(57)【要約】【課題】弾性組成物の柔軟な性質を損なうことなく、工業分野での居付き防止用途において要求される優れた低摩擦性及び耐摩耗性を兼ね備え、導電性により、帯電し易い粉体などの居付きも抑制することができる弾性組成物およびそれを用いた成形品を提供する。【解決手段】ゴム又は熱可塑性エラストマーの単体物あるいはそれらの混合物で構成されるベースポリマー１００重量部に対して、ＲＢセラミックスを２００重量部以上の割合で添加したものである。【選択図】なし【特許請求の範囲】
【請求項１】
ゴム又は熱可塑性エラストマーの単体物あるいはそれらの混合物で構成されるベースポリマー１００重量部に対して、ＲＢセラミックスを２００重量部以上の割合で添加したことを特徴とする弾性組成物。
【請求項２】
請求項１に記載の弾性組成物を用いて成形したことを特徴とする成形品。
【請求項３】
摩擦係数が０．４未満であり、かつ比摩耗量が１０-6ｍｍ2／Ｎ未満であることを特徴とする請求項２に記載の成形品。
【請求項４】
体積固有抵抗値が１０5Ω・ｃｍ未満であることを特徴とする請求項２又は３に記載の成形品。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、ゴム弾性を有しながら、フッ素樹脂の摩擦係数と超高分子量ポリエチレンの比摩耗量と同等の性質を兼ね備えた弾性組成物およびそれを用いた成形品に関するものである。
【背景技術】
【０００２】
工業用シートには、特にゴム単層シートと比較して、低摩擦係数を要求される用途に対して、ＰＴＦＥ（ポリテトラフルオロエチレン）等のフッ素樹脂層又は分子量が１００万以上の超高分子量ポリエチレン層をゴム層に積層した複合シートが従来から広く使用されている。これら複合シートは、フッ素樹脂又は超高分子量ポリエチレンの単層シートに比べ柔軟性や弾性に富み、ゴム層により特に他の部材との接着などの施工性が改善されるものである。
【０００３】
しかし、かかる工業用複合シートは、フッ素樹脂を複合した場合には、超高分子量ポリエチレンよりも比摩耗量が大きい欠点があり、超高分子量ポリエチレンを複合した場合には、フッ素樹脂より摩擦係数が大きいという欠点がある。また、フッ素樹脂や超高分子量ポリエチレンは体積固有抵抗値が大きため、帯電しやすい粉体等が静電気によってシートに吸着してしまうという問題もある。
【０００４】
近年では、例えば、これを居付き防止などの用途に応用すべく、低摩擦性、耐摩耗性、導電性及び柔軟性を兼ね備えた工業用シートが求められているものの、かかる特性を全て満足する工業用シートは、未だに実現に至っていない状況にある。
【０００５】
一方、摩擦係数が小さく、耐摩耗性に優れる素材として、脱脂ぬかに熱硬化性樹脂を混練し、これを焼成した多孔性炭素材からなるＲＢセラミックスが注目されており、このＲＢセラミックスの微粉末を、合成樹脂中に分散した低摩擦性合成樹脂組成物について報告がなされている（例えば、特許文献１、特許文献２参照）。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００６】
【特許文献１】特開２００３−２５３１３２号公報
【特許文献２】特開２００４−１０８４９９号公報
【特許文献３】特開２００６−６３１８２号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００７】
しかしながら、かかる組成物は、あくまでも合成樹脂組成物に関するものであり、ゴム層に匹敵するゴム弾性を得るに至っていない。
【０００８】
この点、低硬度で、且つ、低摩擦係数のゴム組成物として、ゴムからなるベースポリマー１００重量部に対してＲＢセラミックスを５〜１００重量部の割合で添加したゴムローラについて報告されているが（例えば、特許文献３参照）、これも改善の余地がないではない。
【０００９】
つまり、かかるゴム組成物では、従来品に比べて更なる低摩擦性、及び耐摩耗性が要求される居付き防止材などへ応用することができない。すなわち、居付き防止材などへ応用するためには、比摩耗量は、超高分子量ポリエチレンと同等の１０-6ｍｍ2／Ｎ未満がよく、摩擦係数は、フッ素樹脂と同等の０．４以下がよいが、この摩擦特性を満足する組成物は得られていない。
【００１０】
そこで、本発明の目的は、弾性組成物の柔軟な性質を損なうことなく、工業分野での居付き防止用途において要求される優れた低摩擦性及び耐摩耗性を兼ね備え、導電性により、帯電し易い粉体などの居付きも抑制することができる弾性組成物およびそれを用いた成形品を提供することにある。
【課題を解決するための手段】
【００１１】
上記目的を達成するために本発明は、ゴム又は熱可塑性エラストマーの単体物あるいはそれらの混合物で構成されるベースポリマー１００重量部に対して、ＲＢセラミックスを２００重量部以上の割合で添加した弾性組成物であり、またこの弾性組成物を用いて成形した成形品である。
【００１２】
成形品は、摩擦係数が０．４未満であり、かつ比摩耗量が１０-6ｍｍ2／Ｎ未満であることが好ましく、また体積固有抵抗値が１０5Ω・ｃｍ未満であることが好ましい。
【発明の効果】
【００１３】
本発明の弾性組成物は、母材であるエラストマーの柔軟な性質を損なうことなく、ＲＢセラミックスの効果により、優れた低摩擦性、耐摩耗性及び導電性を兼ね備えており、フッ素樹脂及び超高分子量ポリエチレンとゴムとの複合シートの特徴を併せ持った居付き防止材として利用することができる。
【００１４】
また、かかる弾性組成物は、例えば、難燃剤を添加することにより、難燃性を付加することができ、難燃素材が求められる建築用部材や車両用部材への応用も可能である。或いは難燃剤のみならず、例えば抗菌剤など、相応の配合剤を添加することにより、一般的なエラストマーと同様に任意の特性を付加することができる。
【発明を実施するための形態】
【００１５】
以下、本発明の好適な一実施の形態を詳述する。
【００１６】
本発明の弾性組成物は、天然ゴムや合成ゴム又は熱可塑性エラストマーの単体物あるいはそれらの混合物で構成されるベースポリマーを母材とし、ベースポリマー１００重量部に対して、ＲＢセラミックスを２００重量部以上の割合で添加してなるものである。
【００１７】
ここで言うＲＢ（Ｒｉｃｅ Ｂｒａｎ）セラミックスとは、脱脂ぬかの炭化物（軟質なアモルファスカーボン）と、フェノール樹脂の炭化物であるガラス状炭素（硬質なアモルファスカーボン）とで構成され、数種類の気孔を有する硬質多孔性炭素材料である。このＲＢセラミックスは、高硬度、低摩擦、低摩耗、導電性という特性を備えている。
【００１８】
ベースポリマーを構成するエラストマーとしては、ゴム、熱可塑性エラストマー等が挙げられる。
【００１９】
ゴムとしては、天然ゴム、イソプレンゴム、エチレン・プロピレンゴム、塩素化ポリエチレンゴム、ブタジエンゴム、クロロプレンゴム、クロロスルホン化ポリエチレンゴム、スチレン・ブタジエンゴム、イソブチレン・イソプレンゴム、アクリロニトリル・ブタジエンゴム、アクリルゴム、シリコーンゴム、フッ素ゴム、ウレタンゴム、エピクロルヒドリンゴム等が挙げられる。これらをブレンドしたものを使用することができる。
【００２０】
ここで、ベースポリマーに、ＲＢセラミックスを添加することから、添加剤を多量に添加できる超高分子量タイプのベースポリマーを適用することが望ましく、超高分子量タイプの種類が多いエチレン・プロピレンゴムが特に好ましい。
【００２１】
熱可塑性エラストマーとしては、スチレン系熱可塑性エラストマー（ＴＰＳ）、オレフィン系熱可塑性エラストマー（ＴＰＯ）、塩化ビニル系熱可塑性エラストマー（ＴＰＶＣ）、ポリエステル系熱可塑性エラストマー（ＴＰＥＥ）、ポリウレタン系熱可塑性エラストマー（ＴＰＵ）、ナイロン系熱可塑性エラストマー（ＴＰＡ）等が挙げられる。これらをブレンドしたものを使用することができる。
【００２２】
なお、上記したゴムと熱可塑性エラストマーとを混合して用いてもよいし、単体物として用いてもよい。
【００２３】
ＲＢセラミックスの添加量を２００重量部以上としたのは、添加量が２００重量部未満だと、摩擦係数、比摩耗量及び体積固有抵抗値を下げる効果が十分でないためである。
【００２４】
またこの添加範囲において、ＲＢセラミックスの添加量を多くするほど、摩擦係数、比摩耗量及び体積固有抵抗値を下げることができるが、添加できる最大量は主にベースポリマーの種類や構成に依存し、選択したベースポリマーに添加できる限界量が最大添加量となる。よって、ＲＢセラミックス最大添加量は、ベースポリマーにもよるが、概ね６００重量部程度である。
【００２５】
本実施の形態にかかる弾性組成物は、ベースポリマーとＲＢセラミックスの他に、適宜、加硫剤（架橋剤）、加硫助剤（架橋助剤）、充填剤、難燃剤、可塑剤、老化防止剤（酸化防止剤）、安定剤、着色剤、加工助剤等を含んでいてもよい。
【００２６】
加硫剤としては、硫黄、硫黄化合物、硫黄以外の無機加硫剤、ポリアミン、樹脂加硫剤、オキシム類、ニトロソ化合物、トリアジン系、パーオキサイド系等が挙げられる。これらの物質の単体物又は２種以上組み合わせたものが、加硫剤として添加される。
【００２７】
パーオキサイド系加硫剤としては、ジベンゾイルパーオキシドのようなジアシルパーオキシド、ジクミルパーオキシド、ジ−ｔ−ブチルパーオキシド、モノパーオキシ化合物（ｔ−ブチルパーオキシアセテート、ｔ−ブチルパーオキシイソプロビルカーボネート、ｔ−ブチルパーオキシベンゾエートのようなパーオキシエステル類等）、ジパーオキシ化合物（２，５−ジメチル−２，５−ジ−（ｔ−ブチルパーオキシ）−ヘキシン−３、２，５−ジメチル−２，５−ジ−（ｔ−ブチルパーオキシ）−ヘキサン、１，４−ビス−（ｔ−ブチルパーオキシ−イソプロピル）ベンゼン、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−（ベンゾイルパーオキシ）−ヘキサン等）、等が挙げられる。これらの物質の単体物又は２種以上組み含わせたものが、パーオキサイド系加硫剤として添加される。
【００２８】
加硫に際しては加硫助剤の併用が可能である。加硫助剤としては、金属酸化物、金属炭酸、アミン類、グアニジン系、アルデヒドアミン系、アルデヒドアンモニア系、チアゾール系、スルフェンアミド系、チオ尿素系、チウラム系、ジチオカルバメート系、ザンテート系、アリル化合物、マレイミド類、メタクリレート類、ジビニル化合物等が挙げられる。これらの物質の単体物又は２種以上組み含わせたものが、加硫助剤として添加される。
【００２９】
充填剤は、無機系、有機系いずれのものを用いてもよく、無機系充填剤又は有機系充填剤を単独で、或いは両者を併用して使用することが可能である。
【００３０】
無機系充填剤としては、カーボン系、珪酸系、炭酸マグネシウム系、炭酸カルシウム系、珪酸マグネシウム系、珪酸アルミニウム系、酸化アルミニウム系、水酸化アルミニウム系、水酸化マグネシウム系、硫酸バリウム系、炭化珪素系、ガラス系、金属粉末、高強度繊維等を用いることができる。
【００３１】
有機系充填剤としては、ポリエチレン（ＰＥ）、ポリプロピレン（ＰＰ）、ポリスチレン（ＰＳ）、アクリロニトリル・ブタジェン・スチレン樹脂（ＡＢＳ樹脂）、ポリカーボネート（ＰＣ）、ポリアセタール（ＰＯＭ）、ポリオキシメチレン、ポリエステル、ポリアミド（ＰＡ）、ポリアミドイミド（ＰＡＩ）、ポリフェニレンエーテル（ＰＰＥ）、ポリフェニレンサルファイド（ＰＰＳ）、ポリエーテルケトン（ＰＥＫ）、ポリエーテルエーテルケトン（ＰＥＥＫ）、ポリアリレート、ポリイミド（ＰＩ）、エンプラ系樹脂（液晶ポリマ等）、塩素系樹脂（ポリ塩化ビニル、塩素化ポリエチレン等）、フッ素系樹脂（ポリビニリデンフルオライド（ＰＶＤＦ）、エチレン・テトラフルオロエチレン（ＥＴＦＥ）、ポリテトラフルオロエチレン（ＰＴＦＥ）等）、シリコーン系樹脂、高強度繊維、セルロース繊維等を用いることができる。
【００３２】
難燃剤としては、硼素系化合物、アンチモン系化合物、モリブデン系化合物、ジルコニウム系化合物、スズ系化合物、グアニジン系化合物、金属水酸化物、リン系化合物、ハロゲン系化合物、窒素系化合物、等が挙げられる。これらの物質の単体物又は２種以上組み含わせたものが、難燃剤として添加される。
【００３３】
加硫剤及び加硫助剤は、ベースポリマー１００重量部に対して、合計３〜２５重量部、好ましくは５〜２０重量部添加されることが好ましい。
【００３４】
充填剤は、ベースポリマー１００重量部に対して、１０〜２００重量部、好ましくは２０〜１００重量部添加されることが好ましい。
【００３５】
難燃剤は、ベースポリマー１００重量部に対して、１０〜６０重量部、好ましくは２０〜５０重量部添加されることが好ましい。
【００３６】
加硫剤、加硫助剤、充填剤、難燃剤及び加工助剤の合計添加量は、ベースポリマー１００重量部に対して、３０〜３００重量部、好ましくは４０〜２５０重量部、より好ましくは５０〜２００重量部とされる。
【００３７】
このような配合割合とすることで、本実施の形態にかかる弾性組成物は、例えばベースポリマーにエチレン・プロピレンゴムを用いた場合には、摩擦係数が０．４未満の低摩擦、比摩耗量が４×１０-7（ｍｍ2／Ｎ）以下の低摩耗となり、体積固有抵抗値が１０5（Ω・ｃｍ）未満の導電性をもつ。
【００３８】
本実施の形態にかかる弾性組成物は、弾性や柔軟性が要求される部分の摺動部材や居付き防止、又はフッ素樹脂や超高分子量ポリエチレンの代替素材用途などへ好適である。
【００３９】
本実施の形態における弾性組成物は、フッ素樹脂又は超高分子量ポリエチレンとゴムとの複合シートに代わる居付き防止用途に限定されない。すなわち、かかる弾性組成物は、シート状のみならずあらゆる形状の成形品に加工することができ、また、他の部材との接着加工や異素材との複合も可能であり、幅広い用途が期待される。
【００４０】
さらに、本実施の形態における弾性組成物は、一般的なゴムや熱可塑性エラストマーと同様に、例えば難燃剤や抗菌剤、付香剤などの配合剤を添加することにより、任意の特性を付加することができる。
【実施例】
【００４１】
以下に本発明の実施例を比較例と共に説明する。
【００４２】
【表１】
2014015577.tif 000002
【００４３】
表１は、実施例１〜５及び比較例１の各弾性組成物の配合の配合割合と、各弾性組成物の成形品の摩擦係数、比摩耗量の測定結果、並びに導電性、難燃性の評価結果を示したものである。
【００４４】
（実施例１）
ゴム１００重量部（エチレンプロピレン：６０重量部、イソブチレンイソプレン：４０重量部）のベースポリマーに対して、ＲＢセラミックスを２０７．７３重量部、充填剤を合計５８重量部（カーボンブラック：３５重量部、珪酸アルミニウム：２３重量部）、難燃剤を２５．５重量部、加硫剤及び加硫助剤を１１．５重量部、加工助剤を１０．４重量部、それぞれ添加してなる混和物を、混練機（８インチロール）を用いて混練し、弾性組成物を作製した。
【００４５】
（実施例２）
ゴム１００重量部（エチレンプロピレン：１００重量部）のベースポリマーに対して、ＲＢセラミックスを２７４．７重量部、充填剤を合計１００重量部（カーボンブラック：６０重量部、珪酸：４０重量部）、難燃剤を５０重量部、加硫剤及び加硫助剤を１６．７重量部、加工助剤を８重量部、それぞれ添加してなる混和物を、混練機（８インチロール）を用いて混練し、弾性組成物を作製した。
【００４６】
（実施例３）
ゴム１００重量部（エチレンプロピレン：１００重量部）のベースポリマーに対して、ＲＢセラミックスを２８１．４４重量部、充填剤を合計１６２重量部（カーボンブラック：２重量部、水酸化アルミニウム：６０重量部、水酸化マグネシウム：１００重量部）、加硫剤及び加硫助剤を１７．９６重量部、加工助剤を２．６重量部、それぞれ添加してなる混和物を、混練機（８インチロール）を用いて混練し、弾性組成物を作製した。
【００４７】
（実施例４）
ゴム１００重量部（エチレンプロピレン：１００重量部）のベースポリマーに対して、ＲＢセラミックスを３１５重量部、充填剤を合計６８重量部（カーボンブラック：１０重量部、珪酸：４０重量部、硼珪酸塩硝子：１８重量部）、難燃剤を３４．３重量部、加硫剤及び加硫助剤を１６．７重量部、加工助剤を９重量部、それぞれ添加してなる混和物を、混練機（８インチロール）を用いて混練し、弾性組成物を作製した。
【００４８】
（実施例５）
ゴム１００重量部（エチレンプロピレン：１００重量部）のベースポリマーに対して、ＲＢセラミックスを４１２．０５重量部、充填剤を合計１００重量部（カーボンブラック：６０重量部、珪酸：４０重量部）、難燃剤を５０重量部、加硫剤及び加硫助剤を１６．７重量部、加工助剤を８重量部、それぞれ添加してなる混和物を、混練機（８インチロール）を用いて混練し、弾性組成物を作製した。
【００４９】
（比較例１）
ゴム１００重量部（エチレンプロピレン：１００重量部）のベースポリマーに対して、ＲＢセラミックスを１８５．５重量部、加硫剤及び加硫助剤を１６．７重量部、加工助剤を７重量部、それぞれ添加してなる混和物を、混練機（８インチロール）を用いて混練し、弾性組成物を作製した。
【００５０】
実施例１〜５、比較例１によって得られた各弾性組成物を、金型を用いて１６５℃でプレス加硫し、厚さ２ｍｍのシート状の弾性組成物の成形品（加硫シート）を作製した。
【００５１】
作製した弾性組成物の成形品の特性の評価するために、摩擦係数と比摩耗量、導電性、難燃性を測定した。
【００５２】
（摩擦係数・比摩耗量の測定）
弾性組成物の成形品の摩擦係数と比摩耗量は、トルク式摩擦抵抗測定機ＴＹＰＥ２０（新東科学株式会社製）を用い、無潤滑下、すべり速度１ｍ／ｓで測定した。
【００５３】
摩擦係数は、同摺材で面圧が３．９２Ｎ／ｃｍ2となる場合の接触トルクより算出し、０．４未満であればフッ素樹脂並みの低摩擦とした。
【００５４】
比摩耗量は、軸受け剛球ＳＵＪ２φ８ｍｍ（ＪＩＳＧ４８０５）を用い、摩耗量（Ｖ）を荷重（Ｗ）とすべり距離（Ｌ）で除することで（Ｖ／（Ｗ・Ｌ））算出し、１０-6（ｍｍ2／Ｎ）未満であれば、超高分子量ポリエチレン並みの耐摩耗性とした。
【００５５】
（導電性の測定）
導電性は、弾性組成物の成形品の体積固有抵抗値をもって評価を行った。弾性組成物の成形品の体積固有抵抗値は、ＪＩＳ Ｋ ６２７１に準拠した平行端子電極法（又は二重リング電極法）で測定し、体積固有抵抗値が１０5（Ω・ｃｍ）未満は、導電性が○、１０5（Ω・ｃｍ）以上は、半導電性又は絶縁性であるとして×とした。
【００５６】
（難燃性）
難燃性は、弾性組成物の成形品の燃焼試験をもって評価を行った。燃焼試験は、ＵＬ９４垂直燃焼性試験を摸擬して弾性組成物の成形品を炎にかざし、燃焼の様子を目視で確認して、弾性組成物の成形品ヘ着火しなかった場合は、◎（不燃）、着火後に自己消火した場合は、○（自己消火性有り）、着火後に燃焼し続け消火しなかった場合は×（自己消火性無し）とした。
【００５７】
表１より、実施例１〜５の弾性組成物の成形品の摩擦係数は、０．１９〜０．３８であり、フッ素樹脂並みの低摩擦性が得られた。また、比摩耗量はいずれも１０-7（ｍｍ2／Ｎ）台であり、超高分子量ポリエチレン並みの耐摩耗性が得られた。体積固有抵抗値はいずれも１０5（Ω・ｃｍ）未満であり、フッ素樹脂や超高分子量ポリエチレンと比較し、導電性に優れるといえる。
【００５８】
また、実施例１〜５の弾性組成物は、難燃剤を添加しており、難燃性の評価によって、難燃剤の添加効果を確認した。
【００５９】
実施例１と２及び４と５の弾性組成物は、難燃剤を２５．５重量部〜５０重量部添加しており、弾性組成物の成形品の燃焼試験において不燃であった。また、実施例３の弾性組成物は、難燃剤としての役割も兼ね備えた充填剤として、水酸化アルミニウム（６０重量部）及び水酸化マグネシウム（１００重量部）を添加しており、弾性組成物の成形品の燃焼試験において自己消火性を示した。
【００６０】
比較例１の弾性組成物は、ＲＢセラミックスの配合割合が２００重量部未満であり、規定量（２００重量部以上）よりも少ない。このため、比較例１の弾性組成物の加硫シートは、摩擦係数は０．５９であり、フッ素樹脂並みの低摩擦性は得られず、比摩耗量は１０-6（ｍｍ2／Ｎ）台であり、超高分子量ポリエチレン並みの耐摩耗性も得られなかった。また、体積固有抵抗値は１０5（Ω・ｃｍ）以上であり、導電性も不十分であった。
【００６１】
また比較例１の弾性組成物は、難燃剤が添加されていないため、燃焼試験において、弾性組成物の成形品は容易に着火して自己消火性がなく、難燃性は得られなかった。