JP2010111733A

JP2010111733A - 封止材用組成物および封止材

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Publication number: JP2010111733A
Application number: JP2008284228A
Authority: JP
Inventors: Yoshimare Mori; 栄希毛利; Takehiro Hamamura; 武広浜村; Toru Yamada; 徹山田; Hiroki Nishizawa; 弘毅西澤
Original assignee: MORISEI KAKO KK; ABB KK
Current assignee: MORISEI KAKO KK; ABB KK
Priority date: 2008-11-05
Filing date: 2008-11-05
Publication date: 2010-05-20
Anticipated expiration: 2028-11-05
Also published as: JP5711870B2

Abstract

【課題】各種塗料に用いられている溶剤に接して圧接・摺動した場合であっても、偏摩耗や切断が生じるのを抑制することができる。
【解決手段】塗料もしくは溶剤を、移送もしくは噴出させるピストン機構を備える塗装機に用いられ、この塗装機のピストン機構を構成するシリンダ内周面とピストン外周面との間を封止する封止材を成形するための封止材用組成物であって、該封止材用組成物は、パーフルオロオレフィンと、パーフルオロメチルビニルエーテルと、よう素または臭素含有ビニルモノマーとの共重合体である弗素系弾性体１００重量部に対して、よう素吸着量が０〜４０ｇ／ｋｇおよびＤＢＰ吸収量が０〜６０×１０^-5ｍ³／ｋｇのカーボンブラック５〜１５重量部と、有機過酸化物０．５〜３．０重量部と、共架橋剤０．５〜２．０重量部とを含む。
【選択図】図１６

Description

本発明は封止材用組成物および封止材に関し、特に塗装機に用いられ、塗料もしくは溶剤に接する封止材を成形するのに好適な封止材用組成物、およびこの封止材用組成物を成形してなる封止材に関する。

多色塗装機などの塗装機には、ピストンによって２つに区画された空間を有するシリンダを備え、このシリンダの区画された一方の空室には溶剤系または水系の塗料が、他方の空室内にはピストン作動用の溶剤が充填され、一方の空室内で複数の塗料が交換できるものがある。このピストンは外周面に凹周溝を有し、その凹周溝にＯリングなどの封止材が装着され塗料と溶剤とが遮断されている。装着された封止材はシリンダ内周面と密に接触摺動している。
このような塗装機のシリンダに用いられる封止材は、従来フッ素ゴムやパーフロロエラストマー製の封止材が使用され、また、その封止材の横断面形状が頭部と脚部を有するきのこ型であり、該パッキンの自由状態における脚部の幅寸法は、凹周溝の開口幅寸法よりも小さく設定されているものが知られている（特許文献１）。
しかしながら、上記封止材は、塗装機内のシリンダ内周面とピストン外周面との間で圧接されると共にピストンの往復運動によりねじれが生じる場合があり、封止材の偏摩耗や切断が生じやすいという問題がある。
特開２００７−９０１９８号公報

本発明はこのような課題に対処するためになされたもので、各種塗料もしくは用いられている溶剤に接して圧接・摺動した場合であっても、偏摩耗や切断が生じるのを抑制することができる封止材およびこの封止材を成形できる封止材用組成物の提供を目的とする。

本発明の封止材用組成物は、塗料もしくは溶剤を、移送もしくは噴出させるピストン機構を備える塗装機に用いられ、この塗装機のピストン機構を構成するシリンダ内周面とピストン外周面との間を封止する封止材を成形するための封止材用組成物であって、該封止材用組成物は、パーフルオロオレフィンと、パーフルオロメチルビニルエーテルと、よう素または臭素含有ビニルモノマーとの共重合体である弗素系弾性体１００重量部に対して、よう素吸着量が０〜４０ｇ／ｋｇおよびＤＢＰ吸収量が０〜６０×１０^-5ｍ³／ｋｇのカーボンブラック５〜１５重量部と、有機過酸化物０．５〜３．０重量部と、共架橋剤０．５〜２．０重量部とを含むことを特徴とする。
また、上記有機過酸化物が２,５-ジメチル−２,５−ジ（ｔ−ブチルパーオキシ）ヘキサンおよび２,５−ジメチル−２,５−ジ（ｔ−ブチルパーオキシ）ヘキシン−３から選ばれた少なくとも１つの有機過酸化物であり、上記共架橋剤が１,３,５−トリアリルイソシアヌレートであることを特徴とする。

本発明の封止材は、上記弗素系弾性体を主成分とする封止材用組成物を成形してなり、上記塗装機に用いられる封止材であることを特徴とする。

本発明は、塗装機のピストン機構に用いられるＯリングなどを成形するための封止材用組成物がパーフルオロオレフィンと、パーフルオロメチルビニルエーテルと、よう素または臭素含有ビニルモノマーとの共重合体である弗素系弾性体１００重量部に対して、よう素吸着量が０〜４０ｇ／ｋｇおよびＤＢＰ吸収量が０〜６０×１０^-5ｍ³／ｋｇのカーボンブラック５〜１５重量部と、有機過酸化物０．５〜３．０重量部と、共架橋剤０．５〜２．０重量部とを含むので、多くの塗料または溶剤雰囲気下においても、機械的強度が高く、かつ小さい体積変化を維持できる。

本発明の封止材用組成物に用いられる弗素系弾性体は、パーフルオロオレフィンと、パーフルオロメチルビニルエーテルと、よう素または臭素含有ビニルモノマーとの共重合体である弗素系弾性体である。
パーフルオロオレフィンは、以下の式（Ｉ）で表される。

ここで、Ｒ₁、Ｒ₂、Ｒ₃またはＲ₄は、弗素、弗化アルキル基、弗化アルコキシル基の中から選ばれ、少なくとも弗素または弗化アルキル基の一つを含む。これらのなかでＲ₁、Ｒ₂、Ｒ₃およびＲ₄が全て弗素であるテトラフルオロエチレンが耐溶剤性に優れているので、塗装機のピストン機構用封止材を形成するのに特に好ましい。

パーフルオロメチルビニルエーテルは、以下の式（ＩＩ）で表される。

よう素または臭素含有ビニルモノマーは、架橋部分として、以下の構造を単独または併用して所定量含み、いわゆる過酸化物加硫ができる共重合体を構成するモノマーである。
｜｜
−Ｃ−Ｂｒ、または、−Ｃ−Ｉ
｜｜

本発明の封止材用組成物に用いられる弗素系弾性体は、パーフルオロオレフィンとパーフルオロメチルビニルエーテルとよう素または臭素含有ビニルモノマーとの共重合体であるパーフルオロ重合体 100 重量％であることが好ましい。
すなわち、弗素系弾性体は、パーフルオロオレフィンとパーフルオロメチルビニルエーテルとよう素または臭素含有ビニルモノマーとの共重合体のみから構成されていることが好ましい。
市販品としてはＤｙｎｅｏｎ社製ＰＦＥ-８０Ｘ、ｓｏｌｖａｙｓｏｌｅｘｉｓ社製ＰＦＲ-９４が挙げられる。

本発明の封止材用組成物に用いられるカーボンブラックは、よう素吸着量が０〜４０ｇ／ｋｇおよびＤＢＰ吸収量が０〜６０×１０^-5ｍ³／ｋｇのカーボンブラックである。ここでよう素吸着量およびＤＢＰ吸収量は、ＪＩＳＫ６２１７−１９９７で規定される方法で測定される。
上記特性を有するカーボンブラックとしては、旭＃８、旭＃１５、旭＃３５（旭カーボン株式会社製）が挙げられる。

よう素吸着量が０〜４０ｇ／ｋｇおよびＤＢＰ吸収量が０〜６０×１０^-5ｍ³／ｋｇのカーボンブラックと、この特性値範囲外のカーボンブラックとを配合した封止材用組成物としての物性を以下の方法で測定した。
弗素系弾性体として、パーフルオロオレフィンと、パーフルオロメチルビニルエーテルと、よう素または臭素含有ビニルモノマーとの共重合体（Ｄｙｎｅｏｎ社製ＰＦＥ-８０Ｘ） 100 重量部に、カーボンブラック 20 重量部と、トリアリルイソシアヌレートを 2 重量部と、パーヘキサ２５Ｂを 1 重量部とをそれぞれ秤量し、ゴムロールミルを用いて混合し、加硫金型に入れ、160 ℃ 10 分間の一次加硫および 180 ℃ 4 時間の二次加硫を施して、ＪＩＳＢ２４０１Ｐ-２６のＯリングを得た。用いたカーボンブラックの種類により試験配合１〜試験配合４のＯリングを得た。なお、試験配合０はカーボンブラックを配合しない場合のＯリングである。

用いたカーボンブラックは、試験配合１として、ＴｈｅｒｍａｘＮ-９９０（よう素吸着量：10.0ｇ／ｋｇ、ＤＢＰ吸収量：33×10^-5ｍ³／ｋｇ、Ｃａｎｃａｒｂ社製）を、試験配合２として、旭＃３５（よう素吸着量：23ｇ／ｋｇ、ＤＢＰ吸収量：50×10^-5ｍ³／ｋｇ、旭カーボン株式会社製）を、試験配合３として、旭＃６０（よう素吸着量：43ｇ／ｋｇ、ＤＢＰ吸収量：114×10^-5ｍ³／ｋｇ、旭カーボン株式会社製）を、試験配合４として、シースト１１６（よう素吸着量：53ｇ／ｋｇ、ＤＢＰ吸収量：133×10^-5ｍ³／ｋｇ、東海カーボン社製）をそれぞれ配合した。

得られたＯリングの耐薬品・溶剤性を以下の方法で評価した。
Ｏリングをメチルエチルケトン、酢酸ブチル、ジメチルアミンに、常圧、２０℃で浸漬して体積変化率を測定した。結果を図１〜図３に示す。

体積変化率（％）＝（Ｖ２−Ｖ１）×１００／Ｖ１

ここで、Ｖ１は浸漬前の体積を表し、Ｖ２は浸漬後の体積を表す。体積は比重計で測定した比重より算出した。

カーボンブラック未配合品の試験配合０であるＯリングが最も優れた耐薬品・溶剤性を示したが、カーボンブラック配合品の中では試験配合１が最も優れた耐薬品・溶剤性を示した。

上記試験配合１で用いたＴｈｅｒｍａｘＮ-９９０（ｃａｎｃａｒｂ製）を用いて、カーボンブラックの配合量とＯリングの耐薬品・溶剤性の関係を調べた。
弗素系弾性体として、パーフルオロオレフィンと、パーフルオロメチルビニルエーテルと、よう素または臭素含有ビニルモノマーとの共重合体（Ｄｙｎｅｏｎ社製ＰＦＥ-８０Ｘ） 100 重量部に、カーボンブラックとしてＴｈｅｒｍａｘＮ-９９０（ｃａｎｃａｒｂ製）の配合量を 0 重量部（試験配合Ａ）、 5 重量部（試験配合Ｂ）、 10 重量部（試験配合Ｃ）、 15 重量部（試験配合Ｄ）、 20 重量部（試験配合Ｅ）をそれぞれ配合し、さらに、トリアリルイソシアヌレートを 2 重量部と、パーヘキサ２５Ｂを１重量部とをそれぞれ秤量し、ゴムロールミルを用いて混合し、加硫金型に入れ、160 ℃ 10 分間の一次加硫および 180 ℃ 18 時間の二次加硫を施して、ＪＩＳＢ２４０１Ｐ-２６のＯリングを得た。得られたＯリングの耐薬品・溶剤性をメチルエチルケトンに、常圧、２０℃で浸漬して上述の方法で体積変化率を測定した。結果を図４に示す。

図１〜４の結果、よう素吸着量が 0 〜 40 ｇ／ｋｇおよびＤＢＰ吸収量が 0 〜 60 ×10^-5ｍ³／ｋｇのカーボンブラックを 5 〜 15 重量部配合することで、Ｏリングに必要とされる機械的強度を維持して塗装機用Ｏリングとしての耐薬品・溶剤性に優れた封止材用組成物が得られることが分かった。

本発明の封止材用組成物の架橋剤として用いられる過酸化物は、パーオキシラジカルを生成する有機過酸化物であれば使用できる。
有機過酸化物としては、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- ビス (t-ブチルパーオキシ) ヘキサン、ビス ( 2,4- ジクロルベンゾイル )パーオキサイド、t-ブチルクミルパーオキサイド、t-ブチルパーオキシベンゼン、 1,1- ビス (t-ブチルパーオキシ)-3,5,5- トリメチルシクロヘキサン、 2,5- ジメチルヘキサン-2,5- ジヒドロキシパーオキサイド、α，α´- ビス (t-ブチルパーオキシ)-p-ジイソプロピルベンゼン、 2,5- ジメチル-2,5- ジ (ベンゾイルパーオキシ )ヘキサン、t-ブチルパーオキシイソプロピルカーボネート等を挙げることができる。
これらの中で、 2,5- ジメチル-2,5- ビス (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）ヘキサンが物性・加硫特性が優れるとの理由で好ましい。

本発明の弗素系弾性体の加硫方法は熱や酸化還元系の存在で容易にパーオキシラジカルを生成する有機過酸化物による加硫が好ましい。より好ましい過酸化物加硫方法は減圧環境下にて加硫成型を行うことである。
また、ジクミルパーオキサイドやベンゾイルパーオキサイドなどの有機過酸化物などを加硫助剤とし、トリアリルイソシアヌレートなどの多価アリル化合物や水酸基含有多価アリル化合物あるいは多価ビニル化合物を加硫剤として用いて弗素系弾性体を加硫することもでき、この方法は特に封止材の硬さが要求される場合に好ましい加硫方法である。

多価アリル化合物としては、ジアリル、トリアリル、テトラアリル基を、多価ビニル化合物としては、ジビニル、トリビニル、テトラビニル基をそれぞれ含む化合物であり、また、水素原子を弗素で置換されている弗素置換化合物であってよい。これら多価アリル化合物あるいは多価ビニル化合物は単独または併用することができる。
多価アリル化合物あるいは多価ビニル化合物を配合することにより、熱および過酸化物、またはポリマーの分岐オレフィン部の付加反応による耐熱架橋が容易になる。また、熱可塑性弗素共重合体の分子架橋にも都合がよい。

加硫条件としては、一次加硫が 150〜170 ℃の加硫温度で 5〜 30 分の加硫時間、二次加硫が 170〜250 ℃の加硫温度で 4〜 48 時間の加硫時間が好適である。特に省エネルギーの観点では、 170〜200 ℃の加硫温度で 2〜5 時間が好ましい。

本発明の封止材用組成物は、上記カーボンブラックが５〜１５重量部配合されているので、各種塗料に用いられている溶剤に接して圧接・摺動した場合であっても、偏摩耗や切断が生じるのを抑制することができる封止材を得ることができる。
塗装用溶剤としては、炭化水素類、アルコール類、エステル類、ケトン類、アミン類などが挙げられる。
また、封止材としては、Ｏリング状、角リング状、異径リング状、シールパッキン状、リップシール状の形状を有する封止材を挙げることができる。

実施例１
弗素系弾性体として、パーフルオロオレフィンと、パーフルオロメチルビニルエーテルと、よう素または臭素含有ビニルモノマーとの共重合体（Ｄｙｎｅｏｎ社製ＰＦＥ-８０Ｘ） 100 重量部に、カーボンブラックとして、旭＃３５（旭カーボン株式会社製）5 重量部、ＴｈｅｒｍａｘＮ-９９０（Ｃａｎｃａｒｂ社製） 10 重量部と、過酸化物パーヘキサ２５Ｂ（日油株式会社製） 1 重量部と、トリアリルイソシアヌレート（日本化成株式会社製） 2 重量部とをそれぞれ秤量し、ゴムロールミルを用いて混合し、加硫金型に入れ、160 ℃ 10 分間の一次加硫および180 ℃ 4時間の二次加硫を施して、ＪＩＳＢ２４０１Ｐ-２６のＯリング、および 2 mm 厚のゴムシートを得た。得られたＯリングとシートを以下の方法で評価した。

比較例１
Ｄｙｎｅｏｎ社製トリアジン加硫系パーフルオロエラストマー（パーフルオロオレフィンとパーフルオロメチルビニルエーテル） 100 重量部(加硫剤含む)に、カーボンブラックとして、旭#35（旭カーボン株式会社製）5 重量部、ＴｈｅｒｍａｘＮ９９０（Ｃａｎｃａ社製）10 重量部をそれぞれ秤量し、ゴムロールミルを用いて混合し、加硫金型に入れ、180℃ 30分間の一次加硫および 300℃ 24 時間の二次加硫を施して、ＪＩＳＢ２４０１Ｐ-２６のＯリング、および 2 mm 厚のゴムシートを得た。得られたＯリングとシートを以下の方法で評価した。

比較例２
パーフルオロオレフィンとパーフルオロアルキルビニルエーテルと、よう素含有ビニルモノマーとの共重合体 100 重量部に、カーボンブラックとして、旭＃３５（旭カ-ーボン株式会社製）5 重量部、ＴｈｅｒｍａｘＮ９９０（Ｃａｎｃａｒｂ社製）10 重量部、と、過酸化物としてパーヘキサ２５Ｂ（日油株式会社製） 1 重量部と、共架橋剤としてトリアリルイソシアヌレート（日本化成株式会社製） 3 重量部とをそれぞれ秤量し、ゴムロールミルを用いて混合し、加硫金型に入れ、160℃ 10 分間の一次加硫および 180℃ 4 時間の二次加硫を施して、ＪＩＳＢ２４０１Ｐ-２６のＯリング、および 2 mm 厚のゴムシートを得た。得られたＯリングとシートを以下の方法で評価した。

比較例３
弗素系弾性体として、パーフルオロオレフィンと、パーフルオロメチルビニルエーテルと、よう素または臭素含有ビニルモノマーとの共重合体（Ｄｙｎｅｏｎ社製ＰＦＥ-８０Ｘ） 100 重量部に、過酸化物パーヘキサ２５Ｂ（日油株式会社製）を 1 重量部と、トリアリルイソシアヌレート（日本化成株式会社製）を 2 重量部とをそれぞれ秤量し、ゴムロールミルを用いて混合し、加硫金型に入れ、160 ℃ 10 分間の一次加硫および180 ℃ 18 時間の二次加硫を施して、ＪＩＳＢ２４０１Ｐ-２６のＯリング、および 2 mm 厚のゴムシートを得た。得られたＯリングとシートを以下の方法で評価した。

（１）耐薬品・溶剤性
Ｏリングをメチルエチルケトン、酢酸ブチル、ジメチルアミンに、常圧、２０℃で浸漬して上述した体積変化率を測定した。結果を図５〜図７に示す。
（２）引っ張り強度
ＪＩＳＫ６２５２により、メチルエチルケトン、酢酸ブチル、ジメチルアミンに、常圧、２０℃で浸漬した後、引っ張り強度（ＭＰａ）および伸び変化率（％）を測定した。結果を図８〜図１３に示す。
（３）引き裂き強度
ＡＳＴＭＤ６２４により、引き裂き強度（ｋＮ／ｍ）を測定した。ヘッドスピードは５００ｍｍ／分、測定数は３〜５である。結果を図１４に示す。
（４）磨耗量
ＪＩＳＫ６２６４により、テーバー磨耗試験を測定した。浸漬無しでの磨耗量（ｍｇ)を以下の条件で測定した。また、メチルエチルケトン、酢酸ブチル、ジメチルアミンに、常圧、２０℃ ３０日間浸漬した後に磨耗量（ｍｇ）を測定した。結果を図１５および図１６に示す。
測定条件
磨耗輪：ＣＳ-１０
試験荷重：４．９Ｎ{５００ｋｇｆ}
試験片の回転速度：６０±２ｒｐｍ
回転数：１０００回

磨耗量（ｍｇ）＝Ｗ０ − Ｗ１０００

ここで、Ｗ０は磨耗試験前の重量を表し、Ｗ１０００は磨耗試験後の重量を表す。重量は電子天秤にて測定を行なった。

図５〜図１６より、実施例１のＯリングは、比較例１および比較例２に比較して、体積変化率、引張強さ変化、伸び変化率ともに優れており、特に浸漬薬品が異なっても安定した特性が認められる。また、引裂き強さ、テーバー磨耗量に優れており、塗装機に用いられるＯリングとして適している。

本発明の封止材は、多くの溶剤雰囲気下においても、機械的強度が高く、かつ体積変化を維持できるので、塗装機などにおいて薬品や有機溶剤に接する環境下において使用できる。そのため、今後過酷な耐薬品・溶剤性を要求される分野において適用できる。

カーボンブラックの種類を変えたメチルエチルケトン浸漬試験結果である。カーボンブラックの種類を変えた酢酸ブチル浸漬試験結果である。カーボンブラックの種類を変えたジメチルアミン浸漬試験結果である。カーボンブラックの量を変えたメチルエチルケトン浸漬試験結果である。実施例・比較例のメチルエチルケトン浸漬後の体積変化率を表す図である。実施例・比較例の酢酸ブチル浸漬後の体積変化率を表す図である。実施例・比較例のジメチルアミン浸漬後の体積変化率を表す図である。実施例・比較例のメチルエチルケトン浸漬後の引っ張り強さを表す図である。実施例・比較例のメチルエチルケトン浸漬後伸び変化率を表す図である。実施例・比較例の酢酸ブチル浸漬後の引っ張り強さを表す図である。実施例・比較例の酢酸ブチル浸漬後伸び変化率を表す図である。実施例・比較例のジメチルアミン浸漬後の引っ張り強さを表す図である。実施例・比較例のジメチルアミン浸漬後伸び変化率を表す図である。実施例・比較例の各種溶剤浸漬前の引き裂き強度を表す図である。実施例・比較例の各種溶剤浸漬前の磨耗量を表す図である。実施例・比較例の各種溶剤浸漬後の磨耗量を表す図である。

Claims

塗料もしくは溶剤を、移送もしくは噴出させるピストン機構を備える塗装機に用いられ、前記ピストン機構を構成するシリンダ内周面とピストン外周面との間を封止する封止材を成形するための封止材用組成物であって、
該封止材用組成物は、パーフルオロオレフィンと、パーフルオロメチルビニルエーテルと、よう素または臭素含有ビニルモノマーとの共重合体である弗素系弾性体１００重量部に対して、よう素吸着量が０〜４０ｇ／ｋｇおよびＤＢＰ吸収量が０〜６０×１０^-5ｍ³／ｋｇのカーボンブラック５〜１５重量部と、有機過酸化物０．５〜３．０重量部と、共架橋剤０．５〜２．０重量部とを含むことを特徴とする封止材用組成物。
前記有機過酸化物が２,５-ジメチル−２,５−ジ（ｔ−ブチルパーオキシ）ヘキサンおよび２,５−ジメチル−２,５−ジ（ｔ−ブチルパーオキシ）ヘキシン−３から選ばれた少なくとも１つの有機過酸化物であり、前記共架橋剤が１,３,５−トリアリルイソシアヌレートであることを特徴とする請求項１記載の封止材用組成物。
塗料もしくは溶剤を、移送もしくは噴出させるピストン機構を備える塗装機に用いられ、前記ピストン機構を構成するシリンダ内周面とピストン外周面との間を封止するため、弗素系弾性体を主成分とする封止材用組成物を成形してなる封止材であって、前記封止材用組成物は、請求項１または請求項２記載の封止材用組成物であることを特徴とする封止材。