JP2008063359A

JP2008063359A - 水摺動用シール材、その製造方法、およびその次亜塩素酸耐性を向上させる方法

Info

Publication number: JP2008063359A
Application number: JP2006239466A
Authority: JP
Inventors: Takaharu Ikeda; 隆治池田; Ken Suzuki; 憲鈴木
Original assignee: Nippon Valqua Industries Ltd; Nihon Valqua Kogyo KK
Current assignee: Nippon Valqua Industries Ltd; Nihon Valqua Kogyo KK
Priority date: 2006-09-04
Filing date: 2006-09-04
Publication date: 2008-03-21

Abstract

【課題】従来よりもさらに次亜塩素酸耐性に優れ、かつ生産性にも優れた水摺動用シール材およびその製造方法を提供すること。
【解決手段】エチレン由来の構成単位および1-ブテン由来の構成単位を有するオレフィン系熱可塑性エラストマーを含有する組成物から形成され、放射線架橋されていることを特徴とする水摺動用シール材。
【選択図】なし

Description

本発明は水摺動用シール材、その製造方法、およびその次亜塩素酸耐性を向上させる方法に関する。

従来、水道水等の水中で使用されるシール材に好適な材料としては、シリコーンゴム（Q）、エチレンプロピレンジエン共重合ゴム（EPDM）、ブチルゴム（IIR）、フッ素ゴム（FKM）、水素添加ニトリルゴム（HNBR）等が知られている。これらの中で、シリコーンゴ
ム、フッ素ゴム、および水素添加ニトリルゴムは高価であるため、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、特に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、エチレンプロピレンジエン共重合ゴムやブチルゴムを用いたシール材は、水道水中に消毒剤として通常含まれる次亜塩素酸により劣化し、水道機器用や食品加工装置用等のシール材においては、これが大きな問題となってきている。またこれら材料においては、次亜塩素酸耐性の付与のための配合剤を添加する必要があり、ロール作業が必要となる。そして、これらの材料は熱硬化性ゴム材料であることから、プレス成型、2次加硫工
程も必要となり、非常に生産工程が複雑である。

次亜塩素酸耐性が優れた材料としてポリブテンがあるが、これは非常に固い材料であるため、柔軟性が無く、取り扱いが困難という問題がある。
一方、特開2002-168382号公報（特許文献１）には、熱可塑性エラストマー、水素化ニ
トリルゴムまたはポリブテンシールからなる耐塩素系のシール部材が開示されている。また、特開2003-342552号公報（特許文献２）には、エチレン−プロピレン系共重合体およ
びハイドロタルサイトを含むシール材用ゴム組成物が開示され、特開2003-129037号公報
（特許文献３）には、オレフィン系熱可塑性エラストマー、超高分子量ポリエチレンおよびポリ−Ｎ−ビニルアセトアミドを含んでなる水摺動シール用熱可塑性エラストマー組成物が開示され、これらの該組成物から形成された水摺動用シール材が次亜塩素酸耐性にも優れていることが記載されている。

しかしながら、これらのシール材には、次亜塩素酸耐性のさらなる向上が求められていた。
特開２００２−１６８３８２号公報特開２００３−３４２５５２号公報特開２００３−１２９０３７号公報

本発明は、上記のような従来技術の問題点に鑑みてなされたものであり、従来よりもさらに次亜塩素酸耐性に優れ、特に高温においても次亜塩素酸耐性に優れ、かつ生産性にも優れた水摺動用シール材およびその製造方法を提供することを目的としている。

また本発明は、水摺動用シール材の次亜塩素酸耐性を向上させる方法を提供することを目的としている。

本発明の水摺動用シール材は、
エチレン由来の構成単位および1-ブテン由来の構成単位を有するオレフィン系熱可塑性エラストマーを含有する組成物から形成され、放射線架橋されていることを特徴としている。

前記組成物は、共架橋剤をさらに含有していてもよい。
本発明の水摺動用シール材の製造方法は、
エチレン由来の構成単位および1-ブテン由来の構成単位を有するオレフィン系熱可塑性エラストマーを含有する組成物から成形体を製造し、該成形体に対して放射線を１．０〜１００ｋＧｙ照射することを特徴としている。

本発明の、水摺動用シール材の次亜塩素酸耐性を向上させる方法は、
エチレン由来の構成単位および1-ブテン由来の構成単位を有するオレフィン系熱可塑性エラストマーを含有する組成物から形成された水摺動用シール材に対して放射線を１．０〜１００ｋＧｙ照射することを特徴としている。

本発明の水摺動用シール材は、従来品よりも次亜塩素酸耐性に優れており、特に高温でも次亜塩素酸耐性に優れている。
本発明の水摺動用シール材の製造方法によれば、従来品よりも次亜塩素酸耐性に優れ、特に高温でも次亜塩素酸耐性に優れた水摺動用シール材を製造することができる。また、本発明の製造方法によれば、従来の製造方法のように次亜塩素酸耐性の付与のための配合剤を併用することなく、次亜塩素酸耐性に優れた水摺動用シール材を製造することができる。さらに本発明で用いる原料は、熱可塑性エラストマーをベースとしていることから、射出成形が可能であり、ロール作業が不要であるため、本発明の製造方法は生産性にも優れている。

本発明の方法によれば、エチレン由来の構成単位および1-ブテン由来の構成単位を有するオレフィン系熱可塑性エラストマーを含有する組成物から形成された、従来品よりも次亜塩素酸耐性に優れた水摺動用シール材を得ることができる。

以下、本発明の水摺動用シール材、その製造方法、およびその次亜塩素酸耐性を向上させる方法をさらに詳細に説明する。
本発明の水摺動用シール材は、エチレン由来の構成単位および1-ブテン由来の構成単位を有するオレフィン系熱可塑性エラストマーを含有する組成物から形成され、放射線架橋されていることを特徴としている。

［オレフィン系熱可塑性エラストマー組成物］
本発明の水摺動用シール材の形成材料として用いられるオレフィン系熱可塑性エラストマー組成物は、エチレン由来の構成単位および1-ブテン由来の構成単位を有するオレフィン系熱可塑性エラストマー（以下、単に「オレフィン系熱可塑性エラストマー」ともいう。）以下を含有し、さらに任意に共架橋剤、架橋剤、充填材を含有していてもよい。

オレフィン系熱可塑性エラストマー：
エチレン由来の構成単位および1-ブテン由来の構成単位を有するオレフィン系熱可塑性エラストマーの具体例としては、デュポンダウエラストマー社製のエンゲージ（登録商標）７２７０、エンゲージ（登録商標）７３８０などが挙げられる。

共架橋剤：
本発明で用いられるオレフィン系熱可塑性エラストマー組成物は、さらに共架橋剤を含有してもよい。共架橋剤を含有する前記オレフィン系熱可塑性エラストマー組成物を放射線架橋することによって、より硬度の高い水摺動用シール材を形成することができる。

共架橋剤としては、トリアリルイソシアヌレート(TAIC)、トリアリルシアヌレート、トリアリルホルマール、トリアリルトリメリテート、N,N'-m-フェニレンビスマレイミド、
ジプロパギルテレフタレート、ジアリルフタレート、テトラアリルテレフタルアミドなどの、ラジカルによる共架橋可能な化合物が挙げられ、これらの中でも、架橋点を持たないポリマーをパーオキサイド架橋させる観点から、トリアリルイソシアヌレートが特に好ましい。これらの架橋剤は、１種単独で、または２種以上を組み合わせて用いることができる。

共架橋剤は、前記組成物中に、前記オレフィン系熱可塑性エラストマー１００重量部に対して、好ましくは０．１〜３．０重量部配合される。配合量が３．０重量部よりも過多であると、共架橋剤がブリードアウトする場合がある。

架橋剤：
本発明で用いられるオレフィン系熱可塑性エラストマー組成物は、さらに架橋剤を含有してもよい。

架橋剤としては2,5-ジメチル-2,5-ジ(t-ブチルパーオキシ)ヘキサン、ジクミルパーオ
キサイド、2,4-ジクロロベンゾイルパーオキサイド、ジ-t-ブチルパーオキサイド、t-ブ
チルジクミルパーオキサイド、ベンゾイルパーオキサイド、2,5-ジメチル-2,5ジ(t-ブチ
ルパーオキサイド)ヘキシン-3,2,5−ジメチル-2,5-ジ(ベンゾイルパーオキシ)ヘキサン、α,α'-ビス(t-ブチルパーオキシ-ｍ-イソプロピル)ベンゼン、t-ブチルパーオキシイソ
プロピルカーボネート、パラクロルベンゾイルパーオキサイド、t-ブチルパーベンゾエート等を挙げることができる。これらのうち、2,4-ジクロロベンゾイルパーオキサイド、ジクミルパーオキサイド、ベンゾイルパーオキサイド、α,α'-ビス(t-ブチルパーオキシ-
ｍ-イソプロピル)ベンゼンが好ましく用いられる。これらの架橋剤は、１種単独で、または２種以上を組み合わせて用いることができる。

架橋剤は、前記組成物中に、前記オレフィン系熱可塑性エラストマー１００重量部に対して、好ましくは０．１〜３．０重量部配合される。配合量が３．０重量部よりも過多であると、架橋剤がブリードアウトする場合がある。

充填材：
前記オレフィン系熱可塑性エラストマー組成物は、各種充填材をさらに含有してもよい。各種充填材は、目的に応じて適宜選択すればよく、その例としてはカーボンブラック、シリカ、硫酸バリウム、酸化チタン、酸化アルミニウム等の無機充填材；ポリテトラフルオロエチレン樹脂、ポリエチレン樹脂、ポリイミド樹脂等の有機充填材が挙げられる。これらは１種単独で、または２種以上を組み合わせて用いることができる。

［放射線照射］
本発明の水摺動用シール材は、前記オレフィン系熱可塑性エラストマーを含有する組成物から形成され、該組成物中のオレフィン系熱可塑性エラストマーが放射線架橋されていることを特徴としている。

オレフィン系熱可塑性エラストマーの架橋を放射線照射によって行うと、架橋剤による架橋を行った場合よりも架橋密度が高くなる。
オレフィン系熱可塑性エラストマーの放射線架橋は、前記組成物から成形体を製造し、
該成形体に対して放射線を照射することにより行われ、この放射線照射によって、水摺動用シール材の次亜塩素酸耐性が向上し、特に高温での（たとえば８０℃での）次亜塩素酸耐性も向上する。さらに、水摺動用シール材の耐熱性（圧縮永久歪み率）、常態物性も向上する。

成形体の製造方法としては従来公知の製造方法を採用することができ、たとえばプレス成形機、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ればよい。
成形体に対する放射線の照射は、不活性雰囲気下、たとえばアルゴンガスや窒素ガス、ヘリウムガスなどの雰囲気下で実施する。

放射線の照射量は１．０〜１００ｋＧｙであることが好ましい。照射線量が１．０ｋＧｙ以下であるとオレフィン系熱可塑性エラストマーの架橋（改質）が十分に起こらない場合があり、１００ｋＧｙを超えると架橋（改質）が過度に起こり、水摺動用シール材の引っ張り強さ、伸びが低下する場合がある。

＜用途＞
本発明の水摺動シール材の具体的用途としては、例えば、食器乾燥機や洗濯機に搭載されたモーターの軸部のシール材などの、高湿度環境で使用されるシール材、上下水道に使用されるバルブの摺動部用シール材などが挙げられる。

［実験例］
以下、実施例および比較例に基づいて本発明をさらに詳細に説明する。
［実施例１］
オレフィン系熱可塑性エラストマー（商品名：Engage（登録商標） 7270、Dupont Dow Elastomer社製）を、加熱・冷却プレスにて130℃で3.0分加熱した後40℃まで冷却して成
形体を得た。不活性ガス（アルゴン）に置換した袋の中にこの成形体を入れ、この成形体に対して放射線を８０ｋＧｙ照射して、水摺動用シール材評価用の試験片を製造した。試験片の諸物性を表１に示す。

［実施例２］
オレフィン系熱可塑性エラストマー（商品名：Engage（登録商標） 7270、Dupont Dow Elastomer社製）１００重量部と共架橋剤（トリアリルイソシアヌレート）１重量部とを
、ラボプラストミル（80℃ 50 rpm）で混合し、加熱・冷却プレスにて130℃で3.0分加熱した後40℃まで冷却して成形体を得た。不活性ガス（アルゴン）に置換した袋の中にこの成形体を入れ、この成形体に対して放射線を８０ｋＧｙ照射して、水摺動用シール材評価用の試験片を製造した。試験片の諸物性を表１に示す。

［実施例３］
オレフィン系熱可塑性エラストマー（商品名：Engage（登録商標） 7270、Dupont Dow Elastomer社製）をオレフィン系熱可塑性エラストマー（商品名：Engage（登録商標） 7380、Dupont社製）に変更した以外は実施例１と同様にして水摺動用シール材評価用の試験片を製造した。試験片の諸物性を表１に示す。

［実施例４］
オレフィン系熱可塑性エラストマー（商品名：Engage（登録商標） 7270、Dupont Dow Elastomer社製）をオレフィン系熱可塑性エラストマー（商品名：Engage（登録商標） 7380、Dupont社製）に変更した以外は実施例２と同様にして水摺動用シール材評価用の試験片を製造した。試験片の諸物性を表１に示す。

［比較例１］
放射線を照射しなかった以外は実施例１と同様にして水摺動用シール材評価用の試験片を製造した。試験片の諸物性を表１に示す。

［比較例２］
放射線を照射しなかった以外は実施例３と同様にして水摺動用シール材評価用の試験片を製造した。試験片の諸物性を表１に示す。

［比較例３］
ＥＰＤＭ（ＥＰ−２１、ＪＳＲ社製）１００重量部、共架橋剤（トリイソシアヌレート）４重量部、パーオキサイド（ＤＨＴ−４Ａ−２、協和化学製）２重量部および白色充填材（トランスリンク７７、長瀬産業製）３５重量部をラボプラストミル（80℃ 50 rpm）で混合し、加熱・冷却プレスにて170℃で10分加熱し、さらに140℃で1時間２次加硫を行
った後、40℃まで冷却して水摺動用シール材評価用の試験片を製造した。試験片の諸物性を表１に示す。

［比較例４〜６］
配合成分および配合量を表１に記載されたように変更した以外は比較例３と同様にして水摺動用シール材評価用の試験片を製造した。試験片の諸物性を表１に示す。

［試験方法］
表１に記載の諸物性は、以下の方法により測定した。
○硬さ
JIS-K6253に準拠し、JIS3号ダンベルを3枚重ねにして、デュロメータータイプＡ硬さ試験機にて測定した。

○引張強度・伸び
JIS-K5251に準拠し、JIS3号ダンベルを引張試験装置にて規定速度で切断まで引っ張る
ことにより測定した。

○100%モジュラス
JIS-K5251に準拠し、JIS3号ダンベルを引張試験装置にて規定速度で切断まで引っ張る
ことにより測定した。

○圧縮永久歪み率
JIS-K6262に準拠し、φ29×12.5mmディスクを一定の圧縮歪み(圧縮率25％)の下で規定
の温度(100℃)で72時間放置後、歪みを取り除き、規定時間後のシール材の厚みを測定し
て、圧縮永久歪み率を求めた。

○次亜塩素酸浸析試験条件
試験片（ＪＩＳ３号ダンベルを打ち抜き）を、次亜塩素酸ナトリウム水溶液（濃度２５０ｐｐｍ）に、室温または８０℃で１週間浸漬し、試験片の劣化の有無を評価した。評価基準は以下のとおりである。

＜劣化の有無＞
下式で表される引張り強さの変化率が２０％以下である場合を“○”、２０％以上である場合を“×”、試験片の融点が低くその形状を維持できない場合を“−”で表した。

Claims

エチレン由来の構成単位および1-ブテン由来の構成単位を有するオレフィン系熱可塑性エラストマーを含有する組成物から形成され、放射線架橋されていることを特徴とする水摺動用シール材。
前記組成物が、共架橋剤をさらに含有していることを特徴とする請求項１に記載の水摺動用シール材。
エチレン由来の構成単位および1-ブテン由来の構成単位を有するオレフィン系熱可塑性エラストマーを含有する組成物から成形体を製造し、該成形体に対して放射線を１．０〜１００ｋＧｙ照射することを特徴とする水摺動用シール材の製造方法。
エチレン由来の構成単位および1-ブテン由来の構成単位を有するオレフィン系熱可塑性エラストマーを含有する組成物から形成された水摺動用シール材に対して放射線を１．０〜１００ｋＧｙ照射することを特徴とする、水摺動用シール材の次亜塩素酸耐性を向上させる方法。