JP2007211162A

JP2007211162A - 耐塩素水性ゴム組成物

Info

Publication number: JP2007211162A
Application number: JP2006033723A
Authority: JP
Inventors: Michiki Otake; 宙希大竹
Original assignee: Toyo Tire and Rubber Co Ltd
Current assignee: Toyo Tire Corp
Priority date: 2006-02-10
Filing date: 2006-02-10
Publication date: 2007-08-23

Abstract

【課題】本発明は、加工性に優れ、耐塩素水性でかつ低へたり性のゴム材料を製造することができる耐塩素水性ゴム組成物を提供する。
【解決手段】ゴム成分、無機充填剤であるシリカ及びシランカップリング剤を含有する耐塩素水性ゴム組成物において、前記ゴム成分は、エチレン含量が５２〜５８重量％であるエチレンプロピレン共重合ゴムであり、前記エチレンプロピレン共重合ゴム１００重量部に対して前記シリカを５０〜７０重量部含有し、前記シリカ１００重量部に対して前記シランカップリング剤を８〜１２重量部含有することを特徴とする耐塩素水性ゴム組成物。
【選択図】なし

Description

本発明は、水道水等に含まれる塩素系殺菌剤と接する部材、例えば、給湯用途のバタフライバルブのシート材やＯリング、給湯水用ホース、給水配管用シール材などの給排水配管路用部品の材料として好適に用いることができる耐塩素水性ゴム組成物に関する。

従来、水道水等の水中で使用される好適なゴム材料としては、エチレンプロピレンジエン共重合ゴム（ＥＰＤＭ）、ブチルゴム（ＩＩＲ）、アクリロニトリルブタジエンゴム（ＮＢＲ）、水素添加ニトリルゴム（ＨＮＢＲ）、フッ素ゴム（ＦＫＭ）等が知られている。一般的には、エチレンプロピレンジエン共重合ゴムやブチルゴムが使用されており、とりわけエチレンプロピレンジエン共重合ゴムが最も汎用されている。

しかしながら、エチレンプロピレンジエン共重合ゴム等を用いた材料は、水道水等に含まれる塩素系殺菌剤である次亜塩素酸に曝される環境下では、分子内にジエン系成分を含むため、これに対して劣化を生じ、漏水の発生やゴムの一部の水中への流出等の問題が発生している。

また、エチレンプロピレンジエン共重合ゴムを用いる場合、圧縮永久歪み、引張強さ、硬さ等のゴム材料として必要な物理的特性を確保するため、カーボンブラック等の成分が充填剤として配合されている(例えば、特許文献１参照)が、これが水道水等に含まれる塩素系殺菌剤である次亜塩素酸により染み出し、水中にカーボンブラックの黒色成分が混入したり、周辺機器等を汚染する等の、いわゆる墨汁現象が認められる。

この問題に対して、少なくともゴム成分、無機充填剤、シリカ、シランカップリング剤、酸化チタンからなる耐塩素水性ゴム組成物が提案されている（特許文献２）。

また、近年、塩素系殺菌剤に対して耐性のあるフッ素ゴムが使用されているが、フッ素ゴムは高価であり、コスト面で不利となり、また、へたり性や加工性等を兼ね備えた優れた材料ではない。

一方、分子内にジエン系成分を含まないエチレン含量が６０〜７０％のエチレンプロピレン共重合ゴム（ＥＰＭ）では、耐塩素水性及び圧縮永久歪等の物理的特性は良好であることが開示されている（特許文献３）が、温度依存性が大きく、加工性が劣る。

また、エチレンプロピレン共重合ゴムに充填剤であるシリカを混合することも特許文献４に開示されているが、両者は非相容性であるため相互作用せず、混合することが容易ではない。

特開平１０−０６０１９８号公報特開２００３−３４６２１６号公報特開２００２−３４２５５２号公報特開２００３−１１５７３５号公報

そこで、本発明は、耐塩素水性でかつ低へたり性のゴム材料を製造することができ、加工性に優れたゴム組成物を提供することを目的とする。

本発明者らは、前記課題を解決すべく鋭意検討を重ねた結果、以下に示すゴム組成物により上記目的を達成できることを見出し、本発明を完成するに至った。

本発明は、ゴム成分、無機充填剤であるシリカ及びシランカップリング剤を含有する耐塩素水性ゴム組成物において、前記ゴム成分は、エチレン含量が５２〜５８重量％であるエチレンプロピレン共重合ゴムであり、前記エチレンプロピレン共重合ゴム１００重量部に対して前記シリカを５０〜７０重量部含有し、前記シリカ１００重量部に対して前記シランカップリング剤を８〜１２重量部含有することを特徴とする耐塩素水性ゴム組成物に関する。

従来のゴム組成物では、エチレンプロピレンジエン共重合ゴム（ＥＰＤＭ）等のジエン系成分を有するシリカ含有ゴム組成物が使用されているが、分子内にジエン系成分を含むため、水道水等に含まれる塩素系殺菌剤により劣化が生じる原因となっている。

本発明によると、分子内にジエン系成分を含まないエチレンプロピレン共重合ゴム（ＥＰＭ）を使用するため、水道水等に含まれる塩素系殺菌剤により劣化が生じず、耐塩素水性のゴム組成物を容易に得ることができる。

前記エチレンプロピレン共重合ゴムのエチレン含量は、５２〜５８重量％である。ここで、エチレン含量が５８重量％を超えると、エチレン含量が多いため、温度依存性が大きく、圧縮永久歪が悪化する。一方、５２重量％未満であると、引張強さ等のゴム物性の低下をもたらすことになる。

前記充填剤であるシリカの含有量は、前記エチレンプロピレン共重合ゴム１００重量部に対して５０〜７０重量部である。ここで、シリカが７０重量部を越えると、ゴム組成物中への分散性が悪化し、ムーニー粘度が高くなり、加工性や成形性が悪くなる。一方、シリカが５０重量部未満であると、ゴム特性のうち特に引張強さが悪化し、ゴム強度の向上が期待できない場合がある。

前記シランカップリング剤の含有量は、前記シリカ１００重量部に対して８〜１２重量部である。ここで、シランカップリング剤が１２重量部を超える場合は、ゴム硬度が大きくなり、好ましくない。一方、８重量部未満であるとカップリング効果が小さいため、分散性が劣り、加工性や成形性が悪化するため好ましくない。また、シール性に重要な圧縮永久歪も悪化する。

前記シランカップリング剤は、ビニル系シランカップリング剤、アクリロキシ系シランカップリング剤、又はメタクリロキシ系シランカップリング剤であることが好ましい。前記シランカップリング剤を用いることにより、無機充填剤であるシリカの分散性が向上し、シランカップリング剤を介して、前記シリカとエチレンプロピレン共重合ゴムが強固に化学結合することができる。

本発明は、耐塩素水性ゴム組成物から製造されて成るゴム材料に関する。本発明のゴム材料は、耐塩素水性でかつ低へたり性を有する性質を持つ。

本発明は、耐塩素水性ゴム組成物から製造されて成るゴム材料を使用して成る給排水配管路用部品に関する。本発明の給排水配管路用部品は耐塩素水性でかつ低へたり性を有する性質を持つ。

以下、本発明の実施の形態について詳細に説明する。

本発明におけるゴム成分としては、エチレンプロピレン共重合ゴムを使用し、そのエチレンプロピレン共重合ゴムのエチレン含量が、５２〜５８重量％である。

本発明における充填剤としては、シリカを使用し、具体的には、例えば湿式シリカ、乾式シリカ等の任意のシリカを単独又は２種以上を混合して使用することができる。シリカの配合量は、ゴム材料の補強性や加工性の観点から、エチレンプロピレン共重合ゴム１００重量部に対して５０〜７０重量部である。

本発明におけるシランカップリング剤としては、特に制限されないが、例えば、ビニルトリクロルシラン、ビニルトリメトキシシラン、ビニルトリエトキシシラン等のビニル系シランカップリング剤、３−アクリロキシプロピルトリメトキシシラン等のアクリロキシ系シランカップリング剤、３−メタクリロキシプロピルトリメトキシシラン、３−メタクリロキシプロピルジエトキシシラン、３−メタクリロキシプロピルトリエトキシシラン等のメタクリロキシ系シランカップリング剤等が挙げられ、これらは単独で又は２種以上を混合して使用することができる。

これらのシランカップリング剤の配合量は、充填剤であるシリカ１００重量部に対して８〜１２重量部である。

本発明におけるゴム組成物中には、以上の必須成分以外に、タルク、クレー、グラファイト、ケイ酸カルシウム等の充填剤、ステアリン酸、パルチミン酸、パラフィンワックス等の加工助剤、酸化亜鉛、酸化マグネシウム等の受酸剤、カーボンブラック等の顔料、可塑剤、老化防止剤、架橋剤、共架橋剤等のゴム工業で一般的に用いられている配合剤が、必要に応じて適宜添加され用いられる。これらの配合剤の配合割合は、特に制限されるものではなく、本発明の効果を損なわない範囲で適宜設定すればよい。

本発明のゴム組成物を得る方法としては、特に制限は無く、従来公知の方法で行うことができる。例えば、本発明におけるゴム組成物の調製は、前記材料を汎用のインターミックスニーダー、バンバリーミキサー等の混練機又はオープンロール等を用いて、均一に混練することによって行われる。

本発明のゴム材料を得る際の成形方法としては、特に制限は無く、例えば、圧縮成形、移送成形、射出成形、放射線の照射等の、従来公知の成形方法を採用することができる。例えば、直圧式プレス成形機、押し出し成形機、射出成形機などを用いて、所望の形状に成形するようにすればよい。

以下、本発明の構成と効果を具体的に示す実施例等について説明する。なお、実施例等における物性等の評価方法は次のとおりである。

得られた実施例１〜６及び比較例１〜７の試験片については、目視又は各種測定機器を使用して加工性（ムーニー粘度）、引張強さ、破断伸び、硬さ（デュロＡ）、耐へたり性（圧縮永久歪み）、耐塩素水性（体積変化率、墨汁現象）を測定・観察した。

また、表１の割合で各種のゴム組成物を調整した。
・ゴム成分：エチレンプロピレン共重合ゴム（エチレン含量５２重量％、５８重量％、７５重量％）
・充填剤：シリカ、クレー
・シランカップリング剤：３−メタクリロキシプロピルトリメトキシシラン
・顔料：カーボンブラック
・共架橋剤：トリアリルイソシアネート
・軟化剤：オイル
・加硫促進助剤：ステアリン酸
・架橋剤：ジクミルペルオキシド（ＤＣＰ）

〔実施例１〕
エチレンプロピレン共重合ゴム（エチレン含量５２重量％）１００重量部、無機充填剤であるシリカ５０重量部、シランカップリング剤（３−メタクリロキシプロピルトリメトキシシラン）４重量部、カーボンブラック２重量部、オイル１０重量部、酸化亜鉛５重量部、ステアリン酸１重量部、ジクミルペルオキシド（ＤＣＰ）５重量部を、バンバリーミキサーを用いて混合し、耐塩素水性ゴム組成物を得た。その得られた耐塩素水性ゴム組成物を、オープンロールを使用して所要形状に成形し、この成形体を加工して所要の試験片とした後、耐塩素水性ゴム材料を得た。

〔加工性〕

（ムーニー粘度）
ＪＩＳ−Ｋ６３００に準拠して、測定した。すなわち、ムーニー粘度を測定し、ＭＬ_１＋４（１００℃）を求め、ゴム組成物をロール混練してシート状にした場合の滑らかさも併せて評価した。なお、上記ムーニー粘度は加工性の観点から、３５〜８０の範囲であることが好ましく、この範囲に該当する場合を加工性の評価を○と定義した。

〔常態物性の評価〕

（引張強さ）
ＪＩＳ−Ｋ６２５１に準拠して、２５℃で測定した。その結果、１２ＭＰａ以上であればゴム材料として適した物性であると判断した。

（破断伸び）
ＪＩＳ−Ｋ６２５１に準拠して、２５℃で測定した。その結果、２００％以上であればゴム材料として適した物性であると判断した。

〔硬さ評価〕
ＪＩＳ−Ｋ６２５３に準拠し、２５℃でデュロメータータイプＡ硬さ試験にて測定した。その結果、７０〜８０度であればゴム材料として適した物性であると判断した。

〔耐へたり性評価〕

（圧縮永久歪み）
ＪＩＳ−Ｋ６２６２に準拠し、１００℃×７０時間、圧縮率２５％の条件で、φ２９×１２．５ディスクを使用して、圧縮永久歪率を測定した。その結果、圧縮永久歪率が２６％以下の場合、耐へたり性の評価を○と定義した。

〔耐塩素水性評価〕

（体積変化率）
ＪＩＳ−Ｋ６２５８に準拠して測定した。すなわち、８０℃において有効塩素濃度０．５％の塩素水中に３３日間浸漬後の体積変化率（％）の測定を行った。その結果、体積変化率が２５％以下である場合、ゴム材料として適した物性であると判断した。

（墨汁現象)
２０ｍｍ×５０ｍｍ×厚さ２ｍｍの試験片を次亜塩素酸ナトリウム水溶液に浸漬する。具体的には、８０℃において有効塩素濃度０．５％の次亜塩素酸ナトリウム水溶液中に３３日間浸漬後の墨汁現象の有無を調査した。その結果、墨汁現象が認められない場合を○、墨汁現象が認められる場合を×と定義した。

（耐塩素水性）
体積変化率が２５％以下で且つ墨汁現象が認められない場合を、耐塩素水性を○と定義した。

実施例１〜６及び比較例１〜７のゴム組成物の評価結果を表１に示した。

表１に示した評価結果から、本発明に示したゴム組成物を用いた実施例１〜６のいずれにおいても、耐塩素水性（体積変化率、墨汁現象）、耐へたり性（圧縮永久歪）、加工性（ムーニー粘度）が良好な耐塩素水性ゴム組成物が得られた。

また、実施例３と比較例２において、シランカップリング剤の配合量を変えたところ、ムーニー粘度及び圧縮永久歪が大きく異なり、実施例３が極めて加工性・耐へたり性に優れていることが確認できた。

比較例３、比較例５及び比較例６では、実施例に対して、カーボンブラックを充填剤として配合した場合、墨汁現象が確認され、耐塩素水性に影響を与えることが確認できた。

実施例１〜６と比較例７において、実施例１〜６がシリカをエチレンプロピレン共重合ゴム１００重量部に対して５０又は７０重量部を配合し、比較例７においては９０重量部を配合したところ、比較例７では、シランカップリング剤とシリカの配合割合が実施例の場合と同様であるにも関わらず、ムーニー粘度の上昇が認められ、加工性の悪化が確認された。

比較例１〜７において、加工性、へたり性及び耐塩素水性の全ての項目を満たすものではないことが確認された。

以上より、本発明のゴム組成物を用いることにより、耐塩素水性を有し、へたり性および加工性に優れた耐塩素水性ゴム組成物を得られることが確認できた。

Claims

ゴム成分、無機充填剤であるシリカ及びシランカップリング剤を含有する耐塩素水性ゴム組成物において、前記ゴム成分は、エチレン含量が５２〜５８重量％であるエチレンプロピレン共重合ゴムであり、前記エチレンプロピレン共重合ゴム１００重量部に対して前記シリカを５０〜７０重量部含有し、前記シリカ１００重量部に対して前記シランカップリング剤を８〜１２重量部含有することを特徴とする耐塩素水性ゴム組成物。
前記シランカップリング剤が、ビニル系シランカップリング剤、アクリロキシ系シランカップリング剤、及びメタクリロキシ系シランカップリング剤からなる群より選択される少なくとも１種である請求項１記載の耐塩素水性ゴム組成物。
請求項１又は２記載の耐塩素水性ゴム組成物から製造されて成るゴム材料。
請求項３記載のゴム材料を使用して成る給排水配管路用部品。