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技術 ゴム組成物及びそれを用いた伝動ベルト

出願人 バンドー化学株式会社
発明者 小林正吾
出願日 2017年1月13日 (4年7ヶ月経過) 出願番号 2017-004043
公開日 2017年9月21日 (3年11ヶ月経過) 公開番号 2017-165942
状態 特許登録済
技術分野 高分子組成物 ベルト・チェーン
主要キーワード 断面横長 損失係数tanδ ラップド 混練段階 鎖式炭化水素 イソシアネート系シランカップリング剤 ビニル系シランカップリング剤 ベルト外周
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重要な関連分野

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図面 (7)

課題

解決手段

ゴム組成物は、架橋したゴム成分にセルロース微細繊維が分散している。セルロース微細繊維は、炭素数7以上の炭化水素基を含むアミン化合物変性されている。

概要

背景

ゴム樹脂セルロース微細繊維を含有させて強化する技術が知られている。このセルロース微細繊維による強化の効果を高めるためには、ゴムや樹脂におけるセルロース微細繊維の分散性を高める必要がある。特許文献1には、ゴムや樹脂におけるセルロース微細繊維の分散性を高めるため、天然セルロース繊維にN−オキシル化合物を作用させて得られたセルロース微細繊維と樹脂粒子とを含む樹脂改質用添加剤を用いることが開示されている。また、特許文献1には、セルロース微細繊維を第4級アンモニウム化合物により変性することが開示されている。

概要

ゴム組成物におけるセルロース微細繊維の分散性を高める。ゴム組成物は、架橋したゴム成分にセルロース微細繊維が分散している。セルロース微細繊維は、炭素数7以上の炭化水素基を含むアミン化合物で変性されている。なし

目的

効果

実績

技術文献被引用数
0件
牽制数
0件

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請求項1

架橋したゴム成分にセルロース微細繊維が分散したゴム組成物であって、前記セルロース微細繊維は、炭素数7以上の炭化水素基を含むアミン化合物変性されているゴム組成物。

請求項2

請求項1に記載されたゴム組成物において、前記アミン化合物が第1級アミンを含むゴム組成物。

請求項3

請求項1に記載されたゴム組成物において、前記アミン化合物が第4級アンモニウム化合物を含むゴム組成物。

請求項4

請求項3に記載されたゴム組成物において、前記第4級アンモニウム化合物が炭素数6以下の炭化水素基を3個含むゴム組成物。

請求項5

請求項4に記載されたゴム組成物において、前記3個の炭素数6以下の炭化水素基の炭素数が同一であるゴム組成物。

請求項6

請求項5に記載されたゴム組成物において、前記3個の炭素数6以下の炭化水素基が同一であるゴム組成物。

請求項7

請求項1乃至6のいずれかに記載されたゴム組成物において、前記アミン化合物に含まれる炭化水素基の総炭素数が8〜40であるゴム組成物。

請求項8

請求項1乃至7のいずれかに記載されたゴム組成物において、前記セルロース微細繊維におけるセルロース分子中のC6位に導入されたカルボキシル基が前記アミン化合物で中和されているゴム組成物。

請求項9

請求項1乃至8のいずれかに記載されたゴム組成物において、シランカップリング剤を含有するゴム組成物。

請求項10

請求項1乃至9のいずれかに記載されたゴム組成物において、前記ゴム成分がエチレンα−オレフィンエラストマーであるゴム組成物。

請求項11

請求項1乃至10のいずれかに記載されたゴム組成物を含む伝動ベルト

技術分野

0001

本発明は、ゴム組成物及びそれを用いた伝動ベルトに関する。

背景技術

0002

ゴム樹脂セルロース微細繊維を含有させて強化する技術が知られている。このセルロース微細繊維による強化の効果を高めるためには、ゴムや樹脂におけるセルロース微細繊維の分散性を高める必要がある。特許文献1には、ゴムや樹脂におけるセルロース微細繊維の分散性を高めるため、天然セルロース繊維にN−オキシル化合物を作用させて得られたセルロース微細繊維と樹脂粒子とを含む樹脂改質用添加剤を用いることが開示されている。また、特許文献1には、セルロース微細繊維を第4級アンモニウム化合物により変性することが開示されている。

先行技術

0003

特開2013−14741号公報

発明が解決しようとする課題

0004

本発明は、ゴム組成物におけるセルロース微細繊維の分散性を高めることである。

課題を解決するための手段

0005

本発明は、架橋したゴム成分にセルロース微細繊維が分散したゴム組成物であって、前記セルロース微細繊維は、炭素数7以上の炭化水素基を含むアミン化合物で変性されている。

発明の効果

0006

本発明によれば、セルロース微細繊維が炭素数7以上の炭化水素基を含むアミン化合物で変性されていることにより、ゴム組成物におけるセルロース微細繊維の高い分散性を得ることができる。

図面の簡単な説明

0007

Vリブドベルトの斜視図である。
心線接着ゴム層との界面構造を示す断面図である。
補強布と接着ゴム層との界面構造を示す断面図である。
ローエッジVベルトの斜視図である。
ラップドVベルトの斜視図である。
平ベルトの斜視図である。
歯付ベルトの斜視図である。

0008

以下、実施形態について詳細に説明する。

0009

実施形態に係るゴム組成物は、架橋したゴム成分にセルロース微細繊維が分散している。そして、セルロース微細繊維は、炭素数7以上の炭化水素基を含むアミン化合物で変性されている。この実施形態に係るゴム組成物は、ゴム成分に、セルロース微細繊維を含む種々のゴム配合剤が配合されて混練された未架橋ゴム組成物を加熱及び加圧してゴム成分を架橋させたものである。

0010

実施形態に係るゴム組成物によれば、セルロース微細繊維が炭素数7以上の炭化水素基を含むアミン化合物で変性されていることにより、ゴム組成物におけるセルロース微細繊維の高い分散性を得ることができる。その結果、ゴム組成物において、セルロース微細繊維による補強効果が有効に発現することによる高強度化高硬度化、及び低発熱化、熱依存性の低減、並びにtanδの上昇抑制及び高弾性化を期待することができる。

0011

ここで、ゴム成分としては、例えば、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−プロピレンコポリマー(EPM)、エチレン−ブテンコポリマー(EDM)、エチレン−オクテンコポリマー(EOM)などのエチレン−α−オレフィンエラストマークロロプレンゴム(CR);クロロスルホン化ポリエチレンゴム(CSM);水素添加アクリロニトリルゴム(H−NBR)等が挙げられる。ゴム成分は、これらのうち1種又は2種以上をブレンドしたものを用いることが好ましい。ゴム成分は、非極性である場合にセルロース微細繊維の分散が困難であるものの、実施形態に係るゴム組成物では、ゴム成分が非極性であっても高い分散性を得ることができることから、エチレン−α−オレフィンエラストマーを用いることが好ましく、EPDMを用いることがより好ましい。

0012

セルロース微細繊維は、植物繊維を細かくほぐすことで得られる植物細胞壁骨格成分由来とする繊維材料である。セルロース微細繊維の原料植物としては、例えば、木、、稲(稲わら)、じゃがいも、サトウキビバガス)、水草海藻等が挙げられる。これらのうち木が好ましい。なお、本出願における「微細繊維」とは、繊維径が1.0μm以下の繊維を意味する。

0013

セルロース微細繊維は、炭素数7以上の炭化水素基を含むアミン化合物で変性されているが、具体的には、セルロース分子中に導入された酸性官能基が、炭素数7以上の炭化水素基を含むアミン化合物で中和されて酸性官能基のアニオンとアミン化合物カチオンとが結合して塩を形成している。

0014

酸性官能基としては、例えば、カルボキシル基リン酸基スルホン酸基が挙げられる。これらのうちカルボキシル基が好ましく、セルロース分子中のC6位の水酸基が選択的に酸化されたカルボキシル基が特に好ましい。なお、かかる選択的なカルボキシル基の導入はいわゆるTEMPO触媒酸化法により行うことができる。

0015

アミン化合物には、第1級アミン、第2級アミン、第3級アミン、及び第4級アンモニウム化合物がある。

0016

アミン化合物は炭化水素基を含み、それはアルキル基又はアリール基であり、そして、少なくとも1個の炭化水素基の炭素数が7以上である。炭素数7以上の炭化水素基の炭素数は、好ましくは8以上、より好ましくは10以上であり、また、好ましくは30以下、より好ましくは20以下である。

0017

炭素数7以上の炭化水素基としては、例えば、炭素数7以上の直鎖状のアルキル基、炭素数7以上の分岐状のアルキル基、炭素数7以上の環状のアルキル基、アリール基が挙げられる。

0018

炭素数7以上の直鎖状のアルキル基としては、例えば、ヘプチル基(C7)、オクチル基(C8)、ノニル基(C9)、デシル基(C10)、ウンデシル基(C11)、ドデシル基(C12)、トリデシル基(C13)、テトラデシル基(C14)、ペンタデシル基(C15)、ヘキサデシル基(C16)、ヘプタデシル基(C17)、オクタデシル基(C18)、ノナデシル基(C19)、イコシル基(C20)、ヘンイコシル基(C21)、ドコシル基(C22)、トリコシル基(C23)、テトラコシル基(C24)、ペンタコシル基(C25)、ヘキサコシル基(C26)、ヘプタコシル基(C27)、オクタコシル基(C28)、ノナコシル基(C29)、トリアコンチル基(C30)等が挙げられる。

0019

炭素数7以上の分岐状のアルキル基としては、例えば、イソヘプチル基(C7)、sec-ヘプチル基(C7)、tert-ヘプチル基(C7)、イソオクチル基(C8)、sec-オクチル基(C8)、tert-オクチル基(C8)、イソノニル基(C9)、sec-ノニル基(C9)、tert-ノニル基(C9)、イソデシル基(C10)、sec-デシル基(C10)、tert-デシル基(C10)等が挙げられる。

0020

炭素数7以上の環状のアルキル基としては、例えば、シクロへプチル基(C7)、シクロオクチル基(C8)等が挙げられる。アリール基としては、例えば、ベンジル基(C7)、トリル基(C7)等が挙げられる。

0021

アミン化合物に含まれる炭素数7以上の炭化水素基の数は、1個、2個、3個、及び4個のいずれでもよいが、好ましくは1個である。従って、例えば、第4級アンモニウム化合物の場合、炭素数7以上の炭化水素基を1個含み、且つ炭素数6以下の炭化水素基を3個含むことが好ましい。炭素数6以下の炭化水素基のアルキル基としては、例えば、メチル基(C1)、エチル基(C2)、プロピル基(C3)、イソプロピル基(C3)、ブチル基(C4)、イソブチル基(C4)、sec−ブチル基(C4)、tert−ブチル基(C4)、ペンチル基(C5)、イソペンチル基(C5)、ネオペンチル基(C5)、tert-ペンチル基(C5)、ヘキシル基(C6)、イソヘキシル基(C6)、sec-ヘキシル基(C6)、tert-ヘキシル基(C6)が挙げられる。これらのうちメチル基(C1)が好ましい。この場合、3個の炭素数6以下の炭化水素基の炭素数は同一であることが好ましく、3個の炭素数6以下の炭化水素基は同一であることがより好ましい。

0022

アミン化合物の炭化水素基の総炭素数は、好ましくは8以上、より好ましくは19以上であり、また、好ましくは40以下、より好ましくは28以下である。

0023

炭素数7以上の炭化水素基を含む第1級アミンとしては、例えば、ヘプチルアミンオクチルアミンデシルアミン、ドデシルアミンヘキサデシルアミンオクタデシルアミンなどの脂肪族第1級アミン;シクロヘプチルアミン、シクロオクチルアミンなどの脂環式第1級アミン、ベンジルアミンなどの芳香族第1級アミン化合物等が挙げられる。

0024

炭素数7以上の炭化水素基を含む第2級アミン及び第3級アミンとしても、例えば、脂肪族第2級アミン、脂肪族第3級アミン、脂環式第2級アミン、脂環式第3級アミン、芳香族第2級アミン、芳香族第3級アミンが挙げられる。

0025

炭素数7以上の炭化水素基を含む第4級アンモニウム化合物としては、例えば、ドデシルトリメチルアンモニウム化合物、テトラデシルトリメチルアンモニウム化合物、ヘキサデシルトリメチルアンモニウム化合物、オクタデシルトリメチルアンモニウム化合物、オレイルトリメチルアンモニウム化合物等が挙げられる。これらのうちテトラデシルトリメチルアンモニウム化合物が好ましい。

0026

アミン化合物は、これらの第1〜第3アミン及び第4級アンモニウム化合物のうちの1種又は2種以上を含んでいてもよい。

0027

実施形態に係るゴム組成物に含まれるセルロース微細繊維の繊維径の分布の下限は、好ましくは20nm以下、より好ましくは10nm以下である。上限は、好ましくは1μm以下、より好ましくは700nm以下、更に好ましくは500nm以下である。セルロース微細繊維の繊維径の分布範囲は、20nm〜1μmを含むことが好ましく、20〜700mmを含むことがより好ましく、20〜500nmを含むことが更に好ましい。セルロース微細繊維の平均繊維径は、好ましくは3nm以上であり、また、好ましくは200nm以下、より好ましくは100nm以下である。セルロース微細繊維の繊維径の分布は、表面ゴム層11aを形成するゴム組成物の試料凍結粉砕した後、その断面を透過型電子顕微鏡(TEM)で観察すると共に、50本のセルロース微細繊維を任意に選択して繊維径を測定し、その測定結果に基づいて求められる。また、セルロース微細繊維の平均繊維径は、その任意に選択した50本のセルロース微細繊維の繊維径の数平均として求められる。

0028

実施形態に係るゴム組成物におけるセルロース微細繊維の含有量は、ゴム成分100質量部に対して、好ましくは0.5質量部以上、より好ましくは1質量部以上、更に好ましくは5質量部以上であり、また、好ましくは30質量部以下、より好ましくは20質量部以下、更に好ましくは10質量部以下である。

0029

実施形態に係るゴム組成物は、ゴム配合剤としてシランカップリング剤を含有していてもよい。シランカップリング剤としては、例えば、2-(3,4-エポキシシクロヘキシルエチルトリメトキシシラン、3-グリシドキシプロピルトリメトキシシラン、3-グリシドキシプロピルトリエトキシシランなどのエポキシ系シランカップリング剤;3-アミノプロピルトリエトキシシラン、3-アミノプロピルトリメトキシシラン、N-(2-アミノエチル)-3-アミノプロピルトリメトキシシラン、N-(2-アミノエチル)-3-アミノプロピルメチルジメトキシシラン、3-(N-フェニル)アミノプロピルトリメトキシシランなどのアミノ系シランカップリング剤ビニルトリエトキシシランビニルトリメトキシシランビニルトリス(2-メトキシエトキシシラン、ビニルメチルジメトキシシランなどのビニル系シランカップリング剤;3-メタクリロキシプロピルトリエトキシシラン、3-メタクリロキシプロピルトリメトキシシランなどのメタクリル酸系シランカップリング剤;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トリエトキシシラン、3-オクタノイルチオ-1-プロピルトリエトキシシランなどのメルカプト及びサルファ系シランカップリング剤;3-ウレイドプロピルトリエトキシシランなどのウレイド系シランカップリング剤;3-イソシアネートプロピルトリエトキシシラン、3-イソシアネートプロピルトリメトキシシランなどのイソシアネート系シランカップリング剤等が挙げられる。シランカップリング剤は、これらのうちの1種又は2種以上を用いることが好ましい。実施形態に係るゴム組成物におけるシランカップリング剤の含有量は、ゴム成分100質量部に対して、好ましくは0.1質量部以上、より好ましくは0.5質量部以上、更に好ましくは1.0質量部以上であり、また、好ましくは20質量部以下、より好ましくは15質量部以下、更に好ましくは10質量部以下である。

0030

その他のゴム配合剤としては、補強材加工助剤加硫促進助剤共架橋剤加硫促進剤老化防止剤等が挙げられる。ゴム配合剤は、実施形態に係るゴム組成物が用いられる用途によって適宜選択されると共に、その配合量が設定される。

0031

実施形態に係るゴム組成物は、ゴム成分が硫黄を架橋剤として架橋していてもよく、また、有機化酸化物を架橋剤として架橋していてもよく、更に、それらの両方で架橋していてもよい。架橋剤の配合量は、有機過酸化物の場合、ゴム成分100質量部に対して例えば0.5〜8質量部であり、また、硫黄の場合、ゴム成分100質量部に対して例えば0.5〜4質量部である。

0032

実施形態に係るゴム組成物は、バンバリーミキサー等の混練機を用いた混練により製造することができる。このとき、炭素数7以上の炭化水素基を含むアミン化合物で変性されたセルロース微細繊維は非極性溶媒への分散性が高いことから、未架橋のゴム成分にセルロース微細繊維を分散させたマスターバッチとして、セルロース微細繊維を非極性溶媒に分散させた分散液と、それに相溶する溶媒に未架橋のゴム成分を溶解させた溶液とを混合した後、溶媒を除去して得られた固形物を用いてもよい。かかる非極性溶媒としては、例えば、ベンゼントルエンキシレンなどの芳香族炭化水素ヘキサンヘプタンオクタンペンタンなどの鎖式炭化水素シクロヘキサンなどの環式炭化水素等が挙げられる。非極性溶媒は、これらのうちの1種又は2種以上を混合したものを用いることが好ましい。未架橋のゴム成分を溶解させる溶媒は、分散液の非極性溶媒と同一であることが好ましい。また、シランカップリング剤を配合する場合には、この未架橋ゴム組成物の混練段階投入することが好ましい。

0033

実施形態に係るゴム組成物は、伝動ベルト、タイヤホース等のゴム製品に用いることができ、これらのうち特に伝動ベルトへの適用に好適である。

0034

図1は、実施形態に係るゴム組成物を用いたゴム製品の一例としてのVリブドベルトB(伝動ベルト)を示す。このVリブドベルトBは、例えば、自動車エンジンルーム内に設けられる補機駆動用ベルト伝動装置等に用いられるエンドレスのものである。VリブドベルトBは、例えば、ベルト長さが700〜3000mm、ベルト幅が10〜36mm、及びベルト厚さが4.0〜5.0mmである。

0035

VリブドベルトBは、ベルト内周側のプーリ接触部分を構成する圧縮ゴム層11とベルト外周側の接着ゴム層12との積層体で構成されたベルト本体10を備えている。ベルト本体10の接着ゴム層12の厚さ方向の中間部には、ベルト幅方向ピッチを有する螺旋を形成するように配された心線13が埋設されている。また、接着ゴム層12の表面、つまり、ベルト背面には、補強布14が貼設されている。圧縮ゴム層11の厚さは例えば1.0〜3.6mmであり、接着ゴム層12の厚さは例えば1.0〜2.5mmである。

0036

圧縮ゴム層11は、複数のVリブ15がベルト内周側に垂下するように設けられている。複数のVリブ15は、各々がベルト長さ方向に延びる断面略逆三角形突条に形成されていると共に、ベルト幅方向に並設されている。各Vリブ15は、例えば、リブ高さが2.0〜3.0mm、基端間の幅が1.0〜3.6mmである。Vリブ数は例えば3〜6個である(図1では6個)。接着ゴム層12は、断面横長矩形帯状に構成されている。

0037

圧縮ゴム層11及び接着ゴム層12のそれぞれは、ゴム成分に種々の配合剤が配合されて混練された未架橋ゴム組成物が加熱及び加圧されて架橋剤により架橋したゴム組成物で形成されている。そして、圧縮ゴム層11及び接着ゴム層12のうちの少なくとも一方を形成するゴム組成物を、実施形態に係るゴム組成物で構成することができる。このようにVリブドベルト10を構成する圧縮ゴム層11及び接着ゴム層12のうちの少なくとも一方を形成するゴム組成物を、実施形態に係るゴム組成物で構成することにより、セルロース微細繊維の分散性が高いことから、その優れた補強性能を得ることができる。

0038

心線13は、例えば、ポリエステル繊維(PET)、ポリエチレンナフタレート繊維(PEN)、アラミド繊維ビニロン繊維等の撚り糸で構成されている。心線13の直径は例えば0.5〜2.5mmであり、断面における相互に隣接する心線13中心間の寸法は例えば0.05〜0.20mmである。心線13は、ベルト本体10の接着ゴム層12に対する接着性を付与するために、成形加工前にRFL水溶液に浸漬された後に加熱されるRFL接着処理及びゴム糊に浸漬された後に乾燥されるゴム糊接着処理が施されている。これらの接着処理により心線13と接着ゴム層12との間には、図2に示すように、RFL水溶液による内側のRFL接着層16、及びゴム糊によるゴム組成物で形成された外側のゴム糊接着層17が介設されることとなるが、そのうちゴム糊接着層17を形成するゴム組成物を、実施形態に係るゴム組成物で構成することができる。このように心線13と接着ゴム層12との間のゴム糊接着層17を形成するゴム組成物を、実施形態に係るゴム組成物で構成することにより、セルロース微細繊維の分散性が高いことから、その高い補強性能に起因して高い接着性能を得ることができる。

0039

補強布14は、例えば、ポリエステル繊維(PET)、ナイロン繊維、綿などで形成された織布等で構成されている。補強布14の厚さは例えば0.4〜0.8mmである。補強布14は、ベルト本体10の接着ゴム層12に対する接着性を付与するために、成形加工前にRFL水溶液に浸漬された後に加熱されるRFL接着処理、薄い第1ゴム糊に浸漬された後に乾燥される第1ゴム糊接着処理、及び接着ゴム層12側となる表面に濃い第2ゴム糊がコーティングされた後に乾燥される第2ゴム糊接着処理が施されている。この接着処理により補強布14と接着ゴム層12との間には、図3に示すように、RFL水溶液によるRFL接着層18、第1ゴム糊によるゴム組成物で形成された第1ゴム糊接着層191、及び第2ゴム糊によるゴム組成物で形成された第2ゴム糊接着層192が介設されることとなるが、そのうち第1及び/又は第2ゴム糊接着層191,192を形成するゴム組成物を、実施形態に係るゴム組成物で構成することができる。このように補強布14と接着ゴム層12との間の第1及び/又は第2ゴム糊接着層191,192を形成するゴム組成物を、実施形態に係るゴム組成物で構成することにより、セルロース微細繊維の分散性が高いことから、その高い補強性能に起因して高い接着性能を得ることができる。

0040

実施形態に係るゴム組成物は、図1のVリブドベルトBのみならず、図4Aに示すローエッジVベルトB、図4Bに示すラップドVベルトB、図4Cに示す平ベルトB、及び図4Dに示す歯付ベルトBのベルト本体10を形成するゴム組成物、心線13とベルト本体10との間の接着層を形成するゴム組成物、補強布14とベルト本体10との間の接着層を形成するゴム組成物を構成することができ、それによりセルロース微細繊維による高い補強性能或いは高い接着性能を得ることができる。

0041

(セルロース微細繊維)
<繊維1>
−TEMPO触媒酸化
ソフトブリーチクラフトパルプを0.1Mの塩酸イオン交換水とで十分に洗浄した。その洗浄したパルプ固形分13質量%)400gを4000mlのイオン交換水と混合し、それに2,2,6,6−テトラメチルピペリジン−1−オキシルラジカル(TEMPO)0.78g及びNaBr5.0gを添加して1時間撹拌した。撹拌したパルプ混合液に2Mの次亜塩素酸ナトリウム水溶液125mlを加え、pHをモニタリングしながらpHが10.0を維持するように0.5Mの水酸化ナトリウム水溶液滴下し、pHの変動が無くなった時点で滴下を終了してそのまま1時間撹拌した。撹拌したパルプ混合液を濾過し、濾物をイオン交換水で十分に洗浄した。以上のTEMPO触媒酸化処理により、パルプに含まれるセルロース分子中のC6位の水酸基を選択的にカルボキシル基に酸化した。

0042

プロトン化
得られたTEMPO触媒酸化したパルプを4000mlのイオン交換水と混合して撹拌した。撹拌したパルプ混合液にpHをモニタリングしながらpHが2.0になるまで1Mの塩酸を滴下した。得られたパルプ混合液を濾過し、濾物をイオン交換水で十分に洗浄した。以上のプロトン化処理により、TEMPO触媒酸化により導入したカルボキシル基をプロトン化した。

0043

−アミン化合物変性−
得られたプロトン化したパルプを4000mlのイオン交換水と混合して撹拌した。撹拌したパルプ混合液にpHをモニタリングしながらpHが7.0になるまでヘキサデシルトリメチルアンモニウムヒドロキシド(直鎖状のヘキサデシル基(C16):1個、メチル基(C1):3個、総炭素数:19)の10質量%水溶液(東京化成工業社製)を滴下した。得られたパルプ混合液を濾過し、濾物をイオン交換水で十分に洗浄した後、100℃の温度雰囲気下で24時間乾燥させた。以上のアミン化合物変性処理により、TEMPO触媒酸化により導入し且つプロトン化処理によりプロトン化したカルボキシル基をヘキサデシルトリメチルアンモニウムヒドロキシドで中和して塩を形成し、つまり、第4級アンモニウム化合物のヘキサデシルトリメチルアンモニウムヒドロキシドにより変性した。

0044

解繊
乾燥させたパルプを、固形分濃度が1質量%となるようにトルエンに添加してビーズミルで分散させた後、ジェットミル常光社製)を用いて、得られた分散液に含まれるパルプを解繊させた。以上の解繊処理により、第4級アンモニウム化合物のヘキサデシルトリメチルアンモニウムヒドロキシドで変性されたセルロース微細繊維がトルエンに分散した分散液を調製した。この第4級アンモニウム化合物のヘキサデシルトリメチルアンモニウムヒドロキシドで変性されたセルロース微細繊維を繊維1とした。

0045

<繊維2>
ヘキサデシルトリメチルアンモニウムヒドロキシド水溶液の代わりにn-オクチルアミン(オクチル基(C8):1個、総炭素数:8)水溶液を用いたことを除いて繊維1の場合と同一の方法で、第1級アミンのn-オクチルアミンにより変性されたセルロース微細繊維がトルエンに分散した分散液を調製した。この第1級アミンのn-オクチルアミンにより変性されたセルロース微細繊維を繊維2とした。

0046

<繊維3>
ヘキサデシルトリメチルアンモニウムヒドロキシド水溶液の代わりにドデシルアミン(ドデシル基(C12):1個、総炭素数:12)水溶液を用いたことを除いて繊維1の場合と同一の方法で、第1級アミンのドデシルアミンにより変性されたセルロース微細繊維がトルエンに分散した分散液を調製した。この第1級アミンのドデシルアミンにより変性されたセルロース微細繊維を繊維3とした。

0047

<繊維4>
ヘキサデシルトリメチルアンモニウムヒドロキシド水溶液の代わりにヘキシルアミン(ヘキシル基(C6):1個、総炭素数:6)水溶液を用いたことを除いて繊維1の場合と同一の方法で、第1級アミンのヘキシルアミンにより変性されたセルロース微細繊維がトルエンに分散した分散液を調製した。この第1級アミンのヘキシルアミンにより変性されたセルロース微細繊維を繊維4とした。

0048

<繊維5>
ヘキサデシルトリメチルアンモニウムヒドロキシド水溶液の代わりにテトラブチルアンモニウムヒドロキシド(ブチル基(C4):4個、総炭素数:16)水溶液を用いたことを除いて繊維1の場合と同一の方法で、第4級アンモニウム化合物のテトラブチルアンモニウムヒドロキシドにより変性されたセルロース微細繊維がトルエンに分散した分散液を調製した。この第4級アンモニウム化合物のテトラブチルアンモニウムヒドロキシドにより変性されたセルロース微細繊維を繊維5とした。

0049

(ゴム組成物)
以下の実施例1〜4及び比較例1〜3のゴム組成物を作製した。それぞれの構成を表1にも示す。

0050

<実施例1>
繊維1の分散液とEPDM(JSR社製商品名:EP24)をトルエンに溶解させた10質量%溶液とを混合して24時間撹拌した後、トルエンを除去することによりEPDMに繊維1が分散したマスターバッチを調製した。

0051

そして、このマスターバッチを用い、ゴム成分のEPDM100質量部に対して、繊維1を20質量部及び有機化酸化物(日本油脂社製商品名:ペロキシモンF−40、純度40質量%)を5質量部(2質量部)それぞれ含有する未架橋ゴム組成物を調製し、これを加熱及び加圧することにより架橋させたゴム組成物を実施例とした。

0052

<実施例2及び3>
繊維1の分散液の代わりに繊維2及び3の分散液を用いたことを除いて実施例1と同様にして得たゴム組成物をそれぞれ実施例2及び3とした。

0053

<実施例4>
未架橋ゴム組成物の混練時に、シランカップリング剤(3-メタクリロキシプロピルトリメトキシシランZ-6030 東レ・ダウコーニング社製)をゴム成分100質量部に対して6質量部を添加したことを除いて実施例1と同様にして得たゴム組成物をそれぞれ実施例4とした。

0054

<比較例1及び2>
繊維1の分散液の代わりに繊維4及び5の分散液を用いたことを除いて実施例1と同様にして得たゴム組成物をそれぞれ比較例1及び2とした。

0055

<比較例3>
ゴム成分のEPDM100質量部に対して、FEFカーボンブラック(東海カーボン社製商品名:シーストSO)を50質量部及び有機化酸化物を5質量部(2質量部)それぞれ含有する未架橋ゴム組成物を調製し、これを加熱及び加圧することにより架橋させたゴム組成物を比較例3とした。

0056

0057

試験評価方法)
<トルエン分散性>
実施例1〜4及び比較例1〜2で用いた繊維1〜5の分散液における繊維の分散性について、繊維が均一に分散して液が透明なものを評価A及び浮遊物が認められて液が不透明なものを評価Bとした。

0058

ゴム硬度
実施例1〜4及び比較例1〜3のそれぞれのゴム組成物について、JIS K6253に基づいてタイプAデュロメータで硬さHAを測定した。

0059

引張特性
実施例1〜4及び比較例1〜3のそれぞれのゴム組成物について、JIS K6251に基づいて引張試験を行い、引張強さTB及び切断時伸びEBを測定した。

0060

粘弾性特性>
実施例1〜4及び比較例1〜3のそれぞれのゴム組成物について、JIS K6394に基づいて粘弾性試験を行い、貯蔵縦弾性係数E’及び損失係数tanδを測定した。

0061

具体的には、粘弾性試験機レオロジー社製 FTレオスペクトラー)を用い、試験片の形状を長さ50mm、幅5mm、及び厚さ1mmの短冊状とし、試験条件を温度25℃、動歪1.0%、及び周波数10Hzとした。

0062

(試験評価結果)
試験結果を表1に示す。

0063

表1によれば、炭素数8、12、又は16の炭化水素基を含むアミン化合物で変性されたセルロース微細繊維を含む実施例1〜4は、セルロース微細繊維のトルエンへの分散性が優れるのに対し、炭素数4又は6の炭化水素基を含むアミン化合物で変性されたセルロース微細繊維を含む比較例1及び2は、セルロース微細繊維のトルエンへの分散性が劣ることが分かる。特に、炭素数8のオクチル基を含む第1級アミンで変性されたセルロース微細繊維を用いている実施例2と、炭素数6のヘキシル基を含む第1級アミンで変性されたセルロース微細繊維を用いている比較例1との分散性の相違は注目に値する。

0064

実施例1〜4と比較例1及び2とを比較すると、実施例1〜4は比較例1及び2よりも、硬度HA、引張強さTB、切断時伸びEB、及び貯蔵縦弾性係数E’のいずれも高く、また、損失係数tanδが小さいことが分かる。これは、実施例1〜4では、セルロース微細繊維が炭素数8、12、又は16の炭化水素基を含むアミン化合物で変性されているためにEPDM内における分散性が高く、その結果、セルロース微細繊維による補強効果が有効に発現したためであると考えられる。

0065

実施例1〜4と比較例3とを比較すると、実施例1〜4は比較例3よりも、硬度HA、引張強さTB、切断時伸びEB、及び貯蔵縦弾性係数E’のいずれも高く、また、損失係数tanδが小さいことが分かる。これは、セルロース微細繊維による補強効果は、相対的に少ない配合量でも、カーボンブラックによる補強効果よりも高いことを示すものであると考えられる。

0066

実施例1と実施例4とを比較すると、実施例4は実施例1よりも引張強さTB及び切断時伸びEBが高いことが分かる。これは、シランカップリング剤の添加によりセルロース微細繊維による補強効果が高められたためであると考えられる。なお、硬度HA、貯蔵縦弾性係数E’、及び損失係数tanδについては、実施例1と実施例4とでは大きな相違は認められない。

実施例

0067

比較例1及び2と比較例3とについて、硬度HA、引張強さTB、切断時伸びEB、及び貯蔵縦弾性係数E’を比較すると、比較例2及び3の切断時伸びEBが同一である点を除いて、比較例1及び2は比較例3よりもいずれも低いことが分かる。実施例1〜4の結果を考慮すれば、これは、比較例1及び2では、炭素数6の炭化水素基を含む第1級アミンで変性されたセルロース微細繊維や炭素数4の炭化水素基を4個含む第4級アンモニウム化合物で変性されたセルロース微細繊維はEPDM内における分散性が低いためであると考えられる。

0068

本発明は、ゴム組成物及びそれを用いた伝動ベルトに関する。

0069

BVリブドベルト,ローエッジVベルト,ラップドVベルト,平ベルト,歯付ベルト
10ベルト本体
11圧縮ゴム層
12接着ゴム層
13心線
14補強布
15 Vリブ
16 RFL接着層
17ゴム糊接着層
18 RFL接着層
191 第1ゴム糊接着層
192 第2ゴム糊接着層

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