JP2002080639A - 水素化ニトリルゴム組成物 - Google Patents

水素化ニトリルゴム組成物

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Abstract

(57)【要約】 【課題】 耐熱性、耐圧変形性、摩耗特性、熱伝導性な
どにすぐれ、摺動用あるいは高圧用などのシール材の成
形材料として有効に使用し得る水素化ニトリルゴム組成
物を提供する。 【解決手段】 アクリロニトリル結合量が38%以下、水
素添加率が90%以上、ヨウ素価(中心値)が28以下である
水素化ニトリルゴム100重量部当り、約120重量部以上の
合計量となるカーボンブラックおよび他の充填剤を配合
してなり、20℃における熱伝導率が0.4W/m・K以上であ
り、50%モジュラスが14MPa以上の架橋物を与える水素化
ニトリルゴム組成物。

Description

【発明の詳細な説明】
【0001】
【発明の属する技術分野】本発明は、水素化ニトリルゴ
ム組成物に関する。更に詳しくは、耐熱性、耐圧変形
性、摩耗特性、熱伝導率などにすぐれた架橋成形品を与
え得る水素化ニトリルゴム組成物に関する。
【0002】
【従来の技術】水素化ニトリルゴムは、そのすぐれた材
料物性や耐熱性の故に、アブソーバシールその他の各種
シール材の成形材料として従来から用いられているが、
昨今はさらなる長寿命化が求められている。
【0003】一般に、シール材の耐久寿命は、軸に接す
るリップ部分での劣化やへたりなどによることが多く、
その部分での劣化やへたりを抑制すれば耐久寿命を改善
することができる。その劣化やへたりの原因を考える
と、材料の耐熱性や耐摩耗性の不足、耐圧縮永久歪特性
の低下などが挙げられ、これらを改善することができれ
ば、耐久寿命を大幅に改善することが可能となる。
【0004】また、摺動用シール材においては、摺動時
の発熱も寿命に影響する。一般に、ゴム材料の熱伝導率
は低く、シール面の摺動発熱によって、リップ部分のみ
が劣化するような場合もある。さらに、油圧や水圧など
の液圧やガス圧が1〜20MPa程度かかる高圧用シール材用
途では、高圧下におけるシール材に対する耐圧変形性も
求められている。
【0005】
【発明が解決しようとする課題】本発明の目的は、耐熱
性、耐圧変形性、摩耗特性、熱伝導性などにすぐれ、摺
動用あるいは高圧用などのシール材の成形材料として有
効に使用し得る水素化ニトリルゴム組成物を提供するこ
とにある。
【0006】
【課題を解決するための手段】かかる本発明の目的は、
アクリロニトリル結合量が38%以下、水素添加率が90%以
上、ヨウ素価(中心値)が28以下である水素化ニトリルゴ
ム100重量部当り、約120重量部以上の合計量となるカー
ボンブラックおよび他の充填剤を配合してなり、20℃に
おける熱伝導率が0.4W/m・K以上であり、50%モジュラス
が14MPa以上の架橋物を与える水素化ニトリルゴム組成
物によって達成される。
【0007】
【発明の実施の形態】水素化ニトリルゴムとしては、ア
クリロニトリル(AN)結合量が38%以下、好ましくは17〜3
6%、水素添加率が90%以上、好ましくは91%以上、ヨウ素
価(中心値)が28以下、好ましくは4〜28のものが用いら
れる。
【0008】アクリルニトリル結合量が36%以下の水素
化ニトリルゴムに、本発明で規定されるような割合のカ
ーボンブラックと共に薄片状充填剤を添加した水素化ニ
トリルゴム組成物は特開平8-217919号公報に記載されて
いるが、そこでは低温特性を損うことなく、耐ガス透過
性にすぐれた架橋成形品を与えることを目的としてお
り、本発明とは発明の目的および構成を全く異にしてい
る。
【0009】本発明においては、アクリロニトリル結合
量を38%以上とすると、熱伝導性は良好であるが、耐熱
性および摩耗特性に劣り、特に摺動発熱の大きな架橋成
形品しか得られない。また、水素添加率が90%未満の水
素化ニトリルゴムが用いられた場合も同様であり、これ
に対応してヨウ素価(中心値)も28以下と限定される。
【0010】かかる性状を有する水素化ニトリルゴムに
は、それの100重量部当り約120重量部以上の合計量とな
るカーボンブラックおよび他の充填剤が配合されて用い
られる。添加される充填剤の合計量がこれよりも少ない
と、摩耗特性や熱伝導率の点で満足されなくなる。好ま
しいカーボンブラックと他の充填剤の組合せとしては、
カーボンブラック約30〜100重量部およびグラファイト
約10〜80重量部よりなるものあるいはカーボンブラック
約30〜100重量部、グラファイト約10〜60重量部および
カーボンファイバー約5〜60重量部よりなるものが挙げ
られる。カーボンブラックとしては、SRF、HAF等のカー
ボンブラックが用いられ、カーボンブラックのみを所定
量用いた場合には、耐熱性、摩耗特性および熱伝導率の
いずれの点でも、所望の改善が達成されない。グラファ
イトとしては、一般に市販されているものが用いられ、
それの添加は摩耗特性および熱伝導率の改善に特に有効
である。また、カーボンファイバーとしては、ピッチ
系、PAN系等のカーボンファイバーであって、繊維径が
約1〜20μm、繊維長が約0.03〜1mmのものが一般に用い
られ、グラファイトと併用した場合にはさらに摩耗特性
を改善させる。
【0011】これら以外の他の充填剤としては、例えば
シリカ、タルク、クレー、ポリテトラフルオロエチレン
粉末、活性炭酸カルシウム、けい酸カルシウム等が挙げ
られる。シリカを用いる場合には、補強性の改善のため
に、シランカップリング剤等を併用することが好まし
い。また、ポリテトラフルオロエチレン粉末を添加した
場合には、さらなる潤滑性の向上が期待される。
【0012】水素化ニトリルゴム100重量部当り約20〜1
50重量部のカーボンブラックまたは約20〜180重量部の
補強剤をそれぞれ添加した水素化ニトリルゴム組成物は
それぞれ公知であるが(特開平2-132135号公報、同9-132
675号公報)、前者においてはカーボンブラックと架橋性
基含有アクリルゴムとを併用することにより摩耗特性を
改善させているが、耐熱性および熱伝導性についての言
及はなく、また後者は耐フロン性の改良に向けられてい
る。
【0013】以上の各成分からなる水素化ニトリルゴム
組成物は、一般に有機過酸化物を用いて過酸化物架橋さ
れる。有機過酸化物としては、例えばジ第3ブチルパー
オキサイド、ジクミルパーオキサイド、第3ブチルクミ
ルパーオキサイド、1,1-ジ(第3ブチルパーオキシ)-3,3,
5-トリメチルシクロヘキサン、2,5-ジメチル-2,5-ジ(第
3ブチルパーオキシ)ヘキサン、2,5-ジメチル-2,5-ジ(第
3ブチルパーオキシ)ヘキシン-3、1,3-ジ(第3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、第3ブチルパーオキ
シベンゾエート、第3ブチルパーオキシイソプロピルカ
ーボネート、n-ブチル-4,4′-ジ(第3ブチルパーオキシ)
バレレート等が、水素化ニトリルゴム100重量部当り約1
〜10重量部、好ましくは約2〜8重量部の割合で用いられ
る。
【0014】有機過酸化物が用いられた場合には、多官
能性不飽和化合物が併用されることが好ましく、例えば
トリアリル(イソ)シアヌレート、トリメチロールプロパ
ントリ(メタ)アクリレート、トリアリルトリメリテート
等が用いられる。
【0015】組成物中にはさらに、ステアリン酸、パル
ミチン酸、パラフィンワックス等の加工助剤、酸化亜
鉛、酸化マグネシウム等の受酸剤、老化防止剤、可塑剤
などゴム工業で一般的に用いられている各種配合剤が適
宜添加されて用いられる。
【0016】組成物の調製は、インタミックス、ニー
ダ、バンバリーミキサ等の混練機あるいはオープンロー
ルなどを用いて混練することによって行われ、その架橋
は、射出成形機、圧縮成形機、加硫プレス等を用い、一
般に約160〜220℃で約3〜60分間程度加熱することによ
って行われ、更に必要に応じて約180℃以上で約1〜30時
間加熱する加熱処理も行われる。また、このような加熱
処理は、耐熱性や耐圧性のさらなる改善にも有効であ
る。
【0017】このようにして架橋される組成物は、20℃
における熱伝導率が0.4W/m・K以上、好ましくは0.5W/m
・K以上であり、また50%モジュラスが14MPa以上である
架橋物を与える。一般に、ゴム材料の熱伝導率は低い
が、熱伝導率が高くなれば摺動時の摺動面発熱を放熱し
易くなり、耐熱性の点で有利である。また、50%モジュ
ラスの高い値は、耐圧変形性の点で有利である。すなわ
ち、高圧下などでは圧力によってリップ形状などが変形
するが、この値が大きい程、変形度合いが小さくなる。
【0018】
【発明の効果】本発明に係る水素化ニトリルゴム組成物
は、耐熱性、耐圧変形性および摩耗特性にすぐれ、20℃
における熱伝導率も0.4W/m・K以上と良好な値を示すば
かりではなく、摺動時の発熱量をも大幅に低下させるこ
とができる架橋成形品を与えるので、摺動用あるいは高
圧用シール材の成形材料などとして有効に用いられる。
【0019】
【実施例】次に、実施例について本発明を説明する。
【0020】 実施例1 水素添加NBR(日本ゼオン製品ゼットポール2000;AN量36.2%、 100重量部 水添度99.5%、ヨウ素価4、ムーニー粘度85) SRFカーボンブラック 90 〃 グラファイト(日電カーボン製品AO) 30 〃 老化防止剤(ユニロイヤル社製品445) 2 〃 有機過酸化物(日本油脂製品パークミルD) 6 〃 以上の各成分を10インチロールで混練し、これを180℃
で3分間プレス架橋して、厚さ2mmのテストピースを成形
した。
【0021】このテストピースを用い、次の各項目の測
定を行った。 常態物性:JIS K-6251準拠 耐熱老化性:175℃、70時間の空気加熱老化試験後の伸
び変化率として測定 摩耗特性:相手材S45C製ピン、線速度1m/秒、荷重10N、
乾燥条件下で摺動時間20分間での摺動発熱量および摩耗
量を30×30cmの試験片について測定 熱伝導率:アグネ製熱伝導率測定装置ARC-TC-1を用い、
室温条件下(20℃)で測定
【0022】実施例2 実施例1において、グラファイト量を60重量部に変更し
た。
【0023】実施例3実施例1において、さらにカーボ
ンファイバー(大阪ガスケミカル製品ピッチ系 カーボンファイバー;繊維径10μm、繊維長0.06mm)30重
量部が追加して用いられた。
【0024】比較例1 実施例1において、グラファイトが用いられず、SRFカー
ボンブラック量が80重量部に変更された。
【0025】 実施例4 水素添加NBR(日本ゼオン製品ゼットポール2010;AN量36.2%、 100重量部 水添度96%、ヨウ素価11、ムーニー粘度85) SRFカーボンブラック 60 〃 シリカ(日本シリカ製品ニップシールER) 30 〃 グラファイト(日電カーボン製品AO) 30 〃 PTFE粉末(喜多村製品KTL-8N) 15 〃 シランカップリング剤(日本ユニカー製品A172) 1 〃 老化防止剤(ユニロイヤル社製品445) 2 〃 有機過酸化物(パークミルD) 6 〃 以上の各成分を用い、実施例1と同様にして、混練、架
橋および測定が行われた。
【0026】 実施例5 水素添加NBR(ゼットポール2010) 100重量部 SRFカーボンブラック 90 〃 グラファイト(日電カーボン製品AO) 60 〃 老化防止剤(ユニロイヤル社製品445) 2 〃 有機過酸化物(パークミルD) 6 〃 以上の各成分を用い、実施例1と同様にして、混練およ
びプレス架橋した後180℃で10時間のオーブン架橋(二次
架橋)を行ない、このテストピースについて同様の測定
を行った。
【0027】比較例2 実施例2において、水素添加NBRとして日本ゼオン製品ゼ
ットポール2030(AN量36.2%、水添度83〜85%、ヨウ素価5
6、ムーニー粘度57.5)が同量用いられた。
【0028】比較例3 実施例2において、水素添加NBRとして日本ゼオン製品ゼ
ットポール1020(AN量44.2%、水添度91%、ヨウ素価24、
ムーニー粘度78)が同量用いられた。
【0029】以上の各実施例および比較例で得られた結
果は、次の表に示される。 表 測定項目 実-1 実-2 実-3 比-1 実-4 実-5 比-2 比-3 常態物性 引張強さ (MPa) 31.6 30.5 22.5 33.0 27.5 26.0 28.2 29.8 50%モジュラス (MPa) 14.2 16.4 17.1 13.1 15.2 18.6 15.5 18.3 伸び (%) 160 125 95 178 130 72 131 108 耐熱老化性 伸び変化率 (%) -22 -18 -12 -32 -16 -9 -40 -27 摩耗特性 摺動発熱 (△T) 84 82 78 118 86 78 108 110 摩耗量 (cm3) 0.03 0.02 0.01 0.11 0.03 0.01 0.04 0.05 熱伝導率 室温条件下 (W/m・K) 0.52 0.58 0.58 0.36 0.42 0.60 0.58 0.59
【0030】以上の結果から、次のようなことがいえ
る。 (1)各実施例のものは、いずれも良好な耐熱性、耐圧変
形性、摩耗特性および熱伝導率を示しており、二次架橋
したものはさらに良好な特性を示している。 (2)カーボンブラックのみが80phr用いられた比較例1
は、これらの各特性に劣っている。 (3)水添度が90%未満の水素化NBRが用いられた比較例2
は、耐熱性および摩耗特性に劣っている。 (4)CN量が38%以上の水素化NBRが用いられた比較例3も、
やはり耐熱性および摩耗特性に劣っている。
フロントページの続き (51)Int.Cl.7 識別記号 FI テーマコート゛(参考) C09K 3/10 C09K 3/10 Q N (72)発明者 徳光 英之 茨城県つくば市和台25番地 エヌオーケー 株式会社内 (72)発明者 葛巻 義宏 茨城県つくば市和台25番地 エヌオーケー 株式会社内 Fターム(参考) 4F071 AA10 AB03 AC08 AD01 AE02 AF15 AF44 AH17 AH19 BA01 BB03 BB05 BC03 4H017 AA03 AA20 AA29 AA31 AB01 AC01 AC09 AC16 4J002 AC111 DA018 DA027 DA036 EK039 EK049 FA048 GJ02

Claims (7)

    【特許請求の範囲】
  1. 【請求項1】 アクリロニトリル結合量が38%以下、水
    素添加率が90%以上、ヨウ素価(中心値)が28以下である
    水素化ニトリルゴム100重量部当り約120重量部以上の合
    計量となるカーボンブラックおよび他の充填剤を配合し
    てなり、20℃における熱伝導率が0.4W/m・K以上であ
    り、50%モジュラスが14MPa以上の架橋物を与える水素化
    ニトリルゴム組成物。
  2. 【請求項2】 カーボンブラック約30〜100重量部およ
    びグラファイト約10〜80重量部よりなる充填剤が用いら
    れた請求項1記載の水素化ニトリルゴム組成物。
  3. 【請求項3】 カーボンブラック約30〜100重量部、グ
    ラファイト約10〜60重量部およびカーボンファイバー約
    5〜60重量部よりなる充填剤が用いられた請求項1記載
    の水素化ニトリルゴム組成物。
  4. 【請求項4】 架橋剤として有機過酸化物が配合された
    請求項1記載の水素化ニトリルゴム組成物。
  5. 【請求項5】 シール材の成形材料として用いられる請
    求項1記載の水素化ニトリルゴム組成物。
  6. 【請求項6】 請求項1記載の水素化ニトリルゴム組成
    物を架橋して得られた架橋成形品。
  7. 【請求項7】 約180℃以上の温度で加熱処理された請
    求項6記載の架橋成形品。
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