JPH11189682A - ゴム複合組成物 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【課題】 隔壁を残存させた状態でマイクロカプセルを
熱膨張させたマイクロバルーンをゴム中に分散させて、
軽量化を図るとともに高度に架橋させて物性値を高めた
ゴム複合組成物を提供する。 【解決手段】 ゴム１００重量部に、膨張開始温度が１
２０〜１４０°Ｃかつ膨張最高温度が１８０〜２２０°
Ｃのポリアクリロニトリルメタアクリロニトリル共重合
体を素材とする隔壁材中にイソブタンもしくはイソペン
タンを内包したマイクロカプセルを０．２〜２０重量
部、硫黄２０〜６０重量部、加硫遅延剤１〜６重量部、
酸化マグネシウム１０〜２０重量部、加硫促進剤１〜５
重量部、そしてシャク解剤０．５〜４重量部を含むゴム
複合組成物である。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明はゴム複合組成物に物
に係り、詳しくはマイクロカプセルをマイクロバルーン
としてゴム中に分散させ、軽量化を図るとともに高度に
架橋させることにより物性値を高めたゴム複合組成物に
関する。

【０００２】

【従来の技術】軽量の柔軟性のある組成物としては、ス
ポンジが良く知られている。しかし、スポンジは伸び、
強度、モジュラス、硬度、引き裂き強度等がいずれも小
さいばかりか、これらの物性値のバラツキが大きいため
に高性能用途には使用出来ず、また遮水性が悪い等の欠
点もあった。

【０００３】このような点を改善した他の軽量化ゴムと
しては、ガラス、セラミックス等の無機物の中空粉体を
ゴム中に含有したものが知られている。更に、最近で
は、隔壁材がフェノール樹脂、ポリアミド樹脂、ポリウ
レタン樹脂、メタクリル酸メチル、塩化ビニリデン樹
脂、ポリアクリロニトリル、ポリ塩化ビニリデン・アク
リロニトリル共重合体等の有機系のマイクロカプセルを
ゴム中に含有したものが知られており、例えば特開平８
−５３５６７号公報、特開平４−２４６４４０号公報に
開示されている。

【０００４】

【発明が解決しようとする課題】しかし、従来の無機物
のマイクロカプセルでは、比重が大きいために軽量化に
は大きく寄与しなかった。一方、有機系のマイクロカプ
セルは耐熱性に欠けることがあり、マイクロカプセルを
分散したゴムを１４０〜１６０°Ｃで加硫した時、マイ
クロカプセルの隔壁が熱膨張して破壊し、加硫したゴム
は発泡体になり、またマイクロカプセルをゴムと混練り
した時に機械的に破壊することがあり、破壊しない状態
でマイクロカプセルをゴム中に分散させた複合体を作製
することが困難であった。

【０００５】本発明は、これらの点を考慮し、隔壁を残
存させた状態でマイクロカプセルを熱膨張させたマイク
ロバルーンをゴム中に分散させて、軽量化を図るととも
に高度に架橋させて物性値を高めたゴム複合組成物を提
供することを目的とする。

【０００６】

【課題を解決するための手段】即ち、本願請求項１記載
の発明は、ゴム１００重量部に、膨張開始温度が１２０
〜１４０°Ｃかつ膨張最高温度が１８０〜２２０°Ｃの
ポリアクリロニトリルメタアクリロニトリル共重合体を
素材とする隔壁材中にイソブタンもしくはイソペンタン
を内包したマイクロカプセルを０．２〜２０重量部、硫
黄２０〜６０重量部、加硫遅延剤１〜６重量部、酸化マ
グネシウム１０〜２０重量部、加硫促進剤１〜５重量部
を含むゴム複合組成物にあり、加硫時の急速な粘度上昇
を防止するために加硫遅延剤を適量配合し、また酸化マ
グネシウムと他の加硫促進剤の組み合わせで加硫反応を
抑制してマイクロカプセルの膨張と高度な加硫を同時に
行うことができる。特に、このゴム複合組成物はゴムを
ロール素練りすることによって得られたものである。

【０００７】本願請求項２記載の発明は、ゴム１００重
量部に、膨張開始温度が１２０〜１４０°Ｃかつ膨張最
高温度が１８０〜２２０°Ｃのポリアクリロニトリルメ
タアクリロニトリル共重合体を素材とする隔壁材中にイ
ソブタンもしくはイソペンタンを内包したマイクロカプ
セルを０．２〜２０重量部、硫黄２０〜６０重量部、加
硫遅延剤１〜６重量部、酸化マグネシウム１０〜２０重
量部、加硫促進剤１〜５重量部、そしてシャク解剤０．
５〜４重量部を含むゴム複合組成物である。この組成物
はゴムをバンバリー素練りすることにより得られたもの
で、特にシャク解剤を添加して加硫時のムーニー粘度を
低下させてマイクロカプセルの熱膨張を効率的に行うこ
とができる。

【０００８】

【発明の実施の形態】本発明で使用するゴムとしては、
天然ゴム、ポリイソプレンゴム、ポリブタジエンゴム、
スチレン−ブタジエン共重合体ゴム、クロロプレンゴ
ム、エチレン−プロピレンゴムのようなエチレン−α−
オレフィン系共重合体ゴム、ニトリルゴム（ＮＢＲ）、
水素化ニトリルゴム（Ｈ−ＮＢＲ）に不飽和カルボン酸
金属塩を添加したもの、アルキル化クロロスルフォン化
ポリエチレン（ＡＣＳＭ）、クロロスルフォン化ポリエ
チレンゴム（ＣＳＭ）等を主成分とし、これにカーボン
ブラックのような補強剤、充填剤、軟化剤、老化防止
剤、加硫助剤、硫黄のような加硫剤等が添加混合され
る。

【０００９】本発明で使用するマイクロカプセルは、ポ
リアクリロニトリルメタアクリロニトリル共重合体を素
材とする隔壁材中にイソブタンもしくはイソペンタンを
内包したものである。この隔壁材は従来のポリアミド樹
脂、ポリウレタン樹脂、メタクリル酸メチル、塩化ビニ
リデン樹脂、ポリアクリロニトリル、ポリ塩化ビニリデ
ン・アクリロニトリル共重合体等に比べて耐熱性に優れ
ている。

【００１０】このマイクロカプセルは、加硫前の混練
り、圧延などの諸工程でかかる温度で熱膨張してはなら
ないために膨張開始温度が１２０〜１４０°Ｃであり、
また加硫中に膨張したカプセルが破壊しないために膨張
最高温度が加硫温度より高く、１８０〜２２０°Ｃあ
る。即ち、上記マイクロカプセルは、加硫する前のムー
ニー粘度が低下した加硫誘導時間域に充分に熱膨張し、
充分に膨張したところでゴムが加硫する必要がある。こ
のマイクロカプセルは体積において元の大きさの約６４
倍まで熱膨張する。マイクロカプセルが熱膨張する加硫
誘導時間は、温度１４０〜２００°Ｃにおいて１〜１０
分である。最も好ましい条件の目安としては、１５０°
Ｃでの加硫誘導時間が４〜７分になるようにゴム配合物
を設計する必要がある。

【００１１】マイクロカプセルの添加量は、ゴム１００
重量部に対して０．２〜２０重量部添加であり、好まし
くは０．５〜５重量部である。２０重量部を越えると、
引張強度、伸び等の機械的強度が低下して好ましくな
く、また０．２重量部未満ではゴム複合物を軽量化する
目的を達成することができない。

【００１２】更に、本発明では補強材として短繊維を使
用してもよい。この短繊維としては、ポリエステル、ポ
リアミド、アラミド、ビニロン、綿等の有機繊維が使用
され、その長さは２〜１０ｍｍであり、また添加量はゴ
ム１００重量部に対して２〜３０重量部である。添加量
が２重量部未満の場合には、補強効果がなく、また３０
重量部を越えると、短繊維同士が絡み合ってマイクロカ
プセルの熱膨張を阻止することになる。

【００１３】加硫遅延剤は、加硫開始とともに起こる急
速な粘度上昇を阻止してマイクロカプセルの膨張を助け
るものであり、具体的には無水フタル酸、安息香酸、サ
リチル酸などの有機酸類、Ｎ−ニトロソフェニルアミ
ン、Ｎ−シクロヘキシルチオフタルイミドなどのニトロ
ソ化合物、そして燐酸トリアミド類などがある。上記加
硫遅延剤の添加量は、ゴム１００重量部に対して１〜６
重量部であり、１重量部未満の場合には、マイクロカプ
セルの熱膨張不足のため、ゴム複合組成物の加硫物の表
面の凹凸が激しくて良品は得られない。一方、６重量部
を越えると、ムーニー粘度が低下する加硫誘導時間が長
すぎて、加硫反応を阻害する。

【００１４】加硫促進剤としては、Ｎ−シクロヘキシル
ベンゾチアジルスルフェンアミド、Ｎ，Ｎ−ジエチル・
２−ベンゾチアジルスルフェンアミド、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、２−メ
ルカプトイミダゾリン、ジフェニル・グアニジン、トリ
フェニル・グアニジン、チオハイドロピリジン、Ｚｎ−
ジメチル・ジチオカーバメート、Ｚｎ−ジエチル・ジチ
オカーバメート、Ｚｎ−ジエチル・ジチオカーバメー
ト、テトラメチルチウラム・モノサルファイド、テトラ
メチルチウラム・ジサルファイド、その他アルデヒド・
アンモニア類、アルデヒド・アミン類、アルキル・アミ
ン類、ニトロソ類等などがあり、特に限定されない。そ
の添加量はゴム１００重量部に対して１〜５重量部であ
り、１重量部未満の場合には、ゴム複合組成物の良好な
加硫物が得らない。一方、５重量部を越えると、加硫速
度が遅すぎてマイクロカプセルの熱膨張を阻害して、加
硫物の表面の凹凸が激しくて良品は得られない。

【００１５】シャク解剤は、加硫時のムーニー粘度を低
下させてマイクロカプセルの熱膨張を効率的に行うもの
であり、特にゴムをバンバリーミキサー素練りする場合
に分子鎖を適度に切断し、ムーニー粘度を低下させるこ
とができる。その具体例としてジ・オルソ・ベンズアミ
ドフェニル・ジスルフィド、ペンタクロロ・チオフェノ
ール、ジキシリル・ジスルフィド、スルフォネーテッド
・ペトロニウム、ペンタクロロ・チオフェノールの亜鉛
塩等がある。

【００１６】この添加量はゴム１００重量部に対して
０．５〜４重量部であり、０．５重量部未満の場合に
は、粘度低下が不十分なためマイクロカプセルが十分に
膨張せず、ゴム複合組成物の加硫物の表面の凹凸が激し
くて良品は得られない。一方、４重量部を越えると、残
留したシャク解剤が加硫時に分子鎖を切断することによ
って加硫物性を低下させる。

【００１７】本発明のゴム複合組成物を得る方法として
は、ゴムをロールにより素練りする場合とバンバリーミ
キサーにより素練りする方法がある。ロールにより素練
りする場合には、ゴムをロールで練った後、バンバリー
ミキサーによって素練りゴムとともにマイクロカプセ
ル、加硫遅延剤、酸化マグネシウム、必要に応じて添加
されるその他の充填剤、軟化剤、老化防止剤等を添加
し、その後硫黄そして加硫促進剤を混練りしてゴム組成
物を得る。

【００１８】一方、バンバリーミキサーにより素練りす
る場合には、ゴムとシャク解剤とをバンバリーミキサー
で素練りした後、更に続けてマイクロカプセル、加硫遅
延剤、酸化マグネシウム、必要に応じて添加されるその
他の充填剤、軟化剤、老化防止剤等を添加して混練り
し、その後硫黄そして加硫促進剤を添加してゴム組成物
を得る。このようにして得られたゴム組成物をカレンダ
ーロール等のロールを用いてシートにした後、加硫す
る。加硫装置としては、モールド加熱、熱空気加熱、回
転ドラム式加硫機、射出成形機等を使用することができ
る。尚、混練り方法としては、バンバリーミキサー以外
にロール、ニーダー、押出機などを使用することができ
る。

【００１９】

【実施例】以下、本発明を実施例により更に詳細に説明
する。 実施例１〜４、比較例１〜３（バンバリーミキサーによ
る素練） バンバリーミキサーによって天然ゴムとシャク解剤を素
練りした後、続けて同じバンバリーミキサーによりＭｇ
Ｏ、ステアリン酸、マイクロカプセル、老化防止剤、加
硫遅延剤を添加し混練り、続いて硫黄と加硫促進剤を添
加してゴム配合物を得た。そして、温度を９０〜１００
°Ｃに保持したロールによりこのゴム配合物に硫黄を添
加して所定厚の未加硫ゴムシートを作製した。

【００２０】得られた未加硫ゴムシートを１５０°Ｃに
調節したプレス機に２０分間保存して所定倍率に膨張し
た厚さ５ｍｍの加硫ゴムシートを得た。尚、未加硫ゴム
シートの厚さβの調製は、下記の式により決定される。 α（所定倍率）＝｛（１００−Ｘ）＋６４Ｘ｝×０．９
／１００ β（所定厚さ）＝５÷α Ｘ＝マイクロカプセルの添加量（重量％）

【００２１】膨張した５ｍｍ厚の加硫ゴムシートを約半
分の厚さにスライスしたものをＪＩＳ Ｋ６３０１に準
じて機械的特性を求め、また比重はＪＩＳ Ｋ６３００
に準じて求めた。その結果を表１に示す。

【００２２】

【表１】

【００２３】この結果より、実施例のゴム複合組成物
は、所定量のマイクロカプセルや硫黄、加硫遅延剤、酸
化マグネシウム、加硫促進剤、そしてシャク解剤を含ん
でおり、加硫後の外観が良好で、比重が小さく、しかも
引張り強さ、伸び、曲げ弾性率や曲げ強さの物性値が高
く、高度に架橋していることが判る。他方、比較例では
マイクロカプセルの膨張不良により、凹凸の激しい面を
もった加硫物になった。

【００２４】比較例４ 実施例１と同じ組成物からなる厚さ５ｍｍ、幅１０ｍ
ｍ、長さ９０ｍｍの加硫ゴムシートと、市販のポリエチ
レン発泡体を同様の寸法に切断した比較例４の試料の物
性値を比較した。この結果を表２に示す。尚、曲げ時の
回復性は両持ち梁（支点間距離６４ｍｍ）の中央部に２
ｋｇｆの荷重をかけた後荷重を除き、試料形状の回復を
調べた。

【００２５】

【表２】

【００２６】これらの結果より、実施例のゴム複合組成
物は、ポリエチレン発泡体とほぼ同じ比重を有している
が、物性値において優れていることが判る。

【００２７】実施例５〜６、比較例５〜６（ロールによ
る素練り） 予めロールによって天然ゴムと素練りした後、バンバリ
ーミキサーによりこの素練りゴムにＭｇＯ、ステアリン
酸、マイクロカプセル、老化防止剤、加硫遅延剤を添加
して混練りし、続けて硫黄と加硫促進剤を添加してゴム
配合物を得た。そして、温度を９０〜１００°Ｃに保持
したオープンロールによりこのゴム配合物に硫黄を添加
して所定厚の未加硫ゴムシートを作製した。

【００２８】得られた未加硫ゴムシートを１５０°Ｃに
調節したプレス機に２０分間保存して所定倍率に膨張し
た厚さ５ｍｍの加硫ゴムシートを得た。得られた加硫ゴ
ムシート実施例１と同様にして機械的特性、比重を求め
た。その結果を表３に示す。

【００２９】

【表３】

【００３０】この結果、ロールによる素練りによっても
本実施例は加硫後の外観が良好で、比重が小さく、しか
も引張り強さ、伸び、曲げ弾性率や曲げ強さの物性値が
高く、高度に架橋していることが判る。他方、比較例で
はマイクロカプセルの膨張不良により、凹凸の激しい面
をもった加硫物になった。

【００３１】

【発明の効果】以上のように本願請求項１記載の発明で
は、ゴム１００重量部に、膨張開始温度が１２０〜１４
０°Ｃかつ膨張最高温度が１８０〜２２０°Ｃのポリア
クリロニトリルメタアクリロニトリル共重合体を素材と
する隔壁材中にイソブタンもしくはイソペンタンを内包
したマイクロカプセルを０．２〜２０重量部、硫黄２０
〜６０重量部、加硫遅延剤１〜６重量部、酸化マグネシ
ウム１０〜２０重量部、加硫促進剤１〜５重量部を含む
ゴム複合組成物であり、加硫時の急速な粘度上昇を防止
するために加硫遅延剤を適量配合し、また酸化マグネシ
ウムと他の加硫促進剤の組み合わせで加硫反応を抑制し
てマイクロカプセルの膨張と高度な加硫を同時に行うこ
とができ、軽量化を図るとともに高度に架橋させ物性値
を高めることができる。

【００３２】本願請求項２記載の発明は、請求項１記載
の発明に所定量のシャク解剤を含むゴム複合組成物であ
り、ゴムとシャク解剤をバンバリー素練りすることによ
り得られたものであり、シャク解剤を添加して加硫時の
ムーニー粘度を低下させてマイクロカプセルの熱膨張を
効率的に行うことができ、軽量化を図るとともに高度に
架橋させて物性値を高めることができる。

Claims (2)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 ゴム１００重量部に、膨張開始温度が１
   ２０〜１４０°Ｃかつ膨張最高温度が１８０〜２２０°
   Ｃのポリアクリロニトリルメタアクリロニトリル共重合
   体を素材とする隔壁材中にイソブタンもしくはイソペン
   タンを内包したマイクロカプセルを０．２〜２０重量
   部、硫黄２０〜６０重量部、加硫遅延剤１〜６重量部、
   酸化マグネシウム１０〜２０重量部、加硫促進剤１〜５
   重量部を含むことを特徴とするゴム複合組成物。
2. 【請求項２】 ゴム１００重量部に、膨張開始温度が１
   ２０〜１４０°Ｃかつ膨張最高温度が１８０〜２２０°
   Ｃのポリアクリロニトリルメタアクリロニトリル共重合
   体を素材とする隔壁材中にイソブタンもしくはイソペン
   タンを内包したマイクロカプセルを０．２〜２０重量
   部、硫黄２０〜６０重量部、加硫遅延剤１〜６重量部、
   酸化マグネシウム１０〜２０重量部、加硫促進剤１〜５
   重量部、そしてシャク解剤０．５〜４重量部を含むこと
   を特徴とするゴム複合組成物。