JP3871228B2

JP3871228B2 - シール用部材およびその製造方法

Info

Publication number: JP3871228B2
Application number: JP10536795A
Authority: JP
Inventors: 友栄中村; 博春野
Original assignee: Shin Etsu Polymer Co Ltd
Current assignee: Shin Etsu Polymer Co Ltd
Priority date: 1995-04-28
Filing date: 1995-04-28
Publication date: 2007-01-24
Anticipated expiration: 2022-01-24
Also published as: JPH08302335A

Description

【０００１】
【産業上の利用分野】
本発明は、主にガス器具やガス栓等の排気口に用いられるシール用部材、あるいは耐熱性、耐候性、低圧縮応力性、低圧縮永久歪性等が要求される分野に用いられるシール用部材およびその製造方法に関するものである。
【０００２】
【従来の技術】
従来、ガス器具やガス栓等の排気口に使用されるシール用部材としては、ＮＢＲ（アクリロニトリル−ブタジエンゴム）発泡体、ＥＰＤＭ（エチレン−プロピレン−ジエン系ゴム）発泡体、あるいはシリコーンゴム発泡体等からなる部材が用いられている。
また、耐熱性や耐候性の要求される分野に用いられるシール用部材としては、これらに優れたシリコーンゴム発泡体やフッ素ゴム発泡体等からなる部材が用いられている。
【０００３】
これらの用途としてのシール用部材は、特に気密性が求められており、近年ではガス器具等の排気口の設計制限によって、小さな荷重でのセット性とシール性が必要とされており、シール用部材そのものの柔軟性（低圧縮応力性）が要求されてきている。
このことから、上記例示した発泡体を低比重化することにより低硬度の発泡体として使用する方法や高硬度の上記例示した発泡体を用いてその硬度を下げて使用する方法が行われている。
【０００４】
【発明が解決しようとする課題】
しかしながら、シリコーンゴム発泡体をはじめとする上記例示した発泡体は、主に独立気泡構造のゴム状弾性発泡体であり、図２に示すその発泡体の部分拡大断面図から明らかなように、ゴム状弾性発泡体１１内の各気泡２相互が連通していないので気泡２が空気クッションとなって、圧縮すると高荷重となり、圧縮量が小さい場合には、好都合であるが、圧縮量が大きい場合には、圧縮荷重が大きくなってしまい、ガス器具等の排気口においてシール用部材を組み込んでセットする際の作業性が悪いという問題があった。
また、上記で例示した発泡体を低比重化して低硬度のゴム状弾性発泡体とすることにも限界があり、単なる低比重化のみでは柔軟性を満足させることができないばかりか、低比重化による機械的特性の低下を招き、シール用部材としての耐久性に劣るという問題もあった。
【０００５】
一方、高硬度の上記例示したゴムを用いて硬度を下げる方法においては、発泡体と高硬度ゴムとの比重の差が大きく、コスト的に問題があり、また柔軟性においても発泡体に比べて自由度が小さいという問題があった。
【０００６】
したがって、本発明は、上記従来の問題点を解決するものであり、圧縮荷重を小さくでき、セット性が良好であるとともに、同一配合組成、同一発泡倍率で任意の圧縮荷重をもつゴム状弾性発泡体を得ることができるシール用部材およびその製造方法の提供を課題とする。
【０００７】
【課題を解決するための手段】
本発明者らは、上記課題を解決するために種々検討を重ねた結果、従来の独立気泡構造のゴム状弾性発泡体に代えて、独立気泡構造と連通気泡構造とが混在したシリコーンゴム状弾性発泡体を用いて、この混在比率を変化させることにより、実用上きわめて望ましいシール部材およびその製造方法を見出し、本発明を完成させた。
すなわち、本発明は、気泡同士が互いに点在してなる独立気泡構造と気泡同士が相互に連通した連通気泡構造とが混在した見かけ連泡度が３０％〜７０％のシリコーンゴム状弾性発泡体からなるシール用部材を要旨とするものである。
また、本発明は、独立気泡構造のシリコーンゴム状弾性発泡体を成形し、次いでこの弾性発泡体の独立気泡構造の一部を破泡処理して連通化し、独立気泡構造と連通気泡構造とを混在させ、見かけ連泡度を３０％〜７０％としたシール用部材の製造方法を要旨とするものである。
【０００８】
以下、本発明について詳細に説明する。
本発明のシール用部材は、独立気泡構造と連通気泡構造とが混在したシリコーンゴム状弾性発泡体で構成されている。
本発明を構成する独立気泡構造は、内部の気泡同士が互いに点在している構造のゴム状弾性発泡体であり、このようなゴム状弾性発泡体としては、シリコーンゴム発泡体が挙げられる。前記シリコーンゴムによる発泡体は、耐熱性や耐候性に優れ、押出し成形による成形加工が容易であり、生産性を向上でき、また前記フッ素ゴムに比べ安価でありコスト的なメリットがあるので、より好適に採用される。
【０００９】
ここで、例えば上記シリコーンゴムによるゴム状弾性発泡体は、以下のようにして製造される。すなわち、まず配合工程においては、例えばオルガノポリシロキサンと補強性シリカ充填剤とからなるシリコーンゴムコンパウンドに、ベンゾイルパーオキサイド、ジクミルパーオキサイド等の有機過酸化物と、アゾビスイソブチロニトリル、アゾジカルボンアミド等の有機発泡剤を添加し、ミキシングロールなどの混練機で均一混合して得られる。
なお、この配合工程においては、有機顔料、無機顔料を添加することにより自由に着色したり、あるいは酸化チタン、ベンガラ、酸化セリウム等の耐熱性向上剤を添加することもできる。
【００１０】
次いで、予備成形工程では、押出し機による押出し成形、プレス成形等の適宜の方法で予備成形し、続いて加硫発泡工程において、通常知られた加硫炉や乾燥機等により加熱して加硫発泡させる。こうして得られたシリコーンゴム発泡体の気泡の大きさは、得られるシール用部材に要求される柔軟性に応じて適宜選択して定められるが、通常は０．０５ｍｍ〜２．０ｍｍ程度、望ましくは０．１ｍｍ〜１．０ｍｍ程度となるように発泡させる。
上記シリコーンゴム発泡体の発泡倍率は、その用途によっても異なるが通常、１．５〜９倍の範囲である。
また、加硫発泡の後に必要に応じて１５０℃〜２５０℃で１時間〜２４時間程度の熱処理により、有機過酸化物の分解残渣や低分子シロキサンを除去してもよい。
以上のようにして、図２に示すような独立気泡構造のシリコーンゴム発泡体が得られる。
【００１２】
本発明のシール用部材を構成する連通気泡構造は、図１のように、その部分拡大断面図から明らかなように、気泡２同士が相互に連通した連通気泡３からなる構造で、連通気泡部分は必ずしも外表面に通じていなくてもよいが、針等の刺子を用いて外表面から内部に向けて刺すことにより、すべての連通気泡部分が外表面に通じている構成としてもよいし、上記した独立気泡構造からなるゴム状弾性発泡体内の多数の気泡２，２・・・の一部を次に述べる方法で破泡処理することによって得ることもできる。
すなわち、この破泡処理は、前記ゴム状弾性発泡体を、一定の間隔を隔てて配置された少なくとも一対の回転ローラー間を通過させることにより行われる。
これによって、前記弾性発泡体内に点在した気泡同士が破泡処理により相互に連通し、独立気泡構造と連通気泡構造とが混在したゴム状弾性発泡体からなるシール用部材が得られる。
【００１３】
本発明のシール用部材における独立気泡構造と連通気泡構造の混在比率については、その用途に応じて適宜選択すればよいが、特に低圧縮荷重性が要求される用途であれば、連通気泡構造の比率を高めればよく、この混在比率を変化させることにより、同一配合組成、同一発泡倍率であっても任意の圧縮荷重をもつシール用部材を得ることができる。特に本発明のシール用部材を製造するにあたり、発泡倍率を異にして発泡させたとしても、混在比率を変化させることにより、同様の性質のシール用部材を得ることができ、逆に同一の発泡倍率で発泡させたとしても混在比率を変化させることにより、異なる性質（圧縮荷重等）のシール用部材を得ることができ、多品種に対応できる。
ここで、独立気泡構造と連通気泡構造の混在比率を確認する方法としては、見かけ連泡度を測定することによって行われる。
【００１４】
この見かけ連泡度とは、例えば独立気泡構造と連通気泡構造とが混在した前記弾性発泡体の重量Ａと、この弾性発泡体を水中に入れ、繰り返し圧縮を行なって気泡部分に水分を含ませた状態のときの重量Ｂとの重量百分率、及び前記弾性発泡体の体積に相当する水の重量Ｃ、すなわち、下記数式によって表わされる。
【００１５】
【数１】

【００１６】
この見かけ連泡度の範囲は、上記したようにシール用部材の材質および用途によっても異なるが、この範囲が３０％より大きいと、シール性と圧縮永久歪みの点で有利であり、３０〜７０％がより望ましく採用される。
本発明のシール用部材は、上記のように独立気泡構造と連通気泡構造とが混在した構成のものであるが、その形状としては、ガス器具やガス栓等の排気口等を密封するのに好適な形状であれば特に制限はなく、例えば、円柱形状、角柱形状、球形状等が挙げられる。
このような弾性発泡体の中でも特に、シリコーンゴムからなる弾性発泡体がより好ましい。
【００１７】
本発明における破泡処理は、独立気泡構造のゴム状弾性発泡体を一定の間隔を隔て対向配置された少なくとも一対の圧縮部材、例えば回転ローラー、回転平板等からなる回転体間の間隙に通したり、間欠プレス板で加圧・圧縮すること等により行われるが、その間隔は、前記弾性発泡体の厚さ寸法の３％〜３０％が好ましく、より好ましくは、５％〜２０％に設定することにより、確実に破泡でき、またゴム状弾性体自体の目的以外の傷や亀裂の発生を防止できる。
【００１８】
この間隔が３％より小さければ（圧縮比が大きければ）、加えられる圧力が高すぎることに起因して弾性発泡体そのものの破壊のおそれや、表面に傷や亀裂が発生したりするおそれも大きく、また逆に上記間隙が３０％より大きいと（圧縮比が小さいと）、加えられる圧力が不足して、均一かつ十分な破泡が行なわれにくくなり、低圧縮荷重性を要求されるシール用部材の場合には、いたずらに破泡処理を数多く繰り返し行なう必要が生じるが、間隙を３％〜３０％に設定することで上記不都合も防止できることが本発明者等により確認されている。
【００１９】
また、上記破泡処理を行なう際の回転速度（ローラーの場合には周速）は、５ｍ／ｍｉｎ〜５０ｍ／ｍｉｎがよく、これが５ｍ／ｍｉｎより速ければ、破泡処理に時間がかかって効率が悪くなるということがなく、また５０ｍ／ｍｉｎより遅ければ弾性発泡体そのものが破壊されたり、表面にキズ、亀裂が発生したりする可能性が減少する。
なかでも１０ｍ／ｍｉｎ〜３０ｍ／ｍｉｎの範囲がより好適であるが、前述の間隙とのバランスを考慮してその弾性発泡体の厚さにより適宜条件を設定すればよく、破泡処理の回数により圧縮荷重は変わるので、あらかじめその回数等の条件を定めておくことがよい。
【００２０】
破泡処理をより効率的に行うために、対向配置された回転体の少なくとも一方の回転数を変えることにより、剪断圧力を発生させたり、また回転体の表面にブラスト処理等で凹凸を設けたり、適宜表面処理して破泡処理の効率化とともに、シール用部材の表面状態（粗面化やエンボス模様をつける）の改良を図ることもできる。
この回転体の材質は、通常用いられているものであればよく、例えば、補強コンクリート板、セラミックス板、鉄、アルミ、ステンレス等の金属製のもの、あるいはポリプロピレン、フッ素樹脂、ポリイミド、ポリアミド、ポリアセタール等のプラスチック製のものが挙げられる。
【００２１】
また、本発明の方法でローラーを用いるときには、少なくとも一対に対向配置させればよいが、ローラーを３本ローラー，４本ローラー，・・・多数本ローラーとし、これらのローラーを通すことにより破泡処理を一挙に最終目的とする独立／連通気泡構造の混在比とすることや、そのローラー間の間隙を相異なるものにし、破泡処理を行なうこと、さらには、対向配置されたローラーがスプリング等の弾性体により所定の圧力をもって押圧し、可動するようにしておくこと、あるいはこれらを組合わせたものを用いることができる。特に弾性体による押圧の場合には、一対のローラーの場合でも、当初ローラーの間隙を少なくしておいても、破泡処理が初期の段階では弾性発泡体の独立気泡のクッションによりローラーの間隙が開き、破泡処理が進むに従ってローラーの間隙が小さくなるので、設備の簡略化ができ、結果として効率よく破泡処理を行なうことができる。
【００２２】
【作用】
本発明のシール用部材は、上記したように独立気泡構造に連通気泡構造が混在したゴム状弾性発泡体であるので、シール用として圧縮した場合、内部気泡内の空気が連通気泡を通過して発泡体外部に抜けることによって、独立気泡のみの構造の場合に生じる高圧縮荷重が起こらずシール用部材として要求される低圧縮荷重性が得られる。
また、上記シール用部材は、独立気泡と連通気泡との混在構造であるので、圧縮を解除したときに、連通気泡から空気が入りやすくなるため、復元性が良好であるとともに、圧縮永久歪みが独立気泡構造の弾性発泡体より優れている。
さらに、独立気泡と連通気泡との混在比率を変化させることにより、同一配合組成、同一発泡倍率であっても任意の圧縮荷重をもたせたシール用部材が得られる。
【００２３】
【実施例】
次に、本発明の実施例、比較例を挙げる。
（実施例１、参考例）
オルガノポリシロキサン（ビニル基含有量０．１５モル％）と無機質充填剤として補強性シリカとからなるシリコーンゴムコンパウンド１００重量部に、有機過酸化物としてベンゾイルパーオキサイド０．１５重量部とジクミルパーオキサイド１．０重量部、有機発泡剤として粉末状アゾビスイソブチロニトリル２．０重量部を２本ロールにて均一混合したのち、押出し機による押出し成形を行ない、紐状に予備成形し、常圧下で２７０℃の熱風炉中に３分間投入して加熱し、加硫発泡させた後、２００℃の熱風循環器中で６時間、加熱処理し直径１０ｍｍの紐状となった独立気泡構造のシリコーンゴム発泡体を得た。この発泡体は、気泡径０．３ｍｍ〜０．８ｍｍの独立気泡を有し空孔率８０％（比重０．２３）であった。
【００２４】
この独立気泡構造のシリコーンゴム発泡体について、以下のように破泡処理を行なった。
４セットからなる上下ローラー装置を速度１５ｍ／ｍｉｎで回転させ、上下ローラーの間隙を０．５ｍｍに設定し、その間を上記発泡体を５回通したものを実施例１とした。
また、ローラーの間隙を２．０ｍｍに設定し、その間を上記発泡体を１０回通したものを参考例とした。
以上のようにして得られたシリコーンゴム発泡体について、５０％圧縮荷重、圧縮永久歪み、吸水性（見かけ連泡度）の測定を下記に示す方法で行なった。
【００２５】
（実施例２）
上記実施例で得られた独立気泡構造のシリコーンゴム発泡体を用いて、上記実施例中のローラーの間隙を１．０ｍｍに設定し、その間を１０回通して、下記に示す測定を行なった。
【００２６】
（比較例１）
上記実施例で得られた独立気泡構造のシリコーンゴム発泡体を用いて、上記実施例中のローラー間を通さない状態で、実施例と同様の下記に示す測定を行なった。
また、実施例１，参考例，比較例１のシリコーンゴム発泡体を実際にガス器具の排気口にセットして促進耐候試験（サンシャインウェザオメーター）を行なったところ、実施例１、参考例のものは８年間相当でも不良が見られなかったが、比較例１のものは締付力を大きくしなければセットできず、へたりが見られた。
【００２７】
（測定法）
１．圧縮荷重測定法
上記シリコーンゴム発泡体を５０％圧縮した時の初期荷重をロードセルに従って測定した。
２．圧縮永久歪率の測定法
ＪＩＳＫ６３０１に準じ、１５０℃で２２時間、２５％圧縮時の圧縮永久歪を測定した。
３．見かけ連泡度の測定法
５０ｍｍにカットした上記シリコーンゴム発泡体を水の中で２枚のプラスチックプレートの間に挟み、約１．０ｋｇｆ／ｃｍ² の圧力で破泡しないように注意しつつ２枚のプラスチックプレートでゆっくり押さえ、シリコーンゴム発泡体の気泡内部の空気を抜いた後、水の中で解放状態として元の寸法まで回復した時の吸水重量を測定し、シリコーンゴム発泡体の元の重量に対する百分率で示した。
【００２８】
【表１】

【００２９】
表１の結果から明らかなように、本発明の弾性発泡体からなるシール用部材は、従来の独立気泡構造の弾性発泡体よりも低荷重で圧縮できるとともに、圧縮永久歪率も改善されていることがわかる。
【００３０】
【発明の効果】
本発明によれば、独立気泡構造を有するシリコーンゴム状弾性発泡体の前記独立気泡構造の一部を破泡処理することにより、独立気泡構造と連通気泡構造とが混在した構造のシリコーンゴム状弾性発泡体からなるシール用部材を得ることができ、特に圧縮荷重性が優れ、使用時の発泡体内部の空気が圧縮時にすみやかに排出され、圧縮を解除すると発泡体内部に連通された気泡から空気が速やかに入ってくるため復元性が良好である等の効果を奏する。
また、独立気泡構造と連通気泡構造の混在比率を破泡処理で変化させることにより、同一配合組成、同一発泡倍率でも任意の圧縮荷重を有するシール用部材を得ることができ、このシール用部材は広い範囲の圧縮荷重に応じた種々の用途に用いることができるので、その産業上の利用価値は極めて高い。
さらに、上記ゴム状弾性発泡体にシリコーンゴムを用いれば、耐熱性や耐候性に優れたシール用部材を提供することもできる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明のシール用部材の一例を示す部分拡大断面図。
【図２】従来の独立気泡構造を有するゴム状弾性発泡体の一例を示す部分拡大断面図。
【符号の説明】
１…シール用部材
２…独立気泡
３…連通気泡
１１…ゴム状弾性発泡体

Claims

気泡同士が互いに点在してなる独立気泡構造と気泡同士が相互に連通した連通気泡構造とが混在した見かけ連泡度が３０％〜７０％のシリコーンゴム状弾性発泡体からなることを特徴とするシール用部材。
独立気泡構造のシリコーンゴム状弾性発泡体を成形し、次いでこの弾性発泡体の独立気泡構造の一部を破泡処理して連通化し、独立気泡構造と連通気泡構造とを混在させ、見かけ連泡度を３０％〜７０％としたことを特徴とするシール用部材の製造方法。