(57)【要約】【要訳】  本明細書に記載のゴム組成物が、優れた圧縮率、低温可撓性、耐炭化水素性、耐摩耗性及び機械的強度を維持しながら、対向するフランジの間で圧縮された、例えばボルトで固定された位置を維持するスプリングバイアスアクチュエーターダイヤフラム材料として優れた寿命を有することが見出された。前記組成物は、共重合体ゴム成分、共重合体ゴム用可塑剤、共重合体ゴム用加硫化剤、シリカ充填剤：及びカップリング剤、例えばシリカ充填剤を共重合体ゴムに結合することができるシランカップリング剤を含む。種々の範囲は、本明細書では、特定の値に関する“約”又は“おおよそ”から及び／又は別の特定の値に関する“約”又は“おおよそ”までのように表し得る。このような範囲が表される場合には、別の実施形態は、一方の特定の値から及び／又は他方の特定の値までを含む。【特許請求の範囲】
【請求項１】
不飽和ニトリル１０〜４５重量部と共役ジエン５５〜９０重量部の範囲内の比率の不飽和ニトリルと共役ジエンの共重合体である共重合体ゴム、
前記共重合体ゴム１００重量部当たり可塑剤１〜３０重量部の量の前記共重合体ゴム用の可塑剤、
前記共重合体ゴム１００重量部当たりシリカ約１０〜約８０重量部の量の充填剤、
充填剤、
前記共重合体ゴム１００重量部当たり１〜２０部の量のカップリング剤、及び
前記共重合体ゴム１００重量部当たり約０．０１〜約１０重量部の量の前記共重合体ゴム用の加硫剤を含む加硫可能なゴム組成物。
【請求項２】
前記不飽和ニトリルがアクリロニトリル、メチルアクリロニトリル、及びこれらの混合物からなる群から選択され、
前記共役ジエンが１，３−ブタジエン、イソプレン、１，３−ペンタジエン、及びこれらの混合物からなる群から選択される請求項１に記載のゴム組成物。
【請求項３】
前記不飽和ニトリルがアクリロニトリルを含み、前記共役ジエンが１，３−ブタジエンを含む請求項２に記載のゴム組成物。
【請求項４】
前記共重合体ゴムが約１０〜約３０重量部の不飽和ニトリルと約７０〜約９０重量部の共役ジエンを含み、
前記ゴム組成物がさらに、前記充填剤を前記共重合体ゴムに結合させるためのカップリング剤を、前記共重合体ゴム１００重量部当たりカップリング剤約０．１〜約２０重量部の量で含み、
前記充填剤がシリカ充填剤を含む請求項１に記載のゴム組成物。
【請求項５】
前記可塑剤がフタル酸ジオクチル、フタル酸ジブチル、フタル酸ジエチル、フタル酸ブチルベンジル、フタル酸ジ−２−エチルヘキシル、フタル酸ジイソデシル、フタル酸ジウンデシル、フタル酸ジイソノニル、トリメリット酸オクチル、トリメリット酸イソノニル、トリメリット酸イソデシル、ジペンタエリトリトールエステル、アジピン酸ジオクチル、アジピン酸ジメチル、アジピン酸ジ−２−エチルヘキシル、アジピン酸ジイソブチル、アジピン酸ジブチル、アジピン酸ジイソデシル、アジピン酸ジブチルジグリコール、アゼライン酸ジ−２−エチルヘキシル、アゼライン酸ジオクチル、セバシン酸ジオクチル、セバシン酸ジ−２−エチルヘキシル、アセチルリシノール酸メチル、ピロメリット酸オクチル、エポキシ化ダイズ油、エポキシ化アマニ油、エポキシ化オクチルアルコール−脂肪酸エステル、アジピン酸エーテルエステル、ポリエーテルエステル、ポリエーテル、及びこれらの混合物からなる群から選択される請求項１に記載のゴム組成物。
【請求項６】
前記可塑剤がアジピン酸ジオクチル、アジピン酸ジメチル、アジピン酸ジ−２−エチルヘキシル、アジピン酸ジイソブチル、アジピン酸ジブチル、アジピン酸ジイソデシル、アジピン酸ジブチルジグリコール、アゼライン酸ジ−２−エチルヘキシル、アゼライン酸ジオクチル、セバシン酸ジオクチル、セバシン酸ジ−２−エチルヘキシル、アセチルリシノール酸メチル、ピロメリット酸オクチル、エポキシ化ダイズ油、エポキシ化アマニ油、エポキシ化オクチルアルコール−脂肪酸エステル、アジピン酸エーテルエステル、ポリエーテルエステル、ポリエーテル及びこれらの混合物からなる群から選択される請求項５に記載のゴム組成物。
【請求項７】
前記可塑剤がアジピン酸ジブトキシエトキシエチルであり、前記組成物がシリカ充填剤及びカーボンブラック充填剤を含み、シリカ充填剤とカーボンブラック充填剤の重量比がシリカ充填剤１〜３重量部に対しカーボンブラック約２〜４重量部の範囲にある請求項６に記載のゴム組成物。
【請求項８】
前記シリカ充填剤がヒュームドシリカ、沈降シリカ、処理シリカ、又はこれらの組み合わせである請求項１に記載のゴム組成物。
【請求項９】
前記充填剤がシランカップリング剤、チタネートカップリング剤、アルミネートカップリング剤、ジルコネートカップリング剤、及びこれらの混合物からなる群から選択されるカップリング剤で処理された請求項１に記載のゴム組成物。
【請求項１０】
前記カップリング剤が、前記シリカ充填剤のＯＨ基と反応することができる官能性を有し且つ前記共重合体の共役ジエン部位に含まれる二重結合で反応することができる官能性を有するシランカップリング剤である請求項９に記載のゴム組成物。
【請求項１１】
前記加硫剤が硫黄である請求項１に記載のゴム組成物。
【請求項１２】
引張強さ、圧縮永久歪、耐炭化水素膨潤性及び貯蔵弾性率の開始温度が、屈曲及び延伸を繰り返した際に引き裂けることなく圧縮下で前記組成物を保持するのに十分であるようにバランスのとれた架橋密度を有するように、０．１〜１０％の加硫剤でシート形状で加硫された請求項１に記載のゴム組成物。
【請求項１３】
織布又は不織布の形態の布層を、請求項１に記載のゴム組成物の２枚のシートの間にはさみ、次いで前記の布層を囲む前記２枚のゴムシートを共に加硫するのに十分な温度で、前記の布層を囲む前記２枚のゴムシートを共に圧縮することによって形成された布補強ゴム製品。
【請求項１４】
前記布層が織布である請求項１３に記載の布補強ゴム製品。
【請求項１５】
前記織布がナイロン、ポリアラミド、ポリエステル、絹、綿、及びこれらの組み合わせからなる群から選択される請求項１４に記載の布補強ゴム製品。
【請求項１６】
前記布がナイロン６，６から織られた請求項１５に記載の布補強ゴム製品。
【請求項１７】
アクチュエーターダイヤフラムであって、請求項１に記載の加硫組成物を含む該ダイヤフラムの主面に対して加えられる空気圧に応答する該ダイヤフラムの動作によりバルブを開閉することができる構造物に動作可能に相互連結されたシート状又は成形渦巻き状のアクチュエーターダイヤフラム。
【請求項１８】
前記ゴム組成物が請求項２に記載の加硫組成物を含むアクチュエーターダイヤフラムであって、該ダイヤフラムの主面に対して加えられる空気圧に応答する該ダイヤフラムの動作によってバルブを開閉することができる構造物に動作可能に相互連結されたシート状又は成形渦巻き状のアクチュエーターダイヤフラム。
【請求項１９】
請求項１３に記載の布補強ゴム製品を含むアクチュエーターダイヤフラムであって、該ダイヤフラムの主面に対して加えられる空気圧に応答する該ダイヤフラムの動作によってバルブを開閉することができる構造物に動作可能に相互連結されたシート状又は成形渦巻き状のアクチュエーターダイヤフラム。
【請求項２０】
請求項１３に記載の布補強ゴム製品を含むアクチュエーターダイヤフラムであって、該ダイヤフラムの主面に対して加えられる空気圧に応答する該ダイヤフラムの動作によってバルブを開閉することができる構造物に動作可能に相互連結されたシート状又は成形渦巻き状のアクチュエーターダイヤフラム。
【請求項２１】
請求項１４に記載の布補強ゴム製品を含むアクチュエーターダイヤフラムであって、該ダイヤフラムの主面に対して加えられる空気圧に応答する該ダイヤフラムの動作によってバルブを開閉することができる構造物に動作可能に相互連結されたシート状又は成形渦巻き状のアクチュエーターダイヤフラム。
【請求項２２】
請求項１５に記載の布補強ゴム製品を含むアクチュエーターダイヤフラムであって、該ダイヤフラムの主面に対して加えられる空気圧に応答する該ダイヤフラムの動作によってバルブを開閉することができる構造物に動作可能に相互連結されたシート状又は成形渦巻き状のアクチュエーターダイヤフラム。
【請求項２３】
請求項１６に記載の布補強ゴム製品を含むアクチュエーターダイヤフラムであって、該ダイヤフラムの主面に対して加えられる空気圧に応答する該ダイヤフラムの動作によってバルブを開閉することができる構造物に動作可能に相互連結されたシート状又は成形渦巻き状のアクチュエーターダイヤフラム。
【請求項２４】
請求項１７に記載のアクチュエーターダイヤフラムであって、
該ダイヤフラムが樹脂含有被覆組成物で被覆された一組のフランジの間で圧縮され、
該フランジが、該対向するフランジの間での該ダイヤフラムの保持力を高めるために、該ダイヤフラムの両方の面に対して十分に圧迫されて該ダイヤフラム中の可塑剤を該フランジ被覆組成物に含まれる樹脂に結合させているアクチュエーターダイヤフラム。
【請求項２５】
請求項１８に記載のアクチュエーターダイヤフラムであって、
該ダイヤフラムが樹脂含有被覆組成物で被覆された一組のフランジの間で圧縮され、
該フランジが、該対向するフランジの間での該ダイヤフラムの保持力を高めるために、該ダイヤフラムの両方の面に対して十分に圧迫されて該ダイヤフラム中の可塑剤を該フランジ被覆組成物に含まれる樹脂に結合させているアクチュエーターダイヤフラム。
【請求項２６】
請求項１９に記載のアクチュエーターダイヤフラムであって、
該ダイヤフラムが樹脂含有被覆組成物で被覆された一組のフランジの間で圧縮され、
該フランジが、該対向するフランジの間での該ダイヤフラムの保持力を高めるために、該ダイヤフラムの両方の面に対して十分に圧迫されて該ダイヤフラム中の可塑剤を該フランジ被覆組成物に含まれる樹脂に結合させているアクチュエーターダイヤフラム。
【請求項２７】
請求項２０に記載のアクチュエーターダイヤフラムであって、
該ダイヤフラムが樹脂含有被覆組成物で被覆された一組のフランジの間で圧縮され、
該フランジが、該対向するフランジの間での該ダイヤフラムの保持力を高めるために、該ダイヤフラムの両方の面に対して十分に圧迫されて該ダイヤフラム中の可塑剤を該フランジ被覆組成物に含まれる樹脂に結合させているアクチュエーターダイヤフラム。
【請求項２８】
請求項２１に記載のアクチュエーターダイヤフラムであって、
該ダイヤフラムが樹脂含有被覆組成物で被覆された一組のフランジの間で圧縮され、
該フランジが、該対向するフランジの間での該ダイヤフラムの保持力を高めるために、該ダイヤフラムの両方の面に対して十分に圧迫されて該ダイヤフラム中の可塑剤を該フランジ被覆組成物に含まれる樹脂に結合させているアクチュエーターダイヤフラム。
【請求項２９】
請求項２２に記載のアクチュエーターダイヤフラムであって、
該ダイヤフラムが樹脂含有被覆組成物で被覆された一組のフランジの間で圧縮され、
該フランジが、該対向するフランジの間での該ダイヤフラムの保持力を高めるために、該ダイヤフラムの両方の面に対して十分に圧迫されて該ダイヤフラム中の可塑剤を該フランジ被覆組成物に含まれる樹脂に結合させているアクチュエーターダイヤフラム。
【請求項３０】
請求項２３に記載のアクチュエーターダイヤフラムであって、
該ダイヤフラムが樹脂含有被覆組成物で被覆された一組のフランジの間で圧縮され、
該フランジが、該対向するフランジの間での該ダイヤフラムの保持力を高めるために、該ダイヤフラムの両方の面に対して十分に圧迫されて該ダイヤフラム中の可塑剤を該フランジ被覆組成物に含まれる樹脂に結合させているアクチュエーターダイヤフラム。
【請求項３１】
前記フランジ被覆組成物に含まれる樹脂がポリエステル、ポリエーテル、ポリアクリル、ポリウレタン、ラテックス、アルキド、エポキシ、又はこれらの組み合わせからなる群から選択される重合体又は共重合体を含む請求項２４に記載のアクチュエーターダイヤフラム。
【請求項３２】
前記フランジ被覆樹脂がポリウレタン、ポリエチレンテレフタレート、ポリブチレンテレフタレート、アルキド樹脂、及びエポキシ樹脂からなる群から選択される請求項３１に記載のアクチュエーターダイヤフラム。
【請求項３３】
バルブプラグを、請求項１に記載のゴム組成物を含むアクチュエーターダイヤフラムに動作可能に連結することと、
バルブシートの中に向かう又はバルブシートから離れる該バルブプラグの動作のために該アクチュエーターダイヤフラムの主面に空気圧を付与することを含む、導管中で流量をコントロールするためのバルブの開閉方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
対向するフランジの間で圧迫されながら、繰り返し張力がかかる中、対向するフランジの間でその位置を保つような比較的高い摩擦係数を維持しながら、硬度、低温可撓性、耐摩耗性、引張強さ、圧縮強さ、及び耐炭化水素性について優れた性質を有する加硫ゴム組成物が本明細書に記載されている。好ましい実施形態においては、本出願の譲受人の２００３年２月７日付の特許出願第１０／３６０，２９２号明細書（参照することにより本明細書に含まれる）に開示されているような、例えば天然ガスパイプラインにおける、液体及び／又はガスの流量を制御するための流体コントロールバルブにおけるスプリングバイアス式アクチュエーターダイヤフラムとして使用するために、前記ゴム組成物は配合され、付形され、次いで加硫される。
【背景技術】
【０００２】
流量を制御するために使用されるアクチュエーターバルブは、当該技術では周知であり、アクチュエーターバルブとしては、スプリングで金属板に対するバイアスが加えられ且つ供給空気圧に応答してアクチュエーターハウジング内で反対方向に移動可能であるアクチュエーターダイヤフラムを有するアクチュエーターハウジングが挙げられる。アクチュエーターダイヤフラムは、典型的には、流体流路内に配置されたバルブシートに動作可能に連結されたバルブステムに構造的に相互連結されることによって流量バルブを作動させ、該バルブを開閉する。アクチュエーターダイヤフラムは、アクチュエーターダイヤフラムがアクチュエーターハウジングの内部を完全に横断して流体不透過性障壁を形成するように、ダイヤフラムを対向するフランジの間にボルトで固定することによってアクチュエーターハウジング内に適切に配置される。このようにして、アクチュエーターダイヤフラムの一方の面に加えられる空気圧は、アクチュエーターダイヤフラムをスプリングによるバイアス力に抗してアクチュエーターハウジング内で移動させ、これにより、流体コントロールバルブを開放するためにバルブシートから離れるようにバルブプラグを持ち上げるバルブステムの動作が生じる。ダイヤフラムは典型的には、ダイヤフラムに対する空気圧が存在しない閉じた位置でバルブを維持するために、バルブシートに対してバルブプラグを封じる位置で通常スプリングでバイアス付加される。
【０００３】
公知のスプリングバイアス式アクチュエーターダイヤフラムで経験された主要な問題の一つは、アクチュエーターハウジングの対向するフランジの間にボルト締めされたアクチュエーターダイヤフラムを長期にわたって保持することができないということである。アクチュエーターダイヤフラムフランジの保持は、フランジの形状、ダイヤフラム材料特性、支持されていないダイヤフラム領域、差圧及びボルト締め応力のバランスである。アクチュエーターハウジングフランジ間にアクチュエーターダイヤフラムを保持できないと、空気圧の損失及びバルブの開閉における制御不能を引き起こす。アクチュエーターダイヤフラム材料は、バルブ作動中に繰り返し曲げられた場合に対向するフランジの間に該材料を保持し、挟み、圧縮できるように、破壊、裂け又はその他の物理的損傷なしにアクチュエーターハウジングの対向するフランジの間で適切に圧迫（圧縮）できるように、十分に硬くなければならない。さらに前記ダイヤフラム材料は、物理的損傷がなく長期間にわたって一定の屈曲に耐えるために、比較的低い温度、例えば−４０℃の低温、で柔らかくて、可撓性のあるものでなければならない。低い硬度をもつゴムは、硬いゴムよりも低い圧縮応力を支持するので、フランジ保持力は落ちる。本明細書に示されるデータにおいて試験した材料は、−４０℃の温度で十分な可撓性を維持しながら、約８５のショアジュロメーターＡ硬度、及び増大した圧縮永久歪抵抗を有する。代表的な従来技術のスプリングバイアス式アクチュエーターダイヤフラムは、約６０のショアジュロメーターＡ硬度を有する。さらに、スプリングバイアス式アクチュエーターダイヤフラムは、アクチュエーターハウジング内に配置されたバルブステム連結構造物、典型的には金属板と一定に摩擦接触しており、従って、極めて長い耐用年数を維持するためには十分な耐摩耗性及び引裂抵抗を必要とする。
【発明の開示】
【０００４】
本明細書に記載のゴム組成物が、優れた硬度、引張強さ、圧縮強さ、引裂抵抗、耐摩耗性、耐炭化水素性、耐高温性、非脆性及び低温、例えば−４０℃、での可撓性を有し、対向する構造物、例えばフランジ、の間で圧縮された場合に、よりよい摩擦接触を提供し、流体コントロールバルブのスプリングバイアス式アクチュエーターダイヤフラムとして使用するための予想外に長い寿命を維持することが見出された。
要約
本明細書に記載のゴム組成物は、補強布を有するか又は有しないシート状のゴム組成物が、耐炭化水素性、低温可撓性、優れた引張強さ及び引裂抵抗、流体不透過性、耐摩耗性、を必要とし且つ機械的強度と低温可撓性の間の優れたバランスを必要とする任意の環境で有用である。本明細書に記載のゴム組成物は、優れた硬度、可撓性、引張強さ、引張伸び、圧縮永久歪、耐熱老化性、及び耐炭化水素性を有し、かつ、保持構造物内で圧縮された場合に、例えばスプリングバイアス式アクチュエーターハウジングの対向するフランジの間で圧縮された場合に、摩擦接触を維持することができる。前記組成物はまた、自動車部品、例えばジョイントブーツ、電気部品、マックファーソン・ストラットブーツ、ツーリンク（ｔｗｏ−ｌｉｎｋ）ブーツ、ボールジョイントシール、タイロッドシール、ユニバーサルジョイントシール、エアサスペンジョン用ベローズ、ローリングダイヤフラム、プロペラーシャフトブーツ、Ｏリング、ガスケット、防水繊維、チューブ、ホース、例えばパワーステアリングホース及びガーデンホース、バキュームチューブ、コイルチューブ、コンベヤーベルト、ゴルフクラブグリップ、靴底、及び自動車バンパーに有用である。当該組成物についての好ましい用途は、スプリングバイアス式アクチュエーターダイヤフラムとしての、シート状での使用であり、好ましくは適切な織布、例えばナイロン織布で補強される。
【０００５】
従って、本明細書に記載のゴム組成物の一つの側面は、硬度、圧縮率、及び低温可撓性についてバランスの取れた特性を有するゴム組成物を提供することである。
【０００６】
本明細書に記載のゴム組成物の別の側面は、繰り返し曲げ伸ばしされた場合に、フランジ間から引き出されることなく予想外に長い有用な寿命を維持するために、対向するフランジの間で圧縮される間、その位置を保持するのに十分な硬度及び圧縮率を有し、同時に十分な可撓性、特に低温、例えば−４０℃、で十分な可撓性を維持する加硫シートゴム製品を提供することである。
【０００７】
本明細書に記載のゴム組成物及びゴム製品の別の側面は、流体コントロールバルブ用のスプリングバイアス式アクチュエーターダイヤフラムとして特に有用な長寿命ダイヤフラムを形成するために、それ自体で又は補強材料、例えば一対のゴム組成物層の間に挟まれた中心に配置された布層、と接触して、シート状で、加硫されることができるゴム組成物を提供することである。
【０００８】
本明細書に記載のゴム組成物及びゴム製品のさらに別の側面は、金属ダイヤフラム板及びアクチュエーターのその他の金属部品との動的接触中のゴム被覆ダイヤフラムのより良い耐摩耗性のために、シリカ充填剤を、該シリカ充填剤を共重合体ゴムに結合できるカップリング剤と共に含有するゴム組成物を提供することである。
【０００９】
本明細書に記載のゴム組成物及びゴム製品の別の側面は、対向する樹脂被覆フランジの間で圧縮される場合に、フランジ被覆組成物中の樹脂と結合することができる量の適切な可塑剤を有する組成物を提供することである。
【００１０】
本明細書に記載のゴム組成物、ゴム製品及び補強ゴム製品の前記の側面及びその他の側面並びに利点は、図面と共になされる下記の詳細な説明からさらに明らかになるであろう。
【００１１】
図１は、アクチュエーターによって作動する流体コントロールバルブを例示する立断面図であり、本明細書に記載のゴム組成物を含むスプリングバイアス式アクチュエーターダイヤフラムを収容するアクチュエーターハウジングを含んでいる。
【００１２】
図２は、表Iに示したデータをプロットした温度と圧縮率(％)のグラフである。
詳細な説明
本明細書に記載のゴム組成物が対向するフランジの間で圧縮され、例えばボルトで固定されたその位置を維持し、同時に優れた圧縮性、低温可撓性、耐炭化水素性、耐摩耗性及び機械的強度を維持するスプリングバイアス式アクチュエーターダイヤフラム材料として格別に長い寿命を有することが見出された。前記組成物は、共重合体ゴム成分、該共重合体ゴム用の可塑剤、前記共重合体ゴム用の加硫剤、シリカ充填剤、及び、好ましい実施形態では、カップリング剤、例えばシランカップリング剤、これはシリカ充填剤を共重合体ゴムに結合することができる、を含む。
【００１３】
種々の範囲は、本明細書では、特定の値に関する“約”又は“おおよそ”から及び／又は別の特定の値に関する“約”又は“おおよそ”までのように表し得る。このような範囲が表される場合には、別の実施形態は、一方の特定の値から及び／又は他方の特定の値までを含む。同様に、種々の値が先行詞“約”を使用することによって近似値として表される場合には、前記特定の値が別の実施形態を形成することが理解されるであろう。
【００１４】
好ましい共重合体ゴムは、不飽和ニトリル、例えばアクリロニトリル及び／又はメチルアクリロニトリルを、共役ジエン、例えば１，３−ブタジエン、イソプレン、及び／又は１，３−ペンタジエンと共重合させることによって調製される。最も好ましい共重合体ゴムは、硬度と可撓性の間の適切なバランスを維持するために、不飽和ニトリル、好ましくはアクリロニトリルを約１０重量％〜約４５重量％、共役ジエン、好ましくは１，３−ブタジエンを約５５重量％〜約９０重量％有するべきである。不飽和ニトリルと共役ジエンを適切な均衡で含有する適切な未硬化ゴムは、バイエル社から４０〜５０のムーニー粘度（ＡＳＴＭ  Ｄ  １６４６）を有する商標ＰＥＲＢＵＮＡＮ（登録商標）として入手し得る。好ましい共重合体は、約５０，０００〜約１，０００，０００の範囲の分子量を有し、好ましいものはバイエル社製のＰＥＲＢＵＮＡＮ（登録商標）２８４５ Ｃである。本明細書に記載の目的に有用な共重合体ゴムの別の例としては、アクリロニトリル−ブタジエン共重合体ゴム、アクリロニトリル−イソプレン共重合体ゴム、アクリロニトリル−ブタジエン−イソプレン共重合体ゴム、アクリロニトリル−ブタジエン−アクリル酸メチル共重合体ゴム、及びアクリロニトリル−ブタジエン−アクリル酸ブチル共重合体ゴムが挙げられる。これらの中で最も適したものは、アクリロニトリル−ブタジエン共重合体ゴムである。
【００１５】
この共重合体ゴムの適切な架橋密度を維持するために又は硬度と低温可撓性の間の適切な均衡を維持するために、共重合体ゴムは、共重合体ゴム１００重量部当たり適切な加硫剤を約０．０１〜約１０重量部、好ましくは約１〜約３重量部の量で用いて硬化される。共重合体ゴムを加硫することができる任意の加硫剤が有用である。適切な加硫剤の例としては、硫黄、塩化硫黄、二酸化硫黄、オキシム類、例えばｐ−キノンジオキシム、カーバメート類、例えばヘキサジアミンカルバメート、及び／又はエチレンジアミンカルバメート、セレンリサージ、有機ペルオキシドなどが挙げられる。好ましい加硫剤は硫黄である。適切な有機ペルオキシド架橋（加硫）剤としては、ジクミルペルオキシド、ジ−ｔ−ブチルペルオキシド、ｔ−ブチルクミルペルオキシド、ベンゾイルペルオキシド、２，４−ジクロロジベンゾイルペルオキシド、２，５−ジメチル−２，５−ジ（ｔ−ブチルペルオキシ）ヘキシン−３、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、ｔ−ブチルペルオキシベンゾエート、２，５−ジメチル−２，５−ジ（ベンゾイルペルオキシ）ヘキサン、及び１，３−ジ（ｔ−ブチルペルオキシイソプロピル）ベンゼンが挙げられる。
【００１６】
また、本発明の組成物は、適切な可塑剤を、共重合体ゴム１００重量部当たり約１〜約３０重量部、好ましくは共重合体ゴム１００重量部当たり可塑剤約５〜約２０重量部、最も好ましくは共重合体ゴム１００重量部当たり可塑剤約１０重量部の量で含むべきである。適切な可塑剤としては、プロセス油又は増量油（ｅｘｔｅｎｄｉｎｇ  ｏｉｌｓ）と呼ばれる鉱油系ゴム軟化剤、フタル酸エステル、例えばフタル酸ジオクチル、フタル酸ジブチル、フタル酸ジエチル、フタル酸ブチルベンジル、フタル酸ジ−２−エチルヘキシル、フタル酸ジイソデシル、フタル酸ジウンデシル、フタル酸ジイソノニルなど、リン酸エステル、例えばリン酸トリクレジル、リン酸トリエチル、リン酸トリブチル、リン酸トリ−２−エチルヘキシル、リン酸トリメチル、リン酸トリブトキシエチル、リン酸トリス−クロロエチル、リン酸トリス−ジクロロプロピル、縮合リン酸エステル、リン酸トリフェニル、リン酸トリキシレニル、リン酸クレジルジフェニル、リン酸キシレニルジフェニル、リン酸２−エチルヘキシルジフェニル、リン酸トリラウリル、リン酸トリセチル、リン酸トリステアリル、リン酸トリオレイル、など、トリメリット酸エステル類、例えば  トリメリット酸オクチル、トリメリット酸イソノニル、トリメリット酸イソデシルなど、ジペンタエリトリトールエステル、脂肪酸エステル、例えばアジピン酸ジオクチル、アジピン酸ジメチル、アジピン酸ジ−２−エチルヘキシル、アジピン酸ジイソブチル、アジピン酸ジブチル、アジピン酸ジイソデシル、アジピン酸ジブチルジグリコール、アゼライン酸ジ−２−エチルヘキシル、アゼライン酸ジオクチル、セバシン酸ジオクチル、セバシン酸ジ−２−エチルヘキシル、アセチルリシノール酸メチルなど、ピロメリット酸エステル、例えばピロメリット酸オクチルなど、エポキシ化可塑剤、例えばエポキシ化ダイズ油、エポキシ化アマニ油、エポキシ化アルキルアルコール−脂肪酸エステル（例えば、エポキシ化オクチルアルコール−脂肪酸エステル）など、ポリエーテル可塑剤、例えばアジピン酸エーテルエステル、ポリエーテルエステル、ポリエーテルなどが挙げられる。これらの可塑剤は、単独で又は２種以上を組み合わせて使用することができる。脂肪酸エステル類及び脂肪酸エーテル類が好ましく、特に脂肪酸エステル類、例えばＴｈｅ  Ｃ．Ｐ．Ｈａｌｌ社製のＰＬＡＳＴＨＡＬＬ（登録商標）２２６〔これはアジピン酸ジブトキシエトキシエチル（ＤＢＥＥＡ）である〕が好ましい。
【００１７】
本明細書に記載のゴム組成物及びゴム製品の一つの重要な実施形態に従うと、前記ゴム組成物は、充填剤、好ましくはシリカ充填剤、さらに好ましくはシリカ充填剤と別の充填剤（例えばカーボンブラック）との組み合わせを含むべきである。この実施形態では、シリカ充填剤は、長期間にわたって十分なサイクル寿命（耐摩耗性）を提供し、同時に十分に低い貯蔵弾性率の開始温度、例えば、−５１℃〜−２０℃、好ましくは−４５℃〜−３５℃を維持するために、前記共重合体ゴム組成物中に共重合体ゴム１００重量部当たりシリカ充填剤約１０〜約８０重量部、好ましくは共重合体ゴム１００重量部当たりシリカ充填剤２０〜６０重量部の量で含まれるべきである。本明細書に記載のシリカ充填剤（１種又は複数）を含有させるとゴム組成物に格別な耐摩耗性を付与することが見出された。シリカの他に、ダイヤフラム材料として使用するためのゴム組成物の十分な利点を達成するためには、別の充填剤、好ましくはカーボンブラックが、特に対向するフランジの間に挟みこまれ、保持される場合に機械的性質及び構造的性質を維持するために、前記組成物中に含まれるべきである。カーボンブラック以外の適切な追加の充填剤としては、タルク、炭酸カルシウム、アルミナ三水和物、アスベスト、軽石粉末、ガラス繊維、雲母、木粉などが挙げられる。併用される充填剤の合計量は、共重合体ゴム１００重量部当たり約４０〜２００重量部であるべきである。シリカ充填剤と追加の充填剤（１種又は複数）の好ましい割合は、シリカ充填剤約１〜約３重量部に対し追加の充填剤（１種又は複数）約２〜約４重量部の範囲にある。追加の充填剤を前記組成物に含ませる場合には、追加の充填剤よりもシリカ充填剤を少なく含ませる、好ましくは追加の充填剤３〜４重量部当たりシリカ充填剤約２重量部から３重量部未満含ませることが好ましい。
【００１８】
本明細書に記載のゴム組成物のシリカ充填剤実施形態の十分な利点を達成するためには、シリカ充填剤は約５〜約３００ミクロンの範囲の粒子サイズを有するフュームドシリカ又は沈降シリカであるべきである。この実施形態では、シリカ粒子の少なくとも９０％は、約２００ミクロン未満の粒子サイズを有するべきである。好ましいシリカ充填剤材料は、デグサ社からＵＬＴＲＡＳＩＬ（登録商標）ＶＮ３  ＳＰとして入手される沈降シリカである。
【００１９】
本明細書に記載のゴム組成物及びゴム製品の別の重要な実施形態により、前記ゴム製品と接触し、圧縮するフランジ、又はその他の構造物は、適切な樹脂を含有する塗料組成物で被覆された場合には、該ゴム製品に対してよりよい摩擦及び結合による密着を提供することが見出された。意外にも、本明細書に記載のゴム製品が塗料組成物に対して十分に圧縮されると、塗料組成物中の樹脂とゴム製品に含まれる可塑剤との間の緊密な接触を提供し、結合は達成される。前記の可塑剤に結合することができる適切な樹脂としては、ポリエステル、例えばポリブチレンテレフタレート（ＰＢＴ）、又はポリエチレンテレフタレート、ポリウレタン、ポリエーテル、アルキド樹脂、アクリル重合体及び共重合体、ラテックス重合体及び共重合体、エポキシ樹脂などが挙げられる。ゴム製品が可塑剤を共重合体ゴム１００重量部当たり少なくとも約１重量部から最大約３０重量部まで、好ましくは約３〜約２０重量部の量で含有する限りは、１．３ＭＰａ〜１５ＭＰａ程度の圧縮力が、被覆された樹脂をゴム製品中の可塑剤に機械的に及び／又は化学的に結合させることを可能にする。
【００２０】
本明細書に記載のゴム組成物の十分な利点を達成するためには、可塑剤は、ゴム組成物をフランジ表面の接触されている被膜に結合させるために、塗料（被覆剤）組成物中に含まれる樹脂にある程度の溶解性を有するように選択されるべきである。さらに具体的には、ゴム組成物に含まれる可塑剤は、被覆剤樹脂１００ｇ当たり少なくとも可塑剤約０．１ｇ、好ましくは被覆剤樹脂１００ｇ当たり少なくとも可塑剤約０．５ｇ、さらに好ましくは被覆剤樹脂１００ｇ当たり少なくとも可塑剤１〜５ｇで、樹脂に溶解するべきである。このさらなる結合は、特にスプリングバイアス式アクチュエーターダイヤフラムとして使用された場合には、圧縮されたフランジ又はゴム製品をその位置に保持するために圧縮するその他の保持構造物の間における、ゴム製品についてのさらなる及び予測されない保持力を提供する。
【００２１】
本明細書に記載のゴム組成物のさらに別の実施形態によると、カップリング剤、例えばシランカップリング剤は、ゴムに配合されるか又はゴム組成物に添加される前に、充填剤材料、例えば好ましいシリカ充填剤に、充填剤１００重量部当たり約０．１〜約２０重量部、好ましくは約２〜約１０重量部の量で適用される。カップリング剤は、シリカ充填剤を共重合体ゴムに結合し、ダイヤフラムに形成された場合のゴム組成物のサイクル寿命の増加およびよりよいフランジ保持のために、ゴム組成物において予想外に増大した機械的強度、引裂強さ及び耐摩耗性を達成する。この増大した強度は、ゴム組成物がシート状で加硫され、対向するフランジの間にスプリングバイアス式アクチュエーターダイヤフラムとして配置されてその増大した圧縮強度により予想外に増大した有用なサイクル寿命及びフランジ保持力を達成する場合に特に明らかである。
【００２２】
有用なカップリング剤または充填剤活性化剤としては、シラン類、チタネート類、アルミネート類、ジルコネート類、及びこれらの混合からなる群から選択されるものが挙げられる。特に有機シラン類、例えばトリス(メトキシ-エトキシ)ビニルシラン又はメルカプトシラン、有機チタネート類、有機アルミネート類及び／又は有機ジルコネート類が挙げられる。カップリング剤の濃度は、共重合体ゴムの重量に基づいて少なくとも約０．１％、好ましくは約０．１重量％〜約２０重量％の範囲、さらに好ましくは約０．５重量％〜約６重量％の範囲、最も好ましくは約１重量％〜約４重量％の範囲にあるべきである。好ましいカップリング剤は、下記の構造を有する：
【００２３】
【化１】
2007511635.tif 000002
【００２４】
〔式中、ｘはＳｉ、Ｔｉ、Ｚｒ又はＡｌであり、Ｒ1はＳｉ、Ｔｉ、Ｚｒ又はＡｌ原子（ｘ）に直接に結合した有機基、好ましくはアルキル基又はアミン基であり、Ｒ2、Ｒ3及びＲ4の少なくとも一つは、シリカの−ＯＨ基のＨと縮合反応することができる官能性、好ましくは有機官能性を有する基、好ましくはＨ、ハロゲン、アルコキシ、アシルオキシ及びアミンから選択される官能基であり、Ｒ2、Ｒ3及びＲ4の少なくとも別の一つは、共重合体ゴム中の共役ジエンの二重結合で反応することができる〕。
【００２５】
市販のシランカップリング剤の例としては、ビニルトリメトキシシラン、３−メタクリルオキシプロピルトリメトキシシラン、ビニルベンジルカチオン性シラン、３−アミノプロピルトリエトキシシラン、Ｎ−（２−アミノエチル）−３−アミノプロピルトリメトキシシラン、３−グリシドオキシプロピルトリメトキシシラン、ビス（３−トリエトキシシリルプロピル）−テトラスルフィド、３−メルカプトプロピルトリメトキシシラン、及び3-クロロプロピルトリメトキシシランが挙げられる。
【００２６】
種々の添加剤、たとえば安定性調節剤、成核剤、顔料、酸化防止剤、酸捕捉剤、紫外線吸収剤、難燃剤、加工助剤、架橋促進剤、強化粒子及び加工助剤、硬化促進剤などを、本明細書に記載の共重合体ゴム組成物に配合し得る。これらの添加剤の併用量は、共重合体ゴム１００重量部当たり約１５重量部未満であるべきである。
【００２７】
本明細書に記載のゴム組成物のカップリング剤実施形態を製造する好ましい実施形態では、カップリング剤は、シリカ粒子を未硬化共重合体ゴムに配合する前に、シリカ粒子と混合される。このようにして、シリカ充填剤粒子は、ゴムにカップリング剤を介して強力に結合され、前記組成物にさらによりよい機械的性質を与える。
【００２８】
本明細書に記載のゴム組成物のカップリング剤実施形態を製造する別の実施形態では、カップリング剤は、シリカ粒子を未硬化共重合体ゴムに配合する前に、シリカ粒子に塗布される。このようにして、シリカ充填剤粒子は、ゴムにカップリング剤を介して強力に結合され、前記組成物にさらによりよい機械的性質を与える。被覆された充填剤をゴム組成物に添加する前に充填剤粒子に塗布される場合には、カップリング剤（活性）は好ましくは、被覆される充填剤粒子の重量に基づいて約０．１重量％〜約１５重量％、好ましくは約０．４重量％〜約１０重量％の量で添加される。
【００２９】
ゴム組成物及びそれから製造される製品の別の実施形態に従うと、ゴム材料は、布、好ましくは織布、例えばナイロン、例えばナイロン６，６、ポリエステル、ポリアラミド、綿又は絹で補強される。好ましい実施形態においては、布は、それぞれ例えば０．０４０〜０．０５０インチの厚みを有する２つの未硬化ゴムシート層の間に挟まれる。この複合材料サンドイッチは、最大密度及び所定の厚みを得るためにカレンダー処理することができるし又は直接に圧縮成形することができる。いずれの場合でも、未硬化のサンドイッチは、通常は、雄型部分及び雌型部分がそれぞれ最終渦巻き形状及びサイズに厳密に機械加工され、予備成形物を閉じ込め、複合材料ダイヤフラムの架橋又は加硫を達成するためにゴム配合物中で硬化パッケージを活性化させるために加熱される開放圧縮金型に入れるために予備成形物にダイカットされる。布／ゴム複合材料は、通常は、図１に示されるスプリングバイアス式アクチュエーターダイヤフラムのような最終部品を製造するために、所定の外径（例えばフランジ領域のボルト孔）に整えられる。適切な成形条件は、約１３０℃〜２００℃のダイ温度、約３〜３０分の加硫時間、及び約５０〜約１５０ｋｇ／ｃｍ2の成形圧力である。
【００３０】
流体導管１２において流量を制御するためのスプリングバイアスアクチュエーターバルブ１０の例を、図１に示す。スプリングバイアス式アクチュエーターバルブ１０は、一般にスプリング１８によってスプリングバイアス付加されるアクチュエーターダイヤフラム１６及び下向きの（バルブが閉じた）位置にある接触板２０を収容するアクチュエーターハウジング１４を含む。ダイヤフラムは、構造物を介してバルブステム２１及びバルブプラグ２２に動作可能に相互連結され、ダイヤフラム１６に対する供給空気圧がスプリング１８を圧迫して、バルブプラグ２２をバルブステム２１を介して釣り上げてバルブを開き且つ流体導管１２に流体が流れ込むことを可能にするまで、バルブシート２４に対してバルブプラグ２２をシールする。
【実施例】
【００３１】
中心に配置されたナイロン６，６織布〔それぞれの方向にセンチメートル当たり約１６スレッド（インチ当たり４０スレッド）の厚み、約１．４Ｍｐａ（７００ｐｓｉ）のミューレン破壊強さ、１２０ｇｍｓ／ｍ2〜１３１ｇｍｓ／ｍ2（４．６５〜５．０５ｏｚ．／ｙｄ2）の重量、及び０．２５ｍｍ〜０．３０ｍｍ（０．０１０〜０．０１２インチ）の厚みを有する〕を取り囲む、アクリロニトリル：１，３−ブタジエンが約２８：約７２の重量比を有するアクリロニトリル／１，３−ブタジエン共重合体ゴム〔ＰＥＲＢＵＮＡＮ（登録商標）２８４５  Ｃ〕、１０重量％のＰＬＡＳＴＨＡＬＬ（登録商標）２２６、４０重量％のフュームドシリカ〔ＵＬＴＲＡＳＩＬ（登録商標）ＶＮ−３  ＳＰ〕、６０重量％のカーボンブラック、及び１．５重量％の硫黄加硫剤（重量は全て共重合体ゴムの重量に基づく）から、スプリングバイアス式アクチュエーターダイヤフラムを形成した。ダイヤフラム（ナイロン布及び取り囲んでいる２つのゴム組成物の層）の総厚みは、２．１ｍｍ±０．４ｍｍ（０．０８４インチ±０．０１５インチ）であった。以下の表に示す最も好ましいゴム組成物から形成されたダイヤフラム試料について、以下のデータ（表Ｉ及びＩＩ）が得られた：
【００３２】
【表１】
2007511635.tif 000003
【００３３】
混合手順
Ｂａｎｂｕｒｙ  ＭＢ：
共重合体ゴムを加え、１分間ブレイクする。
【００３４】
ＤＳＣ−１８をＵｌｔｒａｓｉｌ  ＶＮ３と混合し、直ちにミキサーに加える。
【００３５】
ステアリン酸、Ｋａｄｏｘ  ９２０  Ｃ及びＳａｎｔｏｇａｒｄ  ＰＶＩを、１／２のＮ−５５０  Ｂｌａｃｋと混合し、ミキサーに加える。
【００３６】
スイープし、Ｐｌａｓｔｈａｌｌ  ２２６を残りのＮ−５５０  Ｂｌａｃｋと混合し、ミキサーに加える。
【００３７】
スイープし、Ａｇｅｒｉｔｅ樹脂Ｄ、Ｓｔｒｕｋｔｏｌ  ＷＢ−３００、Ｓｕｎｐｒｏｏｆ  Ｊｕｎｉｏｒ及びＦｌｅｘｚｏｎｅ  ３Ｃを加える。
【００３８】
温度が下がるか又は温度が１５０℃に達した時に、バッチを一緒にした直後に、Ｒｈｅｎｏｒｇｒａｎ  Ｓ−８０をミルに加える。３分間混合し、シートを取り出す。促進前にＢｉｎ ａｇｅ２４時間。
Ｍｉｌｌ Ａｃｃｅｌｅｒａｔｉｏｎ：
Ｂａｎｄ ＭＢ
Ｍｅｔｈｙｌ  Ｔｕａｄｓ、Ｖａｎａｘ  Ａ  を別々に加える。  −  化学薬品を一緒に混合しないこと。
【００３９】
シートを取り出す。
【００４０】
【表２】
2007511635.tif 000004
【００４１】
【表３】
2007511635.tif 000005
【００４２】
【表４】
2007511635.tif 000006
【００４３】
【表５】
2007511635.tif 000007
【００４４】
【表６】
2007511635.tif 000008
【００４５】
【表７】
2007511635.tif 000009
【００４６】
【表８】
2007511635.tif 000010
【００４７】
【表９】
2007511635.tif 000011
【００４８】
【表１０】
2007511635.tif 000012
【００４９】
【表１１】
2007511635.tif 000013
【００５０】
【表１２】
2007511635.tif 000014
【図面の簡単な説明】
【００５１】
【図１】図１は、アクチュエーターによって作動する流体コントロールバルブを例示する立断面図であり、本明細書に記載のゴム組成物を含むスプリングバイアス式アクチュエーターダイヤフラムを収容するアクチュエーターハウジングを含んでいる。
【図２】図２は、表Iに示したデータをプロットした温度と圧縮率(％)のグラフである。
【図１】
2007511635.tif 000015
【図２】
2007511635.tif 000016
【国際調査報告】
2007511635.tif 000017
2007511635.tif 000018
2007511635.tif 000019