JPH07227935A - ゴム基複合材及びその製造方法 - Google Patents

ゴム基複合材及びその製造方法

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JPH07227935A
JPH07227935A JP2096994A JP2096994A JPH07227935A JP H07227935 A JPH07227935 A JP H07227935A JP 2096994 A JP2096994 A JP 2096994A JP 2096994 A JP2096994 A JP 2096994A JP H07227935 A JPH07227935 A JP H07227935A
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rubber
composite material
fluororesin
based composite
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JP2096994A
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Shusuke Hayashi
秀典 林
Masayoshi Ichikawa
昌好 市川
Masahito Fukuda
政仁 福田
Takahiro Iwata
貴博 岩田
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Toyoda Gosei Co Ltd
Original Assignee
Toyoda Gosei Co Ltd
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Abstract

(57)【要約】 【目的】ゴムの弾性を維持しつつ表面に摺動性や耐薬品
性などの諸性能に優れたフッ素樹脂繊維層をもち、フッ
素樹脂繊維層は接着剤を用いずとも接着性に優れている
ゴム基複合材を提供する。 【構成】ゴム基体10と、ゴム基体10表面に形成され
ゴム基体10のゴムが含浸することによりゴム基体10
と一体的に結合されたフッ素樹脂繊維層11と、からな
ることを特徴とするゴム基複合材。フッ素樹脂繊維体を
金型内に配置してゴム基体を圧縮成形することにより、
加硫時に流動したゴムがフッ素樹脂繊維体の空孔に侵入
して加硫されるため、フッ素樹脂繊維層11とゴム基体
10とは一体的に結合される。

Description

【発明の詳細な説明】
【0001】
【産業上の利用分野】本発明は、ゴム基体表面にフッ素
樹脂層をもつゴム基複合材及びその製造方法に関する。
本発明のゴム基複合材は、ゴムの弾性とフッ素樹脂の摺
動性、耐薬品性、耐食性、耐熱性などを兼ね備えている
ので、パッキンやシールリングなどのシール材、緩衝材
など多分野において利用できる。
【0002】
【従来の技術】加硫ゴム部品は、その弾性を利用してシ
ール材や緩衝材などとして広く用いられている。ところ
が一般の加硫ゴムは弾性に優れているものの摩擦係数が
大きく摺動性が低い。そして接触する相手部品との界面
での反応により固着現象が発生する場合があり、使用材
料が限定されるという問題もある。
【0003】また一般の加硫ゴムは、耐薬品性や耐熱性
などの諸性能も充分でない。そのため耐薬品性や耐熱性
などが必要とされる部位には、主としてフッ素ゴムが用
いられているが、フッ素ゴムは高価であるという欠点が
ある。さらにフッ素ゴムは例えば真鍮との間で固着現象
が生じやすく、自動車のリザーバタンクキャップのパッ
キンなどには用いられない。
【0004】そこで加硫ゴムに摺動性、耐薬品性あるい
は耐熱性を与える方法として、加硫ゴムとフッ素樹脂と
を複合化することが提案されている。例えば特開平1-12
0484号公報には、リング状のシールパッキン材にフッ素
樹脂フィルムを接着、ラミネートしてなるシールパッキ
ンとその製造方法が開示されている。特開平1-120484号
公報に開示された製造方法では、先ずニトリルゴムなど
からリング状のシールパッキン材を加硫成形し、次いで
予め所定形状に形成されたフッソ樹脂フィルムをシラン
カップリング材やフェノール系接着剤を用いてシールパ
ッキン材に加圧加熱することによりシールパッキンを製
造している。
【0005】また加硫ゴムに摺動性を与える他の方法と
して、摺動部のゴム硬度を高くする方法、特定のゴム配
合物を摺動表面へブリームあるいはブリードさせる方
法、フッ素樹脂などをコーティングする方法なども知ら
れている。
【0006】
【発明が解決しようとする課題】ところがフッ素樹脂は
極めて接着性が乏しく、特開平1-120484号公報に開示さ
れた製造方法で得られたシールパッキンでも、フッ素樹
脂フィルムの接合強度が充分とはいえなかった。また接
着剤が必須であり工数が大きいという不具合もある。
【0007】また摺動部のゴム硬度を高くする方法で
は、ゴム本来の弾性が低下し性能バランスの確保が難し
い。さらにゴム配合物をブリームやブリードさせる方法
では、効果の持続性と外観品質に問題があり、コーティ
ングする方法でも接着性に問題があり接着剤を使用せざ
るを得ない。本発明はこのような事情に鑑みてなされた
ものであり、ゴムの弾性を維持しつつ表面に摺動性や耐
薬品性などの諸性能に優れたフッ素樹脂繊維層をもち、
フッ素樹脂繊維層は接着剤を用いずとも接着性に優れて
いるゴム基複合材を提供することを目的とする。
【0008】
【課題を解決するための手段】上記課題を解決する本発
明のゴム基複合材は、ゴム基体と、ゴム基体表面に形成
されゴム基体のゴムが含浸することによりゴム基体と一
体的に結合されたフッ素樹脂繊維層と、からなることを
特徴とする。ゴム基体としては、天然ゴム(NR)、合
成天然ゴム(IR)、スチレン・ブタジエンゴム(SB
R)、ブタジエンゴム(BR)、ブチルゴム(II
R)、ニトリルゴム(NBR)、エチレン・プロピレン
ゴム(EPM,EPDM)、アクリルゴム(ACM,A
NM)、クロロプレンゴム(CR)、フッ素ゴム(FK
M)など、ゴム弾性を有するゴムであればその種類を問
わず用いることができる。
【0009】フッ素樹脂繊維層を構成するフッ素樹脂繊
維は、フェルト状、織布状、紙状あるいは単繊維がラン
ダムに配置された形状など種々の形態で配置することが
できる。後述するように紙状あるいは織布状とするのが
強度面から好ましい。このゴム基複合材を製造する本発
明の製造方法は、未加硫ゴムからなる基材表面にフッ素
樹脂からなる繊維を配置し、加圧加熱して未加硫ゴムを
繊維間に含浸するとともに基材を加硫し繊維を基材と一
体的に結合することを特徴とする。
【0010】フッ素樹脂からなる繊維を織布状あるいは
紙状としておくことで、未加硫ゴムからなる基材表面へ
の配置を容易に行うことができる。そして加圧加熱する
ことによりゴムは流動して繊維間の微細な間隙にまで侵
入し、加硫により繊維どうしを結合する。これにより繊
維は基材ゴムと機械的に一体的に結合され、繊維自体の
特性を発揮する。
【0011】このようにして得られたゴム基複合材で
は、フッ素樹脂繊維層には繊維間に含浸したゴムが存在
し、そのゴムによりフッ素樹脂繊維層の特性が完全には
発揮されない場合もある。そこでさらに改良された本発
明のゴム基複合材は、ゴム基体と、ゴム基体表面に形成
されゴム基体のゴムが含浸することによりゴム基体と一
体的に結合されたフッ素樹脂繊維層と、フッ素樹脂繊維
層表面に一体的に積層されたフッ素樹脂層と、からなる
ことを特徴とする。
【0012】フッ素樹脂は他の物質には接着性がきわめ
て低いが、フッ素樹脂どうしであれば高い接着性が得ら
れる。したがって第1発明のゴム基複合材のフッ素樹脂
繊維層表面にフッ素樹脂層を形成すれば、フッ素樹脂層
は溶着あるいは接着によりフッ素樹脂繊維層と高い接合
強度で接合する。またフッ素樹脂繊維層は機械的にゴム
基体と高い強度で接合している。したがって3つの層は
強固に接合されている。そして表面にはフッ素樹脂層を
もつので、フッ素樹脂の特性が最大に発揮される。
【0013】
【作用】本発明のゴム基複合材では、ゴム基体にフッ素
樹脂繊維層が機械的に一体的に結合している。ここでフ
ッ素樹脂繊維層は繊維の集まりであるから変形の自由度
が大きく、ゴム基体の変形に追従して容易に変形する。
したがってフッ素樹脂繊維層によるゴム弾性の阻害はほ
とんどなく、ゴム基体自体の弾性を得ることができる。
【0014】そして表面にはフッ素樹脂繊維層が表出し
ているので、フッ素樹脂の摺動性、耐薬品性、耐食性な
どの特性が得られる。また本発明のゴム基複合材の製造
方法では、フッ素樹脂繊維を未加硫ゴム基体の表面に載
置して加圧加熱して加硫するだけで高い接合強度が得ら
れ、接着剤が不要である。したがって生産性が高く、し
かも安定した品質で製造することができる。そしてフッ
素樹脂繊維を抄紙体として用いれば、載置工程が容易で
あるとともに、立体抄紙により複雑な形状にも容易に対
処することができる。
【0015】さらにフッ素樹脂繊維層表面にフッ素樹脂
層を形成すれば、ゴム基体とフッ素樹脂繊維層、フッ素
樹脂繊維層とフッ素樹脂層とがそれぞれ高い強度で接合
しているので、全体として高い接合強度を確保しながら
フッ素樹脂の特性を最大に発揮することができる。
【0016】
【実施例】以下、実施例により具体的に説明する。先ず
以下の配合で各配合物を混合し、未加硫配合ゴムを調製
した。 EPDM 100重量部 カーボンブラック 40重量部 アミン系老化防止剤 1重量部 ベンツイミダゾール系老化防止剤 1重量部 加工助剤(脂肪酸エステル系加工助剤) 3重量部 充填剤(炭酸カルシウム) 10重量部 加硫剤(P/O(ジクミルパーオキサイド) 6重量部 次に、四フッ化エチレン樹脂繊維が抄紙されて形成さ
れ、厚さ0.5〜1mm、空孔率75vol%のフッ素
樹脂繊維体(「ポリフロンペーパPA−5L」ダイキン
工業(株)製)を用意し、それを成形型の型面に沿うよ
うに配置して上記未加硫配合ゴムを原料とし100kg
f/cm2 の圧力下175℃で10分間加圧加熱して圧
縮成形を行い、平板状のゴム基複合材を得た。
【0017】得られたゴム基複合材の模式的断面図を図
1に、断面の顕微鏡写真を図2(×100)及び図3
(×300)に示す。このゴム基複合材1は、EPDM
ゴムからなるゴム基体10と、フッ素樹脂繊維層11と
から構成され、ゴム基体10のゴムがフッ素樹脂繊維層
11の空孔内に侵入して加硫されていることにより、ゴ
ム基体10とフッ素樹脂繊維層11とが一体的に結合さ
れている。
【0018】このゴム基複合材について、以下のように
曲げ試験を行い、さらに摺動抵抗、固着力及び接着強度
を測定した。 (1)曲げ試験 得られたゴム基複合材について、リュプケによる反発
弾性試験及び180°折り曲げによる表面状態観察を実
施した。また比較として、フッ素樹脂繊維体を用いない
こと以外は上記と同様に形成されたEPDM板について
も同様に試験した。
【0019】その結果、フッ素樹脂層11を形成するこ
とによるゴム弾性(反発弾性)の低下は約5%であり、
又、180°折り曲げによる表面亀裂状態も認められ
ず、折り曲げによる、圧縮、伸長の応力にも十分追従し
ていることが分り、本実施例のゴム機複合材は充分なゴ
ム弾性を有していることが明らかである。 (2)摺動抵抗 図4に示すように、ゴム基複合材1をフッ素樹脂繊維層
11を上にして水平な台3上に置き、フッ素樹脂繊維層
11上に200gの重り30が入れられた時計皿31を
置く。そしてロードセル32を用いて時計皿31を20
0mm/分の速度で水平に引っ張り、オートグラフにて
表面抵抗値と摺動パターンを測定した。なお、フッ素樹
脂繊維体を用いないこと以外は上記と同様に形成された
EPDM板についても同様に測定し、両者の結果を表1
及び図5に示す。
【0020】
【表1】 表1及び図5より、EPDM板は表面抵抗が高くその摺
動パターンはスティックスリップを示しているのに対
し、本実施例のゴム基複合材は極めて摺動抵抗が小さく
平滑で安定した摺動パターンを示していることが明らか
である。 (3)固着力 ゴム基複合材の形状を20mm×20mm×2mmと
し、それを25mm×35mm×4mm形状の2枚の真
鍮板に挟んで固着させた後に引張試験を行い、フッ素樹
脂繊維層11と真鍮板を剥離するに必要な強度を測定し
て固着力とした。
【0021】なお、ゴム基複合材の表面はエタノール脱
脂した後、ロングライフクーラント100%液を両面に
塗布して用い、真鍮板は#400サンドペーパで研磨し
次いで#1000サンドペーパで研磨した後、エタノー
ルで洗浄して用いた。ゴム基複合材と真鍮板の固着条件
は、図6に示すようにバネ4により圧縮荷重17.7k
gfにて真鍮板40,41とゴム基複合材1を加圧し、
ロングライフクーラントの30重量%水溶液の蒸気が充
満した雰囲気下、加圧状態で120℃に保持して70時
間劣化させた。そして劣化後さらに上記加圧状態で室温
にて24時間保持し、荷重を除去した後引張試験を実施
した。引張速度は20mm/分、温度は室温(23℃)
にて行った。試料数はn=2である。
【0022】なお、フッ素樹脂繊維体を用いないこと以
外は上記と同様に形成されたEPDM板、NBR板、S
BR板及びFKM板についても同様に測定し、両者の結
果を表2に示す。
【0023】
【表2】 表2より、本実施例のゴム基複合材は一般のゴム材料に
比べて真鍮板に対する固着が著しく低減されることが明
らかである。したがってこのゴム基複合材をリザーバタ
ンクキャップのパッキンとして用いれば、固着が長期間
防止され長寿命とすることができる。 (4)接着強度 圧縮成形品の形状が100mm×10mmの短冊状とな
る金型を用い、上記と同様のフッ素樹脂繊維体を型面に
配置した後、同様にEPDMを用いて圧縮成形を行っ
た。このとき長手方向に半分の部分のみフッ素樹脂繊維
体とEPDMの間を高密度ポリエチレン樹脂によりマス
キングして成形を行った。したがって得られた試験片で
は、ゴム基複合材は長手方向半分のみに形成され、残り
の半分はゴム基体とフッ素樹脂繊維体とが分離された状
態でゴム基複合材から延びている。
【0024】この試験片6を用い、図7に示すように一
対のチャック50,51に分離状態にあるゴム基体60
とフッ素樹脂繊維体61をそれぞれ把持させ、20mm
/分の速度で180度逆方向へ引っ張ったときの引張強
度を測定して接着強度とした。試料数はn=5である。
なお、圧縮成形時に2液型接着剤(「P−6−1、81
4−1」シクソン(株)製)又は3液型接着剤(「AN
−187、P−6−1、814−1」シクソン(株)
製)を用いて同様に成形し、同様に接着強度を測定し
た。これらの結果を表3に示す。
【0025】
【表3】 表3より、本実施例のゴム基複合材では全て繊維破壊で
あり、フッ素樹脂繊維層とゴム基体とは良好に接合され
ていることがわかる。そしてゴム基複合材におけるフッ
素樹脂繊維層の接着強度はフッ素樹脂繊維体自体の強度
に依存し、接着剤を用いずとも良好な接着強度を示して
いるものの、接着剤を併用することにより接着強度を増
大させることができることも明らかである。
【0026】なお、フッ素樹脂繊維体とフッ素樹脂フィ
ルムあるいはフッ素樹脂シートとの接着性及び溶着性は
良好であることから、上記実施例のゴム基複合材のフッ
素樹脂繊維層表面にフッ素樹脂フィルムなどを接着ある
いは溶着することも好ましい。このようにすれば表面に
ゴムが表出することがないので、摺動抵抗や固着力など
を一層小さい値とすることができる。またフッ素樹脂繊
維層の空孔に接着剤や溶融樹脂が充填されるので、上記
測定方法による接着強度も一層向上することが期待され
る。
【0027】
【発明の効果】すなわち本発明のゴム基複合材によれ
ば、ゴム弾性を有しながら表面はフッ素樹脂の特性を有
しているので、ゴム材料にフッ素樹脂の優れた摺動特性
や耐薬品性、耐熱性などを付与することができる。そし
て本発明のゴム基複合材の製造方法によれば、フッ素樹
脂繊維体を金型に配置して圧縮成形するだけでよいの
で、上記優れた特性をもつゴム基複合材を工数の大幅な
増大なく安定して容易に製造することができる。
【図面の簡単な説明】
【図1】本発明のゴム基複合材の模式的断面図である。
【図2】本発明の一実施例のゴム基複合材の粒子構造を
示す顕微鏡写真である。
【図3】本発明の一実施例のゴム基複合材の粒子構造を
示す顕微鏡写真である。
【図4】本発明の実施例で摺動抵抗を測定した方法を示
す説明図である。
【図5】本発明の一実施例のゴム基複合材とEPDM板
の摺動パターンを示す線図である。
【図6】本発明の実施例で固着力を測定する際に用いた
固着させる方法を示す説明図である。
【図7】本発明の実施例で接着強度を測定した方法を示
す説明図である。
【符号の説明】
1:ゴム基複合材 10:ゴム基体 1
1:フッ素樹脂繊維層
─────────────────────────────────────────────────────
【手続補正書】
【提出日】平成6年2月28日
【手続補正1】
【補正対象書類名】図面
【補正対象項目名】図2
【補正方法】変更
【補正内容】
【図2】
【手続補正2】
【補正対象書類名】図面
【補正対象項目名】図3
【補正方法】変更
【補正内容】
【図3】
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (51)Int.Cl.6 識別記号 庁内整理番号 FI 技術表示箇所 // B29K 21:00 105:06 105:24 227:12 B29L 31:26 (72)発明者 福田 政仁 愛知県西春日井郡春日町大字落合字長畑1 番地 豊田合成株式会社内 (72)発明者 岩田 貴博 愛知県西春日井郡春日町大字落合字長畑1 番地 豊田合成株式会社内

Claims (4)

    【特許請求の範囲】
  1. 【請求項1】 ゴム基体と、該ゴム基体表面に形成され
    該ゴム基体のゴムが含浸することにより該ゴム基体と一
    体的に結合されたフッ素樹脂繊維層と、からなることを
    特徴とするゴム基複合材。
  2. 【請求項2】 未加硫ゴムからなる基材表面にフッ素樹
    脂からなる繊維を配置し、加圧加熱して該未加硫ゴムを
    該繊維間に含浸するとともに該基材を加硫し該繊維を該
    基材と一体的に結合することを特徴とするゴム基複合材
    の製造方法。
  3. 【請求項3】 フッ素樹脂からなる繊維は抄紙体を構成
    している請求項2記載のゴム基複合材の製造方法。
  4. 【請求項4】 ゴム基体と、該ゴム基体表面に形成され
    該ゴム基体のゴムが含浸することにより該ゴム基体と一
    体的に結合されたフッ素樹脂繊維層と、該フッ素樹脂繊
    維層表面に一体的に積層されたフッ素樹脂層と、からな
    ることを特徴とするゴム基複合材。
JP2096994A 1994-02-18 1994-02-18 ゴム基複合材及びその製造方法 Pending JPH07227935A (ja)

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