(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
1〜30μmの表面粗さを有する加硫ゴム成形品表面にアミド系ワックスのみをワックス成分とする被膜を形成せしめてなるゴムシール材。
【請求項２】
アミド系ワックスが軟化点60℃以上でかつ分子量100〜1000の脂肪酸アミド、N-置換脂肪族アミドまたはN-置換芳香族系アミドである請求項１記載のゴムシール材。
【請求項３】
アミド系ワックス被膜の形成がワックス分散液の加硫ゴム成形品表面への塗布および加熱処理によって行われた請求項１記載のゴムシール材。
【請求項４】
アミド系ワックス被膜の形成がワックスの打ち粉-溶融法によって行われた請求項１記載のゴムシール材。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、ゴムシール材に関する。更に詳しくは、非粘着性で低摩擦抵抗の表面層を形成させたゴムシール材に関する。
【０００２】
【従来の技術】
ゴムの加硫成形品には、次のような問題点がみられる。
・重ね合せたり、包装したときなどにお互いに粘着し、作業上問題がある
・ゴム部品の組込み時に弾性体同士や相手接触面に粘着し、特にパーツフィーダ等による自動装着時に、弾性体部品同士の粘着により自動装着を困難なものとしている
・ゴム部品表面の滑りが良くないため、組込み後の摺動抵抗や作動抵抗が大きく、作動が停止したり、大きな振動やスリップ音を伴う不具合が生ずる
・ゴム部品を組込んだ後長時間使用すると、金属、樹脂、ガラス等の相手材に粘着したり、固着したりして、機器の作動不具合や交換時の脱離が困難となる
・ゴム部品にグリース、潤滑油等を塗布して使用することがあるが、これらは液状であるため接触によりとれ易く、非粘着性や作動抵抗の低減に持続性がない
【０００３】
特開昭55-28849号公報には、ゴムに対して非粘着性でかつ熱溶融可能な密着防止剤の溶融被膜を形成させるゴムの密着防止方法が記載されており、密着防止剤としては石油ワックス類、天然ワックス類、低分子量オレフィン重合体、エステル類、ステアリン酸(金属塩)、エチレンビスステアリルアミド等が用いられ、好ましくはワックス状有機物質が用いられると述べられている。
【０００４】
しかるに、ポリエチレンワックスを加硫ゴム成形品に塗布し、熱処理した場合には、ゴムとポリエチレン膜との密着性が良くなく、擦ると剥れ易い。また、熱処理温度がポリエチレンワックスの軟化点以上では、ポリエチレンワックスが液状となり、圧縮加硫したゴム成形品の平滑表面上でポリエチレンワックスが凝集して、均一な膜を形成できない場合がある。一方、熱処理温度がポリエチレンワックスの軟化点よりも低い場合には、ポリエチレンワックスの凝集はみられないものの、ワックスの微粒子形状が残り、粒子が脱落し易い傾向にある。こうした原因によって剥がれたワックスがシール部分に接触すると、シール性を悪化させたり、その他の部位への不具合を起す原因ともなる。
【０００５】
また、特開昭63-8428号公報には、低分子量ポリエチレンワックスの水性分散液または乳化液よりなるゴム弾性体の表面処理液が記載されているが、ポリエチレンワックスが用いられている点において、上記と同様の欠点がみられる。
【０００６】
更に、特開昭63-8436号公報には、脂肪酸金属塩、アマイド系ワックス、固形パラフィンおよびジメチルシロキサン系シリコーンオイルを溶媒に溶解、分散または乳化させたゴム弾性体の表面処理液が記載されている。この表面処理液をゴム弾性体に塗布し、加熱硬化させる際、アマイド系ワックスおよび固形パラフィンはシリコーンオイルに溶解するものの、脂肪酸金属塩は溶解しないため、粒子状を保ったままゴム表面に残り、シール性を悪化させている。また、圧縮加硫したゴム成形品の平滑表面に塗布した場合には、加熱処理によりワックスが凝集して、均一な膜が形成できないこともある。
【０００７】
【発明が解決しようとする課題】
本発明の目的は、非粘着性で低摩擦抵抗を有するワックス被膜を形成せしめたゴムシール材であって、被膜形成性やシール性にすぐれたものを提供することにある。
【０００８】
【課題を解決するための手段】
かかる本発明の目的は、1〜30μmの表面粗さを有する加硫ゴム成形品表面にアミド系ワックスのみをワックス成分とする被膜を形成させたゴムシール材によって達成される。
【０００９】
【発明の実施の形態】
加硫ゴム成形品としては、フッ素ゴム、アクリルゴム、NBR、SBR、EPDM、シリコーンゴム等の合成ゴムまたは天然ゴムの加硫成形品が用いられる。これらの加硫ゴム成形品の表面に表面粗さを形成させる方法としては、ゴム成形品表面をサンドブラストにより粗す方法、サンドペーパー等で擦って粗す方法、凹凸処理を施した金型を用いて圧縮成形、射出成形等を行ない、ゴム成形品表面に凹凸を転写する方法などが用いられる。
【００１０】
ゴム成形品表面に形成される表面粗さは、JIS B-0601に準じた断面曲線から求めた平均値で示され、その値は1〜30μm、好ましくは2〜20μmの範囲内になければならない。表面粗さがこれよりも小さいと、ワックスを塗布し、加熱処理して形成させたワックス被膜が均一に形成されず、また金属等との高温での粘着性がみられるようになる。一方、これよりも大きな表面粗さでは、シール性が損われるようになる。
【００１１】
被膜を形成させるアミド系ワックスとしては、ステアリン酸アミド、ラウリン酸アミド等の脂肪酸アミド、エチレンビスステアリン酸アミド、ステアリルステアリン酸アミド、メチロールステアリン酸アミド、エチレンビスラウリン酸アミド、ヘキサメチレンビスオレイン酸アミド、キシリレンビスステアリン酸アミド等のN-置換脂肪酸アミドまたはN-置換芳香族系アミドが用いられる。
【００１２】
これらのアミド系ワックスは、軟化点が60℃以上、好ましくは100〜170℃で、分子量が100〜1000、好ましくは400〜600のものが用いられ、分子量が大きいもの程当然軟化点は高くなる。軟化点および分子量がこれよりも低いと、常温でベトツキが発生し、非粘着性や低摩擦性が低下するようになる。一方、分子がこれ以上大きくなると、ゴムとの密着性が低下するようになる。
【００１３】
これらのアミド系ワックス、好ましくはその粒径が約0.1mm以下のアミド系ワックスを加硫ゴム成形品表面に塗布して被膜を形成させる方法としては、ワックスをイソプロパノール、トルエン等の有機溶媒または水に分散させた分散液を、浸せき法、スプレー法、ロールコータ法、フローコータ法等によってゴム表面に塗布した後、用いられたワックスの軟化点によっても左右されるが、一般に約120〜200℃で約2〜30分間程度加熱処理する方法、あるいはワックスを0.5mm以下、好ましくは0.1mm以下程度に粉砕してゴム表面に打粉した後ワックスの軟化点以上に加熱溶融させる方法（打ち粉-溶融法）、ワックスを軟化点以上に加熱し、溶融液状化したワックスを塗布する方法などによって行われる。
【００１４】
前者の分散液を塗布する方法では、室温下で塗布した後加熱処理方法に代えて、加硫成形直後の高温状態の加硫ゴム成形品表面に分散液を塗布し、塗布と同時にワックスを溶融処理させることもできる。また、ゴム材料によっては、成形後室温下に放置すると、ゴム中の他のワックス、可塑剤、加工助剤等がゴム成形品表面にブルームし、このような状態のまま分散液を塗布すると、均一塗布が困難になったり、ゴムとの密着性が低下する場合があるため、後者の方法でワックスを加熱し、溶融液状化した状態で塗布することが好ましい場合もある。
【００１５】
加硫ゴム成形品表面に形成されるアミド系ワックス被膜は、1〜30μmの表面粗さ部分を必ずしも埋める必要はなく、一般に約0.1〜10μm、好ましくは約0.5〜5μmの膜厚で形成される。
【００１６】
【発明の効果】
本発明に係るアミド系ワックス被膜形成ゴムシール材には、次のような効果がみられる。
(1)表面粗さを有する加硫ゴム成形品が用いられているため、アミド系ワックス表面処理剤の塗布性にすぐれている。
(2)表面処理したゴム成形品同士のブロッキングがみられない。
(3)表面処理したゴム成形品の表面が低摩擦、低摺動となり、装着作業性にすぐれている。
(4)金属等との間の粘着性や固着性が少なく、このような傾向は高温においても保持されている。これは、ゴムの官能基とアミド系ワックス表面処理剤との間に化学的結合が形成され、またゴム表面の粗さによる投錨効果も発揮され、その結果として表面処理されたシール材の耐久性や高温での非粘着性が発揮されるものと考えられる。
(5)アミド系ワックス被膜の塗布厚みが薄くとも、所望の性能が十分に発揮され、低コスト化が可能であるばかりではなく、塗布ムラなどもみられない。
(6)塗布厚みが薄いため、ゴムシール材のゴム物性やシール特性が損われることはない。
【００１７】
このような効果を示す本発明のゴムシール材は、液体または気体の漏洩防止等に用いられるゴムシール材、例えばOリング、角リング、Dリング、オイルシール、Vパッキン、パッキン、ガスケット、ダイアフラム、各種バルブ等として有効に用いることができる。
【００１８】
【実施例】
次に、実施例について本発明を説明する。
【００１９】
実施例１
エチレンビスステアリン酸アミド(ライオン製品アーモワックスEBS-P)の5重量%イソプロパノール分散液(ワックス分散液中のワックス粒径0.01mm以下)を、圧縮加硫成形時に型の凹凸を転写させたNBR製加硫シート(表面粗さ10μm)の表面に、約2〜5μmの塗布厚みで塗布した後、160℃で10分間の加熱処理を行って、ワックス被膜を形成させた凹凸表面NBR製加硫シート(表面処理シート)を得た。
【００２０】
この表面処理シートについて、次の各項目の測定を行った。
(ワックス被膜形成試験)
室温冷却後の表面処理シート(100×100×2mm)の被膜の状態を目視で観察し、〇：ムラがなく、均一に塗布されている、×：はじきやムラがあり、全面に塗布されていないの2段階で評価
(加硫ゴムとの密着性試験)
JIS K-5400に準じて、表面処理シート(100×100×2mm)の表面にセロファンテープを貼り、テープを剥した後のワックス被膜の剥離状態を大、小で評価
(動摩擦係数測定試験)
ASTM D-1894に準じて、表面処理シートの表面の動摩擦係数を、相手材：直径10mmのクロム鋼球摩擦子、移動速度：50mm/分、荷重50gの条件下で、新東科学製表面性試験機により測定
(加硫ゴム同士の粘着試験)
表面処理シート(60×25×2mm)同士を、40℃、95%Rの恒温恒湿槽内に入れ、面圧0.15Kg/cm2、24時間圧着した後、JIS K-6850の引張せん断接着試験法に従い、室温条件下で引張せん断接着強さ試験片の引張強さを測定して、表面粘着性を評価
(金属との高温粘着試験)
表面処理シート(60×25×2mm)とアルミニウム板とを、130℃の恒温槽内に入れ、以下NBR同士の粘着性試験と同様に処理して評価
(シール材のリーク試験)
表面処理シートと同様にワックス被膜を形成させた凹凸表面NBR製Oリング(呼び番号P8；内径7.8mm、線形1.9mm)を、ステンレス鋼板で15%圧縮し、ヘリウムリーク試験での漏れの有無を判定
【００２１】
実施例２
実施例1において、圧縮加硫成形直後の高温状態で、ワックス分散液を塗布し、ワックスを溶融処理して塗布したものが用いられた。
【００２２】
実施例３
実施例1において、NBRの代りにフッ素ゴムが用いられ、その加熱条件が180℃、10分間に変更された。
【００２３】
実施例４
実施例1において、NBRの代りにEPDMが用いられ、その加熱条件が180℃、10分間に変更された。
【００２４】
実施例５
実施例1において、ワックス分散液の代りに、エチレンビスステアリン酸アミドの微粉砕物(ワックス粒径0.1mm以下)が用いられ、それの塗布が打ち粉-溶融法によって行われた。
【００２５】
比較例１
実施例1において、金型の凹凸を転写させた表面粗さが0.5μmのNBR製加硫物が用いられた。
【００２６】
比較例２
実施例1において、金型の凹凸を転写させた表面粗さが50μmのNBR製加硫物が用いられた。
【００２７】
比較例３
実施例1において、ワックス分散液として、低分子ポリエチレン分散液(三井化学製品ケミパールW-400；固形分濃度40重量%)10重量部と水70重量部とから形成されたものが用いられた。
【００２８】
比較例４
実施例1において、ワックス分散液として、ステアリン酸亜鉛8重量部、エチレンビスステアリン酸アミド(アーモワックスEBS-P)4重量部、135Fパラフィン(モービル石油製品)10重量部、シリコーンオイル(信越化学製品KF96-100CS)5重量部およびトルエン513重量部から形成されたものが用いられた。
【００２９】
比較例５
実施例1において、ワックス分散液として、メチルシリコーンオイル(信越化学製品KF96)の5重量%トルエン分散液が用いられた。
【００３０】
以上の実施例1〜5および比較例1〜5における測定または評価結果は、次の表に示される。
表
ワックス  加硫ゴム 加硫ゴム同士     金属との
被膜      との    動摩擦     の粘着性      高温粘着性    シール材
例     形成   密着性  係数   (g/cm2)  (g/cm2)   のリーク
実施例1      〇      剥離小     0.3         0             0            〇
〃  2      〇        〃       0.3         〃            〃           〃
〃  3      〇        〃       0.2         〃            〃           〃
〃  4      〇        〃       0.3         〃            〃           〃
〃  5      〇        〃       0.2         〃            〃           〃
比較例1      ×        〃       0.4         〃           200           〃
〃  2      〇        〃       0.4         〃            0            ×
〃  3      ×       剥離大    0.4         〃          1300           ×
〃  4      ×       剥離小    0.08        〃           800           ×
〃  5      ×         〃      0.05       200           600           〇