JPH08104778A - ゴム材料 - Google Patents

ゴム材料

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JPH08104778A
JPH08104778A JP27060995A JP27060995A JPH08104778A JP H08104778 A JPH08104778 A JP H08104778A JP 27060995 A JP27060995 A JP 27060995A JP 27060995 A JP27060995 A JP 27060995A JP H08104778 A JPH08104778 A JP H08104778A
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rubber
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nitrile
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Motofumi Oyama
元文 尾山
Takeshi Nakagawa
健 中川
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Zeon Corp
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Nippon Zeon Co Ltd
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Abstract

(57)【要約】 【課題】 良好な耐油性、耐熱性とともに、常温から高
温に亘って優れた耐動的疲労性および機械的強度を示す
ゴム材料を提供する。 【解決手段】 不飽和ニトリル、エチレン性不飽和カル
ボン酸および共役ジエンからなるニトリル基含有共重合
体の水素化物、周期律表第II族の金属の酸化物、加硫
剤、その他の配合剤とからなるゴム組成物と繊維との複
合体を加硫してなるゴム材料。

Description

【発明の詳細な説明】
【0001】
【発明の属する技術】本発明は、ニトリル基含有ゴムと
繊維との複合体を加硫してなるゴム材料に関し、このゴ
ム材料は良好な強度特性、耐油、耐熱性などとともに、
優れた耐動的疲労性を有する。
【0002】
【従来の技術】自動車の排気ガス規制対策上自動車のエ
ンジン廻りの温度はより高温となり、必然的に使用され
るゴム部品に要求される耐熱性の水準も格段に高くなっ
てきた。この様な背景下に、従来のアクリロニトリル−
ブタジエン共重合ゴム(NBR)と同等の耐油性を有
し、耐熱性が著しく改善された水素化NBRが開発さ
れ、実用に供されている。
【0003】水素化NBRはNBRと比較して耐熱性の
みならず加硫物の引張り強さも著しく改善されており、
自動車用の歯付き伝導ベルト(タイミングベルト)など
の耐油性、耐熱性および強度が要求される用途にも用い
られている。しかしながら、長期使用の観点から、さら
に高水準の強度および耐動的疲労性を有する耐油性、耐
熱性のゴム材料の開発が要望されている。
【0004】
【発明が解決しようとする課題】本発明の目的は耐油性
と耐熱性を有するとともに水素化NBR加硫物以上の高
温での強度を有し、さらに優れた耐動的疲労性を有する
ゴム材料を提供することにある。
【0005】
【課題を解決するための手段】かくして、本発明によれ
ば、不飽和ニトリル単位10〜60重量%、エチレン性
不飽和カルボン酸単位0.1〜15重量%ならびに残り
が共役ジエン単位および水素化共役ジエン単位からな
り、そのヨウ素価が100以下のニトリル基含有ゴムと
周期律表第II族の金属の酸化物、加硫剤およびその他の
配合剤とからなるゴム組成物と繊維との複合体を加硫し
てなる耐動的疲労性を有するゴム材料が提供される。
【0006】
【発明の実施の形態】本発明で使用されるヨウ素価が1
00以下のニトリル基含有ゴムは不飽和ニトリル単位1
0〜60重量%、共役ジエン単位30〜89.9重量%
およびエチレン性不飽和カルボン酸単位0.1〜15重
量%を共重合して得られる共重合ゴムの共役ジエン単位
を通常の水素化方法で水素化したものである。
【0007】不飽和ニトリルとしてはアクリロニトリ
ル、メタクリロニトリル、α−クロロアクリロニトリル
などが挙げられる。耐油性の点から不飽和ニトリル単位
の含有割合は10〜60重量%であり、10重量%未満
では耐油性は不充分となり、60重量%を超えると耐寒
性が低下する。好ましくは20〜50重量%である。
【0008】共役ジエンとしてはブタジエン、イソプレ
ン、2,3−ジメチルブタジエン、1,3−ペンタジエ
ンなどが挙げられる。耐熱性および強度の点から共役ジ
エン単位を水素化してニトリル基含有ゴムのヨウ素価を
100以下とする必要があり、ヨウ素価50〜0まで水
素化することが好ましい。
【0009】エチレン性不飽和カルボン酸としてはアク
リル酸、メタクリル酸、イタコン酸、フマル酸、マレイ
ン酸およびこれらのジカルボン酸のモノエステルなどが
挙げられる。強度および耐動的疲労性の点からエチレン
性不飽和カルボン酸単位の含有量は0.1〜15重量%
の範囲であり、0.1重量%未満では強度および耐動的
疲労性は改善されず、15重量%を越えると耐水性が低
下する。好ましくは0.5〜10重量%である。
【0010】以上の各単位以外に、本発明の主旨が損な
われない範囲で、必要の応じ、メチルアクリレート、エ
チルアクリレート、ブチルアクリレート、2−エチルヘ
キシルアクリレート、メトキシエチルアクリレート、エ
トキシエチルアクリレートなどのアクリレート、シアノ
メチル(メタ)アクリレート、2−シアノエチル(メ
タ)アクリレート、1−シアノプロピル(メタ)アクリ
レートなどの(メタ)アクリル酸シアノ置換アルキルエ
ステルなどのエチレン性不飽和単量体の単位を含有させ
ることができる。
【0011】本発明で前記のニトリル基含有ゴムに添加
する各配合剤について説明する。周期律表第II族の金属
の酸化物としては、酸化マグネシウム、酸化亜鉛、酸化
カルシウム、酸化ストロンチウムなどが挙げられる。こ
れらのうち酸化亜鉛および酸化マグネシウムが好まし
く、特に酸化亜鉛が最良である。金属酸化物の使用量は
通常該ゴム100重量部当り(以下も同様)0.5〜3
0重量部である。特に、金属酸化物の使用量が5〜30
重量部であると耐動的疲労性により優れたゴム材料が得
られる。
【0012】加硫剤としては硫黄および/または硫黄供
与性化合物(以下、これらを硫黄系加硫剤と称すること
がある)および有機過酸化物が挙げられる。特に、優れ
た耐動的疲労性を達成するには有機過酸化物を用いるこ
とが好ましい。硫黄系加硫剤を使用する場合には通常ス
テアリン酸および各種加硫促進剤が併用される。
【0013】硫黄供与性化合物としてはテトラメチルチ
ウラムジスルフィド、テトラエチルチウラムジスルフィ
ドなどのチウラム系化合物、モルホリンジスルフィドな
どのモルホリン系化合物などが挙げられる。硫黄または
硫黄供与性化合物の使用量は通常0.1〜5重量部であ
る。
【0014】これらと併用される加硫促進剤としては耐
熱性および強度の点から、2−メルカプトベンゾチアゾ
ール、2−メルカプトチアゾリンなどのチアゾール系化
合物、N−シクロヘキシル−2−ベンゾチアジル・スル
フェンアミドなどのスルフェンアミド系化合物などを使
用するのが好ましいが、これら以外の加硫促進剤を使用
しても構わない。加硫促進剤の使用量は通常0.5〜5
重量部の範囲である。
【0015】有機過酸化物としてはジクミルパーオキサ
イド、ベンゾイルパーオキサイド、2,4−ジクロルジ
ベンゾイルパーオキサイド、2,5−ジメチル−2,5
−ジ(t−ブチルパーオキシ)ヘキサン、2,5−ジメ
チル−2,5−ジ(t−ブチルパーオキシ)ヘキサン−
3、2,5−ジメチル−2,5−ジ(ベンゾイルパーオ
キシ)ヘキサン、t−ブチルパーオキシベンゾエートな
どが挙げられる。有機過酸化物の使用量は通常0.5〜
15重量部、好ましくは4〜10重量部である。
【0016】有機過酸化物を加硫剤とする場合にはトリ
アリルシアヌレート、トリアリルイソシアヌレート、ト
リメチロールプロパントリメタクリレート、エチレンジ
メタアクリレート、ジビニルベンゼン、ジアリルフタレ
ート、トルイレンビスマレイミドなどの多官能性モノマ
ーなどを加硫助剤として併用することができる。使用量
は通常1〜10重量部である。また多価アルコールを併
用することによって耐熱性が改善される。多価アルコー
ルとしてはポリエチレングリコール、ポリプロピレング
リコール、エチレングリコール、プロピレングリコール
などが挙げられ、その使用量は0.5〜10重量部の範
囲が好ましい。
【0017】老化防止剤としては、硫黄系加硫剤を使用
する場合にはオゾン亀裂防止剤の使用が望ましい。オゾ
ン亀裂防止剤としてはN−フェニル−N′−イソプロピ
ル−p−フェニレンジアミン、N−シクロヘキシル−
N′−フェニル−p−フェニレンジアミン、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、N,N′−ジ(1−エチル−3−メチルペ
ンチル)−p−エチル−3−メチルペンチル)−p−フ
ェニレンジアミンなどが挙げられる。これらの使用量は
通常0.1〜5重量部の範囲である。加硫剤が有機過酸
化物の場合にはオゾン亀裂防止剤は通常使用しなくても
よい。
【0018】また、耐熱性の点からは酸化劣化防止剤の
使用が望ましい。硫黄系加硫剤を使用する場合には、オ
クチル化ジフェニルアミンなどのアルキル化ジフェニル
アミン、4,4′−ビス(α,α−ジメチルベンジル)
ジフェニルアミンなどのアミン系化合物、2−メルカプ
ト−ベンズイミダゾール、2−メルカプトベンズイミダ
ゾールの亜鉛またはニッケル塩などのメルカプトベンズ
イミダゾール系化合物などが挙げられる。使用量は0.
1〜5重量部の範囲が好ましい。
【0019】加硫剤として有機過酸化物を使用する場合
には、6−エトキシ−2,2,4−トリメチル−1,2
−ジヒドロキノリン、2,2,4−トリメチル−1,2
−ジヒドロキノリンの重合物、6−ドデシル−2,2,
4−トリメチル−1,2−ジヒドロキノリンなどのキノ
リン系酸化劣化防止剤、および2−メルカプトベンズイ
ミダゾール、2−メルカプトベンズイミダゾールの亜鉛
またはニッケル塩などのメルカプトベンズイミダゾール
系劣化防止剤が挙げられる。使用量は0.1〜5重量部
の範囲が好ましい。
【0020】本発明で使用できる充てん剤は、通常は一
般にゴム工業で使用される各種カーボンブラック、シリ
カ、炭酸カルシウム、クレーなどの無機充てん剤が挙げ
られる。使用量は通常10〜200重量部である。本発
明で使用される充てん剤は無機充てん剤に限定されるも
のではなく、フェノール樹脂、キシレン樹脂、メラミン
樹脂などの有機充てん剤、ガラス単繊維、アラミド単繊
維などの各種単繊維などを使用することもできる。
【0021】本発明で用いるゴム組成物は、上記のニト
リル基含有ゴムと上記の各種配合剤とをロール、バンバ
リーなどの通常の混合機を用いて混合することによって
製造される。その際、上記以外の配合剤、例えば可塑
剤、プロセス油、加工助剤、顔料、加硫遅延剤などを必
要により添加混合することができる。得られたゴム組成
物は、ポリエステル織布、ナイロン織布、コード状のガ
ラス繊維、アラミド繊維、カーボン繊維、スチール繊維
などと複合化された後加硫工程を経て目的とするゴム製
品とされる。
【0022】上記組成物と繊維との複合体を加硫してな
るゴム材料は優れた耐油性、耐熱性を示すとともに格段
に改善された強度および耐動的疲労性を有するので、絶
えず繰返し変形を受けるベルト類、特に自動車用に用い
られるVベルト、ポリ・リブベルトや歯付伝導ベルト
(ベルトの歯はプーリの溝と正確に噛合うように設計さ
れている。また、構造は(1)拡張体(芯体)、(2)
背部、(3)歯、(4)歯の被覆部から構成されてい
る。拡張体としてはコード状のポリエステル繊維、ナイ
ロン繊維、ガラス繊維、アラミド繊維およびスチールな
どが用いられ、拡張体はベルト本体にベルトの長さ方向
に埋設される。背部は拡張体を包んでいる耐久性に富ん
だ柔軟な部分で、拡張体を保護すると同時に、ベルト背
面を使用する場合には摩擦による摩耗を防ぐ。歯は精密
な成形と正確な配置によってプーリの溝と正確に噛合う
ようになっている。摩耗を防ぐために、背部および歯は
通常ナイロン繊維やアラミド繊維の帆布で被覆され
る。);自動車用パワーステアリングホース、建設機械
など各種機械の油圧ホースなどの高圧耐油ホース、自動
車用の燃料ホースなどのホース類;油井、ガス井で使用
される各種ゴム製品〔パッカー、ブローアウトプリベン
ター(BOP)、パイププロテクターなど〕;O−リン
グ、ガスケット、オイルシール、フレオンシールなどの
各種シール材;各種ダイアフラム;自動車用のクラッチ
板およびブレーキシュー(これらはフェノール樹脂また
はエポキシ樹脂などの熱硬化性樹脂とその他の配合剤と
のブレンドから成型される)などの製造に用いることが
できる。
【0023】[実施例]以下実施例により本発明を具体
的に説明する。 実施例1 結合アクリロニトリル38重量%のアクリロニトリル−
ブタジエン共重合ゴム(NBR)および結合アクリロニ
トリル38重量%でアクリル酸単位含有量を種々変化さ
せたアクリロニトリル−ブタジエン−アクリル酸の三元
共重合ゴム(NBXR)のブタジエン単位を水素化した
表1記載の水素化ゴム(A〜G)のそれぞれと表2記載
の配合処方により各種配合剤とを冷却ロール上で混合し
てゴム配合物を調製した。これらを170℃で15分間
加圧加熱することによって加硫物を得た。
【0024】
【表1】
【0025】
【表2】
【0026】強度特性は恒温槽付引張試験機を使用して
JISK−6301に準じて25℃と100℃の雰囲気
で測定した。疲労特性は上島製作所恒温槽付一定応力伸
長疲労試験機を使用し、雰囲気温度室温および100℃
においてJIS3号ダンベル試験片に0から50kgf
/cm2 の繰り返し伸長を400回/分で与え、切断ま
での繰り返し伸長回数を求めた。測定した結果を表3に
示す。なお、表示した伸長回数は各試料とも10個の平
均値である。
【0027】
【表3】 表3の結果から、本発明のゴム材料は室温から高温まで
の強度特性および動的疲労性が大幅に改善されているこ
とがわかる。
【0028】実施例2 結合アクリロニトル量が45重量%、28重量%および
18重量%でメタアクリル酸単位含有量が7重量%のア
クリロニトリル−ブタジエン−メタアクリル酸の三元共
重合ゴム(NBYR)のブタジエン単位を水素化した表
4記載の4種の水素化ゴムの(H〜K)のそれぞれと表
2の配合処方の各配合剤とを冷却ロール上で混合してゴ
ム配合物を調製し、実施例1と同様にして加硫物を得、
特性を評価した。結果を表5に示す。
【0029】
【表4】
【0030】
【表5】
【0031】
【発明の効果】ニトリル基含有ゴム組成物と繊維との複
合体を加硫してなる本発明のゴム材料は、良好な耐油
性、耐熱性を有するとともに、常温から高温にわたって
優れた耐動的疲労性および機械的強度を示す。
【0032】従って、特に繰返し変形を受けるベルト
類、特に自動車用の歯付伝導ベルト、Vベルト、ポリ・
リブベルトなどのベルト;自動車用パワーステアリング
ホース;各種機械の油圧ホースなどの高圧耐油ホース;
自動車用燃料ホース;油井およびガス井用各種ゴム製
品;Oリング、ガスケット、オイルシール、フレオンシ
ール等のシール材;ダイアフラム;自動車用クラッチ板
およびブレーキシューなどとして有用である。

Claims (1)

    【特許請求の範囲】
  1. 【請求項1】 不飽和ニトリル単位10〜60重量%、
    エチレン性不飽和カルボン酸単位0.1〜15重量%な
    らびに残りが共役ジエン単位および水素化共役ジエン単
    位からなり、そのヨウ素価が100以下のニトリル基含
    有ゴムと周期律表第II族の金属の酸化物、加硫剤および
    その他の配合剤とからなるゴム組成物と繊維との複合体
    を加硫してなる耐動的疲労性を有するゴム材料。
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