JP5876001B2 - 止水性を備えた連続気泡ゴム材の製造方法 - Google Patents
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Description
本発明は、振幅の大きな動的隙間、伸縮幅の大きな動的目地遊間、図３に示すような複雑な動的方向や振幅量の異なる２物体の間隙等（本明細書において、「動的隙間等」という。）に挿入され、動的隙間等の動的変移に容易に追随し、かつ、動的隙間等への水の浸入や動的隙間等からの漏水を防止することができる止水性を備えた連続気泡ゴム材の製造方法に関するものである。
従来、動的隙間等への水の浸入や動的隙間等からの漏水を防止するために、当該動的隙間等に柔軟性を有する気泡ゴム材を挿入することが行われている。
ところで、この気泡ゴム材には、動的隙間等への水の浸入や動的隙間等からの漏水を防止する機能を持たせる必要があるため、図４（気泡構成モデル図）に示すような、ゴム基材Ｓ中に多数の独立気泡１が分散した状態の独立気泡ゴム材Ｂが用いられていた。
ところで、この気泡ゴム材には、動的隙間等への水の浸入や動的隙間等からの漏水を防止する機能を持たせる必要があるため、図４（気泡構成モデル図）に示すような、ゴム基材Ｓ中に多数の独立気泡１が分散した状態の独立気泡ゴム材Ｂが用いられていた。
このゴム基材Ｓ中に多数の独立気泡１が分散した状態の独立気泡ゴム材Ｂは、例えば、止水材として動的目地遊間に挿入された場合、遊間の伸縮変移に対して独立気泡１の形状変形で追随する機構であり、独立気泡１の体積はほとんど変わらない。すなわち、止水材自身の形状変化による変移追随であり、体積変化で変移を吸収することができないため、変形量が小さく、変形応力が高く、伸縮対応性が低いという問題があった。
また、止水材の接着固定界面には、変形歪応力が集中して発生し、接着固定界面破壊を起こしやすいという問題があった。
さらに、独立気泡１内のガスは経時的にゴム基材Ｓを透過して抜け出し、独立気泡ゴム材Ｂの体積が縮小し、これによって、伸縮変移追従性の低下、変形応力が増大し、接着固定界面破壊がさらに起こりやすくなり、止水材の耐久性を低下させるという問題があった。
また、止水材の接着固定界面には、変形歪応力が集中して発生し、接着固定界面破壊を起こしやすいという問題があった。
さらに、独立気泡１内のガスは経時的にゴム基材Ｓを透過して抜け出し、独立気泡ゴム材Ｂの体積が縮小し、これによって、伸縮変移追従性の低下、変形応力が増大し、接着固定界面破壊がさらに起こりやすくなり、止水材の耐久性を低下させるという問題があった。
上記独立気泡ゴム材Ｂの有する問題点に対処するために、図５（気泡構成モデル図）に示すような、ゴム基材Ｓ中に独立気泡１とガス通過路Ｕを介して連通した連続気泡３とが分散した状態の半連続気泡ゴム材Ｃが提案されている。
この半連続気泡ゴム材Ｃからなる止水材は、伸縮変移追随性が、ガス通過路Ｕをガスが通過することによる連続気泡３の気泡体積変化と独立気泡１の形状変化により確保されるため、変形量が大きく、変形応力が低く、伸縮対応性が高いという利点を有するものであった。
しかしながら、その反面、ガス通過路Ｕを介して連通した連続気泡３は、水の通過が容易でそのままでは止水性がなかった。
このため、この半連続気泡ゴム材Ｃを用いた止水材は、連続気泡３を連通するガス通過路Ｕを圧縮力を付与することで止水性を確保できる程度まで閉鎖する必要があり、ガス通過路Ｕによる連続気泡３の気泡体積変化による伸縮変移追随性が損なわれるとともに、止水材の挿入に手数や技術を要するという問題があった。
しかしながら、その反面、ガス通過路Ｕを介して連通した連続気泡３は、水の通過が容易でそのままでは止水性がなかった。
このため、この半連続気泡ゴム材Ｃを用いた止水材は、連続気泡３を連通するガス通過路Ｕを圧縮力を付与することで止水性を確保できる程度まで閉鎖する必要があり、ガス通過路Ｕによる連続気泡３の気泡体積変化による伸縮変移追随性が損なわれるとともに、止水材の挿入に手数や技術を要するという問題があった。
本発明は、上記従来の独立気泡ゴム材や半連続気泡ゴム材の有する問題点に鑑み、動的隙間等に挿入され、動的隙間等の動的変移に容易に追随し、かつ、動的隙間等への水の浸入や動的隙間等からの漏水を防止することができる止水性を備えた連続気泡ゴム材の製造方法を提供することを目的とする。
上記目的を達成するため、本発明の止水性を備えた連続気泡ゴム材の製造方法は、ゴム基材中に多数分散して存在する気泡を隔てる気泡間皮膜を破断して形成した皮膜亀裂によって気泡間を連通してなる止水性を備えた連続気泡ゴム材の製造方法であって、ゴム基材に対して、乾燥下で圧縮処理を施すことにより、独立気泡を隔てる気泡間皮膜を予備破断させ、該気泡間皮膜を予備破断したゴム基材に対して、該ゴム基材に処理溶液を含浸させた湿式下で、前記乾燥下での圧縮処理よりも大きな圧縮率で以て、圧縮処理を施すことにより、残留する独立気泡を隔てる気泡間皮膜を破断させることを特徴とする。
この場合において、気泡の体積率を８５〜９５％とすることができる。
また、全気泡に対する皮膜亀裂によって連通された連続気泡の割合を７０％以上とすることができる。
また、前記処理溶液に、撥水剤を添加した処理溶液を使用することにより、気泡の内面が撥水剤で処理されてなるようにすることができる。
本発明の止水性を備えた連続気泡ゴム材の製造方法によれば、ゴム基材中に多数分散して存在する気泡を隔てる気泡間皮膜を破断して形成した皮膜亀裂によって気泡間が連通されてなることから、皮膜亀裂を有する気泡間皮膜は、気泡間を連通する弁体機能を果たし、水の通過を阻止して止水機能を発揮する一方で、気体の通過は容易であるため、低応力で自由変形が可能となり、伸縮変移追随性が、皮膜亀裂をガスが通過することによる連続気泡の気泡体積変化と一部に存在する独立気泡の形状変化により確保されるため、変形量が大きく、変形応力が低く、伸縮対応性が高い、止水性を備えた連続気泡ゴム材を製造することができる。
また、気泡の体積率を８５〜９５％とすることにより、気泡の体積率が高いことで、変形方向性がより自由となり、より変形量が大きく、変形応力が低く、伸縮対応性が高いものとなる。
また、全気泡に対する皮膜亀裂によって連通された連続気泡の割合を７０％以上とすることにより、伸縮変移に対して自身の体積変化で追随し、その変形応力は低く、大きな変形量で自由変形方向に追随するものとなる。
また、気泡の内面が撥水剤で処理されてなるようにすることにより、気泡内に水が浸入することを阻止し、止水性をさらに向上することができる。
以下、本発明の止水性を備えた連続気泡ゴム材の製造方法の実施の形態を、図面に基づいて説明する。
図１に、本発明の止水性を備えた連続気泡ゴム材の製造方法によって製造された連続気泡ゴム材の一実施例（気泡構成モデル図）を示す。
この止水性を備えた連続気泡ゴム材Ａは、ゴム基材Ｓ中に多数分散して存在する気泡２を隔てる気泡間皮膜Ｓ０を破断して形成した皮膜亀裂Ｖによって気泡２間を連通してなるようにしたものである。
この止水性を備えた連続気泡ゴム材Ａは、ゴム基材Ｓ中に多数分散して存在する気泡２を隔てる気泡間皮膜Ｓ０を破断して形成した皮膜亀裂Ｖによって気泡２間を連通してなるようにしたものである。
以下、この止水性を備えた連続気泡ゴム材Ａの製造方法について説明する。
この止水性を備えた連続気泡ゴム材Ａは、原材料として、エチレン−プロピレン−ジエンゴム（ＥＰＤＭゴム）やエチレンプロピレンゴム（ＥＰＭゴム）等の疎水性の合成ゴム（例えば、エチレン−プロピレン−ジエンゴム（ＥＰＤＭゴム）の真比重：１．１１）を発泡させ、密度：０．１１、気泡の体積率（気孔率）：９０．１％（密度から算出。）、寸法：３００×３００×３０（ｔ）ｍｍの独立気泡ゴム材（図４（気泡構成モデル図）に示すような、ゴム基材Ｓ中に多数の独立気泡１が分散した状態の独立気泡ゴム材Ｂ）からなる板状素材を製作した。この独立気泡ゴムの独立気泡１の直径はφ１．５ｍｍ以下（拡大して測定。）であった。
この止水性を備えた連続気泡ゴム材Ａは、原材料として、エチレン−プロピレン−ジエンゴム（ＥＰＤＭゴム）やエチレンプロピレンゴム（ＥＰＭゴム）等の疎水性の合成ゴム（例えば、エチレン−プロピレン−ジエンゴム（ＥＰＤＭゴム）の真比重：１．１１）を発泡させ、密度：０．１１、気泡の体積率（気孔率）：９０．１％（密度から算出。）、寸法：３００×３００×３０（ｔ）ｍｍの独立気泡ゴム材（図４（気泡構成モデル図）に示すような、ゴム基材Ｓ中に多数の独立気泡１が分散した状態の独立気泡ゴム材Ｂ）からなる板状素材を製作した。この独立気泡ゴムの独立気泡１の直径はφ１．５ｍｍ以下（拡大して測定。）であった。
次に、この板状素材を、必要に応じて、６０〜８０℃に加熱しながら、例えば、周速１〜１０ｍ／ｍｉｎで等速回転する２本のロールを備えたロール機を用い、ロール間隙を２５ｍｍに設定して数回〜十数回程度、ロール間隙を１５ｍｍに設定して数回〜十数回程度、ロール間隙を７ｍｍに設定して数回〜十数回程度通過させることにより圧縮処理を施すことで、独立気泡１を隔てる気泡間皮膜Ｓ０を亀裂破断させて、皮膜亀裂Ｖを形成する。
このようにして得た連続気泡ゴム材Ａは、密度：０．１２、気泡の体積率（気孔率）：８９％（密度から算出。）、気泡２の直径：φ１．０ｍｍ以下、皮膜亀裂Ｖにより連通された連続気泡２の体積率（気孔率）：６６．７％（５０％エタノール水溶液含浸量から算出。）、残存する独立気泡１を含む全気泡に対する皮膜亀裂Ｖにより連通された連続気泡２の割合：７４．９％（気泡の体積率（気孔率）と皮膜亀裂Ｖにより連通された連続気泡２の体積率（気孔率）とから算出。）であった。
また、連続気泡ゴム材Ａの物理特性（ＪＩＳ Ｋ６４００−２に準じる。）は、引張力：０．１３ＭＰａ、１００％伸張応力：０．０４ＭＰａ、伸び：３２５％、４０％圧縮応力：０．００６ＭＰａ、最大破壊圧縮率：９５％以上であった。
また、連続気泡ゴム材Ａの止水能力試験において、Ｕ字式止水試験（２４時間）：漏水なし。また、図２に示す伸縮漏水試験において、１０％圧縮セットで伸縮スピードを２００ｍｍ／ｍｉｎとし、５５％伸縮量で３００回の伸縮漏水試験を行い、漏水は認めなかった。
また、連続気泡ゴム材Ａの物理特性（ＪＩＳ Ｋ６４００−２に準じる。）は、引張力：０．１３ＭＰａ、１００％伸張応力：０．０４ＭＰａ、伸び：３２５％、４０％圧縮応力：０．００６ＭＰａ、最大破壊圧縮率：９５％以上であった。
また、連続気泡ゴム材Ａの止水能力試験において、Ｕ字式止水試験（２４時間）：漏水なし。また、図２に示す伸縮漏水試験において、１０％圧縮セットで伸縮スピードを２００ｍｍ／ｍｉｎとし、５５％伸縮量で３００回の伸縮漏水試験を行い、漏水は認めなかった。
ところで、圧縮処理は、上記の例では、すべての圧縮処理工程を乾燥下で施すようにした（参考例）が、一部の圧縮処理工程を湿式下（実施例）で施すこともできる。
具体的には、上記板状素材を、必要に応じて、６０〜８０℃に加熱しながら、例えば、周速１〜１０ｍ／ｍｉｎで等速回転する２本のロールを備えたロール機を用い、ロール間隙を２５ｍｍに設定して１回〜数回程度通過させることにより圧縮処理を施すことで、独立気泡１を隔てる気泡間皮膜Ｓ０を亀裂破断（予備破断）させて、皮膜亀裂Ｖを予備形成する。
次に、上記皮膜亀裂Ｖの予備形成処理を行った板状素材を、５０％エチルアルコール処理溶液に浸漬し、処理溶液を板状素材中に含浸させるようにする。
この状態の板状素材を、２枚の面状の圧縮板を備えたプレス機を用い、例えば、圧縮速度１００〜１０００ｍｍ／ｍｉｎで、含浸させた処理溶液を絞り出させるように圧縮処理を行う。
圧縮処理は、例えば、６０〜８０％圧縮を１回〜数回程度、８０〜９０％圧縮を１回〜数回程度、加圧と除圧を繰り返すことで、独立気泡１を隔てる気泡間皮膜Ｓ０を亀裂破断させて、皮膜亀裂Ｖを形成する。
なお、圧縮処理を行った連続気泡ゴム材Ａは、必要に応じて、脱水、乾燥処理を行うようにする。
具体的には、上記板状素材を、必要に応じて、６０〜８０℃に加熱しながら、例えば、周速１〜１０ｍ／ｍｉｎで等速回転する２本のロールを備えたロール機を用い、ロール間隙を２５ｍｍに設定して１回〜数回程度通過させることにより圧縮処理を施すことで、独立気泡１を隔てる気泡間皮膜Ｓ０を亀裂破断（予備破断）させて、皮膜亀裂Ｖを予備形成する。
次に、上記皮膜亀裂Ｖの予備形成処理を行った板状素材を、５０％エチルアルコール処理溶液に浸漬し、処理溶液を板状素材中に含浸させるようにする。
この状態の板状素材を、２枚の面状の圧縮板を備えたプレス機を用い、例えば、圧縮速度１００〜１０００ｍｍ／ｍｉｎで、含浸させた処理溶液を絞り出させるように圧縮処理を行う。
圧縮処理は、例えば、６０〜８０％圧縮を１回〜数回程度、８０〜９０％圧縮を１回〜数回程度、加圧と除圧を繰り返すことで、独立気泡１を隔てる気泡間皮膜Ｓ０を亀裂破断させて、皮膜亀裂Ｖを形成する。
なお、圧縮処理を行った連続気泡ゴム材Ａは、必要に応じて、脱水、乾燥処理を行うようにする。
また、上記５０％エチルアルコール処理溶液に、必要に応じて、３％シリコンオイル含有エマルジョン等の撥水剤を添加することができる。
これにより、連続気泡２の内面が撥水剤で処理されることとなり、連続気泡２内に水が浸入することを阻止し、止水性をさらに向上することができる。
これにより、連続気泡２の内面が撥水剤で処理されることとなり、連続気泡２内に水が浸入することを阻止し、止水性をさらに向上することができる。
このようにして得られた連続気泡ゴム材Ａは、ゴム基材Ｓ中に多数分散して存在する気泡２を隔てる気泡間皮膜Ｓ０を破断して形成した皮膜亀裂Ｖによって気泡２間が連通されてなることから、皮膜亀裂Ｖを有する気泡間皮膜Ｓ０は、気泡２間を連通する弁体機能を果たし、水の通過を阻止して止水機能を発揮する一方で、気体の通過は容易であるため、低応力で自由変形が可能となり、伸縮変移追随性が、皮膜亀裂Ｖをガスが通過することによる連続気泡の気泡体積変化と一部に存在する独立気泡１の形状変化により確保されるため、変形量が大きく、変形応力が低く、伸縮対応性が高いものとなる。
また、独立気泡１を含む全気泡の体積率を８５〜９５％とすることにより、気泡の体積率が高いことで、変形方向性がより自由となり、より変形量が大きく、変形応力が低く、伸縮対応性が高いものとなる。
また、全気泡に対する皮膜亀裂によって連通された連続気泡２の割合を７０％以上とすることにより、伸縮変移に対して自身の体積変化で追随し、その変形応力は低く、大きな変形量で自由変形方向に追随するものとなる。
これらによって、連続気泡ゴム材Ａは、止水材として、図３に示すような複雑な動的方向や振幅量の異なる２物体の間隙を含む動的隙間等に挿入することによって、動的隙間等の動的変移に容易に追随し、かつ、動的隙間等への水の浸入や動的隙間等からの漏水を防止することができ、上記従来の独立気泡ゴム材Ｂや半連続気泡ゴム材Ｃの有する問題点を解消することができる。
また、独立気泡１を含む全気泡の体積率を８５〜９５％とすることにより、気泡の体積率が高いことで、変形方向性がより自由となり、より変形量が大きく、変形応力が低く、伸縮対応性が高いものとなる。
また、全気泡に対する皮膜亀裂によって連通された連続気泡２の割合を７０％以上とすることにより、伸縮変移に対して自身の体積変化で追随し、その変形応力は低く、大きな変形量で自由変形方向に追随するものとなる。
これらによって、連続気泡ゴム材Ａは、止水材として、図３に示すような複雑な動的方向や振幅量の異なる２物体の間隙を含む動的隙間等に挿入することによって、動的隙間等の動的変移に容易に追随し、かつ、動的隙間等への水の浸入や動的隙間等からの漏水を防止することができ、上記従来の独立気泡ゴム材Ｂや半連続気泡ゴム材Ｃの有する問題点を解消することができる。
以上、本発明の止水性を備えた連続気泡ゴム材の製造方法について、その実施の形態に基づいて説明したが、本発明は上記実施の形態に記載した構成に限定されるものではなく、その趣旨を逸脱しない範囲において適宜その構成を変更することができるものである。
本発明の止水性を備えた連続気泡ゴム材の製造方法は、動的隙間等に挿入され、動的隙間等の動的変移に容易に追随し、かつ、動的隙間等への水の浸入や動的隙間等からの漏水を防止することができる特性を有する止水性を備えた連続気泡ゴム材を製造することができることから、振幅の大きな動的隙間、伸縮幅の大きな動的目地遊間、複雑な動的方向や振幅量の異なる物体の間隙等に挿入して使用される止水材の製造に好適に用いることができるほか、例えば、止水性を必要とする緩衝材の製造にも用いることができる。
Ａ 連続気泡ゴム材
Ｂ 独立気泡ゴム材
Ｃ 半連続気泡ゴム材
Ｓ ゴム基材
Ｓ０ 気泡間皮膜
Ｕ ガス通過路
Ｖ 皮膜亀裂
１ 独立気泡
２ 連続気泡（皮膜亀裂により連通された連続気泡）
３ 連続気泡（ガス通過路により連通された連続気泡）
Ｂ 独立気泡ゴム材
Ｃ 半連続気泡ゴム材
Ｓ ゴム基材
Ｓ０ 気泡間皮膜
Ｕ ガス通過路
Ｖ 皮膜亀裂
１ 独立気泡
２ 連続気泡（皮膜亀裂により連通された連続気泡）
３ 連続気泡（ガス通過路により連通された連続気泡）
Claims (4)
- ゴム基材中に多数分散して存在する気泡を隔てる気泡間皮膜を破断して形成した皮膜亀裂によって気泡間を連通してなる止水性を備えた連続気泡ゴム材の製造方法であって、ゴム基材に対して、乾燥下で圧縮処理を施すことにより、独立気泡を隔てる気泡間皮膜を予備破断させ、該気泡間皮膜を予備破断したゴム基材に対して、該ゴム基材に処理溶液を含浸させた湿式下で、前記乾燥下での圧縮処理よりも大きな圧縮率で以て、圧縮処理を施すことにより、残留する独立気泡を隔てる気泡間皮膜を破断させることを特徴とする止水性を備えた連続気泡ゴム材の製造方法。
- 気泡の体積率が８５〜９５％であることを特徴とする請求項１記載の止水性を備えた連続気泡ゴム材の製造方法。
- 全気泡に対する皮膜亀裂によって連通された連続気泡の割合が７０％以上であることを特徴とする請求項１又は２記載の止水性を備えた連続気泡ゴム材の製造方法。
- 前記処理溶液に、撥水剤を添加した処理溶液を使用することにより、気泡の内面が撥水剤で処理されてなるようにすることを特徴とする請求項１、２又は３記載の止水性を備えた連続気泡ゴム材の製造方法。
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