JP6223957B2 - シール材用発泡ゴム組成物及び当該発泡ゴム組成物からなるシール材 - Google Patents

Description

本発明は、発泡剤と、充填材と、ゴム成分としてエチレン−プロピレン−ジエン三元共重合体（ＥＰＤＭ）とを含有するシール材用の発泡ゴム組成物、及び当該発泡ゴム組成物を架橋し所定形状に成形したシール材に関する。

目地シール、ガスケット、自動車のウェザーストリップ等のシール材には古くからゴムが使用されているが、近年ではコスト削減や軽量化等の観点から気泡を内包する発泡ゴムが使用されつつある。例えば特許文献１には、軽量化を目的としてゴム組成物に熱膨張性のマイクロカプセルを含有させ、加硫時の熱でマイクロカプセルを膨張させて気泡を形成したウェザーストリップが開示されている。

特開平６−１８３３０５号公報

しかしながら、シール材は水分や塵埃の侵入を防ぐだけでなく、優れたクッション性も兼ね備えていることが望まれる。これに対し、特許文献１ではマイクロカプセルによって気泡を形成しているため、発泡剤で気泡を形成する場合に比べてシール材が硬くなり、圧縮永久歪、すなわちクッション性が低下してしまう。

また、この種の発泡ゴムには、従来から種々の物性を向上させるため、シリカやクレーなどの充填材が配合されることが多い。しかし、これらの充填材では圧縮永久歪の効果的な向上は期待できない。しかも、これらの充填材の中には充填材そのものの比重が大きなものもあり、必然的にシール材の比重も増大してしまう。一方、比重が小さく、且つ圧縮永久歪の向上にも有効な充填材として、カーボンブラックがある。しかし、シール材にカーボンブラックを配合した場合、黒色化は避けられない。これでは、シール材のカラーバリエーション化はほぼ不可能である。

そこで、本発明は上記課題を解決するものであって、圧縮永久歪が良好で比重が小さく、且つ色の選択も可能なシール材を得ることができるシール材用発泡ゴム組成物と、当該発泡ゴム組成物からなるシール材を提供することを目的とする。

そのための手段として、本発明は、発泡剤と、充填材（フィラー）と、ゴム成分としてエチレン−プロピレン−ジエン三元共重合体（ＥＰＤＭ）とを含有するシール材用発泡ゴム組成物であって、前記充填材としてシリチンを含有することを特徴とする。

前記シリチンの含有量は、前記ゴム成分１００重量部に対して４５〜１７０重量部が好ましい。なお、本発明において数値範囲を示す「○○〜××」とは、特に明示しない限り「○○以上××以下」を意味する。

また、上記発泡ゴム組成物を架橋・成形してなるシール材を提供することもできる。

本発明によれば、発泡剤によって気泡を形成しているので、熱膨張性マイクロカプセルによって気泡を形成する場合よりもクッション性が良好となる。そのうえで、充填材としてシリチンを使用していれば、比重の大幅な増大を避けながら、所定形状に成形したシール材の圧縮永久歪を向上することができる。また、充填材としてシリチンを使用していれば、基本的には従来から公知の一般的な充填材を配合する必要はなく、従来に比してコスト削減を図ることもできる。特に、必ずしもカーボンブラックを配合する必要も無い。ここで、シリチンは白色なので、本発明の発泡ゴム組成物及びこれを使用したシール材は基本的には白色である。したがって、適宜顔料や染料等の着色料を配合することで、黒以外の色付けをすることも可能となり、得られるシール材のカラーバリエーションの選択も可能となる。さらに、主体（ベース）成分となるゴム成分にＥＰＤＭを使用していれば、その他のゴム成分を主体成分とした場合よりもシール材としての根本的な物性が良好となる。

＜ゴム成分＞
主体（ベース）成分となるゴム成分には、エチレン−プロピレン−ジエン三元共重合体（ＥＰＤＭ）を必須成分として使用する。ＥＰＤＭは、エチレンと、プロピレンと、側鎖に不飽和結合を有する第３成分とを共重合させたものである。具体的には、第三成分を５−エチリデン−２−ノルボネン（ＥＮＢ）とするＥＮＢ系ＥＰＤＭや、第三成分をｅｘｏ−ジシクロペンタジエン（ＤＣＰ）、ｅｎｄｏ−ジシクロペンタジエン（ＥＤＣＰ）、及びジシクロペンタジエン（ＤＣＰＤ）等とするＤＣＰ系ＥＰＤＭが挙げられる。これらＥＰＤＭは、１種のみを使用してもよいし、２種以上を混合して使用することもできる。

なお、発泡ゴム組成物には、ＥＰＤＭを必須の主体成分としていることを前提として、本発明の効果を阻害しない範囲で、ＩＲ（イソプレンゴム），ＮＢＲ（ブタジエンアクリロニトリルゴム），ＳＢＲ（スチレンブタジエンゴム），ＣＳＭ（クロロスルホン化ポリエチレン），ＡＣＭ（アクリルゴム），Ｑ（シリコーンゴム），ＦＫＭ（フッ素ゴム），Ｕ（ウレタンゴム）等の、その他のゴム成分を混合することもできる。

＜発泡剤＞
発泡剤としては、各種の化学的発泡剤を用いることができる。具体的には、有機分解系発泡剤である、４，４´−オキシビスベンゼンスルホニルヒドラジド（ＯＢＳＨ）、アゾジカルボンアミド（ＡＤＣＡ）、及びＮ，Ｎ´−ジニトロソペンタメチレンテトラミン（ＤＰＴ）を用いることができる。これらの発泡剤は、１種のみを単独で用いてもよいし、２種以上を混合して使用してもよい。発生ガスの臭気が少ない点においはＯＢＳＨが好ましいが、圧縮永久歪低減の観点からは、気泡径制御が比較的容易で連続気泡が形成され易いＡＤＣＡが好ましい。得られる発泡ゴム成形体中の気泡が連続気泡となっていれば、独立気泡（単泡）の場合よりも圧縮後の復元力が優れる。

発泡剤の添加量は、得られるシール材（発泡ゴム成形体）の比重や発泡剤からのガス発生量等を考慮して適宜調整することができるが、ゴム成分１００重量部に対して１〜５重量部とすればよい。発泡剤の含有量がゴム成分１００重量部に対して１重量部より少ないと軽量化の効果が得られ難く、５重量部より多いと強度等の物性が低下する。

＜充填材＞
発泡ゴム組成物には、得られるシール材の圧縮永久歪を向上するため、シリチンを必須成分として添加する。なお、シリチンを添加していれば、カーボンブラックを添加した場合よりも体積抵抗率（絶縁性）に優れる傾向もある。シリチンは、シリコロイドとも称される球状隠微晶質のノイブルグシリシャスアース(珪土)であり、アモルファス（非結晶質）のシリカと、板状のカオリナイトとの凝集体である。シリチンは、必要に応じてシランカップリング剤等の表面改質剤によって適宜表面処理することも好ましい。

シリチンの添加量は、ゴム成分（の総量）１００重量部に対して少なくとも４５〜１７０重量部、好ましくは４５〜１３０重量部、より好ましくは５０〜１１０重量部とする。シリチンの含有量が、ゴム成分１００重量部に対して４５重量部未満では、得られるシール材の比重は軽いが圧縮永久歪や成形加工性が悪化する。一方、１７０重量部を超えると、得られるシール材の圧縮永久歪や成形加工性が悪化するばかりか、比重も増大する。

なお、本発明の発泡ゴム組成物には、基本的には充填材としてシリチンのみを添加していればよく、その他の充填材は必ずしも添加する必要は無いが、本発明の効果を阻害しない範囲で、強度等の各種物性を向上させるためその他の充填材を添加することもできる。その他の充填材としては、従来からゴム成形体に添加されている公知のものを特に制限なく使用できる。具体的には、カーボンブラック、シリカ、カオリンクレー、タルク、マイカ、及び炭酸カルシウムからなる群から選ばれる少なくとも１種、または２種以上が挙げられる。

＜架橋剤＞
また、発泡ゴム組成物には、ゴム成分の架橋剤も含まれる。架橋剤としては、典型的には硫黄を挙げることができるが、ＥＰＤＭ用であれば有機過酸化物を使用することもできる。架橋剤の添加量は、ゴム成分１００重量部に対して０．１〜５重量部とすればよい。架橋剤の含有量が、ゴム成分１００重量部に対して０．１重量部未満ではゴム成分が的確に架橋されず、得られるシール材の各種物性が低下する。一方、５重量部を超えると、架橋の程度が高すぎてシール材の各種物性の低下の要因となる。

ゴム成分の架橋には、常圧熱風加熱炉（ＨＡＶ）、流動床式加熱炉（ＬＣＭ）、マイクロ波加熱炉（ＵＨＦ）等を使用することができる。

＜その他の添加剤＞
また、発泡ゴム組成物には、必要に応じて軟化剤、架橋促進剤、顔料等その他の添加剤を添加することもできる。軟化剤は、ゴム成分と添加物の混合時に混練りを容易にするためのものであり、例えばパラフィン系オイルが挙げられる。架橋促進剤は、有機過酸化物架橋剤と共に作用し少量で架橋速度を増進させるものであり、例えばステアリン酸、トリアリルイソシアヌレート等が挙げられる。これら各種添加剤は、１種のみを添加してもよいし、２種以上を混合することもできる。

シール材は、上記発泡ゴム組成物を所定温度で架橋しながら押し出し成形等することで、所定形状に形成することができる。得られたシール材は、自動車のウィンドモールディング、オーバーフェンダー、フロントグリル、サイドモール等の取付部位に沿わせるウェザーストリップの他、ドア、扉、缶ペール等のシール材として好適である。

以下、本発明を実施例に基づいて具体的に説明するが、これに限定されるものではない。表１に示す各原料を表１に示す割合で配合してオープンロールを用いて混練し、発泡ゴム組成物を調製した。得られた各発泡ゴム組成物を、ＰＣＭ加硫設備を有する押出連続加硫成形装置に連続供給し、２００℃・１０分で押出加硫して、円柱形状（φ５×１００ｍｍ）のシール材（実施例及び比較例）を得た。その際の成形加工性を表１に示す。なお、表１において配合量を示す数値は重量部である。また、成形加工性の評価基準は、次の通りである。
◎：オープンロール混練時に全く問題なく、押出し加硫成形体の表面が滑らかで、製品として優れている
○：オープンロール混練時に問題なく、押出し加硫成形体の表面に異常が無く、製品として問題無い
△：オープンロール混練時に組成物がまとまりにくく、押出し加硫成形体の表面に凹凸があり、成形が困難
×：オープンロール混練時に組成物がまとまらず、押出し加硫成形体がひび割れたり、表面の凹凸が激しく、製品として使用不可

各原料としては、次のものを使用した。
ゴム成分：エチレン−プロピレン−ジエン三元共重合体（ＥＰＤＭ）、三井化学社製
「ＥＰＴ８１２０」
シリチン：ホフマンミネラル社製「シリチンＺ８６」（表面処理なし）
ホフマンミネラル社製「アクチジルＭＭ」（メルカプトシラン処理）
カーボンブラック：旭カーボン社製「ＳＲＦ」
発泡剤：アゾジカルボンアミド（ＡＤＣＡ）、三井化学社製「セルマイクＣＡＰ」
架橋促進剤：ジペンタメチレンチウラムテトラスルフィド（ＤＰＴＴ）、大内新興化
学工業社製「ノクセラーＴＲＡ」
２-メルカプトベンゾチアゾール（ＭＢＴ）大内新興化学工業社製「ノ
クセラーＭ」
ジメチルジチオカルバミン酸亜鉛（ＺｎＭＤＣ）大内新興化学工業社製
「ノクセラーＰＺ」
滑剤：理研ビタミン社製「エマスター５１０Ｐ」

得られた各実施例及び比較例のシール材について、比重及び圧縮永久歪を次の方法により測定した。その結果も表１に示す。
（比重）
アルファーミラージュ社製の比重測定機「ＭＤ-３００Ｓ」を使用し、ＪＩＳ Ｋ ６２６８に基づき測定した。
（圧縮永久歪）
ＪＩＳ Ｋ６２６２に基づいて圧縮率５０％、試験条件：７０℃、２２時間で測定した。

表１の結果から、充填材としてシリチンを添加した各実施例は、カーボンブラックを添加した比較例３と比べて圧縮永久歪、比重、及び加工性共に遜色なく良好な結果であった。一方、比較例１，２は、従来から一般的なシリチン以外の充填材を添加しただけなので、比重、圧縮永久歪、及び成形加工性の全てが実施例に比べて劣っていた。しかも、比較例１，２において、ゴム成分１００重量部に対して充填材を１００重量部添加すると、組成物がボソボソになってゴム成形体として成り立たなかった。カーボンブラックを添加した比較例３は圧縮永久歪、比重、及び加工性共に良好であったが、黒色のシール材となったので、他の色に着色することは困難である。比較例４は充填材を添加していないため比重は小さいが、成形加工性が大きく低下した。比較例５はシリチンを添加した分圧縮永久歪の向上は確認されたが、成形加工性に問題があった。比較例６はシリチンの添加量が過多のため、比重、圧縮永久歪、成形加工性共に悪かった。

Claims (3)

1. 発泡剤と、充填材と、ゴム成分としてエチレン−プロピレン−ジエン三元共重合体（ＥＰＤＭ）とを含有するシール材用発泡ゴム組成物であって、
   前記充填材としてシリチンを含有し、
   前記シリチンの含有量が、前記ゴム成分１００重量部に対して５０〜１５０重量部である、シール材用発泡ゴム組成物。
2. 前記シリチンはメルカプトシラン処理を施されたシリチンである、請求項１に記載のシール材用発泡ゴム組成物。
3. 請求項１または請求項２に記載の発泡ゴム組成物からなる、シール材。