JP2001026679A

JP2001026679A - 硬質ゴム組成物

Info

Publication number: JP2001026679A
Application number: JP11202826A
Authority: JP
Inventors: Yuzuru Bando; 譲坂東; Hiroshi Shirai; 浩白井
Original assignee: Togawa Rubber Co Ltd
Current assignee: Togawa Rubber Co Ltd
Priority date: 1999-07-16
Filing date: 1999-07-16
Publication date: 2001-01-30

Abstract

(57)【要約】【課題】加工性に優れ、しかも安価で、加硫成形後、
硬さ及び引張強さが高い硬質ゴム組成物を提供するこ
と。【解決手段】ゴム成分１００重量部に対して、紙成分
を主とする添加剤を４０〜７０重量部配合してなる硬質
ゴム組成物。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は、硬質ゴム組成物に
関する。

【０００２】

【従来の技術】硬質ゴム組成物は、加硫成形することに
より、低伸長・高硬度・高引張強さ等の性質を有するゴ
ム成形体を得ることができるゴム組成物であり、各種パ
イプ類、パッキン類、容器類等の原料として使用されて
いる。従来、硬質ゴム組成物は、天然ゴム等の原料ゴム
に対して、例えば添加剤としてＨＡＦ（high abrasi
on furnace black）カーボン、カーボンブラック等の
カーボン成分を配合含有されたものが知られている。前
記カーボン成分は、補強性が高く、且つ、粒径が小さい
カーボンであり、原料ゴムに添加混合して加硫成形する
ことで、比較的硬度の高いゴム成形体を得ることができ
る。

【０００３】

【発明が解決しようとする課題】しかし、カーボン成分
を原料ゴムに添加することで硬質ゴム組成物を製造する
場合、カーボン成分を比較的多量に原料ゴムに添加する
と、カーボン成分の補強性に由来する加工性の悪化とい
う問題があった。例えば、ＪＩＳＫ６２５３「加硫ゴム
及び熱可塑性ゴムの硬さ試験方法」の５項「デュロメー
ター硬さ試験」に規定されている硬度９０（Ｈ_A）以上
の高硬度のゴム成形体を得たい場合、カーボン成分は
原料ゴム１００重量部に対し約６０重量部以上添加する
必要があるが、かかる場合製造時の練り混合工程におい
て混練が困難になる傾向があった。そのため、原料ゴム
にカーボン成分とともに、オイル成分を添加することで
混練作業を容易にする方法も考えられている。しかし、
オイル成分の添加量の調整が困難であり、オイル成分を
必要以上に添加させた場合、硬度が必要以上に低下し、
かかる場合再度カーボン成分を添加する必要があった。
即ち、オイル成分を添加させる場合、オイル成分の添加
に起因する硬度低下とカーボン成分の添加に起因する硬
度上昇とのバランスを保つことが困難という問題があっ
た。また、カーボン成分は単位質量当りの価格が比較的
高価であり、多量のカーボン成分を添加した場合、硬質
ゴム組成物のコストが上昇するという問題もあった。

【０００４】そこで、本発明の目的は、加工性に優れ、
且つ、安価で、強度の高い硬質ゴム組成物を提供するこ
とにある。

【０００５】

【課題を解決するための手段】前記目的を達成するため
の本発明の特徴構成は、請求項１に記載のごとく、ゴム
成分１００重量部に対して、紙成分を主成分とする添加
剤を４０〜７０重量部配合してなる硬質ゴム組成物にあ
る。また、前記目的を達成するための本発明の特徴構成
は、請求項２に記載のごとく、請求項１記載の発明にお
いて、シラン系カップリング剤、チタネート系カップリ
ング剤、若しくは、アルミ系カップリング剤の中から選
ばれる少なくとも一種のカップリング剤を添加したもの
である硬質ゴム組成物にある。また、前記目的を達成す
るための本発明の特徴構成は、請求項３に記載のごと
く、請求項２記載の発明において、前記カップリング剤
は、前記添加剤に対して、２〜１０重量％配合してなる
硬質ゴム組成物にある。

【０００６】[作用]発明者らは、通常使用している原料
としてのゴム成分１００重量部に、紙成分を主成分とす
る添加剤を４０〜７０重量部配合することで、混練工程
における加工性に優れ、且つ、加硫成形した後、強さ・
伸び等の性質を従来のゴム成形体の性質と比較して損な
わせることの無い硬質ゴム組成物を得ることができる事
実に基づいて、本発明を完成させた。原料としてのゴム
成分は、通常使用している未加硫ゴム材質を用いること
ができ、具体的には天然ゴム、再生ゴム、クロロプレン
ゴム（ＣＲ）、ニトリルゴム（ＮＢＲ）、スチレンブタ
ジエンゴム（ＳＢＲ）、エチレンプロピレンゴム（ＥＰ
ＤＭ）、イソプレンゴム（ＩＲ）等を用いることが可能
である。特に、天然ゴム若しくは再生ゴムを原料ゴム成
分として用いた場合、安価な硬質ゴム組成物を得ること
ができ、資源有効利用の観点からもより好適である。ま
た、添加剤としての紙成分は、どのような成分の紙成分
も使用することが可能であり、例えば、現在多量に消費
されている使用済み事務用紙等を用いることができる。
前記紙成分の形態は、混練工程が容易になるため、裁断
された形態が望ましい。

【０００７】原料としてのゴム成分１００重量部に、紙
成分を主成分とする添加剤を４０〜７０重量部配合し、
さらに、シラン系カップリング剤、チタネート系カップ
リング剤、若しくは、アルミ系カップリング剤の中から
選ばれる少なくとも一種のカップリング剤を添加するこ
とで、引張強さの上昇及び硬さの上昇を達成することが
できる。

【０００８】また、前記カップリング剤は、前記添加剤
に対して、２〜１０重量％配合することが、硬質ゴム組
成物の硬さ及び引張強さをより上昇させる点において好
適である。

【０００９】

【発明の効果】その結果、加工性に優れ、しかも安価
で、加硫成形後はゴム成形体の硬さ・引張強さを高くで
きる硬質ゴム組成物を提供することができた。即ち、産
業廃棄物として多量に消費、廃棄されている使用済み事
務用紙等を用いた場合にあっては、安価で加工性に優
れ、加硫成形後はゴム成形体の強度の高い硬質ゴム組成
物を作成すると同時に、廃棄、焼却されている紙の再利
用を図ることができ、資源の有効活用をも達成できる。
尚、ゴム成分１００重量部に対して、紙成分を主とする
添加剤を５０〜７０重量部配合した硬質ゴム組成物を加
硫成形した場合、その高硬度に由来する性質により、か
んな、ノコギリ、チェーンソー等による通常の木材と同
様の製品加工も可能になり、最終製品としてのゴム成形
体の加工利便性はより達成できる。

【００１０】

【発明の実施の形態】以下に本発明の実施の形態を示す
が、本発明はこれらによって限定されるものではない。

【００１１】〔硬質ゴム組成物〕原料ゴム成分として天
然ゴムを用い、天然ゴム１００重量部に対し、紙成分を
主とする添加剤としての使用済みコピー用紙を２０重量
部、シラン系カップリング剤を４重量部、亜鉛華を５重
量部、ステアリン酸を１重量部、充填剤としてのシリカ
成分を２０重量部、加硫促進剤を１．５重量部、硫黄を
２重量部加えることで硬質ゴム組成物を得た。尚、混練
を容易に行うためにオイル成分やワックス成分等を添加
することも可能である。加工工程における混練は、ロー
ル若しくはニーダー等の密閉式混練機を使用した。

【００１２】カップリング剤を添加しない場合は、以下
に示す順序で材料を混合することが好適である。即ち、
主な材料について説明すると、まず原料ゴムとしての
天然ゴムを添加し、次に亜鉛華、ステアリン酸、老化
防止剤等を添加する。次に、充填剤としてのシリカ成
分を添加し、同時にオイル、ワックス等も添加する。
次に紙成分としての使用済みコピー用紙を添加し、最
後に加硫剤を添加する。

【００１３】一方、カップリング剤を添加する場合は、
以下に示す順序で材料を混合することが好適である。即
ち、主な材料について説明すると、まず原料ゴムとし
ての天然ゴムを添加し、次に、充填剤としてのシリカ
成分を添加し、同時にオイル、ワックス等も添加する。
次に紙成分としての使用済みコピー用紙を添加し、同
時にカップリング剤としてのシラン系カップリング剤を
添加する。次に亜鉛華、ステアリン酸、老化防止剤等
を添加し、最後に加硫剤を添加する。このようにカッ
プリング剤を添加する場合は、亜鉛華やステアリン酸の
添加はカップリング剤の添加の後に行うことが好適であ
る。また、紙成分の添加は充填剤の添加の後に行うこと
が好適である。また、紙成分の添加はカップリング剤の
添加と同時に行うことが好適である。尚、前記紙成分を
添加することで混練工程において混練中の原料が発熱す
る場合があり、かかる場合は混練機を水冷する水冷手段
を混練機に設けることが望ましい。

【００１４】このようにして製造した硬質ゴム組成物
を、加硫成形し薄いシート状に加工した場合、特定方向
に対する伸びはほとんど無く、逆に、前記特定方向と垂
直な方向に対する伸びは２００〜４００％である特性を
有する。これは、ゴム成形体中の紙成分の繊維が配列し
た方向においては、前記シート状に加工したゴム成形体
の伸びが低下し、逆に、前記紙成分の繊維が配列した方
向に対し垂直な方向には延びが増大するからである。従
って、このような特性を利用して、薄いシート状に加工
した本願発明に係る硬質ゴム組成物を用いて、片側の方
向のみ柔軟なゴムシート等を容易に製造することができ
る。

【００１５】尚、カップリング剤としては、シラン系カ
ップリング剤、チタネート系カップリング剤、若しく
は、アルミ系カップリング剤等を使用することができ
る。シラン系カップリング剤は一般に化学構造式ＹＲＳ
ｉＸ₃で表され、分散剤として機能する他、硬質ゴム組
成物の引張強さ・硬度の上昇に貢献する。ここで、Ｘは
ケイ素原子に直接結合しているメトキシ基やエトキシ基
等の加水分解基であり、Ｙはビニル基やメタクリル基等
の有機官能基であり、Ｒはアルキル基である。また、チ
タネート系カップリング剤は特に分散剤として機能し、
一般的にはテトラアルコキシチタネートと長鎖アルキル
脂肪酸、スルホン酸等とから合成される。また、アルミ
系カップリング剤は特に分散剤として機能し、一般的に
はアルミニウムアルコキシドとアルキルアセト酢酸エス
テルから合成される。

【００１６】〔物性比較〕原料ゴム成分として天然ゴム
を用い、天然ゴム１００重量部に対し、紙成分を主とす
る添加剤としての使用済みコピー用紙を２０重量部、４
０重量部、６０重量部加え、紙成分を添加した硬質ゴム
組成物Ａとして、記載順に硬質ゴム組成物Ａ₂₀、Ａ₄₀、
Ａ₆₀を得た。次に、同様に、原料ゴム成分として天然ゴ
ムを用い、天然ゴム１００重量部に対し、紙成分を主と
する添加剤としての使用済みコピー用紙を２０重量部、
４０重量部、６０重量部、７０重量部加え、更に、シラ
ン系カップリング剤も原料ゴム１００重量部に対し夫々
４重量部ずつ加え、添加剤及びカップリング剤を添加
（以下、紙カップリング剤添加という。）した硬質ゴム
組成物Ｂとして、記載順に硬質ゴム組成物Ｂ₂₀、Ｂ₄₀、
Ｂ₆₀、Ｂ₇₀を得た。そして、比較例として、原料ゴム成
分として天然ゴムを用い、天然ゴム１００重量部に対
し、ＨＡＦカーボンを２０重量部、４０重量部、６０重
量部、７０重量部加え、カーボン成分を添加した硬質ゴ
ム組成物Ｃとして、記載順に硬質ゴム組成物Ｃ₂₀、
Ｃ₄₀、Ｃ₆₀、Ｃ₇₀を得た。また、参考例として、原料ゴ
ム成分として天然ゴムを用い、天然ゴム１００重量部
に、紙成分を主とする添加剤も、カーボン成分も添加さ
れていない硬質ゴム組成物Ｏ₀を得た。このようにして
得た上述の硬質ゴム組成物を加硫成形したゴム成形体の
ＪＩＳＫ６２５１「加硫ゴムの引張試験方法」に規定さ
れている引張強さ（ＭＰａ）と、ＪＩＳＫ６２５１
「加硫ゴムの引張試験方法」に規定されている切断時伸
び（％）と、ＪＩＳＫ６２５３「加硫ゴム及び熱可塑性
ゴムの硬さ試験方法」の５項「デュロメーター硬さ試
験」に規定されている硬さ（Ｈ_A）との各物性について
測定した。その結果を表１に示す。また、上述の硬質ゴ
ム組成物を加硫成形したゴム成形体の引張強さ（ＭＰ
ａ）を図１に、切断時伸び（％）を図２に、硬さ
（Ｈ_A）を図３に示す。

【００１７】

【表１】

【００１８】硬質ゴム組成物Ａ及び硬質ゴム組成物Ｂを
加硫成形したゴム成形体の切断時伸びは、硬質ゴム組成
物Ｃを加硫成形したゴム成形体の切断時伸びよりも相対
的に小さく、紙成分を添加した硬質ゴム組成物を加硫成
形したゴム成形体の切断時伸びが、ＨＡＦカーボンを添
加した硬質ゴム組成物を加硫成形したゴム成形体の切断
時伸びよりも少ない傾向にあった。また、硬質ゴム組成
物Ｂを加硫成形したゴム成形体の硬さの方が硬質ゴム組
成物Ａを加硫成形したゴム成形体の硬さよりも相対的に
大きく、カップリング剤を添加した方が、硬質ゴム組成
物を加硫成形したゴム成形体の硬さを増加させる傾向に
あった。また、硬質ゴム組成物Ｂを加硫成形したゴム成
形体の引張強さの方が硬質ゴム組成物Ａを加硫成形した
ゴム成形体の引張強さよりも相対的に大きく、カップリ
ング剤を添加した方が、硬質ゴム組成物を加硫成形した
ゴム成形体の引張強さを増加させる傾向にあった。

【００１９】紙成分を主とする添加剤の添加量は、ゴム
成分１００重量部に対して６０重量部程度配合すること
が、強度の高いゴム成形体を得ながら、混練時の加工性
を容易にする点において、好適である。また、カップリ
ング剤の添加量は、紙成分を主とする添加剤に対して、
７重量％程度配合することが、最終製品としてのゴム成
形体の硬度及び引張強さを上昇させる観点から好適であ
る。

【００２０】[別実施形態]原料としてのゴム成分や、紙
成分を主とする添加剤は、上述の実施の形態に述べられ
たものに限定されるものではなく、その他種々のゴム成
分・添加剤を使用することができ、ゴム成分・添加剤を
適宜選択することで、最終製品としての硬質ゴム組成物
の難燃性能・耐腐食性能・耐熱性能・耐候性能等の機能
を上昇させることができる。

【００２１】図２に示すように例えば紙成分を６０重量
部程度添加した場合にあっては伸びが１０〜２０％程度
の範囲内に抑えることが可能である。しかし、かかる場
合においてもゴム成形体に荷重を加えた場合多少なりと
も変形が生じる。そこで、伸びの少ない繊維成分を添加
させることで、さらにゴム成形体の剛性を向上させるこ
とが可能である。伸びの少ない繊維成分としてはビニロ
ン、アラミド繊維、金属製の布成分、スダレコード等を
用いることができる。金属製の布成分を含有させた場合
はゴム成形体の硬度を特に上昇させることができ、紙成
分を６０重量部程度添加した場合では、ゴム成形体の伸
びを５％程度に抑えることも可能である。金属製の布成
分の添加は、積層・ラッピング・挿入等の方法により含
有させることができる。例えば、ゴム成形体中に前記布
成分を挟み込むサンドイッチ構造で前記布成分を含有さ
せることが可能である。

【００２２】本願発明に係る硬質ゴム組成物を原料に用
いて、硬質塩ビ管、コンクリート管及びＦＲＰ管等（パ
イプ、ヒューム管、土管等）を製造するための材質の代
用として用いることができる。また、コンクリート製暗
渠、フランジ等を製造するための金属材料の代用にも用
いることができる。さらには、本願発明に係る硬質ゴム
組成物を加硫成形したゴム成形体を用いて、木材の代用
としても用いることができ、木では腐食し易い水周り等
において使用した場合に特に有益である。また、補強繊
維を使用しないホース、歩道の敷板、植木鉢等の材質と
しても使用することも可能である。

【図面の簡単な説明】

【図１】ゴム成形体の引張強さを示す図

【図２】ゴム成形体の切断時伸びを示す図

【図３】ゴム成形体の硬さを示す図

フロントページの続きＦターム(参考） 4J002 AC011 AC061 AC071 AC081 AC091 AC131 AH002 BB151 DA036 FB082 FB092 FB162 FD016 FD140

Claims

【特許請求の範囲】

【請求項１】ゴム成分１００重量部に対して、紙成分
を主成分とする添加剤を４０〜７０重量部配合してなる
硬質ゴム組成物。
【請求項２】シラン系カップリング剤、チタネート系
カップリング剤、若しくは、アルミ系カップリング剤の
中から選ばれる少なくとも一種のカップリング剤を添加
したものである請求項１記載の硬質ゴム組成物。
【請求項３】前記カップリング剤は、前記添加剤に対
して、２〜１０重量％配合してなる請求項２記載の硬質
ゴム組成物。