(57)【要約】【課題】 高歪でも耐久性を保持することが可能なエチレン・プロピレン系共重合ゴム組成物を提供すること。【解決手段】本発明に係るエチレン・プロピレン系共重合ゴム組成物は、エチレン含量６０モル％以上のエチレン・プロピレン系共重合ゴム成分を６０重量％以上含むエチレン・プロピレン系共重合ゴム１００重量部当り、白色充填剤を２０〜５０重量部、平均粒子径が６１〜１００ｎｍのカーボンブラックを６０〜１００重量部配合してなることを特徴とする。好ましい態様は、エチレン・プロピレン系共重合ゴム成分が、ＥＰＤＭであること、更に、ＥＰＤＭが、エチレン含量６６モル％以上であること、有機過酸化物の配合量は、エチレン・プロピレン系共重合ゴム１００重量部当り２〜５重量部の範囲であること、カップリング材料に用いられることである。【選択図】なし【特許請求の範囲】
【請求項１】
エチレン含量６０モル％以上のエチレン・プロピレン系共重合ゴム成分を６０重量％以上含むエチレン・プロピレン系共重合ゴム１００重量部当り、白色充填剤を２０〜５０重量部、平均粒子径が６１〜１００ｎｍのカーボンブラックを６０〜１００重量部配合してなることを特徴とするエチレン・プロピレン系共重合ゴム組成物。
【請求項２】
エチレン・プロピレン系共重合ゴム成分が、エチレン・プロピレン・ジエン共重合ゴム（ＥＰＤＭ）であることを特徴とする請求項１記載のエチレン・プロピレン系共重合ゴム組成物。
【請求項３】
エチレン・プロピレン・ジエン共重合ゴム（ＥＰＤＭ）が、エチレン含量６６モル％以上であることを特徴とする請求項２記載のエチレン・プロピレン系共重合ゴム組成物。
【請求項４】
有機過酸化物の配合量は、エチレン・プロピレン系共重合ゴム１００重量部当り２〜５重量部の範囲であることを特徴とする請求項１、２又は３記載のエチレン・プロピレン系共重合ゴム組成物。
【請求項５】
カップリング材料に用いられることを特徴とする請求項１〜４の何れかに記載のエチレン・プロピレン系共重合ゴム組成物。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明はエアカップリング材料などに用いられるエチレン・プロピレン系共重合ゴム組成物に関し、詳しくは高歪でも耐久性を保持することが可能なエチレン・プロピレン系共重合ゴム組成物に関する。
【背景技術】
【０００２】
自動車のエアコンコンプレッサにおける動力伝達装置のプーリにエンジン側から入力されるトルク変動（振り振動）を吸収するためにエアコンカップリングが設けられている。
【０００３】
従来、かかるエアコンカップリングの材料としては、一般にブチルゴムが用いられている。これは、従来のエアコンカップリングがクラッチタイプによるＯＮ／ＯＦＦタイプであり、ＯＮ／ＯＦＦ時の衝撃を和らげる効果があること（４０℃前後の減衰が大きい）、使用環境が最大１２０℃程度であることから、耐熱性よりも高減衰性能を重視していたからである。
【特許文献１】特開平８−２６９２６９号公報    特許文献１の実施例には、ＥＰＤＭにカーボンブラックを配合する例が記載されているが、当該実施例で用いているゴム用のカーボンブラックは旭カーボンブラック社製「ＦＥＦカーボンブラック」で、平均粒径は４０〜４５ｎｍである。
【特許文献２】特開２０００−１４３９０５号公報  従来のＥＰＤＭ配合。
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
しかしながら、最近のエンジンの高出力化・コンパクト化に伴い、使用環境全体の温度が上昇の傾向にある。エアコンカップリングも当然のことながら、耐熱性の向上が要求され、具体的には＋１５℃程度（１３５℃）での耐熱耐久性が要求される。現在、広く使用されているブチルゴムは１２０℃前後までの使用が限界であり、それ以上の熱負荷に対してはポリマーが熱軟化し、機能部品として成立しなくなる欠点がある。
【０００５】
また、製品の機構もクラッチタイプから常時回転タイプが主流となる方向にあり、そのためＯＮ／ＯＦＦの際には衝撃緩衝機能よりもカップリングとしての動力伝達機能が重視されてきているので、ブチルゴムではその要請を満足できないのが実情である。なお、１００℃前後の振動吸収性〔ｔａｎδ〕がブチルゴムと同じであれば問題ないとされている。
【０００６】
そこで、本発明者は、従来のブチルゴムの欠点を解決すべく、自動車・トーショナルダンパ用材料に用いられているＥＰＤＭ配合（特許文献２参照）を採用したところ、耐熱性については確保できたが、圧縮永久歪が悪く、耐久性が十分に確保できないことが判った。具体的には、このＥＰＤＭ配合の場合、低歪時（〜５０％程度）では従来のブチル材料と同等の耐久性を保持していたが、高歪においては急激に耐久性が低下することが判明した。
【０００７】
本発明は、高歪でも耐久性を保持することが可能なエチレン・プロピレン系共重合ゴム組成物を提供することを課題とする。
【０００８】
また本発明の他の課題は、以下の記載によって明らかとなる。
【課題を解決するための手段】
【０００９】
上記課題は、以下の各発明によって解決される。
【００１０】
（請求項１） 
エチレン含量６０モル％以上のエチレン・プロピレン系共重合ゴム成分を６０重量％以上含むエチレン・プロピレン系共重合ゴム１００重量部当り、白色充填剤を２０〜５０重量部、平均粒子径が６１〜１００ｎｍのカーボンブラックを６０〜１００重量部配合してなることを特徴とするエチレン・プロピレン系共重合ゴム組成物。
【００１１】
（請求項２）
エチレン・プロピレン系共重合ゴム成分が、エチレン・プロピレン・ジエン共重合ゴム（ＥＰＤＭ）であることを特徴とする請求項１記載のエチレン・プロピレン系共重合ゴム組成物。
【００１２】
（請求項３）
エチレン・プロピレン・ジエン共重合ゴム（ＥＰＤＭ）が、エチレン含量６６モル％以上であることを特徴とする請求項２記載のエチレン・プロピレン系共重合ゴム組成物。
【００１３】
（請求項４）
有機過酸化物の配合量は、エチレン・プロピレン系共重合ゴム１００重量部当り２〜５重量部の範囲であることを特徴とする請求項１、２又は３記載のエチレン・プロピレン系共重合ゴム組成物。
【００１４】
（請求項５）
カップリング材料に用いられることを特徴とする請求項１〜４の何れかに記載のエチレン・プロピレン系共重合ゴム組成物。
【発明の効果】
【００１５】
本発明によると、高歪でも耐久性を保持することが可能なエチレン・プロピレン系共重合ゴム組成物を提供でき、具体的には後述の実施例でも明らかな通り、１２０℃×７０時間での圧縮永久歪が２５％以下、１００℃雰囲気にて伸長疲労性（高歪０〜１１０％）が１０万回以上（ワイブル平均値）で、かつ１００℃でのｔａｎδが０．１５以上の特性が得られる。  
【発明を実施するための最良の形態】
【００１６】
以下、本発明の実施の形態を説明する。
【００１７】
本発明のエチレン・プロピレン系共重合ゴム組成物中には、主成分としてエチレン・プロピレン系共重合ゴムが含まれ、かかるエチレン・プロピレン系共重合ゴムを構成するエチレン・プロピレン系共重合ゴム成分としては、エチレン・プロピレン・ジエンの三元共重合ゴム（以下、必要により「ＥＰＤＭ」と称する）が好ましく用いられる。
【００１８】
以下、エチレン・プロピレン系共重合ゴムとしてＥＰＤＭを用いた場合について説明する。
【００１９】
本発明に用いられるＥＰＤＭは、高分子ポリマーであるＥＰＤＭと共に、低粘度ポリマー（低分子ポリマー）であるＥＰＤＭ（以下、必要により「低粘度ＥＰＤＭ」と称する）を配合することが好ましい。
【００２０】
この低粘度ＥＰＤＭとしては、ムーニー粘度（ＭＬ1+4、１２４℃）１０以下のものが好ましく用いられ、より好ましくは５以下のものが用いられる。具体例としては、例えば、三井化学社製「ＥＰＴ４０１０」などが挙げられる。
【００２１】
高分子ポリマーであるＥＰＤＭは、エチレン含量が６０モル％以上であり、好ましくは６６モル％以上である。エチレン含量が６０モル％未満であると、エチレン・プロピレン系共重合ゴム組成物の伸長疲労性（高歪１〜１１０％）が劣る欠点がある。
【００２２】
また低粘度ＥＰＤＭを配合する場合、高分子ポリマーであるＥＰＤＭは、全ＥＰＤＭ量（低粘度ＥＰＤＭと高分子ポリマーであるＥＰＤＭの量を合計した量、以下同じ。）の６０重量％以上、好ましくは６５〜７５重量％とすることが必要であり、６０重量％未満であると、エチレン・プロピレン系共重合ゴム組成物の伸長疲労性が低下する。
【００２３】
本発明のエチレン・プロピレン系共重合ゴムの加硫処方は、過酸化加硫、硫黄加硫、キノイド加硫、樹脂加硫などがあるが、中でも有機過酸化物加硫処方、または有機過酸化物に硫黄を加えた加硫処方も好ましい。
【００２４】
有機過酸化物としては、例えばジクミルパーオキサイド、第３ブチルパーオキサイド、第３ブチルクミルパーオキサイド、１，１−ジ（第３ブチルパーオキシ）３，３，５−トリメチルシクロヘキサン、２，５−ジメチル−２，５−ジ（第３ブチルパーオキシ）ヘキサン、２，５−ジメチル−２，５−ジ（第３ブチルパーオキシ）ヘキシン−３,１，３−ジ（第３ブチルパーオキシイソプロピル）ベンゼン、２，５−ジメチル−２，５−ジ（ベンゾイルパーオキシ）ヘキサン、第３ブチルパーオキシベンゾエート、第３ブチルパーオキシイソプロピルカーボネート、ｎ−ブチル−４，４−ジ（第３ブチルパーオキシ）バレレート等が用いられる。
【００２５】
有機過酸化物加硫処方において、有機過酸化物の配合量は、全ＥＰＤＭ量１００重量部当り２〜５重量部の範囲であることが好ましい。上記の範囲で有機過酸化物を配合すると、圧縮永久歪特性が優れる効果がある。
【００２６】
また有機過酸化物に硫黄を加えた加硫処方の場合に、全ＥＰＤＭ量１００重量部当りの配合量は、有機過酸化物が２〜５重量部の範囲、硫黄が０．１〜０．３重量部の範囲が好
ましい。硫黄を上記範囲で配合すると、エチレン・プロピレン系共重合ゴム組成物の伸長疲労性と圧縮永久歪のいずれの特性も改善できるという効果がある。
【００２７】
本発明において、エチレン・プロピレン系共重合ゴムの製造に際して、可塑剤の添加または油展ポリマーを使用し、ポリマー粘度を適時調整することは好ましいことである。
【００２８】
可塑剤としては、パラフィン系オイル（例えば出光興産社製「ＰＷ３８０」）などが挙げられ、油展ポリマーとしては、三井化学社製「３０７２Ｅ」などが挙げられる。
【００２９】
本発明のエチレン・プロピレン系共重合ゴム組成物は、平均粒子径が６１ｎｍ以上１００ｎｍ以下のカーボンブラックを全ＥＰＤＭ量１００重量部に対して、６０〜１００重量部配合することを特徴としている。
【００３０】
なお、平均粒子径は画像処理技術により自動的に測定できる。
【００３１】
カーボンブラックに関しては、１９６７年にＡＳＴＭでコードＮＯ．制度が導入され、分類名と平均粒子径の関係が決められている。以下にその関係を示す。
【００３２】
コードＮＯ．      分類名       平均粒子径
−              −        １〜１０ｎｍ
Ｎ１００          ＳＡＦ      １１〜１９ｎｍ
Ｎ２００          ＩＳＡＦ    ２０〜２５ｎｍ
Ｎ３００          ＨＡＦ      ２６〜３０ｎｍ
Ｎ４００          ＸＣＥ      ３１〜３９ｎｍ
Ｎ５００          ＦＥＦ      ４０〜４８ｎｍ
Ｎ６００          ＧＰＦ      ４９〜６０ｎｍ
Ｎ７００          ＳＲＦ      ６１〜１００ｎｍ
Ｎ８００          ＦＴ        １０１〜２００ｎｍ
Ｎ９００          ＭＴ        ２０１〜５００ｎｍ
【００３３】
本発明に用いられるカーボンブラックは、ＡＳＴＭコードがＮ７００、分類名ＳＲＦで、平均粒子径６１〜１００ｎｍのものである。
【００３４】
本発明においては、カーボンブラックの平均粒子径が６１ｎｍ以上１００ｎｍ以下のものであれば、メーカー各社の複数種を任意に選択使用でき、上記粒子径を満足する限り、複数種を混合使用することも可能である。
【００３５】
カーボンブラックの平均粒子径が６１ｎｍ未満のものを用いても、後述の実施例で例証する如く本発明の効果を発揮し得ない。
【００３６】
本発明に用いられる白色充填剤は、ホワイトカーボン、炭酸カルシウム（ＣａＣＯ３）、タルク、クレー、グラファイト、ケイ酸カルシウム等を用いることができ、好ましい白色充填剤としては、ホワイトカーボン、炭酸カルシウム（ＣａＣＯ３）が挙げられる。
【００３７】
白色充填剤の配合量は、全ＥＰＤＭ量１００重量部に対して、２０〜５０重量部の範囲が好ましい。
【００３８】
白色充填剤の添加により、カップリングにおける金属との接着性を確保することが可能となる。
【００３９】
本発明のエチレン・プロピレン系共重合ゴム組成物に添加できるその他添加剤としては、一般に用いられる老化防止剤（例えばポリメライズド−2,2,4−トリメチル−1,2−ジヒドロキノリン、2−メルカプトベンゾイミダゾール）、助剤（例えば酸化亜鉛、ステアリン酸）等を使用してもよい。
【００４０】
本発明において、ゴム組成物の調製は、インターミックス、ニーダ、バンバリーミキサ等の混練機またはオープンロールなどを用いて混練することによって行われ、それの加硫は加硫プレス、圧縮成形機、射出成形機等を用いて、一般に約１５０〜２００℃に約３〜６０分間程度加熱することによって行われ、必要に応じて約１２０〜２００℃で約１〜２４時間オーブン加硫（二次加硫）することも行われる。
【実施例】
【００４１】
次に、実施例に基づき本発明の効果を例証する。
【００４２】
（実施例１）
ポリマー成分
高分子ポリマーであるＥＰＤＭ（エチレン含量：６６モル％）
(ＪＳＲ社製「ＥＰ５７Ｃ」)                                    ６５重量部 
低粘度ＥＰＤＭ（エチレン含量：５９モル％）
ムーニー粘度（ＭＬ1+4、１２４℃）４
(三井化学社製「ＥＰＴ４０１０」)                              ３５重量部  可塑剤（軟化剤）：パラフィンオイル
（出光興産社製「ダイアナプロセスオイルＰＷ−３８０」）         ４５重量部
カーボンブラック：ＳＲＦ−ＨＳカーボン（東海カーボン社製）
平均粒子径６２ｎｍ                                           ８５重量部
白色充填剤：
ホワイトカーボン：湿式法ホワイトカーボン                       ２０重量部
（日本シリカ工業社製「ニップシールＥ７４Ｐ」
CaCO3  ：極微細活性化CaCO3                                      ２０重量部
（白石工業社製「ハクエンカＣＣ」
助剤：
酸化亜鉛                                                       ５重量部
ステアリン酸                                               ０．５重量部
老化防止剤：      
ポリメライズド−2,2,4−トリメチル−1,2−ジヒドロキノリン           １重量部
2−メルカプトベンゾイミダゾール                                    ２重量部
加硫剤：
ジクミルパーオキサイド  
（三井化学社製「三井ＤＣＰ」                               ２．７重量部
硫黄                                                           ０．２重量部
【００４３】
以上の各配合成分をニーダおよびオープンロールで混練し、混練物について１７０℃、２０分間のプレス加硫にて、エアコンカップリング用ゴム材料を加硫成形した。
【００４４】
〔評価項目〕
上記で得られたエアコンカップリング用ゴム材料について、以下のエアコンカップリングに要求される機能について評価した。
【００４５】
（１）常態物性値（ＪＩＳ  Ｋ−６２５３、Ｋ−６２５１準拠）
硬さＨｓ（デュロメータ−Ａ）、引張強さＴｂ（ＭＰａ）、伸びＥｂ（％）を測定し、その結果を表１に示した。
【００４６】
（２）接着性    
金属リング・ハブ間にゴムが位置することから、金属との接着性が必要である。接着性試験はＪＩＳ  Ｋ−６２５６に従って測定した。測定は初期と１２０℃で７０時間経過後の両方行った。
その結果を表１に示した。表１において、Ｒ１００はゴム残存率が１００％であることを示している。
【００４７】
（３）耐熱性（ＪＩＳ  Ｋ−６２５７準拠）    
１５０℃下で、７０時間経過後に常態物性値がどのように変化したかを示す。
耐熱性の結果を表１に示した。硬さ（硬度）Ｈｓについては変化値ΔＨｓを示した。引張強さＴｂについては、変化率ΔＴｂ（％）で示し、また伸びＥｂも変化率ΔＥｂ％で示した。
ΔＨｓ＜５、ΔＥｂ＜−１０であれば良好な耐熱性を示している。
【００４８】
（４）伸長疲労性（ＪＩＳ  Ｋ−６２７０準拠）
カップリングはエンジン始動時に大変形を発生させるため、高歪での耐疲労性が必要である。
その測定結果を表１に示した。１００℃雰囲気で、０〜８０％（低歪）、０〜１１０％（高歪）１０万回以上を測定し、０〜１１０％で１０万回以上が高歪（伸長疲労性）が良好である。
【００４９】
（５）圧縮永久歪（ＪＩＳ  Ｋ−６２６２準拠）
圧縮永久歪が大きい場合、伸長疲労性が良好でもヘタリの影響で疲労破壊に達する時間が早い。圧縮永久歪の測定結果を表１に示した。
１２０℃で７０時間における圧縮永久歪が３０％以下の場合良好であり、２５％以下が望ましい。
【００５０】
（実施例２）
実施例１において、高分子ポリマーを以下のように変化させた以外は同様にして、エアコンカップリング用ゴム材料を加硫成形し、同様に評価した。その結果を表１に示す。
【００５１】
高分子ポリマーであるＥＰＤＭ（エチレン含量：６７モル％）
４０重量部油展(三井化学社製「３０７２Ｅ」)                    １０５重量部
【００５２】
（比較例１）
実施例１において、カーボンブラックを以下のように変化させた以外は同様にして、エアコンカップリング用ゴム材料を加硫成形し、同様に評価した。その結果を表１に示す。
【００５３】
カーボンブラック：ＦＥＦカーボン（東海カーボン社製）
平均粒子径４３ｎｍ                                           ８２重量部
【００５４】
（比較例２）
実施例１において、カーボンブラックを以下のように変化させた以外は同様にして、エアコンカップリング用ゴム材料を加硫成形し、同様に評価した。その結果を表１に示す。
【００５５】
カーボンブラック：ＨＡＦカーボン（東海カーボン社製）
平均粒子径２８ｎｍ                                            ８０重量部
【００５６】
（比較例３）
実施例１において、高分子ポリマーを以下のように変化させた以外は同様にして、エアコンカップリング用ゴム材料を加硫成形し、同様に評価した。その結果を表１に示す。
【００５７】
高分子ポリマーであるＥＰＤＭ（エチレン含量：５９モル％）
７０重量部油展(三井化学社製「ＥＳＰ６０１Ｆ」)          １１０．５重量部
【００５８】
（比較例４）
実施例１において、高分子ポリマーを以下のように変化させた以外は同様にして、エアコンカップリング用ゴム材料を加硫成形し、同様に評価した。その結果を表１に示す。
【００５９】
高分子ポリマーであるＥＰＤＭ（エチレン含量：５４モル％）
(三井化学社製「ＥＰ２７」)                                    ６５重量部
【００６０】
（比較例５）
実施例１において、高分子ポリマーを以下のように変化させた以外は同様にして、エアコンカップリング用ゴム材料を加硫成形し、同様に評価した。その結果を表１に示す。
【００６１】
高分子ポリマーであるＥＰＤＭ（エチレン含量：５８モル％）
２５重量部油展(三井化学社製「ＥＰ８０６ＥＦ」)            ８１．３重量部
【００６２】
（比較例６）
実施例１において、加硫剤の配合量を以下のように変化させた以外は同様にして、エアコンカップリング用ゴム材料を加硫成形し、同様に評価した。その結果を表１に示す。
【００６３】
加硫剤：
ジクミルパーオキサイド  
（三井化学社製「三井ＤＣＰ」                                １．８重量部
硫黄                                                            ０．２重量部
【００６４】
【表１】
2006152116.tif 000002
【００６５】
〔評価結果〕
表１から明らかなように、カーボンブラックの平均粒子径が６１ｎｍ未満とした比較例１、２あるいはポリマーのエチレン含量を下げた比較例３、４、５では、伸長疲労性（特に高歪耐久性）が低下していることが判る。
【００６６】
実施例１、２は、高エチレン含量のポリマーと粒子径の大きいカーボンブラックを組み合わせることで、高歪耐久性を実現し、また加硫剤の配合量を調整して高歪耐久性と圧縮永久歪を共に実現することが出来ることが判る。
【００６７】
（比較例７）
ハロゲン化ブチルポリマー：
(ポリサー社製「ＨＴ１０−６６」)                              １００重量部 
カーボンブラック：ＨＡＦカーボン（東海カーボン社製）
平均粒子径２８ｎｍ                                            ７０重量部
助剤：
酸化亜鉛                                                      １０重量部
ステアリン酸                                                    １重量部
テトラメチルチウラムスルフィド                                        １重量部
【００６８】
以上の各配合成分を実施例１と同様にして成形してブチルゴム材料を得た。その材料を実施例１と同様に評価し、その測定結果を表２に示す。
【００６９】
【表２】
2006152116.tif 000003
【００７０】
表２から明らかなように、ブチルゴム材料は１５０℃での耐熱性が悪いことが判る。
【００７１】
（実施例３）
実施例２と比較例７（ブチル材料）での振動吸収性（ｔａｎδ）の比較実験を行った。
振動吸収性は、使用環境の通常雰囲気温度（６０℃）以上にて振動吸収性（ｔａｎδ）がブチル材料と同等であることを立証するものである。
振動吸収機能の比較の結果を図１に示す。
【００７２】
ｔａｎδの測定はＵＢＭ社製測定装置〔Ｅ−４０００ＨＰ〕を用いた。測定モードは引っ張り、測定周波数：１００Ｈｚ、ゴム歪：０．１％（サンプルは２ｍｍ×０．５ｍｍ×２０ｍｍのものを用いた）。また、初期歪として１０％伸長を与えている。
【００７３】
図１の結果から、約６０℃以上では同等の値となることから、使用上問題ないことを確認した。
【産業上の利用可能性】
【００７４】
本発明は、エアコンカップリングやカップリング機能や耐熱性を要求される自動車などの部位や自動車用部品、工業材部品などの用途に広く適用できる。
【図面の簡単な説明】
【００７５】
【図１】実施例２と比較例７（ブチル材料）での振動吸収性（ｔａｎδ）を比較した図
【図１】
2006152116.tif 000004