特許 6307232 鉄道軌道材用超硬質ゴム組成物及び鉄道軌道材

(19)【発行国】日本国特許庁(JP)

(12)【公報種別】特許公報(B2)

(11)【特許番号】6307232

(24)【登録日】2018年3月16日

(45)【発行日】2018年4月4日

(54)【発明の名称】鉄道軌道材用超硬質ゴム組成物及び鉄道軌道材

(51)【国際特許分類】

   C08L 21/00 20060101AFI20180326BHJP

   C08L 101/00 20060101ALI20180326BHJP

   C08K 3/06 20060101ALI20180326BHJP

   C08K 3/00 20180101ALI20180326BHJP

   C08K 3/04 20060101ALI20180326BHJP

   F16F 1/36 20060101ALI20180326BHJP

   E01B 9/68 20060101ALI20180326BHJP

【ＦＩ】

   C08L21/00

   C08L101/00

   C08K3/06

   C08K3/00

   C08K3/04

   F16F1/36 C

   E01B9/68

【請求項の数】5

【全頁数】8

(21)【出願番号】特願2013-186484(P2013-186484)

(22)【出願日】2013年9月9日

(65)【公開番号】特開2015-52087(P2015-52087A)

(43)【公開日】2015年3月19日

【審査請求日】2016年7月22日

(73)【特許権者】

【識別番号】000220147

【氏名又は名称】東京ファブリック工業株式会社

(74)【代理人】

【識別番号】100097113

【弁理士】

【氏名又は名称】堀 城之

(74)【代理人】

【識別番号】100162363

【弁理士】

【氏名又は名称】前島 幸彦

(72)【発明者】

【氏名】堀口 純

(72)【発明者】

【氏名】大橋 健太

【審査官】 松浦 裕介

(56)【参考文献】

【文献】 特開昭６２−０１３４４５（ＪＰ，Ａ）

【文献】 特開平０８−０７３６５８（ＪＰ，Ａ）

【文献】 米国特許出願公開第２０１２／０２３４４５２（ＵＳ，Ａ１）

【文献】 特開２０１１−１５７４７３（ＪＰ，Ａ）

【文献】 特開昭５３−００４０５９（ＪＰ，Ａ）

【文献】 特開２０１２−０９７２８０（ＪＰ，Ａ）

【文献】 特開２００６−１１７９２７（ＪＰ，Ａ）

【文献】 特開２０１２−１８０４３８（ＪＰ，Ａ）

【文献】 特開２０１２−２０７２００（ＪＰ，Ａ）

【文献】 特開２００２−３２６２２５（ＪＰ，Ａ）

【文献】 特開昭４９−１０９４３７（ＪＰ，Ａ）

(58)【調査した分野】（Int.Cl.，ＤＢ名）

ＩＰＣ Ｃ０８Ｌ １／００ − １０１／１４

Ｃ０８Ｋ ３／００ − １３／０８

Ｅ０１Ｂ １／００ − ２６／００

Ｆ１６Ｆ １／００ − ６／００

Ｂ６０Ｃ １／００ − １９／１２

(57)【特許請求の範囲】

【請求項1】

ゴム成分１００重量部に対し、
フェノール系熱硬化性樹脂を４０重量部〜５０重量部と、
硫黄を５重量部〜５０重量部とを含有する
ことを特徴とする鉄道軌道材用超硬質ゴム組成物。

【請求項2】

更に無機フィラーを２０重量部〜１５０重量部含有する
ことを特徴とする請求項１に記載の鉄道軌道材用超硬質ゴム組成物。

【請求項3】

更にカーボンブラックを１０重量部〜９０重量部含有する
ことを特徴とする請求項１又は２に記載の鉄道軌道材用超硬質ゴム組成物。

【請求項4】

前記カーボンブラックのヨウ素吸着量が５０ｍｇ／ｇ以下である
ことを特徴とする請求項３に記載の鉄道軌道材用超硬質ゴム組成物。

【請求項5】

請求項１乃至４のいずれか一項に記載の鉄道軌道材用超硬質ゴム組成物を用いた
ことを特徴とする鉄道軌道材。

【発明の詳細な説明】

【技術分野】

【0001】

本発明は、硬質ゴム組成物及び鉄道軌道材に係り、特に加工性に優れる超硬質ゴム組成物及び鉄道軌道材に関する。

【背景技術】

【0002】

鉄道軌道材は、鉄道軌道のレールとマクラギの合間に使用され、レールの振動を吸収し、且つ、レールに流れる電流を絶縁する役目を担っている。このような鉄道軌道材には、防振ゴムが利用されると共に、この防振ゴムを含むゴム製品の補強等のために、硬質ゴムが使用されている。特許文献１には、このような従来の防振ゴムと硬質ゴムを使用した鉄道軌道材の例が示されている。
従来、鉄道軌道材に用いられる超硬質ゴムとして、短繊維で補強された硬質ゴムが使用されてきた。特許文献２には、短繊維で補強された硬質ゴムの例が示されている。

【先行技術文献】

【特許文献】

【0003】

【特許文献1】特開２００６−２６５８４１号公報

【特許文献2】特公昭２７−１４３５号公報

【発明の概要】

【発明が解決しようとする課題】

【0004】

しかしながら、特許文献２で示したような短繊維で補強された硬質ゴムは、短繊維の並ぶ方向により強度の違いがおき、又、混練工程時に短繊維が密閉式混練機の隙間に入ることによるコンタミネーション（汚染）が生じるため、専用の製造ラインが必要となるという問題があった。
また、短繊維で補強された硬質ゴムは、短繊維の影響により未加硫ゴム材の流れが悪く、薄く加工するのが難しいという問題もあった。
このため、専用の製造ラインが必要なく、薄く加工するのが容易な可撓性がある超硬質ゴム組成物が求められていた。

【0005】

本発明は、このような状況に鑑みてなされたものであり、上述の問題を解消することを目的とする。

【課題を解決するための手段】

【0006】

本発明の鉄道軌道材用超硬質ゴム組成物は、ゴム成分１００重量部に対し、フェノール系熱硬化性樹脂を４０重量部〜５０重量部と、硫黄を５重量部〜５０重量部とを含有することを特徴とする。
本発明の鉄道軌道材用超硬質ゴム組成物は、更に無機フィラーを２０重量部〜１５０重量部含有することを特徴とする。
本発明の鉄道軌道材用超硬質ゴム組成物は、更にカーボンブラックを１０重量部〜９０重量部を含有することを特徴とする。
本発明の鉄道軌道材用超硬質ゴム組成物は、前記カーボンブラックのヨウ素吸着量が５０ｍｇ／ｇ以下であることを特徴とする。
本発明の鉄道軌道材は、前記鉄道軌道材用超硬質ゴム組成物を用いたことを特徴とする。

【発明の効果】

【0007】

本発明によれば、ゴム成分１００重量部に対し、熱硬化性樹脂を１０重量部〜１００重量部と、硫黄を５重量部〜５０重量部とを含有することで、専用の製造ラインが必要なく、薄く加工するのが容易な可撓性がある超硬質ゴム組成物を提供することができる。

【図面の簡単な説明】

【0008】

【図1】本発明の超硬質ゴム組成物の実施例の配合及び比較例の配合と、実験結果とを示した図である。

【発明を実施するための形態】

【0009】

本発明者らは、上述の問題点を解決するため、鋭意研究を重ねた結果、ゴム成分１００重量部に対し、熱硬化性樹脂としてフェノール樹脂又は変性フェノール樹脂を１０重量部〜１００重量部と、硫黄を５重量部〜５０重量部とを含有させることにより、高い電気絶縁抵抗性を有し、硬度が高く、且つ、可撓性を有する超硬質ゴム組成物を得られることを見い出し、本発明を完成するに至った。
本実施形態の超硬質ゴム組成物は、更に無機フィラーを２０重量部〜１５０重量部、及び／又はカーボンブラックを１０重量部〜９０重量部、含有させることで、上述の各特性において、より好適な超硬質ゴム組成物を得られる。
また、本実施形態の超硬質ゴム組成物は、含有するカーボンブラックのヨウ素吸着量が５０ｍｇ／ｇ以下であることで、上述の各特性において、より好適な超硬質ゴム組成物を得られる。
このように構成することで、本実施形態の超硬質ゴム組成物は、特に鉄道軌道材として好適に用いることができる。

【0010】

本実施形態の超硬質ゴム組成物において使用するゴム成分としては、ジエン系ゴムが、高い電気絶縁抵抗性を得るために好ましい。このジエン系ゴムは、天然ゴム、スチレンブタジエン共重合体ゴム（ＳＢＲポリイソプレンゴム（ＩＲ）、ポリブタジエンゴム（ＢＲ）、クロロプレンゴム（ＣＲ）等）を用いることができる。

【0011】

本実施形態の超硬質ゴム組成物において、硫黄分は、ゴム成分１００重量部に対し５重量部〜５０重量部、好ましくは、１０重量部〜３０重量部含有させる。
硫黄分の含有量が５重量部未満であると、加硫が遅れ、ゴムの硬度が著しく低くなる。逆に、この含有量が５０重量部より大きくなると、加硫後のゴムに硫黄の流れが生じ、きれいなゴム表面とならない。また、この含有量が５０重量部より大きくなると、電気絶縁抵抗性が、鉄道軌道材としては不適な程度に低下する。

【0012】

本実施形態の超硬質ゴム組成物において、熱硬化性樹脂は、ゴム成分１００重量部に対し１０重量部〜１００重量部、好ましくは、２０重量部〜６０重量部含有させる。
熱硬化性樹脂の含有量が１０重量部より少ないと、加硫後のゴムの硬さが低くなる。また、この含有量が、１００重量部より大きくなると、未加硫のゴム練り生地が極端に硬くなり、加工性が大幅に悪化すると共にゴムの可撓性が無くなる。

【0013】

本実施形態の超硬質ゴム組成物において、含有させる熱硬化性樹脂については、フェノール樹脂又は変性フェノール樹脂を用いることができる。
このフェノール樹脂としては、とくに限定されないが、フェノール類とホルムアルデヒド、アセトアルデヒド、フルフラール等のアルデヒド類を、酸またはアルカリ触媒で反応させることにより得られるもの等を用いることができる。
また、変性フェノール樹脂としては、例えば、各種動植物油、不飽和脂肪酸、ロジン、アルキルベンゼン樹脂、アニリン、メラミン等を使って変性したフェノール樹脂等を用いることができる。

【0014】

本実施形態の超硬質ゴム組成物において、無機フィラーは、ゴム成分１００重量部に対し、合計量が２０重量部〜１５０重量部となるよう含有させることが好ましく、更には、５０重量部〜１００重量部含有させることが望ましい。
無機フィラーの含有量が２０重量部より少ないと、加硫後のゴムの硬さが低くなる。また、無機フィラーの含有量が１５０重量部より大きいと未加硫ゴムが硬くなり、加工性が悪化する。
また、この無機フィラーとしては、シリカ、クレー、焼成クレー、タルク、炭酸カルシウム、重質炭酸カルシウム、硫酸バリウム等を使用することができる。

【0015】

本実施形態の超硬質ゴム組成物において、カーボンブラックは、ゴム成分１００重量部に対し１０重量部〜９０重量部、好ましくは、３０重量部〜７０重量部含有させる。
カーボンブラックの含有量が１０重量部より少ないと、加硫後のゴムの硬さが低く、強度が低下する。また、この含有量が９０重量部より多いと、未加硫ゴムの粘度が上昇し、加工性が悪化する。また、この含有量が９０重量部より多いと、電気絶縁性が低下するため好ましくない。

【0016】

また、本実施形態の超硬質ゴム組成物において含有するカーボンブラックについては、ヨウ素吸着量が５０ｍｇ／ｇ以下のものを用いることが好適である。
ヨウ素吸着量が５０ｍｇ／ｇより大きいカーボンブラックを使用すると、電気絶縁抵抗性が低下する。
また、このカーボンブラックとしては、ヨウ素吸着量が５０ｍｇ／ｇ以下である、ＳＲＦ、ＦＥＦカーボンブラック等を使用することが好適である。

【0017】

さらに、本発明の超硬質ゴム組成物には、上記に加え、本発明の組成物の特性を損なわない範囲において、一般的にゴム工業で使用されているゴム配合剤、例えば、加硫剤、加硫促進剤、軟化剤、可塑剤、老化防止剤、粘着付与剤、嚼解剤、各種充填剤、加工助剤、各種樹脂等の配合剤を、通常の配合量の範囲で適宜配合することができる。

【0018】

本発明の超硬質ゴム組成物は、上記成分をバンバリーミキサー、ニーダーなどのゴム工業で通常用いられるゴム用混練機にて混合することにより得られる。
混合した超硬質ゴム組成物は、金型にて所定温度でプレス加硫することで、製品に加工できる。

【0019】

以上のように構成することで、以下のような効果を得ることができる。
従来、特許文献２に記載されたような短繊維で補強された硬質ゴムは、製造に専用ラインが必要となり、可撓性が低いため薄い板を製造するのが難しいという問題があった。
これに対して、本発明の実施の形態に係る超硬質ゴム組成物は、短繊維を含有していないため、専用ラインが必要なく、十分な硬度及び電気絶縁抵抗性を備えつつ可撓性があるため、薄い板状に加工するのが容易である。
よって、実施形態に係る超硬質ゴム組成物により、硬質ゴム組成物の製品のコストを低下させ、より薄く加工することで製品のバリエーションを増やすことが可能となる。
また、短繊維を含有していないことで、短繊維に付着等した不純物等の混入もなくなり硬質ゴム組成物の製品の品質を高めることができる。

【0020】

また、特許文献２に記載されたような短繊維で補強された硬質ゴムは、短繊維による表面荒れがあるため、製品の見た目がよくなかった。
これに対して、本実施形態に係る超硬質ゴム組成物は、短繊維による表面荒れがなく、製品の見た目をよくすることができる。また、表面が滑らかであるため薄い板状に加工しても密着性がよくなり、積層する用途等でも好適に使用することが可能となる。

【0021】

また、エボナイトのような硫黄を多量に配合した硬質ゴムは、ゴムが極度に硬化し、可撓性が無くなるため、加工が難しくなるという問題があった。また、エボナイトは、大量に硫黄を配合させるため、製品の表面に流れが生じ、耐熱性が悪化する等の問題点があった。
これに対して、本発明の実施の形態に係る超硬質ゴム組成物は、電気絶縁抵抗に優れ、高い硬度でありながら、可撓性があり、耐熱性に優れた組成物となる。このため、本発明の超硬質ゴム組成物は、鉄道軌道材に最適に用いることができる。
また、本発明の超硬質ゴム組成物は硫黄を大量に配合させないため、表面が綺麗になり製品の見た目がよくなる。

【0022】

また、本発明の超硬質ゴム組成物は、鉄道軌道材に最適に用いることができる。
本発明の実施の形態に係る超硬質ゴム組成物を用いた鉄道軌道材としては、スラブ軌道のマクラギのくいこみ防止やレベル調整用パッキンとして使用され、ＪＩＳ−Ｅ１１１２として規格化されている第一種軌道パッドとして好適に使用可能である。
また、本実施形態の超硬質ゴム組成物を用いた鉄道軌道材として、レールとコンクリートマクラギ等の間で衝撃緩和のために用いられる第二種軌道パッドにも用いることが可能である。
さらに、これに限られず、本発明の超硬質ゴム組成物は、各種の鉄道軌道材に用いることが可能である。
また、これに加えて、本発明の超硬質ゴム組成物は、硬度が高く、電気絶縁性、耐熱性、及び可撓性に優れているため、建築、土木、電気、機械等の各分野でも好適に用いることが可能である。特に、硬度と電気絶縁性と耐熱性とを求められる発電所、工場、空調機器等の分野においても、好適に使用可能である。

【実施例】

【0023】

次に図面に基づき本発明を実施例によりさらに説明するが、以下の具体例は本発明を限定するものではない。

【0024】

＜実施例１〜１０、比較例１〜６＞
まず、本実施形態の実施例及び比較例で使用した各組成物の製造方法を説明する。
図１（ａ）に示す各配合（重量部）において、３リットルの密閉型ミキサーで、ゴム成分のみを２分間混練後、カーボンブラック、無機充填材、老化防止剤等のゴム薬品を投入し４分間、その後、加硫剤、加硫促進剤、フェノール樹脂を投入して２分間、混練を行った。この未加硫ゴム物性をオープンロールにてシート状とし、ゴム組成物を得た。
このゴム組成物を所定の金型にて１５５℃×３０分プレス加硫を行い、後述する各種試験を行った。

【0025】

次に、実施例及び比較例で使用した各種材料及び薬品について、まとめて説明する。
図１（ａ）に示す各材料及び薬品の分類（名称）：製品名〔カーボンブラックの場合はよう素吸着量〕は、以下の通りである。
ゴム成分（ポリマー）ＳＢＲ：ＪＳＲ製ＳＢＲ１５０２、カーボンブラック（ＳＲＦ 旭５０）：旭カーボンブラック株式会社製の旭＃５０〔よう素吸着量：３０ｍｇ／ｇ〕、カーボンブラック（ＩＳＡＦ シースト６）：東海カーボン株式会社製のシースト６〔よう素吸着量：１１７ｍｇ／ｇ〕、カーボンブラック（ＦＥＦ 旭６０）：旭カーボンブラック株式会社製の旭＃６０〔よう素吸着量：４７ｍｇ／ｇ〕、カーボンブラック（ＨＡＦ 旭７０）：旭カーボンブラック（株）製の旭＃７０〔よう素吸着量：７９ｍｇ／ｇ〕、無機フィラー（クラウンクレー）：サウスイースタン・クレー社製のクラウンクレー、老化防止剤（オゾガードＧ）：川口化学工業株式会社製オゾガードＧ、老化防止剤（アンテージ６Ｃ）：川口化学工業株式会社製のＮ−１，３−Ｄｉｍｅｔｈｙｌｂｕｔｙｌ−Ｎ'−ｐｈｅｎｙｌ−ｐ−ｐｈｅｎｙｌｅｎｅｄｉａｍｉｎｅ、加工助剤（ステアリン酸）：新日本理化株式会社製のステアリン酸５０Ｓ、熱硬化性樹脂（スミライトレジンＰＲ２１７）：住友ベークライト株式会社製フェノール樹脂のスミライトレジンＰＲ２１７、可塑剤（サンセン４１５）：日本サン石油製ナフテン系プロセスオイルサンセン４１５、加硫助剤（亜鉛華３種）：正同化学工業株式会社製酸化亜鉛、加硫剤（硫黄 Ｓ−２００）：鶴見化学工業株式会社製硫黄２００メッシュ、加硫促進剤（アクセルＤＭ）：川口化学工業株式会社 ２−Ｂｅｎｚｏｔｈｉａｚｏｌｙｌ ｄｉｓｕｌｆｉｄｅ、加硫促進剤（アクセルＣＺ）：川口化学工業株式会社 Ｎ−Ｃｙｃｌｏｈｅｘｙｌ−２−ｂｅｎｚｏｔｈｉａｚｏｌｅ

【0026】

これらの成分を用いた実施例及び比較例の各組成物について、以下で示す各種試験を行った。
電気絶縁性：ＪＩＳ Ｅ１１１７に基づいて行った。この評価は、Ａ：１×１０⁵ＭΩより大きい、Ｂ：１×１０⁵〜３×１０³ＭΩ、Ｃ：３×１０³ＭΩ未満とした。
硬さ デュロＤ：ＪＩＳ Ｋ６２５３に基づいて、標準試験温度（２３℃）でのタイプＤデュロメータ硬さの評価を行った。この評価は、Ａ：６０より大きい、Ｂ：５０〜６０、Ｃ：５０未満とした。
硬さ デュロＤ（７０℃）：ＪＩＳ Ｋ６２５３に基づいて、７０℃でのタイプＤデュロメータ硬さの評価を行った。耐熱性として、２３℃での硬さとの差分を算出し、耐熱性の評価とした。この耐熱性の評価は、Ａ：０〜−１０、Ｂ：−１０〜−１５、Ｃ：−１５未満とした。
加硫ゴムの表面状況：プレス加硫後に、目視にて表面状況の評価を行った。この評価は、Ａ：良い、Ｂ：やや硫黄の流れの跡があり、Ｃ：悪い（硫黄の流れの跡がある）とした。
曲げ試験：旧ＪＩＳ Ｅ１１１２に基づいた曲げ試験を行った。旧ＪＩＳ Ｅ１１１２は、昭和５１年１２月１日改正、ＪＩＳ−Ｅ１１１２−１９７６（１９７９確認、日本規格協会 発行）に準拠して行った。この評価として、Ａ：良い（曲がる）、Ｃ：曲がらないとした。
伸び、引張強さ：ＪＩＳ Ｋ６２５１、ダンベル状試験片３号を使用し、伸びと引張強さの試験を行った。

【0027】

図１（ｂ）に、上記実施例及び比較例の配合による試験結果を示す。
このように、各実施例１〜１０は、比較例１〜６に比べて優れた特性を示す。

【0028】

なお、上記実施の形態の構成及び動作は例であって、本発明の趣旨を逸脱しない範囲で適宜変更して実行することができることは言うまでもない。

【図1】