JP2965870B2 - ゴム製品の射出成形方法 - Google Patents

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】この発明は、耐熱性に優れ、圧縮
永久歪みが小さいＥＰＤＭからなるゴム製品、特に熱交
換機のシール材のように細長いゴム製品、詳しくは総長
さが５００〜８０００mmで、該総長さ（mm）と横断面積
（mm² ）との比が３０〜２００の帯状製品の製造に適し
た射出成形方法に関するものである。

【０００２】

【従来の技術】熱交換機に使用されるゴム製シール材
は、耐熱性に優れ、かつ圧縮永久歪みが小さくてシール
性の良好であることが要求されるため、ＥＰＤＭからな
る高粘度のゴム組成物を圧縮成形することによって製造
されている。しかしながら、この圧縮成形は、耐熱性に
優れ、かつ圧縮永久歪みの小さい帯状製品を製造するこ
とができる反面、加硫時間が長くなり、金型に対するゴ
ムの出入を人手で行う必要があるため、自動化が困難で
あり、かつ生産性が低かった。

【０００３】

【発明が解決しようとする課題】この問題を解決するた
め、射出成形によって上記の帯状製品を成形することが
試みられたが、この場合は、ゴムの流動距離が長くな
り、しかも高温、短時間で成形されるため、金型の細長
い孔状のキャビティにゴムが行き渡らず、製品が得られ
なかった。そして、ゴムの流動性を良くするため、加工
助剤や可塑剤の配合量を増大した場合は、圧縮永久歪み
が大きくなり、シール性能が低下するという問題があっ
た。

【０００４】この発明は、耐熱性に優れ、しかも圧縮永
久歪みが小さくて良好なシール性能を有するＥＰＤＭ製
の帯状製品を製造することが可能な射出成形方法を提供
するものである。

【０００５】

【課題を解決するための手段】この発明は、エチレン−
プロピレン系ゴムを主成分とするゴム組成物を射出成形
して総長さが５００〜８０００mm、該総長さ（mm）と横
断面積（mm ² ）との比が３０〜２００の帯状製品を製造
する方法において、上記のエチレン−プロピレン系ゴム
としてプロピレン含有量が３０〜５５重量％、ムーニー
粘度（ＭＬ１＋４（１００℃））が２０〜８０のものを
使用し、加硫剤として有機過酸化物を添加することを特
徴とするゴム製品の射出成形方法である。

【０００６】この発明で使用するエチレン−プロピレン
系ゴムは、エチレン−プロピレン共重合ゴム（ＥＰＭ）
および該エチレン−プロピレン共重合ゴム（ＥＰＭ）に
ジエン成分としてエチリデンノルボルネン、１，４ヘキ
サジエン、ジシクロペンタジエン等を添加したエチレン
−プロピレン−ジエン３元共重合ゴム（ＥＰＤＭ）であ
る。ただし、このエチレン−プロピレン系ゴムとして、
プロピレン含有量３０〜５５重量％、好ましくは３５〜
４５重量％であって、ムーニー粘度（ＭＬ１＋４（１０
０℃））が２０〜８０、好ましくは３５〜５０のものが
使用される。

【０００７】この発明では、架橋剤として有機過酸化物
が使用される。この有機過酸化物としては、シクロヘキ
サノンペルオキシド、ジ−ｔ−ブチルペルオキシド、ジ
クミルペルオキシド、ｔ−ブチルクミルペルオキシド、
ジデカノイルペルオキシド、１，１−ジ−ｔ−ブチルペ
ルオキシシクロヘキサン、１，１−ジ（ｔ−ブチルペル
オキシ）−３，３，５−トリメチルシクロヘキサン、
２，５ジメチル−２，５−ジ（ｔ−ブチルペルオキシ）
ヘキサン、２，５−ジメチル−２，５−ジ（ｔ−ブチル
ペルオキシン）ヘキサン−３、１，３−ビス（ｔ−ブチ
ルペルオキシイソプロピル）ベンゼン、２，５−ジメチ
ル−２，５−ジベンゾイルペルオキシヘキサン、ｎ−ブ
チル−４，４−ビス（ｔ−ブチルペルオキシ）バレレー
ト、ｔブチルペルオキシアセテート、ｔ−ブチルペルオ
キシラウレート、ｔ−ブチルペルオキシペンゾエート、
ジ（ｔ−ブチルペルオキシ）イソフタレート、ｔ−ブチ
ルペルオキシマレエート等が例示される。

【０００８】上記の有機過酸化物の配合量は、ゴム成分
１００重量部当たり有効官能基数が１のものを使用する
場合は２〜２０重量部が、また上記有効官能基数が２の
ものを使用する場合は１〜１２重量部がそれぞれ好まし
い。

【０００９】上記の有機過酸化物以外の添加剤として、
各種の充填剤、可塑剤および受酸剤となる金属化合物を
それぞれ適量配合することができる。また、架橋助剤を
配合することにより、圧縮永久歪みを改善することがで
きる。また、老化防止剤を配合することにより、耐熱老
化性を大きく改善することができる。また、加工助剤を
配合することにより、射出成形時の充填時間を短縮する
ことができる。

【００１０】架橋助剤としては、エチレングリコール・
ジメタクリレート、多官能性メタクリレートモノマー、
Ｎ，Ｎ′−ｍ−フェニレンジマレイミド、トリアリル・
イソシアヌレート、酸化亜鉛等が例示される。その好ま
しい配合量は、エチレン−プロピレン系ゴム１００重量
部に対して０．５〜１０重量部である。

【００１１】老化防止剤としては、ｐ，（ｐ−トルエン
・スルホニルアミド）−ジフェニルアミンなどの芳香族
第二アミン系、２，２，４−トリメチル−１，２−ジヒ
ドロキノリンの重合物などのキノリン系、２−メルカプ
トベンズイミダゾールなどのイミダゾール系および２，
６−ジ−ｔ−ブチル−４−メチルフェノールなどのフェ
ノール系等が例示される。これらの老化防止剤は、いず
れか一種が単独で、または２種以上が併用して配合され
る。その好ましい配合量は、エチレン−プロピレン系ゴ
ム１００重量部に対して０．５〜５重量部である。

【００１２】加工助剤としては、ステアリン酸、ステア
リン酸アルミニウム、ステアリン酸バリウム、ステアリ
ン酸カルシウム、ステアリン酸亜鉛、脂肪酸アミド系、
脂肪酸エステル系等が例示される。これらの加工助剤
は、いずれか一種が単独で、または２種以上が併用して
配合される。その好ましい配合量は、エチレン−プロピ
レン系ゴム１００重量部に対して０．５〜５重量部であ
る。

【００１３】組成物の調製に際しては、上記のエチレン
−プロピレン系ゴムと有機過酸化物以外の添加剤をバン
バリーミキサー等のミキサーに投入し、８０〜１７０℃
の温度で３〜１０分間混練し、得られた混練物をオープ
ンロール等のロール類に移して上記の有機過酸化物を追
加混合し、４０〜８０℃のロール温度で１０〜３０分間
混練してリボン状のゴム配合物を得る。

【００１４】上記のゴム配合物は、射出成形機によって
所望の形状、例えば帯状に成形、加硫される。金型のキ
ャビティ形状は、射出成形では一般に困難とされる帯
状、すなわち総長さが５００〜８０００mmで、該総長さ
（mm）と平均横断面積（mm² ）との比率が２００以下の
帯状に形成することができる。なお、帯状のキャビティ
は、長楕円形または小判形等の閉曲線形状とすることが
でき、その総長さが大きい場合は、複数箇所に注入口を
設けることが好ましい。加硫時の金型温度は、１５０〜
２００℃が好ましく、加硫時間は１〜１０分が好まし
い。

【００１５】射出成形機による一次加硫が終わると、成
形品は射出成形機から取出され、オーブン中で二次加硫
を施すことにより製品化される。この二次加硫の温度
は、１５０〜２００℃が好ましく、加硫時間は、３０分
ないし６時間が好ましい。

【００１６】

【作用】エチレン−プロピレン系ゴムとしてプロピレン
含有量が３０〜５５重量％、ムーニー粘度（ＭＬ１＋４
（１００℃））が２０〜８０のものを使用し、加硫剤と
して有機過酸化物を添加するので、混練後に射出成形す
る際の流動性が上昇し、射出成形が容易となり、総長さ
が５００〜８０００mmで、該総長さ（mm）と平均横断面
積（mm² ）との比率が２００以下の帯状ゴム製品を射出
成形によって製造することができる。そして、射出成形
機において一次加硫を施し、更にオーブン中で二次加硫
を施すことにより、製品化することができる。

【００１７】ただし、上記エチレン−プロピレン系ゴム
のプロピレン含有量が３０重量％未満の場合は、圧縮永
久歪みが大きくなり、反対に５５重量％を超えた場合
は、熱分解性が高くなる。また、ムーニー粘度（ＭＬ１
＋４（１００℃））が２０未満の場合は、物理的強度が
低下し、また圧縮永久歪みが大きくなり、反対に８０を
超えた場合は、流動性が不足し、帯状体を成形する際に
金型のキャビティに対する組成物の充填が不完全にな
る。

【００１８】また、射出成形時の金型温度が１５０℃未
満の場合は、目的とする特性を得るために必要な加硫時
間が長くなり、反対に２００℃を超えた場合は、金型内
でスコーチ現象が生じる。また、上記射出成形時に加硫
時間が１分未満では、架橋密度が低く、所望の特性が得
られなくなり、反対に１０分を超えると、生産性が低下
する。

【００１９】また、二次加硫の際の加硫温度が１５０℃
未満の場合は、二次加硫による圧縮永久歪の改善効果が
低く、反対に２００℃を超えた場合は、熱分解および熱
老化現象が著しくなる。また、上記二次加硫の加硫時間
が３０分未満では、二次加硫による圧縮永久歪の改善効
果が不十分となり、反対に６時間を超えると、圧縮永久
歪の改善効果の向上が望めず、温度によっては熱分解お
よび熱老化現象が著しくなる。

【００２０】

【実施例】エチレンプロピレン系ゴムとしてＥＰＤＭ−
Ａ（日本合成ゴム株式会社製、商品名「ＥＰ−２
２」）、ＥＰＤＭ−Ｂ（日本合成ゴム株式会社製、商品
名「ＥＰ−５１」）、ＥＰＤＭ−Ｃ（住友化学工業株式
会社製、商品名「６００Ｆ」）、ＥＰＤＭ−Ｄ（日本合
成ゴム株式会社製、商品名「ＥＰ−２４」）、ＥＰＤＭ
−Ｅ（日本合成ゴム株式会社製、商品名「ＥＰ−２
７」）をそれぞれ使用して実施例１ないし３および比較
例１〜４のゴム製品を射出成形した。上記エチレンプロ
ピレン系ゴム（ＥＰＤＭ−ＡないしＥＰＤＭ−Ｅ）のプ
ロピレン含有量およびムーニー粘度（ＭＬ１＋４（１０
０℃））を表１に記載した。

【００２１】

【００２２】過酸化物架橋剤として１，３−ビス（ｔ−
ブチルペルオキシイソプロピル）ベンゼン（化薬アクゾ
株式会社製、商品名「パーカドックス１４／４０」、有
効成分４０％、炭酸カルシウム６０％、有効官能基数
２）を、また、架橋助剤Ａとして酸化亜鉛を、また老化
防止剤として２，２，４−トリメチル−１，２−ジヒド
ロキノリンの重合物（精工化学株式会社製）を、また加
工助剤Ａとしてステアリン酸カルシウムを、また補強剤
としてＨＡＦカーボンブラックを、また架橋助剤Ｂとし
てトリアリルイソシアネート（日本化成株式会社製、商
品名「タイク」）を、また可塑剤としてパラフィン系プ
ロセスオイルを、また加工助剤Ｂとして脂肪酸アミド
（日本化成株式会社製、商品名「アーマイドＡＰ−
１」）をそれぞれ使用し、上記のエチレンプロピレン系
ゴム（ＥＰＤＭ−ＡないしＥＰＤＭ−Ｅ）に添加、混練
した。

【００２３】先ず、バンバリーミキサーに上記のエチレ
ンプロピレン系ゴムを過酸化物架橋剤以外の添加剤と共
に投入し、５分間混練し、しかるのち７０℃のオープン
ロールで過酸化物架橋剤を追加混合し、リボン状のゴム
組成物とした。しかるのち、射出成形機（金型温度：１
７０℃）による成形試験を行った。射出成形機の金型に
は、総長さが４０００mmで、該総長さＬ（mm）と平均横
断面積Ｓ（mm² ）との比（Ｌ／Ｓ）が１２５（キャビテ
ィの横断面高さ４mm、幅８mm）の閉曲線状キャビティを
有するものを使用し、上記の閉曲線状キャビティには４
個の注入口を等間隔に設けた。ただし、実施例３のみ
は、上記の比（Ｌ／Ｓ）を２００（キャビティの横断面
高さ３mm、幅６．６７mm）とした。下記の表２に配合
比、オープンロールで混練後のムーニー粘度（ＭＬ１＋
４（１００℃））、注入試験の際のキャビティの充填状
況（完全充填を〇、不完全充填を×とする）および充填
時間（秒）を記載した。ただし、表中の「実」は「実施
例」、「比」は「比較例」である。

【００２４】 表 ２ 実１ 実２ 実３ 比１ 比２ 比３ 比４ ＥＰＤＭ−Ａ 100 100 100 − − − − ＥＰＤＭ−Ｂ − − − 100 − − − ＥＰＤＭ−Ｃ − − − − 100 − − ＥＰＤＭ−Ｄ − − − − − 50 50 ＥＰＤＭ−Ｅ − − − − − 50 50 過酸化物架橋剤 10 10 10 10 10 10 10 架橋助剤Ａ 10 10 10 10 10 10 10 老化防止剤 3 3 3 3 3 3 3 加工助剤Ａ 1 1 1 1 1 1 1 補強剤 50 50 50 50 50 50 50 架橋助剤Ｂ 1 1 1 1 1 1 1 可塑剤 − − − − − 5 − 加工助剤Ｂ − 2 2 − − − − ムーニー粘度 50 47 47 48 60 95 98 金型のＬ／Ｓ 125 125 200 125 125 125 125 充填状況 〇 〇 〇 〇 〇 × × 充填時間（秒） 20 15 35 20 27 − −

【００２５】上記の射出成形が可能であった実施例１〜
３および比較例１、２について、上記射出成形機で射出
成形後、その金型で１７０℃×４分間の一次加硫を実施
し、次いで成形品をオーブンに移し、１８０℃×５時間
の二次加硫を行い、ＪＩＳ−Ｋ−６３０１に準拠して引
張試験、老化試験および圧縮永久歪試験を行った。その
結果を下記の表３に示す。ただし、常態値および耐熱老
化性試験用の試料は、厚み４mm（ただし、実施例３のみ
は３mm）とし、ＪＩＳ−Ｋ−６３０１で定める３号形ダ
ンベルで打ち抜いた。また、圧縮永久歪の試料は、厚み
４mm、幅８mm、長さ７０mm（ただし、実施例３のみ厚み
３mm、幅６．６７mm、長さ７０mm）の試料を２枚の平ら
な圧縮板間に挟み、厚さ３mm（実施例３のみ厚み２．２
５mm）のスペーサを挿入し、圧縮率が２５％となるよう
にボルト・ナットで固定した。

【００２６】 表 ３ 実１ 実２ 実３ 比１ 比２ 常態値 引張強さ(kgf/cm²) 190 188 187 192 203 破断伸び（％） 140 140 140 140 140 耐熱老化性（１７０℃×７０時間） 引張強さ変化率（％） −32 −34 −35 −35 −36 破断伸び変化率（％） −28 −28 −30 −30 −32 圧縮永久歪（％） 5℃×70HR 19 20 21 62 63 175℃×70HR 12 13 13 13 14

【００２７】また、上記の混練で得られた実施例１〜３
および比較例１〜４のゴム組成物を厚み２mmのシート状
に成形し、圧縮成形用に金型に充填して１７０℃で１０
分の一次加硫を行い、次いでオーブンに移し、１８０℃
で５時間の二次加硫を行い、しかるのちＪＩＳ Ｋ６３
０１に準拠して引張試験、老化試験、圧縮永久歪試験を
行った。その結果は、下記の表４のとおりであった。

【００２８】 表 ４ 実１ 実２ 実３ 比１ 比２ 比３ 比４ 常態値 引張強さ(kgf/cm²) 195 192 192 196 209 213 211 破断伸び（％） 150 140 140 140 140 140 130 耐熱老化性（１７０℃×７０時間） 引張強さ変化率（％） −33 −35 −35 −34 −37 −34 −31 破断伸び変化率（％） −27 −29 −29 −30 −31 −28 −26 圧縮永久歪（％） 5℃×70HR 18 20 20 59 60 23 17 175℃×70HR 12 13 13 13 13 15 12 特性値の評価 〇 〇 〇 × × 〇 〇 総合評価 〇 〇 〇 × × × ×

【００２９】上記の表１ないし表３から明らかなよう
に、実施例１ないし実施例３は、引張強さが大きく、耐
熱老化性も良好であり、圧縮永久歪みが低温および高温
のいずれにおいても小さくて良好であった。そして、実
施例２は、実施例１の配合に加工助剤Ｂ（脂肪酸アミ
ド）を付加したことによって充填時間が短縮された。ま
た、実施例２と同じ配合で、金型のＬ／Ｓを大きくした
実施例３は、金型の充填が３５秒で完了した。そして、
表３の射出成形品の特性値を表４の圧縮成形品の特性値
と比較すると、両者間の特性にほとんど差が認められな
かった。

【００３０】一方、比較例１は、使用したエチレンプロ
ピレン系ゴム（ＥＰＤＭ−Ｂ）のプロピレン含有量が少
ないため、また比較例２は、使用したエチレンプロピレ
ン系ゴム（ＥＰＤＭ−Ｃ）のプロピレン含有量が少ない
ため、いずれも低温時の圧縮永久歪みが劣っていた。ま
た、比較例４は、ムーニー粘度の小さいエチレンプロピ
レン系ゴム（ＥＰＤＭ−Ｄ）にムーニー粘度の大きいエ
チレンプロピレン系ゴム（ＥＰＤＭ−Ｅ）を混合したた
め、混練後のムーニー粘度も大きくなり、金型のキャビ
ティに充填できなった。すなわち、射出成形が不可能で
あった。そして、比較例３は、比較例４の配合に可塑剤
を付加しているにもかかわらず、同様に射出成形ができ
なかった。

【００３１】

【発明の効果】以上に説明したように、請求項１に記載
された発明は、エチレン−プロピレン系ゴムを主成分と
するゴム組成物を射出成形して総長さが５００〜８００
０mm、該総長さ（mm）と横断面積（mm ² ）との比が３０
〜２００の帯状製品を製造する方法において、上記のエ
チレン−プロピレン系ゴムとしてプロピレン含有量が３
０〜５５重量％、ムーニー粘度（ＭＬ１＋４（１００
℃））が２０〜８０のものを使用し、加硫剤として有機
過酸化物を添加することを特徴とするゴム製品の射出成
形方法であるから、射出成形によっては従来成形できな
かった帯状のゴム製品、すなわち総長さが５００〜８０
００mmで、その総長さ（mm）と横断面積（mm²）との比
が２００以下のものを容易に成形することができ、成形
後に加硫して得られたゴム製品は、従来の圧縮成形品と
同様に圧縮永久歪みが小さく、かつ耐熱性に優れてい
て、熱交換機のシール材等に好適であり、しかも圧縮成
形に比べて生産性が上昇する。

【００３２】請求項２に記載した発明は、請求項１に記
載した発明において、添加剤として加工助剤を配合した
ものであるから、金型のキャビティにゴム組成物を充填
するための所要時間が短縮される。

フロントページの続き (56)参考文献 特開 平５−255553（ＪＰ，Ａ) 特開 平４−149254（ＪＰ，Ａ) 特開 平４−7112（ＪＰ，Ａ) 特開 平５−255552（ＪＰ，Ａ) 特開 昭53−22552（ＪＰ，Ａ) 特開 昭53−40045（ＪＰ，Ａ) 特開 平５−255553（ＪＰ，Ａ) 特公 昭63−65223（ＪＰ，Ｂ２) 特公 昭40−15973（ＪＰ，Ｂ１) (58)調査した分野(Int.Cl.⁶，ＤＢ名) B29C 45/00 - 45/24

Claims (2)

(57)【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 エチレン−プロピレン系ゴムを主成分と
   するゴム組成物を射出成形して総長さが５００〜８００
   ０mm、該総長さ（mm）と横断面積（mm ² ）との比が３０
   〜２００の帯状製品を製造する方法において、上記のエ
   チレン−プロピレン系ゴムとしてプロピレン含有量が３
   ０〜５５重量％、ムーニー粘度（ＭＬ１＋４（１００
   ℃））が２０〜８０のものを使用し、加硫剤として有機
   過酸化物を添加することを特徴とするゴム製品の射出成
   形方法。
2. 【請求項２】 添加剤として加工助剤が配合される請求
   項１記載のゴム製品の射出成形方法。