(57)【要約】【課題】ガスバリア性とシール性に優れたリング状シール材を提供する。【解決手段】素線、複数の素線よりなる撚線または束で形成される中芯と、中芯を被覆する弾性材料からなる外層とから構成されるリング状シール材である。ここで、素線は金属線であることが好ましく、素線はポリアミド繊維であることが好ましい。また、中芯の体積Ｖｃと外層の体積Ｖｏとの比Ｖｃ／Ｖｏが、０．１２５〜１．３であることが好ましい。【選択図】　　　　図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
素線、複数の素線よりなる撚線または束から形成される中芯と、中芯を被覆する弾性材料からなる外層とから構成されるリング状シール材。
【請求項２】
素線は金属線であることを特徴とする請求項１に記載のリング状シール材。
【請求項３】
素線はポリアミド繊維であることを特徴とする請求項１に記載のリング状シール材。
【請求項４】
中芯の体積Ｖｃと外層の体積Ｖｏとの比Ｖｃ／Ｖｏが、０．１２５〜１．３であることを特徴とする請求項１に記載のリング状シール材。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明はリング状シール材に関し、特にガスバリア性とシール性に優れたリング状シール材に関する。
【０００２】
【従来の技術】
近年、エアコン、冷蔵庫等のコンプレッサ用冷媒として用いられている冷媒は、フロンＲ−１３４ａ（１，１，１，２−テトラフルオロエタン）が主流となっている。しかし、オゾン層破壊および地球温暖化等の問題から将来使用禁止が予定されている。そこで、この冷媒の代替品として炭化水素系ガスと炭酸ガスとが注目されているが、炭化水素系ガスは爆発または燃焼する危険性が高いため、将来的には冷媒として炭酸ガスを用いることが想定されている。
【０００３】
現在、シール材の材料としては、水素添加ＮＢＲやＥＰＤＭ等が用いられている。しかし、これらの材料は炭酸ガスとの相溶性が高いため炭酸ガス用のシール材としては不適である。
【０００４】
そこで、シール材の材料として炭酸ガスが透過しにくい材料であるフッ化ビニリデン樹脂を用いる方法が考えられる。しかし、フッ化ビニリデン樹脂はゴム材料に比べて加工性および柔軟性が劣るため、変形追随性が悪く十分なシール性を有さないことから、シール材とガス流路口の内部面との隙間から炭酸ガスが漏れてしまうという問題があった。
【０００５】
また、特許文献１には、高温弾力性を有する金属で作られた輪状の芯材の表面に金属スポンジを固着し、この金属スポンジの表面を耐熱性金属の薄層で被覆した金属Ｏリングが開示されている。しかし、この金属Ｏリングも変形追随性が悪く十分なシール性を有さないという問題があった。
【０００６】
さらに、特許文献２には、金属製の芯材とこれを被覆するゴム被膜とで構成される多層部と、Ｏリングの周方向の一部を伸縮可能にする伸縮部とからなるＯリングが開示されている。しかし、このＯリングにおいても十分なガスバリア性とシール性とを有しない場合があった。
【０００７】
【特許文献１】
特開昭５６−１５６５５２号公報
【０００８】
【特許文献２】
特開２００２−５２９４号公報
【０００９】
【発明が解決しようとする課題】
上記事情に鑑みて本発明は、ガスバリア性とシール性に優れたリング状シール材を提供することを目的とする。
【００１０】
【課題を解決するための手段】
本発明は、素線、複数の素線よりなる撚線または束で形成される中芯と、中芯を被覆する弾性材料からなる外層とから構成されるリング状シール材である。
【００１１】
ここで、本発明に係るリング状シール材においては、素線は金属線であることが好ましい。
【００１２】
また、本発明に係るリング状シール材においては、素線はポリアミド繊維であることが好ましい。
【００１３】
また、本発明に係るリング状シール材は、中芯の体積Ｖｃと外層の体積Ｖｏとの比Ｖｃ／Ｖｏが、０．１２５〜１．３であることが好ましい。
【００１４】
【発明の実施の形態】
以下、本発明の実施の形態について説明する。
【００１５】
（リング状シール材）
図１に本発明に係るリング状シール材の一例の模式的な断面図を示す。図１において、本発明に係るリング状シール材１は、中芯２の表面を弾性材料からなる外層３が被覆することにより形成されている。ここで、中芯２の体積Ｖｃと外層３の体積Ｖｏとの体積比Ｖｃ／Ｖｏが、０．１２５〜１．３であることが好ましく、０．１２５〜０．８であることがより好ましく、０．１２５〜０．３３であることがさらに好ましく、０．３３〜０．８であることが最も好ましい。これらの場合には、本発明に係るリング状シール材のガスバリア性とシール性とが共により優れるようになる傾向にある。
【００１６】
（中芯）
中芯２は、素線、複数の素線よりなる撚線または束で形成される。なかでも、中芯２は、１本の素線または２〜３０本の素線からなる撚線で形成されることが好ましく、１本の素線または２〜１０本の素線からなる撚線で形成されることがより好ましい。この場合には、本発明に係るリング状シール材のガスバリア性がさらに優れることとなる。
【００１７】
撚線の撚り構造としては、たとえば複数の素線を撚り合わせた構造、複数の素線からなる撚線を複数撚り合わせた構造、または複数の素線からなる撚線とその周囲にある複数の素線とを撚り合わせた構造等がある。
【００１８】
本発明において用いられる素線としてはガスバリア性の高い材質ものが用いられるが、なかでも、金属線が用いられることが好ましく、ポリアミド繊維が用いられることがより好ましい。金属線を用いた場合には、リング状シール材のガスバリア性をより向上させることができるだけでなく、リング状シール材の作製時の加熱による金属線の収縮がほとんどないことから容易にリング状シール材を作製することができるようになる。また、ポリアミド繊維を用いた場合には、リング状シール材のガスバリア性だけでなく、シール性もより向上させることができるようになる。
【００１９】
ここで、金属線としては、たとえば金、銀、銅、鉄またはこれらの合金等からなる金属線が用いられる。なかでも本発明においては、鉄線が用いられることが好ましい。この場合には、より低コストでリング状シール材のガスバリア性を向上させることができるようになる。
【００２０】
また、ポリアミド繊維としては、たとえばナイロン６、ナイロン６６、ナイロン６１０、ナイロン１１、ナイロン１２またはナイロン４６等からなる繊維が用いられる。なかでも本発明においては、ナイロン６、ナイロン６６、ナイロン６１０、ナイロン１１またはナイロン１２からなる繊維を用いることが好ましい。この場合にはリング状シール材のガスバリア性、特に炭酸ガスに対するガスバリア性を向上させることができる。さらに、これらの素線は弾性材料との接着性に優れ、かつリング状シール材の変形に柔軟に追随することができるため、リング状シール材の耐久性およびシール性をさらに向上させることができるようになる。
【００２１】
なお、本発明において、素線を複数用いる場合にはそれぞれ同じ材質の素線のみを用いてもよく、異なる材質の素線を用いてもよいことは言うまでもない。
【００２２】
（外層）
外層３に用いられる弾性材料としては、たとえばアクリロニトリル−ブタジエンゴム（ＮＢＲ）、エチレン−プロピレン−ジエン三元共重合体ゴム（ＥＰＤＭ）、フッ素ゴム（ＦＫＭ）、スチレン−ブタジエンゴム（ＳＢＲ）、シリコーンゴム（Ｑ）、エピクロロヒドリンゴム（ＣＯ）等のゴム、またはスチレン−ブタジエン−スチレンブロック共重合体（ＳＢＳ）、スチレン−イソプレン−スチレンブロック共重合体（ＳＩＳ）、スチレン−エチレン−ブチレン−スチレンブロック共重合体（ＳＥＢＳ）、スチレン−エチレン−プロピレン−スチレンブロック共重合体（ＳＥＰＳ）等の熱可塑性エラストマ等がある。また、これらの材料をブレンドして用いることもできる。
【００２３】
また、上記弾性材料にはさらに添加剤が含まれる。添加剤としては、たとえば架橋剤、加硫促進剤、加硫促進助剤、充填剤、可塑剤、軟化剤、滑剤または老化防止剤等がある。架橋剤としては、たとえばベンゾイルパーオキサイド、ジクミルパーオキサイド、ジ−ｔ−ブチルパーオキサイド、ｔ−ブチルクミルパーオキサイド、メチルエチルケトンパーオキサイド、クメンハイドロパーオキサイド、２，５−ジメチル−２，５−ジ（ｔ−ブチルパーオキシ）ヘキサン等の有機過酸化物または硫黄等がある。また、加硫促進剤としては、たとえばチアゾール系、スルフェンアミド系、ジチオ酸塩系、チウラム系、チオウレア系またはグアニジン系の加硫促進剤等がある。また、加硫促進助剤としては、たとえば亜鉛華、ステアリン酸等がある。
【００２４】
充填剤としては、たとえばカーボンブラック、炭酸カルシウム、炭酸マグネシウム、クレー、タルク、アルミナまたは硫酸カルシウム等がある。また、可塑剤としては、たとえばフタル酸ジメチル、フタル酸ジエチル、アジピン酸ジ−２−エチルヘキシル、アジピン酸ジ−ｎ−デシルまたはリン酸トリブチル等がある。また、軟化剤としては、たとえばプロセスオイル、流動パラフィン等の石油系軟化剤、またはヒマシ油、ナタネ油等の脂肪油系軟化剤等がある。また、滑剤としては、たとえば炭化水素系、エステル系、脂肪酸系または脂肪酸アミド系の滑剤等がある。老化防止剤としては、たとえばアミン系、フェノール系、イミダゾール系の老化防止剤、カルバミン酸金属塩またはワックス等がある。
【００２５】
これらの添加剤は、上記弾性材料１００質量部に対して、０〜１００質量部配合され得る。
【００２６】
また、外層３のＪＩＳ−Ａ硬度は、５０〜９０であることが好ましく、６０〜８０であることがより好ましい。
【００２７】
（製造方法）
本発明に係るリング状シール材の製造方法の一例を以下に説明する。まず、弾性材料と添加剤とを所定量秤量し、秤量したこれらの材料をバンバリーミキサー等で混練混合することにより外層用の未加硫の混合物を作製する。そして、この外層用の未加硫の混合物をリング状に成形した後、これを２つに分割してリング状の成形体を２つ作製する。
【００２８】
次に、ガスバリア性の高い材質からなる素線を用意し、この素線または複数の素線を撚り合わせまたは束にすることにより中芯を作製する。また、複数の素線よりなる束から中芯を形成する場合には、これらの素線は互いに接着されていなくてもよいが、接着されている方が好ましい。そして、中芯をリング状に形成して接着剤をこの表面に塗布した後、中芯を２つのリング状の成形体の間に挟み込み、加硫することによって本発明に係るリング状シール材が作製される。
【００２９】
ここで、素線が金属線からなる場合には、中芯の表面に黄銅メッキや接着剤の塗布を行なった後、中芯を２つのリング状の成形体の間に挟み込むことが好ましい。この場合には中芯と外層との接着性がより向上する。
【００３０】
また、素線がポリアミド繊維からなる場合には、接着剤の塗布前にあらかじめ中芯をＲＦＬ溶液（レゾルシンホルマリンラテックス溶液）に１〜３０分間、好ましくは２〜１５分間浸漬させた後、１６０〜２４０℃、好ましくは１８０〜２２０℃で１〜３０分間、好ましくは２〜１５分間中芯を熱処理しておくことが好ましい。素線が金属線からなる場合には、上記加硫する際の熱によって中芯が収縮することはほとんどないが、素線がポリアミド繊維からなる場合には、上記加硫する際の熱によって中芯が収縮するため本発明に係るリング状シール材の作製が困難となる傾向にある。しかし、これらの処理をすることによって、上記加硫する際の熱によって中芯が収縮することがほとんどなくなるため、本発明に係るリング状シール材がより容易に作製しやすくなる。
【００３１】
なお、接着剤としては、たとえばエステル系またはエーテル系の接着剤が好適に用いられる。
【００３２】
また、本発明に係るリング状シール材は、２つ以上の中芯を用いて作製することもできる。たとえば図２に示すように、本発明に係るリング状シール材１１は、２つの中芯１２ａ、１２ｂに外層１３を被覆させることにより作製され得る。また、たとえば図３に示すように、本発明に係るリング状シール材２１は、４つの中芯２２ａ、２２ｂ、２２ｃ、２２ｄに外層２３を被覆させることにより作製され得る。上記のように中芯を分割した場合には、本発明に係るリング状シール材に動きを与えて寸法に融通をつけることができるため、本発明に係るリング状シール材のシール性をより向上させることができる。
【００３３】
また、本発明に係るリング状シール材は、中芯の周囲を外層用の未加硫の混合物で被覆し、これを丸めてリング状にした後、加硫することによって作製することもできる。
【００３４】
なお、上記のように２つ以上の中芯を用いる場合には、それぞれ同じ材質および形態の中芯のみを用いてもよく、異なる材質または異なる形態の中芯を用いてもよい。また、２つ以上の中芯を用いる場合の上記中芯の体積Ｖｃは設置されている中芯のそれぞれの体積の総和である。
【００３５】
（用途）
本発明に係るリング状シール材は、たとえばエアコン、カーエアコン、冷蔵庫等の冷房用システムまたはヒートポンプ給湯機等の加熱用システムに好適に用いられる。
【００３６】
【実施例】
以下、本発明を実施例を用いて説明するが、本発明はこれに限定されるものではない。
【００３７】
（試料の作製）
実施例１〜２０および比較例１〜６のＯリングは、まず、表１〜５に示す配合となるように外層を構成する材料を秤量し、これらの材料を混合する。そして、この混合物をバンバリーミキサーでマスター練りし、その後オープンロールでファイナル練りして得られた未加硫ゴムをＯリング状に成形する。さらに、このＯリング状に成形した未加硫ゴムを二分割して２つのＯリング状の成形体を作製する。
【００３８】
次に、表１〜５に示す仕様および体積比となるように中芯を作製する。そして、中芯の表面に接着剤を塗布した後、中芯を上記２つのＯリング状の成形体の間に挟み込み、１７０℃で２０分間加硫することにより同じ大きさの実施例１〜２０および比較例１〜６のＯリングを作製した。ここで、素線の材質がナイロン６である場合には、中芯の作製後に中芯をＲＦＬ溶液に１０分間浸漬することよって表面処理をし、さらに２００℃で１０分間熱処理をした後、中芯の表面に接着剤を塗布した。
【００３９】
なお、表１〜５に示す外層を構成する材料の配合量は質量部で表わされている。また、中芯の体積Ｖｃは、外層の体積Ｖｏを１００とした場合の比率で表わされている。
【００４０】
また、比較例１のＯリングには中芯がなく外層のみで形成されており、比較例２〜６のＯリングには外層が形成されていない。
【００４１】
（評価方法）
実施例１〜２０および比較例１〜６のＯリングについて、ガスバリア性およびシール性の評価を行なった。
【００４２】
（ｉ）ガスバリア性の評価
ガスバリア性の評価は、実施例１〜２０および比較例１〜６のＯリングでシールした図４に示すような容量１００ｃｃの耐容器４に炭酸ガスを注入して、耐容器４の一定時間経過後の質量の変化を測定することにより行なった。ここで、耐容器４内の圧力が８ＭＰａ、温度が４０℃となる条件の下で上記評価を行なった。なお、ガスバリア性の評価は、比較例１のＯリングの場合の質量変化を１００としたときの比率で指数化されており、この数値が低いほどガスバリア性に優れていることを示す。
【００４３】
（ｉｉ）シール性の評価
シール性の評価は、上記ガスバリア性の評価において、十分にシールできているか否かを目視により観察して以下の基準により行なった。
評価基準
◎…シール性が十分に優れていることを確認することができた
○…シール性が優れていることを確認することができた
△…シール性が悪くないことを確認することができた
×…シール性が非常に悪いことを確認することができた
【００４４】
【表１】
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【００４５】
【表２】
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【００４６】
【表３】
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【００４７】
【表４】
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【００４８】
【表５】
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【００４９】
（注１）日本ゼオン（株）製のＮＢＲ
（注２）カーボンブラックＩＳＡＦ（平均粒子径：２０〜２５μｍ）
（注３）大内新興化学工業（株）製のシクロヘキシル・ベンゾチアジルスルフェンアミド
（注４）大内新興化学工業（株）製のジベンジルジチオカルバミン酸亜鉛
（評価結果）
表１〜５からもわかるように、実施例１〜２０のＯリングは、比較例１〜６のＯリングと比較して、ガスバリア性およびシール性が共に優れていた。また、実施例１〜２０のＯリングにおいては、体積比Ｖｃ／Ｖｏが大きくなるほどＯリングのガスバリア性は向上するが、シール性が低下する傾向にあった。なお、比較例２〜６のＯリングには外層がなく、シール性が悪すぎることから耐容器４から炭酸ガスが漏れてしまい、ガスバリア性の評価をすることができなかった。
【００５０】
今回開示された実施の形態および実施例はすべての点で例示であって制限的なものではないと考えられるべきである。本発明の範囲は上記した説明ではなくて特許請求の範囲によって示され、特許請求の範囲と均等の意味および範囲内でのすべての変更が含まれることが意図される。
【００５１】
【発明の効果】
上述したように本発明によれば、ガスバリア性およびシール性に優れたリング状シール材を提供することができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明に係るリング状シール材の一例の模式的な断面図である。
【図２】本発明に係るリング状シール材の一例の模式的な上面図である。
【図３】本発明に係るリング状シール材の他の例の模式的な上面図である。
【図４】実施例のガスバリア性の評価に用いられる耐容器の模式的な斜視図である。
【符号の説明】
１，１１，２１　リング状シール材、２，１２，２２　中芯、３，１３，２３
外層、４　耐容器。
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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