JP2010077364A - 金属・ゴム接着シート及びその製造方法 - Google Patents

Abstract

【課題】新規な金属とゴムとの接着技術を提供する。
【解決手段】金属・ゴム接着シート１０は、加熱処理により相対的に弾性率の高い接着層を形成する金属接着用組成物層１１と、金属接着用組成物層１１に重畳して設けられ加熱処理により相対的に弾性率の低い接着層を形成するゴム接着用組成物層１２とを備える。
【選択図】図１

Description

本発明は金属・ゴム接着シート及びその製造方法に関する。

金属とゴムとの接着技術としては、表面処理した金属部材の表面に下塗り接着剤を塗布して乾燥させ、その上にさらに上塗り接着剤を塗布して乾燥後、未加硫ゴム組成物と共に加硫接着する方法が広く知られている。例えば、特許文献１には、ダイナミックダンパーにおいて、金属製のブラケットにゴム製の弾性体を加硫接着することが開示されている。

また、加硫ゴムの接着方法として、特許文献２には、酸性基を含有する支持体の両面に感圧性接着剤が設けられていると共に、その一方に離型紙が設けられた加硫ゴム接着用両面粘着テープを用いることが開示されている。
特開２００２−１４７５２５号公報 特開平５−２９５３３１号公報

本発明は、新規な金属とゴムとの接着技術を提供することを目的とする。

本発明の金属・ゴム接着シートは、加熱処理により相対的に弾性率の高い接着層を形成する金属接着用組成物層と、該金属接着用組成物層に重畳して設けられ該加熱処理により相対的に弾性率の低い接着層を形成するゴム接着用組成物層と、を備える。

本発明の金属・ゴム接着シートの製造方法は、
基材上に、金属接着用組成物及びゴム接着用組成物のうち一方を第１溶剤に溶解させた第１液を塗布し、該第１溶剤を飛散させることにより第１組成物層を形成する第１組成物層形成工程と、
上記第１組成物層形成工程で形成した第１組成物層上に、上記金属接着用組成物及びゴム接着用組成物のうち他方を第２溶剤に溶解させた第２液を塗布し、該第２溶剤を飛散させることにより第２組成物層を形成する第２組成物層形成工程と、
を備え、
上記金属接着用組成物及びゴム接着用組成物のうち一方を上記第２溶剤に非溶解な組成物で構成する。

本発明は、従来にない新規な金属とゴムとの接着技術を提供するものであり、これによれば、必要時に必要量だけ切り取って使用することで歩留まりの優れる金属とゴムとの接着を行うことができる。

以下、実施形態について図面に基づいて詳細に説明する。

（実施形態１）
図１は実施形態１に係る金属・ゴム接着シートを示す。

実施形態１に係る金属・ゴム接着シート１０は、金属接着用組成物層１１とそれに重畳して設けられたゴム接着用組成物層１２とを備える。この金属・ゴム接着シート１０は、例えば、全体の厚さが０．２０〜０．５０ｍｍ、金属接着用組成物層１１の層厚さが０．０５〜０．１５ｍｍ、及びゴム接着用組成物層１２の層厚さが０．１５〜０．３５ｍｍである。

金属接着用組成物層１１を構成する金属接着用組成物は、ゴム成分及び／又は樹脂成分を主成分とし、これに添加剤が配合されたもので構成されている。

ゴム成分としては、例えば、塩素化エチレン・プロピレンゴム（塩素化ＥＰＲ）、塩素化天然ゴム（塩素化ＮＲ）、塩素化エチレンプロピレンジエンモノマーゴム（塩素化ＥＰＤＭ）、クロロスルホン化ポリエチレンゴム（ＣＳＭ）、塩素化クロロプレンゴム（塩素化ＣＲ）、塩素化ポリブタジエンゴム（塩素化ＢＲ）、ヘキサクロロペンタジエンゴム、ヘキサクロロペンタジエン−ブタジエン共重合体ゴム、塩素化ブタジエン−スチレン共重合体ゴム（塩素化ＳＢＲ）、塩素化ポリエチレンゴム（ＣＰＥ）、ポリジクロロブタジエンゴム、臭素化ポリ（２，３−ジクロロ−１，３−ブタジエン）ゴム、α−クロロアクリロニトリルと２，３−ジクロロ−１，３−ブタジエンとの共重合体ゴム、塩素化ポリ塩化ビニルゴム（ＣＰＶＣ）等が挙げられる。ゴム成分は、単一種で構成されていてもよく、また、複数種がブレンドされて構成されていてもよい。上記のうちでは、塩素化エチレン・プロピレンゴム、塩素化天然ゴム、塩素化エチレンプロピレンジエンモノマーゴム、塩素化クロロプレンゴム、塩素化ポリブタジエンゴム（塩素化ＢＲ）、又は塩素化ブタジエン−スチレン共重合体ゴムと臭素化ポリ（２，３−ジクロロ−１，３−ブタジエン）ゴムとのブレンドゴムが好ましい。ゴム成分の含有量は金属接着用組成物の１〜９７質量％であることが好ましく、３０〜７０質量％であることがより好ましい。

樹脂成分としては、例えば、フェノール樹脂（接着促進剤としてのノボラックフェノール樹脂を含む）、不飽和ポリエステル樹脂、エポキシ樹脂ポリウレタン樹脂、イソシアネート樹脂等の熱硬化性樹脂が挙げられる。樹脂成分は、単一種で構成されていてもよく、また、複数種がブレンドされて構成されていてもよい。樹脂成分の含有量は金属接着用組成物の１〜９７質量％であることが好ましく、２５〜６０質量％であることがより好ましい。

ゴム成分と樹脂成分との両方を含む場合、それらの割合はゴム成分／樹脂成分＝９０／１０〜１０／９０であることが好ましく、３０／７０〜７０／３０であることがより好ましい。

金属接着用組成物は、相対的に弾性率の高い接着層を形成するが、樹脂リッチとなるに従って脆くなるので、接着性及び剛性の保持できる範囲でゴム成分がリッチとなることが一層好ましい。

添加剤としては、例えば、ゴム架橋剤、樹脂硬化剤、カップリング剤の他、カーボンブラックや顔料（例えば二酸化チタン、酸化亜鉛）等が挙げられる。

ゴム架橋剤としては、例えば、硫黄、硫黄化合物、有機過酸化物等が挙げられる。ゴム架橋剤は、単一種で構成されていてもよく、また、複数種がブレンドされて構成されていてもよい。ゴム架橋剤の含有量は例えば０．１〜３．０質量％である。

樹脂硬化剤としては、例えば、アルデヒドホモポリマー、芳香族ポリアミン、ポリアミド・アミン、芳香族ポリアミン等が挙げられる。樹脂硬化剤は、単一種で構成されていてもよく、また、複数種がブレンドされて構成されていてもよい。樹脂硬化剤の含有量は例えば１．０〜５．０質量％である。

カップリング剤としては、例えば、シランカップリング剤等が挙げられる。カップリング剤は、単一種で構成されていてもよく、また、複数種がブレンドされて構成されていてもよい。カップリング剤の含有量は例えば１．０〜５．０質量％である。

ゴム接着用組成物層１２を構成するゴム接着用組成物は、ゴム成分及び／又は樹脂成分を主成分とし、これに添加剤が配合されたもので構成されている。

ゴム成分としては、例えば、塩素化エチレン・プロピレンゴム（塩素化ＥＰＲ）、塩素化天然ゴム（塩素化ＮＲ）、塩素化エチレンプロピレンジエンモノマーゴム（塩素化ＥＰＤＭ）、クロロスルホン化ポリエチレンゴム（ＣＳＭ）、塩素化クロロプレンゴム（塩素化ＣＲ）、塩素化ポリブタジエンゴム（塩素化ＢＲ）、ヘキサクロロペンタジエンゴム、ヘキサクロロペンタジエン−ブタジエン共重合体ゴム、塩素化ブタジエン−スチレン共重合体ゴム（塩素化ＳＢＲ）、塩素化ポリエチレンゴム（ＣＰＥ）、ポリジクロロブタジエンゴム、臭素化ポリ（２，３−ジクロロ−１，３−ブタジエン）ゴム、α−クロロアクリロニトリルと２，３−ジクロロ−１，３−ブタジエンとの共重合体ゴム、塩素化ポリ塩化ビニルゴム（ＣＰＶＣ）等が挙げられる。ゴム成分は、単一種で構成されていてもよく、また、複数種がブレンドされて構成されていてもよい。上記のうちでは、塩素化エチレン・プロピレンゴム、塩素化天然ゴム、塩素化エチレンプロピレンジエンモノマーゴム、塩素化クロロプレンゴム、塩素化ポリブタジエンゴム（塩素化ＢＲ）、又は塩素化ブタジエン−スチレン共重合体ゴムと臭素化ポリ（２，３−ジクロロ−１，３−ブタジエン）ゴムとのブレンドゴムが好ましい。ゴム成分の含有量は１〜９９質量％であることが好ましく、３０〜７０質量％であることがより好ましい。

樹脂成分としては、例えば、フェノール樹脂、不飽和ポリエステル樹脂、エポキシ樹脂ポリウレタン樹脂、イソシアネート樹脂等の熱硬化性樹脂が挙げられる。樹脂成分は、単一種で構成されていてもよく、また、複数種がブレンドされて構成されていてもよい。樹脂成分の含有量は必須成分ではないが０〜２０．０質量％の範囲で加えて金属接着用組成物との馴染みを高めることができる。

ゴム成分と樹脂成分との両方を含む場合、それらの割合はゴム成分／樹脂成分＝１００／０〜６０／４０であることが好ましく、９５／５〜８０／２０であることがより好ましい。

添加剤としては、例えば、ゴム架橋剤、樹脂硬化剤の他、カーボンブラック等が挙げられる。

ゴム架橋剤としては、例えば、ニトロソ化合物、硫黄、硫黄化合物、有機過酸化物、等が挙げられる。ニトロソ化合物としては、例えば、ｐ−ジニトロソベンゼン、ｍ−ジニトロソベンゼン、ｍ−ジニトロソナフタレン、ｐ−ジニトロソナフタレン、２，５−ジニトロソ−ｐ−シメン、２−メチル−１，４−ジニトロソベンゼン、２−メチル−５−５クロロ−１，４−ジニトロソベンゼン、２−フルオロ−１，４−ジニトロソベンゼン、２−メトキシ−１，３−ジニトロソベンゼン、２−ベンジル−１，４−ジニトロソベンゼン、２−シクロヘキシル−１，４−ジニトロソベンゼン等が挙げられる。ゴム架橋剤は、単一種で構成されていてもよく、また、複数種がブレンドされて構成されていてもよい。ゴム架橋剤の含有量は例えば５〜２０質量％である。

樹脂硬化剤としては、例えば、ポリアミドホモポリマー、芳香族ポリアミン、ポリアミド・アミン等が挙げられる。樹脂硬化剤は、単一種で構成されていてもよく、また、複数種がブレンドされて構成されていてもよい。樹脂硬化剤の含有量は例えば０．５〜２．０質量％である。

この金属・ゴム接着シート１０は、従来にない新規な金属とゴムとの接着技術を提供するものであり、これによれば、必要時に必要量だけ切り取って使用することで歩留まりの優れる金属とゴムとの接着を行うことができる。例えば、ブッシュや免震装置等の金属−ゴム複合材を製造する際には、脱脂、リン酸亜鉛被膜処理などの表面処理を施した金属とゴムとの接着部位と概ね等しい大きさの必要量を切り出し、それを金属部材と未加硫のゴム組成物との間に設ける。そして、図２に示すように、加硫成形工程において、金型２０に金属・ゴム接着シート１０を狭持した金属部材３０及びゴム組成物４０をセットし、それを熱盤５０に設けて加熱及び加圧することにより、金属・ゴム接着シート１０は、金属接着用組成物層１１が相対的に弾性率の高い接着層を形成して金属部材３０に接着し、ゴム接着用組成物層１２が相対的に弾性率の低い接着層を形成してゴム組成物４０に接着する。

このときの成形温度は例えば１５０〜１７０℃であり、成形圧力は例えば５〜１０ＭＰａである。また、金属接着用組成物層１１が形成する相対的に弾性率の高い接着層の架橋後の弾性率は例えば２０〜３０Ｐａであり、ゴム接着用組成物層１２が形成する相対的に弾性率の低い接着層の弾性率は例えば１０〜２０Ｐａである。

次に、実施形態１に係る金属・ゴム接着シート１０の製造方法について説明する。

まず、金属接着用組成物及びゴム接着用組成物のそれぞれを溶剤に溶解させた金属接着剤及びゴム接着剤を調製する。

ここで、溶剤としては、例えば、トルエン、キシレン、クロロベンゼン、ジクロロベンゼンなどの芳香族炭化水素系溶剤、トリクロロエチレン、ペルクロロエチレン、二塩化プロピレンなどのハロゲン化脂肪族炭化水素系溶剤、アルコール系溶剤、ケトン系溶剤、エーテル系溶剤等が挙げられる。溶剤は、単一種で構成されていてもよく、また、複数種が混合されて構成されていてもよい。また、金属接着剤及びゴム接着剤のそれぞれは、固形分濃度が２０〜６０質量％であることが好ましく、粘度が１５０〜８００ｍＰａ・ｓ（２０℃）であることが好ましい。

次いで、アルミニウム箔等の基材上に金属接着剤（第１液）を塗布し、溶剤（第１溶剤）を飛散させて乾燥させることにより金属接着用組成物層１１（第１組成物層）を形成する（第１組成物層形成工程）。なお、この操作は複数回繰り返してもよい。

続いて、金属接着用組成物層１１上にゴム接着剤（第２液）を塗布し、溶剤（第２溶剤）を飛散させて乾燥させることによりゴム接着用組成物層１２（第２組成物層）を形成する（第２組成物層形成工程）。なお、この操作は複数回繰り返してもよい。

そして、基材から積層体を剥がすことにより金属・ゴム接着シート１０を得ることができる。

ここで、金属接着用組成物をゴム接着剤の溶剤に非溶解な組成物で構成することが好ましい。このようにすることにより、金属接着用組成物層１１上にゴム接着用組成物層１２を形成するときに金属接着用組成物が再溶解するのを防止することができる。

なお、本実施形態１では、金属接着剤を第１液、その溶剤を第１溶剤、及び金属接着用組成物層１１を第１組成物層、そして、ゴム接着剤を第２液、その溶剤を第２溶剤、及びゴム接着用組成物層１２を第２組成物層としたが、特にこれに限定されるものではなく、ゴム接着剤を第１液、その溶剤を第１溶剤、及びゴム接着用組成物層１２を第１組成物層、そして、金属接着剤を第２液、その溶剤を第２溶剤、及び金属接着用組成物層１１を第２組成物層としてもよい。

（実施形態２）
図３は実施形態２に係る金属・ゴム接着シート１０を示す。なお、実施形態１と同一名称の部分は実施形態１と同一符号で示す。

実施形態２に係る金属・ゴム接着シート１０では、シート内部に芯材１３が層状に埋設されている。

芯材１３としては、例えば、織布（ガーゼなど）、不織布、編物等が挙げられる。芯材１３の厚さは例えば０．５〜２．０ｍｍである。芯材１３は、１枚だけが設けられていてもよく、また、複数枚積層して設けられていてもよい。

実施形態２に係る金属・ゴム接着シート１０は、基材上に芯材１３を載置した状態で一方の面に金属接着用組成物層１１を形成し、他方の面にゴム接着用組成物層１２を形成することにより製造することができる。

その他の構成、作用効果は実施形態１と同一である。

（金属・ゴム接着シート）
＜実施例１＞
アルミニウム箔上にガーゼを載置し、ガーゼの一方の面に市販の金属用プライマー（ロード社製 商品名：ケムロック２０５）を塗布し、溶剤を飛散させて乾燥させた。これによりガーゼ上に金属用プライマーの固形分の層が形成された。

次いで、ガーゼの他方の面にゴム用接着剤（ロード社製 商品名：ケムロック６１０８）を塗布し、溶剤を飛散させて乾燥させた。これによりガーゼ上にゴム用接着剤の固形分の層が形成された。

以上のようにして作製した金属・ゴム接着シートを実施例１とした。

＜実施例２＞
金属用プライマー及びゴム用接着剤のそれぞれについて、塗布及び乾燥の操作を３回繰り返したことを除いて実施例１と同様にして作製した金属・ゴム接着シートを実施例２とした。

＜実施例３＞
アルミニウム箔上にガーゼを載置し、ガーゼの一方の面にゴム用接着剤を塗布し、溶剤を飛散させて乾燥させた。これによりガーゼ上にゴム用接着剤の固形分の層が形成された。

次いで、ガーゼの他方の面に金属用プライマーを塗布し、溶剤を飛散させて乾燥させた。これによりガーゼ上に金属用プライマーの固形分の層が形成された。

以上のようにして作製した金属・ゴム接着シートを実施例３とした。

＜実施例４＞
アルミニウム箔上にゴム用接着剤を塗布し、溶剤を飛散させて乾燥させた。この操作を３回繰り返した。これによりゴム用接着剤の固形分の層が形成された。

次いで、その上に金属用プライマーを塗布し、溶剤を飛散させて乾燥させた。この操作を３回繰り返した。これにより金属用プライマーの固形分の層が形成された。

以上のようにして作製した金属・ゴム接着シートを実施例４とした。

（試験評価方法）
実施例１〜４のそれぞれについて、ＪＩＳ Ｋ６２５６に基づいて、金属片とゴムの９０度はく離試験を行った。

なお、被着ゴムとしては表１に示す配合のゴム組成物を用いた。具体的には、天然ゴム１００質量部に対して、ＺｎＯ４質量部、ステアリン酸２質量部、老化防止剤５質量部、カーボンブラック４０質量部、プロセスオイル３質量部、加硫促進剤１質量部、及び硫黄３質量部を配合して混練したゴム組成物である。また、金属片としては冷間圧延鋼板を用いた。試験片の作製には電熱プレスを用い、成形条件を１７０℃で８分間とした。

（試験評価結果）
表２は接着試験結果を示す。

表２によれば、はく離強さは、実施例１が７０〜９０Ｎ、実施例２が４５０〜５５０Ｎ、実施例３が１８０〜２５０Ｎ、及び実施例４が６００〜７００Ｎであった。

本発明は金属・ゴム接着シート及びその製造方法について有用である。

実施形態１に係る金属・ゴム接着シートの断面図である。 金属−ゴム複合材の製造方法を示す説明図である。 実施形態２に係る金属・ゴム接着シートの断面図である。

符号の説明

１０ 金属・ゴム接着シート
１１ 金属接着用組成物層
１２ ゴム接着用組成物層

Claims (2)

1. 加熱処理により相対的に弾性率の高い接着層を形成する金属接着用組成物層と、該金属接着用組成物層に重畳して設けられ該加熱処理により相対的に弾性率の低い接着層を形成するゴム接着用組成物層と、を備えた金属・ゴム接着シート。
2. 請求項１に記載された金属・ゴム接着シートの製造方法であって、
   基材上に、金属接着用組成物及びゴム接着用組成物のうち一方を第１溶剤に溶解させた第１液を塗布し、該第１溶剤を飛散させることにより第１組成物層を形成する第１組成物層形成工程と、
   上記第１組成物層形成工程で形成した第１組成物層上に、上記金属接着用組成物及びゴム接着用組成物のうち他方を第２溶剤に溶解させた第２液を塗布し、該第２溶剤を飛散させることにより第２組成物層を形成する第２組成物層形成工程と、
   を備え、
   上記金属接着用組成物及びゴム接着用組成物のうち一方を上記第２溶剤に非溶解な組成物で構成する金属・ゴム接着シートの製造方法。

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