JP2000017250A - 水膨潤する止水用ゴム組成物 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【課題】吸水して膨張する止水用ゴム組成物は、吸水し
て最大に膨張した後に成分中の吸水性樹脂の一部ゴム組
成物から溶出してしまい、徐々に体積収縮する傾向があ
る。このような体積収縮をすることなく膨張速度の早い
水膨潤性の止水用ゴム組成物を提供する。 【解決手段】未加硫ゴムに吸水して膨潤する吸水性樹脂
と有機過酸化物とヒンダートフェノー化合物で代表され
る求電子試薬とを混入して、加硫工程で当該吸水性樹脂
とゴムの分子同士を化学結合させた止水用ゴム組成物と
する。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本件発明は、例えば土木、建
築、配管等に使用される止水材、シーリング材であっ
て、吸水して膨潤する止水用ゴム組成物に関する。特に
好ましくは、上水道の配管の継手に使用できる止水材に
関する。

【０００２】

【従来の技術】特開昭６３−２８９０１３，特開昭５７
−１４７５７０等には吸水性樹脂をゴム等に混練してお
き、このゴム組成物が水と接触すると、吸水し膨潤して
止水効果を発揮する技術を開示している。さらに特開平
６−３４０８６９はこのような止水用ゴム組成物の吸水
速度および膨張速度を改善する技術を開示している。

【０００３】

【発明が解決しようとする課題】従来の止水用ゴム組成
物は、前記特開平６−３４０８６９で指摘しているよう
に、吸水速度が遅く膨潤するまで時間を要してしまい、
止水効果が完全とはいえなかった。

【０００４】この吸水速度を改善するために、特開平６
−３４０８６９ではポリアクリロニトリル、アクリル酸
重合体、変性セルロース、マレイン酸などの吸水性樹脂
を練り込んだゴム組成物に短繊維状の吸水性樹脂である
ポリビニルアルコールを添加している。

【０００５】しかし、一般に吸水性樹脂は水に溶解しや
すく、水に接触する際にはゴム組成物からの溶出と、吸
水による膨潤とが併行して進行する。通常、止水ゴム組
成物は図１に示すように、水に接触した後まず膨張し、
その後徐々に吸水性樹脂の溶出による体積収縮が始ま
り、一定の体積収縮に達するとこの収縮は止まる。この
場合、体積収縮は吸水速度の早い樹脂ほど顕著にあらわ
れる。

【０００６】この止水ゴム組成物を上水道の止水目的に
使用する場合、前述の吸水性樹脂の溶出により飲料水に
有機物が混入するので水道用ゴムとしては不適であっ
た。

【０００７】

【課題を解決するための手段】前記課題を解決するため
に、本発明は吸水して膨潤する吸水性樹脂と加硫剤と１
種以上の求電子試薬とを混入して、当該吸水性樹脂とゴ
ムの分子同士を化学結合させた水膨潤性の止水用ゴム組
成物である。さらに本発明の構成物質のうち、前記加硫
剤が有機過酸化物、前記吸水性樹脂がポリビニルアルコ
ール、当該求電子試薬がヒンダートフェノール化合物か
ら選ばれる水膨潤性の止水用ゴム組成物である。

【０００８】本発明に用いるゴム成分としては、天然ゴ
ム（ＮＲ）、スチレンブタジエンゴム（ＳＢＲ）、アク
リロニトリルゴム（ＮＢＲ）、クロロプレンゴム（Ｃ
Ｒ）、ポリイソプレンゴム（ＩＲ）、ポリブタジエンゴ
ム（ＢＲ）、エチレンプロピレンゴム（ＥＰＲ）、エチ
レンプロピレン三次元重合体ゴム（ＥＰＤＭ）、クロロ
スルホン化ポリエチレンゴム（ＣＭＳ）、エチレン酢酸
ビニル共重合体ゴム等を適宜用いる。特にエチレンプロ
ピレン三次元重合体ゴム（ＥＰＤＭ）が、耐候性や耐水
性の耐久の観点から、本発明には好ましい。

【０００９】本発明の求電子試薬としては、求電子性を
保有しゴムに対し相溶性がありゴムの特性を害さないも
のであれば本質的にはいずれでもよい。好ましい求電子
試薬の例として、ヒンダートフェノール類やグリニャー
ル試薬等を挙げることができる。具体的には、ペンタエ
リスリチル−テトラキス[３−（３，５−ジブチル−４
−ヒドキシフェニル）プロピオネート]、２，２−チオ
−ジエチレンビス［３−（３，５−ジブチル−４−ヒド
ロキシフェニル）プロピオネート］、２，２−チオビス
（４−メチル−６−ブチルフェノール）、Ｎ，Ｎ’−ビ
ス［３−（３，５−ジブチルー４−ヒドロキシフェニ
ル）プロピオニル］ヒドラジン等のヒンダートフェノー
ル化合物類を挙げることができる。

【００１０】さらにグリンニャール試薬の具体例として
は、イソプロピル塩化マグネシウム、イソオクチルヨウ
化マグネシウム等を挙げることができる。添加量として
は、未加硫ゴム組成物１００部に対し、０．０５〜２０
重量部、好ましくは０．１〜５重量部である。

【００１１】本発明に用いる吸水性樹脂として、ポリビ
ニルアルコールを挙げることができる。ここでポリビニ
ルアルコールとは、ポリ酢酸ビニルの完全ケン化物また
は部分ケン化物であるポリビニルアルコールだけでな
く、次のような変性体も含むものとする。ポリビニルア
ルコールの側鎖にカルボキシル基を導入した変性ポリビ
ニルアルコール、あるいはこの変性ポリビニルアルコー
ルをアミン、アンモニアで処理したポリビニルアルコー
ル変性重合体、あるいはこれらのポリビニルアルコール
の変性体を加熱して架橋構造としたポリビニルアルコー
ル変性重合体、あるいはアクリル酸−ビニルアルコール
共重合体などを挙げることができる。

【００１２】その他の吸水性樹脂としては、末端にイソ
シアネート基を有する吸水性ポリウレタン系ポリマー、
デンプンとアクリル酸をグラフト重合したデンプン系吸
水性重合体、吸水性ポリアクリロニトリル、吸水性ポリ
エチレンオキサイド、吸水性イソブチレン−無水マレイ
ン酸共重合体などを挙げることができる。

【００１３】本発明では吸水性樹脂はポリビニルアルコ
ールだけもよいが、前述の吸水性樹脂のいずれかとポリ
ビニルアルコールと組み合わせた混合系の方が好まし
い。この吸水性樹脂の組み合わせの選定は、使用するゴ
ムとの相溶性、ゴム組成物の耐久性との相関性、あるい
は膨潤する体積膨張の度合い等を考慮して決める。

【００１４】吸水性樹脂の添加量は、ゴム１００重量部
に対して吸水性樹脂が２０〜３００重量部の範囲が好ま
しい。吸水性樹脂が２０重量部未満では吸水性が十分と
いえず止水効果を期待できないことが多いからである。
逆に、３００重量部を越えると基材であるゴム成分が少
なすぎて強靱性やゴム弾性が消失し、止水材としての本
来の機能を発揮しなくなるおそれが生じるからである。
前述のポリビニルアルコールと他の吸水性樹脂を組合わ
せる場合のポリビニルアルコールの添加量としては２０
〜１００重量部が好ましい。

【００１５】本発明に用いる有機過酸化物の例として
は、ケトンパーオキサイド、パーオキシケタール、ハイ
ドロパーオキサイド、ジアルキルパーオキサイド、ジア
シルパーオキサイド、パーオキシジカーボネート、パー
オキシジステル等を挙げることができる。具体的は、ア
セチルシクロヘキシルスルホニルパーオキサイド、イソ
ブチルパーオキサイド、ジイソプロピルパーオキシジカ
ーボネート、アセチルパーキサイド、コハク酸パーオキ
サイド、ブチルパーオキシイソブチレート、ブチルパー
オキシラウリレート、ブチルパークミルパーオキサイ
ド、クメンハイドロパーオキサイド、ブチルヒドロパー
オキサイド等を挙げることができる。添加量としては、
未加硫ゴム１００重量部に対して０．５〜５重量部であ
る。有機過酸化物で加硫する場合には、加硫促進剤とし
てアクリレートモノマーを添加することが好ましい。

【００１６】また、本発明では有機過酸化物に代えて、
硫黄華、コロイド硫黄などの硫黄、塩化硫黄、アルキル
・フェノール・ジスルフィド、モルホリン・ジスルフィ
ドなどのイオウ化合物、セレニウム、テルリウム、酸化
マグネシウム、一酸化鉛、亜鉛華、その他の公知の加硫
剤を使用してもよい。

【００１７】本発明では、前述の加硫剤、求電子試薬、
および吸水性樹脂を、ロール、バンバリーミキサー等に
よって未加硫ゴムに混練する。このときに、通常のゴム
成分に添加される公知の他の加硫剤、加硫助剤、加工助
剤、補強剤、軟化剤、増量剤、老化防止剤、着色剤また
は紫外線吸収剤を添加した未加硫ゴムを得る。この未加
硫ゴムを加熱加圧で加硫すると、加硫剤、求電子試薬に
よりゴム分子同士が架橋すると同時に、吸水性樹脂もゴ
ム分子と化学結合してゴム分子内に固定される。本発明
における加硫条件は、未加硫ゴムおよび添加剤等の混合
系および成形の形状、大きさによって、加熱加圧の加硫
条件は適宜に選択される。例えば、１ＭＰａ（１００ｋ
ｇｆ／ｃｍ^２ ）で１０分間、１５０℃以上の一般的な
加硫でも十分である。

【００１８】

【作用】前述の吸水性樹脂とゴム分子との化学結合は、
吸水性樹脂の親水基の活性水素が求電子試薬により電子
を取られて生成するヒドリドイオンによるイオン重合、
または過酸化物から生成するラジカルによる連鎖反応で
のラジカル重合で、吸水性樹脂の分子がゴム分子と架橋
して加硫ゴムの構成成分して固定される。

【００１９】この反応において、吸水性樹脂のうちポリ
ビニルアルコールがゴム分子と容易に反応して架橋しや
すいので好ましい。しかし、ポリビニルアルコール単独
では吸水による膨張速度や膨張倍率を調整することが困
難なので、本発明ではポリビニルアルコールと他の公知
の吸水性樹脂を混合した吸水性樹脂系を使用することが
最も好ましい。

【００２０】

【発明の実施の形態】本発明の実施例及び比較例の配合
組成を表１に示す。表の組成において、求電子試薬のう
ち、２，２−チオ−ジエチレンビス［３−（３，５−ジ
−ｔ−ブチル−４−ヒドロキシフェニル）プロピネー
ト］を求電子試薬１とし、Ｎ，Ｎ’−ビス［３−（３，
５−ジ−ｔ−ブチル−４−ヒドロキシフェニル）プロピ
オニル］ヒドラジンを求電子試薬２として使用した。

【００２１】吸水性樹脂のポリビニルアルコールとして
商品名：ＰＶＡ−２０５Ｓ（株式会社クラレ製）を使用
し、その他の公知の吸水性樹脂のうち、商品名：アクア
コーク（住友精化株式会社）を吸水性樹脂Ａとし、商品
名アクアリックＣＳ（株式会社日本触媒）を吸水性樹脂
Ｂとして使用した。

【００２２】

【表１】

【００２３】実施例１〜３，比較例１、２の止水用ゴム
組成物の評価結果を表２示す。ここで、表２中の「ΔＶ
_ＭＴ」は体積膨張が最大値に到達するまでの時間、「Δ
Ｖ_Ｍ 」は最大の体積膨張率の％、「ΔＶ_Ｃ 」は溶出に
より収縮しほぼ一定の体積になった状態の体積膨張率の
％を表示する。溶出試験１は、ＪＩＳ Ｋ ６３５３の
水道用ゴムの溶出試験における合否、溶出試験２は、厚
生省告示第８５号のゴム製の器具または容器包装の溶出
試験の合否の結果を示す。

【００２４】

【表２】

【００２５】

【発明の効果】本発明の水膨潤性の止水用ゴム組成物
は、従来の吸水性樹脂をゴムに混練した水膨潤性ゴムに
比べて、図１に示すように体積膨張が飽和した後の吸水
性樹脂の流出による体積収縮は全く起こらず、かつ吸水
速度および膨張速度の早いという特徴を有するする。

【００２６】さらに、前述のとおり吸水性樹脂の溶出を
防止するので、上水道用の止水材として本発明の止水用
ゴム組成物を使用しても上水に有機物等の不純物が混入
するおそれがなく、かつ膨張による止水効果が優れるの
で水道用ゴム材料として最適である。

【００２７】

【図面の簡単な説明】

【図１】 経時による水膨張の変化

【符号の説明】

１：本発明の止水用ゴム組成物の膨張変化 ２：従来の水膨潤性ゴム組成物の膨張変化

Claims (4)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 吸水して膨潤する吸水性樹脂と加硫剤と
   １種以上の求電子試薬とを混入して、当該吸水性樹脂と
   ゴムの分子同士を化学結合させたことを特徴とする水膨
   潤性の止水用ゴム組成物。
2. 【請求項２】 前記加硫剤が有機過酸化物であることを
   特徴とする水膨潤性の止水用ゴム組成物。
3. 【請求項３】 前記吸水性樹脂が、ポリビニルアルコー
   ルであることを特徴とする請求項１記載の止水用ゴム組
   成物。
4. 【請求項４】 前記求電子試薬が、ヒンダートフェノー
   ル系化合物であることを特徴とする水膨潤性の止水用ゴ
   ム組成物。