氣墊用橡膠組成物及氣墊的製作方法

2023-05-23 10:40:46

專利名稱：：氣墊用橡膠組成物及氣墊的製作方法
技術領域：
：本發明涉及一種氣墊用橡膠組成物及使用這種組成物的氣墊，該橡膠組成物用於構成作為例如鐵路車輛等車輛用的發揮緩衝作用的氣墊，尤其能夠良好地確保耐寒性，同時，提高耐候性、特別是耐臭氧性。
背景技術：
：作為鐵路車輛等車輛用的發揮緩衝作用的氣墊，在各種各樣的溫度環境下使用，根據場合，有時在寒冷地區使用。作為在這種氣墊中使用的氣墊用橡膠組成物，在低溫環境下的橡膠彈性力下降等對使用環境的耐寒性、臭氧引起的開裂等對使用環境的耐候性等有很多要求。為此，作為這樣的橡膠組成物中的橡膠成分，多採用將天然橡膠和氯丁橡膠混合而成的橡膠成分。但是，這樣的橡膠組成物的硫化橡膠在低溫環境下會硬化，橡膠彈性力也容易下降，因此在耐候性方面存在問題。下述專利文獻1中，作為提高氣墊耐候性的方法，敘述了在天然橡膠和氯丁橡膠的混合物系中配合了乙烯a—鏈烯烴二烯共聚物橡膠(以下稱為EPDM)的橡膠組成物。然而，使用了這樣的橡膠組成物的氣墊雖然耐候性提高，但耐寒性卻往往惡化。一般說來，在氣墊方面，其耐候性的提高和耐寒性的提高具有悖論的關係。特別是，氣墊在零下數十度以下的極其寒冷的地區使用時，其橡膠彈力顯著地下降，在最惡劣的情況下，有可能發生氣墊破裂等事故。因而，特別是開發即使在零下數十度以下的極其寒冷地區也良好地確保耐寒性，同時提高耐候性的氣墊非常困難。3專利文獻l:日本特開平11一82739號公報
發明內容發明所要解決的課題本發明是鑑於上述實際狀況而進行的，目的是提供一種氣墊用橡膠組成物及使用這種橡膠組成物的氣墊，該氣墊用橡膠組成物特別是在零下數十度以下的極其寒冷地區也可良好地確保耐寒性，同時，提高耐候性、特別是耐臭氧性。解決課題的方法為了解決上述問題，本發明人進行了潛心研究，結果發現，通過以下所示的氣墊用橡膠組成物及使用了該橡膠組成物的氣墊能夠達成上述目的，直至完成本發明。艮p，本發明的氣墊用橡膠組成物的特徵在於，在含有以天然橡膠及聚丁二烯橡膠作為主要成分的橡膠成分的氣墊用橡膠組成物中，作為上述橡膠成分，進一步含有相對於上述橡膠成分總計100重量份為10~40重量份的EPDM。上述橡膠組成物採用以天然橡膠及聚丁二烯橡膠作為主要成分的橡膠成分，由此，能夠提高耐寒性。而且，作為橡膠成分，由於含有相對於橡膠成分總計100重量份為10~40重量份的EPDM，主要因含有聚丁二烯橡膠，能夠確保良好的耐寒性，同時，提高耐候性、尤其是耐臭氧性。在此，可以預料，在將橡膠組成物中的天然橡膠含量減少、配合有EPDM時，耐候性提高，但耐寒性惡化，但大家都知道，在天然橡膠和聚丁二烯的混合物系中含有規定量的EPDM時，具有確保良好的耐寒性，同時，提高耐候性、尤其是耐臭氧性的效果。據推測，獲得這樣的效果的原因是，在天然橡膠和聚丁二烯橡膠的混合物系中，配合規定量的EPDM，並在混煉後硫化成形時，一邊天然橡膠和聚丁二烯橡膠相分離，一邊聚丁二烯橡膠和EPDM形成海島結構(聚丁二烯橡膠為海，EPDM為島)，外表的聚丁二烯橡膠的含量增加，結果可以抑制耐寒性的惡化。在上面所述，把上述天然橡膠的含量設為Wl、把上述聚丁二烯橡膠的含量設為W2時，更優選為W1《W2。利用這樣的橡膠組成物，可以通過充分地確保聚丁二烯橡膠的含量，從而能夠更好地確保耐寒性，同時，提高耐候性、尤其是耐臭氧性。在上面所述，優選為上述乙烯，a—鏈烯烴，二烯共聚物橡膠(EPDM)的重均分子量為80萬200萬，更優選為110萬180萬。橡膠組成物中的EPDM的重均分子量在此範圍內時，可以一面特別提高耐寒性和耐候性，一面進一步提高橡膠的拉伸強度。另外，作為重均分子量在上述範圍內的EPDM，也可以是其單體，或者也可以是重均分子量在上述範圍內含有石蠟等油脂的EPDM(充油高分子量EPDM)。另外本發明的氣墊，其特徵在於採用上述氣墊用橡膠組成物，進行硫化、成形獲得。這樣的氣墊尤其是在零下數十度以下的極其嚴寒地區，也能良好地確保耐寒性，同時具備耐候性，特別適合用於作為鐵路車輛用氣墊等，尤其是行駛在極其寒冷地區的鐵路車輛用氣墊等。具體實施例方式本發明的氣墊用橡膠組成物中，以天然橡膠及聚丁二烯橡膠作為主要成分的橡膠成分，即，橡膠成分中的天然橡膠及聚丁二烯橡膠的總含量相對於橡膠成分總計100重量份為60重量份以上，優選為70重量份以上。在此，將天然橡膠的含量設為Wl、聚丁二烯橡膠的含量設為W2時，如果W1《W2，則進一步提高耐寒性，因此優選。另外，5除天然橡膠及聚丁二烯橡膠外作為能夠進行混合的橡膠，例如有聚異戊二烯橡膠、聚苯乙烯丁二烯橡膠、聚丁基橡膠(*°'J7"^A3"A)(Polybutylrubber)、聚丙烯腈丁二烯橡膠、氯丁橡膠等。可以混合這些橡膠的一種或者兩種以上。另外，在本發明的氣墊用橡膠組成物中，除了以天然橡膠及聚丁二烯橡膠作為主要成分的橡膠成分之外，相對於橡膠成分總計100重量份，含有EPDM為1040重量份。如果相對於橡膠成分總計100重量份的EPDM含量不足IO重量份，則提高耐侯性、尤其是耐臭氧性的效果不夠充分；另一方面，相對於橡膠成分總計100重量份的EPDM含量超過40重量份時，則耐寒性惡化。相對於橡膠成分總計IOO重量份的EPDM的含量優選為1040重量份，更優選為2030重量份。另外，作為構成本發明中使用的EPDM(乙烯vx—鏈烯烴，二烯共聚物橡膠)的"a—烯烴"，例如，可以列舉丙烯、1_丁烯、l一戊烯、1—己烯、4一甲基一1一戊烯、l一辛烯、l一癸烯，其中，優選丙烯。另外，作為"二烯(二烯系成分)"，例如，可以列舉l，4一己二烯、1，6—辛二烯、2—甲基一1，5—己二烯、6—甲基一1，5—庚二烯、7一甲基一l，6—辛二烯之類的鏈狀非共軛二烯；環己二烯、二環戊二烯、甲基四氫化茚、5—乙烯降冰片烯、5—亞乙基一2—降冰片烯、5一亞甲基一2—降冰片烯、5—亞異丙基一2—降冰片烯、6—氯甲基一5一異丙烯基一2—降冰片烯之類的環狀非共軛二烯；2，3—二亞異丙基一5—降冰片烯、2—亞乙基一3—亞異丙基一5—降冰片烯、2—丙烯基一2，2—降冰片二烯、1，3，7—辛三烯、1，4，9一癸三烯之類的三烯等，其中，優選i，4一己二烯、二環戊二烯及5—亞乙基一2—降冰片烯。作為上述EPDM，優選橡膠組成物中含有重均分子量為80200萬、進一步優選為U0180萬的EPDM。橡膠組成物中EPDM的重均分子量在該範圍內時，尤其能夠提高耐寒性和耐候性，同時，進一步提高橡膠的拉伸強度。作為具有這樣重均分子量的EPDM，例如可以適當採用Esprene(工》7'^>)505(重均分子量60萬，日本住友化學公司製造)，Esprene552(重均分子量90萬，住友化學公司製造)、EP103AF(重均分子量110萬，JSR公司製造)等商品。另外，也可以優選採用重均分子量在上述範圍內，含有石蠟等油脂的EPDM(充油高分子量EPDM)，作為這樣的充油高分子EPDM，例如可舉出EP98(JSR公司製造)。本發明的氣墊用橡膠組成物中，在不損害本發明效果的範圍內，除這些橡膠成分以外，還可以適當地配合使用硫磺、炭黑、硫化促進劑、防老化劑、硫化促進助劑、硫化延遲劑、二氧化矽、矽烷偶聯劑、氧化鋅、硬脂酸、石蠟或油脂類等軟化劑、加工助劑等通常在橡膠工業中使用的配合劑。硫磺可以是普通的橡膠用硫磺，例如可以採用粉末硫磺、沉澱硫磺、不溶性硫磺、高分散性硫磺等。本發明的氣墊用橡膠組成物中硫磺的含量，相對於橡膠成分100重量份為0.53.5重量份。如果硫磺的含量不足0.5重量份，則硫化橡膠的交聯密度不足，橡膠強度等會降低；如果硫磺的含量超過3.5重量份，則氣墊的耐熱性惡化。為了良好地確保氣墊的橡膠強度，進一步提高耐熱性，硫磺的含量相對於橡膠成分100重量份優選為1.53重量份，更優選為1.52.5重量份。作為炭黑，例如可以採用SAF、ISAF、HAF、FEF、GPF等。炭黑可以在能夠對硫化後橡膠的硬度、增強性、低發熱性等橡膠特性進行調整的範圍內使用。本發明的氣墊用橡膠組成物中炭黑的配合量，相對於橡膠成分IOO重量份為20100重量份的範圍，優選3070重量份。該配合量不足20重量份時，不能充分地獲得炭黑的增強效果；超過100重量份時，則發熱性、橡膠的混合性及加工時的操作性等惡化。作為硫化促進劑，可以單獨使用或適當地混合使用橡膠硫化用中通常使用的次磺醯胺系硫化促進劑、秋蘭姆系硫化促進劑、噻唑系硫化促進劑、硫脲系硫化促進劑、胍系硫化促進劑、氨基二硫代甲酸系硫化促進劑等硫化促進劑。作為防老化劑，可以單獨或適當地混合使用橡膠用中通常使用的芳香族胺系防老化劑、氨一酮系防老化劑、單酚系防老化劑、雙酚系防老化劑、多酚系防老化劑、氨基二硫代甲酸鹽系防老化劑、硫脲系防老化劑等防老化劑。本發明的氣墊用橡膠組成物可以通過以下方法製得採用密閉式混合機、葉片混合機、輥式混合機等橡膠工業中通常使用的混合機將橡膠成分、硫磺、炭黑、硫化促進劑、防老化劑、硫化促進助劑、硫化延遲劑、二氧化矽、矽烷偶聯劑、氧化鋅、硬脂酸、石蠟或油脂等軟化劑、加工助劑等混煉。另外，上述橡膠組成物中各成分的配合方法沒有特別限定，可以以下任一種方法進行混煉將硫磺及硫化促進劑等硫化系成分以外的配合成分預先進行混煉，製成母體混煉橡膠，然後添加其餘成分進一步混煉的方法；按照任意順序添加各個成分進行混煉的方法；以及同時添加全部成分進行混煉的方法等。實施例以下，通過敘述該發明的實施例，進行更具體的說明。另外，實施例等中的評價項目以下述的方式進行測定。(耐臭氧性)按照JIS—K6259標準。該評價是使比較例1的橡膠組成物硫化所得到的橡膠的耐臭氧性評價結果作為100進行指數評價。其數值越大，表示耐臭氧性越好。(耐寒性)按照JIS—K6261標準。該評價是使比較例1的橡膠組成物硫化所得到的橡膠的耐寒性評價結果作為100進行指數評價。其數值越大，表示耐寒性越好。(拉伸強度)按照JIS—K6251標準。該評價是採用JIS3號啞鈴(dumbbell),使用製得的試樣進行。(橡膠組成物的製備)根據表1的配合處方，首先將實施例15及比較例13的橡膠組成物進行混合，再使用通常的班伯裡密煉機進行混煉，最後調整橡膠組成物。表1所述的各個配合劑表示如下。a)橡膠成分(A)天然橡膠RSS#3(B)聚丁二烯橡膠("BR01"，JIS公司製造)(C)EPDM(i)EspreneEPDM505(重均分子量60萬)，住友化學公司製造(ii)EspreneEPDM552(重均分子量90萬)，住友化學公司製造(iii)EP103AF(重均分子量110萬)，JSR公司製造b)炭黑HAF("Seast3"，東海碳素公司製造)c)芳香系處理油(DaianaProcessOilAH—24，出光興產公司製造)d)氧化鋅3號氧化鋅e)硬脂酸工業用硬脂酸f)石蠟微晶石蠟(A)N—苯基一N'—(1，3—二甲基丁基)一p—苯二胺化合物(NOCRAC6C，大內新興化學工業公司製造)(B)2，2，4—三甲基一1，2—二羥基喹啉(-匕卜'□々乂U>)聚合物(NONFLEXRD,精工化學公司製造)h)硫磺5%油脂處理硫磺i)硫化促進劑(A)N—環己基一2—苯並噻唑次磺醯胺(NOCCELERCZ—G(CZ)，大內新興化學工業公司製造)(B)N—叔丁基一2—苯並噻唑次磺醯胺(NOCCELERNS—P(NS)，大內新興化學工業公司製造)(實施例、比較例)就各橡膠組成物而言，使用規定的模具通過在16(TC下加熱、硫化20分鐘，分別製作硫化橡膠，並對各橡膠進行特性評價。其結果在表1中表示。10表1tableseeoriginaldocumentpage11由表1的結果可知，與採用比較例13的橡膠組成物的硫化橡膠相比，採用實施例15的橡膠組成物的硫化橡膠可以良好地確保拉伸強度及耐寒性，同時，耐臭氧性得到提高。另外可知，採用實施例6及7的橡膠組成物的硫化橡膠，耐寒性及抗拉強度得到進一步很均衡地提高的同時，耐臭氧性尤為提高。權利要求1、一種氣墊用橡膠組成物，含有以天然橡膠及聚丁二烯橡膠為主要成分的橡膠成分，其特徵在於作為所述橡膠成分，進一步含有相對於上述橡膠成分總計100重量份為10～40重量份的乙烯·α—鏈烯烴·二烯共聚物橡膠。2、如權利要求1所述的氣墊用橡膠組成物，其特徵在於在將上述天然橡膠的含量設為Wl、上述聚丁二烯橡膠的含量設為W2時，Wl《W2。3、如權利要求1或者2所述的氣墊用橡膠組成物，其特徵在於所述乙烯，a—鏈烯烴，二烯共聚物橡膠的重均分子量為80萬200萬。4、一種氣墊，所述氣墊使用權利要求1所述的氣墊用橡膠組成物，通過硫化、成形而得到。全文摘要本發明提供一種氣墊用橡膠組成物及使用了這種組成物的氣墊，該氣墊用橡膠組成物尤其是在零下數十度以下的極其寒冷地區也良好地確保耐寒性，同時提高耐候性、特別是耐臭氧性。為了達到該目的，在含有以天然橡膠及聚丁二烯橡膠為主要成分的橡膠成分的氣墊用橡膠組成物中，作為橡膠成分，進一步含有相對於橡膠成分總計100重量份為10～40重量份的乙烯·α-鏈烯烴·二烯共聚物橡膠。在將橡膠組成物中的天然橡膠的含量設為W1、聚丁二烯橡膠的含量設為W2時，優選為W1≤W2。文檔編號C08L9/00GK101508799SQ20091000762公開日2009年8月19日申請日期2009年2月12日優先權日2008年2月12日發明者才木明,箕內則夫申請人:東洋橡膠工業株式會社