WO2017199864A1

WO2017199864A1 - 腐食防止用ガスケット

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Publication number: WO2017199864A1
Application number: PCT/JP2017/017967
Authority: WO
Inventors: 規寛濱田; 穣幸田; 鈴木　清宏; 楠于
Original assignee: Nok Corp
Current assignee: Nok Corp
Priority date: 2016-05-17
Filing date: 2017-05-12
Publication date: 2017-11-23
Anticipated expiration: 2018-11-17
Also published as: EP3434942A4; US20190049016A1; JPWO2017199864A1; EP3434942A1; CN109073083A

Abstract

本発明の目的は、ゴム弾性体自体のゴム特性を変化させることなく、長期間にわたって優れた防食性能を発揮し得る腐食防止用ガスケットを提供することである。　ゴム弾性体と、界面活性剤とを有するガスケットであって、前記界面活性剤が、前記ゴム弾性体の表面に染み出し得る含浸状態で、前記ゴム弾性体の少なくとも内部に存在することを特徴とする、腐食防止用ガスケット。

Description

腐食防止用ガスケット

　本発明の腐食防止用ガスケットは、金属部材の表面をシールするために用いられ、金属部材のシール面（ガスケットとの接触面）の腐食を防止し得るガスケットに関する発明である。

　車両や汎用機械、例えば自動車において、エンジンや、電子部品を内部に収容する装置等には、筐体を密封するためにガスケットが用いられている。ガスケットは、例えば組み合わされて筐体を形成する一対の部材の間に圧縮された状態で挟まれることによって弾性変形し、これら一対の部材間の密封を図り、筐体の密閉を図る。

　自動車は海浜地帯や融雪剤が散布されている地帯を走行することがあり、このとき、自動車の部品に塩水や融雪剤が付着し、ガスケットを挟圧する部材とガスケットとの間に隙間があるとその隙間に塩水や融雪剤成分が浸入し滞留することがある。この滞留した塩水又は融雪剤成分によってガスケットを挟圧する部材に腐食が発生することがある。特に、ガスケットを挟圧する部材が、例えばアルミニウム合金等の金属部材である場合、合金成分として含まれる銅（Ｃｕ）や珪素（Ｓｉ）により、ガスケットを挟圧する部材が上記滞留した塩水又は融雪剤成分によって腐食されやすい。この腐食された部分がガスケットのシールラインを超えた場合、ガスケットの密封機能は低下し又は消滅してしまう。

　特許文献１には、ガスケットと金属部材との間で生じる隙間腐食を防止するため、金属部材の表面に撥水性コーティングを施す手法が開示されている。このようなコーティング部材は、使用初期においては十分な防食性能を発揮し得るが、長期にわたる使用によって、金属部材表面の撥水性コーティングが剥がれやすく、防食性能が低下するという問題がある。

　一方、特許文献２には、ガスケット側に腐食防止性能を付与するため、ゴム組成物に腐食防止剤を配合した、防食性水膨張性組成物が開示されている。しかし、ゴム組成物に腐食防止剤を添加する方法では、（１）腐食防止剤がゴム構造に影響を与えるため、所期したゴム特性が得られず、特に防食性以外の性能（例えば硬さやシール性）の調整が難しくなる、（２）腐食防止剤がゴム組成物の一部としてゴム構造内に組み込まれて固定されているため、十分な腐食防止効果が得られない、（３）ゴム組成物として設計変更を行う必要があり、既存のガスケットへの応用が難しい、等の問題点がある。

特開平７－０２１６８２号公報特開平３－２０３９４０号公報

　そこで本発明は、特に、ゴム弾性体自体のゴム特性を変化させることなく、長期間にわたって優れた防食性能を発揮し得る腐食防止用ガスケットを提供することを目的とする。

　本発明者らは、鋭意研究を重ねた結果、界面活性剤がゴム弾性体の表面に染み出し得る含浸状態で、ゴム弾性体の少なくとも内部に界面活性剤を存在させることにより、所望のゴム特性を有しつつ、長期間にわたって金属部材の表面（特にシール面）を塩水等の腐食成分から保護できるガスケットが得られることを見出し、かかる知見に基づき本発明を完成させるに至った。

　すなわち、本発明の要旨構成は、以下のとおりである。
［１］　ゴム弾性体と、界面活性剤とを有するガスケットであって、
　前記界面活性剤が、前記ゴム弾性体の表面に染み出し得る含浸状態で、前記ゴム弾性体の少なくとも内部に存在することを特徴とする、腐食防止用ガスケット。
［２］　前記ゴム弾性体が、エチレン・プロピレン・ジエン３元共重合ゴム（ＥＰＤＭ）、ニトリルゴム（ＮＢＲ）および水素化ニトリルゴム（ＨＮＢＲ）から選択される少なくとも１種を含むゴム組成物の架橋成形品である、上記［１］に記載の腐食防止用ガスケット。

　本発明の腐食防止用ガスケットは、ゴム弾性体と、界面活性剤とを有し、前記界面活性剤が、前記ゴム弾性体の表面に染み出し得る含浸状態で、前記ゴム弾性体の少なくとも内部に存在することによって、優れたゴム特性と防食性能を兼ね備え、特に金属部材を密封するために用いた際に、金属部材の表面に界面活性剤を徐々に供給でき、長期間にわたって金属部材の表面（特にシール面）を塩水等の腐食成分から保護して良好な密封機能を発揮することができる。

　本発明の腐食防止用ガスケット（以下、単に「ガスケット」ということがある。）は、ゴム弾性体と、界面活性剤とを有し、前記界面活性剤が、前記ゴム弾性体の表面に染み出し得る含浸状態で、前記ゴム弾性体の少なくとも内部に存在することを特徴とする。

　ここで、ゴム弾性体の内部とは、ゴム弾性体の、表面以外の全ての部分を指す。
　また、含浸状態とは、ゴム弾性体の少なくとも内部、特にゴム弾性体の網目構造の隙間に、界面活性剤が浸み込んでいる状態を指し、界面活性剤が配合されたゴム組成物から得られるゴム弾性体のように、化学的な結合により界面活性剤がゴム弾性体の網目構造中に組み込まれている状態とは区別される。また、含浸状態は、その形成方法によらず、ゴム弾性体の少なくとも内部に界面活性剤が浸み込んでいる状態である、全ての態様を含む。

　また、含浸状態の程度は、ゴム弾性体の表面側から深部まで適宜選択することができ、ゴム弾性体の深部まで、あるいは全体的に均一に界面活性剤が浸み込んでいてもよいし、例えばゴム弾性体がシート状である場合等には、その一方の表面（金属部材の表面と接触する側の面）に対応する側の内部にのみ、界面活性剤が浸み込んでいてもよい。

　また、界面活性剤がゴム弾性体の表面に染み出し得る状態とは、特に限定されないが、ガスケットとして用いた際に、挟圧によりガスケット表面に界面活性剤が徐々に滲み出てくる状態が好ましく、常態（室温、常圧下）でガスケット表面に界面活性剤が徐々に滲み出てくる状態であってもよい。

　本発明のガスケットは、金属部材の表面（以下、「金属面」ということがある）を密封する際に、金属面に界面活性剤を効率よく供給することができる。界面活性剤が付着した金属面は、優れた撥水性を発揮する。その優れた撥水性により、金属面とガスケットの隙間では、塩水等の腐食成分が浸入し難く、また留まり難い。これによりガスケットと金属部材との隙間に対応する金属面を腐食から効果的に保護することができ、ガスケットの密封機能を維持できる。また、本発明のガスケットの場合、長期間塩水等に晒されることにより、金属面に付着した界面活性剤が溶解して離脱した場合であっても、ガスケット側から界面活性剤が徐々に供給されるため、金属面における撥水性は損なわれず、長期にわたり腐食防止効果が得られる。

　一方、界面活性剤を有していないガスケットの場合には、金属面に撥水性を付与できない。そのため、ガスケットと金属部材の隙間に塩水等の腐食成分が浸入することを防止できず、金属面に腐食が発生し、ガスケットの密封機能が低下する。

　また、本発明のガスケットは、界面活性剤が、ゴム弾性体の少なくとも内部に含浸状態で存在し、かつゴム弾性体の表面に染み出し得る状態にあることが重要である。すなわち、単に界面活性剤を有する場合であっても、特許文献２のように界面活性剤がゴム組成物中に配合され、ゴム構造中に組み込まれている場合には、界面活性剤がゴム弾性体の表面に染み出し難く、金属面に十分な撥水性を付与できない。これに対し、界面活性剤の染み出し量を増やすために、ゴム組成物に界面活性剤を多量に配合した場合には、得られるゴム弾性体は防食性以外のゴム特性（例えば、硬さやシール性）が低下する傾向にある。そのため、界面活性剤をゴム組成物中に配合する方法では、防食性以外のゴム特性を良好に維持しつつ、長期にわたる十分な腐食防止効果を発揮し得るガスケットを得ることは困難であった。

　以上説明したように、本発明のガスケットは、界面活性剤がゴム弾性体の表面に染み出し得る含浸状態で、ゴム弾性体の少なくとも内部に存在することを特徴とする。このようなガスケットは、優れたゴム特性を有し、長期にわたり優れた腐食防止効果を発揮できる。

　以下、本発明のガスケットを構成する材料について個別に説明する。
（１）ゴム弾性体
　本発明のゴム弾性体は、架橋成形されてなり、その網目構造の隙間に界面活性剤を保持し、かつ金属部材に接触した際には、金属面に界面活性剤を徐々に供給する役割を担う。

　このようなゴム弾性体としては、公知のゴム材料から作られたゴム弾性体を用いることができる。ゴム材料としては、耐水性があるゴム材料が好ましく、例えばエチレン・プロピレン・ジエン３元共重合ゴム（ＥＰＤＭ）、ニトリルゴム（ＮＢＲ）および水素化ニトリルゴム（ＨＮＢＲ）から選択される少なくとも１種を含むゴム組成物が挙げられる。また、このようなゴム材料は、必要に応じて、各種添加剤を含んでいてもよく、防食性以外のゴム特性を低下させない範囲内であれば、界面活性剤を含んでいてもよい。

　また、ゴム弾性体は、優れた耐水性を有していることが好ましい。このような観点から、ゴム弾性体は、ＥＰＤＭ、ＮＢＲおよびＨＮＢＲから選択される少なくとも１種を含むゴム組成物の架橋成形品であることがより好ましく、中でも、ＥＰＤＭおよびＨＮＢＲの少なくとも一方を含むゴム組成物の架橋成形品であることがより好ましい。

　また、ゴム弾性体の形状（すなわちガスケットとしての形状）は、特に限定されず、任意の形状をとることができ、例えば正方形、長方形、円盤状等のシート状ガスケット、Ｏリング、角リング等の環状ガスケットが示される。

（２）界面活性剤
　本発明の界面活性剤は、ゴム弾性体の表面に染み出し得る含浸状態で、ゴム弾性体の少なくとも内部に存在することで、ゴム弾性体自体のゴム特性を変化させることなく、かつ金属部材と接触した際には、金属面に付着して、撥水性を付与する役割を担う。

　このような界面活性剤としては、例えば、ラウリン酸、ミリスチン酸、パルミチン酸、ステアリン酸、アラキジン酸等を好適に用いることができる。また、界面活性剤は１種のみで用いてもよいし、２種以上を組み合わせて用いてもよい。

　界面活性剤は、例えばアルミニウムからなる板の表面（アルミニウム面）に付着させた場合に、付着前のアルミニウム面に比べて、水の接触角を大きくできるものが好ましい。水の接触角は、大きいほど撥水性に優れていることを意味している。すなわち、アルミニウム面で比較した場合に、付着の前後において、水の接触角を大きくできる界面活性剤は、アルミニウムを含む金属面に優れた撥水性を付与し得る。

　以上説明したように本発明のガスケットは、金属部材の表面を密封するために用いた場合に、その接触面に、界面活性剤を徐々に供給することによって、優れた撥水性を長期にわたり付与できる。さらに、撥水性が付与された金属面では、ガスケットとの隙間で毛管現象が生じ難く、塩水等の腐食成分が当該隙間に浸入したり、滞留したりすることを有効に防止できるため、金属面の腐食を効果的に抑制できる。このような本発明のガスケットは、特に耐腐食性が求められる金属部材を密封する場合により好適である。このような金属部材としては、アルミニウム系材料やステンレス鋼等からなる部材が挙げられる。

　特に、本発明のガスケットは、アルミニウム材料（アルミニウムや、アルミニウム合金）からなる金属部材の表面を密封する場合に、好適に用いられる。この場合には、上記界面活性剤は、アルミニウム材料からなる金属面に、優れた撥水性を付与し得るものであることが好ましい。

　次に、本発明のガスケットの好ましい製造方法について説明する。
　ゴム弾性体に、界面活性剤を浸み込ませ、所定の含浸状態を形成することによって製造される。

　上記含浸状態を形成する方法は、特に限定されず、界面活性剤を含む溶液に浸漬させる方法や、界面活性剤を含む溶液を塗布して加圧等により浸み込ませる方法や、これらに類する公知の処理によって行うことができる。そのため、大掛かりな設備を必要とせず、また処理も比較的簡易で、生産性に優れている。さらに、従来のゴム組成物を用いて成形されたゴム弾性体をそのまま用いることができるため、既存のガスケットへの応用も容易であり、汎用性に優れる。

　以下、所定の含浸状態を形成する処理の一例を具体的に説明する。
　まず、所望のゴム特性を有したゴム弾性体を準備し、これを、界面活性剤を含む溶液に一定時間浸漬させ、ゴム弾性体の内部に界面活性剤を含浸させる。

　界面活性剤を含む溶液の調製方法は、特に限定されず、公知の方法により行うことができる。例えば、使用する界面活性剤の種類、特性に応じて、溶媒の種類や濃度を決定し、必要に応じて添加剤等を適宜選択すればよい。

　浸漬時間は、所望の含浸状態（表面からどの程度まで含浸させるか）や、界面活性剤やゴム弾性体の種類、また浸漬させる溶液の温度等に応じて適宜調整すればよく、好ましくは３０分～７２時間、より好ましくは３時間～２４時間である。浸漬時間が短すぎると、界面活性剤がゴム弾性体の内部に含浸し難い。また、界面活性剤がゴム弾性体の内部で十分な含浸状態となった後は飽和状態となるため、浸漬時間が長すぎても、腐食防止効果の向上は期待できず、寧ろ、処理時間の長時間化によって生産性が悪化し、さらにゴム特性の劣化をも招くおそれがある。したがって、浸漬時間は、界面活性剤がゴム弾性体の内部に適度に含浸すると共に、生産性とゴム特性を良好に維持できるよう、バランスをみて適宜調整することが好ましい。

　また、浸漬処理後のゴム弾性体は、その内部に含浸状態で存在する界面活性剤に影響がない範囲で、必要に応じて表面洗浄や、乾燥等の処理を施してもよく、さらに一定期間保管してもよい。また、浸漬処理後のゴム弾性体を、界面活性剤を含む溶液から引き上げて、液切りした後そのまま、目的の使用を行ってもよい。

　以上、本発明の実施形態について説明したが、本発明は上記実施形態に限定されるものではなく、本発明の概念および特許請求の範囲に含まれるあらゆる態様を含み、本発明の範囲内で種々に改変することができる。

　次に、本発明の効果をさらに明確にするために、実施例および比較例について説明するが、本発明はこれら実施例に限定されるものではない。

［ゴム弾性体の作製］
　（参考例１）
　まず、ＥＰＤＭ（Ｋｅｌｔａｎ（登録商標）　Ｋ２７５０、Ｌａｎｘｅｓｓ社製）１００重量部に対して、カーボンブラック（シーストＧＳＯ　東海カーボン株式会社製）を５４重量部、過酸化物架橋剤（パークミル（登録商標）Ｄ　日油株式会社製）を３重量部、老化防止剤（ノクラックＣＤ　大内新興化学工業株式会社製）を１重量部配合し、これらをニーダーおよびオープンロールにて混練して、ゴム組成物を得た。
　次に、得られたゴム組成物を、Ｏリング金型用いて、１８０℃、６分間の加圧架橋（一次架橋）、および１５０℃、４時間のオーブン架橋（二次架橋）を行い、ＪＩＳ　Ｂ２４０１－１：２０１２　Ｐ１０Ａで規定するＯリングに成形し、ゴム弾性体を得た。

　（参考例２）
　参考例２では、ゴム組成物を得る際に、界面活性剤としてラウリン酸（東京化成工業株式会社製）を５重量部さらに配合した以外は、参考例１と同様にしてゴム弾性体を得た。

［Ｏリング（ガスケット）の作製］
　（実施例１）
　まず、界面活性剤としてラウリン酸（炭素数１２、東京化成工業株式会社製）を準備し、樹脂容器に、ヘキサンを溶媒として、濃度５質量％の界面活性剤溶液を得た。
　次に、参考例１で作製したゴム弾性体を、上記界面活性剤の溶液に、室温で１８時間浸漬した後、該溶液から引き上げ、表面を乾燥させ、界面活性剤を浸み込ませ、実施例１に係るＯリングを得た。

　（実施例２）
　実施例２では、界面活性剤としてミリスチン酸（炭素数１４、純正化学株式会社製）を用いた以外は、実施例１と同様にしてＯリングを得た。

　（実施例３）
　実施例３では、界面活性剤としてパルミチン酸（炭素数１６、東京化成工業株式会社製）を用いた以外は、実施例１と同様にしてＯリングを得た。

　（実施例４）
　実施例４では、界面活性剤としてステアリン酸（炭素数１８、純正化学株式会社製）を用いた以外は、実施例１と同様にしてＯリングを得た。

　（実施例５）
　実施例５では、界面活性剤としてアラキジン酸（炭素数２０、東京化成工業株式会社製）を用いた以外は、実施例１と同様にしてＯリングを得た。

　（比較例１）
　比較例１では、上記参考例１で作製したゴム弾性体をそのままＯリングとして用いた。

　（比較例２）
　比較例２では、上記参考例２で作製したゴム弾性体をそのままＯリングとして用いた。

［評価］
　上記実施例および比較例に係るＯリングを用いて、下記に示す特性評価を行った。各特性の評価条件は下記の通りである。結果を表１に示す。

［塩水腐食試験］
　上記実施例および比較例に係るＯリングのそれぞれを、２枚のアルミニウム合金板（ＡＤＣ１２、表面粗さＲｚ６．５μｍ）に挟み、圧縮率１７％で挟圧し、Ｏリングーアルミニウム合金板の積層体を準備した。次で、樹脂容器内の水に、濃度５質量％となるように塩化ナトリウムを加えて、液温５０℃の食塩水を準備した。この食塩水に、上記積層体を一定時間浸漬し、その後積層体を引き上げ、積層体を解き、アルミニウム合金板のシール面（Ｏリングとの接触面）と密封面（Ｏリングの内側）について、腐食状態を確認した。
　なお、塩水への浸漬は、全てのＯリングについて、保持時間９６時間と、１９２時間で実施した。また実施例１については、保持時間２８８時間、４８０時間および６７２時間でも実施し、さらに比較例１および２については、保持時間２８８時間でも実施した。
　また、腐食状態の確認では、アルミニウム合金板のシール面および密封面のいずれにも腐食がないものを良「○」、シール面に腐食が見られたものを可「△」、密封面にまで腐食が及んでいるものを不良「×」と評価した。なお、本実施例では、保持時間１９２時間で良「○」の場合を合格と評価した。結果を表１に示す。

　表１に示されるように、界面活性剤を使用していない、通常のＯリングである比較例１のＯリングは、金属面に対して界面活性剤を供給することはない。そのため、金属面を腐食から保護することはできず、保持時間１９２時間の塩水腐食試験で既に、腐食が密封面にまで及ぶことが確認された。

　これに対し、本発明に係る実施例１～５のＯリングは、界面活性剤が、ゴム弾性体の表面に染み出し得る含浸状態で、ゴム弾性体の少なくとも内部に存在する。そのため、金属面に対し界面活性剤を徐々に供給でき、長期にわたり金属面（特にシール面）を腐食から保護できることが確認された。

　一方、界面活性剤を配合したゴム組成物を用いて成形したゴム弾性体からなる比較例２のＯリングは、ゴム弾性体の内部に界面活性剤が含浸状態で存在しているとはいえない。そのため、このようなＯリングでは、金属面に界面活性剤を効率よく供給できず、金属面を腐食から十分に保護できない。そのため、保持時間１９２時間の塩水腐食試験で既に、シール面には腐食が及んでおり、さらに保持時間２８８時間では、腐食は密封面にまで及ぶことが確認された。

　なお、本発明に係る実施例１のＯリングについては、さらに保持時間を２８８時間、４８０時間および６７２時間まで延長して、塩水腐食試験を行った。その結果、これらのいずれの条件でも、シール面および密封面には腐食は発生しないことが確認された。

　すなわち、本発明のガスケットによれば、接触した金属面に対し界面活性剤を徐々に供給でき、ガスケットと接触した金属面に対し長期にわたり高い撥水性を付与できるものと考えられる。そのため、ガスケットと金属面の隙間（シール面）では、高い撥水性が発揮され、塩水が入り難く、また留まり難い状態となる。その結果、特にシール面を腐食から効果的に保護でき、腐食がシール面の内側に及ぶことはなく、ガスケットは良好な密封機能を長期にわたり発揮できるものと考えられる。

Claims

　ゴム弾性体と、界面活性剤とを有するガスケットであって、
　前記界面活性剤が、前記ゴム弾性体の表面に染み出し得る含浸状態で、前記ゴム弾性体の少なくとも内部に存在することを特徴とする、腐食防止用ガスケット。
　前記ゴム弾性体が、エチレン・プロピレン・ジエン３元共重合ゴム（ＥＰＤＭ）、ニトリルゴム（ＮＢＲ）および水素化ニトリルゴム（ＨＮＢＲ）から選択される少なくとも１種を含むゴム組成物の架橋成形品である、請求項１に記載の腐食防止用ガスケット。