WO2017014064A1 - 加硫成形用ゴム組成物、その製造方法及び用途 - Google Patents

加硫成形用ゴム組成物、その製造方法及び用途 Download PDF

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hollow particles
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直哉 太野垣
勝志 三木
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松本油脂製薬株式会社
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    • C08J2323/02Characterised by the use of homopolymers or copolymers of unsaturated aliphatic hydrocarbons having only one carbon-to-carbon double bond; Derivatives of such polymers not modified by chemical after treatment
    • C08J2323/16Ethene-propene or ethene-propene-diene copolymers

Definitions

  • the present invention relates to a rubber composition for vulcanization molding, a production method thereof, and an application.
  • Rubber products such as automotive water hoses, air hoses, and weather strips provided on the periphery of doors or door openings of automobiles such as automobiles are required to be light in weight to reduce fuel consumption. Therefore, rubber products such as construction rubber products and shoe soles are required to be lighter and to be reduced in cost as a filler.
  • the most common method for reducing the weight of such rubber products is to inject an organic or inorganic foaming agent into the rubber, causing a chemical reaction by heating to generate gas, which is then foamed by that gas.
  • a technique for making rubber porous is employed (Patent Document 1).
  • Patent Document 2 foaming is performed by foaming an unvulcanized rubber material blended with unexpanded thermally expandable microspheres at the same time as vulcanization to form a bubble space inside.
  • a technique for obtaining a rubber molded body is disclosed.
  • the thermally expandable microspheres expand in the process of vulcanizing and molding a rubber material, and a bubble space is formed inside the rubber material.
  • vulcanization and foaming are simultaneously performed, it is very difficult to control the expansibility of the thermally expansible microspheres, and there is a problem that the dimensions of the obtained foamed rubber molding are not stable.
  • unexpanded thermally expandable microspheres uniformly blended and dispersed in rubber are also present near the surface of the rubber, so unexpanded thermally expandable microspheres present near the surface are vulcanized.
  • the surface property of the final product is deteriorated due to expansion during molding. Therefore, as a study for producing a rubber product having excellent dimensional stability and good surface properties, it has been studied to blend resin hollow particles expanded in advance. In the kneading step of blending, the resin hollow particles are broken, so that there is a problem that an effective weight reduction cannot be obtained.
  • An object of the present invention is to provide a rubber composition for vulcanization molding, which has excellent dimensional stability, good surface properties, and can effectively produce a lightweight rubber product, its production method and use It is to be.
  • the present inventor As a result of intensive studies to solve the above-mentioned problems, the present inventor, as long as it is a vulcanized rubber composition containing hollow particles having specific physical properties and a base rubber having specific physical properties, in the kneading step
  • the present inventors have found that a rubber product that is lightweight, excellent in dimensional stability, and excellent in surface properties can be produced because bubble breakage of hollow particles is suppressed, and the present invention has been achieved.
  • the present invention includes hollow particles and a base rubber, and the hollow particles are composed of an outer shell made of a thermoplastic resin, and a foaming agent encapsulated therein and vaporized by heating, and the following: Hollow particles having an expansion power factor defined by the formula (1) of 20 to 80%, and the Mooney viscosity ML (1 + 4) at 100 ° C. measured according to JIS K6300 of the base rubber is 5 to 90 This is a rubber composition for vulcanization molding.
  • Expansion power factor (%) (1 ⁇ d 2 / d 1 ) ⁇ 100 (1) (In the formula, d 2 represents the true specific gravity at the time of maximum re-expansion at the maximum re-expansion temperature of the hollow particles, and d 1 represents the true specific gravity before re-expansion of the hollow particles.)
  • the rubber composition for vulcanization molding according to the present invention preferably satisfies at least one selected from the following 1) to 7).
  • the base rubber is ethylene- ⁇ -olefin-nonconjugated diene copolymer rubber, butadiene rubber, styrene butadiene rubber, natural rubber, isoprene rubber, nitrile rubber, hydrogenated nitrile rubber, butyl rubber, fluorine rubber, silicone rubber.
  • the weight ratio of the hollow particles in the rubber composition for vulcanization molding is 0.1 to 30% by weight, and the weight ratio of the base rubber in the rubber composition for vulcanization molding is 10 to 95%. % By weight.
  • the thermoplastic resin is a resin obtained by polymerizing a polymerizable component containing a nitrile monomer.
  • the polymerizable component further contains a carboxyl group-containing monomer.
  • the foaming agent leakage start temperature of the hollow particles is 110 to 350 ° C.
  • the hollow particles have an average particle size of 15 to 100 ⁇ m.
  • the hollow particles are further composed of fine particles attached to the outer surface of the outer shell.
  • the method for producing a rubber composition for vulcanization molding according to the present invention comprises an outer shell made of a thermoplastic resin and a foaming agent contained therein and vaporized by heating, and is defined by the above formula (1).
  • the step (I) of producing hollow particles having an expansion capacity factor of 20 to 80%, the hollow particles obtained in the step (I), the hollow particles and the liquid organic compound and / or organic base material component A step (II) of kneading a component containing at least one selected from a master batch containing and a base rubber having a Mooney viscosity ML (1 + 4) at 100 ° C. of 5 to 90 measured according to JIS K6300 Including.
  • the hollow particles of the present invention are hollow particles used when producing a rubber composition for vulcanization molding containing a base rubber, and have a Mooney viscosity of 100 ° C. measured according to JIS K6300 of the base rubber.
  • ML (1 + 4) is 5 to 90, and is composed of an outer shell made of a thermoplastic resin and a foaming agent contained in the outer shell and vaporized by heating, and has an expansion capacity defined by the above formula (1) The rate is 20-80%.
  • the master batch of the present invention includes the hollow particles and a liquid organic compound and / or an organic base component.
  • the rubber product of the present invention is produced using the above rubber composition for vulcanization molding.
  • the rubber product is preferably a weather strip, a printing blanket rubber, a water hose for automobiles, an air hose, a roofing sheet, a wire covering material or a shoe sole.
  • the method for producing a rubber composition for vulcanization molding according to the present invention comprises a rubber composition for vulcanization molding that is excellent in dimensional stability, has good surface properties, and can produce a rubber product that is effectively reduced in weight. A thing can be manufactured efficiently. Since the rubber product of the present invention is produced using the rubber composition for vulcanization molding of the present invention, it has excellent dimensional stability, good surface properties, and light weight.
  • the rubber composition for vulcanization molding of the present invention is a composition that essentially contains hollow particles and a base rubber.
  • each component will be described in detail.
  • Hollow particles are an essential component of the rubber composition for vulcanization molding of the present invention.
  • the hollow particles are composed of an outer shell made of a thermoplastic resin and a foaming agent that is contained in the outer shell and vaporizes when heated, and the expansion power factor defined by the formula (1) is 20 to 80%. It is a hollow particle (expandable hollow particle).
  • the hollow particles are obtained by heating and expanding thermally expandable microspheres composed of an outer shell made of a thermoplastic resin and a foaming agent encapsulated therein and vaporized by heating.
  • the hollow particles are composed of an outer shell portion made of a thermoplastic resin and a hollow portion surrounded by the outer shell portion.
  • the hollow particles have a hollow portion corresponding to a large cavity inside, and the hollow portion is in contact with the inner surface of the outer shell.
  • the hollow portion is basically filled with a gas obtained by vaporizing the foaming agent, and a part of the foaming agent may be in a liquefied state. Further, all or part of the foaming agent may be replaced with other gas such as air.
  • the hollow part is preferably one large hollow part, but there may be a plurality of hollow parts.
  • the hollow particles may be further composed of fine particles adhering to the outer surface of the outer shell, may be wetted with a liquid organic compound, may be aged, and these structures or The processing may be arbitrarily combined.
  • Hollow particles further composed of fine particles adhering to the outer surface of the outer shell are “fine particle-adhered hollow particles”, hollow particles wetted with a liquid organic compound are “humidified hollow particles”, and aged hollow particles The particles are sometimes referred to as “aged hollow particles”.
  • fine-particles and a liquid organic compound may be called and called a composite hollow particle. The manufacturing method of each hollow particle and composite hollow particle will be described in detail later.
  • hollow particles that are not further composed of another substance and are not aged are sometimes referred to as hollow particles a1.
  • the fine particle-attached hollow particles that have not been aged are sometimes referred to as hollow particles a2.
  • the hollow particles a1 and a2 that are wetted with a liquid organic compound without aging are sometimes referred to as hollow particles a3 and a4, respectively.
  • Aged particles of the hollow particles a1 to a4 are sometimes referred to as hollow particles A1 to A4, respectively.
  • the hollow particles a1 to a4 before aging are generally referred to as hollow particles a
  • the hollow particles A1 to A4 after aging are generally referred to as hollow particles A.
  • the hollow particles are expandable hollow particles having expansion capacity.
  • the expansion capacity of the hollow particles means a property (reexpansion) of further expanding when the hollow particles are heated.
  • the expansion power factor of the hollow particles is 20 to 80%, preferably 25 to 75%, more preferably 30 to 70%, still more preferably 35 to 65%, and particularly preferably 40 to 60%.
  • the expansion capacity factor of the hollow particles is less than 20%, the hollow particles are broken by the external force applied to the hollow particles when the hollow particles and the base rubber are kneaded.
  • hollow particles to be blended in a rubber composition those that have been expanded to a state in which there is almost no expansion capacity factor have been used in order to maximize the lightening effect by addition.
  • the hollow particles are broken by the kneading step, and the intended weight reduction cannot be achieved.
  • the object can be achieved by suppressing the expansion state of the hollow particles from the conventional level and setting the expansion power factor to 20% or more.
  • the expansion power factor of the hollow particles exceeds 80%, the foam breakage of the hollow particles in the kneading process is suppressed, but a part of the hollow particles expands due to the thermal history received in the process until the rubber product is molded.
  • the expansion power factor of unexpanded thermally expandable microspheres exceeds approximately 95%.
  • the value of the true specific gravity as the hollow particles alone when it is assumed that another substance attached to the hollow particles is completely removed is used.
  • the expansion capacity factor of the fine particle-attached hollow particles is determined based on the weight ratio of the fine particles and the hollow particles in the “fine particle-attached hollow particles” and the true specific gravity of each of the “fine-particle-attached hollow particles” and the fine particles.
  • the value of the true specific gravity of the hollow particles alone when it is assumed to be removed is calculated, and the value of the true specific gravity is used as d 1 and d 2 in the above formula (1) to calculate the expansion power factor.
  • a detailed calculation method of the true specific gravity value will be described in Examples.
  • the hollow particles preferably have a re-expansion start temperature (T s2 ).
  • the re-expansion start temperature (T s2 ) of the hollow particles is not particularly limited, but is preferably 100 to 210 ° C., more preferably 105 to 200 ° C., further preferably 110 to 190 ° C., and particularly preferably 120 to 180 ° C.
  • T s2 re-expansion start temperature
  • the re-expansion start temperature (T s2 ) of the hollow particles exceeds 210 ° C.
  • the vapor of the foaming agent contained in the hollow particles with respect to the external pressure applied to the hollow particles when the rubber composition for vulcanization molding is molded. Since the internal pressure based on the pressure cannot be resisted, the hollow particles are recessed during the molding in the pressurized state, and then the rubber vulcanization proceeds while the hollow particles remain recessed. Volume reduction may occur and the dimensional stability of the rubber product may deteriorate.
  • the hollow particles preferably have a maximum re-expansion temperature (T max2 ).
  • the maximum reexpansion temperature (T max2 ) of the hollow particles is not particularly limited, but is preferably 90 to 370 ° C, more preferably 110 to 330 ° C, further preferably 140 to 300 ° C, and particularly preferably 160 to 250 ° C.
  • T max2 maximum re-expansion temperature
  • the maximum re-expansion temperature (T max2 ) of the hollow particles is less than 90 ° C., the hollow particles shrink due to insufficient heat resistance in the vulcanization process of the rubber composition, and there is a possibility that the weight cannot be reduced effectively.
  • the maximum re-expansion temperature (T max2 ) of the hollow particles exceeds 370 ° C., there is a possibility that the hollow particles are not lightweight.
  • the relationship between the re-expansion start temperature (T s2 ) of the hollow particles and the temperature (T a ) of the kneading step is not particularly limited, but is preferably 30 ° C. ⁇ T a ⁇ T s2 , and 50 ° C. ⁇ T a ⁇ (T s2 ⁇ 10 ° C.) is more preferable.
  • T a ⁇ 30 ° C. the internal pressure of the hollow particles becomes low, so the pressure resistance is low, and the hollow particles may break up by the kneading step.
  • the temperature (T a ) of the kneading step means the temperature of the step of kneading the components including the hollow particles and the base rubber to produce the rubber composition for vulcanization molding.
  • the relationship between the re-expansion start temperature (T s2 ) of the hollow particles and the temperature (T b ) in the vulcanization molding step is not particularly limited, but is preferably 80 ° C. ⁇ T b ⁇ (T s2 + 50 ° C.). 100 ° C. ⁇ T b ⁇ (T s2 + 35 ° C.). If T b ⁇ 80 ° C., the vulcanization rate of the base rubber is slow, and vulcanization may not proceed sufficiently.
  • the hollow particles may expand during vulcanization molding.
  • the temperature of the vulcanization molding process (T b) means the temperature of the step of vulcanizing the hollow particles and vulcanized rubber composition comprising a base rubber.
  • the molding pressure in the vulcanization step depends molding method is not particularly limited, it is preferable that the pressure on the vapor pressure of the blowing agent encapsulated in the hollow particles at a temperature T b.
  • the upper limit of the molding pressure is 300 MPa, and the lower limit is 0.1 MPa.
  • the true specific gravity (d 1 ) of the hollow particles is not particularly limited, but is preferably 0.02 to 0.4, more preferably 0.03 to 0.35, still more preferably 0.035 to 0.30, particularly Preferably it is 0.04 to 0.25, and most preferably 0.045 to 0.20.
  • the true specific gravity (d 1 ) of the hollow particles is less than 0.02, since the shear resistance is low, in the kneading step, some of the hollow particles may break, and the pressure resistance is also low.
  • the hollow particles become indented against the external pressure applied to the hollow particles, and then the rubber vulcanization proceeds while the hollow particles remain indented.
  • the volume of the entire product may be reduced, and the dimensional stability of the rubber product may be deteriorated.
  • the true specific gravity (d 1 ) of the hollow particles is more than 0.4, there is a possibility that a sufficient weight reduction effect due to the addition of the hollow particles cannot be obtained.
  • the average particle diameter D50 of the hollow particles is not particularly limited, but is preferably 15 to 100 ⁇ m, more preferably 25 to 85 ⁇ m, further preferably 30 to 70 ⁇ m, and particularly preferably 35 to 60 ⁇ m.
  • the average particle diameter D50 of the hollow particles is less than 15 ⁇ m, the thickness of the outer shell portion of the hollow particles is reduced, so that the pressure resistance of the hollow particles is reduced, and the hollow particles are applied when the rubber composition for vulcanization molding is molded. Due to the external pressure, the hollow particles become indented, and then the rubber vulcanization proceeds with the hollow particles remaining indented, resulting in a decrease in the volume of the entire molded product, resulting in poor dimensional stability of the rubber product. There is a possibility.
  • the average particle diameter D50 of the hollow particles is more than 100 ⁇ m, the shear resistance of the hollow particles is low, so in the kneading step, there is a possibility that some of the hollow particles break up and the intended weight reduction cannot be obtained. Moreover, the surface property of the rubber product obtained may deteriorate because the particle diameter of the hollow particles is large.
  • the average thickness of the outer shell portion of the hollow particles is not particularly limited, but is preferably 0.1 to 3 ⁇ m, more preferably 0.2 to 2.5 ⁇ m, still more preferably 0.3 to 2.0 ⁇ m, 0.5 Particularly preferred is .about.1.5 .mu.m.
  • the average thickness of the outer shell portion of the hollow particles is less than 0.1 ⁇ m, the pressure resistance of the hollow particles is low, so that the hollow particles are recessed with respect to the external pressure applied to the hollow particles when molding the rubber composition for vulcanization molding. After that, the rubber vulcanization proceeds while the hollow particles remain indented, so that the volume of the entire molded product is reduced, and the dimensional stability of the rubber product may be deteriorated.
  • the average thickness of the outer shell portion of the hollow particles exceeds 3 ⁇ m, there is a possibility that a sufficient weight reduction effect of the rubber product cannot be obtained.
  • the ratio K of the average thickness of the outer shell portion to the average particle diameter D50 of the hollow particles is less than 0.1%, the shear resistance is low, and thus some of the hollow particles may break up in the kneading step.
  • the moisture content of the hollow particles is not particularly limited, but is preferably 3% by weight or less, more preferably 2% by weight or less, still more preferably 1.5% by weight or less, and particularly preferably 0.8% by weight or less. .
  • the lower limit of the moisture content of the hollow particles is 0% by weight. If the moisture content of the hollow particles exceeds 3% by weight, voids may be generated in the rubber product.
  • the encapsulating rate (C 2 ) of the foaming agent of the hollow particles is preferably 5% by weight or more, more preferably 8% by weight or more, further preferably 12% by weight or more, and particularly preferably 15% by weight or more. If it is less than 5% by weight, the internal pressure due to the foaming agent becomes low, so that the pressure resistance of the hollow particles may be insufficient.
  • a preferable upper limit of the encapsulation rate is 30% by weight. If it exceeds 30% by weight, the thickness of the outer shell portion of the hollow particles becomes thin, so that the strength of the hollow particles may be reduced and the foaming agent may easily leak.
  • the “encapsulation ratio of the foaming agent of the hollow particles” means the weight ratio of the foaming agent in the hollow particles, and when the hollow particles are composed of another substance, the hollow particles adhere to the hollow particles. It means the weight ratio of the blowing agent to the weight of the hollow particles alone from which the other substances are completely removed.
  • the foaming agent retention of the hollow particles is preferably 60% or more, more preferably 70% or more, still more preferably 75% or more, and particularly preferably 80% or more.
  • the foaming agent retention rate of the hollow particles referred to here is a hollow space obtained by heating and expanding the thermally expandable microspheres with respect to the encapsulating ratio (C 1 ) of the thermally expandable microspheres before heating and expansion.
  • the method for measuring the foaming agent retention of the hollow particles is shown in the examples.
  • the foaming agent leakage start temperature (T R ) of the hollow particles is not particularly limited, but is preferably 110 to 350 ° C, more preferably 120 to 300 ° C, still more preferably 130 to 250 ° C, and particularly preferably 140 to 220 ° C. 150 to 200 ° C. is most preferable.
  • T R The foaming agent leakage start temperature
  • a step (1) of producing a thermally expandable microsphere composed of an outer shell made of a thermoplastic resin and a foaming agent encapsulated therein and vaporized by heating As a method for producing the hollow particles, a step (1) of producing a thermally expandable microsphere composed of an outer shell made of a thermoplastic resin and a foaming agent encapsulated therein and vaporized by heating, And a step (2) in which the thermally expandable microspheres obtained in 1) are heated and expanded to obtain hollow particles.
  • a process (1) may be called a superposition
  • the polymerization step refers to a step (1) for producing thermally expandable microspheres composed of an outer shell made of a thermoplastic resin and a foaming agent encapsulated therein and vaporized by heating.
  • Examples of the polymerization step include a step of dispersing an oily mixture containing a polymerizable component and a foaming agent in an aqueous dispersion medium and polymerizing the polymerizable component.
  • the polymerizable component is a component that becomes a thermoplastic resin that forms the outer shell of the thermally expandable microsphere by polymerization.
  • the polymerizable component is a component which essentially includes a monomer component and may contain a crosslinking agent.
  • the monomer component is generally a component called a (radical) polymerizable monomer having one polymerizable double bond.
  • the polymerizable component preferably contains a nitrile monomer.
  • the thermoplastic resin constituting the outer shell of the hollow particle is a resin obtained by polymerizing a polymerizable component containing a nitrile monomer (a polymer of a polymerizable component containing a nitrile monomer) And), since the foaming agent contained in the hollow particles is excellent in retention and the foaming agent is difficult to escape, the internal pressure of the hollow particles can be kept high even during the molding, and the external pressure applied during molding On the other hand, the hollow particles are difficult to dent, which is preferable because a rubber composition for vulcanization molding having more excellent dimensional stability can be obtained.
  • the nitrile monomer include acrylonitrile (AN), methacrylonitrile (MAN), ⁇ -chloroacrylonitrile, ⁇ -ethoxyacrylonitrile, fumaronitrile, and the like.
  • the weight ratio of the nitrile monomer in the polymerizable component is not particularly limited, but is preferably 40% by weight or more, more preferably 60% by weight or more, further preferably 75% by weight or more, preferably 100%. % By weight or less, more preferably 95% by weight or less, and still more preferably 85% by weight or less.
  • the weight ratio is less than 40% by weight, the holding performance of the foaming agent in the outer shell is lowered, so that the foaming agent is removed from the hollow particles during molding or the like, the internal pressure of the hollow particles is lowered, and the hollow particles are recessed. Since it becomes easy, the dimension of the rubber product obtained by shape
  • the weight ratio of methacrylonitrile in the nitrile monomer is preferably 5 to 90% by weight, more preferably 10 to 80% by weight, still more preferably 20 to 75% by weight, and particularly preferably 30 to 60% by weight.
  • the weight ratio of methacrylonitrile is in this range, the film forming property is high, the denseness of the outer shell is improved, and as a result, it is difficult to leak the foaming agent and the hollow particles with high pressure resistance are obtained. It is possible to obtain a rubber composition for vulcanization molding and a rubber molded product which are highly effective and have excellent dimensional stability.
  • the nitrile monomer contains acrylonitrile (AN) and methacrylonitrile (MAN), it has excellent retention of the heat-expandable microspheres that are the raw material of the hollow particles and the foaming agent included in the hollow particles.
  • the rubber composition for vulcanization molding and the rubber molded product which have a high lightening effect and are more excellent in dimensional stability, are preferable.
  • the polymerizable component may contain a monomer other than the nitrile monomer as the monomer component.
  • the monomer other than the nitrile monomer is not particularly limited.
  • vinyl halide monomers such as vinyl chloride; vinylidene halide monomers such as vinylidene chloride; vinyl acetate, propionic acid Vinyl ester monomers such as vinyl and vinyl butyrate; carboxyl group-containing monomers such as (meth) acrylic acid, ethacrylic acid, crotonic acid and cinnamic acid; carboxylic anhydrides such as maleic acid, itaconic acid and fumaric acid Monomers: methyl (meth) acrylate, ethyl (meth) acrylate, n-butyl (meth) acrylate, t-butyl (meth) acrylate, 2-ethylhexyl (meth) acrylate, stearyl (meth) acrylate, phenyl (meta ) Ac
  • the carboxyl group-containing monomer is not particularly limited, but is unsaturated monocarboxylic acid such as acrylic acid, methacrylic acid, ethacrylic acid, crotonic acid, cinnamic acid; maleic acid, itaconic acid, fumaric acid, citraconic acid, Unsaturated dicarboxylic acids such as chloromaleic acid; anhydrides of unsaturated dicarboxylic acids; unsaturated dicarboxylic acid monoesters such as monomethyl maleate, monoethyl maleate, monomethyl itaconate, monoethyl itaconate and monobutyl itaconate.
  • unsaturated monocarboxylic acid such as acrylic acid, methacrylic acid, ethacrylic acid, crotonic acid, cinnamic acid
  • maleic acid, itaconic acid fumaric acid, citraconic acid
  • Unsaturated dicarboxylic acids such as chloromaleic acid
  • carboxyl group-containing monomers may be used alone or in combination of two or more. In the carboxyl group-containing monomer, some or all of the carboxyl groups may be neutralized during polymerization or after polymerization. Among the above carboxyl group-containing monomers, acrylic acid, methacrylic acid, maleic acid, maleic anhydride and itaconic acid are preferable, acrylic acid and methacrylic acid are more preferable, and methacrylic acid is more preferable because heat resistance is improved.
  • the polymerizable component contains a carboxyl group-containing monomer, the obtained thermally expandable microspheres may be surface-treated with a compound having reactivity with a carboxyl group.
  • a compound reactive with a carboxyl group For example, the organic compound which has a metal, an epoxy resin, a silane coupling agent etc. can be mentioned.
  • the weight ratio of the carboxyl group-containing monomer in the polymerizable component is not particularly limited, but is preferably 3 to 60% by weight, more preferably 7 to 50% by weight, and further preferably 10 to 40% by weight. It is particularly preferably 14 to 35% by weight, most preferably 20 to 33% by weight.
  • the weight ratio is less than 3% by weight, the sufficient heat resistance improvement effect of the hollow particles cannot be obtained, and therefore the rubber composition for vulcanization molding may not be advantageously molded at a high temperature.
  • the weight ratio is more than 60% by weight, the gas barrier property of the hollow particles may be lowered, and the foaming agent is removed from the hollow particles during molding and the internal pressure of the hollow particles is lowered. The effect may not be obtained, and the dimensions of the rubber product obtained by molding the rubber composition for vulcanization molding may not be stable.
  • the polymerizable component further contains a nitrile monomer and a carboxyl group-containing monomer
  • the gas barrier property of the outer shell of the hollow particle is high, and the hollow particle has excellent heat resistance. Since excellent rubber composition for vulcanization molding can be advantageously carried out in a high temperature region, it is particularly preferable.
  • the polymerizable component contains a nitrile monomer and a carboxyl group-containing monomer as essential components
  • the total weight ratio of the nitrile monomer and the carboxyl group-containing monomer is preferably relative to the polymerizable component It is 50% by weight or more, more preferably 60% by weight or more, further preferably 70% by weight or more, particularly preferably 80% by weight or more, and most preferably 90% by weight or more.
  • the weight ratio of the carboxyl group-containing monomer to the total weight of the nitrile monomer and the carboxyl group-containing monomer is preferably 5 to 60% by weight, more preferably 8 to 50% by weight, and still more preferably Is 10 to 45% by weight, particularly preferably 15 to 40% by weight, most preferably 20 to 35% by weight.
  • the polymerizable component may contain a polymerizable monomer (crosslinking agent) having two or more polymerizable double bonds in addition to the monomer component.
  • crosslinking agent polymerizable monomer having two or more polymerizable double bonds in addition to the monomer component.
  • Polymerization using a cross-linking agent is preferable because the strength of the outer shell constituting the hollow particles is increased, and the bubble breakage of the hollow particles in the kneading step can be more effectively suppressed.
  • the crosslinking agent is not particularly limited.
  • aromatic divinyl compounds such as divinylbenzene and divinylnaphthalene, allyl methacrylate, triacryl formal, triallyl isocyanate, ethylene glycol di (meth) acrylate, diethylene glycol di (meth) ) Acrylate, triethylene glycol di (meth) acrylate, 1,4-butanediol di (meth) acrylate, 1,9-nonanediol di (meth) acrylate, 1,10-decanediol di (meth) acrylate, PEG # 200 di (meth) acrylate, PEG # 400 di (meth) acrylate, PEG # 600 di (meth) acrylate, neopentyl glycol di (meth) acrylate, 1,6-hexanediol di (meth) acrylate, trime Roll propane tri (meth) acrylate, EO-modified trimethylolprop
  • the weight ratio of the crosslinking agent in the polymerizable component is not particularly limited and may be 0% by weight. However, in consideration of adjustment of expansion performance, solvent resistance, improvement of foaming agent retention performance, etc., preferably 0.01% To 5% by weight, more preferably 0.05 to 3% by weight, still more preferably 0.1 to 1.5% by weight, and particularly preferably 0.3 to 1% by weight.
  • the foaming agent is not particularly limited as long as it is a substance that is vaporized by heating.
  • propane for example, propane, (iso) butane, (iso) pentane, (iso) hexane, (iso) heptane, (iso) octane, ( Hydrocarbons having 3 to 13 carbon atoms such as (iso) nonane, (iso) decane, (iso) undecane, (iso) dodecane, (iso) tridecane; (iso) hexadecane, (iso) eicosane and the like having more than 13 carbon atoms Hydrocarbons of 20 or less; pseudocumene, petroleum ether, hydrocarbons such as petroleum fractions such as normal paraffin and isoparaffin having an initial boiling point of 150 to 260 ° C and / or a distillation range of 70 to 360 ° C; their halides; hydro Fluorine-containing compounds such as fluoroethers;
  • foaming agents may be used alone or in combination of two or more.
  • the foaming agent may be linear, branched or alicyclic, and is preferably aliphatic.
  • the weight ratio of the foaming agent in the entire oily mixture is not particularly limited, but is preferably 5 to 30% by weight, more preferably 8 to 25% by weight, and further preferably 12 to 23% by weight. When the weight ratio is less than 5% by weight, the effect of the foaming agent may not be obtained. On the other hand, when the weight ratio exceeds 30% by weight, the thickness of the outer shell of the heat-expandable microsphere becomes thin, so that high expansion performance may not be obtained.
  • the blowing agent preferably contains a hydrocarbon having 4 or more carbon atoms, and more preferably contains a hydrocarbon having 5 or more carbon atoms.
  • hydrocarbons having 5 to 8 carbon atoms is particularly preferable because hollow particles can be produced efficiently. If it is a hydrocarbon having less than 4 carbon atoms, leakage of the blowing agent tends to occur, and as a result, the hollow particles may not have excellent pressure resistance.
  • the weight ratio of the hydrocarbon having 5 or more carbon atoms to the total blowing agent is preferably 35% by weight or more, more preferably 50% by weight or more, and particularly preferably 70% by weight or more.
  • the polymerizable component is preferably polymerized in the presence of a polymerization initiator, and the oily mixture preferably contains a polymerization initiator.
  • a polymerization initiator A peroxide, an azo compound, etc. can be mentioned.
  • peroxides examples include diisopropyl peroxydicarbonate, di-sec-butyl peroxydicarbonate, di-2-ethylhexyl peroxydicarbonate, di-2-octyl peroxydicarbonate, and dibenzyl peroxydicarbonate.
  • Peroxydicarbonates such as t-butyl peroxypivalate, t-hexyl peroxypivalate, 1-cyclohexyl-1-methylethylperoxyneodecanoate, t-butylperoxy 3,5,5-trimethyl Peroxyesters such as hexanoate; isobutyryl peroxide, 3,5,5-trimethylhexanoyl peroxide, octanoyl peroxide, caproyl peroxide, stearoyl peroxide, lauroyl peroxide, Diacyl peroxides such as emissions benzoyl peroxide and the like.
  • azo compound examples include 2,2′-azobis (4-methoxy-2,4-dimethylvaleronitrile), 2,2′-azobisisobutyronitrile, 2,2′-azobis (2,4- Dimethylvaleronitrile), 2,2'-azobis (2-methylpropionate), 2,2'-azobis (2-methylbutyronitrile), and the like.
  • polymerization initiators may be used alone or in combination of two or more.
  • an oil-soluble polymerization initiator soluble in the monomer component is preferable.
  • the amount of the polymerization initiator is not particularly limited, but is preferably 0.3 to 8.0 parts by weight with respect to 100 parts by weight of the polymerizable component.
  • the oily mixture may further contain a chain transfer agent and the like.
  • the aqueous dispersion medium is a medium mainly composed of water such as ion-exchanged water in which the oily mixture is dispersed, and may further contain an alcohol such as methanol, ethanol or propanol, or a hydrophilic organic solvent such as acetone. Good.
  • the hydrophilicity in the present invention means that it can be arbitrarily mixed with water.
  • the amount of the aqueous dispersion medium to be used is not particularly limited, but it is preferable to use 100 to 1000 parts by weight of the aqueous dispersion medium with respect to 100 parts by weight of the polymerizable component.
  • the aqueous dispersion medium may further contain an electrolyte.
  • the electrolyte include sodium chloride, magnesium chloride, calcium chloride, sodium sulfate, magnesium sulfate, ammonium sulfate, and sodium carbonate. These electrolytes may be used alone or in combination of two or more.
  • the content of the electrolyte is not particularly limited, but it is preferably 0 to 50 parts by weight with respect to 100 parts by weight of the aqueous dispersion medium.
  • the aqueous dispersion medium is a polyalkyleneimine having a molecular weight of 1000 or more having at least one structure in which an alkyl group substituted with a hydrophilic functional group selected from a carboxylic acid (salt) group and a phosphonic acid (salt) group is bonded to a nitrogen atom
  • Water-soluble 1,1-substituted compounds having a structure in which a hydrophilic functional group selected from a hydroxyl group, a carboxylic acid (salt) group and a phosphonic acid (salt) group and a hetero atom are bonded to the same carbon atom, At least one selected from potassium chromate, alkali metal nitrite, metal (III) halide, boric acid, water-soluble ascorbic acids, water-soluble polyphenols, water-soluble vitamin Bs and water-soluble phosphonic acids (salts)
  • the water-soluble compound may be contained.
  • the water solubility in this invention means the state which melt
  • the amount of the water-soluble compound contained in the aqueous dispersion medium is not particularly limited, but is preferably 0.0001 to 1.0 part by weight, more preferably 0.0003 to 100 parts by weight with respect to 100 parts by weight of the polymerizable component. 0.1 parts by weight, more preferably 0.001 to 0.05 parts by weight. If the amount of the water-soluble compound is too small, the effect of the water-soluble compound may not be sufficiently obtained. Moreover, when there is too much quantity of a water-soluble compound, a polymerization rate may fall or the residual amount of the polymeric component which is a raw material may increase.
  • the aqueous dispersion medium may contain a dispersion stabilizer and a dispersion stabilization auxiliary agent in addition to the electrolyte and the water-soluble compound.
  • the dispersion stabilizer is not particularly limited.
  • These dispersion stabilizers may be used alone or in combination of two or more.
  • the amount of the dispersion stabilizer is preferably 0.1 to 20 parts by weight, more preferably 0.5 to 10 parts by weight, particularly preferably 0.7 to 7 parts by weight, based on 100 parts by weight of the polymerizable component. Most preferred is 1 to 5 parts by weight.
  • the dispersion stabilizing aid is not particularly limited, and examples thereof include a polymer type dispersion stabilizing aid, a cationic surfactant, an anionic surfactant, an amphoteric surfactant, and a nonionic surfactant. Mention may be made of activators. These dispersion stabilizing aids may be used alone or in combination of two or more, and are appropriately selected in consideration of the particle diameter of the resulting heat-expandable microspheres, dispersion stability during polymerization, and the like.
  • polymer type dispersion stabilizing aid examples include, for example, a condensation product of diethanolamine and an aliphatic dicarboxylic acid, gelatin, polyvinyl pyrrolidone, methyl cellulose, polyethylene oxide, polyvinyl alcohol and the like.
  • the amount of the dispersion stabilizing auxiliary is not particularly limited, but is preferably 0.0001 to 5 parts by weight, more preferably 0.0003 to 2 parts by weight with respect to 100 parts by weight of the polymerizable component.
  • the aqueous dispersion medium is prepared by, for example, blending an electrolyte, a water-soluble compound, a dispersion stabilizer, a dispersion stabilization auxiliary agent, and the like with water such as ion exchange water as necessary.
  • the pH of the aqueous dispersion medium at the time of polymerization is appropriately determined depending on the type of water-soluble compound, dispersion stabilizer, and dispersion stabilization aid.
  • the pH of the aqueous dispersion medium during polymerization is preferably 2 to 7, more preferably 2.2 to 6, still more preferably 2.3 to 4, and particularly preferably 2.5. ⁇ 3.5.
  • the oily mixture is suspended and dispersed in an aqueous dispersion medium so that spherical oil droplets having a predetermined particle diameter are prepared.
  • a method for suspending and dispersing the oily mixture for example, a method of stirring with a homomixer (for example, manufactured by Primix Co., Ltd.) or the like, or a static dispersion device such as a static mixer (for example, manufactured by Noritake Engineering Co., Ltd.) is used. Examples thereof include general dispersion methods such as a method, a membrane emulsification method, and an ultrasonic dispersion method.
  • suspension polymerization is started by heating the dispersion in which the oily mixture is dispersed as spherical oil droplets in the aqueous dispersion medium.
  • the polymerization temperature is freely set depending on the kind of the polymerization initiator, but is preferably 30 to 100 ° C., more preferably 40 to 90 ° C., particularly preferably 45 to 85 ° C., and most preferably 50 to 80 ° C. Be controlled.
  • the time for maintaining the reaction temperature is preferably about 0.1 to 20 hours.
  • the initial polymerization pressure is not particularly limited, but is 0 to 5.0 MPa, more preferably 0.1 to 3.0 MPa in terms of gauge pressure.
  • the average particle diameter D50 of the thermally expandable microspheres obtained by the polymerization step is not particularly limited, but is preferably 1 to 60 ⁇ m, more preferably 3 to 50 ⁇ m, still more preferably 5 to 40 ⁇ m, particularly preferably 8 to 30 ⁇ m. Most preferably, it is 10 to 25 ⁇ m.
  • the average particle diameter D50 of the heat-expandable microsphere is smaller than 1 ⁇ m, the expansion performance of the heat-expandable microsphere is low, and the target hollow particle may not be obtained.
  • the average particle diameter D50 of the heat-expandable microsphere is larger than 60 ⁇ m, the average particle diameter of the hollow particles obtained by heating and expanding the heat-expandable microsphere is increased, and the surface property of the rubber product may be deteriorated. .
  • the coefficient of variation CV of the particle size distribution of the thermally expandable microspheres obtained by the polymerization process is not particularly limited, but is preferably 35% or less, more preferably 30% or less, and particularly preferably 25% or less.
  • the variation coefficient CV is calculated by the following calculation formulas (2) and (3).
  • the expansion start temperature (T s1 ) of the thermally expandable microspheres obtained by the polymerization process is not particularly limited, but is preferably 80 to 250 ° C, more preferably 100 to 240 ° C, and still more preferably 110 to 230 ° C. Particularly preferred is 120 to 220 ° C, and most preferred is 130 to 210 ° C.
  • the expansion start temperature (T s1 ) of the heat-expandable microspheres is less than 80 ° C., some of the hollow particles obtained by heating and expanding the heat-expandable microspheres expand in the process until the rubber product is molded. As a result, the dimensional stability of the rubber product may deteriorate.
  • the expansion start temperature (T s1 ) of the thermally expandable microspheres is more than 250 ° C., the heat resistance may be too high, and it may be difficult to produce hollow particles.
  • the maximum expansion temperature (T max1 ) of the heat-expandable microspheres obtained by the polymerization step is not particularly limited, but is preferably 110 to 350 ° C, more preferably 130 to 330 ° C, still more preferably 150 to 300 ° C, Particularly preferred is 160 to 270 ° C., and most preferred is 170 to 230 ° C.
  • T max1 maximum expansion temperature of the heat-expandable microspheres
  • the maximum expansion temperature (T max1 ) of the heat-expandable microspheres is less than 110 ° C., the hollow particles obtained by heating and expanding the heat-expandable microspheres shrink in volume in the process until the rubber product is manufactured. However, the weight reduction effect may not be obtained, and the dimensional stability of the rubber product may be deteriorated.
  • the maximum expansion temperature (T max1 ) of the thermally expandable microspheres exceeds 350 ° C., the heat resistance is too high, and it may be difficult to produce hollow particles.
  • the entrapment ratio (C 1 ) of the thermally expandable microspheres obtained by the polymerization step is defined as the percentage of the weight of the foaming agent encapsulated in the thermally expandable microspheres relative to the weight of the thermally expandable microspheres.
  • the encapsulating rate of the foaming agent of the heat-expandable microsphere is not particularly limited, but is preferably 5 to 30% by weight, more preferably 8 to 25% by weight, and further preferably 12 to 23% by weight. If the encapsulation rate is less than 5% by weight, the effect of the foaming agent may not be obtained. On the other hand, when the encapsulation rate exceeds 30% by weight, the thickness of the outer shell of the heat-expandable microsphere becomes thin, so that high expansion performance may not be obtained.
  • the expansion step refers to a step (2) in which the thermally expandable microspheres obtained in the step (1) are heated and expanded to obtain hollow particles.
  • the expansion step is not particularly limited as long as it is a step for thermally expanding the thermally expandable microspheres, and any of the dry heating expansion method and the wet heating expansion method may be used. Is preferably a dry heat expansion method.
  • the dry heating expansion method include the method described in JP-A-2006-213930, particularly the internal injection method.
  • As another dry heating expansion method there is a method described in JP-A-2006-96963.
  • a wet heating expansion method there is a method described in JP-A-62-201231.
  • the temperature at which the thermally expandable microspheres are heated and expanded is preferably 100 to 450 ° C.
  • Method for producing hollow particle a1 As a method for producing the hollow particles a1 by the dry heating expansion method, for example, the gas fluid containing the thermally expandable microspheres obtained in the step (1) is provided with a dispersion nozzle at the outlet and installed inside the hot air flow.
  • the manufacturing method includes a step of dispersing (dispersing step) and a step of expanding the heated thermally expandable microspheres by heating to a temperature higher than the expansion start temperature in the hot air stream (expansion step).
  • the hollow particles a1 having an expansion capacity factor of 20 to 80% can be produced by appropriately changing the production conditions.
  • Examples of the method for producing the hollow particles a2 include the step (1) for producing thermally expandable microspheres, the step of mixing the obtained thermally expandable microspheres and fine particles (mixing step), and the mixing step.
  • the mixture obtained in step (b) is heated to a temperature above the softening point of the thermoplastic resin constituting the outer shell of the thermally expandable microspheres to expand the thermally expandable microspheres (in step (2) above).
  • a process for attaching the fine particles to the outer surface of the outer shell attachment process.
  • the mixing step is a step of mixing thermally expandable microspheres and fine particles.
  • the weight ratio of fine particles to thermally expandable microspheres (fine particles / thermally expandable microspheres) in the mixing step is not particularly limited, but is preferably 90/10 to 60/40, more preferably 85/15 to 65. / 35, particularly preferably 80/20 to 70/30.
  • the fine particles / thermally expandable microspheres (weight ratio) is larger than 90/10, the true specific gravity of the hollow particles a2 may increase, and the low specific gravity effect may decrease.
  • the fine particles / thermally expandable microspheres (weight ratio) is smaller than 60/40, the true specific gravity of the hollow particles a2 is lowered, and handling such as dusting may be deteriorated.
  • the apparatus can carry out using the apparatus provided with the very simple mechanism, such as a container and a stirring blade.
  • the powder mixer include a powder mixer that can perform rocking stirring or stirring, such as a ribbon mixer and a vertical screw mixer.
  • the adhering step is a step of heating the mixture containing the thermally expandable microspheres and fine particles obtained in the mixing step to a temperature above the softening point of the thermoplastic resin constituting the outer shell of the thermally expandable microsphere. is there. In the attaching step, the thermally expandable microspheres are expanded and the fine particles are attached to the outer surface of the outer shell.
  • Heating may be performed using a general contact heat transfer type or direct heating type mixed drying apparatus.
  • the function of the mixing type drying apparatus is not particularly limited, but it is preferable to be able to adjust the temperature and disperse and mix the raw materials, and optionally equipped with a decompression device and a cooling device for speeding up drying.
  • a Ladige mixer made by Matsubo Co., Ltd.
  • solid air Hosokawa Micron Co., Ltd.
  • the heating temperature condition depends on the type of thermally expandable microsphere, it is preferable to set the optimum expansion temperature, preferably 100 to 400 ° C., more preferably 120 to 350 ° C., still more preferably 140 to 320 ° C., Particularly preferred is 150 to 280 ° C, and most preferred is 160 to 250 ° C.
  • the hollow particles a2 having an expansion capacity factor of 20 to 80% can be produced by appropriately changing the expansion conditions.
  • the hollow particle a2 is composed of fine particles attached to the outer surface of the hollow particle main body and its outer shell.
  • the term “adhesion” used herein may be a state 4 in which fine particles (4 and 5) are simply adsorbed on the outer surface of the outer shell 2, and the thermoplastic resin constituting the outer shell near the outer surface is softened by heating. It means that it may be in a state 5 where it melts and fine particles sink into the outer surface of the outer shell and is fixed.
  • the particle shape of the fine particles may be indefinite or spherical. It is preferable that the hollow particles are further composed of fine particles adhering to the outer surface of the outer shell because of excellent dispersibility when kneaded into the base rubber.
  • the average particle diameter of the fine particles is preferably 0.001 to 30 ⁇ m, more preferably 0.005 to 25 ⁇ m, and still more preferably 0.01 to 10 ⁇ m. When the average particle diameter of the fine particles is within this range, the mixing property with the thermally expandable microspheres becomes good when the hollow particles a2 are produced.
  • the ratio of the average particle size of the fine particles to the average particle size of the hollow particles a2 is preferably 1 or less, more preferably 0. It is 8 or less, more preferably 0.6 or less, particularly preferably 0.4 or less, and most preferably 0.2 or less.
  • the average particle diameter of the fine particles referred to here is the particle diameter of the particles measured by a laser diffraction method. If the particle size of the fine particles is on the order of micron, it indicates primary particles, but nano-order fine particles are often agglomerated and act as aggregates in the order of micron, so the aggregated secondary particles are regarded as one unit. The average particle size was calculated.
  • the fine particles can be used as the fine particles, and any of inorganic materials and organic materials may be used.
  • the shape of the fine particle main body include a spherical shape, a needle shape, and a plate shape.
  • the inorganic material constituting the fine particles is not particularly limited, for example, wollastonite, sericite, kaolin, mica, clay, talc, bentonite, alumina silicate, pyrophyllite, montmorillonite, calcium silicate, calcium carbonate, magnesium carbonate, Dolomite, calcium sulfate, barium sulfate, glass flake, boron nitride, silicon carbide, silica, alumina, mica, titanium dioxide, zinc oxide, magnesium oxide, zinc oxide, hydrosartite, carbon black, molybdenum disulfide, tungsten disulfide, Examples thereof include ceramic beads, glass beads, crystal beads, and glass microballoons.
  • the organic substance constituting the fine particles is not particularly limited.
  • the inorganic and organic substances constituting the fine particles may be treated with a surface treatment agent such as a silane coupling agent, paraffin wax, fatty acid, resin acid, urethane compound, fatty acid ester, or may be un
  • the true specific gravity of the hollow particles a2 is not particularly limited, but is preferably 0.05 to 0.70, more preferably 0.07 to 0.55, still more preferably 0.09 to 0.45, particularly Preferably it is 0.1 to 0.35, most preferably 0.1 to 0.3.
  • the true specific gravity of the hollow particles a2 is less than 0.05, the shear resistance is low, so that in the kneading step, some of the hollow particles a2 may break, and the pressure resistance is low. Since the hollow particles a2 are recessed with respect to the external pressure applied when molding the rubber composition for vulcanization molding, the vulcanization of the rubber proceeds while the hollow particles a2 remain recessed.
  • the weight ratio of the fine particles to the hollow particles a2 is not particularly limited, but is preferably 90% by weight or less, more preferably 85% by weight or less, and further preferably 80% by weight or less. When the weight ratio is more than 90% by weight, when the rubber composition for vulcanization molding is prepared using the hollow particles a2, the amount added is increased, which may be uneconomical. A preferred lower limit of the weight ratio is 60% by weight.
  • Hollow particles a3 and a4 can be produced respectively by wetting the hollow particles a1 and a2 obtained by the above production method with a liquid organic compound (wetting step). It is preferable that the hollow particles are moistened with a liquid organic compound because dust generation is prevented and dispersibility when kneaded into the base rubber component is improved.
  • the liquid organic compound used in the wetting step is not particularly limited. Basically, (i) the liquid organic compound has a boiling point higher than the vaporization temperature of the foaming agent, and (ii) the liquid organic compound. However, it is preferable to satisfy the two requirements of not dissolving or swelling the thermoplastic resin constituting the outer shell portion of the hollow particles.
  • the boiling point of the liquid organic compound is preferably 80 ° C. to 270 ° C., more preferably 90 ° C. to 260 ° C., particularly preferably. 100 ° C to 250 ° C.
  • the solvent resistance of the thermoplastic resin constituting the outer shell portion is improved by using thermally expandable microspheres produced by using a crosslinking agent together as a raw material in the polymerization step. Therefore, the degree of freedom in selecting the liquid organic compound is improved.
  • the type of the liquid organic compound is not particularly limited, and for example, a plasticizer such as dibutyl phthalate, diisooctyl phthalate, diisononyl phthalate, dioctyl adipate, tricresyl phosphate, triethyl citrate, acetyl tributyl citrate, octyl alcohol; Examples thereof include monomers such as dicyclopentadiene and styrene.
  • liquid organic compounds other than the above include nonionic surfactants, alkylene glycols, polyalkylene glycols, glycerin, process oils, silicone oils, liquid paraffin, naphthenic oils, aromatic oils, fats and the like. Can be mentioned. These liquid organic compounds may be used as a mixture of two or more.
  • the mixing ratio between the hollow particles a1 or a2 and the liquid organic compound is not particularly limited, and a mixing ratio at which the dust generation of the hollow particles is not noticeable is preferable.
  • the blending amount of the liquid organic compound is 20 to 5000 parts by weight, more preferably 100 to 3000 parts by weight with respect to 100 parts by weight of the hollow particles a1. Also in the case of the hollow particles a2, it is preferable to use the same amount of the liquid organic compound as described above with respect to 100 parts by weight of the hollow particles assumed to have completely removed the attached fine particles.
  • the amount of the liquid organic compound is less than 20 parts by weight, dust generation of the hollow particles is conspicuous, which is not preferable.
  • the blending amount of the liquid organic compound exceeds 5000 parts by weight, the ratio of the liquid organic compound and the hollow particles becomes partially non-uniform due to the presence of the extra liquid organic compound.
  • the wetting step is not particularly limited as long as the hollow particles a1 or a2 can be wetted with the liquid organic compound, and examples thereof include a method of shaking or stirring the hollow particles a1 or a2 together with the liquid organic compound.
  • the rocking or stirring can be performed using a general powder mixer, for example, a ribbon mixer, a counter-shaft rotor mixer, or the like.
  • After adding the liquid organic compound to the hollow particles it is shaken or stirred until it can be uniformly wetted.
  • samples are taken from a plurality of parts in the humidifier, and the true specific gravity of each sample 0.5 g to 0.8 g is measured by the liquid replacement method. Can be done.
  • the true specific gravity of the hollow particles a3 and a4 is not particularly limited, but is usually 0.05 to 1.0.
  • the hollow particles a can be produced by the above-described method, and they are all obtained through a common process in which thermally expandable microspheres are heated and expanded and then cooled to room temperature. However, the volume of the foaming agent is reduced during the cooling, the internal pressure and the external pressure of the hollow particles are not balanced, and the shape may be distorted or weak against external pressure.
  • the hollow particle a is used in a rubber composition for vulcanization molding, the hollow particle may be deformed to deteriorate the dimensional stability in the kneading step, or the hollow particle may be crushed or ruptured. As a result, the intended weight reduction of the rubber product may not be achieved.
  • the aging step refers to a step in which the hollow particles a are obtained by aging the hollow particles a in the temperature range of 1 to 50 ° C. for 3 days or more. It is preferable for the hollow particles to be aged because resistance to external pressure is improved and the hollow particles are more difficult to break in the kneading step.
  • aging means storing a substance for a certain period of time under appropriate conditions in order to obtain the necessary properties of the substance. As described above, in the hollow particles a, the volume of the foaming agent is reduced during cooling, the internal pressure and the external pressure of the hollow particles are not balanced, and the hollow particles a are distorted or weak against external pressure. Sometimes.
  • aging means to balance the internal pressure and the external pressure of the hollow particles a and to improve the resistance to the external pressure.
  • the temperature of the hollow particles a is in the range of 1 to 50 ° C. It means storing for 3 days or more.
  • the aging temperature of the hollow particles a is not particularly limited, but is preferably in the range of 1 to 50 ° C., more preferably 2 to 45 ° C., further preferably 3 to 40 ° C., particularly preferably 4 to 35 ° C. Preferably, it is 5 to 30 ° C.
  • the aging temperature is lower than 1 ° C., the hollow particles are not sufficiently restored, and the hollow particles may be deformed, crushed or ruptured due to external factors.
  • the aging temperature exceeds 50 ° C., the foaming agent is gradually released, and the hollow particles may be deformed or crushed due to external factors.
  • the aging period of the hollow particles a is not particularly limited, but is preferably 3 days or more, more preferably 5 days or more, further preferably 1 week or more, particularly preferably 2 weeks or more, and most preferably 4 weeks or more. is there. When the aging period is less than 3 days, the aging effect may not be sufficiently obtained.
  • the upper limit of the aging period is not particularly limited as long as the effect of aging is exhibited, but the period is about 8 weeks. After aging, it can be further stored for a period during which the quality of the aged hollow particles can be maintained.
  • the hollow particles a1 obtained by the dry heating expansion method are powders and are aged in the powder state. Similarly, the hollow particles a2 are aged in a powder state. If ripening is carried out in a sealed state with too few voids other than hollow particles, ripening may not proceed well even at a predetermined temperature and for a predetermined time.
  • the base rubber is an essential component of the rubber composition for vulcanization molding of the present invention.
  • the base rubber has a Mooney viscosity ML (1 + 4) measured at 100 ° C. according to JIS K6300 (hereinafter sometimes abbreviated as “Mooney viscosity”) of 5 to 90, preferably 15 to 85. 25 to 80 is more preferable, 35 to 75 is more preferable, and 45 to 70 is particularly preferable.
  • Mooney viscosity measured at 100 ° C. according to JIS K6300 (hereinafter sometimes abbreviated as “Mooney viscosity”) of 5 to 90, preferably 15 to 85. 25 to 80 is more preferable, 35 to 75 is more preferable, and 45 to 70 is particularly preferable.
  • the expansion power factor of the hollow particles used in the rubber composition is in a specific range, and at the same time, the Mooney viscosity of the base rubber is in the specific range, so that the dimensional stability is excellent.
  • the Mooney viscosity of the base rubber is more than 90, the hollow particles break up when the hollow particles and the base rubber are kneaded, so that the weight reduction expected at the beginning cannot be achieved.
  • the lower limit of the Mooney viscosity of the base rubber is not particularly limited, but if the Mooney viscosity of the base rubber is less than 5, the resulting rubber product has a tensile strength, elongation, and permanent compression. The mechanical properties such as strain do not reach a practically satisfactory level.
  • the Mooney viscosities of the base rubbers may be the same or different.
  • the Mooney viscosity may be in the range of 5 to 90.
  • the base rubber is not particularly limited.
  • natural rubber isoprene rubber, butadiene rubber, styrene butadiene rubber, chloroprene rubber, acrylonitrile butadiene rubber, ethylene- ⁇ -olefin copolymer rubber, ethylene- ⁇ -olefin- Non-conjugated diene copolymer rubber, halogenated ethylene- ⁇ -olefin-non-conjugated diene copolymer rubber, sulfonated ethylene- ⁇ -olefin-non-conjugated diene copolymer rubber, maleated ethylene- ⁇ -olefin-non-conjugated Diene copolymer rubber, butyl rubber, isobutylene isoprene rubber, nitrile rubber, hydrogenated nitrile rubber, urethane rubber, silicone rubber, chlorosulfonated polyethylene, chlorinated polyethylene, acrylic rubber, epichlorohydrin rubber, fluor
  • the base rubber is ethylene- ⁇ -olefin-nonconjugated diene copolymer rubber, butadiene rubber, styrene butadiene rubber, natural rubber, isoprene rubber, nitrile rubber, hydrogenated nitrile rubber, butyl rubber, fluoro rubber, At least one selected from silicone rubber, acrylonitrile butadiene rubber, chloroprene rubber, acrylic rubber, chlorosulfonated polyethylene rubber, chlorinated polyethylene rubber, urethane rubber, isobutylene isoprene rubber, polysulfide rubber, propylene oxide rubber and epichlorohydrin rubber Preferably, it contains at least one selected from ethylene- ⁇ -olefin-nonconjugated diene copolymer rubber, butadiene rubber, styrene butadiene rubber, natural rubber, isoprene rubber and acrylic rubber.
  • the weight ratio of the ethylene- ⁇ -olefin-nonconjugated diene copolymer rubber in the whole base rubber is not particularly limited, but is preferably 50% by weight or more, more preferably 70% by weight or more, More preferably, it is 90% by weight or more.
  • a preferable upper limit of the weight ratio of the ethylene- ⁇ -olefin-nonconjugated diene copolymer rubber to the whole base rubber is 100% by weight.
  • the ethylene- ⁇ -olefin-nonconjugated diene copolymer rubber is a random copolymer of ethylene, ⁇ -olefin, and nonconjugated diene.
  • ⁇ -olefins include propylene, 1-butene, 1-pentene, 3-methyl-1-pentene, 4-methyl-1-pentene, 1-hexene, 1-heptene, 1-octene, 1-nonene, 1-nonene, Decene, 1-undecene, 1-dodecene and the like can be mentioned.
  • propylene, 1-hexene and 1-octene are preferable, and propylene is particularly preferable.
  • ⁇ -olefins can be used alone or in combination of two or more.
  • the molar ratio of ethylene to ⁇ -olefin is not particularly limited, but is preferably 40/60 to 95/5, more preferably 50/50 to 85/15, still more preferably 60/40 to 80/20.
  • Non-conjugated dienes include 1,4-hexadiene, 3-methyl-1,4-hexadiene, 1,7-octadiene, 1,9-decadiene, 5-ethylidene-2-norbornene, 5-isopropylidene-2-norbornene , 5-isobutenyl-2-norbornene, cyclopentadiene, dicyclopentadiene, norbornadiene and the like. Among these, 5-ethylidene-2-norbornene and dicyclopentadiene are preferable. These non-conjugated dienes can be used alone or in combination of two or more.
  • the iodine value of the base rubber is not particularly limited, but is preferably 5 to 50 (g / 100 g), more preferably 10 to 40, and further preferably 15 to 30.
  • a rubber composition having a high crosslinking efficiency can be obtained, and a rubber composition capable of providing a vulcanized rubber product having excellent resistance to compression set and excellent environmental degradation resistance. A thing is obtained.
  • the rubber composition for vulcanization molding of the present invention contains hollow particles and a base rubber.
  • the weight ratio of the hollow particles in the rubber composition for vulcanization molding is not particularly limited, but is preferably 0.1 to 30% by weight, more preferably 0.3 to 20% by weight, and still more preferably 0.6. -15% by weight, particularly preferably 0.8-10% by weight.
  • the weight ratio means the ratio of the weight of the hollow particles alone excluding the fine particles and / or the liquid organic compound to the total weight of the rubber composition for vulcanization molding. .
  • the weight ratio is less than 0.1% by weight, a sufficient lightening effect due to the addition of the hollow particles may not be obtained.
  • the weight ratio of the base rubber in the rubber composition for vulcanization molding is not particularly limited, but is preferably 10 to 95% by weight, more preferably 20 to 90% by weight, still more preferably 30 to 75% by weight, Particularly preferred is 35 to 60% by weight.
  • vulcanization molding can provide a rubber product that is effectively reduced in weight without impairing the mechanical properties (tensile strength, compression set), wear resistance, etc. of the base rubber. It can be used as a rubber composition.
  • the true specific gravity of the rubber composition for vulcanization molding of the present invention is not particularly limited, but is preferably 0.5 to 1.3, more preferably 0.6 to 1.2, and 0.7 to 1.1 is more preferable.
  • the rubber composition for vulcanization molding according to the present invention comprises, as necessary, conventionally known reinforcing agents, fillers, vulcanization / crosslinking agents, vulcanization accelerators, vulcanization accelerators, softeners, processing assistants, You may contain additives, such as anti-aging agent, a ultraviolet absorber, a foaming agent, a foaming adjuvant, a lubricant, a pigment, a coloring agent, a dispersing agent, a flame retardant, in the range which does not impair the objective of this invention.
  • the reinforcing agent has an effect of enhancing mechanical properties such as tensile strength, tear strength, and wear resistance of the vulcanized rubber.
  • reinforcing agents include carbon blacks such as SRF, GPF, FEF, HAF, ISAF, SAF, FT, and MT, and those carbon blacks that have been surface-treated with a silane coupling agent. , Finely divided silicic acid, silica and the like. These reinforcing agents can be used alone or in combination of two or more.
  • the compounding amount of the reinforcing agent is not particularly limited, and is usually less than 230 parts by weight with respect to 100 parts by weight of the base rubber.
  • inorganic fillers such as calcium carbonate, light calcium carbonate, heavy calcium carbonate, magnesium carbonate, talc, clay, glass beads, glass balloon; high styrene resin, coumarone indene resin, phenol resin, lignin, modified Organic fillers such as melamine resins and petroleum resins can be mentioned, and inorganic fillers are particularly preferably used.
  • the rubber composition for vulcanization molding contains a glass balloon as a filler, it is preferable because it is excellent in dimensional stability and at the same time a light weight reduction effect is obtained.
  • These fillers can be used alone or in combination of two or more.
  • the blending amount of the filler is not particularly limited, and is usually 30 to 200 parts by weight with respect to 100 parts by weight of the base rubber.
  • sulfur such as powdered sulfur, precipitated sulfur, colloidal sulfur and insoluble sulfur
  • inorganic vulcanizing agents such as sulfur chloride, selenium and tellurium
  • morpholine disulfide alkylphenol disulfides, thiuram disulfides, dithiocarbamic acid
  • Sulfur-containing organic compounds such as salts; 1,1-di-t-butylperoxy-3,3,5-trimethylcyclohexane, di-t-butyl peroxide, dicumyl peroxide, t-butylcumyl peroxide, 2,5- And organic peroxides such as dimethyl-2,5-di (t-butylperoxy) hexane and 1,3-bis- (t-butylperoxy-isopropyl) benzene.
  • vulcanization / crosslinking agents can be used alone or in combination.
  • the blending amount of the vulcanizing / crosslinking agent is appropriately selected according to the type, but is usually 0.1 to 10 parts by weight, preferably 0.5 to 5 parts by weight with respect to 100 parts by weight of the base rubber. Range.
  • a vulcanization accelerator and a vulcanization acceleration auxiliary can be used together as necessary.
  • vulcanization accelerator examples include aldehyde ammonias such as hexamethylenetetramine; guanidines such as diphenylguanidine, di (o-tolyl) guanidine and o-tolulupiguanide; thiocarbanilide, di (o- Thioureas such as (tolyl) thiourea, N, N′-diethylthiourea, dilaurylthiourea; thiazoles such as mercaptobenzothiazole, dibenzothiazole disulfide, N, N′-di (ethylthiocarbamoylthio) benzothiazole; Nt Sulfenamides such as butyl-2-benzothiazylsulfenamide; thiurams such as tetramethylthiuram disulfide, tetraethylthiuram disulfide, tetrabutylthiuram dis
  • vulcanization accelerators can be used alone or in combination of two or more.
  • the blending amount of the vulcanization accelerator is usually in the range of 0.1 to 20 parts by weight, preferably 0.2 to 10 parts by weight with respect to 100 parts by weight of the base rubber.
  • Specific examples of the vulcanization accelerator include metal oxides such as magnesium oxide and zinc white; organic acids (salts) such as stearic acid, oleic acid and zinc stearate; Hana and stearic acid are preferably used.
  • These vulcanization acceleration aids can be used alone or in combination of two or more.
  • the amount of the vulcanization acceleration aid is usually in the range of 0.5 to 20 parts by weight with respect to 100 parts by weight of the base rubber.
  • softeners petroleum-based softeners such as process oil, lubricating oil, paraffin, liquid paraffin, petroleum asphalt and petroleum jelly; coal-tar softeners such as coal tar and coal tar pitch; castor oil, linseed oil, rapeseed oil, Fat oil-based softeners such as coconut oil; tall oil; sub; waxes such as beeswax, carnauba wax and lanolin; fatty acids and fatty acid salts such as ricinoleic acid, palmitic acid, barium stearate, calcium stearate and zinc laurate; petroleum Synthetic polymer materials such as resins, atactic polypropylene and coumarone indene resins; ester plasticizers such as dioctyl phthalate, dioctyl adipate and dioctyl sebacate; carbonate plasticizers such as diisododecyl carbonate; other microcrystalline waxes, Sub (Fact Scan), liquid polybutad
  • higher fatty acids such as ricinoleic acid, stearic acid, palmitic acid, lauric acid; salts of higher fatty acids such as barium stearate, zinc stearate, calcium stearate; ricinoleic acid, stearic acid, palmitic acid, lauric acid And higher fatty acid esters.
  • the anti-aging agent include amine-based, hindered phenol-based and sulfur-based anti-aging agents.
  • foaming agent examples include inorganic foaming agents such as ammonium carbonate, sodium bicarbonate, and anhydrous sodium nitrate; dinitrosopentamethylenetetramine, N, N′-dimethyl-N, N′-dinitrosoterephthalamide, benzenesulfonylhydrazide, p, Examples thereof include organic blowing agents such as p'-oxybis (benzenesulfonylhydrazide), 3,3'-disulfone hydrazide diphenylsulfone, azobisisobutyronitrile, and azobisformamide.
  • a foaming aid may be used in combination with a foaming agent.
  • the foaming auxiliary agent acts to lower the decomposition temperature of the foaming agent, accelerate the decomposition, and make the bubbles uniform.
  • foaming aids include urea, organic acid, and metal salt. These foaming agents and foaming aids can be used alone or in combination of two or more in a range not impairing the object of the present invention, but are preferably not used.
  • Lubricants include hydrocarbons such as liquid paraffin, fatty acids such as stearic acid, fatty acid amides such as stearic acid amide, esters such as butyl stearate, alcohols such as stearyl alcohol, etc., or metal soaps Etc.
  • Inorganic pigments such as titanium dioxide, zinc oxide, ultramarine, bengara, lithopone, lead, cadmium, iron, cobalt, aluminum, hydrochloride, nitrate, etc .; azo pigment, phthalocyanine pigment, quinacridone pigment, quinacridone quinone pigment, dioxazine pigment , Anthrapyrimidine pigment, anthanthrone pigment, indanthrone pigment, flavanthrone pigment, perylene pigment, perinone pigment, diketopyrrolopyrrole pigment, quinonaphthalone pigment, anthraquinone pigment, thioindigo pigment, benzimidazolone pigment, isoindoline pigment, carbon Organic pigments such as black are listed.
  • the method for producing the rubber composition for vulcanization molding of the present invention is not particularly limited.
  • the hollow particles and the base rubber and, if necessary, a reinforcing agent, a filler, a vulcanizing / crosslinking agent, a vulcanizing agent, Additives such as sulfur accelerators, vulcanization accelerators, softeners, processing aids, anti-aging agents, UV absorbers, foaming agents, foaming aids, lubricants, pigments, colorants, dispersants, flame retardants, etc.
  • the blending method and blending order of the hollow particles, base rubber and additives, etc. blended in the rubber composition for vulcanization molding of the present invention are not particularly limited.
  • the hollow particles, the base material using a Banbury mixer etc. examples include a method of adding a vulcanization / crosslinking agent, a vulcanization accelerator and the like using a roll after mixing rubber, a reinforcing agent, a filler, a softening agent, and the like.
  • the method for producing a rubber composition for vulcanization molding comprises an outer shell made of a thermoplastic resin, a foaming agent encapsulated in the outer shell and vaporized by heating, and represented by the formula (1)
  • Step (I) is a step of producing hollow particles having an expansion power factor of 20 to 80%, and the method described in the above [Production method of hollow particles a1] or the like can be used as it is.
  • Step (II) is a step of kneading at least one component selected from the hollow particles and masterbatch obtained in step (I) and a base rubber having a Mooney viscosity of 5 to 90. .
  • this production method it is possible to produce a rubber composition for vulcanization molding that can provide a rubber product that is lightweight, excellent in dimensional stability, and excellent in surface properties.
  • the bubble breaking rate of the hollow particles in the step (II) is not particularly limited, but is preferably 30% or less, more preferably 25% or less, further preferably 20% or less, still more preferably 15% or less, particularly Preferably it is 10% or less, Most preferably, it is 5% or less.
  • a preferable lower limit of the bubble breakage rate of the hollow particles is 0%.
  • the bubble breakage rate of the hollow particles in the step (II) means the ratio of the hollow particles broken in the kneading step of the step (II).
  • the hollow particles used in the rubber composition for vulcanization molding of the present invention have an expansion surplus power factor of 20 to 80%, and the Mooney viscosity of the base rubber is 5 to 90. As a result, the bubble breaking rate of the hollow particles is low as described above. On the other hand, if the bubble breaking rate of the hollow particles exceeds 30%, the rubber product may not be light.
  • the hollow particles of the present invention are hollow particles used when producing a rubber composition for vulcanization molding containing a base rubber, and have a Mooney viscosity of 100 ° C. measured according to JIS K6300 of the base rubber.
  • ML (1 + 4) is 5 to 90, is composed of an outer shell made of a thermoplastic resin, a foaming agent that is contained in the outer shell and vaporizes when heated, and has an expansion capacity factor defined by the formula (1) Is 20 to 80%.
  • the details of the hollow particles of the present invention are as described above.
  • the master batch is defined as a composition containing the hollow particles and a liquid organic compound and / or an organic base material component. Accordingly, the master batch also includes hollow particles a3, a4, A3 and A4 obtained in the wetting step.
  • the liquid organic compound the same compounds as those used in the wetting step can be used.
  • the organic base material component is not particularly limited, but is a base rubber having a Mooney viscosity of 5 to 90 as described above; a thermosetting resin such as an epoxy resin, a phenol resin, an unsaturated polyester resin, or polyurethane; a polyethylene wax; Waxes such as paraffin wax; ethylene-vinyl acetate copolymer (EVA), polyethylene, modified polyethylene, polypropylene, modified polypropylene, modified polyolefin, polyvinyl chloride (PVC), acrylic resin, thermoplastic polyurethane, acrylonitrile-styrene copolymer Copolymer (AS resin), acrylonitrile-butadiene-styrene copolymer (ABS resin), polystyrene (PS), polyamide resin (nylon 6, nylon 66, etc.), modified polyamide, polycarbonate, polyethylene terephthalate (P T), polybutylene terephthalate (PBT), polyacetal (POM), polyphenylene
  • the organic base component is particularly preferably a base rubber having a Mooney viscosity of 5 to 90.
  • the weight ratio of the hollow particles in the master batch is not particularly limited, but is preferably 2 to 60% by weight, more preferably 4 to 55% by weight, still more preferably 6 to 45% by weight, and particularly preferably 8 to 40%. % By weight.
  • the weight ratio means the ratio of the weight of the hollow particles alone excluding the fine particles and / or the liquid organic compound to the total weight of the master batch.
  • the weight ratio is less than 2% by weight, a sufficient lightening effect due to the addition of the master batch may not be obtained.
  • the weight ratio is more than 60% by weight, the mixed state of the hollow particles, the liquid organic compound and / or the organic base material component may be uneven.
  • the weight ratio of the liquid organic compound and / or organic base material component in the master batch is not particularly limited, but when it contains only the liquid organic compound, it is 15 to 98% by weight, more preferably 30 to 95% by weight. When only the base component is included, it is 35 to 90% by weight, more preferably 45 to 80% by weight. When both the liquid organic compound and the organic base component are included, 20 to 98% by weight, more preferably 40 to 40% by weight. 95% by weight.
  • the true specific gravity of the masterbatch is not particularly limited, but is preferably 0.1 to 1.0, more preferably 0.2 to 0.8, and further preferably 0.3 to 0.7. .
  • the shape of the master batch is not particularly limited, and may be any shape such as a lump shape, a sheet shape, and a pellet shape.
  • the master batch is a conventionally known reinforcing agent, filler, vulcanization / crosslinking agent, vulcanization accelerator, vulcanization accelerator auxiliary, It may contain additives such as a softening agent, processing aid, anti-aging agent, ultraviolet absorber, foaming agent, foaming aid, lubricant, pigment, colorant, dispersant, flame retardant. The amount of these additives is appropriately set according to the intended use.
  • the rubber composition for vulcanization molding of the present invention prepared as described above can be used as it is without being vulcanized, but it can exhibit its characteristics most when used as a vulcanized product.
  • the rubber composition for vulcanization molding As a molding method of the rubber composition for vulcanization molding, various molding methods such as extrusion molding, calender roll molding, press molding, injection molding, and transfer molding can be used. In particular, it is preferably formed by press molding, injection molding, or extrusion molding.
  • the rubber composition for vulcanization molding is molded into an intended shape, and can be vulcanized at the same time as molding or by introducing the molding into a vulcanizing tank.
  • the vulcanization method include a method of heating a rubber composition for vulcanization molding including a vulcanization / crosslinking agent.
  • the vulcanization temperature is not particularly limited, but is preferably 110 to 250 ° C, more preferably 120 to 200 ° C, and further preferably 130 to 150 ° C. If the vulcanization temperature is less than 110 ° C, the vulcanization of the rubber composition may not be accelerated. On the other hand, when the vulcanization temperature exceeds 250 ° C., the heat resistance of the hollow particles is insufficient, so that the lightening effect may not be obtained.
  • the vulcanization time is not particularly limited, but is preferably 3 to 80 minutes, more preferably 5 to 40 minutes, and further preferably 10 to 20 minutes. If the vulcanization time is less than 3 minutes, vulcanization of the rubber composition may not be accelerated. On the other hand, when the vulcanization time exceeds 80 minutes, the hollow particles shrink and the lightening effect may not be obtained.
  • vulcanization methods include light, ⁇ -ray and electron beam irradiation methods.
  • a mold may be used, or vulcanization may be performed without using a mold.
  • the molding and vulcanization processes are usually performed continuously.
  • a heating method in the vulcanization tank a heating tank such as hot air, glass bead fluidized bed, UHF (ultra-high frequency electromagnetic wave), steam or the like can be used.
  • the rubber product of the present invention is produced using the rubber composition for vulcanization molding. Since the rubber composition for vulcanization molding of the present invention is excellent in dimensional stability, it is characterized by a small change in true specific gravity before and after vulcanization molding.
  • the ratio of the true specific gravity (d 3 ) of the rubber composition for vulcanization molding before vulcanization (after the kneading step) to the true specific gravity (d 4 ) of the rubber product (rubber molding) after vulcanization molding d 3 / d 4 is not particularly limited, but preferably 0.95 ⁇ (d 3 / d 4 ) ⁇ 1.05, more preferably 0.96 ⁇ (d 3 / d 4 ) ⁇ 1.04, and further preferably Of 0.97 ⁇ (d 3 / d 4 ) ⁇ 1.03, particularly preferably 0.98 ⁇ (d 3 / d 4 ) ⁇ 1.02.
  • the weight ratio of the hollow particles in the rubber product is not particularly limited, but is preferably 0.1 to 30% by weight, more preferably 0.3 to 20% by weight, still more preferably 0.6 to 15% by weight, Particularly preferred is 0.8 to 10% by weight. If the weight ratio is less than 0.1% by weight, the rubber product may not be light. On the other hand, if the weight ratio exceeds 30% by weight, mechanical properties such as tensile strength and compression set of the rubber product may not reach satisfactory levels.
  • the weight ratio of the base rubber in the rubber product is not particularly limited, but is preferably 10 to 95% by weight, more preferably 20 to 90% by weight, still more preferably 30 to 75% by weight, and particularly preferably 35 to 60% by weight. When the weight ratio is within the above range, the rubber product is lightweight and excellent in mechanical properties (tensile strength, compression set), wear resistance, and the like.
  • Rubber products of the present invention are automobiles and various vehicle parts such as hoses and weatherstrips; electric and electronic parts such as electric wires, electric wire joints, sealing materials and gaskets; architectural gaskets, architectural waterproof sheets, and civil engineering Civil engineering and building parts such as water-stop sheets; rolls for office automation equipment such as charging rolls, transfer rolls, developing rolls, paper feed rolls; Rolls; can be suitably used in various fields such as general industrial parts.
  • the rubber product of the present invention is preferably a weather strip, a printing blanket rubber, an automotive water hose, an air hose, a roofing sheet, a wire covering material or a shoe sole.
  • a laser diffraction particle size distribution analyzer (HEROS & RODOS manufactured by SYMPATEC) was used.
  • the dispersion pressure of the dry dispersion unit was 5.0 bar and the degree of vacuum was 5.0 mbar, which was measured by a dry measurement method.
  • As the average particle diameter a D50 value obtained by volume-based measurement was adopted.
  • T s1 expansion start temperature
  • T max1 maximum expansion temperature of thermally expandable microsphere
  • DMA DMA Q800 type, manufactured by TA instruments
  • 0.5 mg of thermally expandable microspheres are placed in an aluminum cup having a diameter of 6.0 mm (inner diameter 5.65 mm) and a depth of 4.8 mm, and an aluminum lid (diameter 5.6 mm, thickness 0) is placed on top of the thermally expandable microsphere layer. .1 mm) to prepare a sample.
  • the sample height was measured in a state where a force of 0.01 N was applied to the sample with a pressurizer from above.
  • the displacement start temperature in the positive direction was defined as the expansion start temperature (T s1 ), and the temperature when the maximum displacement (H max ) was indicated was defined as the maximum expansion temperature (T max1 ).
  • T s2 expansion start temperature
  • T max2 maximum expansion temperature
  • the displacement start temperature in the positive direction was defined as the re-expansion start temperature (T s2 ), and the temperature when the maximum displacement (H max ) was indicated was defined as the maximum re-expansion temperature (T max2 ).
  • the true specific gravity (d) of the composite hollow particles was measured by the following measurement method.
  • the true specific gravity was measured by an immersion method (Archimedes method) using isopropyl alcohol in an atmosphere having an environmental temperature of 25 ° C. and a relative humidity of 50%. Specifically, the volumetric flask with a capacity of 100 cc was emptied and dried, and the weight of the volumetric flask (W B1 ) was weighed.
  • the weight (W B2 ) of the volumetric flask filled with 100 cc of isopropyl alcohol was weighed.
  • the volumetric flask with a capacity of 100 cc was emptied and dried, and the weight of the volumetric flask (W S1 ) was weighed.
  • the weighed volumetric flask was filled with about 50 cc of composite hollow particles, and the weight (W S2 ) of the volumetric flask filled with the composite hollow particles was weighed. Then, the filled measuring flask composite hollow particles were weighed weight after filling exactly the isopropyl alcohol to the meniscus to avoid air bubbles are (W S3).
  • the true specific gravity (d 1 ) of the hollow particles is calculated by the following equation.
  • d 1 X / ⁇ (100 / d) ⁇ (Y / d Y ) ⁇ (Z / d Z ) ⁇
  • X, Y, Z, d , d Y and d Z represent those shown below, respectively.
  • Composite hollow particles are composed of a hollow particle body, fine particles and / or liquid organic compound, and X and The sum of Y and Z is 100. In the case of the hollow particles a1 or A1, the true specific gravity (d) of the composite hollow particles is equal to the true specific gravity (d 1 ) of the hollow particles.
  • the true specific gravity (d 2 ) at the time of maximum re-expansion of the hollow particles was measured by the following measuring method.
  • a flat box having a bottom surface of 12 cm in length, 13 cm in width, and 9 cm in height was made of aluminum foil, and 1.0 g of composite hollow particles were uniformly placed therein, and obtained by measuring the re-expansion start temperature. The temperature is increased by 5 ° C.
  • the true specific gravity of the re-expanded composite hollow particles is measured according to the above measurement method.
  • the one showing the lowest true specific gravity is taken as the true specific gravity (d ′) at the time of maximum re-expansion of the composite hollow particles.
  • the value of the thus obtained true specific gravity at maximum re-expansion of the composite hollow particles (d ') is of the hollow particles The same calculation formula as that used when calculating the true specific gravity (d 1 ) was used.
  • the true specific gravity (d ′) at the time of maximum re-expansion of the composite hollow particles is equal to the true specific gravity (d 2 ) at the time of maximum re-expansion of the hollow particles.
  • TG-DTA (manufactured by Rigaku Corporation, differential type differential thermobalance TG8120) is used as a measuring device.
  • W (g) in an aluminum pan having an outer diameter of 5.2 mm and heating from 25 ° C. to 50 ° C. at a temperature rising rate of 10 ° C./min. was held for 30 minutes to confirm that the weight change was constant, and W 0 (g) was measured. From 50 ° C. to 350 ° C. and heated at a heating rate of 10 ° C.
  • FIG. 2 shows the TG data measurement results of the hollow particles.
  • the foaming agent leakage start temperature (T R ) is shown in FIG.
  • the hollow particles (a2 and A2) to which the fine particles adhered were evaluated by washing the hollow particles (a2 and A2) with HCl or the like and further washing with water, and then the hollow particles to which the fine particles did not adhere.
  • 30 g of the washed hollow particles are dispersed in 900 ml of acetonitrile, then treated with an ultrasonic disperser for 30 minutes, left at room temperature for 3 hours, and then heated and dried at 120 ° C. for 5 hours.
  • the outer shell part of the obtained hollow particles was further dried under reduced pressure for 2 hours with a vacuum pump, and after confirming that there was no mass change, the outer shell part (outer shell) was measured in the same manner as the method for measuring the true specific gravity of the hollow particles.
  • the true specific gravity d p of the thermoplastic resin constituting the part is measured.
  • the hollow particles (a2 and A2) to which the fine particles adhered, as a pretreatment were evaluated by washing the hollow particles (a2 and A2) with HCl or the like and further washing with water, and then evaluating the hollow particles not adhering the fine particles.
  • Expansion power factor (%) (1 ⁇ d 2 / d 1 ) ⁇ 100 d 2 : True specific gravity at the maximum re-expansion at the maximum re-expansion temperature of the hollow particles d 1 : True specific gravity before the re-expansion of the hollow particles
  • True specific gravity of the true specific gravity (d 3) and the rubber molded product of the rubber composition (d 4) uses a Shimadzu top loading electronic analytical balance AX200 (manufactured by Shimadzu Corporation) was measured with a solid density measurement mode.
  • the weight reduction evaluation of the rubber molded product is based on the true specific gravity value (d 4 ) of the rubber molded product manufactured against the theoretical true specific gravity value (d 5 ) of the rubber composition calculated from the blending amount of each component. It evaluated from the value calculated from the following formula. ⁇ : (d 4 / d 5 ) ⁇ 1.10. ⁇ : 1.10 ⁇ (d 4 / d 5 ) d 4 : True specific gravity of rubber molding after vulcanization molding d 5 : Theoretical true specific gravity of rubber composition
  • the dimensional stability means the degree of volume change between the volume of the rubber molded product and the rubber composition after the kneading step before vulcanization, and the dimensional stability was evaluated according to the following evaluation criteria. ⁇ : 0.95 ⁇ (d 3 / d 4 ) ⁇ 1.05 X: (d 3 / d 4 ) ⁇ 0.95 or 1.05 ⁇ (d 3 / d 4 ) d 3 : True specific gravity of the rubber composition after the kneading step d 4 : True specific gravity of the rubber molded product after vulcanization molding
  • the suspension was transferred to a 1.5 liter pressurized reactor and purged with nitrogen, then the initial reaction pressure was 0.3 MPa, and the polymerization reaction was carried out at a polymerization temperature of 65 ° C. for 20 hours while stirring at 80 rpm. After the polymerization, the polymerization product was filtered and dried to obtain thermally expandable microspheres (microsphere (1)). Table 1 shows the physical properties of the resulting thermally expandable microsphere (microsphere (1)).
  • the foaming process section was installed at the outlet of the dispersion nozzle (11) and at the downstream portion of the dispersion nozzle (11) with a gas introduction pipe (not shown) arranged in the center.
  • a gas fluid (13) containing thermally expandable microspheres is caused to flow in the direction of the arrow in the gas introduction tube, and in the space formed between the gas introduction tube and the overheating prevention cylinder (10).
  • the gas flow (14) for improving the dispersibility of the thermally expandable microspheres and preventing the overheating of the gas introduction pipe and the collision plate is flowed in the direction of the arrow, and further, the overheating prevention cylinder (10) and the hot air nozzle
  • a hot air flow for thermal expansion flows in the direction of the arrow.
  • the hot air flow (15), the gas fluid (13), and the gas flow (14) are usually flows in the same direction.
  • a refrigerant flow (9) flows in the direction of the arrow inside the overheating prevention cylinder (10) for cooling.
  • the gaseous fluid (13) containing the thermally expandable microspheres is flowed through a gas introduction pipe provided with a dispersion nozzle (11) at the outlet and installed inside the hot air flow (15), and the gaseous fluid (13). From the dispersion nozzle (11).
  • the gas fluid (13) is caused to collide with the collision plate (12) installed downstream of the dispersion nozzle (11), so that the thermally expandable microspheres are uniformly dispersed in the hot air flow (15).
  • the gaseous fluid (13) exiting from the dispersion nozzle (11) is guided toward the collision plate (12) together with the gas flow (14) and collides with it.
  • the dispersed thermally expandable microspheres are heated and expanded above the expansion start temperature in the hot air flow (15). Thereafter, the obtained hollow particles a1 are recovered by passing them through a cooling part.
  • the expansion conditions are set as a raw material supply rate of 0.8 kg / min, a raw material dispersion gas amount of 0.35 m 3 / min, a hot air flow rate of 8.0 m 3 / min, and a hot air temperature of 270 ° C.
  • the thermally expandable microsphere (microsphere (1)) is heated and expanded to obtain hollow particles a1, and the obtained hollow particles are aged in a 30 ° C. environment for 3 days to obtain hollow particles (1) (hollow particles). A1) was obtained.
  • Table 2 shows the physical properties of the obtained hollow particles (hollow particle A1).
  • the true specific gravity (d 1 ) of the hollow particles (1) was 0.030, the true specific gravity (d 2 ) at the maximum re-expansion was 0.015, and the expansion power factor was 50.0%.
  • the re-expansion start temperature (T s2 ) was 112 ° C., and the maximum re-expansion temperature (T max2 ) was 158 ° C.
  • the hollow particles (10) produced in Comparative Production Example 1 had an expansion power factor of 16.7%, a re-expansion start temperature (T s2 ) of 73 ° C., and a maximum re-expansion temperature (T max2 ) of 131 ° C. It was.
  • the maximum re-expanded true specific gravity (d ′) of the composite hollow particles was 0.1
  • the maximum re-expanded true specific gravity (d 2 ) of the hollow particles was 0.021.
  • the resultant hollow particles (3) (hollow particles A2) had an expansion capacity factor of 72.4%.
  • Example 1 Ethylene propylene having a Mooney viscosity ML (1 + 4) of 54 measured at 2.05 parts by weight based on JIS K6300 of hollow particles (1) having an expansion capacity factor of 50.0% obtained in Production Example 1 100 parts by weight of non-conjugated diene copolymer rubber (EPDM), 100 parts by weight of talc as a filler, 20 parts by weight of process oil, and 3.5 parts by weight of dithiocarbamate vulcanization accelerator Sunceller PZ as a vulcanization accelerator Then, 0.4 part by weight of sulfur was kneaded at 60 ° C.
  • EPDM non-conjugated diene copolymer rubber
  • talc as a filler
  • process oil 20 parts by weight of process oil
  • dithiocarbamate vulcanization accelerator Sunceller PZ as a vulcanization accelerator
  • Examples 2 to 12 In Examples 3, 4, 7 and 9, as shown in Tables 4 and 5, respectively, the hollow particles (2), the hollow particles (4), and the hollow particles (6) (hollow particles A1) were wet with process oil as liquid organic compounds.
  • the hollow particles (2) (hollow particles A3) of Example 4 a master batch in which acrylonitrile butadiene rubber (NBR) was blended as an organic base component was blended, and hollow particles of Example 7 ( 4)
  • NBR acrylonitrile butadiene rubber
  • Example 7 In (Hollow Particles A3), a master batch in which ethylene propylene non-conjugated diene copolymer rubber (EPDM) was blended as an organic base component was blended.
  • EPDM ethylene propylene non-conjugated diene copolymer rubber
  • Example 6 as shown in Table 4, hollow particles A4 wetted with process oil using hollow particles (3) (hollow particles A2) as liquid organic compounds were blended in the rubber composition.
  • Examples 2, 4 to 6, 11 and 12 were kneaded in a kneader for about 10 minutes at 60 ° C. in the same manner as in Example 1 except that they are shown in Tables 4 and 5 to produce a rubber composition for vulcanization molding.
  • Examples 3 and 7 to 10 were kneaded with an open roll at 65 ° C. for about 20 minutes in the same manner as in Example 1 except that they are shown in Tables 4 and 5 to produce a rubber composition for vulcanization molding.
  • Example 1 The rubber composition containing hollow particles (1) obtained in Example 1 and having a true specific gravity (d 3 ) of 0.97 was set in a 4 cm ⁇ 7 cm mold press molding machine, 140 ° C. ⁇ 30 min, molding pressure. Vulcanization was performed under a vulcanization condition of 15 MPa. The true specific gravity of the obtained rubber molding was measured in a solid specific gravity measurement mode using a Shimadzu top plate electronic analysis balance AX200 (manufactured by Shimadzu Corporation), and the true specific gravity (d 4 ) was 0.96.
  • Examples 2, 5, 7 to 10 and 12 Rubber compositions containing hollow particles shown in Tables 4 and 5 were respectively vulcanized and molded in the same manner as in Example 1 except that they were shown in Tables 4 and 5, and rubber molded products were obtained. Got. Each of them was recognized as being sufficiently light in the weight reduction evaluation, and had excellent dimensional stability and good surface properties.
  • Example 3 The rubber composition containing the hollow particles (2) obtained in Example 3 and having a true specific gravity (d 3 ) of 1.065 is extruded from a die of an extrusion molding machine with a predetermined cross-sectional shape, and 150 in a vulcanization path. A molded product was prepared so as to satisfy a vulcanization condition of ° C x 15 min. The true specific gravity of the molded product was measured in a solid specific gravity measurement mode using a Shimadzu top plate electronic analysis balance AX200 (manufactured by Shimadzu Corporation), and the true specific gravity (d 4 ) was 1.07.
  • Example 4 In Example 4, a rubber composition containing the hollow particles (2) shown in Table 4 was vulcanized in the same manner as in Example 3 except that the rubber composition was shown in Table 4 to obtain a rubber molded product. In light weight evaluation, it was recognized that it was sufficiently light, had excellent dimensional stability and good surface properties.
  • Example 6 The rubber composition containing the hollow particles (3) obtained in Example 6 and having a true specific gravity (d 3 ) of 1.15 is vulcanized under a cylinder temperature of 180 ° C., a mold temperature of 60 ° C., and an injection pressure of 15 MPa. A molded product was prepared by an injection molding machine. The true specific gravity of the molded product was measured in a solid specific gravity measurement mode using a Shimadzu top plate electronic analysis balance AX200 (manufactured by Shimadzu Corporation), and the true specific gravity (d 4 ) was 1.17.
  • Example 11 In Example 11, a rubber composition containing the hollow particles (8) shown in Table 5 was vulcanized in the same manner as in Example 6 except that the rubber composition was shown in Table 5, to obtain a rubber molded product.
  • the obtained rubber molding was recognized to be sufficiently light in weight reduction evaluation, and was excellent in dimensional stability. Since the average particle diameter (D50) of the hollow particles (8) contained is as large as 129.8 ⁇ m, the surface property is slightly uneven, but there is no problem because there is no re-expansion during vulcanization molding. there were.
  • 100 parts by weight of certain ethylene propylene non-conjugated diene copolymer rubber (EPDM), 100 parts by weight of talc as a filler, 20 parts by weight of process oil, and dithiocarbamate vulcanization accelerator Sunceller PZ as a vulcanization accelerator 5 parts by weight and 0.4 parts by weight of sulfur were kneaded in a kneader at 60 ° C. for about 10 minutes to produce a rubber composition.
  • EPDM ethylene propylene non-conjugated diene copolymer rubber
  • Sunceller PZ as a vulcanization accelerator 5 parts by weight and 0.4 parts by weight of sulfur were kneaded in a kneader at 60
  • the true specific gravity of the rubber composition was measured in a solid specific gravity measurement mode using a Shimadzu top plate electronic analysis balance AX200 (manufactured by Shimadzu Corporation), and the true specific gravity (d 3 ) was 1.15. Since the theoretical true specific gravity value (d 5 ) of the rubber composition was 1.04, the bubble breaking rate was 41.02%.
  • the obtained rubber composition was set in a 4 cm ⁇ 7 cm mold press molding machine and vulcanized under vulcanization conditions of 140 ° C. ⁇ 30 min and a molding pressure of 15 MPa. Since the true specific gravity (d 4 ) of the obtained rubber molded product was 1.17, and the Mooney viscosity of the base rubber was high, the hollow particles were broken, and the lightening effect was not obtained.
  • the true specific gravity (d 4 ) of the obtained rubber molded product was 0.91. Since the expansion power factor of the hollow particles is 16.7% and less than 20%, the hollow particles are broken in the kneading process or molding, and the lightening effect cannot be obtained. In addition, the volume of the rubber molded product contracted due to foam breakage or dents during vulcanization molding, so the dimensional stability was not excellent.
  • Comparative Examples 4 to 6 hollow particles (9) and hollow particles (2) were used as shown in Table 6, respectively.
  • EPDM ethylene propylene nonconjugated diene copolymer rubber
  • rubber compositions were obtained in the same manner as in Comparative Example 1 except that they were shown in Table 6.
  • Comparative Example 4 the obtained rubber composition was extruded from a die of an extrusion molding machine and had a predetermined cross-sectional shape, and a molded product was prepared in a vulcanization path so as to satisfy vulcanization conditions of 150 ° C. ⁇ 15 min.
  • a molded product was prepared by an injection molding machine so that the vulcanization conditions were a cylinder temperature of 180 ° C., a mold temperature of 60 ° C., and an injection pressure of 15 MPa.
  • Comparative Example 6 a rubber molded product was prepared in the same manner as in Comparative Example 1 except that it was shown in Table 6. In all cases, no overall satisfaction was obtained.
  • the rubber composition for vulcanization molding of the present invention is obtained by vulcanization molding such as automobiles and various vehicle parts; electrical / electronic parts; civil engineering / architectural parts; rolls for OA equipment; industrial rolls; It can be suitably used in various fields.

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Abstract

寸法安定性に優れ、表面性が良好であり、かつ、効果的に軽量化されたゴム製品の製造が可能な加硫成形用ゴム組成物、その製造方法及び用途を提供する。 中空粒子と基材ゴムとを含み、前記中空粒子が、熱可塑性樹脂からなる外殻と、それに内包され且つ加熱することによって気化する発泡剤とから構成され、かつ、特定の膨張余力性を有しており、前記基材ゴムの、JIS K6300に準拠して測定した100℃のムーニー粘度ML(1+4)が5~90である、加硫成形用ゴム組成物であれば、上記課題を解決できる。

Description

加硫成形用ゴム組成物、その製造方法及び用途
 本発明は、加硫成形用ゴム組成物、その製造方法及び用途に関する。
 ゴム製品、例えば、自動車用水系ホース、エアー系ホース、自動車等の車両のドア周縁部又はドア開口周縁に設けられるウェザーストリップといった自動車用ゴム製品は、自動車低燃費化のための軽量化が求められており、建設用ゴム製品や靴底といったゴム製品は軽量化や充填剤としての低コスト化が求められている。
 従来、このようなゴム製品を軽量化させる最も一般的な手法として、ゴム中に有機または無機の発泡剤を注入し、加熱により化学反応を起こし分解してガスを発生させ、そのガスにより発泡させてゴムを多孔化させる手法が採用されている(特許文献1)。しかしながら、この方法ではガスの分解による発泡化と同時に架橋が起こり、架橋工程中におけるゴム粘度の変化が著しいため、発泡による気孔(セルの大きさ)の制御が極めて難しく、結果として、わずかな製造条件のズレによって得られるゴム製品の寸法が大きく異なり、ゴム製品の寸法が安定しないという問題があった。
 また、別の手法として、例えば、特許文献2では、未膨張の熱膨張性微小球を配合した未加硫のゴム材料を加硫と同時に発泡させて、内部に気泡空間を形成することにより発泡ゴム成形体を得る手法が開示されている。特許文献2の方法では、ゴム材料を加硫成形する工程において熱膨張性微小球が膨張し、ゴム材料内部に気泡空間が形成される。しかしながら、この方法においても加硫と発泡を同時に行うため、熱膨張性微小球の膨張性の制御が非常に難しく、得られる発泡ゴム成形体の寸法が安定しないという問題点があった。また、ゴム中に均一に配合・分散された未膨張の熱膨張性微小球はゴムの表面付近にも存在していることから、表面付近に存在する未膨張の熱膨張性微小球が加硫成形時に膨張することによって、最終製品の表面性が悪くなるといった問題点もあった。
 そこで、寸法安定性に優れ、かつ、表面性が良好であるゴム製品を製造するための検討として、予め膨張させた樹脂中空粒子を配合することも検討されているが、この場合、基材ゴムと配合する混練工程において、樹脂中空粒子が破泡してしまうため、効果的な軽量化が得られないという問題があった。
日本国特開平10-174601号公報 日本国特開2011-256223号公報
 本発明の目的は、寸法安定性に優れ、表面性が良好であり、かつ、効果的に軽量化されたゴム製品の製造が可能な加硫成形用ゴム組成物、その製造方法及び用途を提供することである。
 本発明者は、上記課題を解決するために鋭意検討した結果、特定の物性を有する中空粒子と特定の物性を有する基材ゴムとを含む加硫成形用ゴム組成物であれば、混練工程における中空粒子の破泡が抑制されるため軽量であり、寸法安定性に優れ、かつ、表面性が良好であるゴム製品を製造できることを見出し、本発明に到達した。
 すなわち、本発明は、中空粒子と基材ゴムとを含み、前記中空粒子が、熱可塑性樹脂からなる外殻と、それに内包され且つ加熱することによって気化する発泡剤とから構成され、かつ、下記式(1)で定義される膨張余力率が20~80%である中空粒子であり、前記基材ゴムの、JIS K6300に準拠して測定した100℃のムーニー粘度ML(1+4)が5~90である、加硫成形用ゴム組成物である。
   膨張余力率(%)=(1-d/d)×100  (1)
 (式中、dは中空粒子の最大再膨張温度における最大再膨張時の真比重を示し、dは中空粒子の再膨張前の真比重を示す。)
 本発明の加硫成形用ゴム組成物は、次の1)~7)から選ばれる少なくとも1つをさらに満足すると好ましい。
1)前記基材ゴムが、エチレン-α‐オレフィン-非共役ジエン共重合体ゴム、ブタジエンゴム、スチレンブタジエンゴム、天然ゴム、イソプレンゴム、ニトリルゴム、水素添加ニトリルゴム、ブチルゴム、フッ素ゴム、シリコーンゴム、アクリロニトリルブタジエンゴム、クロロプレンゴム、アクリルゴム、クロロスルフォン化ポリエチレンゴム、塩素化ポリエチレンゴム、ウレタンゴム、イソブチレンイソプレンゴム、多硫化ゴム、プロピレンオキシドゴムおよびエピクロロヒドリンゴムから選ばれる少なくとも1種を含む。
2)前記加硫成形用ゴム組成物に占める前記中空粒子の重量割合が0.1~30重量%であり、前記加硫成形用ゴム組成物に占める前記基材ゴムの重量割合が10~95重量%である。
3)前記熱可塑性樹脂がニトリル系単量体を含む重合性成分を重合して得られる樹脂である。
4)前記重合性成分がカルボキシル基含有単量体をさらに含む。
5)前記中空粒子の発泡剤漏えい開始温度が110~350℃である。
6)前記中空粒子の平均粒子径が15~100μmである。
7)前記中空粒子が、前記外殻の外表面に付着した微粒子からさらに構成される。
 本発明の加硫成形用ゴム組成物の製造方法は、熱可塑性樹脂からなる外殻と、それに内包され且つ加熱することによって気化する発泡剤とから構成され、かつ、上記式(1)で定義される膨張余力率が20~80%である中空粒子を製造する工程(I)と、前記工程(I)で得られる中空粒子及び該中空粒子と液状有機化合物及び/又は有機基材成分とを含むマスターバッチから選ばれる少なくとも1種と、JIS K6300に準拠して測定した100℃のムーニー粘度ML(1+4)が5~90である基材ゴムとを含む成分を混練する工程(II)とを含む。
 本発明の中空粒子は、基材ゴムを含む加硫成形用ゴム組成物を製造する際に用いられる中空粒子であって、前記基材ゴムのJIS K6300に準拠して測定した100℃のムーニー粘度ML(1+4)が5~90であり、熱可塑性樹脂からなる外殻と、それに内包され且つ加熱することによって気化する発泡剤とから構成され、かつ、上記式(1)で定義される膨張余力率が20~80%である。
 本発明のマスターバッチは、上記の中空粒子と液状有機化合物及び/又は有機基材成分とを含む。
 本発明のゴム製品は、上記の加硫成形用ゴム組成物を用いて作製されたものである。ゴム製品が、ウェザーストリップ、印刷用ブランケットゴム、自動車用水系ホース、エアー系ホース、ルーフィングシート、電線の被覆材または靴底であると好ましい。
 本発明の加硫成形用ゴム組成物を用いることによって、寸法安定性に優れ、表面性が良好であり、かつ、効果的に軽量化されたゴム製品の製造が可能となる。
 本発明の加硫成形用ゴム組成物の製造方法は、寸法安定性に優れ、表面性が良好であり、かつ、効果的に軽量化されたゴム製品の製造が可能な加硫成形用ゴム組成物を効率よく製造することができる。
 本発明のゴム製品は、本発明の加硫成形用ゴム組成物を用いて作製されるため、寸法安定性に優れ、表面性が良好であり、かつ、軽量である。
微粒子付着中空粒子の一例を示す概略図である。 発泡剤漏えい開始温度を示す説明図である。 中空粒子を乾式加熱膨張法で製造するための製造装置の発泡工程部の概略図である。
 本発明の加硫成形用ゴム組成物は、中空粒子と基材ゴムとを必須に含む組成物である。以下、各成分を詳しく説明する。
〔中空粒子〕
 中空粒子は、本発明の加硫成形用ゴム組成物の必須成分である。中空粒子は、熱可塑性樹脂からなる外殻と、それに内包され且つ加熱することによって気化する発泡剤とから構成され、かつ、式(1)で定義される膨張余力率が20~80%である中空粒子(膨張性中空粒子)である。
 中空粒子は、具体的には、熱可塑性樹脂からなる外殻と、それに内包され且つ加熱することによって気化する発泡剤とから構成される熱膨張性微小球を加熱膨張させて得られる。したがって、中空粒子は、熱可塑性樹脂からなる外殻部と、前記外殻部に囲まれた中空部とから構成される。中空粒子は、内部に大きな空洞に相当する中空部を有しており、中空部は、外殻の内表面と接している。中空部は、基本的には発泡剤が気化した気体で満たされており、発泡剤の一部は液化した状態であってもよい。また、発泡剤の全部または一部は空気等の他の気体で置換されていてもよい。中空部は、通常は、大きな中空部1つであることが好ましいが、中空粒子中に複数あってもよい。
 本発明において、中空粒子は、その外殻の外表面に付着した微粒子からさらに構成されていてもよく、液状有機化合物で湿化されていてもよく、熟成されていてもよく、これらの構成又は処理が任意に組み合わされたものであってもよい。なお、外殻の外表面に付着した微粒子からさらに構成される中空粒子を「微粒子付着中空粒子」、液状有機化合物で湿化されてなる中空粒子を「湿化中空粒子」、熟成されてなる中空粒子を「熟成中空粒子」ということがある。また、微粒子や液状有機化合物等の別の物質からさらに構成される中空粒子のことを、複合中空粒子と呼んで区別することがある。それぞれの中空粒子および複合中空粒子の製造方法等については、後で詳細に説明する。
 本明細書中、別の物質からさらに構成されることなく、かつ、熟成されてもいない中空粒子のことを、中空粒子a1ということがある。また、熟成されていない微粒子付着中空粒子のことを、中空粒子a2ということがある。中空粒子a1及びa2を、熟成させることなく液状有機化合物で湿化したものを、それぞれ中空粒子a3及びa4ということがある。そして、中空粒子a1~a4を熟成させたものを、それぞれ中空粒子A1~A4ということがある。また、熟成前の中空粒子a1~a4を総じて中空粒子a、熟成後の中空粒子A1~A4を総じて中空粒子Aということがある。
 中空粒子は、膨張余力性を有する膨張性中空粒子である。中空粒子の膨張余力性とは、当該中空粒子を加熱するとさらに膨張する性質(再膨張)を意味する。
 中空粒子の膨張余力率は、20~80%であり、25~75%が好ましく、30~70%がより好ましく、35~65%がさらに好ましく、40~60%が特に好ましい。中空粒子の膨張余力率が20%未満では、中空粒子と基材ゴム等とを混練する時に、中空粒子にかかる外力によって中空粒子が破泡するため、当初期待した軽量化が図れない。従来、ゴム組成物へ配合される中空粒子としては、添加による軽量化効果を最大限発揮するため、膨張余力率がほとんどない状態まで膨張させたものが使用されていた。そのため、混練工程によって中空粒子が破泡し、意図した軽量化が達成できない状態であった。本発明においては、中空粒子の膨張状態を従来より抑制し、膨張余力率を20%以上にすることによって、当該目的を達成できることを見出した。一方、中空粒子の膨張余力率が80%超では、混練工程における中空粒子の破泡は抑制されるが、ゴム製品を成形するまでの工程において受ける熱履歴によって中空粒子の一部が膨張するため、ゴム製品の寸法安定性および表面性が悪くなる。未膨張の熱膨張性微小球の膨張余力率は、およそ95%を超える。
 なお、膨張余力率とは、最大再膨張時の中空粒子に対する膨張程度を示しており、中空粒子の真比重(d)および、最大再膨張時の中空粒子の真比重(d)を測定し、以下に示す計算式(1)で算出される。
 膨張余力率(%)=(1-d/d)×100  (1)
 なお、複合中空粒子における中空粒子の膨張余力率を算出するためには、中空粒子に付着した別の物質を完全に除去したと仮定した場合の中空粒子単独としての真比重の値を用いる。例えば、微粒子付着中空粒子の膨張余力率は、「微粒子付着中空粒子」に占める微粒子及び中空粒子のそれぞれの重量割合と、「微粒子付着中空粒子」及び微粒子のそれぞれの真比重とから、微粒子を完全に除去したと仮定した場合の中空粒子単独の真比重の値を算出し、該真比重の値を上記式(1)のd及びdとして用いて膨張余力率を算出する。該真比重の値の詳細な算出方法については、実施例に示す。
 中空粒子は、再膨張開始温度(Ts2)を有していることが好ましい。中空粒子の再膨張開始温度(Ts2)は、特に限定はないが、100~210℃が好ましく、105~200℃がより好ましく、110~190℃がさらに好ましく、120~180℃が特に好ましい。中空粒子の再膨張開始温度(Ts2)が100℃未満では、ゴム製品を成形するまでの工程において受ける熱履歴によって、中空粒子の一部が膨張し、ゴム製品の寸法安定性および表面性が悪くなる可能性がある。一方、中空粒子の再膨張開始温度(Ts2)が210℃超では、加硫成形用ゴム組成物を成形する際に中空粒子にかかる外圧に対して、中空粒子に内包された発泡剤の蒸気に基づく内圧が抗しきれなくなるため、加圧状態にある成形途中で中空粒子が凹んだ状態になり、その後、中空粒子が凹んだままの状態でゴムの加硫が進行するため成形品全体の体積減少が起こり、ゴム製品の寸法安定性が悪くなる可能性がある。
 中空粒子は、最大再膨張温度(Tmax2)を有することが好ましい。中空粒子の最大再膨張温度(Tmax2)は、特に限定はないが、90~370℃が好ましく、110~330℃がより好ましく、140~300℃がさらに好ましく、160~250℃が特に好ましい。中空粒子の最大再膨張温度(Tmax2)が90℃未満の場合、中空粒子がゴム組成物の加硫工程において耐熱性が不足することで収縮し、効果的に軽量化できない可能性がある。一方、中空粒子の最大再膨張温度(Tmax2)が370℃超の場合、軽量な中空粒子でない可能性がある。
 中空粒子の再膨張開始温度(Ts2)と、混練工程の温度(T)との関係は、特に限定はないが、30℃<T<Ts2であると好ましく、50℃<T<(Ts2-10℃)であるとより好ましい。T≦30℃であると、中空粒子の内圧が低くなるため、耐圧性が低く、混練工程により中空粒子が破泡することがある。なお、混練工程の温度(T)とは、中空粒子及び基材ゴムを含む成分を混練して、加硫成形用ゴム組成物を製造する工程の温度を意味する。
 中空粒子の再膨張開始温度(Ts2)と、加硫成形工程の温度(T)との関係は、特に限定はないが、80℃<T<(Ts2+50℃)であると好ましく、100℃<T<(Ts2+35℃)であるとより好ましい。T≦80℃であると、基材ゴムの加硫速度が遅く、加硫が十分に進行しないことがある。一方、(Ts2+50℃)≦Tであると、加硫成形中に中空粒子が膨張してしまう可能性がある。なお、加硫成形工程の温度(T)とは、中空粒子及び基材ゴムを含む加硫成形用ゴム組成物を加硫成形する工程の温度を意味する。加硫成形工程を適切な成形圧力の下で行うことにより、TがTs2≦T<(Ts2+50℃)であっても、膨張余力率が20~80%である中空粒子を膨張させることなく、かつ、破泡させることもなく加硫成形用ゴム組成物を成形することができる。加硫成形工程における成形圧力については、成形方法により異なり、特に限定はないが、温度Tにおける中空粒子に内包された発泡剤の蒸気圧以上の圧力とすることが好ましい。該成形圧力の上限は300MPa、下限は0.1MPaである。
 中空粒子の真比重(d)は、特に限定はないが、好ましくは0.02~0.4、より好ましくは0.03~0.35、さらに好ましくは0.035~0.30、特に好ましくは0.04~0.25、最も好ましくは0.045~0.20である。中空粒子の真比重(d)が0.02未満の場合、耐シェア性が低いため、混練工程において、中空粒子の一部が破泡する可能性があり、また、耐圧性も低いため、加硫成形用ゴム組成物を成形する際に中空粒子にかかる外圧に対して、中空粒子が凹んだ状態になり、その後、中空粒子が凹んだままの状態でゴムの加硫が進行するため成形品全体の体積減少が起こり、ゴム製品の寸法安定性が悪くなる可能性がある。一方、中空粒子の真比重(d)が0.4超の場合、中空粒子の添加による十分な軽量化効果が得られない可能性がある。
 中空粒子の平均粒子径D50については、特に限定はないが、15~100μmが好ましく、25~85μmがより好ましく、30~70μmがさらに好ましく、35~60μmが特に好ましい。中空粒子の平均粒子径D50が15μm未満では、中空粒子の外殻部の厚みが薄くなるため、中空粒子の耐圧性が低くなり、加硫成形用ゴム組成物を成形する際に中空粒子にかかる外圧に対して、中空粒子が凹んだ状態になり、その後、中空粒子が凹んだままの状態でゴムの加硫が進行するため成形品全体の体積減少が起こり、ゴム製品の寸法安定性が悪くなる可能性がある。一方、中空粒子の平均粒子径D50が100μm超では、中空粒子の耐シェア性が低いため、混練工程において、中空粒子の一部が破泡し意図した軽量化が得られない可能性があり、また、中空粒子の粒子径が大きいことで、得られるゴム製品の表面性が悪化する可能性がある。
 中空粒子の外殻部の平均厚みは、特に限定はないが、0.1~3μmが好ましく、0.2~2.5μmがより好ましく、0.3~2.0μmがさらに好ましく、0.5~1.5μmが特に好ましい。中空粒子の外殻部の平均厚みが0.1μm未満では、中空粒子の耐圧性が低いため、加硫成形用ゴム組成物を成形する際に中空粒子にかかる外圧に対して、中空粒子が凹んだ状態になり、その後、中空粒子が凹んだままの状態でゴムの加硫が進行するため成形品全体の体積減少が起こり、ゴム製品の寸法安定性が悪くなる可能性がある。一方、中空粒子の外殻部の平均厚みが3μm超では、ゴム製品の十分な軽量化効果が得られない可能性がある。
 中空粒子の平均粒子径D50に対する外殻部の平均厚みの割合K[即ち、K(%)=100×(中空粒子の外殻部の平均厚み)/(中空粒子の平均粒子径D50)(%)]は、特に限定はないが、0.1~8.0%が好ましく、0.2~5.0%がより好ましく、0.25~4.0%がさらに好ましく、0.3~3.0%が特に好ましい。中空粒子の平均粒子径D50に対する外殻部の平均厚みの割合Kが0.1%未満では、耐シェア性が低いため、混練工程において、中空粒子の一部が破泡する可能性がある。一方、中空粒子の平均粒子径D50に対する外殻部の平均厚みの割合Kが8.0%超では、中空粒子の体積に占める外殻部の体積の割合が多いため、ゴム製品の十分な軽量化効果が得られない可能性がある。上記Kの計算方法は、実施例にて詳しく示す。
 中空粒子の水分率については、特に限定はないが、好ましくは3重量%以下、より好ましくは2重量%以下、さらに好ましくは1.5重量%以下、特に好ましくは0.8重量%以下である。中空粒子の水分率の下限値は、0重量%である。中空粒子の水分率が3重量%超であると、ゴム製品にボイドが発生することがある。
 中空粒子の発泡剤の内包率(C)は、5重量%以上が好ましく、8重量%以上がより好ましく、12重量%以上がさらに好ましく、15重量%以上が特に好ましい。5重量%未満では、発泡剤による内圧が低くなるため、中空粒子の耐圧性が不足する可能性がある。該内包率の好ましい上限値は30重量%である。30重量%を超えると、中空粒子の外殻部の厚みが薄くなるため、中空粒子の強度低下や発泡剤が漏えいし易くなることがある。なお、本発明において、「中空粒子の発泡剤の内包率」とは、中空粒子に占める発泡剤の重量割合を意味し、中空粒子がさらに別の物質から構成される場合は、中空粒子に付着した別の物質を完全に除去した中空粒子単独の重量に対する、発泡剤の重量割合を意味する。
 中空粒子の発泡剤保持率は、60%以上が好ましく、より好ましくは70%以上、さらに好ましくは75%以上、特に好ましくは80%以上である。発泡剤保持率が60%未満であると、中空粒子の内圧が低くなること、外殻の緻密さが低いことから、中空粒子の耐圧性が低くなり破泡しやすくなることがある。なお、ここでいう中空粒子の発泡剤保持率とは、加熱膨張前の熱膨張性微小球の発泡剤の内包率(C)に対する、該熱膨張性微小球を加熱膨張させて得られる中空粒子の発泡剤の内包率(C)の割合(即ち、中空粒子の発泡剤保持率(%)=100(%)×C/C)である。中空粒子の発泡剤保持率の測定方法は、実施例に示す。
 中空粒子の発泡剤漏えい開始温度(T)は、特に限定はないが、110~350℃が好ましく、120~300℃がより好ましく、130~250℃がさらに好ましく、140~220℃が特に好ましく、150~200℃が最も好ましい。発泡剤漏えい開始温度(T)が110℃未満では、加硫成形時に発泡剤が漏えいするためにボイドが生じ、その結果としてゴム製品の表面性が悪化することがある。一方、発泡剤漏えい開始温度が350℃より高いと、中空粒子の外殻が分解する可能性がある。なお、中空粒子の発泡剤漏えい開始温度(T)は、実施例に示す方法にて測定した。
〔中空粒子の製造方法〕
 中空粒子の製造方法としては、熱可塑性樹脂からなる外殻と、それに内包され且つ加熱することによって気化する発泡剤とから構成される熱膨張性微小球を製造する工程(1)と、工程(1)で得られた熱膨張性微小球を加熱膨張させて中空粒子を得る工程(2)とを含む製造方法が挙げられる。なお、工程(1)を重合工程、工程(2)を膨張工程ということがある。
(重合工程)
 重合工程は、熱可塑性樹脂からなる外殻と、それに内包され且つ加熱することによって気化する発泡剤とから構成される熱膨張性微小球を製造する工程(1)をいう。重合工程としては、水性分散媒中で、重合性成分および発泡剤を含有する油性混合物を分散させ、該重合性成分を重合させる工程が挙げられる。
 重合性成分は、重合することによって熱膨張性微小球の外殻を形成する熱可塑性樹脂となる成分である。重合性成分は、単量体成分を必須とし架橋剤を含むことがある成分である。
 単量体成分は、一般には、重合性二重結合を1個有する(ラジカル)重合性単量体と呼ばれている成分である。
 重合性成分が、ニトリル系単量体を含むと好ましい。中空粒子の外殻部を構成する熱可塑性樹脂が、ニトリル系単量体を含む重合性成分を重合して得られる樹脂であると(ニトリル系単量体を含む重合性成分の重合体であると)、中空粒子に内包されている発泡剤の保持性に優れ、発泡剤が抜けにくいことから、成形途中であっても中空粒子の内圧を高く保つことができ、成形する際にかかる外圧に対しても中空粒子が凹み難いため、より寸法安定性に優れる加硫成形用ゴム組成物とすることができるために好ましい。
 ニトリル系単量体としては、たとえば、アクリロニトリル(AN)、メタクリロニトリル(MAN)、α-クロルアクリロニトリル、α-エトキシアクリロニトリル、フマロニトリル等を挙げることができる。
 重合性成分に占めるニトリル系単量体の重量割合については、特に限定はないが、好ましくは40重量%以上、より好ましくは60重量%以上、さらに好ましくは75重量%以上であり、好ましくは100重量%以下、より好ましくは95重量%以下、さらに好ましくは85重量%以下である。該重量割合が40重量%未満であると、外殻の発泡剤の保持性能が低下するため、成形等の際に中空粒子から発泡剤が抜けて中空粒子の内圧が低下し、中空粒子が凹みやすくなるため、加硫成形用ゴム組成物を成形して得られるゴム製品の寸法が安定しないことがある。
 ニトリル系単量体に占めるメタクリロニトリルの重量割合は、5~90重量%が好ましく、10~80重量%がより好ましく、20~75重量%がさらに好ましく、30~60重量%が特に好ましい。メタクリロニトリルの重量割合がこの範囲にあると、造膜性が高く、外殻の緻密性が向上し、結果として、発泡剤漏えいし難く、耐圧性の高い中空粒子が得られるため、軽量化効果が高く、より寸法安定性に優れる加硫成形用ゴム組成物、ゴム成形物とすることができる。
 ニトリル系単量体が、アクリロニトリル(AN)およびメタクリロニトリル(MAN)を含むと、中空粒子の原料である熱膨張性微小球や中空粒子に内包される発泡剤の保持性に優れているため、軽量化効果が高く、より寸法安定性に優れる加硫成形用ゴム組成物、ゴム成形物とすることができるため好ましい。
 重合性成分は、単量体成分として、ニトリル系単量体以外の単量体を含有していてもよい。
 ニトリル系単量体以外の単量体としては、特に限定はないが、たとえば、塩化ビニル等のハロゲン化ビニル系単量体;塩化ビニリデン等のハロゲン化ビニリデン系単量体;酢酸ビニル、プロピオン酸ビニル、酪酸ビニル等のビニルエステル系単量体;(メタ)アクリル酸、エタクリル酸、クロトン酸、ケイ皮酸等のカルボキシル基含有単量体;マレイン酸、イタコン酸、フマル酸等の無水カルボン酸系単量体;メチル(メタ)アクリレート、エチル(メタ)アクリレート、n-ブチル(メタ)アクリレート、t-ブチル(メタ)アクリレート、2-エチルヘキシル(メタ)アクリレート、ステアリル(メタ)アクリレート、フェニル(メタ)アクリレート、イソボルニル(メタ)アクリレート、シクロヘキシル(メタ)アクリレート、ベンジル(メタ)アクリレート、2-ヒドロキシエチル(メタ)アクリレート等の(メタ)アクリル酸エステル系単量体;アクリルアミド、置換アクリルアミド、メタクリルアミド、置換メタクリルアミド等の(メタ)アクリルアミド系単量体;N-フェニルマレイミド、N-シクロヘキシルマレイミド等のマレイミド系単量体;スチレン、α-メチルスチレン等のスチレン系単量体;エチレン、プロピレン、イソブチレン等のエチレン不飽和モノオレフィン系単量体;ビニルメチルエーテル、ビニルエチルエーテル、ビニルイソブチルエーテル等のビニルエーテル系単量体;ビニルメチルケトン等のビニルケトン系単量体;N-ビニルカルバゾール、N-ビニルピロリドン等のN-ビニル系単量体;ビニルナフタリン塩等を挙げることができる。なお、(メタ)アクリルは、アクリルまたはメタクリルを意味する。これらの単量体は、1種または2種以上を併用してもよい。
 重合性成分がカルボキシル基含有単量体を含むと、中空粒子の耐熱性が優れるため、加硫成形用ゴム組成物の成形を高温領域で有利に行うことができ好ましい。カルボキシル基含有単量体としては、特に限定はないが、アクリル酸、メタクリル酸、エタクリル酸、クロトン酸、ケイ皮酸等の不飽和モノカルボン酸;マレイン酸、イタコン酸、フマル酸、シトラコン酸、クロロマレイン酸等の不飽和ジカルボン酸;不飽和ジカルボン酸の無水物;マレイン酸モノメチル、マレイン酸モノエチル、イタコン酸モノメチル、イタコン酸モノエチル、イタコン酸モノブチル等の不飽和ジカルボン酸モノエステル等が挙げられる。これらのカルボキシル基含有単量体は、1種または2種以上を併用してもよい。カルボキシル基含有単量体は、一部又は全部のカルボキシル基が重合時や重合後に中和されていてもよい。上記カルボキシル基含有単量体のうち、アクリル酸、メタクリル酸、マレイン酸、無水マレイン酸およびイタコン酸が好ましく、アクリル酸およびメタクリル酸がより好ましく、耐熱性が向上するためメタクリル酸がさらに好ましい。重合性成分がカルボキシル基含有単量体を含む場合、得られた熱膨張性微小球はカルボキシル基と反応性を有する化合物で表面処理されていてもよい。カルボキシル基と反応性を有する化合物としては特に限定はないが、たとえば、金属を有する有機化合物、エポキシ樹脂、シランカップリング剤等を挙げることができる。
 重合性成分に占めるカルボキシル基含有単量体の重量割合については、特に限定はないが、好ましくは3~60重量%、より好ましくは7~50重量%であり、さらに好ましくは10~40重量%であり、特に好ましくは14~35重量%であり、最も好ましくは20~33重量%である。該重量割合が3重量%未満の場合は、中空粒子の十分な耐熱性向上効果が得られないため、加硫成形用ゴム組成物の成形を高温で有利に行えないことがある。一方、該重量割合が60重量%超の場合は、中空粒子のガスバリア性が低下することがあり、成形等の際に中空粒子から発泡剤が抜けて中空粒子の内圧が低下するため、軽量化効果が得られないことや、加硫成形用ゴム組成物を成形して得られるゴム製品の寸法が安定しないことがある。
 重合性成分が、ニトリル系単量体とともにカルボキシル基含有単量体をさらに含むと、中空粒子の外殻のガスバリア性が高く、かつ、中空粒子が優れた耐熱性を有するため、寸法安定性に優れる加硫成形用ゴム組成物の成形を高温領域で有利に行うことができるため、特に好ましい。重合性成分がニトリル系単量体およびカルボキシル基含有単量体を必須成分として含む場合、ニトリル系単量体およびカルボキシル基含有単量体の合計の重量割合は重合性成分に対して、好ましくは50重量%以上であり、より好ましくは60重量%以上、さらに好ましくは70重量%以上であり、特に好ましくは80重量%以上であり、最も好ましくは90重量%以上である。このとき、ニトリル系単量体およびカルボキシル基含有単量体の合計重量に占めるカルボキシル基含有単量体の重量割合は、好ましくは5~60重量%、より好ましくは8~50重量%、さらに好ましくは10~45重量%、特に好ましくは15~40重量%、最も好ましくは20~35重量%である。
 重合性成分は、上記単量体成分以外に、重合性二重結合を2個以上有する重合性単量体(架橋剤)を含んでいてもよい。架橋剤を用いて重合させることにより、中空粒子を構成する外殻の強度が上がり、混練工程における中空粒子の破泡を、より効果的に抑制することができるため好ましい。
 架橋剤としては、特に限定はないが、たとえば、ジビニルベンゼン、ジビニルナフタレン等の芳香族ジビニル化合物や、メタクリル酸アリル、トリアクリルホルマール、トリアリルイソシアネート、エチレングリコールジ(メタ)アクリレート、ジエチレングリコールジ(メタ)アクリレート、トリエチレングリコールジ(メタ)アクリレート、1,4-ブタンジオールジ(メタ)アクリレート、1,9-ノナンジオールジ(メタ)アクリレート、1,10-デカンジオールジ(メタ)アクリレート、PEG#200ジ(メタ)アクリレート、PEG#400ジ(メタ)アクリレート、PEG#600ジ(メタ)アクリレート、ネオペンチルグリコールジ(メタ)アクリレート、1,6-ヘキサンジオールジ(メタ)アクリレート、トリメチロールプロパントリ(メタ)アクリレート、EO変性トリメチロールプロパントリ(メタ)アクリレート、グリセリンジ(メタ)アクリレート、ジメチロール-トリシクロデカンジ(メタ)アクリレート、ペンタエリスルトールトリ(メタ)アクリレート、ペンタエリスリトールテトラ(メタ)アクリレート、ジペンタエリスルトールヘキサ(メタ)アクリレート、ネオペンチルグリコールアクリル酸安息香酸エステル、トリメチロールプロパンアクリル酸安息香酸エステル、2-ヒドロキシ-3-アクリロイロキシプロピル(メタ)アクリレート、ヒドロキシピバリン酸ネオペンチルグリコールジ(メタ)アクリレート、ジトリメチロールプロパンテトラ(メタ)アクリレート、2-ブチル-2-エチル-1,3-プロパンジオールジ(メタ)アクリレート、ポリテトラメチレングリコールジ(メタ)アクリレート、フェニルグリシジルエーテルアクリレートヘキサメチレンジイソシアネートウレタンプレポリマー、フェニルグリシジルエーテルアクリレートトルエンジイソシアネートウレタンプレポリマー、ペンタエリスリトールトリアクリレートヘキサメチレンジイソシアネートウレタンプレポリマー、ペンタエリスリトールトリアクリレートトルエンジイソシアネートウレタンプレポリマー、ペンタエリスリトールトリアクリレートイソホロンジイソシアネートウレタンプレポリマー等を挙げることができる。これらの架橋剤は、1種または2種以上を併用してもよい。
 重合性成分に占める架橋剤の重量割合については、特に限定はなく、0重量%でもよいが、膨張性能の調整や耐溶剤性、発泡剤の保持性能向上等を考慮すると、好ましくは0.01~5重量%、より好ましくは0.05~3重量%、さらに好ましくは0.1~1.5重量%、特に好ましくは0.3~1重量%である。
 発泡剤は、加熱することによって気化する物質であれば特に限定はないが、たとえば、プロパン、(イソ)ブタン、(イソ)ペンタン、(イソ)ヘキサン、(イソ)ヘプタン、(イソ)オクタン、(イソ)ノナン、(イソ)デカン、(イソ)ウンデカン、(イソ)ドデカン、(イソ)トリデカン等の炭素数3~13の炭化水素;(イソ)ヘキサデカン、(イソ)エイコサン等の炭素数13超で20以下の炭化水素;プソイドクメン、石油エーテル、初留点150~260℃および/または蒸留範囲70~360℃であるノルマルパラフィンやイソパラフィン等の石油分留物等の炭化水素;それらのハロゲン化物;ハイドロフルオロエーテル等の含弗素化合物;テトラアルキルシラン;加熱により熱分解してガスを生成する化合物等を挙げることができる。これらの発泡剤は、1種または2種以上を併用してもよい。上記発泡剤は、直鎖状、分岐状、脂環状のいずれでもよく、脂肪族であるものが好ましい。
 油性混合物全体に占める発泡剤の重量割合については、特に限定はないが、好ましくは5~30重量%、より好ましくは8~25重量%、さらに好ましくは12~23重量%である。該重量割合が5重量%未満であると、発泡剤の効果が得られないことがある。一方、該重量割合が30重量%を超えると熱膨張性微小球の外殻の厚みが薄くなることで、高い膨張性能が得られないことがある。
 上記発泡剤は、炭素数4以上の炭化水素を必須に含むと好ましく、炭素数5以上の炭化水素を含むとより好ましい。中でも炭素数5~8の炭化水素を含むと効率的に中空粒子を製造できるため特に好ましい。炭素数4未満の炭化水素であると、発泡剤漏えいしやすくなるため、結果として、中空粒子が優れた耐圧性を有しないことがある。
 全発泡剤に対する炭素数5以上の炭化水素の重量割合については、好ましくは35重量%以上、さらに好ましくは50重量%以上、特に好ましくは70重量%以上である。全発泡剤に対する炭素数5以上の炭化水素の重量割合が35重量%未満であると、発泡剤が漏えいしやすくなるため、結果として、中空粒子が優れた耐圧性を有しないことがある。該重量割合の上限値は100重量%である。
 重合工程においては、重合性成分を重合開始剤の存在下で重合させることが好ましく、油性混合物が重合開始剤を含有すると好ましい。
 重合開始剤としては、特に限定はないが、過酸化物やアゾ化合物等を挙げることができる。
 過酸化物としては、たとえば、ジイソプロピルパーオキシジカーボネート、ジ-sec-ブチルパーオキシジカーボネートおよびジ-2-エチルヘキシルパーオキシジカーボネート、ジ-2-オクチルパーオキシジカーボネート、ジベンジルパーオキシジカーボネート等のパーオキシジカーボネート;t-ブチルパーオキシピバレート、t-ヘキシルパーオキシピバレート、1-シクロヘキシル-1-メチルエチルパーオキシネオデカノエート、t-ブチルパーオキシ3,5,5-トリメチルヘキサノエート等のパーオキシエステル;イソブチリルパーオキサイド、3,5,5-トリメチルヘキサノイルパーオキサイド、オクタノイルパーオキサイド、カプロイルパーオキサイド、ステアロイルパーオキサイド、ラウロイルパーオキサイド、ベンゾイルパーオキサイド等のジアシルパーオキサイド等を挙げることができる。
 アゾ化合物としては、たとえば、2,2′-アゾビス(4-メトキシ-2,4-ジメチルバレロニトリル)、2,2′-アゾビスイソブチロニトリル、2,2′-アゾビス(2,4-ジメチルバレロニトリル)、2,2′-アゾビス(2-メチルプロピオネート)、2,2′-アゾビス(2-メチルブチロニトリル)等を挙げることができる。
 これらの重合開始剤は、1種または2種以上を併用してもよい。重合開始剤としては、単量体成分に対して可溶な油溶性の重合開始剤が好ましい。
 重合開始剤の量については、特に限定はないが、重合性成分100重量部に対して、0.3~8.0重量部であると好ましい。
 重合工程では、油性混合物は連鎖移動剤等をさらに含有していてもよい。
 水性分散媒は、油性混合物を分散させるイオン交換水等の水を主成分とする媒体であり、メタノール、エタノール、プロパノール等のアルコールや、アセトン等の親水性有機性の溶媒をさらに含有してもよい。本発明における親水性とは、水に任意に混和できる状態であることを意味する。水性分散媒の使用量については、特に限定はないが、重合性成分100重量部に対して、100~1000重量部の水性分散媒を使用するのが好ましい。
 水性分散媒は、電解質をさらに含有してもよい。電解質としては、例えば、塩化ナトリウム、塩化マグネシウム、塩化カルシウム、硫酸ナトリウム、硫酸マグネシウム、硫酸アンモニウム、炭酸ナトリウム等を挙げることができる。これらの電解質は、1種又は2種以上を併用してもよい。電解質の含有量については、特に限定はないが、水性分散媒100重量部に対して0~50重量部含有するのが好ましい。
 水性分散媒は、カルボン酸(塩)基及びホスホン酸(塩)基から選ばれた親水性官能基が置換したアルキル基が窒素原子と結合した構造を少なくとも1つ有する分子量1000以上のポリアルキレンイミン類、水酸基、カルボン酸(塩)基及びホスホン酸(塩)基から選ばれる親水性官能基とヘテロ原子とが同一の炭素原子に結合した構造を有する水溶性1,1-置換化合物類、重クロム酸カリウム、亜硝酸アルカリ金属塩、金属(III)ハロゲン化物、ホウ酸、水溶性アスコルビン酸類、水溶性ポリフェノール類、水溶性ビタミンB類及び水溶性ホスホン酸(塩)類から選ばれる少なくとも1種の水溶性化合物を含有してもよい。なお、本発明における水溶性とは、25℃の水100gあたり1g以上溶解する状態であることを意味する。
 水性分散媒中に含まれる水溶性化合物の量については、特に限定はないが、重合性成分100重量部に対して、好ましくは0.0001~1.0重量部、より好ましくは0.0003~0.1重量部、さらに好ましくは0.001~0.05重量部である。水溶性化合物の量が少なすぎると、水溶性化合物による効果が十分に得られないことがある。また、水溶性化合物の量が多すぎると、重合速度が低下したり、原料である重合性成分の残存量が増加したりすることがある。
 水性分散媒は、電解質や水溶性化合物以外に、分散安定剤や分散安定補助剤を含有していてもよい。
 分散安定剤としては、特に限定はないが、たとえば、第三リン酸カルシウム、複分解生成法により得られるピロリン酸マグネシウム、ピロリン酸カルシウムや、コロイダルシリカ、アルミナゾルや、水酸化マグネシウム、水酸化アルミニウム、水酸化第二鉄、硫酸バリウム、硫酸カルシウム、硫酸ナトリウム、シュウ酸カルシウム、炭酸カルシウム、炭酸カルシウム、炭酸バリウム、炭酸マグネシウム等を挙げることができる。これらの分散安定剤は、1種または2種以上を併用してもよい。分散安定剤の配合量は、重合性成分100重量部に対して、好ましくは0.1~20重量部、さらに好ましくは0.5~10重量部、特に好ましくは0.7~7重量部、最も好ましくは1~5重量部である。
 分散安定補助剤としては、特に限定はないが、たとえば、高分子タイプの分散安定補助剤、カチオン性界面活性剤、アニオン性界面活性剤、両性イオン界面活性剤、ノニオン性界面活性剤等の界面活性剤を挙げることができる。これらの分散安定補助剤は、1種または2種以上を併用してもよく、得られる熱膨張性微小球の粒子径や重合時の分散安定性等を考慮して、適宜選択される。
 高分子タイプの分散安定補助剤としては、たとえば、ジエタノールアミンと脂肪族ジカルボン酸の縮合生成物、ゼラチン、ポリビニルピロリドン、メチルセルロース、ポリエチレンオキサイド、ポリビニルアルコール等を挙げることができる。
 分散安定補助剤の配合量は、特に限定されないが、重合性成分100重量部に対して、好ましくは0.0001~5重量部、より好ましくは0.0003~2重量部である。
 水性分散媒は、たとえば、イオン交換水等の水に、必要に応じて、電解質、水溶性化合物、分散安定剤、分散安定補助剤等を配合して調製される。重合時の水性分散媒のpHは、水溶性化合物、分散安定剤、分散安定補助剤の種類によって適宜決められる。分散安定剤としてコロイダルシリカを用いる場合、重合時の水性分散媒のpHは、2~7が好ましく、より好ましくは2.2~6、さらに好ましくは2.3~4、特に好ましくは2.5~3.5である。
 重合工程では、所定粒子径の球状油滴が調製されるように油性混合物を水性分散媒中に懸濁分散させる。
 油性混合物を懸濁分散させる方法としては、たとえば、ホモミキサー(たとえば、プライミクス株式会社製)等により攪拌する方法や、スタティックミキサー(たとえば、株式会社ノリタケエンジニアリング社製)等の静止型分散装置を用いる方法、膜乳化法、超音波分散法等の一般的な分散方法を挙げることができる。
 次いで、油性混合物が球状油滴として水性分散媒に分散された分散液を加熱することにより、懸濁重合を開始する。重合反応中は、分散液を攪拌するのが好ましく、その攪拌は、たとえば、単量体の浮上や重合後の熱膨張性微小球の沈降を防止できる程度に緩く行えばよい。
 重合温度は、重合開始剤の種類によって自由に設定されるが、好ましくは30~100℃、さらに好ましくは40~90℃、特に好ましくは45~85℃、最も好ましくは50~80℃の範囲で制御される。反応温度を保持する時間は、0.1~20時間程度が好ましい。重合初期圧力については特に限定はないが、ゲージ圧で0~5.0MPa、さらに好ましくは0.1~3.0MPaの範囲である。
 重合工程により得られる熱膨張性微小球の平均粒子径D50については、特に限定されないが、好ましくは1~60μm、より好ましくは3~50μm、さらに好ましくは5~40μm、特に好ましくは8~30μm、最も好ましくは10~25μmである。熱膨張性微小球の平均粒子径D50が1μmより小さい場合、熱膨張性微小球の膨張性能が低く、目的とする中空粒子を得られないことがある。熱膨張性微小球の平均粒子径D50が60μmより大きい場合、熱膨張性微小球を加熱膨張させて得られる中空粒子の平均粒子径が大きくなり、ゴム製品の表面性が悪化する可能性がある。
 重合工程により得られる熱膨張性微小球の粒度分布の変動係数CVは、特に限定されないが、好ましくは35%以下、さらに好ましくは30%以下、特に好ましくは25%以下である。変動係数CVは、以下に示す計算式(2)および(3)で算出される。
Figure JPOXMLDOC01-appb-M000001
(式中、sは粒子径の標準偏差、<x>は平均粒子径、xはi番目の粒子径、nは粒子の数である。)
 重合工程により得られる熱膨張性微小球の膨張開始温度(Ts1)については、特に限定はないが、好ましくは80~250℃、より好ましくは100~240℃、さらに好ましくは110~230℃、特に好ましくは120~220℃、最も好ましくは130~210℃である。熱膨張性微小球の膨張開始温度(Ts1)が80℃未満であると、熱膨張性微小球を加熱膨張させて得られる中空粒子の一部が、ゴム製品を成形するまでの工程において膨張してしまい、ゴム製品の寸法安定性が悪くなる可能性がある。熱膨張性微小球の膨張開始温度(Ts1)が250℃超であると、耐熱性が高すぎて、中空粒子を製造することが困難なことがある。
 重合工程により得られる熱膨張性微小球の最大膨張温度(Tmax1)については、特に限定はないが、好ましくは110~350℃、より好ましくは130~330℃、さらに好ましくは150~300℃、特に好ましくは160~270℃、最も好ましくは170~230℃である。熱膨張性微小球の最大膨張温度(Tmax1)が110℃未満であると、熱膨張性微小球を加熱膨張させて得られる中空粒子が、ゴム製品を製造するまでの工程においてへたって体積収縮し、軽量化効果が得られないことや、ゴム製品の寸法安定性が悪くなることがある。一方、熱膨張性微小球の最大膨張温度(Tmax1)が350℃超であると、耐熱性が高すぎて、中空粒子を製造することが困難なことがある。
 重合工程により得られる熱膨張性微小球の発泡剤の内包率(C)は、熱膨張性微小球の重量に対する熱膨張性微小球に内包された発泡剤の重量の百分率で定義される。熱膨張性微小球の発泡剤の内包率については、特に限定はないが、好ましくは5~30重量%、より好ましくは8~25重量%、さらに好ましくは12~23重量%である。該内包率が5重量%未満であると、発泡剤の効果が得られないことがある。一方、該内包率が30重量%を超えると熱膨張性微小球の外殻の厚みが薄くなることで、高い膨張性能が得られないことがある。
(膨張工程)
 膨張工程は、工程(1)で得られた熱膨張性微小球を加熱膨張させて中空粒子を得る工程(2)をいう。膨張工程としては、熱膨張性微小球を加熱膨張させる工程であれば、特に限定はなく、乾式加熱膨張法、湿式加熱膨張法のいずれでもよいが、乾燥する手間を省けることから、本発明においては乾式加熱膨張法が好ましい。
 乾式加熱膨張法としては、特開2006-213930号公報に記載されている方法、特に内部噴射方法を挙げることができる。また、別の乾式加熱膨張法としては、特開2006-96963号公報に記載の方法等がある。一方、湿式加熱膨張法としては、特開昭62-201231号公報に記載の方法等がある。
 熱膨張性微小球を加熱膨張させる温度は、好ましくは100~450℃である。
〔中空粒子a1の製造方法〕
 乾式加熱膨張法による中空粒子a1の製造方法としては、たとえば、工程(1)で得られた熱膨張性微小球を含む気体流体を、出口に分散ノズルを備え且つ熱風流の内側に設置された気体導入管に流し、前記分散ノズルから噴射させる工程(噴射工程)と、前記気体流体を前記分散ノズルの下流部に設置された衝突板に衝突させ、熱膨張性微小球を前記熱風気流中に分散させる工程(分散工程)と、分散した熱膨張性微小球を前記熱風気流中で膨張開始温度以上に加熱して膨張させる工程(膨張工程)とを含む製造方法が挙げられる。
 上記製造方法において、製造条件を適宜変更することによって、膨張余力率が20~80%である中空粒子a1を製造することができる。
〔中空粒子a2の製造方法〕
 中空粒子a2の製造方法としては、たとえば、熱膨張性微小球を製造する上記工程(1)と、得られた熱膨張性微小球と微粒子とを混合する工程(混合工程)と、前記混合工程で得られた混合物を、前記熱膨張性微小球の外殻を構成する熱可塑性樹脂の軟化点超の温度に加熱して、前記熱膨張性微小球を膨張させるとともに(上記工程(2)に相当)、前記微粒子を前記外殻の外表面に付着させる工程(付着工程)とを含む製造方法を挙げることができる。
 混合工程は、熱膨張性微小球と微粒子とを混合する工程である。
 混合工程における微粒子と熱膨張性微小球との重量比率(微粒子/熱膨張性微小球)については、特に限定はないが、好ましくは90/10~60/40、さらに好ましくは85/15~65/35、特に好ましくは80/20~70/30である。微粒子/熱膨張性微小球(重量比率)が90/10より大きい場合は、中空粒子a2の真比重が大きくなり、低比重化効果が小さくなることがある。一方、微粒子/熱膨張性微小球(重量比率)が60/40より小さい場合は、中空粒子a2の真比重が低くなり、粉立ち等のハンドリングが悪化することがある。
 混合工程に用いられる装置としては、特に限定はなく、容器と攪拌羽根といった極めて簡単な機構を備えた装置を用いて行うことができる。また、一般的な揺動または攪拌を行える粉体混合機を用いてもよい。粉体混合機としては、たとえば、リボン型混合機、垂直スクリュー型混合機等の揺動攪拌または攪拌を行える粉体混合機を挙げることができる。また、近年、攪拌装置を組み合わせたことにより効率のよい多機能な粉体混合機であるスーパーミキサー(株式会社カワタ製)およびハイスピードミキサー(株式会社深江製)、ニューグラムマシン(株式会社セイシン企業製)、SVミキサー(株式会社神鋼環境ソリューション社製)等も紹介されており、これらを用いてもよい。
 付着工程は、前記混合工程で得られた、熱膨張性微小球と微粒子とを含む混合物を、熱膨張性微小球の外殻を構成する熱可塑性樹脂の軟化点超の温度に加熱する工程である。付着工程では、熱膨張性微小球を膨張させるとともに、外殻の外表面に微粒子を付着させる。
 加熱は、一般的な接触伝熱型または直接加熱型の混合式乾燥装置を用いて行えばよい。混合式乾燥装置の機能については、特に限定はないが、温度調節可能で原料を分散混合する能力や、場合により乾燥を早めるための減圧装置や冷却装置を備えたものが好ましい。加熱に使用する装置としては、特に限定はないが、たとえば、レーディゲミキサー(株式会社マツボー製)、ソリッドエアー(株式会社ホソカワミクロン)等を挙げることができる。
 加熱の温度条件については、熱膨張性微小球の種類にもよるが最適膨張温度とするのが良く、好ましくは100~400℃、より好ましくは120~350℃、さらに好ましくは140~320℃、特に好ましくは150~280℃、最も好ましくは160~250℃である。
 上記製造方法において、膨張条件を適宜変更することによって、膨張余力率が20~80%である中空粒子a2を製造することができる。
 中空粒子a2は、図1に示すように、中空粒子本体及びその外殻の外表面に付着した微粒子から構成される。ここでいう付着とは、単に外殻2の外表面に微粒子(4および5)が、吸着された状態4であってもよく、外表面近傍の外殻を構成する熱可塑性樹脂が加熱によって軟化や融解し、外殻の外表面に微粒子がめり込み、固定された状態5であってもよいという意味である。微粒子の粒子形状は不定形であっても球状であってもよい。中空粒子が、その外殻の外表面に付着した微粒子からさらに構成されると、基材ゴムへ練り込む際の分散性に優れるため好ましい。
 微粒子の平均粒子径は、0.001~30μmが好ましく、0.005~25μmがより好ましく、0.01~10μmがさらに好ましい。微粒子の平均粒子径がこの範囲内であると、中空粒子a2を製造する際に熱膨張性微小球との混合性が良好となる。
 微粒子の平均粒子径と中空粒子a2の平均粒子径との比(微粒子の平均粒子径/中空粒子a2の平均粒子径)は、微粒子の付着性の観点から好ましくは1以下、さらに好ましくは0.8以下、より好ましくは0.6以下、特に好ましくは0.4以下、最も好ましくは0.2以下である。なお、ここで言う、微粒子の平均粒子径とは、レーザー回折法により測定された粒子の粒子径である。微粒子の粒子径がミクロンオーダーであれば一次粒子を指すが、ナノオーダーの微粒子等は凝集している場合が多く、実質ミクロンオーダーの集合体として作用するため、凝集した二次粒子を1単位として平均粒子径を算出した。
 微粒子としては、種々のものを使用することができ、無機物、有機物のいずれの素材であってもよい。微粒子本体の形状としては、球状、針状や板状等が挙げられる。
 微粒子を構成する無機物としては、特に限定はないが、例えば、ワラステナイト、セリサイト、カオリン、マイカ、クレー、タルク、ベントナイト、アルミナシリケート、パイロフィライト、モンモリロナイト、珪酸カルシウム、炭酸カルシウム、炭酸マグネシウム、ドロマイト、硫酸カルシウム、硫酸バリウム、ガラスフレーク、窒化ホウ素、炭化珪素、シリカ、アルミナ、雲母、二酸化チタン、酸化亜鉛、酸化マグネシウム、酸化亜鉛、ハイドロサルタイト、カーボンブラック、二硫化モリブデン、二硫化タングステン、セラミックビーズ、ガラスビーズ、水晶ビーズ、ガラスマイクロバルーン等が挙げられる。
 微粒子を構成する有機物としては、特に限定はないが、例えば、カルボキシメチルセルロースナトリウム、ヒドロキシエチルセルロース、メチルセルロース、エチルセルロース、ニトロセルロース、ヒドロキシプロピルセルロース、アルギン酸ナトリウム、ポリビニルアルコール、ポリビニルピロリドン、ポリアクリル酸ナトリウム、カルボキシビニルポリマー、ポリビニルメチルエーテル、ステアリン酸マグネシウム、ステアリン酸カルシウム、ステアリン酸亜鉛、ポリエチレンワックス、ラウリン酸アミド、ミリスチン酸アミド、パルミチン酸アミド、ステアリン酸アミド、硬化ひまし油、(メタ)アクリル樹脂、ポリアミド樹脂、シリコーン樹脂、ウレタン樹脂、ポリエチレン樹脂、ポリプロピレン樹脂、フッ素系樹脂等が挙げられる。
 微粒子を構成する無機物や有機物は、シランカップリング剤、パラフィンワックス、脂肪酸、樹脂酸、ウレタン化合物、脂肪酸エステル等の表面処理剤で処理されていてもよく、未処理のものでもよい。
 中空粒子a2の真比重については、特に限定はないが、好ましくは0.05~0.70であり、より好ましくは0.07~0.55、さらに好ましくは0.09~0.45、特に好ましくは0.1~0.35、最も好ましくは0.1~0.3である。中空粒子a2の真比重が0.05より小さい場合は、耐シェア性が低いため、混練工程において、中空粒子a2の一部が破泡する可能性があり、また、耐圧性も低いため、加硫成形用ゴム組成物を成形する際にかかる外圧に対して、中空粒子a2が凹んだ状態になり、その後、中空粒子a2が凹んだままの状態でゴムの加硫が進行するため成形品全体の体積減少が起こり、軽量化効果が得られず、ゴム製品の寸法安定性が悪くなる可能性がある。一方、中空粒子a2の真比重が0.7より大きい場合は、低比重化効果が低くなるため、中空粒子a2を用いて加硫成形用ゴム組成物を調製する際、その添加量が多くなり、非経済的であることがある。
 中空粒子a2に対する微粒子の重量割合については、特に限定はないが、好ましくは90重量%以下、より好ましくは85重量%以下、さらに好ましくは80重量%以下である。該重量割合が90重量%超である場合は、中空粒子a2を用いて加硫成形用ゴム組成物を調製する際、その添加量が多くなり、非経済的であることがある。該重量割合の好ましい下限値は60重量%である。
〔中空粒子a3及びa4の製造方法〕
(湿化工程)
 上記製造方法により得られた中空粒子a1及びa2を、液状有機化合物で湿潤させること(湿化工程)により、それぞれ中空粒子a3及びa4を製造することができる。中空粒子が、液状有機化合物で湿化されてなると、発塵が防止され、基材ゴム成分に練り込む際の分散性が向上するため好ましい。
 湿化工程で使用する液状有機化合物については、特に限定はされず、基本的には、(i)液状有機化合物が、発泡剤の気化温度よりも高い沸点を有すること、(ii)液状有機化合物が、中空粒子の外殻部を構成する熱可塑性樹脂を溶解又は膨潤しないこと、の2要件を満たすことが好ましい。
 上記(i)の要件を満たすためには、及び保存中の揮発を避けるためには、液状有機化合物の沸点は、好ましくは80℃~270℃、さらに好ましくは90℃~260℃、特に好ましくは100℃~250℃である。上記(ii)の要件については、重合工程における原料として架橋剤を併用して製造された熱膨張性微小球を使用することにより、外殻部を構成する熱可塑性樹脂の耐溶剤性を向上させることができるため、液状有機化合物について、選択の自由度が向上する。
 液状有機化合物の種類については、特に限定されず、例えば、ジブチルフタレート、ジイソオクチルフタレート、ジイソノニルフタレート、ジオクチルアジペート、トリクレジルホスフェート、トリエチルシトレート、アセチルトリブチルシトレート、オクチルアルコール等の可塑剤;ジシクロペンタジエンやスチレン等の単量体が挙げられる。また、上記以外の液状有機化合物としては、例えば、非イオン性界面活性剤、アルキレングリコール、ポリアルキレングリコール、グリセリン、プロセスオイル、シリコーンオイル、流動パラフィン、ナフテン系オイル、アロマ系オイル、油脂類等が挙げられる。これらの液状有機化合物は、2種以上を混合して用いてもよい。
 中空粒子a1又はa2と、液状有機化合物との配合比については、特に限定はされず、その中空粒子の発塵が目立たなくなる配合比が好ましい。具体的には、液状有機化合物の配合量は、中空粒子a1の100重量部に対して、20~5000重量部、より好ましくは100~3000重量部である。また、中空粒子a2の場合も、付着した微粒子を完全に除去したと仮定した中空粒子100重量部に対して、前記と同量の液状有機化合物を用いることが好ましい。液状有機化合物の配合量が20重量部未満であると、中空粒子の発塵が目立つため好ましくない。一方、液状有機化合物の配合量が5000重量部超であると、余分な液状有機化合物の存在により、液状有機化合物と中空粒子との割合が部分的に不均一になる。
 湿化工程としては、中空粒子a1又はa2を液状有機化合物で湿潤させることができればよく、特に限定されないが、例えば、中空粒子a1又はa2を液状有機化合物とともに揺動又は攪拌する方法が挙げられる。揺動又は攪拌は、一般的な粉体混合機を用いて行うことができ、例えばリボン型ミキサー、副軸ローター型混合機等を用いて行うことができる。
 中空粒子に液状有機化合物を添加した後、均一に湿化できるまで揺動又は攪拌する。終点の判定は、湿化装置内の複数の部分より試料を採取し、各試料0.5g~0.8gについて、液体置換法にて真比重を測定し、その値のばらつき、例えば標準偏差等で行うことができる。中空粒子a3及びa4の真比重については、特に限定はないが、通常0.05~1.0である。
 上記の如き製造方法により、膨張余力率が20~80%である中空粒子a3及びa4を製造することができる。
〔中空粒子Aの製造方法〕
(熟成工程)
 中空粒子aは、上記の方法により製造することができ、それらは全て、熱膨張性微小球を加熱膨張させ、その後常温に冷却するという共通の工程を経て得られる。しかしながら、その冷却の際に発泡剤の体積減少が起こり、中空粒子の内圧と外圧のバランスが取れておらず、歪な形状であったり、外的圧力に弱かったりすることがある。このような中空粒子aを加硫成形用ゴム組成物に用いた場合、混練工程において、中空粒子が変形して寸法安定性が悪くなることがあり、あるいは、中空粒子が潰れたり、破裂したりして、ゴム製品の意図した軽量化が図れないことがある。
 熟成工程は、中空粒子aを温度1~50℃の範囲で、3日間以上熟成させて、中空粒子Aを得る工程をいう。中空粒子が、熟成されてなるものであると、外的圧力への耐性が向上し、混練工程で中空粒子がより破泡し難くなるため好ましい。一般的に熟成とは、物質に必要とする性質を得させるために物質を適当な条件下で一定期間保管することをいう。前述したように、中空粒子aは、冷却の際に発泡剤の体積減少が起こっており、中空粒子の内圧と外圧のバランスが取れておらず、歪な形状であったり、外的圧力に弱かったりすることがある。従って、ここでいう熟成とは、中空粒子aの内圧と外圧のバランスを整え、外的圧力への耐性を向上させることをいい、具体的には、中空粒子aを温度1~50℃の範囲で、3日間以上保管することをいう。
 中空粒子aの熟成温度は、特に限定はないが、1~50℃の範囲であると好ましく、より好ましくは2~45℃、さらに好ましくは3~40℃、特に好ましくは4~35℃、最も好ましくは5~30℃である。熟成温度が1℃未満の場合、中空粒子の復元が不十分となり、外的要因により中空粒子が変形したり、潰れたり、破裂したりすることがある。一方、熟成温度が50℃超の場合、発泡剤の徐放が発生し、外的要因により中空粒子が変形したり、潰れたりすることがある。
 中空粒子aの熟成期間は、特に限定はないが、3日間以上であると好ましく、より好ましくは5日間以上、さらに好ましくは1週間以上、特に好ましくは2週間以上、最も好ましくは4週間以上である。熟成期間が3日間未満の場合、熟成の効果が十分得られないことがある。熟成期間の上限としては、熟成の効果が発揮される期間であれば特に限定はないが、その期間としては8週間程度である。熟成後、熟成中空粒子の品質が維持できる期間、さらに保管することも可能である。
 乾式加熱膨張法で得られた中空粒子a1は粉体であり、粉体の状態で熟成される。中空粒子a2の場合も同様に、粉体の状態で熟成される。なお、密封状態でかつ中空粒子以外の空隙があまりに少ない状態で熟成を行うと、所定温度、所定時間でも熟成がうまく進まないことがある。
 上記の如き製造方法により、膨張余力率が20~80%である中空粒子Aを製造することができる。
〔基材ゴム〕
 基材ゴムは、本発明の加硫成形用ゴム組成物の必須成分である。基材ゴムの、JIS K6300に準拠して測定した100℃のムーニー粘度ML(1+4)(以下、「ムーニー粘度」と略記することがある)は、5~90であり、15~85が好ましく、25~80がより好ましく、35~75がさらに好ましく、45~70が特に好ましい。本発明においては、ゴム組成物に使用する中空粒子の膨張余力率が特定の範囲内にあると同時に、基材ゴムのムーニー粘度が上記特定の範囲内にあることにより、寸法安定性に優れ、表面性が良好であり、かつ、効果的に軽量化されたゴム製品の製造が可能となることを見出した。基材ゴムのムーニー粘度が90超であると、中空粒子と基材ゴム等とを混練する時に、中空粒子が破泡するため、当初期待した軽量化が図れない。一方、本願課題を解決するに際して、基材ゴムのムーニー粘度の下限値に特に限定はないが、基材ゴムのムーニー粘度が5未満であると、得られるゴム製品の引張強度、伸び、圧縮永久歪等の機械的特性が実用的に満足できるレベルに達しない。基材ゴムとして複数種の基材ゴムを用いる場合、各基材ゴムのムーニー粘度は同一であってもよく、異なっていてもよく、各基材ゴムを混ぜ合わせた全体としての基材ゴムのムーニー粘度が5~90の範囲にあればよい。分子量の指標であるムーニー粘度が上記特定の範囲にある基材ゴムを採用することにより、混練時に膨張余力率が20~80%である中空粒子が破泡することがないため、効果的に軽量化され、寸法安定性に優れ、かつ、表面性が良好であるゴム製品の製造が可能な加硫成形用ゴム組成物が得られる。
 基材ゴムとしては、特に限定はないが、たとえば、天然ゴム、イソプレンゴム、ブタジエンゴム、スチレンブタジエンゴム、クロロプレンゴム、アクリロニトリルブタジエンゴム、エチレン-α‐オレフィン共重合体ゴム、エチレン-α‐オレフィン-非共役ジエン共重合体ゴム、ハロゲン化エチレン-α‐オレフィン-非共役ジエン共重合体ゴム、スルフォン化エチレン-α‐オレフィン-非共役ジエン共重合体ゴム、マレイン化エチレン-α‐オレフィン-非共役ジエン共重合体ゴム、ブチルゴム、イソブチレンイソプレンゴム、ニトリルゴム、水素添加ニトリルゴム、ウレタンゴム、シリコーンゴム、クロロスルフォン化ポリエチレン、塩素化ポリエチレン、アクリルゴム、エピクロロヒドリンゴム、フッ素ゴム、多硫化ゴム、プロピレンオキシドゴム、熱可塑性エラストマー等を挙げることができる。これらの基材ゴムは、1種または2種以上を併用することができる。これらのうちで、基材ゴムが、エチレン-α‐オレフィン-非共役ジエン共重合体ゴム、ブタジエンゴム、スチレンブタジエンゴム、天然ゴム、イソプレンゴム、ニトリルゴム、水素添加ニトリルゴム、ブチルゴム、フッ素ゴム、シリコーンゴム、アクリロニトリルブタジエンゴム、クロロプレンゴム、アクリルゴム、クロロスルフォン化ポリエチエンゴム、塩素化ポリエチレンゴム、ウレタンゴム、イソブチレンイソプレンゴム、多硫化ゴム、プロピレンオキシドゴムおよびエピクロロヒドリンゴムから選ばれる少なくとも1種を含むと好ましく、エチレン-α‐オレフィン-非共役ジエン共重合体ゴム、ブタジエンゴム、スチレンブタジエンゴム、天然ゴム、イソプレンゴムおよびアクリルゴムから選ばれる少なくとも1種を含むとより好ましく、エチレン-α‐オレフィン-非共役ジエン共重合体ゴムを含むと特に好ましい。基材ゴム全体に占めるエチレン-α‐オレフィン-非共役ジエン共重合体ゴムの重量割合については、特に限定はないが、50重量%以上であると好ましく、70重量%以上であるとより好ましく、90重量%以上であるとさらに好ましい。基材ゴム全体に占めるエチレン-α‐オレフィン-非共役ジエン共重合体ゴムの重量割合の好ましい上限は100重量%である。
 エチレン-α‐オレフィン-非共役ジエン共重合体ゴムは、エチレンと、α‐オレフィンと、非共役ジエンとのランダム共重合体である。α‐オレフィンとしては、プロピレン、1-ブテン、1-ペンテン、3-メチル-1-ペンテン、4-メチル-1-ペンテン、1-ヘキセン、1-ヘプテン、1-オクテン、1-ノネン、1-デセン、1-ウンデセン、1-ドデセン等が挙げられる。これらの中でも、プロピレン、1-ヘキセン、1-オクテンが好ましく、プロピレンが特に好ましい。これらのα‐オレフィンは、1種又は2種以上を併用することができる。エチレンとα‐オレフィンとのモル比(エチレン/α‐オレフィン)は、特に限定はないが、40/60~95/5であると好ましく、より好ましくは50/50~85/15、さらに好ましくは60/40~80/20である。
 非共役ジエンとしては、1,4-ヘキサジエン、3-メチル-1,4-ヘキサジエン、1,7-オクタジエン、1,9-デカジエン、5-エチリデン-2-ノルボルネン、5-イソプロピリデン-2-ノルボルネン、5-イソブテニル-2-ノルボルネン、シクロペンタジエン、ジシクロペンタジエン、ノルボルナジエン等が挙げられる。これらの中でも、5-エチリデン-2-ノルボルネン、ジシクロペンタジエンが好ましい。これらの非共役ジエンは、1種又は2種以上を併用することができる。
 基材ゴムのヨウ素価は、特に限定はないが5~50(g/100g)であると好ましく、より好ましくは10~40、さらに好ましくは15~30である。基材ゴムのヨウ素価が上記範囲内にあると、架橋効率の高いゴム組成物が得られ、耐圧縮永久歪み性に優れるとともに、耐環境劣化性に優れた加硫ゴム製品を提供できるゴム組成物が得られる。
〔加硫成形用ゴム組成物〕
 本発明の加硫成形用ゴム組成物は、中空粒子と基材ゴムとを含む。加硫成形用ゴム組成物に占める中空粒子の重量割合は、特に限定されないが、0.1~30重量%であると好ましく、より好ましくは0.3~20重量%、さらに好ましくは0.6~15重量%、特に好ましくは0.8~10重量%である。なお、中空粒子として複合中空粒子を用いる場合、該重量割合とは、加硫成形用ゴム組成物全体の重量に対する、微粒子及び/又は液状有機化合物を除く中空粒子単独としての重量の割合を意味する。該重量割合が0.1重量%未満であると、中空粒子の添加による十分な軽量化効果が得られないことがある。一方、該重量割合が30重量%超であると、ゴム製品の引張強度、圧縮永久歪み等の機械的特性が満足できるレベルに達しないことがある。
 加硫成形用ゴム組成物に占める基材ゴムの重量割合は、特に限定されないが、10~95重量%であると好ましく、より好ましくは20~90重量%、さらに好ましくは30~75重量%、特に好ましくは35~60重量%である。該重量割合が上記範囲内であると、基材ゴムの機械的特性(引張強度、圧縮永久歪み)や耐摩耗性等を損なうことなく効果的に軽量化されたゴム製品を提供できる加硫成形用ゴム組成物とすることができる。
 本発明の加硫成形用ゴム組成物の真比重については、特に限定されないが、0.5~1.3であると好ましく、0.6~1.2であるとより好ましく、0.7~1.1であるとさらに好ましい。
 本発明の加硫成形用ゴム組成物は、必要に応じて、従来公知の補強剤、充填剤、加硫・架橋剤、加硫促進剤、加硫促進助剤、軟化剤、加工助剤、老化防止剤、紫外線吸収剤、発泡剤、発泡助剤、滑剤、顔料、着色剤、分散剤、難燃剤等の添加剤を、本発明の目的を損なわない範囲で含有していてもよい。
 補強剤は、加硫ゴムの引張強度、引き裂き強度、耐摩耗性などの機械的性質を高める効果がある。このような補強剤としては、具体的には、SRF、GPF、FEF、HAF、ISAF、SAF、FT,MT等のカーボンブラック、シランカップリング剤などにより表面処理が施されているこれらのカーボンブラック、微粉ケイ酸、シリカなどが挙げられる。これらの補強剤は1種又は2種以上を併用することができる。補強剤の配合量は特に限定されず、通常、基材ゴム100重量部に対して、230重量部未満である。
 充填剤としては、炭酸カルシウム、軽質炭酸カルシウム、重質炭酸カルシウム、炭酸マグネシウム、タルク、クレー、ガラスビーズ、ガラスバルーン等の無機充填剤;ハイスチレン樹脂、クマロンインデン樹脂、フェノール樹脂、リグニン、変性メラミン樹脂、石油樹脂等の有機充填剤を挙げることができ、特に無機充填剤が好ましく用いられる。加硫成形用ゴム組成物が、充填剤としてガラスバルーンを含む場合、寸法安定性に優れるとともに軽量化効果も同時に得られるために好ましい。これらの充填剤は、1種又は2種以上を併用して使用することができる。充填剤の配合量は特に限定されず、通常、基材ゴム100重量部に対して、30~200重量部である。
 加硫・架橋剤としては、粉末硫黄、沈降硫黄、コロイド硫黄、不溶性硫黄等の硫黄;塩化イオウ、セレン、テルル等の無機系加硫剤;モルホリンジスルフィド、アルキルフェノールジスルフィド類、チウラムジスルフィド類、ジチオカルバミン酸塩等の含硫黄有機化合物;1,1-ジ-t-ブチルペルオキシ-3,3,5-トリメチルシクロヘキサン、ジ-t-ブチルペルオキシド、ジクミルペルオキシド、t-ブチルクミルペルオキシド、2,5-ジメチル-2,5-ジ(t-ブチルペルオキシ)ヘキサン、1,3-ビス-(t-ブチルペルオキシ-イソプロピル)ベンゼン等の有機過酸化物類等を挙げることができる。これらの加硫・架橋剤は、1種又は2種以上を混合して使用することができる。加硫・架橋剤の配合量は、その種類に応じて適宜選定されるが、基材ゴム100重量部に対して、通常、0.1~10重量部、好ましくは0.5~5重量部の範囲である。また、必要に応じて加硫促進剤、加硫促進助剤を併用することもできる。
 加硫促進剤としては、具体的には、ヘキサメチレンテトラミン等のアルデヒドアンモニア類;ジフェニルグアニジン、ジ(o-トリル)グアニジン、o-トリルーピグアニド等のグアニジン類;チオカルバニリド、ジ(o-トリル)チオウレア、N,N’-ジエチルチオウレア、ジラウリルチオウレア等のチオウレア類;メルカプトベンゾチアゾール、ジベンゾチアゾールジスルフィド、N,N’-ジ(エチルチオカルバモイルチオ)ベンゾチアゾール等のチアゾール類;N-t-ブチル-2-ベンゾチアジルスルフェンアミド等のスルフェンアミド類;テトラメチルチウラムジスルフィド、テトラエチルチウラムジスルフィド、テトラブチルチウラムジスルフィド等のチウラム類;ジメチルチオカルバミン酸亜鉛、ジメチルジチオカルバミン酸ナトリウム、ジメチルジチオカルバミン酸銅、ジメチルチオカルバミン酸テルル、ジメチルチオカルバミン酸鉄等のカルバミン酸塩類;ブチルチオキサントゲン酸亜鉛等のキサントゲン酸塩類等を挙げることができる。
 これらの加硫促進剤は、1種又は2種以上を併用することができる。加硫促進剤の配合量は、基材ゴム100重量部に対して、通常、0.1~20重量部、好ましくは0.2~10重量部の範囲である。加硫促進助剤としては、具体的には、酸化マグネシウム、亜鉛華等の金属酸化物;ステアリン酸、オレイン酸、ステアリン酸亜鉛等の有機酸(塩)類等を挙げることができ、特に亜鉛華、ステアリン酸が好ましく用いられる。これらの加硫促進助剤は、1種又は2種以上を併用することができる。加硫促進助剤の配合量は、基材ゴム100重量部に対して、通常、0.5~20重量部の範囲である。
 軟化剤としては、プロセスオイル、潤滑油、パラフィン、流動パラフィン、石油アスファルト、ワセリン等の石油系軟化剤;コールタール、コールタールピッチ等のコールタール系軟化剤;ヒマシ油、アマニ油、ナタネ油、ヤシ油等の脂肪油系軟化剤;トール油;サブ;蜜ロウ、カルナウバロウ、ラノリン等のロウ類;リシノール酸、パルミチン酸、ステアリン酸バリウム、ステアリン酸カルシウム、ラウリン酸亜鉛等の脂肪酸および脂肪酸塩;石油樹脂、アタクチックポリプロピレン、クマロンインデン樹脂等の合成高分子物質;ジオクチルフタレート、ジオクチルアジペート、ジオクチルセバケート等のエステル系可塑剤;ジイソドデシルカーボネート等の炭酸エステル系可塑剤;その他マイクロクリスタリンワックス、サブ(ファクチス)、液状ポリブタジエン、変性液状ポリブタジエン、液状チオコール、炭化水素系合成潤滑油などが挙げられる。中でも石油系軟化剤が好ましく、特にプロセスオイルが好ましい。軟化剤の配合量は特に限定されず、通常、基材ゴム100重量部に対して、10~200重量部である。
 加工助剤としては、リシノール酸、ステアリン酸、パルチミン酸、ラウリン酸等の高級脂肪酸;ステアリン酸バリウム、ステアリン酸亜鉛、ステアリン酸カルシウム等の高級脂肪酸の塩;リシノール酸、ステアリン酸、パルチミン酸、ラウリン酸等の高級脂肪酸のエステル類などが挙げられる。老化防止剤としては、例えば、アミン系、ヒンダードフェノール系、イオウ系老化防止剤等が挙げられる。
 発泡剤としては、炭酸アンモニウム、重炭酸ナトリウム、無水硝酸ナトリウム等の無機発泡剤;ジニトロソペンタメチレンテトラミン、N,N’-ジメチル-N,N’-ジニトロソテレフタルアミド、ベンゼンスルホニルヒドラジド、p,p’-オキシビス(ベンゼンスルホニルヒドラジド)、3,3’-ジスルホンヒドラジドジフェニルスルホン、アゾビスイソブチロニトリル、アゾビスホルムアミド等の有機発泡剤を挙げることができる。また、発泡剤と併用して、発泡助剤を使用してもよい。発泡助剤は、発泡剤の分解温度の低下、分解促進、気泡の均一化などの作用をする。このような発泡助剤としては、尿素系、有機酸系、金属塩系等が挙げられる。これらの発泡剤及び発泡助剤は、本発明の目的を損なわない範囲で、それぞれ単独でまたは2種以上を併用して使用することができるが、使用しないことが好ましい。
 滑剤としては、流動パラフィン等の炭化水素系、ステアリン酸等の脂肪酸系、ステアリン酸アミド等の脂肪酸アミド系、ステアリン酸ブチル等のエステル系、ステアリルアルコール等のアルコール系等の化合物又は混合物、金属石鹸等を挙げることができる。
 顔料としては、二酸化チタン、酸化亜鉛、群青、ベンガラ、リトポン、鉛、カドミウム、鉄、コバルト、アルミニウム、塩酸塩、硝酸塩等の無機顔料; アゾ顔料、フタロシアニン顔料、キナクリドン顔料、キナクリドンキノン顔料、ジオキサジン顔料、アントラピリミジン顔料、アンサンスロン顔料、インダンスロン顔料、フラバンスロン顔料、ペリレン顔料、ぺリノン顔料、ジケトピロロピロール顔料、キノナフタロン顔料、アントラキノン顔料、チオインジゴ顔料、ベンズイミダゾロン顔料、イソインドリン顔料、カーボンブラック等の有機顔料が挙げられる。
〔加硫成形用ゴム組成物の製造方法〕
 本発明の加硫成形用ゴム組成物の製造方法としては、特に限定されず、たとえば、中空粒子と基材ゴムと、さらに必要に応じて、補強剤、充填剤、加硫・架橋剤、加硫促進剤、加硫促進助剤、軟化剤、加工助剤、老化防止剤、紫外線吸収剤、発泡剤、発泡助剤、滑剤、顔料、着色剤、分散剤、難燃剤等の添加剤とを配合し、これらをオープンロールのようなロール類、あるいはバンバリーミキサー、ニーダー、加圧ニーダー、インターミックスのようなインターナルミキサー(密閉式混合機)類により、30~150℃の温度で3~90分間混練した後、分出しする方法等が挙げられる。本発明の加硫成形用ゴム組成物に配合される中空粒子、基材ゴム及び添加剤等の配合方法、配合順序は特に限定されないが、例えば、バンバリーミキサー等を用いて、中空粒子、基材ゴム、補強剤、充填剤及び軟化剤等を混合したのち、ロール等を用いて、加硫・架橋剤、加硫促進剤等を添加する方法等が挙げられる。
 これらのうちで、加硫成形用ゴム組成物の製造方法が、熱可塑性樹脂からなる外殻と、それに内包され且つ加熱することによって気化する発泡剤とから構成され、かつ、式(1)で定義される膨張余力率が20~80%である中空粒子を製造する工程(I)と、前記工程(I)で得られる中空粒子及び該中空粒子と液状有機化合物及び/又は有機基材成分とを含むマスターバッチから選ばれる少なくとも1種と、JIS K6300に準拠して測定した100℃のムーニー粘度ML(1+4)が5~90である基材ゴムとを含む成分を混練する工程(II)とを含むと好ましい。工程(I)は、膨張余力率が20~80%である中空粒子を製造する工程であり、上記〔中空粒子a1の製造方法〕等で説明した方法をそのまま用いることができる。工程(II)は、工程(I)で得られる中空粒子及びマスターバッチから選ばれる少なくとも1種と、ムーニー粘度が5~90である基材ゴムとを、必須に含む成分を混練する工程である。該製造方法により、軽量であり、寸法安定性に優れ、かつ表面性が良好であるゴム製品を提供可能な加硫成形用ゴム組成物を製造することができる。
 工程(II)における中空粒子の破泡率については、特に限定されないが、30%以下であると好ましく、より好ましくは25%以下、さらに好ましくは20%以下、よりさらに好ましくは15%以下、特に好ましくは10%以下、最も好ましくは5%以下である。中空粒子の破泡率の好ましい下限は0%である。なお、工程(II)における中空粒子の破泡率とは、工程(II)の混練工程により破泡した中空粒子の割合を意味する。本発明の加硫成形用ゴム組成物に使用する中空粒子は膨張余力率が20~80%であり、基材ゴムのムーニー粘度が5~90であるため、中空粒子が破泡しにくく、結果として中空粒子の破泡率が上記のとおり低い値となる。一方、中空粒子の破泡率が30%を超えると、ゴム製品が軽量とならないことがある。
 本発明の中空粒子は、基材ゴムを含む加硫成形用ゴム組成物を製造する際に用いられる中空粒子であって、前記基材ゴムのJIS K6300に準拠して測定した100℃のムーニー粘度ML(1+4)が5~90であり、熱可塑性樹脂からなる外殻と、それに内包され且つ加熱することによって気化する発泡剤とから構成され、かつ、式(1)で定義される膨張余力率が20~80%である。本発明の中空粒子についての詳細は、既に述べたとおりである。
 本発明において、マスターバッチとは、上記の中空粒子と、液状有機化合物及び/又は有機基材成分とを含む組成物と定義される。したがって、マスターバッチには、湿化工程で得られる中空粒子a3、a4、A3及びA4も含まれる。
 液状有機化合物としては、湿化工程で用いられるのと同様のものを使用できる。
 有機基材成分としては、特に限定されないが、上記で説明したムーニー粘度が5~90である基材ゴム;エポキシ樹脂、フェノール樹脂、不飽和ポリエステル樹脂、ポリウレタン等の熱硬化性樹脂;ポリエチレンワックス、パラフィンワックス等のワックス類;エチレン-酢酸ビニル共重合体(EVA)、ポリエチレン、変性ポリエチレン、ポリプロピレン、変性ポリプロピレン、変性ポリオレフィン、ポリ塩化ビニル(PVC)、アクリル樹脂、熱可塑性ポリウレタン、アクリロニトリル-スチレン共重合体(AS樹脂)、アクリロニトリル-ブタジエン-スチレン共重合体(ABS樹脂)、ポリスチレン(PS)、ポリアミド樹脂(ナイロン6、ナイロン66等)、変性ポリアミド、ポリカーボネート、ポリエチレンテレフタレート(PET)、ポリブチレンテレフタレート(PBT)、ポリアセタール(POM)、ポリフェニレンサルファイド(PPS)、ポリフェニレンエーテル(PPE)、変性ポリフェニレンエーテル等の熱可塑性樹脂;エチレン系アイオノマー、ウレタン系アイオノマー、スチレン系アイオノマー、フッ素系アイオノマー等のアイオノマー樹脂;ポリ乳酸(PLA)、酢酸セルロース、PBS、PHA、澱粉樹脂等のバイオプラスチック;変性シリコン系、ウレタン系、ポリサルファイド系、アクリル系、シリコン系、ポリイソブチレン系、ブチルゴム系等のシーリング材料;ウレタン系、エチレン-酢酸ビニル共重合物系、塩化ビニル系、アクリル系の塗料成分等を挙げることができ、これらの有機基材成分は、1種または2種以上を併用してもよい。これらのうちで、有機基材成分が、ムーニー粘度が5~90である基材ゴムであると特に好ましい。
 マスターバッチに占める中空粒子の重量割合は、特に限定されないが、2~60重量%であると好ましく、より好ましくは4~55重量%、さらに好ましくは6~45重量%、特に好ましくは8~40重量%である。なお、中空粒子として複合中空粒子を用いる場合、該重量割合とは、マスターバッチ全体の重量に対する、微粒子及び/又は液状有機化合物を除く中空粒子単独としての重量の割合を意味する。該重量割合が2重量%未満であると、マスターバッチの添加による十分な軽量化効果が得られないことがある。一方、該重量割合が60重量%超であると、中空粒子と液状有機化合物及び/又は有機基材成分との混合状態が不均一になることがある。
 マスターバッチに占める液状有機化合物及び/又は有機基材成分の重量割合は、特に限定されないが、液状有機化合物のみを含む場合、15~98重量%、より好ましくは30~95重量%であり、有機基材成分のみを含む場合、35~90重量%、より好ましくは45~80重量%であり、液状有機化合物及び有機基材成分の両方を含む場合、20~98重量%、より好ましくは40~95重量%である。
 マスターバッチの真比重については、特に限定されないが、0.1~1.0であると好ましく、0.2~0.8であるとより好ましく、0.3~0.7であるとさらに好ましい。
 マスターバッチの形状については、特に限定されず、塊状、シート状、ペレット状等いずれの形状であってもよい。
 マスターバッチは、中空粒子及び液状有機化合物及び/又は有機基材成分以外に、上記で説明した従来公知の補強剤、充填剤、加硫・架橋剤、加硫促進剤、加硫促進助剤、軟化剤、加工助剤、老化防止剤、紫外線吸収剤、発泡剤、発泡助剤、滑剤、顔料、着色剤、分散剤、難燃剤等の添加剤を含有していてもよい。これらの添加剤の配合量は、目的とする用途に応じて適宜設定される。
 上記のようにして調製された本発明の加硫成形用ゴム組成物は、未加硫のままで用いることもできるが、加硫物として用いた場合に最もその特性を発揮することができる。
 加硫成形用ゴム組成物の成形方法としては、押出成形、カレンダーロール成形、プレス成形、射出成形、トランスファー成形など種々の成形法を使用することができる。特に、プレス成形、射出成形、押出成形によって成形されることが好ましい。
 これらの成形法により、加硫成形用ゴム組成物は意図する形状に成形され、成形と同時にまたは成形物を加硫槽内に導入し、加硫することができる。
 加硫方法としては、たとえば、加硫・架橋剤を含む加硫成形用ゴム組成物を加熱する方法が挙げられる。加硫温度については、特に限定はないが、110~250℃であると好ましく、120~200℃であるとより好ましく、130~150℃であるとさらに好ましい。加硫温度が110℃未満であると、ゴム組成物の加硫が促進しないことがある。一方、加硫温度が250℃を超える場合、中空粒子の耐熱性が不足するため、軽量化効果が得られないことがある。
 加硫時間については、特に限定はないが、3~80分であると好ましく、5~40分であるとより好ましく、10~20分であるとさらに好ましい。加硫時間が3分未満であると、ゴム組成物の加硫が促進しないことがある。一方、加硫時間が80分を超える場合、中空粒子が収縮し、軽量化効果が得られないことがある。
 その他の加硫方法としては、光、γ線、電子線照射による方法等が挙げられる。なお、この加硫成形の段階に際しては、金型を用いてもよいし、また金型を用いないで加硫を実施してもよい。金型を用いない場合は成形、加硫の工程は通常連続的に実施される。加硫槽における加熱方法としては、熱空気、ガラスビーズ流動床、UHF(極超短波電磁波)、スチームなどの加熱槽を用いることができる。
 本発明のゴム製品は、上記加硫成形用ゴム組成物を用いて作製される。本発明の加硫成形用ゴム組成物は寸法安定性に優れるため、加硫成形の前後で真比重の変化が小さいことが特徴である。加硫前(混練工程後)の加硫成形用ゴム組成物の真比重(d)と、加硫成形後のゴム製品(ゴム成形物)の真比重(d)との比d/dについては、特に限定はないが、好ましくは0.95≦(d/d)≦1.05、より好ましくは0.96≦(d/d)≦1.04、さらに好ましくは0.97≦(d/d)≦1.03、特に好ましくは0.98≦(d/d)≦1.02である。
 ゴム製品に占める中空粒子の重量割合は、特に限定されないが、0.1~30重量%であると好ましく、より好ましくは0.3~20重量%、さらに好ましくは0.6~15重量%、特に好ましくは0.8~10重量%である。該重量割合が0.1重量%未満であると、ゴム製品が軽量とはならないことがある。一方、該重量割合が30重量%超であると、ゴム製品の引張強度、圧縮永久歪み等の機械的特性が満足できるレベルに達しないことがある。
 ゴム製品に占める基材ゴムの重量割合は、特に限定されないが、10~95重量%であると好ましく、より好ましくは20~90重量%、さらに好ましくは30~75重量%、特に好ましくは35~60重量%である。該重量割合が上記範囲内であると、ゴム製品が軽量で、かつ、機械的特性(引張強度、圧縮永久歪み)や耐摩耗性等に優れる。
 本発明のゴム製品は、ホース類、ウェザーストリップ等の自動車や各種車両部品;電線、電線ジョイント、シール材、ガスケット等の電気・電子部品;建築用ガスケット、建築用止水シ-ト、土木用止水シ-ト等の土木・建築部品;帯電ロール、転写ロール、現像ロール、給紙ロール等のOA機器用ロール;製鉄用ロール、製紙用ロール、印刷用電線ロール、工業用ロール等の工業用ロール;一般産業用部品等の各種分野に好適に利用できる。
 本発明のゴム製品が、ウェザーストリップ、印刷用ブランケットゴム、自動車用水系ホース、エアー系ホース、ルーフィングシート、電線の被覆材または靴底であると好ましい。
 以下の製造例、実施例及び比較例で本発明を詳細に説明するが、本発明はこれに限定されるものではない。以下において、断りのない限り、「%」とは「重量%」を意味し、「部」とは「重量部」を意味するものとする。
 以下では、まず、中空粒子の原料となる熱膨張性微小球の製造例を示し、次いで、熱膨張性微小球を加熱膨張させて得られた中空粒子の製造例および比較製造例を示し、最後に、中空粒子を含むゴム組成物及び成形物の実施例及び比較例を示す。
 中空粒子の物性は、次に示す要領で測定し、さらに性能を評価した。
〔熱膨張性微小球および中空粒子の平均粒子径の測定〕
 レーザー回折式粒度分布測定装置(SYMPATEC社製 HEROS & RODOS)を使用した。乾式分散ユニットの分散圧は5.0bar、真空度は5.0mbarで乾式測定法により測定した。平均粒子径は体積基準測定によるD50値を採用した。
〔熱膨張性微小球および中空粒子の含水率の測定〕
 測定装置として、カールフィッシャー水分計(MKA-510N型、京都電子工業株式会社製)を用いて測定した。
w1:熱膨張性微小球の含水率(重量%)
w2:中空粒子の含水率(重量%)
〔熱膨張性微小球に封入された発泡剤の内包率(C)の測定〕
 熱膨張性微小球1.0gを直径80mm、深さ15mmのステンレス製蒸発皿に入れ、その重量(W)を測定した。アセトニトリルを30ml加え均一に分散させ、24時間室温で放置した後に、130℃で2時間減圧乾燥後の重量(W)を測定した。発泡剤の内包率(C)は、下記の式により計算される。
 C(重量%)=(W-W)(g)/1.0(g)×100-(Cw1)(重量%)
(式中、含水率は、上記方法で測定される。)
〔中空粒子に封入された発泡剤の内包率(C)の測定〕
 中空粒子0.20gを直径80mm、深さ15mmのステンレス製蒸発皿に入れ、その重量(W)を測定した。アセトニトリル30ml加え均一に分散させ、30分間室温で放置した後に、130℃で2時間加熱し乾燥後の重量(W)を測定した。発泡剤の内包率(C)は、下記の式により計算される。なお、中空粒子が中空粒子a2またA2の場合は、以下のようにして中空粒子の内包率を測定した。
 微粒子が付着した中空粒子a2またA2については、前処理として、中空粒子a2またA2をHCl等での洗浄、さらに水洗により微粒子を付着しない中空粒子について評価した。
 C(重量%)=(W-W)(g)/0.20(g)×100-(Cw2)(重量%)
(式中、含水率は、上記方法で測定される。)
〔熱膨張性微小球の膨張開始温度(Ts1)および最大膨張温度(Tmax1)の測定〕
 測定装置として、DMA(DMA Q800型、TA instruments社製)を使用した。熱膨張性微小球0.5mgを直径6.0mm(内径5.65mm)、深さ4.8mmのアルミカップに入れ、熱膨張性微小球層の上部にアルミ蓋(直径5.6mm、厚み0.1mm)をのせて試料を準備した。その試料に上から加圧子により0.01Nの力を加えた状態でサンプル高さを測定した。加圧子により0.01Nの力を加えた状態で、20℃から300℃まで10℃/minの昇温速度で加熱し、加圧子の垂直方向における変位量を測定した。正方向への変位開始温度を膨張開始温度(Ts1)とし、最大変位量(Hmax)を示したときの温度を最大膨張温度(Tmax1)とした。
〔中空粒子の再膨張開始温度(Ts2)および最大再膨張温度(Tmax2)の測定〕
 上記方法において、熱膨張性微小球に代えて中空粒子を用いる以外は同様にして、測定した。正方向への変位開始温度を再膨張開始温度(Ts2)とし、最大変位量(Hmax)を示したときの温度を最大再膨張温度(Tmax2)とした。
〔複合中空粒子の真比重(d)の測定〕
 中空粒子の真比重(d)を求めるにあたって、まず複合中空粒子の真比重(d)を、以下の測定方法で測定した。
 真比重は環境温度25℃、相対湿度50%の雰囲気下においてイソプロピルアルコールを用いた液浸法(アルキメデス法)により測定した。
 具体的には、容量100ccのメスフラスコを空にし、乾燥後、メスフラスコ重量(WB1)を秤量した。秤量したメスフラスコにイソプロピルアルコールをメニスカスまで正確に満たした後、イソプロピルアルコール100ccの充満されたメスフラスコの重量(WB2)を秤量した。
 また、容量100ccのメスフラスコを空にし、乾燥後、メスフラスコ重量(WS1)を秤量した。秤量したメスフラスコに約50ccの複合中空粒子を充填し、複合中空粒子の充填されたメスフラスコの重量(WS2)を秤量した。そして、複合中空粒子の充填されたメスフラスコに、イソプロピルアルコールを気泡が入らないようにメニスカスまで正確に満たした後の重量(WS3)を秤量した。そして、得られたWB1、WB2、WS1、WS2及びWS3を下式に導入して、複合中空粒子の真比重(d)を計算した。
 d={(WS2-WS1)×(WB2-WB1)/100}/{(WB2-WB1)-(WS3-WS2)}
〔中空粒子の真比重(d)の測定〕
 中空粒子の真比重(d)は、下式により算出する。
 d=X/{(100/d)-(Y/d)-(Z/d)}
 式中、X、Y、Z、d、dおよびdは、それぞれ以下に示すものを表す。
X:複合中空粒子に占める中空粒子の重量割合(%)
Y:複合中空粒子に占める微粒子の重量割合(%)
Z:複合中空粒子に占める液状有機化合物の重量割合(%)
d:複合中空粒子の真比重
:微粒子の真比重
:液状有機化合物の真比重
 複合中空粒子は、中空粒子本体と、微粒子及び/又は液状有機化合物とで構成されており、XとYとZの合計は100である。
 なお、中空粒子a1又はA1の場合は、上記複合中空粒子の真比重(d)が、中空粒子の真比重(d)に等しい。
〔中空粒子の最大再膨張時の真比重(d)の測定〕
 中空粒子の最大再膨張時の真比重(d)を求めるにあたって、まず複合中空粒子の最大再膨張時の真比重(d’)を、以下の測定方法で測定した。
 アルミ箔で縦12cm、横13cm、高さ9cmの底面の平らな箱を作製し、その中に複合中空粒子1.0gを均一になるように入れ、上記再膨張開始温度の測定により得られた再膨張開始温度から5℃ずつ温度を上昇させ、各温度で1分間加熱した後、再膨張した複合中空粒子の真比重を上記測定方法にしたがって測定する。それらの中で最低真比重を示したものを、複合中空粒子の最大再膨張時の真比重(d’)とする。
 こうして得られた複合中空粒子の最大再膨張時の真比重(d’)の値を用いて、中空粒子の最大再膨張時の真比重(d)を算出する方法としては、上記中空粒子の真比重(d)を算出するときと同様の計算式を用いた。なお、中空粒子a1又はA1の場合は、上記複合中空粒子の最大再膨張時の真比重(d’)が、中空粒子の最大再膨張時の真比重(d)に等しい。
〔中空粒子の発泡剤漏えい開始温度(T)の測定〕
 測定装置としてTG-DTA(リガク社製、示差型示差熱天秤TG8120)を使用する。中空粒子W(g)を外径5.2mmのアルミニウム製パンに入れ、25℃から50℃まで10℃/minの昇温速度で加熱し、中空粒子に含まれる水分を除去するため、50℃で30min保持して重量変化が恒常的であることを確認し、W(g)を測定した。50℃から350℃まで10℃/minの昇温速度で加熱し、W(g)を基準として、0.5重量%減少した温度(=0.995W)となった温度を発泡剤漏えい開始温度(T(℃))と定義した。
 図2に中空粒子のTGデータ測定結果を示す。発泡剤漏えい開始温度(T)を図2中に示した。
〔中空粒子の外殻部の真比重(d)〕
 微粒子が付着した中空粒子(a2およびA2)については、前処理として、中空粒子(a2およびA2)をHCl等での洗浄、さらに水洗により微粒子を付着しない中空粒子について評価した。
 当該洗浄後の中空粒子30gをアセトニトリル900mlに分散させた後、超音波分散機で30分間処理し、室温で3時間放置した後、120℃で5時間加熱乾燥させる。得られた中空粒子の外殻部を真空ポンプでさらに2時間減圧乾燥し、質量変化が無いことを確認したうえで、上記中空粒子の真比重の測定方法と同様にして外殻部(外殻部を構成する熱可塑性樹脂)の真比重dが測定される。
〔中空粒子の外殻部の平均厚み〕
 微粒子が付着した中空粒子(a2およびA2)については、前処理として、中空粒子(a2及びA2)をHCl等での洗浄、さらに水洗により微粒子を付着しない中空粒子について評価を実施した。
 中空粒子の外殻部の平均厚みは、下記式により算出される。
 外殻部の平均厚み=<x>/2[1-{1-d(1-C/100)/d1/3
 ただし、上記式において、<x>、d、dおよびCは以下に示すとおりである。
<x>:中空粒子の平均粒子径D50(μm)
:中空粒子の真比重
:外殻を構成する熱可塑性樹脂の真比重
:中空粒子の発泡剤の内包率(重量%)
〔中空粒子の平均粒子径D50に対する外殻部の平均厚みの割合K〕
 中空粒子の平均粒子径D50に対する、外殻部の平均厚みの割合Kの値は、下記式により算出した。
 K(%)=(中空粒子の外殻部の平均厚み)/<x>×100
〔中空粒子の膨張余力率〕
 膨張余力率(%)=(1-d/d)×100  
 d:中空粒子の最大再膨張温度における最大再膨張時の真比重
 d:中空粒子の再膨張前の真比重
〔ゴム組成物及び成形物の真比重の測定〕
 ゴム組成物の真比重(d)及びゴム成形物の真比重(d)は、島津上皿電子分析天秤 AX200(島津製作所社製)を使用し固体比重測定モードで測定した。
〔中空粒子の破泡率〕
 中空粒子の破泡率は、中空粒子と基材ゴムとを含む成分を混練する工程により、破泡した中空粒子の割合を意味し、混練工程後のゴム組成物の真比重(d)より算出される、混練工程後の中空粒子の真比重(d)と、混練工程前の中空粒子の真比重(d)とから下式より算出した。混練工程後の中空粒子の真比重(d)は混練工程後のゴム組成物の真比重(d)より算出できる。
 破泡率(%)=(1-d/d)×100
 d:混練工程前の中空粒子の真比重
 d:混練工程後の中空粒子の真比重
〔ゴム組成物の理論真比重(d)〕
 基材ゴム、充填剤、軟化剤、加硫剤等のゴム組成物に含まれる各成分(n、n+1、・・、n+i)の重量(W、Wn+1、・・、Wn+i)および真比重(d、dn+1、・・、dn+i)、ならびに中空粒子の重量(M)および真比重(d)からゴム組成物の理論真比重値を下式から算出した。
 d=(W+Wn+1+・・+Wn+i+M)/((W/d)+(Wn+1/dn+1)+・・+(Wn+i/dn+i)+(M/d))
:ゴム組成物の理論真比重
M:ゴム組成物に添加される中空粒子の重量
:ゴム組成物に添加される中空粒子の真比重
、Wn+1、・・、Wn+i:ゴム組成物に添加される成分n、n+1、・・、n+iの、それぞれの重量
、dn+1、・・、dn+i:ゴム組成物に添加される成分n、n+1、・・、n+iの、それぞれの真比重
〔ゴム成形物の軽量化評価〕
 ゴム成形物の軽量化評価は、各成分の配合量から算出されるゴム組成物の理論真比重値(d)に対し、製造し得られたゴム成形物の真比重値(d)から下式より算出される値から評価した。
○:(d/d)≦1.10
×:1.10<(d/d
:加硫成形後のゴム成形物の真比重
:ゴム組成物の理論真比重
〔ゴム成形物の表面評価〕
 ゴム成形物の表面の凹凸の有無を目視で判断し以下の基準での3段階評価を実施した。
○:ゴム成形物表面に凹凸が認められず良好。
△:ゴム成形物表面に凹凸が若干認められるが、問題のないレベル。
×:ゴム成形物表面に凹凸が多く不良。
〔ゴム成形物の寸法安定性評価〕
 寸法安定性は、ゴム成形物の体積と加硫前の混練工程後のゴム組成物との体積変化の度合いを意味し、以下の評価基準により寸法安定性を評価した。
○:0.95≦(d/d)≦1.05
×:(d/d)<0.95または1.05<(d/d
:混練工程後のゴム組成物の真比重
:加硫成形後のゴム成形物の真比重
〔ゴム成形物の総合評価〕
 ゴム成形物の軽量化評価、表面評価および寸法安定性評価において、それぞれの項目のすべて○であると総合評価○、各3項目の評価うちで1つが△であると総合評価△、各3項目の評価1つでも×であると総合評価×と評価した。
〔熱膨張性微小球の製造例1〕
 イオン交換水600gに、塩化ナトリウム120g、ポリビニルピロリドン2g、シリカ有効成分量が20重量%であるコロイダルシリカ85g及びカルボキシメチル化されたポリエチレンイミン類(CMPEI;置換アルキル基:-CHCOONa、置換率:80%、重量平均分子量:5万)を0.2g加えた後、得られた混合物のpHを2.8~3.2に調整し、水性分散媒を調製した。なお、CMPEIについては、国際公開第2008/142849号パンフレットの第0140段落記載のものと同じ。
 これとは別に、アクリロニトリル130g、メタクリロニトリル99g、イソボルニルメタクリレート5g、エチレングリコールジメタクリレート(EDMA)1.2g、発泡剤としてイソブタン25g、イソペンタン15g、及び、2,2’-アゾビス(イソブチロニトリル)(AIBN)3gを混合して油性混合物を調製した。水性分散媒と油性混合物を混合し、得られた混合液をホモミキサー(プライミクス社製、TKホモミキサー)により、回転数10000rpmで1分間分散して、懸濁液を調製した。この懸濁液を容量1.5リットルの加圧反応器に移して窒素置換をしてから反応初期圧0.3MPaにし、80rpmで攪拌しつつ重合温度65℃で20時間重合反応した。重合後、重合生成物を濾過、乾燥して、熱膨張性微小球(微小球(1))を得た。得られた熱膨張性微小球(微小球(1))の物性は表1に示す。
Figure JPOXMLDOC01-appb-T000002
〔熱膨張性微小球の製造例2~5〕
 製造例2~5では、製造例1において、表1に示すように反応条件をそれぞれ変更する以外は、製造例1と同様にして、熱膨張性微小球(微小球(2)~(5))を得た。さらに、その物性を評価し、表1に示した。
〔中空粒子の製造例1~9および比較製造例1~2〕
 中空粒子の製造例1、2、4~6および8、並びに、中空粒子の比較製造例1~2では、乾式加熱膨張法により、それぞれ表2に示す熱膨張性微小球を加熱膨張させて中空粒子を製造した。なお、乾式加熱膨張法として特開2006-213930号公報に記載されている内部噴射方法を採用した。具体的には、図3に示す発泡工程部を備えた製造装置を用いて、以下の手順で、熱膨張性微小球を用いて、図3に示す発泡工程部を備えた製造装置で加熱膨張させ、中空粒子を製造した。
(発泡工程部の説明)
 図3に示すとおり、発泡工程部は、出口に分散ノズル(11)を備え且つ中央部に配置された気体導入管(番号表記せず)と、分散ノズル(11)の下流部に設置された衝突板(12)と、気体導入管の周囲に間隔を空けて配置された過熱防止筒(10)と、過熱防止筒(10)の周囲に間隔を空けて配置された熱風ノズル(8)とを備える。この発泡工程部において、気体導入管内の矢印方向に熱膨張性微小球を含む気体流体(13)が流されており、気体導入管と過熱防止筒(10)との間に形成された空間には、熱膨張性微小球の分散性の向上及び気体導入管と衝突板の過熱防止のための気体流(14)が矢印方向に流されており、さらに、過熱防止筒(10)と熱風ノズル(8)との間に形成された空間には、熱膨張のための熱風流が矢印方向に流されている。ここで、熱風流(15)と気体流体(13)と気体流(14)とは、通常、同一方向の流れである。過熱防止筒(10)の内部には、冷却のために、冷媒流(9)が矢印方向に流されている。
(製造装置の操作)
 噴射工程では、熱膨張性微小球を含む気体流体(13)を、出口に分散ノズル(11)を備え且つ熱風流(15)の内側に設置された気体導入管に流し、気体流体(13)を前記分散ノズル(11)から噴射させる。
 分散工程では、気体流体(13)を分散ノズル(11)の下流部に設置された衝突板(12)に衝突させ、熱膨張性微小球が熱風流(15)中に万遍なく分散するように操作される。ここで、分散ノズル(11)から出た気体流体(13)は、気体流(14)とともに衝突板(12)に向かって誘導され、これと衝突する。
 膨張工程では、分散した熱膨張性微小球を熱風流(15)中で膨張開始温度以上に加熱して膨張させる。その後、得られた中空粒子a1を冷却部分に通過させる等して回収する。
〔中空粒子の製造例1〕
 図3に示す製造装置を用い、膨張条件として、原料供給量0.8kg/min、原料分散気体量0.35m/min、熱風流量8.0m/min、熱風温度270℃に設定し、熱膨張性微小球(微小球(1))を加熱膨張させることにより中空粒子a1を得て、この得られた中空粒子を30℃環境下で3日間熟成させて中空粒子(1)(中空粒子A1)を得た。得られた中空粒子(中空粒子A1)の物性を表2に示す。中空粒子(1)の真比重(d)は0.030であり、最大再膨張時の真比重(d)は0.015であり、膨張余力率は50.0%であった。また再膨張開始温度(Ts2)は112℃であり、最大再膨張温度(Tmax2)は158℃であった。
Figure JPOXMLDOC01-appb-T000003
Figure JPOXMLDOC01-appb-T000004
〔中空粒子の製造例2、4~6および8、並びに、中空粒子の比較製造例1~2〕
 中空粒子の製造例2、4~6および8、並びに、中空粒子の比較製造例1~2では、それぞれ表2および3に示す熱膨張性微小球を用いて、熱風温度をそれぞれ310℃、340℃、280℃、390℃、260℃、330℃、230℃に設定変更する以外は、中空粒子の製造例1と同様にして、中空粒子(2)、中空粒子(4)~(6)、中空粒子(8)、(10)および(11)を得た。得られた中空粒子(中空粒子A1)の物性を表2および3に示す。
 比較製造例1で製造される中空粒子(10)の膨張余力率は16.7%であり、再膨張開始温度(Ts2)は73℃、最大再膨張温度(Tmax2)は131℃であった。
〔中空粒子の製造例3〕
 微小球(3)の20重量部と、炭酸カルシウム(備北粉化工業株式会社製のホワイトンSB赤;レーザー回折法による平均粒子径約1.8μm)80重量部とをセパラブルフラスコに添加混合した。次いで、攪拌しながら5分間かけて加熱温度160℃まで昇温して、中空粒子a2を得た。この得られた中空粒子a2を30℃環境下で3日間熟成させて中空粒子(3)(中空粒子A2)を得た。
 得られた中空粒子(3)の複合中空粒子の真比重(d)は、0.34であり、中空粒子の真比重(d)は0.076であった。また複合中空粒子の最大再膨張真比重(d’)は0.1であり、中空粒子の最大再膨張真比重(d)は0.021であった。得られた中空粒子(3)(中空粒子A2)の膨張余力率は72.4%であった。
〔中空粒子の製造例7および9〕
 中空粒子の製造例7および9では、それぞれ熱膨張性微小球として微小球(5)および微小球(4)を使用し、それぞれ加熱温度を170℃および165℃に変更する以外は、中空粒子の製造例3と同様にして、中空粒子(7)および(9)を得た。得られた中空粒子A2の物性を表3に示す。中空粒子(7)および(9)では、それぞれ膨張余力率が48.8%および21.3%であった。
〔加硫成形用ゴム組成物の製造〕
〔実施例1〕
 製造例1で得られた膨張余力率50.0%有する中空粒子(1)を2.05重量部、JIS K6300に準拠して測定した100℃のムーニー粘度ML(1+4)が54であるエチレンプロピレン非共役ジエン共重合体ゴム(EPDM)を100重量部、充填剤としてタルクを100重量部、プロセスオイル20重量部、加硫促進剤としてジチオカルバメート系加硫促進剤サンセラーPZを3.5重量部、硫黄0.4重量部、をニーダーにて、60℃で10分間程度混練し、加硫成形用ゴム組成物を製造した。結果を表4に示す。なお、表4~6において、EPDM、NBR、NRおよびCRの略号は、それぞれエチレンプロピレン非共役ジエン共重合体ゴム、アクリロニトリルブタジエンゴム、天然ゴムおよびクロロプレンゴムを表す。
 加硫成形用ゴム組成物の真比重を島津上皿電子分析天秤 AX200(島津製作所社製)を使用し固体比重測定モードにて測定し、真比重(d)は0.97であった。ゴム組成物の理論真比重値(d)が0.96であるため、破泡率は3.71%であった。
Figure JPOXMLDOC01-appb-T000005
Figure JPOXMLDOC01-appb-T000006
Figure JPOXMLDOC01-appb-T000007
〔実施例2~12〕
 実施例3、4、7および9はそれぞれ表4および5に示すように中空粒子(2)、中空粒子(4)、中空粒子(6)(中空粒子A1)を液状有機化合物としてプロセスオイルにより湿化した中空粒子A3を配合し、さらに実施例4の中空粒子(2)(中空粒子A3)では有機基材成分としてアクリロニトリルブタジエンゴム(NBR)とを配合したマスターバッチ、実施例7の中空粒子(4)(中空粒子A3)では有機基材成分としてエチレンプロピレン非共役ジエン共重合体ゴム(EPDM)とを配合したマスターバッチを配合した。
 実施例6では表4に示すように中空粒子(3)(中空粒子A2)を液状有機化合物としてプロセスオイルにより湿化した中空粒子A4をゴム組成物に配合した。
 実施例2、4~6、11および12は表4および5に示す以外は実施例1と同様にニーダーにて、60℃で10分間程度混練し、加硫成形用ゴム組成物を製造した。
 実施例3および7~10は表4および5に示す以外は実施例1と同様にオープンロールにて65℃で20分間程度混練し、加硫成形用ゴム組成物を製造した。
〔ゴム成形物の製造〕
〔実施例1〕
 実施例1で得られた中空粒子(1)を含む真比重(d)が0.97であるゴム組成物を4cm×7cmの金型プレス成形機にセットし、140℃×30min、成形圧力15MPaの加硫条件で加硫した。得られたゴム成形物の真比重を島津上皿電子分析天秤 AX200(島津製作所社製)を使用し固体比重測定モードにて測定し、真比重(d)は0.96であった。ゴム組成物の理論比重(d)が0.96であるため、軽量化評価において十分軽量であると認められ、得られたゴム成形物の体積変化はほとんどなく寸法安定性評価においても良好であり、表面性も良好であるゴム成形物が得られた。
〔実施例2、5、7~10および12〕
 実施例2、5、7~10および12はそれぞれ表4および5に示される中空粒子を含むゴム組成物を表4および5に示す以外は実施例1と同様に加硫成形し、ゴム成形物を得た。
 それぞれにおいて軽量化評価において十分軽量であると認められ、寸法安定性を優れ、表面性も良好であった。
〔実施例3〕
 実施例3で得られた中空粒子(2)を含む真比重(d)が1.065であるゴム組成物を押出し成形機のダイスから所定の断面形状を有する押出し、加硫路にて150℃×15minの加硫条件になるよう成形物を作成した。
 成形物の真比重を島津上皿電子分析天秤 AX200(島津製作所社製)を使用し固体比重測定モードにて測定し、真比重(d)は1.07であった。ゴム組成物の理論比重(d)が1.06であるため、軽量化評価において十分軽量であると認められ、得られたゴム成形物の体積変化はほとんどなく寸法安定性評価においても良好であり、表面性も良好であるゴム成形物が得られた。
〔実施例4〕
 実施例4は表4に示される中空粒子(2)を含むゴム組成物を表4に示す以外は実施例3と同様に加硫成形し、ゴム成形物を得た。軽量化評価において十分軽量であると認められ、寸法安定性を優れ、表面性も良好であった。
〔実施例6〕
 実施例6で得られた中空粒子(3)を含む真比重(d)が1.15であるゴム組成物をシリンダー温度180℃、金型温度60℃、射出圧力15MPaの加硫条件になるよう射出成形機により成形物を作成した。成形物の真比重を島津上皿電子分析天秤 AX200(島津製作所社製)を使用し固体比重測定モードにて測定し、真比重(d)は1.17であった。ゴム組成物の理論比重(d)が1.13であるため、軽量化評価において十分軽量であると認められ、得られたゴム成形物の体積変化はほとんどなく寸法安定性評価においても良好であり、表面性も良好であるゴム成形物が得られた。
〔実施例11〕
 実施例11は表5に示される中空粒子(8)を含むゴム組成物を表5に示す以外は実施例6と同様に加硫成形し、ゴム成形物を得た。得られたゴム成形物は、軽量化評価において十分軽量であると認められ、寸法安定性を優れていた。表面性は含まれる中空粒子(8)の平均粒子径(D50)が129.8μmと大きいため、表面に凹凸が若干認められるが、加硫成形時での再膨張がないため問題のないレベルであった。
〔比較例1〕
 中空粒子の製造例1で得られた膨張余力率50.0%有する中空粒子(1)を1.5重量部、JIS K6300に準拠して測定した100℃のムーニー粘度ML(1+4)が97であるエチレンプロピレン非共役ジエン共重合体ゴム(EPDM)を100重量部、充填剤としてタルクを100重量部、プロセスオイル20重量部、加硫促進剤としてジチオカルバメート系加硫促進剤サンセラーPZを3.5重量部、硫黄0.4重量部、をニーダーにて、60℃で10分間程度混練し、ゴム組成物を製造した。
 ゴム組成物の真比重を島津上皿電子分析天秤 AX200(島津製作所社製)を使用し固体比重測定モードにて測定し、真比重(d)は1.15であった。ゴム組成物の理論真比重値(d)が1.04であるため、破泡率は41.02%であった。
 得られたゴム組成物を4cm×7cmの金型プレス成形機にセットし、140℃×30min、成形圧力15MPaの加硫条件で加硫した。得られたゴム成形物の真比重(d)は1.17であり、基材ゴムのムーニー粘度が高いため、中空粒子が破泡し、軽量化効果が得られなかった。
〔比較例2〕
 中空粒子の比較製造例1で得られた膨張余力率16.7%有する中空粒子(10)を表6に示す以外は比較例1と同様にゴム組成物を製造した。
 得られたゴム組成物の真比重を島津上皿電子分析天秤 AX200(島津製作所社製)を使用し固体比重測定モードにて測定し、ゴム組成物の真比重(d)は0.85であった。ゴム組成物の理論真比重値(d)が0.74であるため、破泡率は28.97%であった。
 得られたゴム組成物を表6に示す以外は比較例1と同様にゴム成形物を得た。得られたゴム成形物の真比重(d)は0.91であった。中空粒子の膨張余力率が16.7%であり20%未満であるため、混練工程また成形において中空粒子が破泡し、軽量化効果が得られなかった。また加硫成形時に破泡や凹みのためゴム成形物の体積が収縮したため、寸法安定性がすぐれなかった。
〔比較例3〕
 中空粒子の比較製造例2で得られた膨張余力率82.4%有する中空粒子(11)をオープンロールにて、60℃で20分間程度混練し、表6に示す以外は比較例1と同様にゴム組成物を製造した。得られたゴム組成物の真比重(d)は1.13であり、中空粒子(11)の破泡率は17.10%であった。
 得られたゴム組成物を押出し成形機のダイスから所定の断面形状を有する押出し、加硫路にて150℃×15minの加硫条件になるよう成形物を作成した。
 中空粒子(11)の膨張余力率が82.4%で80%を超えるため、加硫成形時に再膨張し寸法安定性が悪く、表面に凸凹が多く不良であった。
〔比較例4~6〕
 比較例4~6は、それぞれ中空粒子(9)、中空粒子(2)を表6に示すように使用した。比較例4では中空粒子(9)を表6に示すように液状有機化合物(プロセスオイル)で湿化し、エチレンプロピレン非共役ジエン共重合体ゴム(EPDM)を配合したマスターバッチを使用した。比較例4~6においては、表6に示される以外は、比較例1と同様にゴム組成物を得た。
 得られたゴム組成物を比較例4では押出し成形機のダイスから所定の断面形状を有する押出し、加硫路にて150℃×15minの加硫条件になるよう成形物を作成した。
 比較例5ではシリンダー温度180℃、金型温度60℃、射出圧力15MPaの加硫条件になるよう射出成形機により成形物を作成した。
 比較例6では表6に示される以外は比較例1と同様にゴム成形物を作成した。
 いずれも総合的に満足するものは得られなかった。
 本発明の加硫成形用ゴム組成物は、加硫成形することによって、自動車や各種車両部品;電気・電子部品;土木・建築部品;OA機器用ロール;工業用ロール;一般産業用部品等の各種分野に好適に利用できる。
 1  微粒子付着中空粒子
 2  外殻
 3  中空部
 4  微粒子(吸着された状態)
 5  微粒子(めり込み、固定された状態)
 8  熱風ノズル
 9  冷媒流
 10 過熱防止筒
 11 分散ノズル
 12 衝突板
 13 熱膨張性微小球を含む気体流体
 14 気体流
 15 熱風流
 

Claims (13)

  1.  中空粒子と基材ゴムとを含み、
     前記中空粒子が、熱可塑性樹脂からなる外殻と、それに内包され且つ加熱することによって気化する発泡剤とから構成され、かつ、下記式(1)で定義される膨張余力率が20~80%である中空粒子であり、
     前記基材ゴムの、JIS K6300に準拠して測定した100℃のムーニー粘度ML(1+4)が5~90である、
     加硫成形用ゴム組成物。
       膨張余力率(%)=(1-d/d)×100  (1)
     (式中、dは中空粒子の最大再膨張温度における最大再膨張時の真比重を示し、dは中空粒子の再膨張前の真比重を示す。)
  2.  前記基材ゴムが、エチレン-α‐オレフィン-非共役ジエン共重合体ゴム、ブタジエンゴム、スチレンブタジエンゴム、天然ゴム、イソプレンゴム、ニトリルゴム、水素添加ニトリルゴム、ブチルゴム、フッ素ゴム、シリコーンゴム、アクリロニトリルブタジエンゴム、クロロプレンゴム、アクリルゴム、クロロスルフォン化ポリエチレンゴム、塩素化ポリエチレンゴム、ウレタンゴム、イソブチレンイソプレンゴム、多硫化ゴム、プロピレンオキシドゴムおよびエピクロロヒドリンゴムから選ばれる少なくとも1種を含む、請求項1に記載の加硫成形用ゴム組成物。
  3.  前記加硫成形用ゴム組成物に占める前記中空粒子の重量割合が0.1~30重量%であり、前記加硫成形用ゴム組成物に占める前記基材ゴムの重量割合が10~95重量%である、請求項1又は2に記載の加硫成形用ゴム組成物。
  4.  前記熱可塑性樹脂がニトリル系単量体を含む重合性成分を重合して得られる樹脂である、請求項1~3のいずれかに記載の加硫成形用ゴム組成物。
  5.  前記重合性成分がカルボキシル基含有単量体をさらに含む、請求項4に記載の加硫成形用ゴム組成物。
  6.  前記中空粒子の発泡剤漏えい開始温度が110~350℃である、請求項1~5のいずれかに記載の加硫成形用ゴム組成物。
  7.  前記中空粒子の平均粒子径が15~100μmである、請求項1~6のいずれかに記載の加硫成形用ゴム組成物。
  8.  前記中空粒子が、前記外殻の外表面に付着した微粒子からさらに構成される、請求項1~7のいずれかに記載の加硫成形用ゴム組成物。
  9.  加硫成形用ゴム組成物の製造方法であって、
     熱可塑性樹脂からなる外殻と、それに内包され且つ加熱することによって気化する発泡剤とから構成され、かつ、下記式(1)で定義される膨張余力率が20~80%である中空粒子を製造する工程(I)と、
     前記工程(I)で得られる中空粒子及び該中空粒子と液状有機化合物及び/又は有機基材成分とを含むマスターバッチから選ばれる少なくとも1種と、JIS K6300に準拠して測定した100℃のムーニー粘度ML(1+4)が5~90である基材ゴムとを含む成分を混練する工程(II)とを含む、
     加硫成形用ゴム組成物の製造方法。
       膨張余力率(%)=(1-d/d)×100  (1)
     (式中、dは中空粒子の最大再膨張温度における最大再膨張時の真比重を示し、dは中空粒子の再膨張前の真比重を示す。)
  10.  基材ゴムを含む加硫成形用ゴム組成物を製造する際に用いられる中空粒子であって、
     前記基材ゴムのJIS K6300に準拠して測定した100℃のムーニー粘度ML(1+4)が5~90であり、
     熱可塑性樹脂からなる外殻と、それに内包され且つ加熱することによって気化する発泡剤とから構成され、かつ、下記式(1)で定義される膨張余力率が20~80%である、
     中空粒子。
       膨張余力率(%)=(1-d/d)×100  (1)
     (式中、dは中空粒子の最大再膨張温度における最大再膨張時の真比重を示し、dは中空粒子の再膨張前の真比重を示す。)
  11.  請求項10に記載の中空粒子と液状有機化合物及び/又は有機基材成分とを含む、マスターバッチ。
  12.  請求項1~8のいずれかに記載の加硫成形用ゴム組成物を用いて作製された、ゴム製品。
  13.  ウェザーストリップ、印刷用ブランケットゴム、自動車用水系ホース、エアー系ホース、ルーフィングシート、電線の被覆材または靴底である、請求項12に記載のゴム製品。
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