JP2015110710A - ゴム用コーティング剤およびそれから形成された塗膜を備えたシール - Google Patents
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Abstract
【解決手段】(a)(メタ)アクリレート系モノマー、(b)パーフルオロアルキル基含有モノマーおよび(c)ポリオルガノシロキサン鎖含有モノマーを主たるモノマー成分とする共重合体を含んでなる、ゴム用コーティング剤。ゴム基材の表面にかかるコーティング剤による塗膜が形成されてなるシール。
【選択図】なし
Description
[1](A)主たるモノマー成分が、(a)(メタ)アクリレート系モノマー、(b)パーフルオロアルキル基含有モノマーおよび(c)ポリオルガノシロキサン鎖含有モノマーからなる共重合体を含んでなる、ゴム用コーティング剤。
[2](b)パーフルオロアルキル基含有モノマーおよび(c)ポリオルガノシロキサン鎖含有モノマーが(メタ)アクリレート系モノマーである、上記[1]記載のゴム用コーティング剤。
[3] さらに、(B)ポリウレタン樹脂を含む、上記[1]記載のゴム用コーティング剤。
[4] さらに、(C)ポリイソシアネートおよび、(D)シランカップリング剤を含む、上記[1]又は[2]記載のゴム用コーティング剤。
[5] ニトリルゴム(NBR)用である、上記[1]〜[4]のいずれか1つに記載のゴム用コーティング剤。
[6] ゴム基材の表面に上記[1]〜[4]のいずれか1つに記載のコーティング剤による塗膜が形成されてなる、シール。
[7] ゴム基材が、ニトリルゴム(NBR)を主成分とするゴム基材である、上記[6]記載のシール。
[8] 摺動部用シールである、上記[7]記載のシール。
本発明のゴム用コーティング剤(以下、単に「コーティング剤」ともいう)は、
(a)(メタ)アクリレート系モノマー、
(b)パーフルオロアルキル基含有モノマー、および
(c)ポリオルガノシロキサン鎖含有モノマーを主たるモノマー成分とする共重合体(以下、「パーフルオロアルキル基およびポリオルガノシロキサン鎖含有共重合体」とも略称する。)を含むことが主たる特徴である。
(メタ)アクリレート系モノマーは、特に限定はされず、例えば、メチル(メタ)アクリレート、エチル(メタ)アクリレート、n−ブチル(メタ)アクリレート、イソアミル(メタ)アクリレート、n−ヘキシル(メタ)アクリレート、2−エチルヘキシル(メタ)アクリレート、イソオクチル(メタ)アクリレート、イソノニル(メタ)アクリレート、デシル(メタ)アクリレート、ドデシル(メタ)アクリレート、シクロヘキシル(メタ)アクリレート、イソボルニル(メタ)アクリレート、ベンジル(メタ)アクリレート、グリシジル(メタ)アクリレート、ジメチルアミノエチル(メタ)アクリレート、2−ヒドロキシエチル(メタ)アクリレート、2−ヒドロキシプロピル(メタ)アクリレート等が挙げられる。なかでも、メチル(メタ)アクリレート、エチル(メタ)アクリレート、n−ブチル(メタ)アクリレート、イソアミル(メタ)アクリレート、n−ヘキシル(メタ)アクリレート、2−エチルヘキシル(メタ)アクリレート、イソオクチル(メタ)アクリレート、イソノニル(メタ)アクリレート、デシル(メタ)アクリレート、ドデシル(メタ)アクリレート等のアルコール残基が炭素数1〜12の直鎖状または分岐鎖状のアルキル基であるアルキル(メタ)アクリレートが好ましく、より好ましくはアルキル基の炭素数が1〜4のアルキル(メタ)アクリレートであり、特に好ましくは、アルキル基の炭素数が1〜4のアルキルメタクリレートであり、最も好ましくは、メチルメタクリレート、エチルアクリレート等である。
パーフルオロアルキル基含有モノマーは、パーフルオロアルキル基を有するモノエチレン性不飽和モノマーであれば、特に限定はされないが、以下の式(I)で表される、パーフルオロアルキル基含有(メタ)アクリレート系モノマーが好ましい。
CH2=CH−COO−CH2−(CF2)6−CF3、
CH2=CH−COO−CH2−CH2−(CF2)6−CF3、
CH2=C(CH3)−COO−CH2−(CF2)6−CF3、
CH2=C(CH3)−COO−CH2−CH2−(CF2)6−CF3、
CH2=C(CH3)−COO−CH2−CF(CF3)2
等が挙げられる。
ポリオルガノシロキサン鎖含有モノマーは、ポリオルガノシロキサン鎖を有するモノエチレン性不飽和モノマーであれば、特に限定はされないが、以下の式(II)で表される、ポリオルガノシロキサン鎖含有(メタ)アクリレート系モノマーが好ましい。
RSのポリオルガノシロキサン鎖の分子量は塗膜の低摩擦性の観点から1,000〜10,000が好ましい。すなわち、式(III)中の1〜500の整数を表すnは、好ましくはポリオルガノシロキサン鎖の分子量が1,000〜10,000となる数である
当該共重合比((a)/(b)/(c))はより好ましくは、0.45〜0.55/0.25〜0.35/0.15〜0.25である。
本発明に使用するポリウレタン樹脂は、一液型ポリウレタン樹脂であっても、二液型ポリウレタン樹脂であってもよい。ポリウレタン樹脂は、ポリイソシアネート、ポリオール、及び必要により鎖伸長剤を反応させた重合体である。
なお、上記の(B)ポリウレタン樹脂とともに、ポリイソシアネートを硬化剤として配合することができる。このようなポリイソシアネートとしては上述のポリイソシアネートを挙げることができる。コーティング剤中の(C)ポリイソシアネートの含有量は、コーティング剤中の(B)ポリウレタン樹脂に対して3〜25重量%程度である。
シランカップリング剤としては、ビニルトリメトキシシラン、ビニルトリエトキシシラン例示されるビニル基及びアルコキシ基含有シランカップリング剤;2−(3,4−エポキシシクロヘキシル)エチルトリメトキシシラン、3−グリシドキシプロピルメチルジメトキシシラン、3−グリシドキシプロピルトリメトキシシラン、3−グリシドキシプロピルメチルジエトキシシラン、3−グリシドキシプロピルトリエトキシシランで例示されるエポキシ基及びアルコキシ基含有シランカップリング剤;p−スチリルトリメトキシシランで例示されるスチリル基及びアルコキシ基含有シランカップリング剤;3−メタクリロキシプロピルメチルジメトキシシラン、3−メタクリロキシプロピルトリメトキシシラン、3−メタクリロキシプロピルメチルジエトキシシラン、3−メタクリロキシプロピルメチルジエトキシシラン、3−アクリロキシプロピルトリメトキシシランで例示される(メタ)アクリル基及びアルコキシ基含有シランカップリング剤;3−ウレイドプロピルトリエトキシシランで例示されるウレイド基及びアルコキシ含有シランカップリング剤;3−メルカプトプロピルメチルジメトキシシラン、3−メルカプトプロピルトリメトキシシランで例示されるメルカプト基及びアルコキシ含有シランカップリング剤;ビス(トリエトキシシリルプロピル)テトラスルフィドで例示されるスルフィド基及びアルコキシ含有シランカップリング剤;3−イソシアネートプロピルトリエトキシシランで例示されるイソシアネート基及びアルコキシ含有シランカップリング剤、ビニルトリアセトキシシランで例示されるビニル基及びアセトキシ含有シランカップリング剤;アリルトリメトキシシランで例示されるアリル基及びアルコキシ含有シランカップリング剤;メチルトリメトキシシラン、ジメチルジメトキシシラン、トリメチルメトキシシラン、メチルトリエトキシシラン、メチルトリフェノキシシラン、エチルトリメトキシシラン、n−プロピルトリメトキシシラン、ジイソプロピルジメトキシシラン、イソブチルトリメトキシシラン、ジイソブチルジメトキシシラン、イソブチルトリエトキシシラン、n−ヘキシトリメトキシシラン、n−ヘキシトリエトキシシラン、シクロヘキシルメチルジメトキシシラン、n−オクチルトリエトキシシラン、n−デシルトリメトキシシランで例示されるアルキル基及びアルコキシ基含有シランカップリング剤;フェニルトリメトキシシランで例示されるアリール基及びアルコキシ基含有シランカップリング剤;n−オクチルジメチルクロロシランで例示されるアルキル基及びクロロシラン基含有シランカップリング剤;テトラエトキシシランで例示されるアルコキシシランであるシランカップリング剤等が挙げられる。なかでも、エポキシ基及びアルコキシ基含有シランカップリング剤が好ましく、より好ましくは3−グリシドキシプロピルトリエトキシシランである。
シランカップリング剤は1種または2種以上を使用することができる。
(1)パーフルオロアルキル基及びポリオルガノシロキサン鎖含有共重合体の合成)
モノマーとして、MMA(メチルメタクリレート)、PFEA−6(パーフルオロヘキシルエチルアクリレート)およびPMA−DMSi(ジメチルシロキサン含有メタクリレート)を使用し、共重合組成(MMA/PFEA−6/PMA−DMSi)(重量比)が、0.5/0.2/0.3である、数平均分子量が20,000のランダム共重合体を以下の方法で合成した。なお、PMA−DMSi(ジメチルシロキサン含有メタクリレート)は、式(II)中のR3がメチル基、R4がトリメチレン基、R5がメチル基、R6がtert−ブチル基、nが分子量が5000の化合物であり、JNC株式社製の市販品(FM−0721(商品名))である。
NBRからなる、100mm角(平面形状が100mm×100mmの正方形)で、厚さが2mmのゴム基材を、コーティング液にディッピングした後、自然乾燥し、次いで50℃で20分加熱硬化処理を行って、塗膜厚みが15μmのゴム部材(試料)を作製した。
実施例1における(1)のパーフルオロアルキル基及びポリオルガノシロキサン鎖含有共重合体の合成において、共重合組成(MMA/PFEA−6/PMA−DMSi)(重量比)が0.5/0.3/0.2、数平均分子量が20,000の共重合体を合成した以外は実施例1と同様にして、塗膜を有するゴム部材(試料)を作製した。
実施例1における(1)のパーフルオロアルキル基及びポリオルガノシロキサン鎖含有共重合体の合成において、共重合組成(MMA/PFEA−6/PMA−DMSi)(重量比)が0.5/0.4/0.1、数平均分子量が20,000の共重合体を合成した以外は実施例1と同様にして、塗膜を有するゴム部材(試料)を作製した。
ポリエステル系ポリウレタン溶液であるサンプレンIB−1700D(三洋化成工業社製商品名、固形分量30%、溶媒:MEK/IPA(イソプロピルアルコール)=45/1)100重量部に対し、ポリイソシアネートであるクロスネートXC−R(大日精化工業社製商品名:固形分量100%)6重量部および3−グリシジルオキシプロピルトリエトキシシラン(モメンティブ社製A1871(商品名))1重量部を配合した。このポリイソシアネート及び3−グリシジルオキシプロピルトリエトキシシランを含有するポリウレタン樹脂溶液と、実施例2で調製したコーティング液と、希釈剤としてのメチルエチルケトンを混合して、パーフルオロアルキル基及びポリオルガノシロキサン鎖含有共重合体1.0重量%、ポリウレタン8.2重量%、ポリイソシアネート0.5重量%、3−グリシジルオキシプロピルトリエトキシシラン0.1重量%を含有するコーティング液を調製した。このコーティング液を使用して、厚さが2mmのゴム基材を、コーティング液にディッピングした後、60℃で10分間乾燥後、150℃で20分加熱硬化処理を行って、塗膜厚みが15μmのゴム部材(試料)を作製した。
パーフルオロアルキル基及びポリオルガノシロキサン鎖含有共重合体に代えて、共重合組成(MMA/PMA−DMSi)(重量比)が0.5/0.5の、数平均分子量が20,000の共重合体を合成した以外は、実施例1と同様にして、塗膜を有するゴム部材(試料)を作製した。
パーフルオロアルキル基及びポリオルガノシロキサン鎖含有共重合体に代えて、共重合組成(MMA/PFEA−6)(重量比)が0.5/0.5の、数平均分子量が20,000の共重合体を合成した以外は、実施例1と同様にして、塗膜を有するゴム部材(試料)を作製した。
(1)摩擦試験(動摩擦係数の測定)
JIS−K7125を参考にHEIDON社製の表面性測定器を用いた。水平な試験テーブル上で試験片(任意サイズ)にボール圧子(SUS304)を接点に100gの荷重をかけ、75mm/minで試験片を水平に動かした際のボール圧子と試験片間の摩擦係数を測定した。
サンプルの片端を固定し、別の片端を前後にU字になるまで曲げる操作を100回行なう試験を実施し、塗膜への皺発生の有無を目視で評価した。皺が認められなかったものを合格(○)、皺が認められたものを不合格(×)とした。
75mm/min、荷重100gの条件(摩擦試験と同条件)にて、同じ所で、ステンレス球を50往復させた際に、目視観察により、跡が残らない場合を合格(○)、跡が残る場合を不合格(×)とした。
JIS K 6850−剛性被着材の引っ張りせん断接着強さ試験方法−を参考に、真鍮板(25mm×60mm)に対しゴム部材(試料)の塗膜面を接着剤(東亞合成社製「アロンアルファ232F」)にて接着し、引張試験の際のせん断剥離力を接着面積で割った値にて評価した。塗膜が剥離する前にゴム基材が破断した場合、塗膜のゴム基材への密着性が極めて良好(○)と判断し、ゴム基材が破断する前に塗膜の剥離箇所が認められた場合と区別した。
Claims (8)
- (A)主たるモノマー成分が(a)(メタ)アクリレート系モノマー、(b)パーフルオロアルキル基含有モノマーおよび(c)ポリオルガノシロキサン鎖含有モノマーからなる共重合体を含んでなる、ゴム用コーティング剤。
- (b)パーフルオロアルキル基含有モノマーおよび(c)ポリオルガノシロキサン鎖含有モノマーが(メタ)アクリレート系モノマーである、請求項1記載のゴム用コーティング剤。
- さらに、(B)ポリウレタン樹脂を含む、請求項1記載のゴム用コーティング剤。
- さらに、(C)ポリイソシアネートおよび(D)シランカップリング剤を含む、請求項1又は2記載のゴム用コーティング剤。
- ニトリルゴム(NBR)用である、請求項1〜4のいずれか1項記載のゴム用コーティング剤。
- ゴム基材の表面に請求項1〜4のいずれか1項記載のコーティング剤による塗膜が形成されてなる、シール。
- ゴム基材が、ニトリルゴム(NBR)を主成分とするゴム基材である、請求項6記載のシール。
- 摺動部用シールである、請求項7記載のシール。
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