(57)【要約】【課題】容易に芯材の位置を制御することができ、かつ炭酸ガス透過性の低いガス用シール材とその製造方法を提供する。【解決手段】加硫後のリング状の弾性体３の周方向に形成された溝に、この弾性体３よりも炭酸ガス透過性の低い芯材２を設置して形成されたガス用シール材１である。ここで、弾性体３が複数あって、これらの弾性体３のうち少なくとも１つの弾性体３に溝を形成してもよい。また、加硫後のリング状の弾性体３の周方向に溝を形成する工程と、この溝に弾性体３よりも炭酸ガス透過性の低い芯材２を設置する工程とを含むガス用シール材１の製造方法である。【選択図】        図１
2004218759.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
加硫後のリング状の弾性体の周方向に形成された溝に、前記弾性体よりも炭酸ガス透過性の低い芯材を設置して形成されたことを特徴とするガス用シール材。
【請求項２】
前記弾性体が複数あって、これらの弾性体のうち少なくとも１つの弾性体に溝を形成したことを特徴とする請求項１に記載のガス用シール材。
【請求項３】
加硫後のリング状の弾性体の周方向に溝を形成する工程と、前記溝に前記弾性体よりも炭酸ガス透過性の低い芯材を設置する工程とを含むことを特徴とするガス用シール材の製造方法。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明はガス用シール材とその製造方法に関し、特に炭酸ガス透過性の低いガス用シール材とその製造方法に関する。
【０００２】
【従来の技術】
従来から、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、フロンＲ−１３４ａは、オゾン層破壊および地球温暖化等の問題によりその使用禁止が予定されている。フロンＲ−１３４ａの代替品としては炭化水素系ガスと炭酸ガスとが注目されている。しかし、炭化水素系ガスは爆発や燃焼する危険性が高いため、将来的にはフロンＲ−１３４ａの代替品として炭酸ガスが使用されるものと考えられている。
【０００３】
現在、ガス用シール材の材質には、水素添加ＮＢＲやＥＰＤＭ等が用いられている。しかし、これらの材質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の材質としては不適である。
【０００４】
そこで、たとえば特許文献１には、リング状の金属製の芯材の外表面をゴム層で被覆したリング状シール部材が開示されている。
【０００５】
【特許文献１】
特開２００２−５２９４号公報
【０００６】
【発明が解決しようとする課題】
しかしながら、実際には、特許文献１に開示されているような、芯材を入れ込んだリング状シール部材を作製することは非常に困難であるという問題があった。
【０００７】
たとえば、このような構成のリング状シール部材の作製方法としては、リング状の芯材に薄いゴムシートを巻き付ける方法が考えられる。しかし、この方法においては、薄いゴムシートを作製することが非常に困難であるという問題があった。
【０００８】
また、未加硫の薄ゴムをリング状の芯材に巻き付けた後に加硫するという方法も考えられる。しかし、この方法においては、芯材を被覆するゴム層の厚さの制御が非常に困難であるという問題があった。
【０００９】
さらに、金型内にリング状の芯材を設置しておき、その上に未加硫ゴムを載せた後、加硫してこれらを一体化するという方法も考えられる。しかし、この方法においては、リング状シール部材の内部における芯材の位置がばらついてしまうという問題があった。
【００１０】
そこで、本発明の目的は、容易に芯材の位置を制御することができ、かつ炭酸ガス透過性の低いガス用シール材とその製造方法を提供することにある。
【００１１】
【課題を解決するための手段】
本発明は、加硫後のリング状の弾性体に形成された溝に、この弾性体よりも炭酸ガス透過性の低い芯材を設置して形成されたガス用シール材である。
【００１２】
ここで、本発明に係るガス用シール材においては、上記弾性体が複数あって、これらの弾性体のうち少なくとも１つの弾性体に溝を形成することもできる。
【００１３】
また、本発明は、加硫後のリング状の弾性体に溝を形成する工程と、この溝にリング状の弾性体よりも炭酸ガス透過性の低い芯材を設置する工程とを含むガス用シール材の製造方法である。
【００１４】
【発明の実施の形態】
（実施の形態１）
図１（Ａ）は、本発明に係るガス用シール材１の模式的な上面図である。図１（Ａ）に示すように、本発明に係るガス用シール材１は、上面から見るとリング状になっている。なお、本願の図面において、同一の参照符号は、同一部分または相当部分を表わすものとする。
【００１５】
図１（Ｂ）は、図１（Ａ）に示すガス用シール材１における線Ａ１−Ａ１に沿った断面を表わしている。図１（Ｂ）に示すように、ガス用シール材１は、断面が円形状である芯材２と、芯材２が埋設された加硫後の弾性体３とを含む。
【００１６】
ここで、弾性体３の材質としては、たとえばゴムおよび／または熱可塑性エラストマーの少なくとも一種類以上が用いられ得る。なかでも、本発明においては、ブチルゴム（ＩＩＲ）、アクリロニトリル−ブタジエンゴム（ＮＢＲ）、フッ素ゴム（ＦＫＭ）およびエピクロロヒドリンゴム（ＣＯ）からなる群から選択される少なくとも一種類以上のゴムを用いることが好ましい。この場合には、ガス用シール材１の炭酸ガス透過性をより低減させ得る。
【００１７】
また、弾性体３には、加硫剤、加硫促進剤、加硫促進助剤、可塑剤、軟化剤または老化防止剤等の通常用いられる添加剤が含まれていてもよい。
【００１８】
また、芯材２の材質としては、弾性体３よりも炭酸ガス透過性の低い材質が用いられる。
【００１９】
たとえば、芯材２の材質としては、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等のポリアミドのような有機物が用いられる。
【００２０】
特に、ポリアミド等の有機物からなるリング状の芯材２を未加硫の弾性体３内に設置した後に加硫する従来の手法を用いた場合には、加硫時にリング状の芯材２が収縮して、芯材２が弾性体３から飛び出してしまうことがあった。しかし、本発明においては、加硫後の弾性体３に芯材２を嵌め込むため、芯材２は弾性体３に確実に埋設されることとなる。
【００２１】
また、芯材２の材質としては、たとえば金、銀、銅、鉄またはこれらの合金等のような金属が用いられる。なかでも本発明においては、鉄を用いることが好ましい。この場合には、より低コストでガス用シール材１のガス透過性を低減させることができる。
【００２２】
このガス用シール材１は、たとえば以下のようにして作製される。まず、ゴムおよび添加剤等を混練した未加硫ゴム組成物を金型にセットした後、これを加硫することにより、図２（Ａ）の模式的上面図に示すようなリング状の弾性体３を形成する。この弾性体３における線Ａ２−Ａ２に沿った断面は、図２（Ｂ）の模式的断面図に示すように円形状となっている。
【００２３】
そして、図２（Ｃ）の模式的断面図に示すように、刃物等で切削等することによって弾性体３の周縁に沿って連続的に溝４を形成する。
【００２４】
次に、ポリアミドからなる芯材２についても弾性体３のようなリング状に形成する。ここで、芯材２は、溝４の形状および大きさと実質的に同一となるように形成される。
【００２５】
そして最後に、図２（Ｄ）の模式的断面図に示すように、リング状の芯材２を弾性体３に形成された溝４に嵌め込むことによって、図１に示すガス用シール材１が形成される。
【００２６】
上述したように本発明に係るガス用シール材１は弾性体３の加硫後に芯材２を嵌め込むことによって形成される。それゆえ、本発明においては、弾性体３の加硫状況によらず、芯材２の位置を容易に制御することができるのである。
【００２７】
なお、芯材２を溝４に嵌め込む際に、芯材２の表面および／または溝４の表面に接着剤を付着してから嵌め込むこともできる。この場合には、芯材２と弾性体３とをより強固に固定することができる。また、芯材２の表面および／または溝４の表面にグリース等の潤滑剤を付着させてから嵌め込むこともできる。この場合には、芯材２を嵌め込みやすくなるだけでなく、芯材２と弾性体３との密着性も向上させることができる。
【００２８】
芯材２は、たとえば図１（Ｂ）に示すように、線Ａ１−Ａ１に沿った断面における芯材２の中心点と弾性体３の中心点とが重ならないように設置されることが好ましい。この場合には、機器の部材間にガス用シール材１を取り付けたときに機器の部材との密着性をより向上させることができるため、機器の内部のガスが高圧になったとしてもそのガスがリークする量が低減され得る。ただし、芯材２は、芯材２の上記中心点と弾性体３の上記中心点とが重なるように設置されてもよい。
【００２９】
また、芯材２は、素線であってもよく、撚線であってもよい。
また、溝４は、上記のように、弾性体３の周方向に連続的に形成されてもよいが、不連続的に形成されてもよく、弾性体３の周方向の一部のみに形成されてもよい。また、溝４は、弾性体３の周方向に複数形成されてもよく、これら複数の溝４のそれぞれに芯材２を設置してもよい。
【００３０】
また、ガス用シール材１は、弾性体３を中空のチューブ状に成形し、リング状の弾性体３の周方向に沿って１つのリング状の切れ込みを入れ、その切れ込みからリング状の芯材２を弾性体３内に埋設することによって作製してもよい。
【００３１】
ガス用シール材１は、たとえば、コンプレッサ用冷媒として炭酸ガスを用いるエアコン、カーエアコンまたは冷蔵庫等の機器に好適に用いられる。
【００３２】
（実施の形態２）
図３は図１（Ａ）に示すガス用シール材の線Ａ１−Ａ１に沿った断面の他の好ましい一例を表わしている。図３に示すように、芯材２の線Ａ１−Ａ１に沿った断面は四角形状であってもよい。その他の説明は実施の形態１と同様であるので、その説明を省略する。
【００３３】
（実施の形態３）
図４は図１（Ａ）に示すガス用シール材の線Ａ１−Ａ１に沿った断面のさらに他の好ましい一例を表わしている。図４に示すように、芯材２の線Ａ１−Ａ１に沿った断面は三角形状であってもよい。その他の説明は実施の形態１と同様であるので、その説明を省略する。
【００３４】
（実施の形態４）
図５は図１（Ａ）に示すガス用シール材の線Ａ１−Ａ１に沿った断面のさらに他の好ましい一例を表わしている。図５に示すように、弾性体３の線Ａ１−Ａ１に沿った断面は四角形状であってもよい。その他の説明は実施の形態１と同様であるので、その説明を省略する。
【００３５】
（実施の形態５）
図６（Ａ）は、本発明に係るガス用シール材１の模式的な上面図である。図６（Ａ）に示すように、本発明に係るガス用シール材１は、上面から見るとリング状になっている。
【００３６】
図６（Ｂ）は、図６（Ａ）に示すガス用シール材１における線Ａ６−Ａ６に沿った模式的な断面を表わしている。図６（Ｂ）に示すように、ガス用シール材１は、断面が円形状である芯材２と、芯材２を上下から挟み込む第一弾性体３ａ、第二弾性体３ｂとを含む。
【００３７】
ここで、本実施の形態においては、第一弾性体３ａおよび第二弾性体３ｂに形成された溝に芯材２を設置することによって、ガス用シール材１が形成されることに特徴がある。
【００３８】
このガス用シール材１は、たとえば以下のようにして作製される。まず、ゴムおよび添加剤等を混練した未加硫ゴム組成物を金型にセットした後、これを加硫することにより、図７（Ａ）の模式的上面図に示すようなリング状の第一弾性体３ａを形成する。この第一弾性体３ａにおける線Ａ７−Ａ７に沿った断面は、図７（Ｂ）の模式的断面図に示すように半円形状となっている。
【００３９】
そして、図７（Ｃ）の模式的断面図に示すように、刃物等で切削等することによって第一弾性体３ａの底面の周方向に連続的に溝４ａを形成する。
【００４０】
この第一弾性体３ａと同様にして第二弾性体３ｂも作製する。ここで、第二弾性体３ｂは、第一弾性体３ａの形状および大きさと実質的に同一となるように作製される。そして、この第二弾性体３ｂの底面の周方向にも連続的に第一弾性体３ａの溝４ａと同様の溝が形成される。
【００４１】
ここで、第一弾性体３ａの底面と第二弾性体３ｂの底面とを合わせると、図７（Ｄ）の模式的断面図に示すように、内部に空洞５を有する弾性体３が形成される。
【００４２】
次に、ポリアミドからなる芯材２をリング状に形成する。ここで、芯材２の形状および大きさは、弾性体３に形成された空洞５の形状および大きさと実質的に同一となる。
【００４３】
そして最後に、図７（Ｅ）の模式的断面図に示すように、第一弾性体３ａに形成された溝４ａと第二弾性体３ｂに形成された溝４ｂにリング状の芯材２を嵌め込むことによって、図６に示すガス用シール材１が形成される。
【００４４】
上述したように本発明に係るガス用シール材１は第一弾性体３ａと第二弾性体３ｂの加硫後に芯材２を嵌め込むことによって形成される。それゆえ、本発明においては、弾性体３の加硫状況によらず、芯材２の位置をほぼ一定とすることができるのである。
【００４５】
なお、上記においては、２つの弾性体のそれぞれに溝を形成したが、２つの弾性体のいずれか一方のみに溝を形成してもよい。
【００４６】
また、上記においては、２つの弾性体から空洞を有する１つの弾性体を構成したが、３つ以上の弾性体から１つの弾性体を構成してもよい。
【００４７】
その他の説明は実施の形態１と同様であるので、その説明を省略する。
【００４８】
【実施例】
芯材２と弾性体３とからなる図１に示す構成のリング状のガス用シール材を実施例１とし、芯材２を有しない弾性体３のみからなる図２（Ａ）および図２（Ｂ）に示す構成のリング状のガス用シール材を比較例１とした。そして、これらのガス用シール材を用いて炭酸ガス透過性を比較した。なお、実施例１と比較例１のガス用シール材の形状および大きさは実質的に同一であることは言うまでもない。
【００４９】
（試料の作製）
まず、表１に示すゴム配合となるように各々の材料を秤量した後、これらの材料を混合した。次いで、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未加硫ゴム組成物を得た。そして最後に、得られた未加硫ゴム組成物をそれぞれ所定の金型に流し込んだ後、１７０℃で２０分間加硫してリング状の弾性体３を成形した。
【００５０】
次に、実施例１においては、このリング状の弾性体３の周縁に沿って溝４を形成し、この溝４にナイロン６からなるリング状の芯材２を嵌め込んでガス用シール材を作製した。ここで、図１に示す線Ａ１−Ａ１に沿った断面における芯材２の断面径は弾性体３の断面径の１／２であった。
【００５１】
なお、比較例１においては、加硫して得られたリング状の弾性体３をそのままガス用シール材とした。
【００５２】
（炭酸ガス透過性の評価）
実施例１および比較例１のガス用シール材についての炭酸ガス透過性の評価は、図８の模式的断面図に示す容量１００ｃｃの耐容器６を用いて、次のようにして行なわれた。
【００５３】
まず、図８に示す下方が開口しているドーム状の上蓋７と上方が開口している鍋形状の容器８とからなる耐容器６を２つ用意した。ここで、上蓋７を容器８に被せると、これらが接触する箇所に断面が円形となる溝９が耐容器６の内部を取り囲むようにしてリング状に形成される。
【００５４】
次に、２つの耐容器６の溝９のそれぞれに実施例１および比較例１のガス用シール材を嵌めこんだ後、上蓋７を容器８に被せ、耐容器６内の圧力が８ＭＰａになるまで、ガス注入口１０から炭酸ガス（ＣＯ２）を耐容器６内に注入した。その後、栓１１で炭酸ガス（ＣＯ２）の流路を塞ぐことにより耐容器６内を密封した。
【００５５】
そして、密封直後の２つの耐容器６の質量をそれぞれ測定した後、これらの耐容器６を温度４０℃の条件下で２４時間放置した。その後、２４時間放置後の耐容器６の質量をそれぞれ測定した。
【００５６】
そして、密封直後の耐容器６の質量から２４時間放置後の耐容器６の質量を差し引いた値をガスリーク量とし、この値の大小からガス用シール材の炭酸ガス透過性を評価した。
【００５７】
表１に実施例１および比較例１のガス用シール材を用いた耐容器６のガスリーク量をそれぞれ表わす。なお、表１において、実施例１のガスリーク量は、比較例１のガスリーク量を１００としたときの比で表わされている。
【００５８】
【表１】
2004218759.tif 000003
【００５９】
（注１）日本ゼオン（株）製のＮＢＲ
（注２）カーボンブラックＩＳＡＦ
（注３）大内新興化学工業（株）製のＮ−シクロヘキシル−２−ベンゾチアゾリ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
表１からもわかるように、実施例１のガスリーク量は５５であって、比較例１のガスリーク量である１００よりもガスリーク量が少なかった。したがって、芯材２を有する実施例１は芯材２を有しない比較例１よりも炭酸ガス透過性を大幅に低減させることができた。
【００６０】
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。
【００６１】
【発明の効果】
上述したように本発明によれば、容易に芯材の位置を制御することができ、かつ炭酸ガス透過性の低いガス用シール材とその製造方法を提供することができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】（Ａ）は本発明に係るガス用シール材の好ましい一例の模式的な上面図であり、（Ｂ）は（Ａ）に示すガス用シール材の線Ａ１−Ａ１に沿った模式的な断面図である。
【図２】（Ａ）は本発明に用いられる弾性体の模式的な上面図であり、（Ｂ）は（Ａ）に示す弾性体の線Ａ２−Ａ２に沿った模式的な断面図であり、（Ｃ）は溝が形成された（Ａ）に示す弾性体の模式的な断面図であり、（Ｄ）は（Ｃ）に示す弾性体に芯材が嵌め込まれようとするときの模式的な断面図である。
【図３】図１（Ａ）に示すガス用シール材の線Ａ１−Ａ１に沿った好ましい他の例の模式的な断面図である。
【図４】図１（Ａ）に示すガス用シール材の線Ａ１−Ａ１に沿った好ましい他の例の模式的な断面図である。
【図５】図１（Ａ）に示すガス用シール材の線Ａ１−Ａ１に沿った好ましい他の例の模式的な断面図である。
【図６】（Ａ）は本発明に係るガス用シール材の好ましい一例の模式的な上面図であり、（Ｂ）は（Ａ）に示すガス用シール材の線Ａ６−Ａ６に沿った模式的な断面図である。
【図７】（Ａ）は本発明に用いられる第一弾性体の模式的な上面図であり、（Ｂ）は（Ａ）に示す第一弾性体における線Ａ７−Ａ７に沿った模式的な断面図であり、（Ｃ）は溝が形成された（Ａ）に示す第一弾性体の模式的な断面図であり、（Ｄ）は溝が形成された第一弾性体の底面と第二弾性体の底面とを合わせたときの好ましい例の模式的な断面図であり、（Ｅ）は第一弾性体と第二弾性体とに形成された溝に芯材が嵌め込まれようとするときの模式的な断面図である。
【図８】実施例で用いられる耐容器の模式的な断面図である。
【符号の説明】
１  ガス用シール材、２  芯材、３，３ａ，３ｂ  弾性体、４，４ａ，４ｂ，９  溝、５  空洞、６  耐容器、７  上蓋、８  容器、１０  ガス注入口、１１
栓。
【図１】
2004218759.tif 000004
【図２】
2004218759.tif 000005
【図３】
2004218759.tif 000006
【図４】
2004218759.tif 000007
【図５】
2004218759.tif 000008
【図６】
2004218759.tif 000009
【図７】
2004218759.tif 000010
【図８】
2004218759.tif 000011