JPH09327880A - 耐摩耗性の高い表面設計をもつゴム製品 - Google Patents

耐摩耗性の高い表面設計をもつゴム製品

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JPH09327880A
JPH09327880A JP9050333A JP5033397A JPH09327880A JP H09327880 A JPH09327880 A JP H09327880A JP 9050333 A JP9050333 A JP 9050333A JP 5033397 A JP5033397 A JP 5033397A JP H09327880 A JPH09327880 A JP H09327880A
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JP
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rubber
layers
product
abrasion resistance
parallel
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JP9050333A
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Patrick John Reilly
ジョン ライリー パトリック
Ram Murthy Krishnan
マーシー クリシュナン ラム
George Samuel Fielding-Russell
サミュエル フィールディング−ラッセル ジョージ
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Goodyear Tire and Rubber Co
Original Assignee
Goodyear Tire and Rubber Co
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Publication date
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Abstract

(57)【要約】 【課題】 高い摩耗性を意図して設計された表面構造を
もつゴム製品を得る。 【解決手段】 ゴム製品の表面は、互いに平行な、且つ
表面部に沿ってまた各層に対し垂直な方向で測定して２
５．４ミリメートル当り少なくとも２００層の密度にあ
る、一連のゴム層よりなる。

Description

【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】本発明は高い耐摩耗性を意図
して設計された表面をもつゴム製品に関する。
【０００２】
【従来の技術】現在製造されている多くの製品は高い耐
摩耗性を意図して設計されている。このような製品の例
を挙げると空気入りタイヤのトレッドや靴底がある。慣
例的に、耐摩耗性を改善するため、このようなゴム製品
の種々の成分が選択的に組み合わされている。その例と
して種々のゴムや充填材が挙げられる。
【０００３】
【発明が解決しようとする課題】ゴム製品の耐摩耗性を
向上させる成分を見い出すための研究に終りはないが、
慣用の添加物を用いてゴム製品の耐摩耗性を向上させる
新しい方法が思いがけず発見された。
【０００４】
【課題を解決するための手段】本発明は製品の表面が、
互いに平行な、且つ該表面に沿ってまた層に垂直な方向
で測定して２５．４ミリメートル当り少なくとも２００
層の密度にある、一連のゴム層よりなる、耐摩耗性を意
図して設計された表面構造を有するゴム製品に関する。
【０００５】
【発明の実施の形態】図１を参照して、本発明のゴム製
品１は、高い耐摩耗性を意図して設計された少なくとも
一つの表面２，４によって特徴づけられる。耐摩耗性の
高い表面部をもつように設計されたゴム製品の一例とし
て、タイヤのトレッド、靴底、鉄道踏切（railroad cro
ssing）、タンクトレッドパッド、シール、ベルトおよ
びホースが挙げられる。
【０００６】高い耐摩耗性を意図して設計された表面部
は互いに平行な一連のゴム層６，８，１０よりなる。層
６，８，１０の密度は、製品の表面部に沿って層６，
８，１０に垂直な方向（矢印で示す）で測定して２５．
４ミリメートル当り少なくとも２００層あるべきであ
る。好ましくは密度は２５．４ミリメートル当り約２０
０〜２０，０００層の範囲にある。さらに好ましくは、
密度は２５．４ミリメートル当り約５，０００〜１５，
０００層の範囲にある。ゴム層６，８，１０は同じ厚さ
のものであってもよく、また層の厚さは異なってもよ
い。一般的に言えば、各層６，８，１０は約０．００１
〜約０．１５ミリメートルの範囲の厚さをもつ。好まし
くは、各層６，８，１０の厚さは約０．００１７〜約
０．００５ミリメートルの範囲にある。
【０００７】平行なゴム層６，８，１０は製品の表面に
沿って色々な方向に配向してもよい。例えば、これら平
行ゴム層は、耐摩耗性が望まれる平面に垂直な方向で製
品１の表面部２，４に配向してもよい。他の実施態様に
よれば、これらゴム層は、耐摩耗性が望まれる平面（図
示せず）に平行な方向で表面部に配向してもよい。耐摩
耗性の程度により、平行層６，８，１０を耐摩耗性が求
められる平面に対し異なった角度で配向することができ
る。
【０００８】各ゴム層６，８，１０がゴムコンパウンド
でできている。このゴムコンパウンドに用いられる代表
的なゴムとして、アクリロニトリル−ジエンコポリマ
ー、天然ゴム、ハロゲン化ブチルゴム、ブチルゴム、シ
ス−１，４−ポリイソプレン、スチレン−ブタジエンコ
ポリマー、シス−１，４−ポリブタジエン、スチレン−
イソプレン−ブタジエンターポリマー、及びこれらの混
合物（その他、現在用いられているゴム）が挙げられ
る。このゴムはアクリロニトリル−ジエンコポリマーが
好ましく、アクリロニトリル−ブタジエンコポリマーが
特に好ましい。各ゴム層は同じゴム組成で構成されても
よく、また交互の層は異なったゴム組成のものであって
もよい。
【０００９】このゴムコンパウンドは薄片状の充填材
（platy filler）を含有することが好ましい。薄片状充
填材の代表的な例として、タルク、粘土、雲母、および
これらの混合物が挙げられる。使用に当り、薄片状充填
物の量は、重量でゴム１００部当り約２５部〜１５０部
の範囲にある（以下ｐｈｒで表す）。好ましくは、ゴム
コンパウンド中の薄片状充填材の量は約３０〜約７５ｐ
ｈｒの範囲である。
【００１０】これら種々のゴム組成物は慣用のゴム配合
材と配合してもよい、一般に用いられる慣用の配合材に
は、カーボンブラック、粘着付与樹脂、加工助剤、酸化
防止剤、オゾン亀裂防止剤、ステアリン酸、活性剤、ワ
ックス、オイル、硫黄系加硫剤、及びしゃく解剤があ
る。当業者には知られているように、望まれる耐摩耗性
の程度によって、一般に上記の添加物が慣用の量で用い
られる。カーボンブラックの典型的な添加はゴムに対し
重量として約１０〜１５０部であり、好ましくは５０〜
１００ｐｈｒである。粘着付与樹脂の典型的な量は約２
〜１０ｐｈｒである。加工助剤の典型的な量は１〜５ｐ
ｈｒである。酸化防止剤の典型的な量は１〜１０ｐｈｒ
である。オゾン亀裂防止剤の典型的な量は１〜１０ｐｈ
ｒである。ステアリン酸の典型的な量は０．５０〜約３
ｐｈｒである。酸化亜鉛の典型的な量は１〜５ｐｈｒで
ある。ワックスの典型的な量は１〜５ｐｈｒである。オ
イルの典型的な量は２〜３０ｐｈｒである。典型的な硫
黄系加硫剤には、元素状硫黄、アミンジスルフィド、高
分子量ポリスルフィド、硫黄オレフィン付加物、及びこ
れらの混合物があり、これらは約０．２〜８ｐｈｒの量
で用いられる。しゃく解剤の典型的な量は約０．１〜１
ｐｈｒである。相対量の上記添加剤の存在は本発明の一
態様とは考えない。
【００１１】好ましい実施態様によれば、同時使用の硬
化剤（co-acting curatives）は、隣接する平行層中に
分離される。例えば、層を形成する際に、流れを容易に
するためにこれらの層を加熱することが多く、またゴム
の機械仕事によっても熱が発生する。硬化剤を含有する
ゴムにとって、このような加工に関連する熱は、硬化を
誘発するかあるいは少なくとも工程を開始させる。この
ような可能性を軽減するために、同時使用の硬化剤を隣
接する平行層中に分離することが好ましい。例えば、硫
黄は層Ａに配合されてよいが、促進剤は配合されない。
しかし層Ａに平行な層Ｂは促進剤を含有しているが硫黄
は含有していない。層Ａが次に続く。硬化温度で、硫黄
と促進剤は隣接の層中に移動し、本発明の製品は容易に
硬化可能となる。酸化亜鉛やステアリン酸亜鉛のような
他の硬化剤を一層中に分離し、硫黄と促進剤を次の層中
に分離することもできる。
【００１２】このことは本願を読んだ後に評価すること
ができ、当業者は本願請求のゴム製品がつくられる種々
の方法を評価することができる。例えば、種々の層を、
層の配向が本発明にしたがうような方法で金型の中に置
く。
【００１３】本発明の重要な態様の一つは、層は望まし
い厚さをもつということである。望ましい厚さを形成で
きる一つの方法は多層の押出機とダイを用いることであ
る。層は数多くの方法でつくられる。例えば、一つの方
法では二つの別個の押出機を使用するが、これら押出機
は、必ずというわけではないが一般的に、二つの異なっ
たゴムコンパウンドを収束点（convergence point）に
送り、そこでこの二つの供給材を重ね合わせて２−層を
つくる。次にこの２−層を、一連のダイを通して送り、
各々のダイは押出物の層の数を二倍にする。このように
して最初の二成分（ＡＢ）層は、第一ダイ素子を通過し
た後に四層（ＡＢＡＢ）となり、第二ダイ素子を通過し
た後に八層（ＡＢＡＢＡＢＡＢ）となる。図２は層形成
ダイの原理を示す。
【００１４】多層積層物を同時押出する他の方法は米国
特許３，５５７，１６５に記載されている。
【００１５】押出機は、多数の非常に薄い層（例、１
０，０００層以上／２５．４ｍｍ）をもつ複合材を製造
する好ましい方法であるが、薄い多重層を製造する他の
より精巧でない方法もまた可能である。カレンダーが高
分子材料の薄いシートをつくるのに用いられるが、この
シートは、続いて交互の層に重ねられ、圧力をかけてさ
らに薄くすることも可能である。重ね合わせと薄層化を
繰り返すことにより、インチ当り数百層の複合材を容易
につくることができる。
【００１６】
【実施例】実施例１ 互いに平行な、且つ表面部に沿って層に対して垂直な方
向で測定して２５．４ミリメートル当り約１１，０００
層の密度にある、一連のゴム層の表面部をもつ成型ゴム
ブロックを作製した。この層状ブロックは、図２に示さ
れる工程にしたがって作成した。多層押出機は、New Je
rsey, Cedar Grove のKillion 社から購入した、２つ
の、別個の、１９ｍｍ（直径）２４／１ Ｌ／Ｄ高温プ
ラスチック押出機で構成されていた。これら押出機は、
二つのコンパウンドを収束点に送り、そこでこの二つの
供給材は重ね合わされて２−層を生じた。この２−層
は、ＤＳＭ（Dutch School Mines／オランダEindhoven
の技術大学）で得た一連のダイを通して送られた。各ダ
イは押出物中の層の数を二倍にする。このようにして、
最初の二層は第一ダイ素子を通過すると四層となり、第
二ダイ素子を通過すると八層になる。２５６層複合材
（２５．４ｍｍ当り１１，０００層）をつくるために七
個のダイ素子が用いられた。
【００１７】この第一ゴム製品（試料１）は、本発明に
したがって、二つの異なるゴムコンパウンドの交互の層
をもっていた。第一ゴムコンパウンドは、ポリブタジエ
ン４３重量部、天然ゴム４重量部、油展ＳＢＲ（ＰＬＦ
１７１２Ｃ）９６．２５重量部、カーボンブラック９５
重量部ならびに慣用量のステアリン酸、ワックス、プロ
セス油、崩壊防止剤（antidegradants）、一次および二
次促進剤、酸化亜鉛および硫黄を含有していた。第二ゴ
ムコンパウンドは、ＮＢＲ（商品名：ChemigumN300) １
００重量部、タルク５０ｐｈｒならびに慣用量の崩壊防
止剤、ステアリン酸、酸化亜鉛、促進剤および硫黄を含
有していた。
【００１８】対照の目的で、上記のポリブタジエン含有
コンパウンドとＮＢＲ含有コンパウンドの５０／５０ブ
レンドを含有する成型した無層のゴムブロック（試料
３）を作製した。
【００１９】さらに、ポリブタジエンゴムコンパウンド
のみを含有する成型した無層のゴムブロック（試料４）
とＮＢＲコンパウンドのみを含有する成型した無層のゴ
ムブロック（試料５）を調製した。
【００２０】ＡＳＴＭ試験法ＩＳＯ ４６４９−１８９
５（Ｅ）にしたがって、試料に対してＤＩＮ摩耗試験
（室温および高温で）を行った。
【００２１】摩耗が層端に対する方向にあるとき試料１
を試験した。
【００２２】摩耗が表面と同一平面にある試料２（対
照）を試験した。すなわち、摩耗をテストしたとき、た
だ一つの層が試料の全側面をカバーしていた。
【００２３】試料３（対照）は二つのゴムパウンドの無
層のブレンドであった。
【００２４】試料４（対照）は無層のポリブタジエン、
天然ゴム及びＳＢＲのゴムコンパウンドであった。
【００２５】試料５（対照）は無層のＮＢＲゴムコンパ
ウンドであった。
【００２６】下記表１は試料１〜５の夫々のＤＩＮ摩耗
値を示す。
【００２７】
【表１】
【００２８】これらテストは重量減を測定するので、数
値が低いほど耐摩耗性はよい。表からわかるように摩耗
値は層の配向に伴って劇的に変化した。
【００２９】
【発明の効果】高い耐摩耗性を意図して設計された表面
構造をもつゴム製品が得られる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の多層製品を図式的に示す。
【図２】本発明による多層製品をつくる方法の図式的な
説明図である。
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (71)出願人 590002976 1144 Ｅａｓｔ Ｍａｒｋｅｔ Ｓｔｒｅ ｅｔ，Ａｋｒｏｎ，Ｏｈｉｏ 44316− 0001，Ｕ．Ｓ．Ａ. (72)発明者 ラム マーシー クリシュナン アメリカ合衆国 44262 オハイオ州 モ ンロー フォールズ スティープルチェイ ス レーン 184 (72)発明者 ジョージ サミュエル フィールディング −ラッセル アメリカ合衆国 44224 オハイオ州 ス トウ グリーントゥリー ロード 3901

Claims (5)

    【特許請求の範囲】
  1. 【請求項１】 製品の表面部が、互いに平行な、且つ該
    表面部に沿って層に対して垂直な方向で測定して２５．
    ４ミリメートル当り少なくとも２００層の密度にある、
    一連のゴム層であることを特徴とする、耐摩耗性を意図
    して設計された表面構造を有するゴム製品。
  2. 【請求項２】 該密度が２５．４ミリメートル当り約２
    ００〜約２０，０００の範囲にあることを特徴とする請
    求項１のゴム製品。
  3. 【請求項３】 該ゴム層が、耐摩耗性を意図して設計さ
    れた平面に垂直な方向で製品の表面部に配向されている
    ことを特徴とする請求項１のゴム製品。
  4. 【請求項４】 該製品が、タイヤのトレッド、靴底、鉄
    道踏切、タンクトレッドパッド、シール、ベルト又はホ
    ースの形態にあることを特徴とする請求項１のゴム製
    品。
  5. 【請求項５】 該ゴムコンパウンドが、重量でゴム１０
    ０部当り約２５〜１５０部のタルク、粘土、雲母および
    これらの混合物よりなる群から選ばれた、薄片状充填材
    を含有することを特徴とする請求項４のゴム製品。
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