WO2013141123A1 - プロセスオイルおよびゴム組成物 - Google Patents
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Definitions
- the present invention relates to a process oil and a rubber composition in which this process oil is applied to natural rubber or synthetic rubber.
- process oil is blended in rubbers used in various fields such as machinery and electrical products in order to improve mechanical properties and processability.
- This process oil is blended into rubber bases such as natural rubber and synthetic rubber, as well as lubricants and solvents used as thermoplastic resin plasticizers, constituents of printing inks, and recycled asphalt softeners. It is also used as a component.
- EPDM ethylene-propylene-diene rubber
- olefinic thermoplastic elastomers olefinic thermoplastic elastomers
- styrene thermoplastic elastomers as automotive interior materials.
- a high-purity white paraffin process oil is generally used.
- a process oil having a Saybolt color of +28 or more and excellent heat resistance and weather resistance is known (see Patent Document 1).
- thermoplastic elastomers gradually deteriorate when exposed to sunlight. Specifically, surface cracking or embrittlement occurs due to the polymer molecular chain breakage or gelation caused by ultraviolet rays contained in sunlight, and it becomes impossible to withstand practical use.
- the process oil blended with rubber has a great influence on the shape change due to such a deterioration phenomenon.
- oil-extended rubber by the process oil is exposed to sunlight for a short time, only the color change of the rubber occurs, and the shape change such as the shape loss of the rubber does not occur.
- An object of the present invention is to provide a process oil that is excellent in weather resistance and hardly undergoes a shape change such as deformation due to deterioration of a rubber product, and a rubber composition using the process oil.
- paraffinic or naphthenic mineral oil has been widely used as process oil.
- the inventor makes the specific aromatic content in the oil substantially equal to or less than a predetermined amount by using the ultraviolet absorbance of the specific two wavelengths as a guideline, so that even when the rubber is exposed to sunlight for a long time, We have found that it is possible to prevent changes in the shape of oil-extended rubber such as shape loss and surface cracks.
- the present invention has been completed based on this finding. That is, the present invention provides the following process oil and rubber composition.
- the above process oil is blended The rubber composition characterized by the above-mentioned.
- the rubber composition as described above, wherein the rubber base material of the rubber composition is at least one selected from EPDM, an olefinic thermoplastic elastomer, and a styrene elastomer.
- the process oil of the present invention is excellent in weather resistance, when used in the manufacture of rubber products, shape changes such as shape loss due to deterioration of the rubber products hardly occur. Therefore, deterioration of the appearance and performance of the rubber product can be prevented, and as a result, the life of the rubber product can be extended.
- the process oil of the present invention has the following properties (a) to (c).
- (c) Kinematic viscosity at 40 ° C. is 25 mm 2 / s or more and 450 mm 2 / s or less
- UV absorbance It is well known that when process oil is blended with rubber, the oil-extended rubber undergoes gelation or the like due to ultraviolet rays due to the influence of aromatic components contained in the process oil. Further, the amount of absorption of ultraviolet rays indicates the content of aromatic components in the oil, and it is considered that the larger the ultraviolet absorbance, the more aromatic components are contained. Therefore, simply thinking, in order to increase the weather resistance of process oil, it is only necessary to reduce the aromatic content that causes UV absorption in order to avoid the effects of UV absorption, and the UV absorbance value as an index can be lowered. It's easy to think of it. On the other hand, considering the blending of process oil with rubber, compatibility with rubber is also extremely important, and it is not necessary to simply reduce the aromatic content. Indicators are needed for specific trace aromatics that will adversely affect weatherability. However, there has been no knowledge of trace aromatics that affect the shape change of oil-extended rubber when left under harsh conditions.
- the invention described in Japanese Patent Application Laid-Open No. 2007-112824 defines the weather resistance of oil-extended rubber using the absorbance of ultraviolet light at a wavelength of 198 nm as an index.
- this index is not always sufficient to prevent shape change such as loss of shape in the weather resistance of oil-extended rubber.
- there is% CA by ring analysis as an index of aromatic content but it does not become an index of weather resistance of oil-extended rubber (because the value is 0.1>).
- the process oil of the present invention has (a) ultraviolet absorbance (198 nm) of 3 or less, preferably 2 or less, and (b) ultraviolet absorbance (228 nm) of 1 or less, preferably 0.5 or less.
- ultraviolet absorbance 198 nm
- 228 nm 228 nm
- the ultraviolet absorbance may be measured according to JIS K 0115.
- the 40 ° C. kinematic viscosity is 25 mm 2 / s or more and 450 mm 2 / s, preferably 85 mm 2 / s or more and 400 mm 2 / s or less.
- the process oil according to the present invention is, for example, an atmospheric distillation residue of paraffinic crude oil, a vacuum distillation fraction of an atmospheric distillation residue, a bottom oil made from a hydrocracking apparatus that is a fuel oil production apparatus, etc. It can be obtained by performing hydrocracking, solvent dewaxing, hydrodewaxing, hydrofinishing, hydrotreating, hydrorefining treatment, and the like.
- the mineral oil may have an ultraviolet absorbance and kinematic viscosity at two wavelengths of 198 nm and 228 nm that satisfy the predetermined requirements of the present invention.
- the process oil of the present invention thus obtained has the properties (a) to (c) described above, so that it becomes a process oil having low evaporability and excellent weather resistance.
- this process oil is blended with at least one selected from EPDM, which is a rubber base material, olefin-based thermoplastic elastomer, and styrene-based elastomer, various rubber compositions are suitably provided. Further, the obtained rubber composition is particularly suitably used as an automobile interior material that requires weather resistance.
- the process oil of the present invention is 10 to 50 parts by mass with respect to 100 parts by mass of the rubber component. Up to 20 parts by weight, preferably 40 parts by weight.
- Those usually used in the rubber industry such as an inhibitor and a softener or a plasticizer other than the rubber compounding oil of the present invention may be appropriately blended.
- Example 1 A paraffinic crude oil is subjected to atmospheric distillation, and the residue obtained by distillation of the residual oil under reduced pressure is subjected to hydrotreating purification in two stages to obtain mineral oil A having a normal pressure boiling point range of 335 ° C to 491 ° C. Obtained. This was used as the sample oil of Example 1. The properties are shown in Table 1.
- Examples 4-6, Comparative Examples 1-3 The mineral oils A to F produced in the above production examples were mixed at a predetermined mass ratio to obtain sample oil. The properties are shown in Tables 1 and 2.
- Test Example 1 The sample bolts of Examples 1 to 7 and Comparative Examples 1 to 6 were subjected to a weather resistance test, and then the Saybolt color was measured. Tables 1 and 2 show the results together with the properties of each sample oil.
- the test method is as follows. (Weather resistance test) 50 mL of sample oil was put into a 50 mL glass bottle, and light irradiation with a xenon lamp was performed at 65 ° C. for 10 hours, and then the hue (Saebold) of the sample oil was confirmed (conforms to JIS K 2580). This time corresponds to the condition of being exposed outdoors for one month in summer.
- the sample oils of Examples 1 to 7 each have an ultraviolet absorbance at two wavelengths of 198 nm and 228 nm of a predetermined value or less, and have a small aromatic content that adversely affects weather resistance. It can be seen that the color change is small and the weather resistance is excellent. On the other hand, as shown in Table 2, since the sample oils of Comparative Examples 1 to 6 exceeded at least one of the above two wavelengths of ultraviolet absorbance and had poor weather resistance, they were all highly colored after the weather resistance test. Admitted.
- styrene rubber was produced as follows. 500 parts by mass of sample oil was blended with 100 parts by mass of a styrene-based thermoplastic elastomer (Kuraray Septon 4033) to obtain a rubber composition. The heated and fluid rubber composition was placed in a stainless steel container, cooled to room temperature and solidified, and then the oil-extended rubber was cut into a 3 cm square cube. The resulting cube-shaped rubber pieces were irradiated with light by a xenon lamp at a temperature of 65 ° C. for up to 500 hours to conduct a weather resistance test, and visually observed for shape changes such as discoloration and shape loss of the rubber. The discoloration of rubber was evaluated according to the following criteria. A: Not colored B: Colored
- the process oil of the present invention can be suitably used as a process oil for producing rubber products used for automobile interior materials and the like.
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Abstract
Description
一方、近年になって、自動車用内装材としてEPDM(エチレン-プロピレン-ジエンゴム)、オレフィン系熱可塑性エラストマー、あるいは、スチレン系熱可塑性エラストマーを用いたゴム組成物の需要が増加している。
このようなゴム組成物を自動車内装材として用いるには、耐熱性や耐候性が要求されるため、一般に高純度の白色パラフィン系プロセスオイルが使用される。例えば、セーボルト色が+28以上であって、耐熱性と耐候性に優れたプロセスオイルが知られている(特許文献1参照)。
プロセスオイルによりいわゆる油展したゴムは、日光に曝される時間が短い場合には、ゴムの変色のみ発生し、ゴムの型崩れ等の形状変化は発生しない。しかし、ゴムが更に長期間日光に曝されると、ゴムの型崩れ、ひび割れ(表面クラック)等の形状変化が現れ、油展ゴムを使用する場合に支障を来たすおそれがある。
特許文献1のプロセスオイルであっても、油展したゴムの耐候性に関しては必ずしも充分に満足できるものではない。例えば、長期間、ゴムが日光に曝された場合、ゴムの変色に留まらず、ゴムの型崩れ、ひび割れ(表面クラック)等の形状変化が現れるおそれがある。
(a)紫外吸光度(198nm)が3以下
(b)紫外吸光度(228nm)が1以下
(c)40℃動粘度が25mm2/s以上450mm2/s以下
(2)上述のプロセスオイルを配合したことを特徴とするゴム組成物。
(3)上述のゴム組成物において、該ゴム組成物のゴム基材がEPDM、オレフィン系熱可塑性エラストマー、およびスチレン系エラストマーから選ばれる少なくとも一種であることを特徴とするゴム組成物。
(a)紫外吸光度(198nm)が3以下
(b)紫外吸光度(228nm)が1以下
(c)40℃動粘度が25mm2/s以上450mm2/s以下
プロセスオイルをゴムに配合すると、プロセスオイルに含まれる芳香族分の影響により油展ゴムが紫外線によりゲル化等を起こして変色を生じることはよく知られている。また、紫外線の吸収量は油中の芳香族分の含有量を示しており、紫外吸光度が大きいほど、芳香族分が多く含まれていると考えられる。それ故、単純に考えると、プロセスオイルの耐候性を上げるためには、紫外線による影響を避けるため、紫外線吸収の原因となる芳香族分を減らせばよく、その指標としての紫外吸光度の値を下げればよいということは容易に思いつく。
その一方、プロセスオイルをゴムに配合することを考えると、ゴムとの相溶性も極めて重要であり、単純に芳香族分を減らせばよいわけではない。耐候性に悪影響を与えるであろう特定の微量芳香族分についての指標が必要となる。しかしながら、過酷な条件に放置された場合の油展ゴムの形状変化に影響を与える微量芳香族分についてはこれまで知見がなかった。
本発明は、プロセスオイルにおける波長198nmおよび波長228nmという2つの紫外線吸収波長を規定することで、油展ゴムの色相の変化のみならず紫外線劣化時における形状の変化までも制御可能とするものである。
なお、この紫外吸光度は、JIS K 0115に準拠して測定すればよい。具体的には、試料2.00グラムをヘキサンで希釈して50mlにしたものを10mmセルでヘキサンをブランクとして198nmおよび228nmの波長で測定したときの吸光度である。
また、プロセスオイルとしての性能を発揮するために、40℃動粘度は、25mm2/s以上450mm2/sであり、好ましくは85mm2/s以上400mm2/s以下である。
このプロセスオイルは、ゴム基材であるEPDM、オレフィン系熱可塑性エラストマー、およびスチレン系エラストマーから選ばれる少なくとも一種に配合することにより、各種ゴム組成物を好適に提供することとなる。また、得られたゴム組成物は、耐候性が要求される自動車用内装材として特に好適に使用される。
また、ゴム組成物を製造する場合には、本発明のプロセスオイルやゴム成分のほかに、カーボンブラック、シリカ等の補強剤、加硫剤、加硫促進剤、充填剤、ワックス類等の劣化防止剤、本発明のゴム配合油以外の軟化剤または可塑剤等の通常ゴム業界で用いられるものを適宜配合してもよい。
例えば、当該(a)から(c)までの性状を有するのであれば、プロセスオイルを得る手段は適宜調整しても問題はない。
〔製造例1(実施例1)〕
パラフィン系原油を常圧蒸留し、その残さ油を減圧蒸留して得られた留分について水素化改質精製を2段処理して、常圧沸点の範囲が335℃~491℃の鉱油Aを得た。これを実施例1の試料油とした。その性状を表1に示す。
パラフィン系原油を常圧蒸留し、その残さ油を減圧蒸留して得られた留分について水素化改質精製を2段処理して、常圧沸点の範囲が367℃~627℃の鉱油Bを得た。これを実施例2の試料油とした。その性状を表1に示す。
パラフィン系原油を常圧蒸留し、その残さ油を減圧蒸留して得られた留分について水素化改質精製を2段処理して、常圧沸点の範囲が409℃~700℃の鉱油Cを得た。これを実施例3の試料油とした。その性状を表1に示す。
パラフィン系原油を常圧蒸留し、その残さ油を減圧蒸留して得られた留分について水素化改質精製を1段処理して、常圧沸点の範囲が353℃~513℃の鉱油Dを得た。これを比較例4の試料油とした。その性状を表2に示す。
パラフィン系原油を常圧蒸留し、その残さ油を減圧蒸留して得られた留分について水素化改質精製を1段処理して、常圧沸点の範囲が405℃~610℃の鉱油Eを得た。これを比較例5の試料油とした。その性状を表2に示す。
パラフィン系原油を常圧蒸留し、その残さ油を減圧蒸留して得られた留分について水素化改質精製を1段処理して、常圧沸点の範囲が423℃~732℃の鉱油Fを得た。これを比較例6の試料油とした。その性状を表2に示す。
燃料油製造装置である水素化分解装置からできるボトム油を水素化脱ろう、水素化仕上げ、減圧蒸留することにより、常圧沸点の範囲が446℃~598℃の鉱油Gを得た。これを実施例7の試料油とした。その性状を表1に示す。
上記製造例で製造した鉱油A~Fを所定の質量比で混合して試料油とした。その性状を表1、2に示す。
実施例1~7および比較例1~6の試料油について耐候性試験を行った後のセーボルト色を測定した。表1、2に、各試料油の性状とともに結果を示す。なお、試験方法は下記の通りである。
(耐候性試験)
50mLのガラス瓶に試料油を50mL入れ、65℃でキセノンランプによる光の照射を10時間行なった後、試料油の色相(セーボルト)を確認した(JIS K 2580準拠)。なお、この時間は、夏場1ヶ月間戸外に晒した条件に相当する。
表1より、実施例1~7の試料油は、いずれも198nmと228nmの2波長における紫外吸光度が所定値以下であり、耐候性に悪影響を与える芳香族分が少ないため、耐候性試験によるセーボルト色の変化が少なく、耐候性に優れていることがわかる。
一方、表2に示すように、比較例1~6の試料油は、上記2波長の少なくともいずれかの紫外吸光度を越えており、耐候性が悪いため、耐候性試験後にはいずれも大きな着色が認められた。
前記した各試料油を用いて、以下のようにスチレン系ゴムを製造した。
スチレン系熱可塑性エラストマー(クラレ製セプトン4033)100質量部に試料油500質量部を配合して混練し、ゴム組成物を得た。加温され流動性のある状態のゴム組成物をステンレス容器に入れて室温に冷却して固まった後、油展したゴムを3cm四方の立方体の形状に切り取った。
得られた立方体形状のゴム片を65℃の温度で500時間までキセノンランプにより光を照射して耐候性試験を行い、ゴムの変色と型崩れ等の形状変化の有無を目視観察した。ゴムの変色は、以下の基準で評価した。
A:着色しない
B:着色する
表1に示すように、実施例1~7の試料油をプロセスオイルとして用いた場合、ゴムは着色せず、ゴムの型崩れ等の形状変化を生じないことも確認できた。それ故、本発明のプロセスオイルによれば、ゴム製品の実質的な寿命を伸ばすことが可能となる。
一方、表2に示すように、比較例1~6の試料油をプロセスオイルとして用いた場合、ゴムが着色するだけでなく、ゴムの型崩れ等の形状変化が激しく実用上問題がある。
Claims (3)
- 下記(a)~(c)の性状を有することを特徴とするプロセスオイル。
(a)紫外吸光度(198nm)が3以下
(b)紫外吸光度(228nm)が1以下
(c)40℃動粘度が25mm2/s以上450mm2/s以下 - 請求項1に記載のプロセスオイルを配合したことを特徴とするゴム組成物。
- 請求項2に記載のゴム組成物において、
該ゴム組成物のゴム基材がEPDM、オレフィン系熱可塑性エラストマー、およびスチレン系エラストマーから選ばれる少なくとも一種であることを特徴とするゴム組成物。
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