TW201940577A - 交聯橡膠組成物 - Google Patents

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Abstract

交聯橡膠組成物含有橡膠成分、及分散於前述橡膠成分之長纖紗纖度為2.5dtex以上之對系聚芳醯胺短纖維。

Description

交聯橡膠組成物
本發明係關於交聯橡膠組成物。
各種橡膠製品中使用含有對系聚芳醯胺短纖維之交聯橡膠組成物。例如專利文獻1已揭示使用含有對系聚芳醯胺短纖維之橡膠組成物製成的傳動皮帶。專利文獻2已揭示使用含有對系聚芳醯胺短纖維之橡膠組成物製成的輪胎。專利文獻3已揭示使用含有對系聚芳醯胺短纖維之橡膠組成物製成的軟管。
[先前技術文獻]
[專利文獻]
專利文獻1：日本特開2013-108564號公報。
專利文獻2：日本特開2013-18893號公報。
專利文獻3：日本特開2005-200545號公報。
本發明為一種交聯橡膠組成物，係含有橡膠成分、及分散於前述橡膠成分之長纖紗纖度為2.5dtex以上之對系聚芳醯胺短纖維。
下面，參照圖式對實施方式做詳細的說明。
實施形態之交聯橡膠組成物係含有橡膠成分、及長纖紗（filament）纖度為2.5dtex以上之對系聚芳醯胺短纖維。又，以下將「長纖紗纖度為2.5dtex以上之對系聚芳醯胺短纖維」稱為「粗徑聚芳醯胺短纖維」。
藉由於交聯橡膠組成物含有對系聚芳醯胺短纖維，而可求提高拉伸時的儲藏縱彈性係數，此外亦要求提高壓縮時的儲藏縱彈性係數。對此，根據實施形態之交聯橡膠組成物，藉由含有長纖紗纖度為2.5dtex以上之對系聚芳醯胺短纖維，而可得壓縮時的高儲藏縱彈性係數。其原因推測如下:相較於以往之長纖紗纖度為1.7dtex之對系聚芳醯胺短纖維，在長纖紗纖度較高之粗徑聚芳醯胺短纖維中，可抑制橡膠成分內的原纖維化，而可有效展現其纖維性能。
在此，橡膠成分可舉例如乙烯-α-烯烴彈性體、氯丁二烯橡膠(CR)、氯碸化聚乙烯橡膠(CSM)、氫化丙烯腈橡膠(H-NBR)、天然橡膠(NR)、異戊二烯橡膠(IR)、丁二烯橡膠(BR)、苯乙烯丁二烯橡膠(SBR)、腈橡膠(NBR)、丁基橡膠(IIR)等。橡膠成分較佳為含有該等中的1種或2種以上，作為傳動皮帶用較佳為含有乙烯-α-烯烴彈性體、氯丁二烯橡膠(CR)、氯碸化聚乙烯橡膠(CSM)、氫化丙烯腈橡膠(H-NBR)，更佳為含有乙烯-α-烯烴彈性體。
乙烯-α-烯烴彈性體例如有：三元乙丙橡膠（以下稱為「EPDM」）、乙烯丙烯共聚物（EPM）、乙烯丁烯共聚物（EBM）、乙烯辛烯共聚物（EOM）等。乙烯-α-烯烴彈性體較佳為含有該等中的1種或2種以上，以通用性觀點來看更佳為含有EPDM。
構成粗徑聚芳醯胺短纖維之對系聚芳醯胺短纖維可含有聚對伸苯對苯二甲醯胺短纖維(PPTA短纖維)，也可含有共聚對伸苯-3,4’-氧二伸苯基對苯二甲醯胺短纖維，也可含有該等兩者。以獲得壓縮時的高儲藏縱彈性係數之觀點來看，構成粗徑聚芳醯胺短纖維之對系聚芳醯胺短纖維較佳為至少含有聚對伸苯對苯二甲醯胺短纖維(PPTA短纖維)。
粗徑聚芳醯胺短纖維係分散於橡膠成分。以獲得壓縮時的高儲藏縱彈性係數之觀點來看，粗徑聚芳醯胺短纖維可於一方向配向。以獲得壓縮時的高儲藏縱彈性係數之觀點來看，相對於橡膠成分100質量份，實施形態之交聯橡膠組成物中的粗徑聚芳醯胺短纖維含有量(C1)較佳為1質量份以上18質量份以下，更佳為3質量份以上15質量份以下，又更佳為5質量份以上12質量份以下。
粗徑聚芳醯胺短纖維之長纖紗纖度(D1)為2.5dtex以上，但以獲得壓縮時的高儲藏縱彈性係數之觀點來看，較佳為2.7dtex以上，更佳為3.0dtex以上，又更佳為3.3dtex以上，又，較佳為5.0dtex以下。以獲得壓縮時的高儲藏縱彈性係數之觀點來看，粗徑聚芳醯胺短纖維之纖維長度(L1)較佳為0.5mm以上10mm以下，更佳為1mm以上5mm以下，又更佳為2mm以上4mm以下。
以改良表面耐摩擦磨耗性之觀點來看，實施形態之交聯橡膠組成物可進一步含有分散於橡膠成分之粗徑聚芳醯胺短纖維以外的短纖維。粗徑聚芳醯胺短纖維以外的短纖維可舉例如耐綸短纖維、維尼綸短纖維、聚酯短纖維、綿等纖維素短纖維、間系聚芳醯胺短纖維、長纖紗纖度未滿2.5dtex之對系聚芳醯胺短纖維等。粗徑聚芳醯胺短纖維以外的短纖維較佳為含有該等中的1種或2種以上，以改良表面耐摩擦磨耗性之觀點來看，較佳為含有對系聚芳醯胺短纖維以外的短纖維，更佳為含有耐綸短纖維。
以改良表面耐摩擦磨耗性之觀點來看，相對於橡膠成分100質量份，實施形態之交聯橡膠組成物中的粗徑聚芳醯胺短纖維以外的短纖維含有量(C2)較佳為5質量份以上30質量份以下，更佳為10質量份以上20質量份以下。以改良表面耐摩擦磨耗性之觀點來看，實施形態之交聯橡膠組成物中的粗徑聚芳醯胺短纖維以外的短纖維含有量(C2)較佳為高於粗徑聚芳醯胺短纖維含有量(C1)。以改良表面耐摩擦磨耗性之觀點來看，粗徑聚芳醯胺短纖維以外的短纖維含有量(C2)相對於粗徑聚芳醯胺短纖維含有量(C1)的比(C2/C1)較佳為1.1以上2.5以下，更佳為1.5以上2.0以下。
以改良表面耐摩擦磨耗性之觀點來看，粗徑聚芳醯胺短纖維以外的短纖維之長纖紗纖度(D2)較佳為3.0dtex以上10dtex以下，更佳為5.0dtex以上8.0dtex以下。以改良表面耐摩擦磨耗性之觀點來看，粗徑聚芳醯胺短纖維以外的短纖維之長纖紗纖度(D2)較佳為大於粗徑聚芳醯胺短纖維之長纖紗纖度(D1)。以改良表面耐摩擦磨耗性之觀點來看，粗徑聚芳醯胺短纖維以外的短纖維之長纖紗纖度(D2)相對於粗徑聚芳醯胺短纖維之長纖紗纖度(D1)的比(D2/D1)較佳為1.1以上3.5以下，更佳為2.0以上3.0以下。
以改良表面耐摩擦磨耗性之觀點來看，粗徑聚芳醯胺短纖維以外的短纖維之纖維長度(L2)較佳為0.5mm以上10mm以下，更佳為1mm以上5mm以下，又更佳為2mm以上4mm以下。以改良表面耐摩擦磨耗性之觀點來看，粗徑聚芳醯胺短纖維以外的短纖維之纖維長度(L2)相對於粗徑聚芳醯胺短纖維之纖維長度(L1)的比(L2/L1)較佳為0.50以上1.5以下，更佳為0.80以上1.2以下。以改良表面耐摩擦磨耗性之觀點來看，粗徑聚芳醯胺短纖維以外的短纖維之纖維長度(L2)較佳為與粗徑聚芳醯胺短纖維之纖維長度(L1)相同。
實施形態之交聯橡膠組成物係交聯橡膠成分。該橡膠成分係以有機過氧化物為交聯劑而交聯，又，可以硫為交聯劑而交聯，又，可以有機過氧化物及硫兩者為交聯劑而交聯，以獲得壓縮時的高儲藏縱彈性係數之觀點來看，較佳為至少以有機過氧化物為交聯劑而交聯。
交聯劑之有機過氧化物可舉例如過氧化二異丙基苯、1,3-雙(過氧化第三丁基異丙基)苯、2,5-二甲基-2,5-二(過氧化第三丁基)己烷等。有機過氧化物較佳為含有該等中的1種或2種以上，以獲得壓縮時的高儲藏縱彈性係數之觀點來看，較佳為含有過氧化二異丙基苯。以獲得壓縮時的高儲藏縱彈性係數之觀點來看，相對於橡膠成分100質量份，交聯前之未交聯橡膠組成物中的有機過氧化物摻配量較佳為1質量份以上7質量份以下，更佳為2質量份以上5質量份以下。
以獲得壓縮時的高儲藏縱彈性係數之觀點來看，實施形態之交聯橡膠組成物中，橡膠成分亦可透過共交聯劑而交聯。共交聯劑可舉例如N,N’-間伸苯基雙馬來醯亞胺、三羥甲基丙烷三甲基丙烯酸酯、乙二醇二甲基丙烯酸酯、異三聚氰酸三烯丙酯、液狀聚丁二烯等。共交聯劑較佳為使用該等中的1種或2種以上，以獲得壓縮時的高儲藏縱彈性係數之觀點來看，更佳為使用N,N’-間伸苯基雙馬來醯亞胺。以獲得壓縮時的高儲藏縱彈性係數之觀點來看，相對於橡膠成分100質量份，交聯前之未交聯橡膠組成物中的共交聯劑之摻配量較佳為0.5質量份以上7質量份以下，更佳為2質量份以上5質量份以下。
實施形態之交聯橡膠組成物另外視需要可含有碳黑或二氧化矽等補強材、功能性充填材、軟化劑、硫化促進劑、硫化促進助劑、加工助劑、抗老化劑等橡膠摻配物。
將含有橡膠成分及粗徑聚芳醯胺短纖維及交聯劑之橡膠摻配物使用橡膠混練機混練，而調製未交聯橡膠組成物，將其藉由對應橡膠製品之加工方法而加熱及加壓，使橡膠成分交聯，藉此可得實施形態之交聯橡膠組成物。橡膠混練機可舉例如密閉式之捏合機或班布里混合器、開放式之開放輥。
實施形態之交聯橡膠組成物之紋理方向、100℃下壓縮時的儲藏縱彈性係數較佳為65.0MPa以上，更佳為70.0MPa以上。該壓縮時的儲藏縱彈性係數(E’)係根據JIS K6265:2001而測量。
實施形態之交聯橡膠組成物之紋理方向、100℃下拉伸時的儲藏縱彈性係數較佳為255MPa以上，更佳為265MPa以上。該拉伸時的儲藏縱彈性係數(E’)係根據JIS K6394:2007而測量。
實施形態之交聯橡膠組成物之紋理方向、100℃下壓縮時的儲藏縱彈性係數(E’)相對於紋理方向、100℃下拉伸時的儲藏縱彈性係數(E’)的比，較佳為0.260以上，更佳為0.270以上。
實施形態之交聯橡膠組成物例如可適用於傳動皮帶、輪胎、軟管等橡膠製品，尤其較佳為適用於使用時會受到激烈壓縮變形的傳動皮帶。
(實施例)
(交聯橡膠組成物)
調製以下實施例1~2及比較例之交聯橡膠組成物。表1表示個別的構成。
>實施例1>
橡膠成分為EPDM(JSR T7241 JSR公司製)，相對於該橡膠成分100質量份，添加補強材之FEF碳黑(Seast SO，Tokai Carbon公司製)45質量份、功能性充填材之粉狀超高分子量聚乙烯樹脂(HI-ZEX MILLION 240S，三井化學公司製)10質量份、軟化劑之油(SUNPAR 2280，JAPAN SUN OIL公司製)10質量份、硫化促進助劑之氧化鋅(氧化鋅3種，堺化學工業公司製)5質量份、加工助劑之硬脂酸(Lunac，花王公司製)1質量份、共交聯劑(VULNOC PM，大內新興化學公司製)4質量份、交聯劑之有機過氧化物(PEROXYMON F40(純度40質量%)，日油公司製)7質量份(有效成分:2.8質量份)、以及耐綸短纖維(Reona 66，旭化成公司製長纖紗纖度:6.7dtex，纖維長度:3mm)18質量份、及長纖紗纖度為2.5dtex之粗徑PPTA短纖維(Kevlar，TORAY杜邦公司製纖維長度:3mm)10質量份，而調製經混練未交聯橡膠組成物，將其加熱及加壓而製作壓縮試驗及拉伸試驗用交聯橡膠組成物，以其為實施例1。
>實施例2>
粗徑PPTA短纖維使用長纖紗纖度為3.3dtex者(Kevlar TORAY杜邦公司製纖維長度:3mm)，除此之外以與實施例1相同方式製作壓縮試驗及拉伸試驗用交聯橡膠組成物，以其為實施例2。
>比較例>
取代粗徑聚芳醯胺短纖維而使用長纖紗纖度為1.7dtex之PPTA短纖維(Kevlar，TORAY杜邦公司製纖維長度:3mm)，除此以外以與實施例相同方式製作壓縮試驗及拉伸試驗用交聯橡膠組成物，以其為比較例。
[表1]
（試驗方法）
使用實施例1~2及比較例個別的交聯橡膠組成物製作軸方向與紋理方向一致之圓柱狀試驗片，根據JIS K6265:2001，使用撓曲計(FT-1200 上島製作所公司製)，以試驗溫度100℃、試驗靜荷重250N、試驗動荷重250N、及試驗頻率10Hz測量紋理方向、100℃下壓縮時的儲藏縱彈性係數(E’)。又，製作長度方向與紋理方向一致之籤狀試驗片，根據JIS K6394:2007，使用動態黏彈性試驗機，以試驗溫度100℃、試驗動態應變0.1%、及試驗頻率10Hz測量紋理方向、100℃下拉伸時的儲藏縱彈性係數(E’)。接著計算紋理方向、100℃下壓縮時的儲藏縱彈性係數(E’)相對於算紋理方向、100℃下拉伸時的儲藏縱彈性係數(E’)的比。
（試驗結果）
試驗結果示於表1。根據該表1可知，比較使用粗徑PPTA短纖維之實施例1及2與比較例，可知紋理方向、100℃下壓縮時的儲藏縱彈性係數(E’)及紋理方向、100℃下拉伸時的儲藏縱彈性係數(E’)皆較高，另外紋理方向、100℃下壓縮時的儲藏縱彈性係數(E’)相對於紋理方向、100℃下拉伸時的儲藏縱彈性係數(E’)的比亦較高。
[產業上可利用性]
本發明可用於交聯橡膠組成物之技術領域。
無
無。

Claims (14)

  1. 一種交聯橡膠組成物，係含有橡膠成分、及分散於前述橡膠成分之長纖紗纖度為2.5dtex以上之對系聚芳醯胺短纖維。
  2. 如請求項1所記載之交聯橡膠組成物，其中相對於前述橡膠成分100質量份，前述對系聚芳醯胺短纖維含有量為1質量份以上18質量份以下。
  3. 如請求項1或2所記載之交聯橡膠組成物，其中前述對系聚芳醯胺短纖維之纖維長度為0.5mm以上10mm以下。
  4. 如請求項1至3中任一項所記載之交聯橡膠組成物，其中進一步含有分散於前述橡膠成分之前述對系聚芳醯胺短纖維以外的短纖維。
  5. 如請求項4所記載之交聯橡膠組成物，其中前述對系聚芳醯胺短纖維以外的短纖維含有量高於前述對系聚芳醯胺短纖維含有量。
  6. 如請求項5所記載之交聯橡膠組成物，其中前述對系聚芳醯胺短纖維以外的短纖維含有量相對於前述對系聚芳醯胺短纖維含有量的比為1.1以上2.5以下。
  7. 如請求項4至6中任一項所記載之交聯橡膠組成物，其中前述對系聚芳醯胺短纖維以外的短纖維之長纖紗纖度大於前述對系聚芳醯胺短纖維之長纖紗纖度。
  8. 如請求項7所記載之交聯橡膠組成物，其中前述對系聚芳醯胺短纖維以外的短纖維之長纖紗纖度相對於前述對系聚芳醯胺短纖維之長纖紗纖度的比為1.1以上3.5以下。
  9. 如請求項4至8中任一項所記載之交聯橡膠組成物，其中前述對系聚芳醯胺短纖維以外的短纖維之纖維長度相對於前述對系聚芳醯胺短纖維之纖維長度的比為0.5以上1.5以下。
  10. 如請求項1至9中任一項所記載之交聯橡膠組成物，其中前述橡膠成分含有乙烯-α-烯烴彈性體。
  11. 如請求項1至10中任一項所記載之交聯橡膠組成物，其中前述橡膠成分係以有機過氧化物為交聯劑而交聯。
  12. 如請求項1至11中任一項所記載之交聯橡膠組成物，其中前述橡膠成分亦透過共交聯劑而交聯。
  13. 如請求項1至12中任一項所記載之交聯橡膠組成物，其中前述對系聚芳醯胺短纖維係含有聚對伸苯對苯二甲醯胺短纖維。
  14. 如請求項1至13中任一項所記載之交聯橡膠組成物，其中紋理方向、100℃下壓縮時的儲藏縱彈性係數相對於紋理方向、100℃下拉伸時的儲藏縱彈性係數的比為0.260以上。
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