JP2000239450A

JP2000239450A - ゴム系成形材料

Info

Publication number: JP2000239450A
Application number: JP4736099A
Authority: JP
Inventors: Nobuo Nakabayashi; 延郎中林
Original assignee: Kureha Elastomer Co Ltd
Current assignee: Maxell Kureha Co Ltd
Priority date: 1999-02-25
Filing date: 1999-02-25
Publication date: 2000-09-05

Abstract

(57)【要約】【課題】アスファルトと加硫ゴムとが微細に混
合されており、常温下ではゴム状弾性を保持し、耐熱性
と熱成形性に優れ、シート成形や金型成形が容易であっ
て、リサイクルが可能なゴム系成形材料を得る。【解決手段】原料ゴム１００重量部と架橋剤、助
剤、補強剤その他の配合剤５０〜４００重量部とからな
るゴム組成物１００重量部に付き２０〜１００重量部の
アスファルトを混入し、上記のゴム組成物に動的加硫を
施すことにより、加硫ゴム組成物を島成分、アスファル
トを海成分とする海・島構造に形成する。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】この発明は、架橋ゴムを島成
分、アスファルトを海成分とする海・島構造のゴム系成
形材料に関し、ゴム弾性を備え、かつシート成形や金型
成形の用途に利用でき、リサイクルが可能なものであ
る。

【０００２】

【従来の技術】アスファルトの改質を目的としてアスフ
ァルトにゴム（例えば、スチレンブタジエンゴム、イソ
ブチレンイソプレンゴム、天然ゴム等）または熱可塑性
エラストマー（例えば、スチレンブタジエンスチレンブ
ロック共重合体、エチレン酢酸ビニル二元共重合体、エ
ポキシウレタン樹脂等）を混入または混合することが知
られているが、これはアスファルトの改質が目的であっ
て、ゴムや熱可塑性エラストマーの混入量も少なく、得
られた組成物はゴム組成物に代わるものではなかった。

【０００３】また、アスファルトにゴム弾性を付与する
ことを目的として、アスファルトに加硫ゴムを粉砕して
得られるゴム粉末を多量に混入することが知られてい
る。この方法は、製造方法としては簡単であるが、加硫
ゴムの粉砕物を使用するため、ゴム粉末の粒度が大きく
なり、かつ加硫済みであるため、アスファルトとの馴染
みが悪くなり、そのためシートに成形して使用するに
は、加工性や耐熱性が劣るという問題があった。

【０００４】

【発明が解決しようとする課題】この発明は、アスファ
ルトと加硫ゴムとが微細に混合されており、常温下では
ゴム状弾性を保持し、耐熱性と熱成形性に優れ、シート
成形や金型成形が容易であって、リサイクルが可能なゴ
ム系成形材料を提供するものである。

【０００５】

【課題を解決するための手段】この発明に係るゴム系成
形材料は、原料ゴム１００重量部と架橋剤、助剤、補強
剤等の一般的配合剤５０〜４００重量部とからなるゴム
組成物１００重量部に付き２０〜１００重量部のアスフ
ァルトが混入され、上記のゴム組成物が動的加硫により
島成分を構成し、上記のアスファルトが海成分を構成し
ていることを特徴とする。

【０００６】この発明で用いる原料ゴムは、ゴム弾性を
付与する固形ゴムであればよく、天然ゴムまたはブタジ
エンゴム、スチレンブタジエンゴム、クロロプレンゴ
ム、ニトリルブタジエンゴム、イソブチレンイソプレン
ゴム、ハロゲン化イソブチレンイソプレンゴム、エチレ
ンプロピレンゴム、エチレンプロピレンジエン三元共重
合体等が例示される。これらの原料ゴムは、単体でも、
２以上の混合物でもよいが、有機過酸化物加硫が可能な
ゴム、特に安価に入手可能なゴムが好ましい。

【０００７】上記の原料ゴムは、常法にしたがって一般
的配合剤を加えて混練し、ゴム組成物の形で使用され
る。配合剤としては、一般に使用されているものは総て
使用可能であり、加硫剤、加硫促進剤、加硫促進助剤、
補強剤、充填剤、可塑剤、軟化剤、加工助剤、老化防止
剤等が例示され、これらの中で必要なものが適宜に選択
して使用される。なお、上記配合剤の混入量は、上記の
原料ゴム１００重量部に対し５０〜４００重量部、好ま
しくは１００〜３００重量部、特に好ましくは１５０〜
２００重量部である。この混入量が５０重量部未満では
動的加硫を施す際にゴム組成物の分散が悪くなって成形
物の外観および均一性が低下し、反対に４００重量部を
超えると耐熱性が不十分となる。

【０００８】補強剤としては、カーボンブラック、ホワ
イトカーボン、塩基性炭酸マグネシウム、活性化炭酸マ
グネシウム、超微粉珪酸マグネシウム、ハードクレー等
が例示される。また、充填剤としては、軽質または重質
の炭酸カルシウム、クレー、タルク、シリカ、ウォラス
トナイト、アルミナホワイト、けい藻土、硫酸アルミニ
ウム、硫酸バリウム、リトポン、硫酸カルシウム等が例
示される。

【０００９】可塑剤としては、ジブチル・フタレート、
ジオクチル・フタレート、ジイソデシル・フタレート等
のフタル酸誘導体、ジブチル・アジペート、ジイソデシ
ル・アジペート、ジメチル・アジペート等のアジピン酸
誘導体、ジ−（２−エチルヘキシル）アゼレート、ジメ
チル・アゼレート等のアゼライン酸誘導体、ジ−ｎ−ブ
チル・セバケート、ジメチル・セバケート等のセバシン
酸誘導体、ブチル・オイレート等のオレイン酸誘導体、
ｎ−ブチル・ステアレート等のステアリン酸誘導体、ト
リブチル・ホスフェート、トリクレジル・ホスフェー
ト、クレジル・ジフェニル・ホスフェート等のリン酸誘
導体、エポキシ化大豆油、エポキシ化亜麻仁油等のエポ
キシ誘導体およびポリエステル系可塑剤、ポリエーテル
系可塑剤等の重合形可塑剤が例示される。

【００１０】軟化剤としては、パラフィン系プロセスオ
イル、ナフテン系プロセスオイル、芳香族系プロセスオ
イル等の鉱物油系軟化剤およびひまし油、なたね油、綿
実油、亜麻仁油、大豆油、ロジン、パインオイル、ジペ
ンテン、トール油、ファクチス等の植物油系軟化剤があ
げられる。

【００１１】加硫系は、一般に固形原料ゴムを用いたゴ
ム製品の加硫に適用される系であればいずれでもよい
が、動的加硫時の加硫温度範囲、誘導時間、加硫速度、
加硫度、加工経済性から硫黄加硫系および有機過酸化物
加硫系が好ましく、特に有機過酸化物加硫系が好まし
い。

【００１２】硫黄加硫系の加硫剤としては、硫黄（沈降
イオウ、粉末イオウ等）、硫黄化合物等が使用される
が、経済性や加硫特性の点から硫黄が好ましい。配合量
は、ゴム１００重量部に付き０．５〜６重量部が好まし
く、０．５重量部未満では加硫が不十分になり、６重量
部を超えると非経済的である。また、加硫促進剤として
は、グアニジン系、チアゾール系、スルフエンアミド
系、チオウレア系、チウラム系、ジチオカルバメート系
およびザンテート系のものが例示されるが、一般にはグ
アニジン系、チアゾール系、スルフエンアミド系の群と
チウラム系、ジチオカルバメート系、ザンテート系の群
の組み合わせで２〜５種が併用される。配合量は原料ゴ
ム１００重量部に対し１〜８重量部が好ましい。そし
て、加硫促進助剤として、亜鉛華、複合亜鉛華、酸化マ
グネシウム、リサージ等の金属酸化物、脂肪酸およびそ
の誘導体（ステアリン酸、オレイン酸、フテアリン酸亜
鉛等）が使用される。好ましい配合量は、ゴム１００重
量部に対し１〜２重量部である。

【００１３】有機過酸化物としては、動的加硫を行うの
で、半減期１分を得るための分解温度が１２０〜１８０
℃のものが好ましく、１，１−ビス（ｔ−ブチルパーオ
キシ）−３，３，５−トリメチルシクロヘキサン、ジク
ミルパーオキサイド、１，３−ビス（ｔ−ブチルパーオ
キシイソプロピル）ベンゼン、２，５−ジメチル−２，
５−ジ（ｔ−ブチルパーオキシ）ヘキサン等が例示され
る。配合量は、原料ゴムの種類に応じて適宜に設定され
るが、４０％希釈物の場合、原料ゴム１００重量部に対
し４〜２０重量部が一般的であり、４重量部未満で加硫
が不十分になり、２０重量部超では残存有機過酸化物が
多くなり、非経済的である。なお、５重量部程度の亜鉛
華と併用することが好ましい。

【００１４】そして、共加硫剤として、エチレングリコ
ール・ジメタクリレート、トリメチロールプロパン・ト
リメタクリレート、多官能性メタクリレートモノマー、
多価アルコールメタクリレートおよびアクリレート、液
状１，２−ポリブタジエン、ジビニルベンゼン、Ｎ，
Ｎ’−ｍ−フエニレンビスマレイミド等が例示される。
この共加硫剤は、有機過酸化物と併用することにより、
加硫度が上昇するため、有機過酸化物の配合量を減らし
て残存有機過酸化物を減少させることができる点で好ま
しい。この共加硫剤の好ましい配合量は原料ゴム１００
重量部当たり１〜５重量部である。

【００１５】この発明では、ゴム組成物にアスファルト
を加え、バンバリーミキサー等のミキサーで動的加硫を
施すので、ゴム組成物およびアスファルトに高速剪断が
加わり、かつ高温となる。したがって、使用するアスフ
ァルトは、天然アスファルト、ストレートアスファル
ト、ブローンアスファルト等で任意の針入度のものを選
択することができる。傾向としては、軟化点の高いもの
は、耐熱性の良いゴム系成形材料が得られ、低いものは
柔軟なゴム系成形材料が得られる。なお、アスファルト
の配合量は、ゴム１００重量部に対し２０〜１００重量
部、好ましくは２５〜７５重量部、特に好ましくは３０
〜５０重量部である。この発明は、少量のアスファルト
がマトリックスを形成したものであるが、その配合量が
２０重量部未満ではマトリックスが形成されず、１００
重量部を超えると成形時の加工性が悪くなる。

【００１６】この発明では、上記のゴム組成物およびア
スファルト以外にオレフィン系樹脂やポリエチレン系樹
脂を配合し、ゴム組成物とアスファルトからなるゴム系
成形材料の機械特性、耐熱性、熱融着性を向上すること
ができる。すなわち、上記のアスファルトに対して相溶
性良好なポリオレフィン系樹脂（例えばポリプロピレ
ン）またはポリエチレン系樹脂（例えばポリエチレン、
エチレン酢酸ビニル二元共重合体）を混合し、アスファ
ルトと共に海成分を形成させることができる。このポリ
オレフィン系樹脂やポリエチレン系樹脂の配合量は、前
記のゴム組成物およびアスファルトの合計１００重量部
に対して５〜４０重量部、好ましくは１０〜３０重量
部、特に好ましくは１５〜２５重量部であり、５重量部
未満では効果がなく、４０重量部を超えると、得られる
ゴム系成形材料のゴム弾性が損なわれ、かつ加工性が低
下する。

【００１７】この発明のゴム系成形材料は、上記の原料
ゴムに加硫剤その他の一般的配合剤を加え、高速剪断が
可能なミキサー、例えばオープンロール、ニーダー、バ
ンバリーミキサー、インターミキサー等で混練するが、
スコーチが起きないように注意する。例えば、ゴム組成
物を、加硫剤を添加しない状態で混練し、その混練終了
後に低温で加硫剤を投入する。すなわち、硫黄加硫では
１００℃以下の温度で、また有機過酸化物加硫では有機
過酸化物の半減期１分を得るための分解温度マイナス５
０℃以下の温度で有機過酸化物を投入する。

【００１８】次いで、アスファルトを投入し、高速剪断
をかけながら、硫黄加硫の場合は１６０〜１８０℃に、
有機過酸化物加硫の場合は上記分解温度プラス１０℃程
度の温度に昇温させ、アスファルトを溶融することによ
り、ゴム組成物を加硫しながら剪断して分散させ、アス
ファルトを島から海（マトリックス）に、ゴム組成物を
海から島にそれぞれ相転換させ、この発明のゴム系成形
材料を得る。なお、上記の加硫（動的加硫）は、タイト
加硫であることが好ましく、部分加硫に終わると、得ら
れる組成物（ゴム系成形材料）のゴム弾性が乏しくな
る。

【００１９】得られるゴム系成形材料は、常温ではゴム
弾性を備え、しかも熱可塑性を有していて１２０℃程度
でシート成形や金型成形が可能であり、リサイクルも可
能である。そして、有機過酸化物加硫で得られたもの
は、硫黄加硫で得られたものよりも、ゴム弾性の点で優
れる。なお、ポリオレフィン系やポリエチレン系の樹脂
を混入する場合、その混入は、上記の高速剪断による動
的加硫が完了し、温度が上記樹脂の融点以上に昇温した
後に行う。そして、得られたゴム系成形材料は、樹脂を
混入しないものに比べて機械特性、耐熱性および熱融着
性等が改善される。この場合の成形は、上記樹脂の融点
以上で行われる。

【００２０】上記のシート成形品および金型成形品は、
制振、防音、遮音、遮水、防水の目的に使用することが
でき、かつその際に成形品相互の熱融着が可能であり、
またアスファルトと熱融着して使用することができる。
そして、必要に応じてマトリックス中に繊維を混入した
り、シート成形品に不織布を熱圧着により積層したりし
て補強することができ、また不織布で補強すると共に吸
水性樹脂を混入することにより、膨潤ゴムとして使用す
ることが可能になる等、各種の混入や複合により種々の
機能を付加することができる。

【００２１】

【発明の実施の形態】実施形態１ＥＰＤＭ、ＳＢＲ等の有機過酸化物加硫が可能な原料ゴ
ム一種類以上および所望の一般的配合剤５０〜４００重
量部を前記の高速剪断が可能なミキサーに投入して混練
する。このとき、上記の配合剤には原料ゴム１００重量
部当たり４〜２０重量部の有機過酸化物加硫剤および１
〜５重量部の共加硫剤が包含されるが、この有機過酸化
物加硫剤および共加硫剤は、混練の終了時に投入するの
が好ましい。ただし、ミキサーの温度は、使用する有機
過酸化物の半減期１分を得るための分解温度に対してマ
イナス５０℃以下に設定される。

【００２２】上記の混練が終了すると、ゴム組成物１０
０重量部当たり３０〜５０重量部のアスファルトが投入
され、ミキサーの温度を上記分解温度プラス１０℃程度
に上昇させ、アスファルトを溶融し、かつゴム組成物を
加硫しながら、ゴム組成物に高速剪断を繰返し付与して
分散させ、ゴム組成物とアスファルトとの間に相転換を
生じさせ、これによってアスファルトを海成分（マトリ
ックス）、加硫ゴム組成物を島成分とするゴム系成形材
料を得る。

【００２３】実施形態２上記の実施形態１において、ミキサー内でゴム組成物の
動的加硫が完了した後、得られたゴム系成形材料（動的
加硫物）１００重量部当たり５〜４０重量部のポリオレ
フィン系またはポリエチレン系の樹脂を投入し、該樹脂
の融点以上の温度下（例えば、樹脂がポリエチレンの場
合は１２０〜１３０℃、エチレン酢酸ビニル二元共重合
体の場合は１０５〜１１５℃）で混練を続け、前記アス
ファルトと共に海成分を形成させる。

【００２４】

【実施例】下記表１のゴムおよび配合剤を用い、１４イ
ンチロール（ロール温度：７０〜８０℃）で混練して３
種類のゴム組成物Ａ、Ｂ、Ｃを得た。ただし、表１にお
いて、有機過酸化物は、１，１−ビス（ｔ−ブチルパー
オキシ）−３，３，５−トリメチルシクロヘキサンの４
０％希釈物（日本油脂社製「パーヘキサ３Ｍ−４０）
を、また共加硫剤は、ジビニルベンゼン（５５％含有、
三共化成社製「ジビニルベンゼン」）である。

【００２５】表１

【００２６】上記のゴム組成物Ａ、Ｂ、Ｃ以外にアスフ
ァルトとしてブローンアスファルト（日本石油社製「３
０−４０ＳＰブローンアスファルト」）を、またポリエ
チレン系樹脂としてポリエチレン（三井石油化学工業社
製「ミラソン４０３ｐ」）およびエチレン酢酸ビニル二
元共重合体（住友化学社製「スミテートＨＡ−２０」）
をそれぞれ用い、下記表２の配合（単位：重量部）で実
施例１〜５および比較例１〜８のゴム系成形材料を製造
した。表中、ＰＥはポリエチレンを、ＥＶＡはエチレン
酢酸ビニル二元共重合体を意味する。

【００２７】表２

【００２８】上記の表２において、実施例２および比較
例７、８以外の動的加硫は、８インチロール（前ロール
の回転速度：１８．２rpm 、後ロールの回転速度：２
０．１rpm ）で行った。すなわち、この８インチロール
（ロール温度５０〜６０℃）に前記１４インチロールで
混練したゴム組成物を投入し、続いてアスファルトを混
入し、上記ロール温度を１３５〜１４５℃に上昇してゴ
ム組成物を加硫しながら、高速剪断により分散させ、ア
スファルトをマトリックス化した。

【００２９】一方、実施例２の動的加硫は、３Ｌニーダ
ー（トーシン社製「ＴＤ３−７．５ＭＤＸ」）を用いて
行った。すなわち、上記ニーダー（チャンバー温度１０
０℃、ローター回転数３０rpm ）に前記１４インチロー
ルで混練したゴム組成物に続いてアスファルトを投入
し、ローター回転数を６０rpm に、またチャンバー温度
を１４０〜１５０℃にそれぞれ上昇して動的加硫を施し
た。

【００３０】また、比較例７、８は、動的加硫の代わり
にゴム粉を用いた。このことを、表２のゴム組成物Ａの
欄で「１００」に下線を付して示した。すなわち、上記
のゴム組成物Ａを２mm厚のシートに成形し、プレス加硫
（１４０℃×１０分）を施し、粉砕して３０メッシュ全
通のゴム粉を作り、このゴム粉を８インチロール（ロー
ル温度７０〜８０℃）上のアスファルトに混入した。

【００３１】得られた実施例１〜５および比較例１〜８
の各組成物（ゴム系成形材料）を８インチロールからロ
ール温度１０５〜１３０℃（ただし、比較例８のみは７
０〜８０℃）で厚さ２mmに分出しを行い、その際ロール
への粘着および伸びを観察して加工性を良（○）、やや
不良（△）、不良（×）の３段階に評価した。また、前
記の動的加硫を行った際、ゴム組成物の加硫分散および
アスファルトの相転換を観察し、その優劣を良（○）、
やや不良（△）、不良（×）の３段階に評価した。その
結果を下記の表３に示す。ただし、比較例４は、アスフ
ァルト量が多いため、相転換することなく最初からアス
ファルトがマトリックスを形成しており、比較例７は、
まとまりが悪くて加工不能であり、比較例８は著しく加
工困難であった。

【００３２】表３

【００３３】次に実施例１、２、比較例２および比較例
８について、耐熱性を比較した。試験は、厚さ２mm、幅
２５mm、長さ１８０mmの試料を作り、両端をチャックで
チャック間隔が１５０mmとなるようにつかんでギヤーオ
ーブン内に吊るし、下端に２００ｇの重錘を掛け、６０
℃×６０分および８０℃×６０分で行い、亀裂の発生の
有無で評価した。その結果を下記の表４に示す。なお、
比較例８は、６０℃の試験開始３０分で破断した。

【００３４】表４

【００３５】ポリエチレン系樹脂の配合による機械特性
を比較するため、実施例１〜５について引張強さ、１０
０％引張応力および伸びを測定した。その結果を下記の
表５に示す。

【００３６】表５

【００３７】上記の表１〜５に示すように、実施例１〜
５は、いずれも加工性、耐熱性および機械特性に優れて
いた。そして、実施例３、４は、ポリエチレン系樹脂を
適量添加したので、特に機械特性に優れていた。ただ
し、実施例５は、上記樹脂の添加量が少ないため、機械
特性の向上効果が得られなかった。

【００３８】一方、比較例１は、ゴム組成物Ｂにおける
充填剤その他の配合量が少ないため、動的加硫を施す際
の分散が悪く、そのため外観が悪く、成形物の均一性が
劣り、比較例２は反対に多過ぎるため、耐熱性が劣って
いた。また、比較例３はアスファルトの配合量が少ない
ため相転換が不十分であり、そのため動的加硫物がバサ
つき、まとまりが悪く、比較例４は反対に多過ぎるため
加工性が劣っていた。また、比較例５および６は、実施
例５とゴム組成物およびアスファルトの配合が同じであ
るが、樹脂の配合量が多過ぎるため、加工性が劣ってい
た。また、比較例７および８は、加硫ゴムの粉末を用い
たため、比較例７では成形が不能になり、比較例８は成
形できても、耐熱性および機械特性が著しく劣ってい
た。

【００３９】

【発明の効果】上記のとおり、この発明のゴム系成形材
料は、ゴム組成物にアスファルトを混入し、動的加硫に
より加硫ゴムを分散させ、アスファルトで海成分を構成
したものであるから、常温下では柔軟なゴム状弾性を保
持し、耐熱性と熱成形性に優れており、しかもシート成
形や金型成形が容易で、リサイクルも可能である。特に
請求項２および請求項３に記載されたゴム系成形材料
は、上記のアスファルトに適量のポリオレフィン系樹脂
またはポリエチレン系樹脂を混合したものであるから、
機械特性が一層向上する。

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続きＦターム(参考） 4J002 AC011 AC031 AC071 AC081 AC091 AE054 AG002 BB033 BB063 BB123 BB151 BB181 BB241 CD164 CF004 CH004 DA036 DA048 DE079 DE109 DE146 DE236 DE256 DG046 DG056 DJ006 DJ016 DJ036 DJ046 EF059 EG049 EH027 EH077 EH097 EH147 EK039 ER029 EV129 EV149 EV279 EV349 EW047 FD016 FD024 FD027 FD148 FD159

Claims

【特許請求の範囲】

【請求項１】原料ゴム１００重量部と架橋剤、助剤、
補強剤等の一般的配合剤５０〜４００重量部とからなる
ゴム組成物１００重量部に付き２０〜１００重量部のア
スファルトが混入され、上記のゴム組成物が動的加硫に
より島成分を構成し、上記のアスファルトが海成分を構
成していることを特徴とするゴム系成形材料。
【請求項２】請求項１に記載されたゴム系成形材料に
おいて、ゴム組成物およびアスファルトの合計１００重
量部当たり５〜４０重量部のポリオレフィン系樹脂が混
合され、アスファルトと共に海成分を形成しているゴム
系成形材料。
【請求項３】請求項１に記載されたゴム系成形材料に
おいて、ゴム組成物およびアスファルトの合計１００重
量部当たり５〜４０重量部のポリエチレン系樹脂が混合
され、アスファルトと共に海成分を形成しているゴム系
成形材料。