JP2005089635A - 冷凍システムのシール材 - Google Patents

Abstract

【課題】機械特性、永久歪み特性に優れ、しかもＨＦＣ−１５２ａに対する耐発泡性を向上し、信頼性、耐久性を向上できる冷凍システムのシール材を提供する。
【解決手段】アクリロニトリルの含有量が４５重量％以下の水素化ＮＢＲをパーオキサイド加硫して得られたゴム組成物を成形したゴム成形物からなることを特徴とする冷凍システムのシール材。
【選択図】なし

Description

本発明は、車両用空調装置等の冷凍システムの圧縮機、熱交換器、配管の接続部からの冷媒の漏れを防止するシール材に関し、とくに近年、代替フロンとして注目されている、ＨＦＣ−１５２ａを冷媒とする冷凍システムに用いて最適なシール材に関する。

車両用空調装置等の冷凍システムにおいては、圧縮機、熱交換器等の機器や配管の接続部からの冷媒の漏れを防止するためＯリング、ガスケット等種々のシール材が多数使用されている。このようなシール材としては、一般にＮＢＲ（アクリロニトリル−ブタジエンゴム）、水素化ＮＢＲ等のＮＢＲ系ゴム材料、ＥＰＤＭ（エチレン−プロピレン三量体）等のオレフィン系ゴム材料が使用されている。とくに、ＮＢＲは耐熱性、耐油性、機械特性が良好で、また、冷凍システムのシール材としてとくに要求される特性、すなわち、圧縮永久歪みが小さいこと、接触する冷媒との適合性があること、さらに冷媒による発泡割れ（以下、ブリスタと言うこともある。）を起こさない等の点において優れているため、シール材として好適に使用されている（特許文献１）。

一方、近年オゾン層破壊を防止するために、従来使用されていたＣＦＣ（クロロフルオロカーボン）に代えて、分子中に塩素を含まないＨＦＣ（ハイドロフルオロカーボン）、たとえばＨＦＣ−１３４ａ（ＣＨ₂ ＦＣＦ₃ ）、ＨＦＣ−１５２ａ（ＣＨ₃ ＣＨＦ₂ ）が代替フロンとして注目されている。
特開２００３−１１９３２０号公報

しかしながら、冷媒としてＨＦＣ−１５２ａを使用する場合、ＮＢＲは冷媒（ＨＦＣ−１５２ａ）や冷凍機油に対する物性変化は小さく良好であるが、液冷媒侵入時の急激な温度上昇に伴う体積膨張により発泡割れが発生するおそれがある。つまり、ＨＦＣ−１５２ａはＨＦＣ−１３４ａ等から比べると比較的分子が小さいため、ゴムの分子の隙間に入り込み易い。また、分子量はＨＦＣ−１５２ａ≒６６，ＨＦＣ−１３４ａ≒１０２であり、同一重量の場合にはＨＦＣ−１５２ａの方が体積が大きくなる。したがって、ＨＦＣ−１５２ａが圧縮機の動作時に高温で蒸発するとゴムの分子の隙間に入り込んだＨＦＣ−１５２ａの影響によりシール材に発泡割れが発生し易くなる。ブリスタが発生すると冷媒が外部に漏出するおそれがある。その一方で、耐発泡割れ性を高めるために極端にゴム硬度を高めたり、無機充填材料の含有量を高めると機器等への装着性が低下したり、圧縮永久歪み特性が悪化しシール性、耐久性が低下するおそれがある。なお、カーボン系無機充填材料を添加すると耐発泡割れ性は改善されるが、ゴムの混練性が悪化するため、ゴムの成形性が低下する。そして、成形性向上のためにステアリン酸亜鉛等の加工剤を多用すると、冷媒の抽出により生じたシール材の空隙に液冷媒が侵入し易くなり、逆に耐発泡割れ性が低下する。

そこで、本発明の課題は、機械特性ならびに圧縮永久歪み特性に優れ、しかもＨＦＣ−１５２ａに対する耐発泡割れ性にも優れた水素化ＮＢＲゴム材からなる冷凍システムのシール材を提供することにある。

上記課題を解決するために、本発明に係る冷凍システムのシール材は、アクリロニトリルの含有量が４５重量％以下の水素化ＮＢＲをパーオキサイド加硫して得られたゴム組成物を成形したゴム成形物からなることを特徴とするものからなる。

上記ゴム成形物は、水素化ＮＢＲ１００重量部に対して３０重量部〜７０重量部のシリカ系充填剤を含有することが好ましい。また、上記ゴム成形物は、水素化ＮＢＲ１００重量部に対して３０重量部〜１００重量部のカーボンブラックを含有することが好ましい。

また、上記ゴム成形物のデュロメータ硬さは好ましくは７０〜９０、より好ましくは７０〜８５、さらに好ましくは７５〜８０である。

上記冷凍システムに用いられる冷媒は、とくに限定されるものではなく、ＣＦＣ、ＨＦＣ等を用いることができるが、本発明に係るシール材はとくに近年代替フロンとして注目されているＨＦＣ、なかでもとくにＨＦＣ−１５２ａを冷媒とする冷凍システムのシール材に好適なものである。

上記のような冷凍システムのシール材によれば、機械特性、圧縮永久歪み特性を向上でき、しかも近年代替フロンとして注目されているＨＦＣ−１５２ａに対する耐発泡割れ性を向上できるので、システムの各種機器ひいては冷凍システムの耐久性、信頼性を向上することができる。

以下に、本発明に係る冷凍システムのシール材の望ましい実施の形態について説明する。
本発明の冷凍システムのシール材としてのゴム成形物は、含有されるアクリロニトリル量が４５重量％以下の水素化ＮＢＲを基本とする。さらには本発明の諸特性を損なうことのない範囲内において、同種材質やたとえばクロロプレンゴム、塩素化ポリエチレン、エチレンプロピレンジエンゴムなどの他の成分を混合させた物質も含めることもできる。上記ゴム成形物の結合アクリロニトリル量が４５％よりも高くなると、シール材と冷媒の溶解性定数が近接していくことにより親和性が高まり、膨潤の増大や耐発泡性の悪化を招くおそれがある。

本発明におけるゴム成形物には、水素化ＮＢＲ１００重量部に対して３０重量部〜７０重量部のシリカ系充填剤を配合させることができる。上記シリカ系充填剤が３０重量部未満であると、ＨＦＣ−１５２ａに対する耐発泡性が低下して重量部に劣る。また上記シリカ系充填剤が７０重量部を超えると、ゴム成形物の圧縮永久歪みが大きくなり、シール耐久性が低下するおそれがある。

本発明におけるゴム成形物には、水素化ＮＢＲ１００重量部に対して３０重量部〜１００重量部のカーボンブラックを配合させることができる。配合量が３０重量部未満であると圧縮永久歪みが悪化するため好ましくない。一方、配合量が１００重量部を超えると硬度上昇と加工性が悪化するため好ましくない。上記カーボンブラックとしては、ゴムに配合される一般的なものであればよく、とくに限定はされない。上記カーボンブラックの例としては、ＨＡＦ、ＦＥＦ、ＳＲＦ、ＧＰＦ、ＭＴなどのファーネスブラックが挙げられる。これらのカーボンブラックは、単独あるいは２種類以上混合して使用してもよい。なかでもとくに、ＨＡＦ、ＳＲＦ、ＭＴの各カーボンブラックが加工性と耐発泡性の点から優れる。

また、本発明におけるゴム成形物は、ＪＩＳ Ｋ ６２５３に規定される測定方法にしたがって測定されたデュロメータ硬さは好ましくは７０〜９０、より好ましは７０〜８５、さらに好ましくは７５〜８０である。デュロメータ硬さが７０未満であると、機械的強度に劣るためとくに高圧下において変形が発生してシール性が低下したり、また冷媒であるＨＦＣ−１５２ａの接触による発泡が生じやすくなり劣化しやすい。一方、デュロメータ硬さが９０を超えると、弾力が低下するために製品への装着性やシール性の面で不都合を生じる。本硬度範囲内のゴム成形物は、使用するゴムの分子量や架橋密度、充填剤の量などを操作することにより適宜調整することができる。

以下に、本発明のシール材としてのゴム成形物を構成する加硫シート（ゴム成形物）の特性について表１を参照しながら説明する。表１は、実施例１〜３および比較例１〜６の加硫シートの配合と各種評価結果を示した一覧である。実施例１〜３および比較例１〜６の成形品の性能評価をするため、次の測定を行った。

＜硬さ測定＞
ＪＩＳ Ｋ ６２５３（加硫ゴムの硬さ試験方法）に準拠して測定した。

＜引張り強さ・伸び測定＞
ＪＩＳ Ｋ ６２５１（加硫ゴムの引張試験方法）に準拠して測定した。

＜圧縮永久歪み率測定＞
ＪＩＳ Ｋ ６２６２（加硫ゴムの永久ひずみ試験方法）に準拠した試験方法に基づき、１５０℃の温度で７２時間試験を行い測定した。

＜発泡割れ性＞
各加硫シートから２５ｍｍ×５０ｍｍの試料を採取し、この試料を耐圧容器に封入密閉後、試料が十分浸せきするだけのＨＦＣ−１５２ａ液冷媒を封入して室温にて２４時間放置後、急速に冷媒を除去して直ちに試料を１５０℃の恒温槽に入れ、０．５時間保持した後に発泡した数を計測した。

実施例１
アクリロニトリルの含有量が４４重量％の水素化ＮＢＲにカーボンブラック４０重量部、シリカ系充填剤５０重量部を配合して加硫し硬化させた加硫シートはデュロメータ硬さが７５と良好な取り扱い性を示した。圧縮永久歪みは３４％、発泡割れ数は３以内であった。

実施例２
アクリロニトリルの含有量が３６重量％の水素化ＮＢＲにカーボンブラック４０重量部、シリカ系充填剤４０重量部を配合して加硫し硬化させた加硫シートはデュロメータ硬さが８０と良好な取り扱い性を示した。圧縮永久歪みは３５％、発泡割れ数は３以内であった。

実施例３
アクリロニトリルの含有量が４４重量％の水素化ＮＢＲにカーボンブラック５０重量部、シリカ系充填剤６０重量部を配合して加硫し硬化させた加硫シートはデュロメータ硬さが８０と良好な取り扱い性を示した。圧縮永久歪みは２９％、発泡割れ数は３以内であった。

比較例１
アクリロニトリルの含有量を５０重量％に上げた水素化ＮＢＲにカーボンブラック５０重量部、シリカ系充填剤２０重量部を配合して加硫し硬化させた加硫シートはデュロメータ硬さが７０を示した。圧縮永久歪みは２０％と良好であったが、発泡割れ数は１０９で耐発泡割れ性に乏しい。

比較例２
アクリロニトリルの含有量を５０重量％に上げた水素化ＮＢＲにカーボンブラック６０重量部、シリカ系充填剤１５重量部を配合して加硫し硬化させた加硫シートはデュロメータ硬さが８０を示した。圧縮永久歪みは２１％と良好であったが、発泡割れ数は４９で耐発泡割れ性に乏しい。

比較例３
アクリロニトリルの含有量を２５重量％に下げた水素化ＮＢＲにカーボンブラック１０重量部、シリカ系充填剤８０重量部を配合して加硫し硬化させた加硫シートはデュロメータ硬さが７５を示した。圧縮永久歪みは３７％であったが、発泡割れ数は４６で耐発泡割れ性に乏しい。

比較例４
アクリロニトリルの含有量が４４重量％の水素化ＮＢＲにカーボンブラック１０重量部、シリカ系充填剤８０重量部を配合して加硫し硬化させた加硫シートはデュロメータ硬さが８０を示した。発泡割れ数は５で比較的良好であったが、圧縮永久歪みは４２％でシール耐久性に問題があると考えられる。

比較例５
アクリロニトリルの含有量が３６重量％の水素化ＮＢＲにカーボンブラック１０重量部、シリカ系充填剤８０重量部を配合して加硫し硬化させた加硫シートはデュロメータ硬さが８５を示した。発泡割れ数は７で比較的良好であったが、圧縮永久歪みは５１％でシール耐久性に問題があると考えられる。

本発明に係る冷凍システムのシール材は、車両用空調装置等の冷凍システム、とくに代替フロンとしてＨＦＣ−１５２ａを冷媒として用いる冷凍システムの圧縮機、熱交換器等のＯリング、ガスケット等に使用できる。

Claims (5)

1. アクリロニトリルの含有量が４５重量％以下の水素化ＮＢＲをパーオキサイド加硫して得られたゴム組成物を成形したゴム成形物からなることを特徴とする冷凍システムのシール材。
2. 前記ゴム成形物に、水素化ＮＢＲ１００重量部に対し、３０重量部〜７０重量部のシリカ系充填剤が含有されている、請求項１の冷凍システムのシール材。
3. 前記ゴム成形物に、水素化ＮＢＲ１００重量部に対し、３０重量部〜１００重量部のカーボンブラックが含有されている、請求項１または２の冷凍システムのシール材。
4. 前記ゴム成形物のデュロメータ硬さが７０〜９０である、請求項１ないし３のいずれかに記載の冷凍システムのシール材。
5. 前記冷凍システムに用いられる冷媒がＨＦＣ−１５２ａである、請求項１ないし４のいずれかに記載の冷凍システムのシール材。