JP2954878B2 - フロン及び/又は冷凍機油用のゴム組成物と加硫シール部品 - Google Patents
フロン及び/又は冷凍機油用のゴム組成物と加硫シール部品Info
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Description
凍機油存在下で用いるに好適な加硫用ゴム組成物及びそ
の加硫シール部品に関する。
が問題視され、オゾンを破壊するフロンガスの幾つかが
数年後に廃止されることが決定されている。そのため、
冷凍機・エアコン等の冷媒として使用するフロンガス
は、R−11(CCl 3 F)、R−12(CCl
2F2 )等のCFC(C、F、Cl の 3元素からなるフ
ロン)からR−22(CHCl 2 F)、R−123(C
HCl FCCl F2 )等のHCFC(C、H、F、Cl
の 4元素からなるフロン)、さらにはR−134a(C
H2 FCF3 )、R−407C(CH2 F2 /CF3 C
HF2 /CH2 FCF3 の混合物(23/25/52wt%)
等のHFC(C、H、Fの 3元素からなるフロン、オゾ
ン破壊係数 0)へと代替され始めている。
内で使用されるOリングなどのシール部品のゴム材料も
代替されようとしている。そこで、HFCフロン冷媒用
のゴムとして、水素化ニトリルゴムに基づく加硫ゴム組
成物が検討されている。
ゴム 100重量部当たり10〜150 重量部のカーボンブラッ
クを添加してなるOリング成形用加硫ゴム組成物が、特
開平5-65369号公報にはムーニー粘度(ML1+4 (100
℃)) 100以上の水素化ニトリルゴム及び有機過酸化物
を含有してなるゴム組成物が、それぞれ開示されてい
る。しかし、上記公報に開示されたゴム組成物は、HF
Cフロンに対してある程度までの耐性を得ることは可能
であるが、実用のためにはカーボンブラックをゴム組成
物に含有させることが不可欠であり、その場合は黒以外
の色に着色することが非常に困難である。ゴム組成物を
着色可能とするためには通常ホワイトカーボンをカーボ
ンブラックの代わりに用いる方法が採られるが、こうし
て得られたゴム組成物はカーボンブラックを含有させた
ゴム組成物に比べてHCFCフロンおよびHFCフロン
に対する耐性が著しく劣り、例えばフロン冷媒の循環系
において使用される場合、冷凍機の移設等のためにフロ
ンを抜いたときや冷凍機の運転停止をしたときの循環系
内の減圧によって発泡亀裂を生じやすい。また、特開平
3-188138号公報には水素化ニトリルゴムにポリメタクリ
ル酸亜鉛とシリカおよび有機過酸化物を含有させたゴム
組成物が開示されている。この組成物は着色が可能であ
るもののHCFCフロンおよびHFCフロンに対して十
分な耐性はなく、発泡亀裂を生じやすい。また、特公平
7-35453号公報には水素化ニトリルゴムと液状ポリブタ
ジエンよりなるゴム組成物が開示されている。この組成
物もある程度まではHFCフロンに対して耐性を得るこ
とは可能であるが、そのためにはカーボンブラックが必
要であり、着色することが非常に困難であるとともに、
通常のゴム組成物よりも硬度が高くなり問題である。
ニトリルゴムに基づくゴム組成物はカーボンブラックを
含有するしないに関わらずいずれも耐性が非常に低く、
HCFC冷媒系で使用した場合に発泡亀裂が生じること
があり、十分なシール機能が得られなくなる可能性があ
る。HCFCフロン冷媒系で従来から用いられているク
ロロプレンゴムはHFCフロン冷媒系で用いる場合、圧
縮永久ひずみが大きくなり、こちらも十分なシール機能
が得られなくなる可能性がある。上記の理由からHCF
C冷媒用のシール部品を誤ってHFCフロン冷媒系に使
用したり、あるいは逆にHFC冷媒用のシール部品をH
CFC冷媒系に使用した場合、それぞれ発泡亀裂による
シール機能の低下、圧縮永久ひずみの増大によるシール
機能の低下などの問題を引き起こす可能性がある。
ロン冷媒系の 2種類の冷凍機が製造されている。HCF
C冷媒用のシール部品を誤ってHFCフロン冷媒系に使
用したり、あるいは逆にHFC冷媒用のシール部品をH
CFC冷媒系に使用することを防ぐためには、HCFC
フロン冷媒系とHFCフロン冷媒系のどちらに対しても
十分な耐性を有するゴム材料を両方の冷凍機に共用する
ものがもっとも望ましいが、そのようなゴム組成物は発
表されていない。そのように共用ができない場合は、冷
凍機に用いられるシール部品のゴム材料も冷凍機の冷媒
の種類に応じて使い分ける必要がある。その場合、HC
FCフロン冷媒系に用いられるゴム部品とHFCフロン
冷媒系に用いるゴム部品は異なった色相を持つことが望
まれる。HCFC冷媒系で従来から用いられているクロ
ロプレンゴムはカーボンブラックを含有したものが多
く、その色相は黒色である。そのためHFCフロン冷媒
系に用いるゴム材料は黒色以外の色相を持つ必要がある
が、HFCフロンに対して十分な耐性を有し、かつ黒色
以外の色相に着色することが可能なゴム組成物は発表さ
れていない。
FCフロン冷媒の両方の冷媒系に対して優れた耐性をも
つゴム組成物を提供することであり、別の目的は、HF
Cフロン冷媒に対して優れた耐性を示すとともに着色可
能な加硫ゴム組成物を提供することである。
ーボンブラックを含有した水素化ニトリルゴムに液状ポ
リブタジエンを添加することによってフロンに対する耐
性がある程度改善され、発生する亀裂個数が減少するこ
とを見いだしたが、HCFCフロン、HFCフロンいず
れに対しても十分な耐性を得るには至らなかった。ま
た、このゴム組成物は、カーボンブラックを含有するた
め、着色が困難であった。さらにこのゴム組成物は硬度
が高くなることも非常に問題であった。
討した結果、ポリメタクリル酸亜鉛を微分散させた水素
化ニトリルゴムと液状ポリブタジエンを併用するととも
に、有機過酸化物によって加硫させたゴム組成物は、カ
ーボンブラックを含有しなくてもHFCフロンに対する
耐性に優れ、しかも液状ポリブタジエンに起因する硬度
の上昇を招かないことが判明した。さらに上記ゴム組成
物にカーボンブラックを添加した場合はHCFCフロン
とHFCフロンのどちらに対しても優れた耐性を示すこ
とが判明した。
リルゴム、100 〜10重量部、 (b)水素化ニトリルゴム、(a)成分との合計量が 1
00重量部となる量、 (c)有機過酸化物、(a)成分と(b)成分の合計量
100 重量部当り0.2 〜12重量部、および (d)モノマー間の結合のうち 1,2結合を40%以上含有
する液状ポリブタジエンまたは変性液状ポリブタジエ
ン、(a)成分と(b)成分の合計量100 重量部当り
0.1〜30重量部 を含有することを特徴とするフロン及び/又は冷凍機油
用のゴム組成物であり、またこの組成物を成形加硫して
なる加硫シール部品である。本発明の(a)成分および
(b)成分に用いられる水素化ニトリルゴム(以下、H
NBRと略す)は、その水素添加率、ニトリル量、分子
量、ムーニー粘度等に特に制限はないが、まずHNBR
のヨウ素価の中心値は、好ましくは50g/100 g以下、
より好ましくは 3〜40g/100 g、特に好ましくは 8〜
30g/100 gの範囲内にあるのが良い。ヨウ素価の中心
値が50g/100 g以下の(水素添加率の高い)HNBR
を用いることにより、フロン及び冷凍機油に対する耐性
をより高いものとすることができ、 3g/100 g以上と
水素添加率を抑えたものを用いることによって低温での
ゴム弾性を保持することができる。HNBRのニトリル
量の中心値は、好ましくは15〜60%、より好ましくは30
〜55%、特に好ましくは40〜50%の範囲内にあるのが望
ましい。ニトリル量の中心値が15%以上、特に30%以上
のHNBRを用いることによって、フロン及び冷凍機油
に対する耐性がより高くなり、ニトリル量の中心値が60
%以下、特に50%以下のものを用いることによって、耐
寒性を保つことができる。また、ムーニー粘度は、ML
1+4 (100℃)の中心値(以下、ムーニー粘度と略す)
が、好ましくは55〜100 、より好ましくは65〜95、特に
好ましくは75〜90の範囲内にあるのが良い。ムーニー粘
度がこの範囲内のHNBRを用いることによって、ゴム
組成物はフロンに対するより高い耐性、並びに柔軟性及
び耐寒性を保持する。
鉛を微分散させたHNBRは、ポリメタクリル酸亜鉛の
分散状態が良好であれば特に制限はない。ポリメタクリ
ル酸亜鉛を微分散させた水素化ニトリルゴムは、例えば
日本ゼオン(株)からZSCの商標で市販されている。
(b)成分のHNBRは、例えば日本ゼオン(株)から
ゼットポールの商標で、またバイエル社よりテルバンの
商標で市販されている。それら複数の水素化ニトリルゴ
ムは併用することもでき、(a)成分と(b)成分の水
素化ニトリルゴムの種類が異なってもよい。
割合は、(a)成分と(b)成分との合計重量を 100重
量部とした場合に、(a)成分が 100〜10重量部(b)
成分が 0〜90重量部であることが必要である。(a)成
分が10重量部に満たないと、十分な耐フロン性が得られ
ず、発泡亀裂が生じる場合がある。また(a)成分と
(b)成分の割合は、(a)成分すなわちポリメタクリ
ル酸亜鉛の量が多いとゴム成形品の硬度が高くなるの
で、上記の比率内でゴム成形品が所望の硬度になるよう
に適宜調整することができる。例えば(a)成分として
日本ゼオン(株)のZSCのうちムーニー粘度85のもの
を使用し、(b)成分としてニトリル量36%、ヨウ素価
28g/100 g、ムーニー粘度78のHNBRを使用した場
合、好ましくは(a)成分が70〜20重量部、(b)成分
が30〜80重量部、より好ましくは(a)成分が60〜40重
量部、(b)成分が40〜60重量部の範囲内にあるのが望
ましい。
などの充填剤を配合したゴム組成物はゴム成形品の硬度
が上昇するため、充填剤を用いる場合は(a)成分の割
合を低くして目的とする硬度に調整できる。(a)成分
が過剰に存在すると硬度が高くなりすぎるだけでなく、
HFCフロン冷媒用の冷凍機油であるエステル油の加水
分解を促進させることがあるので、その場合は(a)成
分の割合を低くして、ホワイトカーボン、カーボンブラ
ックなどの充填剤を使用して目的とする硬度に調整でき
る。
のゴムの過酸化物加硫に使用されるものであれば特に制
限されず、 2種類以上の有機過酸化物を併用することも
できる。有機過酸化物としては、例えばジt−ブチルペ
ルオキシド、ジクミルペルオキシド、t−ブチルクミル
ペルオキサイド、1,1-ジ(t−ブチルペルオキシ)−3,
3,5-トリメチルシクロヘキサン、2,5-ジメチル−2,5-ジ
(t−ブチルペルオキシ)ヘキサン、2,5-ジメチル−2,
5-ジ(t−ブチルペルオキシ)ヘキシン-3、1,3-ジ(t
−ブチルペルオキシイソプロピル)ベンゼン、2,5-ジメ
チル−2,5-ジ(ベンゾイルペルオキシ)ヘキサン、t−
ブチルペルオキシイソプロピルカーボネート、n−ブチ
ル−4,4-ジ(t−ブチルペルオキシ)バレレート、α,
α′−ビス(t−ブチルペルオキシ−m−イソプロピ
ル)ベンゼン、ベンゾイルペルオキシド等が挙げられ
る。これら有機過酸化物として、予め炭酸カルシウム、
ゴム等に混合されたものを用いることもできる。有機過
酸化物の添加量は、本発明における(a)成分と(b)
成分の合計 100重量部に対して 0.2〜12重量部、好まし
くは 1〜10重量部とするのがよい。過酸化物添加量が
0.2重量部に満たない場合はHFCフロンに対するゴム
組成物の耐性がさほど高くならず、12重量部を越える場
合はゴム組成物が硬くなり過ぎるおそれがある。
ポリブタジエンは、平均分子量 1000 〜 3000 であって
20〜39℃で流動性を示すものである。またモノマー(ブ
タジエン、変性ブタジエンなど)間の結合形態のうち
1,2結合が40%以上含有するポリブタジエンである。液
状ポリブタジエンのモノマー構成としては、ポリ−1,2-
ブタジエンのほか、1,2-ブタジエンと1,4-トランス−ブ
タジエン、1,4-シス−ブタジエン、変性ブタジエン(例
えばヒドロキシル化ブタジエン、カルボキシル化ブタジ
エン、エポキシ化ブタジエン等)などとの共重合体が挙
げられ、これらの液状ポリブタジエンを複数種併用する
こともできる。
ンは、モノマー間の結合形態のうち1,2結合が40%以上
であるが、フロンに対する耐性のうえから好ましくは60
%以上、より好ましくは85%以上含有するのがよい。ポ
リマー中の 1,2結合が40%未満であるとフロンに対する
耐性がむしろ悪化することもある。 1,2結合を多く含有
する液状ポリブタジエンは例えば日本曹達(株)よりN
ISSO−PBの商標で市販されている。
ける(a)成分と(b)成分の合計100重量部に対して
0.1〜30重量部、好ましくは 5〜15重量部の範囲内にあ
るのがよい。この範囲では液状ポリブタジエンの使用量
が増えるに従ってフロンに対する耐性が高くなるが、液
状ポリブタジエンの使用量が30重量部を越えるとフロン
に対する耐性はあまり高くならず、むしろ悪化して発泡
亀裂を生じる場合がある。一方 0.1重量部未満ではゴム
組成物の耐フロン性、耐冷凍機油性、耐発泡亀裂性がさ
ほど高くならない。
NBRに対して添加した場合、フロンに対しての耐性は
改善されるものの硬度が高くなってしまう問題がある。
しかし液状ポリブタジエンを(a)成分のポリメタクリ
ル酸亜鉛を微分散したHNBRとともに使用した場合、
硬度はほとんど上昇しない。しかも、液状ポリブタジエ
ンによってもたらされる耐フロン性はそのまま維持され
る。これは全く予想されなかったことである。
カーボンブラックなどの補強性充填剤を使用することに
よってさらにフロンに対する耐性を向上させることがで
きる。本発明のゴム組成物にカーボンブラックを含有さ
せさらに本発明の(a)成分の割合を減らして硬度を調
整した組成物は、HCFCフロン、HFCフロンのいず
れについても優れた耐性を有する。そのため、HCFC
フロン冷媒系、HFCフロン冷媒系の両方のシール部品
の共有化が可能となる。カーボンブラックの種類として
は、例えばSAFカーボン、HAFカーボン、FEFカ
ーボン、GPFカーボン、SRFカーボン、FTカーボ
ン、MTカーボン等が挙げられ、これらは単独または 2
種以上併用することができる。
含有させない場合は着色性に優れ、しかもHFCフロン
に対して優れた耐性を示すゴム組成物が得られる。この
ゴム組成物は、顔料を添加して任意の色調に着色するこ
とが可能であり、HCFCフロン冷媒系で多く用いられ
ているカーボンブラックを含有したクロロプレンゴムな
どの黒色のゴム部品との区別が容易である。そのため任
意の色調に着色された本発明のゴム組成物はHCFCフ
ロン冷媒系とHFC冷媒系でゴム部品を使い分ける場合
に、HFCフロン冷媒用ゴム材料として適している。
含有させた場合は、HFCフロンに対してさらに優れた
耐性を有し、しかも優れた着色性はほとんどそのまま維
持される。ホワイトカーボンを含有させてさらに本発明
の(a)成分の割合を減らして硬度を調整した組成物
は、HFCフロンに対するより高い耐性を有するものと
なる。また、HCFCフロンに対しても通常のゴム組成
物と比較して高い耐性を有する。ホワイトカーボンの種
類としては、例えば含水ケイ酸、無水ケイ酸、ケイ酸カ
ルシウムなどが挙げられ、これらは単独または 2種以上
併用することができる。ホワイトカーボンとともにカッ
プリング剤、好ましくはシランカップリング剤を使用す
ると、さらにフロンに対する耐性が向上する。
オゾン劣化防止剤や酸化防止剤等の老化防止剤、トリア
リルイソシアヌレートやトリメチロールプロパントリメ
タクリレート等の過酸化物架橋用架橋助剤、タルクやク
レー等の充填剤、アラミド繊維やガラス繊維等の補強用
繊維、粘着付与剤、可塑剤、着色剤、加工助剤等の添加
物を含有させることができる。
ム練り・加硫法を用いることができる。ゴム練りは、例
えば、オープンロール、バンバリーミキサー、加圧ニー
ダー、押出機等を用いることができ、また成形加硫は、
射出成形機、圧縮成形機、加硫プレス等を用い、例えば
150〜250 ℃の温度で 3〜60分間架橋することができ、
さらに 120〜200 ℃のオープン中で 1〜24時間の二次架
橋を行っても良い。
に対して優れた耐性を示し、さらにフロンに対して非常
に高い耐発泡亀裂性を有する。例えばフロン冷媒の循環
系において使用される場合、冷凍機の移設等のためにフ
ロンを抜いたときや冷凍機の運転停止をしたときの循環
系内の減圧によって発泡亀裂を生じることが非常に少な
い。従って、本発明のゴム組成物は、冷凍機やエアコン
等、特にそれらのコンプレッサー中で用いられるOリン
グ等のシール部品に用いるゴム材料としての使用に適し
ている。
的に説明するが、本発明は以下の実施例に限定されるも
のではない。
に示す配合によって作成し、フロン及び冷凍機油を用い
て浸漬並びに耐フロン試験を行った。
ールで練りながら配合剤を練り込み、熱プレスで 170℃
×10分間加熱してシート状またはJIS P16 Oリ
ング状に成形し、次いでオーブンにより 150℃× 4時間
二次加硫することにより作成した。
状サンプルを 6本を用い、R−407C+エステル油の
混合液(R407C:90wt%/エステル油:10wt
%)またはR−22+鉱油の混合液(R22:90wt%
/鉱油:10wt%)に圧力容器内で70℃で22時間浸漬
後、サンプルを速やかに取り出し、120 ℃のオーブン中
で1時間加熱した。加熱後、Oリングサンプルの両面を
実体顕微鏡にて表面状態を観察する。発泡亀裂が発生し
た場合は発泡亀裂の個数を数え、Oリングサンプル1体
あたりの亀裂数に換算した。硬度はシート状に成形した
サンプルを用い、JIS K6253に従って測定し
た。
す。
ーニー粘度78の水素化ニトリルゴム。 ZSC−1:日本ゼオン(株)製のポリメタクリル酸亜
鉛を微分散させた水素化ニトリルゴム、ムーニー粘度8
0。 ZSC−2:日本ゼオン(株)製のポリメタクリル酸亜
鉛を微分散させた水素化ニトリルゴム、ムーニー粘度8
5。 液状ポリブタジエン−1: 1,2結合90%以上。 液状ポリブタジエン−2: 1,2結合65%。 ホワイトカーボン−1:含水ケイ酸、比表面積(BET
法による)70〜110 m2/g、一次粒子径32nm、pH
7.5〜 9.0。 ホワイトカーボン−2:含水ケイ酸、比表面積(BET
法による) 175〜225 m2 /g、一次粒子径12nm、p
H 4.0〜 4.5。 シランカップリング剤:メルカプトシラン。 TAIC:トリアリルイソシアヌレート。 過酸化物:ジクミルパーオキシド。
ーニー粘度78の水素化ニトリルゴム。 ZSC:日本ゼオン(株)製のポリメタクリル酸亜鉛を
微分散させた水素化ニトリルゴム、ムーニー粘度80。 液状ポリブタジエン−1: 1,2結合90%以上。 ホワイトカーボン−1:含水ケイ酸、比表面積(BET
による)70〜110 m2 /g、一次粒子径32nm、pH
7.5〜 9.0。 シランカップリング剤:メルカプトシラン。 TAIC:トリアリルイソシアヌレート。 過酸化物:ジクミルパーオキシド。 *:無数の膨れ及び亀裂が発生したため、亀裂個数の計
測不能。
加硫シール部品は、HCFCフロン冷媒とHFCフロン
冷媒の両方の冷媒系に対して優れた耐性を示し、また特
にホワイトカーボンを配合したものは着色可能なフロン
冷媒用シール部材として優れた特性を有することが実証
された。
Claims (4)
- 【請求項1】 (a)ポリメタクリル酸亜鉛を微分散さ
せた水素化ニトリルゴム、100 〜10重量部、(b)水素
化ニトリルゴム、(a)成分との合計量が 100重量部と
なる量、(c)有機過酸化物、(a)成分と(b)成分
の合計量100 重量部当り0.2 〜12重量部、および(d)
モノマー間の結合のうち 1,2結合を40%以上含有する液
状ポリブタジエンまたは変性液状ポリブタジエン、
(a)成分と(b)成分の合計量100 重量部当り 0.1〜
30重量部を含有することを特徴とするフロン及び/又は
冷凍機油用のゴム組成物。 - 【請求項2】 ホワイトカーボンを含有させた請求項1
に記載のフロン及び/又は冷凍機油用のゴム組成物。 - 【請求項3】 カーボンブラックを含有させた請求項1
または2記載のフロン及び/又は冷凍機油用のゴム組成
物。 - 【請求項4】 請求項1〜3いずれかに記載のフロン及
び/又は冷凍機油用のゴム組成物を成形加硫してなる加
硫シール部品。
Priority Applications (4)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP8171846A JP2954878B2 (ja) | 1996-06-11 | 1996-06-11 | フロン及び/又は冷凍機油用のゴム組成物と加硫シール部品 |
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| DE69714520T DE69714520T2 (de) | 1996-06-11 | 1997-06-11 | Kautschukmischung verwendbar in Gegenwart von Flon und/oder Kühlschranköl und vulkanisiertes Produkt daraus |
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