JP6464600B2 - ゴム組成物、ゴム組成物金属積層体、及び加硫ゴム製品 - Google Patents
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Description
ジエン系重合体としては、クロロプレンゴム(CR)を含有するものを用いることが好ましい。クロロプレンゴム(CR)とは、クロロプレン単量体の単独重合体(以下、「クロロプレン系単量体」という)、又はクロロプレン単量体とそれと共重合可能な他の単量体1種以上との混合物を重合させて得られた共重合体である。
本実施の形態に係るゴム組成物は、ジエン系共重合体に対して、所定量のロジンエステルを含有する。このロジンエステルを含有することにより、熱風加硫方式で加熱加硫する場合にロジンエステルがゴム組成物中の水分と反応してカルボン酸成分とアルコール成分とに分解する。これにより、加水分解によって生じたアルコール成分及びカルボン酸成分に基づいて補強層の金属表面と硫黄との反応が促進されるので、加硫後のゴム組成物と補強層の金属表面との接着強度が向上する。したがって、熱風加硫方式で加硫する場合であっても、補強層の金属表面との接着性を向上することが可能となる。
本実施の形態に係るゴム組成物においては、本発明の効果を奏する範囲でその他のロジン類を含有してもよい。その他のロジン類としては、例えば、天然ロジン、重合ロジン、水添ロジン、マレイン化ロジン、不均化ロジン、及びこれらの誘導体などが挙げられる。
本実施の形態に係るゴム組成物は、加硫剤として硫黄を含有する。硫黄としては、粉末硫黄、沈降性硫黄、高分散性硫黄、表面処理硫黄、及び不溶性硫黄が挙げられる。
本実施の形態に係るゴム組成物は、加硫促進剤を含有することが好ましい。加硫促進剤としては、チウラム系加硫促進剤、グアニジン系加硫促進剤、スルフェンアミド系加硫促進剤、チオ尿素系加硫促進剤、アルデヒド−アンモニア系加硫促進剤、アルデヒド-アミン系加硫促進剤、チアゾール系加硫促進剤、ジチオカルバミン酸塩系加硫促進剤、及びキサントゲン酸塩系加硫促進剤などが挙げられる。これらは、1種を単独で用いてもよく、2種以上を併用してもよい。
また、ゴム組成物は、本発明の効果を奏する範囲で、必要に応じて、その他の添加剤を含有することができる。その他の添加剤としては、例えば、充填材、可塑剤、軟化剤、老化防止剤、有機系活性剤、酸化防止剤、帯電防止剤、難燃剤、架橋促進助剤、加硫遅延剤、オゾン劣化防止剤、アロマオイル及び接着助剤が挙げられる。
本実施の形態に係るゴム組成物は、従来公知の製造方法により製造できる。本実施の形態に係るゴム組成物の製造方法としては、例えば、まず、硫黄加硫可能なジエン系重合体を100質量部、硫黄を0.5質量部以上1.5質量部以下、及びロジンエステルを0.1質量部以上20質量部以下と、必要に応じてその他のジエン系重合体及びジエン系重合体以外の重合体と上記各種添加剤などとを配合する。そして、バンバリーミキサー、及びニーダーなどの密閉式混合機、ロールなどの混練ロール機、押出し機、及び二軸押出機などを用いて混練する製造方法が挙げられる。
本実施の形態に係るゴム組成物金属積層体は、上記ゴム組成物と表面を金属めっきしたワイヤ補強層との積層体である。この積層体としては、例えば、高圧ホース及び油圧ホースなどのホースが挙げられる。図1は、本実施の形態に係るホースの一例を示す一部破断斜視図である。図1に示すように、ホース1は、円筒状に形成され、内部を流体が通過する内部ゴム層11と、内部ゴム層11の外側に設けられる補強層12と、補強層12の外側に設けられる外部ゴム層13とを有する。補強層12は、内部ゴム層11と外部ゴム層13との間に挟みこまれるように配設されている。内部ゴム層11、補強層12、及び外部ゴム層13は、内部ゴム層11及び外部ゴム層13の加硫により接着固定される。
上述したように、内部ゴム層11及び/又は外部ゴム層13は、上記実施の形態に係るゴム組成物を用いたゴム層である。ホースの耐候性の観点から、少なくとも外部ゴム層13を上記実施の形態に係るゴム組成物を用いて形成するのが好ましい。内部ゴム層11は、耐油性に優れたアクリロニトリルブタジエンゴム(NBR)を主成分とするゴム組成物を用いて形成することが好ましい。
補強層12は、鋼線材が編みこまれたワイヤブレードであり、ワイヤの表面がブラスめっきされている。ホース1の強度保持の観点から内部ゴム層11と外部ゴム層13との間に設けられる層である。なお、図1に示した例では、補強層12を一層としているが、層間に中間ゴム層が配置された複数の補強層12を設けるようにしてもよい。補強層12は、ワイヤブレードのほか、内部ゴム層11周囲に鋼線材ワイヤをらせん状に巻きつけたスパイラルワイヤとして形成されたものであってもよい。補強層12を形成する材料及び編み方や織り方又は巻き付け方は用途に応じて、例えば、耐圧力に応じて、適宜選択することができる。ホースなどにおいては、ワイヤブレードにより補強層12を形成することが好ましい。
上記ゴム組成物と補強層12とのゴム組成物金属積層体は、硫黄の存在下で架橋、すなわち加硫されることによって、内部ゴム層11及び外部ゴム層13を形成するゴムの分子間が硫黄によって架橋される。この架橋により、内部ゴム層11及び外部ゴム層13に弾性と引っ張り強さが付与されると共に、補強層12との界面でブラスコーティングを構成する金属(銅、亜鉛)と硫黄とが結合して内部ゴム層11及び外部ゴム層13と補強層12とが接着される。
以下に、本実施の形態に係る加硫ゴム製品の製造方法について説明する。ここでは加硫ゴム製品としてホースを製造する場合を例として説明する。
図2に示すように、ゴムホースは、内部ゴム層11を形成するゴム材の押出し工程(ステップS101)、補強層12の編上げ工程(ステップS102)、外部ゴム層13の押出し・加硫工程(ステップS103)、及び、マンドレル101の抜出し工程(ステップS104)により得られる。製造されたゴムホースは、水圧検査、さらに検査巻取り工程を経て、梱包、出荷される。
図3に示すように、第2押出機108を出たホース本体109は、ラッピング装置113によって周囲にナイロン布119が巻き回される。ナイロン布119で被覆されたホース本体109は、加硫装置111内に搬入される。加硫装置111は、熱風120により加硫を進行させる熱風循環型の連続加硫装置である。この加硫方式は、オーブン加硫方式である。
(参考例1)
クロロプレンゴム(商品名「デンカクロロプレンS−41」、電気化学工業社製、メルカプタン変性タイプクロロプレンゴム、ムーニー粘度(ML1+4,125℃)47)50質量%及びスチレンブタジエンゴム(商品名「Nipol 1502」、日本ゼオン社製、乳化重合SBR、結合スチレン含有量23.5質量%、ムーニー粘度(ML1+4,100℃)52)50質量%を含有するジエン系重合体100質量部に対して、5質量部のロジンA(ロジンエステル、商品名「ハリマック(登録商標)R−80」、ハリマ化成社製)と、0.75質量部の硫黄(細井化学工業社製)と、0.75質量部の加硫促進剤A(テトラメチルチウラムモノスルフィド、商品名「サンセラーTS−G」、三新化学工業社製)と、0.75質量部の加硫促進剤B(N,N’−ジフェニルグアニジン、商品名「ソクシノールD−G」、住友化学社製)と、45質量部のカーボンブラックA(FEF級カーボンブラック:商品名「HTC#100」、新日化カーボン社製)と、45質量部のカーボンブラックB(ISAF級カーボンブラック:商品名「ショウブラックN220」、昭和キャボット社製)と、20質量部のナフテンオイルと、10質量部のアロマオイル(商品名「A−OMIX」、三共油化工業社製)と、2質量部の脂肪酸エステル(ジオクチルアジペート、商品名「DIACIZER DOA」、三菱化成ビニル社製)と、2質量部の老化防止剤(商品名「オゾンノン6C」、精工化学社製)と、1.6質量部のパラフィンワックスAと、2.4質量部のパラフィンワックスBと、2質量部の加硫遅延剤と、5質量部の酸化亜鉛(酸化亜鉛3種、正同化学工業社製)と、3質量部のステアリン酸(日油社製)とを配合し、バンバリーキミサーで混練してゴム組成物を作製して評価した。各成分の配合量を下記表1に示し、評価結果を下記表2に示す。
ロジンAに代えて5質量部のロジンB(ロジンエステル、商品名「ハリマック(登録商標)M−453」、ハリマ化成社製)を配合したこと以外は、参考例1と同様にしてゴム組成物を作製して評価した。各成分の配合量を下記表1に示し、評価結果を下記表2に示す。
ロジンAを配合しなかったこと以外は、参考例1と同様にしてゴム組成物を作製して評価した。各成分の配合量を下記表1に示し、評価結果を下記表2に示す。
ロジンAに代えて5質量部のロジンC(ガムロジン、商品名「ガムロジンWW」、荒川化学工業社製)を配合したこと以外は、参考例1と同様にしてゴム組成物を作製して評価した。各成分の配合量を下記表1に示し、評価結果を下記表2に示す。
ロジンAに代えて5質量部のロジンD(ガムロジン、商品名「ガムロジンX」、ハリマ化成社製)を配合したこと以外は、参考例1と同様にしてゴム組成物を作製して評価した。各成分の配合量を下記表1に示し、評価結果を下記表2に示す。
ロジンAに代えて5質量部のロジンE(トールロジン、商品名「ハートールR−WW」、ハリマ化成社製)を配合したこと以外は、参考例1と同様にしてゴム組成物を作製して評価した。各成分の配合量を下記表1に示し、評価結果を下記表2に示す。
ロジンAに代えて5質量部のロジンF(アクリル化ロジン、商品名「ハリマック(登録商標)T−80、ハリマ化成社製)を配合したこと以外は、参考例1と同様にしてゴム組成物を作製して評価した。各成分の配合量を下記表1に示し、評価結果を下記表2に示す。
ロジンAに代えて5質量部のロジンG(水添ロジン、商品名「ハリタック(登録商標)F」、ハリマ化成社製)を配合したこと以外は、参考例1と同様にしてゴム組成物を作製して評価した。各成分の配合量を下記表1に示し、評価結果を下記表2に示す。
ロジンAに代えて5質量部のロジンH(水添ロジン、商品名「ハイベール(登録商標)」、荒川化学工業社製)を配合したこと以外は、参考例1と同様にしてゴム組成物を作製して評価した。各成分の配合量を下記表1に示し、評価結果を下記表2に示す。
ロジンAに代えて5質量部のロジンI(重合ロジン、商品名「アラダイム(登録商標)R−95」、荒川化学工業社製)を配合したこと以外は、参考例1と同様にしてゴム組成物を作製して評価した。各成分の配合量を下記表1に示し、評価結果を下記表2に示す。
ロジンAに代えて5質量部のロジンJ(不均化ロジン、商品名「ロンヂス(登録商標)R」、荒川化学工業社製)を配合したこと以外は、参考例1と同様にしてゴム組成物を作製して評価した。各成分の配合量を下記表1に示し、評価結果を下記表2に示す。
・CR:商品名「デンカクロロプレンS−41」、電気化学工業社製、メルカプタン変性タイプクロロプレンゴム、ムーニー粘度(ML1+4,125℃)47
・E−SBR:商品名「Nipol 1502」、日本ゼオン社製、乳化重合SBR、結合スチレン含有量23.5質量%、ムーニー粘度(ML1+4,100℃)52
・ロジンA:ロジンエステル、商品名「ハリマック(登録商標)R−80」、ハリマ化成社製
・ロジンB:ロジンエステル、商品名「ハリマック(登録商標)M−453」、ハリマ化成社製
・ロジンC:ガムロジン、商品名「ガムロジンWW」、荒川化学工業社製
・ロジンD:ガムロジン、商品名「ガムロジンX」、ハリマ化成社製
・ロジンE:トールロジン、商品名「ハートールR−WW」、ハリマ化成社製
・ロジンF:アクリル化ロジン、商品名「ハリマック(登録商標)T−80」、ハリマ化成社製
・ロジンG:水添ロジン、商品名「ハリタック(登録商標)F、ハリマ化成社製
・ロジンH:水添ロジン、商品名「ハイベール(登録商標)」、荒川化学工業社製
・ロジンI:重合ロジン、商品名「アラダイム(登録商標)R−95」、荒川化学工業社製
・ロジンJ:不均化ロジン、商品名「ロンヂス(登録商標)R」、荒川化学工業社製
・硫黄:細井化学工業社製
・加硫促進剤A:テトラメチルチウラムモノスルフィド、商品名「サンセラーTS−G」、三新化学工業社製
・加硫促進剤B:N,N’−ジフェニルグアニジン、商品名「ソクシノールD−G」、住友化学社製
・カーボンブラックA:FEF級カーボンブラック、商品名「HTC#100」、新日化カーボン社製
・カーボンブラックB:ISAF級カーボンブラック:商品名「ショウブラックN220」、昭和キャボット社製
・ナフテンオイル:商品名「コスモレックス H22(YR)」、JX日鉱エネルギー社製
・アロマオイル:商品名「A−OMIX」、三共油化工業社製
・脂肪酸エステル:ジオクチルアジペート、商品名「DIACIZER DOA」、三菱化成ビニル社製
・老化防止剤:商品名「オゾンノン6C」、精工化学社製
・パラフィンワックスA:商品名「OZOACE−0015A」、日本精蝋社製
・パラフィンワックスB:商品名「OZOACE−0037」、日本精蝋社製
・加硫遅延剤:商品名「キョーワマグ 150」、協和化学工業社製
・酸化亜鉛:酸化亜鉛3種、正同化学工業社製
・ステアリン酸:日油社製
JIS K 0700:1992に準拠して測定した。試料を溶剤に溶かし、電位差滴定装置を用い、水酸化カリウムエタノール溶液で電位差滴定を行って酸価を求めた。
JIS K 6220−1:2001に準拠して測定した。試料を試験条件下で加熱した場合に、試料が規定距離までたれ下がるときの温度を求める。
表1に示す配合のゴム組成物を常法に従って混練りし、幅120mm×長さ120mm×厚さ1.2mmの方形状の未加硫ゴムシートを作製し、以下の条件によりブラスめっきワイヤとの接着性を評価した
作製した未加硫ゴムシート表面に直径0.6mm、長さ100mmのブラスめっきワイヤを5本1組で並べたものを3組配置し、それらの両端をテープで貼り付けて固定した。次に、固定した上記未加硫ゴムシートを143℃、135分間の条件で熱風加硫装置内で加硫した後、外部ゴム層とワイヤとの界面から剥離速度50mm/分で外部ゴム層を剥離し、剥離に要した単位幅(25mm)あたりの力の大きさ(N)である接着力(N/25mm)を測定した。また、ワイヤをゴムシートから剥がし、剥がしたワイヤの表面の状態を目視で観察した。ゴム付きの評価は、ワイヤ表面にゴムが付着したワイヤが、未加硫ゴムシートに貼り付けたワイヤの全組数に占める割合を算出することにより実施した。接着力(N/25mm)及びゴム付き(%)の数値は、4回測定した平均値である。
11 内部ゴム層
12 補強層
13 外部ゴム層
100 巻出機
101 マンドレル
102 第1押出機
103 ホース
104 巻取捲出機
105 編組機
106 ホース
107 巻取捲出機
108 第2押出機
109 ホース本体
110 巻取機
111 加硫装置
112 ホース
113 ラッピング装置
114 アンラッピング装置
115 ホース
116 ホース
117 マンドレル抜出装置
118 ホース
119 ナイロン布
120 熱風
Claims (8)
- 硫黄加硫可能なジエン系重合体を100質量部と、
硫黄を0.5質量部以上1.5質量部以下と、
ロジンエステルを0.1質量部以上20質量部以下と、を含有すると共に、
前記ロジンエステルの軟化点が105℃以上150℃以下であり、
前記ジエン系重合体は、クロロプレンゴムの含有量が40質量%以上100質量%以下であって、スチレンブタジエンゴムの含有量が0質量%以上60質量%以下である、ことを特徴とする、ゴム組成物。 - 前記ロジンエステルの酸価が50以下である、請求項1に記載のゴム組成物。
- 金属表面を有する補強層と、前記補強層上に設けられ、請求項1又は請求項2に記載のゴム組成物を含むゴム層と、を備えたことを特徴とする、ゴム組成物金属積層体。
- 前記金属表面が、ブラスめっきされてなる、請求項3に記載のゴム組成物金属積層体。
- 前記補強層が、ワイヤを編み上げた編組構造、及び/又は、スパイラル構造を有する、請求項3又は請求項4に記載のゴム組成物金属積層体。
- 請求項3から請求項5のいずれか1項に記載のゴム組成物金属積層体の前記ゴム層が加硫されて前記補強層と接着されてなることを特徴とする、加硫ゴム製品。
- ホースである、請求項6に記載の加硫ゴム製品。
- 前記ホースは、熱風加硫方式により加硫されてなる、請求項7に記載の加硫ゴム製品。
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