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(19)【発行国】日本国特許庁(JP)
(12)【公報種別】特許公報(B2)
(11)【特許番号】
(24)【登録日】2024-11-25
(45)【発行日】2024-12-03
(54)【発明の名称】発泡ゴム組成物、スポンジ及び成形品
(51)【国際特許分類】
   C08J 9/04 20060101AFI20241126BHJP
   C08J 9/06 20060101ALI20241126BHJP
   C08C 19/20 20060101ALI20241126BHJP
   C08F 36/18 20060101ALI20241126BHJP
【FI】
C08J9/04 101
C08J9/06 CEQ
C08C19/20
C08F36/18
【請求項の数】 12
(21)【出願番号】P 2020175922
(22)【出願日】2020-10-20
(65)【公開番号】P2022067291
(43)【公開日】2022-05-06
【審査請求日】2023-05-31
(73)【特許権者】
【識別番号】000003296
【氏名又は名称】デンカ株式会社
(74)【代理人】
【識別番号】110001139
【氏名又は名称】SK弁理士法人
(74)【代理人】
【識別番号】100130328
【弁理士】
【氏名又は名称】奥野 彰彦
(74)【代理人】
【識別番号】100130672
【弁理士】
【氏名又は名称】伊藤 寛之
(72)【発明者】
【氏名】近藤 敦典
(72)【発明者】
【氏名】砂田 貴史
【審査官】増田 亮子
(56)【参考文献】
【文献】特開2018-188651(JP,A)
【文献】国際公開第2020/189517(WO,A1)
【文献】特開2015-110687(JP,A)
【文献】特開2014-070214(JP,A)
(58)【調査した分野】(Int.Cl.,DB名)
C08J 9/00-9/42
C08C 19/00-19/44
C08F 36/18
B29C 44/00-44/60
(57)【特許請求の範囲】
【請求項1】
分子末端に下記一般式(A)で表される官能基A及び下記一般式(B)で表される官能基Bを有し、前記官能基Aの含有量(A)に対する前記官能基Bの含有量(B)の質量比B/Aが0を超え12.0以下であり、前記官能基A及び前記官能基Bの含有量の合計が0.15~1.00質量部である硫黄変性クロロプレンゴム100質量部と、化学発泡剤を3~16質量部と、を含有する発泡ゴム組成物。
【化1】
(式中、Rは水素原子、又は置換基を有しても良い炭素数1~4のアルキル基を示す。)
【化2】
(式中、R、Rはそれぞれ置換基を有しても良い炭素数7~8のアルキル基を示す。R、Rはそれぞれ同一のものでもよく、異なるものでも良い。)
【請求項2】
前記硫黄変性クロロプレン100質量部に対して、前記官能基Aを0.05~0.40質量部含有する、請求項1に記載の発泡ゴム組成物。
【請求項3】
前記硫黄変性クロロプレン100質量部に対して、前記官能基Bを0.10~0.80質量部含有する、請求項1又は請求項2のいずれか一項に記載の発泡ゴム組成物。
【請求項4】
前記硫黄変性クロロプレンゴム100質量部に対して、アルキルキサントゲンジスルフィドを0.1~1.5質量部含有する、請求項1から請求項のいずれか一項に記載の発泡ゴム組成物。
【請求項5】
前記アルキルキサントゲンジスルフィドが、ジメチルキサントゲンジスルフィド、ジエチルキサントゲンジスルフィド、ジプロピルキサントゲンジスルフィド、ジイソプロピルキサントゲンジスルフィド、ジブチルキサントゲンジスルフィドから選ばれる少なくとも一種の化合物である、請求項に記載の発泡ゴム組成物。
【請求項6】
前記硫黄変性クロロプレンゴム100質量部に対して、テトラアルキルチウラムジスルフィド又はジアルキルジチオカルバミン酸塩を合計で0.1~2.0質量部含有する、請求項又は請求項に記載の発泡ゴム組成物。
【請求項7】
前記テトラアルキルチウラムジスルフィド又は前記ジアルキルジチオカルバミン酸塩が、ジベンジルジチオカルバミン酸、ジベンジルジチオカルバミン酸ナトリウム、ジベンジルジチオカルバミン酸カリウム、ジベンジルジチオカルバミン酸亜鉛、ジベンジルジチオカルバミン酸アンモニウム、ジベンジルジチオカルバミン酸ニッケル、ジ-2-エチルヘキシルジチオカルバミン酸ナトリウム、ジ-2-エチルヘキシルジチオカルバミン酸カリウム、ジ-2-エチルヘキシルジチオカルバミン酸カルシウム、ジ-2-エチルヘキシルジチオカルバミン酸亜鉛、ジ-2-エチルヘキシルカルバミン酸アンモニウム、テトラベンジルチウラムジスルフィド、テトラキス(2-エチルヘキシル)チウラムジスルフィドから選ばれる少なくとも一種の化合物である、請求項に記載の発泡ゴム組成物。
【請求項8】
前記アルキルキサントゲンジスルフィドの含有量Cに対する前記テトラアルキルチウラムジスルフィド又は前記ジアルキルジチオカルバミン酸塩の含有量Dの質量比D/Cが0.1~15である、請求項又は請求項に記載の発泡ゴム組成物。
【請求項9】
前記硫黄変性クロロプレンゴムのムーニー粘度が20~80である、請求項1から請求項のいずれか一項に記載の発泡ゴム組成物。
【請求項10】
前記化学発泡剤が、アゾ化合物、ニトロソ化合物、スルホニルヒドラジド化合物、アジド化合物および無機発泡剤から選ばれる少なくとも1種である、請求項1から請求項のいずれか一項に記載の発泡ゴム組成物。
【請求項11】
請求項1から請求項10のいずれか一項に記載の発泡ゴム組成物からなるスポンジ。
【請求項12】
請求項11に記載のスポンジからなる成形品。
【発明の詳細な説明】
【背景技術】
【0001】
クロロプレンゴムは、その優れた動的特性を生かし、一般産業用の伝動ベルトやコンベヤベルト、自動車用空気バネ、防振ゴムなどの材料として使用されている。また、クロロプレンゴムは、発泡剤を配合して加熱発泡させてクロロプレンゴムスポンジとすることができ、得られたクロロプレンゴムスポンジは、自動車部品、建築分野、レジャー用品など、様々な分野で使用されている。
クロロプレンゴムスポンジは空隙を有する成形体であるため、引き裂き強度や、経年変化により収縮するという問題がある。このため、引裂き強度が高く、収縮率が小さいクロロプレンゴムスポンジの開発が要望されていた。
【0002】
クロロプレンゴムスポンジを得る手段としては、クロロプレンゴムに有機酸化物と発泡剤、軟化剤、充填剤、補強剤を配合して加熱発泡させて得られるもの(例えば、特許文献1参照。)や、クロロプレンゴムに、ブタジエンゴム、軟化剤、発泡剤を配合して無圧オープン加硫させて発泡させて得られるもの(例えば、特許文献2参照。)が知られている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【0003】
【文献】特開2012-067235号公報
【文献】特開平10-298328号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【0004】
特許文献1や2に記載される技術では、発泡倍率の高いクロロプレンゴムスポンジが得られる。しかしながら、得られたクロロプレンゴムスポンジは、引き裂き強度は低いものであった。このため、ウェットスーツなど、高い引き裂き強度が必要な製品に使用できるクロロプレンゴムスポンジの開発が要望されていた。
【0005】
本発明は、引裂き強度が高く収縮率が小さく外観に優れたスポンジが得られる発泡ゴム組成物、スポンジ及び成形品を提供することを課題とする。
【課題を解決するための手段】
【0006】
本願発明者らは、かかる課題を解決するために鋭意研究を行った結果、硫黄変性クロロプレンゴムに特定の構造を導入し、特定の発泡剤を含有させることで引裂き強度が高く収縮率が小さく外観に優れた成形品が得られる発泡ゴム組成物を完成させるに至った。
【0007】
すなわち、本発明は、いくつかの側面において、以下の[1]~[13]を提供する。
[1]分子末端に下記一般式(A)で表される官能基A及び下記一般式(B)で表される官能基Bを有し、前記官能基Aの含有量(A)に対する前記官能基Bの含有量(B)の質量比B/Aが12.0以下であり、前記官能基A及び前記官能基Bの含有量の合計が0.15~1.00質量部である硫黄変性クロロプレンゴム100質量部と、化学発泡剤を3~16質量部と、を含有する発泡ゴム組成物。
【化1】
(式中、Rは水素原子、又は置換基を有しても良い炭素数1~4のアルキル基を示す。)
【化2】
(式中、R、Rはそれぞれ置換基を有しても良い炭素数7~8のアルキル基を示す。R、Rはそれぞれ同一のものでもよく、異なるものでも良い。)
[2]前記質量比B/Aが0を超え12.0以下である、[1]に記載の発泡ゴム組成物。
[3]前記硫黄変性クロロプレン100質量部に対して、前記官能基Aを0.05~0.40質量部含有する、[1]又は[2]に記載の発泡ゴム組成物。
[4]前記硫黄変性クロロプレン100質量部に対して、前記官能基Bを0.10~0.80質量部含有する、[1]から[3]のいずれかに記載の発泡ゴム組成物。
[5]前記硫黄変性クロロプレンゴム100質量部に対して、アルキルキサントゲンジスルフィドを0.1~1.5質量部含有する、[1]から[4]のいずれかに記載の発泡ゴム組成物。
[6]前記アルキルキサントゲンジスルフィドが、ジメチルキサントゲンジスルフィド、ジエチルキサントゲンジスルフィド、ジプロピルキサントゲンジスルフィド、ジイソプロピルキサントゲンジスルフィド、ジブチルキサントゲンジスルフィドから選ばれる少なくとも一種の化合物である、[5]に記載の発泡ゴム組成物。
[7]前記硫黄変性クロロプレンゴム100質量部に対して、前記テトラアルキルチウラムジスルフィド又は前記ジアルキルジチオカルバミン酸塩を合計で0.1~2.0質量部含有する、[1]から[6]のいずれかに記載の発泡ゴム組成物。
[8]前記テトラアルキルチウラムジスルフィド又は前記ジアルキルジチオカルバミン酸塩が、ジベンジルジチオカルバミン酸、ジベンジルジチオカルバミン酸ナトリウム、ジベンジルジチオカルバミン酸カリウム、ジベンジルジチオカルバミン酸亜鉛、ジベンジルジチオカルバミン酸アンモニウム、ジベンジルジチオカルバミン酸ニッケル、ジ-2-エチルヘキシルジチオカルバミン酸ナトリウム、ジ-2-エチルヘキシルジチオカルバミン酸カリウム、ジ-2-エチルヘキシルジチオカルバミン酸カルシウム、ジ-2-エチルヘキシルジチオカルバミン酸亜鉛、ジ-2-エチルヘキシルカルバミン酸アンモニウム、テトラベンジルチウラムジスルフィド、テトラキス(2-エチルヘキシル)チウラムジスルフィドから選ばれる少なくとも一種の化合物である、[7]に記載の発泡ゴム組成物。
[9]前記アルキルキサントゲンジスルフィドの含有量Cに対する前記テトラアルキルチウラムジスルフィド又は前記ジアルキルジチオカルバミン酸塩の含有量Dの質量比D/Cが0.1~15である、[7]又は[8]に記載の発泡ゴム組成物。
[10]前記硫黄変性クロロプレンゴムのムーニー粘度が20~80である、[1]から[9]のいずれかに記載の発泡ゴム組成物。
[11]前記化学発泡剤が、アゾ化合物、ニトロソ化合物、スルホニルヒドラジド化合物、アジド化合物および無機発泡剤から選ばれる少なくとも1種である、[1]から[10]のいずれかに記載の発泡ゴム組成物。
[12][1]から[11]のいずれかに記載の発泡ゴム組成物からなるスポンジ。
[13][12]に記載のスポンジからなる成形品。
【発明の効果】
【0008】
本発明によれば、引裂き強度が高く収縮率が小さく外観に優れたスポンジが得られる発泡ゴム組成物、スポンジ及び成形品が得られる。
【発明を実施するための形態】
【0009】
以下、本発明を実施するための好適な形態について説明する。なお、以下に説明する実施形態は、本発明の代表的な実施形態の一例を示したものであり、これにより本発明の範囲が狭く解釈されることはない。
【0010】
本発明の発泡ゴム組成物は、分子末端に下記一般式(A)で表される官能基A及び下記一般式(B)で表される官能基Bを有し、前記官能基Aの含有量(A)に対する前記官能基Bの含有量(B)の質量比B/Aが12.0以下であり、前記官能基A及び前記官能基Bの含有量の合計が0.15~1.00質量部である硫黄変性クロロプレンゴム100質量部と、化学発泡剤を3~16質量部と、を含有する発泡ゴム組成物。
【化3】
(式中、Rは水素原子、又は置換基を有しても良い炭素数1~4のアルキル基を示す。)
【化4】
(式中、R、Rはそれぞれ置換基を有しても良い炭素数7~8のアルキル基を示す。R、Rはそれぞれ同一のものでもよく、異なるものでも良い。)
【0011】
<硫黄変性クロロプレンゴム>
硫黄変性クロロプレンゴムは、硫黄の存在下で、2-クロロ-1,3-ブタジエン(以下「クロロプレン」とも称する)単独又はクロロプレンと他の単量体とを乳化重合して主鎖に硫黄を導入した硫黄変性クロロプレン重合体を、アルキルキサントゲンジスルフィドを用いて分子量調整したラテックス、及び、このラテックスを一般的な方法で乾燥洗浄して得られた硫黄変性クロロプレンゴムを包含する。以下、硫黄変性クロロプレンゴムの製造工程に沿って、詳細に説明する。
【0012】
<重合工程>
硫黄変性クロロプレンゴムは、クロロプレンと硫黄、必要に応じてクロロプレンと共重合可能な単量体を乳化重合して重合液を得る。
【0013】
クロロプレンと共重合可能な単量体としては、例えば、2,3-ジクロロ-1,3-ブタジエン、1-クロロ-1,3-ブタジエン、スチレン、アクリロニトリル、メタクリロニトリル、イソプレン、ブタジエン、並びにメタクリル酸及びこれらのエステル類などがあり、2種以上を併用することもできる。これらの単量体を用いる場合は、得られる硫黄変性クロロプレンゴムの特性を損なわない範囲で用いることが好ましく、クロロプレンを含む全単量体中10質量%以下とすることが好ましい。これらの単量体の使用量が10質量%を超えると、得られる硫黄変性クロロプレンゴムの加工性が低下する場合もある。
【0014】
これらの単量体のうち、例えば、2,3-ジクロロ-1,3-ブタジエンを用いると、得られる硫黄変性クロロプレンゴムの結晶化速度を遅くすることができる。結晶化速度が遅い硫黄変性クロロプレンゴムは、低温環境下においてもゴム弾性を維持することができ、例えば、低温圧縮永久歪みを改善することが可能となる。
【0015】
乳化重合に際して、添加する硫黄(S)の量は、重合させる単量体の合計100質量部に対して、0.01~0.6質量部が好ましく、0.1~0.5質量部がより好ましい。硫黄(S)の量が0.01質量部未満であると、得られる硫黄変性クロロプレンゴムの機械的特性や動的特性が得られない場合がある。一方、硫黄(S)の量が0.6質量部を超えると、得られる硫黄変性クロロプレンゴムの金属への粘着性が強くなりすぎて加工できなくなる場合がある。
【0016】
乳化重合に用いる乳化剤としては、クロロプレンの乳化重合に用いることが可能な公知の乳化剤や脂肪酸類を、1種又は2種以上、自由に選択して用いることができる。乳化剤としては、具体的には、ロジン酸類、芳香族スルフォン酸ホルマリン縮合物の金属塩、ドデシルベンゼンスルフォン酸ナトリウム、ドデシルベンゼンスルフォン酸カリウム、アルキルジフェニルエーテルスルフォン酸ナトリウム、アルキルジフェニルエーテルスルフォン酸カリウム、ポリオキシエチレンアルキルエーテルスルフォン酸ナトリウム、ポリオキシプロピレンアルキルエーテルスルフォン酸ナトリウム、ポリオキシエチレンアルキルエーテルスルフォン酸カリウム、ポリオキシプロピレンアルキルエーテルスルフォン酸カリウム等がある。この中でも特に、ロジン酸類を用いることが好ましい。なお、ここにロジン酸類とは、ロジン酸又は不均化ロジン酸、あるいは不均化ロジン酸のアルカリ金属塩、もしくはこれらの化合物などを意味する。好適に用いられる乳化剤としては、不均化ロジン酸のアルカリ金属塩と、炭素数が6~22である飽和又は不飽和の脂肪酸の混合物からなるアルカリ石鹸水溶液である。不均化ロジン酸の構成成分としては、例えば、セスキテルペン、8,5-イソピマル酸、ジヒドロピマル酸、セコデヒドロアビエチン酸、ジヒドロアビエチン酸、デイソプロピルデヒドロアビエチン酸、デメチルデヒドロアビエチン酸などがある。
【0017】
乳化重合開始時の乳化液のpHは、10.5以上であることが望ましい。ここで、乳化液とは、乳化重合開始直前の、クロロプレン及びクロロプレンと共重合可能な単量体、乳化剤、硫黄(S)等との混合液である。これらの単量体や硫黄(S)等の後添加、分割添加等によりその組成が変わる場合も包含される。pH10.5以上にすることで、乳化剤としてロジン酸類を用いた場合に、重合中のポリマー析出等を防止し、安定的に重合を制御することが可能となる。なお、乳化液のpHは、乳化重合時に存在している水酸化ナトリウムや水酸化カリウムなどのアルカリ成分量により調整できる。
【0018】
乳化重合の重合温度は重合制御性と生産性の観点から0~55℃、好ましくは30~55℃である。
【0019】
重合開始剤としては通常のラジカル重合で用いられる過硫酸カリウム、過酸化ベンゾイル、過硫酸アンモニウム、過酸化水素などを用いることができる。重合は重合率60~95%、好ましくは70~90%の範囲で行われ、ついで重合停止剤を加えて停止させる。
【0020】
生産性の面から、重合率は60%以上が好ましい。また、得られる硫黄変性クロロプレンゴムの加工性に影響を及ぼす分岐構造の発達やゲルの生成を抑制する観点から、重合率は95%以下が好ましい。重合体の重合停止剤としては、例えばチオジフェニルアミン、4-tert-ブチルカテコール、2,2’-メチレンビス-4-メチル-6-tert-ブチルフェノールなどがある。重合停止剤は1種を単独で用いてもよく、2種以上を併用してもよい。
【0021】
<分子量調整工程>
分子量調整工程は、前記重合工程で得られた重合液にアルキルキサントゲンジスルフィドを添加し、重合液中の硫黄変性クロロプレン重合体の主鎖に存在するポリスルフィド結合(S~S)と添加されたアルキルキサントゲンジスルフィドが反応することで、添加したアルキルキサントゲンジスルフィドに由来する前記一般式(A)で表される官能基Aを形成しながら、硫黄変性クロロプレン重合体を切断、解重合する工程である。以下、硫黄変性クロロプレン重合体を切断、解重合するために用いる薬品を分子量調整剤とする。
【0022】
添加するアルキルキサントゲンジスルフィドの種類は、公知のアルキルキサントゲンジスルフィドを1種又は2種以上、自由に用いることができる。本発明では特にジメチルキサントゲンジスルフィド、ジエチルキサントゲンジスルフィド、ジプロピルキサントゲンジスルフィド、ジイソプロピルキサントゲンジスルフィド、ジブチルキサントゲンジスルフィドから選ばれる少なくとも一種の化合物であることが好ましい。
【0023】
アルキルキサントゲンジスルフィドの添加量は、重合液中の硫黄変性クロロプレン重合体100質量部に対して、0.2~3質量部が好ましい。アルキルキサントゲンジスルフィドの添加量を0.2質量部以上とすることで、引裂き強度を向上させ、収縮率が低減し、外観が優れた成形品が得られる。また、アルキルキサントゲンジスルフィドの添加量を3質量部以下とすることで、適度なムーニー粘度の硫黄変性クロロプレンゴムを得ることができ、その結果、加硫成形性を向上させることができる。
【0024】
分子量調整工程では、分子量調整剤としてテトラアルキルチウラムジスルフィド又はジアルキルジチオカルバミン酸塩(以下、これらを総称してジチオカルバミン酸系化合物とする)を併用してもよい。重合液中において、ジチオカルバミン酸系化合物は、アルキルキサントゲンジスルフィドと反応し、アルキルキサントゲンジスルフィドやジチオカルバミン酸系化合物単体と比較し、よりポリスルフィド結合との反応性が高い反応物を形成しムーニー粘度調整を容易にする。反応物は硫黄変性クロロプレン重合体のポリスルフィド結合と反応することで、官能基Aと添加したジチオカルバミン酸系化合物に由来する前記一般式(B)で表される官能基Bを形成する。添加するジチオカルバミン酸系化合物は、公知のジチオカルバミン酸系化合物を1種又は2種以上、自由に用いることができ、特に、ジベンジルジチオカルバミン酸、ジベンジルジチオカルバミン酸ナトリウム、ジベンジルジチオカルバミン酸カリウム、ジベンジルジチオカルバミン酸亜鉛、ジベンジルジチオカルバミン酸アンモニウム、ジベンジルジチオカルバミン酸ニッケル、ジ-2-エチルヘキシルジチオカルバミン酸ナトリウム、ジ-2-エチルヘキシルジチオカルバミン酸カリウム、ジ-2-エチルヘキシルジチオカルバミン酸カルシウム、ジ-2-エチルヘキシルジチオカルバミン酸亜鉛、ジ-2-エチルヘキシルカルバミン酸アンモニウム、テトラベンジルチウラムジスルフィド、テトラキス(2-エチルヘキシル)チウラムジスルフィドから選ばれる少なくとも一種の化合物を用いることが好ましい。
【0025】
ジチオカルバミン酸系化合物を用いる場合、その添加量は特に限定されないが、重合液中の重合体100質量部に対して、合計で0.5~8質量部添加することが好ましく、より好ましくは0.5~4質量部である。ジチオカルバミン酸系化合物の添加量を該範囲内とすることで、生ゴムのムーニー粘度制御が一層容易となり、引裂き強度を向上させ、外観が優れた成形品が得られる。
【0026】
前記分子量調整工程を経た重合体のラテックスを、一般的な方法で、冷却、pH調整、凍結、乾燥等を行って、硫黄変性クロロプレンゴムを得る。得られた硫黄変性クロロプレンゴムは、その100質量部中に前記一般式(A)で表される官能基Aを0.05~0.40質量部含有することを特徴とする。官能基Aの含有量を調整するには分子量調整工程で添加するアルキルキサントゲンジスルフィドの量や分子量調整工程の処理時間及び処理温度を調整すれば良い。官能基Aの含有量を該範囲内とすることで、引裂き強度を向上させ、収縮率が低減し、外観が優れた成形品が得られる。
【0027】
得られた硫黄変性クロロプレンゴムは、その100質量部に対して、未反応のアルキルキサントゲンジスルフィドを0.1~1.5質量部残存させることで、成形品の引裂き強度が向上し、収縮率の低減に資する。未反応のアルキルキサントゲンジスルフィドの残存量を調整するには、分子量調整工程で添加するアルキルキサントゲンジスルフィドの量や分子量調整工程の処理時間及び処理温度を調整すれば良い。
【0028】
前記分子量調整工程において、ジチオカルバミン酸系化合物を用いる場合、得られる硫黄変性クロロプレンゴム中に存在する前記一般式(B)で表される官能基Bの含有量は特に限定されない。例えば、前記分子量調整工程において、重合液中の重合体100質量部に対して、ジチオカルバミン酸系化合物を0.5~8質量部添加した場合、得られた生ゴム(組成物(2))中には、硫黄変性クロロプレンゴム100質量部に対して、官能基Bを0.10~0.80質量部含有し、未反応のジチオカルバミン酸系化合物を0.1~2.0質量部含有する。官能基Bの含有量や未反応のジチオカルバミン酸系化合物の量を調整するにはジチオカルバミン酸系化合物の添加量や分子量調整工程の処理時間及び処理温度を調整すれば良い。官能基Bの含有量を該範囲内とすることで、引裂き強度を向上させ、外観が優れた成形品が得られる。
【0029】
官能基Aの含有量と、官能基Bの含有量の質量比(B/A)は、12.0以下、好ましくは0.1~12.0であり、かつ官能基Aと官能基Bの含有量の質量合計(A+B)は0.15~1.00質量部である。質量比(B/A)をこの範囲内とすることで、収縮性に優れた成形品が得られる。質量合計(A+B)が0.15質量部に満たないと、収縮率の増加を引き起こし外観が優れた成形品が得られず、質量合計(A+B)が1質量部を超えると得られる硫黄変性クロロプレンゴムのムーニー粘度の低下が著しく実用的でない。
【0030】
硫黄変性クロロプレンゴム中の官能基A及び官能基Bの含有量は以下の手順にて定量できる。
得られた硫黄変性クロロプレンゴムをベンゼンとメタノールで精製し、再度凍結乾燥して測定用試料とする。得られた測定用試料を、JIS K-6239に従って1H-NMR測定を行う。得られた測定データを、溶媒とした重水素化クロロホルム中のクロロホルムのピーク(7.24ppm)を基準に補正し、補正した測定データに基づいて、7.72~7.83ppmと1.30~1.45ppmとにピークトップを有するピークの面積を算出する。
【0031】
さらに、アルキルキサントゲンジスルフィドの含有量(C)とジチオカルバミン酸系化合物の含有量(D)の比(D/C)は、0.1~15であることが好ましい。含有量の比(D/C)を該範囲内とすることで、得られる成形品の引裂き強度、収縮率の物性バランスが一層良好となる。
【0032】
硫黄変性クロロプレンゴム中の未反応のアルキルキサントゲンジスルフィドの含有量(C)と、未反応のジチオカルバミン酸系化合物の含有量(D)は以下の手順にて定量できる。
得られた硫黄変性クロロプレンゴム1.5gをベンゼン30mlで溶解した後、メタノール60mlを滴下し、ゴム成分を析出させ溶媒から分離し非ゴム分を溶媒可溶成分として回収する。析出したポリマー分に対し、再度、同様の手順でベンゼン溶解およびメタノール滴下を行い、ゴム成分を分離し、非ゴム分を同様に溶媒可溶成分として回収し、1回目と2回目の溶媒を混合して200mlに定容、これを測定用試料とする。測定用試料を液体クロマトグラフ(LC 日立製作所製 ポンプ:L-6200、L-600 UV検出器:L-4250)に20μL注入する。LCの移動相はアセトニトリル及び水の比率を変化させながら使用し、1ml/minの流量で流す。カラムはInertsil ODS-3(φ4.6×150mm 5μm GLサイエンス製)を用いる。ジチオカルバミン酸系化合物及びアルキルキサントゲンジスルフィド(測定波長:280nm)のピーク検出時間を標準液で確認し、そのピーク面積から求めた検量線により定量値を求める。本定量値と、分析に用いたサンプル量の比較により、硫黄変性クロロプレンゴム中の未反応のジチオカルバミン酸系化合物及び未反応のアルキルキサントゲンジスルフィドの含有量を求める。
【0033】
硫黄変性クロロプレンゴムのムーニー粘度は、特に限定されないが、20~80の範囲に調整することが好ましい。硫黄変性クロロプレンゴムのムーニー粘度を該範囲に調整することによって、得られる硫黄変性クロロプレンゴムの加工性を維持することができる。
硫黄変性クロロプレンゴムのムーニー粘度を調整するには、分子量調整剤の添加量や分子量調整工程の処理時間及び処理温度を調整すれば良い。
【0034】
硫黄変性クロロプレンゴムには、貯蔵時のムーニー粘度変化を防止するため、少量の安定剤を含有させることもできる。本発明に用いることができる安定剤の種類は、クロロプレンゴムに用いることが可能な公知の安定剤を1種又は2種以上、自由に選択して用いることができる。例えば、フェニル-α-ナフチルアミン、オクチル化ジフェニルアミン、2,6-ジ-tert-ブチル-4-フェニルフェノール、2,2’-メチレンビス(4-メチル-6-tert-ブチルフェノール)、及び4,4’-チオビス-(6-tert-ブチル-3-メチルフェノール)などがある。これらの安定剤のうち、4,4’-チオビス-(6-tert-ブチル-3-メチルフェノールが好ましい。
【0035】
<化学発泡剤>
化学発泡剤は、化学発泡剤、無機発泡剤のどちらも使用することができる。化学発泡剤としては、例えばアゾ化合物、ニトロソ化合物、スルホニルヒドラジド化合物、アジド化合物、カルボンジアミド化合物等が挙げられる。より好ましくは、スルホニルヒドラジド化合物、アゾ化合物が挙げられる。
【0036】
化学発泡剤は、分解温度が好ましくは120℃~200℃、より好ましくは130℃~170℃のものを用いるとよい。化学発泡剤の分解温度をこのような範囲内にすることにより、化学発泡及び加硫の制御が容易になり、収縮率が低減し、外観が優れた成形品が得られる。
【0037】
化学発泡剤の添加量は硫黄変性クロロプレンゴム100質量部に対して3~20質量部である。化学発泡剤の配合量が3質量部に満たないと発泡剤量の不足から発泡体を得るのに十分な分解ガス量が得られず、20質量部を超えると発泡と加硫のバランスが取りにくく、得られる成形品の外観や引裂き強度が劣ったものになってしまう場合がある。
【0038】
<スポンジ>
化学発泡剤を添加した硫黄変性クロロプレンゴムは、金属化合物、可塑化剤、充填剤などと共に、ロールやバンバリーミキサー、押出機などで混合し、発泡剤を加えて発泡させながら加硫することによりスポンジとすることができる。
【0039】
金属化合物は、硫黄変性クロロプレンゴムの加硫速度の調整や、硫黄変性クロロプレンゴムの脱塩酸反応によって生じる塩化水素などの塩素源を吸着して、硫黄変性クロロプレンゴムが劣化することを抑制するために添加するものである。金属化合物としては、例えば、亜鉛、チタン、マグネシウム、鉛、鉄、ベリリウム、カルシウム、バリウム、ゲルマニウム、ジルコニウム、バナジウム、モリブテン、タングステンなどの酸化物や水酸化物を用いることができる。これらの金属化合物は、1種を単独で用いてもよく、2種以上を併用してもよい。
【0040】
金属化合物の添加量は、特に限定されないが、硫黄変性クロロプレンゴム100質量部に対して、3~15質量部の範囲が好ましい。金属化合物の添加量をこの範囲に調整することにより、得られる成形品の機械的強度を向上させることができる。
【0041】
可塑化剤は、硫黄変性クロロプレンゴムの硬度を下げて、その低温特性を改良するために添加するものである。また、硫黄変性クロロプレンゴムを用いてスポンジを製造する際に、その風合いを向上させることもできる。可塑化剤としては、例えば、ジオクチルフタレート、ジオクチルアジペート{アジピン酸ビス(2-エチルヘキシル)}、ホワイトオイル、シリコンオイル、ナフテンオイル、アロマオイル、トリフェニルフォスフェート、及びトリクレジルフォスフェートなどがある。これらの可塑化剤は、1種を単独で用いてもよく、2種以上を併用してもよい。
【0042】
可塑化剤の添加量は、特に限定されないが、硫黄変性クロロプレンゴム100質量部に対して、50質量部以下の範囲が好ましい。可塑化剤の添加量をこの範囲に調整することにより、得られる成形品の引き裂き強度を維持しつつ、上述の効果を発揮することができる。
【0043】
得られたスポンジは、所望する厚さにスライス加工した後、少なくともその一方の面に、ポリエステル繊維やナイロン繊維のジャージ布をラミネートして、ウェットスーツ用の生地とすることができ、これを縫製することで、ウェットスーツを得ることができる。ウェットスーツは製品の信頼性向上のため、引裂き強度や収縮性、外観に優れた材料が求められている。
【0044】
本発明の発泡ゴム組成物を用いたウェットスーツは、従来の硫黄変性クロロプレンゴムを用いたウェットスーツよりも引裂き強度が高く、収縮率が小さく、かつ外観が優れたものになる。
【実施例
【0045】
以下、実施例に基づいて本発明を更に詳細に説明する。なお、以下に説明する実施例は、本発明の代表的な実施例の一例を示したものであり、これにより本発明の範囲が狭く解釈されることはない。
【0046】
<実施例1>
<硫黄変性クロロプレンゴム>
内容積30リットルの重合缶に、クロロプレン100質量部、硫黄0.55質量部、純水120質量部、不均化ロジン酸カリウム(ハリマ化成株式会社製)4.00質量部、水酸化ナトリウム0.60質量部、β-ナフタレンスルホン酸ホルマリン縮合物のナトリウム塩(商品名デモールN:花王株式会社製)0.6質量部を添加した。重合開始前の乳化液のpHは12.8であった。重合開始剤として過硫酸カリウム0.1質量部を添加し、重合温度40℃にて窒素気流下で重合を行った。転化率85%となった時点で重合停止剤であるジエチルヒドロキシアミンを加えて重合を停止させ、クロロプレンの重合液を得た。
【0047】
得られた重合液に、溶剤としてクロロプレン5質量部、分子量調整剤としてジイソプロピルキサントゲンジスルフィド(商品名「サンビットDIX」三新化学工業株式会社製)2質量部及びジベンジルジチオカルバミン酸ナトリウム(東京化成工業株式会社)2質量部、分散剤としてβ-ナフタレンスルホン酸ホルマリン縮合物のナトリウム塩0.05質量部、乳化剤としてラウリル硫酸ナトリウム0.05質量部を添加し、分子量調整前の硫黄変性クロロプレン重合体ラテックスを得た。
【0048】
得られた硫黄変性クロロプレン重合体ラテックスを減圧蒸留して未反応の単量体を除去し、撹拌しながら温度50℃で1時間保持して分子量調整し、分子量調整後のラテックスを得た(以下、この分子量調整後のラテックスを「ラテックス」と略称する。)。
【0049】
得られたラテックスを冷却し、常法の凍結-凝固法で重合体を単離して硫黄変性クロロプレンゴムを得た。得られた硫黄変性クロロプレンゴムの官能基は、硫黄変性クロロプレンゴム100質量部に対し、化学式1で表されるジイソプロピルキサントゲンジスルフィドに由来する官能基Aが0.15質量部及び、化学式2で表されるジベンジルジチオカルバミン酸ナトリウムに由来する官能基Bが0.28質量部であった。
【化5】
【化6】
【0050】
<ムーニー粘度の測定>
前記で得られた硫黄変性クロロプレンゴム(生ゴム)について、JIS K 6300-1に準拠して、L型ロータの予熱時間1分、回転時間4分、試験温度100℃にてムーニー粘度の測定を行った。
【0051】
<評価用のサンプルの作製>
前記で得られた硫黄変性クロロプレンゴムと、表1に記載した化合物を、8インチロールを用いて混合し、得られた未加硫コンパウンドをJIS K 6299に準拠して、プレス加硫を2度行ってスポンジを作製した。なお、1度目のプレス加硫を1次加硫、2度目のプレス加硫を2次加硫という。
【0052】
1次加硫は、キャビティー領域が縦100mm、横95mm、高さ8mmの金型に未加硫コンパウンド102g(充填率105%)を入れ、キャビティー領域を圧力3.5MPa以上、145℃の条件下で20分間行った。その後、大気圧下、23℃の条件下で10分間静置した。静置して得られた1次加硫コンパウンドをキャビティー領域が縦175mm、横170mm、高さ16mmの金型に入れ、キャビティー領域を圧力3.5MPa以上、155℃の条件下で20分間行った。
【0053】
表1に記載した化合物は以下の通り
滑剤・加工助剤1:新日本理化株式会社製 ステアリン酸50S
滑剤・加工助剤2:エスアンドエスジャパン株式会社製 ストラクトールWB212
老化防止剤1:大内新興化学工業株式会社製 ノクラックAD-F
老化防止剤2:大内新興化学工業株式会社製 ノクラックNBC
酸化マグネシウム:協和化学工業株式会社製 キョーワマグ150
カーボンブラック:旭カーボン株式会社製 アサヒサーマル
充填剤1:白石カルシウム株式会社製 デキシクレー
充填剤2:白石カルシウム株式会社製 クラウンクレー
可塑化剤1:出光興産株式会社製 ナフテン系鉱物油 NP-24
可塑化剤2:出光興産株式会社製 芳香族系プロセス油 AH-16
ワックス:日本精蝋株式会社製 パラフィンワックス130°F
加硫剤:堺化学工業株式会社製 酸化亜鉛2種
発泡剤1:三協化成株式会社製 セルマイクS(p,p’-オキシビスベンゼンスルホニル・ヒドラジド)
【0054】
<実施例2~7及び比較例1~3>
分子量調整剤の添加量を調整し、官能基及び分子量調整剤の含有量を変更すること以外は、実施例1と同様の方法にて、硫黄変性クロロプレンゴムを得た。
【0055】
<実施例8>
分子量調整剤であるジイソプロピルキサントゲンジスルフィドの添加量を2質量部から0.5質量部とし、分子量調整工程の処理時間を1時間から3時間に変更して得られた硫黄変性クロロプレンゴムを用いた以外は、実施例1と同様の方法にて評価サンプルを作製した。
【0056】
<実施例9>
分子量調整剤であるジベンジルジチオカルバミン酸ナトリウムの添加量を2質量部から0.5とし、分子量調整工程の処理時間を1時間から15分に変更して得られた硫黄変性クロロプレンゴムを用いた以外は、実施例1と同様の方法にて評価サンプルを作製した。
【0057】
<実施例10>
分子量調整剤であるジイソプロピルキサントゲンジスルフィドの添加量を2質量部から4質量部とし、分子量調整工程の処理時間を1時間から15分に変更して得られた硫黄変性クロロプレンゴムを用いた以外は、実施例1と同様の方法にて評価サンプルを作製した。
【0058】
<実施例11>
分子量調整剤であるジベンジルジチオカルバミン酸ナトリウムの添加量を2質量部から4質量部とし、分子量調整工程の処理時間を1時間から15分に変更すること以外は、実施例1と同様の方法にて、硫黄変性クロロプレンゴムを得た。
【0059】
<実施例12>
分子量調整剤としてジイソプロピルキサントゲンジスルフィドをジエチルキサントゲンジスルフィド(Sigma-Aldrich社製)に変更して得られた硫黄変性クロロプレンゴムを用いた以外は、実施例1と同様の方法にて評価サンプルを作製した。得られた硫黄変性クロロプレンゴムの官能基は、前記化学式2で表されるジベンジルジチオカルバミン酸ナトリウムに由来するジチオカルバミン酸末端種A0.33質量部に加え、化学式3で表されるジエチルキサントゲンジスルフィドに由来するキサントゲン末端種Bが0.15質量部であった。
【化7】
【0060】
<実施例13>
分子量調整剤としてジベンジルジチオカルバミン酸ナトリウムをテトラキス(2-エチルヘキシル)チウラムジスルフィド(商品名「ノクセラーTOT-N」大内新興化学工業株式会社製)に変更して得られた硫黄変性クロロプレンゴムを用いた以外は、実施例1と同様の方法で評価サンプルを作製した。得られた硫黄変性クロロプレンゴムの官能基は、前記化学式1で表されるジイソプロピルキサントゲンジスルフィドに由来するキサントゲン末端種Aが0.16質量部と、化学式4で表されるテトラキス(2-エチルヘキシル)チウラムジスルフィドに由来するジチオカルバミン酸末端種Bが0.26質量部であった。
【化8】
【0061】
<実施例14>
分子量調整剤としてジイソプロピルキサントゲンジスルフィドをジエチルキサントゲンジスルフィドとし、ジベンジルジチオカルバミン酸ナトリウムをテトラキス(2-エチルヘキシル)チウラムジスルフィドに変更して得られた硫黄変性クロロプレンゴムを用いた以外は、実施例1と同様の方法にて評価サンプルを作製した。得られた硫黄変性クロロプレンゴムの官能基は、前記化学式3で表されるジエチルキサントゲンジスルフィドに由来するキサントゲン末端種Bが0.14質量部と、前記化学式4で表されるテトラキス(2-エチルヘキシル)チウラムジスルフィドに由来するジチオカルバミン酸末端種Bが0.32質量部であった。
【0062】
<実施例15>
発泡剤1を発泡剤2(商品名「セルマイクC」三協化成株式会社製 アゾジカルボンアミド)に変更し、添加量を5質量部にした以外は、実施例1と同様の方法にて評価サンプルを作製した。
【0063】
<実施例16>
発泡剤1の添加量を4質量部とし、発泡剤2の添加量を2.5質量部にした以外は、実施例1と同様の方法にて評価サンプルを作製した。
【0064】
<比較例4>
分子量調整剤として、ジイソプロピルキサントゲンジスルフィドとジベンジルジチオカルバミン酸ナトリウムをテトラエチルチウラムジスルフィド(商品名「ノクセラーTET」大内新興化学工業株式会社製)に変更し、その添加量を2.5質量部に変更して得られた硫黄変性クロロプレンゴムを用いた以外は、実施例1と同様の方法にて評価サンプルを作製した。得られた硫黄変性クロロプレンゴムの官能基は、化学式5で表されるテトラエチルチウラムジスルフィドに由来する官能基が0.26質量部であった。
【化9】
【0065】
<比較例5>
発泡剤1の添加量8質量部から2質量部に変更した以外は、実施例1と同様の方法にて評価サンプルを作製した。
【0066】
<比較例6>
発泡剤1の添加量8質量部から20質量部に変更した以外は、実施例1と同様の方法にて評価サンプルを作製した。
【0067】
<引裂き強度の評価>
得られたスポンジを、JIS K 6400-1に準拠して打ち抜き冶具を用いて4号形切込みなしアングル形試験片を作製した後、JIS K6400-5に準拠して定速引張試験機で試験速度500mm/分にて測定し、試験片が破断するまでの間に示した最大引裂き荷重を膜厚で除することにより求めた。
【0068】
<収縮率の評価>
得られたスポンジを、大気圧下、23℃の条件下で168時間静置したのち、スポンジの表層を厚さ2mm±0.20mmにスライスしてスポンジシートを作製した。スライス直後のスポンジシートの縦横の大きさを測定して基準とし、その後、大気圧下、23℃の条件下で168時間静置した時のスポンジシートの縦横の大きさを再度測定する。収縮率はスライス直後のスポンジシートの縦の長さをH0(mm)、横の長さをL0(mm)、168時間静置後のスポンジシートの縦の長さをH1(mm)、横の長さをL1(mm)として以下の式で算出した。
収縮率(%)=(H0×L0-H1×L1)÷(H0×L0)×100
【0069】
<外観の評価>
得られたスポンジを、大気圧下、23℃で24時間静置した後、その表面状態を目視で観察した。観察は以下の3項目について行い、全ての項目で○評価であったサンプルを○、○評価が一つでもなかったものを△評価とした。
項目1 クレーターの有無
ガス抜け等によって生じるクレーター状の凸凹の有無を確認した。
全く確認されなかったものを○とした。
項目2 爪痕の有無
スポンジの表面に爪を立てて軽く押した後、開放したときの爪痕の有無を観察した。
全く残らなかったものを○とした。
項目3 コーナー部分の観察
スポンジのコーナーに収縮によるしわよりを確認した。
角がしっかり残っていたものを○とした。
【0070】
<結果>
実施例の結果を下記の表1および表2に、比較例の結果を下記の表3に示す。
【0071】
【表1】
【0072】
【表2】
【0073】
【表3】
【0074】
表1~表2に示す通り、実施例1~16の評価サンプルは、引裂き強度や収縮率及び外観が優れた成形品が得られることを確認した。比較例1はムーニー粘度が低すぎて評価サンプルを作製することができなかった。比較例5は発泡せず評価サンプルを作製することが出来なかった。