JP7035452B2 - 中空ボール用ゴム組成物及び中空ボール - Google Patents
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Description
N2A / N2B ≦ 0.95 (1)
(ここで、式(1)中、N2Bは、扁平度DLcが50以上の炭素系充填剤を、扁平度DLcが1の炭素系充填剤に置換して得られるゴム組成物の、40℃における窒素ガス透過係数(cm3・cm/cm2/sec/cmHg)である。)
(1)基材ゴムと、その平均粒子径D50 c(μm)を、その平均厚さTc(μm)で除すことにより求められる扁平度DLcが50以上である炭素系充填剤とを混合して、マスターバッチを得る第一工程と、
(2)このマスターバッチに、多数の扁平粒子からなる無機充填剤を添加して、この無機充填剤をなす多数の扁平粒子を基材ゴム中に配向させる第二工程と
を含んでいる。この炭素系充填剤の量Mcと、無機充填剤の量Miとの質量比Mc/Miは、0.01以上1.00以下である。
N2A / N2B ≦ 0.95 (1)
ここで、式(1)中、N2Bは、扁平度DLcが50以上の炭素系充填剤を、扁平度DLcが1の炭素系充填剤に置換して得られるゴム組成物の、40℃における窒素ガス透過係数(cm3・cm/cm2/sec/cmHg)である。本願明細書において、窒素ガス透過係数N2A及びN2Bは、JIS K7126-1に記載の差圧法に準拠して測定される。測定方法の詳細については、後述する。
80質量部の天然ゴム(商品名「SMR CV60」)、20質量部のポリブタジエンゴム(JSR社の商品名「BR01」)、15質量部のグラフェン(XG Sciences社の商品名「xGn-M-5」、扁平度DLc700)、56質量部のクレー(イメリス社の商品名「ECKALITE120」、扁平度DLi20)、5質量部のシリカ(東ソー・シリカ社の商品名「ニプシールVN3」、扁平度DLi1) 、5質量部の酸化亜鉛(正同化学社の商品名「酸化亜鉛2種」、扁平度DLi1)及び0.5質量部のステアリン酸(日油社の商品名「つばき」)をバンバリーミキサーに投入して、90℃で5分間混練した。得られた混練物に、3.6質量部の硫黄(三新化学社の商品名「サンフェルEX」、20%オイル含有)、1質量部の加硫促進剤DPG(三新化学社の商品名「サンセラーD」)、1質量の加硫促進剤CZ(大内新興化学社の商品名「ノクセラーCZ」)及び1.9質量部の加硫促進剤DM(大内新興化学社の商品名「ノクセラーDM」)を添加して、オープンロールを用いて50℃で3分間混練することにより、実施例1のゴム組成物を得た。
充填剤の種類及び配合量を表1-7に示されるものに変更した以外は実施例1と同様にして、実施例2-13及び比較例1-20のゴム組成物を得た。
80質量部の天然ゴム(商品名「SMR CV60」)、20質量部のポリブタジエンゴム(JSR社の商品名「BR01」)及び15質量部のグラフェン(XG Sciences社の商品名「xGn-M-5」、扁平度DLc700)をバンバリーミキサーに投入して、90℃で5分間混練して、マスターバッチを得た。次いで、このマスターバッチに、56質量部のクレー(イメリス社の商品名「ECKALITE120」、扁平度DLi20)、5質量部のシリカ(東ソー・シリカ社の商品名「ニプシールVN3」、扁平度DLi1) 、5質量部の酸化亜鉛(正同化学社の商品名「酸化亜鉛2種」、扁平度DLi1)及び0.5質量部のステアリン酸(日油社の商品名「つばき」)を添加し、90℃でさらに5分間混練した。得られた混練物に、3.6質量部の硫黄(三新化学社の商品名「サンフェルEX」、20%オイル含有)、1質量部の加硫促進剤DPG(三新化学社の商品名「サンセラーD」)、1質量の加硫促進剤CZ(大内新興化学社の商品名「ノクセラーCZ」)及び1.9質量部の加硫促進剤DM(大内新興化学社の商品名「ノクセラーDM」)を添加して、オープンロールを用いて50℃で3分間混練することにより、実施例14のゴム組成物を得た。
SMR CV60:天然ゴム
BR01:JSR社のポリブタジエンゴム
グラフェン(DLc700):XG Sciences社の商品名「xGnP-M-5」、平均粒子径(D50 c)5μm、平均厚さ(Tc)0.007μm、扁平度(DLc)700
グラファイト(DLc110):イメリス社の商品名「SFG44」、平均粒子径(D50 c)49μm、平均厚さ(Tc)0.45μm、扁平度(DLc)110
カーボンブラック(DLc1):キャボットジャパン社の商品名「ショウブラックN330」、平均粒子径(D50 c)0.03μm、扁平度(DLc)1
クレー(DLi20):イメリス社のカオリンクレー商品名「ECKALITE120」、平均粒子径(D50 i)4μm、平均厚さ(Ti)0.2μm、扁平度(DLi)20
タルク(DLi30):日本タルク社の商品名「K-1」、平均粒子径(D50 i)8μm、平均厚さ(Ti)0.27μm、扁平度(DLi)30
マイカ(DLi90):ヤマグチマイカ社の商品名「SYA-21」、平均粒子径(D50 i)27μm、平均厚さ(Ti)0.3μm、扁平度(DLi)90
シリカ(DLi1):東ソー・シリカ社の商品名「ニプシールVN3」、平均粒子径(D50 i)20μm、扁平度(DLi)1
酸化亜鉛(DLi1):正同化学社の商品名「酸化亜鉛2種」、平均粒子径(D50 i)0.6μm、扁平度(DLi)1
ステアリン酸:日油社の商品名「つばき」
硫黄:三新化学社の不溶性硫黄、商品名「サンフェルEX」、20%オイル含有
加硫促進剤DPG:三新化学社の1,3-ジフェニルグアニジン、商品名「サンセラーD」
加硫促進剤CZ:大内新興化学社のN-シクロヘキシル-2-ベンゾチアゾリルスルフェンアミド、商品名「ノクセラーCZ」
加硫促進剤DM:大内新興化学社のジ-2-ベンゾチアゾリルジスルフィド、商品名「ノクセラーDM」
実施例1及び比較例1のゴム組成物を、それぞれモールドに投入して、160℃で2分間、プレス加硫することにより、平板状の試験片を作製した。得られた試験片の上面及び側面をクライオトームで切削し、走査型電子顕微鏡(フィリップス社製のXL-30)を用いて観察した。実施例1について得られた結果が図2に示されている。比較例1について得られた結果が図3に示されている。(2a)及び(3a)は、各試験片を鉛直上方から観察して得られたSEM写真である。(2b)及び(3b)は、各試験片を水平方向から観察して得られたSEM写真である。
実施例1-14及び比較例1-20のゴム組成物を、それぞれモールドに投入して、160℃で2分間、プレス加硫することにより、厚さ2mm、幅50mm、長さ50mmの試験片3枚を準備し、各試験片を23℃の温度下で2週間保管した。JIS K7126-1に記載の差圧法に準拠して、各試験片の厚さ方向の窒素ガス透過係数(cm3・cm/cm2/sec/cmHg)を測定した。測定には、GTRテック社製のガス透過試験機「GTR-30ANI」を使用した。測定条件は、サンプル温度40℃、測定セルの透過断面積15.2cm2、差圧0.2MPaとした。測定はすべて23±0.5℃の室内でおこなった。実施例1-14並びに比較例2-5、7、9、11、13、15及び17のゴム組成物について得られた窒素ガス透過係数が、N2Aとして下記表8-14に示されている。比較例1、6、8、10、12、14、16及び18-20のゴム組成物について得られた窒素ガス透過係数が、N2Bとして下記表8-14に示されている。下記表8-14に示されたN2A/N2Bは、実施例1-14について得られたN2Aと、実施例1-14に含まれるDLc50以上の炭素系充填剤を、DLcが1のカーボンブラックに置換して得た各比較例のN2Bとの比である。
実施例1-14及び比較例1-20のゴム組成物の硫黄含有量を、第17改正日本薬局方、一般試験法に記載の酸素フラスコ燃焼法に準じて測定した。ゴム組成物10mgを燃焼させた後、合計55mLのメタノールを添加し、次いで0.005mol/Lの過塩素酸溶液20mLを正確に添加した。10分間放置して得られた溶液を、イオンクロマトグラフィー(島津製作所製のHIC-SP)を用いて測定することにより、硫黄含有量を定量した。得られた硫黄含有量(wt.%)が、表8-14に示されている
実施例1-14及び比較例1-20のゴム組成物をそれぞれモールドに投入して、160℃で2分間、プレス加硫することにより、厚さ2mm、幅4mm、長さ30mmの試験片3枚を準備し、各試験片を23℃の温度下で2週間保管した。その後、「ASTM-D 2240-68」の規定に準拠して、それぞれ3枚に重ね合わせた試験片に、タイプAデュロメータを装着した自動硬度計(前述の「デジテストII」)を押し付けることにより硬度を測定した。得られたショアA硬度が、Haとして下記表8-14に示されている。
実施例1-14及び比較例1-20のゴム組成物をそれぞれモールドに投入して、160℃で2分間、プレス加硫することにより、厚さ2mmの3号ダンベル型試験片を作製した。JIS K6251「加硫ゴム及び熱可塑性ゴム-引張特性の求め方」に準じて、室温下で引張試験を実施し、各試験片の破断点伸びを測定した。得られた測定値が、EB(%)として下記表8-14に示されている。
実施例1-14及び比較例1-20のゴム組成物をそれぞれモールドに投入して、160℃で2分間、プレス加硫することにより、厚さ0.5mm、長さ10mm、幅5mmの試験片を準備した。各試験片を、室温下でトルエンに24時間浸漬し、その浸漬前後の試験片の質量変化から、トルエン膨潤度(質量変化率(%)=浸漬後の質量/浸漬前の質量)を算出した。得られたトルエン膨潤度が、SW(%)として下記表8-14に示されている。
実施例1-14及び比較例1-20のゴム組成物をそれぞれモールドに投入して、160℃で2分間、プレス加硫することにより、厚さ2mm、幅4mm、長さ30mmの試験片を準備した。各試験片の0℃における損失正接を、粘弾性スペクトロメーター(ユービーエム社製のE4000)を用いて、引張モード、初期歪み10%、周波数10Hz、振幅0.05%で測定した。得られた損失正接がtanδとして、下記表8-14に示されている。
実施例1と同様にして得た未加硫のゴム組成物を、モールドに投入して、150℃で4分間加熱することにより、2枚のハーフシェルを形成した。1枚のハーフシェルに塩化アンモニウム、亜硝酸ナトリウム及び水を投入した後、他のハーフシェルと接着し、150℃で4分間加熱することにより、球状のコアを形成した。このコアの表面に、その断面にシーム糊を付着させたフェルト部2枚を貼り合わせることにより、テニスボールを製造した。同様に、実施例2-14及び比較例1-20のゴム組成物からなるコアをそれぞれ備えたテニスボールを製造した。
得られたテニスボールを、それぞれ、大気圧下、気温20℃、相対湿度60%の環境下に24時間静置して、その内圧(大気圧との差)を測定した。同じテニスボールを、さらに3ヶ月間、大気圧下で保管した後、その内圧を測定した。3ヶ月経過前後の内圧の低下率を算出し、以下の判定基準により耐久性を評価した。この結果が、下記表8-14に示されている。
S:10%未満
A:10%以上20%未満
B:20%以上30%未満
C:30%以上
製造後、大気圧下、気温20℃、相対湿度60%の環境下に24時間静置した各テニスボールを、50名のプレーヤーにテニスラケットで打撃させ、その打球感を聞き取った。「打球感が良い」と回答したプレーヤーの数に基づき、以下の格付けをおこなった。この結果が、下記表8-14に示されている。
S:40人以上
A:30-39人
B:20-29人
C:19人以下
4・・・コア
6・・・フェルト部
8・・・シーム部
Claims (19)
- 基材ゴムと、多数の扁平粒子からなる無機充填剤と、炭素系充填剤とを含んでおり、
上記炭素系充填剤の平均粒子径D50 c(μm)を、その平均厚さTc(μm)で除すことにより求められる扁平度DLcが50以上であり、
上記炭素系充填剤の量Mcと、上記無機充填剤の量Miとの質量比Mc/Miが、0.01以上1.00以下である中空ボール用ゴム組成物。 - その40℃における窒素ガス透過係数N2A(cm3・cm/cm2/sec/cmHg)が、下記式(1)を満たす請求項1に記載のゴム組成物。
N2A / N2B ≦ 0.95 (1)
(ここで、式(1)中、N2Bは、扁平度DLcが50以上の炭素系充填剤を、扁平度DLcが1の炭素系充填剤に置換して得られるゴム組成物の、40℃における窒素ガス透過係数(cm3・cm/cm2/sec/cmHg)である。) - 上記炭素系充填剤は、その構成成分の90質量%以上が炭素原子である請求項1又は2に記載のゴム組成物。
- 上記炭素系充填剤が、カーボンファイバー、グラファイト、グラフェン及びカーボンナノチューブからなる群から選択される請求項1から3のいずれかに記載のゴム組成物。
- 上記炭素系充填剤の平均粒子径D50 cが0.01μm以上100μm以下である請求項1から4のいずれかに記載のゴム組成物。
- 上記無機充填剤の平均粒子径D50 i(μm)を、その平均厚さTi(μm)で除すことにより求められる扁平度DLiが5以上である請求項1から5のいずれかに記載のゴム組成物。
- 上記無機充填剤が、タルク、カオリンクレー及びマイカからなる群から選択される請求項6に記載のゴム組成物。
- 上記無機充填剤の平均粒子径D50 iが0.01μm以上100μm以下である請求項6又は7に記載のゴム組成物。
- 上記基材ゴム100質量部に対する上記無機充填剤の量は、1質量部以上150質量部以下である請求項1から8のいずれかに記載のゴム組成物。
- 上記基材ゴムが、ブタジエンゴム及び天然ゴムを含んでおり、この基材ゴム中のブタジエンゴムの配合量Bの天然ゴムの配合量Nに対する質量比B/Nが、1.4以下である請求項1から9のいずれかに記載のゴム組成物。
- 硫黄含有量が0.01質量%以上10質量%以下である請求項1から10のいずれかに記載のゴム組成物。
- 上記窒素ガス透過係数N2Aが、3.0×10-9(cm3・cm/cm2/sec/cmHg)以下である請求項2に記載のゴム組成物。
- ショアA硬度Haが20以上88以下である請求項1から12のいずれかに記載のゴム組成物。
- 20℃における損失正接tanδが、1.0以下である請求項1から13のいずれかに記載のゴム組成物。
- JIS K6251に準拠して得られる破断点伸びEB(%)と、上記硬度Haとの積が、1,000以上100,000以下である請求項13に記載のゴム組成物。
- JIS K6258に準拠して得られるトルエン膨潤率SW(%)と、上記硬度Haとの積が、2,500以上50,000以下である請求項13又は15に記載のゴム組成物。
- 上記中空ボールがテニスボールである請求項1から16のいずれかに記載のゴム組成物。
- 基材ゴムと、その平均粒子径D50 c(μm)を、その平均厚さTc(μm)で除すことにより求められる扁平度DLcが50以上である炭素系充填剤とを混合して、マスターバッチを得る第一工程と、
上記マスターバッチに、多数の扁平粒子からなる無機充填剤を添加して、この無機充填剤をなす多数の扁平粒子を上記基材ゴム中に配向させる第二工程とを含んでおり、
上記炭素系充填剤の量Mcと、上記無機充填剤の量Miとの質量比Mc/Miが、0.01以上1.00以下である中空ボール用ゴム組成物の製造方法。 - ゴム組成物からなる中空のコアを備えており、
上記ゴム組成物が、基材ゴムと、多数の扁平粒子からなる無機充填剤と、炭素系充填剤とを含んでおり、
上記炭素系充填剤の平均粒子径D50 c(μm)を、その平均厚さTc(μm)で除すことにより求められる扁平度DLcが50以上であり、
上記炭素系充填剤の量Mcと、上記無機充填剤の量Miとの質量比Mc/Miが、0.01以上1.00以下である中空ボール。
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