(57)【要約】【課題】水道水中に浸出する有機炭素（全有機炭素）の量を低減することができる水道用ゴム製品の製造方法を提供する。【解決手段】水道用仕切弁の弁体１２の表面には、ＥＰＤＭポリマーを主成分とするゴム組成物からなるゴム被覆層２２が形成されている。このゴム組成物は、ＥＰＤＭポリマーに、有機過酸化物を架橋剤として加えた混合物をシート状にすることによって得られる。ゴム被覆層２２は、シート状のゴム組成物を弁体１２の表面に圧縮成形するとともに一次架橋した後、予め設定された温度で所定時間だけ二次架橋することによって形成される。【選択図】図５
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
エチレン及びプロピレンと、ジエン系モノマーとを共重合させることによって製造されるエチレン−プロピレン−ジエン・ターポリマーに架橋剤を混合し、この混合物を加熱成形する水道用ゴム製品の製造方法であって、
成形後に、予め設定された条件下で二次架橋することを特徴とする水道用ゴム製品の製造方法。
【請求項２】
前記架橋剤として、有機過酸化物を用いることを特徴とする請求項１に記載の水道用ゴム製品の製造方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
この発明は、水道用の管継手及びバルブに使用するシール、パッキン等の水道用ゴム製品の製造方法に関するものである。
【背景技術】
【０００２】
従来、水道用ゴム製品に使うゴム組成物として、例えば特許文献１に記載されたものが提案されている。このゴム組成物は、エチレン及びプロピレンと、ジエン系モノマーとを共重合させることにより得られるエチレン−プロピレン−ジエン・ターポリマー（以下、ＥＰＤＭポリマーという。）に架橋剤や補強剤等の添加物を混合した混合物を加熱成形することにより架橋して得られるゴム組成物である。このゴム組成物においては、ＥＰＤＭポリマーにおけるジエン系モノマーの含有量が５〜１３重量％の範囲に設定され、ゴム組成物中のジエン成分側鎖であるメチレン基が通常よりも増やされている。そして、これにより、水道水中の塩素の攻撃を側鎖のメチレン基に集中させることができ、主鎖の切断を防止して耐塩素水性を向上させたとしている。
【特許文献１】特開２００４−２１０８２１号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００３】
ところで、水道水の水質の評価項目には、水道用ゴム製品から水道水中に浸出する有機炭素（全有機炭素）の量に関するものがある。これは、ゴム製品中に存在する遊離炭素や、可塑剤等の有機物が水道水中に溶け出す量を評価するものである。しかしながら、上記特許文献１のゴム組成物は、耐塩素水性を向上させるだけのものであり、水道水中に溶け出す有機物を低減する効果は備えていない。
【０００４】
この発明の目的は、水道水中に浸出する有機炭素（全有機機炭素）の量を低減することができる水道用ゴム製品の製造方法を提供することにある。
【課題を解決するための手段】
【０００５】
上記目的を達成するため、請求項１に記載の発明は、エチレン及びプロピレンと、ジエン系モノマーとを共重合させることによって製造されるエチレン−プロピレン−ジエン・ターポリマーに架橋剤を混合し、この混合物を加熱成形する水道用ゴム製品の製造方法であって、成形後に、予め設定された条件下で二次架橋することを特徴とする。
【０００６】
請求項２に記載の発明は、請求項１に記載の発明において、前記架橋剤として、有機過酸化物を用いることを特徴とする。
（作用）
請求項１及び請求項２に記載の発明では、加熱成形されたゴム製品に対し、予め設定された条件下で二次架橋を行うようにした。このため、ＥＰＤＭポリマーを主成分とする混合物を加熱成形するために設定された温度及び時間等の条件下で行われる一次架橋において成形後のゴム組成物中に残った遊離炭素は、ゴム組成物中に取り込まれる。また、可塑剤等の炭素化合物の低分子量分は、ゴム組成物中から散逸する。従って、ゴム製品から水道水中に浸出する有機炭素（全有機炭素）の量が減少する。
【０００７】
請求項２に記載の発明によれば、ゴム製品の耐熱性が向上する。また、成形後のゴム組成物に対する二次架橋により、架橋剤として用いた有機過酸化物の未反応分がゴム組成物中から散逸する。
【発明の効果】
【０００８】
この発明によれば、水道水中に浸出する有機炭素（全有機炭素）の量を低減することができる水道用ゴム製品の製造方法を提供することができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【０００９】
次に、この発明を、水道用仕切弁に適用した一実施形態について図１〜図５を用いて説明する。
図１に示す水道用仕切弁１０は、道路等に埋設された水道管の途中に介在されるものであって、鋳鉄により一体成形されている。この水道用仕切弁１０は、水道管に接続される一対のフランジ１１ａが形成された弁箱１１を備え、この弁箱１１の内部には、図示しない弁体作動機構により上下方向に変位可能に支持された弁体１２が配置されている。
【００１０】
弁箱１１には、図２及び図４に示すように、水道管に連通される水路１４が形成されるとともに、同水路１４の延長方向の中央部には、上方に開口する弁体収容部１５が形成されている。この弁体収容部１５内には、水路１４の幅方向における両壁に、上下方向に延びる弁体案内用突条部１６がそれぞれ形成されている。また、弁体収容部１５内には、水路１４の上部に対応する位置にテーパ状をなす第１弁座１７が形成されるとともに、水路１４の下部の内周面が第１弁座１７に繋がる第２弁座１８とされている。
【００１１】
図３及び図５（ａ），（ｂ）に示すように、前記弁体１２は、鋳鉄製の芯体１２ａの表面全体に合成ゴムからなるゴム被覆層２２を被覆して形成されている。この合成ゴムは、エチレン及びプロピレンと、ジエン系モノマーとを共重合させることによって得られるエチレン−プロピレン−ジエン・ターポリマー（以下、ＥＰＤＭポリマーという。）を主成分とするゴム組成物である。
【００１２】
弁体１２は、正面視の形状が水路１４の断面形状に対応する形状とされるとともに、その両側に形成された支持部１９には、前記弁体案内用突条部１６が嵌る溝１９ａが形成されている。また、弁体１２において水路１４の延長方向に向く両側面の上部外周縁には、弁箱１１の第１弁座１７に密接可能な第１シール部２０が形成されている。また、弁体１２において水路１４の下部内周面に対応する下部外周面には、第２弁座１８に密接可能な第２シール部２１が形成されている。
【００１３】
この弁体１２は、その両溝１９ａに弁体案内用突条部１６がそれぞれ嵌ることによって弁体収容部１５内において上下方向に変位可能に案内されるとともに、前記弁体作動機構により上下方向における任意の変位位置に支持される。そして、弁体１２は、第１シール部２０が第１弁座１７に密接するとともに第２シール部２１が第２弁座１８に密接する弁閉位置において水路１４を閉じる。一方、弁体１２は、第１シール部２０が第１弁座１７から離れるとともに第２シール部２１が第２弁座１８から離れた弁開位置において水路１４を開く。
【００１４】
次に、前記ゴム被覆層２２を形成するゴム組成物について詳述する。
このゴム組成物は、主成分であるＥＰＤＭポリマーに、補強剤、軟化剤、架橋剤、老化防止剤、充填剤、付着付与剤、着色剤、滑剤、離型剤等が適宜添加されたものである。
【００１５】
ＥＰＤＭポリマーにおいて、水道水中の塩素水による劣化の原因となる二重結合、すなわちジエン成分連鎖の数を決定するジエン系モノマーの含有量は、一般的なＥＰＤＭポリマーにおけるジエン系モノマーの含有量よりも大きな５〜１３重量％の範囲に設定されている。また、ＥＰＤＭポリマーの構造内で主鎖をなし、ゴム組成物の機械的強度に大きな影響を与えるエチレンの含有量は、６０〜８０重量％の範囲に設定されている。ＥＰＤＭポリマーは、ジエン系モノマー及びエチレンの含有量が異なる２種類以上のＥＰＤＭポリマーを混合したものであり、この複数種のＥＰＤＭポリマーの混合比を調整することによって、ジエン系モノマー及びエチレンの最終的な含有量が調整されている。
【００１６】
ジエン系モノマーの含有量は、塩素水に対するゴム組成物の耐久性に大きな影響を与える。この実施形態においては、本来は耐塩素水性を悪化させるジエン成分連鎖が通常よりもリッチとなる構造を意図的に造り出し、主鎖の分子切断を積極的に防止することにより、ゴム組成物の耐塩素水性を向上させている。
【００１７】
前記補強剤としては、塩素の吸着能の低い物質、すなわち吸水性の低い物質であるホワイトカーボン（シリカ）や焼成クレーに加え、ＣＴＡＢ（Cetyl Tri-methyl Ammonium Bromide）吸着比表面積が一般的なカーボンブラックよりも小さな２０ｍ２／ｇ以下であるＦＴ（Fine Thermal Black）系又はＭＴ（Medium Thermal Black）系のカーボンブラックが用いられている。ホワイトカーボンのＥＰＤＭポリマーに対する混合量は、ＥＰＤＭポリマー１００重量部に対して５〜１００重量部の範囲とされている。また、焼成クレーのＥＰＤＭポリマーに対する混合量は、ＥＰＤＭポリマー１００重量部に対して９５重量部以下とされている。さらに、ホワイトカーボン及び焼成クレーのＥＰＤＭポリマーに対する混合量は、ＥＰＤＭポリマー１００重量部に対し、合わせて１００重量部以下とされている。また、カーボンブラックのＥＰＤＭポリマーに対する混合量は、ＥＰＤＭポリマー１００重量部に対して５０重量部以下とされている。
【００１８】
補強剤として通常用いられるカーボンブラックは、その吸水性により水道水中の塩素を吸着する性質を有し、この塩素の吸着によりＥＰＤＭポリマーの塩素による劣化を促進する作用を示す。この実施形態においては、一般的なカーボンブラックよりも吸水性の低いものを補強剤として用いることにより、補強剤の吸水性に起因するゴム組成物の耐塩素水製の悪化を抑制している。
【００１９】
前記架橋剤としては、硫黄架橋に比べ、ゴム組成物の耐熱性を向上することができる有機過酸化物（パーオキサイド）、例えば分解温度が１４５℃であるジクミルパーオキサイドが用いられている。
【００２０】
次に、弁体１２におけるゴム被覆層２２の製造方法について説明する。
まず、ジエン系モノマー及びエチレンの含有量が異なる２種類以上のＥＰＤＭポリマーを混合し、ジエン系モノマー及びエチレンの最終的な含有量がそれぞれ５〜１３重量％及び６０〜８０重量％のＥＰＤＭポリマーを得る。
【００２１】
次に、このＥＰＤＭポリマーに補強剤を加えて混ぜ合わせ、一次混合物を得る。
次に、架橋剤、軟化剤、老化防止剤、充填剤等の添加物を一次混合物に加えて混ぜ合わせ、二次混合物を得る。
【００２２】
次に、二次混合物をシート状に成形することにより、シート状の未架橋のゴム組成物を得る。
次に、芯体１２ａと、シート状ゴム組成物とを、弁体１２の芯体１２ａの表面形状に対応するキャビティを有する図示しない圧縮成形型の内部にセットする。
【００２３】
次に、圧縮成形型を１６０〜１６５℃の範囲に加熱しながらシート状ゴム組成物を芯体１２ａの表面に約２０分間押し付ける。この工程により、シート状ゴム組成物を溶融させ、芯体１２ａの表面全体に被覆させるとともに一次架橋させる。
【００２４】
以上の工程により、芯体１２ａの表面を被覆するゴム被覆層２２を形成する。
最後に、ゴム被覆層２２が形成された弁体１２を、図示しないオーブンに入れて二次架橋する。この二次架橋においては、芯体１２ａの表面に形成されたゴム被覆層２２に、約１５０℃の温度が約６時間加えられる。この二次架橋により、一次架橋後のゴム被覆層２２中に存在している遊離状態の有機炭素が架橋剤と反応し、ゴム被覆層２２中に取り込まれる。又、二次架橋により、ゴム被覆層２２中に存在する可塑剤等の炭素化合物の低分子量分が、ゴム被覆層２２から散逸する。さらに、二次架橋により、架橋剤として用いた有機過酸化物の未反応分がゴム被覆層２２から散逸する。この結果、ゴム被覆層２２中において、水道水中に浸出する可能性がある有機炭素の一定量がゴム被覆層２２から除去される。なお、上記製造方法は、ゴム被覆層２２を圧縮成形により形成する場合について説明したが、射出成形により形成することも可能である。
【００２５】
さて、水道用仕切弁１０の弁閉状態又は弁開状態において、水路１４の延長方向に向く弁体１２の両側面が水路１４内の水道水に晒される。これに対し、弁体１２の表面を被覆するゴム被覆層２２においては、水道水中に浸出する可能性のある有機炭素の量が二次架橋によって低減されている。このため、ゴム被覆層２２から水道水中に浸出する有機炭素の量が減少する。
【００２６】
次に、以上のように構成された上記水道用仕切弁１０に用いられるゴム被覆層２２の実施例について比較例とともに説明する。
【実施例】
【００２７】
ゴム被覆層２２として、ＥＰＤＭポリマーに架橋剤として硫黄を用いたものと、パーオキサイドを用いたものとにつき、日本水道協会がＪＷＷＡ  Ｋ１５６において規定する「有機炭素（全有機炭素（ＴＯＣ））（ｍｇ／Ｌ）」の値を測定する。さらに、パーオキサイドを用いたものについて、二次架橋を行わないものと、複数の条件で二次架橋を行ったものについて、それぞれＴＯＣの値を測定する。なお、試験方法としては、ＪＷＷＡ  Ｚ１０８を適用する。
【００２８】
【表１】
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表１に示すように、二次架橋を行わない比較例１，２において、架橋剤として硫黄を用いた比較例１は、ＴＯＣの値が１．７ｍｇ／Ｌとなった。また、架橋剤としてパーオキサイドを用いた比較例２は、ＴＯＣの値が１７．４ｍｇ／Ｌとなった。従って、架橋剤としてパーオキサイドを用いたものは、硫黄を用いたものよりもＴＯＣの値が悪化する。
【００２９】
これに対し、架橋剤としてパーオキサイドを用いたものについて二次架橋を行った実施例１〜６においては、ＴＯＣの値が比較例２よりも改善された。また、二次架橋温度及び二次架橋時間を変えて行った実施例１〜６の結果から明らかなように、二次架橋温度を１５０℃とするとともに二次架橋時間を６時間とした実施例６は、日本水道協会が規定するＴＯＣの品質規定である０．５ｍｇ／Ｌ以下を達成した。従って、加熱成形するとともに１次架橋したゴム製品に対して、予め設定された条件下で二次架橋することにより、ＴＯＣの値を改善できる。
【００３０】
以上詳述したこの実施形態は、以下の効果を有する。
（１）  エチレン及びプロピレンと、ジエン系モノマーとを共重合させることによって得られるＥＰＤＭポリマーに架橋剤を混合し、このゴム組成物を加熱成形して弁体１２の表面にゴム被覆層２２を形成した後、この弁体１２を、所定の温度雰囲気中で所定時間だけ二次架橋するようにした。このため、ゴム組成物を加熱成形するために設定された温度及び時間の条件下で行われる一次架橋において成形後のゴム組成物中に残っていた遊離状態の有機炭素や、可塑剤等の低分子量分や、架橋剤として用いられた有機過酸化物の未反応分が、二次架橋後のゴム被覆層２２中において減少する。従って、水道水中に浸出する有機炭素（全有機炭素）の量を減少させることができる。
【００３１】
（２）  ゴム被覆層２２の硬度や引張強度等の物性値が二次架橋によって安定化し、設計値に対する製品間でのばらつきが小さくなる。このため、弁閉状態において弁箱１１の第１弁座１７及び第２弁座１８に対する第１シール部２０及び第２シール部２１の密接性が製品間で安定化する。従って、水道用仕切弁１０の止水性が製品間で安定し、不良の発生が抑制される。
【００３２】
なお、この発明は、次のように変更して具体化することも可能である。
・  ゴム被覆層２２を形成するゴム組成物において、ＥＰＤＭポリマーに対するジエン系モノマーの含有量を、一般的なＥＰＤＭポリマーと同様の５重量％未満とする。この場合にも、ゴム被覆層２２から水道水中に浸出する有機炭素（全有機炭素）の量が減少する。
【００３３】
・  この発明を、水道用の管継手や各種バルブのゴム製シール、ゴム製パッキン、ゴム製ダイヤフラムに具体化する。
【図面の簡単な説明】
【００３４】
【図１】一実施形態の水道用仕切弁を示す分解斜視図。
【図２】水道用仕切弁を示す縦断面図。
【図３】弁体を示す平断面図。
【図４】水道用仕切弁を示す縦断面図。
【図５】（ａ）は、弁体を示す正面図、（ｂ）は、同じく側面図。
【符号の説明】
【００３５】
２２…水道用ゴム製品としてのゴム被覆層。
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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