JP6307232B2 - 鉄道軌道材用超硬質ゴム組成物及び鉄道軌道材 - Google Patents
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Description
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。
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。
本発明の鉄道軌道材用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。
本発明の鉄道軌道材用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。
本発明の鉄道軌道材用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、前記鉄道軌道材用超硬質ゴム組成物を用いたことを特徴とする。
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。
硫黄分の含有量が5重量部未満であると、加硫が遅れ、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。
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が極端に硬くなり、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。
このフェノール樹脂としては、とくに限定されないが、フェノール類とホルムアルデヒド、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。
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。
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。
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。
混合した超硬質ゴム組成物は、金型にて所定温度でプレス加硫することで、製品に加工できる。
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。
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。
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。
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。
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リットルの密閉型ミキサーで、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を投入し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。
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(ISAF 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):日本サン石油製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
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。
加硫ゴムの表面状況: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。
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。
Claims (5)
- ゴム成分100重量部に対し、
フェノール系熱硬化性樹脂を40重量部〜50重量部と、
硫黄を5重量部〜50重量部とを含有する
ことを特徴とする鉄道軌道材用超硬質ゴム組成物。 - 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に記載の鉄道軌道材用超硬質ゴム組成物。 - 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に記載の鉄道軌道材用超硬質ゴム組成物。 - 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に記載の鉄道軌道材用超硬質ゴム組成物。 - 請求項1乃至4のいずれか一項に記載の鉄道軌道材用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。
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