JPH11199725A - 架橋性ゴム組成物及びゴムロール - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【課題】引張り強さ、伸びに優れたゴム組成物及びゴム
ロールを提供することを課題とする。 【解決手段】原料ゴム中に、エチレン含量６０重量％以
上、１００℃におけるムーニー粘度が７０以上を、少な
くとも含むエチレン・プロピレン系共重合体１００重量
部に対し、混合重量比が１：２〜２：１である酸化亜鉛
及びメタクリル酸を総量で２０〜４０重量部と、補強性
のファーネス系カーボンブラック、及び有機過酸化物と
を配合してなることを特徴とする架橋性ゴム組成物。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は、特にエチレン・プ
ロピレン系共重合体ゴムを主な組成とする架橋性ゴム組
成物及びこの架橋性ゴム組成物を用いたゴムロールに関
する。

【０００２】

【従来の技術】従来、ゴム組成物としては下記のものが
知られている。 1)従来技術１（特公平８−６００７）：この技術は、水
素化アクリロニトリロブタジエン（ＨＮＢＲ）とエチレ
ン・プロピレン共重合体（エチレン含量９０〜２０重量
％）、よう素価２０以下）とのブレンドであるゴム組成
物に対しメタクリル酸の亜鉛塩及び有機過酸化物を所定
量配合してなることを特徴とする加硫性ゴム組成物に関
する。従来技術１には、エチレンとプロピレンの重量比
が90：10〜20：80であること、メタクリル酸の亜鉛塩と
して酸化亜鉛とメタクリル酸をモル比で０．５／１〜３
／１の範囲で反応させることが記載されている。

【０００３】2)従来技術２（特公平７−６４９６０）：
この技術は、ゴム状重合体に所定の表面積を有するジメ
タクリル酸亜鉛と過酸化物硬化剤を含有してなる加硫可
能な高分子組成物に関する。ここで、ジメタクリル酸亜
鉛は、酸化亜鉛とメタクリル酸を、メタクリル酸１モル
当り、０．５〜０．６モルの酸化亜鉛の量で撹拌下に液
体脂肪族炭化水素分散媒体中で反応させて製造したもの
である。

【０００４】3)従来技術３（特開昭６１−１３３２８
２）：この技術は、ＥＰＤＭに、アクリル酸金属塩ある
いはメタクリル酸金属鉛、有機過酸化物を配合してなる
ことを特徴とする耐熱性接着用ゴム組成物に関し、耐熱
性向上と接着性向上を図ったものである。

【０００５】4)従来技術４（特公昭５５−５７７０）：
この技術は、エラストマーと粒状無機充填剤及び微粉粒
状塩基性メタアクリル酸亜鉛助剤を所定の割合で配合し
てなるエラストマー配合組成物に関する。ここで、粒状
無機充填剤はシリカ充填剤、シリケイト充填剤、炭酸シ
リカ充填剤からなる群から選ばれることが記載されてい
る。

【０００６】5)従来技術５（特公昭５５−４５０８
６）：この技術は、ジエン系ゴム及びエチレン−プロピ
レンゴムから選ばれた少なくとも１種のゴムと、α，β
−エチレン性不飽和カルボン酸と、２価の金属化合物
と、芳香族第２級アミン化合物とからなる混合物を加熱
硬化してえられるゴム組成物に関する。

【０００７】6)従来技術６（特公平８−１９２６４）：
この技術は、エチレン性不飽和ニトリル−共役ジエン共
重合ゴムに、20μｍ以上の粗粒子を５％以下とした亜鉛
化合物、メタクリル酸及び有機過酸化物を所定量配合し
てなる加硫性ゴム組成物に関する。

【０００８】

【発明が解決しようとする課題】一般的に言って、エチ
レン・プロピレン系共重合体ゴム組成物は、耐候性・耐
熱性・耐水性・耐薬品性等の環境抵抗性に優れた特性を
有しているが、加硫ゴムの力学物性（特に、引張り強さ
・伸び・耐磨耗性等）が汎用ゴムに比べて劣るという欠
点を持っている。

【０００９】エチレン・プロピレン系共重合体ゴム組成
物の力学物性を向上させる試みはこれまでにも種々検討
されてきたが、上記した従来技術１〜６のいずれにもお
いても、満足すべき力学物性値は得られていない。

【００１０】本発明はこうした事情を考慮してなされた
もので、エチレン・プロピレン系共重合体に対し、カー
ボンブラック、酸化亜鉛、メタクリル酸、及び有機過酸
化物を所定の割合で配合して構成することにより、引張
り強さ、伸びに優れた架橋性ゴム組成物及びゴムロール
を提供することを目的とする。

【００１１】

【課題を解決するための手段】本発明では主原料である
エチレン・プロピレン系共重合体ゴムの種類及びその他
の配合剤を鋭意検討した結果、下記の結論を得ることが
できた。本願第１の発明は、原料ゴム中に、エチレン含
量６０重量％以上、１００℃におけるムーニー粘度が７
０以上を、少なくとも含むエチレン・プロピレン系共重
合体１００重量部に対し、混合重量比が１：２〜２：１
である酸化亜鉛及びメタクリル酸を総量で２０〜４０重
量部と、補強性のファーネス系カーボンブラック、及び
有機過酸化物とを配合してなることを特徴とする架橋性
ゴム組成物である。

【００１２】本願第２の発明は、芯金と、この芯金の周
面に設けられ、前記ゴム組成物からなる表面層とを具備
することを特徴とするゴムロールである。エチレン含量
が高く、かつムーニー粘度の高いエチレン・プロピレン
系共重合体ゴムは、混練加工性及び成形加工性が悪く、
ゴム製品製造用の原料としては一般的ではなかった。し
かし、エチレン含量とムーニー粘度に着目して配合試験
を重ねた結果、エチレン含量で６０重量％以上、ムーニ
ー粘度（１００℃）で７０以上のエチレン・プロピレン
系共重合体ゴムを主原料として使用することにより、引
張り強さ３００ｋｇｆ／ｃｍ² を越える力学物性を持つ
高強度エチレン・プロピレン系共重合体ゴム組成物を得
た。前述の従来技術１〜６には、高エチレンかつ高ムー
ニーの主原料を使用した例は見出せない。

【００１３】本発明において、エチレン・プロピレン系
共重合体とは、エチレンプロピレン及び非共役ジエンか
らなる３元共重合ゴム（以下、ＥＰＤＭという）を示
す。非共役ジエンとしては、一般にジシクロペンタジエ
ン、メチルテトラヒドロインデン、メチレンノルボルネ
ン、エチリデンノルボルネン、１，４−ヘキサジエン等
が使用されるが、エチリデンノルボルネンを共重合させ
たものが特に適している。また、「原料ゴム中にエチレ
ン含量６０重量％以上、１００℃におけるムーニー粘度
が７０以上を、少なくとも含むエチレン・プロピレン系
共重合体」とは、例えばエチレン含量６０重量％以上、
１００℃におけるムーニー粘度が７０以上のＥＰＤＭが
主で、これにエチレン含量６０重量％以下、１００℃に
おけるムーニー粘度が７０以下のＥＰＤＭを含む場合の
ようなケースが考えられるので、エチレン・プロピレン
系共重合体総てがエチレン含量６０重量％以上、ムーニ
ー粘度が１００℃で７０以上のものだけではないことを
意味する。

【００１４】本発明においては、補強性の充填剤として
カーボンブラック、ホワイトカーボン、ハードクレー等
の各種ゴム用補強剤を検討した結果、カーボンブラック
が最も高い力学物性（高引張り強さ）を与えることがわ
かった。特に、比表面積が８０〜１２０ｍ² を越えるフ
ァーネス系カーボンブラックが好ましく、例えば東海カ
ーボン社製の商品名：シースト３、シースト６、シース
ト９が挙げられる。

【００１５】また、酸化亜鉛とメタクリル酸を配合する
ことによって、容易に高強度のＥＰＤＭ加硫物を得るこ
とができた。本発明の一つのポイントは、酸化亜鉛とメ
タクリル酸を別個にゴム中に混合することにある。

【００１６】加硫ゴムの引張り強さを上げるために、メ
タクリル酸の金属塩をゴムに配合する方法が知られてい
るが、メタクリル酸の金属塩はゴムとの混練中に凝集塊
を作りやすく、原料ゴムへ均一に分散させることが極め
て難しい。そのために、実験室的には可能な分散状態が
工業的に得られず、実用加硫ゴム製品の高強度化は極め
て難しいの実情である。

【００１７】本発明では、ゴムに酸化亜鉛とメタクリル
酸とを別けて配合し混練するので、メタクリル酸の金属
塩に見られる凝集塊は発生せず分散状態は極めて良好で
ある。また、ゴム中で酸化亜鉛とメタクリル酸が反応す
るので、形成されるメタクリル酸金属塩の粒子が極めて
細かく、引張り強さの大きな架橋性ゴム組成物を得るこ
とができた。

【００１８】本発明において、酸化亜鉛及びメタクリル
酸は、上記のようにＥＰＤＭ１００重量％に対して、２
０〜４０重量部配合し、両者の配合割合は混合重量比で
１：２〜２：１とする。酸化亜鉛とメタクリル酸の配合
量及び両者の配合割合は、ゴムの強度を上げる意味で極
めて重要である。

【００１９】ＥＰＤＭの加硫剤としては硫黄系加硫剤若
しくは有機過酸化物が使用されるが、本発明の配合にお
いては、有機過酸化物のみが力学物性のいい加硫ゴムを
与え、硫黄系加硫剤では期待する力学物性は得られなか
った。

【００２０】本発明において、有機過酸化物は架橋剤の
役目を果たすもので、通常ゴムの過酸化物加硫に使用さ
れるものであればよく、特に制限されない。例えば、ジ
クミルパーオキサイド、ジ−ｔ−ブチルパーオキサイ
ド、ｔ−ブチルクミルパーオキサイド、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）ヘキシン−３、２，５−ジメチル−２，
５−ジ（ベンゾイルパーオキシ）ヘキサン、２，５−ジ
メチル−２，５−モノ（ｔ−ブチルパーオキシ）ヘキサ
ン、α，α´−ビス（ｔ−ブチルパーオキシ−ｍ−イソ
プロピル）ベンゼンなどが挙げられる。前記有機過酸化
物は１種以上で使用され、通常ゴム１００重量部に対し
て０．２〜１０重量部の範囲で使用されるが、要求され
る物性値に応じて適宜適量を決定することができる。

【００２１】エチレン・プロピレン系共重合体を主成分
とした高強度加硫ゴムは従来技術からは得られなかった
が、上記のように各種配合剤の組み合わせを検討した結
果、下記の少なくと４つの配合剤を配合することによ
り、引張り強さが３００ｋｇ／ｃｍ² を越える力学物性
の優れた加硫ゴム組成物を発明できた。

【００２２】１．主原料として、エチレン含量が６０重
量％以上で、かつムーニー粘度（１００℃）が７０以上
のエチレン・プロピレン系共重合体 ２．補強剤としてファーネス系カーボンブラック ３．重量比で１：２〜２：１の範囲である酸化亜鉛及び
メタクリル酸を、総量で２０〜４０重量部 ４．加硫剤として有機過酸化物 本発明のゴム組成物には、一般のゴム配合剤である老化
防止剤、加硫助剤、加工助剤、ファーネス系カーボンブ
ラック以外の充填剤、可塑剤などを配合できる。

【００２３】

【発明の実施の形態】以下、本発明の実施例について比
較例とともに説明する。なお、実施例及び比較例中の部
及び％は特に断りのない限り重量基準で表示してある。 （実施例１〜３、比較例１）まず、下記「表１」記載の
配合処方（配合量は全て重量部で示されている）によ
り、各種エチレン含量、ムーニー粘度を持ったＥＰＤＭ
を主原料とした配合ゴム組成物を調整した。つづいて、
１７０℃、２０分の加硫条件でプレス加硫し、２ｍｍ厚
さの加硫シートを得た。この加硫シートを用いてＪＩＳ
Ｋ６２５１に準拠して引張り強さ、伸びを測定し、表
１に示す結果を得た。

【００２４】

【表１】

【００２５】実施例１に使用したＥＰＤＭは、エチレン
含量が７０重量％、ムーニー粘度が８５である。実施例
２に使用したＥＰＤＭは、エチレン含量が６３重量％、
ムーニー粘度が７４である。比較例１に使用したＥＰＤ
Ｍは、エチレン含量が５６重量％、ムーニー粘度が４５
である。実施例３に使用したＥＰＤＭは実施例１のＥＰ
ＤＭと比較例１のＥＰＤＭを７０：３０にブレンドした
もので、エチレン含量が６３重量％、ムーニー粘度が７
４である。

【００２６】実施例１及び実施例２から、エチレン含量
が６０重量％、ムーニー粘度が７０以上のＥＰＤＭを主
原料に使用することにより、３００ｋｇ／ｃｍ² を越え
る極めて高い引張り強さを持った加硫ゴム組成物が得ら
れることがわかる。

【００２７】また、実施例３は、たとえ主原料がブレン
ド品であっても、ブレンドしたものの総合的なエチレン
含量が６０重量％以上、ムーニー粘度が７０以上であれ
ば、単品の高エチレン・高ムーニー品と同等の高力学物
性が得られることを示している。

【００２８】比較例１のように、エチレン含量６０重量
％未満、ムーニー粘度７０未満のＥＰＤＭを主原料に選
んだ場合には、酸化亜鉛、メタクリル酸、カーボンブラ
ック、有機過酸化物を適量配合しても、充分な引張り強
さは得られない。

【００２９】（実施例４、５、比較例２〜４）下記表２
は、実施例４、５、比較例２〜４における加硫シートの
ゴム組成、引張り強さ、伸びを示す。

【００３０】

【表２】

【００３１】表２より、実施例４、５のようにカーボン
ブラック、酸化亜鉛及びメタクリル酸の配合割合が特許
請求の範囲内にある場合には引張り強さが３００Ｋｇｆ
／ｃｍ² を越える大きい値を示す。しかし、比較例２の
ように酸化亜鉛が入っていない場合は充分な引張り強さ
が得られず、比較例３のようにカーボンブラックが全く
含まれていない場合はさらに引張り強さが低下すること
が明らかである。

【００３２】また、比較例４のように、メタクリル酸が
全く配合されていない場合には引張り強さは２００ｋｇ
／ｃｍ² と非常に小さな値になってしまう。このような
ことから、本発明に係る架橋性ゴム組成物においては、
原料ゴムとしてエチレンを６０重量％以上含み、かつ１
００℃におけるムーニー粘度が７０以上のＥＰＤＭを用
い、ファーネス系カーボンブラックを補強材充填剤とし
て、混合重量比が１：２〜２：１である酸化亜鉛及びメ
タクリル酸２０〜４０重量部を含むことが重要なポイン
トとなる。また、有機過酸化物も高強度加硫物の架橋を
行う上で欠かせない原料である。

【００３３】次に、第２の発明の実施例について説明す
る。まず、通常のロール成形と同じ要領で鉄心（芯金）
をブラスト処理し、その後鉄心に接着剤を塗布した後、
上記実施例２、比較例４に係る加硫シートを巻き成型
し、加硫、研磨を行って２種類の製鉄用ゴムロール（本
発明ゴムロール、比較例ゴムロールとする）を得た。こ
れらゴムロールを、図示しない鋼板に付着した薬液を絞
り取る製鉄用酸洗処理ラインのリンガーロールとしてテ
ストを行った結果、本発明ゴムロールは比較例ゴムロー
ルに比べて３倍以上の耐久性があることが確認できた。
なお、製鉄用酸洗処理ラインのリンガーロールの寸法
は、径２５０ｍｍ×長さ１７００ｍｍであり、その使用
条件は下記の通りである。

【００３４】 薬液 １０％塩酸 温度 ８０℃ スピード ２００ｍ／ｍｉｎ 線圧 ４０ｋｇｆ／ｃｍ このラインは、通常の酸洗処理ラインに比べて薬液の濃
度と使用温度が高く、従来の材質では表面傷の発生が早
く、再研磨周期が約１ケ月と短かったが、本発明のロー
ルを使用することによって、再研磨周期が３ケ月と飛躍
的に長くなり、また表面傷の深さも浅くなり、一回の研
磨しろが従来品の約半分ですむようになり、総合的に見
た再加工（表面ゴムの張り替え）周期はなんと約５倍に
も延びた。

【００３５】なお、本発明に係る酸化亜鉛、メタクリル
酸、カーボンブラック等の各組成物の配合割合は上記実
施例で述べた値に限らず、特許請求の範囲で述べた範囲
で任意に設定しても上記実施例と同様な効果が得られ
る。また、上記実施例では、ＥＰＤＭを１種類のみ用い
た場合について述べたが、これに限らず、２種類以上用
いてもよい。

【００３６】

【発明の効果】以上詳述した如く本発明によれば、エチ
レン・プロピレン系共重合体に対し、カーボンブラッ
ク、酸化亜鉛、メタクリル酸、及び有機過酸化物を所定
の割合で配合して構成することにより、引張り強さ、伸
びに優れた架橋性ゴム組成物を提供できるとともに、引
っ張り強さ３００ｋｇ／ｃｍ² を越える耐久性に優れた
ゴムロールを提供できる。

フロントページの続き (51)Int.Cl.⁶ 識別記号 ＦＩ Ｃ０８Ｋ 3:04 5:14）

Claims (2)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 原料ゴム中に、エチレン含量６０重量％
   以上、１００℃におけるムーニー粘度が７０以上を、少
   なくとも含むエチレン・プロピレン系共重合体１００重
   量部に対し、混合重量比が１：２〜２：１である酸化亜
   鉛及びメタクリル酸を総量で２０〜４０重量部と、補強
   性のファーネス系カーボンブラック、及び有機過酸化物
   とを配合してなることを特徴とする架橋性ゴム組成物。
2. 【請求項２】 芯金と、この芯金の周面に設けられ、請
   求項１記載の架橋性ゴム組成物からなる表面層とを具備
   することを特徴とするゴムロール。