(57)【要約】【課題】動的な繰り返し変形を受けても層間剥離を起こすことなく、熱水に対する耐久性、作動油に対する熱劣化が小さく、耐久性に優れた熱水用ダイアフラムを提供する。【解決手段】作動油により動作して熱水を送液する熱水用ダイアフラムであって、作動油と接する第１ゴム層１４、熱水に接する第２ゴム層１２、及び第１ゴム層１４と第２ゴム層１２との間に積層された少なくとも１層の繊維層（１６、１８、２０）とからなり、第１ゴム層１４は耐熱老化性のよいアクリロニトリル含有量が３１〜４２％のＮＢＲにて構成し、第２ゴム層１２は耐水性に優れたアクリロニトリル含有量が３１〜４２％のＮＢＲにて構成する。【選択図】        図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
作動油により動作して熱水を送液する熱水用ダイアフラムであって、
作動油と接する第１ゴム層、熱水に接する第２ゴム層、及び前記第１ゴム層と第２ゴム層との間に積層された少なくとも１層の繊維層とからなり、
前記第１ゴム層は耐熱老化性のよいアクリロニトリル含有量が３１〜４２％のＮＢＲにて構成され、前記第２ゴム層は耐水性に優れたアクリロニトリル含有量が３１〜４２％のＮＢＲにて構成されていることを特徴とする熱水用ダイアフラム。
【請求項２】
前記第１ゴム層と前記第２ゴム層とは、液状ＮＢＲを含有するＮＢＲにて形成されていることを特徴とする請求項１に記載の熱水用ダイアフラム。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、ボイラー給水用ポンプ等の作動油により動作して給湯用の熱水を送液するポンプなどに使用される熱水用ダイアフラムに関する。
【背景技術】
【０００２】
加硫ゴムと織布を補強繊維層として積層したダイアフラムは公知である（例えば特許文献１）。特許文献１には、織布が表面に露出していても、シール対象物が織布層を伝って漏洩することがない構成のダイアフラムが開示されている。
【特許文献１】特開２００３−２１２３４号公報（第１図）
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００３】
しかし、特許文献１に開示の技術によるダイアフラムを熱水用ダイアフラムとして使用すると、織布露出面が作動油又は熱水に接することになり、使用により繊維層が劣化して破損しやすくなるという問題を有する。
【０００４】
また、織布が露出しないように織布の両面にゴム層が織布層の両面に形成されたダイアフラムも公知であるが、係るゴム層構成材料は、製造が容易であることから、両面側に同じ組成のゴム材料が使用されている。
【０００５】
係る構成のダイアフラムを熱水用ダイアフラムとして使用すると、熱水接触側のゴム層が加水分解を受けやすく、作動油接触側のゴム層は、ダイアフラムを介して熱水により加熱された作動油と接触することによって、熱老化や膨潤を受けやすい。このため、ダイアフラムの寿命が短く、改善が求められている。
【０００６】
係る問題を解決するために、単に熱水接触側に耐水性、耐加水分解性に優れたゴム材料（例えばＥＰＤＭ）を選択して使用し、作動油接触側に耐油性、耐熱老化性に優れたゴム材料（例えばＮＢＲ）を使用すると、ゴムの性質の差が大きいためにゴム同士の接着力が低下し、使用中にダイアフラムの動的な繰り返し変形によって層間剥離を起こすという問題を発生する。このような層間剥離は、作動油が接着界面にまで侵入してきた場合に顕著に発生する。
【０００７】
本発明の目的は、動的な繰り返し変形を受けても層間剥離を起こすことなく、熱水に対する耐久性、作動油に対する熱劣化と膨潤が小さく、耐久性に優れた熱水用ダイアフラムを提供することにある。
【課題を解決するための手段】
【０００８】
本発明は、作動油により動作して熱水を送液する熱水用ダイアフラムであって、
作動油と接する第１ゴム層、熱水に接する第２ゴム層、及び前記第１ゴム層と第２ゴム層との間に積層された少なくとも１層の繊維層とからなり、
前記第１ゴム層は耐熱老化性のよいアクリロニトリル含有量が３１〜４２％のＮＢＲにて構成され、前記第２ゴム層は耐水性に優れたアクリロニトリル含有量が３１〜４２％のＮＢＲにて構成されていることを特徴とする。
【０００９】
係る構成のダイアフラムは、第１ゴム層と第２ゴム層に共にＮＢＲを原料ゴムとして使用しているために両面を構成するゴム層の層間の十分な接着強度が得られ、動的な繰り返し変形を受けても層間剥離を起こすことなく、熱水に対する耐久性、作動油に対する熱劣化と膨潤が小さく、耐久性に優れたものである。
【００１０】
繊維層は１層であってもよく、複数層あってもよい。繊維層構成材料は特に限定されないが、ナイロンの織布を使用することが好ましい。繊維層を複数設ける場合には、繊維層間に中間ゴム層を設ける。
【００１１】
上述のダイアフラムにおいては、前記第１ゴム層と前記第２ゴム層とは、液状ＮＢＲを含有するＮＢＲにて形成されていることが好ましい。
【００１２】
液状ＮＢＲの使用により、可塑剤を使用することなく加工性が改良されると共にダイアフラムの耐屈曲性が向上するという効果が得られた。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１３】
本発明には、作動油と接する第１ゴム層と熱水に接する第２ゴム層に、いずれもアクリロニトリルブタジエンゴム（ＮＢＲ）を使用する。  
【００１４】
第１ゴム層に使用するＮＢＲとしては、耐熱老化性に優れたアクリロニトリル含有量が３１〜４２％の中高ニトリルないし高ニトリルと称されるグレードを使用する。係るＮＢＲは、耐油性に優れ、作動油による膨潤が抑制されたものでもある。耐熱老化性に優れたＮＢＲとしては、熱老化防止剤を共重合したＮＢＲを使用することが好ましく、市販品としてはＮ５３０（ＪＳＲ製）の使用が好適である。
【００１５】
第２ゴム層に使用するＮＢＲは、アクリロニトリル含有量が３１〜４２％の中高ニトリルないし高ニトリルグレードのＮＢＲであって、耐水性、耐熱水性に優れたものを使用する。耐水性、耐熱水性に優れたＮＢＲは、乳化重合時に使用する乳化剤量を少なくする方法や乳化重合後に薄い酸で処理して凝固させた後にアルカリ性に戻して再ケン化させ、さらに水洗することによって乳化剤量を低減する方法などにより製造される。市販品としては、Ｎｉｐｏｌ  １０３１，１０３２（日本ゼオン）、Ｎ５３０（ＪＳＲ）等があり、使用可能である。
【００１６】
第１並びに第２ゴム層に使用することが好ましい液状ＮＢＲは、重合度が低い常温で液状のＮＢＲの重合体であり、好適な市販品としてはＮＩＰＯＬ  １３１２（日本ゼオン製）が例示される。
【００１７】
ゴム層構成材料は、原料ゴムとしてのＮＢＲに、公知の添加剤を使用する。添加剤としては、カーボンブラック、シリカ等の補強性充填剤、クレー、炭酸カルシウム等の充填剤、ステアリン酸、ステアリン酸アルカリ土類金属塩ないしアルカリ金属塩、酸化亜鉛等の加工性改良剤や加工助剤、石油樹脂等のタッキファイヤー、老化防止剤、イオウ等の加硫剤、加硫促進剤が使用される。可塑剤やサブは使用しないことが、耐久性向上の観点より好ましい。
【００１８】
繊維層を構成する繊維材料としては、ゴム補強繊維として公知の繊維材料を限定なく使用できる。具体的には、レーヨン繊維、ポリアミド繊維、ポリエステル繊維、アラミド繊維、スチールコード、ガラス繊維、カーボン繊維が例示される。これらの中でも、強度、コスト、接着性等を考慮すると、ナイロン６、ナイロン６６等のポリアミド繊維を使用することが好ましい。繊維層は、織物、編物等にて構成されるが、補強性に優れていることから、平織の織布を使用することが好ましい。繊維層は、ゴム層との接着力を向上させるために樹脂処理等の表面処理をすることが好ましい。
【００１９】
本発明の実施の形態を図面に基づいて説明する。  
【００２０】
図１は本発明のダイアフラムの好適な実施形態の構成の部分断面図である。ダイアフラム１０は、作動油と接する第１ゴム層１４、熱水に接する第２ゴム層１２とその間に設けられた繊維層とから構成されており、この例では、繊維層は熱水側の繊維層１６、作動油側の繊維層２０、及びこれらの間の中間繊維層１８の３層から構成されている。繊維層１６と中間繊維層１８の間中間、繊維層１８と繊維層２０の間には、それぞれ中間ゴム層２２、２４が設けられている。
【００２１】
中間ゴム層構成材料は、繊維層の接着力とダイアフラムの特性が得られれば限定されるものではないが、第１、第２ゴム層ともよく接着することから、ＮＢＲ系のゴム材料を使用することが好ましく、第１ゴム層構成材料又は第２ゴム層構成材料と同一材料を使用して形成することが好ましい。ダイアフラムの厚さは、用途に応じて適宜設定される。
【００２２】
ダイアフラムの製造は、公知の製造方法により行うことができる。原料ゴムは、加硫剤と加硫促進剤などの反応成分を除く成分をバンバリーミキサー等の混練装置で混練してマスターバッチを作製し、冷却後のマスターバッチに混練ロールやニーダー等を使用して加硫剤と加硫促進剤を添加混練し、未加硫ゴム組成物とする。必要な予備処理を行った繊維層を構成する織布と未加硫ゴム組成物とをカレンダーロール等により圧着積層して原料シートとし、必要な寸法に裁断した後に金型などにより加圧、加熱することにより、ダイアフラムが製造される。
【実施例】
【００２３】
以下、本発明の構成と効果を具体的に示す実施例等について説明する。  
（実施例、比較例）
実施例の第１ゴム層構成ゴム材料の組成、第２ゴム層構成ゴム材料の組成、比較例の第１ゴム層、第２ゴム層構成ゴム材料の組成（同一材料を使用）を表１に示した。
【００２４】
【表１】
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【００２５】
各ゴム層構成材料については、それぞれの加硫ゴムシートを作製して特性評価を行った。
（評価）
評価は、各ゴム材料を混練して得られた未加硫ゴム組成物を所定の金型を使用して１５０℃にて３０分加熱、加硫して得られた加硫ゴムについて行った。
＜引張り特性＞
１００％伸長モジュラス（Ｍ１００），３００％伸長モジュラス（Ｍ３００），引張り強さ、伸びについては、ＪＩＳ  Ｋ  ６２５１に準拠して測定した。
＜硬さ＞
ＪＩＳ  Ｋ  ６２５３に準拠し、タイプＡデュロメーターにて硬さを測定した。
＜耐熱老化性評価＞
耐熱老化性評価は、老化試験方法ＪＩＳ  Ｋ  ６２５７に準拠して行った。物性評価用加硫ゴムサンプルを１００℃のオーブン中に７０時間放置し、取り出して室温に冷却した後に硬さ、引張り特性を測定し、変化率を求めた。引張り特性の変化率は、
１００×（加熱後の特性−初期の特性）／（初期の特性）
にて求めた。硬さの変化は、変化のポイント数にて評価した。
＜耐熱水性評価＞
耐熱水性評価は、加硫ゴムの浸漬試験方法ＪＩＳ  Ｋ  ６２５８に準拠して行った。物性評価用加硫ゴムサンプルを９０℃の熱水に中に７日、１４日浸漬し、取り出して表面を拭き、室温に冷却した後に硬さ、引張り特性を測定し、変化率を求めた。
＜耐屈曲性＞
耐屈曲性評価は、デマッチャ屈曲亀裂試験ＪＩＳ  Ｋ  ６２６０に準拠して行った。耐屈曲性の評価の試験条件は、サンプル数３とし、試験槽の温度４０℃、屈曲試験速度３００回／分にて繰り返し変形を与えた。結果は級／亀裂発生までの回数（万回）にて表示した。
評価結果は表２に示した。
【００２６】
【表２】
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表２の結果より、加熱された作動油に接し、耐熱老化性が要求される第１ゴム層構成加硫ゴムは、熱老化試験後の硬さ変化、及びＭ１００，伸び等の変化率が比較例のゴムより小さい。また、圧縮永久歪も小さく、特に耐屈曲性が優れており、ダイアフラムの耐久性向上に寄与する。
【００２７】
熱水に接し、耐熱水性が要求される第２ゴム層構成加硫ゴムは、熱水浸漬後の硬さ変化、引張り特性の変化率、重量変化率が大きく改善されており、７日後の耐屈曲性も改善されている。
（ダイアフラムの作製と評価）
図１に示した層構成のダイアフラムを作製した。第１ゴム層構成材料、第２ゴム層構成材料は、表１の組成のゴム材料を使用した。繊維層１６、１８、２０は、一般的なナイロン６６の織布をディッピングによる樹脂処理（ＲＦＬ処理）をして使用した。未加硫ゴム組成物はカレンダーロールにて厚さ３〜４ｍｍのシートとし、カレンダーロールを使用して積層した。中間ゴム層構成材料としては、第１ゴム層構成材料を使用した。プレスにより加熱、加圧して３５０ｍｍ×２１０ｍｍのダイアフラムを作製した。熱水供給用のダイアフラムとして評価した結果、比較例のゴム材料を第１ゴム層、第２ゴム層、中間ゴム層として使用した同じ構造のダイアフラムと比較して、同様な第１ゴム層と第２ゴム層との優れた層間接着力を有すると共に優れた耐久性を有することが判明した。
【図面の簡単な説明】
【００２８】
【図１】ダイアフラムの構成の実施形態を示した部分断面図
【符号の説明】
【００２９】
１０  ・・・・・・  ダイアフラム
１２  ・・・・・・  第２ゴム層
１４  ・・・・・・  第１ゴム層
１６、１８、２０    繊維層
【図１】
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