特開 2025-22776 架橋ゴム組成物

(19)【発行国】日本国特許庁(JP)

(12)【公報種別】公開特許公報(A)

(11)【公開番号】P2025022776

(43)【公開日】2025-02-14

(54)【発明の名称】架橋ゴム組成物

(51)【国際特許分類】

   C08L 23/08 20250101AFI20250206BHJP

   C08K 5/548 20060101ALI20250206BHJP

   C08K 3/36 20060101ALI20250206BHJP

   C08K 5/14 20060101ALI20250206BHJP

   C08J 3/24 20060101ALI20250206BHJP

【ＦＩ】

C08L23/08

C08K5/548

C08K3/36

C08K5/14

C08J3/24 CES

【審査請求】未請求

【請求項の数】7

【出願形態】ＯＬ

(21)【出願番号】P 2024112269

(22)【出願日】2024-07-12

(31)【優先権主張番号】P 2023127291

(32)【優先日】2023-08-03

(33)【優先権主張国・地域又は機関】JP

(71)【出願人】

【識別番号】000005061

【氏名又は名称】バンドー化学株式会社

(74)【代理人】

【識別番号】110001427

【氏名又は名称】弁理士法人前田特許事務所

(72)【発明者】

【氏名】小田 和音

(72)【発明者】

【氏名】厚見 智志

【テーマコード（参考）】

4F070

4J002

【Ｆターム（参考）】

4F070AA16

4F070AC23

4F070AC24

4F070AC53

4F070AE01

4F070AE08

4F070AE30

4F070FA03

4F070FB06

4F070FC03

4F070GA05

4F070GA06

4F070GC02

4J002BB051

4J002BB151

4J002DJ017

4J002EK038

4J002EK058

4J002EK068

4J002EX086

4J002FD017

4J002FD148

4J002FD206

4J002GC00

4J002GM01

(57)【要約】

【課題】エチレン－α－オレフィンエラストマーの有機過酸化物架橋系の架橋ゴム組成物において、高い物理特性を得る。
【解決手段】有機過酸化物により架橋された架橋ゴム組成物である。架橋ゴム組成物は、エチレン－α－オレフィンエラストマーと、メルカプト基を有するシランカップリング剤と、シリカとを含有する。
【選択図】なし

【特許請求の範囲】

【請求項1】

エチレン－α－オレフィンエラストマーと、メルカプト基を有するシランカップリング剤と、シリカとを含有し、有機過酸化物により架橋された架橋ゴム組成物。

【請求項2】

請求項１に記載された架橋ゴム組成物において、
前記エチレン－α－オレフィンエラストマーのエチレン含量が４５質量％以上６０質量％以下である架橋ゴム組成物。

【請求項3】

請求項１に記載された架橋ゴム組成物において、
前記エチレン－α－オレフィンエラストマーがエチレン・プロピレン・ジエンターポリマーを含む架橋ゴム組成物。

【請求項4】

請求項３に記載された架橋ゴム組成物において、
前記エチレン・プロピレン・ジエンターポリマーのジエン成分がエチリデンノボルネンであり、かつ、そのＥＮＢ含量が２質量％以上１０質量％以下である架橋ゴム組成物。

【請求項5】

請求項１に記載された架橋ゴム組成物において、
前記メルカプト基を有するシランカップリング剤が３－メルカプトプロピルメチルジメトキシシランを含む架橋ゴム組成物。

【請求項6】

請求項１に記載された架橋ゴム組成物において、
前記シリカが湿式シリカを含む架橋ゴム組成物。

【請求項7】

請求項１に記載された架橋ゴム組成物において、
前記有機過酸化物がジアルキルパーオキサイドを含む架橋ゴム組成物。

【発明の詳細な説明】

【技術分野】

【0001】

本発明は、架橋ゴム組成物に関する。

【背景技術】

【0002】

シランカップリング剤を含有する架橋ゴム組成物が知られている。例えば特許文献１には、ブタジエンゴム、スチレン－ブタジエンゴム、シリカ及びシランカップリング剤を含有する靴用の架橋ゴム組成物が開示されている。

【先行技術文献】

【特許文献】

【0003】

【特許文献1】特許第６０３５４５３号公報

【発明の概要】

【発明が解決しようとする課題】

【0004】

本発明の課題は、エチレン－α－オレフィンエラストマーの有機過酸化物架橋系の架橋ゴム組成物において、高い物理特性を得ることである。

【課題を解決するための手段】

【0005】

本発明は、エチレン－α－オレフィンエラストマーと、メルカプト基を有するシランカップリング剤と、シリカとを含有し、有機過酸化物により架橋された架橋ゴム組成物である。

【発明の効果】

【0006】

本発明によれば、エチレン－α－オレフィンエラストマーの有機過酸化物架橋系の架橋ゴム組成物において、メルカプト基を有するシランカップリング剤及びシリカを含有することにより、高い物理特性を得ることができる。

【発明を実施するための形態】

【0007】

以下、実施形態について詳細に説明する。

【0008】

実施形態に係る架橋ゴム組成物は、エチレン－α－オレフィンエラストマーと、メルカプト基を有するシランカップリング剤と、シリカとを含有し、有機過酸化物により架橋されたものである。

【0009】

実施形態に係る架橋ゴム組成物によれば、エチレン－α－オレフィンエラストマーの有機過酸化物架橋系の架橋ゴム組成物において、メルカプト基を有するシランカップリング剤及びシリカを含有することにより、高い物理特性を得ることができる。

【0010】

ここで、エチレン－α－オレフィンエラストマーは、架橋ゴム組成物におけるゴム成分を構成する。エチレン－α－オレフィンエラストマーは、ゴム成分における主成分であることが好ましい。ゴム成分におけるエチレン－α－オレフィンエラストマーの含有量は、好ましくは７０質量％以上、より好ましくは９０質量％以上、更に好ましくは１００質量％である。

【0011】

エチレン－α－オレフィンエラストマーとしては、例えばエチレン・プロピレンコポリマー（ＥＰＲ）、エチレン・プロピレン・ジエンターポリマー（以下「ＥＰＤＭ」という。）、エチレン・オクテンコポリマー、エチレン・ブテンコポリマー等が挙げられる。エチレン－α－オレフィンエラストマーは、これらのうちの１種又は２種以上を含むことが好ましく、汎用性の観点から、ＥＰＤＭを含むことがより好ましい。

【0012】

エチレン－α－オレフィンエラストマーのエチレン含量は、高い物理特性とロール加工性とのバランスをとる観点から、好ましくは４５質量％以上６０質量％以下、より好ましくは５０質量％以上５６質量％以下、更に好ましくは５１質量％以上５４質量％以下である。エチレン－α－オレフィンエラストマーがＥＰＤＭである場合、そのジエン成分としては、例えばエチリデンノボルネン（ＥＮＢ）、ジシクロペンタジエン、１，４－ヘキサジエン等が挙げられる。ジエン成分は、汎用性の観点から、これらのうちのエチリデンノボルネンを含むことが好ましい。ＥＰＤＭのジエン成分がエチリデンノボルネンである場合、そのＥＮＢ含量は、高い物理特性を得る観点から、好ましくは２質量％以上１０質量％以下、より好ましくは２．５質量％以上９質量％以下、更に好ましくは７質量％以上８質量％以下である。

【0013】

メルカプト基を有するシランカップリング剤としては、シリカとシランカップリング剤の反応のしやすさはシランカップリング剤の末端官能基の嵩高さに依存しているため、ジメトキシシラン基、ジエトキシシラン基、トリメトキシシラン基、トリエトキシシラン基等の嵩高い官能基を有するシランカップリング剤を含むことが好ましく、例えば３－メルカプトプロピルメチルジメトキシシラン、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メチルジエトキシシラン、３－メルカプトプロピルトリエトキシシラン等が挙げられる。メルカプト基を有するシランカップリング剤は、これらのうちの１種又は２種以上を含むことが好ましく、高い物理特性を得る観点から、３－メルカプトプロピルメチルジメトキシシランを含むことがより好ましい。メルカプト基を有するシランカップリング剤の場合、その他のシランカップリング剤とは異なり、ラジカルの連鎖移動性が高く、加硫のような空気中の反応でもラジカルが失活しにくく、ポリマーとの反応効率が高いため、高い物理特性が得られると推測される。

【0014】

架橋ゴム組成物におけるメルカプト基を有するシランカップリング剤の含有量は、高い物理特性を得る観点から、エチレン－α－オレフィンエラストマー１００質量部に対して、好ましくは０．１質量部以上４０質量部以下、より好ましくは０．２質量部以上３０質量部以下、更に好ましくは０．５質量部以上２０質量部以下、より更に好ましくは１質量部以上２質量部以下である。なお、この架橋ゴム組成物における含有量とは、架橋前の未架橋ゴム組成物における配合量を意味する（以下同様）。

【0015】

シリカとしては、合成シリカが挙げられる。合成シリカとしては、湿式シリカ及び乾式シリカが挙げられる。湿式シリカとしては、例えば沈降法シリカ、ゲル法シリカ等が挙げられる。乾式シリカとしては、例えば焼成法シリカ、アーク法シリカ等が挙げられる。シリカは、これらのうちの１種又は２種以上を含むことが好ましく、高い物理特性を得る観点から、湿式シリカを含むことが好ましく、沈降法シリカを含むことがより好ましい。

【0016】

架橋ゴム組成物におけるシリカの含有量は、高い物理特性を得る観点から、エチレン－α－オレフィンエラストマー１００質量部に対して、好ましくは１質量部以上８０質量部以下、より好ましくは２０質量部以上６０質量部以下、更に好ましくは３０質量部以上５０質量部以下である。架橋ゴム組成物におけるシリカの含有量のメルカプト基を有するシランカップリング剤の含有量に対する比は、同様の観点から、好ましくは１０以上４０以下、より好ましくは２０以上３０以下である。

【0017】

有機過酸化物は、メルカプト基のラジカル連鎖移動性により有機過酸化物のラジカルの失活が抑制され、架橋密度が上がることにより高い物性が得られることから、有機過酸化物で架橋されることが好ましく、実施形態に係る架橋ゴム組成物の架橋に用いられる有機過酸化物としては、ジアルキルパーオキサイド、パーオキシケタール、パーオキシエステル等が挙げられる。ジアルキルパーオキサイドとしては、例えばジクミルパーオキサイド、１，３－ジ（ｔ－ブチルパーオキシ）ジイソプロピルベンゼン、１，４－ジ（ｔ－ブチルパーオキシ）ジイソプロピルベンゼン、ｔ－ブチルクミルパーオキサイド、２，５－ジメチル－２，５－ジ（ｔ－ブチルパーオキシ）ヘキサン、２，５－ジメチル－２，５－ビス（ｔ－ブチルパーオキシ）ヘキサン－３等が挙げられる。パーオキシケタールとしては、例えば１，１－ジ（ｔ－ヘキシルパーオキシ）シクロヘキサン、１，１－ジ（ｔ－ブチルパーオキシ）シクロヘキサン、ｎ－ブチル－４，４－ジ（ｔ－ブチルパーオキシ）バレレート等が挙げられる。パーオキシエステルとしては、例えば２，５－ジメチル－２，５－ジ（ベンゾイルパーオキシ）ヘキサン、ｔ－ヘキシルパーオキシベンゾエート、ｔ－ブチルパーオキシベンゾエート等が挙げられる。有機過酸化物は、これらのうちの１種又は２種以上を含むことが好ましく、水素引抜き能が高く架橋反応が起きやすく高い物性を得られることから、ジアルキルパーオキサイドを含むことが好ましく、ジクミルパーオキサイドを含むことがより好ましい。

【0018】

架橋前の未架橋ゴム組成物における有機過酸化物の配合量は、高い物理特性を得る観点から、エチレン－α－オレフィンエラストマー１００質量部に対して、好ましくは０．０５質量部以上１０質量部以下、より好ましくは０．５質量部以上５質量部以下、更に好ましくは１質量部以上２質量部以下である。

【0019】

実施形態に係る架橋ゴム組成物は、必要に応じて、カーボンブラック、加工助剤、加硫促進剤、加硫促進助剤、オイル、老化防止剤その他のゴム配合剤を含んでいてもよい。

【0020】

実施形態に係る架橋ゴム組成物の標準温度での５０％伸び時応力Ｓ_５０は、好ましくは１．３ＭＰａ以上、より好ましくは１．５ＭＰａ以上である。標準温度での切断時引張強さＴｂは、好ましくは８ＭＰａ以上、より好ましくは１０ＭＰａ以上である。標準温度での切断時伸びＥｂは、好ましくは７００％以下、より好ましくは３００％以下である。これらの引張特性は、ＪＩＳ Ｋ６２５１：２０１７に基づいて測定されるものである。

【0021】

実施形態に係る架橋ゴム組成物の２５℃での貯蔵たて弾性係数Ｅ’及び１００℃での貯蔵たて弾性係数Ｅ’のいずれも、好ましくは５ＭＰａ以上１５ＭＰａ以下、より好ましくは７ＭＰａ以上１２ＭＰａ以下である。２５℃での貯蔵たて弾性係数Ｅ’に対する１００℃での貯蔵たて弾性係数Ｅ’の比は、好ましくは０．６以上、より好ましくは０．７以上である。２５℃でのｔａｎδ及び１００℃でのｔａｎδのいずれも、好ましくは０．０７以上０．１３である。これらの動的性質は、ＪＩＳ Ｋ６３９４：２００７に基づき、動歪を１．０％及び周波数を１０Ｈｚとして測定されるものである。

【0022】

実施形態に係る架橋ゴム組成物を室温でトルエンに７日間浸漬した後のトルエン膨潤率は、好ましくは２００％以下、より好ましくは１５０％以下である。このトルエン膨潤率は、トルエン浸漬前の体積を１００％としてトルエン浸漬前後の体積の増加量を百分率で表したものであり、架橋度の指標である。

【0023】

以上の実施形態に係る架橋ゴム組成物は、ニーダー、バンバリーミキサー、オープンロール等のゴム混練機を用い、エチレン－α－オレフィンエラストマー、メルカプト基を有するシランカップリング剤、シリカ及び有機過酸化物を混練して未架橋ゴム組成物を調製し、その未架橋ゴム組成物を所定温度及び所定圧力で架橋させることにより得ることができる。

【0024】

実施形態に係る架橋ゴム組成物は、ゴム製品の製品本体を形成するのに好適であり、具体的には、高い物理特性が求められる例えば伝動ベルトのベルト本体を形成するのに適している。

【実施例0025】

（架橋ゴム組成物）
以下の実施例１～２及び比較例１～３の架橋ゴム組成物を作製した。それぞれの構成は、表１にも示す。

【0026】

＜実施例１＞
密閉型混練機に、ＥＰＤＭ１（Ｔ７２４１ ＥＮＥＯＳマテリアル社製、エチレン含量：５２質量％、ＥＮＢ含量:７．７質量％）とともに、このＥＰＤＭ１００質量部に対して、１．５質量部のメルカプト基を有するシランカップリング剤の３－メルカプトプロピルメチルジメトキシシラン（ＫＢＭ-８０２ 信越化学工業社製）、４０質量部の沈降法シリカ（ウルトラジルＶＮ３ エボニック社製）及び３質量部の有機過酸化物のジクミルパーオキサイド（パークミルＤ 日本油脂社製）を配合して混練することにより未架橋ゴム組成物を調製した。そして、この未架橋ゴム組成物をプレス成形することによりシート状の架橋ゴム組成物を作製した。得られたシート状の架橋ゴム組成物を実施例１とした。

【0027】

＜実施例２＞
ＥＰＤＭ１に代えてＥＰＤＭ２（ＥＰ９３ ＥＮＥＯＳマテリアル社製、エチレン含量：５５質量％、ＥＮＢ含量:２．７質量％）を用いたことを除いて実施例１と同一構成のシート状の架橋ゴム組成物を作製し、それを実施例２とした。

【0028】

＜比較例１＞
メルカプト基を有するシランカップリング剤の３－メルカプトプロピルメチルジメトキシシランを配合していないことを除いて実施例１と同一構成のシート状の架橋ゴム組成物を作製し、それを比較例１とした。

【0029】

＜比較例２＞
メルカプト基を有するシランカップリング剤の３－メルカプトプロピルメチルジメトキシシランに代えて、ビス（３－（トリエトキシシリル）プロピル）テトラスルフィド（Ｓｉ６９ LiuYang SanJi Chemical Co.、Ltd）を配合したことを除いて実施例１と同一構成のシート状の架橋ゴム組成物を作製し、それを比較例２とした。

【0030】

＜比較例３＞
メルカプト基を有するシランカップリング剤の３－メルカプトプロピルメチルジメトキシシランを配合していないことを除いて実施例２と同一構成のシート状の架橋ゴム組成物を作製し、それを比較例３とした。

【0031】

【表1】

【0032】

（試験方法）
＜引張特性＞
実施例１～２及び比較例１～３のそれぞれについて、ＪＩＳ Ｋ６２５１：２０１７に基づいて、標準温度での５０％伸び時応力Ｓ_５０、切断時引張強さＴｂ及び切断時伸びＥｂを測定した。

【0033】

＜動的性質＞
実施例１～２及び比較例１～３のそれぞれについて、ＪＩＳ Ｋ６３９４：２００７に基づき、動歪を１．０％及び周波数を１０Ｈｚとして、２５℃及び１００℃のそれぞれでの貯蔵たて弾性係数Ｅ’並びに２５℃及び１００℃のそれぞれでのｔａｎδを測定した。

【0034】

＜トルエン膨潤率＞
実施例１並びに比較例１及び２のそれぞれの小片のテストピースについて、室温でトルエンに７日間浸漬し、トルエン浸漬前の体積を１００％としてトルエン浸漬前後の体積の増加量をトルエン膨潤率として算出した。

【0035】

（試験結果）
試験結果を表１に示す。表１によれば、実施例１は、比較例１及び２よりも高い物理特性を有することが分かる。また、実施例２は、比較例３よりも高い物理特性を有することが分かる。

【産業上の利用可能性】

【0036】

本発明は、架橋ゴム組成物の技術分野について有用である。