高温水蒸気耐性を備えた高弾性エチレン・プロピレン・ジエン・モノマー（EPDM）接着剤の開発

1 生ゴムの選択

プレート式熱交換器のゴムガスケットは、ガス側が高温、水側が高圧の役割を果たし、また空気と接触するため、作業条件はさらに厳しくなります。したがって、材料は非常に優れた熱圧縮耐性を備え、水とその蒸気の媒体に耐えることができる必要があります。このような条件では、EPDM の弾性率が最も優れているため、EPDM の質量分率 40% ～ 50% のプロピレンを選択する必要があります。

 

第三のモノマーの質量分率が高い EPDM は、優れた弾性と低い圧縮永久歪みを備えています。ただし、架橋度が高いため、引張強度と破断伸びが低く、耐老化性も劣ります。さらに、第 3 モノマーとして ENB を含む EPDM の耐老化性は、HD を含む EPDM よりも優れています。

 

2 硬化システム

一般にEPDMゴムは過酸化物加硫と硫黄黄加硫の2種類の加硫方式で加硫することができます。過酸化物加硫系の架橋結合構造はCC結合ですが、硫黄加硫系の架橋結合構造はCS結合です。 CC 結合は CS 結合よりもはるかに熱的に安定しているため、高温耐性 EPDM ゴムは過酸化物で加硫されます。最も広く使用されている過酸化物は DCP です。 DCP 投与量の増加に伴い、加硫ゴムは初期の硫化不足、低強度、大きな変形から、強度の増加と変形の減少へと徐々に変化します。その後、加硫の程度がさらに増加し​​、強度が低下し始め、変形が最小に達します。最終的に、加硫剤が過剰になると、分子鎖の一部が分解し始め、強度は低下し続け、変形は徐々に増加します。

 

3.フィラー

EPDMは非結晶ゴムに属し、生ゴム強度は高くありません。しかし、強化充填剤を添加すると、強度が大幅に向上します。一般に強化充填剤は耐熱性への影響はほとんどありませんが、充填剤の量を増やすとゴムの耐熱性が向上し、コストも削減できます。

 

カーボンブラックのグレードが上がると、圧縮永久歪は減少し、弾性は増加し、強度は減少します。 N990 カーボンブラックは強度が低すぎて製造時の制御が難しいため、使用されません。 N762 カーボンブラックを選択すると、低い圧縮永久歪み値が得られます。カーボンブラックの分散を促進し、良好な加工性能を得るには、エチレンプロピレンゴムとの相溶性が高い可塑剤パラフィンオイルを少量選択してください。

 

4. 架橋剤

EPDMは主鎖に不飽和結合がなく、過酸化物加硫も可能ですが、加硫速度が遅く、架橋効率が低いです。加硫プロセスを安定させ、促進させるためには架橋剤を使用する必要があります。処理された TAC/GR は分散と計量に優れています。

 

TAC/GR量の増加に伴い、加硫ゴムの引張強さ、破断伸び、圧縮永久変形は減少し、定常引張応力のMH値は増加した。加硫ゴムの架橋密度が向上し、機械的特性は低下しますが、弾性が大きくなっていることがわかります。同時に ML 値も低下し、 ムーニー 粘度が低下し、ゴムの流動性が向上し、加工しやすくなったことがわかります。 ts1は基本的には変わらず、t 90 値が短くなり、加硫速度が明らかに向上しました。エージング性能は、TAC/GR が 1.5phr ではより劣りました。これは、架橋助剤の存在により、過酸化物加硫プロセスが活性化され、加硫時間が短縮され、高温でのゴム分子鎖の切断と不均化の可能性が低減されるためと考えられます。配合量が多すぎるとゴムの経時架橋が促進され、EPDMの耐熱性が低下します。比較した結果、2phrの方が圧縮永久歪みが良く、耐熱性もあまり犠牲にならないのでTAC/GRを2phrで使用しています。

 

5.酸化防止剤

EPDMは150 で長時間使用できます ℃が、150 ℃を超えると徐々に分子の老化が始まり、180 ℃ではゴムの分子鎖がゆっくりと分解してしまいます。高温での性能をさらに向上させるには、保護添加剤を使用する必要があります。水蒸気メディアの場合、高温に強く、加硫に影響を与えにくい酸化防止剤RDを使用できます。さらに、0.5phrの酸化防止剤Dを配合することで、空気中の酸素に対する抵抗力を強化し、耐屈曲疲労性を向上させることができます。 ＲＤ／アンチブチルの比＝１．８／０．５。

 

結論

耐高温水蒸気性高弾性EPDMゴムの開発では、耐老化性を最大限に高め、圧縮永久変形値を低減することを前提とした機械的特性を満たすことに重点を置いています。

(1) 原料 EPDM ゴムは、40% ～ 50% のプロピレンと中程度の質量分率の ENB を第三のモノマーとして選択します。

( 2) 加硫システムは DCP/TAC を採用しており、架橋効率、耐老化性、プロセスパフォーマンスの向上に役立ちます。

（３）高弾性カーボンブラックＮ７６２を可能な限り使用することにより、耐メディア浸透性、経時性が向上し、コストダウンが可能となる。

(4) 高温酸化防止剤RDを主成分とし、耐屈曲疲労性及び耐オゾン性酸化防止剤Dを補助とする酸化防止剤RD/酸化防止剤Dの保護システムを採用。

(5) 製造プロセスは、加硫度を高めるために高温二次加硫を採用しています。

(6) 過熱水および水蒸気中での EPDM の性能は、空気中 (同じ温度) 中での性能よりも明らかに優れています。それでも、長期使用温度はまだ150 ℃を超えません。衝撃温度は165 ℃が 適切ですが、最高は180 ℃を超えることはできません.