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

架橋性ゴム組成物及びゴムロール

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JPH11199725A
JPH11199725A JP652198A JP652198A JPH11199725A JP H11199725 A JPH11199725 A JP H11199725A JP 652198 A JP652198 A JP 652198A JP 652198 A JP652198 A JP 652198A JP H11199725 A JPH11199725 A JP H11199725A
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JP
Japan
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rubber
ethylene
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rubber composition
methacrylic acid
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JP652198A
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Masanori Onodera
正典 小野寺
Kazuo Yamada
和夫 山田
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KIN YOSHA KK
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KIN YOSHA KK
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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。
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