JP6544355B2 - 液化ガスシール用ゴム架橋物 - Google Patents
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Description
α,β−エチレン性不飽和ニトリル単量体単位を15〜60重量%含有し、α,β−エチレン性不飽和ジカルボン酸モノエステル単量体単位の含有量が0.9重量%以下であり、ヨウ素価が120以下である高飽和ニトリルゴム(A2)と、
融点が150℃以上であるポリアミド樹脂(B)と、
架橋剤(C)とを含有する高飽和ニトリルゴム組成物を架橋してなる、液化ガスシール用のゴム架橋物であって、
前記高飽和ニトリルゴム組成物中における、前記カルボキシル基含有高飽和ニトリルゴム(A1)、前記高飽和ニトリルゴム(A2)、および前記ポリアミド樹脂(B)の含有割合が、「カルボキシル基含有高飽和ニトリルゴム(A1):高飽和ニトリルゴム(A2)」の重量比で、5:95〜95:5の範囲、「カルボキシル基含有高飽和ニトリルゴム(A1)および高飽和ニトリルゴム(A2)の合計:ポリアミド樹脂(B)」の重量比で、95:5〜50:50であり、
150℃における貯蔵弾性率E’が5MPa以上である液化ガスシール用ゴム架橋物が提供される。
本発明の液化ガスシール用ゴム架橋物において、前記架橋剤(C)が、有機過酸化物架橋剤であることが好ましい。
本発明の液化ガスシール用ゴム架橋物において、前記高飽和ニトリルゴム組成物が、前記カルボキシル基含有高飽和ニトリルゴム(A1)、前記高飽和ニトリルゴム(A2)および前記ポリアミド樹脂(B)を180℃以上の温度で混練して得られたものであることが好ましい。
本発明の液化ガスシール用ゴム架橋物において、前記高飽和ニトリルゴム組成物が、充填剤をさらに含有することが好ましい。
本発明の液化ガスシール用ゴム架橋物において、前記充填剤が、カーボンブラックであることが好ましい。
本発明の液化ガスシール用ゴム架橋物において、前記カーボンブラックの平均粒子径が0.01〜5μmであることが好ましい。
まず、本発明の液化ガスシール用ゴム架橋物を得るために用いられる高飽和ニトリルゴム組成物について説明する。
本発明で用いる高飽和ニトリルゴム組成物は、α,β−エチレン性不飽和ニトリル単量体単位15〜60重量%、およびα,β−エチレン性不飽和ジカルボン酸モノエステル単量体単位1〜60重量%を含有し、ヨウ素価が120以下であるカルボキシル基含有高飽和ニトリルゴム(A1)と、α,β−エチレン性不飽和ニトリル単量体単位を15〜60重量%含有し、α,β−エチレン性不飽和ジカルボン酸モノエステル単量体単位の含有量が0.9重量%以下であり、ヨウ素価が120以下である高飽和ニトリルゴム(A2)と、融点が150℃以上であるポリアミド樹脂(B)と、架橋剤(C)とを後述する所定の割合で含有する。
本発明で用いるカルボキシル基含有高飽和ニトリルゴム(A1)は、α,β−エチレン性不飽和ニトリル単量体単位15〜60重量%、およびα,β−エチレン性不飽和ジカルボン酸モノエステル単量体単位1〜60重量%を含有し、ヨウ素価が120以下のゴムである。本発明で用いるカルボキシル基含有高飽和ニトリルゴム(A1)は、α,β−エチレン性不飽和ニトリル単量体、α,β−エチレン性不飽和ジカルボン酸モノエステル単量体、および必要に応じて加えられる共重合可能なその他の単量体を共重合することにより得られる。
本発明で用いる高飽和ニトリルゴム(A2)は、α,β−エチレン性不飽和ニトリル単量体単位を15〜60重量%含有し、α,β−エチレン性不飽和ジカルボン酸モノエステル単量体単位の含有量が0.9重量%以下であり、ヨウ素価が120以下のゴムである。本発明で用いる高飽和ニトリルゴム(A2)は、α,β−エチレン性不飽和ニトリル単量体、および必要に応じて加えられる共重合可能なその他の単量体を共重合することにより得られる。
なお、高飽和ニトリルゴム(A2)を全く使用しない場合には、得られるゴム架橋物の引張強さ、耐圧縮永久歪み性が、かなり悪化する。
本発明で用いる高飽和ニトリルゴム組成物は、上述したカルボキシル基含有高飽和ニトリルゴム(A1)、および高飽和ニトリルゴム(A2)に加えて、融点が150℃以上であるポリアミド樹脂(B)を含有する。
本発明で用いる高飽和ニトリルゴム組成物は、上述したカルボキシル基含有高飽和ニトリルゴム(A1)、高飽和ニトリルゴム(A2)、およびポリアミド樹脂(B)に加えて、架橋剤(C)を含有する。架橋剤(C)としては、カルボキシル基含有高飽和ニトリルゴム(A1)、および高飽和ニトリルゴム(A2)を架橋できるものであればよく、硫黄架橋剤、有機過酸化物架橋剤またはポリアミン架橋剤などが挙げられ、これらのなかでも、得られるゴム架橋物が、常態物性および耐熱性に優れたものとなるという観点から、有機過酸化物架橋剤が好ましい。
本発明で用いる高飽和ニトリルゴム組成物中に、共架橋剤を含有させる場合の配合量は、カルボキシル基含有高飽和ニトリルゴム(A1)、高飽和ニトリルゴム(A2)、およびポリアミド樹脂(B)の合計100重量部に対して、好ましくは0.5〜20重量部、より好ましくは1〜15重量部、さらに好ましくは1.5〜10重量部である。
また、本発明で用いる高飽和ニトリルゴム組成物は、上記した各成分に加えて、充填剤を含有していることが好ましい。充填剤としては、一般にゴム加工用配合剤として用いられる充填剤であればよく、補強性の充填剤も非補強性の充填剤もいずれも使用することができ、特に限定されないが、カーボンブラック、シリカ、炭酸カルシウム、炭酸マグネシウム、タルク、クレー、酸化亜鉛等の金属酸化物、グラファイト、珪藻土、瀝青質微粉末、マイカ等が挙げられるが、カーボンブラック、シリカ、または炭酸カルシウムが好ましく、カーボンブラックが特に好ましい。
カーボンブラックとしては、たとえば、ファーネスブラック、アセチレンブラック、サーマルブラック、チャンネルブラックなどが挙げられる。
なお、充填剤は、1種単独で、あるいは2種以上を組み合わせて用いることができる。充填剤を配合することにより、得られるゴム架橋物の耐液化ガス性および耐冷凍機油性を向上させることができる。
このようなゴムとしては、アクリルゴム、エチレン−アクリル酸共重合体ゴム、スチレン−ブタジエン共重合体ゴム、ポリブタジエンゴム、エチレン−プロピレン共重合体ゴム、エチレン−プロピレン−ジエン三元共重合体ゴム、エピクロロヒドリンゴム、ウレタンゴム、クロロプレンゴム、シリコーンゴム、フッ素ゴム、天然ゴム、ポリイソプレンゴムなどが挙げられる。
カルボキシル基含有高飽和ニトリルゴム(A1)および高飽和ニトリルゴム(A2)以外のゴムを配合する場合における、高飽和ニトリルゴム組成物中の配合量は、カルボキシル基含有高飽和ニトリルゴム(A1)と高飽和ニトリルゴム(A2)との合計100重量部に対して、好ましくは30重量部以下であり、より好ましくは20重量部以下、さらに好ましくは10重量部以下である。
本発明の液化ガスシール用ゴム架橋物(以下、適宜、「ゴム架橋物」と略記する。)は、上述した高飽和ニトリルゴム組成物を架橋して得られる液化ガスシール用のゴム架橋物である。
高飽和ニトリルゴムのヨウ素価は、JIS K6235に準じて測定した。
2mm角の高飽和ニトリルゴム0.2gに、2−ブタノン100mLを加えて16時間攪拌した後、エタノール20mLおよび水10mLを加え、攪拌しながら水酸化カリウムの0.02N含水エタノール溶液を用いて、室温でチモールフタレインを指示薬とする滴定により、高飽和ニトリルゴム100gに対するカルボキシル基のモル数として求めた(単位はephr)。
マレイン酸モノn−ブチル単位の含有割合は、2mm角の高飽和ニトリルゴム0.2gに、2−ブタノン100mLを加えて16時間攪拌した後、エタノール20mLおよび水10mLを加え、攪拌しながら水酸化カリウムの0.02N含水エタノール溶液を用いて、室温でチモールフタレインを指示薬とする滴定により、高飽和ニトリルゴム100gに対するカルボキシル基のモル数を求め、求めたモル数をマレイン酸モノn−ブチル単位の量に換算することにより算出した。
1,3−ブタジエン単位および飽和化ブタジエン単位の含有割合は、高飽和ニトリルゴムを用いて、水素添加反応前と水素添加反応後のヨウ素価(JIS K6235による)を測定することにより算出した。
アクリロニトリル単位の含有割合は、JIS K6384に従い、ケルダール法により、高飽和ニトリルゴム中の窒素含量を測定することにより算出した。
高飽和ニトリルゴムのムーニー粘度(ポリマー・ムーニー)および高飽和ニトリルゴム組成物のムーニー粘度(コンパウンド・ムーニー)は、JIS K6300−1に従って測定した(単位は〔ML1+4、100℃〕)。
シート状のゴム架橋物を幅10mm、長さ50mmに列理方向に打ち抜いて動的粘弾性試験用のゴム架橋物を得た。そして、得られた動的粘弾性試験用のゴム架橋物について、動的粘弾性測定装置(商品名「Explexor 500N」、GABO QUALIMETER Testanlagen GmbH社製)を用いて、測定周波数:10Hz、静的歪:1.0%、動的歪:0.2%、温度:150℃、チャック間距離:30mm、測定モード:引張モード、の条件で貯蔵弾性率E’を測定した。
シート状のゴム架橋物を列理方向に3号形ダンベルで打ち抜いて試験片を作製した。そして、得られた試験片を用いて、JIS K6251に従い、引張強さ、伸び、50%引張応力、100%引張応力を測定した。また、JIS K6253に準じ、デュロメータ硬さ試験機(タイプA)を用いて、加圧版を試験片に接触させた直後の硬さを測定した。
シート状のゴム架橋物を、縦2cm、横3cmの形状に打ち抜くことで、試験片を作製した。耐圧容器中にこの試験片と1,1,1,2−テトラフルオロエタンを入れ、この状態(試験片が1,1,1,2−テトラフルオロエタンの液に浸漬した状態)で23℃にて24時間静置した。24時間静置した後、耐圧容器から1,1,1,2−テトラフルオロエタンを大気中に放出し、すばやく試験片を取出し、予め150℃ に調整しておいた加温装置に入れ、試験片を1時間加熱した。その間、試験片を膨潤させていた1,1,1,2−テトラフルオロエタンが急速に気化することにより加硫ゴム表面に発生する発泡状態を観察することで、耐液化ガス性(耐フルオロ炭化水素性)を評価した。本実施例においては、試験片の表と裏を観察し、発泡が多い面の発泡数をカウントし、以下の基準にて評価した。発泡数が少ないほど、耐液化ガス性(耐フルオロ炭化水素性)に優れるものと判断することができる。
1:発泡数が0個
2:発泡数が1〜15個
3:発泡数が16個以上
O−リング状のゴム架橋物を用いて、O−リング状のゴム架橋物を挟んだ二つの平面間の距離をリング厚み方向に25%圧縮した状態で150℃にて70時間保持する条件で、JIS K6262に従って、圧縮永久歪み(O−リング圧縮永久歪み)を測定した。この値が小さいほど、耐圧縮永久歪み性に優れる。
シート状のゴム架橋物を用いて、JIS K6258に従い、該ゴム架橋物を温度150℃、70時間の条件で冷凍機油(PAG油、商品名「SUNICE P−56」日本サン石油社製)に浸漬した。そして浸漬前後のゴム架橋物の体積を測定し、浸漬後の体積変化率△V(単位:%)を「体積変化率△V=([浸漬後の体積−浸漬前の体積]/浸漬前の体積)×100」にしたがって算出することで、耐冷凍機油の評価を行った。体積変化率△Vの値の絶対値が0に近いほど、冷凍機油による寸法変化が小さく、耐冷凍機油性に優れると判断できる。
反応器に、イオン交換水180部、濃度10重量%のドデシルベンゼンスルホン酸ナトリウム水溶液25部、アクリロニトリル37部、マレイン酸モノn−ブチル6部、およびt−ドデシルメルカプタン(分子量調整剤)0.5部を、この順に仕込み、内部の気体を窒素で3回置換した後、1,3−ブタジエン57部を仕込んだ。反応器を5℃に保ち、クメンハイドロパーオキサイド(重合開始剤)0.1部を仕込み、攪拌しながら16時間重合反応を継続した。次いで、濃度10重量%のハイドロキノン水溶液(重合停止剤)0.1部を加えて重合反応を停止した後、水温60℃のロータリーエバポレータを用いて残留単量体を除去し、カルボキシル基含有ニトリルゴムのラテックス(固形分濃度約30重量%)を得た。
反応器内でイオン交換水200部に、炭酸ナトリウム0.2部を溶解し、それに脂肪酸カリウム石鹸(脂肪酸のカリウム塩)2.25部を添加して石鹸水溶液を調製した。そして、この石鹸水溶液に、アクリロニトリル42部、およびt−ドデシルメルカプタン(分子量調整剤)0.47部をこの順に仕込み、内部の気体を窒素で3回置換した後、1,3−ブタジエン58部を仕込んだ。次いで、反応器内を5℃に保ち、クメンハイドロパーオキサイド(重合開始剤)0.1部、還元剤、およびキレート剤適量を仕込み、温度を5℃に保ちながら16時間重合反応を行なった。次いで、濃度10%のハイドロキノン(重合停止剤)水溶液0.1部を加えて重合反応を停止し、水温60℃のロータリーエバポレ−タを用いて残留単量体を除去して、ニトリルゴムのラテックス(固形分濃度約25重量%)を得た。
反応器内でイオン交換水200部に、炭酸ナトリウム0.2部を溶解し、それに脂肪酸カリウム石鹸(脂肪酸のカリウム塩)2.25部を添加して石鹸水溶液を調製した。そして、この石鹸水溶液に、アクリロニトリル38部、およびt−ドデシルメルカプタン(分子量調整剤)0.50部をこの順に仕込み、内部の気体を窒素で3回置換した後、1,3−ブタジエン62部を仕込んだ。次いで、反応器内を5℃に保ち、クメンハイドロパーオキサイド(重合開始剤)0.1部、還元剤、およびキレート剤適量を仕込み、温度を5℃に保ちながら16時間重合反応を行なった。次いで、濃度10%のハイドロキノン(重合停止剤)水溶液0.1部を加えて重合反応を停止し、水温60℃のロータリーエバポレ−タを用いて残留単量体を除去して、ニトリルゴムのラテックス(固形分濃度約25重量%)を得た。
合成例1で得られたカルボキシル基含有高飽和ニトリルゴム(A1−1)20部、合成例2で得られた高飽和ニトリルゴム(A2−1)50部、およびナイロン66(商品名「アミランCM3006」、東レ社製、融点265℃)30部を、二軸押出機を用いて280℃にて混練することで、混練物を得た。
合成例1で得られたカルボキシル基含有高飽和ニトリルゴム(A1−1)の配合量を20部から15部に、合成例2で得られた高飽和ニトリルゴム(A2−1)の配合量を50部から55部に、それぞれ変更した以外は実施例1と同様にして、高飽和ニトリルゴム組成物、シート状のゴム架橋物、およびO−リング状のゴム架橋物を作製し、同様に評価を行った。結果を表1に示す。
合成例1で得られたカルボキシル基含有高飽和ニトリルゴム(A1−1)の配合量を20部から16部に、N990カーボンの配合量を20部から40部に、それぞれ変更するとともに、合成例2で得られた高飽和ニトリルゴム(A2−1)50部に代えて、合成例3で得られた高飽和ニトリルゴム(A2−2)64部を使用し、かつ、ナイロン66 30部に代えて、ナイロン1012(商品名「Hiprolon11ESNNHL」、アルケマ社製、融点189℃)20部を使用した以外は実施例1と同様にして、高飽和ニトリルゴム組成物、シート状のゴム架橋物、およびO−リング状のゴム架橋物を作製し、同様に評価を行った。結果を表1に示す。なお、実施例3においては、二軸押出機による混練温度を240℃とした。
合成例1で得られたカルボキシル基含有高飽和ニトリルゴム(A1−1)を配合せず、かつ、合成例2で得られた高飽和ニトリルゴム(A2−1)の配合量を50部から、70部に変更した以外は実施例1と同様にして、高飽和ニトリルゴム組成物、シート状のゴム架橋物、およびO−リング状のゴム架橋物を作製し、同様に評価を行った。結果を表1に示す。
合成例1で得られたカルボキシル基含有高飽和ニトリルゴム(A1−1)の配合量を20部から2部に、合成例2で得られた高飽和ニトリルゴム(A2−1)の配合量を50部から68部に、それぞれ変更した以外は実施例1と同様にして、高飽和ニトリルゴム組成物、シート状のゴム架橋物、およびO−リング状のゴム架橋物を作製し、同様に評価を行った。結果を表1に示す。
合成例1で得られたカルボキシル基含有高飽和ニトリルゴム(A1−1)の配合量を20部から15部に、合成例2で得られた高飽和ニトリルゴム(A2−1)の配合量を50部から82部に、ナイロン66の配合量を30部から3部に、N990カーボンの配合量を20部から100部に、それぞれ変更した以外は実施例1と同様にして、高飽和ニトリルゴム組成物、シート状のゴム架橋物、およびO−リング状のゴム架橋物を作製し、同様に評価を行った。結果を表1に示す。
合成例1で得られたカルボキシル基含有高飽和ニトリルゴム(A1−1)の配合量を20部から30部に、ナイロン66の配合量を30部から15部に、N990カーボンの配合量を20部から40部に、それぞれ変更し、かつ、合成例2で得られた高飽和ニトリルゴム(A2−1)50部の代わりに、合成例3で得られた高飽和ニトリルゴム(A2−2)45部を使用するとともに、バンバリーミキサでの混練時に、アジピン酸エーテルエステエル系可塑剤(商品名「アデカサイザーRS−107」、ADEKA社製、可塑剤)30部をさらに添加し、かつ、トリアリルイソシアヌレートを使用しなかった以外は実施例1と同様にして、高飽和ニトリルゴム組成物、シート状のゴム架橋物、およびO−リング状のゴム架橋物を作製し、同様に評価を行った。結果を表1に示す。なお、比較例4においては、二軸押出機による混練温度を240℃とした。
合成例1で得られたカルボキシル基含有高飽和ニトリルゴム(A1−1)およびナイロン66を使用せず、かつ、合成例2で得られた高飽和ニトリルゴム(A2−1)の配合量を50部から100部に、N990カーボンの配合量を20部から100部に、それぞれ変更した以外は、実施例1と同様にして、高飽和ニトリルゴム組成物、シート状のゴム架橋物、およびO−リング状のゴム架橋物を作製し、同様に評価を行った。結果を表1に示す。なお、比較例5においては、二軸押出機による混練を行わずに、高飽和ニトリルゴム(A2−1)をバンバリーミキサに直接供給した。
ポリアミド樹脂(B)の配合量が少なすぎる場合は、引張強さ、耐液化ガス性、耐圧縮永久歪み性、および耐冷凍機油性に劣る結果となった(比較例3)。
また、本発明所定の高飽和ニトリルゴム組成物を用いた場合でも、ゴム架橋物とした場合の150℃における貯蔵弾性率E’が5MPa未満である場合には、得られるゴム架橋物は、引張強さ、耐液化ガス性、耐圧縮永久歪み性、耐冷凍機油性に劣る結果となった(比較例4)。
さらに、カルボキシル基含有高飽和ニトリルゴム(A1)およびポリアミド樹脂(B)を使用しなかった場合には、引張強さ、耐液化ガス性、耐圧縮永久歪み性、および耐冷凍機油性に劣る結果となった(比較例5)。
Claims (8)
- α,β−エチレン性不飽和ニトリル単量体単位15〜60重量%、およびα,β−エチレン性不飽和ジカルボン酸モノエステル単量体単位1〜60重量%を含有し、ヨウ素価が120以下であるカルボキシル基含有高飽和ニトリルゴム(A1)と、
α,β−エチレン性不飽和ニトリル単量体単位を15〜60重量%含有し、α,β−エチレン性不飽和ジカルボン酸モノエステル単量体単位の含有量が0.9重量%以下であり、ヨウ素価が120以下である高飽和ニトリルゴム(A2)と、
融点が150℃以上であるポリアミド樹脂(B)と、
架橋剤(C)とを含有する高飽和ニトリルゴム組成物を架橋してなる、液化ガスシール用のゴム架橋物であって、
前記高飽和ニトリルゴム組成物中における、前記カルボキシル基含有高飽和ニトリルゴム(A1)、前記高飽和ニトリルゴム(A2)、および前記ポリアミド樹脂(B)の含有割合が、「カルボキシル基含有高飽和ニトリルゴム(A1):高飽和ニトリルゴム(A2)」の重量比で、5:95〜95:5の範囲、「カルボキシル基含有高飽和ニトリルゴム(A1)および高飽和ニトリルゴム(A2)の合計:ポリアミド樹脂(B)」の重量比で、95:5〜50:50であり、
150℃における貯蔵弾性率E’が5MPa以上である液化ガスシール用ゴム架橋物。 - 前記高飽和ニトリルゴム組成物中における、架橋剤(C)の含有割合が、前記カルボキシル基含有高飽和ニトリルゴム(A1)と前記高飽和ニトリルゴム(A2)との合計100重量部に対して、0.1〜30重量部である請求項1に記載の液化ガスシール用ゴム架橋物。
- 前記架橋剤(C)が、有機過酸化物架橋剤である請求項1または2に記載の液化ガスシール用ゴム架橋物。
- 前記高飽和ニトリルゴム組成物が、前記カルボキシル基含有高飽和ニトリルゴム(A1)、前記高飽和ニトリルゴム(A2)および前記ポリアミド樹脂(B)を、180℃以上の温度で混練して得られたものである請求項1〜3のいずれかに記載の液化ガスシール用ゴム架橋物。
- 前記高飽和ニトリルゴム組成物が、充填剤をさらに含有する請求項1〜4のいずれかに記載の液化ガスシール用ゴム架橋物。
- 前記充填剤が、カーボンブラックである請求項5に記載の液化ガスシール用ゴム架橋物。
- 前記カーボンブラックの平均粒子径が0.01〜5μmである請求項6に記載の液化ガスシール用ゴム架橋物。
- 請求項1〜7のいずれかに記載のゴム架橋物からなる液化ガスシール材。
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