JPH01289844A - ゴム組成物 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるた
め要約のデータは記録されません。

Description

【発明の詳細な説明】 〔産業上の利用分野〕 本発明は、ゴム組成物に関し、特に引張応力等の機械的
な強度を向上させたゴム組成物に関するものである。

〔従来の技術〕

ゴム組成物を補強するための配合剤としてはカーボンブ
ラックが使用されてきたが、近年、ゴム組成物に対して
高度な性能が要求されるようになり、カーボンブラック
による補強では充分に対応できなくなってきた。そこで
、ミクロ有機短繊維により補強したゴム組成物（特開昭
５７−１０６３２号公報）、チタン酸アルカリ金属単結
晶短繊維により補強したゴム組成物（特開昭５７−２３
４８号公報）等、短繊維を用いることにより、補強する
とともに応力の集中を緩和させたゴム組成物が提案され
ている。

〔発明が解決しようとする課題〕

しかしながら、上記従来技術におけるミクロ有機短繊維
を用いた場合の強度、反発弾性等の補強には前記ミクロ
有機短繊維自身の物性に由来する限界がある。また、例
えばミクロ有機短繊維で補強されたゴム組成物を低燃費
用のタイヤとして用いた場合、通常の使用条件下で自動
車を走行させたときのタイヤの発熱温度である３０〜１
２０℃の間に、前記ミクロ有機短繊維のアモルファス部
分のガラス転移温度が存在すると、ヒステリシス・ロス
を軽減できないという問題がある。一方、チタン酸アル
カリ金属単結晶短繊維を用いた場合は、繊維自身の物性
が高いので、ゴム組成物も高物性が期待されるが、前記
チタン酸アルカリ金属単結晶短繊維は、その表面をシラ
ンカップリング剤またはチタネートカップリング剤で処
理しても、ゴムとの親和力が弱く、補強効果が充分発揮
されないという欠点がある。

本発明の目的は、上記従来技術の課題を解決し、引張強
度等の機械的物性および熱伝導性等の機能的物性が向上
するゴム組成物を提供することにある。

〔課題を解決するための手段〕

本発明者らは、強度、反発弾性および耐亀裂成長性等の
機械的物性に優れた短繊維補強ゴムの利点を生かすとと
もに、前記短繊維とゴムとの親和性を向上させることに
ついて鋭意研究した結果、表面改質気相成長法炭素繊維
を配合することにより、高物性のゴム組成物が得られる
ことを見出し、本発明に到達した。

すなわち本発明は、ゴム１００重量部に対して、２重量
部以上４０重量部以下の表面改質気相成長法炭素繊維を
配合したことを特徴とする。

本発明におけるゴムとは、高弾性の高分子材料であり、
具体的には天然ゴムおよび／または合成ゴムである。合
成ゴムとしては、例えばスチレン−ブタジェンゴム、ブ
タジェンゴム、イソプレンゴム、ニトリルゴム、クロロ
ブレンゴム、ブチルゴム、エチレン−プロピレンゴム、
アクリルゴム、塩素化ポリエチレンゴム、フッ素ゴム、
シリコーンゴム、ウレタンゴム、多硫化ゴム等があげら
れる。

本発明における表面改質気相成長法炭素繊維とは、炭化
水素類と特定の有機金属化合物の混合液を、必要に応じ
てキャリアーガスとともに加熱帯域に導入し、炭化水素
類を熱分解し、触媒反応させることにより得られる極め
て細径の気相成長法炭素繊維（製造方法は、例えば特開
昭５８−１８０６１号公報、特開昭６１−２８２４２７
号公報等が参照される）を改質したものである。改質は
、前記気相成長法炭素繊維を窒素、酸素および塩化水素
の混合ガス雰囲気下で加熱帯域に導入し、該炭素繊維に
酸性官能基が１０μｓｑ／ｇ以上導入されるまで加熱し
て前記気相成長法炭素繊維表面を酸化処理したものであ
る。このような炭素繊維の表面改質方法は、例えば特願
昭６２−２７７３６３号、特願昭６２−２８０７９号、
特願昭６２−２８０８０号、特願昭６２−２７７３６４
号等に記載されている。また、表面改質気相成長法炭素
繊維としては、前記気相成長法炭素繊維表面をプラズマ
処理等により活性化した後、有機重合性単量体と反応さ
せることにより得られる、表面に有機質を有するものを
用いてもよい。このような、表面に有機質を有する表面
改質気相成長法炭素繊維の製造方法は、例えば特願昭６
２−２７２７１号に開示されている。

表面改質気相成長法炭素繊維の平均直径は、好ましくは
０．０１〜４μｍ、さらに好ましくは０．０２〜１μｍ
、最も好ましくは０．０５〜０．８μｍである。直径が
小さすぎると、短繊維の強度が充分でないために加工工
程において短繊維が破損するので充分な補強効果が得ら
れず、また大きすぎるとミクロ短繊維の特長である応力
の集中を緩和する効果が小さくなる。またアスペクト比
は、好ましくは２〜１０００００、さらに好ましくは１
０〜３００００、最も好ましくは１００〜１０００Ｏで
ある。アスペクト比が小さすぎると、短繊維による補強
効果が不充分であり、また大きすぎるとゴム組成物の粘
度が高くなり過ぎ、加工性に悪影響を与える。

表面改質気相成長法炭素繊維の配合量は、ゴム１００ｉ
量部に対して２重量部以上、４０重量部以下、特に２μ
ｍ部以上、３０重量部以下が好ましい。２重量部未満で
は充分な補強効果が期待できず、４ＯＮ量部を超えると
ゴム組成物に配合すること自体が困難となる。

本発明において、表面改質気相成長法炭素繊維の配合方
法としては、加硫剤や充填剤等の他の配合剤を配合する
通常の方法、またはマスターバッチ法があげられるが、
特に固定されるものではない。

本発明においては、ゴムに対して表面改質気相成長法炭
素繊維以外に、加硫剤、促進剤、促進助剤、シリカ、ク
レー、カーボンブラック等の充填剤、軟化剤等の配合剤
を、通常の配合量の範囲内で配合することができる。

〔実施例〕

次に、本発明を実施例によりさらに詳細に説明する。

実施例中の引張応力試験および反発弾性試験は、ＪＩＳ
Ｋ６３０１に従って行ない、比較例１の値を１００とす
る措数で評価した。値が大なるほど物性が良好であるこ
とを示す。

実施例１〜３ 天然ゴム１００重量部、酸化亜鉛５重量部、硫黄１．５
重量部、加硫促進剤（ＣＺ）２．５重量部、ステアリン
酸１重量部からなるゴム組成物に対して、窒素、酸素お
よび塩化水素がそれぞれ９７．１および２ｖｏｆ％から
なる混合ガス雰囲気下で、５００℃で２０分間加熱して
表面を酸化処理した、平均直径０．１μｍ、平均繊維長
２０μｍの表面改質気相成長法炭素繊維をそれぞれ５．
１０および３０重量部配合してゴム組成物を作成し、こ
れらについて引張応力試験および反発弾性試験を行なっ
た。なお、上記表面改質気相成長法炭素繊維の表面酸性
官能基量は、滴定法により求めたところ６５μｓｑ／ｇ
であった。また、繊維の平均径および平均長は以下の方
法で求めた。

７　：短繊維の平均径 ｒｉ：短繊維の径 ｊ２：短繊維の平均長 ｌｉ：短繊維の長さ ｎｉ：ｒｉの径またはｌｉの長さを有する短繊維の数 Σｎｉ　：　２００ 実施例４〜５ 表面改質気相成長法炭素繊維として、繊維表面に有機質
を有する表面改質気相成長法炭素繊維をそれぞれ１０お
よび３０重量部配合した以外は実施例１〜３と同様の条
件でゴム組成物を作成し、同様の試験を行なった。気相
成長法炭素繊維の改質は以下の方法によって行なった。

すなわち、繊維径０．１μｍの気相成長法炭素繊維をプ
レスで圧縮し、これを高周波プラズマ（１３，５６ＭＨ
ｚ）装置に設置し、１Ｏ−２Ｔｏｒｒまで排気した後、
アルゴンガスを流し、Ｑ、　ｌ　’ｌ’　ｏ　ｒ　ｒに
稠整した。

その後、高周波電源を２００Ｗの出力で発振し、プラズ
マを発生させてプラズマ処理を３分間行なった。プラズ
マを停止後、プラズマ処理した炭素繊維をアクリルアミ
ド１５重量％、ヒドロキシエチルアクリレート５重量％
の水溶液に浸漬し、８０℃で３０分間反応させ、洗浄し
た後乾燥した。

得られた改質気相成長法炭素繊維の有機質部の付加量は
繊維１ｇに対して１３■であった。

比較例１〜３ 表面改質気相成長法炭素繊維の配合量を、それぞれＯｌ
ｌおよび５０重量部とした以外は実施例４〜５と同様の
条件でゴム組成物を作成し、同様の試験を行なった。

実施例１〜５および比較例１〜３の試験結果を第１表に
示す。

第　　１　　表 表面改質気相成長法炭素繊維の配合量が２〜４０重量部
の範囲にあるゴム組成物の引張応力および反発弾性は、
比較例１および２の引張応力および反発弾性よりも優れ
ていた。なお、比較例３において反発弾性だけが実施例
３等と同様に優れた値を示したが、この比較例３は、表
面改質気相成長法炭素繊維の配合量が５０重量部と多す
ぎたので、配合自体が困難であった。

〔発明の効果〕

本発明によれば、ゴム組成物に極細の表面改質気相成長
法炭素繊維を配合したことにより、ゴム組成物の引張応
力、反発弾性等の機械的物性が向上する。また、本発明
のゴム組成物は、気相成長法炭素繊維の特性に起因する
導電性、高熱伝導性が付与されるので、高機能材料とし
て使用することができる。

代理人　弁理士　川　北　武　長

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. （１）ゴム１００重量部に対して、２重量部以上４０重
   量部以下の表面改質気相成長法炭素繊維を配合したこと
   を特徴とするゴム組成物。