JP5746622B2 - シール材 - Google Patents

Description

本発明は、部材間に介在させてシールを行うためのシール材に関し、特にエチレン−ｃ−オレフィン−ジエン共重合系ゴム発泡体を用いたシール材に関する。

従来から、建築物、車両及び電子機器などの構造物において、各部材間の隙間にシール材を充填することにより、止水、断熱、及び吸音などの処理が行われている。このようなシール材としては、合成樹脂やゴムの発泡体が一般的に用いられている。発泡体は、適度な反発力（圧縮応力）を有することから、少ない圧縮変形を与えるだけで、被シール材表面の凹凸に追従密着することができ、優れたシール性を付与することができる。

なかでも、優れた耐候性、耐熱性、シール性を有することから、エチレン−α−オレフィン−ジエン共重合ゴムを、アゾジカルボンアミドなどの発泡剤により発泡させたゴム発泡体がシール材として好適に用いられている（特許文献１及び２）。ゴム発泡体では、気泡径が小さく、適度な発泡倍率及び圧縮応力であることが、発泡体に求められる性能（止水性、断熱性、及び吸音性など）の向上に有効である。したがって、ゴム発泡体には、ステアリン酸などの加工助剤を用いることにより、気泡制御が行われている。

特開２０００−３１３７６２号公報 特開２００１−６４４２９号公報

しかしながら、従来のゴム発泡体を用いたシール材では、経時的に発泡体の圧縮応力が低下するため、シール性が低下する問題があった。このような問題は、高温下での長期に亘る使用や、高温と低温とが繰り返される環境下での長期に亘る使用時に特に生じ易い。

したがって、本発明の目的は、長期間に亘り優れたシール性を維持することができるシール材を提供することである。

本発明は、エチレンと炭素原子数が３個以上のα−オレフィンと非共役ジエンとの共重合体ゴムを含むゴム成分、加硫剤、及び発泡剤を含む混和物を、加硫及び発泡させてなるシール材であって、
前記混和物が、融点が８０℃以下の熱可塑性樹脂を含むことを特徴とするシール材により上記課題を解決する。

融点が８０℃以下の熱可塑性樹脂を含む本発明のシール材は、経時的に密着性が上昇し、これによりシール材表面と被シール面との密着性を一層向上させることができる。したがって、前記シール材は、長期間に亘り優れたシール性を維持することができる。

止水性評価に用いられるＵ字サンプルの斜視図を示す。 止水性評価によるＵ字試験法の概要を示す。

本発明のシール材は、エチレンと炭素原子数が３個以上のα−オレフィンと非共役ジエンとの共重合体ゴムを含むゴム成分、加硫剤、発泡剤、及び融点が８０℃以下の熱可塑性樹脂を含む混和物を、加硫及び発泡させてなるゴム発泡体からなる。

融点が８０℃以下の熱可塑性樹脂は経時的にシール材の表面にブリードアウトすることができ、これによりシール材表面の被シール面に対する密着性が発現する。さらにシール材の反発力が加わることによって、シール材表面と被シール面との密着性を一層向上させることができる。このような熱可塑性樹脂のブリードアウトは、６０℃以上の高温環境下で特に促進される。したがって、シール材の劣化により圧縮応力が低下しても、シール材と被シール面との密着性を確保することができ、長期間に亘り優れたシール性を維持することができる。また、熱可塑性樹脂はシール材の取り付け時にはまだブリードアウトしていないため、位置直しを容易に行うことができ、シール材の作業性も確保することができる。また、本発明のシール材は、被シール面との密着性を向上させるための接着剤層などをゴム発泡体表面に新たに設ける必要もなく、生産性にも優れている。

従来のゴム発泡体からなるシール材では、強度向上などを目的として、ＥＶＡなどの熱可塑性樹脂が用いられている場合がある。しかしながら、シール材に含まれる成分がブリードアウトするのは望ましくないとされている。したがって、従来のゴム発泡体に用いられた熱可塑性樹脂は融点が８０℃を超えるものが用いられるのが一般的であり、このような場合本発明による上記効果を達成することはできない。

［熱可塑性樹脂］
熱可塑性樹脂は、融点が８０℃以下、好ましくは５０〜７５℃、特に好ましくは６０〜７０℃である。

熱可塑性樹脂の融点は、ＪＩＳ Ｋ ６９２４−２に準拠した示差走査熱量測定（ＤＳＣ）法により測定した値とする。

融点が８０℃以下の熱可塑性樹脂としては、低密度ポリエチレン、エチレン酢酸ビニル共重合樹脂、エチレンアクリル酸共重合樹脂、エチレンアクリル酸エチル共重合樹脂、エチレンアクリル酸メチル共重合樹脂、及びエチレンメタクリル酸共重合樹脂などが用いられる。なかでも、エチレン酢酸ビニル共重合樹脂（ＥＶＡ）が特に好ましい。ＥＶＡは、シール材表面にブリードアウトした際に被シール材を汚染することなく優れた接着性を発現し、シール材のシール耐久性をさらに向上させることができる。また、ＥＶＡは撥水性を有し、シール材表面に皮膜を作ることができることから、シール材の止水シール性を向上させることも可能となる。

融点が８０℃以下であり、シール材表面にブリードアウトすることができるＥＶＡとするためには、ＥＶＡが適度なメルトフローレート（ＭＦＲ）及び酢酸ビニル含有量を有するのが好ましい。

エチレン酢酸ビニル共重合体のメルトフローレートは、１〜２５００ｇ／１０ｍｉｎであるのが好ましい。ＥＶＡのメルトフローレートが２５００ｇ／１０ｍｉｎより大きい場合は、シール材の密着力が弱くなり、止水性が低下する場合があり、１ｇ／１０ｍｉｎ未満の場合は、止水に有効な皮膜が形成され難くなり、止水性が低下する場合がある。ＥＶＡのメルトフローレートは、１０〜５００ｇ／１０ｍｉｎがより好ましく、３０〜４００ｇ／１０ｍｉｎが特に好ましい。なお、ＥＶＡのＭＦＲは、ＪＩＳ Ｋ６９２４−１に準拠して、１９０℃、荷重２１．１８Ｎの条件に基づいて測定した値とする。

エチレン酢酸ビニル共重合体の酢酸ビニル含有量は、１０〜５０質量％であるのが好ましい。ＥＶＡの酢酸ビニル含有量を増加させると、シール材のゴム弾性、柔軟性、接着性が向上する。但し、ＥＶＡの酢酸ビニル含有量が大き過ぎると、接着性が大きくなり、ハンドリング性が悪化し、加工性が低下する場合がある。ＥＶＡの酢酸ビニル含有量は、１５〜３５質量％がより好ましく、２５〜３５質量％が特に好ましい。なお、ＥＶＡの酢酸ビニル含有量はＪＩＳ Ｋ ６９２４に準拠して測定した値とする。

熱可塑性樹脂の含有量は、ゴム成分１００質量部に対して、１〜４０質量部、特に１０〜３０質量部であるのが好ましい。熱可塑性樹脂の含有量が、４０質量部を超えると練り性及び成形加工性の低下、気泡径の肥大化、発泡体の圧縮応力の低下などを招く恐れがあり、１質量部未満であると熱可塑性樹脂が十分にブリードアウトできない恐れがある。

［ゴム成分］
ゴム成分は、エチレン−α−オレフィン−ジエン共重合ゴムを少なくとも含む。エチレン−α−オレフィン−ジエン共重合ゴムは、エチレン、α−オレフィン、及び非共役ジエンの共重合体である。

α−オレフィンは、炭素数３以上のα−オレフィンであり、具体的にはプロピレン、１−ブテン、４−メチル−１−ペンテン、１−ヘキセン、１−オクテン、１−デセン、１−ドデセン、１−テトラデセン、１−ヘキサデセン、１−オクタデセン、１−エイコセン等が挙げられ、特にプロピレンが好ましく用いられる。

非共役ジエンとしては、１，４−ヘキサジエン、１，６−オクタジエン、１，７−オクタジエン、１，８−ノナジエン、１，９−デカジエン、２−メチル−１，５−ヘキサジエン、６−メチル−１，５−ヘキサジエン、７−メチル−１，６−オクタジエン、シクロヘキサジエン、ジシクロペンタジエン、メチルテトラヒドロインデン、５−ビニル−２−ノルボルネン、５−エチリデン−２−ノルボルネン、５−メチレン−２−ノルボルネンなどが挙げられ、なかでも５−エチリデン−２−ノルボルネンが好ましい。

エチレン−α−オレフィン−ジエン共重合ゴムは、エチレン−プロピレン−ジエン共重合ゴム（ＥＰＤＭ）であるのが好ましい。ＥＰＤＭにおける非共役ジエンの含有量は、３〜２０質量％、特に５〜１５質量％であるのが好ましい。このようなＥＰＤＭを使用することにより、シール材の圧縮応力が経時的に低下するのを抑制することができる。

エチレン−α−オレフィン−ジエン共重合ゴムは、ゴム成分の全量に対して、６０質量％以上、特に８５質量％以上含まれるのが好ましい。これによりシール材の圧縮応力が経時的に低下するのを抑制することができる。

エチレン−α−オレフィン−ジエン共重合ゴムの他に用いられるゴム成分としては、エチレン−プロピレンゴム（ＥＰＭ）、ブチルゴム（ＩＩＲ）の他、イソプレンゴム（ＩＲ）、天然ゴム（ＮＲ）、スチレン−ブタジエンゴム（ＳＢＲ）、ブタジエンゴム（ＢＲ）、１，２−ポリブタジエン（ＲＢ）、アクリルゴム（ＡＣＭ、ＡＮＭ）、クロロスルホン化ポリエチレン（ＣＳＭ）、クロロプレンゴム（ＣＲ）、シリコンゴム等が上げられる。なかでも、ＥＰＭ、ＩＩＲが好ましい。

［加硫剤］
加硫剤としては、硫黄や硫黄化合物類、亜鉛華、セレンや酸化マグネシウム、有機過酸化物類などが挙げられる。発泡体の耐熱性、シール耐久性を考慮すると、硫黄を少なくとも用いるのが好ましい。

加硫剤の含有量は、ゴム成分１００質量部に対して、１〜３０質量部、特に５〜２０質量部であるのが好ましい。

なお、本発明において、「加硫」は、硫黄による橋架けに限定さることなく、「架橋」と同義として用いられている。

［発泡剤］
発泡剤は、発泡のためのガス発生のために使用されるばかりでなく、ゴム成分の加硫調整の作用も有する。例えば、ジニトロペンタメチレンテトラミン（ＤＰＴ）、アゾジカルボンアミド（ＡＤＣＡ）、４、４’−オキシビスベンゼンスルホニルヒドラジッド（ＯＢＳＨ）重炭酸ナトリウムなどが挙げられる。なかでも、発泡体の耐熱性、シール耐久性を考慮すると、ＡＤＣＡが特に好ましく用いられる。

発泡剤の含有量は、ゴム成分１００質量部に対して、５〜４０質量部、特に１０〜３０質量部であるのが好ましい。

［その他］
本発明のシール材に用いられる混和物は、他の添加剤を目的に応じてさらに含んでいてもよい。例えば、加硫を促進させるために、チアゾール系、ジチオカルバミン酸塩系、チオウレア系、ジチオホスファイト系、チウラム系の加硫促進剤、ステアリン酸、ラウリン酸、酸化亜鉛（活性亜鉛華）などの加硫促進助剤などが用いられる。

パラフィンオイル、パラフィンワックス、ブローンアスファルト、ポリブテン、ロジンなどの樹脂軟化剤；炭酸カルシウムや炭酸マグネシウム、ケイ酸ないしその塩類やタルク、クレーや雲母粉、ベントナイト、カーボンブラックやシリカ、水酸化アルミニウムや水酸化マグネシウム、アルミナやアルミニウムシリケート、アセチレンブラックやアルミニウム粉、セラミック、ガラス繊維、木粉、繊維くずなどの充填剤；酸化カリウム、酸化セシウム、酸化ナトリウム、酸化カルシウムなどの脱水剤、尿素またはその誘導体などの発泡助剤、老化防止剤や酸化防止剤、顔料や着色剤、防カビ剤などを用いることもできる。これらの添加剤を１種又は２種以上を必要に応じて添加することができる。カーボンブラックは補強剤などとしても用いられる。

なかでも、機械的強度及び被シール面との接着性に優れるシール材が得られることから、樹脂軟化剤を用いるのが好ましい。樹脂軟化剤の含有量は、ゴム成分１００質量部に対して好ましくは５０〜１００質量部である。

［製造方法］
本発明のシール材は、上述した配合剤を混練した後、所望の形状に成形し、得られた成形体を加硫及び発泡させることにより得られる。このようにして得られたシール材は、独立気泡構造を有するゴム発泡体からなる。

シール材を作製するには、まず、発泡剤、発泡助剤、加硫剤、及び加硫助剤を除く配合剤を混練する。混練は、バンバリーミキサー、ニーダー、インターミックスなどの密閉式混合機、ロールなどの開放式混合機を用いて行うことができる。混練は、８０〜１７０℃、特に９０〜１４０℃の温度で、２〜２０分間行うのが好ましい。その後、混練物に、発泡剤、発泡助剤、加硫剤、及び加硫助剤を追加し混練する。この混練は、４０〜９０℃、特に５０〜８０℃で、５〜３０分間行うのが好ましい。これにより得られた混練物は、カレンダー成形機、押出成形機などにより、シート状など所望の形状に成形する。

混練物は、所望の形状に成形した後、加硫装置内に導入し、１３０〜２７０℃、特に１４０〜２００℃で、１〜９０分間加熱することにより、加硫及び発泡させる。これにより独立気泡構造を有するゴム発泡体が得られる。加硫槽における加熱方法としては、熱空気加硫槽（ＨＡＶ）、ガラスビーズ流動床、マイクロ波加硫装置（ＵＨＦ）、スチーム等の加熱手段を用いることができる。なお、加硫及び発泡は、同時に行っても、異なる温度条件下で順次おこなってもよい。

加硫発泡において、ゴム発泡体の発泡倍率（発泡前後の密度比）は、５〜３０倍、特に１０〜２０倍に設定するのが好ましい。これにより適度な機械的強度を有するゴム発泡体が得られる。

加硫発泡することにより得られたシール材は、独立気泡構造を有する。独立気泡構造を有するシール材における気泡は、微細であり高密度で存在する。したがって、ゴム発泡体は、止水性、遮音性、断熱性などの特性に優れる。

シール材における気泡の平均気泡径は、１２５〜２５００μｍ、特に１６７〜５００μｍである。なお、前記平均気泡径は、ＡＳＴＭ Ｄ３５７６−７７に準じて測定した値とする。

シール材における気泡（セル）数は、１０〜２００個／２５ｍｍ、特に５０〜１５０個／２５ｍｍである。なお、気泡数は、ＪＩＳ Ｋ ６７６７（１９９９）に規定される発泡体の２５ｍｍ当たりの気泡数である。

シール材は、２５℃、厚さ方向における５０％圧縮応力が、０．５〜１００ｋＰａ、特に４５〜７０ｋＰａである。なお、５０％圧縮応力は、ＪＩＳ Ｋ ６７６７に準拠して測定された値とする。

シール材の密度（重量／体積）は、５０〜１５０ｋｇ／ｍ^３、特に９０〜１１０ｋｇ／ｍ^３である。このようなシール材は、微細な気泡が高分散されることにより、低い密度を有し、コスト性にも優れる。なお、密度は、ＪＩＳ Ｋ ７２２２に規定される方法に準じて測定された値とする。

また、シール材は、長手方向における３００％伸長時の引張強度が、５０〜５００ｋＰａ、特に２００〜３００ｋＰａである。なお、引張強度は、ＪＩＳ Ｋ ６７６７（Ａ法）に準拠して測定された値をいう。

本発明のシール材は、長期間に亘りゴム発泡体表面と被シール面との優れた密着性を確保できる。特に、このような効果は、高温（６０℃以上）下での長期に亘る使用や、高温（６０℃以上）と低温（３０℃以下）とが繰り返される環境下での長期に亘る使用時に発揮される。このようなシール材は、例えば、ウインドーダム等の車両；エアコン、洗濯機、冷蔵庫、自動販売機等電気設備；音響設備；外壁目地、サッシュ類、屋根材接合部等の建築；厨房機器、ユニットバス、給湯機等の住宅設備機器；構造物、道路や橋梁の目地、水路接合部等の土木などにおいて、各部材の隙間をシールするために好適に用いられる。

また、シール材は、防塵、断熱、防音、防振、緩衝、水密および気密などを目的とする、例えば、防塵材、断熱材、防音材、防振材、緩衝材、充填材などして用いることもできる。シール材の厚さは、用途に応じて決定すればよいが、３〜５０ｍｍであるのが好ましい。

以下、本発明を実施例により説明する。本発明は、以下の実施例により制限されるものではない。

［実施例１］
表１に示す配合組成において、発泡剤、発泡助剤、加硫剤、加硫促進剤を除いた配合物をニーダーにより、１２０℃で８分間混練した。次に、表面温度を２０℃まで冷ました混練物に、表１に示す配合組成の通りに、発泡剤、発泡助剤、加硫剤、及び加硫促進剤をさらに加え、ニーダーにより、８０℃で５分間混練した。そして、得られた混練物を、ゴム用押出し機によりシート状に成形し、これを加熱炉に入れて、１４０℃で８０分間加硫発泡し、独立気泡構造を有するゴム発泡体からなるシール材を得た。

表１におけるＥＰＤＭ及びＥＶＡ１の詳細については、下記の通りである。また、その他の成分についての詳細は省略する。

ＥＰＤＭ（製品名５０１Ａ、住友化学株式会社製、エチレン含有量５２質量％、ジエン（５−エチリデン−２−ノルボルネン）含有量５質量％）
ＥＶＡ１（融点７１℃、メルトフローレート１８ｇ／１０ｍｉｎ、酢酸ビニルの含有量２８質量％）

［実施例２〜６］
表１に示すように配合組成を変更した以外は、実施例１と同様にして独立気泡構造を有するゴム発泡体からなるシール材を作製した。表１におけるＥＶＡ２〜４の詳細については、下記の通りである。

ＥＶＡ２（融点６７℃、メルトフローレート４００ｇ／１０ｍｉｎ、酢酸ビニルの含有量２８質量％）
ＥＶＡ３（融点６６℃、メルトフローレート３０ｇ／１０ｍｉｎ、酢酸ビニルの含有量３２質量％）
ＥＶＡ４（融点７９℃、メルトフローレート２５００ｇ／１０ｍｉｎ、酢酸ビニルの含有量１４質量％）

［比較例１］
まず、表２に示すように配合組成を変更した以外は、実施例１と同様にして独立気泡構造を有するゴム発泡体を作製した。次に、独立気泡構造を有するゴム発泡体を、ロールクラッシュすることにより破泡処理を行った。これにより、半連続気泡構造を有するゴム発泡体からなるシール材を得た。

［比較例２及び３］
表２に示すように配合組成を変更した以外は、実施例１と同様にして独立気泡構造を有するゴム発泡体からなるシール材を作製した。

［比較例４］
まず、ＥＶＡを用いなかった以外は、実施例１と同様にして独立気泡構造を有するゴム発泡体を作製した。次に、ＥＶＡ１（融点７１℃、メルトフローレート１８ｇ／１０分、酢酸ビニル含有量２８質量％）を８０℃で３０分間加熱することにより溶融させ、ゴム発泡体表面上にバーコーターにより塗工し、２０℃で６０分間乾燥させた。しかしながら、止水性評価が可能な程度にＥＶＡ塗膜を形成することができなかった。

［比較例５］
表２に示すように配合組成を変更した以外は、実施例１と同様にして独立気泡構造を有するゴム発泡体からなるシール材を作製した。表２におけるＥＶＡ５の詳細については、下記の通りである。

ＥＶＡ５（融点９０℃、メルトフローレート１４ｇ／１０ｍｉｎ、酢酸ビニルの含有量１５質量％）

［評価］
１．密度
シール材の密度を、ＪＩＳ Ｋ ７２２２に準拠し、厚さ計（ダイヤルシックネス、テクロック社製）及び天秤（デジタル天秤、株式会社島津製作所製）を用いて測定した。結果を表３に示す。

２．気泡数
シール材の気泡数を、ＪＩＳ Ｋ ６７６７（１９９９）に準拠して測定した。結果を表３に示す。

３．５０％圧縮応力
シール材の厚さ方向における５０％圧縮応力を、ＪＩＳ Ｋ ６７６７（１９９９）に準拠し、硬度試験機（オートグラフ、株式会社島津製作所製）を用いて測定した。結果を表３に示す。

４．止水性
シール材を、図１に示すように、厚さ（ａ）１０ｍｍ、幅（ｅ）１０ｍｍ、高さ（ｆ）１３０ｍｍ、両先端の間隔（ｇ）を４５ｍｍとしてＵ字状に打ち抜いてサンプルＳ_１を得、これを図２に示すように２枚のアクリル板２、３にて厚さ方向に６０％圧縮し、Ｕ字内に１００ｍｍの高さまで水を入れ、水が漏れるまでの時間を測定した。結果を表３に示す。

５．耐熱試験後の止水性
シール材を、８０℃、０％ＲＨ環境下に２４時間放置した後、上記と同様にして、止水性を評価した。結果を表３に示す。表２において、「◎」、「○」、「×」はそれぞれ下記の状態を示す。
◎：２４時間以上水漏れなし。
○：８時間以上水漏れなし。
×：８時間未満内に水漏れ有り。

表３に示すように、実施例１〜６のシール材は、高温環境下に放置した後であってもゴム発泡体表面とアクリル板表面とが高く密着し、優れた止水シール性を維持することができる。

Ｓ_１：Ｕ字サンプル
２、３：アクリル板

Claims (9)

1. エチレンと炭素原子数が３個以上のα−オレフィンと非共役ジエンとの共重合体ゴムを含むゴム成分、加硫剤、及び発泡剤を含む混和物を、加硫及び発泡させることにより得られるゴム発泡体からなるシール材であって、
   前記混和物が、融点が８０℃以下の熱可塑性樹脂を含み、かつゴム発泡体の発泡倍率が５〜３０倍であることを特徴とするシール材。
2. 前記熱可塑性樹脂が、エチレン酢酸ビニル共重合体であることを特徴とする請求項１に記載のシール材。
3. 前記エチレン酢酸ビニル共重合体のメルトフローレートが、１〜２５００ｇ／１０ｍｉｎであることを特徴とする請求項２に記載のシール材。
4. 前記エチレン酢酸ビニル共重合体の酢酸ビニル含有量が、２５〜３５質量％であることを特徴とする請求項２〜３のいずれか１項に記載のシール材。
5. 前記熱可塑性樹脂の含有量が、ゴム成分１００質量部に対して、１〜４０質量部であることを特徴とする請求項１〜４のいずれか１項に記載のシール材。
6. 前記加硫剤が、硫黄を含むことを特徴とする請求項１〜５のいずれか１項に記載のシール材。
7. 前記発泡剤が、アゾジカルボンアミドである請求項１〜６のいずれか１項に記載のシール材。
8. 独立気泡構造を有するゴム発泡体からなることを特徴とする請求項１〜７のいずれか１項に記載のシール材。
9. ＪＩＳ Ｋ ６７６７（１９９９）に準拠して測定した気泡数が１０〜２００個／２５ｍｍの範囲にあることを特徴とする請求項１〜８のいずれか１項に記載のシール材。

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