(57)【要約】【課題】難燃性と、モジュラスや引張強度などのゴム常態物性とをバランス良く向上した鉄道車両用緩衝ゴムの原料となる鉄道車両用緩衝ゴム用ゴム組成物を提供すること。【解決手段】ゴム成分として、ポリクロロプレンゴムおよび天然ゴムを含有し、さらに難燃剤としてイントメッセント系のリン酸塩を含有する鉄道車両用緩衝ゴム用ゴム組成物。ゴム成分の全量を１００重量部としたとき、ポリクロロプレンゴムを５０〜１００重量部および天然ゴムを０〜５０重量部含有することが好ましく、リン酸塩を５〜１００重量部含有することが好ましい。【選択図】  なし【特許請求の範囲】
【請求項１】
ゴム成分として、ポリクロロプレンゴムおよび天然ゴムを含有し、さらに難燃剤としてイントメッセント系のリン酸塩を含有することを特徴とする鉄道車両用緩衝ゴム用ゴム組成物。
【請求項２】
前記ゴム成分の全量を１００重量部としたとき、前記ポリクロロプレンゴムを５０〜１００重量部および前記天然ゴムを０〜５０重量部含有する請求項１に記載の鉄道車両用緩衝ゴム用ゴム組成物。
【請求項３】
前記リン酸塩を５〜１００重量部含有する請求項１または２に記載の鉄道車両用緩衝ゴム用ゴム組成物。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、ゴム成分として、ポリクロロプレンゴムおよび天然ゴムを含有する鉄道車両用緩衝ゴム用ゴム組成物に関する。
【背景技術】
【０００２】
一般に鉄道車両においては、様々な形状および防振性能を有する緩衝ゴムが使用されている。例えば、ブッシュ型の緩衝ゴムは、車体と台車との間に取り付けられた力伝達リンク装置の一部であり、かかる緩衝ゴムは上下左右の動きで発生する力を吸収し、動きに対する復元力を発生させる。近年では火災の発生などを考慮し、かかる鉄道車両用緩衝ゴムに対して難燃性を向上することが要求されている。
【０００３】
ゴムの難燃性向上を図る場合、原料となるゴム組成物中に難燃剤を配合する技術が知られている。難燃剤としては、リン系難燃剤、ハロゲン系難燃剤、アンチモン系難燃剤などが公知であり、特にハロゲン系難燃剤と三酸化アンチモンを併用すると優れた難燃効果が得られることが一般的に知られている。しかしながら、近年では環境意識の高まりから、難燃性を向上しつつも、燃焼時の発煙性が低いこと（低発煙性）、燃焼時の有毒ガスの発生をより低減させることが求められており、ハロゲン系難燃剤と三酸化アンチモンを併用する技術では、環境面で問題があった。
【０００４】
環境面での配慮から、ゴム組成物中に非ハロゲン系難燃剤を配合する技術は存在する。例えば、下記特許文献１では、ポリクロロプレンゴムに対して水酸化マグネシウムおよび赤燐を配合した難燃性ゴムが報告されている。また、下記特許文献２では、ポリクロロプレンゴムに対して金属水和物、赤燐およびシランカップリング剤を配合した難燃性ゴムが報告されている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００５】
【特許文献１】特開２００５−１４６２５６号公報
【特許文献１】特開２００７−０２３１０２号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００６】
ところで、鉄道車両用緩衝ゴムでは難燃性の向上に加え、モジュラスや引張強度などのゴム常態物性の向上が要求される。しかしながら、本発明者が検討した結果、前記特許文献に記載のゴムでは、難燃性向上と、かかるゴム常態物性の維持向上とが両立できないことが判明した。
【０００７】
本発明は上記課題を解決すべく開発されたものであり、難燃性と、モジュラスや引張強度などのゴム常態物性とをバランス良く向上した鉄道車両用緩衝ゴムの原料となる鉄道車両用緩衝ゴム用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】
【０００８】
本発明者は、上記課題を解決すべく鋭意検討した結果、以下に示す鉄道車両用緩衝ゴム用ゴム組成物により上記目的を達成できることを見出し、本発明を完成するに至った。
【０００９】
すなわち本発明は、ゴム成分として、ポリクロロプレンゴムおよび天然ゴムを含有し、さらに難燃剤としてイントメッセント系のリン酸塩を含有することを特徴とする鉄道車両用緩衝ゴム用ゴム組成物に関する。
【００１０】
一般に高分子の燃焼は、特に燃焼が継続した場合に高分子表面には高分子の分解性生成物が蓄積したり、溶融高分子が材料から垂れたり、はじけたりするため、その高分子の種類によって様相が大きく異なる。本発明者が鉄道車両用緩衝ゴムのゴム成分として選択した、ポリクロロプレンゴムおよび天然ゴムの併用系の燃焼挙動について鋭意検討した結果、これらのゴム成分に対し、難燃剤としてイントメッセント系のリン酸塩を配合した場合、ポリクロロプレンゴムおよび天然ゴムの併用ゴムの燃焼時に、ゴム表面にイントメッセント（発泡膨張層）が形成され、これがポリクロロプレンゴムおよび天然ゴムの燃焼時に防護壁となって、燃焼抑制の効果を発揮することが判明した。
【００１１】
前記のとおり、本発明では、ポリクロロプレンゴムおよび天然ゴムの併用ゴムと、イントメッセント系のリン酸塩とを組み合わせることにより、ゴム燃焼時の燃焼を効果的に阻害し、難燃性を向上することができる。さらに、このような効果的な燃焼抑制メカニズムを構築することで、一般に配合量増量に伴い、モジュラスや引張強度などのゴム常態物性の悪化に繋がる難燃剤の配合量を抑制することができるため、ゴム常態物性の悪化を抑制することができる。その結果、本発明では、難燃性と、モジュラスや引張強度などのゴム常態物性とをバランス良く向上した鉄道車両用緩衝ゴムの原料となるゴム組成物を提供することができる。
【００１２】
上記鉄道車両用緩衝ゴム用ゴム組成物において、前記ゴム成分の全量を１００重量部としたとき、前記ポリクロロプレンゴムを５０〜１００重量部および前記天然ゴムを０〜５０重量部含有することが好ましい。ポリクロロプレンゴムと天然ゴムとの比率をかかる配合比としつつ、イントメッセント系のリン酸塩を配合することで、燃焼時に、ゴム表面にイントメッセント（発泡膨張層）を効果的に形成することができる。その結果、最終的に得られる鉄道車両用緩衝ゴムの難燃性と、モジュラスや引張強度などのゴム常態物性とをさらにバランス良く向上することができる。
【００１３】
上記鉄道車両用緩衝ゴム用ゴム組成物において、前記リン酸塩を５〜１００重量部含有することが好ましい。かかる構成によれば、ポリクロロプレンゴムおよび天然ゴムの燃焼時に、ゴム表面にイントメッセント（発泡膨張層）を効果的に形成することができる。その結果、最終的に得られる鉄道車両用緩衝ゴムの難燃性と、モジュラスや引張強度などのゴム常態物性とをさらにバランス良く向上することができる。
【発明を実施するための形態】
【００１４】
本発明に係る鉄道車両用緩衝ゴム用ゴム組成物は、ゴム成分として、ポリクロロプレンゴムおよび天然ゴムを含有し、さらに難燃剤としてイントメッセント系のリン酸塩を含有する。
【００１５】
本発明においては、最終的に得られる鉄道車両用緩衝ゴムの難燃性と、モジュラスや引張強度などのゴム常態物性とをさらにバランス良く向上するために、ゴム成分としてポリクロロプレンゴムおよび天然ゴムを併用する。なお、本発明においては、ポリクロロプレンゴムおよび天然ゴム以外のジエン系ゴム、例えばポリイソプレンゴム（ＩＲ）、ポリブタジエンゴム（ＢＲ）、スチレンブタジエンゴム（ＳＢＲ）、ブチルゴム（ＩＩＲ）、アクリルニトリルブタジエンゴム（ＮＢＲ）などをゴム成分中に含んでも良い。
【００１６】
ゴム成分の全量を１００重量部としたとき、ポリクロロプレンゴムを５０〜１００重量部および天然ゴムを０〜５０重量部含有することが好ましく、ポリクロロプレンゴムを６０〜１００重量部および天然ゴムを０〜４０重量部含有することがより好ましい。ポリクロロプレンゴムと天然ゴムとの比率をかかる配合比としつつ、イントメッセント系のリン酸塩を配合することで、燃焼時に、ゴム表面にイントメッセント（発泡膨張層）を効果的に形成することができる。
【００１７】
本発明においては、難燃剤として、特にポリクロロプレンゴムおよび天然ゴムの併用系に対し効果的なイントメッセント系のリン酸塩を使用する。リン酸塩としては当業者に公知のリン酸塩が使用可能であるが、特にリン酸マグネシウムやリン酸アンモニウムを使用することが好ましい。リン酸マグネシウムやリン酸アンモニウムなどを含有する難燃剤として、市販品も好適に使用可能であり、例えばＡＤＥＫＡ社製の「ＦＰ−２２００」などが挙げられる。
【００１８】
ポリクロロプレンゴムおよび天然ゴムの燃焼時に、ゴム表面にイントメッセント（発泡膨張層）を効果的に形成することで、最終的に得られる鉄道車両用緩衝ゴムの難燃性を向上しつつ、モジュラスや引張強度などのゴム常態物性の維持向上を図るためには、ゴム成分の全量を１００重量部としたとき、リン酸塩を５〜１００重量部含有することが好ましく、５〜５０重量部含有することがより好ましい。
【００１９】
本発明に係る鉄道車両用緩衝ゴム用ゴム組成物は、ゴム成分およびリン酸塩以外に、カーボンブラックおよびシリカなどの充填剤、加硫剤、加硫促進剤、シラン系カップリング剤、亜鉛華、ステアリン酸、加硫促進助剤、加硫遅延剤、老化防止剤、ワックスやオイルなどの軟化剤、加工助剤などの通常ゴム工業で使用される配合剤を、本発明の効果を損なわない範囲において適宜配合し用いることができる。
【００２０】
カーボンブラックとしては、例えばＳＡＦ、ＩＳＡＦ、ＨＡＦ、ＦＥＦ、ＧＰＦなどが用いられる。カーボンブラックは、加硫後のゴムの硬度、補強性などのゴム特性を調整し得る範囲で使用することができる。ゴム組成物中のカーボンブラックの含有量は、ゴム成分の全量を１００重量部としたとき、１０〜５０重量部とすることが好ましい。
【００２１】
加硫剤としては、通常のゴム用硫黄が例示され、例えば粉末硫黄、沈降硫黄、不溶性硫黄、高分散性硫黄などを用いることができる。加硫後の機械物性、あるいは他のゴム物性などを考慮した場合、ゴム成分１００重量部に対する加硫剤の配合量は、０．５〜５重量部が好ましい。
【００２２】
加硫促進剤としては、ゴム加硫用として通常用いられる、スルフェンアミド系加硫促進剤、チウラム系加硫促進剤、チアゾール系加硫促進剤、チオウレア系加硫促進剤、グアニジン系加硫促進剤、ジチオカルバミン酸塩系加硫促進剤などの加硫促進剤を単独、または適宜混合して使用しても良い。
【００２３】
老化防止剤としては、ゴム用として通常用いられる、芳香族アミン系老化防止剤、アミン−ケトン系老化防止剤、モノフェノール系老化防止剤、ビスフェノール系老化防止剤、ポリフェノール系老化防止剤、ジチオカルバミン酸塩系老化防止剤、チオウレア系老化防止剤などの老化防止剤を単独、または適宜混合して使用しても良い。
【００２４】
本発明に係る鉄道車両用緩衝ゴム用ゴム組成物は、上述したポリクロロプレンゴムおよび天然ゴム、難燃剤としてのイントメッセント系のリン酸塩に加えて、カーボンブラック、シリカ、加硫剤、加硫促進剤、シラン系カップリング剤、亜鉛華、ステアリン酸、加硫促進助剤、加硫遅延剤、老化防止剤、ワックスやオイルなどの軟化剤、加工助剤などの通常ゴム工業で使用される配合剤を、バンバリーミキサー、ニーダー、ロールなどの通常のゴム工業において使用される混練機を用いて混練りすることにより得られる。
【００２５】
また、上記各成分の配合方法は特に限定されず、硫黄および加硫促進剤などの加硫系成分以外の配合成分を予め混練してマスターバッチとし、残りの成分を添加してさらに混練する方法、ゴム成分およびカーボンブラックのみを予め混練マスターバッチとし、残りの成分を添加してさらに混練する方法、各成分を任意の順序で添加し混練する方法、全成分を同時に添加して混練する方法などのいずれでも良い。
【００２６】
本発明に係るゴム組成物を所望の形状に成型することにより、様々な鉄道車両用緩衝ゴムを製造することができる。かかる緩衝ゴムは、モジュラスや引張強度などのゴム常態物性が維持向上されつつ、難燃性に優れたものであり、具体的には例えばＩＳＯ５６６０−１に準じた発熱試験においても、優れた難燃性を示すものである。
【実施例】
【００２７】
以下に、この発明の実施例を記載してより具体的に説明する。
【００２８】
（ゴム組成物の調製）
ゴム成分１００重量部に対して、表１の配合処方に従い、実施例１〜３、比較例１〜２のゴム組成物を配合し、通常のバンバリーミキサーを用いて混練し、ゴム組成物を調整した。表１に記載の各配合剤を以下に示す。
【００２９】
ａ）ゴム成分
ポリクロロプレンゴム（ＣＲ）；電気化学工業社製、商品名「デンカクロロプレン  ＤＣＲ−３６」
天然ゴム（ＮＲ）；商品名「ＲＳＳ＃３」
ｂ）難燃剤
イントメッセント系のリン酸塩（リン酸マグネシウムおよびリン酸アンモニウム含有）；ＡＤＥＫＡ社製、商品名「ＦＰ−２２００」
水酸化マグネシウム；協和化学工業社製、商品名「キスマ５Ａ」
ｃ）カーボンブラック（ＨＡＦ−ＬＳ）；東海カーボン社製、商品名「シースト３００」
ｄ）酸化亜鉛；三井金属鉱業社製、商品名「亜鉛華３号」
ｅ）酸化マグネシウム；協和化学工業社製、商品名「キョーワマグ１５０」
ｆ）ワックス；日本精蝋社製、商品名「ミクロクリスタリンワックス」
ｇ）プロセスオイル；ＪＸ日鉱日石エネルギー社製、商品名「プロセスＸ−１４０」
ｈ）老化防止剤
６Ｃ；住友化学社製、商品名「アンチゲン６Ｃ」
ｉ）加硫促進剤
ＤＭ；三新化学工業社製、商品名「サンセラーＤＭ−Ｇ」
ＴＳ；三新化学工業社製、商品名「サンセラーＴＳ−Ｇ」
ｊ）硫黄；細井化学工業社製、商品名「５％オイル処理硫黄」
【００３０】
（評価）
評価は、各ゴム組成物を所定の金型を使用して、１５０℃で３０分間加熱、加硫して得られたサンプルゴムについて行った。
【００３１】
＜ゴム常態物性＞
ゴム硬度に関しては、ＪＩＳ  Ｋ  ６２５３に準拠して測定した。また、引張物性に関しては、ＪＩＳ  Ｋ  ６２５１に準拠して測定した。結果を表１に示す。
【００３２】
＜難燃性＞
ＩＳＯ  ５６６０−１（発熱試験）に準拠し、１００×１００×６ｍｍのサンプルを作成し、試験時間２０分間、測定間隔２秒毎、輻射量２５ｋＷ／ｍ２の測定条件で発熱速度を測定し、得られた測定結果を下記の式１に代入してＡＲＨＥ（ａｖｅｒａｇｅ  ｒａｔｅ  ｏｆ  ｈｅａｔ  ｅｍｉｓｓｉｏｎ）を求め、その最大値をＭＡＲＨＥ（ｍａｘｉｍｕｍ  ａｖｅｒａｇｅ  ｒａｔｅ  ｏｆ  ｈｅａｔ  ｅｍｉｓｓｉｏｎ）とした。ＭＡＲＨＥが低いほど難燃性に優れることを意味する。結果を表１に示す。
【数１】
2019001833.tif 000002
ｔｎ＝測定時間，ｔｎ−１＝ｔｎ秒から２秒前の測定時間，ｔ１＝測定開始時間（ｔ１＝０）
ｑｎ＝ｔｎ秒時の発熱速度，ｑｎ−１＝ｔｎ−１秒時の発熱速度
２秒毎に積算値を算出し、ＡＲＨＥの最大値をＭＡＲＨＥとする。
【００３３】
【表１】
2019001833.tif 000003
【００３４】
表１の結果から、実施例１〜３に係るゴム組成物の加硫ゴムは、ＩＳＯ５６６０−１に準拠した難燃性評価に対し優れた結果を示しつつ、モジュラスや引張強度などのゴム常態物性の悪化を防止できていることが分かる。一方、ゴム組成物中に難燃剤として水酸化マグネシウムを配合した比較例２では、得られる加硫ゴムの難燃性は向上しているが、ゴム常態物性は悪化することが分かる。