JPH09302329A - 水膨張性シール材 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【課題】 水により短時間に膨潤して初期防水を達成
し、かつ長期的にも防水することができる、各種配管の
接続部や管路口を防水するための水膨張性シール材を提
供する。 【解決手段】 加硫ゴムに吸水ポリマーを配合してなる
水膨張性加硫ゴムの基材１ａ、１０ａの片面又は両面
に、非加硫ゴムに吸水ポリマーを配合してなる水膨張性
非加硫ゴム層１ｂ、１０ｂを設けた水膨張性シール材
１、１０であって、例えば鋼管２、２の接続部外周に水
膨張性シール材の上半部１と下半部１０を配置して接続
部をシールするのに用いられる。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は、各種配管の接続部
や管路口を防水するために用いる水膨張性シール材に関
するものである。

【０００２】

【従来の技術】電線管、ガス管、給排水管などの各種配
管を接続する場合には、接続部から管内へ水が侵入する
ことを防止するための処置が採られる。この防水処置の
一例としては、まず接続すべき２本の配管のそれぞれの
管路口を互いに突き合わせた後、その外周を例えばクロ
ロプレンゴムから成る加硫ゴムのパッキングで被包し、
さらにその外側に金属又はプラスチック製の締付型継手
部材を配置し、その部材を締付けることによりシールす
るという方式がある。また、配管表面に小さな凹凸があ
ることなどにより防水性が完全でない場合がある。この
ような配管の凹凸への対策の一例としては、パッキング
を水膨張性加硫ゴム製とすることも知られている。これ
によれば、水の侵入があってもこのパッキングが膨張
し、小さな凹凸部も埋めて防水することができる。

【０００３】

【発明が解決しようとする課題】パッキングに水膨張性
加硫ゴムを用いて配管表面の凹凸に対処する前記方式
は、凹凸を埋めることでは比較的優れているが、加硫ゴ
ムは膨張速度が遅く、水の侵入があった場合、膨張して
シールする前に既に多量の水が入ってしまうという問題
がある。そこで、膨張速度を速くする為に非加硫タイプ
の水膨張性ゴムを使うことも考えられるが、非加硫タイ
プのものは、水を含んで膨張するとくずれ易く耐久性の
点で使用に耐えられない。また、加硫タイプの水膨張性
ゴムに吸水性ポリマーを非常に多量に配合して膨張速度
を速くすることも考えられるが、この場合には加硫ゴム
本来の特徴である弾性や強度が失われ、耐久性が悪くな
り、実用に耐えられない。

【０００４】上記に加えて、従来シール材としては例え
ば以下のものが知られている。 １）特開昭５７−５７７７３号公報に記載された、吸水
性を有するホワイトカーボンを配合した未架橋ゴムを含
む組成物と、圧縮復元性弾性体とよりなる複合シーリン
グ材、 ２）特開昭６２−２５９８４６号公報に記載された、ジ
エン系ゴムに高吸水性ポリマーを分散してなる水膨潤性
ゴム層と、その厚み方向以外の膨潤を吸収する水不膨潤
性ゴム層を積層した止水材、及び ３）特開平１−１４５４７０号公報に記載された、加硫
ゴムと、未加硫の水膨潤ゴムとを加硫成形することによ
り一体的に構成したシール材。 しかしながら、前記１）の複合シーリング材では、防水
は基本的に弾性体の復元力に依存していて、水膨張によ
る膨張圧によるものではなく、シールする際には弾性復
元力に抗する力が必要である。またこの未架橋ゴム含有
組成物は吸水性が十分ではなく、膨張率が小さいので、
水により短時間に膨張してシールすることはできない。
２）の積層止水材では、積層した２層のゴム層を架橋し
て用いるために水膨潤率が小さく、短時間に水で膨張し
てシールすることができない。また３）のシール材にお
いては、２種のゴムを加硫成形して一体とするために水
膨潤率が小さく、やはり水により短時間で膨張してシー
ルすることができない。そのため、水により短時間に膨
潤して初期防水を達成し、かつ長期的にも防水すること
ができるシール材の開発が強く望まれていた。

【０００５】

【課題を解決するための手段】本発明者らは、上記目的
を達成する為に鋭意研究した結果、膨張速度の大きい非
加硫タイプの水膨張性ゴムと、膨張速度は小さいが耐久
性のある加硫タイプの水膨張性ゴムとを組み合わせた積
層型の水膨張性ゴム製シール材が、施工後の初期から、
その後も恒久的に防水できることを見い出し、この知見
に基づいて本発明を完成するに至った。すなわち本発明
は、（１）加硫ゴムに吸水ポリマーを配合してなる水膨
張性加硫ゴムの基材の片面又は両面に、非加硫ゴムに吸
水ポリマーを配合してなる水膨張性非加硫ゴム層を設け
たことを特徴とする水膨張性シール材、及び（２）
（１）項記載の水膨張性シール材を所定形状に成形した
ことを特徴とする水膨張性シール材を提供するものであ
る。

【０００６】

【発明の実施の形態】以下、本発明を詳細に説明する。

【０００７】本発明のシール材において、基材となる水
膨張性加硫ゴムは加硫ゴムに吸水ポリマーを配合してな
る。加硫ゴムは、ベースとなるゴムを加硫剤によって加
硫したものである。この水膨張性加硫ゴムは、例えばベ
ースゴムに加硫剤及び吸水ポリマーを配合してゴム組成
物（ゴムコンパウンド）とし、次いでこのゴム組成物中
のゴム成分を加硫させ、吸水ポリマーが加硫ゴム中に分
散した状態で得られる水膨張性を有する加硫ゴムであ
る。ベースゴムとしては、天然ゴム又は合成ゴムを用い
ることができる。合成ゴムの例としてはクロロプレンゴ
ム、ニトリルブタジエンゴム、ブチルゴム、エチレンプ
ロピレンゴム、スチレンブタジエンゴム、アクリルゴ
ム、ブタジエンゴム及びイソプレンゴムなどが挙げられ
る。ゴム組成物の加硫は、常法に従って、加硫剤を含む
ゴム組成物を加熱又は放置することにより行うことがで
きる。吸水ポリマーは、例えば粉末または粒状で、水と
接したときに溶けることがなく、自重の数１０倍〜数１
０００倍の吸水能力を有する合成ポリマーであり、何ら
特定のものに限定されない。このような吸水ポリマーを
列記すると、アクリル酸塩系架橋物、アクリル酸塩・ア
クリルアミド共重合体、ポリビニルアルコール・無水マ
レイン酸反応物、酢酸ビニル・アクリル酸エステル共重
合体ケン化物、ポリエチレンオキサイド変成物、イソブ
チレン・無水マレイン酸共重合体、ポリアクリロニトリ
ル系重合体などがあり、これらを単独で用いるか、ある
いはこれらのうちの２種類以上を組み合わせて用いるこ
とができる。吸水ポリマーの配合量は、ベースゴムやそ
の他の成分の種類、量により変わるが、ベースゴム１０
０重量部に対して５〜１００重量部であることが好まし
い。また加硫剤としては特に制限はないが、ベースゴム
の種類に応じて、イオウ華などのイオウ、イオウ化合
物、酸化マグネシウム、有機過酸化物などの公知のもの
を用いることができる。加硫剤の添加量は通常の加硫ゴ
ムの製造に用いられる量と特に異ならないが、ベースゴ
ムや加硫剤の種類によってその量を変えることができ
る。例えば、ニトリルブタジエンゴム、ブチルゴム、エ
チレンプロピレンゴム、スチレンブタジエンゴム、イソ
プレンゴム及びブタジエンゴムをベースゴムとする場合
は、通常イオウ加硫が行われ、イオウの配合量はベース
ポリマー１００重量部に対して通常０．７５〜３重量部
程度である。この内エチレンプロピレンゴムに対しては
過酸化物加硫も行われ、例えば、ジクミルパーオキサイ
ドをエチレンプロピレンゴム１００重量部に対して２〜
５重量部程度添加して加硫させることもできる。クロロ
プレンゴムは、通常、金属酸化物加硫がなされ、クロロ
プレンゴム１００重量部に対して加硫剤として酸化マグ
ネシウム２〜８重量部と亜鉛華２〜１０重量部程度を用
いて加硫される。アクリルゴムは、通常、アクリルゴム
１００重量部に対してポリアミン０．５〜３重量部を添
加して加硫される。この加硫タイプの水膨張性ゴムは、
吸水速度は小さいが、加硫ゴム本来の弾性や強度を保持
出来、耐久性に優れ、基材（芯材）としてシール材に恒
久的な防水能を与える。前記水膨張性加硫ゴム層には、
さらに加硫促進剤、界面活性剤、充填剤、補強剤、着色
剤、滑材、老化防止剤、粘着付与剤及び可塑剤等の通常
用いられる成分を適宜添加しておいてもよい。好ましく
は、界面活性剤を前記ベースゴム１００重量部に対し１
〜２０重量部、充填剤又は補強剤を前記ベースゴム１０
０重量部に対し２０〜２００重量部添加する。

【０００８】本発明のシール材において、水膨張性非加
硫ゴム層は、非加硫ゴムに吸水ポリマーを配合してなる
水膨張性非加硫ゴムで形成される。非加硫ゴムに吸水ポ
リマーを混合、分散したものを所定形状に成形すること
により水膨張性非加硫ゴム層を形成する。非加硫ゴムの
ベースゴムとしては、天然ゴム、合成ゴム又は熱可塑性
エラストマーを用いることができる。この内、合成ゴム
の例としてはクロロプレンゴム、ニトリルブタジエンゴ
ム、ブチルゴム、エチレンプロピレンゴム、スチレンブ
タジエンゴム、アクリルゴム、ブタジエンゴム及びイソ
プレンゴム等が挙げられ、また熱可塑性エラストマーの
例としてはスチレン系エラストマー、オレフィン系エラ
ストマー、ポリアミド系エラストマー、ウレタン系エラ
ストマー、ポリエステル系エラストマー及び塩化ビニル
系エラストマー等が挙げられる。吸水ポリマーとして
は、前記水膨張性加硫ゴムに用いられるものと同じもの
を用いることができる。この非加硫タイプの水膨張性ゴ
ムは吸水速度が大きく、水の侵入に対して膨潤するのが
早い。よって、これをシール材の表層に配することによ
り、短時間でシール材を膨張させて初期防水を達成する
ことができる。水膨張性非加硫ゴムの水膨張率（水によ
り膨潤、膨張した後の体積の、膨張前に対する体積増加
率）は、ベースゴム、その他の成分の種類、量と吸水ポ
リマーの配合量により変わるが、好ましくは３〜３０倍
であり、さらに好ましくは５〜２０倍であって、水膨張
率をこの範囲とすることにより高い吸水速度が達成され
る。このときの吸水ポリマーの配合量は、ベースゴム１
００重量部に対して、好ましくは１０〜１００重量部で
ある。前記水膨張性非加硫ゴム層に使用される非加硫ゴ
ムには、さらに界面活性剤、充填剤、補強剤、着色剤、
滑材、老化防止剤、粘着付与剤及び可塑剤等の通常用い
られる成分が適宜添加されていてもよい。好ましくは、
界面活性剤を前記ベースゴム１００重量部に対して１〜
２０重量部、充填剤又は補強剤を前記ベースゴム１００
重量部に対して２０〜２００重量部添加したゴムコンパ
ウンド（ゴム組成物）が用いられる。

【０００９】加硫タイプの水膨張性ゴムの基材の片面又
は両面に非加硫タイプの水膨張性ゴム層を設けるとは、
例えば、水膨張性加硫ゴムをシート状としてその片面も
しくは両面上に水膨張性非加硫ゴム層を設けて積層体と
するか、又は水膨張性加硫ゴム成形物の内表面及び／も
しくは外表面に水膨張性非加硫ゴム層を設けることを意
味する。このように水膨張性加硫ゴム含有基材上に表面
層となる水膨張性非加硫ゴム層を設けることにより、施
工後に水の浸入があっても、表面層の非加硫タイプ水膨
張性ゴムが膨潤、膨張して短時間で隙間を埋めて初期防
水を行い、その後は、基材である加硫タイプ水膨張性ゴ
ムにより恒久的な防水が達成される。本発明の水膨張性
シール材は、例えば配管接続部の外周を覆う被覆物とし
て又は配管接続部の管路口のパッキングなどとして用い
られる。

【００１０】本発明の水膨張性を有するシール材は、
ベースゴム、吸水ポリマー、加硫剤を混合したゴムコン
パウンドを熱プレスもしくは射出成形等により一次成
形、加硫して水膨張性を有する加硫ゴムとした後、二次
成形により水膨張性加硫ゴムの内表面及び／又は外表面
に水膨張性非加硫ゴムコンパウンド層を形成する、又は
カレンダーロール等でシート化し、加硫缶等で加硫し
た水膨張性加硫ゴムシートの片面もしくは両面に、水膨
張性非加硫ゴムをカレンダーロールにより貼合せもしく
は溶剤に分散させてコーティングすることによりシート
状に積層する、等の方法により製造される。本発明の成
形された水膨張性シール材の形状に特に制限はないが、
好ましい態様としてはシート、テープなどの形状が挙げ
られる。また、シート状やテープ状とする以外にも、防
水しようとする部位に応じた所望の形状に成形して用い
ることができる。例えば、テープ状のシール材は、前記
、の方法によりシート状で得られた積層体をテープ
状に切断し、または積層しながらテープ状に成形するこ
とにより得られるが、好ましくは、厚さ０．２〜４ｍｍ
の水膨張性加硫ゴムの片面又は両面に、厚さ０．０５〜
２ｍｍの水膨張性非加硫ゴムを積層して製造される。

【００１１】以下、本発明を図示の実施態様に基づき詳
細に説明する。図１（ａ）は、本発明の水膨張性ゴムシ
ール材の一実施態様を示す一部切欠き正面図であり、図
１（ｂ）は、図１（ａ）の左側面図である。図１（ａ）
に示したように、水膨張性ゴムシール材の上半部１と下
半部１０を、２本の鋼管２、２の継手部分の外周部に配
置し、これを締付部材３、３により締付けて、鋼管の継
手部分をシールする。図１（ａ）は、図中でシール材の
上半部１について、図１（ｂ）中にＡで示した部分を切
除して示したものである（図１（ａ）の点線の部分）。
シール材の上半部１、下半部１０は図１（ｂ）に示した
ようにそれぞれ２層構造であり、水膨張性加硫ゴム層１
ａ、１０ａと、前記水膨張性加硫ゴム層１ａ、１０ａの
鋼管２側の表面上に積層された水膨張性非加硫ゴム層１
ｂ、１０ｂとからなる。

【００１２】図２は、本発明の水膨張性ゴムシール材の
別の実施態様を示す。図２（ａ）は、幹線ケーブル１
３、１３の分岐ケーブル１４への分岐接続部の説明図で
あり、接続部の両端には、パッキングとして本発明の水
膨張性ゴムシール材１１及び１２が配されている。図
中、１５はコネクターであって、コネクター内部で、そ
れぞれ外装が剥がされた幹線ケーブルと分岐ケーブルの
導体が電気的に接続されている。図２（ｂ）、（ｃ）
は、それぞれ図２（ａ）中のＢ−Ｂ線断面図、Ｃ−Ｃ線
断面図である。シール材１１及び１２はそれぞれ、水膨
張性加硫ゴム成形体１１ａ又は１２ａの表面上に水膨張
性非加硫ゴム層１１ｂ又は１２ｂが設けられてなり、こ
の成形されたシール材１１、１２が、幹線ケーブル１
３、分岐ケーブル１４を被包している。パッキング１１
と１２の間の分岐接続部には、絶縁粘着シート１６が巻
かれてシールされる。絶縁粘着シート１６で分岐接続部
を巻いて防水処置した状態を図２（ｄ）に示す。なお、
シート１６で巻かれた部分のうち、シール材１１と１２
の間の部分は中空状としてもよい。このように本発明の
シール材のケーブル側と絶縁シート側にそれぞれ膨潤速
度の大きな水膨張性非加硫ゴム層を設けることにより、
初期の水の浸入をどちらの側からも防ぐことができる。

【００１３】図３は、本発明の水膨張性ゴムシール材の
さらに別の実施態様を示す。図３（ａ）は、電線２２、
２２の直線接続部の説明図である。本発明のシール材２
１、２１は、接続部を絶縁シートで覆う際のパッキング
として用いられている。ケーブル２２、２２の外装を剥
いて導体２４、２４を露出させ、導体同士をコネクター
２３で接続し、この接続部の両側の電線上にテープ状の
シール材２１、２１が巻付けられている。図３（ｂ）に
シール材テープ２１の断面図を示す。シール材２１は、
加硫タイプ水膨張性ゴムシート２１ａの片面又は両面に
非加硫タイプ水膨張性ゴム２１ｂ及び／または２１ｃを
積層した２層又は３層構造のテープ状であり、水膨張性
非加硫ゴム層２１ｂまたは２１ｃの面が電線２２上にく
るように電線上に巻きつけられる。図３（ｃ）は、前記
シール材を巻回した接続部に、２つのシール材２１から
２１までの部分に絶縁粘着シート２５を巻付けた状態を
示す説明図である。

【００１４】

【実施例】以下、本発明を実施例に基づきさらに詳細に
説明するが、もとより本発明はこれらに限定されるもの
ではない。

【００１５】以下の実施例、比較例で用いた各シール材
は、ベースゴム、吸水ポリマー、加硫剤及びその他の
成分を混合したゴムコンパウンドを熱プレスもしくは射
出成形により一次成形、加硫して水膨張性加硫ゴムを得
た後、二次成形により前記水膨張性加硫ゴムの表面上の
所定の部分に、水膨張性非加硫ゴムコンパウンド層を形
成することにより成形品として、又はカレンダーロー
ルでシート化し、加硫缶で加硫した水膨張性加硫ゴムシ
ートの片面もしくは両面に、水膨張性非加硫ゴムをカレ
ンダーロールにより貼合せもしくは溶剤に分散させてコ
ーティングすることにより積層テープとして製造した。
各シール材の水膨張性加硫ゴム及び水膨張性非加硫ゴム
に用いたベースゴムの種類及びゴムコンパウンドの組成
を表１〜６に示す。なお表１中、構成ａ層、ｂ層、ｃ層
とは、図１〜３においてシール材中の水膨張性加硫ゴム
又は水膨張性非加硫ゴムに付された添字ａ、ｂ、ｃに対
応する部分をそれぞれ意味する。

【００１６】実施例１、２ 表１に示す各ゴムコンパウンドから得た水膨張性を有す
る加硫又は非加硫ゴムの水膨張率を測定し、また下記形
状に成形したシール材を用いて防水性の試験を行った。
試験方法を以下に示す。 ・水膨張率 各層のゴムについて、ＪＩＳ Ｋ ６３０１の浸せき試
験に準拠し、浸せき液を水道水とした時の膨潤後の体積
の膨潤前の体積に対する変化率を測定した。結果を倍数
で表示する。浸せき温度は２３±２℃、浸せき時間は２
２±０．２５時間とした。 ・防水性 表１に記載したゴムコンパウンドを用いて、図１
（ａ）、（ｂ）に示した形状のシール材の上半部１と下
半部１０を成形した。これを図１（ａ）に示すように鋼
管２、２の接続部外周上に配置、締付けたものを、図４
に概略図を示した防水試験装置４にセットした。装置内
に注水し、外水圧０で１時間放置後、外水圧０．０２Ｍ
Ｐａとし、注水直後（これを初期とする）及び３０日後
の漏水の有無を調べた。 水膨張率、防水性試験の測定結果を表１に示す。表１に
示した通り、実施例１、２のシール材を用いた場合には
何れも３０日後まで漏水は見られなかった。

【００１７】比較例１ 表１に示したゴムコンパウンドを用いて水膨張性加硫ゴ
ムの単層品とした以外は実施例１、２と同様にシール材
を成形し、同様の試験を行った。その結果、外水圧０．
０２ＭＰａで通水直後に漏水した。 比較例２ 表１に示したゴムコンパウンドを用いて水膨張性非加硫
ゴムの単層品とした以外は実施例１、２と同様にシール
材を成形し、同様の試験を行った。その結果、初期は漏
水がなく防水性は良好であったが、３０日後には漏水し
ていた。

【００１８】実施例３、４ 表１に示す各ゴムコンパウンドから得た水膨張性を有す
る加硫又は非加硫ゴムについてそれぞれ水膨張率を測定
した。さらに、表１に示す各ゴムコンパウンドを用い
て、芯材に加硫タイプの水膨張性ゴム、芯材の表面上に
は非加硫タイプの水膨張性ゴムを配して、図２（ａ）〜
（ｄ）に１１、１２で示した形状のシール材を成形し
た。これを電線分岐接続部に配置し、さらに接続部を絶
縁粘着シートでシール材１１から１２の間が中空状にな
るように巻いた。その防水性を実施例１、２と同様の方
法で試験し、初期及び３０日後の浸水の有無を試験し
た。その結果、実施例３、４では３０日後まで浸水は見
られなかった。

【００１９】比較例３ 表１に示した水膨張性加硫ゴムを用いて単層品とした以
外は実施例３、４と同様にシール材を成形し、同様の試
験を行った。その結果、初期段階で漏水が見られた。

【００２０】実施例５、６ 表１に示したゴムコンパウンドを用いて、０．５ｍｍ厚
の加硫タイプ水膨張性ゴムシートの片面又は両面に０．
２ｍｍ厚の非加硫タイプ水膨張性ゴムを積層し、２層
（実施例５）又は３層（実施例６）のテープ状シール材
を得た。このシール材を、図３（ａ）〜（ｃ）に示した
ように、電線の直線接続部の両側に巻き付け、さらに絶
縁粘着シートを巻付けた。これらを用いて実施例１、２
と同様に防水試験を行った。その結果、実施例５、６と
も３０日後まで浸水は見られなかった。

【００２１】比較例４ 表１に示したゴムコンパウンドからなる単層品である１
ｍｍ厚テープを用いた以外は、実施例５、６と同様にし
て試験した。その結果、初期は漏水しなかったが、３０
日後には漏水が確認された。

【００２２】

【表１】

【００２３】

【表２】

【００２４】

【表３】

【００２５】

【表４】

【００２６】

【表５】

【００２７】

【表６】

【００２８】

【発明の効果】本発明の水膨張性シール材を用いれば、
短時間で水膨張する非加硫タイプゴムによって施工後の
初期段階のシール性が得られ、その後、長期的には、徐
々に水膨張しかつ十分な強度を持つ加硫タイプゴムによ
ってシール性が保持されるという優れた作用効果を奏
し、このシール材はバランスが良く、耐久性に優れる。

【図面の簡単な説明】

【図１】（ａ）は水膨張性シール材でシールした鋼管接
続部の一部切欠き正面図であり、（ｂ）は左側面図であ
る。

【図２】（ａ）は水膨張性シール材のパッキングでシー
ルした電線分岐部の説明図であり、（ｂ）は（ａ）のＢ
−Ｂ線断面図であり、（ｃ）は（ａ）のＣ−Ｃ線断面図
であり、（ｄ）は（ａ）の電線分岐部を絶縁粘着シート
で覆った状態を示す説明図である。

【図３】（ａ）は電線の直線接続部を示す説明図であ
り、（ｂ）はテープ状の水膨張性シール材の断面図であ
り、（ｃ）は（ａ）の接続部に絶縁粘着シートを巻付け
た状態を示す説明図である。

【図４】防水試験装置の概略図である。

【符号の説明】

１、１０ 水膨張性シール材 １ａ、１０ａ 水膨張性加硫ゴム層 １ｂ、１０ｂ 水膨張性非加硫ゴム層 ２、２ 鋼管 １１、１２ 水膨張性シール材 １１ａ、１２ａ 水膨張性加硫ゴム成形体 １１ｂ、１２ｂ 水膨張性非加硫ゴム層 １３ 幹線ケーブル １４ 分岐ケーブル １５ コネクター １６ 絶縁粘着シート ２１ 水膨張性シール材 ２１ａ 水膨張性加硫ゴムシート ２１ｂ、２１ｃ 水膨張性非加硫ゴム層 ２２ 電線 ２３ コネクター

Claims (2)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 加硫ゴムに吸水ポリマーを配合してなる
   水膨張性加硫ゴムの基材の片面又は両面に、非加硫ゴム
   に吸水ポリマーを配合してなる水膨張性非加硫ゴム層を
   設けたことを特徴とする水膨張性シール材。
2. 【請求項２】 請求項１記載の水膨張性シール材を所定
   形状に成形したことを特徴とする水膨張性シール材。