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技術 硬質ゴム組成物及び鉄道軌道材

出願人 東京ファブリック工業株式会社
発明者 堀口純大橋健太
出願日 2013年9月9日 (7年3ヶ月経過) 出願番号 2013-186484
公開日 2015年3月19日 (5年9ヶ月経過) 公開番号 2015-052087
状態 特許登録済
技術分野 鉄道軌道 ばね 高分子組成物
主要キーワード 未加硫ゴム材 エボナイト 専用ライン 電気絶縁抵抗 表面状況 マクラギ レベル調整用 アルキルベンゼン樹脂
関連する未来課題
重要な関連分野

この項目の情報は公開日時点(2015年3月19日)のものです。
また、この項目は機械的に抽出しているため、正しく解析できていない場合があります

図面 (2)

課題

鉄道軌道材として最適な超硬質ゴム組成物を提供する。

解決手段

超硬質ゴム組成物は、ゴム100重量部に対し、熱硬化性樹脂を10重量部〜100重量部と、硫黄を5重量部〜50重量部とを含有させる。また、この超硬質ゴム組成物は、更に無機フィラーを20重量部〜150重量部含有してもよい。また、この超硬質ゴム組成物は更にカーボンブラックを10重量部〜90重量部を含有してもよい。また、この超硬質ゴム組成物は、カーボンブラックのヨウ素吸着量が50mg/g以下である。

概要

背景

鉄道軌道材は、鉄道軌道のレールマクラギの合間に使用され、レールの振動を吸収し、且つ、レールに流れる電流絶縁する役目を担っている。このような鉄道軌道材には、防振ゴムが利用されると共に、この防振ゴムを含むゴム製品補強等のために、硬質ゴムが使用されている。特許文献1には、このような従来の防振ゴムと硬質ゴムを使用した鉄道軌道材の例が示されている。
従来、鉄道軌道材に用いられる超硬質ゴムとして、短繊維で補強された硬質ゴムが使用されてきた。特許文献2には、短繊維で補強された硬質ゴムの例が示されている。

概要

鉄道軌道材として最適な超硬質ゴム組成物を提供する。 超硬質ゴム組成物は、ゴム100重量部に対し、熱硬化性樹脂を10重量部〜100重量部と、硫黄を5重量部〜50重量部とを含有させる。また、この超硬質ゴム組成物は、更に無機フィラーを20重量部〜150重量部含有してもよい。また、この超硬質ゴム組成物は更にカーボンブラックを10重量部〜90重量部を含有してもよい。また、この超硬質ゴム組成物は、カーボンブラックのヨウ素吸着量が50mg/g以下である。

目的

本発明は、このような状況に鑑みてなされたものであり、上述の問題を解消することを目的とする

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

ゴム成分100重量部に対し、熱硬化性樹脂を10重量部〜100重量部と、硫黄を5重量部〜50重量部とを含有することを特徴とする超硬質ゴム組成物

請求項2

更に無機フィラーを20重量部〜150重量部含有することを特徴とする請求項1に記載の超硬質ゴム組成物。

請求項3

更にカーボンブラックを10重量部〜90重量部含有することを特徴とする請求項1又は2に記載の超硬質ゴム組成物。

請求項4

前記カーボンブラックのヨウ素吸着量が50mg/g以下であることを特徴とする請求項3に記載の超硬質ゴム組成物。

請求項5

請求項1乃至4のいずれか一項に記載の超硬質ゴム組成物を用いたことを特徴とする鉄道軌道材。

技術分野

0001

本発明は、硬質ゴム組成物及び鉄道軌道材に係り、特に加工性に優れる超硬質ゴム組成物及び鉄道軌道材に関する。

背景技術

0002

鉄道軌道材は、鉄道軌道のレールマクラギの合間に使用され、レールの振動を吸収し、且つ、レールに流れる電流絶縁する役目を担っている。このような鉄道軌道材には、防振ゴムが利用されると共に、この防振ゴムを含むゴム製品補強等のために、硬質ゴムが使用されている。特許文献1には、このような従来の防振ゴムと硬質ゴムを使用した鉄道軌道材の例が示されている。
従来、鉄道軌道材に用いられる超硬質ゴムとして、短繊維で補強された硬質ゴムが使用されてきた。特許文献2には、短繊維で補強された硬質ゴムの例が示されている。

先行技術

0003

特開2006−265841号公報
特公昭27−1435号公報

発明が解決しようとする課題

0004

しかしながら、特許文献2で示したような短繊維で補強された硬質ゴムは、短繊維の並ぶ方向により強度の違いがおき、又、混練工程時に短繊維が密閉式混練機の隙間に入ることによるコンタミネーション汚染)が生じるため、専用の製造ラインが必要となるという問題があった。
また、短繊維で補強された硬質ゴムは、短繊維の影響により未加硫ゴム材の流れが悪く、薄く加工するのが難しいという問題もあった。
このため、専用の製造ラインが必要なく、薄く加工するのが容易な可撓性がある超硬質ゴム組成物が求められていた。

0005

本発明は、このような状況に鑑みてなされたものであり、上述の問題を解消することを目的とする。

課題を解決するための手段

0006

本発明の超硬質ゴム組成物は、ゴム成分100重量部に対し、熱硬化性樹脂を10重量部〜100重量部と、硫黄を5重量部〜50重量部とを含有することを特徴とする。
本発明の超硬質ゴム組成物は、更に無機フィラーを20重量部〜150重量部含有することを特徴とする。
本発明の超硬質ゴム組成物は、更にカーボンブラックを10重量部〜90重量部を含有することを特徴とする。
本発明の超硬質ゴム組成物は、前記カーボンブラックのヨウ素吸着量が50mg/g以下であることを特徴とする。
本発明の鉄道軌道材は、前記超硬質ゴム組成物を用いたことを特徴とする。

発明の効果

0007

本発明によれば、ゴム成分100重量部に対し、熱硬化性樹脂を10重量部〜100重量部と、硫黄を5重量部〜50重量部とを含有することで、専用の製造ラインが必要なく、薄く加工するのが容易な可撓性がある超硬質ゴム組成物を提供することができる。

図面の簡単な説明

0008

本発明の超硬質ゴム組成物の実施例の配合及び比較例の配合と、実験結果とを示した図である。

0009

本発明者らは、上述の問題点を解決するため、鋭意研究を重ねた結果、ゴム成分100重量部に対し、熱硬化性樹脂としてフェノール樹脂又は変性フェノール樹脂を10重量部〜100重量部と、硫黄を5重量部〜50重量部とを含有させることにより、高い電気絶縁抵抗性を有し、硬度が高く、且つ、可撓性を有する超硬質ゴム組成物を得られることを見い出し、本発明を完成するに至った。
本実施形態の超硬質ゴム組成物は、更に無機フィラーを20重量部〜150重量部、及び/又はカーボンブラックを10重量部〜90重量部、含有させることで、上述の各特性において、より好適な超硬質ゴム組成物を得られる。
また、本実施形態の超硬質ゴム組成物は、含有するカーボンブラックのヨウ素吸着量が50mg/g以下であることで、上述の各特性において、より好適な超硬質ゴム組成物を得られる。
このように構成することで、本実施形態の超硬質ゴム組成物は、特に鉄道軌道材として好適に用いることができる。

0010

本実施形態の超硬質ゴム組成物において使用するゴム成分としては、ジエン系ゴムが、高い電気絶縁抵抗性を得るために好ましい。このジエン系ゴムは、天然ゴムスチレンブタジエン共重合体ゴムSBRポリイソプレンゴム(IR)、ポリブタジエンゴム(BR)、クロロプレンゴム(CR)等)を用いることができる。

0011

本実施形態の超硬質ゴム組成物において、硫黄分は、ゴム成分100重量部に対し5重量部〜50重量部、好ましくは、10重量部〜30重量部含有させる。
硫黄分の含有量が5重量部未満であると、加硫遅れ、ゴムの硬度が著しく低くなる。逆に、この含有量が50重量部より大きくなると、加硫後のゴムに硫黄の流れが生じ、きれいなゴム表面とならない。また、この含有量が50重量部より大きくなると、電気絶縁抵抗性が、鉄道軌道材としては不適な程度に低下する。

0012

本実施形態の超硬質ゴム組成物において、熱硬化性樹脂は、ゴム成分100重量部に対し10重量部〜100重量部、好ましくは、20重量部〜60重量部含有させる。
熱硬化性樹脂の含有量が10重量部より少ないと、加硫後のゴムの硬さが低くなる。また、この含有量が、100重量部より大きくなると、未加硫のゴム練り生地極端に硬くなり、加工性が大幅に悪化すると共にゴムの可撓性が無くなる。

0013

本実施形態の超硬質ゴム組成物において、含有させる熱硬化性樹脂については、フェノール樹脂又は変性フェノール樹脂を用いることができる。
このフェノール樹脂としては、とくに限定されないが、フェノール類ホルムアルデヒドアセトアルデヒドフルフラール等のアルデヒド類を、酸またはアルカリ触媒で反応させることにより得られるもの等を用いることができる。
また、変性フェノール樹脂としては、例えば、各種動植物油不飽和脂肪酸ロジンアルキルベンゼン樹脂アニリンメラミン等を使って変性したフェノール樹脂等を用いることができる。

0014

本実施形態の超硬質ゴム組成物において、無機フィラーは、ゴム成分100重量部に対し、合計量が20重量部〜150重量部となるよう含有させることが好ましく、更には、50重量部〜100重量部含有させることが望ましい。
無機フィラーの含有量が20重量部より少ないと、加硫後のゴムの硬さが低くなる。また、無機フィラーの含有量が150重量部より大きいと未加硫ゴムが硬くなり、加工性が悪化する。
また、この無機フィラーとしては、シリカクレー焼成クレータルク炭酸カルシウム重質炭酸カルシウム硫酸バリウム等を使用することができる。

0015

本実施形態の超硬質ゴム組成物において、カーボンブラックは、ゴム成分100重量部に対し10重量部〜90重量部、好ましくは、30重量部〜70重量部含有させる。
カーボンブラックの含有量が10重量部より少ないと、加硫後のゴムの硬さが低く、強度が低下する。また、この含有量が90重量部より多いと、未加硫ゴムの粘度が上昇し、加工性が悪化する。また、この含有量が90重量部より多いと、電気絶縁性が低下するため好ましくない。

0016

また、本実施形態の超硬質ゴム組成物において含有するカーボンブラックについては、ヨウ素吸着量が50mg/g以下のものを用いることが好適である。
ヨウ素吸着量が50mg/gより大きいカーボンブラックを使用すると、電気絶縁抵抗性が低下する。
また、このカーボンブラックとしては、ヨウ素吸着量が50mg/g以下である、SRF、FEFカーボンブラック等を使用することが好適である。

0017

さらに、本発明の超硬質ゴム組成物には、上記に加え、本発明の組成物の特性を損なわない範囲において、一般的にゴム工業で使用されているゴム配合剤、例えば、加硫剤加硫促進剤軟化剤可塑剤老化防止剤粘着付与剤、嚼解剤、各種充填剤加工助剤、各種樹脂等の配合剤を、通常の配合量の範囲で適宜配合することができる。

0018

本発明の超硬質ゴム組成物は、上記成分をバンバリーミキサーニーダーなどのゴム工業で通常用いられるゴム用混練機にて混合することにより得られる。
混合した超硬質ゴム組成物は、金型にて所定温度プレス加硫することで、製品に加工できる。

0019

以上のように構成することで、以下のような効果を得ることができる。
従来、特許文献2に記載されたような短繊維で補強された硬質ゴムは、製造に専用ラインが必要となり、可撓性が低いため薄い板を製造するのが難しいという問題があった。
これに対して、本発明の実施の形態に係る超硬質ゴム組成物は、短繊維を含有していないため、専用ラインが必要なく、十分な硬度及び電気絶縁抵抗性を備えつつ可撓性があるため、薄い板状に加工するのが容易である。
よって、実施形態に係る超硬質ゴム組成物により、硬質ゴム組成物の製品のコストを低下させ、より薄く加工することで製品のバリエーションを増やすことが可能となる。
また、短繊維を含有していないことで、短繊維に付着等した不純物等の混入もなくなり硬質ゴム組成物の製品の品質を高めることができる。

0020

また、特許文献2に記載されたような短繊維で補強された硬質ゴムは、短繊維による表面荒れがあるため、製品の見た目がよくなかった。
これに対して、本実施形態に係る超硬質ゴム組成物は、短繊維による表面荒れがなく、製品の見た目をよくすることができる。また、表面が滑らかであるため薄い板状に加工しても密着性がよくなり、積層する用途等でも好適に使用することが可能となる。

0021

また、エボナイトのような硫黄を多量に配合した硬質ゴムは、ゴムが極度硬化し、可撓性が無くなるため、加工が難しくなるという問題があった。また、エボナイトは、大量に硫黄を配合させるため、製品の表面に流れが生じ、耐熱性が悪化する等の問題点があった。
これに対して、本発明の実施の形態に係る超硬質ゴム組成物は、電気絶縁抵抗に優れ、高い硬度でありながら、可撓性があり、耐熱性に優れた組成物となる。このため、本発明の超硬質ゴム組成物は、鉄道軌道材に最適に用いることができる。
また、本発明の超硬質ゴム組成物は硫黄を大量に配合させないため、表面が綺麗になり製品の見た目がよくなる。

0022

また、本発明の超硬質ゴム組成物は、鉄道軌道材に最適に用いることができる。
本発明の実施の形態に係る超硬質ゴム組成物を用いた鉄道軌道材としては、スラブ軌道のマクラギのくいこみ防止やレベル調整用パッキンとして使用され、JIS−E1112として規格化されている第一種軌道パッドとして好適に使用可能である。
また、本実施形態の超硬質ゴム組成物を用いた鉄道軌道材として、レールとコンクリートマクラギ等の間で衝撃緩和のために用いられる第二種軌道パッドにも用いることが可能である。
さらに、これに限られず、本発明の超硬質ゴム組成物は、各種の鉄道軌道材に用いることが可能である。
また、これに加えて、本発明の超硬質ゴム組成物は、硬度が高く、電気絶縁性、耐熱性、及び可撓性に優れているため、建築土木電気機械等の各分野でも好適に用いることが可能である。特に、硬度と電気絶縁性と耐熱性とを求められる発電所工場空調機器等の分野においても、好適に使用可能である。

0023

次に図面に基づき本発明を実施例によりさらに説明するが、以下の具体例は本発明を限定するものではない。

0024

<実施例1〜10、比較例1〜6>
まず、本実施形態の実施例及び比較例で使用した各組成物の製造方法を説明する。
図1(a)に示す各配合(重量部)において、3リットル密閉型ミキサーで、ゴム成分のみを2分間混練後、カーボンブラック、無機充填材、老化防止剤等のゴム薬品投入し4分間、その後、加硫剤、加硫促進剤、フェノール樹脂を投入して2分間、混練を行った。この未加硫ゴム物性をオープンロールにてシート状とし、ゴム組成物を得た。
このゴム組成物を所定の金型にて155℃×30分プレス加硫を行い、後述する各種試験を行った。

0025

次に、実施例及び比較例で使用した各種材料及び薬品について、まとめて説明する。
図1(a)に示す各材料及び薬品の分類名称):製品名〔カーボンブラックの場合はよう素吸着量〕は、以下の通りである。
ゴム成分(ポリマー)SBR:JSR製SBR1502、カーボンブラック(SRF旭50):旭カーボンブラック株式会社製の旭#50〔よう素吸着量:30mg/g〕、カーボンブラック(ISAシースト6):東海カーボン株式会社製のシースト6〔よう素吸着量:117mg/g〕、カーボンブラック(FEF 旭60):旭カーボンブラック株式会社製の旭#60〔よう素吸着量:47mg/g〕、カーボンブラック(HAF 旭70):旭カーボンブラック(株)製の旭#70〔よう素吸着量:79mg/g〕、無機フィラー(クラウンクレー):サウスイースタン・クレー社製のクラウンクレー、老化防止剤(オゾガードG):川口化学工業株式会社製オゾガードG、老化防止剤(アンテージ6C):川口化学工業株式会社製のN−1,3−Dimethylbutyl−N'−phenyl−p−phenylenediamine、加工助剤(ステアリン酸):新日本理化株式会社製のステアリン酸50S、熱硬化性樹脂(スミライトレジンPR217):住友ベークライト株式会社製フェノール樹脂のスミライトレジンPR217、可塑剤(サンセン415):日本サン石油ナフテン系プロセスオイルサンセン415、加硫助剤亜鉛華3種):正同化学工業株式会社製酸化亜鉛、加硫剤(硫黄S−200):鶴見化学工業株式会社製硫黄200メッシュ、加硫促進剤(アクセルDM):川口化学工業株式会社 2−Benzothiazolyl disulfide、加硫促進剤(アクセルCZ):川口化学工業株式会社 N−Cyclohexyl−2−benzothiazole

0026

これらの成分を用いた実施例及び比較例の各組成物について、以下で示す各種試験を行った。
電気絶縁性:JIS E1117に基づいて行った。この評価は、A:1×105MΩより大きい、B:1×105〜3×103MΩ、C:3×103MΩ未満とした。
硬さデュロD:JIS K6253に基づいて、標準試験温度(23℃)でのタイプDデュロメータ硬さの評価を行った。この評価は、A:60より大きい、B:50〜60、C:50未満とした。
硬さ デュロD(70℃):JIS K6253に基づいて、70℃でのタイプDデュロメータ硬さの評価を行った。耐熱性として、23℃での硬さとの差分を算出し、耐熱性の評価とした。この耐熱性の評価は、A:0〜−10、B:−10〜−15、C:−15未満とした。
加硫ゴム表面状況:プレス加硫後に、目視にて表面状況の評価を行った。この評価は、A:良い、B:やや硫黄の流れの跡があり、C:悪い(硫黄の流れの跡がある)とした。
曲げ試験:旧JIS E1112に基づいた曲げ試験を行った。旧JIS E1112は、昭和51年12月1日改正、JIS−E1112−1976(1979確認、日本規格協会発行)に準拠して行った。この評価として、A:良い(曲がる)、C:曲がらないとした。
伸び、引張強さ:JIS K6251、ダンベル状試験片3号を使用し、伸びと引張強さの試験を行った。

0027

図1(b)に、上記実施例及び比較例の配合による試験結果を示す。
このように、各実施例1〜10は、比較例1〜6に比べて優れた特性を示す。

実施例

0028

なお、上記実施の形態の構成及び動作は例であって、本発明の趣旨を逸脱しない範囲で適宜変更して実行することができることは言うまでもない。

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