JP2009007395A

JP2009007395A - ゴム組成物、その成形体、並びにこれを用いたワイパーブレード

Info

Publication number: JP2009007395A
Application number: JP2007167299A
Authority: JP
Inventors: Tetsuya Sakurai; 哲也櫻井; Masayuki Fujitani; 真佐之藤谷; Hideyuki Shimada; 秀之島田
Original assignee: Maruenu KK; CRK KK
Current assignee: Maruenu KK; CRK KK
Priority date: 2007-06-26
Filing date: 2007-06-26
Publication date: 2009-01-15

Abstract

【課題】ガラス等に付着した油膜等を効果的に除去できるワイパーブレード等として用いることができるゴム組成物を提供すること。
【解決手段】ゴム成分と、平均粒子径が２〜１００μｍであるキトサンと、からなるゴム組成物とし、このゴム組成物からなる成形体としたり、この成形体からなるワイパーブレードとすることによって、ガラス等の払拭表面に付着した油膜等を効果的に除去できるワイパーブレード等として使用することができる。
【選択図】なし

Description

本発明は、ゴム組成物、その成形体、並びにこれを用いたワイパーブレードに関する。より詳しくは、油膜除去性等に優れたワイパーブレード等として使用可能なゴム組成物等に関する。

一般に、ゴム成形体は、その弾性を利用して、シール部材や防振部材、あるいは自動車用ウェザーストリップやワイパーブレード等に広く使用されている。例えば、ワイパーブレードとして用いる場合には、天然ゴムをはじめクロロプレンゴム、エチレン−プロピレン−ジエンゴム（ＥＰＤＭ）等の各種合成ゴムも使用されている。

しかし、ワイパーブレードとして用いる場合には、水滴や埃をふき取ることはできてもガラス面の油膜等を除去することは困難であった。そのため、油膜除去剤等を別途用いてガラス面を清掃しなければならない。

このような問題に対して、ワイパー本体より油膜除去剤を噴出させる方法が提案されている（例えば、特許文献１）。そして、特殊な繊維を利用した不織布ワイパーが提案されている（例えば、特許文献２）。また、ゴムに電気石や架橋剤を混練してワイパーブレードを製造する技術が提案されている（例えば、特許文献３）。そして、ワイパーブレードゴム基材の天然ゴムやゴム弾性体の何れか又はこれらの混合物にキチン・キトサンを含有し成形することで、環境や生体に対して無害であるワイパーブレードゴムとする技術が提案されている（特許文献４）。

実開平６−４２４７９号公報（第２頁：請求項１〜３）。特開平６−１４８６０号公報（第２頁：請求項１〜２）。特開２００１−０３９２７２号公報（第２頁：請求項１〜３）。特開２００６−１３７４００号公報（第２頁：請求項１〜２）。

しかし、例えば、ワイパー本体より油膜除去剤を噴出させる場合には、前記油膜除去剤の噴出装置等を別途設ける必要がある。また、特殊な繊維を利用した不織布ワイパーを自動車等のガラス表面に対して用いることは実用的ではない。そして、ゴム成分等に電気石や架橋剤を混練してワイパーブレードを製造する場合には、前記電気石や架橋剤等の特殊な原料が必須となるためコストが高くなる等といった問題がある。

また、キトサンをワイパーブレードに含有することにより、環境や生体に対して優しいワイパーブレードとすることができるが、キトサンを含有させただけではワイパーブレード等として使用する際の油膜除去性の効果は得られない。

そこで、本発明は、ガラス等に付着した油膜等を効果的に除去できるワイパーブレード等として用いることができるゴム組成物を提供することを主目的とする。

まず、本発明は、ゴム成分と、平均粒子径が２〜１００μｍのキトサンと、からなるゴム組成物を提供する。平均粒子径が２〜１００μであるキトサンをゴム成分に配合させることで、油膜除去性に優れたワイパーブレード等とすることができる。その作用については定かではないが、例えば、ワイパーブレードの表面に露出したキトサンの粒子が物理的に油膜を除去するだけでなく、ワイパーブレードの作動時にゴム成分の摩擦により生じる過酸化物と前記キトサンの酸化還元作用によって、前記油膜の分解が促進される効果も発揮されるからではないかと考えられる。
そして、前記ゴム成分１００質量部に対して、前記キトサンを０．５〜３０質量部含有するゴム組成物とすることで、より油膜除去性に優れたワイパーブレード等とすることができる。
また、本発明は、前記ゴム組成物からなる成形体を提供する。そして、本発明は、表面がハロゲン化処理された成形体を提供する。成形体の表面をハロゲン化処理することで硬度が増し、耐摩耗性に優れた成形体とすることができる。
更に、本発明は、前記成形体からなるワイパーブレードを提供する。前記成形体から得られるワイパーブレードは、油膜除去性に優れたワイパーブレードとすることができる。

本発明に係るゴム組成物によれば、ガラス表面等に付着した油膜等を効率よく除去することができる。その結果、前記ゴム組成物を用いることで、ガラス面上の油膜等の除去効果に優れたワイパーブレード等とすることができる。

本発明に係るゴム組成物、成形体、ワイパーブレードの好適な形態例について説明する。なお、以下は、本発明に係わる代表的な形態例を示したものであり、これにより本発明の範囲が狭く解釈されることはない。

本発明のゴム成分は、加硫可能なゴム状弾性体であればよく、例えば、天然ゴム、アクリロニトリル−ブタジエンゴム、イソプレンゴム、ブタジエンゴム、スチレン−ブタジエンゴム、ＥＰＤＭゴム、クロロプレンゴム、クロロスルホン化ポリエチレンゴム等が挙げられる。前記ゴム成分は、１種類でもよいし２種以上併用して用いてもよい。

本発明は、平均粒子径２〜１００μｍのキトサンを用いる。キトサンの平均粒子径が２μｍ〜１００μｍであることで、油膜除去性に優れたワイパーブレードとして使用可能なゴム組成物とすることができる。平均粒子径が２μｍ未満であると、かさ比重が大きくなり、前記ゴム成分への混練時に長時間の時間を要するため、生産性が低下する。また、平均粒子径が１００μｍを越えるとワイパーとして使用した際に雨水の水滴ふき取り時にガラス面にスジが生じ易くなる。より好適にはキトサンの平均粒子径の下限値は１０μｍであることが望ましく、上限値は７０μｍであることが望ましい。この数値範囲とすることで、物理的に効率よく油膜を除去できる粒子の大きさでありながら、油膜と効率よく接触できる好適な表面積でもある点で望ましい。

キトサンの添加量は、ゴム成分１００質量部に対して０．５〜３０質量部であることが望ましい。０．５質量部未満であれば、ワイパーブレードとして用いた場合に十分な油膜除去性が得られない。ワイパーブレードとして用いる場合、ガラス面と接触する面を裁断したりするが、３０質量部を越えると裁断面等の平滑性が低下する。より好適には、キトサンの添加量の下限値は１質量部であることが望ましく、上限値は５質量部であることが望ましい。この数値範囲とすることで、ワイパーブレードとして使用した際に良好な油膜除去性を得ることができ、かつ経済性にも優れる点で好適である。

更に、本発明では、本発明の効果を阻害しない範囲で、通常のゴム組成物に配合され得る各種添加剤を配合させることができる。例えば、カーボンブラック等の補強剤、無機充填材、軟化剤、老化防止剤、加工助剤、滑剤等を配合させることができる。

カーボンブラックとしては、ＳＡＦ、ＩＳＡＦ、ＨＡＳ等のハードカーボンや、ＦＥＦ、ＧＰＦ，ＦＴ、ＭＴ等のソフトカーボンを用いることができ、これらを単独あるいは、２種類以上を併用して使用してもよい。

また、無機充填材としては、例えば、シリカ、珪藻土、アルミナ、酸化亜鉛、酸化マグネシウム、炭酸カルシウム、炭酸マグネシウム、硫酸カルシウム、硫酸バリウム、珪酸カルシウム、タルク、マイカ、ベントナイト、活性白土、ガラス繊維、ガラスビーズ、窒化アルミニウム、炭酸繊維等を必要に応じて用いることができ、これらを単独あるいは、２種類以上を併用して使用してもよい。

そして、本発明において成形性の調整に有効な軟化剤や可塑剤としては、例えば、パラフィン系、ナフテン系、アロマ系プロセスオイル、菜種油、フタル酸エステル類、アジピン酸エステル類、アルキルスルホン酸エステル類、セバシン酸エステル類、酸アミド系エステル等を用いることができる。

本発明に係るゴム組成物は、加硫することでゴムの強度を更に向上させることができる。加硫剤としては、例えば、硫黄、ポリスルフィド、塩化硫黄等の含硫黄化合物からなる硫黄系や、ｐ−キノンジオキシウム、ｐ，ｐ´−ジベンゾイルキノンオキシム等のオキシム系、ｔ−ブチルハイドロパーオキサド、アセチルアセトンパーオキサイド、クメンハイドロパーオキサイド等の有機過酸化物等を用いることができ、これら加硫剤を単独あるいは、２種類以上使用してもよい。

前記加硫剤は、ゴム成分１００質量部に対して０．１〜１０質量部、更に好適には０．５〜５質量部配合させることが望ましい。加硫剤が０．１質量部未満では加硫により得られる作用は実用に際して十分ではなく、１０質量部を越えると加硫剤がブルーム（ブルーミング）し易くなる。

また、本発明では加硫の促進を目的として、加硫促進剤を添加することもできる。加硫促進剤としては、例えば、テトラメチルチウラムジスルフィド、テトラブチルチウラムジスルフィド、テトラメチルモノスルフィド、ジペンタメチレンチウラムテトラスルフィド等のチウラム系や、２−メルカプトベンゾチアゾール、ジベンゾチアゾールジスルフィド等のチアゾール系、ジメチルジチオカルバミン酸亜鉛、ジエチルジチオカルバミン酸亜鉛等のジチオカルバミン酸塩系、ｎ−ブチルアルデヒドアニリン等のアルデヒドアミン系、Ｎ−シクロヘキシル−２−ベンゾチアジルスルフェンアミド等のグアニジン系、ジエチルチオユリア、トリメチルチオユリア等のチオユリア系、亜鉛華等を用いることができ、これら加硫促進剤を単独あるいは、２種類以上使用してもよい。

前記加硫促進剤は、ゴム成分１００質量部に対して０．１〜１０質量部、更に好適には０．２〜５質量部配合させることが望ましい。前記加硫促進剤が０．１質量部未満では加硫促進効果が少なく、１０質量部を越えると加硫速度を調整し難くなるとともに、加硫促進剤がブルームし易くなる傾向がある。

本発明に係る成形体は、前記ゴム組成物を、バンバリーミキサー、ニーダーミキサー、二本ロール等の従来公知の混練装置を用いて混練することで得ることができる。例えば、プレス成形や押出成形等の従来公知の成形方法により成形して、ワイパーブレード等の成形体を得ることができる。

本発明に係るゴム組成物及び成形体は油膜除去性に優れているため、自動車、船舶、鉄道車両をはじめとする種々の車両に用いるワイパーブレードとして使用することができる。
その理由としては、前述のように、表面に露出したキトサンの粒子が物理的に油膜を除去するだけでなく、ワイパーブレードの作動時にゴム成分の摩擦により生じる過酸化物とキトサンとの酸化還元作用によって、前記油膜の分解が促進される効果も得られるからではないかと考えられる。

また、本発明に係る成形体は、その表面をハロゲン化処理することが望ましい。成形体の表面にハロゲン化処理を施すことで、成形体の表面の摩擦係数を低減することもできる。その結果、成形体表面は樹脂化するため硬度が増し、滑り性や耐摩擦性を向上させることもできるため望ましい。

本発明に係るワイパーブレードでは、ワイパーブレードの成形体を裁断処理してその内層を露出させることで、前記キトサンの粒子を露出させることができる。例えば、ワイパーブレードの製造は、１本の対称なワイパーブレードの成形体とし、その後に前記成形体の中央を裁断処理することで２本のワイパーブレードとする工程等により行なわれている。この裁断処理によって、ワイパーブレードがガラス表面と接触する部位に前記キトサンの粒子を直ちに露出させることができる。これにより油膜汚れを除去する効果を直ちに発揮させることができる。

以下、本発明を実施例により具体的に説明するが、これらの実施例は本発明を何ら限定するものではない。また、以下の説明における部は、特に記載がない限り、質量基準に基く。

＜使用した材料＞
本実施例において使用した材料は、それぞれ以下に示したものを用いた。
（１）ゴム成分
ベトナム産天然ゴム「ＳＶＲ−Ｌ」
（２）キトサン
（株）共和テクノス製「フローナックＣ−２００Ｍ」
（株）共和テクノス製「フローナックＣ−６０Ｍ」
（株）共和テクノス製「フローナックＣ」
（３）カーボンブラック
旭カーボン（株）製「旭＃５１」
（４）可塑剤
脂肪酸系可塑剤（ブチルオレエート）花王（株）製「ビニサイザー＃３０」
（５）可塑剤
ビス（２−エチルヘキシル）セバケート（田岡化学工業（株）製「ＤＯＳ」）
（６）加硫剤
粉末硫黄（細井化学工業（株）製）
（７）加硫促進剤
Ｎ−シクロヘキシル−２−ベンゾチアジルスルフェンアミド（大内新興化学工業（株）製「ノクセラーＣＺ」）
（８）加硫促進剤
第２種酸化亜鉛（ハクスイテック（株）製）

各特性は以下に示した方法で評価した。

＜キトサンの平均粒子径＞
堀場製作所（株）製ＬＡ−７００レーザ回折／散乱式粒子径分布測定装置を用いて、キトサンの平均粒子径を測定した。その結果、「フローナックＣ−２００Ｍ」は平均粒子径が５３μｍであった。「フローナックＣ−６０Ｍ」は平均粒子径が８２μｍであった。なお、それ以外の粒子径のものは、フレーク形状の「フローナックＣ」をボールミル粉砕装置にて粉砕することで、平均粒子径が２μｍ，１０μｍ，７０μｍ，１００μｍ，１０５μｍ，１３３μｍのキトサン粒子を得た。

＜油膜除去性＞
２５℃の粘度が１０００ｍｍ^２／ｓであるシリコーンオイルをイソプロピルアルコールで５％（体積比）に希釈した溶液を、自動車のガラス前面にスポンジで薄く均一に塗布し、人為的に油膜を形成させた。次に、下記に示す方法で成形したワイパーブレードを実車のワイパーに取り付け、散水パターンを２０秒散水、１０秒止水の条件下で、ワイパーブレードの動作スピードを２４００〜２５００回／時、ワイパーブレードの押し付け圧を１６ｇ／ｃｍに設定して、ワイパーブレードを動作させた。

評価方法は、ワイパーブレードの動作開始より１５分後、３０分後、６０分後のワイパーブレードの払拭面を観察し、目視して透明と認められた部分を油膜が除去された面としてその面積を求めた。そして、下記式に基いて油膜除去率を算出した。

＜拭き取り性の評価＞
前記油膜除去性の試験で行なったワイパーブレード払拭面に発生したスジを目視にて判断した。評価は、スジが全く発生しない状態を「○」、スジが若干発生した状態を「△」、スジが著しく発生した状態を「×」として判定した。

＜ワイパーエッジの裁断面の平滑性の評価＞
プレス温度１６５℃、プレス時間４分で成形したワイパーブレードをハロゲン化処理した後、回転刃によりガラス面と接触する面を裁断し、その平滑性を顕微鏡にて評価した。評価は、裁断面に凹凸が認められず、平滑である状態を「○」、裁断面に若干凹凸が認められた状態を「△」、最断面に凹凸が著しく認められた状態を「×」として判定した。

＜引張強さ試験＞
ＪＩＳＫ６２５１に準拠して、プレス温度１６５℃、プレス時間４分で３号形ダンベル状試験片を成形した。この３号形ダンベル状試験片を２３℃の条件下で５００ｍｍ／分の速度で引張り、最大応力を測定した。

＜実施例１＞
容量３リットルのニーダーミキサーを用いて１５分間混練した。得られた混練物を、プレス温度１６５℃、プレス時間４分の条件で実車用のワイパーブレード成形体を成形した。このワイパーブレード成形体にハロゲン処理を施した後、ガラス面と接触する面を裁断し、ゴム組成物の内層が表面に現れたワイパーブレードを得た。

なお、ワイパーブレード成形体のハロゲン化処理は、次亜塩素酸ソーダを水で希釈した塩素濃度０．３％の水溶液に、ワイパーブレード成形体を２０℃で１５分間浸漬させ、その後、乾燥することで実施した。

＜実施例２〜６＞
実施例２〜９は、平均粒子径が２μｍ（実施例２）、１０μｍ（実施例３）、７０μｍ（実施例４）、８２μｍ（実施例５）、１００μｍ（実施例６）のキトサンを用いた点以外は、実施例１と同様の条件でワイパーブレード成形体を得た。

＜実施例７〜１０＞
実施例７〜１０は、キトサンの配合量が０．５質量部（実施例７）、１質量部（実施例８）、３０質量部（実施例９）、３５質量部（実施例１０）である点以外は、実施例１と同様の条件でワイパーブレード成形体を得た。

＜比較例１＞
比較例１は、キトサンを配合しない点以外は実施例１と同様の条件でワイパーブレード成形体を得た。

＜比較例２，３＞
比較例２，３は、平均粒子径が１０５μｍ（比較例２）、１３３μｍ（比較例３）のキトサンを用いた点以外は、実施例１と同様の条件でワイパーブレード成形体を得た。

＜考察＞
キトサンを配合しない比較例１は、６０分後であっても１８％の油膜除去性しか得られなかった。また、平均粒子径が１００μｍよりも大きいキトサンを配合した比較例２，３についてもブレードワイパーとしての特性は不十分であった。
これに対して、少なくとも平均粒子径２〜１００μｍのキトサンを配合した実施例１〜１０では、ブレードワイパーとして優れた特性が認められた。

Claims

ゴム成分と、平均粒子径が２〜１００μｍのキトサンと、からなるゴム組成物。
前記ゴム成分１００質量部に対して、前記キトサンを０．５〜３０質量部含有することを特徴とする請求項１に記載のゴム組成物。
請求項１又は２に記載のゴム組成物からなる成形体。
表面がハロゲン化処理されたことを特徴とする請求項３に記載の成形体。
請求項３又は４に記載の成形体からなるワイパーブレード。