WO2022224856A1 - シール部材 - Google Patents

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WO2022224856A1
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PCT/JP2022/017474
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悠貴 ▲高▼石
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大塚化学株式会社
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Definitions

  • Rubber such as thermosetting elastomer
  • thermosetting elastomer is widely known as a material with excellent flexibility.
  • thermosetting elastomer is used, a thermosetting process is required. Therefore, a thermoplastic elastomer is widely known as a material that has rubber elasticity and flexibility and that can be melt-molded.
  • thermoplastic elastomer reinforced with a reinforcing material when used for a sealing member that is involved in sliding, wear resistance is excellent, but there is a problem that sealing performance is not sufficient.
  • it is necessary to lower the hardness in order to develop excellent sealing properties but in this case there is a problem that the wear resistance is lowered. Therefore, thermoplastic elastomers reinforced with reinforcing materials have the problem that it is difficult to achieve both wear resistance and sealability. In particular, when it is used for a sealing member which involves sliding with resin, this tendency is remarkable.
  • Item 2 The sealing member according to Item 1, wherein the reinforcing material (B) is a fibrous reinforcing material.
  • Item 8 The sealing member according to any one of items 1 to 7, wherein the resin composition further contains a silicone resin (C).
  • Item 11 The sealing member according to any one of Items 1 to 10, which is used for applications involving sliding with resin.
  • Item 12 The sealing member according to any one of Items 1 to 11, which is a medical sealing member.
  • the sealing member of the present invention is a sealing member composed of a molding of a resin composition.
  • the resin composition contains a thermoplastic elastomer (A) and a reinforcing material (B) having a Mohs hardness of 5 or less.
  • A thermoplastic elastomer
  • B reinforcing material
  • the resin composition used in the present invention contains a thermoplastic elastomer (A) and a reinforcing material (B) having a Mohs hardness of 5 or less, and optionally contains a silicone resin (C) and other additives.
  • A thermoplastic elastomer
  • B reinforcing material
  • C silicone resin
  • thermoplastic elastomer (A) depending on the type of soft segment and hard segment, for example, styrene-based thermoplastic elastomer (TPS), olefin-based thermoplastic elastomer (TPO), vinyl chloride-based thermoplastic elastomer (TPVC), urethane-based A thermoplastic elastomer (TPU), a polyester thermoplastic elastomer (TPEE), or the like can be used.
  • TPS styrene-based thermoplastic elastomer
  • TPO olefin-based thermoplastic elastomer
  • TPVC vinyl chloride-based thermoplastic elastomer
  • TPU urethane-based A thermoplastic elastomer
  • TPEE polyester thermoplastic elastomer
  • the polyalkylene ether glycol is the main component of the aliphatic polyether block (y) means that the polyalkylene ether glycol accounts for 50 mol% or more, preferably 70 mol%, in the aliphatic polyether block (y). It means mol % or more, more preferably 90 mol % or more.
  • a polyester thermoplastic elastomer is produced by producing a polyester oligomer from a dicarboxylic acid or its ester-forming derivative and a low-molecular-weight glycol or its ester-forming derivative. It can be produced by mixing a fixed amount and copolymerizing with a tin catalyst or the like.
  • the MFR value measured under conditions of 230° C. and a load of 21 N is preferably 0.1 g/10 min or more, preferably 3 g/10 min or more. and more preferably 5 g/10 min or more.
  • the MFR value measured under conditions of 230° C. and a load of 21 N is preferably 15 g/10 min or less, more preferably 12 g/10 min or less, even more preferably 10 g/10 min or less.
  • the MFR value of the thermoplastic elastomer (A) can be measured according to JIS K 7210 (ISO1133).
  • the thermoplastic elastomer (A) preferably has an observable melting point. From the viewpoint of further improving the heat resistance, the melting point of the thermoplastic elastomer (A) is preferably 100°C or higher. On the other hand, from the viewpoint of integral molding with other materials, the melting point of the thermoplastic elastomer (A) is preferably 210° C. or less. The melting point can be measured according to JIS-K7121. Here, when the thermoplastic elastomer (A) has two or more melting points due to the presence of two or more hard segments, the thermoplastic elastomer (A) is sufficiently melted to form the seal member. Therefore, the highest melting point is treated as the melting point of the thermoplastic elastomer (A).
  • the melting point of the thermoplastic elastomer (A) is a value measured using a differential scanning calorimeter (DSC).
  • the thermoplastic elastomer (A) may be used alone or in combination of two or more as long as it satisfies the above structure, properties and the like.
  • thermoplastic elastomer (A) is not particularly limited as long as it can be melt-kneaded, and any of powder, granules, and pellets can be used.
  • the content of the thermoplastic elastomer (A) in the resin composition is preferably 30% by mass to 97% by mass, more preferably 42% by mass to 95% by mass, based on 100% by mass of the total amount of the resin composition. is more preferable, and 60% by mass to 90% by mass is even more preferable.
  • the sealing performance of the sealing member can be further enhanced.
  • the reinforcing material (B) used in the present invention is a powdery reinforcing material composed of particles having a Mohs hardness of 5 or less, preferably a Mohs hardness of more than 3 and 5 or less.
  • the reinforcing material (B) is not particularly limited in particle shape as long as it improves the strength and rigidity of the resin composition.
  • a fibrous reinforcing material that is a powder composed of fibrous particles
  • fibrous reinforcing materials include inorganic fibers such as potassium titanate fibers, wollastonite fibers, zinc oxide fibers, basic magnesium sulfate fibers, alumina fibers, silicon carbide fibers, and boron fibers. These reinforcing materials (B) may be used alone or in combination of multiple types.
  • the average fiber length of the fibrous reinforcing material is preferably 300 ⁇ m or less, more preferably 1 ⁇ m to 300 ⁇ m, from the viewpoint of further improving wear resistance while further suppressing a decrease in the reinforcing effect of the fibrous reinforcing material. It is preferably between 1 ⁇ m and 200 ⁇ m, particularly preferably between 3 ⁇ m and 100 ⁇ m, most preferably between 5 ⁇ m and 50 ⁇ m.
  • the average aspect ratio of the fibrous reinforcing material is preferably 3-200, more preferably 3-100, even more preferably 3-50, particularly preferably 3-40.
  • a fibrous particle is a rectangular parallelepiped having the smallest volume among the rectangular parallelepipeds circumscribing the particle (circumscribing rectangular parallelepiped).
  • L/B and L/T are both particles of 3 or more
  • the major axis L corresponds to the fiber length
  • the minor axis B corresponds to the fiber diameter.
  • Plate-like particles refer to particles having an L/B of less than 3 and an L/T of 3 or more.
  • the reinforcing material (B) is at least one of potassium titanate fiber and wollastonite fiber from the viewpoint of further improving wear resistance while further suppressing a decrease in the reinforcing effect of the reinforcing material (B). is preferred, potassium titanate fibers or wollastonite fibers are more preferred, and potassium titanate fibers are even more preferred.
  • Potassium titanate fibers have, for example, the general formula K 2 O.nTiO 2 (wherein n is an integer of 2 to 8) or the general formula K 2 O.nTiO 2.1/2H 2 O (wherein n is 2 to Integer of 8) and the like can be mentioned. Specific examples thereof include 4-potassium titanate fibers, 6-potassium titanate fibers, 8-potassium titanate fibers, and mixtures thereof.
  • the dimensions of the potassium titanate fibers are not particularly limited as long as they are within the above dimensions, but the average fiber length is preferably 1 ⁇ m to 50 ⁇ m, more preferably 3 ⁇ m to 30 ⁇ m, and still more preferably 3 ⁇ m to 20 ⁇ m.
  • the average fiber diameter is preferably 0.01 ⁇ m to 1 ⁇ m, more preferably 0.05 ⁇ m to 0.8 ⁇ m, still more preferably 0.1 ⁇ m to 0.7 ⁇ m.
  • the average aspect ratio is preferably 10 or more, more preferably 10-100, still more preferably 15-35.
  • These potassium titanate fibers can also be used as commercially available products, such as "TISMO D" (average fiber length 15 ⁇ m, average fiber diameter 0.5 ⁇ m), diameter 0.5 ⁇ m) or the like can be used.
  • Wollastonite fibers are inorganic fibers made of calcium metasilicate, and conventionally known ones can be widely used.
  • the size of the wollastonite fiber is not particularly limited as long as it is within the size range of the fibrous reinforcing material described above. be.
  • the average fiber diameter is preferably 0.1 ⁇ m to 15 ⁇ m, more preferably 1 ⁇ m to 10 ⁇ m, still more preferably 2 ⁇ m to 7 ⁇ m.
  • the average aspect ratio is preferably 3 or more, more preferably 3-30, still more preferably 3-15.
  • These wollastonite fibers can also be used as commercially available products, for example, "Bistal W" (average fiber length: 25 ⁇ m, average fiber diameter: 3 ⁇ m) manufactured by Otsuka Chemical Co., Ltd. can be used.
  • the above average fiber length and average fiber diameter can be measured by observation with a scanning electron microscope, and the average aspect ratio (average fiber length/average fiber diameter) can be calculated from the average fiber length and average fiber diameter. For example, with a scanning electron microscope, a plurality of fibrous reinforcing materials are photographed, 300 fibrous reinforcing materials are arbitrarily selected from the observed image, their fiber lengths and fiber diameters are measured, and all of the fiber lengths are measured.
  • the average fiber length can be obtained by accumulating and dividing by the number, and the average fiber diameter can be obtained by accumulating all the fiber diameters and dividing by the number.
  • the surface of the reinforcing material (B) is subjected to surface treatment.
  • a treatment layer made of an agent may be formed.
  • Examples of surface treatment agents include silane coupling agents and titanium coupling agents. Among these, silane coupling agents are preferable, and amino-based silane coupling agents, epoxy-based silane coupling agents, and alkyl-based silane coupling agents are more preferable. One of the surface treating agents may be used alone, or two or more thereof may be used in combination.
  • amino-based silane coupling agents include N-2-(aminoethyl)-3-aminopropylmethyldimethoxysilane, N-2-(aminoethyl)-3-aminopropyltrimethoxysilane, 3-aminopropyltri Methoxysilane, 3-aminopropyltriethoxysilane, 3-ethoxysilyl-N-(1,3-dimethylbutylidene)propylamine, N-phenyl-3-aminopropyltrimethoxysilane, N-(vinylbenzyl)-2 -aminoethyl-3-aminopropyltrimethoxysilane and the like.
  • a known surface treatment method can be used as a method for forming a treatment layer comprising a surface treatment agent on the surface of the reinforcing material (B).
  • a method of dissolving the surface treatment agent in a mixed solvent) to form a solution and spraying the solution onto the reinforcing material (B) can be used.
  • the content of the reinforcing material (B) is set to 0.5% with respect to the entire resin composition, from the viewpoint of further increasing the wear resistance while further suppressing the deterioration of the reinforcing effect of the reinforcing material (B). It is preferably at least 5% by mass, more preferably at least 5% by mass.
  • the content of the reinforcing material (B) is preferably 35% by mass or less from the viewpoint of preventing the sealing property from being deteriorated by excessively increasing the reinforcing effect of the reinforcing material (B).
  • the mass ratio of the thermoplastic elastomer (A) to the reinforcing material (B) contained in the resin composition (thermoplastic elastomer (A)/reinforcing material (B)) is from 0.86 to 194. preferably 1.2 to 190, more preferably 1.71 to 180, still more preferably 1.71 to 18, particularly preferably 2 to 18, 2 to 8.7 is most preferred.
  • the seal member of the present invention further suppresses a decrease in the reinforcing effect of the reinforcing material (B) and improves moldability. Further improvement can be achieved, and both the wear resistance and sealing performance of the sealing member can be improved at a higher level.
  • the resin composition used in the present invention may contain a silicone resin (C) as necessary.
  • silicone resin (C) is contained, the wear resistance of the sealing material can be further enhanced.
  • R 1A is an amino group, a phenyl group, or an amino group substituted with an alkyl group having 2 to 4 amino carbon atoms, an epoxy group, a glycidoxy group, a carboxyl group, a hydroxyl group, an isocyanate group, and an epoxycyclohexyl. It is an alkyl group substituted with 1 to 3 groups selected from the group consisting of groups. l and m are the same as in general formula (1) above. The order of bonding of each repeating unit structure in parentheses is not particularly limited.
  • melt-kneading for example, a known melt-kneading device such as a twin-screw extruder can be used. Specifically, (1) a method of premixing each component with a mixer (tumbler, Henschel mixer, etc.), melt-kneading with a melt-kneading device, and pelletizing with a pelletizing means (pelletizer, etc.); (2) A method of preparing a masterbatch of desired components, mixing other components if necessary, melt-kneading them in a melt-kneading device, and pelletizing; (3) a method of supplying each component to a melt-kneading device and pelletizing; can be manufactured by

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Abstract

耐摩耗性とシール性とを高いレベルで両立することができるシール部材を提供する。 樹脂組成物の成形体により構成されているシール部材において、樹脂組成物が、熱可塑性エラストマー(A)とモース硬度が5以下の補強材(B)とを含有し、シール部材のデュロメーター硬さをJIS K 6253-3:2012に準拠して測定したときに、タイプAデュロメーター硬さが60より大きく90未満であることを特徴とする、シール部材。

Description

シール部材
 本発明は、樹脂組成物の成形体により構成されているシール部材に関する。
 熱硬化性エラストマーのようなゴムは、柔軟性に優れる材料として、広く知られている。もっとも、熱硬化性エラストマーを用いた場合、熱硬化工程が必要であることから、ゴム弾性と柔軟性とを有する材料で、かつ溶融成形が可能な材料としては、熱可塑性エラストマーが広く知られている。
 熱可塑性エラストマーは、加硫ゴムの代替として製造工程の合理化の観点から、また軽量でリサイクルが容易であることから、省エネルギー、省資源タイプのエラストマーとして注目されており、自動車部品、工業機械部品、電気・電子部品、建材、医療用機器部品等の分野で用いられている。特に、熱可塑性エラストマーと強化繊維とから成る複合材は、高い剛性とゴム弾性を併せ持つことから、ベルト、ホース、ダイアフラム、制振ゴム等として用いられている。例えば、下記の特許文献1には繊維強化された熱可塑性エラストマーが開示されている。
特開2003-201349号公報
 しかしながら、特許文献1のように、補強材で強化された熱可塑性エラストマーを、摺動を伴うシール部材に用いた場合、耐摩耗性は優れているが、シール性が十分でないという問題がある。一方、優れたシール性を発現させるためには硬度を下げる必要性があるが、この場合耐摩耗性が低下するという問題がある。従って、補強材で強化された熱可塑性エラストマーにおいては、耐摩耗性とシール性を両立することが難しいという問題がある。なかでも、樹脂との摺動を伴うシール部材に用いた場合、その傾向は顕著であった。
 本発明はかかる問題を解決し、耐摩耗性とシール性とを高いレベルで両立することができるシール部材を提供することを目的とするものである。
 本発明は、以下の構成を有するシール部材を提供する。
 項1 樹脂組成物の成形体により構成されているシール部材において、前記樹脂組成物が、熱可塑性エラストマー(A)とモース硬度が5以下の補強材(B)とを含有し、前記シール部材のデュロメーター硬さをJIS K 6253-3:2012に準拠して測定したときに、タイプAデュロメーター硬さが60より大きく90未満であることを特徴とする、シール部材。
 項2 前記補強材(B)が繊維状補強材であることを特徴とする、項1に記載のシール部材。
 項3 前記繊維状補強材の平均繊維長が1μm~300μmであることを特徴とする、項2に記載のシール部材。
 項4 前記繊維状補強材が無機繊維であることを特徴とする、項2または項3に記載のシール部材。
 項5 前記繊維状補強材がチタン酸カリウム繊維およびワラストナイト繊維のうち少なくとも一方であることを特徴とする、項2~項4のいずれか一項に記載のシール部材。
 項6 前記熱可塑性エラストマー(A)がポリエステル系熱可塑性エラストマーである、項1~項5のいずれか一項に記載のシール部材。
 項7 前記樹脂組成物において、前記熱可塑性エラストマー(A)の含有量が60質量%~90質量%であり、補強材(B)の含有量が5質量%~35質量%である、項1~項6のいずれか一項に記載のシール部材。
 項8 前記樹脂組成物がさらにシリコーン樹脂(C)を含有する、項1~項7のいずれか一項に記載のシール部材。
 項9 前記樹脂組成物において、前記シリコーン樹脂(C)の含有量が0.1質量%~8質量%である、項8に記載のシール部材。
 項10 前記シリコーン樹脂(C)中におけるヒュームドシリカの含有量が、20質量%以上、40質量%以下である、項8または項9に記載のシール部材。
 項11 樹脂との摺動を伴う用途に用いられる、項1~項10のいずれか一項に記載のシール部材。
 項12 医療用シール部材である、項1~項11のいずれか一項に記載のシール部材。
 本発明によれば、耐摩耗性とシール性とを高いレベルで両立することができるシール部材を提供することができる。
 以下、本発明の好ましい実施形態について説明する。但し、以下の実施形態は単なる例示であり、本発明は以下の実施形態に限定されるものではない。
 本発明のシール部材は、樹脂組成物の成形体により構成されているシール部材である。上記樹脂組成物は、熱可塑性エラストマー(A)とモース硬度が5以下の補強材(B)とを含有する。上記シール部材のデュロメーター硬さをJIS K 6253-3:2012に準拠して測定したときに、タイプAデュロメーター硬さが60より大きく90未満である。
 本発明のシール部材は、熱可塑性エラストマー(A)とモース硬度が5以下の補強材(B)とを含有する樹脂組成物の成形体により構成されており、上記シール部材のタイプAデュロメーター硬さが上記特定の範囲にあるので、補強材(B)による補強効果の低下を抑制しつつ、成形性を向上させることができ、しかも耐摩耗性とシール性とを高いレベルで両立することができる。なかでも、樹脂との摺動を伴う用途に用いた場合においても、耐摩耗性(樹脂と樹脂の耐摩耗性)とシール性とを高いレベルで両立することができる。
 熱可塑性エラストマー(A)は、ポリエステル系熱可塑性エラストマーであることが好ましい。補強材(B)は、繊維状補強材であることが好ましい。繊維状補強材の平均繊維長は1μm~300μmであることが好ましい。繊維状補強材は、無機繊維であることが好ましく、チタン酸カリウム繊維およびワラストナイト繊維のうち少なくとも一方であることがより好ましい。このような熱可塑性エラストマー(A)および補強材(B)を用いた場合、シール部材の耐摩耗性とシール性とをより一層高いレベルで両立することができる。
 上記樹脂組成物において、熱可塑性エラストマー(A)の含有量は、60質量%~90質量%であることが好ましく、補強材(B)の含有量は、5質量%~35質量%であることが好ましい。この場合、シール部材の耐摩耗性とシール性とをより一層高いレベルで両立することができる。
 上記樹脂組成物は、さらにシリコーン樹脂(C)を含有することが好ましい。上記樹脂組成物において、シリコーン樹脂(C)の含有量は、0.1質量%~8質量%であることが好ましい。この場合、シール部材の耐摩耗性をさらに一層高めることができる。
 このような本発明のシール部材は、医療用シール部材に好適に用いることができる。
 本発明のシール部材の各構成要素等について以下に説明する。
 <樹脂組成物>
 本発明に用いる樹脂組成物は、熱可塑性エラストマー(A)とモース硬度が5以下の補強材(B)とを含有し、必要に応じてシリコーン樹脂(C)と、その他添加剤を含有していてもよい。
 (熱可塑性エラストマー(A))
 本発明に用いる熱可塑性エラストマー(A)とは、常温(20℃)ではゴム状弾性を有し、加熱すると可塑性を示すエラストマーである。すなわち、分子中に、弾性をもつゴム成分(ソフトセグメント)と塑性変形を防止するための分子拘束成分(ハードセグメント)との両成分を有している。
 熱可塑性エラストマー(A)としては、ソフトセグメントおよびハードセグメントの種類により、例えば、スチレン系熱可塑性エラストマー(TPS)、オレフィン系熱可塑性エラストマー(TPO)、塩化ビニル系熱可塑性エラストマー(TPVC)、ウレタン系熱可塑性エラストマー(TPU)、ポリエステル系熱可塑性エラストマー(TPEE)などを用いることができる。
 機械的強度、耐摩耗性をより一層向上させる観点から、熱可塑性エラストマー(A)は、ウレタン系熱可塑性エラストマー(TPU)、ポリエステル系熱可塑性エラストマー(TPEE)、スチレン系熱可塑性エラストマー(TPS)であることが好ましく、ポリエステル系熱可塑性エラストマー(TPEE)、ウレタン系熱可塑性エラストマー(TPU)であることがより好ましい。耐摩耗性、機械的強度がより優れるとともに、吸湿性がより低く、成形性(成形精度)もより優れていることから、ポリエステル系熱可塑性エラストマー(TPEE)であることがさらに好ましい。
 また、ポリエステル系熱可塑性エラストマー(TPEE)は、ポリカーボネート(PC)樹脂;ポリ乳酸(PLA)樹脂、ポリエチレンテレフタレート(PET)樹脂、ポリブチレンテレフタレート(PBT)樹脂、ポリシクロヘキセレンジメチレンテレフタレート(PCT)樹脂等のポリエステル系樹脂等の熱可塑性樹脂(熱可塑性エラストマーを除く)との熱融着性に優れていることから、ポリエステル系熱可塑性エラストマー(TPEE)を含有する樹脂組成物は、上記熱可塑性樹脂(熱可塑性エラストマーを除く)との一体化成形に好適に用いることができる。
 本発明において、熱可塑性エラストマー(A)としてより好ましく用いられるポリエステル系熱可塑性エラストマー(TPEE)は、ハードセグメントが芳香族ポリエステルブロック(x)で構成され、ソフトセグメントが脂肪族ポリエーテルブロック(y)で構成されるポリエステル・エーテル型のブロック共重合体であって、脂肪族ポリエーテルブロック(y)が、主成分としてポリアルキレンエーテルグリコールからなるものである。これらのポリエステル系熱可塑性エラストマー(TPEE)は、1種のみを単独で用いてもよく、2種以上を混合して用いてもよい。
 芳香族ポリエステルブロック(x)を構成するジカルボン酸またはそのエステル形成性誘導体としては、フタル酸、テレフタル酸、イソフタル酸、1,4-又は2,6-ナフタレンジカルボン酸、4,4’-ジフェニルジカルボン酸、4,4’-ジフェニルエーテルジカルボン酸、4,4’-ジフェニルスルホンジカルボン酸等の芳香族ジカルボン酸、またはそのアルキルエステルが例示される。
 また、芳香族ポリエステルブロック(x)を構成する低分子量グリコールまたはそのエステル形成性誘導体としては、エチレングリコール、プロピレングリコール、トリメチレングリコール、テトラメチレングリコール、ヘキサメチレングリコール等の脂肪族ジオール、1,4-シクロヘキサンジオール、1,4-シクロヘキサンジメタノール等の脂環式ジオール、4,4’-ジヒドロキシビフェニル、2,2-ビス(4’-β-ヒドロキシエトキシフェニル)プロパン等の芳香族ジオールが例示できる。これらの成分はそれぞれ1種または2種以上を含有していてもよい。
 これらの中でも、主成分としてテレフタル酸とテトラメチレングリコールからなるブロック(x)が耐熱性、熱融着性あるいはシール性などをより一層向上させる観点より好ましい。具体的には、ジカルボン酸またはそのエステル形成性誘導体成分中のテレフタル酸が50モル%以上であることが好ましく、70モル%以上であることがより好ましい。また、低分子量グリコールまたはそのエステル形成性誘導体成分中のテトラメチレングリコールが50モル%以上であることが好ましく、70モル%以上であることがより好ましい。
 脂肪族ポリエーテルブロック(y)の主成分であるポリアルキレンエーテルグリコールとしては、例えば、ポリエチレングリコール、ポリプロピレングリコール、ポリトリメチレンエーテルグリコール、ポリテトラメチレンエーテルグリコール、ポリヘキサメチレンエーテルグリコール、エチレンオキシドとプロピレンオキシドとのブロックまたはランダム共重合体、エチレンオキシドとテトラヒドロフランとのブロックランダム共重合体等の炭素数1~8、好ましくは炭素数2~6のポリアルキレンエーテルグリコールが挙げられる。なかでも、ポリアルキレンエーテルグリコールとしては、ポリテトラメチレンエーテルグリコールが好ましい。
 ここで、ポリアルキレンエーテルグリコールが、脂肪族ポリエーテルブロック(y)の主成分であるとは、ポリアルキレンエーテルグリコールが、脂肪族ポリエーテルブロック(y)中で、50モル%以上、好ましくは70モル%以上、より好ましくは90モル%以上であることを言う。
 また、ポリアルキレンエーテルグリコールの重量平均分子量は、好ましくは400~6,000であり、より好ましくは500~4,000であり、さらに好ましくは600~3,000である。
 ポリエステル系熱可塑性エラストマー(TPEE)は、ジカルボン酸またはそのエステル形成性誘導体と低分子量グリコールまたはそのエステル形成性誘導体とからポリエステルオリゴマーを生成し、このポリエステルオリゴマーに、所定分子量のポリアルキレンエーテルグリコールを所定量混合し、錫触媒などで共重合することにより製造することができる。
 熱可塑性エラストマー(A)としては、例えば、成形性をより一層向上させる観点から、230℃、荷重21Nの条件で測定したMFR値が0.1g/10min以上であることが好ましく、3g/10min以上であることがより好ましく、5g/10min以上であることがさらに好ましい。一方、230℃、荷重21Nの条件で測定したMFR値が15g/10min以下であることが好ましく、12g/10min以下であることがより好ましく、10g/10min以下であることが更に好ましい。熱可塑性エラストマー(A)のMFR値は、JIS K 7210(ISO1133)に準拠して測定することができる。
 熱可塑性エラストマー(A)は、融点が観測されるものが好ましい。熱可塑性エラストマー(A)の融点は、耐熱性をより一層向上させる観点から、100℃以上であることが好ましい。一方、他材料との一体化成形の観点から、熱可塑性エラストマー(A)の融点は210℃以下であることが好ましい。融点は、JIS-K7121に準じて測定することができる。ここで、熱可塑性エラストマー(A)が、2種以上のハードセグメントが存在するなどで融点を2つ以上有する場合、熱可塑性エラストマー(A)をより充分に溶融させてシール部材を成形するという観点から、最も温度の高い融点を熱可塑性エラストマー(A)の融点として取り扱うこととする。熱可塑性エラストマー(A)の融点は、示差操作熱量計(DSC)を用いて測定される値である。熱可塑性エラストマー(A)は、上記構造、特性等を満たすものであれば、単独で用いてもよく、2種以上を組み合わせて用いてもよい。
 熱可塑性エラストマー(A)の形状は、溶融混練が可能であれば特に限定されず、粉末状、顆粒状、ペレット状のいずれも使用することができる。
 樹脂組成物中における熱可塑性エラストマー(A)の含有量は、樹脂組成物の合計量100質量%中に30質量%~97質量%であることが好ましく、42質量%~95質量%であることがより好ましく、60質量%~90質量%であることが更に好ましい。熱可塑性エラストマー(A)の含有量が上記範囲内にある場合、シール部材のシール性をより一層高めることができる。
 (補強材(B))
 本発明で用いる補強材(B)は、モース硬度が5以下の粒子から構成される粉末状の補強材であり、好ましくはモース硬度が3を超えて5以下である。補強材(B)は、樹脂組成物の強度や剛性を向上させるものであれば、粒子形状は特に限定されるものではないが、例えば、繊維状粒子から構成される粉末である繊維状補強材、板状粒子から構成される粉末である板状補強材等が挙げられ、好ましくは繊維状補強材である。繊維状補強材の具体例としては、例えば、チタン酸カリウム繊維、ワラストナイト繊維、酸化亜鉛繊維、塩基性硫酸マグネシウム繊維、アルミナ繊維、シリコンカーバイド繊維、ボロン繊維等の無機繊維が挙げられる。これらの補強材(B)は、1種を単独で用いてもよく、複数種を併用してもよい。
 繊維状補強材による補強効果の低下をより一層抑制しつつ、耐摩耗性をより一層高める観点から、繊維状補強材の平均繊維長は好ましくは300μm以下、より好ましくは1μm~300μmであり、さらに好ましくは1μm~200μmであり、特に好ましくは3μm~100μmであり、最も好ましくは5μm~50μmである。繊維状補強材の平均アスペクト比は、好ましくは3~200であり、より好ましくは3~100であり、さらに好ましくは3~50であり、特に好ましくは3~40である。
 本発明において繊維状粒子とは、粒子に外接する直方体のうち最小の体積をもつ直方体(外接直方体)の最も長い辺を長径L、次に長い辺を短径B、最も短い辺を厚さT(B>T)と定義したときに、L/BおよびL/Tがいずれも3以上の粒子のことをいい、長径Lが繊維長、短径Bが繊維径に相当する。板状粒子とは、L/Bが3よりも小さく、L/Tが3以上の粒子のことをいう。
 補強材(B)による補強効果の低下をより一層抑制しつつ、耐摩耗性をより一層高める観点から、補強材(B)は、チタン酸カリウム繊維およびワラストナイト繊維のうち少なくとも一方であることが好ましく、チタン酸カリウム繊維またはワラストナイト繊維であることがより好ましく、チタン酸カリウム繊維であることがさらに好ましい。
 チタン酸カリウム繊維は、例えば、一般式KO・nTiO(式中nは2~8の整数)、または一般式KO・nTiO・1/2HO(式中nは2~8の整数)で表される単結晶繊維等を挙げることができる。その具体例としては、4-チタン酸カリウム繊維、6-チタン酸カリウム繊維、8-チタン酸カリウム繊維等やこれらの混合物が挙げられる。
 チタン酸カリウム繊維の寸法は、上述の寸法の範囲であれば特に限定されないが、平均繊維長が好ましくは1μm~50μm、より好ましくは3μm~30μm、さらに好ましくは3μm~20μmである。平均繊維径が好ましくは0.01μm~1μm、より好ましくは0.05μm~0.8μm、さらに好ましくは0.1μm~0.7μmである。平均アスペクト比が好ましくは10以上、より好ましくは10~100、さらに好ましくは15~35である。これらのチタン酸カリウム繊維は市販品でも使用でき、例えば、大塚化学社製の「TISMO D」(平均繊維長15μm、平均繊維径0.5μm)、「TISMO N」(平均繊維長15μm、平均繊維径0.5μm)等を使用することができる。
 ワラストナイト繊維は、メタ珪酸カルシウムからなる無機繊維であり、従来公知のものを広く使用できる。ワラストナイト繊維の寸法は上述の繊維状補強材の寸法の範囲であれば特に制限はないが、平均繊維長が好ましくは5μm~180μm、より好ましくは10μm~100μm、さらに好ましくは20μm~40μmである。平均繊維径が好ましくは0.1μm~15μm、より好ましくは1μm~10μm、さらに好ましくは2μm~7μmである。平均アスペクト比が好ましくは3以上、より好ましくは3~30、さらに好ましくは3~15である。これらのワラストナイト繊維は市販品でも使用でき、例えば、大塚化学社製の「バイスタルW」(平均繊維長25μm、平均繊維径3μm)等を使用することができる。
 上述の平均繊維長および平均繊維径は、走査型電子顕微鏡の観察により測定することができ、平均アスペクト比(平均繊維長/平均繊維径)は平均繊維長および平均繊維径より算出することできる。例えば、走査型電子顕微鏡により、複数の繊維状補強材を撮影し、その観察像から繊維状補強材を任意に300個選択し、それらの繊維長および繊維径を測定し、繊維長の全てを積算して個数で除したものを平均繊維長、繊維径の全てを積算し個数で除したものを平均繊維径とすることができる。
 本発明においては、熱可塑性エラストマー(A)との濡れ性をより一層高め、得られる樹脂組成物の機械的物性等の物性をより一層向上させる観点から、補強材(B)の表面に表面処理剤からなる処理層が形成されていてもよい。
 表面処理剤としては、シランカップリング剤、チタンカップリング剤等が挙げられる。これらの中でもシランカップリング剤が好ましく、アミノ系シランカップリング剤、エポキシ系シランカップリング剤、アルキル系シランカップリング剤がより好ましい。上記表面処理剤は、1種を単独で用いてもよく、2種以上を混合して用いてもよい。
 アミノ系シランカップリング剤としては、例えば、N-2-(アミノエチル)-3-アミノプロピルメチルジメトキシシラン、N-2-(アミノエチル)-3-アミノプロピルトリメトキシシラン、3-アミノプロピルトリメトキシシラン、3-アミノプロピルトリエトキシシラン、3-エトキシシリル-N-(1,3-ジメチルブチリデン)プロピルアミン、N-フェニル-3-アミノプロピルトリメトキシシラン、N-(ビニルベンジル)-2-アミノエチル-3-アミノプロピルトリメトキシシラン等を挙げることができる。
 エポキシ系シランカップリング剤としては、例えば、3-グリシジルオキシプロピル(ジメトキシ)メチルシラン、3-グリシジルオキシプロピルトリメトキシシラン、ジエトキシ(3-グリシジルオキシプロピル)メチルシラン、トリエトキシ(3-グリシジルオキシプロピル)シラン、2-(3,4-エポキシシクロヘキシル)エチルトリメトキシシラン等を挙げることができる。
 アルキル系シランカップリング剤としては、例えば、メチルトリメトキシシラン、ジメチルジメトキシシラン、トリメチルメトキシシラン、メチルトリエトキシシラン、エチルトリメトキシシラン、n-プロピルトリメトキシシラン、イソブチルトリメトキシシラン、イソブチルトリエトキシシラン、n-ヘキシルトリメトキシシラン、n-ヘキシルトリエトキシシラン、シクロヘキシルメチルジメトキシシラン、n-オクチルトリエトキシシラン、n-デシルトリメトキシシラン等を挙げることができる。
 補強材(B)の表面に表面処理剤からなる処理層を形成する方法としては、公知の表面処理方法を使用することができ、例えば、加水分解を促進する溶媒(例えば、水、アルコールまたはこれらの混合溶媒)に表面処理剤を溶解させて溶液として、その溶液を補強材(B)に噴霧する方法等を使用することができる。
 表面処理剤を本発明で用いる補強材(B)の表面へ処理する際の表面処理剤の量は特に限定されないが、例えば、補強材(B)100質量部に対して表面処理剤が0.1質量部以上20質量部以下となるように表面処理剤の溶液を噴霧すればよい。表面処理剤の量を上記範囲内にすることで、熱可塑性エラストマー(A)との密着性をより一層向上させ、補強材(B)の分散性をより一層向上させることができる。
 本発明では、補強材(B)による補強効果の低下をより一層抑制しつつ、耐摩耗性をより一層高める観点から、補強材(B)の含有量は、樹脂組成物全体に対し、0.5質量%以上であることが好ましく、5質量%以上であることがより好ましい。補強材(B)の補強効果を高め過ぎて、シール性をより悪化させないという観点から、補強材(B)の含有量は35質量%以下であることが好ましい。
 本発明において、樹脂組成物に含まれる熱可塑性エラストマー(A)と補強材(B)の質量比(熱可塑性エラストマー(A)/補強材(B))は、0.86~194であることが好ましく、1.2~190であることがより好ましく、1.71~180であることがさらに好ましく、1.71~18であることがさらに好ましく、2~18であることが特に好ましく、2~8.7であることが最も好ましい。
 本発明のシール部材は、熱可塑性エラストマー(A)と補強材(B)の質量比を上記範囲とすることで、補強材(B)における補強効果の低下をより一層抑制しつつ、成形性をより一層向上させることができ、シール部材の耐摩耗性とシール性をより高いレベルで両立して改善することができる。
 (シリコーン樹脂(C))
 本発明で用いる樹脂組成物は、必要に応じてシリコーン樹脂(C)を含有していてもよい。シリコーン樹脂(C)を含有する場合、シール材の耐摩耗性をさらに一層高めることができる。
 本発明で用いるシリコーン樹脂(C)は、シロキサン結合を主骨格とし有機基を有するオリゴマーまたはポリマーである。上記シリコーン樹脂としては、ジメチルシリコーンオイル、メチルフェニルシリコーンオイル、アミノ変性シリコーンオイル、エポキシ変性シリコーンオイル、カルビノール変性シリコーンオイル、フェノール変性シリコーンオイル、カルボキシル変性シリコーンオイル、メチルハイドロジェンシリコーンオイル、メルカプト変性シリコーンオイル、メタクリル変性シリコーンオイル、ポリエーテル変性シリコーンオイル、アラルキル変性シリコーンオイル、フロロアルキル変性シリコーンオイル、長鎖アルキル変性シリコーンオイル、高級脂肪酸エステル変性シリコーンオイル、フェニル変性シリコーンオイル等のシリコーンオイル;直鎖状のジメチルポリシロキサンを架橋した構造をもつシリコーンゴム;シロキサン結合が(CHSiO3/2で表される三次元網目状に架橋した構造をもつポリメチルシルセスキオキサン;3官能シロキサン単位を主成分とした3次元網目構造のシリコーンレジン等が挙げられる。
 シリコーン樹脂(C)の具体例としては、下記一般式(1)で表されるシリコーン樹脂が挙げられる。
Figure JPOXMLDOC01-appb-C000001
 一般式(1)中、Rはアルキル基、シクロアルキル基、アルケニル基、シクロアルケニル基、またはアリール基を示し、それらの基は置換基を有していてもよい。Rは互いに同一であっても異なっていてもよい。lおよびmは1以上の任意の整数を示す。括弧内の各繰り返し単位構造の結合の順番は特に限定されない。
 Rで示されるアルキル基としては、通常、直鎖または分岐状の、炭素数1~20のアルキル基が挙げられ、好ましくは炭素数1~10のアルキル基が挙げられる。具体的には、例えば、メチル基、エチル基、n-プロピル基、イソプロピル基、n-ブチル基、イソブチル基、sec-ブチル基、tert-ブチル基、ペンチル基、ヘキシル基、ヘプチル基、オクチル基、ノニル基、デシル基等が挙げられる。
 Rで示されるシクロアルキル基としては、通常、炭素数3~10のシクロアルキル基が挙げられる。具体的には、例えば、シクロプロピル基、シクロペンチル基、シクロヘキシル基、シクロヘプチル基、シクロオクチル基等が挙げられる。
 Rで示されるアルケニル基としては、通常、直鎖または分岐状の、炭素数2~20のアルケニル基が挙げられ、好ましくは炭素数2~10のアルケニル基が挙げられる。具体的には、例えば、ビニル基、1-プロぺニル基、2-プロぺニル基、イソプロペニル基、1-ブテニル、2-ブテニル基、ペンテニル基、ヘキセニル、ヘプテニル基等が挙げられる。
 Rで示されるシクロアルケニル基としては、通常、炭素数3~10のシクロアルケニル基が挙げられる。具体的には、例えば、シクロプロペニル基、シクロブテニル基、シクロペンテニル基、シクロヘキセニル基等が挙げられる。
 Rで示されるアリール基としては、通常、炭素数6~20のアリール基が挙げられ、好ましくは炭素数6~12のアリール基が挙げられる。具体的には、例えば、フェニル基、トリル基、キシリル基、メシチル基、ナフチル基等が挙げられる。
 Rで示される基は、それぞれ置換基を有していてもよい。当該置換基として、例えば、アミノ基、アリール基(例えば、フェニル基等)またはアミノ低級(例えば、炭素数2~6、好ましくは炭素数2~4)アルキル基で置換されているアミノ基、エポキシ基、グリシドキシ基、メルカプト基、カルボキシル基、エーテル基、エポキシシクロアルキル基(例えば、3,4-エポキシシクロヘキシル基等)、水酸基、イソシアネート基、エステル基(例えば、炭素数1~20アルコキシカルボニル基等)、(メタ)アクリロイルオキシ基、ウレイド基(-NHCONH)、カルバモイル基(-CONH)、アルカノイルアミノ基(例えば、炭素数1~20のアルカノイルアミノ基等)、アルカノイルオキシ基(例えば、炭素数1~20のアルカノイルオキシ基等)、シクロアルキル基(例えば、シクロペンチル基、シクロへキシル基等)、シクロアルケニル基(例えば、シクロペンテニル基、シクロヘキセニル基等)、アリール基(例えば、フェニル基等)、ハロゲン原子(例えば、フッ素原子、塩素原子、臭素原子等)等が挙げられる。
 Rで示される基の好適な具体例としては、例えば、以下の一般式(2a)~(2g)で表される基が挙げられる。
Figure JPOXMLDOC01-appb-C000002
 一般式(2a)~(2g)中、a~gは、同一であっても異なっていてもよく、2~6の整数を示す。a~gは、好ましくは2または3を示す。
 lは好ましくは1~20,000の整数、より好ましくは1~10,000の整数である。mは好ましくは1~20,000の整数、より好ましくは1~10,000の整数である。上記一般式(1)で表されるシリコーン樹脂は、一般式(3)で表されるシリコーン樹脂が好ましい。
Figure JPOXMLDOC01-appb-C000003
 一般式(3)中、R1Aは、アミノ基、フェニル基またはアミノ炭素数2~4アルキル基で置換されているアミノ基、エポキシ基、グリシドキシ基、カルボキシル基、水酸基、イソシアネート基、およびエポキシシクロヘキシル基からなる群より選ばれる1~3個の基で置換されたアルキル基である。lおよびmは、上記一般式(1)と同じである。括弧内の各繰り返し単位構造の結合の順番は、特に限定されない。
 R1Aとしても、上記一般式(1)中のRとして例示された基であることが好ましく、より好ましくは一般式(2a)~(2g)で表される基である。
 上記一般式(1)で表されるシリコーン樹脂のうち、他の好ましいものとして、一般式(4)で表されるシリコーン樹脂が挙げられる。
Figure JPOXMLDOC01-appb-C000004
 一般式(4)中、R1Bは、フェニル基、アミノ基、炭素数2~4アルキル基で置換されているアミノ基、エポキシ基、グリシドキシ基、カルボキシル基、水酸基、イソシアネート基、およびエポキシシクロヘキシル基からなる群より選ばれる1~3個の基で置換されたアルキル基である。lおよびmは、上記一般式(1)と同じである。括弧内の各繰り返し単位構造の結合の順番は、特に限定されない。
 R1Bとしても、上記一般式(1)中のRとして例示された基であることが好ましく、より好ましくは一般式(2a)~(2g)で表される基である。
 一般式(1)で示されるシリコーン樹脂が液状物である場合(例えば、シリコーンオイル等)は、粘度(25℃)が通常10mm/s~2,000mm/s、好ましくは10mm/s~1,000mm/sである。粘度がこの範囲にあると、溶融混練時に熱可塑性エラストマーとの粘度差を小さくできるため、より均一分散しやすくなる。なお、粘度は、動粘度測定装置で測定することができる。
 また、シリコーン樹脂としては、作業性のより一層の向上と樹脂組成物からのブリードをより一層抑制するという観点から、例えば、上述のシリコーン樹脂をシリカ(二酸化ケイ素)等の多孔質性微粒子の担体に担持させたものを用いることが好ましい。
 また、担体として、炭酸カルシウム、炭酸バリウム等の炭酸塩、ケイ酸カルシウム、ケイ酸バリウム、ケイ酸マグネシウム等のケイ酸塩、リン酸カルシウム、リン酸バリウム、リン酸マグネシウム、リン酸ジルコニウム、アパタイト等のリン酸塩、アルミナ等の金属酸化物、黒鉛、ゼオライト、層状粘土鉱物、ポリエチレン、ポリウレタン、セルロース、ポリアミド、ポリビニルホルマール、フェノール樹脂、エポキシ樹脂、尿素樹脂等を用いてもよい。
 このうち、シリカとしては、ヒュームドシリカ、沈殿シリカ、微粉砕シリカおよび/または焼成シリカを担体として用いることが好ましく、ヒュームドシリカを担体として用いることがより好ましい。シリコーン樹脂(C)中におけるヒュームドシリカの含有量は、シリコーン樹脂とヒュームドシリカの合計量を100質量%としたときに、20質量%~40質量%であることが好ましく、25質量%~35質量%であることがより好ましく、28質量%~32質量%であることが更に好ましい。ヒュームドシリカの含有量が上記範囲内にある場合、本発明のシール部材を樹脂との摺動を伴う用途に用いたときに、耐摩耗性(樹脂と樹脂の耐摩耗性)をより一層高めることができる。
 一般式(1)で示されるシリコーン樹脂が固体の場合(例えば、ポリメチルシルセスキオキサン、シリコーンレジン等)は、その形状は溶融混練が可能であれば特に制限はなく、粉末状、顆粒状、ペレット状のいずれも使用することができる。
 これらのシリコーン樹脂(C)は、商業的に入手可能な公知の化合物、および当業者が公知の方法を用いて製造できる化合物のいずれをも包含する。後述するように、例えば、シリコーン樹脂(C)を、熱可塑性エラストマー(A)、補強材(B)とともに混合および加熱(特に、溶融混練)することにより、樹脂組成物を得ることができる。
 本発明に用いる樹脂組成物において、シリコーン樹脂(C)の含有量は、樹脂組成物の合計量100質量%中に、0.1質量%以上8質量%以下であることが好ましく、より好ましくは0.3質量%以上7質量%以下、特に好ましくは0.5質量%以上6質量%以下である。シリコーン樹脂(C)の配合量が0.1質量%より少ないと、シール部材の耐摩耗性が得られない場合があり、8質量%より多いとシール部材の耐摩耗性が低下する場合がある。
 なお、本発明に用いる樹脂組成物には、シリコーン樹脂(C)として上記のものの1種を単独で用いてもよく、2種以上を混合して用いてもよい。
 本発明に用いる樹脂組成物が、熱可塑性エラストマー中にシロキサン結合を主骨格とするシリコーン樹脂を含有することにより、耐摩耗性をより一層向上させることができる。
 (その他添加剤)
 本発明の樹脂組成物は、その好ましい物性を損なわない範囲において、その他添加剤を含有することができる。その他添加剤としては、熱可塑性エラストマー(A)およびシリコーン樹脂(C)を除く熱可塑性樹脂、熱硬化性樹脂;補強材(B)を除く無機充填材(例えば炭酸カルシウム、雲母、マイカ、セリサイト、イライト、タルク、カオリナイト、モンモリナイト、ベーマイト、スメクタイト、バーミキュライト、パリゴルスカイト、パイロフィライト、ハイロサイト、珪藻土、二酸化チタン等);導電性充填剤(例えば金属粒子(例えばアルミニウムフレーク)、金属繊維、金属酸化物粒子、炭素繊維、イオン性液体、界面活性剤等);帯電防止剤(例えばアニオン性帯電防止剤、カチオン性帯電防止剤、非イオン系帯電防止剤等);酸化防止剤および熱安定剤(例えばヒンダードフェノール類、ヒドロキノン類、ホスファイト類およびこれらの置換体等);紫外線吸収剤(例えばレゾルシノール類、サリシレート系、ベンゾトリアゾール類、ベンゾフェノン類、トリアジン類等);光安定剤(例えばヒンダードフェノール類等);耐候剤;耐光剤;離型剤(例えば高級脂肪酸、高級脂肪酸エステル、高級脂肪酸アミド、高級脂肪酸金属塩(ここで高級脂肪酸とは炭素原子数10~25のものをいう)、脂肪酸、脂肪酸金属塩等);滑剤;流動性改良剤;可塑剤(例えばポリエステル系可塑剤、グリセリン系可塑剤、多価カルボン酸エステル系可塑剤、リン酸エステル系可塑剤、ポリアルキレングリコール系可塑剤、エポキシ系可塑剤);耐衝撃性改良剤;難燃剤(例えばホスファゼン系化合物、リン酸エステル、縮合リン酸エステル、無機リン系、ハロゲン系、シリコーン系難燃剤、金属酸化物系難燃剤、金属水酸化物系難燃剤、有機金属塩系難燃剤、窒素系難燃剤、ホウ素化合物系難燃剤等);ドリッピング防止剤;核形成剤;分散剤;制振剤;中和剤;ブロッキング防止剤等が挙げられる。その他添加剤は、これらの1種または2種以上を含有することができる。
 本発明に用いる樹脂組成物がその他添加剤を含む場合、その配合量は、本発明のシール部材の好ましい物性を損なわない範囲であれば、特に限定されない。その他添加剤の配合量は、樹脂組成物全量100質量%中に好ましくは10質量%以下、より好ましくは5質量%以下である。
 <本発明に用いる樹脂組成物の製造方法>
 本発明に用いる樹脂組成物は、熱可塑性エラストマー(A)と、モース硬度が5以下の粒子から構成される粉末状の補強材(B)とに加え、必要に応じて、シリコーン樹脂(C)と、その他添加剤を含む混合物を、加熱および混合(特に、溶融混練)することによって製造することができる。
 溶融混練には、例えば、二軸押出機等の公知の溶融混練装置を使用することができる。具体的には、(1)混合機(タンブラー、ヘンシェルミキサー等)で各成分を予備混合して、溶融混練装置で溶融混練し、ペレット化手段(ペレタイザー等)でペレット化する方法;(2)所望する成分のマスターバッチを調整し、必要により他の成分を混合して溶融混練装置で溶融混練してペレット化する方法;(3)各成分を溶融混練装置に供給してペレット化する方法等により製造することができる。
 溶融混練における加工温度は、熱可塑性エラストマー(A)が溶融し得る温度であれば特に限定されない。通常、溶融混練に用いる溶融混練装置のシリンダ温度をこの範囲に調整する。かくして、所望の効果を発揮する本発明の樹脂組成物が製造される。
 <本発明のシール部材の製造方法および用途>
 本発明の樹脂組成物は、目的とするシール部材の種類、用途、形状等に応じて、射出成形、インサート成形、圧縮成形、ブロー成形、インフレーション成形、共押出成形等の公知の樹脂成形方法により成形することでシール部材とすることができる。樹脂成形方法としては、射出成形、インサート成形が好ましい。また、上記の成形方法を組み合わせた成形方法を採用することができる。
 上述の樹脂組成物の製造方法および成形方法を採用し、シール部材のタイプAデュロメーター硬さを60より大きく90未満とすることで、シール部材の耐摩耗性とシール性とを高いレベルで両立することができる、本発明のシール部材が製造される。
 本発明のシール部材の柔軟性あるいは硬度は、JIS K 6253-3:2012に準拠して測定したタイプAデュロメーター硬さ、あるいはタイプDデュロメーター硬さとして表すことができる。上記タイプAデュロメーター硬さは、60より大きく、70以上であることが好ましく、75以上であることがより好ましく、80以上であることがさらに好ましく、80より大きいことが特に好ましく、90未満である。上記タイプDデュロメーター硬さは、好ましくは12より大きく、17以上であることがより好ましく、20以上であることがさらに好ましく、24以上であることが特に好ましく、好ましくは30未満であり、25以下であることがより好ましい。
 なお、シール部材のタイプAデュロメーター硬さ及びタイプDデュロメーター硬さは、例えば、熱可塑性エラストマー(A)の種類や含有量、又は補強材(B)の種類や含有量により調整することができる。
 本発明のシール部材は、特に、装置や部品の稼働部のシール部材として用いると、耐摩耗性とシール性を両立して改善することができ、しかも、シール部材内部に空隙が生じ難く、それ故液体貯留部の封止性に優れ、流体を漏らし難いという利点を有する。なかでも、樹脂との摺動を伴う用途に用いた場合においても、耐摩耗性(樹脂と樹脂の耐摩耗性)とシール性とを高いレベルで両立することができる。このため、例えば、特開2020-051574号公報に記載のデジタルPCRに使用されるマイクロチップのウェルを封止するシート状ガスケットや、特開2014-098595号公報に記載のサンプル液注入用具のシリンジ管路のブランジャー部に使われるガスケットのような公知のガスケット用途にも適用可能である。
 以下に実施例および比較例に基づいて具体的に説明するが、本発明の要旨を損なわない限り、何らこれに限定されるものではない。なお、本実施例および比較例で使用した原材料は具体的には以下の通りである。
 ポリエステル系熱可塑性エラストマー(TPEE):タイプAデュロメーター硬さ(15秒後):61、MFR値(230℃、21N)6g/10min(三菱ケミカル社製、商品名「テファブロックA1500」)
 シリコーン樹脂:熱可塑性樹脂用シリコーン添加剤(旭化成ワッカーシリコーン社製、商品名「GENIOPLAST(登録商標)PelletS」、ヒュームドシリカの含有量:30質量%)
 チタン酸カリウム繊維:平均繊維長15μm、平均繊維径0.5μm、モース硬度:4(大塚化学社製、商品名「ティスモN102」)
 ワラストナイト繊維:平均繊維長25μm、平均繊維径3μm、モース硬度:4.5(大塚化学社製、商品名「バイスタルW」)
 ガラス繊維:(日本電気硝子社製、商品名「ECS03 T-289」、平均繊維長3mm、平均繊維径16μm、モース硬度:6)
 <実施例1~実施例9および比較例1~比較例3>
 表1に示す配合割合で、各材料を二軸押出機を用いて溶融混練し、それぞれペレット形状の樹脂組成物を製造した。なお、二軸押出機のシリンダ温度は、180℃であった。
 得られた樹脂組成物を射出成形にて、摩擦摩耗性試験片(外径25.6mm、内径20mm、高さ15mmの中空円筒)、シール性評価試験片(長辺90mm、短辺50mm、厚さ3mmのプレート状試験片)を作製した。なお、射出成形機のシリンダ温度は200℃、金型温度は40℃であった。
 <評価>
 (摩擦摩耗試験)
 上記で作製した摩擦摩耗性試験片について、JIS K7218 A法に準じ、鈴木式摩擦摩耗試験機(EFM-III-F、エー・アンド・デイ社製)を用いて比摩耗量(自材摩耗体積)、さらに相手材の比摩耗量(相手材摩耗体積)を測定した。試験条件は、面圧0.12MPa、周速度0.1m/秒、10秒摺動の後、10秒静止を連続で100サイクル、相手材(材質:ポリカーボネート樹脂、SABIC社製、商品名「レキサン121R」、外径25.6mm、内径20mm、高さ15mmの中空円筒)とした。
 (デュロメーター硬さの測定方法)
 タイプAデュロメーター硬さとタイプDデュロメーター硬さは、JIS K 6253-3:2012に準拠して測定した。なお、タイプAデュロメーターとしては、ムラテックKDS社製、品番「ゴム硬度計 Aタイプ標準型DM-104A」を用いた。また、タイプDデュロメーターとしては、上島製作所社製、品番「UF.SHORE.S DUROMETER TYPE D」を用いた。
 (シール性の評価)
 上記で作製したシール性評価試験片に対し、10mLの水を入れた10mLビュレットを垂直に設置し、300g荷重をかけた後に、ビュレットのコックを開き、水がシール性評価試験片から漏れないかを観察した。なお、シール性の評価基準としては、ビュレットのコックを開いてから30秒間放置し、シール性評価試験片から水が漏れたか否かを評価した。評価としては、ビュレット先端からの水漏れ量を測定し、水漏れ量が0.1ml以下のものを〇とし、水漏れ量が0.1mlより多いものを×とした。
 (曲げ強さの評価)
 JIS K7171に準じ、オートグラフAG-5000(島津製作所社製)にて支点間距離60mmの3点曲げ試験により曲げ強さを測定した。
Figure JPOXMLDOC01-appb-T000005
 表1から明らかなように、熱可塑性エラストマー(A)とモース硬度が5以下の補強材(B)を含有し、タイプAデュロメーター硬さが60より大きく90未満の範囲内にある実施例1~実施例9のシール部材では、自材摩耗体積および相手材(樹脂)摩耗体積が低減されており、かつ、シール性も良好な評価結果が得られていることが分かる。一方、シール部材のタイプAデュロメーター硬さが60より大きく90未満にない比較例1~比較例3のシール部材では、自材摩耗体積および相手材(樹脂)摩耗体積は十分に低減されておらず、かつ、比較例2および比較例3に関してはシール性も良好な評価が得られていないことが分かる。この結果から、本発明のシール部材は、耐摩耗性(特に樹脂と樹脂の耐摩耗性)とシール性を両立して改善することができるという予期せぬ効果が奏されていることが分かった。
 従って、本発明の熱可塑性エラストマー(A)とモース硬度が5以下の補強材(B)を含有し、タイプAデュロメーター硬さが60より大きく90未満であることを特徴とした熱可塑性エラストマー樹脂組成物からなるシール部材は、耐摩耗性とシール性に優れ、両者の両立を可能とする製品設計の自由度に優れていることから、稼働部において耐摩耗性とシール性を両立して改善することができ、かつ、しかも、シール部材内部に空隙が生じ難く、液体の封止性が求められるような部品や装置等の用途に用いることができる。

Claims (12)

  1.  樹脂組成物の成形体により構成されているシール部材において、
     前記樹脂組成物が、熱可塑性エラストマー(A)とモース硬度が5以下の補強材(B)とを含有し、
     前記シール部材のデュロメーター硬さをJIS K 6253-3:2012に準拠して測定したときに、タイプAデュロメーター硬さが60より大きく90未満であることを特徴とする、シール部材。
  2.  前記補強材(B)が繊維状補強材であることを特徴とする、請求項1に記載のシール部材。
  3.  前記繊維状補強材の平均繊維長が1μm~300μmであることを特徴とする、請求項2に記載のシール部材。
  4.  前記繊維状補強材が無機繊維であることを特徴とする、請求項2または請求項3に記載のシール部材。
  5.  前記繊維状補強材がチタン酸カリウム繊維およびワラストナイト繊維のうち少なくとも一方であることを特徴とする、請求項2または請求項3に記載のシール部材。
  6.  前記熱可塑性エラストマー(A)がポリエステル系熱可塑性エラストマーである、請求項1または請求項2に記載のシール部材。
  7.  前記樹脂組成物において、前記熱可塑性エラストマー(A)の含有量が60質量%~90質量%であり、補強材(B)の含有量が5質量%~35質量%である、請求項1または請求項2に記載のシール部材。
  8.  前記樹脂組成物がさらにシリコーン樹脂(C)を含有する、請求項1または請求項2に記載のシール部材。
  9.  前記樹脂組成物において、前記シリコーン樹脂(C)の含有量が0.1質量%~8質量%である、請求項8に記載のシール部材。
  10.  前記シリコーン樹脂(C)中におけるヒュームドシリカの含有量が、20質量%以上、40質量%以下である、請求項8に記載のシール部材。
  11.  樹脂との摺動を伴う用途に用いられる、請求項1または請求項2に記載のシール部材。
  12.  医療用シール部材である、請求項1または請求項2に記載のシール部材。
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