JPH04264145A - 改良された架橋度を有する硫黄加硫可能なゴム組成物 - Google Patents

改良された架橋度を有する硫黄加硫可能なゴム組成物

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JPH04264145A
JPH04264145A JP3278951A JP27895191A JPH04264145A JP H04264145 A JPH04264145 A JP H04264145A JP 3278951 A JP3278951 A JP 3278951A JP 27895191 A JP27895191 A JP 27895191A JP H04264145 A JPH04264145 A JP H04264145A
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vulcanization
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ヨアヒム・テルマー
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トーマス・シヨール
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Abstract

(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるた
め要約のデータは記録されません。

Description

【発明の詳細な説明】
【0001】本発明は加硫剤としての硫黄、チウラム(
および任意にチアゾール)促進剤および加硫促進剤とし
てのジまたはトリカルボン酸部分エステル残基の、好ま
しくはコハク酸半エステルおよび/またはグルタル酸半
エステルの塩を含有する加硫可能なゴム組成物に、上記
の各成分を混合することによるこれらのゴム組成物の製
造方法に、ならびにこれらのゴム組成物の加硫物の製造
用の使用に関するものである。
【0002】周知のとおり、加硫促進剤は加硫時間を短
縮する、または加硫をより低い温度で実行することを可
能にする物質である。ウルマン工業化学事典(Ullm
anns Enzyklopaedie der te
cchniscen Chemie),第 3 版,ウ
ルバン・ウント・シュワルツェンベルク(Urban 
& Schwarzenberg,Munich−Be
rlin),1957,383 ページ以下を参照され
たい。
【0003】付加的な促進剤は加硫促進剤の十分な効果
を得ることを可能にするために使用することができる。
【0004】いわゆる“EV−系”(“EV”= 効果
的加硫)はしばしば硫黄加硫に使用され、この場合に使
用される加硫促進剤は多くの場合チウラム化合物、たと
えばテトラアルキルチウラム一硫化物(たとえば一硫化
テトラメチルチウラム)、テトラアルキルチウラム四硫
化物(たとえば四硫化テトラメチルチウラム)および、
好ましくはテトラアルキルチウラム二硫化物(たとえば
本件明細書中で以下 TMTD と呼ぶ二硫化テトラメ
チルチウラム)である。これらのチウラム化合物はまた
、その強力な作用のために超促進剤とも呼ばれ、特にこ
れらの促進剤を援用して製造した加硫物は熱空気に対す
る高度の抵抗性を有する。
【0005】チウラム化合物はそれ自体、または加硫中
にそれから製造される反応生成物が流出する傾向がある
という性質を有する。これは、加硫物の上に沈積物を生
ずるという望ましくない効果を有する。流出する傾向は
、とりわけゴムの性質とチウラム化合物の濃度とにより
変化する(ホフマン(W. Hofmann)ゴム−石
綿−合成樹脂(Gummi−Asbest−Kunst
stoffe)9(1986),422 ページ以下を
参照)。
【0006】低い C=C 二重結合含有量を有するゴ
ム、たとえばその C=C 二重結合が選択的に、しか
し完全にではなく水素化されていて、なお硫黄架橋に利
用し得るEPDM、ブチルゴムおよび特にニトリルゴム
の加硫物は、しばしば低い架橋度を有し、このことが低
い引っ張り強度値および中程度の、圧縮硬化として周知
されている、たとえば熱空気中または熱油中における加
熱中の圧力下の変形により測定される、圧力変形残留度
(本件明細書においては以下 DVR = 圧力変形残
留度(Druckverformungsrest)と
呼ぶ)により認められる。上述の流出の現象が、より大
量のチウラム化合物の使用により増加させ得る圧縮硬化
の量を限定する。
【0007】驚くべきことには、少量の硫黄(任意に硫
黄供与体の形状の)、チウラム促進剤、任意にチアゾー
ル促進剤、および加硫助触媒としてのジまたはトリカル
ボン酸部分エステルの塩を含有する加硫系が優れた架橋
度を、特に高温老化後の高い引っ張り強度値および低い
圧縮硬化値とともに有することがここに見いだされたの
である。この生成物はまた、より容易に加工可能であり
、優れた熱空気老化を示すことも見いだされている。
【0008】本件可能助触媒を援用すれば、加硫物のい
かなる実質的な性質にも不利益な影響を与えることなく
、硫黄の量を減少させることができる。硫黄の量の減少
は老化に関して有利であり、二重結合含有量の低いゴム
とジエンゴムとの、たとえば部分水素化 NBR と正
常な NBR との共加硫をも改良する。
【0009】したがって、本発明は低い C=C 二重
結合含有量を有するゴムを基剤とし、いずれの場合にも
加硫すべきゴムの量を基準にして 0.2 ないし1重
量%の硫黄、1ないし 3.5 重量%のチウラム促進
剤および任意に 2 重量%以内の、好ましくは 0.
2 ないし1重量%のチアゾール促進剤、ならびに 0
.1 ないし 8 重量%の、好ましくは 0.3 な
いし 6 重量%の、最も好ましくは 0.8 ないし
 4 重量%の加硫促進剤としてのジおよびトリカルボ
ン酸部分エステルの塩を含有する加硫可能なゴム組成物
に関するものである。
【0010】本発明はさらに、上記の各成分を混合する
ことによるこれらのゴム組成物の製造方法に、およびそ
の加硫物の製造用の使用に関するものでもある。
【0011】本発明の目的用の低い C=C 二重結合
含有量を有するゴムは、2 ないし 35 の、好まし
くは 3 ないし 30の、特に 5 ないし 25 
のヨウ素価を有するものよりなる。ヨウ素価の決定は一
般に、ウィース(Wijs),DIN 53 241,
第1部に従って氷酢酸中のヨウ塩化物を添加することに
より行う。
【0012】ヨウ素価は物質 100 g と化学的に
結合するグラムで表したヨウ素の量を定義する。好まし
いゴムの例には EPDM、ブチルゴムおよび特に水素
化したニトリルゴムが含まれる。
【0013】これらのゴムは、好ましくは 0℃ 以下
の、特に −10℃ 以下のガラス転移温度を有する。
【0014】“EPDM”の語はエチレン/プロピレン
/ジエン三元重合体を表す。EPDM は、エチレン基
のプロピレン基に対する重量比が 40:60 ないし
 65:35 の範囲であり、炭素原子 1000 個
あたり1ないし 20 個の C=C 二重結合を含有
していてもよいゴムを包含する。以下のものは、EPD
M 中の適当なジエン単量体の例である:共役ジエン、
たとえばイソプレンおよびブタジエン−(1,3)、な
らびに 5 ないし25 個の炭素原子を有する非共役
ジエン、たとえば 1,4−ペンタジエン、1,4−ヘ
キサジエン、1,5−ヘキサジエン、2,5−ジメチル
−1,5−ヘキサジエンおよび 1,4−オクタジエン
;環状ジエン、たとえばシクロペンタジエン、シクロヘ
キサジエン、シクロオクタジエンおよびジシクロペンタ
ジエン;アルキリデンおよびアルケニルノルボルネン、
たとえば 5−エチリデン−2−ノルボルネン、5−ブ
チリデン−2−ノルボルネン、2−メタリル−5−ノル
ボルネン、2−イソプロペニル−5−ノルボルネンおよ
びトリシクロジエン類。
【0015】非共役ジエン類、ヘキサジエン−(1,5
)、エチリデンノルボルネンおよびジシクロペンタジエ
ンが好ましい。EPDM のジエン含有量は、好ましく
は EPDM を基準にして 0.5 ないし 10 
重量%である。
【0016】この型の EPDM は、たとえば DE
−OS 2 808 709 に記載されている。
【0017】本発明の関連で使用する“ブチルゴム”の
語は 95 ないし 99.5 重量%の、好ましくは
 97.5 ないし 99.5 重量%のイソブテンと
 0.5 ないし 5 重量%の、好ましくは 0.5
 ないし 2.5 重量%の共重合可能なジエン、たと
えばブタジエン、ジメチルブタジエン、ペンタジエン−
(1,3)および特にイソプレンとのイソブテン共重合
体を包括する。ブチルゴムは、ほとんど排他的にイソブ
テン/イソプレン共重合体として、低温におけるカチオ
ン性溶液重合により大規模な工業的規模で製造される。 たとえばカーク−オットマー(Kirk−Othmer
),化学技術事典(Encyclopedia of 
Chemical Technology),第 2 
版,7 巻,688 ページ,インターサイエンス出版
(Interscience Publisher,N
ew York−London−Sydney)196
5 およびウィナッカー−キュヒラー(Winnack
er−Kuechler),化学技術(Chemisc
he Technologie),第 4 版,6 巻
,550 − 555 ページ,カールハンザー出版(
CarlHanser  Verlag,Munich
−Vienna)1962 を参照されたい。
【0018】好ましい水素化ニトリルゴムは、5 ない
し 60 重量%の、好ましくは 10 ないし 50
 重量%の共重合したアクリロニトリルの含有量を有す
るブタジエン/アクリロニトリル共重合体を基剤とする
ものである。この関連で“水素化”の語は、水素化され
得る C=C 二重結合の 90 ないし 99 %、
好ましくは 95 ないし98.5 %、特に 96 
ないし 98.5 %が水素化されていることを意味す
る。水素化度は IR 分光法で測定することができる
【0019】ニトリルゴムの水素化は公知である。US
−PS 3 700 637、DE−OS25 39 
132、30 46 008、30 46 251、3
2 27 650 および 33 29974、EP−
A111 412、ならびに FR−PS2 540 
503。水素化ニトリルゴムは、その比較的高い酸化に
対する抵抗性によって特に顕著である。
【0020】本発明記載の方法に適したゴムは一般に 
10 ないし 150、好ましくは 25 ないし 8
0(ML 1+4/100℃)のムーニー粘性(DIN
 53 523)を有する。
【0021】好ましいチウラム促進剤には、たとえば上
記のそのアルキル基が一般に1ないし 4 個の、好ま
しくは1または 2 個の炭素原子を有するが、置換基
は環状脂肪族、芳香族または芳香脂肪族のものであって
もよいテトラアルキルチウラム一硫化物および多硫化物
が含まれる。
【0022】これも本発明に従って使用し得る好ましい
チアゾール促進剤には、特に2−メルカプトベンゾチア
ゾール、二硫化ジベンゾチアジル、ベンゾチアジル−2
−シクロヘキシルスルフェナミド(CBS)、ベンゾチ
アジル−2−第 3 ブチルスルフェナミド(TBBS
)、N−モルホリノチオ−2−ベンゾチアゾール(MB
S)、ベンゾチアジル−2−ジイソプロピルスルフェナ
ミド(DIBS)、ベンゾチアジル−2−第 3 アミ
ルスルフェナミド(AMZ)、ベンゾチアジルジシクロ
ヘキシルスルフェナミド(DCBS)およびモルホリノ
チオカルボニルスルフェノモルホリド(OTOS)が含
まれる。
【0023】その塩を本発明に従って加硫助触媒として
使用する好ましいジおよびトリカルボン酸の部分エステ
ル(ジカルボン酸エステルの場合には半エステル;トリ
カルボン酸エステルの場合にはジエステル)には、脂肪
族 C4−C10−ジカルボン酸(好ましくはアジピン
酸、特にコハク酸、グルタル酸)、環状脂肪族 C8−
C12−ジカルボン酸(好ましくはテトラヒドロフタル
酸、ヘキサヒドロフタル酸)、脂肪族 C6−C12−
トリカルボン酸(好ましくはクエン酸)、ならびに C
8−C14−ベンゼンジおよびトリカルボン酸(好まし
くはフタル酸、イソフタル酸、テレフタル酸、トリメシ
ン酸、トリメリト酸)と C1−C18、好ましくは 
C4−C18−アルコールとのエステル化生成物が含ま
れる。これらのアルコール成分には脂肪族、環状脂肪族
、芳香脂肪族または芳香族のものが可能であり;(環状
)オレフィン性 C=C 二重結合およびハロゲン置換
基、たとえば塩素置換基を含有していてもよく、直鎖で
あっても枝分かれがあってもよい。好ましいアルコール
成分にはメタノール、イソプロパノール、n−、イソ−
 および第 3 ブタノール、ヘキサノール、オクタノ
ール、デカノール、ドデカノール、ステアリルアルコー
ル、シクロヘキサノール、ベンジルアルコールおよびフ
ェノールが含まれる。コハク酸モノオクチルエステルお
よびグルタル酸モノブチルエステルが特に好ましい。
【0024】本発明に従って使用する部分エステルの塩
のカチオンは、好ましくはアルカリ金属およびアルカリ
土類金属、ならびに亜鉛から誘導されたものであり、亜
鉛塩が特に好ましい。
【0025】加硫補助剤および必要ならば活性剤、充填
剤たとえばカーボンブラック、可塑剤、耐老化剤および
/または加工助剤を通常の量、加硫の前にゴムに添加す
ることができる。
【0026】最も重要な無機活性剤は金属酸化物、特に
酸化亜鉛である。酸化マグネシウムまたは水酸化カルシ
ウムも個々の場合に使用することができる。
【0027】使用する加工助剤には、たとえば脂肪酸た
とえばステアリン酸が可能である。各成分の混合は通常
の混合装置中で実施することができる。
【0028】使用する混合装置は好ましくはゴム工業で
通常使用されるもの、たとえば、一般には1ないし 1
000/秒の、好ましくは1ないし 200/秒の剪断
速度で作動する混練機、ローラー、内部混合機および混
合押出し機である。
【0029】加硫は 100 ないし 200℃ の、
好ましくは 130 ないし 180℃ の温度で、任
意に 10 ないし 200 バールの加圧下で実施す
ることができる。
【0030】一般には熱処理なしでも優れた加硫性が得
られるが、熱処理によりしばしばさらに改良することが
できる。
【0031】本発明に従って得られる加硫物は移送ベル
トまたは歯付きベルト用の優れた材料であり、そのため
にはその高い回復能力が大きな利点である。これらはま
た、すべての種類のシール材料としても優れた性質を有
しており、とりわけ管の内層または外層用に使用するこ
とができる。これらはまた、織物のゴム化用に、空洞の
内張り用に、ならびに電線用の絶縁材料および鞘材とし
て使用することもできる。本件加硫系は摩擦内張りの製
造用に使用することもできる。
【0032】
【実施例】以下の実施例に使用したゴムは 33.7 
重量%のアクリロニトリル含有量、最初に存在した C
=C 二重結合を基準にして 96.4 %の水素化度
、および 67(ML 1+4)/100℃ のムーニ
ー粘性を有する水素化アクリロニトリル/ブタジエン共
重合体(バイエル社のテルバン(Therban)17
07 SR)である。
【0033】100 部のゴムを実験室用混練機中、5
0℃ で0.5 分間練砕(masticate)し、
ついで 0.51 部の硫黄、1部のステアリン酸、2
 部の酸化亜鉛、1部のオクチル化ジフェニルアミン(
バイエル社のブルカノックス(Vulkanox)OC
DR)、0.4部のメチルメルカプトベンズイミダゾー
ル亜鉛(バイエル社のブルカノックス ZMB2R)、
45 部のカーボンブラック(デグッサ/ウェスリング
(Degussa/Wessling)のコラックス(
Corax)N550)および種々の量(表1を参照)
のコハク酸オクチル半エステルの亜鉛塩を添加し、この
混合物を均一になるまで(4.5 分間)混練した。
【0034】ゴム塊をローラー上で約 100℃ に冷
却したのち、2 部の二硫化テトラメチルチウラム(バ
イエル社のブルカチットチウラム(Vulkacit 
Thiuram)CR)と  0.5 部のベンゾチア
ジル−2−シクロヘキシルスルフェナミド(バイエル社
のブルカチット CZR)とよりなる促進剤系を添加し
た。
【0035】得られた混合物の性質は以下に列記してあ
る: テルバン 1707 S              
                  100    
  100      100硫黄         
                         
            0.51     0.51
     0.51ブルカノックス OCD     
                        1
        1        1ブルカノックス
 ZMB2                    
        0.4      0.4     
 0.4カーボンブラック N 550       
                   45    
   45       45酸化亜鉛       
                         
          5        5     
   5ステアリン酸               
                       0.
5      0.5      0.5ブルカチット
 チウラム C                  
        2        2       
 2ブルカチット CZ              
                   0.5   
   0.5      0.5コハク酸オクチル半エ
ステル亜鉛                    
−       1.5      3− − − −
 − − − − − − − − − − − − 
− − − − − − − − − − − − −
 − − − − − − −ムーニー粘性 ML 1
+4/120℃                  
  78       76       76130
℃ におけるムーニースコーチ(分)        
     18.5     18.6     17
.3ブルカメーメーター 160℃     t10(分)               
                     4.5 
     4.8      4.8    t80(
分)                       
             7.9      8.2
      9.0    Fmin(N)     
                         
     2.1      2.1      2.
0    Fmax(N)             
                     58.4
     58.6     57.6加硫 30 分
/160℃(S2 棒状体,    DIN 5350
2 + 53504)引っ張り強度(MPa)    
                        2
9.7     29.8     30.1破断時伸
長度(%)                    
          490      480   
   480引っ張り強度 S100        
                        3
.8      4.2      4.3ショア硬度
                         
              72       72
       73C.S.*,プロベック.II  
70 時/100℃(%)     59.2    
 47.2     44.4C.S.*,プロベック
.I  70 時/100℃(%)    熱処理 6
 時/150℃                  
         44.8     30.3   
  25.2熱空気老化(10 日/150℃)後の相
対伸長度(%)   41       54    
   52  *  圧縮硬化 本発明の特徴及び態様は以下のとおりである。
【0036】1.いずれの場合にも加硫すべきゴムを基
準にして 0.2 ないし1重量%の硫黄、1ないし 
3.5 重量%のチウラム促進剤、任意に 2 重量%
以内のチアゾール促進剤、および 0.1 ないし 8
 重量%のジおよび/またはトリカルボン酸の部分エス
テルの塩を含有する、低い C=C 二重結合含有量を
有するゴムに基礎を置く加硫可能なゴム組成物。
【0037】2.上記の部分エステルのアルコール成分
が1ないし 18 個の炭素原子を含有するものである
ことを特徴とする実施態様項1記載のゴム組成物。
【0038】3.上記の部分エステルのアルコール成分
が 4 ないし 18 個の炭素原子を含有するもので
あることを特徴とする実施態様項1記載のゴム組成物。
【0039】4.上記の部分エステルの酸成分が脂肪族
の C4−C10−ジカルボン酸から選択したものであ
ることを特徴とする実施態様項1記載のゴム組成物。
【0040】5.上記の部分エステルの酸成分が脂肪族
の C8−C14−ベンゼンジおよびトリカルボン酸か
ら選択したものであることを特徴とする実施態様項1記
載のゴム組成物。
【0041】6.上記の部分エステルの酸成分が環状脂
肪族ジカルボン酸から選択したものであることを特徴と
する実施態様項1記載のゴム組成物。
【0042】7.ジおよび/またはトリカルボン酸の部
分エステルの亜鉛塩を使用することを特徴とする実施態
様項1記載のゴム組成物。
【0043】8.上記の各成分を混合することよりなる
実施態様項1ないし7記載のゴム組成物の製造方法。
【0044】9.実施態様項1ないし7記載のゴム塊の
加硫物製造用の使用。

Claims (3)

    【特許請求の範囲】
  1. 【請求項1】  いずれの場合にも加硫すべきゴムを基
    準にして 0.2 ないし1重量%の硫黄、1ないし 
    3.5 重量%のチウラム促進剤、任意に 2 重量%
    以内のチアゾール促進剤、および 0.1 ないし 8
    重量%のジおよび/またはトリカルボン酸の部分エステ
    ルの塩を含有する、低い C=C 二重結合含有量を有
    するゴムに基剤とする加硫可能なゴム組成物。
  2. 【請求項2】  ジおよび/またはトリカルボン酸の部
    分エステルの亜鉛塩を使用することを特徴とする請求項
    1記載のゴム組成物。
  3. 【請求項3】  上記の各成分を混合することよりなる
    請求項1および2記載のゴム組成物の製造方法。
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