JP2004137391A - 耐ジメチルエーテル性ゴム組成物及びゴム部材 - Google Patents

Abstract

【課題】ＤＭＥ及びＬＰＧに対する耐性を有するゴム組成物及びゴム部材を提供する。
【解決手段】ジメチルエーテルのガスまたは液体と接触する部材を形成するためのニトリルゴム組成物であって、アクリロニトリルを３８重量％以上含有するニトリル系ゴムをベースゴムとする耐ジメチルエーテル性ゴム組成物、並びに前記耐ジメチルエーテル性ゴム組成物を架橋してなるゴム部材。
【選択図】　　　なし

Description

【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、ジメチルエーテル（以下、「ＤＭＥ」と略す）を製造・貯蔵・輸送・供給・使用する段階で、気体または液体のＤＭＥと接触する装置・機器に使用される部材を形成するのに適したゴム組成物、並びにＤＭＥをＬＰＧの代替燃料として使用する装置に使用され、ＤＭＥ用、更にはＬＰＧ用として共用可能なゴム部材に関する。
【０００２】
【従来の技術】
ゴムＯリングのように、合成ゴムを主材料とし、これに架橋剤・架橋助剤・充填材等のゴム薬品を配合して金型等によって加圧加熱成型したゴム系シール材は、適度の柔軟性を有し、接合面とのなじみが良く、シール性が優れているために、各種産業の装置・機器に幅広く使用されている。
【０００３】
このうち、ＬＰＧ業界においては、一次基地・二次基地・充填所等の供給設備や外航船、沿岸船、タンクローリ等の輸送設備において、配管の接続部分やバルブ等の機器にゴム系シール材、特にＬＰＧに対する耐薬品性の良いＮＢＲやふっ素ゴムが多く使われている（例えば、非特許文献１参照）。
【０００４】
ここで、ＬＰＧはプロパンとブタンを主成分とし、運搬・保管が容易なことから民生用のエネルギーとして、全国の総世帯の約５５％、２，５００万世帯で使用されており、運輸用としてもほぼすべてのタクシーで燃料として使用されている。また、産業用としても鉄鋼を始めとする工業用や電力用、石油化学原料など幅広く利用されており、国民生活ならびに産業経済においてなくてはならないエネルギーとなっている。
【０００５】
ところが、このＬＰＧは供給の約８割を輸入に依存し、かつ輸入の約８割を中東に依存している上に、近年、中国・インド等のアジア諸国において所得水準の上昇に伴い、分散型燃料としてのＬＰＧの需要が急増しつつあり、需給の逼迫による価格の高値安定が恒常化しつつあるという問題が発生している。
【０００６】
このような情勢を受けて、新たなエネルギー源を見つけようという動きが活発になっており、ＬＰＧ代替燃料としてＬＮＧやＧＴＬが注目されているが、ＬＮＧやＧＴＬは他の代替燃料、特にＤＭＥと比べて、プラントの建設費用が高いという問題がある。
【０００７】
その他の代替燃料の中で、ＤＭＥはＣＨ_３ＯＣＨ_３という化学構造を有し、通常は天然ガス・随伴ガス・石炭等をガス化して得られる合成ガス（ＣＯ_２、Ｈ_２）を原料としてＤＭＥ合成によって得られ、燃やした時に煤塵・ＳＯｘが発生せず、ＮＯｘも少ないというクリーンな特徴を有することから、発電用・ボイラー用・家庭用・自動車用等の燃料としての利用が検討されている。しかも、このＤＭＥは蒸気圧のような物理的性状がＬＰＧに似ていることから、ＬＰＧのインフラを活用することが可能と考えられており、近年ではＬＰＧの代替燃料としてＤＭＥを利用しようとする動きが高まってきている。
【非特許文献１】
「ＤＭＥ検討会」報告書、平成１３年８月８日発行、資源エネルギー庁　資源・燃料部　石油流通課、財団法人エルピーガス振興センター　日本ＬＰガス協会。ｐ．５〜ｐ．６
【０００８】
【発明が解決しようとする課題】
ところが、ＤＭＥは化学的にはエーテルに分類され、パラフィン系炭化水素であるプロパンやブタンからなるＬＰＧとは化学的性質がまったく異なり、プラスチックやゴムなどの有機化合物に対して、ガス透過性が高く、膨潤や溶解させやすいという特徴を有している。上記のように、ＬＰＧの貯蔵タンクや配管にはシール材としてＮＢＲやふっ素ゴムが使用されているが、これらのゴム材料はＤＭＥに対する耐性が低く、比較的容易に侵蝕される。
【０００９】
具体的には、本発明者らの実験によると、ＤＭＥとの接触によりＮＢＲやふっ素ゴムは著しく膨潤し、ＤＭＥの透過性がＬＰＧに比べて１０倍以上となってしまい、シール材としての機能を十分果たせない恐れがあることが判明した。
【００１０】
このように、ＤＭＥがＬＰＧの代替燃料として有力な候補として注目されているなかで、ＬＰＧのインフラをそのまま使用できるようにするためには、ＤＭＥに対する耐性（耐ＤＭＥ性）が高いゴム材料の開発が急務となっている。そこで、本発明は、ＤＭＥ及びＬＰＧに対する耐性を有するゴム組成物及びゴム部材を提供することを目的とする。
【００１１】
【課題を解決するための手段】
本発明者らは、上記のような課題を解決すべく検討を重ねたところ、ＮＢＲ系ゴムの中でアクリロニトリル含有量が高いものは耐ＤＭＥ性および耐ＬＰＧ性が良好であることを見出し、本発明を完成するに至った。
【００１２】
即ち、上記目的を達成するために、本発明の請求項１にかかる耐ＤＭＥ性ゴム組成物は、ジメチルエーテルのガスまたは液体と接触する部材を形成するためのニトリルゴム組成物であって、アクリロニトリルを３８重量％以上含有するニトリル系ゴムをベースゴムとすることを特徴とする。
【００１３】
また、請求項２にかかる耐ＤＭＥ性ゴム組成物は、上記ニトリル系ゴムがＮＢＲまたはＨＮＢＲであることを特徴とする。
【００１４】
さらに、請求項３にかかるゴム部材は、請求項１または２に記載の耐ＤＭＥ性ゴム組成物を成形してなることを特徴とする。
【００１５】
【発明の実施の形態】
以下、本発明に関して詳細に説明する。
【００１６】
本発明の耐ＤＭＥ性ゴム組成物の母材となるベースゴムは、アクリロニトリルの含有量が３８重量％以上のニトリル系ゴムである。また、ニトリル系ゴムとしては、ＮＢＲといわれるアクリロニトリルとブタジエンの共重合体、ＨＮＢＲといわれるＮＢＲに水素を添加させたものが好ましい。
【００１７】
一般に、ゴムの膨潤に関しては溶解パラメーター（Ｓｏｌｕｂｉｌｉｔｙ　Ｐａｒａｍｅｔｅｒ；ＳＰ値）によって説明され、ゴムと溶剤のＳＰ値が近いものほど良く溶け合うと言われており、ＮＲ（ＳＰ値＝７．９〜８．４）やＳＢＲ（ＳＰ値＝８．１〜８．６）がシクロヘキサン（ＳＰ値＝８．２）やトルエン（ＳＰ値＝８．９）等の無極性炭化水素系溶媒に溶けることについては説明できるが、ふっ素ゴム（ＳＰ値＝７．３）がガソリン（ＳＰ値＝７．０）　やヘキサン（ＳＰ値＝７．３）に溶けないことについては説明できず、ゴムの溶媒に対する溶解性はＳＰ値だけでは決められず、水素結合等の影響が複雑に絡み合ったものとして、実験によって確認していく以外に方法がないのが現状である。
【００１８】
この一例として、ＮＢＲ（ＳＰ値＝８．７〜１０．５）はふっ素ゴムとともにガソリン（ＳＰ値＝７．０）に耐える数少ないゴムの一つであるが、ＳＰ値がＮＢＲに近いシクロヘキサン（ＳＰ値＝８．２）よりもＤＭＥ（ＳＰ値＝７．３）に膨潤し易いことについてもＳＰ値だけでは説明できない。
【００１９】
そこで、本発明者らは膨大な種類のゴムについてＤＭＥ浸漬試験を実施して、ゴムの耐ＤＭＥ性について検討した結果、アクリロニトリルの含有量が３８重量％以上のニトリル系ゴムが、ＤＭＥによるゴムの膨潤量が十分使用可能と推定できる範囲内に収まり、ＤＭＥおよびＬＰＧ用のシール材用ゴム原料として使用できる可能性が高いことが判った。
【００２０】
そして、アクリロニトリルの含有量が３８重量％以上のニトリル系ゴムに架橋系薬剤、添加剤、充填材等を配合して本発明の耐ＤＭＥ性ゴム組成物が得られる。配合される添加剤は、この耐ＤＭＥ性ゴム組成物を用いて製造される製品に応じて適宜選択されるが、以下に代表例を示す。
【００２１】
架橋系薬剤は、従来よりニトリル系ゴムを架橋させるために使用している過酸化物系や硫黄系の架橋剤、架橋促進剤、架橋促進助剤、共架橋剤等を特に制限されることなく用いることができ、その添加量も架橋に必要な量が適宜選択される。
【００２２】
また、添加剤や充填材も従来よりニトリル系ゴム組成物の特性を向上させるために使用している老化防止剤、可塑剤、カーボンブラック、ホワイトカーボン等を特に制限されることなく用いることができる。これらの配合量は、目的とするゴム製品に要求される物性や特性に合わせて適宜選択される。
【００２３】
本発明の耐ＤＭＥ性ゴム組成物並びにゴム部材は、通常のゴム製品の製造方法と同様にして製造することができる。即ち、オープンロール、加圧ニーダー、バンバリーミキサー等による混練を行うことで耐ＤＭＥ性ゴム組成物が得られ、これを金型による熱プレス成形、押出成形、ブロー成型、トランスファー成型、射出成型等の方法によって所望の形状に成形することによりゴム部材が得られる。
【００２４】
成形条件も通常のニトリル系ゴムの成形条件と同様でかまわないが、１４０℃〜１９０℃で、３〜６０分間加熱加圧することが好ましい。１４０℃未満では硬化時間が長くなってしまうため工業的生産性に劣り、１９０℃を越えるとスコーチ発生や加硫戻りの危険性がある。より望ましくは１６０〜１８０℃である。
【００２５】
また、特にシール材とする場合には、そのシール性質を向上させるために、上記の一次架橋の後、１００〜１６０℃で１〜２４時間程度熱処理して二次架橋させても良い。二次架橋条件は、製品の形状を損なわないように可塑剤等の配合剤が揮発しない条件が望ましい。
【００２６】
【実施例】
以下、実施例と比較例により、本発明を具体的に説明するが、本発明は下記の実施例に限定されるものではない。
【００２７】
（実施例１〜３、比較例１〜４）
表１に示す配合にて各材料を混合容器に投入し、ロールにて混練してゴムコンパウンドとし、これを金型に充填し、実施例１〜３及び比較例１〜３については１６０℃で１５分間架橋成形してゴムシートを作製し、比較例４については１７０℃で１０分間架橋成形した後、２３０℃で２４時間加熱して２次架橋を行いゴムシートを作製した。
【００２８】
【表１】

【００２９】
そして、作製したゴムシートについて、ＪＩＳ　Ｋ６２５８に準ずる方法で引張強さ、ＤＭＥおよびＬＰＧ浸漬（２３±２℃×２Ｗｅｅｋ）後の引張強さ変化率、厚さ変化率を測定した。試験の結果を表２に示す。
【００３０】
【表２】

【００３１】
表２から判るように、本発明にかかる各実施例のゴムシートは、比較例のゴムシートに比べてＤＭＥ浸漬後の引張強さと厚さの変化率が格段に小さく、耐ＤＭＥ性に優れるとともに、耐ＬＰＧ性も良好であり、耐ＤＭＥ性と耐ＬＰＧ性とを兼ね備えている。
【００３２】
以上、本発明の耐ＤＭＥ性ゴム組成物及びゴム部材について、シール材を代表例として説明を行ってきたが、本発明はこれに限定されるわけではなく、例えばホースやガス栓等にも適用できることは言うまでもない。
【００３３】
【発明の効果】
以上述べたように、本発明によれば、ＤＭＥと接触する装置・機器に十分使用可能で、またＬＰＧ用の装置・機器にも従来と同様に使用できるゴム部材を提供することができる。

Claims (3)

1. ジメチルエーテルのガスまたは液体と接触する部材を形成するためのニトリルゴム組成物であって、アクリロニトリルを３８重量％以上含有するニトリル系ゴムをベースゴムとすることを特徴とする耐ジメチルエーテル性ゴム組成物。
2. 上記ニトリル系ゴムが、ＮＢＲまたはＨＮＢＲであることを特徴とする請求項１記載の耐ジメチルエーテル性ゴム組成物。
3. 請求項１または２に記載の耐ジメチルエーテル性ゴム組成物を成形してなることを特徴とするゴム部材。