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JP2022013964A - ゴム組成物、該ゴム組成物の加硫物及び加硫成形体 - Google Patents

ゴム組成物、該ゴム組成物の加硫物及び加硫成形体 Download PDF

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JP2022013964A
JP2022013964A JP2018211378A JP2018211378A JP2022013964A JP 2022013964 A JP2022013964 A JP 2022013964A JP 2018211378 A JP2018211378 A JP 2018211378A JP 2018211378 A JP2018211378 A JP 2018211378A JP 2022013964 A JP2022013964 A JP 2022013964A
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貴史 砂田
Takashi Sunada
敦典 近藤
Atsunori Kondo
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Denka Co Ltd
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Abstract

【課題】クロロプレン系ゴム分野において、耐熱性と耐油性に優れたゴム組成物、その加硫物及び加硫成形体を提供する。【解決手段】不飽和ニトリル単量体単位3~20質量%を有するクロロプレン系ゴム100質量部に対して、結晶格子内の層平面のC軸方向の平均積み重なり高さLCが2nm以上のカーボンブラックを20~80質量部、亜鉛粉を0.2~30質量部含有することを特徴とするゴム組成物。カーボンブラックはアセチレンブラックであることが好ましく、不飽和ニトリル単量体がアクリロニトリルであることが好ましい。ゴム組成物は加硫することで加硫物や加硫成形体にすることができる。【選択図】なし

Description

本発明は、ゴム組成物に関する。より詳しくは、伝動ベルトやコンベアベルト、空気バネ、シール、パッキン、防振材、ホース、ダイヤフラム、ゴムロール等に用いられるゴム製品の材料として好適な、ゴム成分としてクロロプレン系ゴムを含有するゴム組成物、該ゴム組成物の加硫物及び加硫成形体に関する。
クロロプレン系ゴムは、機械特性や耐オゾン性、耐薬品性に優れており、その特性を活かして自動車部品、接着剤、各種工業ゴム部品など広範囲な分野に用いられている。また、近年、工業用ゴム部品に要求される性能が著しく高まっており、前述した機械特性や耐オゾン性、耐薬品性の向上に加えて、優れたゴムの加工安定性や耐熱性、耐寒性、圧縮永久歪みなども求められている。
前述した要求特性を満たすため、例えば、クロロプレン系ゴムに特定のカーボンブラックと亜鉛粉を添加して耐熱性を改善する技術(特許文献1参照)や、更に特定の可塑剤を組み合わせることにより耐熱性を改善する技術(特許文献2参照)も提案されている。
特開平11-323020 特許第4092270号
本発明は、クロロプレン系ゴム分野において、耐熱性と耐油性を同時に向上させたゴム組成物、その加硫物及び加硫成形体を提供することを主目的とする。
本発明は、不飽和ニトリル単量体単位3~20質量%を有するクロロプレン系ゴム100質量部に対して、結晶格子内の層平面のC軸方向の平均積み重なり高さLCが2nm以上のカーボンブラックを20~80質量部、亜鉛粉を0.2~30質量部含有するクロロプレン系ゴム組成物である。
クロロプレン系ゴムは、不飽和ニトリル単量体単位4~40質量%を含むクロロプレン系ゴムAと、不飽和ニトリル単量体単位を含まないクロロプレン系ゴムBとの混合物であってもよい。
本発明に係るゴム組成物において、前記カーボンブラックとしては、アセチレンブラックであることが好ましい。
本発明に係るゴム組成物において、前記クロロプレン系ゴムの不飽和ニトリル単量体単位としては、アクリロニトリルであることが好ましい。
本発明では、次に、前述した本発明に係るゴム組成物を加硫させた加硫物、及び、前述した本発明に係るゴム組成物を成形後又は成形時に加硫して得た加硫成形体を提供する。
本発明に係る加硫成形体は、伝動ベルトやコンベアベルト、空気バネ、シール、パッキン、防振材、ホース、ダイヤフラム又はゴムロールとして用いることができる。
本発明によれば、クロロプレン系ゴム分野において、耐熱性と耐油性を同時に向上させたゴム組成物、その加硫物及び加硫成形体を提供することができる。
以下、本発明を実施するための好適な形態について説明する。なお、以下に説明する実施形態は、本発明の代表的な実施形態の一例を示したものであり、これにより本発明の範囲が狭く解釈されることはない。
<ゴム組成物>(第1の実施形態)
本実施形態のゴム組成物は、不飽和ニトリル単量体単位を有するクロロプレン系ゴムと、特定のカーボンブラックと、亜鉛粉を含有するものである。また、本実施形態のゴム組成物には、前述した各成分に加えて、老化防止剤、カーボンブラック、軟化剤及び充填剤などを配合することもできる。以下、各成分について詳細に説明する。
[クロロプレン系ゴム]
クロロプレン系ゴムは、クロロプレン単量体と不飽和ニトリル単量体とを共重合させて得られるもので、その主鎖に不飽和ニトリル単量体単位を3~20質量%有するものである。
不飽和ニトリル単量体としては、例えば、アクリロニトリル、メタクリロニトリル、エタクリロニトリル、フェニルアクリロニトリルなどがあり、これらの化合物を単独で又は2種以上を組み合わせて用いることができる。これらの中でも、製造容易性や耐油性の観点からアクリロニトリルが好ましい。
クロロプレン系ゴムに含まれる不飽和ニトリル単量体単位の量は、クロロプレン系ゴム全量中に、3~20質量%であり、好ましくは5~17質量%、さらに好ましくは9~17質量%である。
不飽和ニトリル単量体単位の量が3質量%に満たないと、得られる加硫物の耐油性が向上せず、20質量%を超えると、得られる加硫物の耐寒性が悪化する。
クロロプレン系ゴムに含まれる不飽和ニトリル単量体単位の量は、ポリマー中の窒素原子の含有量から算出することができる。具体的には、100mgのクロロプレンゴムを、元素分析装置(スミグラフ220F:株式会社住化分析センター製)を用いて窒素原子含有量を測定し、不飽和ニトリル単量体単位を算出すればよい。
元素分析の測定条件は次のとおり。電気炉温度は反応炉900℃、還元炉600℃、カラム温度70℃、検出器温度100℃に設定し、燃焼用ガスとして酸素を0.2ml/min、キャリアーガスとしてヘリウムを80ml/minフローした。検量線は窒素含有量が既知のアスパラギン酸(10.52%)を標準物質に用いて作成した。
なお、クロロプレンと共重合する単量体は、1種類に限定されるものではなく、例えばクロロプレン単量体と不飽和ニトリル単量体の他に、クロロプレンと共重合可能な単量体として、2,3-ジクロロ-1,3-ブタジエン、1-クロロ-1,3-ブタジエン、スチレン、イソプレン、ブタジエン並びにアクリル酸、メタクリル酸及びこれらのエステル類などの単量体を、本発明の目的を阻害しない範囲で共重合させてもよい。また、クロロプレン共重合体のポリマー構造は、特に限定されるものではなく、ブロック共重合体あるいは、統計的共重合体でもよい。
例えば、アクリロニトリルとクロロプレンとの統計的共重合体は、重合反応開始後にクロロプレンを連続添加又は10回以上間欠分添することにより製造される。その際、重合反応開始時の時刻をt(0)、nを1以上の整数として、時刻t(n-1)と時刻t(n)との間の時間dt(n)におけるクロロプレンとアクリロニトリルの重合転換量の総量に基づいて、時刻t(n)と時刻t(n+1)との間の時間dt(n+1)におけるクロロプレンの添加量を決定し、未反応のクロロプレンとアクリロニトリルとの比を一定に保つことを特徴とする。
統計的共重合体とは、J.C.Randall 「POLYMER SEQUENCE DETERMINATION, Carbon-13 NMR Method」 Academic Press, New York, 1977, 71-78ページに記述されているように、ベルヌーイの統計モデル若しくは一次又は二次のマルコフの統計モデルにより記述できる共重合体であることを意味する。アクリロニトリルとクロロプレンとの統計的共重合体は、2元系の単量体から構成される場合、下記Mayo-Lewis式(I)において、重合開始時のクロロプレン単量体とクロロプレン単量体以外のアクリロニトリル単量体との比をd[M1]/d[M2]とし、及び、クロロプレン単量体を下記Mayo-Lewis式(I)において定義されたM1とした時の反応性比r1、r2について、r1は0.3~3000の範囲、r2は10-5~3.0の範囲をとることが、統計学的共重合体を得るのに好ましい。
Figure 2022013964000001
乳化重合する場合に用いる重合開始剤としては特に制限はなく、クロロプレン単量体の乳化重合に一般に用いられる公知の重合開始剤、例えば過硫酸カリウム、過硫酸アンモニウム、過硫酸ナトリウム、過酸化水素、t-ブチルハイドロパーオキサイドなどの有機過酸化物類が用いられる。
乳化重合する場合に用いる乳化剤は特に制限はなく、クロロプレン単量体の乳化重合に一般に用いられる公知の乳化剤、例えば炭素数が6~22の飽和又は不飽和の脂肪酸のアルカリ金属塩、ロジン酸又は不均化ロジン酸のアルカリ金属塩、β-ナフタレンスルホン酸のホルマリン縮合物のアルカリ金属塩が用いられる。
乳化重合する場合に用いる分子量調整剤としては特に制限はなく、クロロプレン単量体の乳化重合に一般に用いられる公知の分子量調整剤、例えばn-ドデシルメルカプタン、t-ドデシルメルカプタン、n-オクチルメルカプタン等の長鎖アルキルメルカプタン類、ジイソプロピルキサントゲンジスルフィドやジエチルキサントゲンジスルフィドなどのキサントゲン化合物、ヨードホルム、ベンジル1-ピロールジチオカルバメート(別名ベンジル1-ピロールカルボジチオエート)、ベンジルフェニルカルボジチオエート、1-ベンジル-N,Nジメチル-4-アミノジチオベンゾエート、1-ベンジル-4-メトキシジチオベンゾエート、1-フェニルエチルイミダゾールジチオカルバメート(別名1-フェニルエチルイミダゾールカルボジチオエート)、ベンジル-1-(2-ピロリジノン)ジチオカルバメート(別名ベンジル-1-(2-ピロリジノン)カルボジチオエート)、ベンジルフタルイミジルジチオカルバメート(別名ベンジルフタルイミジルカルボジチオエート)、2-シアノプロプ-2-イル-1-ピロールジチオカルバメート(別名2-シアノプロプ-2-イル-1-ピロールカルボジチオエート)、2-シアノブト-2-イル-1-ピロールジチオカルバメート(別名2-シアノブト-2-イル-1-ピロールカルボジチオエート)、ベンジル-1-イミダゾールジチオカルバメート(別名ベンジル-1-イミダゾールカルボジチオエート)、2-シアノプロプ-2-イル-N,N-ジメチルジチオカルバメート、ベンジル-N,N-ジエチルジチオカルバメート、シアノメチル-1-(2-ピロリドン)ジチオカルバメート、2-(エトキシカルボニルベンジル)プロプ-2-イル-N,N-ジエチルジチオカルバメート、1-フェニルエチルジチオベンゾエート、2-フェニルプロプ-2-イルジチオベンゾエート、1-酢酸-1-イル-エチルジチオベンゾエート、1-(4-メトキシフェニル)エチルジチオベンゾエート、ベンジルジチオアセテート、エトキシカルボニルメチルジチオアセタート、2-(エトキシカルボニル)プロプ-2-イルジチオベンゾエート、2-シアノプロプ-2-イルジチオベンゾエート、t-ブチルジチオベンゾエート、2,4,4-トリメチルペンタ-2-イルジチオベンゾエート、2-(4-クロロフェニル)-プロプ-2-イルジチオベンゾエート、3-ビニルベンジルジチオベンゾエート、4-ビニルベンジルジチオベンゾエート、ベンジルジエトキシホスフィニルジチオフォルマート、t-ブチルトリチオペルベンゾエート、2-フェニルプロプ-2-イル-4-クロロジチオベンゾエート、ナフタレン-1-カルボン酸-1-メチル-1-フェニル-エチルエステル、4-シアノ-4-メチル-4-チオベンジルスルファニル酪酸、ジベンジルテトラチオテレフタラート、カルボキシメチルジチオベンゾエート、ジチオベンゾエート末端基を持つポリ(酸化エチレン)、4-シアノ-4-メチル-4-チオベンジルスルファニル酪酸末端基を持つポリ(酸化エチレン)、2-[(2-フェニルエタンチオイル)スルファニル]プロパン酸、2-[(2-フェニルエタンチオイル)スルファニル]コハク酸、3,5-ジメチル-1H-ピラゾール-1-カルボジチオエートカリウム、シアノメチル-3,5-ジメチル-1Hピラゾール-1-カルボジチオエート、シアノメチルメチル-(フェニル)ジチオカルバメート、ベンジル-4-クロロジチオベンゾエート、フェニルメチル-4-クロロジチオベンゾエート、4-ニトロベンジル-4-クロロジチオベンゾエート、フェニルプロプ-2-イル-4-クロロジチオベンゾエート、1-シアノ-1-メチルエチル-4-クロロジチオベンゾエート、3-クロロ-2-ブテニル-4-クロロジチオベンゾエート、2-クロロ-2-ブテニルジチオベンゾエート、ベンジルジチオアセテート、3-クロロ-2-ブテニル-1Hピロール-1-ジチオカルボン酸、2-シアノブタン-2-イル-4-クロロ-3,5-ジメチル-1H-ピラゾール-1-カルボジチオエート、シアノメチルメチル(フェニル)カルバモジチオエート、2-シアノ-2-プロピルドデシルトリチオカルボナート、ジベンジルトリチオカルボナート、ブチルベンジルトリチオカルボナート、2-[[(ブチルチオ)チオキソメチル]チオ]プロピオン酸、2-[[(ドデシルチオ)チオキソメチル]チオ]プロピオン酸、2-[[(ブチルチオ)チオキソメチル]チオ]コハク酸、2-[[(ドデシルチオ)チオキソメチル]チオ]コハク酸、2-[[(ドデシルチオ)チオキソメチル]チオ]-2-メチルプロピオン酸、2,2′-[カルボノチオイルビス(チオ)]ビス[2-メチルプロピオン酸]、2-アミノ-1-メチル-2-オキソエチルブチルトリチオカルボナート、ベンジル-2-[(2-ヒドロキシエチル)アミノ]-1-メチル-2-オキソエチルトリチオカルボナート、3-[[[(t-ブチル)チオ]チオキソメチル]チオ]プロピオン酸、シアノメチルドデシルトリチオカルボナート、ジエチルアミノベンジルトリチオカルボナート、ジブチルアミノベンジルトリチオカルボナートなどのチオカルボニル化合物が用いられる。
重合温度及び単量体の最終転化率は特に制限するものではないが、重合温度は好ましくは0~50℃、さらに好ましくは20~50℃である。また、単量体の最終転化率は40~95質量%の範囲に入るように行うことが好ましい。最終転化率を調整するためには、所望する転化率になった時に、重合反応を停止させる重合禁止剤を添加して重合を停止させればよい。
重合禁止剤としては、特に制限はなく、クロロプレン単量体の乳化重合に一般に用いられる公知の重合禁止剤、例えば、チオジフェニルアミン、4-ターシャリーブチルカテコール、2,2-メチレンビス-4-メチル-6-ターシャリーブチルフェノールが用いられる。
未反応の単量体は、例えば、スチームストリッピング法によって除去し、その後、ラテックスのpHを調整し、常法の凍結凝固、水洗、熱風乾燥などの工程を経てクロロプレン系ゴムが得られる。
クロロプレン系ゴムは、分子量調節剤の種類によりメルカプタン変性クロロプレンゴム、キサントゲン変性クロロプレンゴム、硫黄変性クロロプレンゴム、ジチオカルボナート系クロロプレンゴム、トリチオカルボナート系クロロプレンゴム及びカルバメート系クロロプレンゴムに分類される。
クロロプレン系ゴムは、不飽和ニトリル単量体単位4~40質量%を含むクロロプレン系ゴムAと、不飽和ニトリル単量体単位を含まないクロロプレン系ゴムBとの混合物であってもよい。
<クロロプレン系ゴムA>
クロロプレン系ゴムAは、不飽和ニトリル単量体単位4~40質量%とクロロプレン単量体単位60~96質量%を有するものである。
クロロプレン系ゴムA中の不飽和ニトリル単量体単位の量をこの範囲に調整することによって、クロロプレン系ゴムAの製造効率が良く、クロロプレン系ゴム中の不飽和ニトリル単量体単位の量の調整もしやすくなる。クロロプレン系ゴムAを重合する方法は、前記クロロプレン系ゴムの重合方法と同一の方法で行えば良い。また、前記クロロプレンと共重合可能な単量体を共重合させてもよい。
<クロロプレン系ゴムB>
クロロプレン系ゴムBは、クロロプレン単量体単位80~100質量%とその他共重合可能な単量体単位0~20質量%を有するものであり、クロロプレン系ゴムAに混合することによって、得られるクロロプレン系ゴム中の不飽和ニトリル単量体単位量を希釈調整するものである。
クロロプレン系ゴムBを重合する方法は、前記クロロプレン系ゴムの重合方法において不飽和ニトリル単量体を添加せずに重合させれば良く、共重合可能な単量体も、前記クロロプレンと共重合可能な単量体と同一の単量体を用いることができる。
クロロプレン系ゴムAとクロロプレン系ゴムBを混合するには、従来公知のミキサー、バンバリーミキサー、ニーダーミキサー、二本ロール等の混練装置を用いて混合すれば良い。
[カーボンブラック]
本発明のクロロプレン系ゴム組成物中に配合されるカーボンブラックは、熱分解法によるサーマルブラック、アセチレンブラック、または不完全燃焼法によるファーネスブラック、チャンネルブラックのいずれも使用可能であるが、これらのカーボンブラックにおいて、結晶内の層平面のC軸方向の平均積み重なり高さLCが2nm以上であることが必要であり、層平面のC軸方向の平均積み重なり高さLCが2.5nm以上のものが特に好ましい。
更に、平均粒径が60nm以下で、かつDBP吸油量が好ましくは100~350ml/100g、更に好ましくは120~300ml/100g、特に好ましくは140~300ml/100gのカーボンブラックであることが好ましい。
結晶子内の層平面のC方向の平均積み重なり高さLCが2nmより小さいとクロロプレン系ゴム組成物を加硫して得られる加硫物の耐熱性が不十分ではない。
更に、カーボンブラックの中でもアセチレンブラックは、アセチレンガスを熱分解して得られるカーボンブラックであり、結晶化が著しく進みしかもストラクチャーも高度に発達し、吸油量も大きく、アセチレンブラックを使用したクロロプレン系ゴム組成物は、その加硫物の耐熱性の改善効果が大きいことから、最も好ましい。
カーボンブラックの添加量は、クロロプレン系ゴム100質量部に対し20~80質量部が好ましく、25~70質量部が更に好ましい。添加量が80質量部を越えると加工性が悪くなり、スコーチを起こし易くなり、また加硫物の耐寒性が悪くなる。添加量が20質量部より少ないと加硫物の耐熱性が低下する。
また、結晶格子内の層平面のC軸方向の平均積み重なり高さLCが2nm以上のカーボンブラックが主成分であるが、この他に、必要に応じて従来よりゴム用に使用されている各種カーボンブラックを含有することができる。
[亜鉛粉]
本発明で用いる亜鉛粉の粒度は、200メッシュ通過のものが好ましい。
亜鉛粉の添加量は、クロロプレン系ゴム100質量部に対し、0.2~30質量部が好ましく、2~20質量部が更に好ましい。0.2質量部より亜鉛粉が少ない場合は、加硫物の耐熱性が十分改良されず、また30質量部より多い場合は加硫物の機械的特性が低下する。
[その他]
更に、本実施形態のゴム組成物には、前述した効果が損なわれない範囲で、通常ゴム工業界で用いられる各種薬品、例えば、充填剤、補強剤、軟化剤、可塑剤、老化防止剤、加硫剤、加硫促進剤、スコーチ防止剤、加工助剤などを配合することができる。
添加可能な加硫剤としては、クロロプレン系ゴムの加硫に一般に用いられる硫黄、チオウレア系、グアニジン系、チウラム系、チアゾール系の有機加硫剤が使用できるが、チオウレア系のものが好ましい。チオウレア系の加硫剤としては、エチレンチオウレア、ジエチルチオウレア、トリメチルチオウレア、トリエチルチオウレア、N,N’-ジフェニルチオウレア等が挙げられ、特にトリメチルチオウレア、エチレンチオウレアが好ましい。また、3-メチルチアゾリジンチオン-2-チアゾールとフェニレンジマレイミドとの混合物、ジメチルアンモニウムハイドロジエンイソフタレートあるいは1,2-ジメルカプト-1,3,4-チアジアゾール誘導体等の加硫剤も使用することができる。これらの加硫剤は、上記に挙げたものを2種以上併用してもよい。また、ベリリウム、マグネシウム、亜鉛、カルシウム、バリウム、ゲルマニウム、チタニウム、錫、ジルコニウム、アンチモン、バナジウム、ビスマス、モリブデン、タングステン、テルル、セレン、鉄、ニッケル、コバルト、オスミウムなどの金属単体、及びこれら金属の酸化物や水酸化物を加硫剤として使用することができる。これら添加可能な加硫剤のなかでも、特に、酸化カルシウムや酸化亜鉛、二酸化アンチモン、三酸化アンチモン、酸化マグネシウムは、加硫効果が高いため好ましい。また、これらの加硫剤は2種以上を併用してもよい。なお、加硫剤は、ゴム成分100質量部に対して合計で0.1質量部以上15質量部以下の範囲で添加することが好ましい。
充填剤又は補強剤は、ゴムの硬さを調整したり機械強度を向上させるために添加するものであり、本発明の効果を損なわない限り特に限定されないが、例えば、カーボンブラック、シリカ、クレー、タルク、炭酸カルシウムが挙げられる。その他の無機充填剤としても、特に限定されないが、γ-アルミナ及びα-アルミナなどのアルミナ(Al)、ベーマイト及びダイアスポアなどのアルミナ一水和物(Al・HO)、ギブサイト及びバイヤライトなどの水酸化アルミニウム[Al(OH)]、炭酸アルミニウム[Al(CO]、水酸化マグネシウム[Mg(OH)]、炭酸マグネシウム(MgCO)、タルク(3MgO・4SiO・HO)、アタパルジャイト(5MgO・8SiO・9HO)、チタン白(TiO)、チタン黒(TiO2n-1)、酸化カルシウム(CaO)、水酸化カルシウム[Ca(OH)]、酸化アルミニウムマグネシウム(MgO・Al)、クレー(Al・2SiO)、カオリン(Al・2SiO・2HO)、パイロフィライト(Al・4SiO・HO)、ベントナイト(Al・4SiO・2HO)、ケイ酸アルミニウム(AlSiO、Al・3SiO・5HOなど)、ケイ酸マグネシウム(MgSiO、MgSiOなど)、ケイ酸カルシウム(CaSiOなど)、ケイ酸アルミニウムカルシウム(Al・CaO・2SiOなど)、ケイ酸マグネシウムカルシウム(CaMgSiO)、炭酸カルシウム(CaCO)、酸化ジルコニウム(ZrO)、水酸化ジルコニウム[ZrO(OH)・nHO]、炭酸ジルコニウム[Zr(CO]、各種ゼオライトのように電荷を補正する水素、及びアルカリ金属又はアルカリ土類金属を含む結晶性アルミノケイ酸塩などを使用してもよい。充填剤及び補強剤は1種のみを用いても2種以上を併用してもよい。これら充填剤及び補強剤の配合量は、要求される本実施形態のゴム組成物やその加硫成形体の物性に応じて調整すればよく、特に限定するものではないが、本実施形態のゴム組成物中のゴム成分100質量部に対して通常は合計で15質量部以上200質量部以下の範囲で添加することができる。
可塑剤は、ゴムと相溶性のある可塑剤であれば特に制限はないが、例えば、菜種油、アマニ油、ヒマシ油、ヤシ油などの植物油、フタレート系可塑剤、DUP(フタル酸ジウンデシル)、DOS(セバシン酸ジオクチル)、DOA(アジピン酸ジオクチル)、エステル系可塑剤、エーテルエステル系可塑剤、チオエーテル系可塑剤、アロマ系オイル、ナフテン系オイル、潤滑油、プロセスオイル、パラフィン、流動パラフィン、ワセリン、石油アスファルトなどの石油系可塑剤などがあり、本実施形態のゴム組成物や該組成物の加硫成形体に要求される特性に合わせて1種もしくは複数を使用することができる。可塑剤の配合量には特に限定はないが、本実施形態のゴム組成物中のゴム成分100質量部に対して通常は合計で3質量部以上50質量部以下の範囲で配合することができる。
ゴム組成物を混練したり加硫成形したりする際に、ロールや成形金型、押出機のスクリューなどから剥離しやすくなるようにするなど、加工特性や表面滑性を向上させるために添加する加工助剤や滑剤としては、ステアリン酸などの脂肪酸あるいはポリエチレンなどのパラフィン系加工助剤、脂肪酸アミドなどを挙げることができる。加工助剤及び滑剤は1種のみを用いても2種以上を併用してもよい。その添加量も特に限定されないが、通常は本実施形態のゴム組成物中のゴム成分100質量部に対して合計で0.5質量部以上5質量部以下である。
耐熱性を向上させる老化防止剤として、通常のゴム用途に使用されている、ラジカルを捕捉して自動酸化を防止する一次老化防止剤と、ハイドロパーオキサイドを無害化する二次老化防止剤を添加することができる。それらの老化防止剤はゴム組成物中のゴム成分100質量部に対して、それぞれ0.1質量部以上10質量部以下の割合で添加することができ、好ましくは2質量部以上5質量部以下の範囲である。これらの老化防止剤は単独使用のみならず2種以上を併用することも可能である。なお、一次老化防止剤の例としては、フェノール系老化防止剤、アミン系老化防止剤、アクリレート系老化防止剤、イミダゾール系老化防止剤、カルバミン酸金属塩、ワックスを挙げることができ、また、二次老化防止剤として、リン系老化防止剤、硫黄系老化防止剤、イミダゾール系老化防止剤などを挙げることができる。老化防止剤の例として特に限定するものではないが、N-フェニル-1-ナフチルアミン、アルキル化ジフェニルアミン、オクチル化ジフェニルアミン、4,4’-ビス(α,α-ジメチルベンジル)ジフェニルアミン、p-(p-トルエンスルホニルアミド)ジフェニルアミン、N,N’-ジ-2-ナフチル-p-フェニレンジアミン、N,N’-ジフェニル-p-フェニレンジアミン、N-フェニル-N’-イソプロピル-p-フェニレンジアミン、N-フェニル-N’-(1,3-ジメチルブチル)-p-フェニレンジアミン、N-フェニル-N’-(3-メタクリロイルオキシ-2-ヒドロキシプロピル)-p-フェニレンジアミン、1,1,3-トリス-(2-メチル-4-ヒドロキシ-5-tert-ブチルフェニル)ブタン、4,4’-ブチリデンビス-(3-メチル-6-tert-ブチルフェノール)、2,2-チオビス(4-メチル-6-tert-ブチルフェノール)、7-オクタデシル-3-(4’-ヒドロキシ-3’,5’-ジ-tert-ブチルフェニル)プロピオネート、テトラキス-[メチレン-3-(3’,5’-ジ-tert-ブチル-4’-ヒドロキシフェニル)プロピオネート]メタン、ペンタエリスリトール-テトラキス[3-(3,5-ジ-tert-ブチル-4-ヒドロキシフェニル)プロピオネート]、トリエチレングリコール-ビス[3-(3-tert-ブチル-5-メチル-4-ヒドロキシフェニル)プロピオネート]、1,6-ヘキサンジオール-ビス[3-(3,5-ジ-tert-ブチル-4-ヒドロキシフェニル)プロピオネート]、2,4-ビス(n-オクチルチオ)-6-(4-ヒドロキシ-3,5-ジ-tert-ブチルアニリノ)-1,3,5-トリアジン、トリス-(3,5-ジ-tert-ブチル-4-ヒドロキシベンジル)-イソシアヌレート、2,2-チオ-ジエチレンビス[3-(3,5-ジ-tert-ブチル-4-ヒドロキシフェニル)プロピオネート]、N,N’-ヘキサメチレンビス(3,5-ジ-tert-ブチル-4-ヒドロキシ)-ヒドロシンナアミド、2,4-ビス[(オクチルチオ)メチル]-o-クレゾール、3,5-ジ-tert-ブチル-4-ヒドロキシベンジル-ホスホネート-ジエチルエステル、テトラキス[メチレン(3,5-ジ-tert-ブチル-4-ヒドロキシヒドロシンナメイト)]メタン、オクタデシル-3-(3,5-ジ-tert-ブチル-4-ヒドロキシフェニル)プロピオン酸エステル及び3,9-ビス[2-{3-(3-tert-ブチル-4-ヒドロキシ-5-メチルフェニル)プロピオニルオキシ}-1,1-ジメチルエチル]-2,4,8,10-テトラオキサスピロ[5.5]ウンデカン、トリス(ノニル・フェニル)フォスファイト、トリス(混合モノ-及びジ-ノニルフェニル)フォスファイト、ジフェニル・モノ(2-エチルヘキシル)フォスファイト、ジフェニル・モノトリデシル・フォスファイト、ジフェニル・イソデシル・フォスファイト、ジフェニル・イソオクチル・フォスファイト、ジフェニル・ノニルフェニル・フォスファイト、トリフェニルフォスファイト、トリス(トリデシル)フォスファイト、トリイソデシルフォスファイト、トリス(2-エチルヘキシル)フォスファイト、トリス(2,4-ジ-tert-ブチルフェニル)フォスファイト、テトラフェニルジプロピレングリコール・ジフォスファイト、テトラフェニルテトラ(トリデシル)ペンタエリスリトールテトラフォスファイト、1,1,3-トリス(2-メチル-4-ジ-トリデシルフォスファイト-5-tert-ブチルフェニル)ブタン、4,4’-ブチリデンビス(3-メチル-6-tert-ブチル-ジ-トリデシルフォスファイト)、2,2’-エチリデンビス(4,6-ジ-tert-ブチルフェノール)フルオロフォスファイト、4,4’-イソプロピリデン-ジフェノールアルキル(C12~C15)フォスファイト、環状ネオペンタンテトライルビス(2,4-ジ-tert-ブチルフェニルフォスファイト)、環状ネオペンタンテトライルビス(2,6-ジ-tert-ブチル-4-フェニルフォスファイト)、環状ネオペンタンテトライルビス(ノニルフェニルフォスファイト)、ビス(ノニルフェニル)ペンタエリスリトールジフォスファイト、ジブチルハイドロゲンフォスファイト、ジステアリル・ペンタエリスリトール・ジフォスファイト及び水添ビスフェノールA・ペンタエリスリトールフォスファイト・ポリマーなどが挙げられる。
上記クロロプレン系ゴム等のゴム成分と充填剤や補強剤との接着性を高め、機械的強度を向上させるために、さらにシランカップリング剤を添加することもできる。シランカップリング剤はゴム組成物を混練する際に加えても、充填剤または補強剤を予め表面処理する形で加えてもどちらでも構わない。シランカップリング剤は1種のみを用いても2種以上を併用してもよい。特に限定するものではないが、ビス-(3-トリエトキシシリルプロピル)テトラスルフィド、ビス-(3-トリメトキシンリルプロピル)テトラスルフィド、ビス-(3-メチルジメトキシシリルプロピル)テトラスルフィド、ビス-(2-トリエトキシシリルエチル)テトラスルフィド、ビス-(3-トリエトキシシリルプロピル)ジスルフィド、ビス-(3-トリメトキシシリルプロピル)ジスルフィド、ビス-(3-トリエトキシシリルプロピル)トリスルフィド、3-ヘキサノイルチオプロピルトリエトキシシラン、3-オクタノイルチオプロピルトリエトキシシラン、3-デカノイルチオプロピルトリエトキシシラン、3-ラウロイルチオプロピルトリエトキシシラン、2-ヘキサノイルチオエチルトリエトキシシラン、2-オクタノイルチオエチルトリエトキシシラン、2-デカノイルチオエチルトリエトキシシラン、2-ラウロイルチオエチルトリエトキシシラン、3-ヘキサノイルチオプロピルトリメトキシシラン、3-オクタノイルチオプロピルトリメトキシシラン、3-デカノイルチオプロピルトリメトキシシラン、3-ラウロイルチオプロピルトリメトキシシラン、2-ヘキサノイルチオエチルトリメトキシシラン、2-オクタノイルチオエチルトリメトキシシラン、2-デカノイルチオエチルトリメトキシシラン、2-ラウロイルチオエチルトリメトキシシラン、3-メルカプトプロピルトリメトキシシラン、3-メルカプトプロピルトリエトキシシラン、3-メルカプトプロピルメチルジメトキシシラン、3-アミノプロピルトリメトキシシラン、3-アミノプロピルトリエトキシシラン、γ-グリンドキシプロピルトリメトキシシラン、γ-グリシドキシプロピルメチルジエトキシシラン、3-トリメトキシシリルプロピル-N,N-ジメチルチオカルバモイルテトラスルフィド、3-トリメトキシシリルプロピルベンゾチアゾリルテトラスルフィド、3-トリメトキシシリルプロピルメタクリロイルモノスルフィド、メチルトリメトキシシラン、メチルトリエトキシシラン、ジメチルジエトキシシラン、ジメチルジメトキシシラン、トリメチルエトキシシラン、トリメチルメトキシシラン、イソブチルトリメトキシシラン、n-デシルトリメトキシシラン、フエニルトリメトキシシラン、フエニルトリエトキシシラン、ジフエニルジメトキシシラン、ジフエニルジエトキシシラン、ヘキシルトリメトキシシラン、オクタデシルメチルジメトキシシラン、オクタデシルトリメトキシシラン、メチルトリクロロシラン、ジメチルジクロロシラン、トリッフエニルクロロシラン、ヘプタデカフルオロデシルメチルジクロロシラン、ヘプタデカフルオロデシルトリクロロシラン、トリエチルクロロシランなどが例として挙げられる。
なお、本実施形態のゴム組成物は、通常のゴム組成物と同様の方法で製造することができる。具体的には、クロロプレン系ゴム、カーボンブラック、亜鉛粉及びその他の成分を、ニーダー、バンバリー又はロールなどの混練り機によって、加硫温度以下の温度で混練することにより得られる。
以上詳述したように、本実施形態のゴム組成物は、ゴム成分として不飽和ニトリル単量体を有するクロロプレン系ゴムを用い、特定のカーボンブラックと、亜鉛粉を特定量配合しているため、機械的強度や耐寒性を低下させることなく、耐熱性と耐油性を向上させることができる。これにより、耐熱性と耐油性に優れた加硫物が得られるゴム組成物を実現することができる。
<加硫物>(第2の実施形態)
本実施形態の加硫物は、前述した第1の実施形態のゴム組成物を、加硫したものである。その際、ゴム組成物の加硫方法は、特に限定されるものではなく、例えば、プレス加硫、インジェクション加硫、直接釜加硫、間接釜加硫、直接蒸気連続加硫、常圧連続加硫又は連続加硫プレスなどの加硫方法により、加硫すればよい。
また、加硫温度及び加硫時間などの加硫条件も、特に限定されるものではなく、適宜設定することができるが、生産性及び加工安定性の観点から、加硫温度は130~200℃とすることが好ましく、140~190℃とすることがより好ましい。
本実施形態の加硫物は、前述した第1の実施形態のゴム組成物を使用しているため、耐熱性や耐油性に優れる。
<加硫成形体>(第3の実施形態)
本実施形態の加硫成形体は、前述した第1の実施形態のゴム組成物を、目的に応じた形状に成形加工して、成形時又は成功後に加硫して得たものである。その成形方法は、特に限定されるものではないが、プレス成形、射出成形及び押出成形などを適用することができる。そして、例えば、成形体が伝動ベルト、コンベアベルト、空気バネ、シール、パッキン、防振材、ホース、ダイヤフラム、ゴムロールなどである場合は、プレス成形や射出成形、押出成形により形成することができる。
本実施形態の加硫成形体は、前述した第1の実施形態のゴム組成物を使用しているため、耐熱性や耐油性に優れる。
以下、実施例に基づいて本発明を更に詳細に説明する。なお、以下に説明する実施例は、本発明の代表的な実施例の一例を示したものであり、これにより本発明の範囲が狭く解釈されることはない。
<クロロプレン系ゴムの製造>
<製造例1>
<クロロプレン系ゴム1(アクリロニトリル共重合量5質量%)>
加熱冷却ジャケットと攪拌機を備えた内容積3リットルの重合缶に、クロロプレン単量体32質量部、アクリロニトリル単量体14質量部、ジエチルキサントゲンジスルフィド0.5質量部、純水200質量部、ロジン酸カリウム(ハリマ化成株式会社製)5.00質量部、水酸化ナトリウム0.40質量部、βナフタレンスルホン酸ホルマリン縮合物のナトリウム塩(花王株式会社製)2.0質量部を添加した。重合開始剤として過硫酸カリウム0.1質量部を添加し、重合温度40℃にて窒素気流下で重合を行った。クロロプレン単量体の分添は、重合開始20秒後から開始し、重合開始からの10秒間の冷媒の熱量変化を元に分添流量を電磁弁で調整し、以降10秒毎に流量を再調節することで連続的に行った。クロロプレン単量体及びアクリロニトリル単量体の合計量に対する重合率が50%となった時点で重合停止剤であるフェノチアジンを加えて重合を停止させた。そして、減圧下で反応溶液中の未反応単量体を除去することでクロロプレン-アクリロニトリル共重合体ラテックスを得た。
クロロプレン-アクリロニトリル共重合体ラテックスの重合率は、クロロプレン-アクリロニトリル共重合体ラテックスを風乾した乾燥重量から算出した。具体的には、以下の一般式(I)より計算した。式中、固形分濃度とは、サンプリングしたクロロプレン-アクリロニトリル共重合体ラテックス2gを130℃で加熱して、溶媒(水)、揮発性薬品及び原料などの揮発成分を除いた固形分の濃度(質量%)である。総仕込み量とは、重合開始からある時刻までに重合缶に仕込んだ原料、試薬、溶媒(水)の総量である。蒸発残分とは、重合開始からある時刻までに仕込んだ薬品や原料のうち、130℃の条件下で揮発せずにポリマーと共に固形分として残留する薬品の質量である。単量体仕込み量は、重合缶に初期に仕込んだ単量体及び重合開始からある時刻までに分添した単量体の量の合計である。なお、ここでいう単量体とはクロロプレン単量体とアクリロニトリル単量体の合計量である。
重合率[%]={(総仕込み量[g]×固形分濃度[質量%]/100)-(蒸発残分[g])}/単量体仕込み量[g]×100 ・・・(I)
前記の方法で得られたクロロプレン-アクリロニトリル共重合体ラテックスをpH7.0に調整し、-20℃に冷やした金属板上で凍結凝固させることで乳化破壊した。得られたシートを水洗し、130℃で15分間乾燥させることにより、固形状のクロロプレン系ゴム1を得た。
クロロプレン系ゴム1の数平均分子量Mn、質量平均分子量Mw、及び分子量分布(Mw/Mn)は、クロロプレン系ゴム1をTHFでサンプル調整濃度0.1質量%の溶液とした後、高速GPC装置(TOSOH HLC-8320GPC:東ソー株式会社製)により測定した(標準ポリスチレン換算)。その際、プレカラムとしてTSKガードカラムHHR-H、分析カラムとしてHSKgelGMHHR-H3本を使用し、サンプルポンプ圧8.0~9.5MPa、流量1mL/min、40℃で流出させ、示差屈折計で検出した。
流出時間と分子量は、以下にあげる分子量既知の標準ポリスチレンサンプル計9点を測定して作成した校正曲線を用いた。(Mw=8.42×106、1.09×106、7.06×105、4.27×105、1.90×105、9.64×104、3.79×104、1.74×104、2.63×103)
クロロプレン系ゴム1に含まれる不飽和ニトリル単量体単位量は、クロロプレン系ゴム1中の窒素原子の含有量から算出した。具体的には、100mgのクロロプレンゴム1を、元素分析装置(スミグラフ220F:株式会社住化分析センター製)を用いて窒素原子含有量を測定し、アクリロニトリル単量体単位を算出した。
元素分析の測定条件は次のとおり行った。電気炉温度は反応炉900℃、還元炉600℃、カラム温度70℃、検出器温度100℃に設定し、燃焼用ガスとして酸素を0.2ml/min、キャリアーガスとしてヘリウムを80ml/minフローした。検量線は窒素含有量が既知のアスパラギン酸(10.52%)を標準物質に用いて作成した。
結果、クロロプレン系ゴム1の数平均分子量(Mn)は130×10g/mol、重量平均分子量(Mw)は442×10g/mol、分子量分布(Mw/Mn)は3.4であった。また、アクリロニトリル単量体単位量は5質量%であった。
<製造例2>
<クロロプレンゴム2(アクリロニトリル共重合量10質量%)>
加熱冷却ジャケットと攪拌機を備えた内容積3リットルの重合缶に、クロロプレン単量体24質量部、アクリロニトリル単量体24質量部、ジエチルキサントゲンジスルフィド0.5質量部、純水200質量部、ロジン酸カリウム(ハリマ化成株式会社製)5.00質量部、水酸化ナトリウム0.40質量部、βナフタレンスルホン酸ホルマリン縮合物のナトリウム塩(花王株式会社製)2.0質量部を添加した。重合開始剤として過硫酸カリウム0.1質量部を添加し、重合温度40℃にて窒素気流下で重合を行った。クロロプレン単量体の分添は、重合開始20秒後から開始し、重合開始からの10秒間の冷媒の熱量変化を元に分添流量を電磁弁で調整し、以降10秒毎に流量を再調節することで連続的に行った。クロロプレン単量体及びアクリロニトリル単量体の合計量に対する重合率が50%となった時点で重合停止剤であるフェノチアジンを加えて重合を停止させた。そして、減圧下で反応溶液中の未反応単量体を除去することでクロロプレン-アクリロニトリル共重合体ラテックスを得た。
得られたクロロプレン-アクリロニトリル共重合体ラテックスを製造例1と同様の方法で凍結凝固、水洗及び乾燥させ、固形状のクロロプレン系ゴム2を得た。
製造例1と同様の方法により分析した結果、クロロプレン系ゴム2の数平均分子量(Mn)は139×103g/mol、重量平均分子量(Mw)は480×103g/mol、分子量分布(Mw/Mn)は3.3であった。また、アクリロニトリル単量体単位量は10質量%であった。
<製造例3>
<クロロプレン系ゴム3(アクリロニトリル共重合量15質量%)>
加熱冷却ジャケットと攪拌機を備えた内容積3リットルの重合缶に、クロロプレン単量体16質量部、アクリロニトリル単量体33質量部、ジエチルキサントゲンジスルフィド0.5質量部、純水200質量部、ロジン酸カリウム(ハリマ化成株式会社製)5.00質量部、水酸化ナトリウム0.40質量部、βナフタレンスルホン酸ホルマリン縮合物のナトリウム塩(花王株式会社製)2.0質量部を添加した。重合開始剤として過硫酸カリウム0.1質量部を添加し、重合温度40℃にて窒素気流下で重合を行った。クロロプレン単量体の分添は、重合開始20秒後から開始し、重合開始からの10秒間の冷媒の熱量変化を元に分添流量を電磁弁で調整し、以降10秒毎に流量を再調節することで連続的に行った。クロロプレン単量体及びアクリロニトリル単量体の合計量に対する重合率が50%となった時点で重合停止剤であるフェノチアジンを加えて重合を停止させた。そして、減圧下で反応溶液中の未反応単量体を除去することでクロロプレン-アクリロニトリル共重合体ラテックスを得た。
得られたクロロプレン-アクリロニトリル共重合体ラテックスを製造例1と同様の方法で凍結凝固、水洗及び乾燥させ、固形状のクロロプレン系ゴム3を得た。
製造例1と同様の方法により分析した結果、クロロプレン系ゴム3の数平均分子量(Mn)は131×103g/mol、重量平均分子量(Mw)は451×103g/mol、分子量分布(Mw/Mn)は3.4であった。また、アクリロニトリル単量体単位量は15質量%であった。
<製造例4>
<クロロプレン系ゴム4(アクリロニトリル共重合量20質量%)>
加熱冷却ジャケットと攪拌機を備えた内容積3リットルの重合缶に、クロロプレン単量体10質量部、アクリロニトリル単量体40質量部、ジエチルキサントゲンジスルフィド0.5質量部、純水200質量部、ロジン酸カリウム(ハリマ化成株式会社製)5.00質量部、水酸化ナトリウム0.40質量部、βナフタレンスルホン酸ホルマリン縮合物のナトリウム塩(花王株式会社製)2.0質量部を添加した。重合開始剤として過硫酸カリウム0.1質量部を添加し、重合温度40℃にて窒素気流下で重合を行った。クロロプレン単量体の分添は、重合開始20秒後から開始し、重合開始からの10秒間の冷媒の熱量変化を元に分添流量を電磁弁で調整し、以降10秒毎に流量を再調節することで連続的に行った。クロロプレン単量体及びアクリロニトリル単量体の合計量に対する重合率が50%となった時点で重合停止剤であるフェノチアジンを加えて重合を停止させた。そして、減圧下で反応溶液中の未反応単量体を除去することでクロロプレン-アクリロニトリル共重合体ラテックスを得た。
得られたクロロプレン-アクリロニトリル共重合体ラテックスを製造例1と同様の方法で凍結凝固、水洗及び乾燥させ、固形状のクロロプレン系ゴム4を得た。
製造例1と同様の方法により分析した結果、クロロプレン系ゴム4の数平均分子量(Mn)は135×103g/mol、重量平均分子量(Mw)は457×103g/mol、分子量分布(Mw/Mn)は3.3であった。また、アクリロニトリル単量体単位量は20質量%であった。
<製造例5>
<クロロプレン系ゴム5(アクリロニトリル共重合量1質量%)>
加熱冷却ジャケットと攪拌機を備えた内容積3リットルの重合缶に、クロロプレン単量体37質量部、アクリロニトリル単量体4質量部、ジエチルキサントゲンジスルフィド0.5質量部、純水200質量部、ロジン酸カリウム(ハリマ化成株式会社製)5.00質量部、水酸化ナトリウム0.40質量部、βナフタレンスルホン酸ホルマリン縮合物のナトリウム塩(花王株式会社製)2.0質量部を添加した。重合開始剤として過硫酸カリウム0.1質量部を添加し、重合温度40℃にて窒素気流下で重合を行った。クロロプレン単量体の分添は、重合開始20秒後から開始し、重合開始からの10秒間の冷媒の熱量変化を元に分添流量を電磁弁で調整し、以降10秒毎に流量を再調節することで連続的に行った。クロロプレン単量体及びアクリロニトリル単量体の合計量に対する重合率が50%となった時点で重合停止剤であるフェノチアジンを加えて重合を停止させた。そして、減圧下で反応溶液中の未反応単量体を除去することでクロロプレン-アクリロニトリル共重合体ラテックスを得た。
得られたクロロプレン-アクリロニトリル共重合体ラテックスを製造例1と同様の方法で凍結凝固、水洗及び乾燥させ、固形状のクロロプレン系ゴム5を得た。
製造例1と同様の方法により分析した結果、クロロプレン系ゴム5の数平均分子量(Mn)は136×103g/mol、重量平均分子量(Mw)は460×103g/mol、分子量分布(Mw/Mn)は3.2であった。また、アクリロニトリル単量体単位量は1質量%であった。
<製造例6>
<クロロプレン系ゴム6(アクリロニトリル共重合量25質量%)>
加熱冷却ジャケットと攪拌機を備えた内容積3リットルの重合缶に、クロロプレン単量体7質量部、アクリロニトリル単量体45質量部、ジエチルキサントゲンジスルフィド0.5質量部、純水200質量部、ロジン酸カリウム(ハリマ化成株式会社製)5.00質量部、水酸化ナトリウム0.40質量部、βナフタレンスルホン酸ホルマリン縮合物のナトリウム塩(花王株式会社製)2.0質量部を添加した。重合開始剤として過硫酸カリウム0.1質量部を添加し、重合温度40℃にて窒素気流下で重合を行った。クロロプレン単量体の分添は、重合開始20秒後から開始し、重合開始からの10秒間の冷媒の熱量変化を元に分添流量を電磁弁で調整し、以降10秒毎に流量を再調節することで連続的に行った。クロロプレン単量体及びアクリロニトリル単量体の合計量に対する重合率が50%となった時点で重合停止剤であるフェノチアジンを加えて重合を停止させた。そして、減圧下で反応溶液中の未反応単量体を除去することでクロロプレン-アクリロニトリル共重合体ラテックスを得た。
得られたクロロプレン-アクリロニトリル共重合体ラテックスを製造例1と同様の方法で凍結凝固、水洗及び乾燥させ、固形状のクロロプレン系ゴム6を得た。
製造例1と同様の方法により分析した結果、クロロプレン系ゴム6の数平均分子量(Mn)は135×103g/mol、重量平均分子量(Mw)は459×103g/mol、分子量分布(Mw/Mn)は3.3であった。また、アクリロニトリル単量体単位量は25質量%であった。
前記の方法で得られたクロロプレン系ゴム1~6と、表1~表2に記載した化合物を、8インチロールを用いて混合、分出しして、プレス加硫を160℃×20分間行い、シート長200mm、シート幅15mm、厚さ2.1mmの評価用のゴムシートを作製した。
表1~表2で用いた化合物は以下のとおり。
メルカプタン変性クロロプレンゴム:デンカ株式会社製 生ゴムムーニー粘度ML1+4(100℃)=60
加硫促進剤:川口化学工業株式会社製 アクセル(登録商標)22-S エチレンチオウレア
滑剤・加工助剤:新日本理化株式会社製 ステアリン酸50S
老化防止剤A:大内新興化学工業株式会社製 ノクラック(登録商標)6C N-フェニル-N′-(1,3-ジメチルブチル)-p-フェニレンジアミン
老化防止剤B:大内新興化学工業株式会社製 ノクラック(登録商標)CD 4,4‘-ビス(α、α-ジメチルベンジル)ジフェニルアミン
カーボンブラック:東海カーボン株式会社製 シーストSO FEFカーボン
可塑剤:大八化学工業株式会社製 ジオクチルセバケート
酸化マグネシウム:協和化学工業株式会社製 キョーワマグ(登録商標)150
得られた評価シートを用いて、以下の評価を行った。評価結果を表1~表2に示した。
<機械的強度(引張り強度(TB))>
JIS K 6250に基づいてテストピースを作製し、JIS K 6251に基づいて引張試験を行い、各加硫物の機械的強度を測定した。なお、引張り強度(TB)が、22MPa以上のものを特に良好(A)、18MPa以上22MPa未満であったものを良好(B)、15MPa以上18MPa未満であったものをやや良好(C)、15MPa未満であったものを不良(D)とした。
<耐熱性>
JIS K 6250に基づいてテストピースを作製し、120℃、72時間の条件でギヤーオーブン中に放置後の硬度変化を測定した。硬度変化が8未満であったものを特に良好(A)、8以上10未満であったものを良好(B)、10以上12未満であったものをやや良好(C)、12以上であったものを不良(D)とした。
<耐油性>
JIS K 6250に基づいてテストピースを作製し、JIS K 6258に基づいてIRM903オイルを用いて耐油試験(試験条件:100℃×72時間)を行い、体積変化率(ΔV)を測定した。ΔVが30%未満であったものを特に良好(A)、30%以上45%未満であったものを良好(B)、45%以上60%未満であったものをやや良好(C)、60%以上であったものを不良(D)とした。
<耐寒性>
JIS K 6250に基づいてテストピースを作製し、JIS K 6261に基づいて低温ねじり試験(ゲーマンねじり試験)を行い、23±2℃におけるねじり角及びその値に対して10倍のモジュラスに相当するねじれ角から、その角度に相当する温度T10を測定した。T10が-25℃未満であったものを特に良好(A)、-25℃以上-18℃未満であったものを良好(B)、-18℃以上-10℃未満であったものをやや良好(C)、-10℃以上であったものを不良(D)とした。
<結果>
結果を、下記の表1~表2に示す。
Figure 2022013964000002
Figure 2022013964000003
表1~表2に示した結果から、不飽和ニトリル単量体単位を3~20質量%有するクロロプレン系ゴム100質量部と、特定のカーボンブラック、亜鉛粉を特定量含有するゴム組成物は、耐熱性と耐油性に優れた加硫ゴムが得られることがわかった。当該加硫ゴムは、これらの性質を有するため、伝動ベルトやコンベアベルト、空気バネ、シール、パッキン、防振材、ホース、ダイヤフラム、又はゴムロールなどの加硫成形品として好適に使用できる。

Claims (6)

  1. 不飽和ニトリル単量体単位3~20質量%を有するクロロプレン系ゴム100質量部に対して、結晶格子内の層平面のC軸方向の平均積み重なり高さLCが2nm以上のカーボンブラック20~80質量部、亜鉛粉0.2~30質量部を含有することを特徴とするゴム組成物。
  2. クロロプレン系ゴムが、不飽和ニトリル単量体単位4~40質量%を含むクロロプレン系ゴムAと、不飽和ニトリル単量体単位を含まないクロロプレン系ゴムBとの混合物である請求項1記載のゴム組成物。
  3. カーボンブラックがアセチレンブラックであることを特徴とする請求項1又は2記載のゴム組成物。
  4. 不飽和ニトリル単量体がアクリロニトリルであることを特徴とする請求項1~3いずれか一項記載のゴム組成物。
  5. 請求項1~4いずれか一項記載のゴム組成物の加硫物。
  6. 請求項1~4いずれか一項記載のゴム組成物の加硫成形体。
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