TWI444434B - 橡膠組成物 - Google Patents

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Description

橡膠組成物
本發明係關於加工油、該加工油適用於天然橡膠或合成橡膠之橡膠組成物。
使用於機械．電器製品等種種領域之橡膠中，於提高機械性特性或加工性，一般會添加加工油。該加工油除添加於天然橡膠、合成橡膠等橡膠基材以外，可作為熱塑性樹脂的可塑劑或印刷用墨水的構成成分、回收瀝青之軟化劑等所使用的潤滑油或溶劑成分使用。
另一方面，近年來作為汽車用內裝材料之EPDM(乙烯－丙烯－二烯橡膠)、烯烴系熱塑性彈性體、或苯乙烯系熱塑性彈性體使用的橡膠組成物之需要日漸增加。將如此橡膠組成物作為汽車用內裝材料時必須為耐熱性、耐氣候性，故一般使用高純度的白色石蠟系加工油。例如40℃之動黏度為95~300mm2 /s之範圍，蒸餾性狀的5容量%流出溫度為445℃以上，且色相(賽波特比色)為＋15以上之加工油(例如文獻1：特開2000－302919號公報)。
然而，文獻1之加工油為耐氣候性不佳，例如於汽車的內裝材料時，使用於長時間日光直曬之用途時橡膠材料會變色。
因此，本發明目的為提供一種可發揮與過去加工油同等特性，且耐熱性、耐氣候性優良之加工油、及使用該加工油的橡膠組成物。
本發明的加工油，其特徵為具有下述(a)~(c)之性狀者；(a)引火點 250℃以上(b)塞氏顏色(Saybolt Color) ＋28以上(c)紫外線吸光度(198nm) 1.7以下。
本發明的加工油之引火點為250℃以上，故蒸發性較低，例如混練．添加於橡膠基材時油蒸氣的產生較為少作業性優良。而紫外線吸收度(198nm)為1.7以下，故具有非常優良耐氣候性的橡膠組成物。
於此，本發明為發現白色系加工油之耐氣候性係取決於油中微量芳香族成分的濃度所完成者。即，作為適度化紫外吸光度實質上將該微量芳香族部份設定為所定量以下時，可得到耐氣候性非常提高的白色系加工油。
本發明的橡膠組成物係以添加前述加工油為特徵者。
本發明的橡膠組成物因使用具有上述性狀的加工油，故混練．添加於橡膠基材時油蒸氣的產生較為少作業性優良。而塞氏顏色(Saybolt Color)為＋28以上，紫外線吸收度(198nm)為1.7以下，故即使作為橡膠組成物亦具有充分的耐氣候性。
本發明的橡膠組成物中，橡膠基材為至少1種選自EPDM、烯烴系熱塑性彈性體、及苯乙烯系彈性體為佳。該構成為，對於EPDM、烯烴系熱塑性彈性體、及苯乙烯系彈性體之泛用性高之橡膠基材，使其成為提高耐氣候性之橡膠組成物時，特別可更提高汽車內裝材料領域之技術價值。
實施發明的型態
本發明的加工油為具有下述(a)~(c)之性狀者；(a)引火點 250℃以上(b)塞氏顏色(Saybolt Color) ＋28以上(c)紫外線吸光度(198nm) 1.7以下。
(a)引火點：本發明的加工油中引火點為250℃以上，260℃以上為佳。引火點若比250℃低時，於與橡膠基材混練時蒸發量變多，作業性變差。
且，加工油的引火點可依據ASTM D 92進行測定。
(b)塞氏顏色：本發明的加工油中塞氏顏色為＋28以上，＋30以上為佳。塞氏顏色若未達＋28時，會因芳香族部份的濃度增加而使耐氣候性受到壞影響。
且，塞氏顏色僅依據ASTM D 1500進行測定。
(c)紫外線吸收度(198nm)本發明的加工油中紫外線吸收度為1.7以下，1.6以下為較佳。紫外線吸收度若超過1.7時，對耐氣候性有壞影響的芳香族部份為多，故耐氣候性會惡化。
且，紫外線吸收度可依據JIS K 0115進行測定。具體為試料2.00g經己烷稀釋之50ml者於1mm容器中以己烷為空白值下由198nm波長進行測定之吸光度。
以下對於製造前述本發明的加工油之手段之一例子作詳細說明。
〔減壓輕油之製造(減壓輕油製造步驟)
減壓輕油製造步驟中，將原油經常壓蒸餾後之常壓殘渣油經減壓蒸餾得到減壓輕油。
於此，原油經常壓蒸餾時可於公知常壓蒸餾裝置及蒸餾條件下進行。例如將作為純化對象的烯烴系原油或環烷系原油等所成的原油，於加熱爐中加熱至約350℃程度後送至常壓蒸餾塔中，常壓蒸餾塔內部使其成為石油蒸氣，石油蒸氣經冷卻後自沸點低至沸點高之順序分離者。
其次，對於所得之常壓殘渣油，再實施減壓下的蒸餾(減壓蒸餾)。進行減壓蒸餾時，僅以過去公知之減壓蒸餾裝置及運轉條件下進行即可，藉由相關減壓蒸餾可分餾成減壓石腦油、減壓輕油、減壓殘渣油之各餾份，其中僅得到減壓輕油即可。
〔脫柏油之製造(脫柏油製造步驟)〕
將前述步驟所得之減壓殘渣油，例如使用液化丙烷(或液化丙烷/丁烷混合溶劑)等溶劑，分離出油份(脫柏油)與瀝青部份。藉由液化丙烷之脫柏油步驟，例如混合對減壓殘渣油而言為4.5~6倍的液化丙烷，萃取溫度設定為塔頂/塔底＝85~95℃/60~75℃下萃取脫柏油即可。
〔氫化分解步驟〕
上述各步驟所得之減壓輕油、脫柏油、或這些混合油可由以下條件進行氫化分解。
作為觸媒可使用將氧化鋁或二氧化矽作為載體而載持Ni、Mo、W、及Co之一種或二種以上者、或沸石上載持Pt、Pd等重金屬者。
較佳的分解溫度為300~450℃，較佳為350~400℃。較佳的氫/原料油比為500~10000Nm3 /KL，較佳為800~2000Nm3 /KL。較佳LHSV為0.1~10Hr－ 1 ，更佳為0.5~2.0Hr－ 1 。較佳氫氣壓力為10~25MPa，更佳為15~20MPa。
〔氫化加工步驟〕
上述氫化分解步驟所得之氫化分解油，可藉由減壓蒸餾分出具有所定黏度之2種以上的餾出油。因此得到如下述條件下再純化的芳香族部份濃度非常低之純油。
作為觸媒可使用將氧化鋁或二氧化矽作為載體而載持Ni、Mo、W、及Co之一種或二種以上者、或沸石上載持Pt、Pd等重金屬者。
較佳的分解溫度為200~350℃，較佳為220~320℃。較佳的氫/原料油比為500~10000Nm3 /KL，較佳為500~1000Nm3 /KL。較佳LHSV為0.1~10Hr－ 1 ，更佳為0.5~2.0Hr－ 1 。較佳氫氣壓力為10~25MPa，更佳為15~20MPa。如此藉由氫化加工之條件可調整紫外線吸收度。
上述氫化加工步驟所得之生成油可作為加工油使用，若必要可經減壓蒸餾除去輕質部份，引火點調整成250℃以上。
如此所得之本發明的加工油因具有上述(a)~(c)之性狀，故成為蒸發性低、耐氣候性優良之加工油。
該加工油可添加於至少一種選自橡膠基材的EPDM、烯烴系熱塑性彈性體、及苯乙烯系彈性體中，提供各種橡膠組成物。又，所得之橡膠組成物，特別適用於耐氣候性被要求之汽車內裝材料上。
其中，製造使用本發明的加工油的橡膠(橡膠組成物)時，例如對100質量份的橡膠基材而言，添加10~50質量份、較佳為20~40質量份的本發明加工油來製造。
又，製造橡膠組成物時，本發明的加工油或橡膠基材以外，可適宜地添加碳黑、二氧化矽等補強劑、加硫劑、加硫促進劑、填充劑、蠟類等防止劣化劑、本發明加工油以外的軟化劑或可塑劑等一般橡膠業界所使用者。
且，以上說明的型態僅表示本發明的一型態，本發明並非為限定於該實施型態者，僅可達到本發明的目的及效果之範圍內的改變或改良，無庸置疑地皆應含於本發明的內容中。又，實施本發明時的具體結構或形狀等於可達到本發明的目的及效果之範圍內，可為其他結構或形狀。
例如僅具有該(a)~(c)的性狀者，無間題下可適宜地調整得到加工油的手段。
 〔實施例〕
以下舉出實施例及比較例對本發明作更具體說明，本發明完全未被這些實施例所限定。
〔實施例1、2〕
(減壓輕油製造步驟)中東系統的原料經常壓蒸餾後取出燈油、輕油等燃料油，對於自蒸餾塔底部所流出的常壓殘渣油再進行減壓蒸餾而得到減壓輕油。
(脫柏油步驟)上述步驟中，對於分餾減壓輕油等後之減壓殘渣油，由丙烷作為溶劑而脫出，得到脫柏油。
(混合步驟)上述各步驟所得之減壓輕油與脫柏油以60/40容量比進行混合後得到混合油。
(氫化分解步驟)使用於氧化鋁上載持Ni與W之觸媒，反應壓力為200Kg/cm2 、反應溫度為384℃、LHSV為1.0Hr－ 1 、氫氣/混合油之比為1000Nm3 /KL之條件下進行混合油的氫化分解。氫化分解所得之生成油經減壓蒸餾後分餾出4種黏度餾份，將重質餾份之40℃下黏度為94mm2 /s的餾份與430mm2 /s之餾份送至氫化加工步驟。
(氫化加工步驟)對於前述2種類的餾份使用於氧化鋁上載持Ni與W之觸媒，生成油的紫外線吸光度為1.7以下之反應溫度、與反應壓力為20MPa、LHSV為0.5Hr－ 1 、氫氣/混合油之比為1000Nm3 /KL之條件下進行氫化加工。最後由40℃黏度94mm2 /s的餾份得到40℃下黏度為92mm2 /s之生成油，由40℃下黏度為430mm2 /s之餾份得到40℃下黏度為380mm2 /s之生成油。這些作為各實施例1、2之加工油。
〔比較例1、2〕
實施例1、2的氫化加工步驟中，將反應溫度降至10℃以外，其他於相同條件下進行氫化加工。其結果得到紫外光吸收度為1.8與2.0之生成油。將這些作為各比較例1、2之加工油。
〔比較例3〕
對於實施例2之氫化加工步驟中所得之高黏度生成油(40℃下黏度為380mm2 /s)，混合40℃下黏度為32mm2 /s之餾份(實施例1所得之4種黏度餾份爭之輕質餾份)經氫化加工使紫外吸收度為1.2者後得到40℃下黏度為95mm2 /s之生成油。將此作為比較例3的加工油。
〔比較例4〕
將藉由實施例2之氫化分解步驟所得之高黏度生成油(430mm2 /s)經硫酸處理及白土處理而純化，得到塞氏顏色＋30的白色生成油。將此作為比較例4的加工油。
〔比較例5〕
實施例1的氫化加工步驟中，將40℃下黏度為94mm2 /s的餾份中使反應溫度降至5℃以外，其他於相同條件下進行氫化加工。其結果得到紫外光吸收度為1.79之生成油。將這些作為各比較例5之加工油。
〔試驗例1〕
對於進行實施例1、2及比較例1~4的加工油之耐氣候性試驗後之塞氏顏色進行測定。且對於各加工油的蒸發性亦進行評估。表1同時表示各加工油之性狀結果。且這些試驗、評估方法如下所示。
(耐氣候試驗)65℃的溫度下，經氙氣燈照射8小時後測定有無加工油著色(塞氏顏色)。且該時間相當於夏天於戶外日曬一個月的條件。耐氣候性優良的加工油幾乎無顯示著色現象，但耐氣候性差的加工油於數小時內即顯示顯著的著色現象。
(蒸發性)依據JIS K 2540「石油製品－潤滑油－熱安定度試驗方法」進行測定。具體為10g的試料加工油放入所定容器中，於200℃下加熱1小時，該減量由下述基準進行評估。
A：減量為0.2質量%以下者B：減量超過0.2質量%，0.3質量%以下者C：減量超過0.3質量%者
(結果)如表1所示，實施例1、2之加工油因引火點高故蒸發性優良。又，紫外光吸收度為1.7以下，對耐氣候性產生壞影響之芳香族部份較少，故耐氣候性試驗後的塞氏顏色皆為無色，表示耐氣候性優良。
另一方面，比較例1、2、4的紫外線吸收度皆超過1.7，耐氣候性較為差，耐氣候性試驗後皆顯示著色現象。特別為比較例4中，紫外線吸收度為10以上之非常大的值，故著色顯著。比較例3中，雖無著色，但引火點未達250℃，蒸發性較差(較大)，與橡膠混練時作業性較差。比較例5中，雖塞氏顏色為＋30，但紫外線吸收度超過1.7，故耐氣候性試驗後顯示著色。
〔試驗例2〕
使用前述實施例1、2及比較例1~5所得之加工油，製造出如以下之苯乙烯系橡膠。
混練100質量份的苯乙烯系熱塑性彈性體(克林頓聚合物日本(股)製「KratonG 1652」)與70質量份之加工油後，以2條輥筒煉成薄片後進行200℃之模具成形，得到厚度2mm的薄片。
使用該薄片，與試驗例1相同條件下進行2項(照射時間：24小時及78小時)耐氣候性試驗，橡膠變色(著色)的有無由目視方式以下述基準作評估。結果如表2所示。
A：無著色B：稍有著色C：變色成黃色D：變色成褐色
(結果)如表2所示，實施例1、2中即使進行78小時的耐氣候性試驗，橡膠幾乎無著色。另一方面，比較例1、2、5中任一橡膠於78小時後皆變色成黃色。特別為比較例4的橡膠顯示顯著變色，故耐氣候試驗於24小時便結束。

Claims (1)

  1. 一種橡膠組成物，其特徵為添加具有下述(a)~(c)之性狀之加工油者，其中橡膠底材為選自EPDM及苯乙烯系彈性體的至少一種者；(a)引火點 250℃以上(b)塞氏顏色(Saybolt Color) +28以上(c)紫外線吸光度(198nm) 1.7以下。
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