(57)【要約】【課題】  比較的少量の添加によっても高い効果を発現し、かつ、力学物性などの他の性能に悪影響を及ぼさない充填剤を使用することにより、諸物性のバランスがとれ、特には機械的特性と熱伝導性とに優れた加硫ゴム組成物を提供する。【解決手段】  ゴム材料を基材とし、充填剤として、レーザー回析式粒度分布測定装置で測定したサイズ分布の、数平均が５μｍ以下、重量平均が２０μｍ以下である炭素繊維を含有する加硫ゴム組成物である。炭素繊維の含有量は、好適には、ゴム材料１００質量部に対して０．０１〜１００質量部である。【選択図】  なし【特許請求の範囲】
【請求項１】
ゴム材料を基材とし、充填剤として、レーザー回析式粒度分布測定装置で測定したサイズ分布の、数平均が５μｍ以下、重量平均が２０μｍ以下である炭素繊維を含有することを特徴とする加硫ゴム組成物。
【請求項２】
前記炭素繊維の含有量が、前記ゴム材料１００質量部に対して０．０１〜１００質量部である請求項１記載の加硫ゴム組成物。
【請求項３】
前記炭素繊維が気相成長炭素繊維である請求項１または２記載の加硫ゴム組成物。
【請求項４】
前記気相成長炭素繊維以外の充填剤の含有量が、前記ゴム材料１００質量部に対して０〜１２０質量部である請求項３記載の加硫ゴム組成物。
【請求項５】
前記気相成長炭素繊維以外の充填剤として、カーボンブラックおよび／または無機充填剤を含有する請求項３または４記載の加硫ゴム組成物。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は加硫ゴム組成物（以下、単に「組成物」とも称する）に関し、詳しくは、熱伝導性、電気伝導性、力学特性等が良好で、かつ、混練り性などの成型性にも優れた加硫ゴム組成物に関する。
【背景技術】
【０００２】
電気電子部品、タイヤ、ベルト等の各種製品には、その特性に応じて、種々の天然ゴムや各種合成ゴムを基材としたゴム組成物が使用されている。かかる製品の性能や機能は、基材としてのゴム材料と同様に、種々配合されている充填剤等の副資材や加硫条件などによっても大きく影響を受ける。
【０００３】
例えば、天然ゴムの補強効果を得るための充填剤としてはカーボンブラックやシリカが広く知られており、熱伝導性を高めるためにはアルミナや窒化ホウ素等を、また、電気伝導性を付与するためには銅やニッケルのような金属粉や導電性カーボンを、夫々配合する等の手法が取られている。
【０００４】
また、特許文献１では、気相成長法炭素繊維を利用することにより高弾性率で耐亀裂成長性、反発弾性に優れた、熱伝導率が高いゴム組成物が得られることが報告されている。さらに、特許文献２では、シリカ配合による特性を低下させることなく導電性の向上を図るために、ゴムとシリカと、その平均直径が０．０１〜３μｍの気相成長炭素繊維とを含有するゴム組成物が報告されている。
【特許文献１】特開平１−２８７１５１号公報（特許請求の範囲等）
【特許文献２】特開平８−１２７６７４号公報（特許請求の範囲等）
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
しかしながら、従来知られている充填剤においては、高い効果を得るためには配合量を増大するしかなく、結果として、充填剤の均一な分散を得ることができず性能にバラツキが出たり、粘度の上昇や物性の低下が大きくなって成型性が悪化したり、あるいは、得られたゴム物品の力学物性が低下して実用に供し得なくなるなどの欠点をも伴うものであった。
【０００６】
また、上記特許文献１および２に記載されているように気相成長炭素繊維をゴム組成物に配合した場合でも、なお弾性率を維持しつつ熱伝導性および電気伝導性の点においてより高い性能を実現することが、今日、望まれている。
【０００７】
そこで本発明の目的は、比較的少量の添加によっても高い効果を発現し、かつ、力学物性などの他の性能に悪影響を及ぼさない充填剤を使用することにより、諸物性のバランスがとれ、特には機械的特性を維持しつつ、熱伝導性および電気伝導性を向上した加硫ゴム組成物を提供することにある。
【課題を解決するための手段】
【０００８】
本発明者らは、上記課題を解決するために鋭意検討した結果、特定のサイズ分布を有する炭素繊維を充填剤として用いることにより、少量の添加でも熱伝導性や電気伝導性、力学特性が大きく改善され、他の物性に悪影響を与えることなく十分な効果の発現が得られることを見出して、本発明を完成するに至った。
【０００９】
即ち、本発明の加硫ゴム組成物は、ゴム材料を基材とし、充填剤として、レーザー回析式粒度分布測定装置で測定したサイズ分布の、数平均が５μｍ以下、重量平均が２０μｍ以下である炭素繊維を含有することを特徴とするものである。
【００１０】
本発明においては、前記炭素繊維の含有量が、前記ゴム材料１００質量部に対して０．０１〜１００質量部であることが好ましく、また、好適には、前記炭素繊維が気相成長炭素繊維である。さらに、前記気相成長炭素繊維以外の充填剤の含有量が、前記ゴム材料１００質量部に対して０〜１２０質量部であることが好ましく、より好ましくは、前記気相成長炭素繊維以外の充填剤として、カーボンブラックおよび／または無機充填剤を含有する。
【発明の効果】
【００１１】
本発明の加硫ゴム組成物によれば、特定形状の炭素原子からなる構造体を充填剤として用いることにより、少量の添加であっても、他の諸物性を大きく変化させることなく、また、成型加工性を損なうこともなく、熱伝導性や電気伝導性などの特性の大幅な向上効果を得ることができる。従って、本発明の加硫ゴム組成物は、電気電子部品、タイヤ、ベルト、その他各種製品に幅広く使用することが可能である。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１２】
以下、本発明の具体的な実施の形態について説明する。
本発明の加硫ゴム組成物は、ゴム材料を基材とし、充填剤として所定の炭素繊維を含有する。かかる炭素繊維は、レーザー回析式粒度分布測定装置で測定したサイズ分布の、数平均が５μｍ以下、重量平均が２０μｍ以下であることが肝要である。高熱伝導性および高電気伝導性を得る上で、好ましくは同サイズ分布の、数平均が４μｍ以下、より好ましくは３μｍ以下である。さらに、好ましくは同サイズ分布の重量平均が１５μｍ以下、より好ましくは１０μｍ以下である。
【００１３】
また、かかるサイズ分布を良好に満足し得る炭素繊維としては、気相成長炭素繊維を好適に挙げることができる。気相成長炭素繊維は通常のカーボンファイバー（ＣＦ）（平均直径５μｍ〜、長さ１００μｍ程度）の１０-2〜１０-1倍程度のオーダーの微細な繊維状（年輪状）構造体であるため、カーボンファイバーを添加する場合よりも分散性等の問題を生じにくく、かつ、同様の性能向上効果を得ることができる利点がある。
【００１４】
発明に係る炭素繊維を用いることにより、少量の添加でも熱伝導性、電気伝導性等の改良効果を十分に得ることができ、従来の充填剤を用いた場合に生じやすい、多量の添加に伴う他特性や成型加工性の悪化のような不都合を招くことがない。
【００１５】
本発明に係る炭素繊維としては、特に制限されず、適宜必要性能に応じた繊維径、繊維長、アスペクト比のものを用いることができる。具体的には、市販品として、例えば、昭和電工（株）製の気相法炭素繊維  ＶＧＣＦ（登録商標）を用いることができる。
【００１６】
ゴム材料としては、天然ゴム、汎用合成ゴム、例えば、乳化重合スチレン−ブタジエンゴム、溶液重合スチレン−ブタジエンゴム、高シス−１，４ポリブタジエンゴム、低シス−１，４ポリブタジエンゴム、高シス−１，４ポリイソプレンゴム等、ジエン系特殊ゴム、例えば、ニトリルゴム、水添ニトリルゴム、クロロプレンゴム等、オレフィン系特殊ゴム、例えば、エチレン−プロピレンゴム、ブチルゴム、ハロゲン化ブチルゴム、アクリルゴム、クロロスルホン化ポリエチレン等、その他特殊ゴム、例えば、ヒドリンゴム、フッ素ゴム、多硫化ゴム、ウレタンゴム等を挙げることができる。コストと性能とのバランスから、好ましくは、天然ゴムまたは汎用合成ゴムである。
【００１７】
本発明に係るゴム材料は加硫して使用するものであり、架橋方法としては、イオウ、過酸化物、金属酸化物等を添加して加熱により架橋させる方法や、光重合開始剤を添加して光照射により架橋させる方法、電子線や放射線を照射して架橋させる方法等が挙げられる。
【００１８】
本発明に係る炭素繊維の含有量は、ゴム材料１００質量部に対して０．０１〜１００質量部とすることが好ましい。０．０１質量部未満では所期の性能を十分に得ることができず、また、１００質量部を超えて含有させても、所期の性能のさらなる向上効果は発現しにくい一方、混合や成型等における作業性が低下するため、いずれも好ましくない。
【００１９】
本発明の組成物においては、本発明に係る炭素繊維、特には気相成長炭素繊維以外の各種充填剤を、ゴム材料１００質量部に対して０〜１２０質量部含有することが好適である。更に好適には、充填剤として、カーボンブラックおよび／または無機充填剤を含有させる。組成物中にカーボンブラックおよび／または無機充填剤が適量含有されていると、本発明に係る炭素繊維のみを添加した場合に比してより高い補強効果が得られる。カーボンブラックとしては、ＨＡＦ級のものなど公知のものを使用することができる。尚、加硫ゴム組成物の混合、成型などの手法としては、通常の加硫ゴムの混合、成型に使用される公知の手法を用いることができ、特に制限はない。また、本発明の加硫ゴム組成物には、ゴム業界で一般に使用されている添加剤、例えば、加硫剤、加硫促進剤、補強材、老化防止剤、軟化剤等、通常のゴム用添加剤を適宜使用することが可能である。
【実施例】
【００２０】
以下、実施例に基づき本発明をより詳細に説明する。
実施例および比較例
下記の表１に示す配合内容にて、ゴム材料としての天然ゴム（ＮＲ）と、各種添加剤とを混合し、以下に示す混練り条件およびシート作製条件に従い加硫ゴム組成物のシートを作製した。下記の表１中の配合量は全て質量部を表す。また、使用した炭素繊維のサイズ分布の測定には、シスメックス（株）製のマスターサイザー（Ｍａｓｔｅｒｓｉｚｅｒ）２０００を使用した。この際の測定条件は、測定温度：室温、乾式測定、供給速度：１０％、空気圧：３ｂａｒとした。その測定結果を表１に併記する。
【００２１】
【表１】
2006298946.tif 000002
１）昭和電工（株）製、気相法炭素繊維（ＶＧＣＦ（登録商標））
２）Ｎ−（１，３−ジメチルブチル）−Ｎ’−フェニル−Ｐ−フェニレンジアミン
３）Ｎ−シクロヘキシル−２−ベンゾチアジル・スルフェンアミド
【００２２】
混練り条件
ラボプラストミル（東洋精機（株）製）を用いて、ＮＲを７０℃にて５０ｒｐｍで３分間素練りした後、表１中に示す、ＺｎＯ、加硫促進剤および硫黄を除く各添加剤を投入して、７０℃にて３０ｒｐｍで更に混合した（ノンプロ配合）。得られた混合物を取り出して、冷却、秤量した後、残りのＺｎＯ、加硫促進剤および硫黄を投入し、ラボプラストミルを用いて、５０℃にて３０ｒｐｍで再度混合した（プロ配合）。
【００２３】
シート作製条件
混練りした混合物を高温プレスを用いて１５０℃×１５分にて加硫して、２ｍｍ厚の加硫ゴムシートを作製した。
【００２４】
物性評価
得られた各組成物のシートについて、弾性率Ｇ’、破断強度Ｔｂ、破断伸びＥｂ、体積抵抗率および熱伝導率の夫々につき以下のようにして評価を行った。
【００２５】
弾性率Ｇ’はレオメトリックス（株）製のＡＲＥＳを用い、歪１％、周波数１５Ｈｚ、測定温度５０℃の条件にて測定した。また、破断強度Ｔｂおよび破断伸びＥｂについてはＪＩＳ  Ｋ６２５１に準拠して測定した。また、体積抵抗率は、三菱化学（株）製ロレスタおよびハイレスタを用いて測定した。さらに、熱伝導率については、京都電子（株）製  迅速熱伝導率計ＱＴＭ−５００を用いて測定した。得られた結果を下記の表２に示す。
【００２６】
【表２】
2006298946.tif 000003
【００２７】
上記表２の結果から明らかなように、実施例の加硫ゴム組成物においては、比較例に比して良好な機械的物性、体積抵抗率および熱伝導率が得られている。
【産業上の利用可能性】
【００２８】
本発明の加硫ゴム組成物は、本発明に係る炭素繊維を少量配合することによって、他の物性を大きく変化することなく、また、成型加工性も損なうことなく、熱伝導性、電気伝導性などの特性の大幅な向上が可能となるために、電気電子部品、タイヤ、ベルト、その他各種製品に幅広く使用することが可能である。