JP2017014499A - エチレン・プロピレン・ジエンゴム発泡体およびシール材 - Google Patents

エチレン・プロピレン・ジエンゴム発泡体およびシール材 Download PDF

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Abstract

【課題】止水性が良好であるエチレン・プロピレン・ジエンゴム発泡体およびそれを備えるシール材を提供すること。【解決手段】エチレン・プロピレン・ジエンゴム発泡体は、 エチレン・プロピレン・ジエンゴム、架橋剤、架橋促進剤、発泡剤、発泡助剤および非イオン系界面活性剤を含有するゴム組成物を発泡させることにより得られ、伸び率が、300%以上1000%以下である。【選択図】図1

Description

本発明は、エチレン・プロピレン・ジエンゴム発泡体およびシール材、詳しくは、エチレン・プロピレン・ジエンゴム発泡体およびそれを備えるシール材に関する。
従来より、自動車用途、住設用途、家電用途などの各種産業製品において、その製品に生じる隙間を埋めて水や音などの浸入を防ぐシール材として、エチレン・プロピレン・ジエンゴム(以下、EPDMと表記する場合がある。)を発泡してなるEPDM発泡体が知られている。
EPDM発泡体は、一般的には、EPDMを、発泡剤によって発泡させるとともに、架橋剤によって架橋することにより製造されている。
このようなEPDM発泡体として、例えば、EPDM、キノイド系架橋剤および発泡剤などを含有するゴム組成物を発泡させて得られるEPDM発泡体が提案されている(例えば、特許文献1参照。)。
特開2012−17452号公報
ところで、近年、EPDM発泡体の止水性の要求がより一層高まり、さらなる止水性の向上が求められている。
本発明の目的は、止水性が良好であるエチレン・プロピレン・ジエンゴム発泡体およびそれを備えるシール材を提供することにある。
本発明[1]は、エチレン・プロピレン・ジエンゴム、架橋剤、架橋促進剤、発泡剤、発泡助剤および非イオン系界面活性剤を含有するゴム組成物を発泡させることにより得られ、伸び率が、300%以上1000%以下であるエチレン・プロピレン・ジエンゴム発泡体を含んでいる。
本発明[2]は、前記非イオン系界面活性剤が、脂肪酸アミド類である[1]に記載のエチレン・プロピレン・ジエンゴム発泡体を含んでいる。
本発明[3]は、前記非イオン系界面活性剤の含有割合が、前記エチレン・プロピレン・ジエンゴム100質量部に対して、3質量部以上20質量部以下である[1]または[2]に記載のエチレン・プロピレン・ジエンゴム発泡体を含んでいる。
本発明[4]は、前記ゴム組成物が、芳香族スルフィン酸化合物をさらに含有する[1]〜[3]のいずれか一項に記載のエチレン・プロピレン・ジエンゴム発泡体を含んでいる。
本発明[5]は、前記芳香族スルフィン酸化合物の含有割合が、前記非イオン系界面活性剤100質量部に対して、10質量部以上300質量部以下である[4]に記載のエチレン・プロピレン・ジエンゴム発泡体を含んでいる。
本発明[6]は、見掛け密度が、0.050g/cm以上0.200g/cm以下である[1]〜[5]のいずれか一項に記載のエチレン・プロピレン・ジエンゴム発泡体を含んでいる。
本発明[7]は、50%圧縮荷重が、0.1N/cm以上2.0N/cm以下である[1]〜[6]のいずれか一項に記載のエチレン・プロピレン・ジエンゴム発泡体を含んでいる。
本発明[8]は、部材の隙間を充填するためのシール材であって、[1]〜[7]のいずれか一項に記載のエチレン・プロピレン・ジエンゴム発泡体と、前記エチレン・プロピレン・ジエンゴム発泡体の少なくとも一方面に設けられる粘着層とを備えるシール材を含んでいる。
本発明のエチレン・プロピレン・ジエンゴム発泡体は、エチレン・プロピレン・ジエンゴム、架橋剤、架橋促進剤、発泡剤、発泡助剤および非イオン系界面活性剤を含有するゴム組成物を発泡させることにより得られ、伸び率が、300%以上1000%以下である。そのため、止水性が良好である。
また、本発明のシール材によれば、上記したエチレン・プロピレン・ジエンゴム発泡体を備えるため、部材の隙間を確実に充填してシールすることができる。
図1は、本発明のシール材の一実施形態を示す概略図である。 図2は、止水性試験の概要を示す概略図である。
本発明のエチレン・プロピレン・ジエンゴム(以下、EPDMと表記する場合がある。)発泡体は、EPDM、架橋剤、架橋促進剤、発泡剤、発泡助剤および非イオン系界面活性剤を含有するゴム組成物を発泡させることにより得られる。
EPDMは、エチレン、プロピレンおよびジエン類の共重合によって得られるゴムであり、エチレンおよびプロピレンに加えて、さらにジエン類を共重合させることにより、不飽和結合を導入して、後述する架橋剤による架橋を可能としている。
ジエン類としては、例えば、5−エチリデン−2−ノルボルネン、1,4−ヘキサジエン、ジシクロペンタジエンなどが挙げられる。これらジエン類は、単独使用または2種類以上併用することができる。
EPDMとしては、例えば、ジエン量(ジエン類の含有量)が7.0質量%未満であるEPDM(以下、「低ジエンEPDM」とも称する。)、ジエン量が7.0質量%以上であるEPDM(以下、「高ジエンEPDM」とも称する。)が挙げられる。
低ジエンEPDMのジエン量は、7.0質量%未満、好ましくは、6.0質量%以下、より好ましくは、5.0質量%以下であり、また、例えば、1.0質量%以上、好ましくは、4.0質量%以上である。なお、ジエン量は、原料仕込みの質量割合により求めることができる。また、ASTM D 6047に準拠して求めることもできる。
EPDMが低ジエンEPDMを含有する場合、低ジエンEPDMにおけるジエン類としては、上記の中でも好ましくは、5−エチリデン−2−ノルボルネンが挙げられる。これにより、低密度、低圧縮永久歪のEPDM発泡体を確実に得ることができる。
低ジエンEPDMは、例えば、チーグラー・ナッタ触媒、メタロセン触媒、バナジウム触媒などの触媒により重合するなど、公知の方法が採用される。
低ジエンEPDMのムーニー粘度は、例えば、1(ML1+4、at125℃)以上、好ましくは、10(ML1+4、at125℃)以上、より好ましくは、35(ML1+4、at125℃)以上であり、また、例えば、100(ML1+4、at125℃)以下、好ましくは、50(ML1+4、at125℃)以下である。
高ジエンEPDMのジエン量は、7.0質量%以上、好ましくは、9.0質量%以上であり、また、例えば、15.0質量%以下、好ましくは、12.0質量%以下である。
EPDMが、高ジエンEPDMを含有する場合は、高ジエンEPDMにおけるジエン類として、上記の中でも好ましくは、5−エチリデン−2−ノルボルネンが挙げられる。これにより、低密度、低圧縮永久歪のEPDM発泡体を確実に得ることができる。
高ジエンEPDMは、好ましくは、長鎖分岐構造を有する。すなわち、粘弾性測定(測定温度;190℃、回転角度;1°))において、せん断速度(Γ=0.15 (1/s))の複素粘度η(Γ=0.15)と、せん断速度(Γ=17.5 (1/s))の複素粘度η(Γ=17.5)との比(η(Γ=0.15)/η(Γ=17.5))が、例えば、9以上、好ましくは、10以上であり、また、例えば、60以下、好ましくは、40以下、より好ましくは、20以下である。高ジエンEPDMが長鎖分岐構造を有すると、側鎖の絡み合いに起因して、伸長粘度が増大するため、ゴム組成物を良好に発泡させ、EPDM発泡体の密度をより一層低くすることができる。
粘弾性測定は、レオメーター(RPA2000;アルファーテクノロジーズ社製)を用いて実施される。
EPDMに長い分岐鎖構造を導入する方法としては、好ましくは、メタロセン触媒による重合が挙げられる。
高ジエンEPDMのムーニー粘度は、例えば、1(ML1+4、at100℃)以上、好ましくは、10(ML1+4、at100℃)以上であり、また、例えば、100(ML1+4、at100℃)以下、好ましくは、35(ML1+4、at100℃)未満である。
本発明のEPDMは、低ジエンEPDMおよび高ジエンEPDMの少なくとも一方を含有していればよいが、好ましくは、低ジエンEPDMおよび高ジエンEPDMを併用する。
EPDMが、低ジエンEPDMおよび高ジエンEPDMを併用する場合、例えば、低ジエンEPDMと高ジエンEPDMとの質量割合は、例えば、5:95〜95:5、好ましくは、15:85〜85:15、より好ましくは、50:50〜85:15、さらに好ましくは、55:45〜80:20、とりわけ好ましくは、60:40〜80:20である。低ジエンEPDMおよび高ジエンEPDMの質量割合を上記範囲とすることにより、特に、低ジエンEPDMの含有割合を、高ジエンEPDMの含有割合よりも多くすることにより、低密度、低圧縮永久歪のEPDM発泡体を確実に得ることができる。
ゴム組成物におけるEPDM(高ジエンEPDMおよび低ジエンEPDMの総量)の含有割合は、例えば、5質量%以上、好ましくは、10質量%以上であり、また、例えば、80質量%以下、好ましくは、50質量%以下、より好ましくは、40質量%以下である。
架橋剤としては、例えば、硫黄、例えば、4、4’−ジチオジモルホリンなどの硫黄化合物、例えば、p−キノンジオキシム、p、p’−ジベンゾイルキノンジオキシム、ポリ−p−ジニトロソベンゼンなどのキノイド化合物、例えば、ジクミルパーオキサイド、ジメチルジ(t−ブチルパーオキシ)ヘキサン、1,1−ジ(t−ブチルパーオキシ)シクロヘキサン、α,α´−ジ(t−ブチルパーオキシ)ジイソプロピルベンゼンなどの有機過酸化物、例えば、p−ジニトロソベンゼンなどのニトロソ化合物、例えば、アルキルフェノール−ホルムアルデヒド樹脂、メラミン−ホルムアルデヒド縮合物などのホルムアルデヒド系樹脂、例えば、安息香酸アンモニウムなどのアンモニウム塩などが挙げられる。また、例えば、セレン、酸化マグネシウム、一酸化鉛、ポリアミンなども挙げられる。これら架橋剤は、単独使用または2種類以上併用することができる。
低密度、低圧縮荷重、止水性などの観点から、好ましくは、硫黄、硫黄化合物、より好ましくは、硫黄が挙げられる。
架橋剤の含有割合は、EPDM100質量部に対して、例えば、0.1質量部以上、好ましくは、1質量部以上であり、また、例えば、20質量部以下、好ましくは、10質量部以下、より好ましくは、5質量部以下である。
架橋促進剤としては、例えば、ジベンゾチアジルジスルフィド、2−メルカプトベンゾチアゾールなどのチアゾール類、例えば、ジエチルチオウレア、トリメチルチオウレア、ジブチルチオウレアなどのチオウレア類、例えば、ジメチルジチオカルバミン酸ナトリウム、ジエチルジチオカルバミン酸ナトリウム、ジメチルジチオカルバミン酸亜鉛、ジエチルジチオカルバミン酸亜鉛、ジベンジルジチオカルバミン酸亜鉛などのジチオカルバミン酸塩類、例えば、ジフェニルグアニジン、ジ−o−トリルグアニジンなどのグアニジン類、例えば、ベンゾチアジル−2−ジエチルスルフェンアミド、N−シクロヘキシル−2−ベンゾチアジルスルフェンアミドなどのスルフェンアミド類、例えば、テトラメチルチウラムモノスルフィド、テトラメチルチウラムジスルフィド、テトラベンジルチウラムジスルフィドなどのチウラム類、例えば、イソプロピルキサントゲン酸ナトリウム、イソプロピルキサントゲン酸亜鉛などのキサントゲン酸類、例えば、アセトアルデヒドアンモニア、ヘキサメチレンテトラミンなどのアルデヒドアンモニア類、例えば、n−ブチルアルデヒドアニリン、ブチルアルデヒドモノブチルアミンなどのアルデヒドアミン類、例えば、エタノール、エチレングリコール、グリセリン、ポリエチレングリコール、ポリプロピレングリコールなどのアルコール類などが挙げられる。これら架橋促進剤は、単独使用または2種類以上併用することができる。
架橋促進剤として、好ましくは、チアゾール類、チオウレア類、ジチオカルバミン酸塩類が挙げられ、より好ましくは、チアゾール類、ジチオカルバミン酸塩類が挙げられ、さらに好ましくは、チアゾール類およびジチオカルバミン酸塩類の併用が挙げられる。
架橋促進剤の含有割合は、EPDM100質量部に対して、例えば、0.1質量部以上、好ましくは、0.5質量部以上であり、また、例えば、15質量部以下、好ましくは、5質量部以下である。また、架橋剤100質量部に対して、例えば、1質量部以上、好ましくは、10質量部以上であり、また、例えば、100質量部以下、好ましくは、50質量部以下である。
ゴム組成物が架橋促進剤を含有することにより、架橋剤による架橋反応の速度を高めることができる。そのため、得られるEPDM発泡体は、応力緩和が小さく、反発応力を保持することができるため、止水特性が良好となる。
発泡剤としては、例えば、有機系発泡剤または無機系発泡剤が挙げられる。
有機系発泡剤としては、例えば、アゾジカルボンアミド(ADCA)、バリウムアゾジカルボキシレート、アゾビスイソブチロニトリル(AIBN)、アゾシクロヘキシルニトリル、アゾジアミノベンゼンなどのアゾ系発泡剤、例えば、N,N´−ジニトロソペンタメチレンテトラミン(DTP)、N,N´−ジメチル−N,N´−ジニトロソテレフタルアミド、トリニトロソトリメチルトリアミンなどのN−ニトロソ系発泡剤、例えば、4,4´−オキシビス(ベンゼンスルホニルヒドラジド)(OBSH)、パラトルエンスルホニルヒドラジド、ジフェニルスルホン−3,3´−ジスルホニルヒドラジド、2,4−トルエンジスルホニルヒドラジド、p,p−ビス(ベンゼンスルホニルヒドラジド)エーテル、ベンゼン−1,3−ジスルホニルヒドラジド、アリルビス(スルホニルヒドラジド)などのヒドラジド系発泡剤、例えば、p−トルイレンスルホニルセミカルバジド、4,4´−オキシビス(ベンゼンスルホニルセミカルバジド)などのセミカルバジド系発泡剤、例えば、トリクロロモノフルオロメタン、ジクロロモノフルオロメタンなどのフッ化アルカン系発泡剤、例えば、5−モルホリル−1,2,3,4−チアトリアゾールなどのトリアゾール系発泡剤など、その他公知の有機系発泡剤が挙げられる。
なお、有機系発泡剤として、加熱膨張性の物質がマイクロカプセル内に封入された熱膨張性微粒子などを挙げることもでき、そのような熱膨張性微粒子として、例えば、マイクロスフェア(商品名、松本油脂社製)などの市販品を挙げることができる。
無機系発泡剤としては、例えば、炭酸水素ナトリウム、炭酸水素アンモニウムなどの炭酸水素塩、例えば、炭酸ナトリウム、炭酸アンモニウムなどの炭酸塩、例えば、亜硝酸ナトリウム、亜硝酸アンモニウムなどの亜硝酸塩、例えば、水素化ホウ素ナトリウムなどの水素化ホウ素塩、例えば、アジド類など、その他公知の無機系発泡剤が挙げられる。
これら発泡剤は、単独使用または2種類以上併用することができる。
好ましくは、有機系発泡剤、より好ましくは、アゾ系発泡剤、さらに好ましくは、ADCAが挙げられる。これにより、低密度、低圧縮荷重のEPDM発泡体を確実に得ることができる。
発泡剤の含有割合は、EPDM100質量部に対して、例えば、5質量部以上、好ましくは、10質量部以上であり、また、例えば、50質量部以下、好ましくは、30質量部以下である。
発泡助剤としては、例えば、サリチル酸系発泡助剤、安息香酸系発泡助剤、尿素系発泡助剤、金属酸化物(例えば、酸化亜鉛など)などが挙げられる。これら発泡助剤は、単独使用または2種類以上併用することができる。
好ましくは、金属酸化物、より好ましくは、酸化亜鉛が挙げられる。
発泡助剤の含有割合は、EPDM100質量部に対して、例えば、1質量部以上、好ましくは、3質量部以上であり、また、例えば、20質量部以下、好ましくは、15質量部以下である。また、発泡剤100質量部に対して、例えば、1質量部以上、好ましくは、10質量部以上であり、また、例えば、100質量部以下、好ましくは、50質量部以下である。
ゴム組成物が発泡助剤を含有することにより、発泡時において、発泡温度(例えば、有機系発泡剤の分解温度)を低下させることができる。そのため、得られるEPDM発泡体は、低密度、低圧縮荷重の発泡体となる。
非イオン系界面活性剤は、親水性基(例えば、アミド基、ポリオキシエチレン基、モノオキシエチレン基、ヒドロキシル基)と疎水性基(例えば、C〜C24脂肪族基)とを含有する非イオン性の化合物である。
非イオン系界面活性剤としては、好ましくは、脂肪酸アミド類、ポリオキシエチレン類、モノオキシエチレン類が挙げられる。
脂肪酸アミド類としては、例えば、ステアリン酸モノアミド、オレイン酸モノアミド、エルカ酸モノアミドなどの脂肪酸モノアミド類、例えば、エチレンビスステアリン酸アミド、エチレンビスカプリン酸アミド、エチレンビスラウリン酸アミド、エチレンビスヒドロキシステアリン酸アミド、エチレンビスベヘン酸アミド、ヘキサメチレンビスステアリン酸アミド、ヘキサメチレンビスベヘン酸アミド、ヘキサメチレンビスヒドロキシステアリン酸アミド、エチレンビスオレイン酸アミド、エチレンビスエルカ酸アミド、ヘキサメチレンビスオレイン酸アミド、m−キシリレンビスステアリン酸アミド、m−キシリレンビスヒドロキシステアリン酸アミドなどのビス脂肪酸アミド類、例えば、N,N´−ジステアリルアジピン酸アミド、N,N´−ジステアリルセバシン酸アミド、N,N´−ジオレイルアジピン酸アミド、N,N´−ジオレイルセバシン酸アミド、N,N´ジステアリルイソフタル酸アミドなどのN,N´−ジアルキル脂肪酸アミド類などが挙げられる。
ポリオキシエチレン類としては、例えば、ポリオキシエチレンラウリルエーテル、ポリオキシエチレンステアリルエーテル、ポリオキシエチレンノニルフェニルエーテル、ポリオキシエチレンオクチルフェニルエーテルなどのポリオキシエチレンエーテル類、ポリオキシエチレンモノラウレート、ポリオキシエチレンモノステアレート、ポリオキシエチレンソルビタンモノラウレート、ポリオキシエチレンソルビタンモノステアレートなどのポリオキシエチレンエステル類などが挙げられる。
モノオキシエチレン類としては、例えば、エチレングリコールジステアレートなどのエチレングリコールエステル類が挙げられる。
これら非イオン系界面活性剤は、単独使用または2種類以上併用することができる。
好ましくは、脂肪酸アミド類、より好ましくは、脂肪酸モノアミド類、ビス脂肪酸アミド類、さらに好ましくは、ビス脂肪酸アミド類、特に好ましくは、エチレンビスステアリン酸アミドが挙げられる。これにより、EPDM発泡体の止水性をより一層良好にすることができる。また、EPDM発泡体の密度や圧縮荷重をより一層低くすることができる。
非イオン系界面活性剤の含有割合は、EPDM100質量部に対して、例えば、1質量部以上、好ましくは、3質量部以上、より好ましくは、4質量部以上であり、また、例えば、25質量部以下、好ましくは、20質量部以下、より好ましくは、10質量部以下、さらに好ましくは、8質量部以下である。
ゴム組成物が非イオン系界面活性剤を含有することにより、EPDM発泡体と被着体との密着性を向上させて、EPDM発泡体の止水性を向上させることができる。
ゴム組成物は、好ましくは、芳香族スルフィン酸化合物を含有する。
芳香族スルフィン酸化合物としては、好ましくは、芳香族スルフィン酸金属塩が挙げられる。
芳香族スルフィン酸金属塩としては、例えば、ベンゼンスルフィン酸ナトリウム、ベンゼンスルフィン酸カリウム、ベンゼンスルフィン酸リチウム、ジ−ベンゼンスルフィン酸亜鉛、ジ−ベンゼンスルフィン酸カルシウム、ジ−ベンゼンスルフィン酸鉛、ジ−ベンゼンスルフィン酸バリウム、ジ−ベンゼンスルフィン酸カドミウム、ジ−ベンゼンスルフィン酸マグネシウムなどのベンゼンスルフィン酸金属塩類;例えば、p−トルエンスルフィン酸ナトリウム、p−トルエンスルフィン酸カリウム、p−トルエンスルフィン酸リチウム、ビス−p−トルエンスルフィン酸亜鉛、ビス−p−トルエンスルフィン酸カルシウム、ビス−p−トルエンスルフィン酸鉛、ビス−p−トルエンスルフィン酸バリウム、ビス−p−トルエンスルフィン酸カドミウム、ビス−p−トルエンスルフィン酸マグネシウムなどのトルエンスルフィン酸金属塩類;例えば、p−クロロベンゼンスルフィン酸ナトリウム、p−クロロベンゼンスルフィン酸カリウム、p−クロロベンゼンスルフィン酸リチウム、ビス−p−クロロベンゼンスルフィン酸亜鉛、ビス−p−クロロベンゼンスルフィン酸カルシウム、ビス−p−クロロベンゼンスルフィン酸鉛、ビス−p−クロロベンゼンスルフィン酸バリウム、ビス−p−クロロベンゼンスルフィン酸カドミウム、ビス−p−クロロベンゼンスルフィン酸マグネシウムなどのクロロベンゼンスルフィン酸金属塩類;例えば、2,4−ジメチルベンゼンスルフィン酸ナトリウム、2,4−ジメチルベンゼンスルフィン酸カリウム、2,4−ジメチルベンゼンスルフィン酸リチウム、ビス−2,4−ジメチルベンゼンスルフィン酸亜鉛、ビス−2,4−ジメチルベンゼンスルフィン酸カルシウム、ビス−2,4−ジメチルベンゼンスルフィン酸鉛、ビス−2,4−ジメチルベンゼンスルフィン酸バリウム、ビス−2,4−ジメチルベンゼンスルフィン酸カドミウム、ビス−2,4−ジメチルベンゼンスルフィン酸マグネシウム、2,5−ジメチルベンゼンスルフィン酸ナトリウム、ビス−2,5−ジメチルベンゼンスルフィン酸亜鉛、3,4−ジメチルベンゼンスルフィン酸ナトリウム、ビス−3,4−ジメチルベンゼンスルフィン酸亜鉛などのジメチルベンゼンスルフィン酸金属塩類;例えば、2−クロロ−4−メチルベンゼンスルフィン酸ナトリウム、ビス−2−クロロ−4−メチルベンゼンスルフィン酸亜鉛、2−メチル−4−クロロベンゼンスルフィン酸ナトリウム、ビス−2−メチル−4−クロロベンゼンスルフィン酸亜鉛、ビス−2,3,4,5,6−ペンタクロロベンゼンスルフィン酸亜鉛などのクロロメチルベンゼンスルフィン酸金属塩類;例えば、p−フルオロベンゼンスルフィン酸ナトリウム、ビス−p−フルオロベンゼンスルフィン酸亜鉛などのフルオロベンゼンスルフィン酸金属塩類;例えば、p−ブロモベンゼンスルフィン酸ナトリウム、ビス−p−ブロモベンゼンスルフィン酸亜鉛などのブロモベンゼンスルフィン酸金属塩類;例えば、p−tert−ブチルベンゼンスルフィン酸ナトリウム、ビス−p−tert−ブチルベンゼンスルフィン酸亜鉛などのブチルベンゼンスルフィン酸金属塩類;例えば、ビス−2,3,4,5,6−ペンタメチルベンゼンスルフィン酸亜鉛などのペンタメチルベンゼンスルフィン酸金属塩類などが挙げられる。これら芳香族スルフィン酸化合物は、単独使用または2種類以上併用することができる。
好ましくは、トルエンスルフィン酸金属塩類、より好ましくは、ビス−p−トルエンスルフィン酸亜鉛が挙げられる。
芳香族スルフィン酸化合物の含有割合は、EPDM100質量部に対して、例えば、1質量部以上、好ましくは、2質量部以上、より好ましくは、3質量部以上、さらに好ましくは、4質量部以上であり、例えば、20質量部以下、好ましくは、15質量部以下、より好ましくは、8質量部以下である。また、芳香族スルフィン酸化合物の含有割合は、非イオン系界面活性剤100質量部に対して、例えば、10質量部以上、好ましくは、50質量部以上、より好ましくは、70質量部以上であり、また、例えば、300質量部以下、好ましくは、150質量部以下、より好ましくは、90質量部以下である。芳香族スルフィン酸化合物の含有割合を上記範囲とすることにより、フォギングを抑制しつつ、止水性をより一層向上させることができる。また、低密度、低圧縮荷重のEPDM発泡体を確実に得ることができる。
ゴム組成物が芳香族スルフィン酸化合物を含有することにより、芳香族スルフィン酸化合物が発泡助剤としての役割を果たし、発泡剤の発泡性を助長して、EPDM発泡体の発泡性および柔軟性を向上させることができる。また、芳香族スルフィン酸化合物は尿素などのフォギング原因物質の発生を抑制するため、EPDM発泡体のフォギングを抑制することができる。
ゴム組成物は、好ましくは、塩基性金属化合物を含有する。
塩基性金属化合物としては、例えば、酸化カルシウム、酸化マグネシウム、酸化第一鉄(FeO)、酸化第二鉄(Fe)などの塩基性酸化物、例えば、水酸化カルシウム、水酸化マグネシウムなどの塩基性水酸化物などが挙げられる。これら塩基性金属化合物は、単独使用または2種類以上併用することができる。
フォギング抑制、止水性などの観点から、好ましくは、酸化カルシウム、水酸化マグネシウム、より好ましくは、酸化カルシウムが挙げられる。
塩基性金属化合物の含有割合は、EPDM100質量部に対して、例えば、1質量部以上、好ましくは、3質量部以上であり、また、例えば、20質量部以下、好ましくは、10質量部以下である。
ゴム組成物が、塩基性金属化合物を含有することにより、塩基性金属化合物が、発泡剤(例えば、ADCA)の分解により発生する分解生成物(例えば、シアン酸)をトラップするため、フォギング原因物質(例えば、尿素)の発生を抑制することができる。その結果、EPDM発泡体のフォギングを抑制することができる。
また、ゴム組成物は、必要により、軟化剤、充填材、加工助剤、顔料などを適宜選択して含有することもできる。
軟化剤としては、例えば、乾性油類や動植物油類(例えば、アマニ油など)、アスファルト類(例えば、ブローンアスファルトなど)、石油系オイル類(例えば、パラフィン系プロセスオイル、ナフテン系プロセスオイル、アロマ系プロセスオイルなど)、低分子量ポリマー類、有機酸エステル類(例えば、フタル酸エステル(例えば、フタル酸ジ−2−エチルヘキシル(DOP)、フタル酸ジブチル(DBP))、リン酸エステル、高級脂肪酸エステル、アルキルスルホン酸エステルなど)などが挙げられる。これら軟化剤は、単独使用または2種類以上併用することができる。好ましくは、アスファルト、石油系オイル類が挙げられる。
軟化剤の含有割合は、EPDM100質量部に対して、例えば、50質量部以上、好ましくは、110質量部以上であり、また、例えば、250質量部以下、好ましくは、180質量部以下である。
充填材としては、例えば、炭酸カルシウム、炭酸マグネシウム、ケイ酸およびその塩類、クレー、タルク、雲母粉、ベントナイト、シリカ、アルミナ、アルミニウムシリケート、アルミニウム粉などの無機系充填材、例えば、コルクなどの有機系充填材、その他公知の充填材が挙げられる。これら充填材は、単独使用または2種類以上併用することができる。好ましくは、無機系充填材、より好ましくは、炭酸カルシウムが挙げられる。
充填材の含有割合は、EPDM100質量部に対して、例えば、50質量部以上、好ましくは、80質量部以上、より好ましくは、110質量部以上であり、また、例えば、250質量部以下、好ましくは、180質量部以下、より好ましくは、130質量部以下である。
加工助剤としては、例えば、ステアリン酸やそのエステル類、ステアリン酸亜鉛などが挙げられる。これら加工助剤は、単独使用または2種類以上併用することができる。
加工助剤の含有割合は、EPDM100質量部に対して、例えば、0.1質量部以上、好ましくは、3質量部以上であり、また、例えば、20質量部以下、好ましくは、15質量部以下である。
顔料としては、例えば、カーボンブラックなどが挙げられる。顔料の平均粒子径は、例えば、1μm以上200μm以下である。これら顔料は、単独使用または2種類以上併用することができる。
顔料の含有割合は、EPDM100質量部に対して、例えば、1質量部以上、好ましくは、2質量部以上であり、また、例えば、50質量部以下、好ましくは、30質量部以下である。
さらに、ゴム組成物は、その目的および用途によって、得られるEPDM発泡体の優れた効果に影響を与えない範囲において、例えば、ポリマー、難燃剤、粘着付与剤、老化防止剤、酸化防止剤、着色剤、防カビ剤などの公知の添加剤を適宜の割合で含有することができる。
なお、ゴム組成物は、好ましくは、尿素を実質的に含有しない。これにより、フォギングの発生を抑制することができる。尿素の含有割合は、ゴム組成物に対して、例えば、1.0質量%以下、好ましくは、0.5質量%以下、より好ましくは、0質量%である。
次に、EPDM発泡体の製造方法について説明する。
EPDM発泡体を製造するには、まず、上記した各成分を配合して、ニーダー、ミキサーまたはミキシングロールなどを用いて混練することにより、ゴム組成物を混和物として混練する(混練工程)。
なお、混練工程では、例えば、まず、架橋剤、架橋促進剤、非イオン系界面活性剤、芳香族スルフィン酸化合物、塩基性金属化合物以外の成分を混練して、一次混和物を得て、次いで、一次混和物に、架橋剤、架橋促進剤、非イオン系界面活性剤、芳香族スルフィン酸化合物、塩基性金属化合物を添加して混練して、ゴム組成物(二次混和物)を得ることもできる。また、混練工程では、適宜加熱しながら混練することもできる。
そして、得られたゴム組成物(混和物)を、押出成形機を用いて、シート状などに押出成形し(成形工程)、次いで、押出成形されたゴム組成物を加熱して発泡させる(発泡工程)。
ゴム組成物は、配合される架橋剤の架橋開始温度や、配合される発泡剤の発泡温度などによって、適宜選択され、例えば、熱風循環式オーブンなどを用いて、例えば、40℃以上、好ましくは、60℃以上、また、例えば、200℃以下、好ましくは、160℃以下で、例えば、1分間以上、好ましくは、5分間以上、また、例えば、60間分以下、好ましくは、40分間以下、予熱する。予熱後、例えば、450℃以下、好ましくは、250℃以下、また、例えば、100℃以上、好ましくは、160℃以上で、例えば、5分間以上、好ましくは、10分間以上、また、例えば、80分間以下、好ましくは、50分間以下、加熱される。
これにより、ゴム組成物が発泡しながら架橋されて、EPDM発泡体を得ることができる。
このようなEPDM発泡体の製造方法によれば、止水性および伸び率が良好であるEPDM発泡体を、簡易かつ確実に製造することができる。
なお、得られたゴム組成物を、押出成形機を用いて、加熱しながらシート状に押出成形(成形工程)して(つまり、ゴム組成物シートを作製して)、シート状のゴム組成物(ゴム組成物シート)を連続的に架橋発泡(発泡工程)させることもできる。この方法によれば、EPDM発泡体を生産効率よく製造することができる。
得られたEPDM発泡体の厚みは、例えば、0.1mm以上、好ましくは、1mm以上であり、また、例えば、50mm以下、好ましくは、45mm以下である。
EPDM発泡体は、例えば、連続気泡構造(連続気泡率100%)または半連続半独立気泡構造(連続気泡率が、例えば、0%を超過し、好ましくは、連続気泡率10%以上であり、また、例えば、100%未満、好ましくは、98%以下)である。好ましくは、半連続半独立気泡構造である。EPDM発泡体が半連続半独立気泡構造である場合、柔軟性の向上を図ることができ、ひいては、部材の隙間に対してEPDM発泡体のシール性の向上を図ることができる。
EPDM発泡体の平均セル径は、例えば、100μm以上、好ましくは、500μm以上、より好ましくは、800μm以上であり、また、例えば、1500μm以下、好ましくは、1200μm以下、より好ましくは、900μm以下である。EPDM発泡体の平均セル径を上記範囲である場合、シール性および柔軟性を良好にすることができる。
EPDM発泡体の体積発泡倍率(発泡前後の密度比)は、例えば、5倍以上、好ましくは、15倍以上であり、また、例えば、30倍以下である。
EPDM発泡体の見掛け密度(JIS K 6767(1999)に準ずる。)は、例えば、0.050g/cm以上、好ましくは、0.080g/cm以上、より好ましくは、0.090g/cm以上であり、また、例えば、0.200g/cm以下、好ましくは、0.150g/cm以下、より好ましくは、0.120g/cm以下である。見掛け密度が上記範囲である場合、EPDM発泡体の柔軟性を良好にすることできる。
EPDM発泡体の50%圧縮荷重値(JIS K 6767(1999)に準ずる。)は、例えば、0.1N/cm以上、好ましくは、0.2N/cm以上、より好ましくは、0.3N/cm以上であり、また、例えば、2.0N/cm以下、好ましくは、1.0N/cm以下、より好ましくは、0.5N/cm以下である。50%圧縮荷重値が上記範囲である場合、EPDM発泡体の柔軟性が良好となる。また、部材に圧縮してシールする際に、部材にかかる荷重を低減できるため、部材を容易にシールできるとともに、部材の変形または破壊を抑制することができる。
EPDM発泡体の抗張力(JIS K 6767(1999)に準じた引張り試験における最大荷重)は、例えば、1.0N/cm以上、好ましくは、5.0N/cm以上、より好ましくは、7.0N/cm以上であり、また、例えば、20N/cm以下、好ましくは、15N/cm以下、より好ましくは、10N/cm以下である。抗張力が上記範囲である場合、EPDM発泡体の強度が良好となる。
EPDM発泡体の伸び率(JIS K 6767(1999)に準ずる。)は、300%以上1000%以下である。好ましくは、500%以上、より好ましくは、600%以上であり、また、好ましくは、900%以下、より好ましくは、800%以下である。伸び率が上記範囲である場合、EPDM発泡体の柔軟性が良好となる。また、各種部材である被着体の形状や凹凸に合わせてEPDMを密着させることができ、各種部材の隙間を確実にシールできる。
EPDM発泡体のフォギングによる揮発量は、縦100mm横50mm厚さ10mmのEPDM発泡体を100℃の密封容器内で20時間放置した条件において、例えば、3.0mg以下、好ましくは、1.0mg以下である。揮発量が上記範囲である場合、周辺部材にあるガラスなどの曇り(フォギング)の発生を抑制することができる。
このEPDM発泡体は、特に制限されることなく、止水、制振、吸音、遮音、防塵、断熱、緩衝などを目的として、自動車用途、住設用途、家電用途などの各種部材の隙間をシールすることができる。例えば、止水材、防振材、吸音材、遮音材、防塵材、断熱材、緩衝材などとして用いることができる。好ましくは、止水を目的として、止水材として用いることができる。より具体的には、自動車の筐体と部品(例えば、インパネ、ドアトリム、エアーダクト、ドアスピーカー、尾灯など)との隙間、電気・電気機器の筐体と部品(例えば、エンジンコントロールユニット(ECU)など)との隙間などに用いることができる。
そして、このEPDM発泡体は、エチレン・プロピレン・ジエンゴム、架橋剤、架橋促進剤、発泡剤、発泡助剤および非イオン系界面活性剤を含有するゴム組成物を発泡させることにより得られる。そのため、止水性が良好である。
また、EPDM発泡体の伸び率が、300%以上1000%以下である。そのため、各種部材である被着体の形状や凹凸に合わせてEPDMを密着させることができ、各種部材の隙間を確実にシールできる。
よって、このEPDM発泡体は、各種部材の隙間において、水の浸入を確実に防止することができる。
また、EPDM発泡体は、好ましくは、芳香族スルフィン酸化合物をさらに含有するゴム組成物を発泡させることにより得られる。そのため、柔軟性を向上させつつ、フォギングを抑制することができる。
図1は、本発明のシール材の一実施形態を示す概略構成図である。
つまり、図1において、このシール材1は、上記したEPDM発泡体2と、EPDM発泡体2の一方面(表面)に設けられる粘着層3とを備えている。
粘着層3は、例えば、公知の粘着剤から形成される。
粘着剤としては、例えば、アクリル系粘着剤、ゴム系粘着剤、シリコーン系粘着剤、ポリエステル系粘着剤、ウレタン系粘着剤、ポリアミド系粘着剤、エポキシ系粘着剤、ビニルアルキルエーテル系粘着剤、フッ素系粘着剤などが挙げられる。また、粘着剤としては、ホットメルト型粘着剤なども挙げられる。これら粘着剤は、単独使用または2種類以上併用することができる。
粘着剤として、好ましくは、アクリル系粘着剤、ゴム系粘着剤が挙げられる。
アクリル系粘着剤は、例えば、(メタ)アクリル系アルキルエステルを主成分とする粘着剤であって、公知の方法により得ることができる。
ゴム系粘着剤は、例えば、天然ゴムおよび/または合成ゴム、詳しくは、例えば、ポリイソブチレンゴム、ポリイソプレンゴム、クロロプレンゴム、ブチルゴム、ニトリルブチルゴムなどのゴムから、公知の方法により得ることができる。
また、粘着剤の形態は、特に制限されず、例えば、エマルジョン系粘着剤、溶剤系粘着剤、オリゴマー系粘着剤、固形粘着剤など、種々の形態を採用することができる。
粘着層3の厚みは、例えば、10μm以上、好ましくは、50μm以上であり、また、例えば、10000μm以下、好ましくは、5000μm以下である。
そして、シール材1を形成する方法としては、特に制限されず、公知の方法を採用することができる。具体的には、例えば、EPDM発泡体2の表面に、粘着層3を、公知の方法により積層する。
そして、このようなシール材1によれば、止水性が良好であるEPDM発泡体2を備えるため、EPDM2を部材に容易に密着させることができるとともに、各種部材の隙間を確実にシールすることができる。
また、図1の実施形態では、EPDM発泡体2の一方面にのみ粘着層3を備えているが、図示しないが、例えば、EPDM発泡体2の両面(表面および裏面)に、粘着層3を備えることもできる。
以下に実施例および比較例を示し、本発明をさらに具体的に説明する。なお、本発明は、何ら実施例および比較例に限定されない。以下の記載において用いられる配合割合(含有割合)、物性値、パラメータなどの具体的数値は、上記の「発明を実施するための形態」において記載されている、それらに対応する配合割合(含有割合)、物性値、パラメータなど該当記載の上限値(「以下」、「未満」として定義されている数値)または下限値(「以上」、「超過」として定義されている数値)に代替することができる。
実施例1〜6および比較例1〜5
(1)EPDM発泡体の製造
表1に示す配合処方に記載の配合量において、EPDM、発泡剤、発泡助剤、軟化剤、充填材、加工助剤および顔料を配合し、3L加圧ニーダーにて混練し、一次混和物を調製した。
別途、架橋剤、架橋促進剤、界面活性剤、芳香族スルフィン酸化合物、塩基性金属化合物などを配合し、それらを一次混和物に配合して、10インチミキシングロールにて混練し、ゴム組成物(二次混和物)を調製した(混練工程)。
次いで、ゴム組成物を、一軸押出成形機(45mmφ)を用いて、厚み約8mmのシート状に押し出し、ゴム組成物シートを作製した(成形工程)。
続いて、ゴム組成物シートを、熱風循環式オーブンにて、140℃で20分間予熱した。その後、熱風循環式オーブンを11分かけて180℃まで昇温し、ゴム組成物シートを、180℃で10分間加熱して発泡させ(発泡工程)、EPDM発泡体を製造した。
(2)物性測定
各実施例および各比較例のEPDM発泡体の各物性を、下記に示す方法で測定した。それらの結果を表1に示す。
<見掛け密度>
EPDM発泡体の見掛け密度をJIS K 6767(1999)に準じて測定した。具体的には、EPDM発泡体のスキン層を除去して、厚み約10mmの試験片を作製した。その後、質量を測定して、単位体積あたりの質量(見掛け密度)を算出した。
<50%圧縮荷重値>
EPDM発泡体の圧縮荷重値をJIS K 6767(1999)に準じて測定した。具体的には、EPDM発泡体のスキン層を除去して、厚み約10mmの試験片を作製した。その後、圧縮試験機を用いて、圧縮速度10mm/分で50%圧縮してから10秒後の圧縮荷重値を測定した。
<抗張力および伸び率>
EPDM発泡体の抗張力および伸び率をJIS K 6767(1999)に準じて測定した。具体的には、EPDM発泡体のスキン層を除去して、厚み約10mmの試験片を作製した。その後、ダンベル1号を用いて、試験片を打ち抜き、測定用サンプルとした。引張り試験機にて、引張り速度500mm/minの速さで測定用サンプルを引張り、測定用サンプルがダンベル形状平行部で切断したときの荷重(抗張力)および伸び率(破断伸び)を測定した。
<フォギング性>
EPDM発泡体のスキン層を除去して、縦100mm横50mm厚さ10mmの試験片を作製した。その後、開口部内径40mm底部内径70mm高さ160mmのガラス瓶の底に試験片を配置し、ガラス瓶を100℃のシリコーンオイルバス(オイルの深さ110mm)に浸した。次いで、ガラス瓶の開口部にガラス板を配置することにより開口部に蓋をして、20時間放置した。放置後、ガラス板の質量を測定し、放置前のガラス板に対する質量の増加量を測定した。
<70%止水性試験>
70%止水性試験の概要を図2に示す。EPDM発泡体サンプル2を厚さ10mm、幅10mm、高さ148mm、両先端の間隔54mmとしてU字状に打ち抜いた。このサンプル2をアクリル板4とアルミ板5にてスペーサー6を介してボルト7締めして、厚さ方向に70%圧縮した(すなわち、サンプル2の厚みが3mmになるまで圧縮した)。サンプル2のU字内に100mm高さまで水8を入れ、水漏れまでの時間を測定した。1時間未満に水漏れがあった場合を「×」、1時間以上12時間以内に水漏れがあった場合を「△」、12時間経過の時点で水漏れが見られなかった場合を「○」と評価した。
<80%止水性試験>
EPDM発泡体サンプル2を厚み方向に80%圧縮した以外は、70%止水性試験と同様に実施して、水漏れまでの時間を測定した。1時間未満に水漏れがあった場合を「×」、1時間以上12時間以内に水漏れがあった場合を「△」、12時間経過の時点で水漏れが見られなかった場合を「○」と評価した。
Figure 2017014499
表1中の数値は、各成分における質量部数を示す。なお、表1に記載の略号などの詳細を下記に示す。また、その他の一般的な成分についての詳細は省略する。
・EPT8030M:長鎖分岐構造含有(η(Γ=0.15)/η(Γ=17.5)=11.3)、ジエン(5−エチリデン−2−ノルボルネン)含有量9.5質量%、触媒:メタロセン触媒、32(ML(1+4)100℃)、三井化学社製
・EP24:ジエン(5−エチリデン−2−ノルボルネン)含有量4.5質量%、JSR社製
・ADCA:アゾジカルボンアミド
・ブローンアスファルト:「Trumbll Base Asphalt 4402」、アスファルト、Trumbll社製
・硫黄:「アルファグランS−50EN」、硫黄マスターバッチ、東知社製
・チアゾール類:2−メルカプトベンゾチアゾール
・ジチオカルバミン酸塩類:ジベンジルジチオカルバミン酸亜鉛
・エチレンビスステアリン酸アミド:「アルフローH−50TF」、非イオン系界面活性剤、日油社製
・ステアリン酸モノアミド:「アルフローS−10」、非イオン系界面活性剤、日油社製
・ポリオキシエチレンモノステアレート:「ノニオンS−15」、非イオン系界面活性剤、日油社製
・エチレングリコールジステアレート:「ユニスターE−275」、非イオン系界面活性剤、日油社製
・ステアリン酸カルシウム:「SC−P」、カチオン系界面活性剤、堺化学社製
・ポリエチレングリコール:「PEG4000」、三洋化成工業社製
・ビス−p−トルエンスルフィン酸亜鉛:「セルペーストP」、永和化成社製
・酸化カルシウム:「CML#31」、近江化学工業社製
1 シール材
2 EPDM発泡体
3 粘着層

Claims (8)

  1. エチレン・プロピレン・ジエンゴム、架橋剤、架橋促進剤、発泡剤、発泡助剤および非イオン系界面活性剤を含有するゴム組成物を発泡させることにより得られ、
    伸び率が、300%以上1000%以下であることを特徴とする、エチレン・プロピレン・ジエンゴム発泡体。
  2. 前記非イオン系界面活性剤が、脂肪酸アミド類であることを特徴とする、請求項1に記載のエチレン・プロピレン・ジエンゴム発泡体。
  3. 前記非イオン系界面活性剤の含有割合が、前記エチレン・プロピレン・ジエンゴム100質量部に対して、3質量部以上20質量部以下であることを特徴とする、請求項1または2に記載のエチレン・プロピレン・ジエンゴム発泡体。
  4. 前記ゴム組成物が、芳香族スルフィン酸化合物をさらに含有することを特徴とする、請求項1〜3のいずれか一項に記載のエチレン・プロピレン・ジエンゴム発泡体。
  5. 前記芳香族スルフィン酸化合物の含有割合が、前記非イオン系界面活性剤100質量部に対して、10質量部以上300質量部以下であることを特徴とする、請求項4に記載のエチレン・プロピレン・ジエンゴム発泡体。
  6. 見掛け密度が、0.050g/cm以上0.200g/cm以下であることを特徴とする、請求項1〜5のいずれか一項に記載のエチレン・プロピレン・ジエンゴム発泡体。
  7. 50%圧縮荷重が、0.1N/cm以上2.0N/cm以下であることを特徴とする、請求項1〜6のいずれか一項に記載のエチレン・プロピレン・ジエンゴム発泡体。
  8. 部材の隙間を充填するためのシール材であって、
    請求項1〜7のいずれか一項に記載のエチレン・プロピレン・ジエンゴム発泡体と、
    前記エチレン・プロピレン・ジエンゴム発泡体の少なくとも一方面に設けられる粘着層と
    を備えることを特徴とする、シール材。
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