JP6920894B2 - ゴム部材 - Google Patents

Description

本発明は、少なくとも一方の面にコーティング層を備えるゴム部材に関する。

一般に鉄道車両においては、様々な形状および防振性能を有する緩衝ゴムが使用されている。例えば、ブッシュ型の緩衝ゴムは、車体と台車との間に取り付けられた力伝達リンク装置の一部であり、かかる緩衝ゴムは上下左右の動きで発生する力を吸収し、動きに対する復元力を発生させる。近年では火災の発生などを考慮し、かかる鉄道車両用緩衝ゴムに対して難燃性を向上することが要求されている。

ゴムの難燃性向上を図る場合、原料となるゴム組成物中に難燃剤を配合する技術が知られている。難燃剤としては、リン系難燃剤、ハロゲン系難燃剤、アンチモン系難燃剤などが公知であり、特にハロゲン系難燃剤と三酸化アンチモンを併用すると優れた難燃効果が得られることが一般的に知られている。しかしながら、近年では環境意識の高まりから、難燃性を向上しつつも、燃焼時の発煙性が低いこと（低発煙性）、燃焼時の有毒ガスの発生をより低減させることが求められており、ハロゲン系難燃剤と三酸化アンチモンを併用する技術では、環境面で問題があった。

環境面での配慮から、ゴム組成物中に非ハロゲン系難燃剤を配合する技術は存在する。例えば、下記特許文献１では、ポリクロロプレンゴムに対して水酸化マグネシウムおよび赤燐を配合した難燃性ゴムが報告されている。また、下記特許文献２では、ポリクロロプレンゴムに対して金属水和物、赤燐およびシランカップリング剤を配合した難燃性ゴムが報告されている。

特開２００５−１４６２５６号公報 特開２００７−０２３１０２号公報

ところで、鉄道車両用緩衝ゴムでは難燃性の向上に加え、モジュラスや引張強度などのゴム常態物性の向上が要求される。しかしながら、本発明者が検討した結果、前記特許文献に記載のゴムでは、難燃性向上と、かかるゴム常態物性の維持向上とが両立できないことが判明した。

本発明は上記課題を解決すべく開発されたものであり、難燃性と、モジュラスや引張強度などのゴム常態物性とをバランス良く向上したゴム部材を提供することを目的とする。

本発明者は、上記課題を解決すべく鋭意検討した結果、以下に示すゴム部材により上記目的を達成できることを見出し、本発明を完成するに至った。

すなわち本発明は、少なくとも一方の面にコーティング層を備えるゴム部材であって、前記コーティング層が、難燃剤としてイントメッセント系のリン酸塩を含有することを特徴とするゴム部材に関する。

一般に高分子の燃焼は、特に燃焼が継続した場合に高分子表面には高分子の分解性生成物が蓄積したり、溶融高分子が材料から垂れたり、はじけたりするため、その高分子の種類によって様相が大きく異なる。本発明者は高分子の燃焼挙動の中でも、特に高分子表面の燃焼挙動に着目した結果、ゴム部材の少なくとも一方の面であって、炎に触れる面に、イントメッセント系のリン酸塩を含有するコーティング層を形成することにより、燃焼抑制効果を効率良く向上できることを見出した。

前記のとおり、本発明では、ゴム部材の少なくとも一方の面であって、炎に触れる面に、イントメッセント系のリン酸塩を含有するコーティング層を形成することにより、ゴム燃焼時の燃焼を効果的に阻害し、難燃性を向上することができる。なお、一般的にゴム部材の難燃性向上のために、ゴム部材を構成するゴム成分中に難燃剤を配合する場合、難燃性向上のためには大量の難燃剤をゴム成分中に配合する必要があるため、難燃剤の配合量増量に起因して、得られる加硫ゴムの、モジュラスや引張強度などのゴム常態物性が悪化する傾向がある。しかしながら本発明では、前記のとおり効果的な燃焼抑制メカニズムを構築することで、ゴム部材を構成するゴム成分中に難燃剤を大量に配合する必要がない。これにより、ゴム常態物性の悪化を抑制することができる。その結果、本発明では、難燃性と、モジュラスや引張強度などのゴム常態物性とをバランス良く向上したゴム部材を提供することができる。

本発明においては、前記コーティング層の全重量を１００重量％としたとき、前記リン酸塩を１５〜５０重量％含有することが好ましい。この場合、得られるゴム部材の難燃性を特に向上することができる。

さらに本発明は、前記いずれかに記載のゴム部材を少なくとも備える鉄道車両用緩衝ゴムに関する。かかる鉄道車両用緩衝ゴムは、難燃性と、モジュラスや引張強度などのゴム常態物性とがバランス良く向上されている。

本発明に係るゴム部材は、少なくとも一方の面にコーティング層を備えるゴム部材であって、前記コーティング層が、イントメッセント系のリン酸塩を含有する。

本発明においては、ゴム部材のコーティング層中に、難燃剤としてイントメッセント系のリン酸塩を含有する。リン酸塩としては当業者に公知のリン酸塩が使用可能であるが、特にリン酸マグネシウムやリン酸アンモニウムを使用することが好ましい。リン酸マグネシウムやリン酸アンモニウムなどを含有する難燃剤として、市販品も好適に使用可能であり、例えばＡＤＥＫＡ社製の「ＦＰ−２２００」などが挙げられる。

ゴム部材の燃焼時に、ゴム表面にイントメッセント（発泡膨張層）を効果的に形成することで、最終的に得られるゴム部材の難燃性を向上しつつ、モジュラスや引張強度などのゴム常態物性の維持向上を図るためには、コーティング層の全重量を１００重量％としたとき、リン酸塩を１５〜５０重量％含有することが好ましく、２５〜５０重量％含有することがより好ましい。なお、コーティング層の全重量は、ゴム部材に塗布・乾燥後の重量に基づき算出するものとする。

前記リン酸塩を含有するコーティング層をゴム部材の表面に形成するためには、例えばウレタン樹脂系塗料、アクリル樹脂系塗料、メラミンアクリル樹脂系塗料にリン酸塩を適量混合し、得られた混合塗料をゴム部材に塗布・乾燥させることにより形成可能である。

例えば本発明において、メラミンアクリル樹脂系塗料を使用して、リン酸塩を含有するコーティング層を形成する場合、メラミンアクリル樹脂系塗料（固形分）とリン酸塩との比率を１：１〜５：１で混合し、より好適には１：１〜３：１の比率で混合し、得られた混合塗料をゴム部材に塗布・乾燥することによりコーティング層を形成可能である。

本発明においては、ゴム部材の少なくとも一方の面にコーティング層を備え、かかるコーティング層により難燃性を向上することができるため、ゴム部材を構成するゴム成分は、ゴム常態物性が優れるものであれば特に限定されない。ただし、本発明に係るゴム部材を鉄道車両用緩衝ゴムとして使用する場合、ゴム成分として、天然ゴム単独、あるいは天然ゴムとポリクロロプレンゴムとの併用系を使用することが好ましい。天然ゴムとポリクロロプレンゴムとの併用系を使用する場合は、ゴム成分の全量を１００重量部としたとき、ポリクロロプレンゴムを５０〜１００重量部および天然ゴムを０〜５０重量部含有することが好ましく、ポリクロロプレンゴムを６０〜１００重量部および天然ゴムを０〜４０重量部含有することがより好ましい。

なお、ゴム部材中のゴム成分として、天然ゴムおよびポリクロロプレンゴム以外のジエン系ゴム、例えばポリイソプレンゴム（ＩＲ）、ポリブタジエンゴム（ＢＲ）、スチレンブタジエンゴム（ＳＢＲ）、ブチルゴム（ＩＩＲ）、アクリルニトリルブタジエンゴム（ＮＢＲ）などをゴム成分中に含んでも良い。

本発明に係る鉄道車両用緩衝ゴム用ゴム組成物は、ゴム成分以外に、カーボンブラックおよびシリカなどの充填剤、加硫剤、加硫促進剤、シラン系カップリング剤、亜鉛華、ステアリン酸、加硫促進助剤、加硫遅延剤、老化防止剤、ワックスやオイルなどの軟化剤、加工助剤などの通常ゴム工業で使用される配合剤を、本発明の効果を損なわない範囲において適宜配合し用いることができる。

カーボンブラックとしては、例えばＳＡＦ、ＩＳＡＦ、ＨＡＦ、ＦＥＦ、ＧＰＦなどが用いられる。カーボンブラックは、加硫後のゴムの硬度、補強性などのゴム特性を調整し得る範囲で使用することができる。ゴム組成物中のカーボンブラックの含有量は、ゴム成分の全量を１００重量部としたとき、１０〜８０重量部とすることが好ましい。

加硫剤としては、通常のゴム用硫黄が例示され、例えば粉末硫黄、沈降硫黄、不溶性硫黄、高分散性硫黄などを用いることができる。加硫後の機械物性、あるいは他のゴム物性などを考慮した場合、ゴム成分１００重量部に対する加硫剤の配合量は、０．５〜５重量部が好ましい。

加硫促進剤としては、ゴム加硫用として通常用いられる、スルフェンアミド系加硫促進剤、チウラム系加硫促進剤、チアゾール系加硫促進剤、チオウレア系加硫促進剤、グアニジン系加硫促進剤、ジチオカルバミン酸塩系加硫促進剤などの加硫促進剤を単独、または適宜混合して使用しても良い。

老化防止剤としては、ゴム用として通常用いられる、芳香族アミン系老化防止剤、アミン−ケトン系老化防止剤、モノフェノール系老化防止剤、ビスフェノール系老化防止剤、ポリフェノール系老化防止剤、ジチオカルバミン酸塩系老化防止剤、チオウレア系老化防止剤などの老化防止剤を単独、または適宜混合して使用しても良い。

本発明に係る鉄道車両用緩衝ゴム用ゴム組成物は、上述したゴム成分に加えて、カーボンブラック、シリカ、加硫剤、加硫促進剤、シラン系カップリング剤、亜鉛華、ステアリン酸、加硫促進助剤、加硫遅延剤、老化防止剤、ワックスやオイルなどの軟化剤、加工助剤などの通常ゴム工業で使用される配合剤を、バンバリーミキサー、ニーダー、ロールなどの通常のゴム工業において使用される混練機を用いて混練りすることにより得られる。

また、上記各成分の配合方法は特に限定されず、硫黄および加硫促進剤などの加硫系成分以外の配合成分を予め混練してマスターバッチとし、残りの成分を添加してさらに混練する方法、ゴム成分およびカーボンブラックのみを予め混練マスターバッチとし、残りの成分を添加してさらに混練する方法、各成分を任意の順序で添加し混練する方法、全成分を同時に添加して混練する方法などのいずれでも良い。

本発明に係るゴム部材を用いて、様々な鉄道車両用緩衝ゴムを製造することができる。かかる緩衝ゴムは、モジュラスや引張強度などのゴム常態物性が維持向上されつつ、難燃性に優れたものであり、具体的には例えばＩＳＯ５６６０−１に準じた発熱試験においても、優れた難燃性を示すものである。

以下に、この発明の実施例を記載してより具体的に説明する。

（ゴム組成物の調製）
ゴム成分１００重量部に対して、下記に示す配合処方に従い、通常のバンバリーミキサーを用いて混練し、実施例１および比較例１〜２のゴム部材の原料となるゴム組成物を調製した。

（配合処方）
ａ）天然ゴム（ＮＲ）；商品名「ＲＳＳ＃３」１００重量部
ｂ）カーボンブラック（ＧＰＦ）；東海カーボン社製、商品名「シーストＶ」６５重量部
ｃ）酸化亜鉛；三井金属鉱業社製、商品名「酸化亜鉛２種」１０重量部
ｄ）ワックス；日本精蝋社製、商品名「オゾエース０３５５」１重量部
ｅ）老化防止剤
６Ｃ；住友化学社製、商品名「アンチゲン６Ｃ」３重量部
ＲＤ；精工化学社製、商品名「ノンフレックスＲＤ」１重量部
ｆ）９０％不溶性硫黄；三新化学工業社製、商品名「サンフェルＥＸ」２重量部
ｇ）加硫促進剤
ＮＳ；三新化学工業社製、商品名「サンセラーＮＳ−Ｇ」１重量部

（難燃性評価）
実施例１
メラミンアクリル樹脂系塗料（大日本塗料社製、商品名「アクローゼＥＣＯ」、加熱残分７２％）とイントメッセント系のリン酸塩（リン酸マグネシウムおよびリン酸アンモニウム含有、ＡＤＥＫＡ社製、商品名「ＦＰ−２２００」）とを、固形分比で２：１で混合したコーティング液を製造した。このコーティング液中に、上記ゴム組成物を１５０℃で２０分間加熱、加硫して得られたゴム部材サンプル（１００×１００×６ｍｍ）をディピング（どぶ漬け）し、取り出したものを一晩室温で乾燥させることにより、表面がコーティングされたゴム部材を製造した。ＩＳＯ４５８９−２（酸素指数）に準拠して、製造したゴム部材の酸素指数（％）を測定した。酸素指数が高いほど、難燃性に優れることを意味する。結果を表１に示す。

比較例１
コーティング層を有しないこと以外は、実施例１と同様のゴム部材を製造し、酸素指数（％）を測定した。結果を表１に示す。

比較例２
コーティング液として、イントメッセント系のリン酸塩を含有せず、メラミンアクリル樹脂系塗料のみで構成されたコーティング液を使用してゴム部材にコーティング層を設けたこと以外は、実施例１と同様のゴム部材を製造し、酸素指数（％）を測定した。結果を表１に示す。

表１の結果から、実施例１に係るゴム部材は、酸素指数が高く、難燃性に優れることが分かる。さらに、実施例１に係るゴム部材は、ゴム中に難燃剤を含有しないため、ゴム常態物性も悪化していないことが容易に推定可能である。一方、比較例２に係るゴム部材は、コーティング層を有するものの、難燃性が悪いことが分かる。

Claims (4)

1. 少なくとも一方の面にコーティング層を備える防振用のゴム部材であって、
   前記コーティング層が、メラミンアクリル樹脂、及び難燃剤としてイントメッセント系のリン酸塩を含有することを特徴とするゴム部材。
2. 前記コーティング層中のメラミンアクリル樹脂とリン酸塩との比率が１：１〜３：１である請求項１に記載のゴム部材。
3. 前記コーティング層の全重量を１００重量％としたとき、前記リン酸塩を１５〜５０重量％含有する請求項１または２に記載のゴム部材。
4. 請求項１〜３のいずれか１項に記載のゴム部材を少なくとも備える鉄道車両用緩衝ゴム。