(57)【要約】【課題】実際の水道水配管や給湯器用タンクに設けられた市場品であるＯリングの劣化を評価できる高分子材料劣化の評価方法を提供すること。【解決手段】高分子材料試験片を、銅を溶出させた水と、次亜塩素酸ナトリウム水溶液と、希塩酸又は希硫酸とからなり、且つ温度５０℃〜９０℃の混合液に接触させ、前記試験片の断面積を測定し、該断面積の変化によって前記高分子材料試験片の劣化を評価することを特徴とする高分子材料劣化の評価方法。【選択図】なし【特許請求の範囲】
【請求項１】
高分子材料試験片を、銅を溶出させた水と、次亜塩素酸ナトリウム水溶液と、希塩酸又は希硫酸とからなり、且つ温度５０℃〜９０℃の混合液に接触させ、前記試験片の断面積を測定し、該断面積の変化によって前記高分子材料試験片の劣化を評価することを特徴とする高分子材料劣化の評価方法。
【請求項２】
高分子材料試験片が、ＥＰＤＭにカーボンブラックを配合して得られるＯリング又はＥＰＤＭにホワイトカーボンを配合して得られるＯリングであることを特徴とする請求項１記載の高分子材料劣化の評価方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、各種製品に使用される高分子材料劣化の評価方法に関する。
【背景技術】
【０００２】
給湯器、給排水管路、食器洗浄機には、給湯水用ホース、給水配管用シール材等の給排水管路用部品が使用されており、それらの成形素材として、ゴムやプラスチック等の高分子材料が使用されている。
一般に、塩素水中の次亜塩素酸（ＨＣｌＯ）濃度が高分子材料の劣化に関係するのに対して、次亜塩素酸の反応性はｐＨによる影響が大きいと考えられている。
【０００３】
次亜塩素酸は、ｐＨがアルカリ側に変化するにつれて、塩素ガス、次亜塩素酸、次亜塩素酸イオンへと変化し、それに伴って次亜塩素酸の酸化力は、次亜塩素酸イオンの数十倍であるといわれている。
このことから、ｐＨを調整して劣化を促進する耐塩素水性評価方法が提案されている（特許文献１）。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００４】
【特許文献１】特開２００５−３５１７６８号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
特許文献１の評価方法は、残留塩素によるＯリングの劣化に対して評価できる。
しかし、この評価方法は、実際の水道水配管や給湯器用タンクに設けられた市場品であるＯリングの劣化を評価できなかった。
【０００６】
そこで、本発明は、実際の水道水配管や給湯器用タンクに設けられた市場品であるＯリングの劣化を評価できる高分子材料劣化の評価方法を提供することを課題とする。
【０００７】
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】
【０００８】
上記課題は、以下の各発明によって解決される。
【０００９】
（請求項１）
高分子材料試験片を、銅を溶出させた水と、次亜塩素酸ナトリウム水溶液と、希塩酸又は希硫酸とからなり、且つ温度５０℃〜９０℃の混合液に接触させ、前記試験片の断面積を測定し、該断面積の変化によって前記高分子材料試験片の劣化を評価することを特徴とする高分子材料劣化の評価方法。
（請求項２）
高分子材料試験片が、ＥＰＤＭにカーボンブラックを配合して得られるＯリング又はＥＰＤＭにホワイトカーボンを配合して得られるＯリングであることを特徴とする請求項１記載の高分子材料劣化の評価方法。
【発明の効果】
【００１０】
本発明によれば、実際の水道水配管や給湯器用タンクに設けられた市場品であるＯリングの劣化を評価できる高分子材料劣化の評価方法を提供することができる。具体的には、残留塩素水中に銅が含まれる場合のゴム劣化の評価方法を提供できる。
【図面の簡単な説明】
【００１１】
【図１】高分子材料劣化の評価装置の一例を示す図
【発明を実施するための形態】
【００１２】
以下に、本発明を実施するための形態について詳しく説明する。
本発明者は、市場回収品のゴム製Ｏリングの劣化部に銅金属元素が含まれることがわかった。この銅金属元素は、水道水配管や給湯器用タンク由来である。それ以外に、水道水に銅金属元素が混入する経路がないからである。
【００１３】
水道法の水質基準では、銅の量に関して１．０ｍｇ／Ｌ以下と定められているが、本発明では、残留塩素を含む水道水に、銅金属元素が溶出した系でのゴム劣化を初めて評価した。
【００１４】
以下に、本発明の高分子材料劣化の評価方法について説明する。
【００１５】
高分子材料試験片は、水道水配管や給湯器用タンクに用いられるＯリングが挙げられる。
【００１６】
Ｏリングとしては、ＥＰＤＭにカーボンブラックを配合してなる高分子材料（ゴム材料）や、ＥＰＤＭにホワイトカーボンを配合してなる高分子材料（ゴム材料）を用いて形成されたＯリングが挙げられる。
【００１７】
上記の高分子材料試験片を、銅を溶出させた水と、次亜塩素酸ナトリウム水溶液と、希塩酸又は希硫酸とからなり、且つ温度５０℃〜９０℃の混合液に接触させる。
【００１８】
高分子材料試験片を接触させる混合液は、（１）銅を溶出させた水、（２）次亜塩素酸ナトリウム水溶液、（３）希塩酸又は希硫酸を含む。混合液の温度は、５０℃〜９０℃の範囲に加温調整されている。
【００１９】
上記の混合液は、例えば、以下のようにして作製できる。イオン交換水（もしくは超純水等の不純物が少ないと考えられる水）１Ｌ当たりに対して、銅板１枚を容器に入れて浸漬し、８０℃の恒温槽にて７２ｈ以上加温する。上記の水を室温（２３℃程度）まで冷却した後、銅板を取り出し、銅を溶出させた水を作製する。
【００２０】
次に銅を溶出させた水中の銅濃度を測定する。銅濃度の定量は、ＩＣＰ発光分光分析法により行なうことができる。
【００２１】
例えば、銅板（７０ｍｍ×３０ｍｍ×５ｍｍ）では、約１５０ｐｐｂの銅溶出水の作製ができた。必要であれば、銅溶出水にイオン交換水を足して狙いの銅濃度を調整することができる。なお、用いたイオン交換水は銅濃度が約５ｐｐｂ程度であった。
【００２２】
次に、上記の銅溶出水（濃度約１５０ｐｐｂ）に、次亜塩素酸ナトリウム試薬を添加し、狙いの塩素濃度に調整する。必要であれば希塩酸もしくは希硫酸を用いて狙いのｐＨに調整する。例えば、塩素濃度５ｐｐｍ、ｐＨを７．０に調整することができる。
【００２３】
以上のようにして混合液を調製したら、次いで、塩素濃度およびｐＨを調整した銅溶出水からなる混合液に、高分子材料試験片を恒温槽に浸漬して、劣化させる。
【００２４】
例えば試験片は、Ｏリング形状（内径２４．４ｍｍ、太さ３．１ｍｍ）のゴムを使用し、恒温槽の温度は８０℃とした。塩素濃度は、加温やゴムの劣化で塩素が消費され、経時により減少する。
【００２５】
そこで、２４時間毎に、混合液（試験水）を交換して、塩素濃度を所定濃度に維持できるようにした。また、水量が多いほど塩素濃度の低下は減少することから、ゴム試験片（Ｏリング）の大きさに対して十分水量が多いと考えられる１０Ｌを試験水量とした。
【００２６】
劣化の評価基準は、残留塩素による劣化ではＯリングの表面から劣化が進み、十分に劣化が進行した試験片は太さが細くなることから、Ｏリングの断面積変化率を測定することによって、該断面積の変化によって劣化度合を評価できる。
【００２７】
上記の評価方法を用いることによって、銅溶出水と、イオン交換水を用いて、劣化度合を比較することにより、溶出した銅が及ぼすゴムの塩素劣化への影響を評価することが可能になる。
【００２８】
次に、高分子材料劣化の評価装置の一例を図１に基づいて説明する。
【００２９】
試験タンク１には、所定量の試験水が充填されている。試験水にはＰＴＦＥ製円筒体２が浸漬され、円筒体２には、Ｏリング３が３本嵌められている。４は試験水を撹拌するための攪拌機である。
【００３０】
５は銅溶出水タンクであり、タンクの材質は銅で形成されている。銅溶出水タンク５内の水は、塩素濃度を一定に保持できるように構成されている。具体的には、銅溶出水タンク５内の水の塩素濃度を計測する塩素濃度計５０が所定濃度以下になったら、次亜塩素酸ナトリウムタンク５１から次亜塩素酸ナトリウムを供給できるように構成されている。
【００３１】
また銅溶出水タンク５内の水は、所定のｐＨとなるように調整される。具体的には、ｐＨ計５２によりｐＨを測定し、所定値を超えたら、希硫酸タンク５３から希硫酸を添加できるように構成されている。なお、希硫酸に代えて希塩酸でもよい。
【００３２】
銅の濃度は、銅タンクからの銅の溶出量で決まる。銅溶出水の濃度は、ＩＣＰ発光分光分析法により、定量する。水道水の銅濃度は、１０〜１００ｐｐｂであったが、本試験器ではこの範囲に設定すればよいが、試験時間経過するにつれ、銅は減少する傾向にあり、低濃度だと減少が速い傾向にある。
【００３３】
銅溶出水タンク５内の水は、所定ｐＨに調整され、所定銅濃度に維持され、残留塩素濃度も所定濃度に維持され、ポンプ５４により、試験タンク１に送られる。
【００３４】
試験タンク１では、例えば、温度５０℃〜９０℃の範囲に加温される。試験タンク１内の加温水は、ポンプ１０により、熱交換器１１に送られ、２０℃〜４０℃（約３０℃）に冷却される。冷却された水は銅溶出水タンク５に戻される。
【００３５】
装置の運転においては、塩素濃度を所定濃度に維持するために、２４時間毎に、混合液（試験水）を交換することが好ましい。
【００３６】
また、水量が多いほど塩素濃度の低下は減少することから、ゴム試験片（Ｏリング）の大きさに対して十分水量が多いと考えられる１０Ｌを試験水量とすることが好ましい。
【００３７】
上記の装置を用いることによって、銅溶出水と、イオン交換水を用いて、劣化度合を比較することにより、溶出した銅が及ぼすゴムの塩素劣化への影響を評価することが可能になる。
【実施例】
【００３８】
以下、実施例により、本発明の効果を例証する。
【００３９】
（実施例１）
＜混合液（試験液）＞
イオン交換水（もしくは超純水等の不純物が少ないと考えられる水）１Ｌ当たりに対して、銅板１枚を容器に入れて浸漬し、８０℃の恒温槽にて７２ｈ以上加温する。
【００４０】
上記の水を室温（２３℃程度）まで冷却した後、銅板を取り出し、銅を溶出させた水を作製した。水中の銅濃度をＩＣＰ発光分光分析法により測定した。
【００４１】
銅板（７０ｍｍ×３０ｍｍ×５ｍｍ）では、１５０ｐｐｂの銅溶出水の作製ができた。なお、用いたイオン交換水は、銅濃度は５ｐｐｂ程度であった。
【００４２】
次に、上記の銅溶出水（濃度１５０ｐｐｂ）に、次亜塩素酸ナトリウム試薬を添加し、狙いの塩素濃度に調整し、その後、希塩酸もしくは希硫酸を用いて、狙いのｐＨに調整した。
【００４３】
本試験では、混合液（試験水）は、塩素濃度５ｐｐｍ、ｐＨを７．０に調整した。
【００４４】
＜試験片＞
試験片１：カーボンブラックを配合したＥＰＤＭ（ゴム）
試験片２：ホワイトカーボン（シリカ）を配合したＥＰＤＭ（ゴム）
試験片３：カーボンブラックを配合したＦＫＭ（ゴム）
【００４５】
＜劣化試験＞
試験タンクに、以下の試験水を入れて、下記試験片１〜３の０リングを浸漬した。また試験においては、２４時間毎に試験液を交換した。
た。
試験水：温度８０℃、塩素濃度５ｐｐｍ、ｐＨ＝７．０、銅濃度１５０ｐｐｂ、試験水量１０Ｌ
【００４６】
＜評価方法＞
試験時間経過したＯリングの断面積を測定することで、劣化度合いを評価した。その結果を表１に示す。
【００４７】
【表１】
2019184375.tif 000002
【００４８】
（比較例１）
実施例１において、銅溶出水を用いない以外は同様にして、劣化試験を行った。その結果を表２に示す。
【００４９】
【表２】
2019184375.tif 000003
【００５０】
比較例１に対して、実施例１では、試験片１と試験片２で、断面積変化率が大きくなっており、水中に溶出した銅の影響でゴムの劣化が促進されることがわかる。  
試験後の試験片は１，２ともに表面に亀裂や面荒れが生じていた。
【００５１】
なお、試験片３（ＦＫＭ系）では、何れの条件でも水による膨潤により、断面積が大きくなるものの、外観変化などは起こさないことからＥＰＤＭ系材料よりも耐塩素水性が高いと考えられる。
【符号の説明】
【００５２】
１  試験タンク
１０  ポンプ
１１  熱交換器
２  円筒体
３  Ｏリング
４  攪拌機(スターラ)
５  銅溶出水タンク
５０  塩素濃度計
５１  次亜塩素酸ナトリウムタンク
５２  ｐＨ計
５３  希硫酸タンク
５４  ポンプ
【図１】
2019184375.tif 000004