JP2004175877A

JP2004175877A - ゴム組成物およびそれを用いたシール

Info

Publication number: JP2004175877A
Application number: JP2002342289A
Authority: JP
Inventors: Masaki Kawahigashi; 正記川東; Yasufumi Fukushima; 康文福島
Original assignee: Mitsubishi Cable Industries Ltd
Current assignee: Mitsubishi Cable Industries Ltd
Priority date: 2002-11-26
Filing date: 2002-11-26
Publication date: 2004-06-24

Abstract

【課題】優れた耐摩耗性、圧縮永久歪みおよび耐ブリスタ性を兼ね備えたシール、およびそのためのゴム組成物を提供する。
【解決手段】ヨウ素価が１５ｇ／１００ｇ以下の水素化ニトリルゴムと、ＳＲＦカーボンブラック、ＦＥＦカーボンブラックおよびＨＡＦカーボンブラックのうちから選ばれる少なくとも１種のカーボンブラックと、脂肪族二塩基酸エステルとを含有するゴム組成物、およびそれを成形したゴム成形物であるシール。
【選択図】なし

Description

【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、シールおよびそのためのゴム組成物に関する。
【０００２】
【従来の技術】
エアコンディショナ機などの冷却装置や空調装置の冷凍機用コンプレッサなどにおいて、冷媒漏れ防止用の密封体として多くのシールが使用されている。シールは、基本的には、硬さ、伸びなど良好なシール性を呈するための機械的特性を有し、かつ圧縮永久歪みが小さいというような数々の特性を備えることが要求される。また、冷媒（近年、二酸化炭素が多く用いられてきている）に接触しても発泡や割れが生じにくい特性（耐ブリスタ性）を有することが要求される。さらに、上記冷媒漏れ防止用の中でも、相手部材と摺動するように使用されるシールには、耐摩耗性に優れることも要求される。
かかるシールの形成材料としては、従来より水素化ニトリルゴムにカーボンブラックを配合したものが多く用いられてきた（たとえば、特許文献１を参照。）が、耐摩耗性、圧縮永久歪みおよび耐ブリスタ性を全て兼ね備えたシールは未だなく、その開発が望まれている。
【０００３】
【特許文献１】
特開２００２−２２０１６号公報
【０００４】
【発明が解決しようとする課題】
本発明は、上記課題を解決するためになされたものであって、その目的とするところは、優れた耐摩耗性、圧縮永久歪みおよび耐ブリスタ性を兼ね備えたシール、およびそのためのゴム組成物を提供することである。
【０００５】
【課題を解決するための手段】
本発明者らは、上記課題を解決するため鋭意研究を行った結果、本発明を完成するに至った。即ち、本発明は以下のとおりである。
（１）ヨウ素価が１５ｇ／１００ｇ以下の水素化ニトリルゴムと、ＳＲＦカーボンブラック、ＦＥＦカーボンブラックおよびＨＡＦカーボンブラックのうちから選ばれる少なくとも１種のカーボンブラックと、脂肪族二塩基酸エステルとを含有するゴム組成物。
（２）上記水素化ニトリルゴム１００重量部に対し、上記カーボンブラックを５０重量部〜１５０重量部、上記脂肪族二塩基酸エステルを２重量部〜２０重量部含有するものである上記（１）に記載のゴム組成物。
（３）上記（１）または（２）に記載のゴム組成物を成形したものである、シール。
（４）以下の（ａ）〜（ｃ）を兼ね備えるシール。
（ａ）一定引張式摩耗試験において摩耗量が０．１ｍｍ以下の耐摩耗性を有すること、
（ｂ）ＪＩＳＫ６２６２の規定に準拠して測定される圧縮永久歪みが２０％以下であること、
（ｃ）ＡＳ５６８−２１４に準じて測定される亀裂数が０であるような耐ブリスタ性を有すること。
【０００６】
【発明の実施の形態】
本発明のゴム組成物は、特定の水素化ニトリルゴムと、特定のカーボンブラックと、脂肪族二塩基酸エステルとを含有してなるものである。
【０００７】
本発明に使用される水素化ニトリルゴム（以下、「ＨＮＢＲ」と呼ぶことがある。）としては、ニトリル−共役ジエン共重合ゴムの共役ジエン単位部分を水素化したもの、ニトリル−共役ジエン−エチレン性不飽和モノマー三元共重合ゴムの共役ジエン単位部分を水素化したもの、ニトリル−エチレン性不飽和モノマー系共重合ゴムなどが挙げられるが、これらに限定されるものではない。
【０００８】
このようなＨＮＢＲの具体例として、ブタジエン−アクリロニトリル共重合ゴム、イソプレン−ブタジエン−アクリロニトリル共重合ゴム、イソプレン−アクリロニトリル共重合ゴム、ブタジエン−メチルアクリレート−アクリロニトリル共重合ゴムなどを水素化したもの、ブチルアクリレート−エトキシエチルアクリレート−ビニルクロロアセテート−アクリロニトリル共重合ゴム、ブチルアクリレート−エトキシエチルアクリレート−ビニルノルボルネン−アクリロニトリル共重合ゴムなどが例示されるが、これらに限定されるものではない
【０００９】
本発明のゴム組成物におけるＨＮＢＲは、ヨウ素価が１５ｇ／１００ｇ以下（好ましくは１０ｇ／１００ｇ以下、より好ましくは５ｇ／１００ｇ以下）である。ヨウ素価が１５ｇ／１００ｇを越えるＨＮＢＲを用いると、耐摩耗性、圧縮永久歪みおよび耐ブリスタ性のいずれもが劣るゴム成形物が得られてしまうためである（後述の比較例３を参照。）。
上記ヨウ素価は、公知の測定方法によって測定することができ、本発明でいうヨウ素価は、中心値を示す。
【００１０】
このようなＨＮＢＲは、従来公知の手法によって適宜製造することができ、また市販のもの、例えば、ゼットポール２０００（日本ゼオン社製）、ゼットポール２０１０（日本ゼオン社製）などを用いてもよい。
【００１１】
本発明のゴム組成物においては、カーボンブラックとしてＳＲＦカーボンブラック、ＦＥＦカーボンブラックおよびＨＡＦカーボンブラックのうちから選ばれる少なくとも１種を用いる。上記中から選ばれるカーボンブラックを含有していないと、得られたゴム成形物において耐摩耗性、圧縮永久歪みおよび耐ブリスタ性のいずれにも劣ったものとなってしまう（比較例１を参照。）。
【００１２】
本発明のゴム組成物において、上記カーボンブラックの含有量（上述した中から選ばれる二種以上のカーボンブラックを含有する場合には、その合計量）に特に制限はないが、ＨＮＢＲ１００重量部に対し５０重量部〜１５０重量部であるのが好ましく、５０重量部〜１００重量部であるのがより好ましい。カーボンブラックの配合量がＨＮＢＲ１００重量部に対し５０重量部未満であると、得られたゴム成形物が柔らかすぎて、充分なシール機能を発揮し得ない虞があるためであり、また、カーボンブラックの配合量がＨＮＢＲ１００重量部に対し１５０重量部を超えると、圧縮永久歪みが低下する虞があるためである。
【００１３】
本発明のゴム組成物における脂肪族二塩基酸エステルは、下記一般式（１）
【００１４】
【化１】

【００１５】
（式（１）中、Ｒ_１、Ｒ_２は、互いに異なっていてもよいアルキル基、Ｒ_３はアルキレン基を示す。）
で表されるものであれば、特に制限なく使用することができる。
【００１６】
式（１）におけるＲ_１、Ｒ_２のアルキル基は、直鎖状でも分岐鎖状のいずれでもよく、その炭素数にも特に制限はないが、炭素数１〜１０であるのが好ましい。かかるアルキル基としては、たとえば、メチル基、エチル基、ｎ−プロピル基、イソプロピル基、ｎ−ブチル基、イソブチル基、ｔ−ブチル基、ｎ−ペンチル基、イソペンチル基、ｎ−ヘキシル基及びイソヘキシル基、２−エチルヘキシル基などが例示される。
【００１７】
また式（１）におけるＲ_３のアルキレン基は、その炭素数にも特に制限はないが、炭素数１〜１０であるのが好ましい。かかるアルキレン基としては、たとえば、メチレン基、エチレン基、トリメチレン基、テトラメチレン基、ペンタメチレン基、ヘキサメチレン基、ヘプタメチレン基などが例示される。
【００１８】
このような脂肪族二塩基酸エステルとして、具体的には、ビス（２−エチルヘキシル）セバケート（ＤＯＳ）、ビス（２−エチルヘキシル）アジベート（ＤＯＡ）、ビス（２−エチルヘキシル）アゼレート（ＤＯＺ）、ジメチルアジペート（ＤＭＡ）、ジブチルアジペート（ＤＢＡ）、ジイソブチルアジペート（ＤＩＢＡ）、ジイソデシルアジペート（ＤＩＤＡ）、ジメチルセバケート（ＤＭＳ）、ジブチルセバケート（ＤＢＳ）などから選ばれる少なくとも一種が挙げられ、中でも、耐ブリスタ性の観点からＤＯＳ、ＤＯＡまたはＤＯＺを用いるのが好ましい。
かかる脂肪族二塩基酸エステルは、ゴム組成物用の可塑剤として従来公知のものであるが、本発明においては、上記特定のＨＮＢＲおよび特定のカーボンブラックに加え、脂肪族二塩基酸エステルを必須の成分として含有することで、後述する優れた耐摩耗性、圧縮永久歪み、および耐ブリスタ性を同時に兼ね備えるゴム成形物を得ることが可能となる。すなわち、該脂肪族二塩基酸エステルに換えて従来公知の可塑剤を含有する以外は本発明と同様のゴム組成物を成形したとしても、上記耐摩耗性、圧縮永久歪み、および耐ブリスタ性のいずれにも劣るゴム成形物となってしまう（たとえば、比較例２を参照。）。
【００１９】
また本発明のゴム組成物における脂肪族二塩基酸エステルの含有量に特に制限はないが、ＨＮＢＲ１００重量部に対して２重量部〜２０重量部含有されるのが好ましく、１０重量部〜１５重量部含有されるのがより好ましい。脂肪族二塩基酸エステルの配合量がＨＮＢＲ１００重量部に対して２重量部未満であると、得られたゴム成形物の加工性が悪くなる傾向にあるためであり、また、ＨＮＢＲ１００重量部に対して２０重量部を越えると、圧縮永久歪みが低下してしまう虞があるためである。
【００２０】
本発明のシールは、上述のように配合されたゴム組成物を成形して得られたゴム成形物として製造される。該ゴム成形物は、上記ゴム組成物を従来公知のインタミックス、ニーダー、バンバリーミキサーなどの混練機あるいはオープンロールなどを用いて混練した後、射出成形機、圧縮成形機、押出成形機などを用いて所望の形状に成形して得ることができる。ゴムの加硫は、例えば１６５℃で１０分間の一次加硫を行った後、１６５℃で１時間の二次加硫を行うというような条件が好ましい。
【００２１】
上述した本発明のゴム組成物を成形してなるゴム成形物は、優れた耐摩耗性、圧縮永久歪み、および耐ブリスタ性を兼ね備える。ここで「耐摩耗性に優れる」とは、後述する一定引張式摩耗試験において摩耗量が０．１ｍｍ以下であることをいう。また、「圧縮永久歪みに優れる」とは、ＪＩＳＫ６２６２の規定に準拠して測定した圧縮永久歪みが２０％以下であることを指す。さらに、「耐ブリスタ性に優れる」とは、ＡＳ５６８−２１４に準じ、Ｏリング状に形成したゴム成形物をＣＯ_２、７０ｋｇｆ／ｃｍ^２中に１日×２５℃放置後、直ちに１５０℃×１時間放置した後、測定される亀裂数が０であることを指す。
【００２２】
上記のような本発明のゴム組成物を成形してなるゴム成形物は、その優れた耐摩耗性および圧縮永久歪みから、相手部材と摺動するように使用されるシールとして用いるのが特に好適である。このようにシールすべき相手部材が例えば回転軸のような可動部材であり、これとゴム成形物が摺動するように使用されても、摩耗して厚みが薄くなってしまう部分がゴム成形物に生じにくく、良好なシール性を長寿命で実現できる。
さらに、本発明で得られるゴム成形物は、上述した如き優れた耐ブリスタ性を有するため、二酸化炭素を密封するためのシールとして好適に使用することができる。かかる使用例の一つとして、例えば、冷媒として二酸化炭素を用いる冷凍機（エアコンディショナ機を含む）用のコンプレッサにおける、該冷媒漏れ防止用の密封体としての使用が挙げられる。
【００２３】
本発明のシールは、その形状に特に限定はなく、Ｏリング、Ｄリング、パッキン、リップシール（軸シール）などその目的に応じて適宜選ばれる。またゴム成形物の大きさも特に限定はなく、目的に応じ適宜選ばれる。
【００２４】
また、本発明のゴム組成物には、従来公知の加硫剤、滑剤、老化防止剤などが添加されていてもよい。これらの添加剤は、必要に応じて、本発明の目的を損なわない範囲で適宜添加すればよい。
【００２５】
加硫剤としては、例えば、従来公知のｏ−メチルベンゾイルパーオキサイド、ビス（３，５，５−トリメチルヘキサノイル）パーオキサイド、ラウロイルパーオキサイド、ベンゾイルパーオキサイド、ｔ−ブチルパーオキシピバレート、ｔ−ブチルパーオキシ−２−エチルヘキサノエート、ｔ−ブチルパーオキシイソブチレート、ジクミルパーオキサイド、１，３−ビス（ｔ−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（ｔ−ブチルパーオキシ）−ヘキシン−３、２，５−ジメチル−２，５−ジ（ｔ−ブチルパーオキシ）ヘキサン、ジｔ−ブチルパーオキサイドなどから選ばれる少なくとも１種を特に制限なく用いることができる。加硫剤を配合する場合には、圧縮永久歪み、引張強さ、伸びとのバランスをとるために、ＨＮＢＲ１００重量部に対して１重量部〜１０重量部程度配合するのが好ましい。
【００２６】
【実施例】
以下に実施例を示し、本発明を具体的に説明するが、本発明は下記の実施例に制限されるものではない。
実施例１
ヨウ素価（中心値）が４ｇ／１００ｇのＨＮＢＲ（ゼットポール２０００、日本ゼオン社製）１００重量部あたりＦＥＦカーボンブラック（シーストＧ−ＳＯ、東海カーボン社製）を１００重量部、ＤＯＳ（田岡化学工業製）を１０重量部添加したゴム組成物を、１６５℃で１０分間のプレス成形（一次加硫）後、１６５℃で１時間の二次加硫という条件で加硫・成形して、ゴム成形物を作製した。
【００２７】
実施例２
ヨウ素価（中心値）が４ｇ／１００ｇのＨＮＢＲ（ゼットポール２０００、日本ゼオン社製）１００重量部あたりＳＲＦカーボンブラック（シーストＧ−ＳＯ、東海カーボン社製）を１２０重量部、ＤＯＳ（田岡化学工業製）を１５重量部添加したゴム組成物を、１６５℃で１０分間のプレス成形（一次加硫）後、１６５℃で１時間の二次加硫という条件で加硫・成形して、ゴム成形物を作製した。
【００２８】
実施例３
ヨウ素価（中心値）が４ｇ／１００ｇのＨＮＢＲ（ゼットポール２０００、日本ゼオン社製）１００重量部あたりＨＡＦカーボンブラック（ダイヤブラックＨＸ、三菱化学社製）を８０重量部、ＤＯＳ（田岡化学工業製）を２０重量部添加したゴム組成物を、１６５℃で１０分間のプレス成形（一次加硫）後、１６５℃で１時間の二次加硫という条件で加硫・成形して、ゴム成形物を作製した。
【００２９】
実施例４
ヨウ素価（中心値）が１１ｇ／１００ｇのＨＮＢＲ（ゼットポール２０１０、日本ゼオン社製）１００重量部あたりＦＥＦカーボンブラック（シーストＧ−ＳＯ、東海カーボン社製）を１００重量部、ＤＯＳ（田岡化学工業製）を１５重量部添加したゴム組成物を、１６５℃で１０分間のプレス成形（一次加硫）後、１６５℃で１時間の二次加硫という条件で加硫・成形して、ゴム成形物を作製した。
【００３０】
比較例１
ヨウ素価（中心値）が４ｇ／１００ｇの水素化ニトリルゴム（ゼットポール２０００、日本ゼオン社製）１００重量部あたりＭＴカーボンブラック（ＴｈｅｒｍａｘＦｌｏｆｏｒｍＮ−９９０、Ｃｏｎｃａｒｂ製）を１８０重量部、ＤＯＳ（田岡化学工業製）を１０重量部添加したゴム組成物を、１６５℃で１０分間のプレス成形（一次加硫）後、１６５℃で１時間の二次加硫という条件で加硫・成形して、ゴム成形物を作製した。
【００３１】
比較例２
ヨウ素価（中心値）が４ｇ／１００ｇの水素化ニトリルゴム（ゼットポール２０００、日本ゼオン社製）１００重量部あたりＦＥＦカーボンブラック（シーストＧ−ＳＯ、東海カーボン社製）を１００重量部、エーテル／エステル系オイルＴＰ−７５９（チオコール製）を２５重量部添加したゴム組成物を、１６５℃で１０分間のプレス成形（一次加硫）後、１６５℃で１時間の二次加硫という条件で加硫・成形して、ゴム成形物を作製した。
【００３２】
比較例３
ヨウ素価（中心値）が１８ｇ／１００ｇのＨＮＢＲ（ゼットポール２０１１、日本ゼオン社製）を使用したこと以外は、実施例１と同様にして、ゴム成形物を作製した。
【００３３】
〔評価試験〕
上記で得られた実施例１〜４および比較例１〜３で作製したゴム成形物について、以下の（１）〜（３）の評価試験を行った。
（１）耐摩耗性試験
図１に模式的に示すような装置を用いて、下記の条件で一定引張方式摩耗試験を行い、摩耗量を測定した。
・試料：円柱状（直径＝６．３ｍｍ、高さ＝８ｍｍ）
・相手金属板材料：ＳＳ４００
・相手金属板表面粗さ：３．２Ｓ
・往復動方向：相手金属板の仕上げ方向と直角に往復動
・駆動速度：６０ｃｐｍ
・ストローク：１０ｍｍ
・荷重：０．７８４ＭＰａ
・作動回数：１０万サイクル
・潤滑の有無：無
・温度：常温（２５℃）
摩耗量＝［（Ｗ１−Ｗ２）／Ｓ］／Ａ×１０^３
〔Ｗ１：試験前の試料重量（ｇ）、Ｗ２：試験後の試料重量（ｇ）、Ｓ：試料の比重、Ａ：試料の底面積（ｍｍ^２）〕
の式にて、各摩耗量（ｍｍ）を算出し、摩耗量０．１ｍｍ以下のものを合格（○）とし、０．１ｍｍを越えたものを不合格（×）と評価した。
【００３４】
（２）圧縮永久歪み
ＪＩＳＫ６２６２に規定される測定方法によって、１５０℃の環境で２５％の圧縮率にて７０時間圧縮し、各シールについて圧縮永久歪みを測定し、２０％以下であったものを合格（○）とし、２０％を越えたものを不合格（×）と評価した。
【００３５】
（３）耐ブリスタ性
ＡＳ５６８−２１４に準じ、ＯリングをＣＯ_２、７０ｋｇｆ／ｃｍ^２中に１日×２５℃放置後、直ちに１５０℃×１時間放置した後、亀裂数を測定した。亀裂数が０個であったものを合格（○）とし、亀裂数が１個以上であったものを不合格（×）と評価した。
結果を表１に示す。
【００３６】
【表１】

【００３７】
【発明の効果】
以上の説明で明らかなように、本発明によれば、優れた耐摩耗性、圧縮永久歪みおよび耐ブリスタ性を兼ね備えたシール、およびそのためのゴム組成物を提供することができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】耐摩耗性試験に用いる装置を簡略化して示す図である。

Claims

ヨウ素価が１５ｇ／１００ｇ以下の水素化ニトリルゴムと、ＳＲＦカーボンブラック、ＦＥＦカーボンブラックおよびＨＡＦカーボンブラックのうちから選ばれる少なくとも１種のカーボンブラックと、脂肪族二塩基酸エステルとを含有するゴム組成物。
上記水素化ニトリルゴム１００重量部に対し、上記カーボンブラックを５０重量部〜１５０重量部、上記脂肪族二塩基酸エステルを２重量部〜２０重量部含有するものである請求項１に記載のゴム組成物。
請求項１または２に記載のゴム組成物を成形したものである、シール。
以下の（ａ）〜（ｃ）を兼ね備えるシール。
（ａ）一定引張式摩耗試験において摩耗量が０．１ｍｍ以下の耐摩耗性を有すること、
（ｂ）ＪＩＳＫ６２６２の規定に準拠して測定される圧縮永久歪みが２０％以下であること、
（ｃ）ＡＳ５６８−２１４に準じて測定される亀裂数が０であるような耐ブリスタ性を有すること。