JP5635861B2 - ガスケット用素材 - Google Patents

Description

本発明は、電装部品用等に好適なガスケット用素材に関する。

従来より、鋼板の片側または両側にＮＢＲやＨ−ＮＢＲ、官能基変性ＮＢＲからなる発泡ゴム層を形成したガスケット用素材が使用されている。このようなガスケット用素材は発泡ゴム層中に多くの気泡を有するため、発泡していないゴム層を形成したガスケット用素材と比べて圧縮率が大きく、面粗度の粗いフランジや低面圧下でのシール性に優れていることから、現在主流になっている。

また、ＮＢＲやＨ−ＮＢＲ、官能基変性ＮＢＲは、硫黄または過酸化物で架橋を行うのが一般的であるが、過酸化物架橋は硫黄架橋と異なり大気中での架橋が困難で、通常行われるオーブン中での架橋に適さない。そのため、ガスケット用素材においても硫黄架橋が一般的である（例えば、特許文献１参照）。しかし、発泡ゴム層から硫黄が遊離することがあり、特に電装部品に使用した場合に、構成部品を形成している金属、あるいは周辺の金属部品を腐食するおそれがある。

また、近年では、駆動源としてエンジンと電動モータとを組み合わせたハイブリッド自動車や、電動モータのみで駆動する電気自動車が普及しつつあるが、硫黄架橋した発泡ゴム層を成形したガスケット用素材をオルタネータ等の電装部品に使用すると、遊離した硫黄が電動モータの金属部品を腐食することが想定される。

特開２００３−２６８１６３号公報

本発明はこのような状況に鑑みてなされたものであり、ＮＢＲ、Ｈ−ＮＢＲまたは官能基変性ＮＢＲからなる発泡ゴム層を形成したガスケット用素材において、電装部品に使用した場合でも金属腐食を起こすおそれがなく、良好にシールすることを目的とする。

上記目的を達成するために本発明は、下記のガスケット用素材を提供する。
（１）鋼板、および鋼板の片側または両側に設けられた発泡ゴム層を有するガスケット用素材であって、
前記発泡ゴム層は、ゴム材料として、ＮＢＲ、Ｈ−ＮＢＲまたは官能基変性ＮＢＲ、および架橋剤を含むゴム組成物から得られ、かつ、キノイド架橋構造を有することを特徴とするガスケット用素材。
（２）前記架橋剤が、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またはポリ−ｐ−ジニトロソベンゼンからなる群から選ばれる少なくとも１種であることを特徴とする上記（１）記載のガスケット用素材。
（３）前記ゴム組成物が、さらに架橋促進剤として、酸化鉛、酸化銅、酸化マンガン、酸化マグネシウム、Ｎ，Ｎ´−ｍ−フェニレンジマレイミド及びグラファイトからなる群から選ばれる少なくとも１種を含むことを特徴とする上記（１）または（２）記載のガスケット用素材。
（４）前記ゴム組成物が、さらに発泡剤として、ＤＰＴ系、ＡＤＣＡ系またはＨＤＣＡ系の熱分解型発泡剤及び非架橋性の熱膨張性マイクロカプセルからなる群から選ばれる少なくとも１種を含むことを特徴とする上記（１）〜（３）の何れか１項に記載のガスケット用素材。
（５）前記発泡ゴム層における発泡前の厚さが１０〜２００μｍで、発泡倍率が１．５〜５．０倍であることを特徴とする上記（１）〜（４）の何れか１項に記載のガスケット用素材。
（６）電装部品用であることを特徴とする上記（１）〜（５）の何れか１項に記載のガスケット用素材。

本発明によれば、ＮＢＲ、Ｈ−ＮＢＲまたは官能基変性ＮＢＲからなる発泡ゴム層を形成したガスケット用素材において、発泡ゴム層をキノイド架橋することによりガスケット用素材からの硫黄の遊離を無くし、電装部品に使用した場合でも金属の腐食を防ぐことができ、また良好なシール性も維持できる。

以下、本発明について詳細に説明する。

本発明のガスケット用素材は、鋼板と、鋼板の片側または両側に設けられた、ＮＢＲ、Ｈ−ＮＢＲまたは官能基変性ＮＢＲからなる発泡ゴム層を有するものであるが、前記発泡ゴム層は硫黄架橋構造に代えてキノイド架橋構造を有する。

キノイド架橋は、ＮＢＲ、Ｈ−ＮＢＲ及び各種の官能基変性ＮＢＲ（以下、これらゴムを「ＮＢＲ」で総称）について行うことができる。架橋剤としては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、ポリ−ｐ−ジニトロソベンゼンからなる群から選ばれる少なくとも１種が用いられることが好ましい。これら架橋剤の添加量は、ＮＢＲ１００質量部に対し０．５〜５０．０質量部、好ましくは２．０〜１５．０質量部である。また、これらキノイド系架橋剤はそれぞれ単独でもよいし、２種以上を併用してもよい。

また、架橋を効率良く形成させるために架橋促進剤を併用することが好ましく、例えば酸化鉛、酸化銅、酸化マンガン、酸化マグネシウム、Ｎ，Ｎ´−ｍ−フェニレンジマレイミド、またはグラファイトからなる群から選ばれる少なくとも１種を併用する。これら架橋促進剤の添加量は、下限は架橋促進効果が得られる量であり、上限は過架橋にならない量である。具体的には、酸化鉛、酸化銅、酸化マンガンの場合は、ＮＢＲ１００質量部に対し０．１〜２０質量部、好ましくは０．５〜５質量部である。酸化マグネシウムの場合は、ＮＢＲ１００質量部に対し０．５〜２５質量部、好ましくは１〜５質量部である。Ｎ，Ｎ´−ｍ−フェニレンジマレイミドの場合は、ＮＢＲ１００質量部に対し０．１〜３０質量部、好ましくは０．３〜５質量部である。尚、酸化鉛、酸化銅、酸化マンガン、酸化マグネシウム、Ｎ，Ｎ´−ｍ−フェニレンジマレイミドはそれぞれ単独でもよいし、２種以上を併用してもよい。グラファイトの場合は、ＮＢＲ１００質量部に対し３〜２５質量部、好ましくは５〜１０質量部である。

ＮＢＲには、発泡のために、熱分解型発泡剤及び非架橋性の熱膨張性マイクロカプセルの少なくとも一種が配合されることが好ましい。熱分解型発泡剤としては、ＤＰＴ系、ＡＤＣＡ系及びＨＤＣＡ系が好ましく、分解温度が１２０℃以上のものが好ましく、１５０〜２１０℃のものが最良である。配合量はＮＢＲ１００質量部に対し１〜１００質量部が好ましく、より好ましくは３〜３０質量部である。非架橋性の熱膨張性マイクロカプセルとしては、樹脂の内部に炭化水素を内包したものが好ましく、非架橋性の熱膨張性マイクロカプセルの配合量は、ＮＢＲ１００質量部に対し０．５〜３０質量部が好ましく、より好ましくは１〜２０質量部である。

尚、架橋型のマイクロカプセルは加熱時に架橋が進行して高い発泡倍率を得ることが難しいため、好ましくない。

発泡ゴム層の発泡倍率は、シール性を考慮すると１．４〜１０倍が好ましく、１．５〜５．０倍がより好ましい。尚、この発泡倍率は、ゴム層の発泡前の厚さと発泡跡の厚さとの比率であり、下記式から求められる。

更に、ＮＢＲには、補強のために充填材を配合することもできる。充填材としてはカーボンブラックが好ましく、これらゴム１００質量部に対し５〜１００質量部、好ましくは１０〜７０質量部配合される。

その他にも、ＮＢＲには、酸化防止剤をはじめとして通常配合される添加剤を適量配合してもよい。

本発明のガスケット用素材を製造するには、ＮＢＲに上記の架橋剤、架橋促進剤、発泡剤、充填材、その他の添加剤を所定量配合してゴムコンパウンドとし、それを有機溶剤に溶解・分散させて塗布液とし、鋼板に塗布し、発泡させればよい。有機溶剤は制限されるものではないが、トルエン等の芳香族炭化水素系溶剤やケトン系溶剤とエステル系溶剤との比率を１０：９０〜９０：１０の任意の割合で混合したものを例示できる。そして、この有機溶剤にゴムコンパウンドを固形分濃度１０〜６０質量％となるように溶解・分散し、塗布液とする。

塗布液の塗布方法にも制限はないが、塗布厚を制御できる方法が好ましく、スキマコーターやロールコーター等が好適である。塗布厚は１０〜２００μｍが好ましく、より好ましくは２０〜１５０μｍである。

その後、発泡剤の発泡条件にて、例えば約１５０〜２４０℃で、約５〜１５分間熱処理して発泡剤を発泡させ、発泡ゴム層を形成する。その際、上記の発泡倍率となるように、用いる発泡剤、加熱温度、加熱時間等の発泡条件を調整する。

鋼板は特定されず、ステンレス鋼板（フェライト系/マルテンサイト系/オーステナイト系ステンレス）、ＳＰＣＣ鋼板、アルミニウム鋼板等の従来からガスケット用素材に使用されている鋼板を使用することができる。これらの鋼板は、アルカリ脱脂した後、クロメート処理剤または、ノンクロメート処理剤等の防錆皮膜を形成させる化成処理を施されてもよい。また、ＳＰＣＣ鋼板ではリン酸亜鉛、リン酸鉄被膜を形成させる場合もあるが、本発明においても同様の皮膜が形成されていてもよい。また、表面をショットブラスト、スコッチブラスト等で粗面化した鋼板も用いることができる。

このようにして得られるガスケット用素材は、後述される実施例に示すように、網目鎖密度が高いものになっている。

以下に実施例及び比較例を挙げて本発明を説明するが、本発明はこれにより何ら限定されるものではない。

（試料の作製）
表1に示すように、ゴム材料、充填材、架橋剤、架橋促進剤、添加剤及び発泡剤を配合したゴムコンパウンドを、固形分濃度２８．５質量％となるようにトルエンと酢酸エチルとを７：３の割合で調製した混合有機溶剤に溶解・分散し、塗布液を調製した。そして、ノンクロム処理したステンレス鋼板にプライマー処理を施し、塗布液をロールコーターで塗布し、２１０℃で１０分間熱処理して試料を得た。なお、表１に示す値は、ＤＮ３３５０の１００質量部に対する質量部を表す。

そして、各試料について下記の評価を行った。結果を表２に示す。
（評価方法）
（１）発泡倍率
発泡倍率の測定は、発泡前のゴム層の厚さと、発泡後のゴム層の厚さをマイクロメーターで測定し、下記式から算出した。

（２）網目鎖密度測定
発泡ゴム層を約１０ｍｍ角程度に切り出し、その面積を計測した（ジオキサン液膨潤前の面積）。その後、ジオキサン溶液に５分間浸して取り出し、膨順した面積を算出した（ジオキサン液膨潤後の面積）。そして、ジオキサン液膨潤前の面積とジオキサン液膨潤後の面積とをFlory−Rehner式に代入してゴムの網目鎖密度を求めた。

（３）含有硫黄量
燃焼イオンクロマトグラフィーを用い、残存した硫黄量を測定した。

注１）比較例４： 従来の硫黄を用いた発泡ガスケット用素材

表２から、本発明に従いキノイド架橋した発泡ゴム層は、ガスケット用素材に要求されるシール性に優れるとともに、遊離硫黄が実質的に発生しないことがわかる。尚、実施例において検出された硫黄は、ゴムの調製過程で混入したものである。

本発明を詳細に、また特定の実施態様を参照して説明したが、本発明の精神と範囲を逸脱することなく、様々な変更や修正を加えることができることは、当業者にとって明らかである。

Claims (6)

1. 鋼板、および鋼板の片側または両側に設けられた発泡ゴム層を有するガスケット用素材であって、
   前記発泡ゴム層は、ゴム材料として、ＮＢＲ、Ｈ−ＮＢＲまたは官能基変性ＮＢＲ、および架橋剤を含むゴム組成物から得られ、かつ、キノイド架橋構造を有することを特徴とするガスケット用素材。
2. 前記架橋剤が、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またはポリ−ｐ−ジニトロソベンゼンからなる群から選ばれる少なくとも１種であることを特徴とする請求項１記載のガスケット用素材。
3. 前記ゴム組成物が、さらに架橋促進剤として、酸化鉛、酸化銅、酸化マンガン、酸化マグネシウム、Ｎ，Ｎ´−ｍ−フェニレンジマレイミド及びグラファイトからなる群から選ばれる少なくとも１種を含むことを特徴とする請求項１または２記載のガスケット用素材。
4. 前記ゴム組成物が、さらに発泡剤として、ＤＰＴ系、ＡＤＣＡ系またはＨＤＣＡ系の熱分解型発泡剤及び非架橋性の熱膨張性マイクロカプセルからなる群から選ばれる少なくとも１種を含むことを特徴とする請求項１〜３の何れか１項に記載のガスケット用素材。
5. 前記発泡ゴム層における発泡前の厚さが１０〜２００μｍで、発泡倍率が１．５〜５．０倍であることを特徴とする請求項１〜４の何れか１項に記載のガスケット用素材。
6. 電装部品用であることを特徴とする請求項１〜５の何れか１項に記載のガスケット用素材。