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技術 シール成形用アクリルゴム組成物

出願人 NOK株式会社
発明者 西科浩徳
出願日 1998年4月23日 (22年2ヶ月経過) 出願番号 1998-113356
公開日 1999年11月2日 (20年8ヶ月経過) 公開番号 1999-302491
状態 特許登録済
技術分野 高分子組成物
主要キーワード エチルアクリレート重合体 グラファイト量 炭素繊維量 硬さ変化 密封式 ドライ条件 シール成形 シール寿命
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重要な関連分野

この項目の情報は公開日時点(1999年11月2日)のものです。
また、この項目は機械的に抽出しているため、正しく解析できていない場合があります

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課題

ハロゲン含有エチルアクリレート-n-ブチルアクリレート共重合体を主成分とするシール成形アクリルゴム組成物であって、耐熱性および低温特性にすぐれているばかりではなく、耐摩耗性および耐久性を著しく改善せしめたものを提供する。

解決手段

エチルアクリレート約60〜85重量%およびn-ブチルアクリレート約40〜15重量%の共重合組成を有するハロゲン含有エチルアクリレート-n-ブチルアクリレート共重合体、アルカリ金属またはアルカリ土類金属酸化物または水酸化物炭素繊維および脂肪酸金属石鹸/イオウ系加硫剤を含有するシール成形用アクリルゴム組成物。

概要

背景

アクリルゴム加硫成形品シール材として用いる場合、それの耐熱性を向上させ、シール寿命延長を図るために、ハロゲン含有エチルアクリレート重合体が用いられているが、これの加硫成形品は低温特性に劣っている。ハロゲン含有エチルアクリレート代りに、ハロゲン含有エチルアクリレート-n-ブチルアクリレート-2-メトキシエチルアクリレート3元共重合体またはハロゲン含有n-ブチルアクリレート-2-メトキシエチルアクリレート共重合体を用いると、低温特性は改善されるものの耐熱性が悪化し、シール寿命を低下させる。更に、ハロゲン含有n-ブチルアクリレート重合体の場合には、耐油性の低下がみられる。

ハロゲン含有エチルアクリレート-n-ブチルアクリレート共重合体を用いた場合には、低温特性は良好であるが耐熱性がやや悪化し、それにも増してそれをシール加硫成形したとき、シール材としての耐摩耗性耐久性の点でなお改善されなければならない課題がみられる。

概要

ハロゲン含有エチルアクリレート-n-ブチルアクリレート共重合体を主成分とするシール成形アクリルゴム組成物であって、耐熱性および低温特性にすぐれているばかりではなく、耐摩耗性および耐久性を著しく改善せしめたものを提供する。

エチルアクリレート約60〜85重量%およびn-ブチルアクリレート約40〜15重量%の共重合組成を有するハロゲン含有エチルアクリレート-n-ブチルアクリレート共重合体、アルカリ金属またはアルカリ土類金属酸化物または水酸化物炭素繊維および脂肪酸金属石鹸/イオウ系加硫剤を含有するシール成形用アクリルゴム組成物。

目的

本発明の目的は、ハロゲン含有エチルアクリレート-n-ブチルアクリレート共重合体を主成分とするシール成形用アクリルゴム組成物であって、耐熱性および低温特性にすぐれているばかりではなく、耐摩耗性および耐久性を著しく改善せしめたものを提供することにある。

効果

実績

技術文献被引用数
2件
牽制数
0件

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技術分野

洩れ時間 (hrs) - 330 - 500 400 400 300 -

背景技術

0001

本発明は、シール成形アクリルゴム組成物に関する。更に詳しくは、特に耐摩耗性および耐久性にすぐれたシール成形用アクリルゴム組成物に関する。

0002

アクリルゴム加硫成形品シール材として用いる場合、それの耐熱性を向上させ、シール寿命延長を図るために、ハロゲン含有エチルアクリレート重合体が用いられているが、これの加硫成形品は低温特性に劣っている。ハロゲン含有エチルアクリレート代りに、ハロゲン含有エチルアクリレート-n-ブチルアクリレート-2-メトキシエチルアクリレート3元共重合体またはハロゲン含有n-ブチルアクリレート-2-メトキシエチルアクリレート共重合体を用いると、低温特性は改善されるものの耐熱性が悪化し、シール寿命を低下させる。更に、ハロゲン含有n-ブチルアクリレート重合体の場合には、耐油性の低下がみられる。

発明が解決しようとする課題

0003

ハロゲン含有エチルアクリレート-n-ブチルアクリレート共重合体を用いた場合には、低温特性は良好であるが耐熱性がやや悪化し、それにも増してそれをシール加硫成形したとき、シール材としての耐摩耗性や耐久性の点でなお改善されなければならない課題がみられる。

課題を解決するための手段

0004

本発明の目的は、ハロゲン含有エチルアクリレート-n-ブチルアクリレート共重合体を主成分とするシール成形用アクリルゴム組成物であって、耐熱性および低温特性にすぐれているばかりではなく、耐摩耗性および耐久性を著しく改善せしめたものを提供することにある。

発明を実施するための最良の形態

0005

かかる本発明の目的は、エチルアクリレート約60〜85重量%およびn-ブチルアクリレート約40〜15重量%の共重合組成を有するハロゲン含有エチルアクリレート-n-ブチルアクリレート共重合体、アルカリ金属またはアルカリ土類金属酸化物または水酸化物炭素繊維および脂肪酸金属石鹸/イオウ系加硫剤を含有するシール成形用アクリルゴム組成物によって達成される。

0006

シール成形用アクリルゴムとしては、耐熱性、低温特性、耐油性等を考慮し、エチルアクリレートが約60〜85重量%、好ましくは約70〜80重量%およびn-ブチルアクリレートが約40〜15重量%、好ましくは約30〜20重量%の共重合組成を有するものが用いられる。かかる共重合体を得るための共重合反応は、約90%以上の好反応率で行われるので、各アクリレートモノマー仕込比がほぼそれの共重合組成となっているものと考えられる。

0007

このような共重合組成を有するエチルアクリレート-n-ブチルアクリレート共重合体は、架橋性基として共重合体中にハロゲン基を有している。かかるハロゲン含有エチルアクリレート-n-ブチルアクリレート共重合体としては、前記共重合割合のエチルアクリレートおよびn-ブチルアクリレートを主成分(約60〜99.8重量%)とし、これに(1)2−クロロエチルビニルエテル、2−クロロエチルアクリレ−ト、ビニルベンジルクロライド、(2)ビニルクロロアセテート、アリルクロロアセテート、(3)グリシジルアクリレートグリシジルメタクリレートアリルグリシジルエーテルなどのグリシジル化合物モノクロロ酢酸との付加反応生成物、あるいは(4)α−またはβ−ハロゲン置換脂肪族モノカルボン酸アルケニルエステル、(メタアクリル酸ハロアルキルエステル、ハロアルキルアルケニルエステル、ハロアルキルアルケニルケトンまたはハロアセトキシアルキルエステル、ハロアセチル基含有不飽和化合物等の架橋サイトハロゲン含有単量体などを約0.1〜10重量%、好ましくは約1〜5重量%共重合させた共重合体が用いられ、この共重合体中には他の一般的なビニル化合物を約30重量%以下の範囲内で共重合させることもできる。

0008

かかるハロゲン含有エチルアクリレート-n-ブチルアクリレート共重合体(ハロゲン含有アクリルゴム)には、アルカリ金属またはアルカリ土類金属の水酸化物または酸化物、炭素繊維および脂肪酸金属石鹸/イオウ系加硫剤が必須成分として添加される。

0009

アルカリ金属またはアルカリ土類金属の水酸化物または酸化物としては、例えば水酸化カルシウム水酸化マグネシウム酸化カルシウム酸化マグネシウム酸化亜鉛等が、ハロゲン含有アクリルゴム100重量部当り約0.5〜10重量部、好ましくは約1〜4重量部の割合で用いられ、これの配合はハロゲン含有アクリルゴムの耐熱性を向上させる。

0010

炭素繊維としては、平均繊維径が約5〜20μm、好ましくは約10〜15μm、平均繊維長が約15〜100μm、好ましくは約20〜40μmのものが、ハロゲン含有アクリルゴム100重量部当り約1〜30重量部、好ましくは約5〜20重量部の割合で用いられる。炭素繊維の配合は、耐熱性を改善させるばかりではなく、耐摩耗性および耐久性の改善に大きく寄与する。

0011

加硫系としては、脂肪酸金属石鹸/イオウ系のものが用いられる。脂肪酸金属石鹸としては、一般に脂肪酸アルカリ金属塩、例えば炭素数1〜18の飽和脂肪酸、炭素数3〜18の不飽和脂肪酸脂肪族ジカルボン酸および芳香族カルボン酸などのリチウム塩カリウム塩ナトリウム塩などが用いられる。より具体的には、ステアリン酸カリウムステアリン酸ナトリウムオレイン酸カリウムオレイン酸ナトリウム2−エチルヘキサン酸ナトリウム酒石酸ナトリウムカリウムプロピオン酸ナトリウム酢酸ナトリウムなどが挙げられる。特に好ましいのは、炭素数8〜18の脂肪酸のカリウム塩またはナトリウム塩であり、カリウム塩の方が一般に加硫速度を速くする傾向を示している。

0012

以上の各成分を必須成分とするハロゲン含有アクリルゴム組成物中には、他の必要な配合剤が適宜配合される。充填剤補強剤についていえば、例えば各種のシール材の加硫成形材料として用いる場合、Oリングパッキン等の用途には主としてカーボンブラックが配合され、またオイルシール等の用途には主としてけいそう土ホワイトカーボン等が配合されて用いられる。また、潤滑性充填剤として、グラファイト等も添加される。その他、加硫助剤滑剤等が、必要に応じて配合されて用いられる。

発明の効果

0013

組成物の調製は、ニーダバンバリーミキサ等の密封式混練機あるいはオープンロール等の開放式混練機を用いて行われ、それの加硫は、一般に約150〜250℃で約1〜30分間行われるプレス加硫または射出成形加硫によって行われ、更に必要に応じて、約150〜200℃、約1〜22時間のオーブン加硫あるいは蒸気加硫二次加硫として行われる。

0014

本発明に係るシール成形用アクリルゴム組成物は、耐熱性および低温特性にすぐれているばかりではなく、耐摩耗性および耐久性を著しく改善せしめた加硫成形品を与えることができる。

0015

次に、実施例について本発明を説明する。

0016

実施例1
塩素含有エチルアクリレート-n-ブチルアクリレート(重量比84:16)共重合体100重量部に、
乾式シリカ15重量部
FEFカーボンブラック15 〃
けいそう土40 〃
ステアリン酸1 〃
グラファイト5 〃
老化防止剤CD 2 〃
水酸化カルシウム2 〃
炭素繊維(平均繊維径13μm、平均繊維長30μm) 5 〃
イオウ0.3 〃
ステアリン酸ナトリウム3.5 〃
を加え、オープンロールで混練した後、混練物について180℃、10分間のプレス加硫および150℃、15時間のオーブン加硫(二次加硫)を行ない、シートテストピースおよびオイルシールを加硫成形した。

0017

シート状テストピースについて、常態物性、耐熱性(175℃、500時間後の硬さ変化)および耐油性(150℃のJIS No.3油中に70時間浸漬した後の体積変化率)をJIS K-6301に準拠して測定し、また低温特性をASTMD-1329 TRテストに準拠して測定した。更に、オイルシールについて、摩耗試験(室温、3000rpm、30分間、ドライ条件下)および耐久試験(製品径80mm、150℃、8000rpm、エンジン油条件下)を行った。

0018

実施例2
塩素含有エチルアクリレート-n-ブチルアクリレート(重量比74:26)共重合体を用い、実施例1と同様の混練、加硫および試験が行われた。

0019

実施例3
実施例2において、炭素繊維量が10重量部に変更された。

0020

実施例4
実施例2において、炭素繊維量が20重量部に変更された。

0021

実施例5
塩素含有エチルアクリレート-n-ブチルアクリレート(重量比65:35)共重合体を用い、実施例1と同様の混練、加硫および試験が行われた。

0022

以上の各実施例における測定結果は、次の表1に示される。
表1
測定項目実-1 実-2 実-3 実-4 実-5
[常態物性]
硬さ (JIS A) 82 81 81 82 81
引張強さ (MPa) 9.0 9.1 8.8 8.6 8.2
伸び(%) 110 110 100 90 100
[耐熱性]
硬さ変化(ポイント) +5 +6 +6 +6 +6
[耐油性]
体積変化率(%) +19 +22 +22 +22 +27
[低温特性]
TR-10 (℃) -15 -19 -19 -19 -21
[耐摩耗性]
摩耗幅(mm) 0.85 0.85 0.80 0.80 0.85
[耐久性]
洩れ時間 (hrs) - 800 850 850 800

0023

比較例1
実施例1において、グラファイト量を10重量部に変更し、水酸化カルシウムおよび炭素繊維が用いられなかった。

0024

比較例2
実施例2において、グラファイト量を10重量部に変更し、水酸化カルシウムおよび炭素繊維が用いられなかった。

0025

比較例3
実施例5において、グラファイト量を10重量部に変更し、水酸化カルシウムおよび炭素繊維が用いられなかった。

0026

比較例4
塩素含有エチルアクリレート重合体について、実施例1と同様の混練、加硫および測定が行われた。

0027

比較例5
比較例4において、水酸化カルシウムが用いられなかった。

0028

比較例6
比較例4において、グラファイト量を10重量部に変更し、炭素繊維が用いられなかった。

0029

比較例7
比較例4において、グラファイト量を10重量部に変更し、水酸化カルシウムおよび炭素繊維が用いられなかった。

0030

比較例8
塩素含有エチルアクリレート-n-ブチルアクリレート-2-メトキシエチルアクリレート(重量比42:27:30)3元共重合体について、実施例1の配合でグラファイト量を10重量部に変更し、水酸化カルシウムおよび炭素繊維を用いずに混練を行ない、加硫および測定を行った。

0031

以上の各比較例における測定結果は、次の表2に示される。
表2
比較例
測定項目1 2 3 4 5 6 7 8
[常態物性]
硬さ (JIS A) 82 81 81 83 81 81 83 81
引張強さ (MPa) 9.3 9.1 8.8 9.3 9.2 8.7 9.1 8.2
伸び(%) 140 140 150 110 110 150 150 180
[耐熱性]
硬さ変化(ポイント) +9 +9 +9 +5 +10 +6 +10 +14
[耐油性]
体積変化率(%) +19 +22 +27 +12 +12 +12 +12 +18
[低温特性]
TR-10 (℃) -15 -19 -21 -12 -12 -12 -12 -25
[耐摩耗性]
摩耗幅(mm) - 1.0 - 1.0 - 0.8 1.0 1.2
[耐久性]

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