ゴム製品の製造方法
【課題】耐摩耗性が優れるゴム製品を得る。
【解決手段】ゴム製品は、架橋ゴムで形成された他材接触部を有し、その他材接触部が他材との接触により摩耗するものである。その製造方法は、超臨界流体又は亜臨界流体の存在下において、未架橋ゴムとフィラーとを混練してフィラー含有未架橋ゴムを調製するゴム調製工程と、ゴム調製工程で調製したフィラー含有未架橋ゴムを、他材接触部に対応するように成形して架橋させる成形架橋工程と、を備える。
【解決手段】ゴム製品は、架橋ゴムで形成された他材接触部を有し、その他材接触部が他材との接触により摩耗するものである。その製造方法は、超臨界流体又は亜臨界流体の存在下において、未架橋ゴムとフィラーとを混練してフィラー含有未架橋ゴムを調製するゴム調製工程と、ゴム調製工程で調製したフィラー含有未架橋ゴムを、他材接触部に対応するように成形して架橋させる成形架橋工程と、を備える。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、架橋ゴムで形成された他材接触部を有し、その他材接触部が他材との接触により摩耗するゴム製品の製造方法に関する。
【背景技術】
【０００２】
相溶しないポリマーの混合やポリマーへの無機物の混合を超臨界流体の存在下で実施することにより、それらのモルフォロジーを制御する研究が近年盛んに行われている。
【０００３】
特許文献１には、熱可塑性樹脂及び無機充填材を超臨界流体と接触せしめて混練することにより、無機充填材とりわけ二次凝集を起こしやすい微細な無機充填材を均一に熱可塑性樹脂に配合し、優れた機械的特性を発現する樹脂組成物を得ることができる、と記載されている。
【０００４】
特許文献２には、オレフィン系重合体を５０〜９８重量％、カルボン酸変性オレフィン系重合体を１〜４９重量％、及び無機層状粘土鉱物を１〜３０重量％を含有する混合物を、超臨界流体の存在下で溶融混練することにより、オレフィン系重合体、カルボン酸変性オレフィン系重合体、及び無機層状粘土鉱物を含有する混合物を微細分散させて、強度と比重とのバランスが良好なオレフィン系樹脂組成物を得ることができる、と記載されている。
【特許文献１】特開２０００−５３８７１号公報
【特許文献２】特開２００２−２１２３０５号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
本発明の目的は、耐摩耗性が優れるゴム製品を得ることである。
【課題を解決するための手段】
【０００６】
本発明は、架橋ゴムで形成された他材接触部を有し該他材接触部が他材との接触により摩耗するゴム製品の製造方法であって、
超臨界流体又は亜臨界流体の存在下において、未架橋ゴムとフィラーとを混練してフィラー含有未架橋ゴムを調製するゴム調製工程と、
上記ゴム調製工程で調製したフィラー含有未架橋ゴムを、他材接触部に対応するように成形して架橋させる成形架橋工程と、
を備える。
【発明の効果】
【０００７】
本発明によれば、未架橋ゴムとフィラーとの混練を超臨界流体又は亜臨界流体の存在下で行ってフィラー含有未架橋ゴムを調製し、そして、そのフィラー含有未架橋ゴムで他材接触部を形成することにより、他材接触部の耐摩性が優れるゴム製品を得ることができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【０００８】
以下、実施形態について詳細に説明する。
【０００９】
本実施形態が対象とするゴム製品は、架橋ゴムで形成された他材接触部を有し、その他材接触部が他材との接触により摩耗するものである。具体的には、ゴム製品として、例えば、伝動ベルト、コンベヤベルト、タイヤ、帯電ローラーや現像ローラー等のローラー類、靴等が挙げられる。そして、伝動ベルトではプーリ接触部、コンベヤベルトでは搬送部、タイヤでは地面接地部、ローラー類ではローラー表面部、靴では靴底がそれぞれ他材接触部に相当する。
【００１０】
図１は、そのゴム製品の一例であるＶリブドベルトを示す。ＶリブドベルトＢは、例えば、自動車補機駆動用途に好適に用いられるものであり、ベルト周長７００〜３０００ｍｍ、ベルト幅１０〜３６ｍｍ、及びベルト厚さ４．０〜５．０ｍｍに形成されている。
【００１１】
このＶリブドベルトＢは、ベルト外周側の接着ゴム層１１とベルト内周側の圧縮ゴム層１２との二重層に構成されたＶリブドベルト本体１０を備えており、そのＶリブドベルト本体１０のベルト外周側表面に補強布１７が貼設されている。また、接着ゴム層１１には、ベルト幅方向にピッチを有する螺旋を形成するように設けられた心線１６が埋設されている。
【００１２】
接着ゴム層１１は、断面横長矩形の帯状に構成され、例えば、厚さ１．０〜２．５ｍｍに形成されている。
【００１３】
接着ゴム層１１は、原料ゴムに種々のゴム配合剤が配合されて混練された未架橋ゴムが加熱及び加圧されて架橋剤により架橋した架橋ゴムで形成されている。
【００１４】
圧縮ゴム層１２は、プーリ接触部を構成する複数のＶリブ１３がベルト内周側に垂下するように設けられている。これらの複数のＶリブ１３は、各々がベルト長さ方向に延びる断面略逆三角形の突条に形成されていると共に、ベルト幅方向に並設されている。各Ｖリブ１３は、例えば、リブ高さが２．０〜３．０ｍｍ、基端間の幅が１．０〜３．６ｍｍに形成されている。また、リブ数は、例えば、３〜６個である（図１では、リブ数が６）。
【００１５】
圧縮ゴム層１２は、原料ゴムにフィラー及び種々のゴム配合剤が配合されて混練されたフィラー含有未架橋ゴムが加熱及び加圧されて架橋剤等により架橋した架橋ゴムで形成されている。なお、圧縮ゴム層１２には、ベルト幅方向に配向するように設けられ、また、Ｖリブ１３表面から突出するように設けられた短繊維１４が含まれていてもよい。短繊維１４としては、例えば、繊維長１〜３ｍｍのナイロン短繊維、ビニロン短繊維、ポリエステル短繊維、綿短繊維、アラミド短繊維等が挙げられる。
【００１６】
接着ゴム層１１と圧縮ゴム層１２とは、別々の架橋ゴムで形成されていてもよく、また、全く同じ架橋ゴムで形成されていてもよい。
【００１７】
補強布１７は、例えば、綿、ポリアミド繊維、ポリエステル繊維、アラミド繊維等の糸で形成された平織、綾織、朱子織等に製織した織布で構成されている。補強布１７は、Ｖリブドベルト本体１０に対する接着性を付与するために、成形加工前にＲＦＬ水溶液に浸漬して加熱する接着処理及び／又はＶリブドベルト本体１０側となる表面にゴム糊をコーティングして乾燥させる接着処理が施されている。なお、補強布１７が設けられず、ベルト外周側表面部分が架橋ゴムで構成されていてもよい。また、補強布１７は、編物で構成されていてもよい。
【００１８】
心線１６は、ポリエステル繊維（ＰＥＴ）、ポリエチレンナフタレート繊維（ＰＥＮ）、アラミド繊維、ビニロン繊維等の撚り糸で構成されている。心線１６は、Ｖリブドベルト本体１０に対する接着性を付与するために、成形加工前にＲＦＬ水溶液に浸漬した後に加熱する接着処理及び／又はゴム糊に浸漬した後に乾燥させる接着処理が施されている。
【００１９】
次に、本実施形態に係るゴム製品の製造方法、特に、他材接触部を含む部分の製法について説明する。
【００２０】
＜ゴム調製工程＞
本実施形態のゴム製品の製造方法では、超臨界流体又は亜臨界流体の存在下において、未架橋ゴムとフィラーとを混練してフィラー含有未架橋ゴムを調製する。
【００２１】
ここで、超臨界流体とは、超臨界状態の流体をいう。超臨界状態とは、温度が流体の臨界温度（Ｔｃ）以上で且つ圧力が流体の臨界圧力（Ｐｃ）以上である状態をいう。
【００２２】
亜臨界流体とは、亜臨界状態の流体をいう。亜臨界状態とは、温度及び圧力の一方のみが臨界状態に達し且つ他方が臨界状態に達していない状態、或いは、温度及び圧力の両方が臨界状態に達していないが、温度及び圧力の少なくとも一方が常温常圧より十分高く臨界状態に近い状態をいう。本出願において、亜臨界状態とは、温度をＴ（摂氏）及び圧力をＰとしたとき、０．５＜Ｔ／Ｔｃ＜１．０且つ０．５＜Ｐ／Ｐｃ、又は、０．５＜Ｔ／Ｔｃ且つ０．５＜Ｐ／Ｐｃ＜１．０の条件を満たす状態をいう。ゴムの混練にとって好ましい亜臨界状態は、０．６＜Ｔ／Ｔｃ＜１．０且つ０．６＜Ｐ／Ｐｃ、又は、０．６＜Ｔ／Ｔｃ且つ０．６＜Ｐ／Ｐｃ＜１．０の条件を満たす状態である。なお、臨界温度Ｔｃ（摂氏）がマイナスである場合には温度条件は満たされるものとし、超臨界状態の条件が満たされず且つ０．５＜Ｐ／Ｐｃの圧力条件が満たされれば亜臨界状態にあるものとする。
【００２３】
超臨界流体又は亜臨界流体を生じる物質としては、例えば、二酸化炭素、窒素、水素、キセノン、エタン、アンモニア、メタノール、水等が挙げられる。これらのうちゴムの混練には二酸化炭素及び窒素が好適である。
【００２４】
二酸化炭素の臨界温度（Ｔｃ）は３１．１℃であり、臨界圧力（Ｐｃ）は７．３８ＭＰａである。従って、超臨界二酸化炭素は、温度Ｔが３１．１℃以上であり且つ圧力Ｐが７．３８ＭＰａ以上である状態の二酸化炭素である。亜臨界二酸化炭素は、１５．６℃＜Ｔ＜３１．１℃且つ３．６９ＭＰａ＜Ｐ、又は、１５．５５℃＜Ｔ且つ３．６９ＭＰａ＜Ｐ＜７．３８ＭＰａの条件を満たす状態の二酸化炭素である。
【００２５】
窒素の臨界温度（Ｔｃ）は−１４７．０℃であり、臨界圧力（Ｐｃ）は３．４０ＭＰａである。従って、超臨界窒素は、温度Ｔが−１４７．０℃以上であり且つ圧力Ｐが３．４０ＭＰａ以上である状態の窒素である。亜臨界窒素は、超臨界窒素の条件を満たさず且つ１．７０ＭＰａ＜Ｐの条件を満たす状態の窒素である。
【００２６】
なお、超臨界流体又は亜臨界流体の存在下には、ゴムの混練に支障を及ぼさない範囲で、その他の液体や気体を共存させてもよい。
【００２７】
このような超臨界流体又は亜臨界流体の存在下でのゴムの混練は、耐熱性及び耐圧性に優れた密閉式のゴム混練室内にローターやスクリュー等の混練部材が設けられた混練装置を用いることにより行うことができる。混練装置は、未架橋ゴム及びフィラーの供給並びにフィラー含有未架橋ゴムの排出を連続的に行う連続方式のものであってもよく、また、各々、所定量の未架橋ゴム及びフィラーを単回で混練して回収するバッチ方式のものであってもよい。前者としては、例えば、特開２００２−３５５８８０号公報に開示されている２軸押出混練装置等が挙げられる。また、後者としては、例えば、ニーダー、バンバリーミキサー等が挙げられる。
【００２８】
未架橋ゴムは、原料ゴム（生ゴム）であってもよく、また、原料ゴムに予めフィラー以外のゴム配合剤を添加したゴム組成物であってもよく、さらに、それらの混合物であってもよい。
【００２９】
原料ゴムとしては、例えば、天然ゴム（ＮＲ）、スチレンブタジエンゴム（ＳＢＲ）、イソプレンゴム（ＩＲ）、ニトリルゴム（ＮＢＲ）、水素添加ニトリルゴム（Ｈ−ＮＢＲ）、クロロプレンゴム（ＣＲ）、エチレン−α−オレフィン共重合体ゴム（例えば、ＥＰＤＭ、ＥＰＲなど）、ブチルゴム（ＩＩＲ）、アクリルゴム（ＡＣＭ）、クロロスルホンかポリエチレンゴム（ＣＳＭ）、シリコーンゴム（Ｑ）、フッ素ゴム（ＦＫＭ）、ウレタンゴム（Ｕ）等が挙げられる。原料ゴムは、単一種だけを用いてもよく、また、複数種を混合して用いてもよい。
【００３０】
原料ゴムに予め添加されるフィラー以外のゴム配合剤としては、例えば、老化防止剤、可塑剤、架橋剤、架橋促進剤等が挙げられる。
【００３１】
未架橋ゴムの形態は、粉状であってもよく、また、粒状であってもよく、さらに、ペレット状であってもよい。
【００３２】
フィラーとしては、例えば、カーボンブラック、シリカ、クレイ、炭酸カルシウム、タルク、酸化チタン、マイカ、珪藻土、ウォラストナイト、ゼオライト、瀝青質微粉体、珪砂、軽石粉、スレート粉、アルミナ、硫酸アルミニウム、硫酸バリウム、リトポン、硫酸カルシウム、酸化マグネシウム、二硫化モリブデン、グラファイト、ガラス繊維、ガラス玉、ガラス中空体、カーボン繊維、炭素中空体無煙炭粉末、クリオライト、シリコーン樹脂微粉末、シリカ球状微粒子、アラミド短繊維やアルミナ短繊維などの短繊維等が挙げられる。フィラーは、単一種だけを用いてもよく、また、複数種を混合して用いてもよい。耐摩性付与効果が高いことから、カーボンブラックを用いることが好ましい。
【００３３】
フィラーとして用いるカーボンブラックとしては、例えば、チャネルブラック；ＳＡＦ、ＩＳＡＦ、Ｎ−３３９、ＨＡＦ、Ｎ−３５１、ＭＡＦ、ＦＥＦ、ＳＲＦ、ＧＰＦ、ＥＣＦ、Ｎ−２３４などのファーネスブラック；ＦＴ、ＭＴなどのサーマルブラック；アセチレンブラック等が挙げられる。カーボンブラックの添加量は、原料ゴム１００質量部に対して３０〜１３０質量部とすることが好ましい。
【００３４】
この超臨界流体又は亜臨界流体の存在下での混練において、未架橋ゴム及びフィラーの他にゴム配合剤を添加してもよい。かかるゴム配合剤としては、例えば、老化防止剤、可塑剤、架橋剤、架橋促進剤等が挙げられる。
【００３５】
老化防止剤としては、例えば、アミン系、キノリン系、ヒドロキノン誘導体、モノフェノール系、ポリフェノール系、チオビスフェノール系、ヒンダート・フェノール系、亜リン酸エステル系のもの等が挙げられる。老化防止剤は、単一種だけを用いてもよく、また、複数種を混合して用いてもよい。老化防止剤の添加量は、原料ゴム１００質量部に対して１〜１０質量部とすることが好ましい。
【００３６】
可塑剤としては、例えば、フタル酸誘導体、イソフタル酸誘導体、テトラヒドロフタル酸誘導体、アジピン酸誘導体、アゼライン酸誘導体、セバシン酸誘導体、ドデカン−２−酸誘導体、マレイン酸誘導体、フマル酸誘導体、トリメリット酸誘導体、ピロメリット酸誘導体、クエン酸誘導体、イタコン酸誘導体、オレイン酸誘導体、リシノール酸誘導体、ステアリン酸誘導体、スルホン酸誘導体、リン酸誘導体、グルタール酸誘導体、グリコール誘導体、グリセリン誘導体、パラフィン誘導体、エポキシ誘導体等が挙げられる。可塑剤は、単一種だけを用いてもよく、また、複数種を混合して用いてもよい。可塑剤の添加量は、原料ゴム１００質量部に対して５〜１００質量部とすることが好ましい。
【００３７】
架橋剤としては、例えば、硫黄、硫黄化合物、オキシム類、ニトロソ化合物、ポリアミン、有機過酸化物等が挙げられる。架橋剤は、単一種だけを用いてもよく、また、複数種を混合して用いてもよい。架橋剤の添加量は、原料ゴム１００質量部に対して０．５〜５質量部とすることが好ましい。なお、成形架橋工程で電子線架橋等の架橋剤を用いない加工を行う場合には、架橋剤は必ずしも必要でない。
【００３８】
架橋促進剤としては、例えば、グァニジン系、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、ザンテート系のもの等が挙げられる。架橋促進剤は、単一種だけを用いてもよく、また、複数種を混合して用いてもよい。架橋促進剤の添加量は、原料ゴム１００質量部に対して１〜１０質量部とすることが好ましい。
【００３９】
混練時間等の混練条件については、ゴム配合組成等に基づいて適宜設定する。
【００４０】
そして、超臨界流体又は亜臨界流体の存在下でのゴムの混練時には、未架橋ゴム及びフィラーが超臨界流体又は亜臨界流体に溶解すると共に、混練部材によって機械的に攪拌混練される。
【００４１】
このゴム調製工程では、超臨界流体又は亜臨界流体の存在下で未架橋ゴム、フィラー、及び架橋剤を含まないゴム配合剤を混練した後、同一の混練装置又は別の混練装置を用いて、得られた混練物と架橋剤とをさらに混練してフィラー含有未架橋ゴムを調製してもよい。このように超臨界流体又は亜臨界流体の存在下での混練の後に架橋剤を添加することにより、超臨界流体又は亜臨界流体の存在下での混練時における架橋反応の進行を防止することができる。
【００４２】
また、このゴム調製工程では、超臨界流体又は亜臨界流体の存在下で原料ゴムの未架橋ゴム及びフィラーを混練した後、同一の混練装置又は別の混練装置を用いて、得られた混練物と架橋剤を含むその他のゴム配合剤とを混練してフィラー含有未架橋ゴムを調製してもよい。
【００４３】
上記のいずれの場合においても、同一の混練装置を用いれば、原材料の投入から架橋剤を含むフィラー含有未架橋ゴムの調製までを一連の操作で行うことができる。
【００４４】
なお、超臨界流体又は亜臨界流体の存在下で混練する前には、未架橋ゴム及びフィラーを混練して予め可塑化させることが好ましく、また、超臨界流体又は亜臨界流体の存在下で混練した後には、混練物を脱気することが好ましい。
【００４５】
＜成形架橋工程＞
本実施形態のゴム製品の製造方法では、ゴム調製工程で調製したフィラー含有未架橋ゴムを、他材接触部に対応するように成形して架橋させる。
【００４６】
ここで、かかる成形架橋加工方法としては、例えば、プレス、加硫缶、連続加硫機、高周波架橋や放射線架橋や電子線架橋により架橋する特殊架橋機等を用いた加工、トランスファー成形、射出成形、押出成形、射出成形等が挙げられる。
【００４７】
温度、圧力、及び時間等の成形架橋条件については、フィラー含有未架橋ゴムの組成やゴム製品の要求品質等に基づいて適宜設定する。
【００４８】
そして、この成形架橋時には、フィラー含有未架橋ゴムに含まれる原料ゴムの分子間が架橋剤により或いは電子線により架橋されてネットワーク構造が形成される。
【００４９】
以上により、他材接触部が架橋ゴムで形成されたゴム製品が製造される。
【実施例】
【００５０】
（試験評価試料）
＜実施例１＞
混練装置として、同方向回転完全噛み合い型の二軸押出混練装置（日本製鋼社製 型番：ＴＥＸ３０α）を用いた。
【００５１】
この二軸押出混練装置は、長尺のゴム混練室を備え、その上流端に原料供給部及び下流端に練りゴム排出部がそれぞれ設けられている。ゴム混練室には、各々、外径が３０ｍｍであり且つその外径に対する長さの比が５９．９である一対のスクリューが並列に長さ方向に沿って設けられていると共に、長さ方向に沿って１７個のシリンダＣ１〜Ｃ１７に空間が仕切られている。
【００５２】
この二軸押出混練装置では、原料供給部直下のシリンダＣ１に水冷式の温調機構が設けられており、これにより原料の融解を防止するように構成されている。また、その他のシリンダＣ２〜１７のそれぞれに温調機構が設けられており、これにより独立した加熱及び冷却が可能なように構成されている。
【００５３】
この二軸押出混練装置では、シリンダＣ７にガス供給管が接続されており、これによりガス供給管から供給した二酸化炭素又は窒素によって、逆ニーディングディスク及びシールリングが設けられたシリンダＣ７〜１０を超臨界流体又は亜臨界流体の存在下とし、そこでシリンダＣ１〜６で混練して可塑化した材料を、超臨界流体又は亜臨界流体の存在下において混練するように構成されている。また、シリンダＣ１１及び１２にベント口が設けられており、これによりシリンダＣ１０から送られた混練物を脱気するように構成されている。さらに、シリンダＣ１５にサイドフィーダーが設けられており、これによりサイドフィーダーから混練物にさらにゴム配合剤を添加して混練するように構成されている。また、シリンダＣ１７にフランジ及びダイプレートが設けられており、これによりダイプレートから練り上がったフィラー含有未架橋ゴムを押出排出するように構成されている。
【００５４】
以上の構成の二軸押出機の原料供給部に、重量式定量供給機を用い、ペレット状のＥＰＤＭ（デュポン・ダウ・エラストマージャパン社製 商品名：ノーデル４７２５Ｐ）と、そのＥＰＤＭ１００質量部に対して７０質量部のカーボンブラックＨＡＦ（東海カーボン株式会社製 商品名：シースト３）、５質量部の酸化亜鉛（堺化学工業社製 商品名：酸化亜鉛３種）、及び１質量部のステアリン酸（新日本理化社製 商品名：ステアリン酸５０Ｓ）とを連続的に投入した。また、サイドフィーダーには、ＥＰＤＭ１００質量部に対して２質量部の架橋剤（鶴見化学工業社製 商品名：オイル硫黄）及び１質量部の架橋促進剤（大内新興化学社製 商品名：ノクセラーＰＺ）が添加されるようにそれらを仕込んだ。なお、ゴム配合を表１に示す。
【００５５】
【表１】
【００５６】
そして、スクリュー回転数を２００ｒｐｍ、ガス供給管からシリンダＣ７への二酸化炭素の供給量を０．５ｋｇ／時、シリンダＣ１１及び１２の圧力を１．７３Ｐａ、フィラー含有未架橋ゴムの押出排出量を６ｋｇ／時にそれぞれ設定した。また、逆ニーディングディスク及びシールリングの構成、並びにシリンダＣ７〜１０の設定温度の組合せにより、シリンダＣ７〜１０内を温度１２０℃及び圧力９ＭＰａの超臨界二酸化炭素の存在条件下とした。なお、温度はシリンダＣ７〜１０内の混練物の温度であり、圧力はシリンダＣ１０内の圧力である。
【００５７】
このとき、シリンダＣ７〜１０内では、ＥＰＤＭ、カーボンブラック、酸化亜鉛、及びステアリン酸が超臨界二酸化炭素の存在条件下において混練された。シリンダＣ１５では、超臨界流体の存在下で混練されて得られた混練物に架橋剤及び架橋促進剤が添加され、シリンダＣ１５〜１７で、それらはさらに混練された。シリンダＣ１７では、架橋剤及び架橋促進剤が添加されて混練されたフィラー含有未架橋ゴムが厚さ０．８ｍｍのシート状に加工されて押出排出された。
【００５８】
そして、得られたシート状のフィラー含有未架橋ゴムにより圧縮ゴム層を形成したＶリブドベルトを作製し、これを実施例１とした。
【００５９】
なお、接着ゴム層を圧縮ゴム層とは異なる配合のＥＰＤＭゴム組成物、補強布をナイロン製の織布をＲＦＬ処理及びゴム糊処理したもの、並びに心線をポリエステル繊維（ＰＥＴ）製の撚り糸をＲＦＬ処理及びゴム糊処理したものでそれぞれ構成し、ベルト周長を１０００ｍｍ、ベルト幅を１０ｍｍ及びベルト厚さを４ｍｍとし、そして、リブ数を３個とした。
【００６０】
＜実施例２＞
逆ニーディングディスク及びシールリングの構成、並びにシリンダＣ７〜１０の設定温度の組合せにより、混練シリンダー内を温度１２０℃及び圧力１５ＭＰａの超臨界二酸化炭素の存在条件下としたことを除いて実施例１と同様に得られたシート状のフィラー含有未架橋ゴムにより圧縮ゴム層を形成したＶリブドベルトを作製し、これを実施例２とした。
【００６１】
＜実施例３＞
逆ニーディングディスク及びシールリングの構成、並びにシリンダＣ７〜１０の設定温度の組合せにより、混練シリンダー内を温度１６０℃及び圧力１５ＭＰａの超臨界二酸化炭素の存在条件下としたことを除いて実施例１と同様に得られたシート状のフィラー含有未架橋ゴムにより圧縮ゴム層を形成したＶリブドベルトを作製し、これを実施例３とした。
【００６２】
＜実施例４＞
逆ニーディングディスク及びシールリングの構成、並びにシリンダＣ７〜１０の設定温度の組合せにより、混練シリンダー内を温度２００℃及び圧力１５ＭＰａの超臨界二酸化炭素の存在条件下としたことを除いて実施例１と同様に得られたシート状のフィラー含有未架橋ゴムにより圧縮ゴム層を形成したＶリブドベルトを作製し、これを実施例４とした。
【００６３】
＜実施例５＞
逆ニーディングディスク及びシールリングの構成、並びにシリンダＣ７〜１０の設定温度の組合せにより、混練シリンダー内を温度１２０℃及び圧力３ＭＰａの超臨界窒素の存在条件下としたことを除いて実施例１と同様に得られたシート状のフィラー含有未架橋ゴムにより圧縮ゴム層を形成したＶリブドベルトを作製し、これを実施例５とした。
【００６４】
＜実施例６＞
逆ニーディングディスク及びシールリングの構成、並びにシリンダＣ７〜１０の設定温度の組合せにより、混練シリンダー内を温度１２０℃及び圧力９ＭＰａの超臨界窒素の存在条件下としたことを除いて実施例１と同様に得られたシート状のフィラー含有未架橋ゴムにより圧縮ゴム層を形成したＶリブドベルトを作製し、これを実施例６とした。
【００６５】
＜実施例７＞
逆ニーディングディスク及びシールリングの構成、並びにシリンダＣ７〜１０の設定温度の組合せにより、混練シリンダー内を温度１２０℃及び圧力１５ＭＰａの超臨界窒素の存在条件下としたことを除いて実施例１と同様に得られたシート状のフィラー含有未架橋ゴムにより圧縮ゴム層を形成したＶリブドベルトを作製し、これを実施例７とした。
【００６６】
＜実施例８＞
逆ニーディングディスク及びシールリングの構成、並びにシリンダＣ７〜１０の設定温度の組合せにより、混練シリンダー内を温度１６０℃及び圧力１５ＭＰａの超臨界窒素の存在条件下としたことを除いて実施例１と同様に得られたシート状のフィラー含有未架橋ゴムにより圧縮ゴム層を形成したＶリブドベルトを作製し、これを実施例８とした。
【００６７】
＜実施例９＞
逆ニーディングディスク及びシールリングの構成、並びにシリンダＣ７〜１０の設定温度の組合せにより、混練シリンダー内を温度２００℃及び圧力１５ＭＰａの超臨界窒素の存在条件下としたことを除いて実施例１と同様に得られたシート状のフィラー含有未架橋ゴムにより圧縮ゴム層を形成したＶリブドベルトを作製し、これを実施例９とした。
【００６８】
＜実施例１０＞
逆ニーディングディスク及びシールリングの構成、並びにシリンダＣ７〜１０の設定温度の組合せにより、混練シリンダー内を温度１２０℃及び圧力５ＭＰａの亜臨界二酸化炭素の存在条件下としたことを除いて実施例１と同様に得られたシート状のフィラー含有未架橋ゴムにより圧縮ゴム層を形成したＶリブドベルトを作製し、これを実施例１０とした。
【００６９】
＜比較例１＞
ガス供給管からのガス供給を行わず、混練シリンダー内を温度１２０℃及び圧力５ＭＰａの条件下としたことを除いて実施例１と同様に得られたシート状のフィラー含有未架橋ゴムにより圧縮ゴム層を形成したＶリブドベルトを作製し、これを比較例１とした。
【００７０】
＜比較例２＞
ガス供給管からのガス供給を行わず、混練シリンダー内を温度１２０℃及び圧力９ＭＰａの条件下としたことを除いて実施例１と同様に得られたシート状のフィラー含有未架橋ゴムにより圧縮ゴム層を形成したＶリブドベルトを作製し、これを比較例１とした。
【００７１】
（試験評価方法）
図２は、Ｖリブドベルトの耐摩耗性試験評価用のベルト走行試験機２０のプーリレイアウトを示す。このベルト耐久評価試験機２０は、左右に配されたプーリ径６０ｍｍの一対のリブプーリ（左側が駆動プーリ、右側が従動プーリ）２１，２２からなる。
【００７２】
実施例１〜１０並びに比較例１及び２のそれぞれのＶリブドベルトＢについて、ベルト質量（初期ベルト質量）を計測した後、Ｖリブ側が接触するように両リブプーリ２１，２２に巻き掛け、１１７７Ｎのデッドウェイトが負荷されるように駆動プーリである左側のリブプーリ２１を側方に引っ張ると共に、７Ｗの回転負荷を従動プーリである右側のリブプーリ２２にかけ、室温の下で左側の駆動プーリであるリブプーリ２１を３５００ｒｐｍの回転速度で２４時間回転させるベルト走行試験を実施した。そして、ベルト走行後のベルト質量（走行後ベルト質量）を測定し、次式に基づいて摩耗率を算出した。
【００７３】
【数１】
【００７４】
（試験評価結果）
表２は試験評価の結果を示す。
【００７５】
【表２】
【００７６】
【表３】
【００７７】
表２及び３によれば、超臨界流体又は亜臨界流体の存在下において未架橋ゴムとフィラーとを混練した実施例１〜１０の方が、亜臨界流体も超臨界流体も存在しない条件下で混練した比較例１及び２に比べて摩耗率が小さい、つまり、耐摩耗性が優れることが分かる。これは、亜臨界流体或いは超臨界流体の存在下での混練により、未架橋ゴムへのフィラーの分散性が高められるためではないかと推測される。
【００７８】
また、特に、亜臨界流体を用いた実施例１０よりも超臨界流体を用いた実施例１〜９の方がその効果が顕著であることが分かる。
【産業上の利用可能性】
【００７９】
本発明は、架橋ゴムで形成された他材接触部を有し該他材接触部が他材との接触により摩耗するゴム製品の製造方法について有用である。
【図面の簡単な説明】
【００８０】
【図１】Ｖリブドベルトの斜視図である。
【図２】耐摩耗性試験評価用のベルト走行試験機のプーリレイアウトを示す図である。
【符号の説明】
【００８１】
Ｂ Ｖリブドベルト（ゴム製品）
１３ Ｖリブ（プーリ接触部）
【技術分野】
【０００１】
本発明は、架橋ゴムで形成された他材接触部を有し、その他材接触部が他材との接触により摩耗するゴム製品の製造方法に関する。
【背景技術】
【０００２】
相溶しないポリマーの混合やポリマーへの無機物の混合を超臨界流体の存在下で実施することにより、それらのモルフォロジーを制御する研究が近年盛んに行われている。
【０００３】
特許文献１には、熱可塑性樹脂及び無機充填材を超臨界流体と接触せしめて混練することにより、無機充填材とりわけ二次凝集を起こしやすい微細な無機充填材を均一に熱可塑性樹脂に配合し、優れた機械的特性を発現する樹脂組成物を得ることができる、と記載されている。
【０００４】
特許文献２には、オレフィン系重合体を５０〜９８重量％、カルボン酸変性オレフィン系重合体を１〜４９重量％、及び無機層状粘土鉱物を１〜３０重量％を含有する混合物を、超臨界流体の存在下で溶融混練することにより、オレフィン系重合体、カルボン酸変性オレフィン系重合体、及び無機層状粘土鉱物を含有する混合物を微細分散させて、強度と比重とのバランスが良好なオレフィン系樹脂組成物を得ることができる、と記載されている。
【特許文献１】特開２０００−５３８７１号公報
【特許文献２】特開２００２−２１２３０５号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
本発明の目的は、耐摩耗性が優れるゴム製品を得ることである。
【課題を解決するための手段】
【０００６】
本発明は、架橋ゴムで形成された他材接触部を有し該他材接触部が他材との接触により摩耗するゴム製品の製造方法であって、
超臨界流体又は亜臨界流体の存在下において、未架橋ゴムとフィラーとを混練してフィラー含有未架橋ゴムを調製するゴム調製工程と、
上記ゴム調製工程で調製したフィラー含有未架橋ゴムを、他材接触部に対応するように成形して架橋させる成形架橋工程と、
を備える。
【発明の効果】
【０００７】
本発明によれば、未架橋ゴムとフィラーとの混練を超臨界流体又は亜臨界流体の存在下で行ってフィラー含有未架橋ゴムを調製し、そして、そのフィラー含有未架橋ゴムで他材接触部を形成することにより、他材接触部の耐摩性が優れるゴム製品を得ることができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【０００８】
以下、実施形態について詳細に説明する。
【０００９】
本実施形態が対象とするゴム製品は、架橋ゴムで形成された他材接触部を有し、その他材接触部が他材との接触により摩耗するものである。具体的には、ゴム製品として、例えば、伝動ベルト、コンベヤベルト、タイヤ、帯電ローラーや現像ローラー等のローラー類、靴等が挙げられる。そして、伝動ベルトではプーリ接触部、コンベヤベルトでは搬送部、タイヤでは地面接地部、ローラー類ではローラー表面部、靴では靴底がそれぞれ他材接触部に相当する。
【００１０】
図１は、そのゴム製品の一例であるＶリブドベルトを示す。ＶリブドベルトＢは、例えば、自動車補機駆動用途に好適に用いられるものであり、ベルト周長７００〜３０００ｍｍ、ベルト幅１０〜３６ｍｍ、及びベルト厚さ４．０〜５．０ｍｍに形成されている。
【００１１】
このＶリブドベルトＢは、ベルト外周側の接着ゴム層１１とベルト内周側の圧縮ゴム層１２との二重層に構成されたＶリブドベルト本体１０を備えており、そのＶリブドベルト本体１０のベルト外周側表面に補強布１７が貼設されている。また、接着ゴム層１１には、ベルト幅方向にピッチを有する螺旋を形成するように設けられた心線１６が埋設されている。
【００１２】
接着ゴム層１１は、断面横長矩形の帯状に構成され、例えば、厚さ１．０〜２．５ｍｍに形成されている。
【００１３】
接着ゴム層１１は、原料ゴムに種々のゴム配合剤が配合されて混練された未架橋ゴムが加熱及び加圧されて架橋剤により架橋した架橋ゴムで形成されている。
【００１４】
圧縮ゴム層１２は、プーリ接触部を構成する複数のＶリブ１３がベルト内周側に垂下するように設けられている。これらの複数のＶリブ１３は、各々がベルト長さ方向に延びる断面略逆三角形の突条に形成されていると共に、ベルト幅方向に並設されている。各Ｖリブ１３は、例えば、リブ高さが２．０〜３．０ｍｍ、基端間の幅が１．０〜３．６ｍｍに形成されている。また、リブ数は、例えば、３〜６個である（図１では、リブ数が６）。
【００１５】
圧縮ゴム層１２は、原料ゴムにフィラー及び種々のゴム配合剤が配合されて混練されたフィラー含有未架橋ゴムが加熱及び加圧されて架橋剤等により架橋した架橋ゴムで形成されている。なお、圧縮ゴム層１２には、ベルト幅方向に配向するように設けられ、また、Ｖリブ１３表面から突出するように設けられた短繊維１４が含まれていてもよい。短繊維１４としては、例えば、繊維長１〜３ｍｍのナイロン短繊維、ビニロン短繊維、ポリエステル短繊維、綿短繊維、アラミド短繊維等が挙げられる。
【００１６】
接着ゴム層１１と圧縮ゴム層１２とは、別々の架橋ゴムで形成されていてもよく、また、全く同じ架橋ゴムで形成されていてもよい。
【００１７】
補強布１７は、例えば、綿、ポリアミド繊維、ポリエステル繊維、アラミド繊維等の糸で形成された平織、綾織、朱子織等に製織した織布で構成されている。補強布１７は、Ｖリブドベルト本体１０に対する接着性を付与するために、成形加工前にＲＦＬ水溶液に浸漬して加熱する接着処理及び／又はＶリブドベルト本体１０側となる表面にゴム糊をコーティングして乾燥させる接着処理が施されている。なお、補強布１７が設けられず、ベルト外周側表面部分が架橋ゴムで構成されていてもよい。また、補強布１７は、編物で構成されていてもよい。
【００１８】
心線１６は、ポリエステル繊維（ＰＥＴ）、ポリエチレンナフタレート繊維（ＰＥＮ）、アラミド繊維、ビニロン繊維等の撚り糸で構成されている。心線１６は、Ｖリブドベルト本体１０に対する接着性を付与するために、成形加工前にＲＦＬ水溶液に浸漬した後に加熱する接着処理及び／又はゴム糊に浸漬した後に乾燥させる接着処理が施されている。
【００１９】
次に、本実施形態に係るゴム製品の製造方法、特に、他材接触部を含む部分の製法について説明する。
【００２０】
＜ゴム調製工程＞
本実施形態のゴム製品の製造方法では、超臨界流体又は亜臨界流体の存在下において、未架橋ゴムとフィラーとを混練してフィラー含有未架橋ゴムを調製する。
【００２１】
ここで、超臨界流体とは、超臨界状態の流体をいう。超臨界状態とは、温度が流体の臨界温度（Ｔｃ）以上で且つ圧力が流体の臨界圧力（Ｐｃ）以上である状態をいう。
【００２２】
亜臨界流体とは、亜臨界状態の流体をいう。亜臨界状態とは、温度及び圧力の一方のみが臨界状態に達し且つ他方が臨界状態に達していない状態、或いは、温度及び圧力の両方が臨界状態に達していないが、温度及び圧力の少なくとも一方が常温常圧より十分高く臨界状態に近い状態をいう。本出願において、亜臨界状態とは、温度をＴ（摂氏）及び圧力をＰとしたとき、０．５＜Ｔ／Ｔｃ＜１．０且つ０．５＜Ｐ／Ｐｃ、又は、０．５＜Ｔ／Ｔｃ且つ０．５＜Ｐ／Ｐｃ＜１．０の条件を満たす状態をいう。ゴムの混練にとって好ましい亜臨界状態は、０．６＜Ｔ／Ｔｃ＜１．０且つ０．６＜Ｐ／Ｐｃ、又は、０．６＜Ｔ／Ｔｃ且つ０．６＜Ｐ／Ｐｃ＜１．０の条件を満たす状態である。なお、臨界温度Ｔｃ（摂氏）がマイナスである場合には温度条件は満たされるものとし、超臨界状態の条件が満たされず且つ０．５＜Ｐ／Ｐｃの圧力条件が満たされれば亜臨界状態にあるものとする。
【００２３】
超臨界流体又は亜臨界流体を生じる物質としては、例えば、二酸化炭素、窒素、水素、キセノン、エタン、アンモニア、メタノール、水等が挙げられる。これらのうちゴムの混練には二酸化炭素及び窒素が好適である。
【００２４】
二酸化炭素の臨界温度（Ｔｃ）は３１．１℃であり、臨界圧力（Ｐｃ）は７．３８ＭＰａである。従って、超臨界二酸化炭素は、温度Ｔが３１．１℃以上であり且つ圧力Ｐが７．３８ＭＰａ以上である状態の二酸化炭素である。亜臨界二酸化炭素は、１５．６℃＜Ｔ＜３１．１℃且つ３．６９ＭＰａ＜Ｐ、又は、１５．５５℃＜Ｔ且つ３．６９ＭＰａ＜Ｐ＜７．３８ＭＰａの条件を満たす状態の二酸化炭素である。
【００２５】
窒素の臨界温度（Ｔｃ）は−１４７．０℃であり、臨界圧力（Ｐｃ）は３．４０ＭＰａである。従って、超臨界窒素は、温度Ｔが−１４７．０℃以上であり且つ圧力Ｐが３．４０ＭＰａ以上である状態の窒素である。亜臨界窒素は、超臨界窒素の条件を満たさず且つ１．７０ＭＰａ＜Ｐの条件を満たす状態の窒素である。
【００２６】
なお、超臨界流体又は亜臨界流体の存在下には、ゴムの混練に支障を及ぼさない範囲で、その他の液体や気体を共存させてもよい。
【００２７】
このような超臨界流体又は亜臨界流体の存在下でのゴムの混練は、耐熱性及び耐圧性に優れた密閉式のゴム混練室内にローターやスクリュー等の混練部材が設けられた混練装置を用いることにより行うことができる。混練装置は、未架橋ゴム及びフィラーの供給並びにフィラー含有未架橋ゴムの排出を連続的に行う連続方式のものであってもよく、また、各々、所定量の未架橋ゴム及びフィラーを単回で混練して回収するバッチ方式のものであってもよい。前者としては、例えば、特開２００２−３５５８８０号公報に開示されている２軸押出混練装置等が挙げられる。また、後者としては、例えば、ニーダー、バンバリーミキサー等が挙げられる。
【００２８】
未架橋ゴムは、原料ゴム（生ゴム）であってもよく、また、原料ゴムに予めフィラー以外のゴム配合剤を添加したゴム組成物であってもよく、さらに、それらの混合物であってもよい。
【００２９】
原料ゴムとしては、例えば、天然ゴム（ＮＲ）、スチレンブタジエンゴム（ＳＢＲ）、イソプレンゴム（ＩＲ）、ニトリルゴム（ＮＢＲ）、水素添加ニトリルゴム（Ｈ−ＮＢＲ）、クロロプレンゴム（ＣＲ）、エチレン−α−オレフィン共重合体ゴム（例えば、ＥＰＤＭ、ＥＰＲなど）、ブチルゴム（ＩＩＲ）、アクリルゴム（ＡＣＭ）、クロロスルホンかポリエチレンゴム（ＣＳＭ）、シリコーンゴム（Ｑ）、フッ素ゴム（ＦＫＭ）、ウレタンゴム（Ｕ）等が挙げられる。原料ゴムは、単一種だけを用いてもよく、また、複数種を混合して用いてもよい。
【００３０】
原料ゴムに予め添加されるフィラー以外のゴム配合剤としては、例えば、老化防止剤、可塑剤、架橋剤、架橋促進剤等が挙げられる。
【００３１】
未架橋ゴムの形態は、粉状であってもよく、また、粒状であってもよく、さらに、ペレット状であってもよい。
【００３２】
フィラーとしては、例えば、カーボンブラック、シリカ、クレイ、炭酸カルシウム、タルク、酸化チタン、マイカ、珪藻土、ウォラストナイト、ゼオライト、瀝青質微粉体、珪砂、軽石粉、スレート粉、アルミナ、硫酸アルミニウム、硫酸バリウム、リトポン、硫酸カルシウム、酸化マグネシウム、二硫化モリブデン、グラファイト、ガラス繊維、ガラス玉、ガラス中空体、カーボン繊維、炭素中空体無煙炭粉末、クリオライト、シリコーン樹脂微粉末、シリカ球状微粒子、アラミド短繊維やアルミナ短繊維などの短繊維等が挙げられる。フィラーは、単一種だけを用いてもよく、また、複数種を混合して用いてもよい。耐摩性付与効果が高いことから、カーボンブラックを用いることが好ましい。
【００３３】
フィラーとして用いるカーボンブラックとしては、例えば、チャネルブラック；ＳＡＦ、ＩＳＡＦ、Ｎ−３３９、ＨＡＦ、Ｎ−３５１、ＭＡＦ、ＦＥＦ、ＳＲＦ、ＧＰＦ、ＥＣＦ、Ｎ−２３４などのファーネスブラック；ＦＴ、ＭＴなどのサーマルブラック；アセチレンブラック等が挙げられる。カーボンブラックの添加量は、原料ゴム１００質量部に対して３０〜１３０質量部とすることが好ましい。
【００３４】
この超臨界流体又は亜臨界流体の存在下での混練において、未架橋ゴム及びフィラーの他にゴム配合剤を添加してもよい。かかるゴム配合剤としては、例えば、老化防止剤、可塑剤、架橋剤、架橋促進剤等が挙げられる。
【００３５】
老化防止剤としては、例えば、アミン系、キノリン系、ヒドロキノン誘導体、モノフェノール系、ポリフェノール系、チオビスフェノール系、ヒンダート・フェノール系、亜リン酸エステル系のもの等が挙げられる。老化防止剤は、単一種だけを用いてもよく、また、複数種を混合して用いてもよい。老化防止剤の添加量は、原料ゴム１００質量部に対して１〜１０質量部とすることが好ましい。
【００３６】
可塑剤としては、例えば、フタル酸誘導体、イソフタル酸誘導体、テトラヒドロフタル酸誘導体、アジピン酸誘導体、アゼライン酸誘導体、セバシン酸誘導体、ドデカン−２−酸誘導体、マレイン酸誘導体、フマル酸誘導体、トリメリット酸誘導体、ピロメリット酸誘導体、クエン酸誘導体、イタコン酸誘導体、オレイン酸誘導体、リシノール酸誘導体、ステアリン酸誘導体、スルホン酸誘導体、リン酸誘導体、グルタール酸誘導体、グリコール誘導体、グリセリン誘導体、パラフィン誘導体、エポキシ誘導体等が挙げられる。可塑剤は、単一種だけを用いてもよく、また、複数種を混合して用いてもよい。可塑剤の添加量は、原料ゴム１００質量部に対して５〜１００質量部とすることが好ましい。
【００３７】
架橋剤としては、例えば、硫黄、硫黄化合物、オキシム類、ニトロソ化合物、ポリアミン、有機過酸化物等が挙げられる。架橋剤は、単一種だけを用いてもよく、また、複数種を混合して用いてもよい。架橋剤の添加量は、原料ゴム１００質量部に対して０．５〜５質量部とすることが好ましい。なお、成形架橋工程で電子線架橋等の架橋剤を用いない加工を行う場合には、架橋剤は必ずしも必要でない。
【００３８】
架橋促進剤としては、例えば、グァニジン系、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、ザンテート系のもの等が挙げられる。架橋促進剤は、単一種だけを用いてもよく、また、複数種を混合して用いてもよい。架橋促進剤の添加量は、原料ゴム１００質量部に対して１〜１０質量部とすることが好ましい。
【００３９】
混練時間等の混練条件については、ゴム配合組成等に基づいて適宜設定する。
【００４０】
そして、超臨界流体又は亜臨界流体の存在下でのゴムの混練時には、未架橋ゴム及びフィラーが超臨界流体又は亜臨界流体に溶解すると共に、混練部材によって機械的に攪拌混練される。
【００４１】
このゴム調製工程では、超臨界流体又は亜臨界流体の存在下で未架橋ゴム、フィラー、及び架橋剤を含まないゴム配合剤を混練した後、同一の混練装置又は別の混練装置を用いて、得られた混練物と架橋剤とをさらに混練してフィラー含有未架橋ゴムを調製してもよい。このように超臨界流体又は亜臨界流体の存在下での混練の後に架橋剤を添加することにより、超臨界流体又は亜臨界流体の存在下での混練時における架橋反応の進行を防止することができる。
【００４２】
また、このゴム調製工程では、超臨界流体又は亜臨界流体の存在下で原料ゴムの未架橋ゴム及びフィラーを混練した後、同一の混練装置又は別の混練装置を用いて、得られた混練物と架橋剤を含むその他のゴム配合剤とを混練してフィラー含有未架橋ゴムを調製してもよい。
【００４３】
上記のいずれの場合においても、同一の混練装置を用いれば、原材料の投入から架橋剤を含むフィラー含有未架橋ゴムの調製までを一連の操作で行うことができる。
【００４４】
なお、超臨界流体又は亜臨界流体の存在下で混練する前には、未架橋ゴム及びフィラーを混練して予め可塑化させることが好ましく、また、超臨界流体又は亜臨界流体の存在下で混練した後には、混練物を脱気することが好ましい。
【００４５】
＜成形架橋工程＞
本実施形態のゴム製品の製造方法では、ゴム調製工程で調製したフィラー含有未架橋ゴムを、他材接触部に対応するように成形して架橋させる。
【００４６】
ここで、かかる成形架橋加工方法としては、例えば、プレス、加硫缶、連続加硫機、高周波架橋や放射線架橋や電子線架橋により架橋する特殊架橋機等を用いた加工、トランスファー成形、射出成形、押出成形、射出成形等が挙げられる。
【００４７】
温度、圧力、及び時間等の成形架橋条件については、フィラー含有未架橋ゴムの組成やゴム製品の要求品質等に基づいて適宜設定する。
【００４８】
そして、この成形架橋時には、フィラー含有未架橋ゴムに含まれる原料ゴムの分子間が架橋剤により或いは電子線により架橋されてネットワーク構造が形成される。
【００４９】
以上により、他材接触部が架橋ゴムで形成されたゴム製品が製造される。
【実施例】
【００５０】
（試験評価試料）
＜実施例１＞
混練装置として、同方向回転完全噛み合い型の二軸押出混練装置（日本製鋼社製 型番：ＴＥＸ３０α）を用いた。
【００５１】
この二軸押出混練装置は、長尺のゴム混練室を備え、その上流端に原料供給部及び下流端に練りゴム排出部がそれぞれ設けられている。ゴム混練室には、各々、外径が３０ｍｍであり且つその外径に対する長さの比が５９．９である一対のスクリューが並列に長さ方向に沿って設けられていると共に、長さ方向に沿って１７個のシリンダＣ１〜Ｃ１７に空間が仕切られている。
【００５２】
この二軸押出混練装置では、原料供給部直下のシリンダＣ１に水冷式の温調機構が設けられており、これにより原料の融解を防止するように構成されている。また、その他のシリンダＣ２〜１７のそれぞれに温調機構が設けられており、これにより独立した加熱及び冷却が可能なように構成されている。
【００５３】
この二軸押出混練装置では、シリンダＣ７にガス供給管が接続されており、これによりガス供給管から供給した二酸化炭素又は窒素によって、逆ニーディングディスク及びシールリングが設けられたシリンダＣ７〜１０を超臨界流体又は亜臨界流体の存在下とし、そこでシリンダＣ１〜６で混練して可塑化した材料を、超臨界流体又は亜臨界流体の存在下において混練するように構成されている。また、シリンダＣ１１及び１２にベント口が設けられており、これによりシリンダＣ１０から送られた混練物を脱気するように構成されている。さらに、シリンダＣ１５にサイドフィーダーが設けられており、これによりサイドフィーダーから混練物にさらにゴム配合剤を添加して混練するように構成されている。また、シリンダＣ１７にフランジ及びダイプレートが設けられており、これによりダイプレートから練り上がったフィラー含有未架橋ゴムを押出排出するように構成されている。
【００５４】
以上の構成の二軸押出機の原料供給部に、重量式定量供給機を用い、ペレット状のＥＰＤＭ（デュポン・ダウ・エラストマージャパン社製 商品名：ノーデル４７２５Ｐ）と、そのＥＰＤＭ１００質量部に対して７０質量部のカーボンブラックＨＡＦ（東海カーボン株式会社製 商品名：シースト３）、５質量部の酸化亜鉛（堺化学工業社製 商品名：酸化亜鉛３種）、及び１質量部のステアリン酸（新日本理化社製 商品名：ステアリン酸５０Ｓ）とを連続的に投入した。また、サイドフィーダーには、ＥＰＤＭ１００質量部に対して２質量部の架橋剤（鶴見化学工業社製 商品名：オイル硫黄）及び１質量部の架橋促進剤（大内新興化学社製 商品名：ノクセラーＰＺ）が添加されるようにそれらを仕込んだ。なお、ゴム配合を表１に示す。
【００５５】
【表１】
【００５６】
そして、スクリュー回転数を２００ｒｐｍ、ガス供給管からシリンダＣ７への二酸化炭素の供給量を０．５ｋｇ／時、シリンダＣ１１及び１２の圧力を１．７３Ｐａ、フィラー含有未架橋ゴムの押出排出量を６ｋｇ／時にそれぞれ設定した。また、逆ニーディングディスク及びシールリングの構成、並びにシリンダＣ７〜１０の設定温度の組合せにより、シリンダＣ７〜１０内を温度１２０℃及び圧力９ＭＰａの超臨界二酸化炭素の存在条件下とした。なお、温度はシリンダＣ７〜１０内の混練物の温度であり、圧力はシリンダＣ１０内の圧力である。
【００５７】
このとき、シリンダＣ７〜１０内では、ＥＰＤＭ、カーボンブラック、酸化亜鉛、及びステアリン酸が超臨界二酸化炭素の存在条件下において混練された。シリンダＣ１５では、超臨界流体の存在下で混練されて得られた混練物に架橋剤及び架橋促進剤が添加され、シリンダＣ１５〜１７で、それらはさらに混練された。シリンダＣ１７では、架橋剤及び架橋促進剤が添加されて混練されたフィラー含有未架橋ゴムが厚さ０．８ｍｍのシート状に加工されて押出排出された。
【００５８】
そして、得られたシート状のフィラー含有未架橋ゴムにより圧縮ゴム層を形成したＶリブドベルトを作製し、これを実施例１とした。
【００５９】
なお、接着ゴム層を圧縮ゴム層とは異なる配合のＥＰＤＭゴム組成物、補強布をナイロン製の織布をＲＦＬ処理及びゴム糊処理したもの、並びに心線をポリエステル繊維（ＰＥＴ）製の撚り糸をＲＦＬ処理及びゴム糊処理したものでそれぞれ構成し、ベルト周長を１０００ｍｍ、ベルト幅を１０ｍｍ及びベルト厚さを４ｍｍとし、そして、リブ数を３個とした。
【００６０】
＜実施例２＞
逆ニーディングディスク及びシールリングの構成、並びにシリンダＣ７〜１０の設定温度の組合せにより、混練シリンダー内を温度１２０℃及び圧力１５ＭＰａの超臨界二酸化炭素の存在条件下としたことを除いて実施例１と同様に得られたシート状のフィラー含有未架橋ゴムにより圧縮ゴム層を形成したＶリブドベルトを作製し、これを実施例２とした。
【００６１】
＜実施例３＞
逆ニーディングディスク及びシールリングの構成、並びにシリンダＣ７〜１０の設定温度の組合せにより、混練シリンダー内を温度１６０℃及び圧力１５ＭＰａの超臨界二酸化炭素の存在条件下としたことを除いて実施例１と同様に得られたシート状のフィラー含有未架橋ゴムにより圧縮ゴム層を形成したＶリブドベルトを作製し、これを実施例３とした。
【００６２】
＜実施例４＞
逆ニーディングディスク及びシールリングの構成、並びにシリンダＣ７〜１０の設定温度の組合せにより、混練シリンダー内を温度２００℃及び圧力１５ＭＰａの超臨界二酸化炭素の存在条件下としたことを除いて実施例１と同様に得られたシート状のフィラー含有未架橋ゴムにより圧縮ゴム層を形成したＶリブドベルトを作製し、これを実施例４とした。
【００６３】
＜実施例５＞
逆ニーディングディスク及びシールリングの構成、並びにシリンダＣ７〜１０の設定温度の組合せにより、混練シリンダー内を温度１２０℃及び圧力３ＭＰａの超臨界窒素の存在条件下としたことを除いて実施例１と同様に得られたシート状のフィラー含有未架橋ゴムにより圧縮ゴム層を形成したＶリブドベルトを作製し、これを実施例５とした。
【００６４】
＜実施例６＞
逆ニーディングディスク及びシールリングの構成、並びにシリンダＣ７〜１０の設定温度の組合せにより、混練シリンダー内を温度１２０℃及び圧力９ＭＰａの超臨界窒素の存在条件下としたことを除いて実施例１と同様に得られたシート状のフィラー含有未架橋ゴムにより圧縮ゴム層を形成したＶリブドベルトを作製し、これを実施例６とした。
【００６５】
＜実施例７＞
逆ニーディングディスク及びシールリングの構成、並びにシリンダＣ７〜１０の設定温度の組合せにより、混練シリンダー内を温度１２０℃及び圧力１５ＭＰａの超臨界窒素の存在条件下としたことを除いて実施例１と同様に得られたシート状のフィラー含有未架橋ゴムにより圧縮ゴム層を形成したＶリブドベルトを作製し、これを実施例７とした。
【００６６】
＜実施例８＞
逆ニーディングディスク及びシールリングの構成、並びにシリンダＣ７〜１０の設定温度の組合せにより、混練シリンダー内を温度１６０℃及び圧力１５ＭＰａの超臨界窒素の存在条件下としたことを除いて実施例１と同様に得られたシート状のフィラー含有未架橋ゴムにより圧縮ゴム層を形成したＶリブドベルトを作製し、これを実施例８とした。
【００６７】
＜実施例９＞
逆ニーディングディスク及びシールリングの構成、並びにシリンダＣ７〜１０の設定温度の組合せにより、混練シリンダー内を温度２００℃及び圧力１５ＭＰａの超臨界窒素の存在条件下としたことを除いて実施例１と同様に得られたシート状のフィラー含有未架橋ゴムにより圧縮ゴム層を形成したＶリブドベルトを作製し、これを実施例９とした。
【００６８】
＜実施例１０＞
逆ニーディングディスク及びシールリングの構成、並びにシリンダＣ７〜１０の設定温度の組合せにより、混練シリンダー内を温度１２０℃及び圧力５ＭＰａの亜臨界二酸化炭素の存在条件下としたことを除いて実施例１と同様に得られたシート状のフィラー含有未架橋ゴムにより圧縮ゴム層を形成したＶリブドベルトを作製し、これを実施例１０とした。
【００６９】
＜比較例１＞
ガス供給管からのガス供給を行わず、混練シリンダー内を温度１２０℃及び圧力５ＭＰａの条件下としたことを除いて実施例１と同様に得られたシート状のフィラー含有未架橋ゴムにより圧縮ゴム層を形成したＶリブドベルトを作製し、これを比較例１とした。
【００７０】
＜比較例２＞
ガス供給管からのガス供給を行わず、混練シリンダー内を温度１２０℃及び圧力９ＭＰａの条件下としたことを除いて実施例１と同様に得られたシート状のフィラー含有未架橋ゴムにより圧縮ゴム層を形成したＶリブドベルトを作製し、これを比較例１とした。
【００７１】
（試験評価方法）
図２は、Ｖリブドベルトの耐摩耗性試験評価用のベルト走行試験機２０のプーリレイアウトを示す。このベルト耐久評価試験機２０は、左右に配されたプーリ径６０ｍｍの一対のリブプーリ（左側が駆動プーリ、右側が従動プーリ）２１，２２からなる。
【００７２】
実施例１〜１０並びに比較例１及び２のそれぞれのＶリブドベルトＢについて、ベルト質量（初期ベルト質量）を計測した後、Ｖリブ側が接触するように両リブプーリ２１，２２に巻き掛け、１１７７Ｎのデッドウェイトが負荷されるように駆動プーリである左側のリブプーリ２１を側方に引っ張ると共に、７Ｗの回転負荷を従動プーリである右側のリブプーリ２２にかけ、室温の下で左側の駆動プーリであるリブプーリ２１を３５００ｒｐｍの回転速度で２４時間回転させるベルト走行試験を実施した。そして、ベルト走行後のベルト質量（走行後ベルト質量）を測定し、次式に基づいて摩耗率を算出した。
【００７３】
【数１】
【００７４】
（試験評価結果）
表２は試験評価の結果を示す。
【００７５】
【表２】
【００７６】
【表３】
【００７７】
表２及び３によれば、超臨界流体又は亜臨界流体の存在下において未架橋ゴムとフィラーとを混練した実施例１〜１０の方が、亜臨界流体も超臨界流体も存在しない条件下で混練した比較例１及び２に比べて摩耗率が小さい、つまり、耐摩耗性が優れることが分かる。これは、亜臨界流体或いは超臨界流体の存在下での混練により、未架橋ゴムへのフィラーの分散性が高められるためではないかと推測される。
【００７８】
また、特に、亜臨界流体を用いた実施例１０よりも超臨界流体を用いた実施例１〜９の方がその効果が顕著であることが分かる。
【産業上の利用可能性】
【００７９】
本発明は、架橋ゴムで形成された他材接触部を有し該他材接触部が他材との接触により摩耗するゴム製品の製造方法について有用である。
【図面の簡単な説明】
【００８０】
【図１】Ｖリブドベルトの斜視図である。
【図２】耐摩耗性試験評価用のベルト走行試験機のプーリレイアウトを示す図である。
【符号の説明】
【００８１】
Ｂ Ｖリブドベルト（ゴム製品）
１３ Ｖリブ（プーリ接触部）
【特許請求の範囲】
【請求項１】
架橋ゴムで形成された他材接触部を有し該他材接触部が他材との接触により摩耗するゴム製品の製造方法であって、
超臨界流体又は亜臨界流体の存在下において、未架橋ゴムとフィラーとを混練してフィラー含有未架橋ゴムを調製するゴム調製工程と、
上記ゴム調製工程で調製したフィラー含有未架橋ゴムを、他材接触部に対応するように成形して架橋させる成形架橋工程と、
を備えたゴム製品の製造方法。
【請求項２】
請求項１に記載されたゴム製品の製造方法において、
上記ゴム調製工程で用いる超臨界流体又は亜臨界流体が、亜臨界二酸化炭素若しくは超臨界二酸化炭素、又は、亜臨界窒素若しくは超臨界窒素であるゴム製品の製造方法。
【請求項３】
請求項１に記載されたゴム製品の製造方法において、
上記ゴム調製工程で用いる未架橋ゴムがエチレン−α−オレフィン共重合体ゴムを含むゴム製品の製造方法。
【請求項４】
請求項１に記載されたゴム製品の製造方法において、
上記ゴム調製工程で用いるフィラーがカーボンブラックを含むゴム製品の製造方法。
【請求項５】
請求項１に記載されたゴム製品の製造方法において、
上記ゴム製品が、架橋ゴムで形成された他材接触部がプーリ接触部に相当する伝動ベルトであるゴム製品の製造方法。
【請求項６】
請求項１に記載されたゴム製品の製造方法において、
上記ゴム調製工程において、未架橋ゴム及びフィラーの供給並びにフィラー含有未架橋ゴムの排出を連続的に行う連続方式の混練装置を用いるゴム製品の製造方法。
【請求項７】
請求項６に記載されたゴム製品の製造方法において、
上記ゴム調製工程において、上記連続方式の混練装置内で、未架橋ゴムとフィラーとを超臨界流体又は亜臨界流体の存在下で混練した後、得られた混練物と架橋剤とをさらに混練してフィラー含有未架橋ゴムを調製するゴム製品の製造方法。
【請求項１】
架橋ゴムで形成された他材接触部を有し該他材接触部が他材との接触により摩耗するゴム製品の製造方法であって、
超臨界流体又は亜臨界流体の存在下において、未架橋ゴムとフィラーとを混練してフィラー含有未架橋ゴムを調製するゴム調製工程と、
上記ゴム調製工程で調製したフィラー含有未架橋ゴムを、他材接触部に対応するように成形して架橋させる成形架橋工程と、
を備えたゴム製品の製造方法。
【請求項２】
請求項１に記載されたゴム製品の製造方法において、
上記ゴム調製工程で用いる超臨界流体又は亜臨界流体が、亜臨界二酸化炭素若しくは超臨界二酸化炭素、又は、亜臨界窒素若しくは超臨界窒素であるゴム製品の製造方法。
【請求項３】
請求項１に記載されたゴム製品の製造方法において、
上記ゴム調製工程で用いる未架橋ゴムがエチレン−α−オレフィン共重合体ゴムを含むゴム製品の製造方法。
【請求項４】
請求項１に記載されたゴム製品の製造方法において、
上記ゴム調製工程で用いるフィラーがカーボンブラックを含むゴム製品の製造方法。
【請求項５】
請求項１に記載されたゴム製品の製造方法において、
上記ゴム製品が、架橋ゴムで形成された他材接触部がプーリ接触部に相当する伝動ベルトであるゴム製品の製造方法。
【請求項６】
請求項１に記載されたゴム製品の製造方法において、
上記ゴム調製工程において、未架橋ゴム及びフィラーの供給並びにフィラー含有未架橋ゴムの排出を連続的に行う連続方式の混練装置を用いるゴム製品の製造方法。
【請求項７】
請求項６に記載されたゴム製品の製造方法において、
上記ゴム調製工程において、上記連続方式の混練装置内で、未架橋ゴムとフィラーとを超臨界流体又は亜臨界流体の存在下で混練した後、得られた混練物と架橋剤とをさらに混練してフィラー含有未架橋ゴムを調製するゴム製品の製造方法。
【図１】
【図２】
【図２】
【公開番号】特開２００９−１７３８３９（Ｐ２００９−１７３８３９Ａ）
【公開日】平成２１年８月６日（２００９．８．６）
【国際特許分類】
【出願番号】特願２００８−１６６２７（Ｐ２００８−１６６２７）
【出願日】平成２０年１月２８日（２００８．１．２８）
【出願人】（０００００５０６１）バンドー化学株式会社 (429)
【Ｆターム（参考）】
【公開日】平成２１年８月６日（２００９．８．６）
【国際特許分類】
【出願日】平成２０年１月２８日（２００８．１．２８）
【出願人】（０００００５０６１）バンドー化学株式会社 (429)
【Ｆターム（参考）】
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