JP3803279B2 - 水摺動シール用熱可塑性エラストマー組成物およびその用途 - Google Patents

Description

【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、水道水中における耐磨耗性に加え、耐次亜塩素酸性にも優れた水摺動シール用の熱可塑性エラストマーに関する。
【０００２】
【従来の技術】
従来より、一般的に、水中、特に水道水中でのシール材など使用され得る材料としては、Ｑ（シリコーンゴム）、ＥＰＤＭ（エチレンプロピレンジエン共重合ゴム）、ＩＩＲ（ブチルゴム）、ＦＫＭ（フッ素ゴム）およびＨＮＢＲ（水素添加二トリルゴム）などが好適であるとしてよく知られている。これらのなかでも、水道配管等の摺動部分のシール材としては、ＥＰＤＭが最も頻繁に使用されている。
しかしながら、水道水中には消毒剤として次亜塩素酸が用いられており、近年、この次亜塩素酸によるシール材の劣化の問題が顕著となってきている。例えば、ＥＰＤＭを用いた場合では、上記次亜塩素酸による劣化により、充填材として一般的に使用されているカーボンブラック等の成分が染み出してくるという、いわゆる墨汁現象が確認されている。ＩＩＲを用いた場合も同様に次亜塩素酸による劣化が問題となる。一方、ＦＫＭやＨＮＢＲは、耐磨耗性および耐次亜塩素酸性には優れるものの、コスト面でＥＰＤＭ等に比べると大きなデメリットとなる。よって、汎用材料としてＦＫＭやＨＮＢＲを使用することは現実的ではない。Ｑは、ＦＫＭやＨＮＢＲと同様に耐次亜塩素酸性には優れ、これらに比べるとコスト面での利便性もあるが、ＥＰＤＭほどの利便性はなく、機械的強度および耐磨耗性が低いことから摺動部分のシール材のような動的用途には使用できないという問題がある。
【０００３】
【発明が解決しようとする課題】
そこで、本発明の解決しようとする課題は、耐磨耗性や、適度な硬度、柔軟性および追随性などの機械的特性に優れ、かつ、耐次亜塩素酸性にも優れた、水摺動部分のシール用熱可塑性エラストマー組成物、および、該組成物を成形してなる水摺動シール材を提供することにある。
【０００４】
【課題を解決するための手段】
本発明者は、上記課題を解決するため鋭意検討を行った。
その結果、従来公知のエチレンプロピレン系共重合体を用いて、上記課題を解決できる熱可塑性エラストマー組成物を得ることが良いのではないかと考え、種々の推測、実験を行った。やはり、従来より水中の摺動部のシール用材料として好適に使用されているＥＰＤＭなどのエチレンプロピレン系共重合体の特性を利用し、さらに改良を加えることが、上記課題の解決に直結すると考えたからである。つまり、エチレンプロピレン系共重合体を用いてどのような熱可塑性エラストマーを得るか、また、この熱可塑性エラストマーにさらにどのような成分をどのような量で配合すれば水摺動用シール材としての所望の熱可塑性エラストマー組成物となるか、を検討すればよいと考えたのである。
【０００５】
かかる知見に基づく検討の結果、熱可塑性エラストマーとしては、エチレンプロピレン系共重合体とポリプロピレン樹脂とを用いてなるオレフィン系の熱可塑性エラストマーを使用すればよいと考え、これに、超高分子量ポリエチレンとポリ−Ｎ−ビニルアセトアミドとを、下記特定の割合で配合して得られる、熱可塑性エラストマー組成物、および、該組成物を成形してなる水摺動シール材であれば、上記課題を一挙に解決できることを確認し、本発明を完成するに至った。
すなわち、本発明にかかる水摺動シール用熱可塑性エラストマー組成物は、
（Ａ）エチレンプロピレン系共重合体とポリプロピレン樹脂とからなるオレフィン系熱可塑性エラストマーを６０〜９０重量％、（Ｂ）重量平均分子量１，０００，０００以上の超高分子量ポリエチレン９．９〜３９．９重量％、および、（Ｃ）ポリ−Ｎ−ビニルアセトアミドを０．１〜２０重量％含んでなる、ことを特徴とする。
【０００６】
また、本発明にかかる水摺動シール材は、
上記本発明の水摺動シール用熱可塑性エラストマー組成物を成形してなる、ことを特徴とする。
【０００７】
【発明の実施形態】
以下、本発明にかかる水摺動シール用熱可塑性エラストマー組成物および水摺動シール材に関する詳細を具体的に説明する。
本発明にかかる水摺動シール用熱可塑性エラストマー組成物（以下、本発明の熱可塑性エラストマー組成物と称することがある。）は、（Ａ）エチレンプロピレン系共重合体とポリプロピレン樹脂とからなるオレフィン系熱可塑性エラストマー（以下、（Ａ）のオレフィン系熱可塑性エラストマーと称することがある。）と、（Ｂ）重量平均分子量１，０００，０００以上の超高分子量ポリエチレン（以下、（Ｂ）の超高分子量ポリエチレンと称することがある。）と、（Ｃ）ポリ−Ｎ−ビニルアセトアミドとを含んでなる熱可塑性を備えたエラストマー組成物である。
【０００８】
上記（Ａ）のオレフィン系熱可塑性エラストマーは、エチレンプロピレン系共重合体とポリプロピレン樹脂からなるものである。エラストマーとしての効果はエチレンプロピレン系共重合体の物性により生じ、熱可塑性の効果はポリプロピレン樹脂の物性により生じる。
上記エチレンプロピレン系共重合体としては、該共重合体中に、プロピレン由来の構造単位を２０〜６０重量％含んでいることが好ましく、より好ましくは２５〜５０重量％、さらにより好ましくは３０〜４０重量％である。上記プロピレン由来の構造単位が２０重量％未満であると、エチレンの結晶化が進行し、圧縮永久歪、低温性が低下することとなり、６０重量％を超える場合は引張強度が弱くなり、また、耐磨耗性が低下することとなる。
【０００９】
上記エチレンプロピレン系共重合体は、エチレンおよびプロピレン由来の構造単位以外にも、第３のモノマー由来の構造単位を含むものが好ましい。第３のモノマーとしては、特に限定はされないが、具体的には、例えば、ジシクロペンタジエン、メチレンノルボルネン、エチリデンノルボルネン、１，４−ヘキサジエン、シクロオクタジエン等の非共役ジエン系モノマーなどが挙げられる。なかでも、エチリデンノルボルネンは加硫速度が最も速く、製造面でも有利であるため好ましい。上記エチレンプロピレン系共重合体が、上記第３のモノマーに由来する構造単位を含む場合は、１種のみを含んでいても２種以上を併用して含んでいてもよい。
【００１０】
上記エチレンプロピレン系共重合体が、上記第３のモノマー由来の構造単位を含む場合は、該共重合体中に、４〜１５重量％含んでいることが好ましく、より好ましくは８〜１３重量％である。上記第３のモノマー由来の構造単位の含有割合が４重量％未満であると、選択する加硫剤の種類（特に限定はされないが、例えば、硫黄など）によっては成形できなくなるおそれがあり、１５重量％を超える場合は、二重結合を必要以上に含むことになり、劣化を起こし易くなるおそれがある。ここでいう含有割合は、上記第３のモノマー由来の構造単位が１種であっても複数種であっても、その全体としての含有割合を示すものとする。
【００１１】
上述のエチレンプロピレン系共重合体としては、特に限定はされないが、具体的には、例えば、ＥＰＴ（三井化学社製）、エスプレン（住友化学社製）などが挙げられる。
上記ポリプロピレン樹脂は、プロピレン由来の構造単位を主成分としてなる樹脂であればよく、プロピレン由来の構造単位がアイソタクチック、シンジオタクチイックまたはアタクチックのいずれかの立体化学構造をとるものであれば好ましい。
上記ポリプロピレン樹脂は、上述のように、プロピレン由来の構造単位を主成分としてなる樹脂であるが、このプロピレン由来の構造単位以外に若干他のモノマー由来の構造単位が含まれていてもよい。
【００１２】
他のモノマーとしては、上記ポリプロピレン樹脂の構造単位となるよう用いた場合に、このポリプロピレン樹脂が、ホモポリマーであるポリプロピレン樹脂との間に、溶融温度において実質的に差異を形成しないものであれば特に限定はされないが、具体的には、例えば、エチレン、１−ブテン、１−ペンテン、１−へキセン、２−メチル−１−プロパン、３−メチル−１−ペンテン、４−メチル−１−ペンテン、５−メチル−１−ヘキセンなどが好ましく挙げられる。これら他のモノマーは１種のみ用いても２種以上を併用してもよい。
上記（Ａ）のオレフィン系熱可塑性エラストマーについては、上述したエチレンプロピレン系共重合体とポリプロピレン樹脂との配合割合は、次のような比（エチレンプロピレン系共重合体（重量％）／ポリプロピレン樹脂（重量％））で表すと、３０／７０〜８０／２０であることが好ましく、より好ましくは５０／５０〜８０／２０、さらにより好ましくは５０／５０〜７５／２５である。上記配合割合の比が、３０／７０未満であると、物性が樹脂的傾向（ＳｈｏｒｅＡ硬度が９５を超える）を強め、シール材として必要な弾性を欠くものとなり、８０／２０を超える場合は、必要な機械的強度が低下し、いわゆる「腰の無い」ものとなる。
【００１３】
上記エチレンプロピレン系共重合体と上記ポリプロピレン樹脂とのブレンド方法およびブレンド後のオレフィン系熱可塑性エラストマーとしての形態ついては、特に限定されるわけではないが、具体的には、例えば、ポリプロピレン樹脂中にエチレンプロピレン系共重合体を混合し、混練り機中でエチレンプロピレン系共重合体を動的加硫することによって行う。架橋は高せん断速度の混合機中で行うことにより、架橋エチレンプロピレン系共重合体の微細化分散が行われ、優れたＴＰＥ特性を示すこととなる。操作条件としては、特に限定はされないが、具体的には、ポリプロピレン樹脂とエチレンプロピレン系共重合体とを両方の融点以上の温度で混練りした後、加硫剤を添加してさらに混練りを継続し、所定時間経過後、排出することが好ましい。通常、一般的には、混合機、混練り機は、高速型であるほうが上記微細化分散には好ましく、また、せん断速度が速いほど、引張り強さやは破断伸びの大きいものが得られるため好ましい。
【００１４】
上記高せん断速度の混合機としては、特に限定はされないが、具体的には、例えば、バンバリーミキサー、二軸混練り押出し機などが好ましく挙げられる。
上記動的加硫においては、加硫剤としては、特に限定はされないが、具体的には、例えば、有機過酸化物、硫黄、硫黄化合物、酸化亜鉛、フェノール樹脂等を挙げることができる。これらのなかでも、不純物としての影響が少ないため、有機過酸化物がより好ましい。
有機過酸化物としては、特に限定はされないが、具体的には、例えば、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−ブチルパーオキシ）ヘキサン、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が好ましく挙げられる。
【００１５】
上記加硫剤、特に上記有機過酸化物の使用量は、エチレンプロピレン共重合体１００重量部に対して、０．０１〜２０重量部であることが好ましく、より好ましくは１〜１５重量部である。
また、有機過酸化物による架橋においては、一般に、有機過酸化物とともに、助剤となる共架橋剤を用いてもよい。共架橋剤としては、特に限定はされないが、具体的には、例えば、硫黄、硫黄化合物、キノンジオキシム、エチレンクリコール（メタ）アクリレート、ジビニルベンゼン、ジアリールフタレート、トリメタクリルイソシアネート、
トリアリルイソシアヌレート、トリメチロールプロパントリ（メタ）アクリレート、１，２−ポリブタジエン、メタクリル酸金属塩、アクリル酸金属塩等が好ましく挙げられる。
【００１６】
上記共架橋剤の使用量は、エチレンプロピレン共重合体１００重量部に対して、２０重量部以下であることが好ましく、より好ましくは１〜１０重量部である。
上記オレフィン系熱可塑性エラストマーとしては、特に限定はされないが、具体的には、例えば、ミラストマー７０３０Ｎ（三井化学（株）製の商品名）などが好ましく挙げられる。
上記（Ａ）のオレフィン系熱可塑性エラストマーについては、その硬度は、ＳｈｏｒｅＡ硬度で、７５度未満であることが好ましく、より好ましくは４０度以上かつ７５度未満、さらにより好ましくは６０度以上かつ７０度未満である。上記（Ａ）オレフィン系熱可塑性エラストマーのＳｈｏｒｅＡ硬度が７５度以上であると、後述する（Ｂ）成分、（Ｃ）成分や、必要に応じて（Ｄ）成分など配合して得られる本発明の熱可塑性エラストマー組成物のＳｈｏｒｅＡ硬度が高くなりすぎ、シール材として成形したとしてもその効果を十分発揮できないものとなるおそれがある。具体的には、相手材との追随性が悪化することにより初期段階でシール性に欠陥を招き漏れを生じることとなったり、復元性が低下することによりシール寿命が短くなってしまうなどの可能性が出てくる。
【００１７】
本発明の熱可塑性エラストマー組成物に、上記（Ｂ）の超高分子量ポリエチレンを含むことで、耐磨耗性および耐次亜塩素酸性に劣る上記（Ａ）のオレフィン系熱可塑性エラストマーの物性を大幅に改善することができ、ひいては、本発明の熱可塑性エラストマー組成物に優れた耐磨耗性および耐次亜塩素酸性を付与することができる。
上記（Ｂ）の超高分子量ポリエチレンについては、その重量平均分子量は、１，０００，０００以上であることが好ましいが、より好ましくは１，５００，０００以上であり、さらにより好ましくは２，０００，０００以上である。本発明においては、上記（Ｂ）の超高分子量ポリエチレンの重量平均分子量が１，０００，０００未満であると、耐磨耗性の向上および耐次亜塩素酸性の付与が不十分となり、また、（Ａ）のオレフィン系熱可塑性エラストマーとの相溶化が進行しすぎて硬度が高くなりすぎるため、シール材として必要な柔軟性が無くなるおそれがある。
【００１８】
本発明の熱可塑性エラストマー組成物においては、上記（Ｂ）超高分子量ポリエチレンは、特に限定されるわけではないが、微粉状で含まれていることが好ましい。
上記超高分子量ポリエチレンが微粉状である場合、その平均粒子径は、５００μｍ以下であることが好ましく、より好ましくは２００μｍ以下である。上記平均粒子径が５００μｍを超えると、機械的強度の大幅な低下を引き起こすことととなるおそれがある。
上記超高分子量ポリエチレンとしては、特に限定はされないが、具体的には、例えば、ハイゼックスミリオン２４０Ｓ（三井化学（株）製の商品名、平均粒子径１５０μｍ）、ミペロン（三井化学（株）製の商品名、平均粒子径２０μｍ）などが好ましく挙げられる。
【００１９】
本発明の熱可塑性エラストマー組成物に、上記（Ｃ）のポリ−Ｎ−ビニルアセトアミドを含むことで、本発明の熱可塑性エラストマー組成物の成形加工性を大幅に向上させることができる。また、通常一般的に成形加工性の向上のために用いるパラフィンオイル、ワックスおよび脂肪酸アミド等の潤滑剤などでは、実際成形加工できたとしても成形物は破断しやすい上、成形物を次亜塩素酸中においた場合に必要以上の粘着性を生じてしまい耐次亜塩素酸性に劣るものとなるが、上記（Ｃ）のポリ−Ｎ−ビニルアセトアミドを用いた場合は、成形加工性の向上をも達成することができるとともに、優れた耐次亜塩素酸性をも付与することができる。
【００２０】
上記ポリ−Ｎ−ビニルアセトアミドは、Ｎ−ビニルアセトアミド由来の構造単位を主成分としてなるものであればよいが、上記Ｎ−ビニルアセトアミド由来の構造単位以外に、若干他のモノマー由来の構造単位が１種もしくは２種以上含まれていてもよい。
上記ポリ−Ｎ−ビニルアセトアミドとしては、特に限定はされないが、具体的には、例えば、ノニオレックスＦ（昭和電工（株）製の商品名）などが好ましく挙げられる。
本発明の熱可塑性エラストマー組成物は、上記（Ａ）オレフィン系熱可塑性エラストマー、（Ｂ）超高分子量ポリエチレン、（Ｃ）ポリ−Ｎ−ビニルアセトアミドを含むが、これら３者の配合の相互割合は、
（Ａ）については６０〜９０重量％であることが好ましく、より好ましくは７５〜８５重量％であり、
（Ｂ）については９．９〜３９．９重量％であることが好ましく、より好ましくは１０〜３０重量％、さらにより好ましくは１５〜２５重量％であり、
（Ｃ）については０．１〜２０重量％であることが好ましく、より好ましくは０．５〜１０重量％、さらにより好ましくは１〜５重量％である。
上記配合の相互割合のなかでも、（Ａ）については、６０重量％未満であると、シール材として必要とされる弾発性および追随性が低下するおそれがあり、９０重量％を超える場合は、シール材として必要とされる機械的強度と耐磨耗性が低下するおそれがある。
また、同様に（Ｂ）については、９．９重量％未満であると、本発明の熱可塑性エラストマー組成物において優れた耐磨耗性および耐次亜塩素酸性が発揮されず、
３９．９重量％を超える場合は、本発明の熱可塑性エラストマー組成物の硬度が高くなりすぎ、柔軟性、追随性が低下し、成形加工性が悪くなるなどに問題が生じる。
また、同様に（Ｃ）については、０．１重量％未満であると、成型加工時に熱可塑性エラストマー組成物の流れ不良が発生するため、成形が全く不可能となる恐れがあるほか、成形体の耐次亜塩素酸性が十分とならないおそれがあり、２０重量％を超える場合は、これ以上配合しても成形加工性や耐次亜塩素酸性の効果において向上が期待できず、また、シール材として必要とされる他の特性に悪影響を与えるおそれがある。
【００２１】
上記（Ａ）オレフィン系熱可塑性エラストマーと（Ｂ）超高分子量ポリエチレンとの配合割合については、特に限定はされないが、以下のような比（（Ａ）（重量％）／（Ｂ）（重量％））で表すと、９０／１０〜６０／４０であることが好ましく、より好ましくは８５／１５〜７５／２５、最も好ましくは、８０／２０である。
上記配合割合の比が、６０／４０未満であると、本発明の熱可塑性エラストマー組成物の硬度が高くなりすぎ、シール材として必要とされる柔軟性、追随性および弾発性が低下し、成形加工性が悪くなるおそれがあり、９０／１０を超える場合は、本発明の熱可塑性エラストマー組成物において、シール材として必要とされる機械的強度、耐磨耗性および耐次亜塩素酸性が発揮されないおそれがある。
【００２２】
本発明の熱可塑性エラストマー組成物においては、上記（Ａ）、（Ｂ）、（Ｃ）以外に、さらに何らかの他の成分を含むようにしてもよく、特に限定されるわけではない。
上記他の成分としては、特に限定はされないが、例えば、（Ｄ）ポリオレフィン主鎖にビニル系ポリマーをグラフトしたグラフトコポリマー（以下、（Ｄ）のグラフトコポリマーと称することがある。）を好ましく挙げることができる。
上記（Ｄ）のグラフトコポリマーは、本発明の熱可塑性エラストマー組成物の改質材として用いることが好ましく、その役割としては、従来公知の改質材と同様に、改質材の有する官能基による化学反応または極性等によって、異材質どうしの相溶化を高め、機械的強度の改善を図ることにある。
【００２３】
上記（Ｄ）のグラフトコポリマーとしては、特に限定はされないが、具体的には、例えば、低密度ポリエチレンにポリスチレンをグラフト化したもの、ポリプロピレンにポリスチレンをグラフト化したもの、エチレングリシジル（メタ）アクリレート共重合体にポリスチレンをグラフト化したもの、エチレン−酢酸ビニル共重合体にポリスチレンをグラフト化したもの、エチレン−エチル（メタ）アクリレート−無水マレイン酸共重合体にポリスチレンをグラフト化したもの、エチレンエチル（メタ）アクリレート共重合体にポリスチレンをグラフト化したもの、
低密度ポリエチレンにポリメチル（メタ）アクリレート共重合体をグラフト化したもの、エチレングリシジル（メタ）アクリレート共重合体にポリメチル（メタ）アクリレート共重合体をグラフト化したもの、エチレン−酢酸ビニル共重合体にポリメチル（メタ）アクリレート共重合体をグラフト化したもの、エチレン−エチル（メタ）アクリレート−無水マレイン酸共重合体にポリメチル（メタ）アクリレート共重合体をグラフト化したもの、エチレンエチル（メタ）アクリレート共重合体にポリメチル（メタ）アクリレート共重合体をグラフト化したものなどを挙げることができる。なかでも、機械的強度の改善効果が大きいエチレングリシジル（メタ）アクリレート共重合体にポリメチル（メタ）アクリレート共重合体をグラフトしたものが好ましい。これらは、１種のみ用いても２種以上を併用してもよい。
【００２４】
上記各種グラフトコポリマーを得る際のグラフト化の方法としては、通常一般的なグラフトコポリマーを得る場合のグラフト化の方法を用いればよく、操作条件等は適宜設定すればよい。
上記（Ｄ）のグラフトコポリマーが、本発明の熱可塑性エラストマー組成物に含まれる場合、その配合の割合は、上記（Ａ）ポリオレフィン系熱可塑性エラストマーと（Ｂ）超高分子量ポリエチレンと（Ｃ）ポリ−Ｎ−ビニルアセトアミドとの合計量に対して、０．１〜２０重量％であることが好ましく、より好ましくは１〜１５重量％である。上記（Ｄ）のグラフトコポリマーの配合の割合が、０．１重量％未満であると、異材質どうしの相溶化を適度に高め、機械的強度の改善を図るという効果が発揮されないおそれがあり、２０重量％を超える場合は、組成物全体に占める割合が多くなりすぎるために機械的特性が低下するおそれがある。
【００２５】
本発明の熱可塑性エラストマー組成物は、上述のように（Ａ）、（Ｂ）および（Ｃ）、必要に応じて、さらに（Ｄ）などの成分を含む組成物である。一般的には、エチレンプロピレン系熱可塑性エラストマーとポリエチレンとを含む組成物を調製する場合は、両者は、実質的に完全相溶してしまうため、両者それぞれの特性を十分に発揮し得る組成物とはならず、どちらか一方の特性のみ発揮するか、両特性とも発揮しないか、のどちらかである。しかし、特に、本発明では、上記（Ａ）成分と（Ｂ）成分とが上述したような要素であることから、（Ａ）と（Ｂ）とは、実質的な完全相溶化ではなく、部分的な相溶化をすることができる。したがって、得られる組成物は、（Ａ）としての柔軟性および弾発性と、（Ｂ）としての耐磨耗性および耐次亜塩素酸性と、を共に十分兼ね備えた特性を有するものとなり、水摺動シール用組成物として優れたものとなり得る。
【００２６】
本発明の熱可塑性エラストマー組成物においては、（Ａ）のオレフィン系熱可塑性エラストマーおよび（Ｂ）の超高分子量ポリエチレンのいずれにも起因しないポリエチレン樹脂、すなわち、上記（Ａ）や（Ｂ）の合成、製造段階で生成物あるいは副生成物として生成されたポリエチレン樹脂以外のポリエチレン樹脂であって、かつ、重量平均分子量が１，０００，０００未満のポリエチレン樹脂が、本発明の熱可塑性エラストマー組成物を得る際に（Ａ）や（Ｂ）と共に含まれることとなり混入していたとしても、本発明の熱可塑性エラストマー組成物の効果に影響を与えない範囲内の含有量であればよいとする。
【００２７】
本発明の熱可塑性エラストマー組成物については、その硬度は、ＳｈｏｒｅＡ硬度で、４０〜９０度であることが好ましく、より好ましくは７０〜９０度である。本発明の熱可塑性エラストマー組成物のＳｈｏｒｅＡ硬度が９０度を超える場合は、シール材としてその効果を十分発揮できないものとなるおそれがある。具体的には、相手材との追随性が悪化することにより初期段階でシール性に欠陥を招き漏れを生じることとなったり、復元性が低下することによりシール寿命が短くなってしまうなどのおそれがある。
本発明の熱可塑性エラストマー組成物については、その引張り強さは、５ＭＰａ以上であることが好ましく、より好ましくは７ＭＰａ以上である。引張り強さが５ＭＰａ未満の場合は、シール材に必要とされる物理的強度が不足し、耐久性が低下して、十分な封止機能を発揮できなくなるおそれがある。
【００２８】
本発明の熱可塑性エラストマー組成物については、その引張り伸びは、少なくとも１００％以上であることが好ましく、より好ましくは１５０％以上が必要である。引張り伸びが１００％未満の場合は、シール材を装置等に装着する際などの過度の負荷がかけられた場合等に破断しやすくなり、装着性、取扱い性に問題が生じるおそれがある。
本発明の熱可塑性エラストマー組成物については、その摩耗量（松原式摩耗試験による摩耗量）は、１％以下であることが好ましく、より好ましくは０．５％以下である。摩耗量が１％を超える場合は、▲１▼ダストの発生が顕著となり、ダストのシール材へのかみ込みが発生し、シール不良を起こしやすくなるおそれがあり、また、▲２▼シール材の摩耗に伴うシール材の弾発力の低下が早く、摺動部分用シール材としての長期使用には耐えられないおそれがある。
【００２９】
本発明の熱可塑性エラストマー組成物においては、特に限定はされないが、例えば放射線照射などの任意の手段により架橋を行い、耐熱性を向上させることができる。
本発明にかかる水摺動シール用熱可塑性エラストマー組成物の製造方法、つまり、上述した各種成分（Ａ）、（Ｂ）、（Ｃ）および（Ｄ）などから本発明の熱可塑性エラストマー組成物の製造・調製方法としては、特に限定されるわけではなく、通常一般的なエラストマー組成物などを製造する際の製造方法および製造装置等を用いることができる。具体的には、例えば、１軸または２軸混練り押出し機、加圧ニーダー、インターナルミキサー（バンバリーミキサー）などの装置を用いた方法が好ましく挙げられ、特に、２軸混練り押出し機を用いた方法がより好ましい。
【００３０】
上記混練りの際の温度は、特に限定はされないが、２００〜２５０℃が好ましく、より好ましくは２１０〜２４０℃、さらにより好ましくは２２０〜２３０℃である。
上記混練りの時間は、特に限定はされないが、０．５〜１０分が好ましく、より好ましくは１〜８分、さらにより好ましくは２〜６分である。
上記各種装置などにより混練りされた本発明の熱可塑性エラストマー組成物は、その後、通常一般的に汎用の射出成形機、トランスファー成形機、押出し成形機などにより成形加工することができ、本発明にかかる水摺動シール材と得ることができる。
【００３１】
なかでも、上記射出成形機としては、特に限定されるわけではないが、具体的には、可塑化と射出方式で分類すれば、プランジャー式射出成形機、スクリュープリプラ式射出成形機、インラインスクリュー式射出成形機などが挙げられ、駆動方式で分類すれば、油圧駆動式射出成形機、空気圧駆動式射出成形機、機械駆動式（電子サーボ制御によるもの）射出成形機などが挙げられ、各構成要素の配置によれば、立型射出成形機、Ｌ型射出成形機、ロータリー式射出成形機などが挙げられ、また、用途別では、ベント式射出成形機、多色多材射出成形機などが挙げられる。
【００３２】
上記水摺動シール材の具体的用途としては、特に限定はされないが、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が、特に摺動部であって水道水が用いられている部分のシール材、つまり水摺動シール材としては特に好ましく用いることでき、このシール材の原料となる本発明の熱可塑性エラストマー組成物の有する上記優れた特性をいかんなく発揮することができる。また、本発明の水摺動シール材は、摺動部分でない部分、つまり動的ではなく静的な部分についてもシール材として好ましく用いることができ、上記優れた特性を発揮することができる。
【００３３】
本発明の熱可塑性エラストマー組成物においては、上述したような特性から、例えば、▲１▼充填剤としてのカーボンブラックは使用しなくてよいため、使用時の溶出によるいわゆる墨汁現象の問題を解消することができる。また、▲２▼熱可塑性エラストマーをベースとして含んでいるため一般的なゴムに比べ加硫剤の使用量を少なくすることができ、例えば、加硫剤として硫黄系や酸化亜鉛系の一般に有害とされる化合物を用いる場合であっても、それらの溶出が低減し、溶出不純物の少ない優れたクリーン性を達成することができるので、有害物質の溶出が懸念される用途などにおいても好ましくしようできる。また、上述したように、加硫剤の使用量を低減できるため、加硫剤の種類は、特に限定はされないが、硫黄系や酸化亜鉛系よりも、有機過酸化物系の加硫剤を用いる方がよりクリーン性に優れるため好ましい。従って、本発明の熱可塑性エラストマー組成物または該組成物より得られる水摺動シール材は、特に、食品製造ライン、医療機器、医薬製造ライン、半導体プロセスなどにおけるシール部分において、動的シール部および静的シール部に関わらず、好ましく用いることができる。
【００３４】
【実施例】
以下に、実施例により、本発明をさらに具体的に説明するが、本発明はこれらにより何ら限定されるものではない。なお、以下では、便宜上、「重量部」を単に「部」と記すことがある。
−実施例１−
（Ａ）：オレフィン系熱可塑性エラストマーとしてのミラストマー７０３０Ｎ（三井化学（株）製の商品名）８１部、（Ｂ）：超高分子量ポリエチレンとしてのハイゼックスミリオン２４０Ｓ（重量平均分子量２，０００，０００、平均粒子径１５０μｍ）（三井化学（株）製の商品名）９部、（Ｃ）：ポリ−Ｎ−ビニルアセトアミドとしてのノニオレックスＦ（昭和電工（株）の商品名）１部、および、（Ｄ）：ＥＧＭＡ−ｇ−ＰＭＭＡ（エチレングリシジル（メタ）アクリレート共重合体にポリメチル（メタ）アクリレート共重合体をグラフト化したもの）としてモディパーＡ４２００（日本油脂（株）製の商品名）１０部を、２軸混練り押出し機に投入し、混練り時の温度２３０℃、ローター回転速度５０ｒｐｍという条件で５分間配合・混練りし、実施例１の熱可塑性エラストマー組成物（以下、熱可塑性エラストマー組成物（１）と称す）を得た。
【００３５】
この熱可塑性エラストマー組成物（１）を、インラインスクリュー式インジェクション成形機にて２３０℃で２ｍｍ厚シートに成形し、このシートからＪＩＳ３号試験片に準ずるシート片を切り出して、実施例１の試験片（以下、試験片（１）称す）とした。
−実施例２〜４−
（Ａ）、（Ｂ）、（Ｃ）および（Ｄ）成分の種類や使用量、を表１に示すようにした以外は、実施例１と同様の操作を行い、熱可塑性エラストマー組成物（２）〜（４）、および、試験片（２）〜（４）を得た。
【００３６】
−比較例１〜８−
（Ａ）、（Ｂ）、（Ｃ）および（Ｄ）成分の種類や使用量、を表１に示すようにした以外は、実施例１と同様の操作を行い、比較例１〜８の熱可塑性エラストマー組成物（以下、比較熱可塑性エラストマー組成物（１）〜（８）と称す）、および、比較例１〜８の試験片（以下、比較試験片（１）〜（８）と称す）を得た。
得られた試験片（１）〜（４）および比較試験片（１）〜（８）を用いて、常態物性試験（ＳｈｏｒｅＡ硬度、引張り強度、引張り伸び）、次亜塩素酸浸漬試験（耐次亜塩素酸性）、滑り磨耗試験（耐磨耗性）を、以下の手法、条件で行い、測定した。その結果を表１に示す。
〔常態物性試験〕
ＪＩＳ Ｋ６２５１およびＪＩＳ Ｋ６２５３に準拠し、２５℃条件下で、引張り強さ（ＭＰａ）、引張り伸び（破断伸び）（％）および硬度（ＳｈｏｒｅＡ硬度（度））を測定した。硬度はタイプＡデュロメーター（測定可能範囲はＳｈｏｒｅＡ硬度１０〜９０度である）にて測定した。シール材として必要となる基本特性は、上記引張り強さが５ＭＰａ以上、引張り伸びが１５０％以上、硬度（ＳｈｏｒｅＡ硬度）が４０〜９０度である。
〔次亜塩素酸浸漬試験〕
ＪＩＳ Ｋ６２５８に準拠し、８０℃×７２時間、２５０ｐｐｍの次亜塩素酸ナトリウム水溶液に浸漬後、外観の変化を肉眼にて確認した。本条件下では、大きな物性変化は生じにくい。よって、表面粘着や変色などの外観異常をもって、変化があったか否かを肉眼で評価した。表１には、外観変化が無かった場合は「無」と示し、変化があった場合は、変色が顕著なときは「変色」と、粘着性増加が顕著なときは「粘着」と示した。
〔滑り磨耗試験（松原式磨耗試験）〕
ＪＩＳ Ｋ７２１８に準拠し、試験距離１０ｋｍ、回転速度０．１ｍ／ｓ、荷重０．６Ｎ／ｍｍ²、摩擦材としてＳＵＳ３０４を使用し、イオン交換水中で摩耗量（％）を測定した。水摺動用シール材としては、１．０％以下であることが必要とされる。表１にはこの摩耗量（％）を示した。
得られた熱可塑性エラストマー組成物（１）〜（４）、および、比較熱可塑性エラストマー組成物（１）〜（８）それぞれを用い、シール材として図１に示すようなＵパッキン（リップパッキン）１を成形した。Ｕパッキン１としては、内径１ａ＝１３．６ｍｍ、内径１ｂ＝１３．９ｍｍ、外径１ｃ＝１８．４ｍｍのＵパッキンを成形した。成形したＵパッキン１（シール材）を用い、以下の方法でシール維持性試験を行った。その結果を表１に示す。
〔シール維持性試験〕
水圧０．３ＭＰａにて可動の水圧シリンダー（円筒型、ＳＵＳ３０４製、ストローク１．０ｍ（往復２．０ｍ）、内径１８ｍｍ）内において、図２に示すようなピストン２の両端にＵパッキン１を１つずつ装着しシリンダー内壁面との間をシールし得るようにしたものを、速度３００ｍｍ／ｓｅｃで２０万回（合計距離４００ｋｍ）往復させた。ピストン２としては、円柱型、ＳＵＳ３０４製、全長２ａ＝６５ｍｍ、断面径：２ｂ＝１７．５ｍｍ、２ｃ＝１７ｍｍ、２ｄ＝１４ｍｍのものを使用した。
【００３７】
水圧をかける水には水道水を用い、切り替えバルブを介してシリンダーの左右両端から交互に加圧してピストン２を往復させた。切り替えバルブにより加圧方向を変えるタイミングは、ピストン２がシリンダーの端まで移動したときにセンサーに感知されて行われるようにした。つまり、図１において、例えば、シリンダーの右側から水圧を加えてピストン２がシリンダー内を左に移動するようにした場合、ピストン２がシリンダーの左端まで到達するとセンサーが感知するようにし、その瞬間シリンダー左側からの水圧となるよう切り替えバルブを作動させるようにした。
【００３８】
シール性を保持しているか否か（シール保持性）は、上記条件および回数でピストン２を往復させた時の、シリンダー内のピストン２の移動速度から判断した。すなわち、試験開始時と終了時でピストン２の速度に変化がない場合、シール部分で水の漏洩が無く水圧が完全に伝わっていると考えられるため、Ｕパッキン１によるシール性を保持しているものとし、「○」と評価した。一方、試験開始時に比べ終了時のピストン２の速度が明らかに低下している場合は、シール部分で水の漏洩が有り水圧が十分に伝わっていないと考えられるため、Ｕパッキン１によるシール性は保持されていないものとし、「×」と評価した。
【００３９】
【表１】

【００４０】
表中の各成分の略称およびその詳細については以下のとおりである。
≪（Ａ）成分≫
・ＥＰＣ＋ＰＰ：
三井化学（株）製のオレフィン系熱可塑性エラストマー（エチレンプロピレン共重合体＋ポリプロピレン樹脂）、製品名：ミラストマー７０３０Ｎ
≪（Ｂ）成分≫
・ＵＨＭＷＰＥ：
三井化学（株）製の超高分子量ポリエチレン、製品名：ハイゼックスミリオン２４０Ｓ
・ＰＥＦＣ：
東洋カーボン（株）製のカーボンブラック、製品名：シーストＧＳＯ
・ＰＴＦＥ：
ダイキン工業（株）製のＰＴＦＥ、製品名：ルブロン
・ＨＤＰＥ：
三井化学（株）製の高密度ポリエチレン、製品名：リュブマーＬ５２２０
≪（Ｃ）成分≫
・ＰＮＶＡ：
昭和電工（株）製のポリ−Ｎ−ビニルアセトアミド、製品名：ノニオレックスＦ
・ＰＷ：
大内新興（株）製のパラフィンワックス、製品名：サンノックＮ
・ＦＡＡ：
日本化成（株）製の脂肪酸アミド、製品名：アマイドＡＰ−１
≪（Ｄ）成分≫
・ＥＧＭＡ−ｇ−ＰＭＭＡ：
日本油脂（株）製の、ＥＧＭＡ−ｇ−ＰＭＭＡ（エチレングリシジル（メタ）アクリレート共重合体にポリメチル（メタ）アクリレート共重合体をグラフト化したもの）、製品名：モディパーＡ４２００
【００４１】
【発明の効果】
本発明によれば、耐磨耗性や、適度な硬度、柔軟性および追随性などの機械的特性に優れ、かつ、耐次亜塩素酸性にも優れた、水摺動部分のシール用熱可塑性エラストマー組成物、および、該組成物を成形してなる水摺動シール材を提供することができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の一実施例であるシール材（Ｕパッキン）であり、（ａ）はこのシール材（Ｕパッキン）を上から（リップ部分の開いている方から）見た図、（ｂ）はこのシール材（Ｕパッキン）のリング状部分の断面図である。
【図２】本発明の一実施例であるシール材（Ｕパッキン）の装着例として、ピストンに装着した場合の断面図である。
【符号の説明】
１ Ｕパッキン
２ ピストン

Claims (3)

1. （Ａ）エチレンプロピレン系共重合体とポリプロピレン樹脂とからなるオレフィン系熱可塑性エラストマー、（Ｂ）重量平均分子量１，０００，０００以上の超高分子量ポリエチレンおよび（Ｃ）ポリ−Ｎ−ビニルアセトアミドを含んでなり、
   ３者（Ａ）、（Ｂ）、（Ｃ）の相互割合が、（Ａ）６０〜９０重量％、（Ｂ）９．９〜３９．９重量％、（Ｃ）０．１〜２０重量％である、
   水摺動シール用熱可塑性エラストマー組成物。
2. さらに（Ｄ）ポリオレフィン主鎖にビニル系ポリマーをグラフトしたグラフトコポリマーを改質材として含み、この（Ｄ）の割合が前記３者（Ａ）、（Ｂ）、（Ｃ）の合計量に対して０．１〜２０重量％である、
   請求項１に記載の水摺動シール用熱可塑性エラストマー組成物。
3. 請求項１または２に記載の水摺動シール用熱可塑性エラストマー組成物を成形してなる、水摺動シール材。

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