JP6407023B2 - 可逆的電気的挙動性のあるエポキシ化天然ゴム系混合物 - Google Patents
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Description
本発明は、弾性センサーの製造又は応用についてのエポキシ化天然ゴム(ENR)系加硫混合物及びその製造方法に関する。
エラストマーの物理的挙動を変化させるために、種々のタイプの充填剤が通常は使用され、それらはエラストマーの母材に単純に導入される。充填されたエラストマーは、静的係数及び動的係数、強度、磨耗抵抗並びに導電率の変化が通常は期待される。
本発明の1つの態様は、エポキシ化天然ゴム[ENR]、導電性充填剤及び加硫剤を含む、弾性センサーの製造又は応用に関するエポキシ化天然ゴム[ENR]系加硫混合物を提供することである。
(a) ENRを内部機械的混合装置に加えるステップと、
(b) 内部機械的混合装置を使用することによって、ENRを導電性充填剤と混合して、マスターバッチを製造するステップと、
(c) ENR、導電性充填剤、分散剤(加える場合)、処理ワックス(加える場合)、酸化防止剤(加える場合)及び加硫活性剤(加える場合)を含む、マスターバッチを内部機械的混合装置から排出するステップと、
(d) オープン圧延装置を使用することによって、マスターバッチを加硫剤と混合して、混合物を製造するステップと、
(e) オープン圧延装置から混合物を排出するステップと、
(f) 加熱又はレンジ加熱することによる混合物の加硫ステップ、を有する。
(a) ENRをオープン圧延装置に加えるステップと、
(b) オープン圧延装置を使用することにより、ENRを導電性充填剤と混合して、マスターバッチを製造するステップと、
(c) オープン圧延装置を使用することにより、マスターバッチを加硫剤と混合して、混合物を製造するステップと、
(d) オープン圧延装置から混合物を排出するステップと、
(e) 加熱又はレンジ加熱することによる混合物の加硫ステップ、を有する。
定義
1.加硫:本明細書において、ゴムにおけるポリマー鎖の架橋結合のプロセスを意味する。
2.加硫剤:本明細書において、ゴムにおけるポリマー鎖の架橋結合反応を作るためにゴムに加えられる任意の化学物質(例えば、硫黄及び過酸化物)を意味する。
3.加硫促進剤:本明細書において、加硫反応を促進するために触媒としてゴムに加えられる任意の化学物質を意味する。
4.加硫活性剤:本明細書において、加硫反応を活性化するために触媒としてゴムに加えられる任意の化学物質を意味する。
5.加硫補助剤:本明細書において、ポリマー鎖架橋結合の効率とレベルを向上させるために触媒としてゴムに加えられる任意の化学物質を意味する。
6.加硫系:本明細書において、加硫剤、加硫促進剤、加硫活性剤及び加硫補助剤を含む系を意味する。
可逆的電気的挙動性がある硫黄-加硫エポキシ化天然ゴム[ENR]系混合物の配合組成
様々な組成の導電性充填剤を含む硫黄-加硫ENR系混合物が、重要な物理特性及び導電率の振る舞いを調べるために製造される。加硫ENR系混合物を製造するための配合組成の選択例を表1に示す。
内部機械的混合方法を使用することによる、エポキシ化天然ゴム[ENR]系混合物を含む硫黄-加硫系の製造
混合ステップの第1ステージでは、図3で説明されるように、(実施例1の表1に示された配合組成による)種々の比率[p.p.h.r.で]の導電性充填剤を含むENR系マスターバッチが、内部機械的混合方法を使用することにより製造される。充填率0.70(内部混合装置の混合室の合計自由体積に基づく)にて、全ての混合を行う。ENR-Printex XE2B混合物では、各混合ステップの開始温度は70℃である。ENR-PAni.DBSA混合物では、各混合ステップの開始温度は120℃である。両方のタイプの混合物において、ローター速度は分速100回転である。各混合ステップのステージを表2に示す。
可逆的導電性を有する硫黄-加硫エポキシ化天然ゴム[ENR]系混合物の製造
ENR系混合物を含む硫黄-加硫系の各々が、実施例1と実施例2に従って製造される。ENR系混合物を含む硫黄-加硫系の各々を、適切な量(目的とするテストのタイプによって変化する)で切断して型(また、型の寸法は、目的とするテストのタイプによって変動する)に供給する。加熱温度150℃、圧力60psi、そして各混合物のTc90(硬化レベルが少なくとも90%になる硬化時間)に基づく継続時間(Monsantoのムービングダイレオメータ(moving die-rheometer)により測定)での電気加熱プレス機を用いて、ENR系混合物を含む硫黄-加硫系と共に型を加硫のために送る。内部機械的混合方法を使用することにより製造される混合物のTc90値を表3に報告する。
硫黄-加硫エポキシ化天然ゴム[ENR]系混合物の電気的物理的特性
実施例1-3により製造される硫黄-加硫ENR系混合物の、引っ張っていない試験片は、最大10-1S/cmの桁数の導電率(Keithley 6157A電気メーターと共に2-プローブ技術を使用することによって測定される体積抵抗に基づいて計算)を示した(表4参照)。
Claims (26)
- エポキシ化天然ゴム[ENR]と、
ポリアニリンドデシルベンゼンスルホン酸と、
加硫剤と、を含む、
弾性センサーの製造と応用に関するエポキシ化天然ゴム[ENR]系加硫混合物であって、
前記混合物の組成の範囲は、
前記ENRが50.0から99.0p.p.h.r.であり、
前記ポリアニリンドデシルベンゼンスルホン酸が1.0から50.0p.p.h.r.であり、
最大純度が100.0wt%の前記加硫剤が0.1から10.0p.p.h.r.であり、
前記混合物は、最大純度が100.0wt%の酸化防止剤を0から20.0p.p.h.r.を含み、
前記混合物は、最大10-1 S/cmの桁数の導電率を示す、
弾性センサーの製造と応用に関するエポキシ化天然ゴム[ENR]系加硫混合物。 - 前記混合物は、
最大純度が100.0wt%の加硫促進剤を0から10.0p.p.h.r.と、
最大純度が100.0wt%の加硫活性剤を0から12.5p.p.h.r.と、
最大純度が100.0wt%の加硫補助剤を0から20.0p.p.h.r.と、
処理ワックスを0から20.0p.p.h.r.と、
分散剤を0から100.0p.p.h.r.と、
最大純度が100.0wt%の着色剤を0から35.0p.p.h.r.と、を選択的に含む、請求項1に記載のENR系混合物。 - 前記混合物は、ENR系混合物の加硫工程を促進し、活性化し、増進するために、
加硫促進剤と、
加硫活性剤と、
加硫補助剤と、を選択的に含む、請求項1又は2に記載のENR系混合物。 - 前記混合物は、ENR系混合物の元の色彩レベルを調整するために、着色剤を更に含む、請求項1か又は2に記載のENR系混合物。
- 前記着色剤は、固体若しくは液体又はこれら任意の組み合わせの状態を含む、請求項4に記載のENR系混合物。
- 前記加硫剤は、硫黄又は過酸化物から選択される、請求項1に記載のENR系混合物。
- 前記ENRは、エポキシド含有量が最大75.0モル%の任意の固体グレードを更に含む、請求項1に記載のENR系混合物。
- 前記酸化防止剤は、染色グレード若しくは非染色グレード又はこれら任意の組み合わせから選択される、請求項1又は2に記載のENR系混合物。
- 前記加硫活性剤は、金属酸化物とステアリン酸の組み合わせ又は直接的な形態であるステアリン酸金属塩から選択される、請求項2に記載のENR系混合物。
- 前記加硫促進剤は、グアニジン、スルホンアミド、チアゾール、チウラム、ジチオカルバマート若しくはキサンテート又はこれら任意の組み合わせのタイプから選択される、請求項2に記載のENR系混合物。
- 前記加硫補助剤は、ジマレイミド、トリメタクリレート若しくはイソシアネート又はこれら任意の組み合わせで構成される群から選択される、請求項2に記載のENR系混合物。
- 前記処理ワックスは、天然ワックス若しくは合成ワックス又はこれら任意の組み合わせのタイプから選択される、請求項2に記載のENR系混合物。
- 前記分散剤は、最大90.0重量%の酸化亜鉛と、最大50.0重量%のドーパント(例:スルホン酸)との予混合物を含む、請求項2に記載のENR系混合物。
- 前記分散剤の予混合物は、任意のタイプの機械的混合装置を使用することによって製造される、請求項2に記載のENR系混合物。
- 前記分散剤の予混合物は、最大300℃の温度で加熱することによって製造される、請求項2に記載のENR系混合物。
- 前記混合物は、最大28.0Mpaの引っ張り強度、最大800.0%の破断点伸び率、最大95.0のショアAに相当する硬度、最大60.0%の圧縮永久歪み率、最大55.0%のダンロップ反発弾性率を示す、請求項1に記載のENR系混合物。
- (a) 前記ENRを内部機械的混合装置に加えるステップと、
(b) 前記内部機械的混合装置を使用することにより、前記ENRを前記ポリアニリンドデシルベンゼンスルホン酸及び酸化防止剤と混合して前記マスターバッチを製造するステップと、
(c) 前記内部機械的混合装置から前記マスターバッチを排出するステップと、
(d) オープン圧延装置を使用することにより、前記マスターバッチを前記加硫剤と混合して前記混合物を製造するステップと、
(e) 前記オープン圧延装置から前記混合物を排出するステップと、
(f) 加熱又はレンジ加熱によって、前記混合物を加硫するステップと、を有する、請求項1又は2に記載のENR系混合物の製造方法。 - 前記ステップ(b)は、加硫活性剤、分散剤若しくは処理ワックス又はこれら任意の組み合わせを加えるステップを更に有する、請求項17に記載の方法。
- 前記ステップ(d)は、加硫促進剤、加硫補助剤若しくは着色剤又はこれら任意の組み合わせを加えるステップを更に有する請求項17に記載の方法。
- (a) 前記ENRをオープン圧延装置に加えるステップと、
(b) 前記オープン圧延装置を使用することにより、前記ENRを前記ポリアニリンドデシルベンゼンスルホン酸及び酸化防止剤と混合して前記マスターバッチを製造するステップと、
(c) 前記オープン圧延装置を使用することにより、前記マスターバッチを前記加硫剤と混合して前記混合物を製造するステップと、
(d) 前記オープン圧延装置から前記混合物を排出するステップと、
(e) 加熱又はレンジ加熱によって、前記混合物を加硫するステップと、を有する、請求項1又は2に記載するENR系混合物の製造方法。 - 前記ステップ(b)は、加硫活性剤、分散剤若しくは処理ワックス又はこれら任意の組み合わせを加えるステップを更に有する、請求項20に記載の方法。
- 前記ステップ(c)は、加硫促進剤、加硫補助剤若しくは着色剤又はこれら任意の組み合わせを加えるステップを更に有する、請求項20に記載の方法。
- 全てのENR系混合物の加硫工程は、300.0℃までの温度範囲で加熱又はレンジ加熱することによって行われる、請求項17又は20に記載の方法。
- 前記ENR系混合物は、弾性センサーの製造に応用でき、
前記弾性センサーは、引っ張り歪み工程による物理的寸法の変化が導電率の変化に対応する、請求項1に記載のENR系混合物。 - 前記弾性センサーの導電率の変化は、導電率の増加又は減少である、請求項24に記載のENR系混合物。
- 前記物理的寸法の変化は、センサーの幅、長さ若しくは厚さ又はこれら任意の組み合わせを含む、請求項24に記載のENR系混合物。
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