JP5655511B2 - ニトリルゴム組成物 - Google Patents
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Description
本発明は、ニトリルゴム組成物に関する。更に詳しくは、耐泥水性、低トルク性などにすぐれた加硫成形品を与え得るニトリルゴム組成物に関する。
近年の地球規模の環境問題から、自動車業界においては軽量化と低燃費化が強く望まれている。これを受けて、自動車部品のうちオイルシールのような回転系の部品に関しては、自動車の燃費向上のために低トルク化が求められている。かかる背景より、車輪用転がり軸受も低トルク化が望まれてはいるものの、車輪用転がり軸受は屋外で使用され、極端なケースでは泥水に曝されるような劣悪な環境で使用されるため、その弾性部材(オイルシール)には耐泥水性が求められ、耐泥水性はトルク性能と相反する関係のため、低トルク化が非常に難しいのが現状である。
転がり軸受用オイルシールに耐泥水性を付与することを目的として、ニトリルゴムにクレーを添加することが提案されている。しかるに、近年の転がり軸受用オイルシールには、ラジオノイズ対策として導電性が求められることが多く、クレーの添加は大幅に導電性を低下させるため、導電用途への適用はできないといった制約がある。
本発明の目的は、導電材料としての特性を維持するとともに、自動車などの転がり軸受用オイルシールに求められる耐泥水性、シール性を満足し、さらには低トルク性を達成しうるニトリルゴム組成物を提供することにある。
かかる本発明の目的は、未変性のニトリルゴム100重量部に対して、カーボンブラック5〜50重量部、平均粒子径5μm以下のグラファイト5〜60重量部およびケッチェンブラックまたはアセチレンブラックよりなる導電性カーボン5〜50重量部を含有してなり、酸化クロムを含有せず、カーボンブラック、グラファイトおよび導電性カーボンの合計量が、ニトリルゴム100重量部に対して15〜100重量部であり、転がり軸受用オイルシールのシールリップ部成形用に用いられるニトリルゴム組成物によって達成される。
本発明に係るニトリルゴム組成物から加硫成形されたゴム加硫成形品は、導電材料としての特性を維持するとともに、自動車などの転がり軸受用オイルシールに求められる耐泥水性、シール性を満足し、さらには低トルク性を達成しうるといったすぐれた効果を奏する。
NBRとしては、結合アクリロニトリル含量が15〜48％、好ましくは22〜35％で、ムーニー粘度ML1+4(100℃)が25〜85、好ましくは30〜60の未変性のアクリロニトリル−ブタジエンゴムが用いられ、実際には市販品、例えばJSR製品N240S、N241等をそのまま用いることができる。このNBRに対しては、カーボンブラック、特定平均粒子径のグラファイトおよび導電性カーボンが添加されて、本発明のNBR組成物が調製される。
カーボンブラックとしては、SRF、HAF等のカーボンブラックが、NBR 100重量部当り5〜50重量部、好ましくは15〜40重量部の割合で用いられる。カーボンブラックがこれより少ない割合で用いられると、材料強度が不足するようになり、一方これより多い割合で用いられると、材料硬度が高すぎるようになり好ましくない。
グラファイトとしては、平均粒子径5μm以下、好ましくは1〜5μmのものが用いられる。グラファイトの平均粒子径がこれより大きいものを用いると、トルク値が大きくなり、本発明の目的とする低トルク化を達成することができない。かかるグラファイトは、このような平均粒子径を有するものとして一般に市販されているものをそのまま用いることができ、NBR 100重量部当り5〜60重量部、好ましくは10〜60重量部の割合で用いられる。グラファイトがこれより少ない割合で用いられると、トルク低減効果が得られないようになり、一方これより多い割合で用いられると、加工性が悪化するため好ましくない。
ケッチェンブラックまたはアセチレンブラックよりなる導電性カーボンは、NBR 100重量部当り、5〜50重量部、好ましくは5〜40重量部の割合で用いられる。このような導電性カーボンがこれより少ない割合で用いられると、体積固有抵抗が高くなってしまい、一方これより多い割合で用いられると、材料硬度が高すぎるようになり好ましくない。
カーボンブラック、グラファイトおよび導電性カーボンは、これらの合計量がNBR 100重量部当り15〜100重量部、好ましくは15〜80重量部の割合となるように用いられる。これらの合計量がこれより少ない割合で用いられると、体積固有抵抗が高くなってしまい、一方これより多い割合で用いられると、材料硬度が高すぎるようになり好ましくない。
カーボンブラック、グラファイトおよび導電性カーボンを配合したNBRの加硫は、イオウ加硫、過酸化物加硫等任意の加硫系単独あるいはこれらの組み合わせで用いることができるが、好ましくはイオウ加硫系が用いられる。
組成物中には、以上の必須成分以外に、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、トリアリルトリメリテート等の多官能性不飽和化合物、シリカ、活性炭酸カルシウム等の他の補強剤、タルク、けい酸カルシウム等の充填剤、ステアリン酸、パルミチン酸、パラフィンワックス等の加工助剤、酸化亜鉛、酸化マグネシウム、ハイドロタルサイト等の受酸剤、老化防止剤、ジオクチルセバケート(DOS)等の可塑剤などゴム工業で一般的に用いられている各種配合剤が適宜添加されて用いられる。
組成物の調製は、インタミックス、ニーダ、バンバリーミキサ等の混練機あるいはオープンロールなどを用いて混練することによって行われ、その加硫は、射出成形機、圧縮成形機、加硫プレス等を用い、一般に約160〜200℃で約3〜30分間程度加熱することによって行われ、更に必要に応じて約140〜160℃で約0.5〜10時間加熱する二次加硫も行われる。
次に、実施例について本発明を説明する。
実施例１
ニトリルゴム(JSR製品JSR N240S；CN含量26％) 85重量部
ニトリルゴム(JSR製品JSR N241；CN含量29％) 15 〃
カーボンブラック(東海カーボン製品シーストG-SVH) 25 〃
ケッチェンブラック(ライオン製品EC-600JD) 7 〃
グラファイト(日本黒鉛工業製品HOP；平均粒子径 約3μm) 30 〃
酸化亜鉛(堺化学工業製品) 10 〃
ステアリン酸(ミヨシ油脂製品) 1 〃
ワックス(精工化学製品サンタイトR) 2 〃
老化防止剤(川口化学工業製品ODA-NS) 4 〃
可塑剤(ランクセス製品ブルカノールOT) 9 〃
イオウ(鶴見化学工業製品) 1 〃
加硫促進剤(大内新興化学製品ノクセラーTT) 2.8 〃
加硫促進剤(大内新興化学製品ノクセラーCZ) 3.8 〃
以上の各配合成分(2種類のニトリルゴムは耐油性と耐寒性とを調整するために用いられた)をニーダおよびオープンロールで混練し、混練物について170℃、10分間のプレス加硫および150℃、30分間のオーブン加硫を行ない、250×120×2mmテストピースを作製した。得られたテストピースを用いて、次の各項目の測定を行った。
常態物性：JIS K6253、K6251準拠
体積固有抵抗(Ω・cm)：4端子法、JIS K7194準拠
トルク値：図１に示す試験機において、S45C円盤１をオイルシール２に押し付けて
400rpmまたは1000rpmで摺動させ、接触するシールリップ部のトルク値を ロードセル３にかかる荷重から算出した
ニトリルゴム(JSR製品JSR N240S；CN含量26％) 85重量部
ニトリルゴム(JSR製品JSR N241；CN含量29％) 15 〃
カーボンブラック(東海カーボン製品シーストG-SVH) 25 〃
ケッチェンブラック(ライオン製品EC-600JD) 7 〃
グラファイト(日本黒鉛工業製品HOP；平均粒子径 約3μm) 30 〃
酸化亜鉛(堺化学工業製品) 10 〃
ステアリン酸(ミヨシ油脂製品) 1 〃
ワックス(精工化学製品サンタイトR) 2 〃
老化防止剤(川口化学工業製品ODA-NS) 4 〃
可塑剤(ランクセス製品ブルカノールOT) 9 〃
イオウ(鶴見化学工業製品) 1 〃
加硫促進剤(大内新興化学製品ノクセラーTT) 2.8 〃
加硫促進剤(大内新興化学製品ノクセラーCZ) 3.8 〃
以上の各配合成分(2種類のニトリルゴムは耐油性と耐寒性とを調整するために用いられた)をニーダおよびオープンロールで混練し、混練物について170℃、10分間のプレス加硫および150℃、30分間のオーブン加硫を行ない、250×120×2mmテストピースを作製した。得られたテストピースを用いて、次の各項目の測定を行った。
常態物性：JIS K6253、K6251準拠
体積固有抵抗(Ω・cm)：4端子法、JIS K7194準拠
トルク値：図１に示す試験機において、S45C円盤１をオイルシール２に押し付けて
400rpmまたは1000rpmで摺動させ、接触するシールリップ部のトルク値を ロードセル３にかかる荷重から算出した
実施例２
実施例１において、カーボンブラック量が40重量部に、またグラファイト量が15重量部にそれぞれ変更されて用いられた。
実施例１において、カーボンブラック量が40重量部に、またグラファイト量が15重量部にそれぞれ変更されて用いられた。
実施例３
実施例１において、カーボンブラック量が15重量部に、またグラファイト量が60重量部にそれぞれ変更されて用いられた。
実施例１において、カーボンブラック量が15重量部に、またグラファイト量が60重量部にそれぞれ変更されて用いられた。
比較例１
実施例１において、グラファイトの代わりにカオリンクレー(白石カルシウム製品)が同量用いられた。
実施例１において、グラファイトの代わりにカオリンクレー(白石カルシウム製品)が同量用いられた。
比較例２
実施例１において、カーボンブラック量が50重量部に変更され、グラファイトが用いられなかった。
実施例１において、カーボンブラック量が50重量部に変更され、グラファイトが用いられなかった。
比較例３
実施例１において、グラファイトとして日電カーボン製品グラファイトA-0(平均粒径 10μm以上)が同量用いられた。
実施例１において、グラファイトとして日電カーボン製品グラファイトA-0(平均粒径 10μm以上)が同量用いられた。
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。
表
実施例 比較例
測定・評価項目 １ ２ ３ １ ２ ３
常態物性
硬さ (デュロメーターA) 76 78 80 75 79 77
100％引張応力 (MPa) 7.1 7.2 8.1 5.3 9.0 6.8
引張強さ (MPa) 15.6 16.9 15.4 17.2 19.4 16.0
切断時伸び (％) 240 230 210 310 210 260
体積固有抵抗(Ω・m：4端子) 25 28 21 ≧106 34 28
トルク値
400rpm時 (N・cm) 20 20 18 22 25 25
1000rpm時 (N・cm) 25 26 24 28 34 31
表
実施例 比較例
測定・評価項目 １ ２ ３ １ ２ ３
常態物性
硬さ (デュロメーターA) 76 78 80 75 79 77
100％引張応力 (MPa) 7.1 7.2 8.1 5.3 9.0 6.8
引張強さ (MPa) 15.6 16.9 15.4 17.2 19.4 16.0
切断時伸び (％) 240 230 210 310 210 260
体積固有抵抗(Ω・m：4端子) 25 28 21 ≧106 34 28
トルク値
400rpm時 (N・cm) 20 20 18 22 25 25
1000rpm時 (N・cm) 25 26 24 28 34 31
本発明のニトリルゴム組成物から加硫成形されたゴム加硫成形品は、耐泥水性、シール性、低トルク化を満足させる材料であるため、自動車の車輪用転がり軸受用オイルシールのシールリップ部として有効に用いられる。
１ S45C円盤
２ オイルシール
３ ロードセル
４ モーター
２ オイルシール
３ ロードセル
４ モーター
Claims (3)
- 未変性のニトリルゴム100重量部に対して、カーボンブラック5〜50重量部、平均粒子径5μm以下のグラファイト5〜60重量部およびケッチェンブラックまたはアセチレンブラックよりなる導電性カーボン5〜50重量部を含有してなり、酸化クロムを含有せず、カーボンブラック、グラファイトおよび導電性カーボンの合計量が、ニトリルゴム100重量部に対して15〜100重量部であり、転がり軸受用オイルシールのシールリップ部成形用に用いられるニトリルゴム組成物。
- カーボンブラックがSRFカーボンブラックまたはHAFカーボンブラックである請求項１記載のニトリルゴム組成物。
- 請求項１または２記載のニトリルゴム組成物から加硫成形されたシールリップ部を有する転がり軸受用オイルシール。
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