JP3851213B2 - Rubber composition for sealing material and sealing material using the same - Google Patents

Description

【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、シール材用ゴム組成物およびそれを成形してなるゴム成形物を有するシール材に関する。
【０００２】
【従来の技術】
エアコンディショナ機などの冷却装置や空調装置の冷凍機用コンプレッサなどにおいて、冷媒漏れ防止用の密封体として多くのシール材が使用されている。シール材は、基本的には、硬さ、伸び、引張強さ、耐熱性、耐油性にすぐれ、かつ圧縮永久歪みが小さいというような良好なシール性を呈するための数々の特性を備えることが要求される。さらに、冷媒に対する耐性を有し、冷媒に接触しても発泡（ブリスタ）や割れ（クラック）が生じにくいことが要求される。
【０００３】
上記の冷媒としては、従来、ＣＦＣ１２（ＣＣｌ₂Ｆ₂）が主として用いられてきたが、フロンによるオゾン層の破壊が環境問題となり、近年ではＣＦＣ１２に換えてオゾン層を破壊しないＨＦＣ１３４ａ（ＣＨ₂ＦＣＦ₃）などのフルオロ炭化水素が用いられている。しかしながら環境問題の観点から、フロン系の冷媒は今後全廃の方向に向かうとされており、これに代替し得る冷媒として、二酸化炭素が検討されている。
【０００４】
上記のように、シール材は冷媒に対する耐性を有することが要求されるが、従来のシール材はフロン系の冷媒への耐性を前提として開発されてきたものであって、冷媒種が変わると、新たなシール材を一から開発せねばならない。すなわち、冷媒との接触によってクラックやブリスタが生じないということは勿論、冷媒種が変わるとその使用条件も変わるため、その条件下における耐性を備えることも考慮する必要がある。たとえばフロン系冷媒は、従来、約０．９８ＭＰａの圧力で使用されてきたが、二酸化炭素を冷媒として用いる場合は約６．８６ＭＰａとより高圧で使用される。したがって新たなシール材としては、上記のような高圧下においても、変形することなく良好なシール性を保持し得ることが必要である。
【０００５】
また、電子関連部品、光学機器、精密機械部品の分野で、表面処理、蒸着、接着などの前工程や最終仕上げ工程などとして行われる精密洗浄に、洗浄媒体として超臨界二酸化炭素または亜臨界二酸化炭素を利用した洗浄法が知られている。超臨界二酸化炭素とは、圧力が臨界圧力（７．４ＭＰａ）を超え、かつ温度が臨界温度（３１.１℃）を超える臨界点近傍の高密度な状態の二酸化炭素のことをさす。また亜臨界二酸化炭素は、臨界点手前近傍の圧縮液体と圧縮気体とが併存した物性的に不安定な状態の二酸化炭素であって、上記の超臨界二酸化炭素とは区別される。二酸化炭素は、比較的簡便に超臨界状態または亜臨界状態にでき、さらに無毒で工業的に安全な使用が可能であるため、上記精密洗浄の洗浄媒体として最も利用されている。
【０００６】
上記超臨界二酸化炭素または亜臨界二酸化炭素を利用した洗浄は、通常、２５℃の温度で１０ＭＰａ〜１５ＭＰａの圧力で行われる。したがって超臨界二酸化炭素または亜臨界二酸化炭素を利用した洗浄装置において、被洗浄物を洗浄する洗浄槽は高圧容器であり、該洗浄槽の気密性を高めるために、シール材が必要となる。
【０００７】
またさらにシールすべき相手部材がたとえば回転軸のような可動部材であり、これと摺動するように使用される場合、シール材には優れた耐摩耗性を備えることがさらに要求される。
【０００８】
しかしながら現状においては、硬さ、伸びといった機械的特性に優れるとともに、０．１ＭＰａ〜１５ＭＰａといった圧力下で流体の密封にて長い期間にわたって優れたシール性を保持し得る特性、特には上記圧力下での二酸化炭素の密封にて長い期間にわたって優れたシール性を保持し得る特性を充分に備え、さらに耐摩耗性にも優れるようなシール材は未だなく、その開発が望まれている。
【０００９】
【発明が解決しようとする課題】
本発明は、上記課題を解決するためになされたものであって、０．１ＭＰａ〜１５ＭＰａの圧力での流体の密封に使用されても優れた耐摩耗性を有し、かつ優れたシール性を保持できる長寿命なシール材、ならびに該シール材を形成するためのゴム組成物を提供することである。
【００１０】
【課題を解決するための手段】
本発明者らは、上記課題を解決するため鋭意研究を行った結果、本発明を完成するに至った。即ち、本発明は以下のとおりである。
（１）０．１ＭＰａ〜１５ＭＰａの圧力での流体の密封に使用されるシール材を形成するためのゴム組成物であって、水素添加カルボキシニトリルゴムを含有するものであるシール材用ゴム組成物。
（２）上記（１）に記載のゴム組成物を成形してなるゴム成形物を有するシール材。
（３）パーオキサイド架橋されたものである上記（２）に記載のシール材。
（４）冷媒として二酸化炭素を用いる冷凍機用コンプレッサにおける、該冷媒漏れ防止用の密封体として使用されることを特徴とする上記（２）または（３）に記載のシール材。
（５）洗浄媒体として超臨界二酸化炭素または亜臨界二酸化炭素を用いて被洗浄物を洗浄する洗浄装置における、該洗浄媒体漏れ防止用の密封体として使用されることを特徴とする上記（２）または（３）に記載のシール材。
（６）相手部材と摺動するように使用されることを特徴とする上記（２）〜（５）のいずれかに記載のシール材。
【００１１】
【発明の実施の形態】
以下、本発明を詳細に説明する。
本発明のゴム組成物は、０．１ＭＰａ〜１５ＭＰａの圧力での流体の密封に使用されるシール材を形成するためのものであり、水素添加カルボキシニトリルゴムを主体成分とすることをその特徴とするものである。
【００１２】
本発明における水素添加カルボキシニトリルゴムは、カルボキシル基含有ニトリルゴムを水素添加したものである。たとえば、カルボキシル基を含有する不飽和ニトリル−共役ジエン共重合ゴムの共役ジエン単位部分の全部または一部を水素添加したもの、カルボキシル基を含有する不飽和ニトリル−共役ジエン−エチレン性不飽和モノマー三元共重合ゴムおよびこのゴムの共役ジエン単位部分を水素添加したもの、カルボキシル基を含有する不飽和ニトリル−エチレン性不飽和モノマー系共重合ゴムなどが挙げられるが、これらに限定されるものではない。これらの水素添加カルボキシニトリルゴムは、通常の重合手段、水素添加方法によって得られるが、その手段も特別の限定はない。
【００１３】
このような水素添加カルボキシニトリルゴムの具体例として、カルボキシル基含有ブタジエン−アクリロニトリル共重合ゴム、カルボキシル基含有イソプレン−ブタジエン−アクリロニトリル共重合ゴム、カルボキシル基含有イソプレン−アクリロニトリル共重合ゴムなどを水素添加したものなどが例示されるが、これらに限定されるものではない。
【００１４】
本発明における水素添加カルボキシニトリルゴムは、市販のもの、たとえば、Ｔｈｅｒｂａｎ ＸＴ（Ｂａｙｅｒ社製）などを用いればよい。
【００１５】
なお本発明のゴム組成物において、「水素添加カルボキシニトリルゴムを含有する」とは、上述した水素添加カルボキシニトリルゴムを組成物中１．０重量％以上、好適には５．０重量％以上含有することを指す。
【００１６】
本発明のシール材は、上述した水素添加カルボキシニトリルゴムを主体成分とするゴム組成物を成形してなるゴム成形物を有する。該ゴム成形物は、上記ゴム組成物を従来公知のインタミックス、ニーダー、バンバリーミキサーなどの混練機あるいはオープンロールなどを用いて混練した後、射出成形機、圧縮成形機、押出成形機などを用いて所望の形状に成形して得ることができる。ゴムの架橋は、たとえば１４０℃〜２００℃で２分間〜３０分間の一次加硫を施した後、必要に応じて１５０℃〜１８０℃で１時間〜２４時間の二次加硫を施すというような条件が好ましい。二次加硫を施すことで、一次加硫のみの場合のゴム成形物と比較して圧縮永久歪みをより小さくできる。
【００１７】
本発明のシール材におけるゴム成形物の形状は特に限定されず、Ｏリング、パッキン、リップシール（軸シール）などその目的に応じて適宜選ばれる。またゴム成形物の大きさも特に限定はなく、目的に応じ適宜選ばれる。
【００１８】
上記ゴム組成物を成形してなるゴム成形物を用いることで、硬さ、伸び、耐摩耗性に優れるシール材を実現できる。すなわち本発明のシール材は、ＪＩＳ Ｋ６２５３に規定される測定方法にしたがって測定されたショアＡ硬度がたとえば７０〜９５程度、ＪＩＳ Ｋ ６２５１に規定される測定方法にしたがって測定された伸びがたとえば１４０％〜３５０％程度に実現される。
【００１９】
本発明のシール材は、０．１ＭＰａ〜１５ＭＰａ、特に０．５Ｍａ〜１５ＭＰａ、さらには０．９８ＭＰａ〜１５ＭＰａという圧力にて流体を密封するシール材として使用されても、流体による衝撃圧によって不所望な変形を起こしにくい。このため、上記圧力下での使用であっても、従来と比較してシール性の劣化を抑制でき、長寿命なシール材を実現できる。なお上記密封流体の圧力は、市販の圧力計を用いて測定することができる。
【００２０】
本発明のシール材の密封対象（密封流体）は、一般に、上記圧力範囲で密封されるようなものであれば特に制限はなく、たとえば二酸化炭素、フロン系冷媒などが例示される。中でも、本発明のシール材は、二酸化炭素に接触しても膨潤しにくく発泡しにくいため、経時的な劣化が少ないという特性を有する。これによって、適用するシール材が従来より模索されている二酸化炭素漏れ防止用のシール材として好適に使用することができる。
【００２１】
本発明のシール材の、二酸化炭素を密封するような使用例の一つとして、たとえば冷媒として二酸化炭素を用いる冷凍機用のコンプレッサにおける、該冷媒漏れ防止用の密封体としての使用が挙げられる。本発明のシール材は、硬さ、伸び、耐熱性、耐油性にすぐれ、圧縮永久歪みが小さく、かつ二酸化炭素に接触してもブリスタやクラックが発生しにくく、良好なシール性を保持できる。また本発明のシール材は、冷媒である二酸化炭素と、これに通常併用されるたとえばポリアルキレングリコール、エステルなどの冷凍機油との混合物に対しても優れた耐性を示す。さらに本発明のシール材は、たとえば６．９ＭＰａ程度の圧力下で使用するような場合であっても、該圧力による不所望な変形を抑制でき、シール性の劣化を抑制できる。なお上記「冷凍機」は、エアコンディショナ機を含む。
【００２２】
また二酸化炭素を密封するような他の使用例として、たとえば洗浄媒体として超臨界二酸化炭素または亜臨界二酸化炭素を用いて被洗浄物を洗浄する洗浄装置における、該洗浄媒体漏れ防止用の密封体としての使用が挙げられる。該洗浄装置においては、通常、温度が２５℃、圧力が１０ＭＰａ〜１５ＭＰａの条件下で行われるが、本発明のシール材を用いることで上記圧力下での超臨界二酸化炭素または亜臨界二酸化炭素の衝撃圧によっても不所望な変形を起こしにくく、シール性の劣化を抑制できる。
【００２３】
またさらに、本発明のシール材は、従来、シール用ゴム組成物のベースゴムとして一般に用いられていた水素添加ニトリルゴム（ＨＮＢＲ）にて形成されたシール材と比較して、格段に優れた耐摩耗性を発揮し得るものである（後述する実施例、比較例を参照）。このように極めて優れた耐摩耗性を有する本発明のシール材は、該ゴム成形物にて相手部材と摺動するように好適に使用できる。すなわち本発明のシール材は、シールすべき相手部材がたとえば回転軸のような可動部材でありこれとゴム成形物が摺動するように使用されても、摩耗して厚みが薄くなってしまう部分がゴム成形物に生じにくく、良好なシール性を長寿命で実現することができる。
【００２４】
本発明のシール材は、ゴム組成物が有機過酸化物を含有するものであって、これを用い、パーオキサイド架橋されたゴム成形物を使用したものであることが好ましい。かかるパーオキサイド架橋されたゴム成形物を用いることで、上述した本発明のシール材の効果が顕著に発揮され得る。
【００２５】
ゴム組成物が有機過酸化物を含有する場合、その配合量としては、水素添加カルボキシニトリルゴム１００重量部に対して１．０重量部〜１０．０重量部であるのが好ましく、３．０重量部〜８．０重量部であるのがより好ましい。
有機過酸化物が水素添加カルボキシニトリルゴム１００重量部に対して１．０重量部未満であると、たとえば該組成物を用いたシール材の圧縮永久歪みが大きい、引張強さが低い、伸びが大きいなど機械的強度が低下してしまう虞がある。また、有機過酸化物を水素添加カルボキシニトリルゴム１００重量部に対して１０．０重量部を超えて配合しても、有機過酸化物の配合による効果が向上しないため意味がない。
【００２６】
上記有機化合物としては、一般にゴムに架橋剤として配合される有機過酸化物であれば特に制限されないが、たとえば、ｏ−メチルベンゾイルパーオキサイド、ビス（３，５，５−トリメチルヘキサノイル）パーオキサイド、ラウロイルパーオキサイド、ベンゾイルパーオキサイド、ｔ−ブチルパーオキシピバレート、ｔ−ブチルパーオキシ−２−エチルヘキサノエート、ｔ−ブチルパーオキシイソブチレート、ジクミルパーオキサイド、１，３−ビス（ｔ―ブチルパーオキシイソプロピル）ベンゼン、２，５−ジメチル−２，５−ジ（ｔ−ブチルパーオキシ）−ヘキシン−３、２，５−ジメチル−２，５−ジ（ｔ−ブチルパーオキシ）ヘキサン、ジｔ−ブチルパーオキサイドなどが挙げられる。
【００２７】
またゴム組成物がカーボンブラックを含有する場合、その配合量としては、水素添加カルボキシニトリルゴム１００重量部に対して４０重量部〜１５０重量部であるのが好ましく、８０重量部〜１１０重量部であるのがより好ましい。
カーボンブラックの配合量が水素添加カルボキシニトリルゴム１００重量部に対して４０重量部未満であると、得られたシール材が二酸化炭素に対する耐クラック性に劣る傾向にある。カーボンブラックの配合量が水素添加カルボキシニトリルゴム１００重量部に対して１５０重量部を超えると、得られたシール材が硬くなり過ぎたり伸びが小さくなるなど、機械的特性に劣る傾向にある。
【００２８】
上記カーボンブラックとしては、一般にゴムに使用されるものであれば特には限定はない。カーボンブラックの例としては、ＨＡＦカーボンブラック、ＭＡＦカーボンブラック、ＦＥＦカーボンブラック、ＳＲＦカーボンブラック、ＧＰＦカーボンブラックなどのファーネスブラックや、ＦＴカーボンブラック、ＭＴカーボンブラックなどのサーマルブラックが挙げられる。これらのカーボンブラックは、単独又は２種以上組み合わせて用いられるが、上記中でも特に、耐摩耗性、加工性の観点からは、ＳＲＦカーボンブラック、ＦＥＦカーボンブラック、ＧＰＦカーボンブラックなどのファーネスブラックを使用するのが好ましい。
【００２９】
また本発明のゴム組成物は、必要に応じて、従来公知の架橋助剤、可塑剤、老化防止剤、滑剤などをさらに含有するものであってよい。
【００３０】
【実施例】
以下に実施例を示し、本発明を具体的に説明するが、本発明は下記の実施例に制限されるものではない。
実施例１
水素添加カルボキシニトリルゴム（Ｔｈｅｒｂａｎ ＸＴ（Ｂａｙｅｒ社製）、結合アクリロニトリル量：３３重量％）１００重量部に、有機過酸化物として１，３−ビス（ｔ―ブチルパーオキシイソプロピル）ベンゼンを５重量部、ＦＥＦカーボンブラックを１００重量部配合してなるゴム組成物を、オープンロールで混練して調製した後、１７５℃で２０分間加硫を施してゴム成形物とし、Ｏリング状のシール材のサンプルを得た。
【００３１】
実施例２
ＦＥＦカーボンブラックに換えてＭＴカーボンブラックを２００重量部配合した以外は実施例１と同様にして、シール材のサンプルを得た。
【００３２】
比較例１
水素添加ニトリルゴム（ゼットポール２０００（日本ゼオン社製）、結合アクリロニトリル量：３３重量％）１００重量部に、有機過酸化物として１，３−ビス（ｔ―ブチルパーオキシイソプロピル）ベンゼンを５重量部、ＦＥＦカーボンブラックを１００重量部配合してなるゴム組成物を、オープンロールで混練して調製した後、１７５℃で２０分間加硫を施してゴム成形物とし、Ｏリング状のシール材のサンプルを得た。
【００３３】
比較例２
ＦＥＦカーボンブラックに換えてＭＴカーボンブラックを２００重量部配合した以外は比較例１と同様にして、シール材のサンプルを得た。
【００３４】
上記の実施例１、２および比較例１、２で得られたサンプルそれぞれの常態特性として硬さおよび伸びを測定した。硬さは、ＪＩＳ Ｋ ６２５３に規定される測定方法にしたがいショアＡ硬度を測定した。伸びは、ＪＩＳ Ｋ ６２５１に規定される測定方法によって測定した。
【００３５】
また下記の（１）、（２）の各試験を行い、その特性を評価した。
（１）耐発泡性
実施例１、２および比較例１、２と同様の組成の厚さ２ｍｍ、幅２５ｍｍ、長さ４５ｍｍのゴムシート状物を三枚ずつ用意し、オートクレーブにて圧力６．９ＭＰａの二酸化炭素中で２４時間加圧した。その後、圧力を抜き、直ちに１５０℃のオーブンで１時間加熱後、各ゴムシート状物の表裏の亀裂の数をカウントした。
【００３６】
（２）耐摩耗性
実施例１、２および比較例１、２と同様の組成の試料について、一定引張方式摩耗試験機を用いて下記の条件で摩耗量を測定した。まずクランク軸の駆動により相手金属板を往復動させ、この相手金属板の往復動する方向に垂直な方向に荷重をかけながら、試料を相手金属板に摺動させた。試料と相手金属板と間の接触荷重の作用には、エアシリンダの推力を用いた。各条件は以下の通りであった。
・試料：円柱状（直径＝６．３ｍｍ、高さ＝８ｍｍ）
・相手金属板材料：ＳＳ４００
・相手金属板表面粗さ：３．２Ｓ
・往復動方向：相手金属板の仕上げ方向と直角に往復動
・駆動速度：６０ｒｐｍ
・ストローク：１０ｍｍ
・荷重：０．８ＭＰａ
・作動回数：１０万サイクル
・潤滑の有無：無
・温度：常温（２５℃）
摩耗量＝[（Ｗ１−Ｗ２）／Ｓ]／Ａ）
〔Ｗ１：試験前の試料重量（ｇ）、Ｗ２：試験後の試料重量（ｇ）、Ｓ：試料の比重、Ａ：試料の底面積（ｍｍ²）〕
の式にて、各摩耗量（μｍ）を算出した。
結果を表１に示す。
【００３７】
【表１】

【００３８】
【発明の効果】
以上の説明で明らかなように、本発明によれば、０．１ＭＰａ〜１５ＭＰａの圧力での流体の密封に使用されても優れた耐摩耗性を有し、かつ優れたシール性を保持できる長寿命なシール材、ならびに該シール材を形成するためのゴム組成物を提供することができる。[0001]
BACKGROUND OF THE INVENTION
The present invention relates to a rubber composition for a sealing material and a sealing material having a rubber molded product formed by molding the rubber composition.
[0002]
[Prior art]
In a cooling device such as an air conditioner machine or a compressor for a refrigerator of an air conditioner, many sealing materials are used as a sealing body for preventing refrigerant leakage. The sealing material basically has a number of characteristics for exhibiting good sealing properties such as excellent hardness, elongation, tensile strength, heat resistance, oil resistance and low compression set. Required. Furthermore, it has the tolerance with respect to a refrigerant | coolant, and even if it contacts a refrigerant | coolant, it is requested | required that a foam (blister) and a crack (crack) do not produce easily.
[0003]
As the refrigerant, conventional, CFC12 (CCl ₂ F ₂₎ has have been used mainly becomes destructive environmental problems of the ozone layer by CFCs, in recent years HFC134a (CH ₂ FCF which does not destroy the ozone layer in place of the CFC12 has Fluorohydrocarbons such as ₃ ) are used. However, from the viewpoint of environmental problems, it is said that chlorofluorocarbon-based refrigerants are going to be abolished in the future, and carbon dioxide is being studied as a refrigerant that can replace them.
[0004]
As described above, the sealing material is required to have resistance to the refrigerant, but the conventional sealing material has been developed on the premise of resistance to the refrigerant of chlorofluorocarbon, and when the refrigerant type changes, A new sealant must be developed from scratch. That is, not only cracks and blisters do not occur due to contact with the refrigerant, but also the use conditions change when the refrigerant type changes, so that it is necessary to consider having resistance under those conditions. For example, chlorofluorocarbon refrigerants have been conventionally used at a pressure of about 0.98 MPa, but when carbon dioxide is used as the refrigerant, it is used at a higher pressure of about 6.86 MPa. Therefore, as a new sealing material, it is necessary to be able to maintain a good sealing property without deformation even under the high pressure as described above.
[0005]
Supercritical carbon dioxide or subcritical carbon dioxide is also used as a cleaning medium for precision cleaning performed in the fields of electronic parts, optical equipment, precision machine parts as pre-processes such as surface treatment, vapor deposition, and adhesion, and final finishing processes. There is known a cleaning method using a slag. Supercritical carbon dioxide refers to carbon dioxide in a high density state near the critical point where the pressure exceeds the critical pressure (7.4 MPa) and the temperature exceeds the critical temperature (31.1 ° C.). Subcritical carbon dioxide is a physically unstable carbon dioxide in which a compressed liquid and a compressed gas near the critical point coexist, and is distinguished from the above supercritical carbon dioxide. Since carbon dioxide can be brought into a supercritical state or a subcritical state relatively easily, and is non-toxic and can be used industrially safely, it is most utilized as a cleaning medium for the above-described precision cleaning.
[0006]
Cleaning using the supercritical carbon dioxide or subcritical carbon dioxide is usually performed at a temperature of 25 ° C. and a pressure of 10 MPa to 15 MPa. Therefore, in a cleaning apparatus using supercritical carbon dioxide or subcritical carbon dioxide, a cleaning tank for cleaning an object to be cleaned is a high-pressure vessel, and a sealing material is required to improve the airtightness of the cleaning tank.
[0007]
Further, when the mating member to be sealed is a movable member such as a rotating shaft and is used so as to slide therewith, the sealing material is further required to have excellent wear resistance.
[0008]
However, at present, it has excellent mechanical properties such as hardness and elongation, and can maintain excellent sealing performance for a long period of time by sealing the fluid under a pressure of 0.1 MPa to 15 MPa, particularly under the above pressure. No sealant that has sufficient characteristics that can maintain excellent sealing properties for a long period of time by sealing with carbon dioxide and that also has excellent wear resistance has been desired.
[0009]
[Problems to be solved by the invention]
The present invention has been made to solve the above problems, and has excellent wear resistance even when used for sealing a fluid at a pressure of 0.1 MPa to 15 MPa, and has excellent sealing properties. It is an object of the present invention to provide a long-life seal material that can be held, and a rubber composition for forming the seal material.
[0010]
[Means for Solving the Problems]
As a result of intensive studies to solve the above problems, the present inventors have completed the present invention. That is, the present invention is as follows.
(1) A rubber composition for forming a sealing material used for sealing a fluid at a pressure of 0.1 MPa to 15 MPa, which contains a hydrogenated carboxynitrile rubber. .
(2) A sealing material having a rubber molded product obtained by molding the rubber composition according to the above (1).
(3) The sealing material according to (2), which is peroxide-crosslinked.
(4) The sealing material according to (2) or (3) above, which is used as a sealing body for preventing leakage of refrigerant in a compressor for a refrigerator using carbon dioxide as a refrigerant.
(5) The above (2), wherein the cleaning medium is used as a sealing body for preventing leakage of the cleaning medium in a cleaning apparatus for cleaning an object to be cleaned using supercritical carbon dioxide or subcritical carbon dioxide as a cleaning medium. Or the sealing material as described in (3).
(6) The sealing material according to any one of (2) to (5), wherein the sealing material is used so as to slide with a mating member.
[0011]
DETAILED DESCRIPTION OF THE INVENTION
Hereinafter, the present invention will be described in detail.
The rubber composition of the present invention is for forming a sealing material used for sealing a fluid at a pressure of 0.1 MPa to 15 MPa, and is characterized by comprising a hydrogenated carboxonitrile rubber as a main component. To do.
[0012]
The hydrogenated carboxynitrile rubber in the present invention is obtained by hydrogenating a carboxyl group-containing nitrile rubber. For example, all or a part of the conjugated diene unit portion of the unsaturated nitrile-conjugated diene copolymer rubber containing a carboxyl group is hydrogenated, or an unsaturated nitrile-conjugated diene-ethylenically unsaturated monomer containing a carboxyl group. Examples include, but are not limited to, an original copolymer rubber, a hydrogenated conjugated diene unit portion of this rubber, and an unsaturated nitrile-ethylenically unsaturated monomer copolymer rubber containing a carboxyl group. . These hydrogenated carboxonitrile rubbers can be obtained by ordinary polymerization means and hydrogenation method, but the means is not particularly limited.
[0013]
Specific examples of such hydrogenated carboxylonitrile rubber include hydrogenated carboxyl group-containing butadiene-acrylonitrile copolymer rubber, carboxyl group-containing isoprene-butadiene-acrylonitrile copolymer rubber, carboxyl group-containing isoprene-acrylonitrile copolymer rubber, and the like. However, the present invention is not limited to these examples.
[0014]
What is necessary is just to use a commercially available thing, for example, Therban XT (made by Bayer) etc., as the hydrogenated carboxonitrile rubber in this invention.
[0015]
In the rubber composition of the present invention, “containing hydrogenated carboxynitrile rubber” means that the above-mentioned hydrogenated carboxynitrile rubber is contained in an amount of 1.0% by weight or more, preferably 5.0% by weight or more. To do.
[0016]
The sealing material of the present invention has a rubber molded product formed by molding a rubber composition containing the above-described hydrogenated carboxynitrile rubber as a main component. The rubber molded product is obtained by kneading the rubber composition using a kneader such as a conventionally known intermix, kneader or Banbury mixer or an open roll, and then using an injection molding machine, a compression molding machine, an extrusion molding machine, or the like. Can be obtained by molding into a desired shape. The rubber is crosslinked, for example, by performing a primary vulcanization at 140 ° C. to 200 ° C. for 2 minutes to 30 minutes, and then performing a secondary vulcanization at 150 ° C. to 180 ° C. for 1 hour to 24 hours as necessary. These conditions are preferable. By performing the secondary vulcanization, the compression set can be further reduced as compared with the rubber molded product in the case of only the primary vulcanization.
[0017]
The shape of the rubber molded product in the sealing material of the present invention is not particularly limited, and is appropriately selected according to the purpose such as O-ring, packing, lip seal (shaft seal). The size of the rubber molded product is not particularly limited, and is appropriately selected according to the purpose.
[0018]
By using a rubber molded product obtained by molding the rubber composition, a sealing material excellent in hardness, elongation and wear resistance can be realized. That is, the sealing material of the present invention has a Shore A hardness of, for example, about 70 to 95 measured according to the measuring method specified in JIS K6253, and an elongation measured in accordance with the measuring method specified in JIS K6251 is, for example, 140%. Realized to about 350%.
[0019]
Even if the sealing material of the present invention is used as a sealing material for sealing a fluid at a pressure of 0.1 MPa to 15 MPa, particularly 0.5 Ma to 15 MPa, and further 0.98 MPa to 15 MPa, it is undesirable due to the impact pressure of the fluid. It is hard to cause a deformation. For this reason, even if it uses it under the said pressure, compared with the past, deterioration of a sealing performance can be suppressed and a long-life sealing material is realizable. The pressure of the sealing fluid can be measured using a commercially available pressure gauge.
[0020]
The sealing object (sealing fluid) of the sealing material of the present invention is generally not particularly limited as long as it is sealed within the above pressure range, and examples thereof include carbon dioxide and chlorofluorocarbon refrigerant. Among them, the sealing material of the present invention has a characteristic that it hardly swells even when it comes into contact with carbon dioxide and hardly foams, so that there is little deterioration over time. Thereby, it can use suitably as a sealing material for the carbon dioxide leak prevention from which the sealing material to apply is searched for conventionally.
[0021]
One example of use of the sealing material of the present invention to seal carbon dioxide is the use of the sealing material as a sealing body for preventing refrigerant leakage in a compressor for a refrigerator using carbon dioxide as a refrigerant. The sealing material of the present invention is excellent in hardness, elongation, heat resistance, and oil resistance, has a small compression set, and does not easily generate blisters or cracks even when in contact with carbon dioxide, and can maintain good sealing properties. In addition, the sealing material of the present invention exhibits excellent resistance to a mixture of carbon dioxide as a refrigerant and a refrigerating machine oil such as polyalkylene glycol and ester which are usually used in combination with the refrigerant. Furthermore, even when the sealing material of the present invention is used, for example, under a pressure of about 6.9 MPa, undesired deformation due to the pressure can be suppressed, and deterioration of sealing performance can be suppressed. The “refrigerator” includes an air conditioner.
[0022]
Further, as another use example for sealing carbon dioxide, for example, as a sealing body for preventing leakage of the cleaning medium in a cleaning apparatus for cleaning an object to be cleaned using supercritical carbon dioxide or subcritical carbon dioxide as a cleaning medium. Use. In the cleaning apparatus, the temperature is usually 25 ° C. and the pressure is 10 MPa to 15 MPa. By using the sealing material of the present invention, supercritical carbon dioxide or subcritical carbon dioxide under the above pressure is used. Undesirable deformation is hardly caused by the impact pressure, and deterioration of the sealing performance can be suppressed.
[0023]
Furthermore, the sealing material of the present invention has much superior resistance to the sealing material formed from hydrogenated nitrile rubber (HNBR), which has been conventionally used as a base rubber for sealing rubber compositions. Abrasion can be exhibited (see Examples and Comparative Examples described later). Thus, the sealing material of the present invention having extremely excellent wear resistance can be suitably used so as to slide with the mating member in the rubber molded product. That is, in the sealing material of the present invention, even if the mating member to be sealed is a movable member such as a rotating shaft and the rubber molding is used so as to slide, the portion that wears and becomes thin Is less likely to occur in rubber moldings, and good sealability can be achieved with a long service life.
[0024]
In the sealing material of the present invention, it is preferable that the rubber composition contains an organic peroxide and a peroxide-crosslinked rubber molding is used. By using such a peroxide-crosslinked rubber molded product, the effects of the sealing material of the present invention described above can be remarkably exhibited.
[0025]
When the rubber composition contains an organic peroxide, the blending amount is preferably 1.0 part by weight to 10.0 parts by weight with respect to 100 parts by weight of the hydrogenated carboxylonitrile rubber, More preferably, it is from parts by weight to 8.0 parts by weight.
When the organic peroxide is less than 1.0 part by weight relative to 100 parts by weight of the hydrogenated carboxonitrile rubber, for example, the compression set of the sealing material using the composition is large, the tensile strength is low, and the elongation is low. There is a risk that the mechanical strength may be reduced, for example, it may be large. Moreover, even if it mix | blends an organic peroxide exceeding 10.0 weight part with respect to 100 weight part of hydrogenated carboxynitrile rubber, since the effect by the mixing | blending of an organic peroxide does not improve, there is no meaning.
[0026]
The organic compound is not particularly limited as long as it is an organic peroxide generally blended in rubber as a crosslinking agent. For example, o-methylbenzoyl peroxide, bis (3,5,5-trimethylhexanoyl) peroxide , Lauroyl peroxide, benzoyl peroxide, t-butylperoxypivalate, t-butylperoxy-2-ethylhexanoate, t-butylperoxyisobutyrate, dicumyl peroxide, 1,3-bis ( t-butylperoxyisopropyl) benzene, 2,5-dimethyl-2,5-di (t-butylperoxy) -hexyne-3, 2,5-dimethyl-2,5-di (t-butylperoxy) Examples include hexane and di-t-butyl peroxide.
[0027]
When the rubber composition contains carbon black, the blending amount is preferably 40 parts by weight to 150 parts by weight with respect to 100 parts by weight of the hydrogenated carboxylonitrile rubber, and 80 parts by weight to 110 parts by weight. More preferably.
When the blending amount of the carbon black is less than 40 parts by weight with respect to 100 parts by weight of the hydrogenated carboxylonitrile rubber, the obtained sealing material tends to be inferior in crack resistance against carbon dioxide. When the blending amount of the carbon black exceeds 150 parts by weight with respect to 100 parts by weight of the hydrogenated carboxynitrile rubber, the obtained sealing material tends to be inferior in mechanical properties such as being too hard or being reduced in elongation.
[0028]
The carbon black is not particularly limited as long as it is generally used for rubber. Examples of the carbon black include furnace black such as HAF carbon black, MAF carbon black, FEF carbon black, SRF carbon black, and GPF carbon black, and thermal black such as FT carbon black and MT carbon black. These carbon blacks are used singly or in combination of two or more. Among them, furnace blacks such as SRF carbon black, FEF carbon black, GPF carbon black are used particularly from the viewpoint of wear resistance and workability. Is preferred.
[0029]
Moreover, the rubber composition of this invention may further contain a conventionally well-known crosslinking adjuvant, a plasticizer, anti-aging agent, a lubricant, etc. as needed.
[0030]
【Example】
EXAMPLES Hereinafter, the present invention will be specifically described with reference to examples. However, the present invention is not limited to the following examples.
Example 1
100 parts by weight of hydrogenated carboxonitrile rubber (Therban XT (manufactured by Bayer), bound acrylonitrile amount: 33% by weight), 5 parts by weight of 1,3-bis (t-butylperoxyisopropyl) benzene as an organic peroxide A rubber composition containing 100 parts by weight of FEF carbon black was prepared by kneading with an open roll, and then vulcanized at 175 ° C. for 20 minutes to form a rubber molded product, which was a sample of an O-ring sealing material Got.
[0031]
Example 2
A sample of a sealing material was obtained in the same manner as in Example 1 except that 200 parts by weight of MT carbon black was blended instead of FEF carbon black.
[0032]
Comparative Example 1
Hydrogenated nitrile rubber (Zetpol 2000 (manufactured by Zeon Corporation), bound acrylonitrile amount: 33% by weight) 100 parts by weight, 5 weights of 1,3-bis (t-butylperoxyisopropyl) benzene as an organic peroxide A rubber composition comprising 100 parts by weight of FEF carbon black was prepared by kneading with an open roll, and then vulcanized at 175 ° C. for 20 minutes to form a rubber molded product. A sample was obtained.
[0033]
Comparative Example 2
A sample of a sealing material was obtained in the same manner as in Comparative Example 1 except that 200 parts by weight of MT carbon black was mixed instead of FEF carbon black.
[0034]
Hardness and elongation were measured as normal characteristics of the samples obtained in Examples 1 and 2 and Comparative Examples 1 and 2, respectively. As for the hardness, the Shore A hardness was measured according to a measuring method specified in JIS K 6253. Elongation was measured by the measuring method prescribed | regulated to JISK6251.
[0035]
Further, the following tests (1) and (2) were conducted to evaluate the characteristics.
(1) Foaming resistance Three rubber sheet-like materials having the same composition as in Examples 1 and 2 and Comparative Examples 1 and 2 having a thickness of 2 mm, a width of 25 mm, and a length of 45 mm were prepared, and the pressure was 6. Pressurization was performed in 9 MPa carbon dioxide for 24 hours. Thereafter, the pressure was released, and immediately after heating in an oven at 150 ° C. for 1 hour, the number of cracks on the front and back of each rubber sheet was counted.
[0036]
(2) Abrasion resistance With respect to samples having the same composition as in Examples 1 and 2 and Comparative Examples 1 and 2, the amount of wear was measured under the following conditions using a constant tensile abrasion tester. First, the counter metal plate was reciprocated by driving the crankshaft, and the sample was slid on the counter metal plate while applying a load in a direction perpendicular to the reciprocating direction of the counter metal plate. The thrust of the air cylinder was used for the action of the contact load between the sample and the mating metal plate. Each condition was as follows.
Sample: cylindrical shape (diameter = 6.3 mm, height = 8 mm)
-Counter metal plate material: SS400
・ Roughness of mating metal plate: 3.2S
・ Reciprocating direction: Reciprocating perpendicular to the finish direction of the mating metal plate ・ Drive speed: 60 rpm
・ Stroke: 10mm
・ Load: 0.8MPa
・ Operating frequency: 100,000 cycles ・ Lubrication: None ・ Temperature: Room temperature (25 ℃)
Abrasion amount = [(W1-W2) / S] / A)
[W1: Sample weight (g) before test, W2: Sample weight (g) after test, S: Specific gravity of sample, A: Bottom area of sample (mm ² )]
Each wear amount (μm) was calculated by the following formula.
The results are shown in Table 1.
[0037]
[Table 1]

[0038]
【The invention's effect】
As is apparent from the above description, according to the present invention, even when used for sealing a fluid at a pressure of 0.1 MPa to 15 MPa, it has excellent wear resistance and can maintain excellent sealing performance. It is possible to provide a long-life seal material and a rubber composition for forming the seal material.

Claims (4)

０．１ＭＰａ〜１５ＭＰａの圧力での流体の密封に使用されるシール材であって、水素添加カルボキシニトリルゴムを含有するゴム組成物を成形してなり、
冷媒として二酸化炭素を用いる冷凍機用コンプレッサの該冷媒漏れ防止用であることを特徴とするシール材。 A sealing material used for sealing a fluid at a pressure of 0.1 MPa to 15 MPa, wherein a rubber composition containing a hydrogenated carboxynitrile rubber is molded,
A sealing material for preventing refrigerant leakage of a compressor for a refrigerator using carbon dioxide as a refrigerant . ０．１ＭＰａ〜１５ＭＰａの圧力での流体の密封に使用されるシール材であって、水素添加カルボキシニトリルゴムを含有するゴム組成物を成形してなり、
洗浄媒体として超臨界二酸化炭素または亜臨界二酸化炭素を用いて被洗浄物を洗浄する洗浄装置の該洗浄媒体漏れ防止用であることを特徴とするシール材。 A sealing material used for sealing a fluid at a pressure of 0.1 MPa to 15 MPa, wherein a rubber composition containing a hydrogenated carboxynitrile rubber is molded,
A sealing material for preventing leakage of a cleaning medium in a cleaning apparatus for cleaning an object to be cleaned using supercritical carbon dioxide or subcritical carbon dioxide as a cleaning medium . パーオキサイド架橋されたものである請求項１または２に記載のシール材。The sealing material according to claim 1 or 2, wherein the sealing material is peroxide-crosslinked. 相手部材と摺動するように使用されることを特徴とする請求項１または２に記載のシール材。 3. The sealing material according to claim 1, wherein the sealing material is used so as to slide with a mating member.