JP4534534B2

JP4534534B2 - Ｅｐｄｍ組成物

Info

Publication number: JP4534534B2
Application number: JP2004072230A
Authority: JP
Inventors: 敦古賀; 好文小島
Original assignee: Nok Corp
Current assignee: Nok Corp
Priority date: 2004-03-15
Filing date: 2004-03-15
Publication date: 2010-09-01
Anticipated expiration: 2024-03-15
Also published as: JP2005255924A

Description

本発明は、EPDM組成物に関する。更に詳しくは、ハードディスクドライブ用ガスケットの成形材料などとして好適に用いられるEPDM組成物に関する。

近年、電子機器製品の小型化、高性能化に伴ない、構成部品の大きさを小さくかつ薄くすることが求められている。しかし、構成部品を小さくすると製造工程上の組立作業性が悪くなるため、種々の部品の一体化や複合化が必要となってくる。また、同時に要求特性(アウトガス性、シール性、品質)の性能向上も求められている。こうした背景から、例えば電子記憶装置、特にハードディスクドライブでは、ハードディスクドライブのヘッドカバーにガスケットを一体化させる方法が採られている。

ただし、サーバーなど特に繊細なハードディスクドライブでは、水分の侵入により配線のショートなどの不具合を誘発させ機能を果たさなくなることや、シリコーンガスの侵入によりディスク表面にコンタミ層が生成し、読み込み不能となる不具合を生じる危険性がある。このため、ハードディスクドライブ用ガスケットは、これら水分やシリコンガスを極力遮蔽しなければならないが、近年のハードディスクドライブの小型化、大容量化、高速回転により、これまでのレベルの遮蔽性では対応が困難となってきている。

例えば、本出願人は先に、NBRとEPDMのブレンド材料によるガスケット材料を提案しているが、NBRを含むこの材料はアウトガス性には優れるものの、水分透過性が現状の要求レベルを十分には満たすことができず、また耐圧縮永久歪特性も十分に満足される特性を得ることができなかった。
特開２００３−３０１０７２号公報

なお、上記特許文献１では、EPDM単独材料の評価結果を比較例として挙げているが、この場合には成形性を確保するためにプロセスオイルを添加しており、アウトガス性が極めて劣る結果となっている。また、この系では圧縮永久歪が高い傾向にある。ただし、EPDMは、耐オゾン性がクロロプレンゴム、ブチルゴムよりも優れており、耐候性もよく、耐熱性にも優れており、また低温においても優れた動的特性を持ち、耐コロナ・耐トラッキング性は、ブチルゴムより優れており、アルコール、ケトン、グリコールのような極性溶剤や塩酸、苛性ソーダなどに耐え、耐水、耐蒸気性もある。特に圧縮永久歪の温度依存性が少なく、熱老化による硬度変化も小さいので、高温(特に100℃以上でも耐熱性を示す)での使用に好適である。さらに、それ単体でも比較的水分遮蔽性に富み、成形性ならびにコスト面において優れていることから、EPDM材料においてアウトガス性とガス遮蔽性が十分に確保できれば、ハードディスクドライブ用ガスケットとして大いに期待できる材料であるといえる。

本発明の目的は、EPDMポリマーにおいて、プロセスオイルなどの可塑剤を含まず、ハードディスクドライブ用ガスケットの成形材料などとして好適に用いられるEPDM組成物を提供することにある。

かかる本発明の目的は、EPDMポリマー100重量部当り、液状ゴム1〜8重量部およびセリサイト5〜40重量部を含有してなるEPDM組成物によって達成される。

本発明のEPDM組成物より得られるガスケットは、ゴム弾性(耐圧縮永久歪特性)のほか、低硬度でシール性、低アウトガス性などの特性に優れ、かつ加工性にも優れていることから、ハードディスクドライブ等の防塵に好適である。また、ハードディスクドライブ内部への水分・シリコーンガスの侵入を防ぐことができるため、ガスケットの性能・品質を向上させることができる。

EPDMとしては、任意のジエン成分を共重合させたものを用いることができ、実際には市販品、例えば三井化学製品EPTシリーズのものなどがそのまま用いられる。

液状ゴムとしては、液状ポリブタジエン、液状NBRなどの低揮発性の液状ゴムが加工助剤として、EPDMlOO重量部に対し、1〜8重量部、好ましくは2〜5重量部の割合で用いられる。この液状ゴムの添加は、EPDMにおけるアウトガス性を低減し、さらに良好な加工性を付与する効果がある。液状ゴムがこれより少ない割合で用いられると、加工性に劣るようになり、一方これより多い割合で用いられると成形後の硬度が大きくなり過ぎ、ガスケットとしてのシール性に支障を生じるようになる。液状ポリブタジエンとしては、平均分子量約1000〜3000程度のポリ-1,2-ブタジエンであって、両末端に第1ヒドロキシル基、カルボキシル基を有するものなどがあり、実際には市販品、例えば日本曹達製品液状ポリブタジエンB−3000などがそのまま用いられる。

セリサイト(絹雲母)としては、好ましくは平均粒径が10μm以下でかつ粒子径分布(それの90％、好ましくは99％が含有する最大粒子径)が60μm以下のものが用いられる。セリサイトは、EPDMlOO重量部に対し、5〜40重量部、好ましくは20〜35重量部の割合で用いられる。セリサイトがこれより少ない割合で用いられると、水分等のガス遮蔽性に劣るようになり、一方これより多い割合で用いられると、圧縮永久歪が悪化し、製品機能を満足しなくなり、また材料の粘度が上がり成形性が著しく損なわれるといった問題を生じるようになる。

セリサイトは、他の扁平状充填剤に比べ、同一配合量の場合、成形体の硬度が小さくなり、ガスケットとしての特性に優れ、かつ高いガス遮蔽性を有する。また、平均粒径が10μm以下のセリサイトは、これより大きいものに比べてガスの遮蔽性に優れ、また粒子径分布が60μm以下のシャープな分布を持つものは成形不良などの不具合が抑制できる。このようなセリサイトとしては、三信鉱工製品三信マイカF1(平均粒子径24μm、粒子径分布260μm）、同社製品三信マイカFSE(平均粒子径8.0μm、粒子径分布52μm、99％を含有する最大粒子径28μm；図１参照)、同社製品三信マイカLC-50(平均粒子径6.4μm、粒子径分布42μm、99％を含有する最大粒子径28μm；図２参照)または斐川鉱業製品斐川マイカZ-20(平均粒子径6.6μm、粒子径分布140μm、99％を含有する最大粒子径52μm〔ただし、60μm以上の粒子を0．8％含む〕；図３参照）などが挙げられ、これらの製品をそのまま用いることができる。

なお、平均粒子径ならびに粒子径分布は、セリサイトの屈折率を1.57(密度2.8)として、測定機器(島津製作所製品SALD−2000)を用い、レーザー回折／散乱法にて測定した。

以上の各必須成分は、混練機、例えばロール、バンバリーミキサ、プラベンダ、ニーダ、高剪断型ミキサ、一軸押出機、二軸押出機などを用いて混練りし、過酸化物架橋の場合にはさらにジクミルパーオキサイド、ジ第３ブチルパーオキサイド、2,5-ジメチル-2,5-ジ(第３ブチルパーオキシ)ヘキサン、2,5-ジメチル-2,5-ジ(第３ブチルパーオキシ)ヘキシン-3などの有機過酸化物架橋剤、架橋助剤、アミン-ケトン系またはイミダゾール類、例えば2,2,4-トリメチル-1,2-ジヒドロキノリン重合体などの老化防止剤または酸化亜鉛、ハイドロタルサイト等の受酸剤などを添加し、これら必要な成分を同時に混合し、混練りされ、例えば射出成形、押出成形、圧縮成形、FIPG方式ディスペンサー成形など公知の方法により所望の形状に成形される。過酸化物架橋の場合には、約150〜220℃で約1〜30分間程度加熱される。また、必要に応じて、約100〜200℃で約0.5〜15時間程度の二次架橋も行われる。このようにガスケット材料は、化学的架橋剤または電子線や紫外線等の物理的架橋方法により架橋されている必要がある。

このような架橋されているガスケット材料は、さらに次の条件を備える事で、ハードディスクドライブ用ガスケットとしての復元性が保証され、形状を保持し得るようになる。
硬度(JIS A)：シール特性の点から30〜70、好ましくは40〜60
圧縮永久歪(120℃、70時間)：20％以下、好ましくは10％以下
アウトガス性：120℃、1時間熱抽出した場合、15μg／g以下、好ましくは8μg／g以下、さらに好ましくは3μg／g以下
水透過性：10mg・mm／cm²・24時間以下、好ましくは5 mg・mm／cm²・24時間以下、さらに好ましくは0〜2mg・mm／cm²・24時間
シリコーンガス透過性：10ng(D4〔オクタメチルシクロシロキサン〕換算透過ガス量)以下、好ましくは5ng以下、さらに好ましくは2ng以下
ムーニースコーチVm(125℃)：35未満、好ましくは30以下、さらに好ましくは25以下
なお、35以上を示すものは、射出成形およびFIPG成形に不向きである

次に、実施例について本発明を説明する。

実施例１
EPDMポリマー(三井化学製品EPT3045H；ML125℃：25) 100重量部
セリサイト(三信マイカFSE) 30 〃
液状ポリブタジエン(B-3000) 3 〃
有機過酸化物(日本油脂製品パークミルD) 2 〃
FTカーボンブラック(中部カーボン製品HTC＃20) 25 〃
2,2,4-トリメチル-1,2-ジヒドロキノリン重合体 1 〃
(大内新興化学工業製品ノクラック224-S)
酸化亜鉛(三保製品) 3 〃
以上の各成分を、モリヤマ製ニーダを用いて混練を行い、未加硫生地を得た後、圧縮成形機を用い、温度180℃、圧縮時間6分の条件で架橋し、さらにこれを加熱オーブンにて150℃、5時間の熱処理を加え、厚さ2mmおよび1mmの炭化水素骨格の架橋ゴム状弾性体テストシートを成形した。このテストシートを用いて、硬度、圧縮永久歪試験、アウトガス性試験、水分透過性試験およびシリコーンガス透過性試験を行い、また未加硫生地についての成形性の判定を行った。
〔硬度〕
厚さ2mmのテストシートを3枚重ね合せ、JIS K6253に準拠して測定
〔圧縮永久歪試験〕
厚さ2mmのテストシートから直径13mmの丸いシートを打ち抜き、それを3枚重ね合せたものについて、JIS K6262に準拠して120℃、70時間で圧縮永久歪(CS)を測定し、CSlO％未満のものを◎、lO〜20％のものを○、20〜30％のものを△、30％以上のものを×と判定
なお、CSが30％以上を示すものは、ハードディスクドライブ用ガスケットとして好ましくない
〔アウトガス性試験〕
50×3×2mmの短冊状のテストピースを120℃、1時間熱抽出して、その時のアウトガス量を測定し、3μg／g未満のものを◎、3〜8μg／gのものを○、8〜15μg／gのものを△、15μg／g以上のものを×として判定
〔水透過性試験〕
円筒状のSUS容器(内径27mm、深さ50mm)に、蒸留水10mlを入れ、直径30mm、厚み2mmに調整したテストピースを挟み、SUS製の中空の蓋(開口部内径27mm)で固定し、70℃、100時間後のデータから水蒸気透過係数(mg・mm／cm²・24時間)を求め、その値が2以下のものを◎、2〜5のものを○、5〜10のものを△、10以上のものを×として判定
〔シリコーンガス透過性試験〕
予めブランク測定（1mmシートを装着した透過性冶具を大気中で60℃、12時間放置した後に、吸着剤に付着したガス量をガスクロマトグラフィーで測定する）を行なった上、1mmシートを装着した透過性冶具ごとD4(オクタメチルシクロテトラシロキサン)1000ppm雰囲気下に60℃、12時間放置した後、吸着剤を取り出し、付着ガス量(D4換算透過ガス量)をガスクロマトグラフィーで定量し、2ng以下のものを◎、2〜5ngのものを○、5〜10ngのものを△、10ng以上のものを×として判定
〔成形性〕
未加硫生地の流動性を確認すべく、生地粘度に着目し、ムーニースコーチVm(125℃)が25未満のものを◎、25〜30のものを○、30〜35のものを△、35以上のものを×として判定

実施例２
実施例１において、セリサイト量が10重量部に変更されて用いられた。

実施例３
実施例１において、セリサイトとして、三信マイカLC-50が同量用いられた。

実施例４
実施例１において、セリサイトとして、斐川マイカZ20が同量用いられた。

実施例５
実施例１において、セリサイトとして、三信マイカF1が同量用いられた。

実施例６
実施例１において、液状ポリブタジエン量が5重量部に変更されて用いられた。

比較例１
実施例１において、セリサイトのかわりにグラファイト(日電カーボン製品C-1：平均粒子径10.7μm)が同量用いられた。

比較例２
実施例１において、セリサイトが用いられなかった。

比較例３
実施例１において、セリサイト量が45重量部に変更されて用いられた。

比較例４
実施例４において、セリサイト量が45重量部に変更されて用いられた。

比較例５
実施例１において、液状ポリブタジエンが用いられなかった。

比較例６
実施例１において、セリサイトの代わりにFEFカーボンブラック(東海カーボン製品シーストG-SO：平均粒子径40〜52nm）が10重量部用いられた。

比較例７
実施例１において、セリサイトの代わりにFEFカーボンブラック(シーストG-SO)が同量用いられた。

比較例８
実施例１において、液状ポリブタジエン量が10重量部に変更されて用いられた。

以上の各実施例および比較例で得られた結果は、次の表に示される。なお実施例４では、成形品の水分遮蔽性、シリコンガス遮蔽性および成形性に、バラツキがみられる場合があった。
表
実施例比較例
測定・評価項目１２３４５６１２３４５６７８
硬度 55 46 54 57 58 58 60 44 63 66 53 60 72 73
(デュロメータタイプA)
圧縮永久歪 ◎ ◎ ◎ ◎ ◎ ◎ ◎ ◎ ○ △ ○ ○ × ×
アウトガス性 ◎ ◎ ○ ○ ○ ○ ○ ○ ○ ○ ○ ○ ○ ○
水分遮蔽性 ◎ ○ ◎ ◎ ○ ○ ○ × ○ ○ △ × × ◎
シリコンガス遮蔽性 ◎ ○ ◎ ◎ ○ ○ ○ × ○ ○ △ × × ◎
成形性 ○ ◎ ○ ○ ○ ◎ △ ○ × × × ○ ○ ◎

以上の結果より、次のようなことがいえる。
(1) セリサイトを添加していないものは、ガス遮蔽性に劣る(比較例2、6および7)。
(2) セリサイトを過剰に配合すると、成形性が著しく低下する(比較例3および4)。さらに、ガス遮蔽性や圧縮永久歪についても所望の特性が得られない。
(3) 加工助剤を添加しないと流動性が付与できず成形性が悪化する(比較例5)。
(4) 粒子径分布の大きいセリサイトでは、ガス遮蔽性にバラツキが見られる場合がある(実施例4)。
(5) 平均粒子径が大きいセリサイト(実施例5)と比較して、平均粒径が10μm以下のセリサイトを用いた場合には、成形性やガス遮蔽性が良化する(実施例1〜4)。
(6) グラファイトを用いた場合と比較して、セリサイトを使用した場合には、平均粒子径が大きいものを用いた場合においても、成形性やガス遮蔽性も良化される(実施例1〜6、比較例1)。
(7) 加工助剤を増量すると、ガス遮蔽性や成形性が良化するが、成形品の硬度が上がり、シール性の点で課題が見られる傾向にある。なお、加工助剤を10重量部以上配合した系では、硬度が70を超え、本発明の目的とするガスケットとしての利用に適さなくなる(比較例8)。
(8) 硬度が70以上になると、ガスケットを本体に組付けた時の反力が大きくなり、変形などが生じ、完全に密閉できなくなり、ガスケットとしてのシール性が劣る。最も好ましい硬度は40〜60である。

本発明のEPDM組成物から得られたガスケットは、特に高い水分遮蔽性、高いシリコーン遮蔽性を要求されるハードディスクドライブ用ガスケットとして好適に用いられ、それはハードディスクドライブヘッドカバーに一体化された状態でも用いられる。その他にも、通常のガスケット材、パッキング材として、気密性が要求される部位のいずれにも好適に使用することができる。

三信マイカFSEの粒子径分布を示すグラフである。三信マイカLC-50の粒子径分布を示すグラフである。斐川マイカZ-20の粒子径分布を示すグラフである。

Claims

EPDMポリマー100重量部当り、液状ゴム1〜8重量部およびセリサイト5〜40重量部を含有してなるEPDM組成物。
セリサイトとして、平均粒子径が10μm以下で最大粒子径が60μm以下のものが用いられる請求項１記載のEPDM組成物。
液状ゴムが液状ポリブタジエンである請求項１記載のEPDM組成物。
ハードディスクドライブ用ガスケット成形材料として用いられる請求項１記載のEPDM組成物。
請求項１記載のEPDM組成物から架橋成形されたハードディスクドライブ用ガスケット。
ハードディスクドライブのヘッドカバーに一体化された請求項５記載のガスケット。