(57)【要約】【課題】金属環に相手シール部材が摺動する摺動部位以外にゴム状弾性体製シールを加硫接着してなり、耐水接着性にすぐれた接着剤層を介してゴム状弾性体製シール部分を金属環に部分接着したボンデッドピストンシールを提供する。【解決手段】上記接着剤層として(a)フェノール樹脂およびエポキシ樹脂を含有してなる下塗り接着剤層および(b)フェノール樹脂、ハロゲン化ポリマーおよび金属酸化物を含有してなる上塗り接着剤層を設ける。【選択図】  図１
2008051125.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
金属環に相手シール部材が摺動する部位以外にゴム状弾性体製シールを加硫接着してなり、ゴム状弾性体製シールを接着剤層を介して金属環に部分接着したボンデッドピストンシールにおいて、接着剤層として(a)フェノール樹脂およびエポキシ樹脂を含有してなる下塗り接着剤層および(b)フェノール樹脂、ハロゲン化ポリマーおよび金属酸化物を含有してなる上塗り接着剤層を設けたボンデッドピストンシール。
【請求項２】
上塗り接着剤層が、全固形分中フェノール樹脂45〜75重量％、ハロゲン化ポリマー5〜25重量％および金属酸化物10〜30重量％よりなる固形分組成を有する加硫接着剤組成物から形成された請求項１記載のボンデッドピストンシール。
【請求項３】
上塗り加硫接着剤組成物中の金属酸化物が、酸化チタン、2価金属酸化物または酸化チタンおよび2価金属酸化物の混合物である請求項２記載のボンデッドピストンシール。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、ボンデッドピストンシールに関する。さらに詳しくは、自動車等車両の自動変速機内部のクラッチ締結に使用されるゴムリップ加硫接着タイプのボンデッドピストンシールに関する。
【背景技術】
【０００２】
自動車等車両の自動変速機(AT)内部のクラッチ締結に使用されるゴムリップ加硫接着タイプのボンデッドピストンシール(BPS；ピストンシール、キャンセラーシール、ドラムシール等を含む)は、一般に自動変速機の内部において油圧作動(往復動)する金属環と、この金属環に加硫接着されてシール作用をなすゴム状弾性材製シールとを有しており、金属環には、ゴム製シールを加硫接着する接着部位の他に、相手シール部材(Oリングやゴムリップ等よりなるシール部材であってATハウジング側に装着されるもの)と摺動する摺動部位を設定してなるものがある。
【特許文献１】特開２００２−１３９１５５号公報
【０００３】
金属環にシールを加硫接着する際には接着剤を用い、接着剤は金属環の防錆効果も備えているため、その塗布は「全浸漬」にてなされるのが一般的であり、よって接着剤は接着部位以外の環露出面の全面に塗布される。
【０００４】
しかしながら、その一方でボンデッドピストンシールには、作動特性を重視する観点から、相手シール部材との摺動により生じる摩擦抵抗のばらつき(不安定)を抑える必要があり、そのためばらつき要因となる摺動部位に塗布した接着剤層を切削除去する工程を製造工程の一工程として実施している。
【０００５】
この接着剤層除去工程は、具体的には切削加工として実施されるが、その加工に際しては、相手シール部材の摩耗を抑制するために小さな表面粗さが要求され、さらに相手シール部材の接触状態(接触締め代)のばらつきを抑制するために高い寸法精度が要求されることから、切削加工に多くの手間がかかり、加工コストも通常より高いという問題がある。
【０００６】
また、この切削加工は、接着剤の塗布工程および加硫成形工程後の最終工程で実施されるので、シール確保のためにゴムシールを切り粉によって傷付けない防止策や付着異物の洗浄等が必要となり、さらに品質確認のための検査も必要となるため、さらに多くの手間がかかり、コストも高くなるという問題がある。
【０００７】
また、ボンデッドピストンシールには、上記した金属環に接着部位および摺動部位を設定するタイプの他に、金属環の内外周にそれぞれ接着部位を設定するタイプ(金属環の内外周にそれぞれシールを加硫接着するタイプ)や、金属環の内外周の一方のみに接着部位を設定するタイプ(金属環の内外周の一方にシールを加硫接着しかつ他方には摺動部位を設定しあるいは設定しないタイプであって、このタイプは特にキャンセラーシールとして用いられることが多い)等があるが、タイプの如何を問わず、金属環に接着剤を塗布する際に全浸漬を実施すると、使用する接着剤量が多くなり、殆どの接着剤には有機溶剤が使われていることから、その揮散による環境上の問題をひき起こすことが懸念される。
【特許文献２】特開２００３−５６７１７号公報
【特許文献３】特開平１１−２５７３７４号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００８】
本出願人は先に、使用する接着剤量を少なく抑えることが可能であり、環境保全に寄与することができるばかりではなく、金属環およびシールを有するボンデッドピストンシールの製造工程から多くの手間とコストのかかる切削加工を省略することが可能であり、切削加工の実施に伴って発生する上記問題を未然に解消することができるボンデッドピストンシールの製造方法として、金属環に所要数のゴム状弾性材製シールを加硫接着してなるボンデッドピストンシールにおいて、前記シールの加硫接着に際して、その接着部位を含む前記金属環の一部のみに接着剤を塗布する部分塗布を実施することを提案している。
【特許文献４】特開２００６−２９３７３号公報
【０００９】
この提案においては、接着剤の部分塗布による加硫後の摺動部位の切削工程の省略可能であるという利点がみられる一方で、リン酸皮膜による表面処理および接着剤の全浸せき処理という従来の接着処理方法において、下地リン酸皮膜処理を省略したために、耐水接着性が低下するという問題がみられた。この下地リン酸皮膜処理は、浸せき法して行われ、部分的な処理はできないため、このような問題が発生することとなる。
【００１０】
本発明の目的は、金属環に相手シール部材が摺動する摺動部位以外にゴム状弾性体製シールを加硫接着してなり、耐水接着性にすぐれた接着剤層を介してゴム状弾性体製シール部分を金属環に部分接着したボンデッドピストンシールを提供することにある。
【課題を解決するための手段】
【００１１】
かかる本発明の目的は、上記接着剤層として(a)フェノール樹脂およびエポキシ樹脂を含有してなる下塗り接着剤層および(b)フェノール樹脂、ハロゲン化ポリマーおよび金属酸化物を含有してなる上塗り接着剤層を設けることによって達成される。
【発明の効果】
【００１２】
金属環に相手シール部材が摺動する摺動部位以外に所要数のゴム状弾性体製シールを接着剤で部分接着することにより、加硫接着後の相手シール部材摺動面の接着剤層切削除去工程が不要となり、ただし接着剤の部分塗布では従来の防錆性、耐水性を担保していたリン酸皮膜処理工程が省略されたことによる耐水性の低下が問題となるが、上記(a)成分下塗り接着剤層および(b)成分上塗り接着剤層を設けることにより、初期接着性にすぐれているばかりではなく、すぐれた耐水性が示されるようになる。さらに、表面粗さが求められるような部位への利用も何ら制限されることがない。
【００１３】
また、接着剤層は、一般に最大で約30μｍの厚さとなるため、その厚さの分ボンデッドピストンの全体としての寸法公差にばらつきを生じることとなる。したがって、公差が相手部材との間隔に影響する場合もあり、部分接着とすることによって、金属環の寸法公差がすなわち部品の寸法公差になるため、製品設計の容易性、ひいては製品の寸法安定につながり、相手部材との干渉等を有効に防止することができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１４】
本発明の実施例を、図面にしたがって説明する。図１は、本発明に係るボンデッドピストンシール１の要部断面を示している。
【００１５】
このボンデッドピストンシール１は、図示しないクラッチプレートやリターンスプリング等とともにATハウジング４に組み込まれるものであって、油圧作動によってクラッチプレートを押圧するピストンとして作動する金属環２を有しており、この金属環２の外周側をシールするために、ATハウジング４の内面に摺動自在に密接するゴム状弾性材製のシールであるゴムリップ３が金属環２表面の外周部に加硫接着されている。また、金属環２の内周側をシールするために、金属環２はATハウジング４に装着した相手シール部材であるOリング５と摺動するように構成されている。したがって、この金属環２には、ゴムリップ３を加硫接着するための接着部位２Ａと、Oリング４と摺動するための摺動部位２Ｂとが設定されており、図示の例では、金属環２の端面部２ａから外周筒部２ｂへかけての外周肩部が接着部位２Ａとされるとともに、金属環２の内周筒部２ｃの内周面が摺動部位２Ｂとされている。金属環２は、板金プレス加工により、図示する断面形状に製作されている。
【００１６】
上記金属環２にゴムリップ３を加硫接着するに際しては、金属環２の表面の全部ではなく一部のみに接着剤を塗布する「部分塗布」を実施し、この「部分塗布」の実施に際しては、接着部位２Ａを含む摺動部位２Ｂ以外の部分(接着部位２Ａを含むとともに摺動部位２Ｂを含まない部分)のみに接着剤を塗布する。図示の例では、接着部位２Ａ、すなわち図上Ｃ点からＤ点までの範囲に亙ってこの部分のみに環状に接着剤が塗布されている。
【００１７】
金属環を「全浸漬」して金属環の全面に接着剤を塗布する従来技術に対して、ゴムを加硫接着する金属環部位のみに限定して接着剤を塗布する「部分塗布」を実施する際、部分塗布範囲は、ゴム状弾性体製シールの加硫接着範囲以上を基本として、これを充分カバーする範囲に設定し、摺動部位へ付着しない範囲であれば良い。接着剤の部分塗布は、精密ノズルによるスプレー方式が好適であるが、静電容量タイプの塗布など他の方式でも達成することができる。このように接着剤の「部分塗布」を実施すると、摺動部位に接着剤が最初から被覆されないため、ゴム加硫成形後の工程でシール摺動部位の切削加工が不要となり、よってコストを大幅に低減することができる。
【００１８】
したがって、このように「部分塗布」を実施することにより接着剤の使用量を減少させることができ、また、金属環２の摺動部位２Ｂには除去すべき接着剤が当初から塗布されないため、ゴム加硫成形後の工程で多くの手間とコストのかかる切削加工を実施するのを省略することができる。したがって、加工の手間とコストを大幅に低減することが可能とされており、その他、切削加工の実施に伴って発生する諸問題をすべて未然に解消することが可能とされている。
【００１９】
なお、内外周にシール３を設けられたものにおいては、それぞれの接着部位２Ａに上記の接着剤塗布を行なう。すなわち、ボンデッドピストンシールには、上記した金属環２に接着部位２Ａおよび摺動部位２Ｂを設定するタイプの他に、金属環２の内外周にそれぞれ接着部位２Ａを設定するタイプ(金属環２の内外周にそれぞれシール３を加硫接着するタイプ)や、金属環２の内外周の一方のみに接着部位２Ａを設定するタイプ(金属環２の内外周の一方のみにシール３を加硫接着しかつ他方には摺動部位を設定しないタイプ)があり、これらのタイプに対しても本発明は適用可能である。すなわち、金属環２の内外周にそれぞれシール３を加硫接着するものにおいては、内外周にそれぞれ接着部位２Ａが設定されるので、この内外周の接着部位２Ａを含む金属環２の表面の一部に接着剤を塗布する部分塗布を実施する。また、金属環２の内外周の一方のみにシール３を加硫接着するものにおいては、この一方のみに接着部位２Ａが設定されるので、この一方の接着部位２Ａを含む金属環２の表面の一部に接着剤を塗布する部分塗布を実施する。
【００２０】
部分塗布される接着剤層は、(a)成分下塗り接着剤層および(b)成分上塗り接着剤層からなり、かかる接着剤層はリン酸亜鉛処理などの化成処理が行われない軟鋼、ステンレス鋼、アルミニウム、アルミニウムダイキャスト等の各種金属に適用可能であるが、ボンデッドピストンシールの金属環としてはSAPH、SPFH等の熱間圧延製のものあるいはSPCC等の冷間圧延製のものが用いられる。また、かかる接着剤層上には、ゴムリップ部を形成するアクリルゴム、フッ素ゴム、水素化ニトリルゴム、エチレンアクリレートゴム等が加硫接着されるが、好ましくはアクリルゴムが加硫接着される。
【００２１】
フェノール樹脂とエポキシ樹脂を含有する下塗り接着剤としては、例えば東洋化学研究所製品PH-50、特許第2,870,118号公報に記載されるノボラック型エポキシ樹脂、p-置換フェノールから導かれたノボラック型フェノール樹脂および硬化触媒としてのイミダゾール化合物を含有してなる加硫接着剤組成物、具体的にはノボラック型エポキシ樹脂100重量部に対して、p-置換フェノールから導かれた、融点が約100〜150℃程度、分子量が約1000程度のノボラック型フェノール樹脂を約30〜60重量部および2-メチルイミダゾール、2-エチル-4-メチルイミダゾール、2-ウンデシルイミダゾール、2-ヘプタデシルイミダゾール、2-フェニルイミダゾール、1-ベンジルイミダゾール、1-ベンジル-2-メチルイミダゾール、2,4-ジアミノ-6-[2-メチルイミダゾリン-(1)]-エチル s-トリアジンなどのイミダゾール化合物を約0.1〜5重量部含有する加硫接着剤組成物などが用いられる。これらは、そのままあるいは各配合成分を溶解または分散し得る有機溶剤溶液の形に調製されて用いられる。
【００２２】
上塗り接着剤に用いられるフェノール樹脂としては、ノボラック型フェノール樹脂またはレゾール型フェノール樹脂が用いられ、アクリルゴムとの反応性の確保といった観点からはこれらが併用されることが好ましく、さらに好ましくはノボラック型フェノール樹脂50〜90重量％およびレゾール型フェノール樹脂10〜50重量％のブレンド物が用いられる。
【００２３】
ノボラック型フェノール樹脂は、フェノール類とホルムアルデヒドとを約0.1〜1.0のモル比で、塩酸、しゅう酸等の酸性触媒の存在下で反応させることによって得られたものであり、レゾール型フェノール樹脂は、フェノール類とホルムアルデヒドとを1〜3程度のモル比で、アンモニア、アルカリ金属またはマグネシウムの水酸化物などのアルカリ触媒の存在下で縮合反応させることによって得られる。いずれも、フェノール類としては、例えばフェノール、m-クレゾール、p-クレゾール、p-第3ブチルフェノール、p-フェニルフェノール、ビスフェノールA等のフェノール性水酸基に対してo-位、p-位またはo,p-位に2個または3個の置換可能な核水素原子を有するものであれば、任意のものを用いることができる。
【００２４】
上塗り接着剤に用いられるハロゲン化ポリマーとしては、ジクロロブタジエンの重合体、臭素化ジクロロブタジエンの重合体、塩素化ポリクロロプレン、塩化ゴムなどが挙げられる。
【００２５】
上塗り接着剤に用いられる金属酸化物としては、酸化チタンや酸化亜鉛、酸化マグネシウム、酸化カルシウムなどの受酸効果を有する2価金属酸化物、酸化チタンおよび2価金属酸化物の混合物などが挙げられ、好ましくは酸化チタンおよび2価金属の酸化物の混合物が用いられる。
【００２６】
以上の上塗り接着剤に用いられる各必須成分は、加硫接着剤固形分中、フェノール樹脂が45〜75重量％、好ましくは55〜70重量％、ハロゲン化ポリマーが5〜25重量％、好ましくは8〜20重量％および金属酸化物が10〜30重量％、好ましくは13〜28重量％の割合で用いられる。ハロゲン化ポリマーがこれより多い割合で用いられると、アクリルゴムとの接合が不十分となり、一方これより少ない割合で用いられると、金属基板との接合が不十分で剥離の原因となるため好ましくない。また、金属酸化物がこれより多い割合で用いられると、調合液の安定性が低下し、またアクリルゴム等との接合も不十分になり、一方これより少ない割合で用いられるとアクリルゴム等との接合が不十分となるため好ましくない。
【００２７】
上記必須成分よりなる上塗り用の加硫接着剤組成物は、これらの各固形分合計量濃度が約3〜20重量％程度になるように有機溶剤で希釈した溶液として用いられる。有機溶剤としては、フェノール樹脂、ハロゲン化ポリマーおよび金属酸化物が安定に溶解または分散されるものであれば特に限定されないが、一般にメタノール、イソプロパノール等のアルコール類、メチルエチルケトン、メチルイソブチルケトン等のケトン類、酢酸エチル、酢酸プロピル等のエステル類、エチルセロソルブ、2-エトキシエタノール、2-ブトキシエタノール等のエーテル類が用いられる。
【００２８】
ボンデッドピストンシールの製作に当っては、まず所定形状の金属面上の接着部位に下塗り接着剤が塗布膜厚約1〜30μm程度となるように、スプレー法、浸漬法、刷毛塗り法、ロールコータ法など任意の方法で塗布され、これを室温または温風下で乾燥した後、約100〜250℃で約0.1〜2時間程度焼付処理することにより下塗り接着剤層が形成され、次いで上塗り接着剤についても、下塗り接着剤の場合と同様の塗布方法、塗布温度、塗布時間が適用され、上塗り接着剤層が形成される。これらの接着剤層上にアクリルゴムコンパウンド等を接合させ、約180〜230℃、約2〜20分間加圧加硫することによりアクリルゴム層等からなるゴムリップが約0.5〜10mmの厚さで形成されたボンデッドピストンシールが作成される。
【００２９】
未加硫のアクリルゴムコンパウンドとしては、加硫部位として活性塩素、塩素、エポキシ基など任意の加硫性基を有するアクリルゴムのコンパウンド、例えば次のような配合例のものが用いられる。
(アクリルゴムコンパウンド配合例)
活性塩素基含有アクリルゴム                                           100重量部
HAFカーボンブラック                                                   70  〃
粉末状シリカ                                                           5  〃
マイクロクリスタリンワックス(大内新興化学製品サンノック)               2  〃
ステアリン酸                                                           1  〃
4,4′-ビス(2,2′-ジメチルベンジル)ジフェニルアミン                     2  〃
硫黄                                                                 0.3  〃
ステアリン酸ナトリウム                                               3.5  〃
【実施例】
【００３０】
次に、実施例について本発明の効果を説明する。
【００３１】
参考例１
フェノール樹脂／エポキシ樹脂系接着剤(東洋化学研究所製品PH-50)        100重量部
メチルエチルケトン                                                   200  〃
以上の各成分から調製された加硫接着剤組成物を、脱脂した冷間圧延鋼板面上に5μmの厚さに塗布し、室温条件下で乾燥させた後、200℃で10分間の焼付処理が行われ下塗り接着剤層を形成した。
【００３２】
次いで、
ノボラック型フェノール樹脂(群栄化学製品レヂトップPSF-2803)            60重量部
レゾール型フェノール樹脂(同社製品レヂトップPL-2208；固形分濃度63％) 63.5  〃
(固形分   40  〃 )
塩化ゴム(CAS No.9006-03-5)                                            25  〃
酸化亜鉛                                                              20  〃
酸化チタン                                                            20  〃
メチルイソブチルケトン                                            1461.5  〃
以上の各成分から調製された加硫接着剤組成物を、下塗り接着剤層形成鋼板上に10μmの厚さに塗布し、室温条件下で乾燥させた後、150℃で15分間の焼付処理が行われた。
【００３３】
得られた加硫接着剤塗布鋼板に、前記配合例の未加硫アクリルゴムコンパウンドを接合させ、200℃、5分間の加圧加硫が行われた。得られた接着物について、JIS-K 6256に準拠した90°剥離試験を行い、初期接着性または80℃の温水中に70時間浸漬した後の耐温水接着性の検討が、ゴム残り面積率の測定および剥れ界面部位の特定により行われた。その結果、初期および温水浸漬後のいずれにおいてもゴム残り面積率は100％であり、初期接着性および耐温水接着性のいずれも良好であることが確認された。
【００３４】
参考例２
参考例１において、上塗り接着剤成分中、塩化ゴム量が15重量部に、またメチルイソブチルケトン量が1371.5重量部にそれぞれ変更されて用いられたところ、参考例１と同様に初期および温水浸漬後のいずれにおいてもゴム残り面積率は100％であった。
【００３５】
参考例３
参考例１において、上塗り接着剤成分中、塩化ゴム量が35重量部に、またメチルイソブチルケトン量が1551.5重量部にそれぞれ変更されて用いられたところ、参考例１と同様に初期および温水浸漬後のいずれにおいてもゴム残り面積率は100％であった。
【００３６】
参考例４
参考例１において、上塗り接着剤成分中、酸化亜鉛量および酸化チタン量が各10重量部に、またメチルイソブチルケトン量が1281.5重量部にそれぞれ変更されて用いられたところ、参考例１と同様に初期および温水浸漬後のいずれにおいてもゴム残り面積率は100％であった。
【００３７】
参考例５
参考例１において、上塗り接着剤成分中、酸化亜鉛量および酸化チタン量が各25重量部に、またメチルイソブチルケトン量が1551.5重量部にそれぞれ変更されて用いられたところ、参考例１と同様に初期および温水浸漬後のいずれにおいてもゴム残り面積率は100％であった。
【００３８】
比較例１
参考例１において、上塗り接着剤成分中、塩化ゴムが用いられず、メチルイソブチルケトン量が1236.5重量部に変更されて用いられたところ、初期におけるゴム残り面積率は100％ではあるものの、温水浸漬後においては、金属板と下塗り接着剤層との間で剥がれが生じ、ゴム残り面積率は80％であった。
【００３９】
比較例２
参考例１において、上塗り接着剤成分中、酸化亜鉛および酸化チタンが用いられず、メチルイソブチルケトン量が1101.5重量部に変更されて用いられたところ、アクリルゴム層と上塗り接着剤層との間で剥がれが生じ、初期および温水浸漬後におけるゴム残り面積率はそれぞれ70％、60％であった。
【００４０】
比較例３
参考例１において、下塗り接着剤が用いられなかったところ、初期におけるゴム残り面積率は100％ではあるものの、温水浸漬後においては、金属板と接着剤層との間で剥がれが生じ、ゴム残り面積率は0％であった。
【００４１】
実施例
図示された態様のボンデッドピストンシールが製造された。すなわち、所定形状の熱間圧延製または冷間圧延製金属環に前記参考例１記載の上塗り接着剤層および下塗り接着剤層を形成させた後、前記配合例の未加硫アクリルゴムコンパウンドによるゴムリップの加硫接着成形が参考例１にしたがって行われた。その初期接着性および耐温水接着性は、この参考例で示された如くであった。
【図面の簡単な説明】
【００４２】
【図１】本発明に係るボンデッドピストンシールの一実施例の要部断面図である。
【符号の説明】
【００４３】
１    ボンデッドピストンシール
２    金属環
２ａ  端面部
２ｂ  外周筒部
２ｃ  内周筒部
２Ａ  接着部位
２Ｂ  摺動部位
３    ゴムリップ(シール)
４    ハウジング
５    Oリング(相手シール部材)
【図１】
2008051125.tif 000003
【手続補正書】
【提出日】平成19年8月20日(2007.8.20)
【手続補正１】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】全文
【補正方法】変更
【補正の内容】
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、ボンデッドピストンシールに関する。さらに詳しくは、自動車等車両の自動変速機内部のクラッチ締結に使用されるゴムリップ加硫接着タイプのボンデッドピストンシールに関する。
【背景技術】
【０００２】
自動車等車両の自動変速機(AT)内部のクラッチ締結に使用されるゴムリップ加硫接着タイプのボンデッドピストンシール(BPS；ピストンシール、キャンセラーシール、ドラムシール等を含む)は、一般に自動変速機の内部において油圧作動(往復動)する金属環と、この金属環に加硫接着されてシール作用をなすゴム状弾性材製シールとを有しており、金属環には、ゴム製シールを加硫接着する接着部位の他に、相手シール部材(Oリングやゴムリップ等よりなるシール部材であってATハウジング側に装着されるもの)と摺動する摺動部位を設定してなるものがある。
【特許文献１】特開２００２−１３９１５５号公報
【０００３】
金属環にシールを加硫接着する際には接着剤を用い、接着剤は金属環の防錆効果も備えているため、その塗布は「全浸漬」にてなされるのが一般的であり、そのため接着剤は接着部位以外の環露出面の全面に塗布される。
【０００４】
しかしながら、その一方でボンデッドピストンシールには、作動特性を重視する観点から、相手シール部材との摺動により生じる摩擦抵抗のばらつき(不安定)を抑える必要があり、そのためばらつき要因となる摺動部位に塗布した接着剤層を切削除去する工程を製造工程の一工程として実施している。
【０００５】
この接着剤層除去工程は、具体的には切削加工として実施されるが、その加工に際しては、相手シール部材の摩耗を抑制するために小さな表面粗さが要求され、さらに相手シール部材の接触状態(接触締め代)のばらつきを抑制するために高い寸法精度が要求されることから、切削加工に多くの手間がかかり、加工コストも通常より高いという問題がある。
【０００６】
また、この切削加工は、接着剤の塗布工程および加硫成形工程後の最終工程で実施されるので、シール確保のためにゴムシールを切り粉によって傷付けない防止策や付着異物の洗浄等が必要となり、さらに品質確認のための検査も必要となるため、さらに多くの手間がかかり、コストも高くなるという問題がある。
【０００７】
また、ボンデッドピストンシールには、上記した金属環に接着部位および摺動部位を設定するタイプの他に、金属環の内外周にそれぞれ接着部位を設定するタイプ(金属環の内外周にそれぞれシールを加硫接着するタイプ)や、金属環の内外周の一方のみに接着部位を設定するタイプ(金属環の内外周の一方にシールを加硫接着しかつ他方には摺動部位を設定しあるいは設定しないタイプであって、このタイプは特にキャンセラーシールとして用いられることが多い)等があるが、タイプの如何を問わず、金属環に接着剤を塗布する際に全浸漬を実施すると、使用する接着剤量が多くなり、殆どの接着剤には有機溶剤が使われていることから、その揮散による環境上の問題をひき起こすことが懸念される。
【特許文献２】特開２００３−５６７１７号公報
【特許文献３】特開平１１−２５７３７４号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００８】
本出願人は先に、使用する接着剤量を少なく抑えることが可能であり、環境保全に寄与することができるばかりではなく、金属環およびシールを有するボンデッドピストンシールの製造工程から多くの手間とコストのかかる切削加工を省略することが可能であり、切削加工の実施に伴って発生する上記問題を未然に解消することができるボンデッドピストンシールの製造方法として、金属環に所要数のゴム状弾性材製シールを加硫接着してなるボンデッドピストンシールにおいて、前記シールの加硫接着に際して、その接着部位を含む前記金属環の一部のみに接着剤を塗布する部分塗布を実施することを提案している。
【特許文献４】特開２００６−２９３７３号公報
【０００９】
この提案においては、接着剤の部分塗布による加硫後の摺動部位の切削工程の省略可能であるという利点がみられる一方で、リン酸皮膜による表面処理および接着剤の全浸せき処理という従来の接着処理方法において、下地リン酸皮膜処理を省略したために、耐水接着性が低下するという問題がみられた。この下地リン酸皮膜処理は、浸せき法により行われ、部分的な処理はできないため、このような問題が発生することとなる。
【００１０】
本発明の目的は、金属環に相手シール部材が摺動する摺動部位以外にゴム状弾性体製シールを加硫接着してなり、耐水接着性にすぐれた接着剤層を介してゴム状弾性体製シール部分を金属環に部分接着したボンデッドピストンシールを提供することにある。
【課題を解決するための手段】
【００１１】
かかる本発明の目的は、上記接着剤層として(a)フェノール樹脂およびエポキシ樹脂を含有してなる下塗り接着剤層および(b)フェノール樹脂、ハロゲン化ポリマーおよび金属酸化物を含有してなる上塗り接着剤層を設けることによって達成される。
【発明の効果】
【００１２】
金属環に相手シール部材が摺動する摺動部位以外に所要数のゴム状弾性体製シールを接着剤で部分接着することにより、加硫接着後の相手シール部材摺動面の接着剤層切削除去工程が不要となり、ただし接着剤の部分塗布では従来の防錆性、耐水性を担保していたリン酸皮膜処理工程が省略されたことによる耐水性の低下が問題となるが、上記(a)成分下塗り接着剤層および(b)成分上塗り接着剤層を設けることにより、初期接着性にすぐれているばかりではなく、すぐれた耐水性が示されるようになる。さらに、表面粗さが求められるような部位への利用も何ら制限されることがない。
【００１３】
また、接着剤層は、一般に最大で約30μｍの厚さとなるため、その厚さの分ボンデッドピストンの全体としての寸法公差にばらつきを生じることとなる。したがって、公差が相手部材との間隔に影響する場合もあるが、部分接着とすることによって、金属環の寸法公差がすなわち部品の寸法公差になるため、製品設計の容易性、ひいては製品の寸法安定につながり、相手部材との干渉等を有効に防止することができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１４】
本発明の実施例を、図面にしたがって説明する。図１は、本発明に係るボンデッドピストンシール１の要部断面を示している。
【００１５】
このボンデッドピストンシール１は、図示しないクラッチプレートやリターンスプリング等とともにATハウジング４に組み込まれるものであって、油圧作動によってクラッチプレートを押圧するピストンとして作動する金属環２を有しており、この金属環２の外周側をシールするために、ATハウジング４の内面に摺動自在に密接するゴム状弾性材製のシールであるゴムリップ３が金属環２表面の外周部に加硫接着されている。また、金属環２の内周側をシールするために、金属環２はATハウジング４に装着した相手シール部材であるOリング５と摺動するように構成されている。したがって、この金属環２には、ゴムリップ３を加硫接着するための接着部位２Ａと、Oリング４と摺動するための摺動部位２Ｂとが設定されており、図示の例では、金属環２の端面部２ａから外周筒部２ｂへかけての外周肩部が接着部位２Ａとされるとともに、金属環２の内周筒部２ｃの内周面が摺動部位２Ｂとされている。金属環２は、板金プレス加工により、図示する断面形状に製作されている。
【００１６】
上記金属環２にゴムリップ３を加硫接着するに際しては、金属環２の表面の全部ではなく一部のみに接着剤を塗布する「部分塗布」を実施し、この「部分塗布」の実施に際しては、接着部位２Ａを含む摺動部位２Ｂ以外の部分(接着部位２Ａを含むとともに摺動部位２Ｂを含まない部分)のみに接着剤を塗布する。図示の例では、接着部位２Ａ、すなわち外周肩部の内図上Ｃ点からＤ点までの範囲に亙ってこの部分のみに環状に接着剤が塗布されている。
【００１７】
金属環を「全浸漬」して金属環の全面に接着剤を塗布する従来技術に対して、ゴムを加硫接着する金属環部位のみに限定して接着剤を塗布する「部分塗布」を実施する際、部分塗布範囲は、ゴム状弾性体製シールの加硫接着範囲以上を基本として、これを充分カバーする範囲に設定し、摺動部位へは付着しない範囲であれば良い。接着剤の部分塗布は、精密ノズルによるスプレー方式が好適であるが、静電容量タイプの塗布など他の方式でも達成することができる。このように接着剤の「部分塗布」を実施すると、摺動部位に接着剤が最初から被覆されないため、ゴム加硫成形後の工程でシール摺動部位の切削加工が不要となり、よってコストを大幅に低減することができる。
【００１８】
したがって、このように「部分塗布」を実施することにより接着剤の使用量を減少させることができ、また、金属環２の摺動部位２Ｂには除去すべき接着剤が当初から塗布されないため、ゴム加硫成形後の工程で多くの手間とコストのかかる切削加工を実施するのを省略することができる。したがって、加工の手間とコストを大幅に低減することが可能とされており、その他、切削加工の実施に伴って発生する諸問題をすべて未然に解消することが可能とされている。
【００１９】
なお、内外周にシール３を設けられたものにおいては、それぞれの接着部位２Ａに上記の接着剤塗布を行なう。すなわち、ボンデッドピストンシールには、上記した金属環２に接着部位２Ａおよび摺動部位２Ｂを設定するタイプの他に、金属環２の内外周にそれぞれ接着部位２Ａを設定するタイプ(金属環２の内外周にそれぞれシール３を加硫接着するタイプ)や、金属環２の内外周の一方のみに接着部位２Ａを設定するタイプ(金属環２の内外周の一方のみにシール３を加硫接着しかつ他方には摺動部位を設定しないタイプ)があり、これらのタイプに対しても本発明は適用可能である。すなわち、金属環２の内外周にそれぞれシール３を加硫接着するものにおいては、内外周にそれぞれ接着部位２Ａが設定されるので、この内外周の接着部位２Ａを含む金属環２の表面の一部に接着剤を塗布する部分塗布を実施する。また、金属環２の内外周の一方のみにシール３を加硫接着するものにおいては、この一方のみに接着部位２Ａが設定されるので、この一方の接着部位２Ａを含む金属環２の表面の一部に接着剤を塗布する部分塗布を実施する。
【００２０】
部分塗布される接着剤層は、(a)成分下塗り接着剤層および(b)成分上塗り接着剤層からなり、かかる接着剤層はリン酸亜鉛処理などの化成処理が行われない軟鋼、ステンレス鋼、アルミニウム、アルミニウムダイキャスト等の各種金属に適用可能であるが、ボンデッドピストンシールの金属環としてはSAPH、SPFH等の熱間圧延製のものあるいはSPCC等の冷間圧延製のものが好んで用いられる。また、かかる接着剤層上には、ゴムリップ部を形成するアクリルゴム、フッ素ゴム、水素化ニトリルゴム、エチレンアクリレートゴム等が加硫接着されるが、好ましくはアクリルゴムが加硫接着される。
【００２１】
フェノール樹脂とエポキシ樹脂を含有する下塗り接着剤としては、例えば東洋化学研究所製品メタロックPH-50、特許第2,870,118号公報に記載されるノボラック型エポキシ樹脂、p-置換フェノールから導かれたノボラック型フェノール樹脂および硬化触媒としてのイミダゾール化合物を含有してなる加硫接着剤組成物、具体的にはノボラック型エポキシ樹脂100重量部に対して、p-置換フェノールから導かれた、融点が約100〜150℃程度、分子量が約1000程度のノボラック型フェノール樹脂を約30〜60重量部および2-メチルイミダゾール、2-エチル-4-メチルイミダゾール、2-ウンデシルイミダゾール、2-ヘプタデシルイミダゾール、2-フェニルイミダゾール、1-ベンジルイミダゾール、1-ベンジル-2-メチルイミダゾール、2,4-ジアミノ-6-[2-メチルイミダゾリン-(1)]-エチル-s-トリアジンなどのイミダゾール化合物を約0.1〜5重量部含有する加硫接着剤組成物などが用いられる。これらは、そのままあるいは各配合成分を溶解または分散し得る有機溶剤溶液の形に調製されて用いられる。
【００２２】
上塗り接着剤に用いられるフェノール樹脂としては、ノボラック型フェノール樹脂またはレゾール型フェノール樹脂が用いられ、アクリルゴムとの反応性の確保といった観点からはこれらが併用されることが好ましく、さらに好ましくはノボラック型フェノール樹脂50〜90重量％およびレゾール型フェノール樹脂50〜10重量％のブレンド物が用いられる。
【００２３】
ノボラック型フェノール樹脂は、フェノール類とホルムアルデヒドとを約0.1〜1.0のモル比で、塩酸、しゅう酸等の酸性触媒の存在下で反応させることによって得られたものであり、レゾール型フェノール樹脂は、フェノール類とホルムアルデヒドとを1〜3程度のモル比で、アンモニア、アルカリ金属またはマグネシウムの水酸化物などのアルカリ触媒の存在下で縮合反応させることによって得られる。いずれも、フェノール類としては、例えばフェノール、m-クレゾール、p-クレゾール、p-第3ブチルフェノール、p-フェニルフェノール、ビスフェノールA等のフェノール性水酸基に対してo-位、p-位またはo,p-位に2個または3個の置換可能な核水素原子を有するものであれば、任意のものを用いることができる。
【００２４】
上塗り接着剤に用いられるハロゲン化ポリマーとしては、ジクロロブタジエンの重合体、臭素化ジクロロブタジエンの重合体、塩素化ポリクロロプレン、塩化ゴムなどが挙げられる。
【００２５】
上塗り接着剤に用いられる金属酸化物としては、酸化チタンや酸化亜鉛、酸化マグネシウム、酸化カルシウムなどの受酸効果を有する2価金属酸化物、酸化チタンまたはこれらの混合物などが挙げられ、好ましくは酸化チタンおよび2価金属の酸化物の混合物が用いられる。
【００２６】
以上の上塗り接着剤に用いられる各必須成分は、上塗り接着剤固形分中、フェノール樹脂が45〜75重量％、好ましくは55〜70重量％、ハロゲン化ポリマーが5〜25重量％、好ましくは8〜20重量％および金属酸化物が10〜30重量％、好ましくは13〜28重量％の割合で用いられる。ハロゲン化ポリマーがこれより多い割合で用いられると、アクリルゴムとの接合が不十分となり、一方これより少ない割合で用いられると、金属基板との接合が不十分で剥離の原因となるため好ましくない。また、金属酸化物がこれより多い割合で用いられると、調合液の安定性が低下し、またアクリルゴム等との接合も不十分になり、一方これより少ない割合で用いられるとアクリルゴム等との接合が不十分となるため好ましくない。
【００２７】
上記必須成分よりなる上塗り用の加硫接着剤組成物は、これらの各固形分合計量濃度が約3〜20重量％程度になるように有機溶剤で希釈した溶液として用いられる。有機溶剤としては、フェノール樹脂、ハロゲン化ポリマーおよび金属酸化物が安定に溶解または分散されるものであれば特に限定されないが、一般にメタノール、イソプロパノール等のアルコール類、メチルエチルケトン、メチルイソブチルケトン等のケトン類、酢酸エチル、酢酸プロピル等のエステル類、エチルセロソルブ、2-エトキシエタノール、2-ブトキシエタノール等のエーテル類が用いられる。
【００２８】
ボンデッドピストンシールの製作に当っては、まず所定形状の金属面上のゴム接着部位に下塗り接着剤が塗布膜厚約1〜30μm程度となるように、スプレー法、浸漬法、刷毛塗り法、ロールコータ法など任意の方法で塗布され、これを室温または温風下で乾燥した後、約100〜250℃で約0.1〜2時間程度焼付処理することにより下塗り接着剤層が形成され、次いで上塗り接着剤についても、下塗り接着剤の場合と同様の塗布方法、塗布温度、塗布時間が適用され、上塗り接着剤層が形成される。これらの接着剤層上にアクリルゴムコンパウンド等を接合させ、約180〜230℃、約2〜20分間加圧加硫することによりアクリルゴム層等からなるゴムリップが約0.5〜10mmの厚さで形成されたボンデッドピストンシールが作製される。
【００２９】
未加硫のアクリルゴムコンパウンドとしては、加硫部位として活性塩素、エポキシ基、カルボキシル基など任意の加硫性基を有するアクリルゴムのコンパウンド、例えば次のような配合例のものが用いられる。
(アクリルゴムコンパウンド配合例)
活性塩素基含有アクリルゴム                                           100重量部
HAFカーボンブラック                                                   70  〃
粉末状シリカ                                                           5  〃
マイクロクリスタリンワックス(大内新興化学製品サンノック)               2  〃
ステアリン酸                                                           1  〃
4,4′-ビス(2,2′-ジメチルベンジル)ジフェニルアミン                     2  〃
硫黄                                                                 0.3  〃
ステアリン酸ナトリウム                                               3.5  〃
【実施例】
【００３０】
次に、実施例について本発明の効果を説明する。
【００３１】
参考例１
フェノール樹脂／エポキシ樹脂系接着剤(メタロックPH-50)                100重量部
メチルエチルケトン                                                   200  〃
以上の各成分から調製された下塗り接着剤溶液を、脱脂した冷間圧延鋼板面上に5μmの厚さに塗布し、室温条件下で乾燥させた後、200℃で10分間の焼付処理が行われ下塗り接着剤層を形成した。
【００３２】
次いで、
ノボラック型フェノール樹脂(群栄化学製品レヂトップPSF-2803)            60重量部
レゾール型フェノール樹脂(同社製品レヂトップPL-2208；固形分濃度63％) 63.5  〃
(固形分   40  〃 )
塩化ゴム(CAS No.9006-03-5)                                            25  〃
酸化亜鉛                                                              20  〃
酸化チタン                                                            20  〃
メチルイソブチルケトン                                            1461.5  〃
以上の各成分から調製された上塗り接着剤溶液を、下塗り接着剤層形成鋼板上に10μmの厚さに塗布し、室温条件下で乾燥させた後、150℃で15分間の焼付処理が行われた。
【００３３】
得られた接着剤塗布鋼板に、前記配合例の未加硫アクリルゴムコンパウンドを接合させ、200℃、5分間の加圧加硫が行われた。得られた接着物について、JIS-K 6256に準拠した90°剥離試験を行い、初期接着性または80℃の温水中に70時間浸漬した後の耐温水接着性の検討が、ゴム残り面積率の測定および剥れ界面部位の特定により行われた。その結果、初期および温水浸漬後のいずれにおいてもゴム残り面積率は100％であり、初期接着性および耐温水接着性のいずれも良好であることが確認された。
【００３４】
参考例２
参考例１において、上塗り接着剤成分中、塩化ゴム量が15重量部に、またメチルイソブチルケトン量が1371.5重量部にそれぞれ変更されて用いられたところ、参考例１と同様に初期および温水浸漬後のいずれにおいてもゴム残り面積率は100％であった。
【００３５】
参考例３
参考例１において、上塗り接着剤成分中、塩化ゴム量が35重量部に、またメチルイソブチルケトン量が1551.5重量部にそれぞれ変更されて用いられたところ、参考例１と同様に初期および温水浸漬後のいずれにおいてもゴム残り面積率は100％であった。
【００３６】
参考例４
参考例１において、上塗り接着剤成分中、酸化亜鉛量および酸化チタン量が各10重量部に、またメチルイソブチルケトン量が1281.5重量部にそれぞれ変更されて用いられたところ、参考例１と同様に初期および温水浸漬後のいずれにおいてもゴム残り面積率は100％であった。
【００３７】
参考例５
参考例１において、上塗り接着剤成分中、酸化亜鉛量および酸化チタン量が各25重量部に、またメチルイソブチルケトン量が1551.5重量部にそれぞれ変更されて用いられたところ、参考例１と同様に初期および温水浸漬後のいずれにおいてもゴム残り面積率は100％であった。
【００３８】
比較例１
参考例１において、上塗り接着剤成分中、塩化ゴムが用いられず、メチルイソブチルケトン量が1236.5重量部に変更されて用いられたところ、初期におけるゴム残り面積率は100％ではあるものの、温水浸漬後においては、金属板と下塗り接着剤層との間で剥がれが生じ、ゴム残り面積率は80％であった。
【００３９】
比較例２
参考例１において、上塗り接着剤成分中、酸化亜鉛および酸化チタンが用いられず、メチルイソブチルケトン量が1101.5重量部に変更されて用いられたところ、アクリルゴム層と上塗り接着剤層との間で剥がれが生じ、初期および温水浸漬後におけるゴム残り面積率はそれぞれ70％、60％であった。
【００４０】
比較例３
参考例１において、下塗り接着剤が用いられなかったところ、初期におけるゴム残り面積率は100％ではあるものの、温水浸漬後においては、金属板と接着剤層との間で剥がれが生じ、ゴム残り面積率は0％であった。
【００４１】
実施例
図１に示された態様のボンデッドピストンシールが製造された。すなわち、所定形状の熱間圧延製または冷間圧延製金属環に前記参考例１記載の上塗り接着剤層および下塗り接着剤層を形成させた後、前記配合例の未加硫アクリルゴムコンパウンドによるゴムリップの加硫接着成形が参考例１にしたがって行われた。その初期接着性および耐温水接着性は、この参考例で示された如くであった。
【図面の簡単な説明】
【００４２】
【図１】本発明に係るボンデッドピストンシールの一実施例の要部断面図である。
【符号の説明】
【００４３】
１    ボンデッドピストンシール
２    金属環
２ａ  端面部
２ｂ  外周筒部
２ｃ  内周筒部
２Ａ  接着部位
２Ｂ  摺動部位
３    ゴムリップ(シール)
４    ハウジング
５    Oリング(相手シール部材)