(58)【調査した分野】(Int.Cl.,DB名)
芳香族多価アミン化合物、1,8-ジアザビシクロ〔5.4.0〕ウンデセン-7、1,5-ジアザビシクロ〔4.3.0〕ノネン-5またはこれらの塩およびグアニジン化合物を含有する未加硫カルボキシル基含有アクリルゴム層および未加硫ポリオール架橋性フッ素ゴム層とを一体に加硫接着してなり、該グアニジン化合物が未加硫カルボキシル基含有アクリルゴム100重量部当り3〜8重量部の割合で用いられたゴム積層体。
【背景技術】
【0002】
燃料ホースには、内層をフッ素ゴムで、また外層をエピクロルヒドリン系ゴムで構成されたゴム積層体が最初用いられていた(特許文献1〜2)。しかしながら、エンジンに近い高温雰囲気においては、かかるゴム積層体の耐熱性は不十分であり、耐熱性にすぐれたフッ素ゴム/アクリルゴム積層体がこの種の用途に求められた(特許文献3)。
【0003】
この特許文献3記載のゴム積層体およびホースにおいては、未加硫エポキシ基含有アクリルゴム層とシリカ系充填剤を配合した未加硫フッ素ゴム層とを過酸化物共架橋して積層体を形成せしめているが、エポキシ基含有アクリルゴムを用いた場合には、耐熱性や耐圧縮永久歪特性に劣るという問題がみられる。
【0004】
フッ素ゴムは、高コストであるのでそれ単独でホース材料として使用されることは少なく、一般には他のゴム材との積層ホースとして使用されることが多く、上記特許文献3はその一例であるが、フッ素ゴムは一般に他のゴム材料との加硫接着性が悪いという問題がみられる。
【0005】
スコーチ安定性および耐圧縮永久歪特性を向上させるために、アクリルゴムに1,8-ジアザビシクロ〔5.4.0〕ウンデセン-7塩〔DBU塩〕または1,5-ジアザビシクロ〔4.3.0〕ノネン-5塩〔DBN塩〕を添加することが知られているが(特許文献4)、カルボキシル基含有アクリルゴムにDBU塩やDBN塩を添加すると、スコーチ(t5)が短くなるという問題がみられる。ホースのような押出成形によって得られる成形品にあっては、スコーチの値が短くなると、押出し時の生地ヤケの問題が発生し、不良率が高くなるという問題がみられる。
【0006】
また、フッ素ゴムを主成分とする未加硫ゴム層とフッ素ゴムを含有しない未加硫ゴム層とを重ね合わせて加硫するに当り、少くともいずれかの層にDBUまたはDBNの塩酸塩、スルホン酸塩またはフェノール塩およびII〜IV族金属の酸化物、水酸化物または炭酸塩を配合したゴム積層体が特許文献5に記載されており、フッ素ゴムを含有しない未加硫ゴム層に用いられるゴムとしてアクリルゴムやα,β-エチレン系不飽和カルボン酸を共重合させたアクリル共重合体が挙げられ、その用途として各種ホース類が挙げられているが、この場合にも特許文献4と同様の問題がみられる。
【発明を実施するための形態】
【0014】
DBU(塩)またはDBN(塩)を含有する未加硫カルボキシル基含有アクリルゴム層を形成するカルボキシル基含有アクリルゴムとしては、炭素数1〜8のアルキル基を有するアルキルアクリレートおよび炭素数2〜8のアルコキシアルキル基を有するアルコキシアルキルアクリレートの少くとも1種類とカルボキシル基含有不飽和化合物とを共重合させたものが用いられる。
【0015】
アルキルアクリレートとしては、例えばメチルアクリレート、エチルアクリレート、プロピルアクリレート、イソプロピルアクリレート、n-ブチルアクリレート、n-ヘキシルアクリレート、2-エチルヘキシルアクリレート、n-オクチルアクリレートおよびこれらに対応するメタクリレートが用いられる。一般的に、アルキル基の鎖長が長くなると耐寒性の点では有利となるが、耐油性では不利となり、鎖長が短いとその逆の傾向がみられ、耐油性、耐寒性のバランス上からはエチルアクリレート、n-ブチルアクリレートが好んで用いられる。
【0016】
また、アルコキシアルキルアクリレートとしては、例えばメトキシメチルアクリレート、メトキシエチルアクリレート、エトキシエチルアクリレート、n-ブトキシエチルアクリレート、エトキシプロピルアクリレート等が用いられ、好ましくは2-メトキシエチルアクリレート、2-エトキシエチルアクリレートが用いられる。アルコキシアルキルアクリレートとアルキルアクリレートとは、それぞれ単独でも用いられるが、好ましくは前者が60〜0重量%、また後者が40〜100重量%の割合で用いられ、アルコキシアルキルアクリレートを共重合させた場合には耐油性と耐寒性のバランスが良好となり、ただしこれよりも多い割合で共重合させると常態物性と耐熱性が低下する傾向がみられるようになる。
【0017】
カルボキシル基含有不飽和化合物としては、マレイン酸またはフマル酸のメチル、エチル、プロピル、イソプロピル、n-ブチル、イソブチル等の不飽和ジカルボン酸モノアルキルエステル、イタコン酸またはシトラコン酸のメチル、エチル、プロピル、イソプロピル、n-ブチル、イソブチル等の不飽和ジカルボン酸モノアルキルエステル等が挙げられ、好ましくはマレイン酸モノn-ブチルエステル、フマル酸モノエチルエステル、フマル酸モノn-ブチルエステルが用いられる。これら以外にも、アクリル酸やメタクリル酸等の不飽和モノカルボン酸も用いられる。これらのカルボキシル基含有不飽和化合物は、カルボキシル基含有アクリルエラストマー中約0.5〜10重量%、好ましくは約1〜7重量%を占めるような共重合割合で用いられ、これよりも少ない共重合割合では加硫が不十分となって圧縮永久歪値が悪化し、一方これよりも共重合割合を多くするとスコーチし易くなる。なお、共重合反応は、重合転化率が90%以上となるように行われるので、仕込み各単量体重量比がほぼ生成共重合体の共重合組成重量比となる。
【0018】
カルボキシル基含有アクリルエラストマー中には、さらに他の共重合可能なエチレン性不飽和単量体、例えばスチレン、α-メチルスチレン、ビニルトルエン、ビニルナフタレン、(メタ)アクリロニトリル、アクリル酸アミド、酢酸ビニル、シクロヘキシルアクリレート、ベンジルアクリレート、2-ヒドロキシエチルアクリレート、4-ヒドロキシブチルアクリレート、エチレン、プロピレン、ピペリレン、ブタジエン、イソプレン、ペンタジエン等を、約50重量%以下の割合で共重合させることができる。具体的には、エチレン-メチルアクリレート-マレイン酸モノメチル3元共重合体(デュポン社製品Vamac HG)等が挙げられる。
【0019】
さらに、必要に応じて、混練加工性や押出加工性などを改善する目的で、側鎖にグリコール残基を有する多官能性(メタ)アクリレートまたはオリゴマー、例えばエチレングリコール、プロピレングリコール、1,4-ブタンジオール、1,6-ヘキサンジオール、1,9-ノナンジオール、ネオペンチルグリコール等のアルキレングリコールのジ(メタ)アクリレート、テトラエチレングリコール、トリプロピレングリコール、ポリプロピレングリコール等のポリアルキレングルコールのジ(メタ)アクリレート、ビスフェノールA・エチレンオキサイド付加物ジアクリレート、ジメチロールトリシクロデカンジアクリレート、グリセリンメタクリレートアクリレート、3-アクリロイルオキシグリセリンモノメタクリレート等をさらに共重合して用いることもできる。
【0020】
これらのカルボキシル基含有アクリルエラストマーは、芳香族多価アミン化合物加硫剤によって加硫される。芳香族多価アミン化合物としては、4,4′-メチレンジアニリン、p,p′-エチレンジアニリン、m-またはp-フェニレンジアミン、3,4′-ジアミノジフェニルエーテル、4,4′-ジアミノジフェニルエーテル、4,4′-ジアミノジフェニルスルホン、4,4′-(m-またはp-フェニレンジイソプロピリデン)ジアニリン、2,2-ビス〔4-(4-アミノフェノキシ)フェニル〕プロパン、2,2-ビス〔4-(3-アミノフェノキシ)フェニル〕プロパン、ビス〔4-(4-アミノフェノキシ)フェニル〕スルホン、ビス〔4-(3-アミノフェノキシ)フェニル〕スルホン、4,4′-ビス(4-アミノフェノキシ)ビフェノール、ビス〔4-(4-アミノフェノキシ)フェニル〕エーテル、2,2-ビス〔4-(4-アミノフェノキシ)フェニル〕ヘキサフルオロプロパン、1,4-ビス(4-アミノフェノキシ)ベンゼン、1,3-ビス(4-アミノフェノキシ)ベンゼン等が挙げられ、好ましくは芳香族ジアミン、さらに好ましくはp-位置換芳香族ジアミンが用いられる。これらの芳香族多価アミン化合物加硫剤は、カルボキシル基含有アクリルエラストマー100重量部当り約0.1〜5重量部、好ましくは約0.2〜4重量部の割合で用いられ、これよりも少ない割合で用いられると加硫が不十分となり、十分な耐圧縮永久歪特性が得られない。また、脂肪族多価アミン化合物が加硫剤として用いられると、後記比較例6の結果に示されるように、スコーチ安定性が改善されない。
【0021】
これらの加硫剤と共に、1,8-ジアザビシクロ〔5.4.0〕ウンデセン-7〔DBU〕(塩)または1,5-ジアザビシクロ〔4.3.0〕ノネン〔DBN〕
-5(塩)が併用される。DBU(塩)またはDBN(塩)は、未加硫カルボキシル基含有アクリルゴム100重量部当り約0.1〜5重量部、好ましくは約0.5〜3重量部の割合で用いられる。これらが塩として用いられる場合には、オクチル酸塩、スルホン酸塩、o-フタル酸塩、塩酸塩、フェノール塩、4級アンモニウム塩等が用いられる。スルホン酸塩としてはベンゼンスルホン酸塩、ドデシルベンゼンスルホン酸塩、o-、mまたはp-トルエンスルホン酸塩、2,4-ジトルエンスルホン酸塩、スルファニル酸塩、ナフタレンスルホン酸塩、ナフチオン酸塩、p-スルホン安息香酸塩等がそれぞれ例示される。
【0022】
DBU(塩)またはDBN(塩)と共に、加硫促進剤の一種でもあるグアニジン化合物が用いられる。グアニジン化合物としては、ジフェニルグアニジン、テトラメチルグアニジン、テトラエチルグアニジン、ジ-o-トリルグアニジン、ジ-o-トリルグアニジド、ジカテコールボレートのジ-o-トリルグアニジン等が用いられ、好ましくは1,3-ジ-o-トリルグアニジンが用いられる。
【0023】
これらのグアニジン化合物は、未加硫のカルボキシル基含有アクリルゴム100重量部当り約3〜8重量部、好ましくは約4〜6重量部の割合で用いられる。グアニジン化合物の使用割合がこれよりも少ないと、後記比較例1および3〜5の結果に示されるように、ムーニースコーチ試験でのt5の値が小さくなり、押出し成形性が損なわれるようになる。一方、これよりも多い割合でグアニジン化合物が用いられると、後記比較例2の結果に示されるように、剥離強度が低下するようになる。
【0024】
以上の各成分を必須成分とする未加硫カルボキシル基含有アクリルゴム組成物中には、一般的に用いられる各種配合例、例えばカーボンブラック、シリカ、グラファイト、クレー、タルク等の充填剤、可塑剤、潤滑剤、加工助剤、老化防止剤等が適宜添加されて用いられる。これらの各成分は、密閉式混練機およびオープンロールを用いて混練され、組成物が形成される。
【0025】
これらの各成分の組成物から形成される未加硫カルボキシル基含有アクリルゴム層には、未加硫ポリオール架橋性フッ素ゴム層が一体に接合される。フッ素ゴム層は、未加硫ポリオール架橋性フッ素ゴム組成物から形成される。
【0026】
ポリオール加硫系によって架橋されるフッ素ゴムは、高度にフッ素化された弾性体状の共重合体であり、例えばフッ化ビニリデンと他の含フッ素オレフィンとの共重合体を用いることができる。具体的には、フッ化ビニリデンとヘキサフルオロプロピレン、ペンタフルオロプロピレン、トリフルオロエチレン、トリフルオロクロロエチレン、テトラフルオロエチレン、フッ化ビニル、パーフルオロアクリル酸エステル、アクリル酸パーフルオロアルキル、パーフルオロ(メチルビニルエーテル)、パーフルオロ(エチルビニルエーテル)、パーフルオロ(プロピルビニルエーテル)などの1種または2種以上との共重合体が挙げられ、好ましくはフッ化ビニリデン-ヘキサフルオロプロピレン2元共重合体およびフッ化ビニリデン-テトラフルオロエチレン-ヘキサフルオロプロピレン3元共重合体が用いられる。
【0027】
実際には市販品、例えばデュポン社製品バイトンE45(フッ化ビニリデン-ヘキサフルオロプロピレン2元共重合体)、バイトンA-200(ムーニー粘度20;フッ化ビニリデン-ヘキサフルオロプロピレン2元共重合体、F含有量66%)、ソルベイソレクシス社製品テクノフロンN60HS(同28;フッ化ビニリデン-ヘキサフルオロプロピレン2元共重合体、F含有量66%)やダイニオン社製品FC-2120(同23)、FC-2122(同25)、FC-2123(同25)、FC-2170(同31)、FC-2174(同40)、FC-2176(同30)、FC-2177(同33)、FC-3009(同30)、FE-5620Q(同23)、FE-5621(同23)、FE-5641Q(同40)<以上、フッ化ビニリデン-ヘキサフルオロプロピレン2元共重合体、F含有量65.9%>、FLS-2530(同38)<フッ化ビニリデン-ヘキサフルオロプロピレン2元共重合体、F含有量69.0%>、FE-5840Q(同37)<フッ化ビニリデン-ヘキサフルオロプロピレン-テトラフルオロエチレン3元共重合体、F含有量70.1%>等の少くとも一種がそのまま用いられる。
【0028】
また、このフッ素ゴムの加硫剤として用いられるポリヒドロキシ芳香族化合物としては、2,2-ビス(4-ヒドロキシフェニル)プロパン[ビスフェノールA]、2,2-ビス(4-ヒドロキシフェニル)パーフルオロプロパン[ビスフェノールAF]、ヒドロキノン、カテコール、レゾルシン、4,4´-ジヒドロキシジフェニル、4,4´-ジヒドロキシジフェニルメタン、4,4´-ジヒドロキシジフェニルスルホン、2,2-ビス(4-ヒドロキシフェニル)ブタンなどが挙げられ、好ましくはビスフェノールA、ビスフェノールAF、ヒドロキノンなどが用いられる。これらはまた、アルカリ金属塩あるいはアルカリ土類金属塩の形であってもよい。これらの加硫剤は、ポリオール架橋性フッ素ゴム100重量部当り約0.5〜10重量部、好ましくは約0.5〜6重量部の割合で用いられる。これより少ない使用割合では架橋密度が不足し、一方これより多いと架橋密度が高くなりすぎて、ゴム状弾性を失う傾向がみられるようになる。
【0029】
ポリオール架橋性フッ素ゴムの加硫に際しては、受酸剤を用いることが好ましく、受酸剤としては2価金属の酸化物または水酸化物、例えばマグネシウム、カルシウム、バリウム、鉛、亜鉛等の酸化物または水酸化物あるいはハイドロタルサイト類縁化合物等が、ポリオール架橋性フッ素ゴム100重量部当り約1〜20重量部、好ましくは約3〜10重量部の割合で用いられる。
【0030】
また、加硫促進剤としては、第4級オニウム塩(第4級アンモニウム塩、第4級ホスホニウム塩)、N-アルキル置換アミド化合物、活性水素含有芳香族化合物-第4級ホスホニウム塩等モル分子化合物、2価金属アミン錯体化合物等を、ポリオール架橋性フッ素ゴム100重量部当り約10重量部以下、好ましくは約0.1〜5重量部の割合で用いることもできる。
【0031】
以上の各成分を必須成分とするフッ素ゴム組成物中には、必要に応じてカーボンブラックによって代表される補強剤、可塑剤、加工助剤、加硫助剤等が添加されて用いられる。これらの各成分は、密閉式混練機およびオープンロール等を用いて混練され、組成物が形成される。
【0032】
これらの未加硫カルボキシル基含有アクリルゴム組成物と未加硫ポリオール架橋性フッ素ゴム組成物は、例えば押出し成形法によってチューブ状に共押出して積層させた後、温度約150〜180℃、面圧約0.4〜0.7MPa、時間約20〜60分間の条件下でスチーム加硫され、さらに温度約150〜180℃、時間約2〜10時間の条件下でオーブン加硫(二次加硫)が行われ、アクリルゴム/フッ素ゴム積層体が形成される。
【0033】
得られたアクリルゴム/フッ素ゴム積層体は、各種ゴムホース等として用いられる。ゴムホースとして用いられる場合には、一般的にアクリルゴム層が2〜5mm、フッ素ゴム層が0.2〜1.5mmの厚みで形成される。なおこの場合、フッ素ゴム層はコスト面からは薄くすることが望まれるが、燃料透過性の観点からはある程度の厚みが必要とされる。
【実施例】
【0034】
次に、実施例について本発明を説明する。
【0035】
実施例1
以上の各成分を8インチロールを用いて混練した後、厚さ3〜4mmの未加硫シートを作製した。
【0036】
(2) ポリオール
架橋性3元系フッ素ゴム(デュポン社製品Viton B-600) 100重量部
N774カーボンブラック(東海カーボン製品シーストGS) 12 〃
水酸化カルシウム(近江化学工業製品Caldic #2000) 6 〃
酸化マグネシウム(協和化学工業製品キョーワマグ#150) 3 〃
ビスフェノールAF 2.3 〃
ベンジルトリフェニルホスホニウムクロライド 1 〃
以上の各成分を8インチロールを用いて混練した後、厚さ3〜4mmの未加硫シートを作製した。
【0037】
(3) 上記カルボキシル基含有アクリルゴム組成物よりなる未加硫シートとポリオール
架橋性フッ素ゴム組成物よりなる未加硫シートとを重ね合わせ、温度160℃、面圧10MPa、時間30分間の条件下でプレス成形した後、175℃、4時間のオーブン加硫(二次加硫)を行って、アクリルゴム/フッ素ゴム積層体を形成させた。
【0038】
得られたゴム積層体を切断した試料(15×100×5mm)について、JIS K6256 に準拠して剥離試験(剥離速度:50mm/分)を実施し、剥離力の測定およびゴム層間の接着状態の目視観察(○:剥離面がゴム破壊されているもの、×:剥離面で界面剥離しているもの)を行った。
【0039】
得られた結果は、後記表に示される。なお、この表には、カルボキシル基含有アクリルゴム組成物について、ISO 289-1,ISO 289-2に対応するJIS K6300 に準拠して行われたムーニースコーチ試験(125℃ MLminとt5の値を測定)の結果も併記されている。
【0040】
実施例2
実施例1において、1,3-ジ-o-トリルグアニジン量が6重量部に変更されて用いられた。
【0041】
実施例3
実施例1において、DBU-オクチル酸塩の代りに、同量(1重量部)のDBU-トルエンスルホン酸塩(サンアプロ製品U-CAT SA506)が用いられた。
【0042】
実施例4
実施例1において、DBU-オクチル酸塩の代りに、同量(1重量部)のDBU-o-フタル酸塩(サンアプロ製品U-CAT SA810)が用いられた。
【0043】
実施例5
実施例1において、DBU-オクチル酸塩の代りに、同量(1重量部)のDBN-オクチル酸塩 (サンアプロ製品U-CAT 1120)が用いられた。
【0044】
比較例1
実施例1において、1,3-ジ-o-トリルグアニジン量が2重量部に変更されて用いられた。
【0045】
比較例2
実施例1において、1,3-ジ-o-トリルグアニジン量が10重量部に変更されて用いられた。
【0046】
比較例3〜5
実施例3〜5において、1,3-ジ-o-トリルグアニジン量がそれぞれ2重量部に変更されて用いられた。
【0047】
比較例6
実施例1において、2,2-ビス〔4-(4-アミノフェノキシ)フェニル〕プロパンの代りにヘキサメチレンジアミンカルバメートが0.6重量部用いられた。
【0048】
比較例7
実施例1において、DBU-オクチル酸塩が用いられなかった。
【0049】
比較例8
実施例1において、1,3-ジ-o-トリルグアニジンが用いられなかった。
【0050】
比較例9
実施例1において、カルボキシル基含有アクリルゴムの代りに、同量(100重量部)のエポキシ基含有アクリルゴム(ユニマテック製品NOXTITE PA-312)が用いられた。
【0051】
以上の各実施例および比較例で得られた結果は、次の表に示される。