JP6024274B2 - ゴムロール用ゴム組成物およびゴムロール - Google Patents
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Description
また、近年、スキー用リフトやゴンドラの高速化が進んでおり、特に夏場の観光シーズンにも使用されるリフトにおいては、ワイヤとの摩擦、ゴムの撓みによる稼働中の内部発熱、直射日光等の影響によりリフトローラが発熱するため、発熱を抑制できる特性(低発熱性)も要求されている。
そこで、本発明は、加工性に優れ、硬度および低発熱性が良好なゴムロールを得ることができるゴムロール用ゴム組成物を提供することを目的とする。
即ち、本発明は、以下の(1)〜(4)を提供する。
上記結晶性シンジオタクチック−1,2−ポリブタジエン樹脂の含有量が、上記ジエン系ゴムおよび上記結晶性シンジオタクチック−1,2−ポリブタジエン樹脂の合計質量に対して0.5〜15質量%であり、
上記カーボンブラックの含有量が、上記ジエン系ゴムおよび上記結晶性シンジオタクチック−1,2−ポリブタジエン樹脂の合計100質量部に対して40〜60質量部であり、
上記カーボンブラックのDBP吸油量が、115cm3/100g以上であるゴムロール用ゴム組成物。
上記シランカップリング剤の含有量が、上記シリカの質量に対して20〜80質量%である上記(1)または(2)に記載のゴムロール用ゴム組成物。
本発明のゴムロール用ゴム組成物(以下、単に「本発明のゴム組成物」ともいう。)は、ジエン系ゴムと、結晶性シンジオタクチック−1,2−ポリブタジエン樹脂(以下、「シンジオタクチックポリブタジエン樹脂」ともいう。)と、カーボンブラックとを含有するゴムロール用のゴム組成物である。
次に、本発明のゴム組成物に含有するジエン系ゴム、シンジオタクチックポリブタジエン樹脂およびカーボンブラック等について詳述する。
本発明のゴム組成物に含有するジエン系ゴムは、主鎖に二重結合を有するものであれば特に限定されず、その具体例としては、天然ゴム(NR)、イソプレンゴム(IR)、スチレン−ブタジエン共重合体ゴム(SBR)、ブタジエンゴム(BR)、アクリロニトリル−ブタジエン共重合ゴム(NBR)、ブチルゴム(IIR)、ハロゲン化ブチルゴム(Br−IIR、Cl−IIR)、クロロプレンゴム(CR)等が挙げられ、これらを1種単独で用いてもよく、2種以上を併用してもよい。
これらのうち、ゴムロールの耐摩耗性が良好となる理由から、SBR、BRであるのが好ましく、耐摩耗性に加え、加硫時のスコーチ安定性が高く、また、ゴムロールの低発熱性がより良好となる理由から、SBRおよびBRを併用するのがより好ましい。
本発明のゴム組成物に含有するシンジオタクチックポリブタジエン樹脂は、結晶性のシンジオタクチック−1,2−ポリブタジエン樹脂である。
上記シンジオタクチックポリブタジエン樹脂の含有量(割合)は、上記ジエン系ゴムおよび上記シンジオタクチックポリブタジエン樹脂の合計質量に対して0.5〜15質量%であり、3〜12質量%であるのが好ましい。
上記シンジオタクチックポリブタジエン樹脂の含有量が上述した範囲であると、加工性に優れ、ゴムロールの硬度が良好となり、低発熱化を図ることができる。これは、結晶性で硬いシンジオタクチックポリブタジエン樹脂を配合することにより、後述するカーボンブラックの配合量を減らすことができたためと考えられる。
このようなVCRとして、例えば、宇部興産社製のUBEPOL−VCR等の市販品を用いることができる。
本発明のゴム組成物に含有するカーボンブラックは、DBP吸油量が115cm3/100g以上のカーボンブラックである。
また、上記カーボンブラックのDBP吸油量は、120cm3/100g超であるのが好ましく、130cm3/100g以下であるのが好ましい。
ここで、DBP吸油量(吸収量)とは、カーボンブラックが液体(DBP)を吸収する能力の尺度であり、この値が大きいほどカーボンブラックのストラクチャーが大きくなる傾向がある。
また、本発明において、DBP吸油量は、JIS K 6217−4:2008「ゴム用カーボンブラック―基本特性―第4部:オイル吸収量の求め方」に準じて測定される。
ここで、窒素吸着比表面積とは、窒素吸着法による比表面積をいい、通常、この値が小さいほどカーボンブラックの粒径が大きくなる傾向がある。
また、本発明において、窒素吸着比表面積は、JIS K 6217−2:2008「ゴム用カーボンブラック―基本特性―第2部:比表面積の求め方―窒素吸着法―単点法」に準じて測定される。
また、本発明において、ヨウ素吸着量は、JIS K 6217−1:2008「ゴム用カーボンブラック―基本特性―第1部:よう素吸着量の求め方(滴定法)」に準じて測定される。
本発明のゴム組成物は、ゴムロールの硬度および耐摩耗性をより向上させる理由から、シリカを含有するのが好ましい。
上記シリカとしては、具体的には、例えば、湿式シリカ(含水ケイ酸)、乾式シリカ(無水ケイ酸)、ケイ酸カルシウム、ケイ酸アルミニウム、ヒュームドシリカ、焼成シリカ、沈降シリカ、粉砕シリカ、溶融シリカ、コロイダルシリカ等が挙げられ、これらを1種単独で用いてもよく、2種以上を併用してもよい。
本発明のゴム組成物は、上記シリカを含有する場合、シランカップリング剤を併用するのが好ましい。
上記シランカップリング剤としては、硫黄含有シランカップリング剤を用いるのが好ましく、その具体例としては、3−トリメトキシシリルプロピル−N,N−ジメチルチオカルバモイル−テトラスルフィド、トリメトキシシリルプロピル−メルカプトベンゾチアゾールテトラスルフィド、トリエトキシシリルプロピル−メタクリレート−モノスルフィド、ジメトキシメチルシリルプロピル−N,N−ジメチルチオカルバモイル−テトラスルフィド、ビス−[3−(トリエトキシシリル)−プロピル]テトラスルフィド、ビス−[3−(トリメトキシシリル)−プロピル]テトラスルフィド、ビス−[3−(トリエトキシシリル)−プロピル]ジスルフィド、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等が挙げられ、これらを1種単独で用いてもよく、2種以上を併用してもよい。
本発明のゴム組成物は、本発明の目的を損なわない範囲で、必要に応じて、その他の添加剤を含有することができる。
上記添加剤としては、例えば、加硫剤、加硫促進剤、老化防止剤、可塑剤、軟化剤、加硫助剤、難燃剤、耐候剤、耐熱剤等が挙げられる。
加硫剤としては、具体的には、例えば、硫黄、酸化亜鉛;TMTDなどの有機含硫黄化合物;ジクミルペルオキシドなどの有機過酸化物;等が挙げられる。
加硫促進剤としては、具体的には、例えば、N−シクロヘキシル−2−ベンゾチアゾールスルフェンアミド(CBS)などのスルフェンアミド類;メルカプトベンゾチアゾールなどのチアゾール類;テトラメチルチウラムモノスルフィドなどのチウラム類;ステアリン酸;等が挙げられる。
老化防止剤としては、具体的には、例えば、TMDQなどのケトン・アミン縮合物;DNPDなどのアミン類;スチレン化フェノールなどのモノフェノール類;等が挙げられる。
可塑剤としては、具体的には、例えば、フタル酸誘導体(例えば、DBP、DOP等)、セバシン酸誘導体(例えば、DBS等)のモノエステル類等が挙げられる。
軟化剤としては、具体的には、例えば、パラフィン系オイル(プロセスオイル)等が挙げられる。
また、本発明のゴム組成物は、従来公知の加硫または架橋条件で加硫または架橋することができる。
本発明のゴムロールは、輪芯と、上記輪芯の外周面を被覆した本発明のゴム組成物の加硫物からなるゴム層とを有するゴムロールである。
以下、本発明のゴムロールの一例を図1〜3を用いて説明する。ただし、本発明はこれに限定されない。
図1および図2に示すように、ゴムロール1は、輪芯2の円の中心部にローラーピン3を有し、輪芯2の周囲にフランジ4を有し、輪芯2の外周面とフランジ4の内面に囲まれた凹部に本発明のゴム組成物の加硫物からなるゴム層5を有する。
加硫ゴム6は、本発明のゴム組成物の加硫物である。その大きさ、形状等は公知のゴムロールと同様でよく、特に限定されない。加硫条件は、特に限定されず、適宜設定できる。
また、図3に示すように、ゴム層5と接したワイヤのずれを防止できる点から、ゴム層5はワイヤと接する面にくぼみを有するのが好ましい。
補強層7は、公知のゴムロールに用いられるものと同様でよく、特に限定されないが、例えば、ポリエステル製の布またはナイロン製の布が好ましい。補強層7は、1層でもよく、2層以上であってもよい。また、補強層7は、加硫ゴム6が摩耗しても補強層7が表面に露出しにくい点から、ゴム層5の厚み方向の中心より輪芯2に接する面に近い側に設けられるのが好ましい。
(実施例1〜6および比較例1〜6)
下記第1表に示す各成分を、第1表に示す組成(質量部)で、かくはん機を用いて混合し、第1表に示される各ゴム組成物を得た。
得られた各ゴム組成物について、下記の方法により、加工性、JIS−A硬度、引張強さ、切断時伸び、tanδ(20℃)およびアクロンAの測定を行った。これらの結果を第1表に示す。
調製したゴム組成物(未加硫)について、JIS K 6300−1:2001に準じて、L形ロータを使用し、温度条件125℃、予熱時間1分の条件で、ロータの回転開始後の最低粘度(Vm)と、Vmより5ムーニー上昇するスコーチタイム(ML5up)を測定した。
なお、Vmが小さく、ML5upが長いほど加工性に優れるといえる。
得られた各ゴム組成物を148℃のプレス成型機を用い、面圧3.0MPaの圧力下で30分間加硫して、2mm厚の加硫シートを作製した。この加硫シートからJIS3号ダンベル状の試験片を打ち抜いた。
この試験片について、JIS K 6253:2006に準じて、各ゴム組成物の加硫ゴムのJIS−A硬度を23℃で測定した。
JIS−A硬度の測定に用いた試験片と同様の試験片について、引張速度500mm/分での引張試験をJIS K 6251:2010に準拠して行い、引張強さ(TB)[MPa]および切断時伸び(EB)[%]を23℃で測定した。
JIS−A硬度の測定用に作製した加硫シートと同様の加硫シートから、長さ40mm、幅5mm、厚さ2mmの短冊状の試験体を切り出した。
各試験体について、粘弾性スペクトロメータを用いて、20℃の測定温度下で、10%伸張させ、振幅±2%の振動を周波数20Hzで与えて、tanδを測定した。
なお、tanδが小さいほど低発熱性に優れるといえる。
各組成物の加硫ゴムについて、JIS K 6264−2:2005のアクロン摩耗試験(A法)に準じて、試験片と摩耗輪との傾角15度、摩耗輪に掛けた荷重27N、試験片の回転速度毎分75±5回の条件で、摩耗輪1000回転当たりの摩耗容積(cm3)を測定した。
なお、アクロンAが小さいほど耐摩耗性に優れるといえる。
・SBR:NIPOL 1502(日本ゼオン社製)
・BR:NIPOL 1220(日本ゼオン社製)
・VCR1:UBEPOL−VCR412(シンジオタクチックポリブタジエン樹脂含有量:12%)、宇部興産社製
・VCR2:UBEPOL−VCR617(シンジオタクチックポリブタジエン樹脂含有量:17%)、宇部興産社製
・カーボンブラック1:シーストNH(窒素吸着比表面積:74m2/g、ヨウ素吸着量:70mg/g、DBP吸油量:127cm3/100g、東海カーボン社製)
・カーボンブラック2:ショウブラック N330T(窒素吸着比表面積:70m2/g、ヨウ素吸着量:71mg/g、DBP吸油量:103cm3/100g、キャボットジャパン社製)
・シリカ:ニップシールVN3(東ソー・シリカ社製)
・シランカップリング剤:Si69(EVONIK DEGUSSA GMBH社製)
・アロマオイル:エキストラクト4号(昭和シェル石油社製)
・加工助剤:ストラクトールA50P(SCHILL&SEILACHER“STRUCTOL”GMBH社製)
・老化防止剤:サントフレックス 6PPD(フレキシス社製)
・リターダー:リターダーCTP(東レファインケミカル)
・酸化亜鉛:酸化亜鉛3種(正同化学工業社製)
・ステアリン酸:ビーズステアリン酸YR、日本油脂社製
・加硫促進剤:N−tert−ブチル−2−ベンゾチアゾリルスルフェンアミド(ノクセラーNS、大内新興化学社製)
・硫黄:油処理硫黄(軽井沢精練所社製)
同様に、シンジオタクチックポリブタジエン樹脂を配合せず、カーボンブラック1を多量に配合した比較例2のゴム組成物は、比較例1のゴム組成物よりも硬度および耐摩耗性は改善したが、低発熱性が劣ることが分かった。
また、シンジオタクチックポリブタジエン樹脂を配合し、カーボンブラックを多量に配合した比較例3および4のゴム組成物は、いずれも低発熱性が劣ることが分かった。
また、シンジオタクチックポリブタジエン樹脂を配合し、DBP吸収量が115cm3/100g未満のカーボンブラック2を配合した比較例5のゴム組成物は、低発熱性が劣ることが分かった。
また、シンジオタクチックポリブタジエン樹脂を配合せず、カーボンブラック2を多量に配合した比較例6のゴム組成物は、加工性に優れ、硬度および耐摩耗性も良好となるが、低発熱性が劣ることが分かった。
具体的には、比較例1および2との対比から、低発熱性や加工性の観点からカーボンブラックの含有量を減らすと、硬度や耐摩耗性が劣ることが分かる。
これに対し、比較例1と同量のカーボンブラックを配合した実施例1および2は、シンジオタクチックポリブタジエン樹脂を用いることにより、優れた硬度および耐摩耗性を維持したまま、低発熱性および加工性を改善できることが分かる。
2 輪芯
3 ローラーピン
4 フランジ
5 ゴム層
6 加硫ゴム
7 補強層
Claims (4)
- ジエン系ゴムと、結晶性シンジオタクチック−1,2−ポリブタジエン樹脂と、カーボンブラックとを含有し、
前記結晶性シンジオタクチック−1,2−ポリブタジエン樹脂の含有量が、前記ジエン系ゴムおよび前記結晶性シンジオタクチック−1,2−ポリブタジエン樹脂の合計質量に対して8.5〜15質量%であり、
前記カーボンブラックの含有量が、前記ジエン系ゴムおよび前記結晶性シンジオタクチック−1,2−ポリブタジエン樹脂の合計100質量部に対して40〜60質量部であり、
前記カーボンブラックのDBP吸油量が、115cm3/100g以上であるゴムロール用ゴム組成物。 - 前記結晶性シンジオタクチック−1,2−ポリブタジエン樹脂の含有量が、前記ジエン系ゴムおよび前記結晶性シンジオタクチック−1,2−ポリブタジエン樹脂の合計質量に対して8.5〜12質量%である請求項1に記載のゴムロール用ゴム組成物。
- 更に、シリカおよびシランカップリング剤を含有し、
前記シランカップリング剤の含有量が、前記シリカの質量に対して20〜80質量%である請求項1または2に記載のゴムロール用ゴム組成物。 - 輪芯と、前記輪芯の外周面を被覆した請求項1〜3のいずれかに記載のゴムロール用ゴム組成物の加硫物からなるゴム層とを有するゴムロール。
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