JP7348941B2 - ディップ成形用ラテックス組成物由来の層を含むディップ成形品 - Google Patents
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Description
(1)ディップ成形用ラテックス組成物由来の層を含むディップ成形品であって、
前記ディップ成形用ラテックス組成物が、カルボン酸変性ニトリル系共重合体ラテックスを含み、
前記カルボン酸変性ニトリル系共重合体ラテックスが、カルボン酸変性ニトリル系共重合体を含み、
前記ディップ成形品が、650%より大きい伸び率を有し、かつ、下記数式1及び数式2
を具備する、ディップ成形品、
上記カルボン酸変性ニトリル系共重合体が、前記カルボン酸変性ニトリル系共重合体の乾燥重量に対して、エチレン性不飽和ニトリル系単量体由来の単位18~28重量%、共役ジエン系単量体由来の単位67.5~79.5重量%及びエチレン性不飽和酸単量体由来の単位2.5~4.5重量%を含む
上記(1)記載のディップ成形品、
前記カルボン酸変性ニトリル系共重合体ラテックスが、カルボン酸変性ニトリル系共重合体を含み、
前記カルボン酸変性ニトリル系共重合体は、前記カルボン酸変性ニトリル系共重合体の全含有量に対して共役ジエン系単量体由来の単位67.5~79.5重量%、エチレン性不飽和ニトリル系単量体由来の単位18~28重量%及びエチレン性不飽和酸単量体由来の単位2.5~4.5重量%を含み、
前記カルボン酸変性ニトリル系共重合体ラテックスが、下記数式3及び数式4を満たし、
前記エポキシ架橋剤は1分子中に3個以上のグリシジル基と脂環族、脂肪族または芳香族の母骨格を有し、平均エポキシ基数が2.25を超え、MIBK/水分配率が50%以上であって、
前記エポキシ架橋剤の量は、前記カルボン酸変性ニトリル系共重合体100重量部に対して0.1~1.6重量部であり、
前記アルミニウム架橋剤はヒドロキシ酸アルミニウムであり、前記アルミニウム架橋剤の量は、前記カルボン酸変性ニトリル系共重合体100重量部に対して0.1~0.8重量部であり、
前記エポキシ架橋剤と前記アルミニウム架橋剤の投入量の和が、前記カルボン酸変性ニトリル系共重合体100重量部に対して0.2~1.6重量部であり、
pH調整剤でpH9.0~10.5に調整された
ディップ成形用ラテックス組成物、
(i)上記(9)のディップ成形用ラテックス組成物を調製し、攪拌するマチュレーション工程
(ii)成形型をディップ成形用ラテックス組成物に浸漬するディッピング工程
(iii)成形型上に形成された膜をゲル化するゲリング工程
(iv)成形型上に形成された膜から不純物を除去するリーチング工程
(v)端部に巻きを作るビーディング工程
(vi)高温で加熱及び乾燥し、最終的に架橋を完成させ、成形品としての硬化フィルムにするキュアリング工程を含む、
ディップ成形品の製造方法、
上記(2)に記載のカルボン酸変性ニトリル系共重合体ラテックスと、
エポキシ架橋剤と、
アルミニウム架橋剤とを少なくとも含有するディップ成形用ラテックス組成物
である。
本発明の実施形態による成形品は、XNBRにおいては、今まで実施不可能と思われる天然ゴムに似たゴム弾性を持っている。すなわち、際立った応力保持率、柔らかさ、伸びを持っている。また同時に手袋が必要とする引張強度や疲労耐久性も備えている。
本発明におけるラテックス、エポキシ架橋剤、アルミニウム架橋剤およびそれらの組合せによる作用効果につき説明する。
本発明におけるカルボン酸変性ニトリル系共重合体ラテックス内のカルボン酸変性ニトリル系共重合体は、共役ジエン系単量体由来の単位、エチレン性不飽和ニトリル系単量体由来の単位およびエチレン性不飽和酸単量体由来の単位を含むことができる。
前記カルボン酸変性ニトリル系共重合体は、共重合体の乾燥重量に対して、エチレン性不飽和ニトリル系単量体由来の単位18~28重量%、共役ジエン系単量体由来の単位67.5~79.5重量%及びエチレン性不飽和酸単量体由来の単位2.5~4.5重量%を含み、かつ、
前記カルボン酸変性ニトリル系共重合体ラテックスは、下記数式3及び数式4
を具備する、カルボン酸変性ニトリル系共重合体ラテックスである。
本発明の一実施形態によると、前記共役ジエン系単量体由来の単位を形成する共役ジエン系単量体は、1,3‐ブタジエン、2,3‐ジメチル‐1,3‐ブタジエン、2‐エチル‐1,3‐ブタジエン、1,3‐ペンタジエンおよびイソプレンからなる群から選択される1種以上であってもよい。具体的な例として、前記共役ジエン系単量体は、1,3‐ブタジエンまたはイソプレンであってもよい。
本発明の一実施形態によると、前記エチレン性不飽和ニトリル系単量体由来の単位を形成するエチレン性不飽和ニトリル系単量体は、アクリロニトリル、メタクリロニトリル、フマロニトリル、α‐クロロニトリルおよびα‐シアノエチルアクリロニトリルからなる群から選択される1種以上であってもよい。具体的な例として、前記エチレン性不飽和ニトリル系単量体は、アクリロニトリルまたはメタクリロニトリルであってもよく、より具体的な例として、アクリロニトリルであってもよい。
また、本発明の一実施形態によると、前記エチレン性不飽和酸単量体由来の単位を形成するエチレン性不飽和酸単量体は、カルボキシル基、スルホン酸基、酸無水物基のような酸性基を含有するエチレン性不飽和単量体であってもよい。具体的な例として、前記エチレン性不飽和酸単量体は、アクリル酸、メタクリル酸、イタコン酸、マレイン酸およびフマル酸などのエチレン性不飽和酸単量体;無水マレイン酸および無水シトラコン酸などのポリカルボン酸無水物;スチレンスルホン酸のようなエチレン性不飽和スルホン酸単量体;フマル酸モノブチル、マレイン酸モノブチルおよびマレイン酸モノ‐2‐ヒドロキシプロピルなどのエチレン性不飽和ポリカルボン酸部分エステル(partial ester)単量体からなる群から選択される1種以上であってもよい。より具体的な例として、前記エチレン性不飽和酸単量体は、アクリル酸、メタクリル酸、イタコン酸、マレイン酸およびフマル酸からなる群から選択される1種以上であってもよく、より具体的な例として、メタクリル酸であってもよい。
前記カルボン酸変性ニトリル系共重合体は、エチレン性不飽和単量体を任意に更に含んでもよい。
本発明においては、前記カルボン酸変性ニトリル系共重合体ラテックスは共重合体の単量体の組成だけでなく、以下で例示する製造方法の工程的な要素を制御することによって、今までにないラテックスの特徴を付与することができる。
前記活性化剤の投入量は重合工程で投入される全単量体含有量100重量部に対して、0重量部~1重量部であり、この範囲内で、重合速度を適正水準に維持することができる。
前記数式4中、CV0は、上記のとおりであり、前記CVDは、デスウェリング(Deswelling)した状態のカルボン酸変性ニトリル系共重合体ラテックスの毛細管粘度を示す。
前記数式4に関して、CV0は数式3において述べた通りである。また、CVDはデスウェリングした状態のカルボン酸変性ニトリル系共重合体ラテックスの毛細管粘度を示す。
本発明におけるエポキシ架橋剤は、例えば、1分子中に3個以上のグリシジル基と脂環族、脂肪族または芳香族の母骨格を有し、平均エポキシ基数が2.25を超え、MIBK/水分配率が50%以上のものである。
このことは、エポキシ架橋剤はラテックス粒子内の埋没カルボン酸と共有結合することによって粒子内の架橋密度を高め、できたフィルムの応力保持率を高める可能性を持っている。このためには、本発明のラテックス粒子のように、適度に絡み合いが多くほどけにくい構造を持ち、粒子内でエポキシ架橋剤と結合する埋没カルボン酸があることが前提となる。
本発明で用いるアルミニウム架橋剤はヒドロキシ酸アルミニウムが好ましい。ヒドロキシ酸アルミニウムとしてはグリコール酸アルミニウム、乳酸アルミニウム、クエン酸アルミニウム、酒石酸アルミニウム、リンゴ酸アルミニウム、グルコン酸アルミニウムが挙げられる。中でも分子量が小さく、リーチング工程で水に溶出し、手袋に残り難いことから乳酸アルミニウムが好ましい。
前記ヒドロキシ酸アルミニウムのアルミニウムイオンとヒドロキシ酸イオンとのモル比が前述の範囲であれば、アルミニウムに結合したヒドロキシ酸が存在しうる。また、カルボン酸変性ニトリル系共重合体の一部のカルボキシル基は、カルボン酸変性ニトリル系共重合体ラテックス粒子表面においては、カルボキシラート基として存在しており、これとヒドロキシ酸アルミニウムのヒドロキシ酸イオンが交換反応し、ゴム分子鎖に結合したアルミニウム架橋剤を形成させることができる。(下記化学式1参照)
ヒドロキシ酸アルミニウムのアルミニウムイオンとヒドロキシ酸イオンとのモル比が前述の範囲であれば、前記アルミニウム架橋剤には水酸化物イオンが含まれる。そのため、以下で説明する反応機構でも架橋構造を形成することができる。アルミニウム架橋剤を添加したディップ成形用ラテックス組成物は、ディップ成形法により成膜される。この成形物はリーチング工程で水洗することにより、フィルム中の水溶性の不純物が溶出させると同時に、水酸化金属化合物またはアンモニア化合物も溶出しXNBRのカルボキシラート基をカルボキシル基に変化させる。その後のキュアリング工程で、成形物は架橋炉内で加熱、乾燥される。このキュアリング工程時にXNBRのカルボキシル基が、アルミニウム架橋剤の水酸化物イオンと脱水反応を起こし、XNBRのカルボキシル基とアルミニウムが結合するため、架橋構造が形成される。この反応を化学式2に示す。
これまで、本発明におけるラテックス、エポキシ架橋剤、アルミニウム架橋剤それぞれについて説明した。
このようにして求めたk1、k2、k3値を下記数式8のようにそれぞれ試験片の厚さで割って、最終k1’、k2’、k3’値を求めることができる。
本発明のディップ成形用ラテックス組成物は、上述のカルボン酸変性ニトリル系共重合体ラテックス、エポキシ架橋剤、アルミニウム架橋剤と、水と、pH調整剤とを少なくとも含む水分散体である。このディップ成形用ラテックス組成物は、ディップ成形してなる手袋などの成形品を作るための原料となる。
本発明の成形品は、(i)本発明のディップ成形用ラテックス組成物を調製し、攪拌するマチュレーション工程
(ii)成形型をディップ成形用ラテックス組成物に浸漬するディッピング工程
(iii)成形型上に形成された膜をゲル化するゲリング工程
(iv)成形型上に形成された膜から不純物を除去するリーチング工程
(v)端部に巻きを作るビーディング工程
(vi)高温で加熱及び乾燥し、最終的に架橋を完成させ、成形品としての硬化フィルムにするキュアリング工程を含む、以下の製造方法により好ましく製造することができる。
以下、成形品として手袋を例に、工程ごとに詳細を説明する。
手袋成形型に凝固剤を付着させる工程である。
モールド又はフォーマ(手袋成形型)を、凝固剤及びゲル化剤としてCa2+イオンを例えば5~40重量%、好ましくは8~35重量%含む凝固剤溶液中に浸す。ここで、モールド又はフォーマの表面に凝固剤等を付着させる時間は適宜定められ、通常、10~20秒間程度である。凝固剤としては、カルシウムの硝酸塩又は塩化物が用いてもよい。エラストマーを析出させる効果を有する他の無機塩を用いてもよい。中でも、硝酸カルシウムを用いることが好ましい。この凝固剤は、通常、5~40重量%含む水溶液として使用される。
本発明のディップ成形用ラテックス組成物を調製し、攪拌する工程である。
本発明のように、エポキシ架橋剤とアルミニウム架橋剤を用いるときは、従来の硫黄加硫のときのように、熟成のための前架橋工程の意味はない。
このため、pHを維持しながら最低でも3日、好ましくは5日程度エポキシ架橋剤を失活させず、アルミニウム架橋剤を安定させておくことが重要である。
手袋成形型をディップ成形用ラテックス組成物に浸漬する工程である。
前記マチュレーション工程で、攪拌した本発明の実施形態にかかるディップ成形用ラテックス組成物(ディップ液)をディップ槽に流し入れ、このディップ槽中に上記凝固剤付着工程で凝固剤を付着、乾燥した後のモールド又はフォーマを通常、10~40秒間、25~35℃の温度条件下で浸漬する工程である。
手袋成形型上に形成された膜をゲル化する工程である。
これは、リーチング工程の時に、膜が変形しないように、膜を一定程度ゲル化させておくための工程で、通常、製造工程では40℃~120℃で1分30秒~4分程度の条件で行われる。長いほうはダブルディッピングの場合である。ゲリングオーブンで加熱している場合もある。
手袋成形型上に形成された膜から不純物を除去する工程である。
膜の表面に析出したカルシウム等の後のキュアリングに支障となる余剰な薬剤や不純物を水洗除去する工程である。通常は、フォーマを30~70℃の温水に1~4分程度くぐらせている。
手袋の袖口部分に巻きを作る工程である。
キュアリング工程は、高温で加熱及び乾燥し、最終的に架橋を完成させ、手袋としての硬化フィルムにする工程である。
手袋の製造方法について、上記ではいわゆるシングルディッピングの説明を行った。これに対し、ディッピング工程とゲリング工程を2回以上行うことがあり、これを通常ダブルディッピングという。
本発明のXNBR手袋は、架橋剤で架橋した後でも、従来のXNBR手袋にない柔らかさと伸び(Softness)と高い応力保持率(Elasticity)を高いレベルで両立させた手袋である。
実施例1
<カルボン酸変性ニトリル系共重合体ラテックスの製造>
以下、重量%は、カルボン酸変性ニトリル系共重合体の主鎖を形成するために投入される全単量体含有量に対して記載したものであり、重量部は、投入される全単量体100重量部に対して記載したものである。
重合転化率が40%の時の反応圧力が2.68kgf/cm2で、重合転化率が60%の時の反応圧力が3.55kgf/cm2、重合転化率が90%の時の反応圧力を1.25kgf/cm2に調節した。
重合転化率が94%に至ると、重合を停止させた。その後、脱臭工程により未反応物を除去し、アンモニア水、酸化防止剤、消泡剤を添加して、カルボン酸変性ニトリル系共重合体ラテックスを取得した。
前記取得したカルボン酸変性ニトリル系共重合体ラテックス100重量部(固形分基準)に、トリメチロールプロパンポリグリシジルエーテル(エポキシ架橋剤、ナガセケムテックス社製デナコールEx-321、 エポキシ当量140g/当量、平均エポキシ基数2.7、MIBK/水分配率87%)0.5重量部をジエチレングリコール0.5重量部と予め混合し添加した。更に、塩基性乳酸アルミニウム(アルミニウム架橋剤、多木化学社製M-160L、組成式としてAl5(OH)11(CH3CH(OH)COO)4で表される塩基性乳酸アルミニウムをベースとした有機酸アルミニウム塩およびその変性物)のpHを8.5に調整した後に、酸化アルミニウム換算で0.3重量部を添加した。そこに、酸化チタン1重量部と水酸化カリウム溶液および二次蒸留水を加え、固形分濃度22重量%及びpH9.8-10のディップ成形用ラテックス組成物を取得した。
20重量%のカルシウムナイトレート、79.5重量%の水、0.5重量%の湿潤剤(Huntsman Corporation、Teric 320)を混合して20%凝固剤溶液を製造し、この溶液に手形状のセラミックモールドを10秒間浸漬し、取り出してから100℃で3分間乾燥して凝固剤を手形状のモールドに塗布した。
攪拌機が取り付けられた重合反応器にアクリロニトリル27重量%およびメタクリル酸3.5重量%を投入した後、撹拌を始めて混合し、t-ドデシルメルカプタン0.5重量部、ナトリウムドデシルベンゼンスルホネート3.0重量部、水120重量部を投入した後、1,3‐ブタジエン69.5重量%を投入し、2.5kgf/cm2の圧力、37℃の温度で重合開始剤である過硫酸カリウム0.24重量部を投入して乳化重合を開始した。
重合転化率が40%の時の反応圧力が2.70kgf/cm2で、重合転化率が60%の時の反応圧力が3.58kgf/cm2、重合転化率が90%の時の反応圧力を1.27kgf/cm2に調節した。
攪拌機が取り付けられた重合反応器にアクリロニトリル18重量%およびメタクリル酸4.5重量%を投入した後、撹拌を始めて混合しt-ドデシルメルカプタン0.3重量部、ナトリウムドデシルベンゼンスルホネート3.0重量部、水130重量部を投入した後、1,3‐ブタジエン77.5重量%を投入し、2.7kgf/cm2の圧力、40℃の温度で重合開始剤である過硫酸カリウム0.25重量部を投入して乳化重合を開始した。
重合転化率が40%の時の反応圧力が2.92kgf/cm2で、重合転化率が60%の 時の反応圧力が4.27kgf/cm2、重合転化率が90%の時の反応圧力を1.76kgf/cm2に調節した。
攪拌機が取り付けられた重合反応器にアクリロニトリル28重量%およびメタクリル酸2.5重量%を投入した後、撹拌を始めて混合しt-ドデシルメルカプタン0.8重量部、ナトリウムドデシルベンゼンスルホネート3.0重量部、水110重量部を投入した後、1,3‐ブタジエン69.5重量%を投入し、2.2kgf/cm2の圧力、37℃の温度で重合開始剤である過硫酸カリウム0.35重量部を投入して乳化重合を開始した。
重合転化率が40%の時の反応圧力が2.38kgf/cm2で、重合転化率が60%の時の反応圧力が3.17kgf/cm2、重合転化率が90%の時の反応圧力を1.76kgf/cm2に調節した。
攪拌機が取り付けられた重合反応器にアクリロニトリル25重量%およびメタクリル酸4.1重量%を投入した後、撹拌を始めて混合しt-ドデシルメルカプタン0.3重量部 、ナトリウムドデシルベンゼンスルホネート2.5重量部、水140重量部を投入した後、1,3‐ブタジエン70.9重量%を投入し、2.4kgf/cm2の圧力、40℃の温度で重合開始剤である過硫酸カリウム0.2重量部を投入して乳化重合を開始した。
重合転化率が40%の時の反応圧力が2.52kgf/cm2で、重合転化率が60%の時の反応圧力が3.12kgf/cm2、重合転化率が90%の時の反応圧力を0.24kgf/cm2に調節した。
攪拌機が取り付けられた重合反応器にアクリロニトリル21重量%およびメタクリル酸2.9重量%を投入した後、撹拌を始めて混合しt-ドデシルメルカプタン0.6重量部 、ナトリウムドデシルベンゼンスルホネート3.5重量部、水110重量部を投入した後、1,3‐ブタジエン76.1重量%を投入し、2.6kgf/cm2の圧力、39℃の温度で重合開始剤である過硫酸カリウム0.3重量部を投入して乳化重合を開始した。
重合転化率が40%の時の反応圧力が2.86kgf/cm2で、重合転化率が60%の時の反応圧力が4.29kgf/cm2、重合転化率が90%の時の反応圧力を2.34kgf/cm2に調節した。
攪拌機が取り付けられた重合反応器にアクリロニトリル28重量%およびメタクリル酸4.5重量%を投入した後、撹拌を始めて混合しt-ドデシルメルカプタン0.25重量部、ナトリウムドデシルベンゼンスルホネート3.0重量部、水110重量部を投入した後、1,3‐ブタジエン67.5重量%を投入し、2.0kgf/cm2の圧力、36℃の温度で重合開始剤である過硫酸カリウム0.45重量部を投入して乳化重合を開始した。
重合転化率が40%の時の反応圧力が2.2kgf/cm2で、重合転化率が60%の時の反応圧力が2.6kgf/cm2、重合転化率が90%の時の反応圧力を1.8kgf/cm2に調節した。
攪拌機が取り付けられた重合反応器にアクリロニトリル18重量%およびメタクリル酸2.5重量%を投入した後、撹拌を始めて混合しt-ドデシルメルカプタン0.5重量部、ナトリウムドデシルベンゼンスルホネート3.5重量部、水120重量部を投入した後、1,3‐ブタジエン79.5重量%を投入し、2.8kgf/cm2の圧力、41℃の温度で重合開始剤である過硫酸カリウム0.15重量部を投入して乳化重合を開始した。
重合転化率が40%の時の反応圧力が2.94kgf/cm2で、重合転化率が60%の時の反応圧力が4.62kgf/cm2、重合転化率が90%の時の反応圧力を0.14kgf/cm2に調節した。
攪拌機が取り付けられた重合反応器にアクリロニトリル26重量%およびメタクリル酸4.0重量%を投入した後、撹拌を始めて混合しt‐ドデシルメルカプタン0.6重量部、ナトリウムドデシルベンゼンスルホネート3.5重量部、水120重量部を投入した後、イソプレン70重量%を投入し、2.4kgf/cm2の圧力、41℃の温度で重合開始剤である過硫酸カリウム0.3重量部を投入して乳化重合を開始した。
比較例1
攪拌機が取り付けられた重合反応器に、ナトリウムドデシルベンゼンスルホネート4.0重量部、水120重量部を投入した後、撹拌を始めて混合し、アクリロニトリル29重量%およびメタクリル酸5.0重量%、t‐ドデシルメルカプタン0.6重量部を投入した後、1,3‐ブタジエン66.0重量%を投入し、2.5kgf/cm2の圧力、40℃の温度で重合開始剤である過硫酸カリウム0.3重量部を投入して乳化重合を開始した。
重合転化率が40%の時の反応圧力が2.68kgf/cm2で、重合転化率が60%の時の反応圧力が3.55kgf/cm2、重合転化率が90%の時の反応圧力を1.25kgf/cm2に調節した。
攪拌機が取り付けられた重合反応器にアクリロニトリル25重量%およびメタクリル酸4.1重量%を投入した後、撹拌を始めて混合しt‐ドデシルメルカプタン0.3重量部、ナトリウムドデシルベンゼンスルホネート2.5重量部、水140重量部を投入した後、1,3‐ブタジエン70.9重量%を投入し、3.5kgf/cm2の圧力、40℃の温度で重合開始剤である過硫酸カリウム0.2重量部を投入して乳化重合を開始した。
重合転化率が40%の時の反応圧力が4.06kgf/cm2で、重合転化率が60%の時の反応圧力が4.13kgf/cm2、重合転化率が90%の時の反応圧力を3.71kgf/cm2に調節した。
攪拌機が取り付けられた 重合反応器に、ナトリウムドデシルベンゼンスルホネート4.0重量部、水110重量部を投入した後、撹拌を始めて混合し、アクリロニトリル17重量%およびメタクリル酸2.0重量%、t‐ドデシルメルカプタン0.25重量部を投入した後、1,3‐ブタジエン81.0重量%を投入し、3.3kgf/cm2の圧力、41℃の温度で重合開始剤である過硫酸カリウム0.45重量部を投入して乳化重合を開始した。
重合転化率が40%の時の反応圧力が3.89kgf/cm2で、重合転化率が60%の時の反応圧力が5.68kgf/cm2、重合転化率が90%の時の反応圧力を3.03kgf/cm2に調節した。
攪拌機が取り付けられた重合反応器に、ナトリウムドデシルベンゼンスルホネート4.0重量部、水120重量部を投入した後、撹拌を始めて混合し、アクリロニトリル29重量%およびメタクリル酸2.0重量%、t‐ドデシルメルカプタン0.6重量部を投入した後、1,3‐ブタジエン69.0重量%を投入し、1.8kgf/cm2の圧力、41℃の温度で重合開始剤である過硫酸カリウム0.3重量部を投入して乳化重合を開始した。
重合転化率が40%の時の反応圧力が2.02kgf/cm2で、重合転化率が60%の時の反応圧力が3.02kgf/cm2、重合転化率が90%の時の反応圧力を1.69kgf/cm2に調節した。
攪拌機が取り付けられた重合反応器に、ナトリウムドデシルベンゼンスルホネート4.0重量部、水140重量部を投入した後、撹拌を始めて混合し、アクリロニトリル17重量%およびメタクリル酸5.0重量%、t‐ドデシルメルカプタン0.25重量部を投入した後、1,3‐ブタジエン78.0重量%を投入し、1.7kgf/cm2の圧力、36℃の温度で重合開始剤である過硫酸カリウム0.45重量部を投入して乳化重合を開始した。
重合転化率が40%の時の反応圧力が1.96kgf/cm2で、重合転化率が60%の時の反応圧力が2.16kgf/cm2、重合転化率が90%の時の反応圧力を1.65kgf/cm2に調節した。
<実験例1>
前記実施例および比較例で製造されたカルボン酸変性ニトリル系共重合体ラテックスの物性を下記のような方法で測定し、下記表1に示した。
ASTM D‐412方法に準じて、ダンベル状の試験片を作製し、測定機器U.T.M(Instron社製、3345モデル)を用いて、クロスヘッドスピードを300mm/minとして伸び率100%の時まで試験片を引っ張った後、0、4、9、19、29、49、89、169、289秒におけるロード(load)値を測定し、それに対する結果として時間別荷重グラフを求めた。このように求めたグラフを下記数式7のマクスウェル-バイヘルト(Maxwell-Weichert)モデル(図1、図2)を用いてfittingすればk1、k2、k3の値を求めることができる。図1中、各四角の点は、夫々、0、4、9、19、29、49、89、169、289秒におけるロード(load)値を示し、各四角の点を結ぶ曲線は、マクスウェル-バイヘルト(Maxwell-Weichert)モデルを用いてfittingした線である。
このようにして求めたk1、k2、k3値を下記数式8のようにそれぞれ試験片の厚さで割って、最終k1’、k2’、k3’値を求めることができる。
BD:1,3-ブタジエン
isoprene:イソプレン
AN:アクリロニトリル
MAA:メタクリル酸
本実験例2においては、本発明の実施例5、6、7、8で製造したカルボン酸変性ニトリル系共重合体ラテックス(XNBRラテックス)およびエポキシ架橋剤とアルミニウム架橋剤の使用量を変更した以外は、実施例1と同様にして製造したディップ成形物の物性を評価した。
本実験例3は、本発明の実施例2においてエポキシ架橋剤とアルミニウム架橋剤の使用量のみを変更して製造したディップ成形物の物性を評価したものである。さらにディップ成形物をγ線照射した物性も測定した。架橋剤の使用量および製造されたディップ成形品の物性を下記表3に示した。
これを見ると、このラテックスは出発点として非常に伸びが良く、柔らかいものであることがわかる。応力保持率についは、一般のラテックスよりは良いものの、ラテックス自体が特に高い応力保持率を持つものではないことがわかる。また、引張強度は非常に弱い。
次に、実験No.25でエポキシ架橋のみ、実験No.26でアルミニウム架橋のみを架橋したフィルムの物性を確認した。これを見ると、引張強度についてはアルミニウム架橋の方が良く、エポキシ架橋が劣っているのがわかる。また、エポキシ架橋はラテックス自体の柔らかさや伸びをあまり損なわないのに対し、アルミニウム架橋はエポキシ架橋よりもよりフィルムを伸びなくし、且つ、硬くしていることがわかる。応力保持率はどちらの架橋剤もラテックス自体の応力保持率を大きく高めていることがわかる。また、これにγ線照射をすると、特にアルミニウム架橋においては、エポキシに比べ更に硬くなっている。これは、アルミニウム架橋においてはγ線照射によって物性が悪くなっていることを示す。
この結果、いずれも従来のXNBR手袋にない柔らかく伸びやすい成形体であり、且つ高い応力保持率を持つ成形体ができることを確認した。
中でも、物性間のバランスを考えると、最適な実施形態としてはエポキシ架橋剤0.5重量部、アルミニウム架橋剤0.3重量部の併用(実験No.28)が好ましい。更に、この最適な実施形態はγ線照射後も顕著な影響を受けないことがわかった。
固形分濃度 22重量%及びpH9.8-10のディップ成形用ラテックス組成物の代わりに固形分濃度30重量%及びpH8-11のディップ成形用ラテックス組成物を用い、20%凝固剤溶液の代わりに30%凝固剤溶液を用いた以外は実施例1のような方法でディップ成形品を製造した。なお30%凝固剤溶液は、30重量%のカルシウムナイトレート、69.5重量%の水、0.5重量%の湿潤剤(Huntsman Corporation、Teric 320)を混合して製造した。pHの変更は、必要に応じて水酸化カリウムまたは塩酸を用いて行った。架橋剤としてはエポキシ架橋剤とアルミニウム架橋剤を0.5重量部ずつ入れ一定とした。また、成形品フィルムの膜厚は表4に示したが、pHが下がるほど膜厚が厚くなる現象が生じた。ディップ成形用ラテックス組成物のpHと得られたディップ成形品の物性を下記表4に示した。
本実験例5は、固形分濃度 22重量%及びpH9.8-10のディップ成形用ラテックス組成物の代わりに固形分濃度30重量%及びpH9.5のディップ成形用ラテックス組成物を用い、20%凝固剤溶液の代わりに30%凝固剤溶液を用い、エポキシ架橋剤0.5重量部とアルミニウム架橋剤0.7重量部で架橋した以外は実施例1と同様にして製造したディップ成形品(実験No.36~40)およびエポキシ架橋剤0.8重量部とアルミニウム架橋剤0.4重量部で架橋した以外は実験No.36~40と同様にして製造したディップ成形品(実験No.41~45)のそれぞれにγ線を照射し、その物性の変化を確認したものである。
通常のγ線滅菌の照射線量25kGyの場合は、どちらの成形品も照射後も良好な物性を示している。25kGyの場合の二つの成形品の物性は、エポキシ架橋剤を使用した実験No.41~45の成形品の方がより柔らかいことがわかった。その他物性はいずれの成形品についても、ほぼ同一であった。
Claims (6)
- ディップ成形用ラテックス組成物由来の層を含むディップ成形品であって、
前記ディップ成形用ラテックス組成物が、カルボン酸変性ニトリル系共重合体ラテックスを含み、
前記カルボン酸変性ニトリル系共重合体ラテックスが、カルボン酸変性ニトリル系共重合体を含み、
前記ディップ成形品が、650%より大きい伸び率を有し、かつ、下記数式1及び数式2を具備し、
前記カルボン酸変性ニトリル系共重合体ラテックスが、下記数式3および数式4を満たし、
前記カルボン酸変性ニトリル系共重合体が、前記カルボン酸変性ニトリル系共重合体の乾燥重量に対して、エチレン性不飽和ニトリル系単量体由来の単位18~28重量%、共役ジエン系単量体由来の単位67.5~79.5重量%及びエチレン性不飽和酸単量体由来の単位2.5~4.5重量%を含む、
ディップ成形品。
- 前記ディップ成形用ラテックス組成物が、更にエポキシ架橋剤及びアルミニウム架橋剤、並びに、水及びpH調整剤を含む、請求項1記載のディップ成形品。
- 前記エポキシ架橋剤の添加量が、前記カルボン酸変性ニトリル系共重合体100重量部に対して、0.1~1.6重量部であり、かつ、
前記アルミニウム架橋剤の添加量が、前記カルボン酸変性ニトリル系共重合体100重量部に対して、酸化アルミニウム換算で0.1~0.8重量部であり、
前記エポキシ架橋剤および前記アルミニウム架橋剤の両方が添加されるとき、前記エポキシ架橋剤および前記アルミニウム架橋剤の合計添加量が、前記カルボン酸変性ニトリル系共重合体100重量部に対して、0.2~1.6重量部である、請求項2記載のディップ成形品。 - 前記エポキシ架橋剤の添加量が、前記カルボン酸変性ニトリル系共重合体100重量部に対して、0.2~1.0重量部であり、かつ、
前記アルミニウム架橋剤の添加量が、前記カルボン酸変性ニトリル系共重合体100重量部に対して、酸化アルミニウム換算で0.2~0.7重量部であり、
前記エポキシ架橋剤および前記アルミニウム架橋剤の両方が添加されるとき、前記エポキシ架橋剤および前記アルミニウム架橋剤の合計添加量が、前記カルボン酸変性ニトリル系共重合体100重量部に対して、0.4~1.4重量部である、請求項2記載のディップ成形品。 - 前記エポキシ架橋剤が、1分子中に3個以上のグリシジル基と脂環族、脂肪族または芳香族の母骨格を有し、平均エポキシ基数が2.25を超え、MIBK/水分配率が50%以上であり、かつ、
前記アルミニウム架橋剤が、ヒドロキシ酸アルミニウムである、
請求項2~4のいずれか一つに記載のディップ成形品。 - 請求項1に記載のカルボン酸変性ニトリル系共重合体ラテックスと、
エポキシ架橋剤と、
アルミニウム架橋剤とを少なくとも含有するディップ成形用ラテックス組成物。
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