JP2001323085A - 過熱水蒸気を用いた有機材料の前処理方法 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【課題】 有害な有機溶剤を用いない前処理方法として
過熱水蒸気を用いた有機材料の前処理方法を提供する。 【解決手段】 熱可塑性樹脂又はスポンジゴム又はゴム
等の有機材料の表面に過熱水蒸気を作用させる過熱水蒸
気を用いた有機材料の前処理方法である。過熱水蒸気に
よる前処理を施すと、有機材料の表面の汚れを十分に除
去できる。このため、前処理に有機溶剤を使用する必要
がなくなり、有機溶剤揮発による作業環境の悪化を防止
できる。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は、有機材料の前処理
方法に関し、特に、熱可塑性樹脂又は熱可塑性弾性体又
はスポンジゴム又はゴムの塗装前や接着前に、過熱水蒸
気を用いて前処理を施す方法に関する。

【０００２】

【従来の技術】ゴム等の有機材料の表面に存在する油
分、加硫促進剤の反応生成物、ゴミ等の汚れは、塗膜の
一次物性を阻害すると共に、塗膜の耐久性や塗装面の外
観、接着強度に影響を与えるため、従来から塗装や接着
を行うに際しては、ゴム等の有機材料の表面に付着した
汚れを十分に除去する前処理が行われている。この前処
理を行わずに、ゴム等の有機材料の表面に汚れが付着し
たまま粗雑な塗装を行うと、塗膜のはじき、はがれが発
生し、塗膜性能を著しく低下させる。また、前処理を行
わずに、ゴム等の有機材料の表面に汚れが付着したまま
接着を行うと、接着強度を著しく低下させる。このた
め、従来から油分、加硫促進剤の反応生成物、ゴミ等の
汚れを十分に除去するための前処理として、有機溶剤を
用いて汚れを除去する化学的な除去方法が行われてい
る。

【０００３】

【発明が解決しようとする課題】しかしながら、化学的
な除去方法により前処理を行うと、有機溶剤の揮発によ
る作業環境の悪化という問題点がある。

【０００４】本発明は、上記問題に鑑みてなされたもの
であって、その目的とするところは、有害な有機溶剤を
用いない前処理方法として過熱水蒸気を用いた有機材料
の前処理方法を提供することである。

【０００５】

【課題を解決するための手段】上記課題を解決すべく、
発明者は、鋭意検討の結果、塗装の前処理である化学的
な除去方法に代えて、過熱水蒸気を用いて前処理を行う
と、ゴム等の有機材料の表面に付着した汚れを十分に除
去できるという知見を得た。この理由についてさらに検
討、考察した結果、過熱水蒸気は、ゴムの表面の油分等
をより効果的に揮発させると共に、過熱水蒸気の分子
は、非常に小さく、ゴム等の有機材料の内側まで容易に
進入できるため、表面に近いところの油分や各種加硫促
進剤の反応生成物を洗い流す効果が高いという知見を得
た。

【０００６】上記知見に基づいた請求項１記載の発明
は、熱可塑性樹脂又は熱可塑性弾性体又はスポンジゴム
又はゴム等の有機材料の表面に過熱水蒸気を作用させる
過熱水蒸気を用いた有機材料の前処理方法である。

【０００７】過熱水蒸気による前処理を施すと、熱可塑
性樹脂又は熱可塑性弾性体又はスポンジゴム又はゴム等
の有機材料の表面の汚れが十分に除去される。即ち、過
熱水蒸気は、一般的に脱油作用を有することが知られて
いるが、過熱水蒸気を用いて前処理を行うと、脱油作用
に加えて、各種加硫促進剤の反応生成物を洗い流す効果
がある。このように、熱可塑性樹脂又は熱可塑性弾性体
又はスポンジゴム又はゴム等の有機材料の表面の汚れを
十分に除去できるため、この有機材料に塗装する場合、
有機溶剤やバフ掛け等無しに塗装後の有機材料と塗膜の
密着強度を十分に確保できる。また、有機材料を接着す
る場合も、有機溶剤やバフ掛け等無しに接着後の有機材
料の接着強度を十分に確保できる。さらに、前処理に有
機溶剤を使用しないため、有機溶剤揮発による作業環境
の悪化はない。このため、環境に優しい前処理が可能に
なる。

【０００８】尚、スポンジゴム又はゴムの表面に過熱水
蒸気を作用させる場合、本発明に係る前処理は、加硫さ
れたスポンジゴム又はゴムに対して行う場合と、加硫と
同時に前処理を行う場合が含まれる。

【０００９】また、前記過熱水蒸気による熱可塑性樹脂
又は熱可塑性弾性体又はスポンジゴム又はゴム等に前処
理を施す時間は、２００℃以上の温度で１０秒以上作用
させると、ブリード等の表面汚れを除去できる。好まし
くは、２００℃以上の温度で３０秒以上がよい。

【００１０】また、前記過熱水蒸気を所定量作用させて
前処理するのが好ましい。過熱水蒸気を作用させる量を
多くすると、前処理時間を短縮できる。

【００１１】請求項２記載の発明は、スポンジゴム又は
ゴム等の有機材料の表面に過熱水蒸気を作用させながら
発泡加硫を行う過熱水蒸気を用いた有機材料の前処理方
法である。

【００１２】過熱水蒸気を作用させて発泡加硫を行う
と、スポンジゴム又はゴムの表面に近いところまで気泡
が生じる。その結果、スポンジゴム又はゴムの表面に凹
凸が多く存在する。このため、本発明を塗装の前処理に
使用した場合、塗膜した際に塗料分がスポンジゴム又は
ゴムの表面の凹凸に入り込み、塗膜とスポンジゴム又は
ゴムの密着強度を十分に確保できる。また、本発明を接
着の前処理に使用した場合、接着の際に接着剤がスポン
ジゴム又はゴムの表面の凹凸に入り込み、スポンジゴム
又はゴムの密着強度を十分に確保できる。さらに、前処
理に有機溶剤を使用しないため、有機溶剤揮発による作
業環境の悪化はない。このため、環境に優しい前処理が
可能になる。

【００１３】請求項３記載の発明は、前記過熱水蒸気
は、電磁誘導加熱により水蒸気を過熱して得られたもの
である請求項１又は請求項２記載の過熱水蒸気を用いた
有機材料の前処理方法である。電磁誘導加熱により過熱
された過熱水蒸気は、電磁誘導加熱により発熱した発熱
体に水蒸気を接触させることによって得られる過熱水蒸
気であり、水蒸気が直接過熱されるのではない。

【００１４】請求項４記載の発明は、前記過熱水蒸気
は、多数の板を積層して通路を形成した積層体を電磁誘
導加熱し、この加熱された積層体の通路に水蒸気を流し
て過熱することにより得られる請求項１乃至請求項３の
いずれかに記載の過熱水蒸気を用いた有機材料の前処理
方法である。電磁誘導による磁場及び電場が高密度に作
用する積層体で水蒸気を過熱すると、通常のボイラーや
電熱ヒータを用いて過熱した場合に比べて、出来た過熱
水蒸気は活性化されている可能性があり、このような過
熱水蒸気により有機材料の表面の汚れを十分に除去でき
る。

【００１５】請求項５記載の発明は、前記有機材料の全
体又は一部に前記過熱水蒸気を吹きつける工程を含む請
求項１乃至請求項４のいずれかに記載の過熱水蒸気を用
いた有機材料の前処理方法である。ノズル等から過熱水
蒸気をシャワーのように有機材料の表面に吹きつけるこ
とにより、有機材料の表面の油分、各種加硫促進剤の反
応生成物を効果的に揮発させることができる。また、加
硫前にノズル等から過熱水蒸気をスポンジゴムの表面に
直接吹きつけることにより、スポンジゴムを部分的に加
熱すると、スポンジゴムの連続押出加硫の際に発生する
カール現象を制御することが可能になる。

【００１６】

【発明の実施の形態】以下、本発明の第１実施形態とし
て、本発明に係る過熱水蒸気を用いた有機材料の前処理
方法を、ゴムの塗装に使用する場合を例に説明する。ま
た、前処理と加硫を同時に行う場合を例に説明する。

【００１７】前処理工程 ゴムを加硫する際の加硫の熱媒体として過熱水蒸気を使
用し、加硫炉内に過熱水蒸気を送風する。加硫炉内で
は、１００〜３００℃の過熱水蒸気だけが充満した過熱
水蒸気雰囲気下に生ゴムを晒し、ゴムの表面に過熱水蒸
気を作用させる。ゴムの表面に過熱水蒸気を作用させる
と、過熱水蒸気の分子は、非常に小さいのでゴムの内側
まで容易に進入しゴムの表面に近いところの油分、各種
加硫促進剤、発泡剤の分解残査を洗い流す。このため、
加硫と同時にゴムの表面に付着した汚れを十分に除去で
きる。このように、ゴムの表面に過熱水蒸気を作用させ
ながら所定時間経過すると、前処理を兼ねた加硫を終了
する。

【００１８】塗装工程 次に、加硫炉から加硫済のゴムを取り出して、ゴムの表
面に塗装を施す。

【００１９】乾燥工程 ゴムの表面に塗装を施した後、過熱水蒸気だけが充満し
た過熱水蒸気雰囲気下で、塗膜に対して均等に約１００
℃〜３００℃の過熱水蒸気を所定時間吹きつけて、塗料
を乾燥、硬化させる。このように、塗膜に過熱水蒸気を
作用させると、加熱空気で乾燥させる場合よりも乾燥時
間を短縮できる。乾燥時間を短縮できるのは、塗膜に過
熱水蒸気を作用させると、加熱空気により乾燥させる場
合よりも、塗膜中の溶媒がより早く揮発するためであ
る。また、過熱水蒸気が持つ比熱が加熱空気よりも高い
ことに加えて放射伝熱効果があり、より塗膜の硬化に有
効だからである。さらに、酸素が遮断された雰囲気下で
塗膜を硬化させるため、塗膜の酸化劣化を防止でき、塗
膜性能の高いゴムを得ることができる。

【００２０】尚、過熱水蒸気の温度を１００〜３００℃
の範囲として説明したが、好ましくは、２００℃以上の
過熱水蒸気を用いるのが良い。また、過熱水蒸気の雰囲
気下にゴムを晒してゴムの表面に過熱水蒸気を作用させ
る場合に限られず、ゴムの表面に過熱水蒸気を直接吹き
つけてゴムの表面に過熱水蒸気を作用させてもよい。ま
た、本第１実施形態では、加硫しながら前処理する場合
を例に説明したが、これに限られず、一旦、加硫した
後、前処理を行ってもよい。

【００２１】また、乾燥工程では、過熱水蒸気を作用さ
せることにより、塗料を乾燥、硬化させるとして説明し
たが、これに限定されるものではなく、加熱空気により
塗料を乾燥、硬化させてもよい。

【００２２】次に、本第１実施形態に係る過熱水蒸気を
用いた有機材料の前処理方法に使用できる前処理を兼ね
た加硫装置の一例を図１に基づいて説明する。図１に示
すように、前処理を兼ねた加硫装置１は、押出機２と、
加硫炉３と、引取機４と、循環ファン５と、過熱水蒸気
発生部６と、排気ファン７と、有害物質除去機８とを備
えている。

【００２３】押出機２は、加硫炉３に接続されており、
生ゴムを押し出しながら成形し、加硫炉３に生ゴムを供
給するようになっている。加硫炉３は、成形された生ゴ
ムを一定の温度まで昇温し、その状態を所定期間保持す
るようになっている。この加硫炉３において、生ゴムを
昇温するための熱媒体として過熱水蒸気が用いられる。
このため、加硫炉３内は、過熱水蒸気だけが充満した状
態になっており、空気が含まれない状態になっている。
引取機４は、加硫炉３の下流側に接続されており、加硫
されたゴムを加硫炉３から引き取るものである。

【００２４】循環ファン５は、加硫炉３に対してループ
状に接続されており、加硫炉３に熱媒体である過熱水蒸
気を送風するようになっている。排気ファン７は、加硫
炉３の下流側に接続されており、加硫炉３内の過熱水蒸
気を排気し、有害物質除去機８に送るようになってい
る。有害物質除去機８は、排気ファン７から送られた排
ガスから有害物を除去するものである。

【００２５】過熱水蒸気発生部６は、循環ファン５と加
硫炉３とのループの外に接続されており、加硫炉３から
排出された過熱水蒸気が過熱水蒸気発生部６を通過しな
いように接続されている。このため、排出された過熱水
蒸気に含まれる汚れやゴミ等が過熱水蒸気発生部６に入
り込みにくい。

【００２６】過熱水蒸気発生部６は、電磁誘導加熱部１
１、１２と高周波電源１９とを備える電磁誘導過熱装置
１０（図２参照）と、図示されない水供給源とを備えて
おり、水供給源から電磁誘導加熱部１１に水を供給し、
電磁誘導により、水から水蒸気へ加熱し、電磁誘導加熱
部１２で水蒸気から過熱水蒸気へと２段階で過熱水蒸気
を発生させるようになっている。

【００２７】図２に示すように、電磁誘導加熱部１１、
１２は、発熱体１３、１４と、コイル１５、１６と、非
磁性体のパイプ１７、１８とを備え、コイル１５、１６
は高周波電源１９に接続されている。

【００２８】発熱体１３、１４は、円筒状に形成された
非磁性体のパイプ１７、１８に収容されており、高周波
電源１９からコイル１５、１６に電力が供給されると、
渦電流を発生し、発熱するようになっている。

【００２９】パイプ１７、１８は、発熱体１３、１４を
収容すると共に、流体の通路を形成する。このパイプ１
７、１８は、非磁性体で耐熱性に優れたセラミックス製
のパイプで、例えば、窒化珪素で形成されている。

【００３０】コイル１５、１６は、パイプ１７、１８の
外周に巻かれており、発熱体に磁束を透過させるように
なっている。高周波電源１９は、高周波インバータであ
り、コイル１５及び加硫炉３内の温度センサーや循環系
内の温度センサーに接続されており、温度センサーが検
出した温度に応じてコイル１５、１６に電力を供給し、
発熱体を発熱させるようになっている。

【００３１】以上のように、電磁誘導加熱装置１０は、
まず、電磁誘導加熱部１１で水を水蒸気に加熱し、次
に、電磁誘導加熱部１２で水蒸気を所定温度の過熱水蒸
気まで加熱するようになっている。電磁誘導加熱装置１
０は、過熱水蒸気の温度制御を容易に行うことができ、
また、小型化できるため、過熱水蒸気発生部３を小型化
することができる。尚、水から水蒸気に加熱する段階で
は、電磁誘導加熱によらなくても、通常のボイラーや電
熱ヒータを用いて水から水蒸気に加熱してもよい。

【００３２】次に、上記の前処理を兼ねた加硫装置１を
用いて、塗装の前処理を行う場合を図１に基づいて説明
する。押出機２から生ゴムを押し出しながら成形し、成
形された生ゴムを加硫機３に送る。加硫機３に生ゴムが
送られると、過熱水蒸気発生部３において、図示されな
い水供給源から電磁誘導加熱部１１に水が供給され、水
蒸気まで加熱される。そして、この水蒸気が電磁誘導加
熱部１２で１００〜３００℃の所定温度の過熱水蒸気ま
で過熱される。

【００３３】尚、１００〜３００℃以上の所定温度の過
熱水蒸気まで過熱される際、高周波電源１９は、加硫炉
３内の温度センサーが検出した加硫炉３内の過熱水蒸気
の温度や循環系内の温度センサーが検出した循環系内の
過熱水蒸気の温度に応じてコイル１５、１６に電力を供
給し、発熱体１３、１４を発熱させる。発熱体１３、１
４は、渦電流を発生して発熱し、水蒸気を２００℃以上
の所定温度の過熱水蒸気まで過熱する。電磁誘導加熱装
置１０によれば、過熱水蒸気の温度制御が容易である。

【００３４】このように、過熱された過熱水蒸気を熱媒
体として加硫炉３内に送風する。生ゴムは、加硫炉３内
で１００〜３００℃の過熱水蒸気だけが充満した過熱水
蒸気雰囲気下に晒されるため、ゴムの表面に過熱水蒸気
が作用する。ゴムの表面に作用する過熱水蒸気の分子
は、非常に小さいのでゴムの内側まで容易に進入しゴム
の表面に近いところの油分、各種加硫促進剤、発泡剤の
分解残査を洗い流す。このため、加硫と同時にゴムの表
面に付着した汚れを十分に除去できる。

【００３５】加硫炉３内の過熱水蒸気の一部は、排気フ
ァン７により排気され、排ガスとして有害物質除去機８
に送られる。排ガスは、有害物質除去機８で無害化され
て排出される。一方、その他の過熱水蒸気は、過熱水蒸
気発生部６からの過熱水蒸気と合流して再び、循環ファ
ン５により加硫炉３内に送られる。循環系内の温度は、
過熱水蒸気発生部６から発生する過熱水蒸気の温度を調
整することにより循環系内の温度を制御する。以上のよ
うに、一連の工程によりゴムの前処理と加硫が同時に行
われ、所定時間経過すると、引取機４から加硫炉３内の
ゴムが引き取られる。そして、ゴムの表面に塗装を施
し、塗料を乾燥させる。

【００３６】尚、循環系内の温度を制御する方法として
は、熱媒体である過熱水蒸気の温度を調整する方法と、
熱媒体である過熱水蒸気の送風量を調整する方法の２通
りがある。過熱水蒸気の送風量を調整して循環系内の温
度を制御すると、ゴムの昇温時間やゴムを交換する際等
の循環系内に負荷が生じる場合に、加硫炉内に空気が入
りこみやすくなり、酸素を遮断した状態で加硫するパー
オキサイド架橋に適さない。これに対して、熱媒体であ
る過熱水蒸気の温度を調整することにより循環系内の温
度を制御すると、加硫炉３内を、酸素を遮断した雰囲気
下に保つつことができるため、酸素を遮断した状態で加
硫するパーオキサイド架橋に適する。

【００３７】次に、発熱体１３、１４として積層体を用
いた場合を説明する。例えば、図３に示すように、ジグ
ザグの山型に折り曲げられた第１金属板３１と平らな金
属板３２とを交互に積層し、全体として円筒状の積層体
に形成した発熱体３０を図２に示す発熱体１３、１４の
例として用いた場合を説明する。各金属板３１、３２の
材質としては、ＳＵＳ４４７Ｊ１の如きマルテンサイト
系ステンレスが用いられる。

【００３８】発熱体３０は、図４に示すように、第１金
属板３１の山（又は谷）３３を中心軸３４に対して角度
αだけ傾くように配設し、第２金属板３２を挟んで隣り
合う第１金属板３１の山（又は谷）３３は交差するよう
に配設されている。そして、隣り合う第１金属板３１に
おける山（又は谷）３３の交差点において、第１金属板
３１と第２金属板３２とがスポット溶接で溶着され、電
気的に導通可能に接合されている。

【００３９】これで、最外周の第１金属板３１と第２金
属板３２との間には、角度αだけ傾いた第１小流路３５
が形成され、次の第２金属板３２と第１金属板３１との
間は、角度−αだけ傾いた第２小流路３６が形成され、
この第１小流路３５と第２小流路３６は角度２×αで交
差している。又第１金属板３１や第２金属板３２には、
水又は水蒸気の乱流を生じさせるための第３小流路とし
ての孔３７が形成されている。更に、第１金属板３１や
第２金属板３２の表面は平滑でなく、梨地加工又はエン
ボス加工によって微小な凹凸３８が施されている。この
凹凸３８は山（又は谷）３３の高さと比較して無視でき
る程度に小さい（図４参照）。

【００４０】この発熱体３０をパイプ１７、１８に挿入
し、コイル１５、１６に高周波電流を流して、発熱体３
０に高周波磁界を作用させると、磁力線を横切るように
斜めに配置された第１金属板３１と第２金属板３２の全
体に渦電流が生じ、発熱体３０の全体が均一に発熱す
る。発熱体３０は、各金属板３１、３２を形成するＳＵ
Ｓ４４７Ｊ１等の磁気特性（キューリ点）で決まる温度
（６００℃程度）まで発熱することが可能となる。

【００４１】又図４のように、発熱体３０内で交差する
第１小流路３５と第２小流路３６で周辺と中央部との水
又は水蒸気の拡散が行われ、加えて第３小流路となる孔
３７の存在によって、第１小流路３５と第２小流路３６
間の厚み方向の拡散も行われる。従って、各小流路３
５、３６、３７によって発熱体８の全体にわたる水又は
水蒸気のマクロ的な拡散、放散、揮散が生じると共に、
表面の微小な凹凸３８によってミクロ的な拡散、放散、
揮散も生じる。この結果、発熱体３０を通過する水又は
水蒸気は略均一な流れになって、第１金属板３１及び第
２金属板３２と水又は水蒸気との均一な接触機会が与え
られ、均一な加熱が確保される。

【００４２】以上のように、積層体を用いた電磁誘導加
熱装置で水蒸気を過熱すると、水蒸気に電磁誘導による
磁場及び電場が高密度に作用し、出来た過熱水蒸気は活
性化されている可能性があり、このような過熱水蒸気を
ゴムの表面に作用させると、ゴムの表面の汚れを十分に
除去できる。尚、水から水蒸気に加熱する段階では、電
磁誘導加熱によらなくても、通常のボイラーや電熱ヒー
タを用いて水から水蒸気に加熱してもよい。

【００４３】尚、上記の過熱水蒸気を用いた有機材料の
前処理方法は、本第１実施形態に係る過熱水蒸気を用い
た有機材料の前処理方法の一例にすぎないため、本第１
実施形態に係る過熱水蒸気を用いた有機材料の前処理方
法は上記方法に限定されるものではない。

【００４４】次に、本実施形態に係る過熱水蒸気を用い
た有機材料の前処理方法に使用できる前処理を兼ねた加
硫装置の他の例を図５に基づいて説明する。図１の前処
理を兼ねた加硫装置１と異なる点は、電磁誘導加熱部１
２が循環ファン５の下流側（循環ファン５と加硫炉３の
間）に接続されている点である。図５に示す加硫装置４
１は、図１に示す加硫装置１に比べて、加硫炉３内の過
熱水蒸気の温度条件を変更する場合でも、過熱水蒸気の
送風量を一定にし易く、加硫炉３内の風圧バランスを取
りやすい構造である。このため、加硫炉３内の温度変更
時におきる加硫炉３内への空気の入り込みを少なくする
ことができる。尚、その他の点については、図１に示す
前処理を兼ねた加硫装置１と同様であるので、説明を省
略する。

【００４５】尚、前処理を兼ねた加硫装置１、４１の加
硫炉３内において、ノズル等から過熱水蒸気をシャワー
のようにゴムの表面に吹きつけると、ゴムの表面の油
分、各種加硫促進剤の反応生成物を効果的に揮発させる
ことができる。また、スポンジゴムを加硫する場合、加
硫前にノズル等から過熱水蒸気をスポンジゴムの表面に
吹きつけてスポンジゴムを部分的に加熱すると、スポン
ジゴムの連続押出加硫の際に発生するカール現象を制御
することが可能になる。

【００４６】次に、本発明の第２実施形態として、本発
明に係る過熱水蒸気を用いた有機材料の前処理方法を、
ゴムの接着に使用する場合を例に説明する。尚、ゴム
は、第１実施形態と異なり、加熱空気で加硫された加硫
済ゴムである。

【００４７】前処理工程 シート状に成形した加硫済のゴムを、接着成形機の金型
に合うように、所定形状に裁断し、加硫済のゴムの裁断
面に均等に約１００℃〜約３００℃の過熱水蒸気を所定
時間吹きつける。このように、裁断面に過熱水蒸気を作
用させると、過熱水蒸気の分子は、非常に小さいのでゴ
ムの内側まで容易に進入しゴムの表面に近いところの油
分等を洗い流す。このため、ゴムの表面に付着した汚れ
やゴムの内部から裁断面に出てくる汚れを十分に除去で
きる。

【００４８】接着工程 次に、加硫済ゴムを圧縮成形機の金型に入れる。そし
て、圧縮成形機により未加硫ゴムを、加硫済ゴムの裁断
面に対して突き合わせるように圧入し、未加硫ゴムを加
硫する。このように、圧縮成形により加硫済ゴムと未加
硫ゴムを接着する。

【００４９】尚、過熱水蒸気の温度を１００〜３００℃
の範囲として説明したが、好ましくは、２００℃以上の
過熱水蒸気を用いるのが良い。また、本第２実施形態で
は、予め加熱空気により加硫されたゴムに前処理する場
合を例に説明したが、これに限られず、第１実施形態の
ように、加硫と同時に前処理を行ってもよい。

【００５０】また、接着工程は、接着成形に限られず、
加硫済のゴムの表面に接着剤を塗布して接着する工程で
あってもよい。

【００５１】

【実施例】次に、ゴムの塗装の前処理として、本発明に
係る過熱水蒸気を用いた有機材料の前処理方法を以下の
条件の下に行った。

【００５２】＜実施例１＞ ＜前処理の条件＞図１に示す前処理を兼ねた加硫装置１
を使用した。加硫の対象となる生ゴムの成分は、表１に
示す通りである。表１の成分の生ゴム１００g を加硫し
た。加硫炉内に供給される過熱水蒸気の温度は２４０℃
とした。 ＜塗装の条件＞スプレー法により塗装した。塗料は、ウ
レタン系の水性塗料を使用した。塗膜は、２０μm とし
た。

【００５３】

【表１】

【００５４】＜比較例１＞ ＜前処理の条件＞実施例１の過熱水蒸気に代えて、加熱
空気を使用して加硫した。前処理として有機溶剤による
脱脂処理を施した。その他の条件は、実施例１と同様で
ある。 ＜塗装の条件＞実施例１と同様である。

【００５５】＜比較例２＞ ＜前処理の条件＞実施例１の過熱水蒸気に代えて、加熱
空気を使用して加硫した。前処理を行わずに直接塗装を
行った。その他の条件は、実施例１と同様である。 ＜塗装の条件＞実施例１と同様である。

【００５６】実施例１と比較例１、２により塗装された
ゴムの耐摩耗試験を以下の条件で行った。

【００５７】＜耐摩耗試験の条件＞耐摩耗性試験は、図
６に示すように、学振式摩耗試験器を使用して行った。
ガラス製の摺動部材２０を試験片となる塗装後のゴム２
１に対して摺動させ、塗装面が摩耗あるいは剥離してゴ
ムの表面が露出するまでの回数を測定した。尚、摺動部
材２０は、ゴム２１に対して１ｋｇの荷重を掛け、摺動
部材２０のストローク長さを１５０mm、ストローク回数
を６０回／分として摺動させた。

【００５８】実施例１、比較例１、２により塗装された
各試験片の摩耗の状態を調べると、表２のような結果と
なった。

【００５９】

【表２】

【００６０】過熱水蒸気を用いて前処理を行った実施例
１では、塗装面が摩耗あるいは剥離してゴムの表面が露
出するまで１００００回要した。また、脱脂処理による
前処理を行った比較例１では、１００００回でゴムの表
面が露出した。前処理を行っていない比較例２では、１
００回でゴムの表面が露出した。

【００６１】以上の耐摩耗試験の結果、過熱水蒸気を用
いた前処理を行うと、脱脂処理による前処理を行った場
合と同様の耐摩耗性を有することから塗膜とゴムの密着
強度を十部に確保できる。このように、過熱水蒸気を用
いた前処理を行うと、塗膜とゴムの密着強度を十部に確
保できることからゴムの表面の汚れが十部に除去されて
おり、従来の化学的除去方法に代えて過熱水蒸気による
前処理が有効であることが実証された。

【００６２】次に、ゴムの塗装後の乾燥工程について、
過熱水蒸気で処理した場合と、加熱空気で処理した場合
を比較して説明する。処理条件は、以下の通りである。

【００６３】＜実施例２＞ ＜前処理の条件＞実施例１と同様の条件で前処理を行っ
た。 ＜塗装の条件＞実施例１と同様の条件で塗装を施した。 ＜乾燥条件＞塗装されたゴムの表面に２２０℃の過熱水
蒸気を均等に当てた。乾燥処理は、過熱水蒸気を当てる
時間を、表３に示すように、２０秒間、４０秒間、６０
秒間と変えてそれぞれについて行った。

【００６４】

【表３】

【００６５】＜実施例３＞ ＜前処理の条件＞実施例１と同様の条件で前処理を行っ
た。 ＜塗装の条件＞実施例１と同様の条件で塗装を施した。 ＜乾燥条件＞塗装されたゴムの表面に２２０℃の加熱空
気を均等に当てた。乾燥処理は、加熱空気を当てる時間
を、表３に示すように、４０秒間、６０秒間、８０秒間
と変えてそれぞれについて行った。

【００６６】実施例２と実施例３により乾燥したゴムの
耐摩耗試験を、上記の耐摩耗試験と同様の条件で行っ
た。

【００６７】実施例２と実施例３により乾燥したゴムの
摩耗状態を調べると、表３のような結果となった。

【００６８】過熱水蒸気を用いて乾燥処理を行った実施
例２では、２０秒間、過熱水蒸気を当てた場合、２００
０回で塗装面が摩耗あるいは剥離してゴムの表面が露出
した。また、４０秒間、過熱水蒸気を当てると、摩耗回
数（塗装面が摩耗あるいは剥離してゴムの表面が露出す
るまでの回数）が１００００回に達した。６０秒間、当
てた場合も４０秒間当てた場合と同様に摩耗回数が１０
０００回に達した。これに対して、加熱空気を用いて乾
燥処理を行った実施例３では、４０秒間、加熱空気を当
てた場合、摩耗回数は２０００回であり、６０秒間、加
熱空気を当てた場合の摩耗回数は３０００回であった。
そして、摩耗回数が１００００回に達すのに、８０秒間
要した。

【００６９】以上の耐摩耗試験の結果、乾燥工程におい
て、過熱水蒸気を当てると、加熱空気を当てる場合に比
べて、短時間の乾燥処理で高い耐摩耗性を有する塗装ゴ
ムを得ることができた。また、摩耗回数が１００００回
に達する時間を比較すると、過熱水蒸気を当てた実施例
２は、４０秒で１００００回に達するため、８０秒間要
した実施例３に比べて、半分の時間で乾燥工程を終える
ことができる。このように、過熱水蒸気を当てて乾燥さ
せると、加熱空気で乾燥させる場合よりも乾燥時間を短
縮できることが実証された。

【００７０】次に、ゴムの接着の前処理として、本発明
に係る過熱水蒸気を用いた有機材料の前処理方法を以下
の条件の下に行った。

【００７１】＜実施例４＞ ＜前処理の条件＞表１の成分の生ゴム（未加硫ゴム）
を、シート状に成形した後、空気加熱により加硫し、図
７（ａ）に示す符号２２ａのように、圧縮成形機の金型
に合わせて裁断した。その後、一週間放置した加硫済ゴ
ム２２ａの裁断面（接着面）２２ｃに３００℃の過熱水
蒸気を１分間作用させた。 ＜接着の条件＞図７（ａ）に示すように、裁断された加
硫済ゴム２２ａと、未加硫ゴム２２ｂを、第２実施形態
で説明した圧縮成形により接着した。

【００７２】＜比較例３＞ ＜前処理の条件＞実施例４と同様に一週間放置した加硫
済ゴムを使用した。但し、前処理は、行わなかった。 ＜接着の条件＞実施例４と同様である。

【００７３】＜比較例４＞ ＜前処理の条件＞実施例４と同様の条件で加硫、裁断
し、裁断直後の加硫済ゴムを使用した。但し、前処理
は、行わなかった。 ＜接着の条件＞実施例４と同様である。

【００７４】実施例４と比較例３、４により加硫済ゴム
２２ａと未加硫ゴム２２ｂを接着して得られた試験サン
プル２２に対して接着力試験を以下の条件で行った。

【００７５】＜接着力試験の条件＞まず、図７（ａ）に
示す試験サンプル２２の接着部分である接着面２２ｃを
中心として３号ダンベルで打ち抜いて、試験サンプル２
２を図７（ｂ）に示す形状に成形した。次に、この試験
サンプル２２について引張試験を行った。

【００７６】実施例４、比較例３、４により接着された
各試験サンプル２２の接着力（破断強度）を調べると、
表４のような結果となった。

【００７７】

【表４】

【００７８】過熱水蒸気を用いて前処理を行った実施例
４では、試験サンプル２２の接着境界面で破断するのに
６．２ＭＰａ必要であった。また、裁断後一週間放置し
たゴムを使用した比較例３では、４．５ＭＰａで試験サ
ンプル２２の接着境界面から破断した。さらに、裁断直
後のゴムを使用した比較例４では、６．４ＭＰａで試験
サンプル２２の接着境界面から破断した。

【００７９】以上の接着力試験の結果、過熱水蒸気を用
いた前処理を行うと、裁断直後のゴムを使用した場合と
同様の接着力を有することから接着力を十部に確保でき
る。このように、過熱水蒸気を用いた前処理を行うと、
接着力を十部に確保できることからゴムの表面の汚れや
ゴムの内部から出てくる汚れが十部に除去されており、
従来の化学的除去方法に代えて過熱水蒸気による前処理
が有効であることが実証された。尚、ゴムの接着の際
に、前処理が必要になるのは、加硫後一定期間ゴムを放
置すると、ゴムの内部から油分等が接着面に出てくるた
め、この油分等を除去する必要があるためである。

【００８０】尚、第１実施形態及び第２実施形態から把
握できる請求項記載以外の発明について、以下にその効
果と共に記載する。

【００８１】（１）熱可塑性樹脂又は熱可塑性弾性体又
はスポンジゴム又はゴム等の有機材料の表面に過熱水蒸
気による前処理を施した後、前記有機材料の表面に塗装
を行う過熱水蒸気を用いた有機材料の塗装方法。過熱水
蒸気による前処理を施すと、熱可塑性樹脂又は熱可塑性
弾性体又はスポンジゴム又はゴム等の有機材料の表面の
汚れを十分に除去できるため、有機溶剤やバフ掛け等無
しに塗装後の有機材料と塗膜の密着強度を十分に確保で
きる。また、前処理に有機溶剤を使用しないため、有機
溶剤揮発による作業環境の悪化はない。このため、環境
に優しい前処理が可能になる。

【００８２】（２）スポンジゴム又はゴムの表面に過熱
水蒸気を作用させる発泡加硫を行った後、前記スポンジ
ゴム又は前記ゴムの表面に塗装を行う過熱水蒸気を用い
た有機材料の塗装方法。過熱水蒸気を作用させて発泡加
硫を行うと、スポンジゴム又はゴムの表面に近いところ
まで気泡が生じる。その結果、スポンジゴム又はゴムの
表面に凹凸が多く存在する。このため、塗膜した際に塗
料分がスポンジゴム又はゴムの表面の凹凸に入り込み、
塗膜とスポンジゴム又はゴムの密着強度を十分に確保で
きる。また、前処理に有機溶剤を使用しないため、有機
溶剤揮発による作業環境の悪化はない。このため、環境
に優しい前処理が可能になる。

【００８３】（３）塗装された前記有機材料又は塗装さ
れた前記スポンジゴム又は塗装された前記ゴムの表面に
過熱水蒸気を当てて乾燥させる乾燥工程を含む（１）又
は（２）記載の過熱水蒸気を用いた有機材料の塗装方
法。このように、過熱水蒸気を当てて乾燥させると、加
熱空気で乾燥させる場合よりも乾燥時間を短縮できる。
乾燥時間を短縮できるのは、塗膜に過熱水蒸気を作用さ
せると、加熱空気により乾燥させる場合よりも、塗膜中
の溶媒がより早く揮発するためである。また、過熱水蒸
気が持つ比熱が加熱空気よりも高いことに加えて放射伝
熱効果があり、より塗膜の硬化に有効だからである。

【００８４】（４）前記乾燥工程は、過熱水蒸気だけが
充満した過熱水蒸気雰囲気下で、過熱水蒸気を当てて乾
燥させる工程である（３）記載の過熱水蒸気を用いた有
機材料の塗装方法。過熱水蒸気だけが充満した過熱水蒸
気雰囲気下で塗膜を硬化させるため、塗膜の酸化劣化を
防止でき、塗膜性能の高いゴムを得ることができる。

【００８５】（５）前記過熱水蒸気は、電磁誘導加熱に
より水蒸気を過熱して得られたものである（１）乃至
（４）のいずれかに記載の過熱水蒸気を用いた有機材料
の塗装方法。電磁誘導加熱により過熱された過熱水蒸気
は、電磁誘導加熱により発熱した発熱体に水蒸気を接触
させることによって得られる過熱水蒸気であり、水蒸気
が直接過熱されるのではない。

【００８６】（６）前記過熱水蒸気は、多数の板を積層
して通路を形成した積層体を電磁誘導加熱し、この加熱
された積層体の通路に水蒸気を流して過熱することによ
り得られる（１）乃至（５）のいずれかに記載の過熱水
蒸気を用いた有機材料の塗装方法。電磁誘導による磁場
及び電場が高密度に作用する積層体で水蒸気を過熱する
と、通常のボイラーや電熱ヒータを用いて過熱した場合
に比べて、出来た過熱水蒸気は活性化されている可能性
があり、このような過熱水蒸気により有機材料の表面の
汚れを十分に除去できる。

【００８７】（７）前記有機材料の全体又は一部に前記
過熱水蒸気を吹きつける工程を含む（１）乃至（６）の
いずれかに記載の過熱水蒸気を用いた有機材料の塗装方
法。ノズル等から過熱水蒸気をシャワーのように有機材
料の表面に吹きつけることにより、有機材料の表面の油
分、各種加硫促進剤の反応生成物を効果的に揮発させる
ことができる。また、加硫前にノズル等から過熱水蒸気
をスポンジゴムの表面に直接吹きつけることにより、ス
ポンジゴムを部分的に加熱すると、スポンジゴムの連続
押出加硫の際に発生するカール現象を制御することが可
能になる。

【００８８】

【発明の効果】請求項１乃至請求項５のいずれかに記載
の発明は、過熱水蒸気による前処理を施すと、脱油作用
に加えて、各種加硫促進剤の反応生成物を洗い流す効果
がある。このため、有機溶剤やバフ掛け無しにゴムの表
面の汚れを十分に除去できるため、本発明に係る前処理
方法を塗装の前処理として使用すると、塗装後のゴム等
の有機材料と塗膜の密着強度を十部に確保できるという
効果を奏する。また、本発明に係る前処理方法を接着の
前処理として使用すると、接着後のゴム等の有機材料の
接着力（破断強度）を十分に確保できるという効果を奏
する。さらに、前処理に有機溶剤を使用しないため、有
害物質を含んだ廃水の処理が不要になり、環境に優しい
前処理が可能になるという効果を奏する。

【図面の簡単な説明】

【図１】本実施形態に係る過熱水蒸気を用いたゴムの塗
装方法に使用される前処理を兼ねた加硫装置の概要を説
明する図である。

【図２】電磁誘導加熱装置を説明する図である。

【図３】積層体を説明する図である。

【図４】積層体を説明する図である。

【図５】本実施形態に係る過熱水蒸気を用いたゴムの塗
装方法に使用される前処理を兼ねた加硫装置の他の例を
説明する図である。

【図６】耐摩耗試験の方法を説明する図である。

【図７】接着力試験の方法を説明する図である。

【符号の説明】

１、４１ 前処理を兼ねた加硫装置 ２ 押出機 ３ 加硫炉 ４ 引取機 ５ 循環ファン ６ 過熱水蒸気発生部 ７ 排気ファン ８ 有害物質除去機 １０ 電磁誘導加熱装置 １１、１２ 電磁誘導加熱部

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者 松本 圭吾 広島県広島市西区三篠町２丁目２番８号 西川ゴム工業株式会社内 (72)発明者 天王 俊成 広島県広島市西区三篠町２丁目２番８号 西川ゴム工業株式会社内 (72)発明者 川村 泰三 大阪府茨木市美沢町19番21号 株式会社瀬 田技研内 (72)発明者 内堀 義隆 大阪府茨木市美沢町19番21号 株式会社瀬 田技研内 Ｆターム(参考） 4F073 AA01 AA25 AA32 BA04 BA09 BB01 EA04 EA11 HA05 4F074 AA10 BB01 CC04Y CC06Y CC32Y CC47

Claims (5)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 熱可塑性樹脂又は熱可塑性弾性体又はス
   ポンジゴム又はゴム等の有機材料の表面に過熱水蒸気を
   作用させる過熱水蒸気を用いた有機材料の前処理方法。
2. 【請求項２】 スポンジゴム又はゴム等の有機材料の表
   面に過熱水蒸気を作用させながら発泡加硫を行う過熱水
   蒸気を用いた有機材料の前処理方法。
3. 【請求項３】 前記過熱水蒸気は、電磁誘導加熱により
   水蒸気を過熱して得られたものである請求項１又は請求
   項２記載の過熱水蒸気を用いた有機材料の前処理方法。
4. 【請求項４】 前記過熱水蒸気は、多数の板を積層して
   通路を形成した積層体を電磁誘導加熱し、この加熱され
   た積層体の通路に水蒸気を流して過熱することにより得
   られる請求項１乃至請求項３のいずれかに記載の過熱水
   蒸気を用いた有機材料の前処理方法。
5. 【請求項５】 前記有機材料の全体又は一部に前記過熱
   水蒸気を吹きつける工程を含む請求項１乃至請求項４の
   いずれかに記載の過熱水蒸気を用いた有機材料の前処理
   方法。