(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
鉄道用空気バネのダイヤフラム又はベローズと接触する保護ゴムを形成するゴム組成物であって、オレイン酸アミド又はエルカ酸アミド脂肪酸アミドをゴム成分１００質量部に対して５〜１５質量部含有することを特徴とするゴム組成物。
【請求項２】
ゴム成分として、天然ゴムと合成ゴムとの混合ゴムを含有する請求項１記載のゴム組成物。
【請求項３】
ゴム成分として、天然ゴムとスチレンブタジエンゴムとを質量比で６０／４０〜４０／６０の割合で含有する請求項２記載のゴム組成物。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、鉄道用空気バネのダイヤフラムやダイヤフラムと接触する保護ゴムを形成するゴム材料として好適に用いられるゴム組成物に関し、更に詳述すると、摩擦係数を適度に低減化して、ゴム同士の摩擦による損傷の発生を可及的に防止することができるゴム組成物に関する。
【背景技術】
【０００２】
鉄道の台車用枕ばね装置には、従来から空気バネが用いられており、この空気バネとしは、例えば特開平１１−３２１６４６号公報（特許文献１）に示されたものが知られている。即ち図１に示したように、この空気バネ１は、上面板２と下面板３との間に空気を封入したゴム製のダイヤフラムやベローズ（図１ではダイヤフラム４）を配置したもので、更に下面板３の下面側にゴム質弾性体５と金属等の剛質板６とを交互に積層した防振体７を連結して枕ばね装置が構成される。
【０００３】
上記空気バネ１は、上記ダイヤフラム４又はベローズが変形することにより、振動や上下左右の力を吸収するものであるが、このとき通常は上下面板２，３からダイヤフラム４やベローズを保護するために上下面板２，３の内面に保護ゴム８，９を被覆形成し、ダイヤフラム４やベローズを形成するゴムが直接金属製の上下面板２，３に接触せず、上記保護ゴム８，９と接触した状態で変形するようになっている。
【０００４】
しかしながら、上記保護ゴム８，９を形成した場合でも、この保護ゴム８，９との摩擦によりダイヤフラム４やベローズに磨耗や亀裂が生じて、空気バネの性能が低下する場合がある。
【０００５】
【特許文献１】特開平１１−３２１６４６号公報
【特許文献２】特開平３−２５８８４０号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００６】
本発明は、上記事情に鑑みなされたもので、鉄道用空気バネを構成する上記のベローズやダイヤフラムと保護ゴムなどのようにゴム材料同士が接触して摩擦を生じる場合に、良好な滑り性を発揮して、摩擦による磨耗や亀裂の発生を良好に防止することができるゴム組成物を提供することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【０００７】
本発明者は、上記目的を達成するため、鋭意検討を行った結果、天然ゴム、各種合成ゴム又はこれらの混合ゴムに所望の添加剤を添加混合したゴム組成物に、脂肪酸アミド、特にステアリン酸アミド、ベヘニン酸アミド、オレイン酸アミド、エルカ酸アミドなどの脂肪酸アミドを適量配合することにより、ゴム弾性体としての性能を低下させることなく、効果的に摩擦係数を下げることができ、同様に上記空気バネの保護ゴム、ベローズやダイヤフラムを形成するゴム組成物中に上記アミド化合物を添加配合することにより、これらゴム同士の摩擦による磨耗や亀裂の発生を効果的に低減化することができ、耐久性に優れた空気バネを構成することができることを見出し、本発明を完成したものである。
【０００８】
従って、本発明は、鉄道用空気バネのダイヤフラム又はベローズと接触する保護ゴムを形成するゴム組成物であって、オレイン酸アミド又はエルカ酸アミド脂肪酸アミドをゴム成分１００質量部に対して５〜１５質量部含有することを特徴とするゴム組成物を提供するものである。
【発明の効果】
【０００９】
本発明のゴム組成物は、例えば上記空気バネ１の保護ゴム８，９とダイヤフラム４又はベローズなど、ゴム材料同士が接触して摩擦を生じる部分に用いられるものであり、上記脂肪酸アミドの配合により摩擦係数が低く設定され、適度な滑り性を有するため、ゴム同士の摩擦によりゴムに磨耗や亀裂が発生することを効果的に防止することができるものである。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１０】
以下、本発明につき更に詳しく説明する。
本発明のゴム組成物は、上述のように、脂肪酸アミドを添加配合したもので、ゴム材料同士が接触して摩擦を生じるものに用いられるものである。
【００１１】
ここで、上記脂肪酸アミドとしては、飽和脂肪酸アミドでも不飽和脂肪酸アミドでもよいが、特にゴムの接着性低下を招きにくいことから用途によっては飽和脂肪酸であることが好ましく、例えば図１における保護ゴム８，９とする場合などには、上下面板２，３との接着性を考慮して飽和脂肪酸アミドが好ましく用いられる。
【００１２】
このような、飽和脂肪酸アミドとして具体的には、ステアリン酸アミド（Ｃ17Ｈ35ＣＯＮＨ2）、ベヘニン酸アミド（Ｃ21Ｈ43ＣＯＮＨ2）などが例示され、不飽和脂肪酸アミドとしてオレイン酸アミド（Ｃ17Ｈ33ＣＯＮＨ2）、エルカ酸アミド（Ｃ21Ｈ41ＣＯＮＨ2）などが例示される。
【００１３】
この脂肪酸アミドの配合量は、特に制限されるものではないが、ゴム組成物中のゴム成分１００質量部に対して、３〜１５質量部、特に５〜１０質量部とすることが好ましい。この場合、配合量が３質量部未満であると、十分な低摩擦係数化を達成することができず、一方１５質量部を超えると特にオレイン酸アミドやエルカ酸アミドなどの不飽和脂肪酸アミドを用いた場合には金属等に対する接着性が低下する場合がある。一方、ステアリン酸アミドなどの飽和脂肪酸アミドを用いた場合には、１５質量部を超えて２０質量部程度まで添加しても金属等に対する接着性が低下することなく、１５質量部を超える大量添加により摩擦係数を大きく低減化することも可能である。なお、金属等に対する接着性を考慮する必要がない場合には、上記不飽和脂肪酸アミドであっても１５質量部を超えて添加してもよいが、添加量が２０質量部を超えると耐疲労性が劣化する場合がある。
【００１４】
本発明ゴム組成物を構成するゴム成分としては、特に制限はなく、用途に応じた適宜なゴムを用いることができ、天然ゴム、合成ゴム又は天然ゴムと合成ゴムとの混合ゴムを用いることができる。合成ゴムとしては、スチレンブタジエンゴム（ＳＢＲ）、ブタジエンゴム（ＢＲ）、イソプレンゴム（ＩＲ）、ブチルゴム（ＩＩＲ）、アクリルゴム（ＡＣＭ）、クロロプレンゴム（ＣＲ）、エチレンプロピレンゴム（ＥＰＭ、ＥＰＤＭ）、アクリルニトリルブタジエンゴム（ＮＢＲ）などが例示され、これらの１種又は２種以上を用いることができる。なお、上記空気バネ１に用いられる保護ゴム８，９とする場合には、通常、天然ゴムと、スチレンブタジエンゴム（ＳＢＲ）、ブタジエンゴム（ＢＲ）等の合成ゴムとを混合して用いられる場合が多く、この場合天然ゴムと合成ゴムとの混合比は、通常、質量比で天然ゴム／合成ゴム＝８０／２０〜２０／８０、特に６０／４０〜４０／６０程度とされる。
【００１５】
このゴム組成物には、上記ゴム成分とアミン化合物の他に、加硫剤、加硫促進剤、充填剤、滑剤、粘着付与剤、老化防止剤、紫外線吸収剤、軟化剤、可塑剤、ワックス、亜鉛華などの公知の添加剤を適量配合することができる。
【００１６】
上記加硫剤として硫黄や有機過酸化物が例示される。この場合、有機過酸化物としては、例えば１，１−ジｔ−ブチルパーオキシ−３，３，５−トリメチルシクロヘキサン、ジｔ−ブチルパーオキシド、ジクミルパーオキシド、ｔ−ブチルクミルパーオキシド、２，５−ジメチル−２，５−ジ（ｔ−ブチルパーオキシ）ヘキサン、１，３−ビス（ｔ−ブチルパーオキシ−イソプロピル）−ベンゼン、２，５−ジメチル−２，５−ジ（ｔ−ブチルパーオキシ）ヘキシン、ｔ−ブチルパーオキシ−ｉ−プロピルカーボネートなどが例示され、これらの１種又は２種以上を用いることができる。
【００１７】
加硫促進剤としては、ステアリン酸、Ｎ−シクロヘキシル−２−ベンゾチアゾールスルフェンアミド（ＣＢＳ）、ジフェニルグアニジン（ＤＰＧ）、ジ−ｏ−トリルグアニジン（ＤＯＴＧ）、メルカプトベンゾチアゾール（ＭＢＴ）、ジベンゾチアジルジスルファイド（ＭＢＴＳ）、Ｎ−Ｎ’−ジエチルチオカルバモイル−２−ベンゾチアゾールサルファイド、テトラメチルチウラムジサルファイド（ＴＭＴＤ）、テトラエチルチウラムジサルファイド（ＴＥＴＤ）、テトラブチルチウラムジサルファイド（ＴＢＴＤ）、テトラメチルチウラムモノサルファイド（ＴＭＴＭ）などが例示される。
【００１８】
上記充填剤としては、例えば、ＳＲＦ、ＧＰＦ、ＦＥＦ、ＨＡＦ、ＩＳＡＦ、ＳＡＦ、ＦＴ、ＭＴなどのカーボンブラックや、ホワイトカーボン、微粒子ケイ酸マグネシウム、重質炭酸カルシウム、炭酸マグネシウム、クレー、タルクなどの無機充填剤、ハイスチレン樹脂、クマロンインデン樹脂、フェノール樹脂、リグニン、変性メラミン樹脂、石油樹脂などの有機充填剤が挙げられる。
【００１９】
上記老化防止剤としては、ｐ，ｐ’−ジオクチルジフェニルアミン、ｐ，ｐ’−ジクミルジフェニルアミン、Ｎ，Ｎ’−ジフェニル−ｐ−フェニレンジアミン、Ｎ−フェニル−Ｎ’−イソプロピル−ｐ−フェニレンジアミン、Ｎ−フェニル−Ｎ’−１，３−ジメチルブチル−ｐ−フェニレンジアミン、２，２，４−トリメチル−１，２−ジヒドロキノリンポリマー、６−エトキシ−２，２，４−トリメチル−１，２−ジヒドロキノリン等のアミン系老化防止剤；２，６−ジ−ｔ−ブチル−４−メチルフェノール、３−（３，５−ジ−ｔ−ブチル−４−ヒドロキシ・フェニル）プロピオン酸ステアレート、２，２’−メチレンビス（４−メチル−６−ｔ−ブチルフェノール）、テトラキス（メチレン−３−（３，５−ジ−ｔ−ブチル−４−ヒドロキシ・フェニル）フロピオネート）メタン、４，４’−チオビス（３−メチル−６−ｔ−ブチルフェノール）、２，５−ジ−ｔ−ブチルヒドロキノン等のフェノール系老化防止剤；２−メルカプトベンゾイミダゾール、トリブチルチオウレア、２−メルカプトベンゾイミダゾール亜鉛塩、２−メルカプトメチルベンゾイミダゾール亜鉛塩等のイミダゾール系老化防止剤などが例示される。
【００２０】
その他、滑剤、粘着付与剤、紫外線吸収剤、軟化剤、可塑剤などについても、用途や要求特性などに応じて公知のものから適宜選択して用いればよい。
【００２１】
本発明のゴム組成物は、上記各成分を混練し、成形して加硫硬化させることにより、ゴム材料として上記空気バネ１の保護ゴム８，９やダイヤフラム４又はベローズなどの所望の用途に適用すればよい。この場合、混練操作や成形操作は、用途や成形物の形態などに応じて適宜公知の方法を採用することができる。
【００２２】
本発明のゴム組成物は、例えば上記空気バネ１の保護ゴム８，９とダイヤフラム４又はベローズなど、ゴム材料同士が接触して摩擦を生じる部分に用いられるものであり、上記脂肪酸アミドの配合により摩擦係数が低く設定され、適度な滑り性を有するため、ゴム同士の摩擦によりゴムに磨耗や亀裂が発生することを効果的に防止することができるものである。この場合、互いに接触するゴム材料の一方を本発明ゴム組成物で形成すれば、良好な効果が得られるが、場合によっては互いに接触するゴム材料の双方を本発明のゴム組成物で構成することもでき、例えば上記空気バネ１の保護ゴム８，９とダイヤフラム４又はベローズの双方を脂肪酸アミドを配合した本発明のゴム組成物で形成してもよい。
【実施例】
【００２３】
以下、実施例，比較例を示し、本発明をより具体的に説明するが、本発明は下記実施例に制限されるものではない。
【００２４】
［実施例１〜６及び比較例１〜３］
図１に示された空気バネ１の保護ゴム８，９として用いられている下記配合のゴム組成物に表１に示した脂肪酸アミドを同表に示した割合で添加配合し、１１種類のゴム組成物を調製した。
配合組成
天然ゴム（ＲＳＳ４）                                            ４０質量部
スチレンブタジエンラバー（ＪＳＲ株式会社製  ＪＳＲ＃１５００）  ６０質量部
ステアリン酸                                                      ２質量部
亜鉛華                                                            ５質量部
カーボンブラック（ＦＥＦ）                                      ３０質量部
ワックス                                                          ２質量部
老化防止剤                                                        ２質量部
（Ｎ−フェニル−Ｎ’−１，３−ジメチルブチル−ｐ−フェニレンジアミン（６Ｃ））
硫黄                                                              ２質量部
加硫促進剤（ＣＢＳ）                                              １質量部
【００２５】
得られた各ゴム組成物を用いて、図１に示された空気バネ１の保護ゴム８,９を形成し、空気バネを作製した。得られた保護ゴムについて下記方法に従って摩擦耐久試験を行った。また、各ゴム組成物について、金属板（上下面板２,３）との接着性を下記方法により評価した。結果を表１に示す。
【００２６】
摩擦耐久試験
ダイヤフラム４に内圧０．５ＭＰａをかけ、０．５Ｈｚにて横方向に振幅±７５ｍｍの振動を繰り返し与えて疲労評価を行った。この場合、２００万回の振動で摩耗によりダイヤフラム４が破断したものを×、２００万回の振動で破断しなかったものを○とした。
接着性試験
ＳＰＨＣ鋼板にリン酸亜鉛カルシウム処理を施し、ケムロック２０５（ロードファーイーストインコーポレイテッド社製）を塗布して十分に乾燥させた後、更にケムロック６１０８（ロードファーイーストインコーポレイテッド社製）を塗布して十分に乾燥させたものを上記各ゴムと１５５℃、２０分以上の条件で加硫接着させ、試料とした。
この試料を２４ｈｒ以上室温に放置した後、９０度剥離試験を行い、ゴムが破壊した比率を調べた。
ゴムの剥離と破壊とを調べてゴム破壊が９０％以上のものを○、鋼板と接着剤との間又は接着剤とゴムと間で生じた界面剥離が１０％を超えていたものを×とした。
【００２７】
【表１】
0005401771.tif 000002
【００２８】
表１に示されているように、アミド化合物を添加配合した本発明のゴム組成物は、ゴム同士の摩擦に対して良好な耐久性を発揮し、またアミド化合物の配合量を調整することにより、接着性を低下させることなく効果的に滑り性を向上させて十分な摩擦耐久性が得ることを確認した。
【図面の簡単な説明】
【００２９】
【図１】空気バネの一例を示す断面図である。
【符号の説明】
【００３０】
１  空気バネ
２  上面板
３  下面板
４  ダイヤフラム又はベローズ
５  ゴム質弾性体
６  剛質板
７  防振体
８，９  保護ゴム
【図１】
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