JP3069981B2 - ゴムとナイロン系アロイとの複合体及びその製造方法 - Google Patents

ゴムとナイロン系アロイとの複合体及びその製造方法

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JP3069981B2 JP3341272A JP34127291A JP3069981B2 JP 3069981 B2 JP3069981 B2 JP 3069981B2 JP 3341272 A JP3341272 A JP 3341272A JP 34127291 A JP34127291 A JP 34127291A JP 3069981 B2 JP3069981 B2 JP 3069981B2
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Description

【発明の詳細な説明】
【0001】
【産業上の利用分野】本発明は、ゴムとナイロン系アロ
イとの複合体及びその製造方法に関するものである。
【0002】
【従来の技術】従来、ゴムとナイロン系アロイとの複合
体は、ナイロン系アロイからなる樹脂材料(以下、ナイ
ロン系アロイ樹脂材料と略す)の表面を改質し、この改
質面にエポキシ系接着剤やイソシヤネート系接着剤等の
熱硬化性接着剤を用いてゴム材料を接着することにより
製造されている。しかし、この製造方法により得られる
ゴムとナイロン系アロイとの複合体は、その接着部分が
硬く、しかも温度変化に対しても殆ど硬さが変わらない
ため、温度依存性を異にするナイロン系アロイ樹脂材料
とゴム材料との寸法変化に追従する(以下温度変化に対
する追従性と称する)ことができなくなり、疲労破壊を
生じ易い。このため、動的用途、例えば自動車のエヤコ
ン等に使用される冷媒輸送用ホース等に使用したときの
耐久性が十分ではなかった。
【0003】本発明者らは、削り出し方式で成形した超
高分子量ポリエチレンシート(以下超高分子量PEシー
トと称する)は、ゴム材料に対して優れた接着性を有
し、しかも薄くて柔軟で、かつ温度変化に対する追従性
を有する接着部分を形成することを見出した。しかし、
この超高分子量PEシートはナイロン系アロイ樹脂材料
に対しては接着性が低く、接着剤として使用し得るもの
ではなかった。
【0004】
【発明が解決しようとする課題】本発明の目的は、ナイ
ロン系アロイ樹脂材料に対する超高分子量PEシートの
接着性を改良し、この超高分子量PEシートを介してゴ
ム材料とナイロン系アロイ樹脂材料とを強固に接着する
ことにより、接着部分が柔軟で、かつ温度変化に対する
追従性を有し、耐久性の向上したゴムとナイロン系アロ
イとの複合体及びその製造方法を提供することにある。
【0005】
【課題を解決するための手段】このような目的を達成す
る本発明は、ナイロン系アロイ樹脂材料を無水マレイン
酸で処理したエチレン−プロピレン−ジエン系共重合体
ゴム(以下、MAH処理EPDMゴムと称する)を介し
て、超高分子量PEシートに重ね合わせて超高分子量P
Eシート側を加硫ゴム材料に加熱接着することを特徴と
する。このように、MAH処理EPDMゴムを介在させ
ることにより、ナイロン系アロイ樹脂材料と超高分子量
PEシートとを強固に接着させることができると共に、
その超高分子量PEシート面を介してゴム材料に対して
も強固に接着することが可能になり、接着部分が柔軟
で、温度変化に対する追従性を有し、耐久性の向上した
ゴムとナイロン系アロイとの複合体にすることができ
る。
【0006】また、本発明は、上記ゴムとナイロン系ア
ロイとの複合体の製造方法として、ナイロン系アロイ樹
脂材料と超高分子量PEシートとの表面に、それぞれM
AH処理EPDMゴムの有機溶媒溶液を塗布乾燥した
後、上記共重合体ゴムの付着面同士を重ね合わせ加熱接
着して積層体を作製し、この積層体の超高分子量PEシ
ート面に未加硫のゴム材料を張り合わせて加熱し、加硫
と同時に熱接着することを特徴とする。また、本発明の
他の製造方法は、上記製造方法において、前記積層体を
作製する一方、加硫前の未加硫のゴム材料の表面に別の
超高分子量PEシートを張り合わせて加熱し、加硫と同
時に熱接着したゴム材料を作製し、それらの超高分子量
ポリエチレンシート面同士を重ね合わせて熱接着するこ
とを特徴とする。このようにMAH処理EPDMゴムを
付着させることにより、ナイロン系アロイ樹脂材料と超
高分子量PEシートとを強固に熱接着し、得られた積層
体の超高分子量PEシートを介してゴム材料を強固に接
着し、超高分子量PEシートからなる柔軟な、温度変化
に対する追従性を有する接着部分が形成され、耐久性に
優れたゴムとナイロン系アロイとの複合体を製造するこ
とができる。
【0007】本発明において、削り出し方式で成形した
超高分子量PEシートとは、超高分子量のポリエチレン
粉末を加熱加圧シンタリングして円柱状の成形物を作製
し、この成形物をその周方向に薄肉に削ってシート状又
はフィルム状に切り出したものをいう。本発明のゴムと
ナイロン系アロイとの複合体を構成するナイロン系アロ
イとしては、ナイロン6、ナイロン11、ナイロン6
6、ナイロン46及びそれらの共重合体等のナイロン系
樹脂から選ばれた少なくとも2種類の樹脂混合物から得
られるナイロン系アロイがある。このナイロン系アロイ
には、前記ナイロン系樹脂以外のポリアミド系樹脂並び
にポリオレフィン系樹脂を含有することができる。具体
的には、ナイロン11を60重量%以上、ナイロン6等
の前記ナイロン11以外のポリアミド系樹脂を40重量
%未満含有するナイロン系アロイ、ナイロン6及びナイ
ロン6−66共重合体の少なくとも1種を40〜80重
量部、ナイロン11を5〜30重量部、ポリエチレン、
ポリプロピレン、EPDMのようなα−オレフィン共重
合体等並びにそれらのマレイン酸付加物等のポリオレフ
ィン系樹脂を10〜40重量部含有する耐冷媒透過性に
優れたナイロン系アロイがある。
【0008】また、超高分子量PEシートは、削り出し
方式により成形したものであり、ゴムに対して優れた接
着性を有すると共に、薄くて柔軟で温度変化に対する追
従性を有し、しかも高結晶性であるので引張強度、引張
弾性率、寸法安定性、耐ガス透過性、耐水性等の多くの
優れた性質を有している。この超高分子量PEシート
は、望ましくは分子量が少なくとも100万のポリエチ
レンからなり、厚さが20〜200μmの範囲のものが
よい。
【0009】上記ナイロン系アロイ樹脂材料と超高分子
量PEシートとは、MAH処理EPDMゴムを介して熱
接着されており、このMAH処理EPDMゴムを介在さ
せておかないと両者を強固に接着させることができな
い。MAH処理EPDMゴムとしては、例えば三井石油
化学社製のMAH処理EPDMゴム(タフマーMP−0
610)がある。
【0010】このように熱接着された超高分子量PEシ
ートは、ゴム材料に対しては優れた接着性を有している
ので、この層を介してゴム材料を接着することによりゴ
ムとナイロン系アロイとの複合体にすることができる。
本発明のゴムとナイロン系アロイとの複合体の製造方法
には、未加硫のゴム材料を使用する方法と加硫したゴム
材料を使用する方法との2つの方法がある。いずれの方
法においても、同一のナイロン系アロイ樹脂材料と超高
分子量PEシートを使用することができる。
【0011】本発明の第1の方法は、上記ナイロン系ア
ロイを所定の形状に適宜成形した樹脂材料と超高分子量
PEシートのそれぞれ表面に、MAH処理EPDMゴム
溶液を塗布乾燥した後、このMAH処理EPDMゴムの
付着面同士を重ね合わせて熱接着して積層体を作製す
る。上記MAH処理EPDMゴム溶液は、MAH処理E
PDMゴムをノルマルヘキサン、トルエン、キシレン等
の有機溶媒に濃度が0.5〜40重量%の範囲になるよ
うに溶解したものを使用する。
【0012】また、上記熱接着時の加熱温度は、ナイロ
ン系アロイの融点以上、好ましくは200℃以上にする
のがよい。また、余りに高すぎると、超高分子量PEシ
ートが熱劣化することがあるので300℃以下にするこ
とが望ましい。次いで、この積層体の超高分子量PEシ
ート面に、適宜成形した未加硫ゴム材料を張り合わせて
加熱し、加硫と同時に熱接着することによりゴムとナイ
ロン系アロイとの複合体を製造する。加熱温度は、未加
硫のゴム材料の加硫と同時に超高分子量PEシートの熱
接着が可能な温度であればよい。好ましくは超高分子量
PEシートが融解可能な130℃以上で、熱劣化を生じ
ない300℃以下の温度であればよい。
【0013】上記未加硫のゴム材料としては、臨界表面
張力γc が25〜35ミリニュートン/メートル(以
下、mN/mと略す)の原料ゴムを含有するゴム組成物
から作成することが望ましい。このようなゴム組成物か
らなるゴム材料は、超高分子量PEシートに対する接着
性に優れているからである。ここで、上記臨界表面張力
γc とは、昭和53年8月20日(第3刷)丸善株式会社発
行「化学便覧」基礎編II、第618頁に記載されている
ように、固体面上で液体炭化水素その他の有機液体化合
物の同族列が示す接触角をθ、その液体の表面張力をγ
とすると、cos θとγとの関係は同族体の種類に関せず
大体一本の直線となる。このとき、θ=0、すなわちco
s θ=1に相当するγc の値をいうと定義されている。
本発明に定義する原料ゴムの臨界表面張力γc は、上記
固体の代わりに、原料ゴムを鋭利な剃刀に水を付けて平
坦に切断することにより作製した原料ゴムを使用して同
様に測定した値をいう。
【0014】また、上述の範囲の臨界表面張力γc を有
する原料ゴムとしては、米国マーセル・デッカー社(Ma
rcel Dekker, Inc., New York and Basel)1988年発
行の“ハンドブック・オブ・エラストマーズ ニューデ
ベロップメント・アンド・テクノロジー”(Handbook o
f Elastomers New Development and Technology):エー
ケー,ボーミック及びエッチエル,ステファンズ(A,
K, Bhowmik and H, L,Stephens)著、第8章第253頁
の表1に記載されている、イソブチレン−イソプレン共
重合体ゴム(IIR,γc =27mN/m)、エチレン
−プロピレンジエン三元共重合体ゴム(EPDM,γc
=28mN/m)、天然ゴム(NR,γc =31mN/
m)、ポリブタジエンゴム(BR,γc =32mN/
m)、スチレン−ブタジエン共重合体ゴム(SBR,γ
c =33mN/m)等がある。
【0015】本発明の第2の方法は、上述の第1の方法
と同様にして積層体を作製する一方、加硫前の未加硫の
ゴム材料の表面に別の超高分子量PEシートを張り合わ
せて加硫と同時に熱接着させて加硫したゴム材料とを作
製する。次いで、これら積層体と加硫したゴム材料の超
高分子量PEシート面同士を重ね合わせて熱接着させ
る。この加硫ゴム材料の場合は、原料ゴムの架橋によっ
て臨界表面張力γc が増大するため、超高分子量PEシ
ートの臨界表面張力γc (29mN/m)との差が大き
くなり過ぎて接着性が低下する。しかし、上述のよう
に、加硫ゴム材料に超高分子量PEシートを熱接着して
おくことにより、上記積層体の超高分子量PEシート
と、容易に、かつ強固に熱接着することができる。ま
た、ゴム製品が未加硫の場合と同様に、臨界表面張力γ
c が25〜35mN/mの原料ゴムを含有するゴム組成
物を使用することができる。
【0016】上記未加硫のゴム材料の加硫と同時に超高
分子量PEシートを熱接着させるとき、及び積層体と加
硫したゴム材料を熱接着するときの加熱温度又は熱接着
温度は、前述した第1の製造方法と同様に、未加硫ゴム
の加硫可能な温度で、超高分子量PEシートの融点以
上、好ましくは130℃以上、300℃以下の温度であ
ればよい。
【0017】
【実施例】下記の本発明方法I,II及び比較方法によ
り、それぞれゴムとナイロン系アロイとの複合体を製造
した。 本発明方法I:ナイロン6を70重量部、ナイロン11
を15重量部及びEPDMを15重量部からなるナイロ
ン系アロイを使用して80mm×30mm×1mmの大
きさの樹脂シートを作製した。
【0018】また、削り出し方式により分子量約500
万のポリエチレンからなる80mm×30mm×50μ
mの大きさの超高分子量PEシートを作製した。これら
樹脂シートと超高分子量PEシートのそれぞれ片側表面
に、三井石油化学社製のMAH処理EPDMゴム(タフ
マー−MP−0610)の10%ノルマルヘキサン溶液
を塗布し、20℃で60分間乾燥した。これらMAH処
理EPDMゴムの付着面同士を重ね合わせて30kg/
cm2 の加圧下に240℃で10分間加熱し、熱接着さ
せて積層体を作製した。
【0019】次いで、この積層体の超高分子量PEシー
ト面に、表1の配合組成を有するゴム組成物を用いて作
製した80mm×30mm×2mmの大きさの大きさの
未加硫ゴムシートを張り合わせて、20kg/cm2
加圧下に150℃で30分間加熱し、未加硫ゴムシート
の加硫と同時に熱接着させてゴムとナイロン系アロイと
の複合体を製造した。 本発明方法II:ゴム材料として、本発明方法Iの未加硫
ゴムシートに超高分子量PEシートを予め張り合わせて
20kg/cm2 の加圧下に160℃で20分間加熱
し、加硫と同時に熱接着した加硫ゴムシートを使用した
以外は、本発明方法Iと同様にしてゴムとナイロン系ア
ロイとの複合体を製造した。 比較方法:本発明方法において、樹脂シート表面に、住
友スリーエム株式会社製のエポキシ系接着剤“スコッチ
ウェルドDP−190”を厚さ0.4mmに塗布した。
この塗布面に予め加硫した前記ゴムシートを重ね合わせ
て、20kg/cm2 の加圧下に160℃で20分間加
熱してゴムとナイロン系アロイとの複合体を製造した。
【0020】 表1中、加硫促進剤TMTDは、テトラメチルチウラム
ジスルフィド、加硫促進剤MBTは、2−メルカプトベ
ンゾチアゾールである。
【0021】これら本発明方法と比較方法により得られ
たゴムとナイロン系アロイとの複合体の接着性を、次の
評価方法により評価した。接着性の評価方法 :ゴムとナイロン系アロイとの複合体
から幅20mmのサンプルを作製して剥離テストを行
い、界面剥離が起こった場合にはたとえ接着力が高くて
も不良(×)と評価した。他方、界面剥離を起さなかっ
た場合は接着性良好(○)と評価した。
【0022】本発明方法I及びIIにより得られたゴムと
ナイロン系アロイとの複合体の接着性は○であったのに
対し、比較方法により得られたゴムとナイロン系アロイ
との複合体の接着性は×であった。
【0023】
【発明の効果】本発明によれば、ナイロン系アロイ樹脂
材料をMAH処理EPDMゴムを介して削り出し方式で
成形した超高分子量PEシートを強固に熱接着すると共
に、この超高分子量PEシートを介して加硫ゴム材料を
強固に接着したゴムとナイロン系アロイとの複合体が得
られる。しかも、このゴムとナイロン系アロイとの複合
体は、その接着部分が柔軟で、温度変化に対する追従性
を有する超高分子量PEシートからなり、耐久性に優れ
ると共に、ゴムの弾性等の特性を保有しながら、ゴムで
は得られない軽量性や高硬度、高強度、高剛性等を有す
るので、動的用途、例えば冷媒輸送用ゴムホース等にお
いて極めて有用である。
【0024】また、本発明の製造方法によれば、ナイロ
ン系アロイ樹脂材料と超高分子量PEシートの張り合わ
せ面にMAH処理EPDMゴムを付着させた後熱接着し
て積層体を作製し、この積層体の超高分子量PEシート
面を介して未加硫のゴム材料の加硫と同時に熱接着させ
るか、又は前記積層体を作製する一方、加硫前の未加硫
のゴム材料の表面に別の超高分子量PEシートを張り合
わせて加硫と同時に熱接着させた加硫ゴム材料を作製
し、この加硫ゴム材料と前記積層体のそれぞれ超高分子
量PEシート面同士を加熱接着させることにより、柔軟
で、温度変化に対する追従性を有する超高分子量PEシ
ートからなる接着部分によって強固に接着したゴムとナ
イロン系アロイとの複合体を製造することができる。
フロントページの続き (58)調査した分野(Int.Cl.7,DB名) B32B 1/00 - 35/00 F16L 9/00 - 9/22 F16L 11/00 - 11/24 C08J 5/12

Claims (3)

    (57)【特許請求の範囲】
  1. 【請求項1】 ナイロン系アロイからなる樹脂材料を無
    水マレイン酸で処理したエチレン−プロピレン−ジエン
    系共重合体ゴムを介して、削り出し方式で成形した超高
    分子量ポリエチレンシートに重ね合わせ、該超高分子量
    ポリエチレンシートを加硫ゴム材料に加熱接着したゴム
    とナイロン系アロイとの複合体。
  2. 【請求項2】 ナイロン系アロイからなる樹脂材料と削
    り出し方式で成形した超高分子量ポリエチレンシートと
    の合わせ面に、それぞれ無水マレイン酸で処理したエチ
    レン−プロピレン−ジエン系共重合体ゴムの有機溶媒溶
    液を塗布乾燥した後、該共重合体ゴムの付着面同士を重
    ね合わせ加熱接着して積層体を作製し、該積層体の超高
    分子量ポリエチレンシート面に未加硫のゴム材料を張り
    合わせて加熱し、加硫と同時に熱接着するゴムとナイロ
    ン系アロイとの複合体の製造方法。
  3. 【請求項3】 ナイロン系アロイからなる樹脂材料と削
    り出し方式で成形した超高分子量ポリエチレンシートと
    の表面に、それぞれ無水マレイン酸で処理したエチレン
    −プロピレン−ジエン系共重合体ゴムの有機溶媒溶液を
    塗布乾燥した後、該共重合体ゴムの付着面同士を重ね合
    わせて加熱接着して積層体を作製する一方、加硫前の未
    加硫のゴム材料の表面に別の超高分子量ポリエチレンシ
    ートを張り合わせ、該未加硫のゴム材料の加硫と同時に
    熱接着させたゴム材料を作製し、該ゴム材料と前記積層
    体の超高分子量ポリエチレンシート面同士を張り合わせ
    て加熱接着するゴムとナイロン系アロイとの複合体の製
    造方法。
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