ゴム組成物、シール材、耐ＤＭＥ用ゴム組成物、及び、ゴム成分の耐ＤＭＥ性の付与方法
【課題】ＤＭＥに対して優れた耐性を有する新規なゴム組成物を提供する。
【解決手段】本発明に係るゴム組成物は、ゴム成分と、前記ゴム成分のＤＭＥによる膨潤を抑制するとともに、前記ゴム成分に滑性を付与する膨潤抑制滑材と、を含有する。膨潤抑制滑材は、ポリエチレンパウダー、シリコーンパウダー、ポリテトラフルオロエチレンパウダーのうち少なくとも何れか一つを含有する。前記ゴム成分は、水素化ニトリルゴム（ＨＮＢＲ）、ニトリルゴム（ＮＢＲ）、エチレン−プロピレン−ジエンゴム（ＥＰＤＭ）のうち少なくとも何れか一つを含有する。
【解決手段】本発明に係るゴム組成物は、ゴム成分と、前記ゴム成分のＤＭＥによる膨潤を抑制するとともに、前記ゴム成分に滑性を付与する膨潤抑制滑材と、を含有する。膨潤抑制滑材は、ポリエチレンパウダー、シリコーンパウダー、ポリテトラフルオロエチレンパウダーのうち少なくとも何れか一つを含有する。前記ゴム成分は、水素化ニトリルゴム（ＨＮＢＲ）、ニトリルゴム（ＮＢＲ）、エチレン−プロピレン−ジエンゴム（ＥＰＤＭ）のうち少なくとも何れか一つを含有する。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、ゴム組成物、そのゴム組成物を用いるシール材、耐ＤＭＥ用ゴム組成物、及び、ゴム成分の耐ＤＭＥ性の付与方法に関する。より詳しくは、ＤＭＥを製造・貯蔵・輸送・供給・使用する段階で、気体または液体のＤＭＥと接触するシール材を形成するのに適したゴム組成物等に関する。
【背景技術】
【０００２】
ジメチルエーテル（ＤＭＥ）は、ＣＨ３ＯＣＨ３という化学構造を有し、ＬＰＧに類似した物性を有する。ＤＭＥは、常温常圧ではガス体であるが、加圧あるいは低温、いずれかによって容易に液化する。
【０００３】
ＤＭＥは、天然ガス・随伴ガス・石炭等をガス化して得られる合成ガス（ＣＯ２、Ｈ２）を原料としてＤＭＥ合成によって得られる。
【０００４】
ＤＭＥは、燃やした時に煤塵・ＳＯｘが発生せず、ＮＯｘも少なく、クリーンな環境性に優れた次世代の燃料として注目されている。
【０００５】
近年では、このようなＤＭＥを軽油およびＬＰＧの代替燃料として利用しようとする動きがあり、発電用・ボイラー用・家庭用・自動車用等の燃料等としての利用が検討されている。
【０００６】
ＤＭＥを燃料等として利用する場合、燃料の貯蔵タンクや配管等のシール材材として、ＮＢＲやフッ素ゴム等のゴム成分が使用されるが、これらのゴム成分はＤＭＥに対する耐性が比較的低い。
【０００７】
即ち、ＤＭＥは化学的にはエーテルに分類され、パラフィン系炭化水素であるプロパンやブタンからなるＬＰＧとは化学的性質がまったく異なり、ゴム成分に対して、ゴムの膨潤現象並びにゴムの抽出現象が発生しやすいという特徴を有している。
【０００８】
ＤＭＥによるゴムの膨潤現象とは、ＤＭＥが、ゴム組成物に含有される可塑剤成分等を押しのける形でゴム組成物内部に入り込むことによって起こる。ＤＭＥがゴム組成物内部に入ることにより、ゴム組成物自体の体積が増大する。
【０００９】
そのため、ＤＭＥ存在下で、例えばゴム組成物で形成されたＯリングパッキンとして使用すると、Ｏリングが膨潤して、パッキンの可動部の摺動性が著しく低下する。これにより、回栓等の操作が困難となることもある。
【００１０】
また、ＤＭＥによるゴムの抽出現象とは、上述のゴム組成物の膨潤現象によってゴム組成物内部に入り込んだＤＭＥが、その後ゴム組成物外部へ放出されることにより発生する。即ち、ＤＭＥがゴム組成物外部へ放出されても、膨潤現象の際にゴム組成物の外部へ押しのけられた可塑剤成分は再びゴム組成物の内部に入り込めず、ゴム組成物自体の体積は当初よりも減少する。
【００１１】
そのため、ＤＭＥ存在下でＯリングが膨潤し、その後にＤＭＥがゴム組成物の外部へ放出されると、Ｏリングでシールしていた装着部に隙間が空き、これによりガス等の漏れが生じるおそれがある。
【００１２】
そこで、ＤＭＥが燃料として有力な候補として注目されているなか、ＤＭＥに対する耐性（耐ＤＭＥ性）が高いゴム組成物の開発が求められる。
【００１３】
特許文献１では、ニトリルゴムのアクリロニトリル含量を増加させたゴム組成物を用いることにより、ゴム成分にＤＭＥに対する耐性を与えることが試みられている。
【００１４】
しかし、特許文献１記載の技術におけるゴム組成物では、実際のＤＭＥ存在下におけるパッキンとして使用しうる程度のＤＭＥ耐性を持つには至っていない。
【特許文献１】特開２００４−１３７３９１号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【００１５】
本発明は、このような課題に鑑みなされたものであり、ＤＭＥに対して優れた耐性を有する新規なゴム組成物、及び、そのようなゴム組成物を使用するシール材、さらには、ゴム成分に対して新規で効果的な耐ＤＭＥ性付与方法を提供することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【００１６】
上記目的を達成するため、この発明の第１の観点に係るゴム組成物は、
ゴム成分と、
前記ゴム成分のジメチルエーテル（ＤＭＥ）による膨潤を抑制するとともに、前記ゴム成分に滑性を付与する膨潤抑制滑材と、を含有する、ことを特徴とする。
【００１７】
また、前記膨潤抑制滑材は、ポリエチレンパウダー、シリコーンパウダー、ポリテトラフルオロエチレンパウダーのうち少なくとも何れか一つを含有する、ことも可能である。
【００１８】
また、前記ゴム成分は、水素化ニトリルゴム（ＨＮＢＲ）、ニトリルゴム（ＮＢＲ）、エチレン−プロピレン−ジエンゴム（ＥＰＤＭ）のうち少なくとも何れか一つを含有する、ことも可能である。
【００１９】
また、前記膨潤抑制滑材の含有量が、前記ゴム成分１００重量部に対して、１０重量部以上５０重量部以下である、ことも可能である。
【００２０】
また、充填剤として、カーボンブラック、シリカ、クレーのうち少なくとも何れか一つを含有する、ことも可能である。
【００２１】
また、上記目的を達成するため、この発明の第２の観点に係るシール材は、
請求項１〜５の何れかに記載のゴム組成物を用いる、ことを特徴とする。
【００２２】
また、上記目的を達成するため、この発明の第３の観点に係るゴム成分の耐ＤＭＥ性の付与方法は、
シール材に使用されるゴム成分に、前記ゴム成分のジメチルエーテル（ＤＭＥ）による膨潤を抑制するとともに、前記ゴム成分に滑性を付与する膨潤抑制滑材を含有させる、ことを特徴とする。
【００２３】
また、前記膨潤抑制滑材は、ポリエチレンパウダー、シリコーンパウダー、ポリテトラフルオロエチレンパウダーのうち少なくとも何れか一つを含有する、ことも可能である。
【００２４】
また、前記ゴム成分は、水素化ニトリルゴム（ＨＮＢＲ）、ニトリルゴム（ＮＢＲ）、エチレン−プロピレン−ジエンゴム（ＥＰＤＭ）のうち少なくとも何れか一つを含有する、ことも可能である。
【００２５】
また、前記膨潤抑制滑材の含有量が、前記ゴム成分１００重量部に対して、１０重量部以上５０重量部以下である、ことも可能である。
【００２６】
また、充填剤として、カーボンブラック、シリカ、クレーのうち少なくとも何れか一つを含有する、ことも可能である。
【００２７】
また、上記目的を達成するため、この発明の第４の観点に係る耐ＤＭＥ用ゴム組成物は、
ゴム成分と、
ポリエチレンパウダー、シリコーンパウダー、ポリテトラフルオロエチレンパウダーのうち少なくとも何れか一つを含有する添加剤と、を含有する、ことを特徴とする。
【発明の効果】
【００２８】
本発明に係るゴム組成物は、ＤＭＥに対して優れた耐性を有する新規なゴム組成物である。
【発明を実施するための最良の形態】
【００２９】
〔ゴム組成物・ゴム成分の耐ＤＭＥ性の付与方法〕
本実施形態に係るゴム組成物は、ゴム成分と、膨潤抑制滑材と、を有する。また、本実施形態に係るゴム成分の耐ＤＭＥ性の付与方法は、シール材に使用されるゴム成分に、膨潤抑制滑材を含有させる。
【００３０】
ゴム組成物に、ＤＭＥによる膨潤を抑制させる効果のみを有する添加材を充填したとしても、仮にゴム組成物がシール材に成形された場合は摺動性が悪く、シール材としての機能が不十分となるおそれがある。
そこで、本発明では、ゴム組成物に、ゴム組成物のＤＭＥによる膨潤を抑制し、かつ、ゴム組成物に滑性を付与する部材である、膨潤抑制滑材を含有させる。
【００３１】
膨潤抑制滑材は、ポリエチレンパウダー、シリコーンパウダー、ポリテトラフルオロエチレンパウダー等、若しくは、これらの混合物を使用することができる。
さらには、膨潤抑制滑材として、ナイロンパウダー、ポリメチルメタクリレートパウダー、ポリウレタンパウダー、ポリスチレンパウダー、ポリエステルパウダー、ミクロスポンジ、メチルセスキオキサン樹脂ミクロビーズ等も使用することができる。
【００３２】
ポリエチレンパウダーは、ポリエチレンを粉末状に加工したものであるならば、低密度、中密度、若しくは、高密度の何れのものであっても特に制限はされない。
【００３３】
ポリエチレンパウダーは、平均分子量が３万以上であるのが好ましく、１００万以上であるのがより好ましい。平均分子量が３万より小さいと、耐摩耗性が向上されない可能性がありうるためである。
【００３４】
ポリエチレンパウダーの平均粒径は、１μｍ〜６００μｍであるのが好ましく、２０μｍ〜３００μｍであるのがより好ましい。平均粒径が１μｍよりも小さいと、ゴム組成物中での分散性が低下するおそれがありうるからである。一方、平均粒径が６００μｍよりも大きいと、後述するようにＯリング等に成形加工したときの外観不良が発生するおそれがありうるからである。
【００３５】
具体的なポリエチレンパウダーとしては、例えば、三井化学（株）のミペロンＸＭ−２２０、ミペロンＸＭ−２２１Ｕや、旭化成（株）のサンファインＬＨ４１１等を用いることができる。
【００３６】
シリコーンパウダーは、シリコーンレジンパウダー、シリコーンゴムパウダー、若しくは、球状のシリコーンゴムパウダーの表面をシリコーンレジンで被覆した球状粉末であるシリコーン複合パウダーのいずれであっても好適に使用することができる。
【００３７】
シリコーンパウダーの硬度は、例えばデュロＡ硬度が２０〜８０とすることが可能であり、好ましくは３５〜５５である。樹脂硬度が２０〜８０の範囲であると、ゴム組成物の弾性率を低減するのに有効であると共に、強度の低下が少ないからである。
【００３８】
シリコーンパウダーの形状は、球状若しくは略球状であることが好ましい。
【００３９】
シリコーンパウダーの平均粒径は、例えば０．１〜５００μｍとすることが可能であり、好ましくは１〜２００μｍである。平均粒径が０．１μｍよりも小さいと、ゴム組成物中での分散性が低下するおそれがありうるからである。一方、平均粒径が５００μｍよりも大きいと、成形加工したときの外観不良が発生するおそれがありうるからである。
【００４０】
具体的なシリコーンレジンパウダーとしては、例えば、ＧＥ東芝シリコーン（株）のトスパール１２０、トスパール１２０Ａ、トスパール１３０、トスパール１４５、トスパール１４５Ａ、トスパール２０００Ｂ＊、トスパール２０００Ｂ、トスパール２４０＊、トスパール３１２０等を使用することができる。また、例えば、信越化学工業（株）のＫＭＰ−５９０、ＫＭＰ−７０１、Ｘ−５２−８５４等を使用することができる。
【００４１】
また、具体的なシリコーンゴムパウダーとしては、例えば、信越化学工業（株）のＫＭＰ−５９７、ＫＭＰ−５９８、ＫＭＰ−５９４、Ｘ−５２−８７５等を用いることができる。
【００４２】
また、具体的なシリコーン複合パウダーとしては、例えば、信越化学工業（株）のＫＭＰ−６００、ＫＭＰ−６０１、ＫＭＰ−６０２、ＫＭＰ−６０５、Ｘ−５２−７０３０等を用いることができる。
【００４３】
ポリテトラフルオロエチレンパウダーは、ポリテトラフルオロエチレン（ＰＴＦＥ）を粉末状に加工したものであるならば特に制限はされない。
【００４４】
ポリテトラフルオロエチレンパウダーの平均分子量は５万〜１０００万とすることが好ましい。平均分子量が１０００万よりも大きいと、ポリテトラフルオロエチレンパウダーのゴム組成物中の分散性が低下するおそれがありうるからである。一方、平均分子量が５万よりも小さいと、摺動性が向上されない可能性がありうるからである。
【００４５】
ポリテトラフルオロエチレンパウダーの平均粒子径は、例えば１μｍ〜２００μｍとすることが可能であり、好ましくは１０〜１００μｍである。平均粒径が１μｍよりも小さいと、ゴム組成物中での分散性が低下するおそれがありうるからである。一方、平均粒径が２００μｍよりも大きいと、成形加工したときの外観不良が発生するおそれがありうるからである。
【００４６】
具体的なポリテトラフルオロエチレンパウダーとしては、例えば旭硝子（株）製のＦｌｕｏｎ（登録商標）Ｇ１９０シリーズや、ダイキン工業（株）製のニューポリフロンＭ−１１１、ルブロンＬ−２等を使用することができる。
【００４７】
ゴム成分としては、水素化ニトリルゴム（ＨＮＢＲ）、ニトリルゴム（ＮＢＲ）、若しくは、エチレン−プロピレン−ジエンゴム（ＥＰＤＭ）等を使用することができる。
【００４８】
ニトリルゴム（ＮＢＲ）は、アクリロニトリル含有量が、低ニトリル（含有量２４％以下）、中ニトリル（含有量２５％〜３０％）、中高ニトリル（含有量３１％〜３５％）、高ニトリル（含有量３６％〜４２％）、極高ニトリル（含有量４３％以上）のいずれのものであっても好適に使用することができる。
【００４９】
水素化ニトリルゴム（ＨＮＢＲ）は、ニトリル−共役ジエン共重合ゴムの共役ジエン単位部分を水素化したもの、ニトリル−共役ジエン−エチレン性不飽和モノマー三元共重合ゴムの共役ジエン単位部分を水素化したもの、ニトリル−エチレン性不飽和モノマー系共重合ゴム等を使用することができるが、これらに限定されるものではない。
【００５０】
エチレン−プロピレン−ジエンゴム（ＥＰＤＭ）は、エチレン−プロピレン鎖中に導入される第３成分としては、エチリデンノルボルネン（ＥＮＢ）、１，４−ヘキサジエン（１，４−ＨＤ）、ジシクロペンタジエン（ＤＣＰ）等の種々のものを使用することができる。
【００５１】
上述した膨潤抑制滑材の含有量は、ゴム成分１００重量部に対して、１０〜５０重量部とすることができる。膨潤抑制滑材の含有量が１０重量部よりも少ないと、ＤＭＥ浸漬後のゴム組成物の体積変化率が大きくなるおそれがありうるからである。一方、膨潤抑制滑材の含有量が５０重量部よりも多いと、ゴム組成物自体の含有割合が相対的に小さくなることで、成形加工性が悪くなる可能性がありうるからである。なお、膨潤抑制滑材を５０重量部より多く含有させることで成形加工性が若干悪化したとしても、それは成形加工手段の問題であり、膨潤抑制滑材を５０重量部以上含有させることができないわけではない。
【００５２】
また、本実施形態に係るゴム組成物には、充填剤を含有させることができる。充填材としては、カーボンブラック、シリカ、クレー等を好適に使用することができる。
【００５３】
カーボンブラックとしては、ファーネスブラック、サーマルブラック、チャンネルブラック等を使用することができる。
【００５４】
シリカ、クレー以外の無機系充填剤としては、アルミニウム、銅、鉄、鉛、ニッケル、銀等の金属粉、ケイ藻土、アルミナ、酸化チタン、酸化カルシウム、酸化マグネシウム、酸化亜鉛、酸化鉄、酸化ベリリウム等の酸化物、水酸化アルミニウム、水酸化マグネシウム、水酸化カルシウム、アルミネート水和物等の水酸化物、タルク、マイカ、アスベスト、ベントナイト、ゼビオライト、ケイ酸カルシウム、モンモリロナイト等のケイ酸塩、炭酸カルシウム、炭酸マグネシウム、ハイドロタルサイト等の炭酸塩、硫酸塩硫酸カルシウム、亜硫酸塩硫酸カルシウム、硫酸バリウム、亜硫酸カルシウム等の硫酸塩を使用することが可能であり、さらに、二硫化モリブデン、チタン酸カリウム、炭化ケイ素等も無機系充填剤として使用できる。
【００５５】
さらには、充填剤としては、有機系充填剤も使用することが可能であり、例えば、リンター、リネン、サイザル木粉、絹、皮革粉、コラーゲン繊維、ビスコース、アセテート等を使用することができる。
【００５６】
その他、本実施形態に係るゴム組成物には、ゴム成分及び膨潤抑制滑材以外にも、所定の配合量の加硫剤、加硫促進剤、加硫促進助剤、加硫遅延剤等を含有させることができる。加硫剤としては、例えば、硫黄、二塩化硫黄、モルホリンジスルフィド等の硫黄系加硫剤の他に、有機過酸化物、金属酸化物等の非硫黄系加硫剤も用いることができる。加硫促進剤としては、例えば、チウラム系、チアゾール系、スルフェンアミド系、スルフィド系、チオ尿素系の化合物等を用いることができる。加硫遅延剤としては、例えば、サリチル酸等を使用できる。
【００５７】
さらに、本実施形態に係るゴム組成物には、品質改良等を目的として、可塑剤、酸化防止剤、軟化剤、粘着性付与剤、老化防止剤等の各種添加剤を含有させることができる。可塑剤としては、具体的には、例えば、フタル酸エステル、ジアリルフタレート、アジピン酸エステル、脂肪酸エステル、トリメリット酸エステル等の合成可塑剤等が挙げられる。酸化防止剤としては、例えば、ジオクチル化ジフェニルアミン等のジフェニルアミン系酸化防止剤、Ｎ，Ｎ’−ジフェニル−ｐ−フェニレンジアミン等のｐ−フェニレンジアミン系酸化防止剤等を含有させることができる。軟化剤としては、例えば、脂肪酸、トール油等を使用することができる。老化防止剤は、耐熱性老化防止剤、耐候性老化防止剤等でゴム組成物に通常使用されるものであれば特に限定されないが、その具体例としては、Ｎ−（１，３−ジメチルブチル）−Ｎ′−フェニル−ｐ−フェニレンジアミン（６ＰＰＤ）、Ｎ，Ｎ′−ジナフチル−ｐ−フェニレンジアミン（ＤＮＰＤ）、Ｎ−イソプロピル−Ｎ′−フェニル−ｐ−フェニレンジアミン（ＩＰＰＤ）、スチレン化フェノール（ＳＰ）等が挙げられる。
【００５８】
本実施形態に係るゴム組成物は、下記の方法により製造される。
即ち、まず、ＨＮＢＲ等のゴム成分１００重量部あたり、ポリエチレンパウダー等の膨潤抑制滑材を例えば１０〜５０重量部含有させ、そして、硫黄等の加硫剤や、チウラム系加硫促進剤等を含有させて、加硫されていないゴム組成物を得る。
【００５９】
このゴム組成物を例えば１３０℃〜２００℃程度の所定の温度で、例えば１０〜２０分間の間、一次加硫した後に、例えば１４０℃〜１８０℃程度の所定の温度で、例えば３０分〜２時間の間、二次加硫することにより得ることができる。
【００６０】
〔耐ＤＭＥ用ゴム組成物〕
本実施形態に係る耐ＤＭＥ用ゴム組成物は、ＤＭＥ耐性を有し、気体または液体のＤＭＥと接触する環境下にて使用されるという用途に用いられるゴム組成物である。
【００６１】
耐ＤＭＥ用ゴム組成物は、ゴム成分と、添加剤と、を有する。
【００６２】
ゴム成分としては、上述したように、水素化ニトリルゴム（ＨＮＢＲ）、ニトリルゴム（ＮＢＲ）、若しくは、エチレン−プロピレン−ジエンゴム（ＥＰＤＭ）等を使用することができる。
【００６３】
添加剤としては、上述した、ポリエチレンパウダー、シリコーンパウダー、ポリテトラフルオロエチレンパウダー等を使用することができる。
【００６４】
また、耐ＤＭＥ用ゴム組成物には、上述した、充填剤、所定の配合量の加硫剤、加硫促進剤、加硫促進助剤、加硫遅延剤等を含有させることが可能である。
【００６５】
〔シール材〕
本実施形態に係るシール材は、その材質として本実施形態に係るゴム組成物を使用して成形加工するものである。
【００６６】
シール材は例えば図１に示されるようなＯリング９００に加工することができる。横配管１００の一端には、縦配管４００が接続される。縦配管４００の上端には、管の内面の円周方向に沿って凹設したＯリング溝が形成されている。そして、Ｏリング溝にはＯリング９００が嵌め込まれる。Ｏリング９００に接するように金属等で形成される栓２００が縦配管４００内部に嵌め込まれる。栓２００の上部にはハンドル３００が設けられている。
【００６７】
たとえ横配管１００の他端から液体若しくは気体のＤＭＥが流れ、図１に矢印で示すように、栓２００の近傍に流れてきて、Ｏリング９００に接触したとしても、Ｏリング９００は本実施形態に係るゴム組成物で形成されている。そのため、ＤＭＥの膨潤・抽出現象により、Ｏリング９００のシール性能が悪化しにくいだけではなく、摺動性の向上によりスムーズな開栓等が可能である。
【００６８】
なお、Ｏリング９００の形状としては、図１に示すような横断面形状が中実丸型のものに限定されるのではなく、種々の形状が可能であり、例えば横断面形状が中心に空孔を有する円環型でもよい。
【００６９】
また、Ｏリング９００の設置される場所も、図１に示されるものに限定されることはなく、例えば、配管の端部近傍の外周面に設置されることも可能である。
【００７０】
さらには、本実施形態に係るゴム組成物を加工して形成されるシール材の具体的形状はＯリングに限定されるものではなく、例えば、Ｖパッキン、Ｕパッキン、カップパッキン、フランジパッキン等の種々の形状が可能である。
【実施例】
【００７１】
（実施例１）
ゴム成分としてＨＮＢＲ（日本ゼオン株式会社製、Ｚｅｔｐｏｌ ００２０）を１００重量部、膨潤抑制滑材としてポリエチレンパウダー（三井化学株式会社製 ミペロンＸＭ−２２０）を１０重量部、加硫剤として有機過酸化物を５重量部配合したゴム組成物を、１７０℃で１０分間一次加硫した後に、１５０℃で２時間二次加硫し、その後成形することでゴム組成物の試験片を作成した。
【００７２】
（実施例２）
膨潤抑制滑材としてのポリエチレンパウダーを５０重量部含有させる以外は、実施例１と同様にしてゴム組成物の試験片を作成した。
【００７３】
（実施例３）
膨潤抑制滑材としてのポリエチレンパウダーを１５０重量部含有させる以外は、実施例１と同様にしてゴム組成物の試験片を作成した。
【００７４】
（比較例）
膨潤抑制滑材としてのポリエチレンパウダーを含有させない以外は、実施例１と同様にしてゴム組成物の試験片を作成した。
【００７５】
このようにして作成したゴム組成物の試験片に対して、圧縮永久歪み率（％）、ＤＭＥ浸漬後の体積変化率（％）、動摩擦係数、破断点強度（ＭＰａ）、破断点伸び（％）、硬さ（デュロＡ硬度）、をそれぞれ測定した。
【００７６】
圧縮永久歪み率（％）は、ゴム組成物のシール性を試験するものであり、ＪＩＳ Ｋ６２６２に準拠して試験を行った。試験片の形状は、大径試験片を使用した。即ち、直径が２９０±０．５ｍｍであり、厚さが１２．５±０．５ｍｍであった。試験片の硬さがＩＲＨＤで１０〜７９であったので、試験片を圧縮する割合として２５％を選択した。試験時間は、７２時間とした。
【００７７】
試験室の標準状態にて、試験片を圧縮装置の圧縮板の間の中央部に、規定のスペーサを試験片の外側にそれぞれ挿入し、その後、圧縮板がスペーサに密着するまで圧縮し、保持具を締め付けてその状態に固定した。
試験片を圧縮後、あらかじめ試験温度に調節した恒温槽に、直ちに圧縮装置をいれた。このときを試験開始時間とし、１００±１℃で加熱した。
加熱処理の終了後、圧縮装置を恒温槽から取り出し、試験片を素早く圧縮装置から取り外し、台の上に置き、試験室の標準状態で３０±３分間放置した後、試験片の中央部の厚さの測定を数式（１）にて行った。
【００７８】
【数１】
【００７９】
ここで、Ｃｓは圧縮永久歪み（％）であり、ｔ０は試験片のもとの厚さ（ｍｍ）であり、ｔ１はスペーサの厚さ（ｍｍ）であり、ｔ２は試験片を圧縮装置から取り外して３０分後の厚さ（ｍｍ）である。
【００８０】
実施例１の圧縮永久歪み率は３０％で、実施例２の圧縮永久歪み率は４０％で、実施例３の圧縮永久歪み率は６１％で、比較例の圧縮永久歪み率は２５％であった。
【００８１】
次に、動摩擦係数は、ゴム組成物の摺動性を試験するものであり、ＪＩＳ Ｋ６２６４に準拠して試験を行った。オリエンテック社製鈴木・松原式摩擦摩耗試験機を使用し、荷重１０ｋｇｆ／ｃｍ２、速度６０ｍ／分、距離１０ｍｍの下で測定した。
【００８２】
実施例１の動摩擦係数は０．８４で、実施例２の動摩擦係数は０．８３で、実施例３の動摩擦係数は０．９８で、比較例の動摩擦係数は０．８３であった。
【００８３】
次に、ＤＭＥ浸漬後の体積変化率は、ＪＩＳ Ｋ６２５８に準拠して測定を行った。
耐圧容器に、２０ｍｍ×５０ｍｍ×厚さ２ｍｍの試験片を３枚いれ、液化ＤＭＥを注入した。
そして４０℃にて２４時間放置した。その後、ＤＭＥを抜き、速やかに試験片を取り出してデシケータに入れた。デシケータから試験片を取り出し、１２分後の体積変化率を数式（２）にて行った。
【００８４】
【数２】
【００８５】
ここで、Ｖａは浸漬後の体積であり、Ｖｂは浸漬前の体積であり、Ｖｃは体積変化率である。
【００８６】
実施例１の体積変化率は３０％で、実施例２の体積変化率は３０％で、実施例３の体積変化率は２２％で、比較例の体積変化率は３９％であった。
【００８７】
次に、破断点強度（ＭＰａ）は、ＪＩＳ Ｋ６２５１に準拠して試験を行った。
実施例１の破断点強度は１５．４ＭＰａで、実施例２の破断点強度は１６．９ＭＰａで、実施例３の破断点強度は１４．３ＭＰａで、比較例の破断点強度は１８．４ＭＰａであった。
【００８８】
次に、破断点伸び（％）は、ＪＩＳ Ｋ６２５１に準拠して試験を行った。
実施例１の破断点伸びは４００％で、実施例２の破断点伸びは３９０％で、実施例３の破断点伸びは２４０％で、比較例の破断点伸びは４００％であった。
【００８９】
次に、硬さ（デュロＡ）は、ＪＩＳ Ｋ６２５３に準拠して試験を行った。
実施例１の硬さは９０で、実施例２の硬さは９１で、実施例３の硬さ９７で、比較例の硬さは８４であった。
【００９０】
これらの試験の結果を下記表１に示す。
【００９１】
【表１】
【００９２】
動摩擦係数に関しては、実施例１〜実施例３において、良好な結果であった。特に実施例１と実施例２は、実施例３に比較して動摩擦係数が低く、シール材に成形加工した場合に特に摺動性に優れていることがわかる。
【００９３】
圧縮永久歪に関しては、実施例１〜実施例３において、良好な結果であった。特に実施例１と実施例２は、実施例３に比較して圧縮永久歪が低く、シール材に成形加工した場合に特にシール性に優れていることがわかる。
【００９４】
ＤＭＥ浸漬後の体積変化率に関しては、比較例は３９％という大きな体積変化率であった。しかしながら、実施例１は３０％、実施例２は３０％、実施例３は２２％といずれも良好な値であり、実施例１〜実施例３は、比較例と異なり、耐ＤＭＥ性を有していることがわかった。
【００９５】
従って、ゴム成分に膨潤抑制滑材としてのポリエチレンパウダーを含有させたゴム組成物の場合、Ｏリング等のシール材に成形加工したとしても、そのようなシール材は、摺動性に優れ、シール性に優れることはもちろんのこと、耐ＤＭＥ性に優れるという非常に優れた物性を示すことが理解される。
【００９６】
（実施例４）
ゴム成分としてＨＮＢＲ（日本ゼオン株式会社製、Ｚｅｔｐｏｌ ００２０）を１００重量部、膨潤抑制滑材としてシリコーンパウダー（モメンティブ・パフォーマンス・マテリアルズ社製、トスパール２０００Ｂ）を１０重量部、加硫剤として有機過酸化物を５重量部配合したゴム組成物を、１７０℃で１０分間一次加硫した後に、１５０℃で２時間二次加硫し、その後成形することでゴム組成物の試験片を作成した。
【００９７】
（実施例５）
膨潤抑制滑材としてのシリコーンパウダーを５０重量部含有させる以外は、実施例４と同様にしてゴム組成物の試験片を作成した。
【００９８】
このようにして作成したゴム組成物の試験片に対して、圧縮永久歪み率（％）、ＤＭＥ浸漬後の体積変化率（％）、動摩擦係数、破断点強度（ＭＰａ）、破断点伸び（％）、硬さ（デュロＡ硬度）、上述と同様の手法にて、それぞれ測定した。
【００９９】
実施例４の圧縮永久歪み率は２８％で、実施例５の圧縮永久歪み率は３０％であった。
【０１００】
実施例４の体積変化率は３２％で、実施例５の体積変化率は３２％であった。
【０１０１】
実施例４の動摩擦係数は０．８２で、実施例５の動摩擦係数は０．７３であった。
【０１０２】
実施例４の破断点強度は１４．９ＭＰａで、実施例５の破断点強度は１３．７ＭＰａであった。
【０１０３】
実施例４の破断点伸びは３６０％で、実施例５の破断点伸びは３５０％であった。
【０１０４】
実施例４の硬さは８９で、実施例５の硬さは９０であった。
【０１０５】
これらの試験の結果を下記表２に示す。
【０１０６】
【表２】
【０１０７】
動摩擦係数に関しては、実施例４及び実施例５において、良好な結果であった。また、圧縮永久歪についても、実施例４及び実施例５において、良好な結果であった。
【０１０８】
ＤＭＥ浸漬後の体積変化率に関しては、比較例は３９％であったにもかかわらず、実施例４は３２％、実施例５は３２％といずれも良好な値であり、実施例４及び実施例５は、比較例と異なり、耐ＤＭＥ性を有していることがわかった。
【０１０９】
従って、ゴム成分に膨潤抑制滑材としてのシリコーンパウダーを含有させたゴム組成物の場合、Ｏリング等のシール材に成形加工したとしても、そのようなシール材は、摺動性に優れ、シール性に優れることはもちろんのこと、耐ＤＭＥ性に優れるという非常に優れた物性を示すことが理解される。
【０１１０】
以上より、ＨＮＢＲ等のゴム成分に、膨潤抑制滑材としてポリエチレンパウダーやシリコーンパウダーを含有させたゴム組成物は、摺動性に優れ、耐ＤＭＥ性に優れ、さらにＯリング等のシール材に成形加工したとしてもシール性に優れることが判明した。膨潤抑制滑材としてポリテトラフルオロエチレンパウダーを含有させた場合も同様に摺動性に優れ、耐ＤＭＥ性に優れ、さらにＯリング等のシール材に成形加工したとしてもシール性に優れる。
【図面の簡単な説明】
【０１１１】
【図１】本実施形態に係るシール材の使用形態を説明する図である。
【符号の説明】
【０１１２】
１００ 横配管
２００ 栓
３００ ハンドル
４００ 縦配管
９００ Ｏリング
【技術分野】
【０００１】
本発明は、ゴム組成物、そのゴム組成物を用いるシール材、耐ＤＭＥ用ゴム組成物、及び、ゴム成分の耐ＤＭＥ性の付与方法に関する。より詳しくは、ＤＭＥを製造・貯蔵・輸送・供給・使用する段階で、気体または液体のＤＭＥと接触するシール材を形成するのに適したゴム組成物等に関する。
【背景技術】
【０００２】
ジメチルエーテル（ＤＭＥ）は、ＣＨ３ＯＣＨ３という化学構造を有し、ＬＰＧに類似した物性を有する。ＤＭＥは、常温常圧ではガス体であるが、加圧あるいは低温、いずれかによって容易に液化する。
【０００３】
ＤＭＥは、天然ガス・随伴ガス・石炭等をガス化して得られる合成ガス（ＣＯ２、Ｈ２）を原料としてＤＭＥ合成によって得られる。
【０００４】
ＤＭＥは、燃やした時に煤塵・ＳＯｘが発生せず、ＮＯｘも少なく、クリーンな環境性に優れた次世代の燃料として注目されている。
【０００５】
近年では、このようなＤＭＥを軽油およびＬＰＧの代替燃料として利用しようとする動きがあり、発電用・ボイラー用・家庭用・自動車用等の燃料等としての利用が検討されている。
【０００６】
ＤＭＥを燃料等として利用する場合、燃料の貯蔵タンクや配管等のシール材材として、ＮＢＲやフッ素ゴム等のゴム成分が使用されるが、これらのゴム成分はＤＭＥに対する耐性が比較的低い。
【０００７】
即ち、ＤＭＥは化学的にはエーテルに分類され、パラフィン系炭化水素であるプロパンやブタンからなるＬＰＧとは化学的性質がまったく異なり、ゴム成分に対して、ゴムの膨潤現象並びにゴムの抽出現象が発生しやすいという特徴を有している。
【０００８】
ＤＭＥによるゴムの膨潤現象とは、ＤＭＥが、ゴム組成物に含有される可塑剤成分等を押しのける形でゴム組成物内部に入り込むことによって起こる。ＤＭＥがゴム組成物内部に入ることにより、ゴム組成物自体の体積が増大する。
【０００９】
そのため、ＤＭＥ存在下で、例えばゴム組成物で形成されたＯリングパッキンとして使用すると、Ｏリングが膨潤して、パッキンの可動部の摺動性が著しく低下する。これにより、回栓等の操作が困難となることもある。
【００１０】
また、ＤＭＥによるゴムの抽出現象とは、上述のゴム組成物の膨潤現象によってゴム組成物内部に入り込んだＤＭＥが、その後ゴム組成物外部へ放出されることにより発生する。即ち、ＤＭＥがゴム組成物外部へ放出されても、膨潤現象の際にゴム組成物の外部へ押しのけられた可塑剤成分は再びゴム組成物の内部に入り込めず、ゴム組成物自体の体積は当初よりも減少する。
【００１１】
そのため、ＤＭＥ存在下でＯリングが膨潤し、その後にＤＭＥがゴム組成物の外部へ放出されると、Ｏリングでシールしていた装着部に隙間が空き、これによりガス等の漏れが生じるおそれがある。
【００１２】
そこで、ＤＭＥが燃料として有力な候補として注目されているなか、ＤＭＥに対する耐性（耐ＤＭＥ性）が高いゴム組成物の開発が求められる。
【００１３】
特許文献１では、ニトリルゴムのアクリロニトリル含量を増加させたゴム組成物を用いることにより、ゴム成分にＤＭＥに対する耐性を与えることが試みられている。
【００１４】
しかし、特許文献１記載の技術におけるゴム組成物では、実際のＤＭＥ存在下におけるパッキンとして使用しうる程度のＤＭＥ耐性を持つには至っていない。
【特許文献１】特開２００４−１３７３９１号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【００１５】
本発明は、このような課題に鑑みなされたものであり、ＤＭＥに対して優れた耐性を有する新規なゴム組成物、及び、そのようなゴム組成物を使用するシール材、さらには、ゴム成分に対して新規で効果的な耐ＤＭＥ性付与方法を提供することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【００１６】
上記目的を達成するため、この発明の第１の観点に係るゴム組成物は、
ゴム成分と、
前記ゴム成分のジメチルエーテル（ＤＭＥ）による膨潤を抑制するとともに、前記ゴム成分に滑性を付与する膨潤抑制滑材と、を含有する、ことを特徴とする。
【００１７】
また、前記膨潤抑制滑材は、ポリエチレンパウダー、シリコーンパウダー、ポリテトラフルオロエチレンパウダーのうち少なくとも何れか一つを含有する、ことも可能である。
【００１８】
また、前記ゴム成分は、水素化ニトリルゴム（ＨＮＢＲ）、ニトリルゴム（ＮＢＲ）、エチレン−プロピレン−ジエンゴム（ＥＰＤＭ）のうち少なくとも何れか一つを含有する、ことも可能である。
【００１９】
また、前記膨潤抑制滑材の含有量が、前記ゴム成分１００重量部に対して、１０重量部以上５０重量部以下である、ことも可能である。
【００２０】
また、充填剤として、カーボンブラック、シリカ、クレーのうち少なくとも何れか一つを含有する、ことも可能である。
【００２１】
また、上記目的を達成するため、この発明の第２の観点に係るシール材は、
請求項１〜５の何れかに記載のゴム組成物を用いる、ことを特徴とする。
【００２２】
また、上記目的を達成するため、この発明の第３の観点に係るゴム成分の耐ＤＭＥ性の付与方法は、
シール材に使用されるゴム成分に、前記ゴム成分のジメチルエーテル（ＤＭＥ）による膨潤を抑制するとともに、前記ゴム成分に滑性を付与する膨潤抑制滑材を含有させる、ことを特徴とする。
【００２３】
また、前記膨潤抑制滑材は、ポリエチレンパウダー、シリコーンパウダー、ポリテトラフルオロエチレンパウダーのうち少なくとも何れか一つを含有する、ことも可能である。
【００２４】
また、前記ゴム成分は、水素化ニトリルゴム（ＨＮＢＲ）、ニトリルゴム（ＮＢＲ）、エチレン−プロピレン−ジエンゴム（ＥＰＤＭ）のうち少なくとも何れか一つを含有する、ことも可能である。
【００２５】
また、前記膨潤抑制滑材の含有量が、前記ゴム成分１００重量部に対して、１０重量部以上５０重量部以下である、ことも可能である。
【００２６】
また、充填剤として、カーボンブラック、シリカ、クレーのうち少なくとも何れか一つを含有する、ことも可能である。
【００２７】
また、上記目的を達成するため、この発明の第４の観点に係る耐ＤＭＥ用ゴム組成物は、
ゴム成分と、
ポリエチレンパウダー、シリコーンパウダー、ポリテトラフルオロエチレンパウダーのうち少なくとも何れか一つを含有する添加剤と、を含有する、ことを特徴とする。
【発明の効果】
【００２８】
本発明に係るゴム組成物は、ＤＭＥに対して優れた耐性を有する新規なゴム組成物である。
【発明を実施するための最良の形態】
【００２９】
〔ゴム組成物・ゴム成分の耐ＤＭＥ性の付与方法〕
本実施形態に係るゴム組成物は、ゴム成分と、膨潤抑制滑材と、を有する。また、本実施形態に係るゴム成分の耐ＤＭＥ性の付与方法は、シール材に使用されるゴム成分に、膨潤抑制滑材を含有させる。
【００３０】
ゴム組成物に、ＤＭＥによる膨潤を抑制させる効果のみを有する添加材を充填したとしても、仮にゴム組成物がシール材に成形された場合は摺動性が悪く、シール材としての機能が不十分となるおそれがある。
そこで、本発明では、ゴム組成物に、ゴム組成物のＤＭＥによる膨潤を抑制し、かつ、ゴム組成物に滑性を付与する部材である、膨潤抑制滑材を含有させる。
【００３１】
膨潤抑制滑材は、ポリエチレンパウダー、シリコーンパウダー、ポリテトラフルオロエチレンパウダー等、若しくは、これらの混合物を使用することができる。
さらには、膨潤抑制滑材として、ナイロンパウダー、ポリメチルメタクリレートパウダー、ポリウレタンパウダー、ポリスチレンパウダー、ポリエステルパウダー、ミクロスポンジ、メチルセスキオキサン樹脂ミクロビーズ等も使用することができる。
【００３２】
ポリエチレンパウダーは、ポリエチレンを粉末状に加工したものであるならば、低密度、中密度、若しくは、高密度の何れのものであっても特に制限はされない。
【００３３】
ポリエチレンパウダーは、平均分子量が３万以上であるのが好ましく、１００万以上であるのがより好ましい。平均分子量が３万より小さいと、耐摩耗性が向上されない可能性がありうるためである。
【００３４】
ポリエチレンパウダーの平均粒径は、１μｍ〜６００μｍであるのが好ましく、２０μｍ〜３００μｍであるのがより好ましい。平均粒径が１μｍよりも小さいと、ゴム組成物中での分散性が低下するおそれがありうるからである。一方、平均粒径が６００μｍよりも大きいと、後述するようにＯリング等に成形加工したときの外観不良が発生するおそれがありうるからである。
【００３５】
具体的なポリエチレンパウダーとしては、例えば、三井化学（株）のミペロンＸＭ−２２０、ミペロンＸＭ−２２１Ｕや、旭化成（株）のサンファインＬＨ４１１等を用いることができる。
【００３６】
シリコーンパウダーは、シリコーンレジンパウダー、シリコーンゴムパウダー、若しくは、球状のシリコーンゴムパウダーの表面をシリコーンレジンで被覆した球状粉末であるシリコーン複合パウダーのいずれであっても好適に使用することができる。
【００３７】
シリコーンパウダーの硬度は、例えばデュロＡ硬度が２０〜８０とすることが可能であり、好ましくは３５〜５５である。樹脂硬度が２０〜８０の範囲であると、ゴム組成物の弾性率を低減するのに有効であると共に、強度の低下が少ないからである。
【００３８】
シリコーンパウダーの形状は、球状若しくは略球状であることが好ましい。
【００３９】
シリコーンパウダーの平均粒径は、例えば０．１〜５００μｍとすることが可能であり、好ましくは１〜２００μｍである。平均粒径が０．１μｍよりも小さいと、ゴム組成物中での分散性が低下するおそれがありうるからである。一方、平均粒径が５００μｍよりも大きいと、成形加工したときの外観不良が発生するおそれがありうるからである。
【００４０】
具体的なシリコーンレジンパウダーとしては、例えば、ＧＥ東芝シリコーン（株）のトスパール１２０、トスパール１２０Ａ、トスパール１３０、トスパール１４５、トスパール１４５Ａ、トスパール２０００Ｂ＊、トスパール２０００Ｂ、トスパール２４０＊、トスパール３１２０等を使用することができる。また、例えば、信越化学工業（株）のＫＭＰ−５９０、ＫＭＰ−７０１、Ｘ−５２−８５４等を使用することができる。
【００４１】
また、具体的なシリコーンゴムパウダーとしては、例えば、信越化学工業（株）のＫＭＰ−５９７、ＫＭＰ−５９８、ＫＭＰ−５９４、Ｘ−５２−８７５等を用いることができる。
【００４２】
また、具体的なシリコーン複合パウダーとしては、例えば、信越化学工業（株）のＫＭＰ−６００、ＫＭＰ−６０１、ＫＭＰ−６０２、ＫＭＰ−６０５、Ｘ−５２−７０３０等を用いることができる。
【００４３】
ポリテトラフルオロエチレンパウダーは、ポリテトラフルオロエチレン（ＰＴＦＥ）を粉末状に加工したものであるならば特に制限はされない。
【００４４】
ポリテトラフルオロエチレンパウダーの平均分子量は５万〜１０００万とすることが好ましい。平均分子量が１０００万よりも大きいと、ポリテトラフルオロエチレンパウダーのゴム組成物中の分散性が低下するおそれがありうるからである。一方、平均分子量が５万よりも小さいと、摺動性が向上されない可能性がありうるからである。
【００４５】
ポリテトラフルオロエチレンパウダーの平均粒子径は、例えば１μｍ〜２００μｍとすることが可能であり、好ましくは１０〜１００μｍである。平均粒径が１μｍよりも小さいと、ゴム組成物中での分散性が低下するおそれがありうるからである。一方、平均粒径が２００μｍよりも大きいと、成形加工したときの外観不良が発生するおそれがありうるからである。
【００４６】
具体的なポリテトラフルオロエチレンパウダーとしては、例えば旭硝子（株）製のＦｌｕｏｎ（登録商標）Ｇ１９０シリーズや、ダイキン工業（株）製のニューポリフロンＭ−１１１、ルブロンＬ−２等を使用することができる。
【００４７】
ゴム成分としては、水素化ニトリルゴム（ＨＮＢＲ）、ニトリルゴム（ＮＢＲ）、若しくは、エチレン−プロピレン−ジエンゴム（ＥＰＤＭ）等を使用することができる。
【００４８】
ニトリルゴム（ＮＢＲ）は、アクリロニトリル含有量が、低ニトリル（含有量２４％以下）、中ニトリル（含有量２５％〜３０％）、中高ニトリル（含有量３１％〜３５％）、高ニトリル（含有量３６％〜４２％）、極高ニトリル（含有量４３％以上）のいずれのものであっても好適に使用することができる。
【００４９】
水素化ニトリルゴム（ＨＮＢＲ）は、ニトリル−共役ジエン共重合ゴムの共役ジエン単位部分を水素化したもの、ニトリル−共役ジエン−エチレン性不飽和モノマー三元共重合ゴムの共役ジエン単位部分を水素化したもの、ニトリル−エチレン性不飽和モノマー系共重合ゴム等を使用することができるが、これらに限定されるものではない。
【００５０】
エチレン−プロピレン−ジエンゴム（ＥＰＤＭ）は、エチレン−プロピレン鎖中に導入される第３成分としては、エチリデンノルボルネン（ＥＮＢ）、１，４−ヘキサジエン（１，４−ＨＤ）、ジシクロペンタジエン（ＤＣＰ）等の種々のものを使用することができる。
【００５１】
上述した膨潤抑制滑材の含有量は、ゴム成分１００重量部に対して、１０〜５０重量部とすることができる。膨潤抑制滑材の含有量が１０重量部よりも少ないと、ＤＭＥ浸漬後のゴム組成物の体積変化率が大きくなるおそれがありうるからである。一方、膨潤抑制滑材の含有量が５０重量部よりも多いと、ゴム組成物自体の含有割合が相対的に小さくなることで、成形加工性が悪くなる可能性がありうるからである。なお、膨潤抑制滑材を５０重量部より多く含有させることで成形加工性が若干悪化したとしても、それは成形加工手段の問題であり、膨潤抑制滑材を５０重量部以上含有させることができないわけではない。
【００５２】
また、本実施形態に係るゴム組成物には、充填剤を含有させることができる。充填材としては、カーボンブラック、シリカ、クレー等を好適に使用することができる。
【００５３】
カーボンブラックとしては、ファーネスブラック、サーマルブラック、チャンネルブラック等を使用することができる。
【００５４】
シリカ、クレー以外の無機系充填剤としては、アルミニウム、銅、鉄、鉛、ニッケル、銀等の金属粉、ケイ藻土、アルミナ、酸化チタン、酸化カルシウム、酸化マグネシウム、酸化亜鉛、酸化鉄、酸化ベリリウム等の酸化物、水酸化アルミニウム、水酸化マグネシウム、水酸化カルシウム、アルミネート水和物等の水酸化物、タルク、マイカ、アスベスト、ベントナイト、ゼビオライト、ケイ酸カルシウム、モンモリロナイト等のケイ酸塩、炭酸カルシウム、炭酸マグネシウム、ハイドロタルサイト等の炭酸塩、硫酸塩硫酸カルシウム、亜硫酸塩硫酸カルシウム、硫酸バリウム、亜硫酸カルシウム等の硫酸塩を使用することが可能であり、さらに、二硫化モリブデン、チタン酸カリウム、炭化ケイ素等も無機系充填剤として使用できる。
【００５５】
さらには、充填剤としては、有機系充填剤も使用することが可能であり、例えば、リンター、リネン、サイザル木粉、絹、皮革粉、コラーゲン繊維、ビスコース、アセテート等を使用することができる。
【００５６】
その他、本実施形態に係るゴム組成物には、ゴム成分及び膨潤抑制滑材以外にも、所定の配合量の加硫剤、加硫促進剤、加硫促進助剤、加硫遅延剤等を含有させることができる。加硫剤としては、例えば、硫黄、二塩化硫黄、モルホリンジスルフィド等の硫黄系加硫剤の他に、有機過酸化物、金属酸化物等の非硫黄系加硫剤も用いることができる。加硫促進剤としては、例えば、チウラム系、チアゾール系、スルフェンアミド系、スルフィド系、チオ尿素系の化合物等を用いることができる。加硫遅延剤としては、例えば、サリチル酸等を使用できる。
【００５７】
さらに、本実施形態に係るゴム組成物には、品質改良等を目的として、可塑剤、酸化防止剤、軟化剤、粘着性付与剤、老化防止剤等の各種添加剤を含有させることができる。可塑剤としては、具体的には、例えば、フタル酸エステル、ジアリルフタレート、アジピン酸エステル、脂肪酸エステル、トリメリット酸エステル等の合成可塑剤等が挙げられる。酸化防止剤としては、例えば、ジオクチル化ジフェニルアミン等のジフェニルアミン系酸化防止剤、Ｎ，Ｎ’−ジフェニル−ｐ−フェニレンジアミン等のｐ−フェニレンジアミン系酸化防止剤等を含有させることができる。軟化剤としては、例えば、脂肪酸、トール油等を使用することができる。老化防止剤は、耐熱性老化防止剤、耐候性老化防止剤等でゴム組成物に通常使用されるものであれば特に限定されないが、その具体例としては、Ｎ−（１，３−ジメチルブチル）−Ｎ′−フェニル−ｐ−フェニレンジアミン（６ＰＰＤ）、Ｎ，Ｎ′−ジナフチル−ｐ−フェニレンジアミン（ＤＮＰＤ）、Ｎ−イソプロピル−Ｎ′−フェニル−ｐ−フェニレンジアミン（ＩＰＰＤ）、スチレン化フェノール（ＳＰ）等が挙げられる。
【００５８】
本実施形態に係るゴム組成物は、下記の方法により製造される。
即ち、まず、ＨＮＢＲ等のゴム成分１００重量部あたり、ポリエチレンパウダー等の膨潤抑制滑材を例えば１０〜５０重量部含有させ、そして、硫黄等の加硫剤や、チウラム系加硫促進剤等を含有させて、加硫されていないゴム組成物を得る。
【００５９】
このゴム組成物を例えば１３０℃〜２００℃程度の所定の温度で、例えば１０〜２０分間の間、一次加硫した後に、例えば１４０℃〜１８０℃程度の所定の温度で、例えば３０分〜２時間の間、二次加硫することにより得ることができる。
【００６０】
〔耐ＤＭＥ用ゴム組成物〕
本実施形態に係る耐ＤＭＥ用ゴム組成物は、ＤＭＥ耐性を有し、気体または液体のＤＭＥと接触する環境下にて使用されるという用途に用いられるゴム組成物である。
【００６１】
耐ＤＭＥ用ゴム組成物は、ゴム成分と、添加剤と、を有する。
【００６２】
ゴム成分としては、上述したように、水素化ニトリルゴム（ＨＮＢＲ）、ニトリルゴム（ＮＢＲ）、若しくは、エチレン−プロピレン−ジエンゴム（ＥＰＤＭ）等を使用することができる。
【００６３】
添加剤としては、上述した、ポリエチレンパウダー、シリコーンパウダー、ポリテトラフルオロエチレンパウダー等を使用することができる。
【００６４】
また、耐ＤＭＥ用ゴム組成物には、上述した、充填剤、所定の配合量の加硫剤、加硫促進剤、加硫促進助剤、加硫遅延剤等を含有させることが可能である。
【００６５】
〔シール材〕
本実施形態に係るシール材は、その材質として本実施形態に係るゴム組成物を使用して成形加工するものである。
【００６６】
シール材は例えば図１に示されるようなＯリング９００に加工することができる。横配管１００の一端には、縦配管４００が接続される。縦配管４００の上端には、管の内面の円周方向に沿って凹設したＯリング溝が形成されている。そして、Ｏリング溝にはＯリング９００が嵌め込まれる。Ｏリング９００に接するように金属等で形成される栓２００が縦配管４００内部に嵌め込まれる。栓２００の上部にはハンドル３００が設けられている。
【００６７】
たとえ横配管１００の他端から液体若しくは気体のＤＭＥが流れ、図１に矢印で示すように、栓２００の近傍に流れてきて、Ｏリング９００に接触したとしても、Ｏリング９００は本実施形態に係るゴム組成物で形成されている。そのため、ＤＭＥの膨潤・抽出現象により、Ｏリング９００のシール性能が悪化しにくいだけではなく、摺動性の向上によりスムーズな開栓等が可能である。
【００６８】
なお、Ｏリング９００の形状としては、図１に示すような横断面形状が中実丸型のものに限定されるのではなく、種々の形状が可能であり、例えば横断面形状が中心に空孔を有する円環型でもよい。
【００６９】
また、Ｏリング９００の設置される場所も、図１に示されるものに限定されることはなく、例えば、配管の端部近傍の外周面に設置されることも可能である。
【００７０】
さらには、本実施形態に係るゴム組成物を加工して形成されるシール材の具体的形状はＯリングに限定されるものではなく、例えば、Ｖパッキン、Ｕパッキン、カップパッキン、フランジパッキン等の種々の形状が可能である。
【実施例】
【００７１】
（実施例１）
ゴム成分としてＨＮＢＲ（日本ゼオン株式会社製、Ｚｅｔｐｏｌ ００２０）を１００重量部、膨潤抑制滑材としてポリエチレンパウダー（三井化学株式会社製 ミペロンＸＭ−２２０）を１０重量部、加硫剤として有機過酸化物を５重量部配合したゴム組成物を、１７０℃で１０分間一次加硫した後に、１５０℃で２時間二次加硫し、その後成形することでゴム組成物の試験片を作成した。
【００７２】
（実施例２）
膨潤抑制滑材としてのポリエチレンパウダーを５０重量部含有させる以外は、実施例１と同様にしてゴム組成物の試験片を作成した。
【００７３】
（実施例３）
膨潤抑制滑材としてのポリエチレンパウダーを１５０重量部含有させる以外は、実施例１と同様にしてゴム組成物の試験片を作成した。
【００７４】
（比較例）
膨潤抑制滑材としてのポリエチレンパウダーを含有させない以外は、実施例１と同様にしてゴム組成物の試験片を作成した。
【００７５】
このようにして作成したゴム組成物の試験片に対して、圧縮永久歪み率（％）、ＤＭＥ浸漬後の体積変化率（％）、動摩擦係数、破断点強度（ＭＰａ）、破断点伸び（％）、硬さ（デュロＡ硬度）、をそれぞれ測定した。
【００７６】
圧縮永久歪み率（％）は、ゴム組成物のシール性を試験するものであり、ＪＩＳ Ｋ６２６２に準拠して試験を行った。試験片の形状は、大径試験片を使用した。即ち、直径が２９０±０．５ｍｍであり、厚さが１２．５±０．５ｍｍであった。試験片の硬さがＩＲＨＤで１０〜７９であったので、試験片を圧縮する割合として２５％を選択した。試験時間は、７２時間とした。
【００７７】
試験室の標準状態にて、試験片を圧縮装置の圧縮板の間の中央部に、規定のスペーサを試験片の外側にそれぞれ挿入し、その後、圧縮板がスペーサに密着するまで圧縮し、保持具を締め付けてその状態に固定した。
試験片を圧縮後、あらかじめ試験温度に調節した恒温槽に、直ちに圧縮装置をいれた。このときを試験開始時間とし、１００±１℃で加熱した。
加熱処理の終了後、圧縮装置を恒温槽から取り出し、試験片を素早く圧縮装置から取り外し、台の上に置き、試験室の標準状態で３０±３分間放置した後、試験片の中央部の厚さの測定を数式（１）にて行った。
【００７８】
【数１】
【００７９】
ここで、Ｃｓは圧縮永久歪み（％）であり、ｔ０は試験片のもとの厚さ（ｍｍ）であり、ｔ１はスペーサの厚さ（ｍｍ）であり、ｔ２は試験片を圧縮装置から取り外して３０分後の厚さ（ｍｍ）である。
【００８０】
実施例１の圧縮永久歪み率は３０％で、実施例２の圧縮永久歪み率は４０％で、実施例３の圧縮永久歪み率は６１％で、比較例の圧縮永久歪み率は２５％であった。
【００８１】
次に、動摩擦係数は、ゴム組成物の摺動性を試験するものであり、ＪＩＳ Ｋ６２６４に準拠して試験を行った。オリエンテック社製鈴木・松原式摩擦摩耗試験機を使用し、荷重１０ｋｇｆ／ｃｍ２、速度６０ｍ／分、距離１０ｍｍの下で測定した。
【００８２】
実施例１の動摩擦係数は０．８４で、実施例２の動摩擦係数は０．８３で、実施例３の動摩擦係数は０．９８で、比較例の動摩擦係数は０．８３であった。
【００８３】
次に、ＤＭＥ浸漬後の体積変化率は、ＪＩＳ Ｋ６２５８に準拠して測定を行った。
耐圧容器に、２０ｍｍ×５０ｍｍ×厚さ２ｍｍの試験片を３枚いれ、液化ＤＭＥを注入した。
そして４０℃にて２４時間放置した。その後、ＤＭＥを抜き、速やかに試験片を取り出してデシケータに入れた。デシケータから試験片を取り出し、１２分後の体積変化率を数式（２）にて行った。
【００８４】
【数２】
【００８５】
ここで、Ｖａは浸漬後の体積であり、Ｖｂは浸漬前の体積であり、Ｖｃは体積変化率である。
【００８６】
実施例１の体積変化率は３０％で、実施例２の体積変化率は３０％で、実施例３の体積変化率は２２％で、比較例の体積変化率は３９％であった。
【００８７】
次に、破断点強度（ＭＰａ）は、ＪＩＳ Ｋ６２５１に準拠して試験を行った。
実施例１の破断点強度は１５．４ＭＰａで、実施例２の破断点強度は１６．９ＭＰａで、実施例３の破断点強度は１４．３ＭＰａで、比較例の破断点強度は１８．４ＭＰａであった。
【００８８】
次に、破断点伸び（％）は、ＪＩＳ Ｋ６２５１に準拠して試験を行った。
実施例１の破断点伸びは４００％で、実施例２の破断点伸びは３９０％で、実施例３の破断点伸びは２４０％で、比較例の破断点伸びは４００％であった。
【００８９】
次に、硬さ（デュロＡ）は、ＪＩＳ Ｋ６２５３に準拠して試験を行った。
実施例１の硬さは９０で、実施例２の硬さは９１で、実施例３の硬さ９７で、比較例の硬さは８４であった。
【００９０】
これらの試験の結果を下記表１に示す。
【００９１】
【表１】
【００９２】
動摩擦係数に関しては、実施例１〜実施例３において、良好な結果であった。特に実施例１と実施例２は、実施例３に比較して動摩擦係数が低く、シール材に成形加工した場合に特に摺動性に優れていることがわかる。
【００９３】
圧縮永久歪に関しては、実施例１〜実施例３において、良好な結果であった。特に実施例１と実施例２は、実施例３に比較して圧縮永久歪が低く、シール材に成形加工した場合に特にシール性に優れていることがわかる。
【００９４】
ＤＭＥ浸漬後の体積変化率に関しては、比較例は３９％という大きな体積変化率であった。しかしながら、実施例１は３０％、実施例２は３０％、実施例３は２２％といずれも良好な値であり、実施例１〜実施例３は、比較例と異なり、耐ＤＭＥ性を有していることがわかった。
【００９５】
従って、ゴム成分に膨潤抑制滑材としてのポリエチレンパウダーを含有させたゴム組成物の場合、Ｏリング等のシール材に成形加工したとしても、そのようなシール材は、摺動性に優れ、シール性に優れることはもちろんのこと、耐ＤＭＥ性に優れるという非常に優れた物性を示すことが理解される。
【００９６】
（実施例４）
ゴム成分としてＨＮＢＲ（日本ゼオン株式会社製、Ｚｅｔｐｏｌ ００２０）を１００重量部、膨潤抑制滑材としてシリコーンパウダー（モメンティブ・パフォーマンス・マテリアルズ社製、トスパール２０００Ｂ）を１０重量部、加硫剤として有機過酸化物を５重量部配合したゴム組成物を、１７０℃で１０分間一次加硫した後に、１５０℃で２時間二次加硫し、その後成形することでゴム組成物の試験片を作成した。
【００９７】
（実施例５）
膨潤抑制滑材としてのシリコーンパウダーを５０重量部含有させる以外は、実施例４と同様にしてゴム組成物の試験片を作成した。
【００９８】
このようにして作成したゴム組成物の試験片に対して、圧縮永久歪み率（％）、ＤＭＥ浸漬後の体積変化率（％）、動摩擦係数、破断点強度（ＭＰａ）、破断点伸び（％）、硬さ（デュロＡ硬度）、上述と同様の手法にて、それぞれ測定した。
【００９９】
実施例４の圧縮永久歪み率は２８％で、実施例５の圧縮永久歪み率は３０％であった。
【０１００】
実施例４の体積変化率は３２％で、実施例５の体積変化率は３２％であった。
【０１０１】
実施例４の動摩擦係数は０．８２で、実施例５の動摩擦係数は０．７３であった。
【０１０２】
実施例４の破断点強度は１４．９ＭＰａで、実施例５の破断点強度は１３．７ＭＰａであった。
【０１０３】
実施例４の破断点伸びは３６０％で、実施例５の破断点伸びは３５０％であった。
【０１０４】
実施例４の硬さは８９で、実施例５の硬さは９０であった。
【０１０５】
これらの試験の結果を下記表２に示す。
【０１０６】
【表２】
【０１０７】
動摩擦係数に関しては、実施例４及び実施例５において、良好な結果であった。また、圧縮永久歪についても、実施例４及び実施例５において、良好な結果であった。
【０１０８】
ＤＭＥ浸漬後の体積変化率に関しては、比較例は３９％であったにもかかわらず、実施例４は３２％、実施例５は３２％といずれも良好な値であり、実施例４及び実施例５は、比較例と異なり、耐ＤＭＥ性を有していることがわかった。
【０１０９】
従って、ゴム成分に膨潤抑制滑材としてのシリコーンパウダーを含有させたゴム組成物の場合、Ｏリング等のシール材に成形加工したとしても、そのようなシール材は、摺動性に優れ、シール性に優れることはもちろんのこと、耐ＤＭＥ性に優れるという非常に優れた物性を示すことが理解される。
【０１１０】
以上より、ＨＮＢＲ等のゴム成分に、膨潤抑制滑材としてポリエチレンパウダーやシリコーンパウダーを含有させたゴム組成物は、摺動性に優れ、耐ＤＭＥ性に優れ、さらにＯリング等のシール材に成形加工したとしてもシール性に優れることが判明した。膨潤抑制滑材としてポリテトラフルオロエチレンパウダーを含有させた場合も同様に摺動性に優れ、耐ＤＭＥ性に優れ、さらにＯリング等のシール材に成形加工したとしてもシール性に優れる。
【図面の簡単な説明】
【０１１１】
【図１】本実施形態に係るシール材の使用形態を説明する図である。
【符号の説明】
【０１１２】
１００ 横配管
２００ 栓
３００ ハンドル
４００ 縦配管
９００ Ｏリング
【特許請求の範囲】
【請求項１】
ゴム成分と、
前記ゴム成分のジメチルエーテル（ＤＭＥ）による膨潤を抑制するとともに、前記ゴム成分に滑性を付与する膨潤抑制滑材と、を含有する、
ことを特徴とする、ゴム組成物。
【請求項２】
前記膨潤抑制滑材は、ポリエチレンパウダー、シリコーンパウダー、ポリテトラフルオロエチレンパウダーのうち少なくとも何れか一つを含有する、
ことを特徴とする請求項１記載のゴム組成物。
【請求項３】
前記ゴム成分は、水素化ニトリルゴム（ＨＮＢＲ）、ニトリルゴム（ＮＢＲ）、エチレン−プロピレン−ジエンゴム（ＥＰＤＭ）のうち少なくとも何れか一つを含有する、
ことを特徴とする請求項１又は２記載のゴム組成物。
【請求項４】
前記膨潤抑制滑材の含有量が、前記ゴム成分１００重量部に対して、１０重量部以上５０重量部以下である、
ことを特徴とする請求項１乃至３の何れか１項に記載のゴム組成物。
【請求項５】
充填剤として、カーボンブラック、シリカ、クレーのうち少なくとも何れか一つを含有する、
ことを特徴とする請求項１乃至４の何れか１項に記載のゴム組成物。
【請求項６】
請求項１〜５の何れか１項に記載のゴム組成物を用いたシール材。
【請求項７】
シール材に使用されるゴム成分に、前記ゴム成分のジメチルエーテル（ＤＭＥ）による膨潤を抑制するとともに、前記ゴム成分に滑性を付与する膨潤抑制滑材を含有させる、
ことを特徴とする、ゴム成分の耐ＤＭＥ性の付与方法。
【請求項８】
前記膨潤抑制滑材は、ポリエチレンパウダー、シリコーンパウダー、ポリテトラフルオロエチレンパウダーのうち少なくとも何れか一つを含有する、
ことを特徴とする請求項７記載のゴム成分の耐ＤＭＥ性の付与方法。
【請求項９】
前記ゴム成分は、水素化ニトリルゴム（ＨＮＢＲ）、ニトリルゴム（ＮＢＲ）、エチレン−プロピレン−ジエンゴム（ＥＰＤＭ）のうち少なくとも何れか一つを含有する、
ことを特徴とする請求項７又は８記載のゴム成分の耐ＤＭＥ性の付与方法。
ゴム組成物。
【請求項１０】
前記膨潤抑制滑材の含有量が、前記ゴム成分１００重量部に対して、１０重量部以上５０重量部以下である、
ことを特徴とする請求項７乃至９の何れか１項に記載のゴム成分の耐ＤＭＥ性の付与方法。
【請求項１１】
充填剤として、カーボンブラック、シリカ、クレーのうち少なくとも何れか一つを含有する、
ことを特徴とする請求項７乃至１０の何れか１項に記載のゴム成分の耐ＤＭＥ性の付与方法。
【請求項１２】
ゴム成分と、
ポリエチレンパウダー、シリコーンパウダー、ポリテトラフルオロエチレンパウダーのうち少なくとも何れか一つを含有する添加剤と、を含有する、
ことを特徴とする、耐ＤＭＥ用ゴム組成物。
【請求項１】
ゴム成分と、
前記ゴム成分のジメチルエーテル（ＤＭＥ）による膨潤を抑制するとともに、前記ゴム成分に滑性を付与する膨潤抑制滑材と、を含有する、
ことを特徴とする、ゴム組成物。
【請求項２】
前記膨潤抑制滑材は、ポリエチレンパウダー、シリコーンパウダー、ポリテトラフルオロエチレンパウダーのうち少なくとも何れか一つを含有する、
ことを特徴とする請求項１記載のゴム組成物。
【請求項３】
前記ゴム成分は、水素化ニトリルゴム（ＨＮＢＲ）、ニトリルゴム（ＮＢＲ）、エチレン−プロピレン−ジエンゴム（ＥＰＤＭ）のうち少なくとも何れか一つを含有する、
ことを特徴とする請求項１又は２記載のゴム組成物。
【請求項４】
前記膨潤抑制滑材の含有量が、前記ゴム成分１００重量部に対して、１０重量部以上５０重量部以下である、
ことを特徴とする請求項１乃至３の何れか１項に記載のゴム組成物。
【請求項５】
充填剤として、カーボンブラック、シリカ、クレーのうち少なくとも何れか一つを含有する、
ことを特徴とする請求項１乃至４の何れか１項に記載のゴム組成物。
【請求項６】
請求項１〜５の何れか１項に記載のゴム組成物を用いたシール材。
【請求項７】
シール材に使用されるゴム成分に、前記ゴム成分のジメチルエーテル（ＤＭＥ）による膨潤を抑制するとともに、前記ゴム成分に滑性を付与する膨潤抑制滑材を含有させる、
ことを特徴とする、ゴム成分の耐ＤＭＥ性の付与方法。
【請求項８】
前記膨潤抑制滑材は、ポリエチレンパウダー、シリコーンパウダー、ポリテトラフルオロエチレンパウダーのうち少なくとも何れか一つを含有する、
ことを特徴とする請求項７記載のゴム成分の耐ＤＭＥ性の付与方法。
【請求項９】
前記ゴム成分は、水素化ニトリルゴム（ＨＮＢＲ）、ニトリルゴム（ＮＢＲ）、エチレン−プロピレン−ジエンゴム（ＥＰＤＭ）のうち少なくとも何れか一つを含有する、
ことを特徴とする請求項７又は８記載のゴム成分の耐ＤＭＥ性の付与方法。
ゴム組成物。
【請求項１０】
前記膨潤抑制滑材の含有量が、前記ゴム成分１００重量部に対して、１０重量部以上５０重量部以下である、
ことを特徴とする請求項７乃至９の何れか１項に記載のゴム成分の耐ＤＭＥ性の付与方法。
【請求項１１】
充填剤として、カーボンブラック、シリカ、クレーのうち少なくとも何れか一つを含有する、
ことを特徴とする請求項７乃至１０の何れか１項に記載のゴム成分の耐ＤＭＥ性の付与方法。
【請求項１２】
ゴム成分と、
ポリエチレンパウダー、シリコーンパウダー、ポリテトラフルオロエチレンパウダーのうち少なくとも何れか一つを含有する添加剤と、を含有する、
ことを特徴とする、耐ＤＭＥ用ゴム組成物。
【図１】
【公開番号】特開２００９−２９８９３６（Ｐ２００９−２９８９３６Ａ）
【公開日】平成２１年１２月２４日（２００９．１２．２４）
【国際特許分類】
【出願番号】特願２００８−１５５６７０（Ｐ２００８−１５５６７０）
【出願日】平成２０年６月１３日（２００８．６．１３）
【出願人】（０００００５１７５）藤倉ゴム工業株式会社 (120)
【出願人】（３９１００６４３０）中央精機株式会社 (128)
【出願人】（５９１１４８３６９）株式会社ハマイ (9)
【Ｆターム（参考）】
【公開日】平成２１年１２月２４日（２００９．１２．２４）
【国際特許分類】
【出願日】平成２０年６月１３日（２００８．６．１３）
【出願人】（０００００５１７５）藤倉ゴム工業株式会社 (120)
【出願人】（３９１００６４３０）中央精機株式会社 (128)
【出願人】（５９１１４８３６９）株式会社ハマイ (9)
【Ｆターム（参考）】
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