JP7655304B2 - ラテックス組成物の製造方法 - Google Patents
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Description
本発明のラテックス組成物の製造方法において、前記熟成工程にて熟成中のラテックス組成物に、pH調整剤を添加することが好ましい。
本発明のラテックス組成物の製造方法において、前記pH調整剤が、アルカリ金属の水酸化物、アンモニア、および有機アミン化合物から選ばれる少なくとも1種を含むものであることが好ましい。
本発明のラテックス組成物の製造方法において、前記硫黄系加硫剤の使用量を、前記共役ジエン系重合体ラテックス中に含まれる共役ジエン系重合体100重量部に対して、0.01~3重量部とすることが好ましい。
本発明のラテックス組成物の製造方法において、前記キサントゲン化合物の使用量を、前記共役ジエン系重合体ラテックス中に含まれる共役ジエン系重合体100重量部に対して、0.01~10重量部とすることが好ましい。
本発明のラテックス組成物の製造方法において、前記調製工程にて前記共役ジエン系重合体ラテックスに、強酸塩系界面活性剤をさらに添加することが好ましい。
本発明のラテックス組成物の製造方法において、前記共役ジエン系重合体ラテックスが、合成ポリイソプレンのラテックス、スチレン-イソプレン-スチレンブロック共重合体のラテックス、または蛋白質を除去した天然ゴムのラテックスであることが好ましい。
本発明のラテックス組成物の製造方法において、前記共役ジエン系重合体ラテックスが、カルボキシル基を有さない共役ジエン系重合体のラテックスであることが好ましい。
前記共役ジエン系重合体ラテックスに、硫黄系加硫剤およびキサントゲン化合物を添加し、熟成前のラテックス組成物を得る調製工程と、
前記熟成前のラテックス組成物を調製した後、調製した熟成前のラテックス組成物を、温度5~60℃の条件で、12時間~14日間貯蔵することで熟成を行う熟成工程と、を備え、
前記熟成工程において、熟成開始から12時間後のラテックス組成物のpHを、9以上とする。
本発明で用いる共役ジエン系重合体ラテックスとしては、特に限定されないが、たとえば、合成ポリイソプレンのラテックス、スチレン-イソプレン-スチレンブロック共重合体(SIS)のラテックス、蛋白質を除去した天然ゴム(脱蛋白質天然ゴム)のラテックス、ニトリル基含有共役ジエン系共重合体のラテックスなどが挙げられる。これらのなかでも、合成ポリイソプレンのラテックス、SISのラテックス、脱蛋白質天然ゴムのラテックスなどのイソプレン単位を含有する重合体のラテックスが好ましく、合成ポリイソプレンのラテックスが特に好ましい。また、本発明で用いる共役ジエン系重合体ラテックスは、カルボキシル基などの変性基を有するものであってもよいが、製造工程数を減らすことができるという観点より、カルボキシル基を有さない共役ジエン系重合体ラテックスであることが好ましい。なお、カルボキシル基を有さない共役ジエン系重合体としては、カルボキシル基を実質的に有さない共役ジエン系重合体であればよく、たとえば、不純物等に起因する程度の量(たとえば、単量体単位換算で、0.05重量%未満程度の量)であれば、カルボキシル基が含まれるものであってもよい。
上述した方法により合成ポリイソプレンの重合体溶液を得た場合には、重合体溶液中に残った重合触媒の残渣などの不純物を取り除いてもよい。また、重合中または重合後の溶液に、後述する老化防止剤を添加してもよい。また、市販の固形の合成ポリイソプレンを用いることもできる。
乳化物から有機溶媒を除去する方法としては、得られる合成ポリイソプレンラテックス中における、有機溶媒(好ましくは脂環族炭化水素溶媒または脂肪族炭化水素溶媒)の含有量を500重量ppm以下とすることのできる方法が好ましく、たとえば、減圧蒸留、常圧蒸留、水蒸気蒸留、遠心分離等の方法を採用することができる。
消泡剤を添加しながら、有機溶媒を除去することもできる。消泡剤を添加することにより、合成ポリイソプレンの泡立ちを抑制することができる。
この際、合成した後に重合体溶液中に残った重合触媒の残渣などの不純物を取り除いてもよい。また、重合中または重合後の溶液に、後述する老化防止剤を添加してもよい。また、市販の固形のSISを用いることもできる。
なお、有機溶媒の使用量は、SIS100重量部に対して、通常50~2,000重量部、好ましくは80~1,000重量部、より好ましくは10~500重量部、さらに好ましくは150~300重量部である。
消泡剤を添加しながら、有機溶媒を除去することもできる。消泡剤を添加することにより泡立ちを抑制することができる。
また、SIS中のイソプレンブロックにおけるイソプレン単位の含有量は、全単量体単位に対して、好ましくは70~100重量%、より好ましくは90~100重量%、さらに好ましくは100重量%である。
なお、SIS中のスチレン単位とイソプレン単位の含有割合は、「スチレン単位:イソプレン単位」の重量比で、通常1:99~90:10、好ましくは3:97~70:30、より好ましくは5:95~50:50、さらに好ましくは10:90~30:70の範囲である。
そして、本発明に製造方法においては、上述した共役ジエン系重合体ラテックスに、硫黄系加硫剤およびキサントゲン化合物を添加することで、これらを含有するラテックス組成物を調製する(調製工程)。
すなわち、たとえば、共役ジエン系重合体ラテックスとして、共役ジエン系重合体の溶液または微細懸濁液を、乳化剤の存在下に、水中で乳化し、必要により有機溶媒を除去し、濃縮により、固形分濃度を30~70重量%(より好ましくは40~70重量%、さらに好ましくは50~70重量%)に調整することにより得られた共役ジエン系重合体ラテックスを用いる場合には、有機溶媒を除去し、固形分濃度を30~70重量%(より好ましくは40~70重量%、さらに好ましくは50~70重量%)に調整した後における、強酸塩系界面活性剤の使用量を上記範囲とすることが好ましい。
本発明においては、このようにして調製したラテックス組成物に対して、熟成(前架橋)を行う。熟成は、温度5~60℃の条件で、12時間~14日間貯蔵することで行うことができる。
本発明のディップ成形体の製造方法においては、上述した本発明の製造方法により得られるラテックス組成物をディップ成形することによりディップ成形体を得ることができる。ディップ成形は、ラテックス組成物に型を浸漬し、型の表面に当該組成物を沈着させ、次に型を当該組成物から引き上げ、その後、型の表面に沈着した当該組成物を乾燥させる方法である。なお、ラテックス組成物に浸漬される前の型は予熱しておいてもよい。また、型をラテックス組成物に浸漬する前、または、型をラテックス組成物から引き上げた後、必要に応じて凝固剤を使用できる。
アルミ皿(重量:X1)に試料2gを精秤し(重量:X2)、これを105℃の熱風乾燥器内で2時間乾燥させた。次いで、デシケーター内で冷却した後、アルミ皿ごと重量を測定し(重量:X3)、下記の計算式にしたがって、固形分濃度を算出した。
固形分濃度(重量%)=(X3-X1)×100/X2
上記した方法に従って、ラテックス組成物の固形分濃度を測定し、そのラテックス組成物約100gを精秤した後、重量既知の200メッシュのSUS製金網でろ過し、金網上の凝集物を数回水洗して、ラテックス組成物を除去した。これを、105℃で60分間、乾燥した後、その乾燥重量を測定し、凝集物の含有量を、ラテックス組成物中に含まれる重合体の成分の量を100重量%とした際の割合として求めた(単位:重量%)。凝集物の含有量が少ないほど、ラテックス組成物の安定性に優れる。
ディップ成形体について、目視にて、凝集物付着の有無を確認した。
ASTM D412に基づいて、ディップ成形体を、ダンベル(商品名「スーパーダンベル(型式:SDMK-100C)」、ダンベル社製)で打ち抜き、引張強度測定用試験片を作製した。当該試験片をテンシロン万能試験機(商品名「RTG-1210」、オリエンテック社製)で引張速度500mm/minで引っ張り、破断直前の引張強度(単位:MPa)、および破断直前の引張伸び(単位:%)を測定した。
ASTM D624-00に基づいて、ディップ成形体を、23℃、相対湿度50%の恒温恒湿室で24時間以上放置した後、ダンベル(商品名「Die C」、ダンベル社製)で打ち抜き、引裂強度測定用の試験片を作製した。当該試験片をテンシロン万能試験機(商品名「RTG-1210」、A&D社製)で引張速度500mm/minで引っ張り、引裂強度(単位:N/mm)を測定した。
(合成ポリイソプレン(A-1)のラテックスの製造)
乾燥され、窒素置換された撹拌機付きオートクレーブに、n-ヘキサン900部とイソプレン100部とを仕込んだ。オートクレーブ内の温度を60℃にし、撹拌しながら、触媒溶液としての、15重量%のn-ブチルリチウムを含有するn-ヘキサン溶液0.05部を加えて1時間反応させ、反応液を得た。重合反応率は99%であった。得られた反応液に、重合停止剤としてメタノールを添加し、反応を停止させることで重量平均分子量(Mw)が1,840,000の合成ポリイソプレンのn-ヘキサン溶液(a-1)(固形分濃度10重量%)を得た。
上記にて得られた合成ポリイソプレン(A-1)のラテックスを撹拌しながら、合成ポリイソプレン(A-1)のラテックス中の合成ポリイソプレン(A-1)100部に対して、固形分換算での配合量が1.0部となるように、強酸塩系界面活性剤としてのβ-ナフタリンスルホン酸ホルマリン縮合物ナトリウム塩(NASF、製品名「デモールT-45」、花王社製)を添加した。そして、得られた混合物を撹拌しながら、混合物中の合成ポリイソプレン(A-1)100部に対して、それぞれ固形分換算で、キサントゲン化合物としてのジイソプロピルキサントゲン酸亜鉛2.5部、酸化亜鉛1.5部、硫黄1.5部、老化防止剤(製品名「Wingstay L」、グッドイヤー社製)2部となるように、各配合剤の水分散液を添加した後、水酸化カリウム水溶液(濃度5.0重量%)を添加して、pHを12.5に調整したラテックス組成物を得た(熟成前のラテックス組成物のpHを12.5とした。)。
そして、得られたラテックス組成物を、30℃に調整された恒温水槽で48時間熟成した。なお、熟成開始から12時間後のラテックス組成物に、水酸化カリウム水溶液(濃度5.0重量%)を添加して、ラテックス組成物のpHを12.1に調整した。また、熟成開始から12時間後、水酸化カリウム水溶液を添加する前のラテックス組成物のpHは11.6であり、48時間の熟成後のラテックス組成物のpHは11.8であった。
市販のセラミック製手型(シンコー社製)を洗浄し、70℃のオーブン内で予備加熱した後、18重量%の硝酸カルシウムおよび0.05重量%のポリオキシエチレンラウリルエーテル(商品名「エマルゲン109P」、花王社製)を含有する凝固剤水溶液に5秒間浸漬し、凝固剤水溶液から取り出した。次いで、手型を70℃のオーブン内で30分以上乾燥させることで、手型に凝固剤を付着させて、手型を凝固剤により被覆した。
熟成前のラテックス組成物に対するpH調整剤(水酸化カリウム水溶液)の添加量を変更した以外は、実施例1と同様にして、pHを11.1とした熟成前のラテックス組成物を得た。そして、得られた熟成前のラテックス組成物について、実施例1と同様にして、48時間の熟成を行った。なお、実施例2においては、熟成開始から12時間後のラテックス組成物に、水酸化カリウム水溶液(濃度5.0重量%)を添加して、ラテックス組成物のpHを11.0に調整した。また、熟成開始から12時間後、水酸化カリウム水溶液を添加する前のラテックス組成物のpHは10.4であり、48時間の熟成後のラテックス組成物のpHは10.8であった。そして、48時間の熟成後のラテックス組成物を用いて、実施例1と同様にして、ディップ成形体(ゴム手袋)を製造し、同様に評価を行った。結果を表1に示す。
熟成前のラテックス組成物に対するpH調整剤(水酸化カリウム水溶液)の添加量を変更した以外は、実施例1と同様にして、pHを11.1とした熟成前のラテックス組成物を得た。そして、得られた熟成前のラテックス組成物について、実施例1と同様にして、48時間の熟成を行った。なお、実施例3においては、熟成開始から12時間後における、ラテックス組成物への、pH調整剤(水酸化カリウム水溶液)の添加は行わなかった。また、熟成開始から12時間後のラテックス組成物のpHは10.4であり、熟成後のラテックス組成物のpHは10.1であった。そして、48時間の熟成後のラテックス組成物を用いて、実施例1と同様にして、ディップ成形体(ゴム手袋)を製造し、同様に評価を行った。結果を表1に示す。
熟成前のラテックス組成物に、β-ナフタリンスルホン酸ホルマリン縮合物ナトリウム塩(NASF)を添加せず、かつ、熟成前のラテックス組成物に対するpH調整剤(水酸化カリウム水溶液)の添加量を変更した以外は、実施例1と同様にして、pHを11.1とした熟成前のラテックス組成物を得た。そして、得られた熟成前のラテックス組成物について、実施例1と同様にして、48時間の熟成を行った。なお、実施例4においては、熟成開始から12時間後における、ラテックス組成物への、pH調整剤(水酸化カリウム水溶液)の添加は行わなかった。また、熟成開始から12時間後のラテックス組成物のpHは10.5であり、熟成後のラテックス組成物のpHは10.2であった。そして、48時間の熟成後のラテックス組成物を用いて、実施例1と同様にして、ディップ成形体(ゴム手袋)を製造し、同様に評価を行った。結果を表1に示す。
実施例4と同様にして、熟成前のラテックス組成物を得た。得られた熟成前のラテックス組成物のpHは、11.1であった。そして、得られた熟成前のラテックス組成物について、恒温水槽の温度を25℃に調整した以外は、実施例1と同様にして、48時間の熟成を行った。なお、実施例5においては、熟成開始から12時間後における、ラテックス組成物への、pH調整剤(水酸化カリウム水溶液)の添加は行わなかった。また、熟成開始から12時間後のラテックス組成物のpHは10.3であり、熟成後のラテックス組成物のpHは10.1であった。そして、48時間の熟成後のラテックス組成物を用いて、実施例1と同様にして、ディップ成形体(ゴム手袋)を製造し、同様に評価を行った。結果を表1に示す。
熟成前のラテックス組成物に対するpH調整剤(水酸化カリウム水溶液)の添加量を変更した以外は、実施例1と同様にして、pHを9.5とした熟成前のラテックス組成物を得た。そして、得られた熟成前のラテックス組成物について、実施例1と同様にして、48時間の熟成を行った。なお、比較例1においては、熟成開始から12時間後における、ラテックス組成物への、pH調整剤(水酸化カリウム水溶液)の添加は行わなかった。また、熟成開始から12時間後のラテックス組成物のpHは8.5であり、熟成後のラテックス組成物のpHは8.2であった。そして、48時間の熟成後のラテックス組成物を用いて、実施例1と同様にして、ディップ成形体(ゴム手袋)を製造し、同様に評価を行った。結果を表1に示す。なお、比較例1にて得られたディップ成形体(ゴム手袋)の外観は、凝集物が数個付着していることが目視にて確認できるものであった。
熟成前のラテックス組成物に、β-ナフタリンスルホン酸ホルマリン縮合物ナトリウム塩(NASF)を添加せず、かつ、熟成前のラテックス組成物に対するpH調整剤(水酸化カリウム水溶液)の添加量を変更した以外は、実施例1と同様にして、pHを9.5とした熟成前のラテックス組成物を得た。そして、得られた熟成前のラテックス組成物について、実施例1と同様にして、48時間の熟成を行った。なお、比較例2においては、熟成開始から12時間後における、ラテックス組成物への、pH調整剤(水酸化カリウム水溶液)の添加は行わなかった。また、熟成開始から12時間後のラテックス組成物のpHは8.3であり、熟成後のラテックス組成物のpHは8.1であった。なお、比較例1で得られたラテックス組成物は、凝集物の発生が顕著であり(凝集物量:52.5重量%)、ディップ成形体を製造することができなかった。結果を表1に示す。
一方、熟成開始から12時間後のラテックス組成物のpHが9未満である場合、得られるラテックス組成物は、安定性に劣り、凝集物が多量に発生し、ディップ成形体を製造することができないものであったり(比較例2)、たとえディップ成形体を製造することができたとしても、得られるディップ成形体は、凝集物が付着しており、さらに、引張強度および引裂強度に劣るものであった(比較例1)。
Claims (9)
- 共役ジエン系重合体ラテックスを準備する準備工程と、
前記共役ジエン系重合体ラテックスに、硫黄系加硫剤およびキサントゲン化合物を添加し、熟成前のラテックス組成物を得る調製工程と、
前記熟成前のラテックス組成物を調製した後、調製した熟成前のラテックス組成物を、温度5~60℃の条件で、12時間~14日間貯蔵することで熟成を行う熟成工程と、を備え、
前記共役ジエン系重合体ラテックスが、カルボキシル基を有さない共役ジエン系重合体のラテックスであり、
前記熟成工程において、熟成開始から12時間後のラテックス組成物のpHを、9以上とするラテックス組成物の製造方法。 - 前記調製工程において、前記熟成前のラテックス組成物のpHを11以上とする請求項1に記載のラテックス組成物の製造方法。
- 前記熟成工程において、熟成中のラテックス組成物に、pH調整剤を添加する請求項1または2に記載のラテックス組成物の製造方法。
- 前記pH調整剤が、アルカリ金属の水酸化物、アンモニア、および有機アミン化合物から選ばれる少なくとも1種を含むものである請求項3に記載のラテックス組成物の製造方法。
- 前記硫黄系加硫剤の使用量を、前記共役ジエン系重合体ラテックス中に含まれる共役ジエン系重合体100重量部に対して、0.01~3重量部とする請求項1~4のいずれかに記載のラテックス組成物の製造方法。
- 前記キサントゲン化合物の使用量を、前記共役ジエン系重合体ラテックス中に含まれる共役ジエン系重合体100重量部に対して、0.01~10重量部とする請求項1~5のいずれかに記載のラテックス組成物の製造方法。
- 前記調製工程において、前記共役ジエン系重合体ラテックスに、強酸塩系界面活性剤をさらに添加する請求項1~6のいずれかに記載のラテックス組成物の製造方法。
- 前記共役ジエン系重合体ラテックスが、合成ポリイソプレンのラテックス、スチレン-イソプレン-スチレンブロック共重合体のラテックス、または蛋白質を除去した天然ゴムのラテックスである請求項1~7のいずれかに記載のラテックス組成物の製造方法。
- 請求項1~8のいずれかに記載の製造方法により得られたラテックス組成物をディップ成形する工程を備えるディップ成形体の製造方法。
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