JP2004143312A

JP2004143312A - ゴム組成物

Info

Publication number: JP2004143312A
Application number: JP2002310855A
Authority: JP
Inventors: Hiroshi Fukuchi; 福地　浩; Yasumasa Enoki; 榎　祥匡
Original assignee: Arai Seisakusho Co Ltd
Current assignee: Arai Seisakusho Co Ltd
Priority date: 2002-10-25
Filing date: 2002-10-25
Publication date: 2004-05-20
Anticipated expiration: 2022-10-25
Also published as: US20050038166A1; JP3676338B2

Abstract

【課題】耐熱性、耐圧縮永久歪み性などに優れた物性を示すゴム組成物を提供すること。
【解決手段】エチレンプロピレンゴム、アクリロニトリルブタジエンゴム、水素化アクリロニトリルブタジエンゴム等に亜鉛化合物を含有させず、水酸化マグネシウムを含有させ、さらに通常のゴム添加剤であるステアリン酸、酸化防止剤、老化防止剤、カーボンブラック、パラフィン系オイル、架橋剤を周知の方法で混練りし架橋を行うことにより、耐熱性、耐圧縮永久ひずみに優れたゴム硬化体を得る。
【選択図】　　　なし

Description

【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、ラジエータ液へ浸漬させた状態における使用に対して優れた物性を示すゴム組成物に関し、特に、自動車関連部品であるところのパッキン、Ｏリング、ホースなどに適するゴム組成物に関する。
【０００２】
【従来の技術】
一般に、ゴム組成物中には、耐熱性を付与する目的で、亜鉛華に代表される亜鉛化合物が配合されている。
【０００３】
しかし、亜鉛化合物を含むゴム組成物は、内燃機関の冷却に利用されるラジエータ液に浸漬させた場合に亜鉛がラジエータ液中に抽出してしまい、ラジエータ液を変色させるとともに、沈殿物（スラリー）となって機械系統に不具合を発生させるという問題点が指摘されている。
【０００４】
この問題点を解決するゴム組成物として、例えば、特開２００１−２４７７３１号公報に示すように、亜鉛化合物の代わりに酸化マグネシウムを配合することで、前記問題点を解決するとともに、ゴム組成物に耐熱性を付与するゴム組成物が提案されている。
【０００５】
【特許文献１】
特開２００１−２４７７３１号公報
【０００６】
【発明が解決しようとする課題】
しかし、前記酸化マグネシウムを前記亜鉛化合物の代用として含有させたゴム組成物の物性は、耐圧縮永久歪み性が劣るという別の問題点を有するものであることが本発明者の鋭意研究の結果、明らかになった。
【０００７】
本発明は前記した点に鑑みなされたもので、耐熱性、耐圧縮永久歪み性などに優れた物性を示すゴム組成物を提供することを目的とするものである。
【０００８】
【課題を解決するための手段】
前記目的を達成するため本発明に係るゴム組成物は、亜鉛化合物を含有せず、水酸化マグネシウムを含有してなることを特徴とするものである。
【０００９】
本発明によれば、亜鉛化合物を含有しないので、このゴム組成物をラジエータ液中に浸漬させた場合であってもラジエータ液中に沈殿物が発生しない。また、水酸化マグネシウムを含有させることで、ゴム組成物に耐熱性を付与するとともに、耐圧縮永久歪み性においても優れた物性を示すゴム組成物となる。
【００１０】
【発明の実施の形態】
本発明のゴム組成物は、例えば、エチレンプロピレンゴム（ＥＰＤＭ）、アクリロニトリルブタジエンゴム（ＮＢＲ）、水素化アクリロニトリルブタジエンゴム（ＨＮＢＲ）などのゴム組成物中に、亜鉛化合物を含有させず、水酸化マグネシウムを含有させることを要旨とする。
【００１１】
以下、本発明を表１に示した実施例および比較例を用いて説明する。
【００１２】
【表１】

【００１３】
表１には７つの実施例と３つの比較例について、それぞれ、ゴム組成物の配合、常態物性の評価、圧縮永久歪み試験結果、ラジエータ液浸漬試験結果および空気加熱老化試験結果を示している。
【００１４】
ここで、前記評価および試験について、簡単に説明する。
【００１５】
前述の常態物性は、ＪＩＳ　Ｋ　６２５３に準拠して硬さを評価し、ＪＩＳ　Ｋ　６２５１に準拠して引張強さおよび伸びを評価した。
【００１６】
それぞれの試験についてさらに説明すれば、前記硬さの試験においては、バネを介して試験片表面に押し付けられた押針の押し込み深さから硬さを求めるデュロメータを用いた。なお、表１において、Ｈ_Ｓはデュロメータ硬さ（タイプＡ）を示す。
【００１７】
前記引張強さの試験においては、ダンベル状試験片を引張試験装置を用いて５００±５０ｍｍ／ｍｉｎの規定速度で破断するまで引張り、その破断させる際に要した最大の引張力を測定し、引張強さを算出した。なお、表１において、Ｔ_Ｂは引張強さを示す。
【００１８】
前記伸びの試験においては、前述の引張強さの試験の際、その破断時における最大の伸び率を測定した。なお、表１において、Ｅ_Ｂは伸びを示す。
【００１９】
また、前記圧縮永久歪み試験はＪＩＳ　Ｋ　６２６２に準拠し、実施例１乃至実施例５、比較例１および比較例２においては、１３５℃のラジエータ液に浸漬させて７０時間保持した後における歪み率を評価している。また、実施例６においては、１２０℃のラジエータ液に浸漬させて７０時間保持した後における歪み率を評価し、実施例７においては、１５０℃のラジエータ液に浸漬させて７０時間保持した後における歪み率を評価している。いずれの例においても、前記ラジエータ液は、不凍液（ホンダ純正ＬＬＣ：本田技研工業株式会社製商品名）と蒸留水とを１：１（ｖｏｌ％）に調製したものを用いた。
【００２０】
前記ラジエータ液浸漬試験は、前述と同様に希釈されて調製されたラジエータ液７５ｃｃと、試験片２５ｇとを２５０ｃｃ沈降管に入れ、この沈降管を１２０℃のオイルバス中に７０時間保持した。その後、沈降管から試験片を取り出し、ラジエータ液を残留させた前記沈降管を常温で２４時間放置し、ラジエータ液中の沈殿物の発生状況およびラジエータ液の変色を目視観察した。
【００２１】
前記空気加熱老化試験は、試験片を恒温槽内において１３５℃で７０時間保持して老化させた後の前記試験片について、硬さ変化を算出した。表１の硬さ変化は、デュロメータ硬さ（タイプＡ）の結果を示した。
【００２２】
実施例１：
ゴム原料としてのエチレンプロピレンゴム（エスプレン３０１Ａ：住友化学工業株式会社製商品名）の１００重量部に対して、水酸化マグネシウム（キスマ５Ａ：協和化学工業株式会社製商品名）を１重量部、ステアリン酸（椿印ステアリン酸：日本油脂株式会社製商品名）を０．５重量部、酸化防止剤（Ｎａｕｇａｒｄ　４４５：Ｕｎｉｒｏｙａｌ　Ｃｈｅｍｉｃａｌ社製商品名）を１重量部、老化防止剤（アンテージＭＢ：川口化学工業株式会社製商品名）を２重量部、ＦＥＦカーボン（旭６０：旭カーボン株式会社製商品名　）を７０重量部、パラフィン系オイル（ダイアナプロセスオイルＰＷ−３８０：出光興産株式会社製商品名）を１５重量部、共架橋剤（ＴＡＩＣ：日本化成株式会社製商品名）を２重量部および架橋剤（ペロキシモンＦ−４０：日本油脂株式会社製商品名）を４重量部の割合で計量し（合計１９５．５重量部）、これらを周知の方法で添加・混練してゴム組成物を得た。
【００２３】
この実施例１のゴム組成物の性能試験として、前述した常態物性の評価と、圧縮永久歪み試験、ラジエータ液浸漬試験および空気加熱老化試験の３種の試験を行った。
【００２４】
その結果、実施例１のゴム組成物の常態物性は硬さ７０、引張強さ１２．７ＭＰａ、伸び率３１０％であり、圧縮永久歪み率は１７％、空気加熱老化試験の硬さ変化は＋４であった。また、ラジエータ液浸漬試験においては沈殿物は発生せず、ラジエータ液の変色もなかった。
【００２５】
実施例２：
実施例１のゴム組成物の水酸化マグネシウムの含有量を５重量部に変更してゴム組成物を得た。
【００２６】
この実施例２のゴム組成物の性能試験として、前述した常態物性の評価と、圧縮永久歪み試験、ラジエータ液浸漬試験および空気加熱老化試験の３種の試験を行った結果、実施例２のゴム組成物の常態物性は硬さ７０、引張強さ１２．８ＭＰａ、伸び率３００％であり、圧縮永久歪み率は１７％、空気加熱老化試験の硬さ変化は＋４であった。また、ラジエータ液浸漬試験においては沈殿物は発生せず、ラジエータ液の変色もなかった。
【００２７】
実施例３：
実施例１のゴム組成物の水酸化マグネシウムの含有量を１５重量部に変更してゴム組成物を得た。
【００２８】
この実施例３のゴム組成物の性能試験として、前述した常態物性の評価と、圧縮永久歪み試験、ラジエータ液浸漬試験および空気加熱老化試験の３種の試験を行った結果、実施例３のゴム組成物の常態物性は硬さ７１、引張強さ１３．３ＭＰａ、伸び率２８０％であり、圧縮永久歪み率は１８％、空気加熱老化試験の硬さ変化は＋４であった。また、ラジエータ液浸漬試験においては沈殿物は発生せず、ラジエータ液の変色もなかった。
【００２９】
実施例４：
実施例１のゴム組成物の水酸化マグネシウムの含有量を２５重量部に変更してゴム組成物を得た。
【００３０】
この実施例４のゴム組成物の性能試験として、前述した常態物性の評価と、圧縮永久歪み試験、ラジエータ液浸漬試験および空気加熱老化試験の３種の試験を行った結果、実施例４のゴム組成物の常態物性は硬さ７２、引張強さ１２．８ＭＰａ、伸び率２７０％であり、圧縮永久歪み率は１９％、空気加熱老化試験の硬さ変化は＋４であった。また、ラジエータ液浸漬試験においては沈殿物は発生せず、ラジエータ液の変色もなかった。
【００３１】
実施例５：
実施例１のゴム組成物の水酸化マグネシウムの含有量を５０重量部に変更してゴム組成物を得た。
【００３２】
この実施例５のゴム組成物の性能試験として、前述した常態物性の評価と、圧縮永久歪み試験、ラジエータ液浸漬試験および空気加熱老化試験の３種の試験を行った結果、実施例５のゴム組成物の常態物性は硬さ７５、引張強さ１１．０ＭＰａ、伸び率１８０％であり、圧縮永久歪み率は２３％、空気加熱老化試験の硬さ変化は＋６であった。また、ラジエータ液浸漬試験においては沈殿物は発生せず、ラジエータ液の変色もなかった。
【００３３】
実施例６：
ゴム原料としてのアクリロニトリルブタジエンゴム（ニポールＤＮ４０７：日本ゼオン株式会社製商品名）の１００重量部に対して、水酸化マグネシウム（キスマ５Ａ：協和化学工業株式会社製商品名）を１５重量部、ステアリン酸（椿印ステアリン酸：日本油脂株式会社製商品名）を０．５重量部、酸化防止剤（Ｎａｕｇａｒｄ　４４５：Ｕｎｉｒｏｙａｌ　Ｃｈｅｍｉｃａｌ社製商品名）を１重量部、老化防止剤（アンテージＭＢ：川口化学工業株式会社製商品名）を２重量部、ＦＥＦカーボン（旭６０：旭カーボン株式会社製商品名　）を５０重量部、可塑剤（ＴＣＰ：大八化学工業株式会社製商品名）を１５重量部、共架橋剤（ＴＡＩＣ：日本化成株式会社製商品名）を２重量部および架橋剤（ペロキシモンＦ−４０：日本油脂株式会社製商品名）を２重量部の割合で計量し（合計１８７．５重量部）、これらを周知の方法で添加・混練してゴム組成物を得た。
【００３４】
この実施例６のゴム組成物の性能試験として、前述した常態物性の評価と、圧縮永久歪み試験、ラジエータ液浸漬試験および空気加熱老化試験の３種の試験を行った。
【００３５】
その結果、実施例６のゴム組成物の常態物性は硬さ７２、引張強さ１５．０ＭＰａ、伸び率２６０％であり、圧縮永久歪み率は１７％、空気加熱老化試験の硬さ変化は＋８であった。また、ラジエータ液浸漬試験においては沈殿物は発生せず、ラジエータ液の変色もなかった。
【００３６】
実施例７：
ゴム原料としての水素化アクリロニトリルブタジエンゴム（ゼットポール２０２０Ｌ：日本ゼオン株式会社製商品名）の１００重量部に対して、水酸化マグネシウム（キスマ５Ａ：協和化学工業株式会社製商品名）を１５重量部、ステアリン酸（椿印ステアリン酸：日本油脂株式会社製商品名）を０．５重量部、酸化防止剤（Ｎａｕｇａｒｄ　４４５：Ｕｎｉｒｏｙａｌ　Ｃｈｅｍｉｃａｌ社製商品名）を１重量部、老化防止剤（アンテージＭＢ：川口化学工業株式会社製商品名）を２重量部、ＦＥＦカーボン（旭６０：旭カーボン株式会社製商品名　）を５０重量部、可塑剤（ＴＣＰ：大八化学工業株式会社製商品名）を１８重量部、共架橋剤（ＴＡＩＣ：日本化成株式会社製商品名）を２重量部および架橋剤（ペロキシモンＦ−４０：日本油脂株式会社製商品名）を５重量部の割合で計量し（合計１９３．５重量部）、これらを周知の方法で添加・混練してゴム組成物を得た。
【００３７】
この実施例７のゴム組成物の性能試験として、前述した常態物性の評価と、圧縮永久歪み試験、ラジエータ液浸漬試験および空気加熱老化試験の３種の試験を行った。
【００３８】
その結果、実施例７のゴム組成物の常態物性は硬さ７２、引張強さ１８．０ＭＰａ、伸び率３００％であり、圧縮永久歪み率は１７％、空気加熱老化試験の硬さ変化は＋４であった。また、ラジエータ液浸漬試験においては沈殿物は発生せず、ラジエータ液の変色もなかった。
【００３９】
比較例１：
この比較例は、ゴム材料に亜鉛化合物としての亜鉛華を添加した、従来のゴム組成物についての評価および実験結果を求めるためのものである。
【００４０】
ゴム原料としてのエチレンプロピレンゴム（エスプレン３０１Ａ：住友化学工業株式会社製商品名）の１００重量部に対して、亜鉛華（亜鉛華１号：堺化学工業株式会社製商品名）を５重量部、ステアリン酸（椿印ステアリン酸：日本油脂株式会社製商品名）を０．５重量部、酸化防止剤（Ｎａｕｇａｒｄ　４４５：Ｕｎｉｒｏｙａｌ　Ｃｈｅｍｉｃａｌ社製商品名）を１重量部、老化防止剤（アンテージＭＢ：川口化学工業株式会社製商品名）を２重量部、ＦＥＦカーボン（旭６０：旭カーボン株式会社製商品名　）を７０重量部、パラフィン系オイル（ダイアナプロセスオイルＰＷ−３８０：出光興産株式会社製商品名）を１５重量部、共架橋剤（ＴＡＩＣ：日本化成株式会社製商品名）を２重量部および架橋剤（ペロキシモンＦ−４０：日本油脂株式会社製商品名）を４重量部の割合で計量し（合計１９９．５重量部）、これらを周知の方法で添加・混練し、ゴム組成物を得た。
【００４１】
この比較例１のゴム組成物の性能試験として、前述した常態物性の評価と、圧縮永久歪み試験、ラジエータ液浸漬試験および空気加熱老化試験の３種の試験を行った。
【００４２】
その結果、比較例１のゴム組成物の常態物性は硬さ７０、引張強さ１２．２ＭＰａ、伸び率２３０％であり、圧縮永久歪み率は１５％、空気加熱老化試験の硬さ変化は＋２であった。また、ラジエータ液浸漬試験においては沈殿物が発生し、ラジエータ液の変色もみられた。
【００４３】
比較例２：
この比較例は、ゴム材料に亜鉛化合物を添加せずに酸化マグネシウムを添加した、前述の関連先行技術に係るゴム組成物についての評価および実験結果を求めるためのものである。
【００４４】
ゴム原料としてのエチレンプロピレンゴム（エスプレン３０１Ａ：住友化学工業株式会社製商品名）の１００重量部に対して、酸化マグネシウム（キョーワマグ１５０：協和化学工業株式会社製商品名）を１５重量部、ステアリン酸（椿印ステアリン酸：日本油脂株式会社製商品名）を０．５重量部、酸化防止剤（　Ｎａｕｇａｒｄ　４４５：Ｕｎｉｒｏｙａｌ　Ｃｈｅｍｉｃａｌ社製商品名）を１重量部、老化防止剤（アンテージＭＢ：川口化学工業株式会社製商品名）を２重量部、ＦＥＦカーボン（旭６０：旭カーボン株式会社製商品名　）を７０重量部、パラフィン系オイル（ダイアナプロセスオイルＰＷ−３８０：出光興産株式会社製商品名）を１５重量部、共架橋剤（ＴＡＩＣ：日本化成株式会社製商品名）を２重量部および架橋剤（ペロキシモンＦ−４０：日本油脂株式会社製商品名）を４重量部の割合で計量し（合計２０９．５重量部）、これらを周知の方法で添加・混練し、ゴム組成物を得た。
【００４５】
この比較例２のゴム組成物の性能試験として、前述した常態物性の評価と、圧縮永久歪み試験、ラジエータ液浸漬試験および空気加熱老化試験の３種の試験を行った。
【００４６】
その結果、比較例２のゴム組成物の常態物性は硬さ７３、引張強さ１１．６ＭＰａ、伸び率２１０％であり、圧縮永久歪み率は３４％、空気加熱老化試験の硬さ変化は＋４であった。また、ラジエータ液浸漬試験においては沈殿物は発生せず、ラジエータ液の変色もなかった。
【００４７】
比較例３：
この比較例は、前述した実施例において水酸化マグネシウムを添加しない場合のゴム組成物についての評価および実験結果を求めるためのものである。
【００４８】
ゴム原料としてのエチレンプロピレンゴム（エスプレン３０１Ａ：住友化学工業株式会社製商品名）の１００重量部に対して、ステアリン酸（椿印ステアリン酸：日本油脂株式会社製商品名）を０．５重量部、酸化防止剤（　Ｎａｕｇａｒｄ　４４５：Ｕｎｉｒｏｙａｌ　Ｃｈｅｍｉｃａｌ社製商品名）を１重量部、老化防止剤（アンテージＭＢ：川口化学工業株式会社製商品名）を２重量部、ＦＥＦカーボン（旭６０：旭カーボン株式会社製商品名　）を７０重量部、パラフィン系オイル（ダイアナプロセスオイルＰＷ−３８０：出光興産株式会社製商品名）を１５重量部、共架橋剤（ＴＡＩＣ：日本化成株式会社製商品名）を２重量部および架橋剤（ペロキシモンＦ−４０：日本油脂株式会社製商品名）を４重量部の割合で計量し（合計１９４．５重量部）、これらを周知の方法で添加・混練し、ゴム組成物を得た。
【００４９】
この比較例３のゴム組成物の性能試験として、前述した常態物性の評価と、圧縮永久歪み試験、ラジエータ液浸漬試験および空気加熱老化試験の３種の試験を行った。
【００５０】
その結果、比較例３のゴム組成物の常態物性は硬さ７０、引張強さ１２．０ＭＰａ、伸び率３００％であり、圧縮永久歪み率は１７％、空気加熱老化試験の硬さ変化は＋７であった。また、ラジエータ液浸漬試験においては沈殿物は発生せず、ラジエータ液の変色もなかった。
【００５１】
これらの実施例および比較例の物性評価と試験結果に示すように、本発明の全実施例においては、いずれもラジエータ液中に沈殿物を発生させることがなく、ラジエータ液を変色させることもなかった。よって、前記沈殿物によって機械系統に不具合が発生することはない。
【００５２】
さらに、本発明の全実施例においては、比較例２との比較で明らかなように、圧縮永久歪み試験において良好な数値を示しており、さらに、ゴム組成物中に亜鉛化合物を添加した従来品（比較例１参照）にほぼ近い耐熱性を有するものとなっている。
【００５３】
なお、実施例６の空気加熱老化試験において硬さ変化が＋８と、他の実施例よりも大きい理由は、ゴム原料がアクリロニトリルブタジエンゴム（ＮＢＲ）であることにより、ゴム原料自体の耐熱性の影響によるものである。
【００５４】
このように、ラジエータ液中における圧縮永久歪み試験において、比較例２のゴム組成物よりも、本発明の全実施例のゴム組成物が優れた圧縮永久歪み率を示した理由としては、ゴム組成物中に添加した水酸化マグネシウムは酸化マグネシウムよりも水に対して難溶であるためであると考える。
【００５５】
また、これらの実施例および比較例の物性評価と試験結果から、本発明におけるゴム原料中の水酸化マグネシウムの具体的な含有量は、ゴム原料を１００重量部とした場合の１〜５０重量部の範囲内とするとよいことが判明した。前記水酸化マグネシウムの含有量を１重量部より少なくすると、空気加熱老化における硬さ変化が大きくなって耐熱性が劣り（比較例３参照）、逆に、水酸化マグネシウムの含有量を５０重量部より多くすると、圧縮永久歪み性が劣る傾向があるためである。
【００５６】
なお、水酸化マグネシウムの含有量を３０重量部以上とすると、圧縮永久歪み試験の結果に見られるように、ゴム組成物の圧縮永久歪み性が若干劣る傾向がある。よって、前記ゴム組成物中の水酸化マグネシウムの含有量は、好ましくは、ゴム原料を１００重量部とした場合の５〜３０重量部の範囲内である。
【００５７】
なお、本発明のゴム組成物は前記実施例のものに限定されるものではなく、必要に応じて種々変更することが可能である。例えば、ゴム原料は前述のエチレンプロピレンゴム（ＥＰＤＭ）、アクリロニトリルブタジエンゴム（ＮＢＲ）、水素化アクリロニトリルブタジエンゴム（ＨＮＢＲ）に限らない。
【００５８】
【発明の効果】
以上述べたように、本発明に係るゴム組成物は、特に、ラジエータ液へ浸漬させた状態における使用に対し、耐熱性、耐圧縮永久歪み性などに優れた物性を示すものとなり、自動車関連部品であるところのパッキン、Ｏリング、ホースなどのゴム製品の成形材料として好適なものとなる等の効果を奏する。

Claims

亜鉛化合物を含有せず、水酸化マグネシウムを含有してなることを特徴とするゴム組成物。