JP2627075B2 - 水膨張性エラストマー組成物 - Google Patents

水膨張性エラストマー組成物

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【発明の詳細な説明】 (産業上の利用分野) 本発明は膨張速度の改良された水膨張性エラストマー
組成物に関するものであり、さらに詳しく述べるとエラ
ストマーにエチレンプロピレンコポリマーまたは/およ
びアタクチックポリプロピレン,水溶性樹脂,吸水性樹
脂,水,2個以上の官能基を有する架橋剤、ならびに無機
充填剤を配合してなる組成物を提供するものである。こ
れを所望の形状に成形することにより、土木建築関係の
工事等において短時間に止水性能を発揮するすぐれた水
膨張性エラストマーが得られる。
(従来の技術) 従来、土木建築工事その他の分野において、間隙の充
填,密封止水や機器類の気密保持の目的で各種ゴム類に
各種吸水性樹脂や水膨潤性を有するウレタン樹脂,親水
性基を有するゴム等を混合した水膨潤性のゴム類が提案
されている。例えばスチレン系エラストマー,高吸水性
樹脂および粘着付与剤を含有する水膨潤性組成物,(特
開昭60−197784号)エラストマー,吸水性樹脂,水溶性
樹脂の三成分を均一に混合してなる水膨潤性エラストマ
ー組成物(特開昭60−55041号)塩素化ポリエチレン,
ポリイソブチレン,高吸水性樹脂からなる水膨張性止水
材(特開昭61−43641号)合成ゴム,未架橋吸水性樹
脂,水溶性エポキシ系化合物からなる吸水性混合物(特
開昭61−275338号)エラストマー,親水性ウレタンプレ
ポリマー,水酸基を含有する液状ゴム又はポリエチレン
オキシドを含有する組成物を成形して成る水膨張性止水
材料(特開昭62−256884号)等多くの発明が公開され何
れも同じ目的に使用することができるとしている。これ
らは夫々、機械的強度,長期安定性,膨潤率,吸水性樹
脂の脱落,膨潤速度,低温作業性,低温膨張性などの問
題点を改良したものと説明されていて現に市場に用いら
れている。
(発明が解決しようとする問題点) これら従来の水膨張性ゴムは土木建築工事においてシ
ールドセグメント継手面,ヒューム管やカルバードボッ
クスなどのジョイント部の止水材として用いられている
が、何らかの原因によりひび割れ亀裂等が生じた時、漏
水が起ってもこれに追随して膨張して始めて止水効果を
発揮するものである。しかしながら従来品では漏水して
から止水が完了する迄に長時間を要するものが多く現実
的には早期に止水効果を挙げることが出来ず問題となっ
ていた。前記特開昭60−55041号に記載の発明は膨潤率
の向上吸水性樹脂の脱落防止,膨潤速度の増大を目的と
して本出願人が提案したものであるが膨潤速度の点にお
いては1時間値が24時間迄の飽和膨潤率の10〜15%程度
と低く必ずしも満足すべきものではない。他の従来品は
しかしながらこれよりもさらに遅く飽和に達するのに2
〜3日を要し、前記のような漏水に対応することは到底
不可能であった。
本発明者らはこのような状況に鑑み鋭意検討を重ねた
結果エラストマーにエチレンプロピレンコポリマーまた
は/およびアタクチックポリプロピレン,水溶性樹脂,
吸水性樹脂,水,2個以上の官能基を有する架橋剤ならび
に無機充填剤を配合すれば膨張速度が極めて大きく、し
かも膨張率,安定性などのすぐれた表面状態のきれいな
水膨張性エラストマー組成物が得られることを見出し本
発明に到達した。
(問題点を解決するための手段) 本発明の目的は水によって急速に膨張し得るエラスト
マーを提供することにあり、その要旨はエラストマー,
エチレンプロピレンコポリマーまたは/およびアタクチ
ックポリプロピレン,水溶性樹脂,吸水性樹脂,水,2個
以上の官能基を有する架橋剤,無機充填剤を含有して成
る水膨張性エラストマー組成物である。
本発明で用いるエラストマーは、天然ゴムおよび合成
ゴムであり、合成ゴムとしてはクロロプレンゴム,ブタ
ジェン系ゴム,スチレン−ブタジェンゴム,アクリロニ
トリル−ブタジェンゴム,プチルゴム,フッ素ゴム,エ
チレンプロピレンゴム,クロルスルホン化ポリエチレ
ン,シリコンゴム,ウレタンゴム,ポリスルフイドゴ
ム,アクリルゴムなどの多くの公知のものがあげられる
が、加工性,経済的観点からみて天然ゴム,スチレン−
ブタジェンゴムが好ましい。
これらのゴムは各々、使用分野に応じて適宜選択でき
る。例えば、耐候性が要求される場合には、クロロプレ
ンゴム,クロルスルホン化ポリエチレンを、耐熱性を必
要とする場合には、シリコンゴム,フッ素ゴムが適して
いる。
本発明において膨張速度を上げるためにはエチレンプ
ロピレンコポリマーまたは/およびアタクチックポリプ
ロピレンを配合することが必要であり、従来このような
成分を加えた組成物は知られていない。その作用効果は
審らかではないがこれによって膨張速度が著しく大きく
なったことは意外の効果ともいうべき本発明の主な特徴
である。
本発明で用いるエチレンプロピレンコポリマーはエチ
レンとプロピレンを主成分として重合した餅状物質で平
均分子量20万以下好ましくは3〜5万程度のものが適し
ている。アタクチックポリプロピレンは通常非晶質でワ
ックス状ないし餅状をなし、平均分子量10万以下好まし
くは1〜2万程度のものが適している。いずれも分子量
の高過ぎるものは、エラストマーないしプラスチックと
なり全く効果が見られない。これらはどちらか一方を用
いても、両者を併用してもよく目的により適宜選択す
る。使用量はいずれの場合でもエラストマーに対し10〜
300重量部の範囲で用いるのがよく少な過ぎること効果
が現れず、逆に多過ぎてもそれに見合う効果が期待でき
ないばかりかエラストマーの特性が失なわれて好ましく
ない場合も生ずる。本発明で用いる水溶性樹脂の例とし
ては、ポリエチレンオキシド,ポリビニルアルコール,
ポリアクリルアミド,ポリビニルピロリドン,カルボキ
シメチルセルローズ,ヒドロキシエチルセルローズ,ヒ
ドロキシプロピルセルローズ等の合成樹脂,グアーガ
ム,ローカストピーンガム,クリスタルガム,トラガカ
ントガム等の天然ガム,アルギル酸ソーダ,澱粉などの
天然物等があげられ、ゴムとの相溶性および加工性の点
から、ポリエチレオキシドが熱可塑性であるため適して
おり、得られた水膨潤性エラストマーの外観,性能面か
らみてもポリエチレンオキシド,ポリビニルピロリドン
を用いた場合に好ましい結果が得られる。しかしながら
本発明においては必ずしも水溶性樹脂を配合する必要は
無く、例えば高膨張率のものには配合しなくてもよい場
合か多い。通常エラストマー100重量部に対し、必要に
応じ0〜50重量部の割合で用いる。多過ぎると溶出など
の弊害が起る傾向がある。
本発明に用いる吸水性樹脂の種類は特に限定されるこ
となく市販のものはすべて利用できるが中でもカルボキ
シレートを重合体の構成成分として含有するものが、架
橋により、吸水能を調整するのに便利である。その例を
挙げると、アクリル酸塩重合体架橋物,ビニルアルコー
ル−アクリル酸塩共重合体の架橋物,無水マレイン酸グ
ラフトポリビニルアルコール架橋物,アクリル酸塩−メ
タクリル酸塩共重合体の架橋物,アクリル酸メチル−酢
酸ビニル共重合体のけん化物の架橋物,澱粉アクリル酸
塩グラフト共重合体の架橋物,澱粉アクリロニトリルグ
ラフト共重合体の加水分解生成物の架橋物,澱粉−アク
リル酸エチルグラフト共重合体のけん化物の架橋物,カ
ルボキシメチルセルローズ架橋物などがある。
吸水性樹脂の使用量はエラストマー100重量部に対し2
5〜500重量部好ましくは50〜200重量部加えるとよい。
吸水性樹脂が少な過ぎると充分な膨張率,膨張速度が得
られず、また多過ぎる場合には吸水性樹脂かエラストマ
ーから脱離しやすくなり止水の目的に適しなくなる。本
発明においては特に吸水性樹脂100重量部に対し10〜100
重量部の水の存在下、0.01〜10重量部好ましくは0.01〜
5重量部の2個以上の官能基を有する架橋剤を用いて架
橋させることにより、他の成分と相俟って膨張速度を大
きくすることができる。その作用効果は充分審らかでは
ないが吸水性樹脂を若干膨潤させた状態でその表面を架
橋することにより、親水性が増大し従ってエラストマー
全体の吸水膨張が速かに行なわれるものと推定される。
水の添加量が少な過ぎると膨潤し足らず、多過ぎるとゲ
ル化してしまうので架橋するのに好ましくない。また架
橋剤の使用量が少な過ぎると架橋度が少なく,多過ぎて
もそれに対応する効果が現われないので経済的に好まし
くない。こゝで吸水性樹脂と水と架橋剤はエラストマー
と他の成分を混合するときに同時に混合してもよいが予
め所定量の吸水性樹脂に水を添加し、混合しながら架橋
させたものをエラストマーその他と混合した方が均質な
ものが得られるので好ましい。
本発明で使用する架橋剤としては吸水性樹脂の構成成
分としてのカルボキシレート,水酸基,スルホン基,ア
ミノ基など、その他重合体中に存在する基と反応しうる
2個以上の官能基を有する架橋剤であれば、いずれも使
用することができる。例えばエチレングリコール,プロ
ピレングリコール,トリメチロールプロパン,グリセリ
ン,ポリオキシエチレングリコール,ポリオキシプロピ
レングリコール,ポリグリセリン等のポリオール類のジ
またはトリ(メタ)アクリル酸エステル類,N,N−メチレ
ンビスアクリルアミドなどのビスアクリルアミド類,ジ
グリシジルエーテル化合物,ハロエポキシ化合物,イソ
シアネート化合物,N,N′,N″−トリアクリルイソシアヌ
レート,ジビニルベンゼン等が挙げられる。これらの中
では特にジグリシジルエーテル化合物が適している。ジ
グリシジルエーテル化合物の具体例としては、(ポリ)
エチレングリコールジグリシジルエーテル,(ポリ)プ
ロピレングリコールジグリシジルエーテル,(ポリ)グ
リセリンジグリシジルエーテル等があり、中でもエチレ
ングリコールジグリシジルエーテルが最も好適な結果を
与える。
本発明で用いる無機充填剤としては、特に限定される
ことなく通常のエラストマー加工に用いられるものが使
用できる。その例を挙げれば珪藻土,ベントナイト,タ
ルク,石綿,クレー,炭酸カルシウムなどであり、これ
らを添加することにより作業性,寸法安定性,機械的強
度などの物性を向上させることが出来る。その配合量は
エラストマーの種類,充填剤の種類により一概には云え
ないが通常エラストマー100重量部に対し、100〜500重
量部の範囲が好ましく少な過ぎると物性向上の効果に乏
しく、多過ぎても対応する効果が現われないばかりか逆
に脆くなるような欠点も出て来るので好ましくない。
本発明の組成物は前記のエラストマー,エチレンプロ
ピレンコポリマー,水溶性樹脂,吸水性樹脂,水,架橋
剤,充填剤を通常用いられる機械的方法によって均一に
混合して製造される。例えばロール混練,バンバリーミ
キサー混練などが挙げられる。この際エラストマー単独
の加工に必要な可塑剤,安定剤,増量剤,顔料,加硫
剤,加硫促進剤などの添加剤を適宜用いてもよいことは
いう迄もない。
(実施例) 以下実施例,比較例により本発明をさらに詳細に説明
するが本発明がこれらに限定されるものではない。な
お、実施例における膨張性能の測定方法は下記のとおり
である。
(膨張率) 水膨張性エラストマーを成形して20×40mmとした試験
片を純水(イオン交換水)500mlに浸漬し、所定時間後
の重量を測定し、次式により膨張率(%)を算出する。
Wo=膨張前の重量(g) W=膨張後の重量(g) 実施例1 スチレン−ブタジェンゴム〔商品名:ニポール1778J,
日本ゼオン(株)製〕137.5重量部(ベースポリマー100
部)にカーボンブラック〔商品名:旭#50,旭カーボン
(株)製〕5部,エチレン・プロピレン・コポリマー
〔商品名:ユカタックK−4,三菱油化(株)製〕150
部,水溶性樹脂ポリビニルピロリドン〔商品名:ルビス
コールK−17,BASFジャパン性〕5部,珪藻土150部と吸
水性樹脂〔商品名:アクアキープ4S,製鉄化学(株)
製〕100部純水(イオン交換水)50部とエチレングリコ
ールジグリシジルエーテル2部の混合物を添加し、酸化
亜鉛3部,ステアリン酸2部,イオウ4部,加硫促進剤
TT〔商品名:ノクセラーTT,大内振興(株)製〕1.75部,
DM〔商品名:ノクセラーDM,大内振興(株)製〕0.7部を
6インチオープンロールで混練した後、熱プレス(150
℃×30分間)で加硫し、厚み2mmの水膨張性エラストマ
ーを得た。
実施例2〜9,比較例1〜3 表1〜3に示す配合にて、実施例1と同様な方法で水
膨張性エラストマーを得た。実施例1〜4,比較例1〜3
の膨張性能測定結果は第1表に、実施例5〜9は第3表
に示す通りである。
(発明の効果) 本発明は膨張速度が著しく大きく、しかも膨張率,安
定性にすぐれ表面状態のきれいな水膨張性エラストマー
を提供するものであり、特に土木建築関係の工事等にお
いてすぐれた水膨張性を発揮し従来飽和膨張率を得るま
でに2〜3日を要したものが、1時間程度の極めて短時
間で飽和に達し、画期的な効果を奏するすぐれた止水材
として当業界に寄与する所大なるものがある。
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (51)Int.Cl.6 識別記号 庁内整理番号 FI 技術表示箇所 C08L 33/02 LHR C08L 33/02 LHR (72)発明者 山田 耕作 兵庫県加古郡播磨町宮西346番地の1 製鉄化学工業株式会社研究所内 (72)発明者 本岡 哲朗 兵庫県加古郡播磨町宮西346番地の1 製鉄化学工業株式会社研究所内

Claims (10)

    (57)【特許請求の範囲】
  1. 【請求項1】(A)天然ゴム又は合成ゴムからなるエラ
    ストマー (B)エチレンプロピレンコポリマーまたは/およびア
    タクチックポリプロピレン (C)水溶性樹脂 (D)吸水性樹脂 (E)水 (F)2個以上の官能基を有する架橋剤 (G)無機充填剤 を含有して成る水膨張性エラストマー組成物。
  2. 【請求項2】前記(A)100重量部に対し、(B)10〜3
    00重量部、(C)0〜50重量部、(D)25〜500重量
    部、(G)50〜500重量部の割合で、かつ(D)100重量
    部に対し、(E)10〜100重量部、(F)0.01〜10重量
    部の割合で混合する特許請求の範囲(1)記載の組成
    物。
  3. 【請求項3】エラストマーがスチレン−ブタジエンゴム
    である特許請求の範囲(1)記載の組成物。
  4. 【請求項4】エチレンプロピレンコポリマーが平均分子
    量20万以下のものである特許請求の範囲(1)記載の組
    成物。
  5. 【請求項5】アタクチックポリプロピレンが平均分子量
    10万以下のものである特許請求の範囲(1)記載の組成
    物。
  6. 【請求項6】水溶性樹脂がポリビニルピロリドンである
    特許請求の範囲(1)記載の組成物。
  7. 【請求項7】吸水性樹脂がポリアクリル酸塩の架橋物で
    ある特許請求の範囲(1)記載の組成物。
  8. 【請求項8】無機充填剤が珪藻土またはベントナイトで
    ある特許請求の範囲(1)記載の組成物。
  9. 【請求項9】2個以上の官能基を有する架橋剤がエチレ
    ングリコールジグリシジルエーテルである特許請求の範
    囲(1)記載の組成物。
  10. 【請求項10】特許請求の範囲(1)記載の組成物の製
    造方法であって、 予め、吸水性樹脂、水、2個以上の官能基を有する架橋
    剤を混合した後、他の成分と混合することよりなる水膨
    張性エラストマー組成物の製造方法。
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