JP4936005B2 - 液化ガスシール材用加硫性ゴム組成物及び液化ガスシール材 - Google Patents
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Description
好ましくは、前記α,β−エチレン性不飽和ニトリル単量体単位を形成する単量体が、アクリロニトリル及びメタクリロニトリルから選択される少なくとも1種である。
好ましくは、前記共役ジエン単量体単位を形成する単量体が、1,3−ブタジエン及びイソプレンから選択される少なくとも1種である。
好ましくは、前記ニトリル基含有共重合ゴムのムーニー粘度ML1+4(100℃)が10〜200である。
好ましくは、前記補強剤としてのカーボンブラックが、ファーネスブラック及びサーマルブラックから選択される少なくとも1種である。
本発明の液化ガスシール材用加硫性ゴム組成物は、ヨウ素価100以下であり、α,β−エチレン性不飽和ニトリル単量体単位の含有量が10〜60重量%であるニトリル基含有共重合ゴム100重量部に対し、カーボンブラック及び/又はシリカからなる補強剤10〜150重量部、炭酸カルシウム10〜100重量部、並びに有機過酸化物0.1〜10重量部を含有してなり、前記炭酸カルシウムに対する、前記補強剤の含有量が、重量比で0.5〜5であることを特徴とする。
本発明に用いるニトリル基含有共重合ゴムは、α,β−エチレン性不飽和ニトリル系単量体と、これと共重合可能な単量体とを共重合して得られるゴムである。α,β−エチレン性不飽和ニトリル単量体単位の含有量は、全単量体単位100重量%に対して、10〜60重量%、好ましくは15〜55重量%、より好ましくは20〜50重量%である。α,β−エチレン性不飽和ニトリル単量体単位の含有量が少なすぎると耐潤滑油性に劣るおそれがあり、逆に、多すぎると耐寒性に劣る可能性がある。
α,β−エチレン性不飽和ニトリル系単量体としては、ニトリル基を含有するα,β−エチレン性不飽和化合物であれば限定されず、例えば、アクリロニトリル、メタクリロニトリル、α−クロロアクリロニトリルなどが挙げられ、これらのなかでも、アクリロニトリル及びメタクリロニトリルが好ましい。
共役ジエン単量体としては、α、β−エチレン性不飽和ニトリル単量体と共重合可能な共役ジエン含有化合物であれば限定されず、例えば、1,3−ブタジエン、イソプレン、2,3−ジメチル−1,3−ブタジエン、1,3−ペンタジエンなどが挙げられ、これらのなかでも、1,3−ブタジエン及びイソプレンが好ましい。
このようなその他の単量体としては、非共役ジエン単量体、α−オレフィン単量体、芳香族ビニル単量体、フッ素含有ビニル単量体、α、β−エチレン性不飽和モノカルボン酸及びそのエステル、α、β−エチレン性不飽和多価カルボン酸並びにそのモノエステル、その多価エステル及びその無水物、架橋性単量体、共重合性老化防止剤などが挙げられる。
α−オレフィンは、炭素数が2〜12のものが好ましく、エチレン、プロピレン、1−ブテン、4−メチル−1−ペンテン、1−ヘキセン、1−オクテンなどが例示される。
芳香族ビニル単量体としては、例えば、スチレン、α−メチルスチレン、ビニルピリジンなどが挙げられる。
フッ素含有ビニル単量体としては、例えば、フルオロエチルビニルエーテル、フルオロプロピルビニルエーテル、o−トリフルオロメチルスチレン、ペンタフルオロ安息香酸ビニル、ジフルオロエチレン、テトラフルオロエチレンなどが挙げられる。
α,β−エチレン性不飽和モノカルボン酸エステルとしては、例えば、(メタ)アクリル酸エチル(アクリル酸エチル及びメタクリル酸エチルの意。以下同様。)、(メタ)アクリル酸ブチル、(メタ)アクリル酸2−エチルヘキシルなどが挙げられる。
α,β−エチレン性不飽和多価カルボン酸モノエステルとしては、例えば、マレイン酸モノメチル、マレイン酸モノエチル、イタコン酸モノエチルなどが挙げられる。
α,β−エチレン性不飽和多価カルボン酸多価エステルとしては、例えば、マレイン酸ジメチル、フマル酸ジ−n−ブチル、イタコン酸ジメチル、イタコン酸ジ−2−エチルヘキシルなどが挙げられる。
α,β−エチレン性不飽和多価カルボン酸無水物としては、例えば、無水マレイン酸、無水イタコン酸などが挙げられる。
水素添加の方法は、特に限定されず、公知の方法で行えばよく、有機溶媒に溶解させたニトリル基含有共重合ゴムに対して水素化触媒存在下に水素を供給して水素化する方法や、水性ラテックス状態のニトリル基含有共重合ゴムを水素化する方法などが挙げられる。さらに、後者の水素化法には、水素化触媒存在下の反応系に水素を供給して水素化する方法と、酸化剤、還元剤及び活性剤の存在下で還元して水素化する方法と、が知られている。
本発明に用いる補強剤は、カーボンブラック及び/又はシリカからなる。
本発明に用いる炭酸カルシウムとしては、特に限定されず、天然の石灰石を機械的に粉砕した重質炭酸カルシウム、化学反応によって製造された沈降法炭酸カルシウムのいずれでもよい。炭酸カルシウムの平均粒径については、重質炭酸カルシウムでは1〜10μmのものが多く、沈降法炭酸カルシウムではその製造方法により数十nm〜数μmのものまであるが、本発明においては好ましくは20nm〜10μm、より好ましくは30nm〜5μmである。
また、有機化合物やシランカップリング剤で表面処理した活性化炭酸カルシウム(例.製品名:白艶華CC、白石工業社製、脂肪酸での表面処理品)も用いることができる。
本発明に用いる有機過酸化物としては、ゴム工業分野で加硫剤として一般に使用されているものが好ましく、例えば、ジアルキルパーオキサイド類、ジアシルパーオキサイド類、パーオキシエステル類などが挙げられ、これらのなかでも、ジアルキルパーオキサイド類が好ましい。
ジアルキルパーオキサイド類としては、例えば、ジクミルパーオキサイド、ジ−t−ブチルパーオキサイド、2,5−ジメチル−2,5−ジ(t−ブチルパーオキシ)−3−ヘキシン、2,5−ジメチル−2,5−ジ(t−ブチルパーオキシ)ヘキサン、1,3−ビス(t−ブチルパーオキシイソプロピル)ベンゼンなどが挙げられる。
ジアシルパーオキサイド類として、例えば、ベンゾイルパーオキサイド、イソブチリルパーオキサイドなどが挙げられる。
パーオキシエステル類としては、例えば、2,5−ジメチル−2,5−ビス(ベンゾイルパーオキシ)ヘキサン、t−ブチルパーオキシイソプロピルカーボネートなど)などが挙げられる。
本発明の液化ガスシール材用加硫性ゴム組成物には、上記の必須成分に加え、必要に応じて他の成分を含有させてよく、このような他の成分としては、例えば加硫助剤が挙げられる。
加硫助剤としては、硫黄、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、N−メチル−N,N’−m−フェニレンジマレイミド等;ジビニルベンゼン、トリアリルシアヌレート、エチレングリコールジメタクリレート、ポリエチレングリコールジメタクリレート、トリメチロールプロパントリメタクリレート、アクリルメタクリレート等が挙げられる。これらは、シリカ、炭酸カルシウム、又は、クレーなどの充填剤に分散させて配合してもよい。加硫助剤の種類および配合量は特に限定されず、加硫物の要求性能、加硫助剤の種類などに応じて決められるが、圧縮永久ひずみを小さくするためニトリル基含有共重合ゴム100重量部に対し、通常、0.1〜15重量部用いられる。
本発明の液化ガスシール材用加硫性ゴム組成物の調製方法は特に限定されず、一般的なゴム組成物の調製方法に従って、例えば、各成分をロールや、バンバリー、ニーダなどの密閉式混練機などを用いて混練すればよい。有機過酸化物、加硫助剤などの加硫系の配合以降は、混練中に加硫しないように加硫開始温度以下に維持して混練する必要がある。
本発明の液化ガスシール材用加硫性ゴム組成物によって製造されるシール材は、耐フルオロ炭化水素性に優れることに加えて、圧縮永久ひずみが小さい、引張強さや伸びなどの機械的強度に優れる、などの特徴を有する。
調製したゴム組成物を170℃、20分間、10MPaの条件でプレスして加硫したシート状の成形物を得て、さらに、このシート状の成形物を、オーブンに入れて150℃、4時間の条件で2次加硫することにより、厚さ2mmの加硫物のシートを得た。得られた厚さ2mmのシートより、JIS K6251に従いJIS3号ダンベル形状の試験片を作製した。この試験片3枚を用いて引張強さ及び破断伸び(伸び)をJIS K6251に従い、また、タイプAデュロメータ硬さをJIS K6253に従い、それぞれ測定することにより常態物性を評価した。
調製したゴム組成物をJIS K6262に従い大形試験片の金型に入れ、170℃、20分間、10MPaの条件にてプレスして加硫した成形物を得て、さらに、この成形物を、オーブンに入れて150℃、4時間の条件で2次加硫することにより試験片を得た。そして、JIS K6262に従い、得られた試験片を25%圧縮させ、圧縮した状態にて150℃の環境で72時間放置した後、圧縮を解放して圧縮永久ひずみ率を測定した。
上記(1)と同様にして得たシートから縦2cm、横3cm、厚さ2mmの試験片を作製した。耐圧容器中にこの試験片と1,1,1,2−テトラフルオロエタン(スーヴァ134a、三井・デュポンフロロケミカル社製)を入れ、この状態(試験片が1,1,1,2−テトラフルオロエタンの液に浸漬した状態)で40℃恒温水槽に24時間放置した。
24時間放置した後、耐圧容器から1,1,1,2−テトラフルオロエタンを大気中に放出し、すばやく試験片を取出し、予め150℃に調整しておいた加温装置に入れ、1時間加熱した。その間、試験片を膨潤させていた1,1,1,2−テトラフルオロエタンが急速に気化することにより加硫ゴム表面に発泡が生ずるか否かを観察し、耐フルオロ炭化水素性を評価した。
ニトリル基含有共重合ゴム1〔製品名:Zetpol 2010H、日本ゼオン社製、アクリロニトリル−ブタジエン共重合ゴム水素添加物、アクリロニトリル単量体単位含有量36重量%、ヨウ素価11、ムーニー粘度ML1+4(100℃)130〕:100部に、FEFカーボンブラック(ファーネスブラック、製品名:シーストSO、東海カーボン社製、基本粒子径43nm):35部、重質炭酸カルシウム(製品名:ホワイトンSB、白石カルシウム社製、平均粒径1.5μm):15部、4,4’−ビス(α,α−ジメチルベンジル)ジフェニルアミン(表1中、「老化防止剤1」とした。):1部、2−メルカプトベンゾチアゾール亜鉛塩(表1中、「老化防止剤2」とした。):1部、及び1,3−ビス(t−ブチルパーオキシイソプロピル)ベンゼン(製品名:パーブチルP、日本油脂社製、有機過酸化物):3部を配合し、50℃でロール混練して加硫性ゴム組成物を調製した。補強剤であるカーボンブラックの、炭酸カルシウムに対する含有量は、重量比で2.3であった。
得られた加硫性ゴム組成物を用いて加硫物の常態物性、圧縮永久ひずみ及び耐フルオロ炭化水素試験を試験、評価した。結果を表1に示す。
表1に示す各成分を用い、その配合量を表1に示す量とした以外は、実施例1と同様に行い、加硫性ゴム組成物を得た。得られた加硫性ゴム組成物を用いて実施例1と同様の試験、評価を行った。結果を表1に示す。
*1:ニトリル基含有共重合ゴム2は、製品名Zetpol 2010、日本ゼオン社製、アクリロニトリル−ブタジエン共重合体、アクリロニトリル単量体単位含有量36重量%、ヨウ素価11、ML1+4(100℃)85。
*2:MTカーボンブラックは、サーマルブラック、製品名Thermax Floform N−990、Cancarb社製、基本粒子径250nm。
*3:ISAFカーボンブラックは、ファーネスブラック、製品名シースト6、東海カーボン社製、基本粒子径22nm。
*4:シリカ1は、製品名ニプシルVN3、日本シリカ工業社製、沈降法シリカ、BET比表面積210m2/g。
*5:シリカ2は、製品名カープレックス#1120、シオノギ製薬社製、沈降法シリカ、BET比表面積109m2/g。
*6:活性化炭酸カルシウムは、製品名白艶華CC、白石工業社製、脂肪酸表面処理品、平均粒径90nm。
炭酸カルシウムを用いず、α,β−エチレン性不飽和カルボン酸金属塩(メタクリル酸亜鉛)を配合したゴム組成物は、常態物性及び耐フルオロ炭化水素性は優れていても、圧縮永久歪みが大きくなる結果となった(比較例5)。
Claims (9)
- ヨウ素価100以下であり、α,β−エチレン性不飽和ニトリル単量体単位の含有量が10〜60重量%であるニトリル基含有共重合ゴム100重量部に対し、
カーボンブラック及び/又はシリカからなる補強剤10〜150重量部、炭酸カルシウム10〜100重量部、並びに有機過酸化物0.1〜10重量部を含有してなり、
前記炭酸カルシウムに対する、前記補強剤の含有量が、重量比で0.5〜5である液化ガスシール材用加硫性ゴム組成物。 - 前記ニトリル基含有共重合ゴムが、共役ジエン単量体単位を含有し、前記ニトリル基含有共重合ゴム中における前記共役ジエン単量体単位の含有量が1〜80重量%である請求項1に記載の液化ガスシール材用加硫性ゴム組成物。
- 前記α,β−エチレン性不飽和ニトリル単量体単位を形成する単量体が、アクリロニトリル及びメタクリロニトリルから選択される少なくとも1種である請求項1または2に記載の液化ガスシール材用加硫性ゴム組成物。
- 前記共役ジエン単量体単位を形成する単量体が、1,3−ブタジエン及びイソプレンから選択される少なくとも1種である請求項2または3に記載の液化ガスシール材用加硫性ゴム組成物。
- 前記ニトリル基含有共重合ゴムのムーニー粘度ML1+4(100℃)が10〜200である請求項1〜4のいずれかに記載の液化ガスシール材用加硫性ゴム組成物。
- 前記補強剤としてのカーボンブラックが、ファーネスブラック及びサーマルブラックから選択される少なくとも1種である請求項1〜5のいずれかに記載の液化ガスシール材用加硫性ゴム組成物。
- 前記液化ガスが、フルオロ炭化水素である請求項1〜6のいずれかに記載の液化ガスシール材用加硫性ゴム組成物。
- 請求項1〜7のいずれかに記載の加硫性ゴム組成物を加硫してなる液化ガスシール材。
- フルオロ炭化水素シール材である請求項8に記載の液化ガスシール材。
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