JP2007131762A

JP2007131762A - Insulating vulcanized rubber

Info

Publication number: JP2007131762A
Application number: JP2005327345A
Authority: JP
Inventors: Tetsuya Tsuboi; 哲也坪井
Original assignee: Toyo Tire and Rubber Co Ltd
Current assignee: Toyo Tire Corp
Priority date: 2005-11-11
Filing date: 2005-11-11
Publication date: 2007-05-31

Abstract

<P>PROBLEM TO BE SOLVED: To provide an insulating vulcanized rubber constituting a vibration-proof rubber having high insulating property and high load resistance. <P>SOLUTION: This insulating vulcanized rubber is characterized by containing a solution-polymerized styrene-butadiene rubber (s-SBR) and natural rubber (NR) in an s-SBR/NR weight ratio of 70/30 to 30/70 as a rubber raw material, containing carbon black having an iodine adsorption of 20 to 60 g/kg in an amount of 20 to 60 pts.wt. per 100 pts.wt. of the rubber material, and having surface resistivity of ≥10<SP>14</SP>Ω. <P>COPYRIGHT: (C)2007,JPO&INPIT

Description

本発明は、建築物や構築物、船舶、車両等、特に鉄道車輌に使用する防振作用と絶縁作用の双方を求められる絶縁性加硫ゴムに関するものである。 The present invention relates to an insulating vulcanized rubber that is required to have both an anti-vibration function and an insulating function used for buildings, structures, ships, vehicles, and the like, particularly railway vehicles.

車両等に使用する防振ゴムとしては、第１に防振性能に優れていることが求められており、係る防振ゴムとして溶液重合ＳＢＲと天然ゴムを併用した防振ゴムが公知である（特許文献１）。特許文献１の防振ゴムは、自動車、とりわけ乗用車用の防振ゴムであり、ヨウ素吸着量が１００ｍｇ／ｇ以上のカーボンブラック、好ましくはＩＳＡＦクラスのカーボンブラックを使用するものである。 As an anti-vibration rubber used for vehicles and the like, first, it is required to have excellent anti-vibration performance, and as such anti-vibration rubber, an anti-vibration rubber using a solution polymerization SBR and natural rubber in combination is known ( Patent Document 1). The anti-vibration rubber of Patent Document 1 is an anti-vibration rubber for automobiles, particularly passenger cars, and uses carbon black having an iodine adsorption of 100 mg / g or more, preferably ISAF class carbon black.

特開２００２−１２１３２８号公報JP 2002-121328 A

しかし、特許文献１に記載の防振ゴムは、自動車、とりわけ乗用車用の防振ゴムであり、自動車のエンジンに起因する振動、走行中に路面の凹凸により発生する振動などの高周波の振動の伝達を防止することを目的とするものであって、絶縁性を要求されるものではない。これに対して建築物や構築物、船舶、鉄道車輌などの防振ゴムは自動車よりも高荷重に対する耐久性を求められるものであり、とりわけ鉄道車輌において、車輪を保持する台車と車体の間に使用される防振ゴムには、信号を正常に作動させるために高い絶縁性も求められる。高荷重に対しては、カーボンブラックの添加量を増量すると耐久性は高くなるが、特許文献１に記載のヨウ素吸着量が１００ｍｇ／ｇ以上のカーボンブラックを使用すると、加硫ゴムが導電性となり、絶縁性の要請に対応することができない。 However, the anti-vibration rubber described in Patent Document 1 is an anti-vibration rubber for automobiles, particularly passenger cars, and transmits high-frequency vibrations such as vibrations caused by automobile engines and vibrations caused by road surface irregularities during traveling. It is intended to prevent the above, and does not require insulation. On the other hand, anti-vibration rubber for buildings, structures, ships, railway vehicles, etc. is required to be more durable against automobiles than automobiles. The anti-vibration rubber is also required to have high insulation properties in order to operate the signal normally. For heavy loads, the durability increases when the amount of carbon black added is increased. However, when carbon black having an iodine adsorption amount of 100 mg / g or more described in Patent Document 1 is used, the vulcanized rubber becomes conductive. Inability to meet the demand for insulation.

本発明の目的は、高い絶縁性と高い耐荷重性を有する防振ゴムを構成する絶縁性加硫ゴムを提供することにある。 An object of the present invention is to provide an insulating vulcanized rubber constituting an anti-vibration rubber having high insulation and high load resistance.

本発明の絶縁性加硫ゴムは、ゴム原料が溶液重合スチレンブタジエンゴム（ｓ−ＳＢＲ）と天然ゴム（ＮＲ）をｓ−ＳＢＲ／ＮＲ＝７０／３０〜３０／７０（重量比）にて含有するものであり、ヨウ素吸着量が２０〜６０ｇ／ｋｇのカーボンブラックをゴム原料１００重量部に対して２０〜６０重量部含有し、表面抵抗率が１０^１４Ω（１．０Ｅ＋１４）以上であることを特徴とする。 In the insulating vulcanized rubber of the present invention, the rubber raw material contains solution polymerized styrene butadiene rubber (s-SBR) and natural rubber (NR) at s-SBR / NR = 70/30 to 30/70 (weight ratio). Carbon black having an iodine adsorption of 20 to 60 g / kg is contained in an amount of 20 to 60 parts by weight with respect to 100 parts by weight of the rubber raw material, and the surface resistivity is 10 ¹⁴ Ω (1.0E + 14) or more. It is characterized by.

係る構成の加硫ゴムは、高い絶縁性と高い耐荷重性を有する防振ゴムを構成するものである。ｓ−ＳＢＲ／ＮＲ重量比のｓ−ＳＢＲの重量比が７０を超えて大きくなると耐伸長疲労性が低下し、また耐亀裂成長性も低下する。ＮＲ重量比が７０を超えて大きくなるとやはり耐伸長疲労性が低下する。ｓ−ＳＢＲ／ＮＲ重量比は、４０／６０〜６０／４０であることがより好ましい。 The vulcanized rubber having such a configuration constitutes an anti-vibration rubber having high insulation and high load resistance. When the weight ratio of s-SBR to s-SBR / NR weight ratio exceeds 70, elongation fatigue resistance decreases, and crack growth resistance also decreases. If the NR weight ratio exceeds 70, the elongation fatigue resistance also decreases. The s-SBR / NR weight ratio is more preferably 40/60 to 60/40.

使用するカーボンブラックのヨウ素吸着量が２０ｇ／ｋｇ未満の場合には得られる加硫ゴムの強度が充分ではなく、６０ｇ／ｋｇを超えると、必要な強度を得られる程度に添加すると絶縁性が低下する。カーボンブラックの添加量は、２０重量部未満の場合には必要な硬度（ＪＩＳＡ硬度にて５５以上）を達成することが難しく、６０重量部を超えると硬度がＪＩＳＡ硬度７５を超えて高くなりすぎる。カーボンブラックの添加量は、２０〜５０重量部であることがより好ましい。 If the carbon black used has an iodine adsorption of less than 20 g / kg, the strength of the resulting vulcanized rubber is not sufficient, and if it exceeds 60 g / kg, the insulation will decrease if added to the extent that the required strength can be obtained. To do. When the added amount of carbon black is less than 20 parts by weight, it is difficult to achieve the required hardness (55 or more in JIS A hardness), and when it exceeds 60 parts by weight, the hardness exceeds JIS A hardness 75 and is high. Too much. The addition amount of carbon black is more preferably 20 to 50 parts by weight.

上述の絶縁性加硫ゴムは、さらに無機充填剤を前記ゴム原料１００重量部に対して２０〜６０重量部含有するものであることが好ましい。 The insulating vulcanized rubber described above preferably further contains 20 to 60 parts by weight of an inorganic filler with respect to 100 parts by weight of the rubber raw material.

係る構成の加硫ゴムは、高い絶縁性を有し、より耐荷重性に優れた防振ゴムを構成するものである。自動車用の防振ゴムは周波数の高い圧縮振動を受けるために、無機充填剤を添加すると発熱が大きくなるために係る充填剤を添加できない。無機充填剤の添加量が多すぎると加硫ゴムの硬度は高くなるが強度が低下する。 The vulcanized rubber having such a configuration constitutes an anti-vibration rubber having high insulating properties and more excellent load resistance. Anti-vibration rubber for automobiles is subjected to high-frequency compression vibrations, and when an inorganic filler is added, the heat generation becomes large, so that the filler cannot be added. If the amount of the inorganic filler added is too large, the hardness of the vulcanized rubber increases but the strength decreases.

本発明の絶縁性加硫ゴムに使用するカーボンブラックは、ヨウ素吸着量が２０〜６０ｇ／ｋｇである。係るカーボンブラックとしては、具体的にはＡＳＴＭコードにてＮ７８７，Ｎ７６５，Ｎ６８３（ＡＰＦ），Ｎ６６０（ＧＰＦ），Ｎ６５０，Ｎ６４２，ｎ６３０，Ｎ６５８（ＦＥＦ−ＨＳ），Ｎ５５０（ＦＥＦ），Ｎ５３９等が使用可能である。ヨウ素吸着量は２０〜５０ｇ／ｋｇであることが好ましく、２０〜４０ｇ／ｋｇであることがさらに好ましい。 Carbon black used for the insulating vulcanized rubber of the present invention has an iodine adsorption of 20 to 60 g / kg. As such carbon black, specifically, N787, N765, N683 (APF), N660 (GPF), N650, N642, n630, N658 (FEF-HS), N550 (FEF), N539 and the like are used according to the ASTM code. Is possible. The iodine adsorption amount is preferably 20 to 50 g / kg, and more preferably 20 to 40 g / kg.

また添加することが好ましい無機充填剤としては、例えばシリカ、クレー、タルク、マイカ、炭酸カルシウム、炭酸マグネシウム、硫酸バリウム、水酸化アルミニウム等を例示することができる。また難燃化剤として水酸化マグネシウム、赤燐などを添加することも可能である。これらの無機充填剤は、必要に応じて各種のカップリング剤処理などの表面処理をすることは好適な態様である。 Examples of inorganic fillers that are preferably added include silica, clay, talc, mica, calcium carbonate, magnesium carbonate, barium sulfate, aluminum hydroxide, and the like. Further, magnesium hydroxide, red phosphorus or the like can be added as a flame retardant. It is a preferred embodiment that these inorganic fillers are subjected to surface treatment such as various coupling agent treatments as necessary.

本発明の絶縁性加硫ゴムには公知の加硫剤、加硫促進剤、加硫促進助剤、加硫遅延剤、補強剤、老化防止剤、オゾン劣化防止剤、充填剤、プロセスオイルないし可塑剤、粘着付与剤、加工助剤等から必要な成分を選択して添加することができる。 The insulating vulcanized rubber of the present invention includes known vulcanizing agents, vulcanization accelerators, vulcanization acceleration aids, vulcanization retarders, reinforcing agents, anti-aging agents, ozone degradation inhibitors, fillers, process oils, Necessary components can be selected and added from plasticizers, tackifiers, processing aids and the like.

加工助剤としては酸化亜鉛、酸化マグネシウム等の金属酸化物、ステアリン酸、ステアリン酸金属塩、高融点ワツクス、低分子量ポリエチレン、ポリエチレングリコール、オクタデシルアミン等の滑剤が挙げられる。加工助剤の配合割合はゴム１００重量部に対して１〜５０重量部とするのが好ましい。 Examples of processing aids include metal oxides such as zinc oxide and magnesium oxide, lubricants such as stearic acid, stearic acid metal salts, high melting point waxes, low molecular weight polyethylene, polyethylene glycol, and octadecylamine. The blending ratio of the processing aid is preferably 1 to 50 parts by weight with respect to 100 parts by weight of rubber.

本発明の絶縁性加硫ゴムは、上記成分を通常の加工方法によって、所定の形状に成形することができる。具体的には、加硫剤と加硫促進剤を除く成分をバンバリーミキサーにより混練してマスターバッチを製造し、該マスターバッチを冷却した後にニーダー、混練ロールなどを使用して加硫剤と加硫促進剤とを混練して未加硫ゴム組成物とする。未加硫ゴム組成物を所定形状にて加熱加硫することにより、絶縁性加硫ゴムが得られる。 The insulating vulcanized rubber of the present invention can be molded into a predetermined shape by the usual processing method using the above components. Specifically, the components excluding the vulcanizing agent and the vulcanization accelerator are kneaded by a Banbury mixer to produce a master batch, and after cooling the master batch, the kneading agent and the kneading roll are used to add the vulcanizing agent and the vulcanizing agent. A vulcanization accelerator is kneaded to obtain an unvulcanized rubber composition. An insulating vulcanized rubber is obtained by heat vulcanizing the unvulcanized rubber composition in a predetermined shape.

防振ゴムは、その構造は特に限定されないが、一般的には２個の取付金具の間に加硫された防振ゴム材が介設された構造を有するものが多い。このような防振ゴムは金具と未加硫ゴム組成物を金型内に収容して加圧、加熱するプレス法、金具を配設した後に閉鎖した金型内に未加硫ゴム組成物を注入、硬化させるトランスファー成形ないし射出成形法により製造される。 The structure of the anti-vibration rubber is not particularly limited, but in general, many anti-vibration rubbers have a structure in which a vulcanized anti-vibration rubber material is interposed between two mounting brackets. Such an anti-vibration rubber is a press method in which a metal fitting and an unvulcanized rubber composition are accommodated in a mold and pressed and heated, and an unvulcanized rubber composition is placed in a mold closed after the metal fitting is disposed. Manufactured by transfer molding or injection molding method for injection and curing.

＜加硫ゴム製造例＞
表１の上段に記載した配合により、常法にて加硫ゴムを製造した。即ち原料ゴム、カーボンブラックを含むイオウと加硫促進剤を除く成分をバンバリーミキサーで混練してマスターバッチを作製し、マスターバッチの冷却後に混練ロールを使用してイオウと加硫促進剤とを所定量混練し、未加硫ゴム組成物とした。使用したカーボンブラックのヨウ素吸着量は、ＧＰＦが２６ｇ／ｋｇであり、ＨＡＦが８０ｇ／ｋｇであった。 <Examples of vulcanized rubber production>
Vulcanized rubber was produced by a conventional method according to the formulation described in the upper part of Table 1. That is, a raw material rubber, sulfur containing carbon black and components other than the vulcanization accelerator are kneaded with a Banbury mixer to prepare a master batch, and after cooling the master batch, the sulfur and the vulcanization accelerator are placed using a kneading roll. A fixed amount of the mixture was kneaded to obtain an unvulcanized rubber composition. The iodine adsorption amount of the carbon black used was 26 g / kg for GPF and 80 g / kg for HAF.

＜評価＞
上記の未加硫ゴム組成物を加圧加熱して加硫ゴムとし、以下の評価を行った。 <Evaluation>
The above unvulcanized rubber composition was heated under pressure to obtain a vulcanized rubber, and the following evaluation was performed.

（絶縁性）
絶縁性は加硫ゴムの表面抵抗率にて評価した。表面抵抗率はＪＩＳＫ６２７１の二重リング電極法に準拠して印加電圧５００Ｖにて測定した。 (Insulation)
Insulation was evaluated by the surface resistivity of the vulcanized rubber. The surface resistivity was measured at an applied voltage of 500 V in accordance with the double ring electrode method of JIS K 6271.

（耐伸長疲労性）
デマッチャ疲労試験機（ＪＩＳＫ６２６０）を使用し、ＪＩＳ４号ダンベルにて作成したサンプルについて、４０℃にて伸張率０〜１２０％の繰り返し伸張を行い、サンプルが破断するまでの回数を測定し、耐伸長疲労性を評価した。評価に使用したサンプルは１０個であり、破断回数をワイブル確率紙にプロットして疲労寿命を求めた。 (Stretch fatigue resistance)
Using a Dematcher Fatigue Testing Machine (JIS K 6260), the sample made with JIS No. 4 dumbbell was repeatedly stretched at 40 ° C with an elongation of 0 to 120%, and the number of times until the sample broke was measured. The elongation fatigue resistance was evaluated. Ten samples were used for evaluation, and the fatigue life was obtained by plotting the number of breaks on Weibull probability paper.

（耐屈曲疲労性性）
屈曲疲労性は、ＪＩＳＫ６２６０に準拠して、試験温度４０℃で屈曲亀裂発生回数及び屈曲亀裂成長にて評価を行った。亀裂発生回数はサンプル３個の亀裂が発生するまでの屈曲回数の平均値を求めた。また屈曲亀裂成長はサンプルに２ｍｍの切欠きを入れ、この切欠きが２０ｍｍに成長するまでの屈曲回数を求めた。 (Bending fatigue resistance)
Flexural fatigue was evaluated in accordance with JIS K 6260 by the number of flex cracks generated and flex crack growth at a test temperature of 40 ° C. For the number of cracks, the average value of the number of bendings until three cracks occurred was obtained. Further, for bending crack growth, a notch of 2 mm was put into the sample, and the number of bending until the notch grew to 20 mm was determined.

（硬度）
ＪＩＳＫ６２５３に準拠して、硬度計としてタイプＡデュロメーターを使用して評価を行った。 (hardness)
In accordance with JIS K 6253, evaluation was performed using a type A durometer as a hardness meter.

（圧縮永久歪み）
圧縮永久歪みは、ＪＩＳＫ６２６２に準拠して、圧縮率２５％、試験温度７０℃、試験時間２４時間にて評価を行った。 (Compression set)
The compression set was evaluated according to JIS K 6262 at a compression rate of 25%, a test temperature of 70 ° C., and a test time of 24 hours.

この表１の結果より、本発明の絶縁性加硫ゴム（実施例１〜３）は、いずれも高い絶縁性を有し、しかも耐疲労伸長性並びに耐屈曲疲労性にも優れたものであった。これに対して原料ゴム１００重量部中の溶液重合ＳＢＲの割合が７０重量部の比較例１は耐伸長疲労性、耐屈曲疲労性の双方において本発明の加硫ゴムよりも劣るものであり、ＮＲの比率が多い比較例２の加硫ゴムは耐屈曲疲労性においては良好であったが耐伸長疲労性は満足できるものではなかった。またヨウ素吸着量が本発明の範囲を逸脱して大きなカーボンブラックを使用したものは絶縁性が悪く、しかも耐伸長疲労性、耐屈曲疲労性の双方において本発明の加硫ゴムよりも劣るものであった。 From the results of Table 1, the insulating vulcanized rubbers (Examples 1 to 3) of the present invention all have high insulating properties, and are excellent in fatigue elongation resistance and bending fatigue resistance. It was. On the other hand, Comparative Example 1 in which the ratio of the solution-polymerized SBR in 100 parts by weight of the raw rubber is 70 parts by weight is inferior to the vulcanized rubber of the present invention in both elongation fatigue resistance and bending fatigue resistance. The vulcanized rubber of Comparative Example 2 having a high NR ratio was good in bending fatigue resistance, but the elongation fatigue resistance was not satisfactory. In addition, those using carbon black whose iodine adsorption amount deviates from the range of the present invention is poor in insulation, and inferior to the vulcanized rubber of the present invention in both elongation fatigue resistance and bending fatigue resistance. there were.

＜１本リンク製造例＞
上記実施例１の組成を有する加硫ゴムを構成部材とする鉄道車輌用の１本リンクを製造し、３軸耐久試験を行ったところ、亀裂発生回数は４０万回であり、優れた耐久性を有するものであった。また表面抵抗率は４．０×１０^１４Ωであり、絶縁性も要求されるレベルを満足するものであった。 <One link production example>
When one link for a railway vehicle having a vulcanized rubber having the composition of Example 1 as a constituent member was manufactured and subjected to a triaxial durability test, the number of occurrences of cracks was 400,000 and excellent durability. It was what had. Further, the surface resistivity was 4.0 × 10 ¹⁴ Ω, and the insulating property satisfied the required level.

本発明の絶縁性加硫ゴムは、建築物や構築物用の防振ゴム構成材料として、また車両用、特に鉄道車輌の台車と車体の間に配設される防振ゴム、例えば１本リンクを構成する加硫ゴム部材として好適に使用することができる。 The insulating vulcanized rubber of the present invention is used as an anti-vibration rubber constituting material for buildings and structures, and for an anti-vibration rubber, for example, one link, disposed between a bogie for a vehicle, particularly a railway vehicle. It can be suitably used as a vulcanized rubber member.

Claims

The rubber raw material contains solution-polymerized styrene butadiene rubber (s-SBR) and natural rubber (NR) at s-SBR / NR = 70/30 to 30/70 (weight ratio), and the iodine adsorption amount is 20 An insulating vulcanized rubber comprising 20 to 60 parts by weight of carbon black of ˜60 g / kg with respect to 100 parts by weight of a rubber raw material, and having a surface resistivity of 10 ¹⁴ Ω or more.

The insulating vulcanized rubber according to claim 1, further comprising 10 to 30 parts by weight of silica with respect to 100 parts by weight of the rubber raw material as an inorganic filler.