６５℃であった。繊維は長さ約
１ｍｍのトゥワロン（ＴＷＡＲＯＮ）アラミドのフィブ
リル化繊維であった。ゴム溶液をワーリング配合機に添
加し、低速で撹拌機を回転した。溶液に繊維を徐々に加
え、添加が完了した時に撹拌機を約４分間に亙って高速
度に回転した。回収された重合体−繊維混合物はゴム全
体に亙って繊維が良く分散していた。

【００１７】

【実施例４】ピッチ羽根／ラシュトン（Ｒｕｓｈｔｏｎ
）撹拌機装置を備え、容器内に邪魔板を有する５０ガロ
ンの容器をインラインの機械的混合機に連結した。ゴム
含量６％及び約６６℃の温度でクロロベンゼンに溶解し
た水素化ニトリルゴム（９４．５モル％水素化）溶液を
容器に約半分満たして、ゴム１００重量部当たり６重量
部の濃度まで固体状アラミド繊維（実施例１の）を手動
的に添加した。添加の終了後、約１０分間混合を継続し
た。次いで混合物を１２００ｒｐｍで運転されているイ
ンライン機械的混合機を通して１分間当たり約１ガロン
の速度で通過させた。混合機から、混合物を凝集−スト
リッパーに通し、そこで蒸気及び熱水と接触させてクロ
ロベンゼンを除去し、ゴム−繊維混合物を加熱空気炉中
で乾燥した。ゴム−繊維混合物を検査すると、ゴム全体
に亙る繊維の優れた分散を示した。

【００１８】ゴム−繊維混合物をゴム配合ミル上で１０
６重量部のゴム−繊維混合物当たり、６５重量部のカー
ボンブラック（Ｎ３２６）、５重量部の酸化亜鉛、１重
量部のステアリン酸、１重量部のＮ−（１，３−ジメチ
ルブチル）−Ｎ’−フェニル−ｐ−フェニレンジアミン
、１重量部の重合した１，２−ジヒドロ−２，２，４−
トリメチルキノリン、１重量部の２−メルカプトトリル
イミダゾールの亜鉛塩、０．５重量部の微結晶ワックス
、５重量部の水素化ロジンのグリセロールエステル、５
重量部のトリ−オクチル及びトリ−デシルトリメリテー
トの混合物、１．３重量部のジフェニルグアニジン、０
．４重量部のＭＣ硫黄、４重量部のメルカプトベンゾチ
アゾール及び３．８重量部のジ−カプロラクタムジスル
フィド（総て重量部）と混合した。比較の目的で水素化
ニトリルゴムの試料（即ち、繊維を含まない）を同じ処
方で配合した。両方の配合物を１６６℃で２０分間硬化
し、応力−歪み的性質を試験（ＡＳＴＭ法を用いて）し
、その結果を表３に示してある。

【００１９】

【表３】 　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　
　　　　　　　　　ゴム−繊維　　　　　　　　　　ゴ
ム　　のみ　　　　　　　　　　室温−繊維配列の列理
に沿って　　１０％モジュラス（ＭＰａ）　　　　　　
６　　　　　　　　　　　　　　　　　０．９　　５０
％モジュラス（ＭＰａ）　　　　１３．６　　　　　　
　　　　　　　　２．１１００％モジュラス（ＭＰａ）
　　　　１３．７　　　　　　　　　　　　　　４．５
３００％モジュラス（ＭＰａ）　　　　　　−　　　　
　　　　　　　　　　　１７　　引張強度（ＭＰａ）　
　　　　　　　　　　　１４．６　　　　　　　　　　
　　２３．４　　破断時伸び（％）　　　　　　　　　
　　　２８５　　　　　　　　　　　　　４８５　　　
　　　　　　　室温−繊維配列の列理に逆らって　　１
０％モジュラス（ＭＰａ）　　　　　　１．１　　　　
　　　　　　　　　　０．８　　５０％モジュラス（Ｍ
Ｐａ）　　　　　　３．３　　　　　　　　　　　　　
　２１００％モジュラス（ＭＰａ）　　　　　　６　　
　　　　　　　　　　　　　　　４３００％モジュラス
（ＭＰａ）　　　　１５　　　　　　　　　　　　　　
　１６．４　　引張強度（ＭＰａ）　　　　　　　　　
　　　１６．１　　　　　　　　　　　　２２．８　　
破断時伸び（％）　　　　　　　　　　　　３６０　　
　　　　　　　　　　　５００結果として低い伸び率で
は、繊維を含む加硫物の強度は繊維を含まない加硫物に
比較して著しく大きいことが示される。

【００２０】本発明の主なる特徴及び態様は以下の通り
である。

【００２１】１．繊維を溶液中の水素化ニトリルゴムに
添加し、徹底的高速度混合の条件下で繊維を水素化ニト
リルゴム溶液と混合し、次いでゴム全体に亙って分散し
た短繊維を含む水素化ニトリルゴム混合物を回収するこ
とを特徴とする、短繊維を水素化ニトリルゴム中に混和
する方法。

【００２２】２．混合が高剪断力及び高速度である、上
記１に記載の方法。

【００２３】３．繊維がアラミド繊維である、上記１に
記載の方法。

【００２４】４．繊維が約１ないし約１０ｍｍの長さを
有するフィブリル化したアラミド繊維である、上記２に
記載の方法。

【００２５】５．ゴム中の繊維の量がゴム１００重量部
当たり約１ないし約２５重量部である、上記１に記載の
方法。

【００２６】６．ゴム中の繊維の量がゴム１００重量部
当たり約１ないし約１５重量部である、上記１に記載の
方法。

【００２７】７．繊維が約２０℃ないし約８５℃の温度
でゴム溶液に添加される、上記１に記載の方法。

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】　　繊維を溶液中の水素化ニトリルゴムに
   添加し、徹底的高速度混合の条件下で繊維を水素化ニト
   リルゴム溶液と混合し、次いでゴム全体に亙って分散し
   た短繊維を含む水素化ニトリルゴム混合物を回収するこ
   とを特徴とする、短繊維を水素化ニトリルゴム中に混和
   する方法。