(57)【要約】【課題】耐塩素性及び耐水性に優れるゴム組成物を提供すること。【解決手段】本発明のゴム組成物は、エチレンプロピレンゴム及び疎水性シリカを含有してなることを特徴とする。これにより、残留塩素や水によって惹起されるゴム劣化、例えば、ゴム自体又はこれに配合されているカーボンの離脱、水道水中への黒色の異物の流出、ゴムの膨潤及び自封性の喪失による水漏れなどの問題が解決される。【選択図】なし【特許請求の範囲】
【請求項１】
エチレンプロピレンゴム及び疎水性シリカを含有してなるゴム組成物。
【請求項２】
請求項１記載のゴム組成物からなる成型品。
【請求項３】
シール材である、請求項２記載の成型品。
【請求項４】
含塩素水と接触して用いられる、請求項２又は３記載の成型品。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、エチレンプロピレンゴムを含有するゴム組成物、及びそれを用いた成型品に関する。
【背景技術】
【０００２】
エチレンプロピレンゴムを含むゴム組成物は、耐薬品性、耐オゾン性、耐熱性等に優れることから、パッキン等のシール材の成型材料として幅広く用いられている。しかしながら、昨今の環境悪化により、河川や湖等の水質は汚染されているため、これらを水源とする水道水には、多量の塩素が投入されている。その結果、従来では予測できなかった残留塩素によるゴム劣化の問題が発生している。例えば、ゴム自体や、これに配合されているカーボンが離脱し、黒色の異物となって水道水中に流出したり、あるいはゴムの劣化による自封性の喪失により水漏れが生ずるなどの問題が見られるようになった。
このような不具合に対して、フッ素樹脂やフッ素ゴムなどが使用される場合もあるが、これらは極めて高価な製品であって汎用用途には不向きであるだけでなく、使用状況によっては他の合成ゴムに比べて低温特性や耐高温蒸気性などの特性面で劣るなどの問題がある。
【０００３】
このような問題を解決するために、エチレンプロピレンゴム及びアルカリ性を有するシリカの配合物からなるゴム組成物が提案されており、耐塩素劣化性能に優れるとされている（特許文献１）。
【特許文献１】特開２００５−３４３９４２号公報
【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、上記従来のゴム組成物においては、水に膨潤しやすいため耐水性が必ずしも十分とは言い難い。よって、実用化に供し得るゴム組成物としては未だ改善の余地がある。
本発明はこのような実情に鑑みなされたものであり、その解決しようとする課題は耐塩素性及び耐水性に優れるゴム組成物及びそれを用いた成型品を提供することにある。
【課題を解決するための手段】
【０００５】
本発明者らは、上記課題を解決するため鋭意研究を重ねた結果、上記従来のゴム組成物の耐水性劣化の原因がエチレンプロピレンゴムに配合されるアルカリ性を有するシリカにあるとの知見を得た。すなわち、アルカリ性を有するシリカは、沈降法などの湿式法により製造されるため表面に多くの水酸基を有しており親水性が良好になる結果、水と接触すると膨潤しやすくなるとの知見を得た。そして、本発明者らは更に研究を重ねたところ、エチレンプロピレンゴムに配合すべきシリカとして、湿式法に比べて表面の水酸基が少ない乾式法により製造されたもの、もしくは、湿式法でも疎水処理（化学的に水酸基をメチル基に置換したもの）を用いることで上記課題が解決できることを見出し、本発明を完成するに至った。
【０００６】
すなわち、本発明は以下のとおりである。
（１）エチレンプロピレンゴム及び疎水性シリカを含有してなるゴム組成物。
（２）上記（１）記載のゴム組成物からなる成型品。
（３）シール材である、上記（２）記載の成型品。
（４）含塩素水と接触して用いられる、上記（２）又は（３）記載の成型品。
【発明の効果】
【０００７】
本発明によれば、耐塩素性のみならず、耐水性にも優れるゴム組成物を安価に提供することが可能になる。これにより、本発明のゴム組成物を、含塩素水や、水と接触して用いられる成型品の構成材料として使用すれば、残留塩素や水によって惹起されるゴム劣化、例えば、ゴム自体又はこれに配合されているカーボンの離脱、水道水中への黒色の異物の流出、ゴムの膨潤及び自封性の喪失による水漏れなどの問題が解決されるため、かかるゴム組成物からなる成型品の長寿命化を実現することができる。したがって、例えば、水道水の供給や止水を目的に使用される、パッキン、Ｏ−リング、伸縮継手などの成型品として特に有用である。
【発明を実施するための最良の形態】
【０００８】
以下、本発明の実施形態を詳細に説明する。
本発明のゴム組成物は、エチレンプロピレンゴム及び疎水性シリカを含有してなることを特徴とする。以下、本発明のゴム組成物を構成する各成分について説明する。
【０００９】
本発明における「エチレンプロピレンゴム」とは、エチレンとプロピレンとの二元共重合体であるエチレン−プロピレンゴム（ＥＰＭ）、エチレンとプロピレンと架橋用ジエンモノマーとの三元共重合体であるエチレン−プロピレン−ジエンゴム（ＥＰＤＭ）、及びこれらの混合物を含む概念である。また、ＥＰＤＭは、架橋用ジエンモノマーの種類や量の違いにより様々な合成ゴムが市販されているが、使用されるジエンモノマーとしては、例えば、エチリデンノルボルネン、ジシクロペンタジエン、１，４−ヘキサジエン、メチルテトラヒドロインデン、５−メチレン−２−ノルボルネン、シクロオクタジエンなどが挙げられ、中でもエチリデンノルボルネン、ジシクロペンタジエンが好ましい。さらに、ジエンモノマーの含有量は特に限定されるものではなく、通常、１．５〜９．０重量％、好ましくは４．５〜８．０重量％である。ジエンモノマーは、単独で又は２種以上を組み合わせて使用していてもよい。なお、ＥＰＭ及びＥＰＤＭは通常の重合手段によって得られ、その手段は特に限定されるものではない。
【００１０】
本発明における「疎水性シリカ」とは、次の（１）、（２）が挙げられる。
（１）乾式シリカ：高温気相反応、すなわちいわゆる乾式法により生成されるシリカであって、その表面に水酸基を殆ど有しておらず、酸性を示すことを特徴とする。シリカの製法としては、乾式法に分類されものであれば、間接法でも直接法であってもよく、特に限定されるものではない。
（２）湿式法疎水性シリカ：液相反応による湿式法により生成されるシリカであって、その表面の水酸基を焼成により減少させたものや、化学的処理によりメチル基などの疎水性基で置換したシリカである。
【００１１】
エチレンプロピレンゴム中における疎水性シリカの分散性を高めるには、平均粒径が通常１〜４０ｎｍ、好ましくは４〜２０ｎｍのものを使用することが望ましい。１ｎｍより小さいと、エチレンプロピレンゴムに対する補強性が強く、伸びが小さくなる傾向にあり、４０ｎｍを超えると、多量に配合せねばならず、永久歪が低下する傾向にある。なお、平均粒径とは、一次粒子の平均粒径をいう。
【００１２】
疎水性シリカの配合量は、エチレンプロピレンゴムに与える特性（硬さ、引張強さ、伸び、圧縮永久歪など）などを考慮し適宜選択することが可能であるが、エチレンプロピレンゴムの全重量に対して通常１〜２００重量％、好ましくは５〜８０重量％、より好ましくは１０〜５０重量％である。１重量％未満であると、引張強さが小さくなる傾向になり、２００重量％を超えると、伸びが低下すると共に、圧縮永久歪が低下する傾向にある。
【００１３】
このように、本発明においては、エチレンプロピレンゴムに疎水性シリカを含有せしめることで、耐塩素性及び耐水性に優れるとともに、圧縮永久歪、引張強さ及び伸びを向上させることが可能になる。具体的には、本発明におけるゴム組成物は、ＪＩＳ Ｋ ６２６２に準拠して測定される圧縮永久歪（７０℃×２２時間、２５％圧縮）が、例えば、８〜３０％（好ましくは８〜１６％）である。また、ゴム組成物の硬さを約Ａ５０／Ｓに調整した場合に、ＪＩＳＫ ６２５１に準拠して測定される引張強さが、例えば、５〜２５ＭＰａ（好ましくは１０〜２０ＭＰａ）であり、また伸びが、例えば、１５０〜８００％（好ましくは５００〜７５０％）である。
【００１４】
なお、本発明のゴム組成物には、本発明の目的を阻害しない範囲内で、当該技術分野において公知の添加剤、例えば、加硫剤、架橋剤、老化防止剤、酸化防止剤、シランカップリング剤、可塑剤、金属酸化物、滑剤、着色剤を適宜配合することができるが、エチレンプロピレンゴム１００重量部に対して、加硫剤を２〜５重量部、老化防止剤を０〜４重量部、シランカップリング剤を０〜５重量部、可塑剤を０〜５０重量部、それぞれ配合することが望ましい。
【００１５】
ゴム組成物は、例えば、エチレンプロピレンゴム及び疎水性シリカ、必要により添加剤をインターミックス、ニーダ、バンバリーミキサなどの混練機や、オープンロールなどを用いて混練し、次いで加硫プレス、圧縮成型機、射出成型機などを用いて、通常１５０〜２００℃で３〜６０分程度加熱加硫することで調製することができるが、所望により１２０〜２００℃で１〜２４時間二次加硫してもよい。
【００１６】
その場合、加硫プレス、圧縮成型機、射出成型機などにより所望の形状に成型することができる。成型品の形状及び大きさは特に限定されず使用目的に応じて適宜選択されるが、本発明のゴム組成物は耐塩素性及び耐水性が高められているため、含塩素水と接触して用いられる、Ｏ−リング、パッキン、軸シール、伸縮継手などのシール材が特に有用である。なお、含塩素水は上水、下水及び排水のいずれであってもよい。
【実施例】
【００１７】
以下、本発明の実施例についてさらに詳細に説明するが、本発明はこれらの実施例に限定されるものではない。
【００１８】
（実施例１〜５及び比較例１〜２）
表１に記載の各成分をオープンロールで混練し、更に１７５℃で１０分間プレス加硫を行い、２．０ｍｍ厚のシート状ゴム組成物を作製した。なお、シリカ及び可塑剤の配合量は、ＪＩＳＫ ５２５３に準拠して測定されるシート状ゴム組成物の硬さが約Ａ５０／Ｓになるように調整した。また、表１中の各成分の配合量は、重量部を意味する。
【００１９】
【表１】
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【００２０】
本実施例において使用した配合成分は、以下のとおりである。
１）乾式法疎水性シリカ：アエロジル Ｒ−９７２（製品名、デグッサ（株）製）
２）湿式法親水性シリカ：カープレックス＃１１２０（製品名、西村（株）製）
３）乾式法親水性シリカ：アエロジル ２００（製品名、デグッサ（株）製）
４）湿式法焼成シリカ：カープレックス ＣＳ−７（製品名、シオノギ（株）製）
５）湿式法疎水性シリカ：ニップシール ＳＳ−３０Ｖ（製品名、東ソー・シリカ（株）製）
６）湿式法疎水性シリカ：Sipernat Ｄ１７（製品名、デグッサ（株）製）
【００２１】
（評価試験）
実施例１〜５及び比較例１〜２で得られたシート状ゴム組成物について、以下の試験を行なった。
（１）常態物性
得られたゴム組成物を用いてＪＩＳ Ｋ ６２５１準拠の３号ダンベル片を作製し、硬さ、引張強さ、伸びについて評価を行なった。その結果を表２に示す。
【００２２】
（２）圧縮永久歪
ＪＩＳ Ｋ ６２６２に準拠した方法により、円筒形ゴム組成物の圧縮永久歪（７０℃×２２時間、２５％圧縮）を測定した。その結果を表２に示す。
【００２３】
（３）耐水性
７０℃のイオン交換水にシート状ゴム組成物を１６８時間浸漬し、浸漬前後におけるシートの重量変化率を測定した。その結果を表２に示す。
【００２４】
（４）耐塩素性
塩素濃度５０ｐｐｍの次亜塩素酸ナトリウム水溶液を調整し、塩素水にシート状ゴム組成物を６０℃で５００時間浸漬し、浸漬前後における外観変化を目視で観察し、残留塩素による影響を評価した。その結果を表２に示す。
【００２５】
【表２】
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【００２６】
実施例１〜５のゴム組成物は、引張強さ、伸びが適度であり、圧縮永久歪も小さく、耐塩素性及び耐水性が良好であることが確認された。
これに対して、比較例１のゴム組成物は、引張強さ、伸び及び圧縮永久歪は実施例１とほぼ同等であるが、耐塩素性試験では表面がザラザラし、また指で擦ると黒い粉の付着が確認された。
比較例２のゴム組成物では、引張強さ、伸び、圧縮永久歪及び耐塩素性は実施例１とほぼ同等であるが、水に対して大きく膨潤し耐水性に劣ることが確認された。