JP4682838B2

JP4682838B2 - ゴム堰

Info

Publication number: JP4682838B2
Application number: JP2005365238A
Authority: JP
Inventors: 宏暁渡辺
Original assignee: Yokohama Rubber Co Ltd
Current assignee: Yokohama Rubber Co Ltd
Priority date: 2005-12-19
Filing date: 2005-12-19
Publication date: 2011-05-11
Anticipated expiration: 2025-12-19
Also published as: JP2007169910A

Description

本発明は、ゴム堰に関し、さらに詳しくは、耐候性に優れ、かつ補修が容易なゴム堰に関する。

従来、水力発電所の取水、河川治水、農業用水路の水位確保等の目的で、河川や水路等をせき止めるためにゴム堰が用いられている。ゴム堰は、繊維補強体で補強された補強ゴム層の外側にカバーゴムを積層した積層体を筒状袋体に構成し、これを河川を横断するように川床に固定するようになっており、その内部に空気や水等の流体を圧入して膨らませることにより河川をせき止め、また流体を排出して元の形状に戻すことにより通常の河川として利用できるようにする。

特許文献１は、上述したゴム堰の一例を示し、そのカバーゴムに、長期の耐候性を必要とするため、エチレンプロピレンジエン共重合体ゴム（ＥＰＤＭ）やブチルゴム（ＩＩＲ）が用いられている。しかし、ＥＰＤＭは、耐候性に優れるものの、他のゴム素材との接着性に乏しいため、補強ゴム層のコートゴムにも同じＥＰＤＭが使用されている。

上述のようにコートゴムにＥＰＤＭが使用されていると補強ゴム層のコートゴムと繊維補強体との接着力が弱くなり、剥離等の障害が起きやすくなる。しかも、その剥離故障が発生したときの補修に際しては、コートゴムにＥＰＤＭが使用されているため、自然加硫接着法（常温加硫接着法）では接着できないため、熱加硫接着法でしか対応ができない。

しかし、熱加硫接着法は、接着剤の硬化に熱エネルギーを必要とするため熱プレスなどの大掛かりな専用器具を必要とし、かつ作業時間が長くなるという欠点がある。このため、川床に設置されたゴム堰を、熱加硫接着法により補修することは多大な労力やコストがかかる難点があった。
特開２００３−２７４５０号公報

本発明の目的は、優れた耐候性を確保しながら、カバーゴムと補強ゴム層との接着性の向上と共に、良好な補修性を保障するゴム堰を提供することにある。

上記目的を達成するゴム堰は、繊維補強体をコートゴムで被覆した補強ゴム層を内層とし、少なくともエチレンプロピレンジエン共重合体ゴムを含有するカバーゴムを外層とする積層体から筒状袋体を形成し、該筒状袋体を外殻本体とするゴム堰において、前記コートゴムが、天然ゴム及び／又はスチレンブタジエン共重合体ゴム５０質量％以上をゴム成分とするゴム組成物からなり、前記カバーゴムが、エチレンプロピレンジエン共重合体ゴム３５〜５０質量％と、天然ゴム及び／又はスチレンブタジエン共重合体ゴム５０〜６５質量％をゴム成分とするゴム組成物からなることを特徴とする。

本発明のゴム堰は、繊維補強体をコートゴムで被覆した補強ゴム層を内層、カバーゴムを外層とする積層体からなる筒状袋体を外殻本体とし、この外殻本体を構成するカバーゴムを、エチレンプロピレンジエン共重合体ゴム３５〜５０質量％と、天然ゴム及び／又はスチレンブタジエン共重合体ゴム５０〜６５質量％をゴム成分とするゴム組成物から構成することで、天然ゴム及び／又はスチレンブタジエン共重合体ゴムを主成分とする一方、補強ゴム層のコートゴムをカバーゴムの主成分と同種の天然ゴム及び／又はスチレンブタジエン共重合体ゴム５０質量％以上を含むゴム成分からなるゴム組成物により構成したので、カバーゴムと補強ゴム層との接着性を向上しながら、カバーゴムがゴム成分中に３５質量％以上のエチレンプロピレンジエン共重合体ゴムを含むので最低限必要な耐候性を維持することができる。しかも、コートゴムが天然ゴム及び／又はスチレンブタジエン共重合体ゴム５０質量％以上で構成されるので、自然加硫接着が可能になり、優れた補修性を具備することができる。

図１は、外殻本体の内部に流体を圧入して膨張状態にしたときの本発明のゴム堰を断面斜視図として示し、図２は、同ゴム堰から内部の流体を抜いて萎ませた状態の部分断面図の一例を示す説明図である。

これらの図１及び２において、本発明のゴム堰１は、補強ゴム層３を内層、カバーゴム２を外層とする積層体からなる筒状袋体を外殻本体として有している。外殻本体は、複数プライに積層した補強ゴム層３を袋状に折り返して内層を構成し、その外側の上下に１層づつのカバーゴム２を被覆して外層が構成されている。内層の補強ゴム層３は帆布などの繊維補強体にコートゴムが被覆されて構成されている。このゴム堰１は、図１のように外殻本体の右端部を抑えプレート９を介して川床にボルト・ナット１０で固定され、かつ折り返された補強ゴム層３の内部空隙５に圧力流体を充填することにより、膨張させることができる。

本発明において、内層の補強ゴム層３のコートゴムは、天然ゴム（ＮＲ）及び／又はスチレンブタジエン共重合体ゴム（ＳＢＲ）が５０質量％以上、好ましくは１００質量％をゴム成分とするゴム組成物からなる。このゴム成分は、ブタジエンゴム（ＢＲ）、アクリロニトリルブタジエンゴム（ＮＢＲ）及びエチレンプロピレンジエン共重合体ゴム（ＥＰＤＭ）から選ばれる少なくとも１種を５０質量％未満含んでいてもよい。

外層のカバーゴム２は、ＥＰＤＭを３５〜５０質量％、好ましくは３５〜４５質量％、ＮＲ及び／又はＳＢＲを５０〜６５質量％、好ましくは５５〜６５質量％をゴム成分とするゴム組成物からなる。さらに好ましくは、ＥＰＤＭと、ＮＲ及び／又はＳＢＲとの合計が１００質量％となるゴム成分とするゴム組成物からなる。

カバーゴム２は、ゴム組成物のゴム成分中のＥＰＤＭ配合量を３５質量％以上にすることにより、カバーゴム２の耐候性、耐オゾン性を維持することが可能となる。また、ＥＰＤＭ配合量を５０質量％以下に抑制してＮＲ及び／又はＳＢＲの配合量を多くすることにより、補強ゴム層３のコートゴム側のＮＲ及び／又はＳＢＲ５０質量％以上をゴム成分とするゴム組成物との組合せにより、カバーゴム２と補強ゴム層３との接着性を十分なレベルにすることができる。また、従来はカバーゴム２と補強ゴム層３との間の極性が異なる為、接着できなかったが、ＮＲ及び／又はＳＢＲブレンドとすることにより、自然加硫接着を可能にすることができるようになる。

カバーゴム２と補強ゴム層３との接着性は、両ゴムシートを引き剥がしたときに、その破壊形態が、界面剥離が発生せずにカバーゴム２又は補強ゴム層３の材料破壊となっていることが好ましい。接着力が、接着された材料以上に強いことを現しているためである。

また、自然加硫接着とは、カバーゴム２と補強ゴム層３、又は補強ゴム層３同士の接着に使用する接着剤を、常温で硬化させることが可能であることをいう。自然加硫接着方法は、熱加硫接着法のように熱エネルギーを必要としないので、プレス等の大掛かりな器具が不要で、短時間の作業で接着できるため、補修の作業性を大幅に改善することができる。

本発明において、自然加硫接着に使用することができる接着剤は、特に制限はなく、好ましくはイソシアネート系常温硬化型接着剤を挙げることができる。このような自然加硫接着剤は、市販製品の中から適宜、選択して使用することができ、例えばQ-Pack II（横浜ゴム社製）を好ましく挙げることができる。

本発明に使用するゴム組成物において、ＥＰＤＭは、特に限定されるものではないが、ムーニー粘度ＭＬ_１＋４（１００℃）が、好ましくは３０〜７０、エチレン含量が好ましくは５０〜６０質量％、プロピレン含量が好ましくは４０〜５０質量％、ジシクロペンタジエン、エチリデンノルボルネン、ヘキサジエン等のジエン成分の含量が好ましくは１〜８質量％であるとよい。ＥＰＤＭのムーニー粘度ＭＬ_１＋４（１００℃）を上記の範囲内とすることにより、良好な加工性を維持することができ、エチレン含量及びプロピレン含量を上記の範囲内とすることにより、ゴム組成物の結晶化を抑制し圧延加工性を維持することができ、ジエン成分の含量を上記の範囲内とすることにより、加硫時の物性バランスを良好にすることができ、好ましい。

カバーゴム２及びコートゴムのゴム組成物に使用するＮＲは、特にそのグレードを限定されるものではない。

また、ＳＢＲは、特に限定されるものではなく、乳化重合ＳＢＲ（Ｅ−ＳＢＲ）及び溶液重合ＳＢＲ（Ｓ−ＳＢＲ）のいずれでもよいが、汎用性及び経済性の観点から乳化重合ＳＢＲが好ましい。ＳＢＲは、ムーニー粘度ＭＬ_１＋４（１００℃）が、好ましくは３０〜６０であるとよい。ＳＢＲのムーニー粘度ＭＬ_１＋４（１００℃）を上記の範囲内とすることにより、良好な混合加工性を得ることができるため好ましい。

さらに、カバーゴム２を構成するゴム組成物については、そのゴム成分１００質量部に対して、好ましくはカーボンブラックを、２０〜５０質量部、より好ましくは３０〜４０質量部配合するとよい。カーボンブラックを、この範囲にすることにより、カバーゴム２に要求される強度及び硬度を好ましいレベルにすることができる。

カーボンブラックの種類は、特に限定されるものではないが、少なくともＨＡＦ級カーボンブラックを主成分として含むことが、好ましい。ＨＡＦ級カーボンブラックは、平均粒子径が２６〜３０ｎｍであるゴム用高耐摩耗性ファーネスのカーボンブラックであり、ＡＳＴＭＤ１７６５により、Ｎ３００番台に品種分類されているカーボンブラックである。

また、使用するカーボンブラックとしては、ＨＡＦ級カーボンブラック以外のカーボンブラックを併用することができる。併用するカーボンブラックは、平均粒子径がＨＡＦ級カーボンブラックより大きいカーボンブラックが、混合、圧延加工性（押出加工性）の維持という観点から好ましく、平均粒子径が６１〜１００ｎｍであるゴム用半補強ファーネスのＳＲＦ級カーボンブラック（ＡＳＴＭＤ１７６５、Ｎ７００番台）が、より好ましく挙げられる。

さらに、カーボンブラックが、ＨＡＦ級カーボンブラック及びＳＲＦ級カーボンブラックを含む場合、ＨＡＦ級カーボンブラックの配合量Ｗ_ＨＡＦに対するＳＲＦ級カーボンブラックの配合量Ｗ_ＳＲＦの質量比Ｗ_ＳＲＦ／Ｗ_ＨＡＦが、０．３〜１．０であることが好ましい。質量比Ｗ_ＳＲＦ／Ｗ_ＨＡＦを上記の範囲内とすることにより、カバーゴム２と補強ゴム層３との接着性がよく、引張強さ、引張伸び等の物性が高バランスで得られる傾向があり、好ましい。

カバーゴム２に使用するゴム組成物には、カーボンブラックの他に、クレー、ホワイトカーボン、タルク等の無機フィラーを添加することができる。無機フィラーの配合量は、カーボンブラックと合わせた合計が、ゴム成分１００質量部に対して、２０〜５０質量部となるように配合することが好ましい。

また、ゴム組成物に対する添加物としては、上記に記載したもののほか、伸展油、加硫剤、加硫促進剤、老化防止剤、光安定剤、紫外線吸収剤、ヤケ防止剤、着色剤、加硫遅延剤等を必要に応じて適宜、配合することができる。

本発明において、伸展油は、パラフィンオイル、アロマ系オイル（芳香族系伸展油）等の中から適宜、選択して使用することができる。カバーゴム２のゴム組成物の伸展油配合量は、ゴム成分１００質量部に対して、好ましくは１０質量部以上、３０質量部未満、より好ましくは１５〜２０質量部である。伸展油の配合量は、カーボンブラックの配合量に関連して、カバーゴム２に必要な強度及び硬度を保持するように、適宜、その配合量を調製することができる。

本発明において、内層を構成する補強ゴム層３に使用される繊維補強体は、帆布、すだれ織などの織布構造物が好ましく使用される。繊維補強体に使用される補強繊維としては、特に限定されるものではないが、好ましくはナイロン、アラミド、ポリエステル、ポリビニルアルコール等の繊維を使用することができる。

以下、実施例によって本発明をさらに説明するが、本発明の範囲をこれらの実施例に限定されるものではない。

ゴム堰の実用的な特性を評価するため、下記のカバーゴム２及び補強ゴム層３を積層して接着させて、種々の試験を行った。

〔カバーゴム〕
実施例及び比較例において、以下の材料を使用し、表１及び２に示す組成でカバーゴムを調製した。
・ＥＰＤＭ；エチレンプロピレンジエン共重合体ゴム（三井化学社製三井ＥＰＴ４０７０）
・ＮＲ；天然ゴムＳＴＲ２０
・ＳＢＲ；スチレンブタジエン共重合体ゴム（日本ゼオン社製Ｎｉｐｏｌ１５０２）
・ＩＩＲ；ブチルゴム（ランクセス社製ＢＵＴＹＬ３０１）
・カーボンブラック１（ＣＢ１）；ＨＡＦ級カーボンブラック（昭和キャボット社製ショウブラックＮ３３０Ｔ）
・カーボンブラック２（ＣＢ２）；ＳＲＦ級カーボンブラック（旭カーボン社製アサヒ５０）
・クレー；クレー（ケンタッキーテネシークレイカンパニー社製ＳＵＰＲＥＸＣＬＡＹ）
・伸展油；アロマオイル（出光興産社製ダイアナプロセスオイルＡＨ−５８）
・ＺｎＯ；亜鉛華（正同化学工業社製亜鉛華３号）
・ステアリン酸；日本油脂社製ビーズステアリン酸
・老化防止剤；大内新興化学工業社製ノクラック６Ｃ
・硫黄；軽井沢精錬所社製油処理硫黄
・加硫促進剤；大内新興化学工業社製ノクセラーＮＳ−Ｆ

表１（実施例１〜９）及び表２（比較例１〜７）に示す配合比において、ゴム組成物をバンバリーミキサーを用いて混練し、ロールを用いてシート成形を行った。

なお、ゴム組成物は、表１及び表２に記載した以外に、共通配合として、ＺｎＯを５質量部、ステアリン酸を１質量部（比較例１を除く）、老化防止剤を１質量部（比較例１を除く）、硫黄を２．５質量部、加硫促進剤を１．３質量部添加した。

〔補強ゴム層〕
以下のゴム組成物をコートゴムとして使用した。

コートゴムの組成
・ＮＲ（天然ゴム、ＳＩＲ）：７０質量部
・ＳＢＲ（日本ゼオン社製Ｎｉｐｏｌ１５０２）：３０質量部
・ＣＢ１（昭和キャボット社製ショウブラックＮ３３０Ｔ）：６０質量部
・炭酸カルシウム（丸尾カルシウム社製重質炭酸カルシウム）：３０質量部
・ＺｎＯ（正同化学工業社製亜鉛華３号）：３質量部
・ステアリン酸（日本油脂社製ビーズステアリン酸）：２質量部
・アロマオイル（出光興産社製ダイアナプロセスオイルＡＨ−５８）：４０質量部
・硫黄（軽井沢精錬所社製油処理硫黄）：２．５質量部
・促進剤（大内新興化学工業社製ノクセラーＣＺ）：１質量部
・促進剤ＤＭ（大内新興化学工業社製ノクセラーＤＭ−ＰＯ）：１質量部
なお、比較例１については、上記のゴム組成物の代わりにＥＰＤＭ系ゴム組成物をコートゴムに使用した。

〔共ゴム接着性〕
上記のカバーゴム（長さ１５０ｍｍ×幅２５ｍｍ、厚み２．５ｍｍ）を２枚積層し、温度１４８℃、圧力０．３ＭＰａ、３０分の条件で加硫成形を行った。なお、カバーゴム間の片端に離型フィルムを挟み引張試験機のつかみ代とした。

加硫成形の後、室温（２０℃）に安定させ、２４時間経過後、積層したカバーゴム間の接着性、すなわち共ゴム接着性を、オートグラフにて（９０°剥離、移動速度５０ｍｍ／分）で評価した。

共ゴム接着性は、破壊した接着界面の形態により、下記のように判断した。
○：破壊形態が材料破壊であり、共ゴム接着性に優れる。
△：破壊形態の大部分が材料破壊であり、共ゴム接着性は実用上、問題ない。
×：破壊形態が界面剥離であり、共ゴム接着性が劣る。

〔カバーゴムとコートゴムとの接着性〕
上記のカバーゴム（長さ１５０ｍｍ×幅２５ｍｍ、厚み２．５ｍｍ）及びコートゴム（長さ１５０ｍｍ×幅２５ｍｍ、厚み２．５ｍｍ）を積層したこと以外は、共ゴム接着性と同様にして、評価した。

カバーゴムとコートゴムとの接着性は、破壊した接着界面の形態により、下記のように判断した。

○：破壊形態が材料破壊であり、接着性に優れる。
△：破壊形態の大部分が材料破壊であり、接着性は実用上、問題ない。
×：破壊形態が界面剥離であり、接着性が劣る。

〔自然加硫接着性〕
上記のカバーゴム（長さ１５０ｍｍ×幅２５ｍｍ、厚み２．５ｍｍ）を温度１４８℃、圧力０．３ＭＰａ、３０分の条件で加硫成形し、カバーゴム加硫品を２枚得た。

得られたカバーゴム加硫品の表面をバブ掛けし、接着面に自然加硫接着剤（横浜ゴム社製Q-Pack II）を塗布し貼り合せる。なお、カバーゴム間の片端には、自然加硫接着剤を塗布せずに、引張試験機のつかみ代とした。室温保管後、共ゴム接着性と同様にして、接着性を評価した。

カバーゴムの自然加硫接着性は、破壊した接着界面の形態により、下記のように判断した。

○：十分に使用に耐えるレベル。
△：やや剥離力が低いレベル。
×：界面剥離となり使用できない。

〔耐候性〕
加硫成形したカバーゴムのシートから所定の試験片（つかみ具間の長さ４０ｍｍ×幅１０ｍｍ、厚み２ｍｍ）を切り出し評価サンプルとした。評価サンプルを静的な引張ひずみ（伸長率２０％）を負荷しながら、オゾン濃度５０ｐｐｈｍ、温度４０℃の条件下、１６８時間、オゾン暴露させて、オゾンクラックの有無を評価した。

○：オゾンクラックが認められなかった。
×：オゾンクラックが発生した。

実施例１〜９、比較例１〜４
ゴム組成物を表１及び２に示す配合で調製しカバーゴムを作製した。

得られたカバーゴム及びコートゴムを用いて、上記の方法により、共ゴム接着性、カバーゴムとコートゴムの接着性、自然加硫接着性及び耐候性を評価した。得られた評価結果を表１及び２に示す。

表１及び２から明らかなように、本願発明のゴム堰を構成するカバーゴム及び補強ゴム層からなる実施例１〜９は、共ゴム接着性、カバーゴムとコートゴムの接着性、自然加硫接着性及び耐候性のいずれも優れた結果が得られることが認められた。

表２から、従来のＥＰＤＭを用いたカバーゴム及びコートゴムを使用した比較例１は、自然加硫接着性が劣り、補修方法として採用することができない。比較例２〜４は、カバーゴム組成が、本発明のゴム組成物から外れるため、共ゴム接着性、カバーゴムとコートゴムの接着性、自然加硫接着性及び耐候性のいずれかが劣ることが認められた。

本発明のゴム堰を内部に流体を圧入して膨張状態にしたときの一例を示す断面斜視図である。本発明のゴム堰を萎ませた状態の断面図の一例を示す説明図である。

符号の説明

１ゴム堰
２カバーゴム
３補強ゴム層
４フィン
５内部空隙
９抑えプレート
１０ボルト・ナット

Claims

繊維補強体をコートゴムで被覆した補強ゴム層を内層とし、少なくともエチレンプロピレンジエン共重合体ゴムを含有するカバーゴムを外層とする積層体から筒状袋体を形成し、該筒状袋体を外殻本体とするゴム堰において、
前記コートゴムが、天然ゴム及び／又はスチレンブタジエン共重合体ゴム５０質量％以上をゴム成分とするゴム組成物からなり、前記カバーゴムが、エチレンプロピレンジエン共重合体ゴム３５〜５０質量％と、天然ゴム及び／又はスチレンブタジエン共重合体ゴム５０〜６５質量％をゴム成分とするゴム組成物からなるゴム堰。
前記カバーゴムのゴム組成物が、前記ゴム成分１００質量部に対して、カーボンブラックを２０〜５０質量部配合した請求項１に記載のゴム堰。
前記カーボンブラックが、ＨＡＦ級カーボンブラックを主成分として含む請求項２に記載のゴム堰。
前記カーボンブラックが、前記ＨＡＦ級カーボンブラックと共にＳＲＦ級カーボンブラックを含み、かつ前記ＨＡＦ級カーボンブラックの配合量Ｗ_ＨＡＦに対するＳＲＦ級カーボンブラックの配合量Ｗ_ＳＲＦの質量比Ｗ_ＳＲＦ／Ｗ_ＨＡＦが、０．３〜１．０である請求項３に記載のゴム堰。