耐熱性アクリルゴムL6070

アクリルゴムは、耐油性と耐熱性を同時に要求される用途

1. はじめににおいて、ふっ素ゴム、シリコーンゴムに次ぐ、ゴム材料に位

自動車には、オイルシールをはじめ、ベルト、ホース、パッバルカー技術誌

キン、Oリング、ダイヤフラムなど、数多くのゴム製品が重要置付けられている。各種ゴム材料の耐油性、耐熱性の位置づけをFigure1に示す。

な機能部品として使用されている。その理由は、ゴム材料がこれまで耐油性ゴムとして幅広く使用されてきた、アクリロニ持つ、①大変形が可能である、②フレキシブルである、③ダトリルブタジエンゴムは、高機能化が進む自動車向け用途としンピング特性がよい、など他材料では代替出来ない特有のては耐熱性が不足、またふっ素ゴムは価格上の問題から、

1）性能とコストのバランスによりアクリルゴムへの転換がますます性質のためである 。
近年、自動車向けエンジン周辺部で使用される用途では、進んできている。

Summer 2021

耐油性、耐フルード性だけでなく、メンテナンスフリーによるロングライフ特性、エンジンルームの省スペース化、高性能高出力化などによる耐熱性など、これまで以上に過酷な環境で使用されることからシール材への要求はますます高まってきている。Table1に各種オイルにて使用されるシール部品と使用材料を示す。

No.41

Table1 自動車用耐油、耐フルード系ゴム部品２）
オイル分類
エンジンオイル

ATFミッション
オイル
PSF

フューエル

クーラント
ブレーキフルードなど

19

部品名
クランクオイルシール
カムオイルシール
バルブステムシール
オイルパンパッキン
ヘッドカバーパッキン
オイルクーラーホース
Oリング類
ミッションオイルシール
オイルクーラーホース
Oリング、パッキン類
パワーステホースラックエンドシール
オイルポンプオイルシール
Oリング、パッキン類
フューエルホース
エバポホースフューエルポンプダイアフラム
チェックバルブ類
高圧フューエルホース
レギュレーターダイアフラム
インジェクターシール
Oリング、パッキン類
ラジエーターホース
ヒーターホース
ブレーキホース
マスターシリンダーカップ
ホイールシリンダーカップ
キャリパーシール

使用材料
VMQ、FKM
VMQ
FKM
NBR、ACM
NBR、ACM
NBR、ACM
NBR、ACMACM、VMQ
NBR、ACM
NBR、ACM
NBR
U、NBR
NBR
NBR
NBR
NBR
NBR
NBR、FKM
NBR、FKM
NBR、FKMFKM
NBR、FKM
EPDM
EPDM
NR、SBR、CR
SBR
SBR
EPDM

Figure1

各種ゴム材料の耐熱性と耐油性

2. 開発品L6070の特徴
アクリルゴムは、アクリル酸エステルを主成分とするコポリマーであり、ASTM 略号はACMと示される。アクリルゴムの化学構造をFigure2に示す。

Figure2 アクリルゴムの化学構造

アクリルゴムの特性は、側鎖の異なる3 種類のモノマー（アクリル酸エチル：EA、アクリル酸ブチル：BA、アクリル酸 2-メ

製品の紹介トキシエチル：MEA）の組み合わせにより異なる。主成分モノ
マー種の化学構造と、その特性をFigure3に示す３）。

Figure4

圧縮永久ひずみ率の測定、及び算出方法

一般的に圧縮永久ひずみ率 80% が、シール材に用いられる材料の寿命として用いられている５）。
本報では、エンジン周辺部のシールに要求される150℃環境下におけるシール寿命、圧縮永久ひずみ率 80％到達時間を算出するため、L6070とL1270の圧縮永久ひずみ率をプ

アクリルゴムは主鎖が飽和結合のみで構成されているたした。150℃空気中における圧縮永久ひずみ試験の結果をめ、架橋点を有する官能基を導入する必要がある。アクリル

ロットし、近似式から圧縮永久ひずみ率80%到達時間を算出
Figure5に、近似式と算出結果をTable3に示す。

ゴムの架橋サイトの違いによる特徴について、Table2にまとめた。
各種架橋サイトにおける官能基の種類と物性 3）

架橋サイト

架橋速度

加工性

貯蔵安定性

圧縮永久ひずみ特性

耐熱性

活性塩素基

〇×△〇〇

エポキシ基

×〇〇〇〇

カルボキシル基〇〇〇〇〇

Summer 2021

Table2

アクリルゴムは、その特徴から自動車のエンジン周辺部で、No.41

オイルシールやホース用途で使用されてきた。当社の既存ア
クリルゴムL1270も、オイルシールやガスケットとして、これまで多くのエンジン周辺部で採用されてきたが、近年のエンジン近傍の高温環境下では仕様を満足出来なくなってきている。

Figure5150℃空気中における圧縮永久ひずみ試験の結果用することで、アクリルゴムが持つ耐油性を維持したまま、耐Table3150℃環境下での圧縮永久ひずみ率 80% 到達時間

熱性を向上させたアクリルゴムL6070を開発した。以下に、

材料記号

近似式

L6070

y＝1.1575x0.4304

1.88×104

L1270

y＝1.83x5.35×103

当社では、これまで培ってきた独自の配合設計技術を活開発材料 L6070と従来材料 L1270の各種特性について記載する。
2-1）圧縮永久ひずみ特性

圧縮永久ひずみ率 80%到達時間（hr）0.44

近似式から算出した150℃空気中における圧縮永久ひずシール材の耐熱性の指標として、圧縮永久ひずみ率が用

み率 80% 到達時間は、L6070 が 1.88×104 時間、L1270 が、いられている。同一環境下においては、圧縮永久ひずみ率5.35×103 時間となり、L6070のほうが 3.5 倍以上の長寿命化が小さい程、良好なシール材として、より長期間の使用が期が期待出来る。

待出来る。
圧縮永久ひずみ率の測定、及び算出方法をFigure4に4）示す 。

バルカー技術誌

Figure3 アクリルゴムのモノマーの化学構造と各特性

L6070は、150℃以上の高温環境下においても良好な圧縮永久ひずみ特性を有する。同一試験時間で評価した場合、
L6070の170℃とL1270の150℃の圧縮永久ひずみ率が同等
20

耐熱性アクリルゴム L6070であることから、サービス温度の上昇も期待できる。高温環境下での圧縮永久ひずみ試験結果をFigure6に示す。

粘度を分類するSAE 規格は、SAE が制定したSAE J300規格が使用される。例えば、5W-30と表記されている場合、左側表記は低温時の粘度、右側表記は高温時粘度を示す。いずれも数字が大きくなるほど、エンジンオイルが硬くなることを表している。Table6に自動車用エンジンオイルの粘度分類を示す８）。
Table6

SAE

低温粘度

SAE
CCS 粘度ポンピング
粘度グ（cP）/粘度（cP）/
レード
温度（℃） 温度（℃）

バルカー技術誌

Summer 2021
No.41

Figure6

圧縮永久ひずみ温度依存性2-2）耐エンジンオイル特性

0W

6,200/−35 60,000/−405W

J300

高温粘度
動粘度（cSt） 高せん断における（100℃）
粘度（cP）（150℃、最低最高106S-1 最小値）
3.8――

6,600/−30 60,000/−353.8――

10W 7,000/−25 60,000/−304.1――

15W 7,000/−20 60,000/−255.6――

20W 9,500/−15 60,000/−205.6――

25W 13,000/−10 60,000/−159.3――

4<6.11.7自動車用エンジンオイルは、品質と粘度について、それぞ

8―

―12―

―

5

<7.1

2.0

れ規格で分類されている。各規格について、Table4に示す。

16――

6.1

<8.2

2.3

20―

―

6.9

<9.3

2.630

―

―

9.3

<12.540――

12.540―

―

12.5

50―

―

16.3

2.9
3.5 (0W-40,5W40,10W-40 グレード）
3.7 (15W-40,20W<16.340,25W-40, 40 グレード）<21.9
3.760―

―

21.9

<26.1

Table4 エンジンオイルの分類
種類

規格名称
内容
API：American Petroleum
国際的に使用される
Institute（アメリカ石油協会） エンジンオイルの性能分類規格
ILSAC：International
品質規格
Lubricant Standardization
APIより省燃費性能を
and Approval Committee
要求される規格（国際潤滑油標準化認証委員会）
SAE：Society of Automotive
粘度規格
Engineers
オイルの粘度を分類する規格（自動車技術者協会）

<16.3

3.7

耐エンジンオイル特性の評価は、入手性の観点から、API：
SN/CF（ガソリン車 /ディーゼル車併用化）、ILSAC：GF-5

品質を分類するAPI 規格は、エンジンオイルの省燃費性、（省燃費・排ガス浄化・オイル劣化防止・耐熱・耐摩耗）、耐熱性、耐摩耗性を設定した規格で、SA〜SPで分類されSAE：5W-30（外気温−30℃でも使用可 + 高温時粘度中程ていたが、一部は2020 年までに廃止されている。ILSACは、度）を用いて評価を行った。

更に省燃費性を要求している規格で、APIのSH〜SPをL6070、L1270のいずれの材料も150℃×70 時間の浸漬

GF-1〜GF-6に分類している。Table5に自動車用エンジン

試験後の体積変化率は10% 以下と小さく、両材料共に耐性オイルの品質分類を示す６），７）。

を有することを確認した。Figure7に浸漬試験後の体積変化

Table5
API 規格SASBSCSDSESFSGSHSJSLSMSNSNPlus
SP21率を示す。

API 規格及び ILSAC 規格ILSAC 規格

性能

低GF-1
GF-2
GF-3
GF-4
GF-5
GF-6

Condition:150℃× 70hr
Test piece:50mm × 25mm × 2t

性能

高Figure7 ガソリンオイル浸漬後の体積変化率

製品の紹介2-3）低温特性
低温特性は、低温弾性回復試験（TR 試験）にて確認した。L6070は、L1270と同等のTR10 値を示し、エンジン周3. 使用用途開発品アクリルゴムL6070は、自動車市場向け（特にエン辺部で使用するシール材として使用できる低温特性を有るこジン周辺部）への展開が期待出来る。とを確認した。Table7にL6070とL1270のTR 値を示す。

※‌オイルフィルターガスケット（自動車、建設機械、農産機など）

Table7

ヘッドカバーガスケッ
ト、オイルシール、オイルポンプ用ガスケッ
トなど

L6070とL1270 の TR 値比較
L6070－21.5－16.5－12.9－8.7

TR10（℃）
TR30（℃）
TR50（℃）
TR70（℃）

L1270－20.7－16.1－12.9－9.3

4. おわりに
今回ご紹介したアクリルゴムL6070は、従来材料と同等の耐油性を維持したまま、ワンランクアップした耐熱特性を有す2-4）製品形状る材料である。自動車向け用途では、使用環境はますます高温化になっていく傾向にあり、シール材には高い耐熱性がを有するため、Oリング（バルカーNo.640）、Vパッキン（バル求められているが、充分に対応可能な材料と思われる。まカーNo.2631）、Xリング（バルカーNo.641）など、様々な断面た、エンジンオイルの品質規格が2020 年 10月に改訂された。

形状や大口径製品についても製作可能である。

今回の改定により、これまでより環境に対する基準が厳しく、オイル性能が向上していることから、シール製品への要求内

2-5）機械的特性容も変化していくことが考えられる。われわれシールメーカー

結果をTable8に示す。
Table8
特性硬度
引張強度
伸び
圧縮永久ひずみ率
25% 圧縮耐熱性

φ29×h12.5
硬さ変化
強度変化率
伸び変化率

耐油性

るよう、市場の最新動向をいち早くキャッチし、新規材料の開L6070とL1270 の物性比較

発及び既存材料の改良に努めていく所存である。

試験方法

単位

L6070

L1270

JIS K 6253

SHORE A7172

MPa

11.8

11.0%

250190%712JIS K 6251

JIS K 6262
150℃ x70h

JIS K 6257
150℃ x70h

は、今後もユーザー各位へのご要望に対して、お応え出来

5. 参考文献
1）幸田忠士、日本ゴム協会誌、55、689-697、1982

No.41

2）吉田宏、日本ゴム協会誌、58、141-147、1985
3）杉山守、日本ゴム協会誌、89、22-27、20164）圖師浩文、バルカーテクノロジーニュース、No.36、25-28、POINT＋1＋2%－3＋3%－6－35）
川村敏夫、バルカーレビュー、Vol.26、No.6、1982

2019

硬さ変化

JIS K 6258

POINT－4±06）American Petroleum Institute,2020

強度変化率

SN/CF,
GF－5%＋1－67）I nternational Lubricant Standardization and

伸び変化率

5W－30 oil%－6－12

体積変化率

150℃ x70h%＋3.6＋2.5

JIS K 6261℃

－21.5 －20.7

低温性 TR10 値※実測値であり、規格値ではありません。

Summer 2021

L6070とL1270の常態物性及び各種耐久試験を実施した

バルカー技術誌

アクリルゴムL6070は、一般的な合成ゴムと同等の加工性

Approval Committee,2020
8）S A E I n t e r n a t i o n a l , S U R F A C E V E H I C L E
STANDSRD、SAE J300 、2015

圖師 浩文
研究開発本部
商品開発部 エラストマーチーム
22