(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
金属部材と接着して用いられるダイヤフラム用のゴム組成物であって、
当該ゴム組成物は、
アクリロニトリル含有量が３１〜４２ｗｔ％である中高ニトリル含有または高ニトリル含有の水素化ニトリルゴム（ＨＮＢＲ）と、加硫剤として使用される硫黄および有機過酸化物と、エステル系可塑剤とを含み、
前記加硫剤として使用される有機過酸化物が、α，α´−ビス（tert-ブチルパーオキシ）ジイソプロピルベンゼンであり、
前記エステル系可塑剤が、アジピン酸エステルであることを特徴とするダイヤフラム用ゴム組成物。
【請求項２】
前記有機過酸化物の含有量が、６〜１０重量部である請求項１に記載のダイヤフラム用ゴム組成物。
【請求項３】
前記エステル系可塑剤の含有量が、５〜２０重量部である請求項１または請求項２に記載のダイヤフラム用ゴム組成物。
【請求項４】
前記請求項１ないし請求項３のいずれかに記載のダイヤフラム用ゴム組成物からなるダイヤフラム本体と、当該ダイヤフラム本体の中央に配置され、接着された金属体とを備えることを特徴とするダイヤフラム。
【請求項５】
ダイヤフラム本体と、ダイヤフラム本体の中央に配置された接合面には、有機シリコン系接着剤が介在されている請求項４に記載のダイヤフラム。
【請求項６】
前記有機シリコン系接着剤が、５〜３０ｗｔ％シラン化合物と、７０〜９５ｗｔ％のＮ，Ｎ-ジメルチルホルムアルデヒドを含有する接着剤である請求項５に記載のダイヤフラム。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、ダイヤフラム用ゴム組成物およびそれを用いたダイヤフラムに関し、特に、金属部材と接着して用いられるダイヤフラム用のゴム組成物に関する。
【背景技術】
【０００２】
ダイヤフラム本体の中央に配置され、かつ接着・固着された円板状の金属体を備えるダイヤフラムがある。このものは、予め、ダイヤフラム本体の中央に金属体が固着されているために、空圧装置等への取り付けの簡便性に優れるという特徴がある。
【０００３】
ゴム体からなるダイヤフラム本体は、適度の伸びや柔軟性が要求されるために、中高ニトリル含有または高ニトリル含有の水素化ニトリルゴム（ＨＮＢＲ）が使用される。当該水素化ニトリルゴム（ＨＮＢＲ）は、一般に低温性、耐油性等の特性バランスのとれたゴム材料、ニトリル含有率を多少変えることにより、低温性と耐油性のいずれか一方を重視した配合とすることもできる。その一方で、金属や樹脂との接着性（加硫接着）については、低アクリロニトリルのものに比べて、接着性が劣るという傾向がある。
【０００４】
そのため、硫黄加硫された中高ニトリル含有または高ニトリル含有の水素化ニトリルゴム（ＨＮＢＲ）を使用する場合、金属との接着性を確実にするために、接着剤は下塗り（プライマー）を基材に塗布し、その上に接着材を塗布する工法が一般的に行われている。
【０００５】
しかしながら、プライマーを使用する場合、このものの塗りムラが原因で、接着不良を生じることがある。また、プライマーを使用することで、工程数も増え、コストが増加するという不都合も生じる。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００６】
【特許文献１】特開昭６２−１０４８６４公報
【特許文献２】特開昭６３−１５９４５４号公報
【特許文献３】特開平１１−３４２１８号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００７】
このような実状のもとに本発明は、創案されたものであり、その目的は、ダイヤフラムに要求される所望の良好なゴム特性を維持したまま、従来必須とされていたプライマーを用いることなく、接着剤のみでのダイヤフラムゴムと金属との信頼性のある接合を実現させ、これによりコスト削減の可能なものを提供する。
【課題を解決するための手段】
【０００８】
このような課題を解決するために、本発明は、金属部材と接着して用いられるダイヤフラム用のゴム組成物であって、当該ゴム組成物は、アクリロニトリル含有量が３１〜４２ｗｔ％である中高ニトリル含有または高ニトリル含有の水素化ニトリルゴム（ＨＮＢＲ）と、加硫剤として使用される硫黄および有機過酸化物と、エステル系可塑剤とを含み、前記加硫剤として使用される有機過酸化物が、α，α´−ビス（tert-ブチルパーオキシ）ジイソプロピルベンゼンであり、前記エステル系可塑剤が、アジピン酸エステルであるように構成される。
【０００９】
また、本発明のダイヤフラム用のゴム組成物の好ましい態様として、前記有機過酸化物の含有量が、６〜１０重量部であるように構成される。
【００１０】
また、本発明のダイヤフラム用のゴム組成物の好ましい態様として、前記エステル系可塑剤の含有量が、５〜２０重量部であるように構成される。
【００１１】
また、本発明のダイヤフラムは、上記記載のダイヤフラム用ゴム組成物からなるダイヤフラム本体と、当該ダイヤフラム本体の中央に配置され、接着された金属体とを備えて構成される。
【００１２】
また、本発明のダイヤフラムの好ましい態様として、ダイヤフラム本体と、ダイヤフラム本体の中央に配置された接合面には、有機シリコン系接着剤が介在されて構成される。
【００１３】
また、本発明のダイヤフラムの好ましい態様として、前記有機シリコン系接着剤が、５〜３０ｗｔ％シラン化合物と、７０〜９５ｗｔ％のＮ，Ｎ-ジメルチルホルムアルデヒドを含有する接着剤であるように構成される。
【発明の効果】
【００１４】
本発明の金属部材と接着して用いられるダイヤフラム用のゴム組成物は、アクリロニトリル含有量が３１〜４２ｗｔ％である中高ニトリル含有または高ニトリル含有の水素化ニトリルゴム（ＨＮＢＲ）と、加硫剤として使用される硫黄および有機過酸化物と、エステル系可塑剤とを含み、加硫剤として使用される有機過酸化物が、α，α´−ビス（tert-ブチルパーオキシ）ジイソプロピルベンゼンであり、エステル系可塑剤が、アジピン酸エステルであるように構成されているので、ダイヤフラムに要求される所望の良好なゴム特性を維持したまま、従来必須とされていたプライマーを用いることなく、接着剤のみでのダイヤフラムゴムと金属との信頼性のある接合を実現させることができる。これによりコストの低減化が可能となる。
【図面の簡単な説明】
【００１５】
【図１】図１は、本発明のダイヤフラム１の平面図である。
【図２】図２は図１のＡ−Ａ断面矢視図である。
【発明を実施するための形態】
【００１６】
以下、本発明を実施するための形態について説明する。
まず、最初に、本発明のダイヤフラム用ゴム組成物の説明する前に、本発明のダイヤフラム用ゴム組成物が好適に用いられる本発明のダイヤフラムの構造の一例を図１および図２を参照しつつ説明する。
【００１７】
〔本発明のダイヤフラムの構造の説明〕
図１は、本発明のダイヤフラム１の平面図であり、図２は図１のＡ−Ａ断面矢視図である。これらの図面に示されるように、本発明のダイヤフラム１は、ゴム弾性体を主構成部材とするダイヤフラム本体３０と、このダイヤフラム本体３０の中央に配置され、かつ接着・固着された略円板状の金属部材２０と、を備えている。このような本発明のダイヤフラム１は、予め、ダイヤフラム本体３０の中央に金属部材２０が固着されているために、空圧装置等への取り付けの簡便性に優れる。
【００１８】
金属部材２０は基本的に円板形状をなし、ゴム弾性体と接着されることのある円板状部２５と、その中央部に突出する凸部体２１を有し、円板状部２５の周縁部近傍には図示のごとく複数の貫通孔２７（図面では１２個が均等角度割で配置）が設けられている。この貫通孔２７の中には、通常、ダイヤフラム本体３０を構成するゴム弾性体が入り込み、接合性を高めるようになっている（図２参照）。
【００１９】
ダイヤフラム本体３０は、基本的に円板形状をなし、その主要部はゴム弾性体から構成され、内部に強度を保つための基布３９（点線でしめされている領域）が埋設されている。ダイヤフラム本体３０の外周部に位置する符号３１はリブであり、装置との固定に用いられる。符号３５は、圧力により可動するコンボリューション部であり、この部分には、金属部材２０との接着箇所は存在しない。符号３７は、金属部材２０と接着することのある膜部本体である。
【００２０】
このような金属部材２０を接着して備えるダイヤフラムは、例えば、以下の製造方法により製造される。
【００２１】
成形金型内のキャビティの所定位置に金属部材２０をインサートしておき、次いで、ダイヤフラム用ゴム組成物を金型のキャビティに装填する。しかる後に、未加硫ゴムを加硫させる。加硫時の温度および時間は、ゴム材料等に応じて適宜設定される。
【００２２】
なお、金属部材２０とダイヤフラム用ゴム組成物との接合面には、有機シリコン系接着剤が介在される。有機シリコン系接着剤としては、５〜３０ｗｔ％シラン化合物と、７０〜９５ｗｔ％のＮ，Ｎ-ジメルチルホルムアルデヒドを主成分として含有する接着剤が好適に用いられる。シラン化合物としては、γ−アミノプロピルトリメトキシシラン、ビニルトリエトキシシラン、ビニルトリス（β−メトキシエトキシ）シラン、γ−メタクロイルオキシプロピルトリメトキシシラン、β−（３，４−エポキシシクロヘキシル）−エチルトリメトキシシラン、γ−グリシドキシプロピルトリメトキシシラン、γ−アミノプロピルトリエトキシシラン等が挙げられる。特に、γ−アミノプロピルトリメトキシシランが好適である。
その他、３０ｗｔ％以内の範囲で、合成樹脂類を含有させることができる。
【００２３】
このような有機シリコン系接着剤は、ダイヤフラム以外に、バルブ等で例示できるゴムー金属積層体の接着剤として使用できる。
【００２４】
〔本発明のダイヤフラム用ゴム組成物の説明〕
本発明のゴム組成物は、ダイヤフラムのゴム部分として使用されるものであって、なおかつ、金属部材と接着して用いられるダイヤフラム用のゴム組成物である。
【００２５】
本発明のダイヤフラム用ゴム組成物は、デュロＡ(Duro-A)硬度が６０〜８０である中高ニトリル含有または高ニトリル含有の水素化ニトリルゴム（ＨＮＢＲ）と、加硫剤として使用される硫黄および有機過酸化物と、エステル系可塑剤とを含んで構成される。
【００２６】
そして、これらの組合せのうち、限定された最適な成分の組合せによってのみ、本発明の効果が発現する。
【００２７】
（水素化ニトリルゴム（ＨＮＢＲ）の説明）
本発明で使用される水素化ニトリルゴム（ＨＮＢＲ：水素化アクリロニトリルーブタジエンゴム）は、デュロＡ硬度が６０〜８０、好ましくは、６０〜７０とされる。デュロＡ硬度は、ＪＩＳ  Ｋ６２５３で規定、測定される硬度である。この硬度の値が、６０未満となったり、８０を超えたりすると、所望のダイヤフラムのゴム特性を得ることが困難となってしまうという不都合が生じる。
【００２８】
本発明でいう「中高ニトリル」とは、アクリロニトリル含有量が３１〜３５ｗｔ％のものをいい、「高ニトリル」とは、アクリロニトリル含有量が３６〜４２ｗｔ％のものをいう。双方併せて、本発明における水素化アクリロニトリルーブタジエンゴム中のアクリロニトリル含有量は３１〜４２ｗｔ％である。この値が、３１ｗｔ％未満となったり、４２ｗｔ％を超えたりすると、上記の硬度との関係において、所望のダイヤフラムのゴム特性を得ることが困難となってしまうという不都合が生じる。
【００２９】
（加硫剤として使用される硫黄および有機過酸化物の説明）
本発明においては、ゴムの加硫剤として硫黄と所定の有機過酸化物が併用される。
【００３０】
硫黄は特に、伸び等のゴム物性を得るために必要であり、その含有量は、水素化アクリロニトリルーブタジエンゴム１００重量部に対して、０．２〜１．０重量部、好ましくは、０．３〜０．７重量部とされる。
【００３１】
有機過酸化物としては、α，α´−ビス（tert-ブチルパーオキシ）ジイソプロピルベンゼンが用いられる。具体的な化学構造は、下記構造式で示される。
【００３２】
【化１】
0005432821.tif 000002
【００３３】
パライソプロピルベンゼンが好ましいが、パラ、メタ異性体の混合物でもよい。
【００３４】
このような有機過酸化物の含有量は、水素化アクリロニトリルーブタジエンゴム１００重量部に対して、６〜１０重量部、好ましくは、７〜９重量部の範囲で含有される。この値が、６重量部未満となると、接着性が不安定になるという不都合が生じる。この一方で、１０重量部を超えると、ゴムの伸びが低下するという不都合が生じる。
【００３５】
なお、本願発明では、上述してきたようにゴムの加硫剤として硫黄と所定構造のジアルキルパーオキサイド類の有機過酸化物が併用される。
【００３６】
（エステル系可塑剤の説明）
本発明で使用されるエステル系可塑剤は、アジピン酸エステルが使用される。アジピン酸エステルとしては、アジピン酸ジオクチル、アジピン酸ジイソノニル等が好適例として例示できる。特に、アジピン酸ジオクチルが好ましい。
【００３７】
このようなエステル系可塑剤の添加量は、水素化アクリロニトリルーブタジエンゴム１００重量部に対して、５〜２０重量部、好ましくは、１０〜１７重量部とされる。
【００３８】
この値が、５重量部未満となると、低温特性が劣るという不都合が生じる。この一方で、２０重量部を超えると、接着性が低下するという不都合が生じる。
【００３９】
（その他の添加物）
本発明の作用効果を逸脱しない範囲で、その他、加硫促進剤、白色充填剤、老化防止剤等の添加物を添加するようにしてもよい。
【００４０】
（ダイヤフラム用ゴム組成物の物性）
上述してきた本発明のダイヤフラム用ゴム組成物は、好適には、引張強さが１５ＭＰａ以上、特に２１〜２３ＭＰａの範囲にあり、伸びが４００％以上、特に４８０〜６００％の範囲である物性を備えることが望ましい。
【００４１】
さらに、低温伸長復元試験（ＴＲ１０試験）の試験値が、−３０℃以下、特に−３０〜−３５℃であり、圧縮永久歪試験（１００℃×７０時間の２５％圧縮）による歪率が２３％以下であることが望ましい。
【実施例】
【００４２】
以下、具体的な実施例を示し、本発明をさらに詳細に説明する。
【００４３】
ＨＮＢＲとして下記のものを準備した。本発明の範囲のものである。
（ＨＮＢＲの種類）
・タイプ１（本発明）：（ゼットポール2020；  アクリロニトリル含有量：３６．２ｗｔ％、ヨウ素価２８、ムーニ−粘度７８  ゼオン社製）
【００４４】
・タイプ２（比較）：（ゼットポール4110；  アクリロニトリル含有量：１７ｗｔ％、ヨウ素価１５、耐寒タイプ  ゼオン社製）
【００４５】
加硫剤として硫黄と有機過酸化物を準備した。
有機過酸化物としては、下記のものを準備した。
【００４６】
・有機過酸化物１（本発明）：α，α´−ビス（tert-ブチルパーオキシ）−ｐ−イソプロピルベンゼン（以下および表１中で『ＶＣ』と称す。商品名Vul-CuP（ＧＥＯ社製））
【００４７】
・有機過酸化物２（比較）：２，５−ジメチル−２，５−ジ−ｔ−ブチルペルオキシヘキサン（表１中で『パーヘキサ２５Ｂ−４０』と称す。）日本油脂製
【００４８】
・有機過酸化物３（比較）：ジクミルパーオキサイド（表１中で『パークミルＤ』と称す。）日本油脂製
【００４９】
エステル系可塑剤としては、下記のものを準備した。
・可塑剤１（本発明）：アジピン酸ジオクチル（ＤＯＡ：Dioctyl Adipate）
【００５０】
・可塑剤２（比較）：フタル酸ジオクチル（ＤＯＰ：Dioctyl Phtalate）
【００５１】
・可塑剤３（比較）：リン酸トリクレシル（ＴＣＰ：Tricresyl Phosphate）
上記の配合用の原料を用いて、下記表１に示される配合要領で、ダイヤフラム用ゴム組成物を作製した。
【００５２】
表１に示されるダイヤフラム用ゴム組成物について、下記の要領で、（１）接着強度試験を行うとともに、（２）ゴム残存率（％）、（３）引張強さ（ＭＰａ）、（４）伸び（％）、（５）ＴＲ１０(℃)、および（６）圧縮永久歪率（％）のゴム物性を求めた。
【００５３】
＜ゴム物性の測定＞
（１）接着強度試験および（２）ゴム残存率（％）
Φ１０ｍｍ、厚さ３ｍｍの円筒状ゴム試験片の円筒上面と下面にそれぞれ、有機シリコン系接着剤（商品名：モニカスＶ−１６）を塗布した後に、Φ１２ｍｍの円筒状のステンレス金属片を接着した。
【００５４】
しかる後、円筒状ゴム試験片の上面と下面にそれぞれ接着されたステンレス金属片を引っ張り試験機に固定し、上下に引っ張った。そして、分断時の強度（ＭＰａ）を求めるとともに（接着強度）、ステンレス金属片にゴム切断面がどのくらいの割合で残っているかを調べた（ゴム残存率の測定）。ゴム残存率１００％は、ゴムとステンレス金属片の接着界面が１００％ゴムに覆われている状態であり、ゴム残存率０％は、ゴムがステンレス金属片の表面箇所から外れた状態である。
【００５５】
本発明の接着強度の目標値は、９ＭＰａ以上であり、ゴム残存率の目標値は８０％以上である。
【００５６】
（３）引張強さ（ＭＰａ）
ＪＩＳ  Ｋ６２５１に基づいて試験値を求めた。
本発明の目標値は、１５ＭＰａ以上である。
【００５７】
（４）伸び（％）
ＪＩＳ  Ｋ６２５１に基づいて試験値を求めた。
本発明の目標値は、４００％以上である。
【００５８】
（５）ＴＲ１０(℃)
ＪＩＳ  Ｋ６２６１に基づいて低温伸長復元試験（ＴＲ試験）の試験値を求めた。ＴＲ試験は、一定の伸長を与え凍結させた試験片を徐々に昇温させたときの伸びの回復率を測定する試験であり、伸長した状態から１０％収縮したときの温度（ＴＲ１０）を求めた。
本発明の目標値は、−３０℃以下である。
【００５９】
（６）圧縮永久歪率（％）
ＪＩＳ  Ｋ６２６２に基づき圧縮永久歪試験（１００℃×７０時間の２５％圧縮）による歪率を求めた。１００から求めた数値を引いた値が回復％を示す。
本発明の目標値は、２３％以下である。
【００６０】
実験結果を下記表１に示した。
【表１】
0005432821.tif 000003
【００６１】
【表２】
0005432821.tif 000004
【００６２】
なお、表１において、本発明の可塑剤であるアジピン酸ジオクチルに代えて、アジピン酸ジイソノニルを用いた場合も、同様に良好な結果が得られた。
【００６３】
上記表１の結果より本発明の効果は明らかである。
すなわち、本発明の金属部材と接着して用いられるダイヤフラム用のゴム組成物は、アクリロニトリル含有量が３１〜４２ｗｔ％である中高ニトリル含有または高ニトリル含有の水素化ニトリルゴム（ＨＮＢＲ）と、加硫剤として使用される硫黄および有機過酸化物と、エステル系可塑剤とを含み、加硫剤として使用される有機過酸化物が、α，α´−ビス（tert-ブチルパーオキシ）ジイソプロピルベンゼンであり、エステル系可塑剤が、アジピン酸エステルであるように構成されているので、ダイヤフラムに要求される所望の良好なゴム特性を維持したまま、従来必須とされていたプライマーを用いることなく、接着剤のみでのダイヤフラムゴムと金属との信頼性のある接合を実現させることができる。これによりコストの低減化が可能となる。
【産業上の利用可能性】
【００６４】
ダイヤフラム用ゴム組成物およびそれを用いたダイヤフラムを用いる産業に利用可能である。
【符号の説明】
【００６５】
１…ダイヤフラム
２０…金属部材
２１…凸部体
２５…円板状部
２７…貫通孔
３０…ダイヤフラム本体
３１…リブ
３５…コンボリューション部
３７…膜部本体
３９…基布
【図１】
0005432821.tif 000005
【図２】
0005432821.tif 000006