JPH08302335A - シール用部材およびその製造方法 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 （修正有） 【目的】 圧縮荷重を小さくでき、セット性が良好であ
るとともに、同一配合組成で任意の圧縮荷重をもつゴム
状弾性発泡体を得ることができるシール用部材およびそ
の製造方法を提供する。 【構成】 本発明のシール用部材１は、気泡同士が互い
に点在してなる独立気泡２と、気泡同士が相互に連通し
た連通気泡３とが混在した構造のゴム状弾性発泡体から
構成されている。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】本発明は、主にガス器具やガス栓
等の排気口に用いられるシール用部材、あるいは耐熱
性、耐候性、低圧縮応力性、低圧縮永久歪性等が要求さ
れる分野に用いられるシール用部材およびその製造方法
に関するものである。

【０００２】

【従来の技術】従来、ガス器具やガス栓等の排気口に使
用されるシール用部材としては、ＮＢＲ（アクリロニト
リル−ブタジエンゴム）発泡体、ＥＰＤＭ（エチレン−
プロピレン−ジエン系ゴム）発泡体、あるいはシリコー
ンゴム発泡体等からなる部材が用いられている。また、
耐熱性や耐候性の要求される分野に用いられるシール用
部材としては、これらに優れたシリコーンゴム発泡体や
フッ素ゴム発泡体等からなる部材が用いられている。

【０００３】これらの用途としてのシール用部材は、特
に気密性が求められており、近年ではガス器具等の排気
口の設計制限によって、小さな荷重でのセット性とシー
ル性が必要とされており、シール用部材そのものの柔軟
性（低圧縮応力性）が要求されてきている。このことか
ら、上記例示した発泡体を低比重化することにより低硬
度の発泡体として使用する方法や高硬度の上記例示した
発泡体を用いてその硬度を下げて使用する方法が行われ
ている。

【０００４】

【発明が解決しようとする課題】しかしながら、シリコ
ーンゴム発泡体をはじめとする上記例示した発泡体は、
主に独立気泡構造のゴム状弾性発泡体であり、図２に示
すその発泡体の部分拡大断面図から明らかなように、ゴ
ム状弾性発泡体１１内の各気泡２相互が連通していない
ので気泡２が空気クッションとなって、圧縮すると高荷
重となり、圧縮量が小さい場合には、好都合であるが、
圧縮量が大きい場合には、圧縮荷重が大きくなってしま
い、ガス器具等の排気口においてシール用部材を組み込
んでセットする際の作業性が悪いという問題があった。
また、上記で例示した発泡体を低比重化して低硬度のゴ
ム状弾性発泡体とすることにも限界があり、単なる低比
重化のみでは柔軟性を満足させることができないばかり
か、低比重化による機械的特性の低下を招き、シール用
部材としての耐久性に劣るという問題もあった。

【０００５】一方、高硬度の上記例示したゴムを用いて
硬度を下げる方法においては、発泡体と高硬度ゴムとの
比重の差が大きく、コスト的に問題があり、また柔軟性
においても発泡体に比べて自由度が小さいという問題が
あった。

【０００６】したがって、本発明は、上記従来の問題点
を解決するものであり、圧縮荷重を小さくでき、セット
性が良好であるとともに、同一配合組成、同一発泡倍率
で任意の圧縮荷重をもつゴム状弾性発泡体を得ることが
できるシール用部材およびその製造方法の提供を課題と
する。

【０００７】

【課題を解決するための手段】本発明者らは、上記課題
を解決するために種々検討を重ねた結果、従来の独立気
泡構造のゴム状弾性発泡体に代えて、独立気泡構造と連
通気泡構造とが混在したゴム状弾性発泡体を用いて、こ
の混在比率を変化させることにより、実用上きわめて望
ましいシール部材およびその製造方法を見出し、本発明
を完成させた。すなわち、本発明は、気泡同士が互いに
点在してなる独立気泡構造と気泡同士が相互に連通した
連通気泡構造とが混在したゴム状弾性発泡体からなるシ
ール用部材を要旨とするものである。また、本発明は、
独立気泡構造のゴム状弾性発泡体を成形し、次いでこの
弾性発泡体の独立気泡構造の一部を破泡処理して連通化
し、独立気泡構造と連通気泡構造とを混在させるシール
用部材の製造方法を要旨とするものである。

【０００８】以下、本発明について詳細に説明する。本
発明のシール用部材は、独立気泡構造と連通気泡構造と
が混在したゴム状弾性発泡体で構成されている。本発明
を構成する独立気泡構造は、内部の気泡同士が互いに点
在している構造のゴム状弾性発泡体であり、このような
ゴム状弾性発泡体としては、特に制限はなく、例えばＳ
ＥＰ発泡体、アクリルゴム発泡体、フッ素ゴム発泡体、
シリコーンゴム発泡体等が挙げられる。なかでも前記シ
リコーンゴムによる発泡体は、耐熱性や耐候性に優れ、
押出し成形による成形加工が容易であり、生産性を向上
でき、また前記フッ素ゴムに比べ安価でありコスト的な
メリットがあるので、より好適に採用される。

【０００９】ここで、例えば上記シリコーンゴムによる
ゴム状弾性発泡体は、以下のようにして製造される。す
なわち、まず配合工程においては、例えばオルガノポリ
シロキサンと補強性シリカ充填剤とからなるシリコーン
ゴムコンパウンドに、ベンゾイルパーオキサイド、ジク
ミルパーオキサイド等の有機過酸化物と、アゾビスイソ
ブチロニトリル、アゾジカルボンアミド等の有機発泡剤
を添加し、ミキシングロールなどの混練機で均一混合し
て得られる。なお、この配合工程においては、有機顔
料、無機顔料を添加することにより自由に着色したり、
あるいは酸化チタン、ベンガラ、酸化セリウム等の耐熱
性向上剤を添加することもできる。

【００１０】次いで、予備成形工程では、押出し機によ
る押出し成形、プレス成形等の適宜の方法で予備成形
し、続いて加硫発泡工程において、通常知られた加硫炉
や乾燥機等により加熱して加硫発泡させる。こうして得
られたシリコーンゴム発泡体の気泡の大きさは、得られ
るシール用部材に要求される柔軟性に応じて適宜選択し
て定められるが、通常は０．０５ｍｍ〜２．０ｍｍ程
度、望ましくは０．１ｍｍ〜１．０ｍｍ程度となるよう
に発泡させる。上記シリコーンゴム発泡体の発泡倍率
は、その用途によっても異なるが通常、１．５〜９倍の
範囲である。また、加硫発泡の後に必要に応じて１５０
℃〜２５０℃で１時間〜２４時間程度の熱処理により、
有機過酸化物の分解残渣や低分子シロキサンを除去して
もよい。以上のようにして、図２に示すような独立気泡
構造のシリコーンゴム発泡体が得られる。

【００１１】本発明のシール用部材は、シリコーンゴム
からなるゴム状弾性発泡体以外にも、上記したようなＳ
ＥＰ発泡体、アクリル発泡体、フッ素ゴム発泡体等、従
来公知のゴム状弾性発泡体が用いられ、これらは従来公
知の方法によって独立気泡構造のゴム状弾性発泡体とす
ればよい。

【００１２】本発明のシール用部材を構成する連通気泡
構造は、図１のように、その部分拡大断面図から明らか
なように、気泡２同士が相互に連通した連通気泡３から
なる構造で、連通気泡部分は必ずしも外表面に通じてい
なくてもよいが、針等の刺子を用いて外表面から内部に
向けて刺すことにより、すべての連通気泡部分が外表面
に通じている構成としてもよいし、上記した独立気泡構
造からなるゴム状弾性発泡体内の多数の気泡２，２・・
・の一部を次に述べる方法で破泡処理することによって
得ることもできる。すなわち、この破泡処理は、前記ゴ
ム状弾性発泡体を、一定の間隔を隔てて配置された少な
くとも一対の回転ローラー間を通過させることにより行
われる。これによって、前記弾性発泡体内に点在した気
泡同士が破泡処理により相互に連通し、独立気泡構造と
連通気泡構造とが混在したゴム状弾性発泡体からなるシ
ール用部材が得られる。

【００１３】本発明のシール用部材における独立気泡構
造と連通気泡構造の混在比率については、その用途に応
じて適宜選択すればよいが、特に低圧縮荷重性が要求さ
れる用途であれば、連通気泡構造の比率を高めればよ
く、この混在比率を変化させることにより、同一配合組
成、同一発泡倍率であっても任意の圧縮荷重をもつシー
ル用部材を得ることができる。特に本発明のシール用部
材を製造するにあたり、発泡倍率を異にして発泡させた
としても、混在比率を変化させることにより、同様の性
質のシール用部材を得ることができ、逆に同一の発泡倍
率で発泡させたとしても混在比率を変化させることによ
り、異なる性質（圧縮荷重等）のシール用部材を得るこ
とができ、多品種に対応できる。ここで、独立気泡構造
と連通気泡構造の混在比率を確認する方法としては、見
かけ連泡度を測定することによって行われる。

【００１４】この見かけ連泡度とは、例えば独立気泡構
造と連通気泡構造とが混在した前記弾性発泡体の重量Ａ
と、この弾性発泡体を水中に入れ、繰り返し圧縮を行な
って気泡部分に水分を含ませた状態のときの重量Ｂとの
重量百分率、及び前記弾性発泡体の体積に相当する水の
重量Ｃ、すなわち、下記数式によって表わされる。

【００１５】

【数１】

【００１６】この見かけ連泡度の範囲は、上記したよう
にシール用部材の材質および用途によっても異なるが、
この範囲が３０％より大きいと、シール性と圧縮永久歪
みの点で有利であり、３０〜１００％がより望ましく採
用される。本発明のシール用部材は、上記のように独立
気泡構造と連通気泡構造とが混在した構成のものである
が、その形状としては、ガス器具やガス栓等の排気口等
を密封するのに好適な形状であれば特に制限はなく、例
えば、円柱形状、角柱形状、球形状等が挙げられる。こ
のような弾性発泡体の中でも特に、シリコーンゴムから
なる弾性発泡体がより好ましい。

【００１７】本発明における破泡処理は、独立気泡構造
のゴム状弾性発泡体を一定の間隔を隔て対向配置された
少なくとも一対の圧縮部材、例えば回転ローラー、回転
平板等からなる回転体間の間隙に通したり、間欠プレス
板で加圧・圧縮すること等により行われるが、その間隔
は、前記弾性発泡体の厚さ寸法の３％〜３０％が好まし
く、より好ましくは、５％〜２０％に設定することによ
り、確実に破泡でき、またゴム状弾性体自体の目的以外
の傷や亀裂の発生を防止できる。

【００１８】この間隔が３％より小さければ（圧縮比が
大きければ）、加えられる圧力が高すぎることに起因し
て弾性発泡体そのものの破壊のおそれや、表面に傷や亀
裂が発生したりするおそれも大きく、また逆に上記間隙
が３０％より大きいと（圧縮比が小さいと）、加えられ
る圧力が不足して、均一かつ十分な破泡が行なわれにく
くなり、低圧縮荷重性を要求されるシール用部材の場合
には、いたずらに破泡処理を数多く繰り返し行なう必要
が生じるが、間隙を３％〜３０％に設定することで上記
不都合も防止できることが本発明者等により確認されて
いる。

【００１９】また、上記破泡処理を行なう際の回転速度
（ローラーの場合には周速）は、５ｍ／ｍｉｎ〜５０ｍ
／ｍｉｎがよく、これが５ｍ／ｍｉｎより速ければ、破
泡処理に時間がかかって効率が悪くなるということがな
く、また５０ｍ／ｍｉｎより遅ければ弾性発泡体そのも
のが破壊されたり、表面にキズ、亀裂が発生したりする
可能性が減少する。なかでも１０ｍ／ｍｉｎ〜３０ｍ／
ｍｉｎの範囲がより好適であるが、前述の間隙とのバラ
ンスを考慮してその弾性発泡体の厚さにより適宜条件を
設定すればよく、破泡処理の回数により圧縮荷重は変わ
るので、あらかじめその回数等の条件を定めておくこと
がよい。

【００２０】破泡処理をより効率的に行うために、対向
配置された回転体の少なくとも一方の回転数を変えるこ
とにより、剪断圧力を発生させたり、また回転体の表面
にブラスト処理等で凹凸を設けたり、適宜表面処理して
破泡処理の効率化とともに、シール用部材の表面状態
（粗面化やエンボス模様をつける）の改良を図ることも
できる。この回転体の材質は、通常用いられているもの
であればよく、例えば、補強コンクリート板、セラミッ
クス板、鉄、アルミ、ステンレス等の金属製のもの、あ
るいはポリプロピレン、フッ素樹脂、ポリイミド、ポリ
アミド、ポリアセタール等のプラスチック製のものが挙
げられる。

【００２１】また、本発明の方法でローラーを用いると
きには、少なくとも一対に対向配置させればよいが、ロ
ーラーを３本ローラー，４本ローラー，・・・多数本ロ
ーラーとし、これらのローラーを通すことにより破泡処
理を一挙に最終目的とする独立／連通気泡構造の混在比
とすることや、そのローラー間の間隙を相異なるものに
し、破泡処理を行なうこと、さらには、対向配置された
ローラーがスプリング等の弾性体により所定の圧力をも
って押圧し、可動するようにしておくこと、あるいはこ
れらを組合わせたものを用いることができる。特に弾性
体による押圧の場合には、一対のローラーの場合でも、
当初ローラーの間隙を少なくしておいても、破泡処理が
初期の段階では弾性発泡体の独立気泡のクッションによ
りローラーの間隙が開き、破泡処理が進むに従ってロー
ラーの間隙が小さくなるので、設備の簡略化ができ、結
果として効率よく破泡処理を行なうことができる。

【００２２】

【作用】本発明のシール用部材は、上記したように独立
気泡構造に連通気泡構造が混在したゴム状弾性発泡体で
あるので、シール用として圧縮した場合、内部気泡内の
空気が連通気泡を通過して発泡体外部に抜けることによ
って、独立気泡のみの構造の場合に生じる高圧縮荷重が
起こらずシール用部材として要求される低圧縮荷重性が
得られる。また、上記シール用部材は、独立気泡と連通
気泡との混在構造であるので、圧縮を解除したときに、
連通気泡から空気が入りやすくなるため、復元性が良好
であるとともに、圧縮永久歪みが独立気泡構造の弾性発
泡体より優れている。さらに、独立気泡と連通気泡との
混在比率を変化させることにより、同一配合組成、同一
発泡倍率であっても任意の圧縮荷重をもたせたシール用
部材が得られる。

【００２３】

【実施例】次に、本発明の実施例、比較例を挙げる。 （実施例１〜２）オルガノポリシロキサン（ビニル基含
有量０．１５モル％）と無機質充填剤として補強性シリ
カとからなるシリコーンゴムコンパウンド１００重量部
に、有機過酸化物としてベンゾイルパーオキサイド０．
１５重量部とジクミルパーオキサイド１．０重量部、有
機発泡剤として粉末状アゾビスイソブチロニトリル２．
０重量部を２本ロールにて均一混合したのち、押出し機
による押出し成形を行ない、紐状に予備成形し、常圧下
で２７０℃の熱風炉中に３分間投入して加熱し、加硫発
泡させた後、２００℃の熱風循環器中で６時間、加熱処
理し直径１０ｍｍの紐状となった独立気泡構造のシリコ
ーンゴム発泡体を得た。この発泡体は、気泡径０．３ｍ
ｍ〜０．８ｍｍの独立気泡を有し空孔率８０％（比重
０．２３）であった。

【００２４】この独立気泡構造のシリコーンゴム発泡体
について、以下のように破泡処理を行なった。４セット
からなる上下ローラー装置を速度１５ｍ／ｍｉｎで回転
させ、上下ローラーの間隙を０．５ｍｍに設定し、その
間を上記発泡体を５回通したものを実施例１とした。ま
た、ローラーの間隙を２．０ｍｍに設定し、その間を上
記発泡体を１０回通したものを実施例２とした。以上の
ようにして得られたシリコーンゴム発泡体について、５
０％圧縮荷重、圧縮永久歪み、吸水性（見かけ連泡度）
の測定を下記に示す方法で行なった。

【００２５】（実施例３）上記実施例で得られた独立気
泡構造のシリコーンゴム発泡体を用いて、上記実施例中
のローラーの間隙を１．０ｍｍに設定し、その間を１０
回通して、下記に示す測定を行なった。

【００２６】（比較例１）上記実施例で得られた独立気
泡構造のシリコーンゴム発泡体を用いて、上記実施例中
のローラー間を通さない状態で、実施例と同様の下記に
示す測定を行なった。また、実施例１〜３，比較例１の
シリコーンゴム発泡体を実際にガス器具の排気口にセッ
トして促進耐候試験（サンシャインウェザオメーター）
を行なったところ、実施例１〜３のものは８年間相当で
も不良が見られなかったが、比較例１のものは締付力を
大きくしなければセットできず、へたりが見られた。

【００２７】（測定法） １．圧縮荷重測定法 上記シリコーンゴム発泡体を５０％圧縮した時の初期荷
重をロードセルに従って測定した。 ２．圧縮永久歪率の測定法 ＪＩＳ Ｋ６３０１に準じ、１５０℃で２２時間、２５
％圧縮時の圧縮永久歪を測定した。 ３．見かけ連泡度の測定法 ５０ｍｍにカットした上記シリコーンゴム発泡体を水の
中で２枚のプラスチックプレートの間に挟み、約１．０
ｋｇｆ／ｃｍ² の圧力で破泡しないように注意しつつ２
枚のプラスチックプレートでゆっくり押さえ、シリコー
ンゴム発泡体の気泡内部の空気を抜いた後、水の中で解
放状態として元の寸法まで回復した時の吸水重量を測定
し、シリコーンゴム発泡体の元の重量に対する百分率で
示した。

【００２８】

【表１】

【００２９】表１の結果から明らかなように、本発明の
弾性発泡体からなるシール用部材は、従来の独立気泡構
造の弾性発泡体よりも低荷重で圧縮できるとともに、圧
縮永久歪率も改善されていることがわかる。

【００３０】

【発明の効果】本発明によれば、独立気泡構造を有する
ゴム状弾性発泡体の前記独立気泡構造の一部を破泡処理
することにより、独立気泡構造と連通気泡構造とが混在
した構造のゴム状弾性発泡体からなるシール用部材を得
ることができ、特に圧縮荷重性が優れ、使用時の発泡体
内部の空気が圧縮時にすみやかに排出され、圧縮を解除
すると発泡体内部に連通された気泡から空気が速やかに
入ってくるため復元性が良好である等の効果を奏する。
また、独立気泡構造と連通気泡構造の混在比率を破泡処
理で変化させることにより、同一配合組成、同一発泡倍
率でも任意の圧縮荷重を有するシール用部材を得ること
ができ、このシール用部材は広い範囲の圧縮荷重に応じ
た種々の用途に用いることができるので、その産業上の
利用価値は極めて高い。さらに、上記ゴム状弾性発泡体
にシリコーンゴムやフッ素ゴム等を用いれば、耐熱性や
耐候性に優れたシール用部材を提供することもできる。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明のシール用部材の一例を示す部分拡大断
面図。

【図２】従来の独立気泡構造を有するゴム状弾性発泡体
の一例を示す部分拡大断面図。

【符号の説明】

１…シール用部材 ２…独立気泡 ３…連通気泡 １１…ゴム状弾性発泡体

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (51)Int.Cl.⁶ 識別記号 庁内整理番号 ＦＩ 技術表示箇所 // Ｂ２９Ｋ 105:04 Ｃ０８Ｌ 83:04

Claims (2)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 気泡同士が互いに点在してなる独立気泡
   構造と気泡同士が相互に連通した連通気泡構造とが混在
   したゴム状弾性発泡体からなることを特徴とするシール
   用部材。
2. 【請求項２】 独立気泡構造のゴム状弾性発泡体を成形
   し、次いでこの弾性発泡体の独立気泡構造の一部を破泡
   処理して連通化し、独立気泡構造と連通気泡構造とを混
   在させることを特徴とするシール用部材の製造方法。