JP7359668B2 - 低発熱性ゴム組成物及び索道用受索輪 - Google Patents
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Description
本発明は、大荷重がかかるゴムローラに好適に用いられる低発熱性ゴム組成物に関し、特に、リフト、ゴンドラ、ロープウェー等の索道の受索輪のゴムライナーの成形に好適に用いられるゴム組成物に関するものである。
特許文献１に示すように、リフト、ゴンドラ、ロープウェー等の索道は、所定距離を隔てて設置される回転駆動装置と、回転駆動装置の間に立設される支持塔と、支持塔を経由して回転駆動装置間に張設される環状ケーブルとを備える。支持塔には索道となる環状ケーブルを支持・案内する受索輪が設けられる。受索輪において、環状ケーブルとの接触面にはゴムライナーが配される。
受索輪のゴムライナーには、大きい荷重がかかるため、ケーブルとの摩擦、及び、ゴムライナーの歪みによる内部発熱に対する耐久性が要求される。このような課題を解決するものとして、特許文献２には、ジエン系ゴムに所定の特性を有するカーボンブラックを配合したゴム組成物が開示されている。前記ゴム組成物は、優れた耐摩耗性及び低発熱性を備えるとされている。
ところで、ゴム組成物を加硫して得られるゴムの特性は、ゴム組成物の加工安定性によっても大きく影響される。すなわち、ゴム組成物の加熱時の溶融粘度が高かったり、短時間でのゴム組成物の溶融粘度の上昇は、加硫後のゴム焼けの発生や流動不良によるボイドの発生の原因となる。特に、ゴムの成形体サイズが大きくなるほど、その影響も大きくなり、生産効率が低下したり、耐摩耗性及び低発熱性を十分に発揮することができないという問題があった。
そこで、本発明では、優れた耐摩耗性及び低発熱性を備え、かつ、加工安定性に優れたゴム組成物を提供することを目的とする。
上記課題を解決するため、本発明の一態様に係る低発熱性ゴム組成物は、ジエン系ゴム１００質量部と、カーボンブラック６０質量部以上とを含有し、前記カーボンブラックは、窒素吸着比表面積が８０ｍ2／ｇ以下、ヨウ素吸着量が３０ｍｇ／ｇ以上、６０ｍｇ／ｇ未満、かつ、ＤＢＰ吸収量が１００ｃｍ3／１００ｇ以上である構成とする。
前記ジエン系ゴムは、スチレンブタジエン共重合ゴムとブタジエンゴムとを含んでいてもよい。
前記低発熱性ゴム組成物を加硫成形することによって、低発熱性ゴム組成物からなるゴムライナーを備えた索道用受索輪としてもよい。
本発明の一態様に係る低発熱性ゴム組成物によれば、ゴム組成物に配合するカーボンブラックとして、窒素吸着比表面積が８０ｍ2／ｇ以下、ヨウ素吸着量が３０ｍｇ／ｇ以上、６０ｍｇ／ｇ未満、かつ、ＤＢＰ吸収量が１００ｃｍ3／１００ｇ以上のものを使用し、加工安定性に優れるため、ゴム成形体の生産効率に優れるとともに、優れた耐摩耗性及び低発熱性を発揮することが可能となる。
以下、本発明の実施形態について説明する。本実施形態の低発熱性ゴム組成物は、ジエン系ゴム１００質量部と、カーボンブラック６０質量部以上とを含有し、前記カーボンブラックは、窒素吸着比表面積が８０ｍ2／ｇ以下、ヨウ素吸着量が３０ｍｇ／ｇ以上、６０ｍｇ／ｇ未満、かつ、ＤＢＰ吸収量が１００ｃｍ3／１００ｇ以上とされる。
ジエン系ゴムとしては、耐摩耗性の観点から、スチレンブタジエン共重合ゴムとブタジエンゴムとを含むものであることが好ましい。スチレンブタジエン共重合ゴム／ブタジエンゴム質量比は、３０／７０～７０／３０であることが好ましい。ジエン系ゴムには、スチレンブタジエン共重合ゴム及びブタジエンゴムのほかに、本発明の効果を損なわない範囲で他のゴムを含有することができる。他のゴムとしては、たとえば、天然ゴム、イソプレンゴム、アクリロニトリルブタジエン共重合ゴム、イソブチレンイソプレンゴム等を挙げることができ、これらを１種又は２種以上併用することができる。
本発明のゴム組成物で用いられるカーボンブラックは、窒素吸着比表面積（ＪＩＳ Ｋ６２１７－２に準じて測定）、ヨウ素吸着量（ＪＩＳ Ｋ６２１７－１に準じて測定）およびＤＢＰ吸収量（ＪＩＳ Ｋ６２１７－４に準じて測定）がそれぞれ以下の特性を示す。
窒素吸着比表面積は８０ｍ2／ｇ以下である。これにより、低発熱性に優れたゴム組成物を得ることができる。また、窒素吸着比表面積は３５ｍ2／ｇ以上であることが好ましく、４０ｍ2／ｇ以上であることがより好ましい。これにより、耐摩耗性に優れたゴム組成物を得ることができる。
ヨウ素吸着量は、３０ｍｇ／ｇ以上、６０ｍｇ／ｇ未満である。これにより、低発熱性、耐摩耗性及び加工安定性をバランスよく発揮することができる。すなわち、優れた低発熱性及び耐摩耗性を備えたゴム組成物であっても、加工安定性に劣る場合には、加硫成形によって得られたゴム成形体は低発熱性及び耐摩耗性を十分に発揮することができない。特に、ゴム成形体のサイズが大きくなるほど、加工安定性の影響が大きくなる。したがって、低発熱性、耐摩耗性及び加工安定性のバランスをとることにより、結果的にゴム成形体の低発熱性及び耐摩耗性を向上させることが可能となる。
ＤＢＰ吸収量は、１００ｃｍ3／１００ｇ以上である。これにより、耐摩耗性及び機械的特性に優れたゴム組成物を得ることができる。また、ＤＢＰ吸収量は１４０ｃｍ3／１００ｇ以下であることが好ましい。これにより、低発熱性に優れたゴム組成物を得ることができる。
ゴム組成物におけるカーボンブラックの含有量は、ゴム成分１００質量部に対して６０質量部以上である。また、９０質量部以下であることが好ましい。これにより、耐摩耗性及び低発熱性に優れたゴム組成物を得ることができる。
本発明に係るゴム組成物は、ゴム成分、カーボンブラック、加硫剤、さらに必要に応じて老化防止剤、加硫促進剤、滑剤等の各種添加剤を混合し、バンバリーミキサー等を用いて常法に従って混練することで得ることができる。
上記ゴム組成物は、金型によるプレス加硫成形によってゴム成形体を得ることができる。ゴム成形体としては、索道用の受索輪で使用されるゴムライナーを例示することができる。図１は、索道用の受索輪を示す半断面概略図である。図示のごとく、受索輪１は、外周面２がゴムライナー３で被覆されている。このゴムライナー３の表面にケーブル４が当接し、ケーブル４の張設力によりゴムライナー３が半径方向内側に押圧される。したがって、ゴムライナー３用のゴム組成物としては低発熱性で耐摩耗性に優れた本発明のゴム組成物を好適に使用することができる。
以下、実施例を示して本発明を詳細に説明する。なお、本発明はこれら実施例に限定されるものではない。
［ゴム組成物の調製］
本実施例では、ジエン系ゴムに種々のカーボンブラック（以下、ＣＢと略する場合がある。）を配合してゴム組成物を調製し、加硫成形時のゴム組成物の加工安定性を評価するとともに、加硫成形によって得られたゴム成形体の物性を評価した。
本実施例では、ジエン系ゴムに種々のカーボンブラック（以下、ＣＢと略する場合がある。）を配合してゴム組成物を調製し、加硫成形時のゴム組成物の加工安定性を評価するとともに、加硫成形によって得られたゴム成形体の物性を評価した。
ジエン系ゴム成分としては、スチレンブタジエン共重合ゴム（以下、ＳＢＲと略する場合がある。）と、ブタジエンゴム（以下、ＢＲと略する場合がある。）を用いた。ＣＢとしては、Ｎｏ.Ａ～Ｆの６種類を用い、６種類のゴム組成物を調製した。ゴム組成物の配合を表１に記す。なお、表１に記載されていない共通の添加剤は以下のとおりである。
・加硫剤：硫黄（鶴見化学工業社製）、２質量部
・加硫促進剤：サンセラーＮＳ（三新化学工業社製）、１質量部
・加硫剤：硫黄（鶴見化学工業社製）、２質量部
・加硫促進剤：サンセラーＮＳ（三新化学工業社製）、１質量部
［評価試験］
ゴム組成物は加熱することで加硫成形を行った。加硫条件は１５０℃×４０分とした。ゴム組成物の加工安定性の評価試験条件、及び、加硫成形によって得られたゴム成形体の評価試験条件を以下に記す。
ゴム組成物は加熱することで加硫成形を行った。加硫条件は１５０℃×４０分とした。ゴム組成物の加工安定性の評価試験条件、及び、加硫成形によって得られたゴム成形体の評価試験条件を以下に記す。
（１）ゴム組成物の加工安定性
表１で調製した６種類のゴム組成物について、ＪＩＳ Ｋ６３００－１に準じて、試験温度１２５℃の条件で、ムーニー粘度を測定した。ムーニー粘度の最低値をＶmとした。また、ムーニー粘度がＶmから５ポイント上昇するまでのムーニースコーチ時間ｔ５を測定した。結果を表１に記す。ムーニースコーチ時間は、スコーチ（ゴム焼け）の指標であり、時間が長い方が好ましい。
表１で調製した６種類のゴム組成物について、ＪＩＳ Ｋ６３００－１に準じて、試験温度１２５℃の条件で、ムーニー粘度を測定した。ムーニー粘度の最低値をＶmとした。また、ムーニー粘度がＶmから５ポイント上昇するまでのムーニースコーチ時間ｔ５を測定した。結果を表１に記す。ムーニースコーチ時間は、スコーチ（ゴム焼け）の指標であり、時間が長い方が好ましい。
（２）ゴム硬さ
ＪＩＳＫ６２５３に準じて測定したタイプＡデュロメータ硬さを測定した。結果を表１に示す。
ＪＩＳＫ６２５３に準じて測定したタイプＡデュロメータ硬さを測定した。結果を表１に示す。
（３）ゴムの引張強さ及び破断伸び
ＪＩＳ Ｋ６２５１に準拠して３号ダンベル型のサンプルを用いて引張試験を行い、引張強さ及び破断伸びを測定した。結果を表１に示す。
ＪＩＳ Ｋ６２５１に準拠して３号ダンベル型のサンプルを用いて引張試験を行い、引張強さ及び破断伸びを測定した。結果を表１に示す。
（４）ゴムの耐摩耗性評価
ＪＩＳ Ｋ６２６４－２に準じ、アクロン摩耗試験によりゴム成形体の耐摩耗性を評価した。摩耗量はアクロン摩耗試験の摩耗輪１０００回転当たりの摩耗容積で表す。結果を表１に示す。
ＪＩＳ Ｋ６２６４－２に準じ、アクロン摩耗試験によりゴム成形体の耐摩耗性を評価した。摩耗量はアクロン摩耗試験の摩耗輪１０００回転当たりの摩耗容積で表す。結果を表１に示す。
（５）ゴムの動的粘弾性の測定
ゴム成形体について、幅５ｍｍ、厚み２ｍｍの短冊状試験片を作製し、動的粘弾性測定装置を用いて、引張モード、チャック間距離２０ｍｍ、温度２３℃、周波数１０Ｈｚ、振幅±４００μｍの条件でｔａｎδ（損失係数又は正接損失）を測定した。 結果を表１に示す。
ゴム成形体について、幅５ｍｍ、厚み２ｍｍの短冊状試験片を作製し、動的粘弾性測定装置を用いて、引張モード、チャック間距離２０ｍｍ、温度２３℃、周波数１０Ｈｚ、振幅±４００μｍの条件でｔａｎδ（損失係数又は正接損失）を測定した。 結果を表１に示す。
［評価結果］
ゴム組成物の加工安定性は、ムーニー粘度Ｖｍが低く、ｔ5が長いほどゴムの流動性を確保可能となり、加硫後のゴム焼けの発生や流動不良による気泡（ボイド）の発生を抑制することができる。これにより、ゴム成形体の生産効率を高めることができる。具体的には、t5が３０程度以上であることが好ましい。
ゴム組成物の加工安定性は、ムーニー粘度Ｖｍが低く、ｔ5が長いほどゴムの流動性を確保可能となり、加硫後のゴム焼けの発生や流動不良による気泡（ボイド）の発生を抑制することができる。これにより、ゴム成形体の生産効率を高めることができる。具体的には、t5が３０程度以上であることが好ましい。
ｔａｎδについては、０．３以上の場合に発熱が大きくなる。よって、ｔａｎδの値としては、０．２５以下が好ましく、０．２３以下がより好ましい。加工安定性及び低発熱性の観点からいえば、Ｎｏ.４～６が好ましいといえる。さらに、耐摩耗性についてはアクロン摩耗量ができるだけ少ない方が好ましいといえる。そうすると、耐摩耗性のみで見た場合には、Ｎｏ.１～３が最も耐摩耗性に優れており、次いで、Ｎｏ.４及び５という順番となる。
しかしながら、ここに加工安定性の評価結果及びｔａｎδの評価結果を重ねてみると、Ｎｏ.１及び２はｔａｎδ値が０．３以上で発熱が大きくなっており、また、Ｎｏ.３は加工安定性に劣っている。これらを総合的に判断すれば、Ｎｏ.４及び５が耐摩耗性、低発熱性及び加工安定性を最もバランスよく備えていることがわかる。
以上、本発明の実施形態につき説明したが、本発明の範囲はこれに限定されるものではなく、発明の趣旨を逸脱しない範囲で種々の変更を加えて実施することができる。たとえば、本実施形態においては、ゴム成形体の用途として受索輪用のゴムライナーを例に挙げて説明したがこれに限らず、製鉄用又は製紙用などのゴムロールに用いることも可能である。
１ 受索輪
２ 外周面
３ ゴムライナー
４ ケーブル
２ 外周面
３ ゴムライナー
４ ケーブル
Claims (3)
- ジエン系ゴム１００質量部と、カーボンブラック６０質量部以上とを含有し、前記カーボンブラックは、窒素吸着比表面積が８０ｍ2／ｇ以下、ヨウ素吸着量が３０ｍｇ／ｇ以上、６０ｍｇ／ｇ未満、かつ、ＤＢＰ吸収量が１００ｃｍ3／１００ｇ以上である索道用受索輪のゴムライナー用低発熱性ゴム組成物。
- 前記ジエン系ゴムは、スチレンブタジエン共重合ゴムとブタジエンゴムとを含んでなる請求項１に記載の索道用受索輪のゴムライナー用低発熱性ゴム組成物。
- 請求項１又は２に記載の低発熱性ゴム組成物からなるゴムライナーを備えた索道用受索輪。
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| JP2019219681A JP7359668B2 (ja) | 2019-12-04 | 2019-12-04 | 低発熱性ゴム組成物及び索道用受索輪 |
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