JP2005008894A - 空気圧機器用シール部材成形用材料およびそれを用いた空気圧機器用シール部材 - Google Patents

Abstract

【課題】タービン油やドレンと接触した後の体積変化や物性の変化が少ない（即ち、耐タービン油性、耐ドレン性に優れた）、空気圧機器用シール部材成形用材料およびそれを用いた空気圧機器用シール部材を提供することにある。
【解決手段】上記課題は、水素化ニトリルゴムを含有する空気圧機器用シール部材成形用材料であって、前記水素化ニトリルゴムには、可塑剤が水素化ニトリルゴム１００重量部に対して、１０重量部以下含有していることを特徴とする空気圧機器用シール部材成形用材料で解決できる。
【選択図】図１

Description

本発明は、空気圧機器用シール部材成形用材料およびそれを用いた空気圧機器用シール部材に関し、詳しくは、耐タービン油性および耐ドレン性を有する、空気圧機器用シール部材成形用材料およびそれを用いた空気圧機器用シール部材に関する。

空気圧機器のシール部材の材料としては、従来より、主にニトリルゴムが用いられてきた。一般的に、ゴム材料は流体と接触すると膨潤または収縮する。

空気圧機器の接続を示す概略図は一般的には図１で示され、空気圧源１（コンプレッサー等）から出た圧縮空気は、フィルタ２でドレンが除去され、減圧弁３で圧力調整された後、ルブリケータ４で潤滑油（タービン油等）を霧状にする。霧状の潤滑油を含んだ圧縮空気は、方向制御弁５で方向制御され、エアシリンダ７等に送られる。方向制御弁５の内部にはスプール弁６があり、図２に示すように、このスプール弁６が左右に動くことによって圧縮空気の流れを制御して、エアシリンダ７が左右に動く。スプール弁６にはＯリング等のシール部材が配置されている。

霧状の潤滑油を含む圧縮空気には、フィルタ２で除去されなかった少量のドレンが含まれている。このような圧縮空気がスプール弁６に送られてくると、Ｏリングが圧縮空気内のタービン油やドレンと接触して膨潤または収縮する。例えば、Ｏリングが膨潤してつぶしが大きくなってスムーズな動きができなくなったり、逆に、収縮してつぶしが小さくなって漏れが生じる等の不具合が生じる。空気圧機器の高性能化に伴い、Ｏリング等のシール部材に対する要求も厳しくなり、従来のニトリルゴムを用いたシール部材では、タービン油やドレンとの接触による体積変化が大きく、その性能が満足できるものではなかった。
実願昭６０−０５６２８１号公報 特開平０８−２１７９１９号公報 特開平０６−２７１７０５号公報

本発明は上記の問題点を解決しようとするものであり、その目的は、タービン油やドレンと接触した後の体積変化や物性の変化が少ない（即ち、耐タービン油性、耐ドレン性に優れた）、空気圧機器用シール部材成形用材料およびそれを用いた空気圧機器用シール部材を提供することにある。

上記課題を達成するため、本発明者らは鋭意研究を行った結果、材料として水素化ニトリルゴムを使用したシール部材が上記課題を達成し得ることを見出し、本発明を完成した。本発明は以下の通りである。
（１）水素化ニトリルゴムを含有する空気圧機器用シール部材成形用材料であって、前記水素化ニトリルゴムには、可塑剤が水素化ニトリルゴム１００重量部に対して、１０重量部以下含有していることを特徴とする空気圧機器用シール部材成形用材料。
（２）水素化ニトリルゴムのヨウ素価が０〜６０ｇ／１００ｇである上記（１）に記載の空気圧機器用シール部材成形用材料。
（３）可塑剤が、ポリエーテル系可塑剤または／およびポリエステル系可塑剤である、上記（１）または上記（２）に記載の空気圧機器用シール部材成形用材料。
（４）上記（１）〜上記（３）のいずれかに記載の材料を成形してなる空気圧機器用シール部材。

本発明の材料によれば、タービン油やドレンと接触した後の体積変化や物性の変化が少ない、即ち、耐タービン油性および耐ドレン性に優れた空気圧機器用シール部材を提供することができる。

本発明を詳細に説明する。本発明の空気圧機器用シール部材成形用材料は、水素化ニトリルゴム（ＨＮＢＲともいう）を含有する。本発明で使用される水素化ニトリルゴムは、ニトリルゴム（ＮＢＲともいう）の共役ジエン単位の全部または一部を水素化したものや、ニトリルゴムにエチレン性不飽和モノマー単位を導入したものや、共役ジエン単位の代わりにエチレン性不飽和モノマー単位を導入したものである。具体的には、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等を水素化したもの；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、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等が例示されるが、これらに限定されるものではない。これらは単独で用いてもよいし、２種以上を併用してもよい。

本発明で使用される水素化ニトリルゴムは、アクリロニトリル単位を含有することが好ましく、その含有量は、好ましくは１５〜５０重量％、より好ましくは３０〜４８重量％、特に好ましくは３５〜４６重量％である。

上記水素化ニトリルゴムの水素化の程度は、二重結合量の指標であるヨウ素価により表される。本発明で使用される水素化ニトリルゴムのヨウ素価は、好ましくは０〜６０ｇ／１００ｇ、より好ましくは２〜３０ｇ／１００ｇである。

本発明の空気圧機器用シール部材成形用材料は、水素化ニトリルゴムに加えて、さらに可塑剤を含有することが好ましい。可塑剤は本発明の成形用材料の加工性を良好にするために配合される。本発明で使用される可塑剤としては、例えば、ポリエーテル／ポリエステル系；ポリエーテル系；アジピン酸系ポリエステル等のポリエステル系；トリクレジルフォスフェート、トリオクチルフォスフェート等のフォスフェート系；ジオクチルセバケート、ジブチルセバケート等のセバケート系；ジオクチルアジペート等のアジペート系；ジブチルフタレート、ジオクチルフタレート等のフタレート系等が挙げられる。これらは単独で用いてもよいし、２種以上を併用してもよい。これらの中でも、揮発性が小さく、低温で耐脆化性が良い点から、ポリエーテル系可塑剤または／およびポリエステル系可塑剤が好ましい。

上記可塑剤の含有量は、水素化ニトリルゴム１００重量部に対して、好ましくは１０重量部以下、より好ましくは５重量部以下、特に好ましくは４重量部以下である。可塑剤の含有量が１０重量部を超えると、得られるシール部材の、タービン油やドレンと接触した後の体積変化（収縮）が大きくなるおそれがあり、好ましくない。

本発明の空気圧機器用シール部材成形用材料は、水素化ニトリルゴムや可塑剤に加えて、さらに、過酸化物、架橋助剤、カーボンブラック等を含有することが好ましい。

本発明で使用される過酸化物は、一般にゴムに架橋剤として配合される過酸化物であれば、特に制限はない。このような過酸化物としては、具体的には、例えば、ベンゾイルパーオキサイド、１，１−ビス（ｔ−ブチルパーオキシ）−３，３，５−トリメチルシクロヘキサン、１，１−ビス（ｔ−ブチルパーオキシ）シクロドデカン、ｎ−ブチル−４，４−ビス（ｔ−ブチルパーオキシ）バレレート、ジクミルパーオキサイド、ｔ−ブチルパーオキシベンゾエート、ジ−ｔ−ブチルパーオキサイド、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）ヘキサン、２，５−ジメチル−２，５−ジ（ｔ−ブチルパーオキシ）ヘキシン−３−ｔ−ブチルパーオキシクメン等が挙げられる。これらは単独で用いてもよいし、２種以上を併用してもよい。

上記過酸化物の含有量は、水素化ニトリルゴム１００重量部に対して、このまくしは０．５〜１５重量部、より好ましくは１〜１０重量部含有される。当該過酸化物の含有量が０．５重量部未満であると、シール部材に機械的特性や圧縮永久ひずみを付与できず、逆に、１５重量部を超えると、ゴム組成物が硬くなりすぎるので、好ましくない。

本発明で使用される架橋助剤は、上記過酸化物による架橋を助けるものであり、一般にゴムに架橋助剤として配合されるものであれば、特に制限はない。例えば、Ｎ，Ｎ’−ｍ−フェニレンジマレイミド、トリアリルイソシアヌレート、ジアリルフマレート、メタアクリレート、エチレングリコールメタアクリレート、液状ポリブタジエン等が挙げられる。これらは単独で用いてもよいし、２種以上を併用してもよい。架橋助剤の含有量は、水素化ニトリルゴム１００重量部に対して、好ましくは０．１〜２０重量部である。

本発明で使用できるカーボンブラックとしては、特に限定されず、例えば、一般に使用されているＭＴカーボンブラック、ＦＴカーボンブラック、ＳＲＦカーボンブラック、ＦＥＦカーボンブラック、ＨＡＦカーボンブラック、ＩＳＡＦカーボンブラック等各種のグレードのものが挙げられ、中でも、ＦＥＦカーボンブラック、ＭＴカーボンブラック、ＳＲＦカーボンブラックが好ましい。これらは単独で用いてもよいし、２種以上を併用してもよい。なお、ＭＴカーボンブラックはＡＳＴＭ１７６５−１９８７に従って測定した粒子径が２００〜５００ｎｍ程度のものをいう。ＦＴカーボンブラックは上記粒子径が１００〜２００ｎｍ程度のものをいう。ＳＲＦカーボンブラックは上記粒子径が６０〜１００ｎｍ程度のものをいう。ＦＥＦカーボンブラックは上記粒子径が４０〜５０ｎｍ程度のものをいう。ＨＡＦカーボンブラックは上記粒子径が２６〜３０ｎｍ程度のものをいう。ＩＳＡＦカーボンブラックは上記粒子径が２０〜２５ｎｍ程度のものをいう。カーボンブラックの含有量は、水素化ニトリルゴム１００重量部に対して、好ましくは２０〜１８０重量部、より好ましくは３０〜１５０重量部である。当該含有量が２０重量部未満であるとシール部材の耐磨耗性が劣り、逆に、１８０重量部を超えると、シール部材の製造が困難となる。

本発明のシール部材は以下のように製造される。まず、上記の材料からなる組成物を、当分野における通常の方法、例えば、押出機、オープンロール、バウレルプレフォマ等の装置を用いて、目的とする形状に近い形状に予備成形を行い、予備成形物とする。予備成形物の形状および大きさは、目的に応じて適宜選択される。この予備成形物をプレス成形等の方法で成形することにより、所望の成形物を得ることができる。

本発明のシール部材の形状は、適用する空気圧機器に適した形状および大きさであれば、特に限定されず、例えばその形状は、Ｏリング、Ｕパッキン等が挙げられる。

このようにして得られた本発明のシール部材は、タービン油やドレンと接触した後の体積変化や物性の変化が少ない（即ち、耐タービン油性、耐ドレン性に優れた）ので、空気圧機器、例えば、電磁弁、シリンダー等用シール部材として特に有用である。

以下に実施例を挙げて本発明を具体的に説明するが、本発明はこれらの実施例に制限されるものではない。
実施例１〜６および比較例１〜３表１または表２に記載の組成物をニーダーおよびオープンロールを用いて混合し、実施例１〜６の場合は１６５℃で１０分間プレス加硫し、さらに１５０℃で４時間オーブン加硫して、比較例１〜３の場合は１６５℃で１０分間プレス加硫して、試料を作成した。これらの試料について評価を行った。その結果を表１および表２に示す。なお、耐タービン油性は、ＦＢＫタービン３２（日本石油製）に１００℃で７日間浸漬した後、耐ドレン性は、水道水に７０℃で７日間浸漬した後、各物性を測定した。硬さ、引張強さ、伸び、体積変化はＪＩＳ Ｋ ６２５８に準拠して測定した。

表１、２より、水素化ニトリルゴムを含有する実施例１〜６では、タービン油やドレンと浸漬した後の体積変化や物性の変化が少ない。一方、水素化ニトリルゴムのかわりにニトリルゴムを用いた比較例１〜３では、タービン油やドレンと浸漬した後の体積変化や物性の変化が大きい。

空気圧機器用の接続を示す概略図である。 図１のスプール弁６とエアシリンダ７の関係を示す概略図である。

符号の説明

１ 空気圧源
２ フィルタ
３ 減圧弁
４ ルプリケータ
５ 方向制御弁
６ スプール弁
７ エアシリンダ

Claims (4)

1. 水素化ニトリルゴムを含有する空気圧機器用シール部材成形用材料であって、前記水素化ニトリルゴムには、可塑剤が水素化ニトリルゴム１００重量部に対して、１０重量部以下含有していることを特徴とする空気圧機器用シール部材成形用材料。
2. 水素化ニトリルゴムのヨウ素価が０〜６０ｇ／１００ｇである請求項１に記載の空気圧機器用シール部材成形用材料。
3. 可塑剤が、ポリエーテル系可塑剤または／およびポリエステル系可塑剤である、請求項１または請求項２に記載の空気圧機器用シール部材成形用材料。
4. 請求項１〜３のいずれかに記載の材料を成形してなる空気圧機器用シール部材。
   
   

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