JP4075705B2

JP4075705B2 - ウエザストリップ及びその製造方法

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Publication number: JP4075705B2
Application number: JP2003182417A
Authority: JP
Inventors: 高明酒井; 智昭沖田
Original assignee: Toyoda Gosei Co Ltd
Current assignee: Toyoda Gosei Co Ltd
Priority date: 2003-06-26
Filing date: 2003-06-26
Publication date: 2008-04-16
Anticipated expiration: 2023-06-26
Also published as: US20040265563A1; JP2005014402A

Description

【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、ウエザストリップ及びその製造方法に関するものである。
【０００２】
【従来の技術】
近年、ゴム押出成形品に対する軽量化の要請が増している。特に自動車メーカーからは、ゴム押出成形品の代表例であるウエザストリップに対する軽量化の要請が強い。そこで、以前はソリッドゴム押出成形品であったウエザストリップを発泡倍率（＝発泡ゴム配合物の練り生地の比重／発泡後のゴムの比重）１．０５〜１．５程度に微発泡させて、軽量化を図る技術が開発された（特許文献１、特許文献２）。
【０００３】
【特許文献１】
特開２００２−２７４２８５公報
【特許文献２】
特開２００３−８０５８２公報
【０００４】
【発明が解決しようとする課題】
しかし、微発泡ゴム押出成形品は、ソリッドゴム押出成形品に比べると、気泡の分だけゴム断面積が減少することによって剛性が低下する。剛性が低下すると、例えばウエザストリップの場合には、取付部からの脱落が生じやすくなったり、ガラス保持力が低下したりするおそれがある。この剛性の低下に対処するには次の手段が考えられるが、それぞれに問題がある。
▲１▼ 高剛性のゴム組成物を採用すること。これにより、剛性の低下をある程度カバーできるが、材料設計が難しくなり、コストも高くなる。また、材料だけで剛性の低下をカバーするには限界があるため、発泡倍率を前記範囲内で高く設定するまでには至らない。
▲２▼ 発泡倍率を前記範囲内で低く設定すること。これにより、剛性の低下は抑えられるが、軽量化の要請には応え難くなる。
【０００５】
本発明は、上記課題を解決し、必要な剛性（特に押出方向の剛性）を維持しつつ、発泡倍率を高めて軽量化の要請に応えることができる微発泡ゴム押出成形品であるウエザストリップ及びその製造方法を提供することを目的とする。
【０００６】
【課題を解決するための手段】
そこで、本発明者らは上記の課題を解決すべく検討した結果、気泡の形状を工夫することにより上記課題が解決されることを見出し、本発明に到達した。すなわち、下記［１］の発泡ゴム押出成形品に係る発明と、下記［２］の発泡ゴム押出成形品の製造方法に係る発明である。
【０００７】
［１］発泡ゴム配合物にて押出成形された発泡倍率（＝発泡ゴム配合物の練り生地の比重／発泡後のゴムの比重）が１．０５〜１．５５の微発泡ゴム押出成形品であるウエザストリップであって、発泡により内在された無数の気泡が（球を基準にして）押出方向に伸長された略楕円体（回転楕円体（楕球））をなし、その伸長比（＝押出方向の気泡径／押出直角方向の気泡径）が１．１以上であることを特徴とするウエザストリップ。
【０００８】
ここで、押出成形品は、押出直角方向の気泡径が平均値で１１０μｍ以下であることが好ましい。
【０００９】
［２］発泡ゴム配合物にて発泡倍率（＝発泡ゴム配合物の練り生地の比重／発泡後のゴムの比重）が１．０５〜１．５５の微発泡ゴム押出成形品であるウエザストリップを押出成形し、該押出成形された加硫完了前のウエザストリップに押出方向の引張応力をかけることにより、内在される無数の気泡を押出方向に伸長させて略楕円体をなすようにした後、加硫完了させることを特徴とするウエザストリップの製造方法。
【００１０】
ここで、引張応力が１０〜２５０ｋＰａであることが好ましい。また、発泡ゴム配合物としては、原料ゴムに熱分解型発泡剤を添加したものを例示でき、その場合、熱分解型発泡剤の発泡分解温度領域にて前記引張応力をかけることが好ましい。
【００１１】
以下、既に述べた点も含めて、本発明の各要素について詳述する。なお、以下の説明で配合単位及び組成割合は、特に断らない限り質量単位である。
【００１２】
［発泡ゴム配合物］
本発明で用いられる発泡ゴム配合物は、原料ゴムと発泡剤と（必要に応じて）副資材とを配合したものであり、各配合物の種類、粒子径、配合率等は、特に限定されないが、以下のとおり例示できる。
【００１３】
（１）原料ゴム
原料ゴムとしては、特に限定されないが、エチレンαオレフィン系ゴム、ニトリル系ゴム、スチレン系ゴム等を例示できる。このうちのエチレンαオレフィン系ゴムとしては、エチレンプロピレン非共役ジエンターポリマー（ＥＰＤＭ）を好適に使用できるが、プロピレン成分の全部または一部を他の炭素数４〜２０のα−オレフィンとしたものも好適に使用できる。通常、エチレン含量５５〜７５wt％である。非共役ジエンとしては、５−エチリデン−２−ノルボルネン（ＥＮＢ）、ジシクロペンタジエン（ＤＣＰＤ）、１，４−ヘキサジエン（１，４−ＨＤ）等を好適に使用できる。非共役ジエンの含量は、沃素価が５〜２５となるように調整する。このＥＰＤＭとしては、原料ゴム（ＥＰＤＭ）１００部に対して１０〜４０部のプロセスオイルをポリマー製造時添加した油展タイプを使用してもよい。さらには、油展ＥＰＤＭに後述の結晶性ポリエチレン（結晶性ＰＥ）５〜５０phr、望ましくは１０〜４０phr、さらに望ましくは１５〜３０phrを予めドライブレンドしたポリマーアロイタイプのものを使用してもよく、この場合、表面肌（表面粗度）の改善が可能となる。
【００１４】
そして、原料ゴムの望ましい態様は、ＥＰＤＭとＥＰＤＭ以外のエチレンαオレフィン非共役ジエン系ゴム（αオレフィン炭素数：４〜８、望ましくは４〜５）とのポリマープレンドであり、ブレンド比が前者／後者（質量比）＝９５／５〜５０／５０、望ましくは９０／１０〜７０／３０であり、汎用性のあるエチレンブテン非共役ジエンゴム（ＥＢＤＭ）を好適に使用できる。このとき、必然的ではないが、ゴム配合物のムーニー粘度（JIS K 6300）Ｖｍ：４５〜６５、望ましくは５０〜６０とする。押出し加工性等の見地からである。ＥＰＤＭとＥＯＤＭとをブレンドすることにより、相対的な耐摩耗性の増大を期待できる。配合ゴムの粘度を上記範囲とすることにより、気泡径を所定以下とすることが容易となる。
【００１５】
（２）発泡剤
発泡剤としては、特に限定されないが、有機系熱分解型発泡剤、無機系熱分解型発泡剤、有機系反応型発泡剤、無機系反応型発泡剤、有機系物理発泡剤、無機系物理発泡剤等を例示できる。このうちの熱分解型発泡剤としては、加硫温度及び加硫方法により異なり、特に限定されないが、４，４′−オキシビスベンゼンスルフォニルヒドラジド（ＯＢＳＨ）、アゾジカルボンアミド（ＡＤＣＡ）、ジニトロソペンタメチレンテトラミン（Ｎ，Ｎ´−ＤＰＴ）、ｐ−トルエンスルフォニルヒドラジド（ＴＳＨ）、アゾビスイソブチロニトリル（ＡＺＤＮ）等、及び、それらに助剤を併用したものを例示できる。そして、これらの内で、熱分解温度が、１５０〜１７０℃のものが望ましく、代表的なものとしてＯＢＳＨがある。
【００１６】
熱分解型発泡剤は、平均粒子径８μｍ以下（望ましくは４μｍ以下）で、かつ、原料ゴムマスターバッチ中に含有された形態又は無機粉体に担持された形態でゴム配合物中に配合することが望ましい。発泡剤の分散性が良好となって気泡径の小さい所定発泡倍率の発泡体が得やすくなるためである。このとき、発泡剤の配合量は、要求される発泡倍率、スキン層肉厚さらには発泡剤の種類により異なるが、０．２〜１．５phr、望ましくは０．３〜１．０phrの範囲で適宜設定するとよい。
【００１７】
熱分解型発泡剤を、無機粉体（無機担体）で担持した無機担持発泡剤の形態で配合する場合は、無機粉体の粒径を約９μｍ以下（望ましくは０．１〜７μｍ、さらに望ましくは０．１〜２μｍ）とするとよい。ここで、無機担持発泡剤をマスターバッチの形態で配合することも可能であるが、無機担持発泡剤はそれ自体分散性を有し、わざわざマスターバッチの形態で配合する必然性はない。無機担持発泡剤として配合するのは、加硫物の比重、即ち、発泡倍率の調節を容易にするとともに、発泡剤の分散を均一化させ、各部の発泡度を安定化させるためである。このとき無機担持発泡剤における熱分解型発泡剤の含有量は、２〜５０wt％、望ましくは、５〜２５wt％とするとよい。
【００１８】
無機粉体としては、特に限定されないが、微粉タルク、軽質炭酸カルシウム、重質炭酸カルシウム、炭酸マグネシウム、亜鉛華、ケイ灰土、シリカ、クレー、タルク、ケイソウ土等の無機フイラー、及びそれらをシランカツプリング剤で表面処理したものを例示できる。滑剤作用を有するタルク、特に、微粉タルクが望ましい。微粉タルクとしては、平均粒径０．１〜１μｍ、望ましくは０．３〜０．７μｍの粒径のものを使用するとよい。また、軽質炭酸カルシウムの場合、０．２〜４μｍ、望ましくは０．５〜２μｍのものを使用するとよい。重質炭酸カルシウムの場合、０．５〜９μｍ、望ましくは３〜７μｍのものを使用するとよい。
【００１９】
また、上記熱分解型発泡剤及び無機粉体の各粒径は、最終的に各平均粒径が前記数値以下になればよいが、混合当初から各平均粒径を前記数値以下となるようにしておくとよい。特に熱分解型発泡剤は、剪断熱により部分的に分解するおそれがあるためである。また、熱分解型発泡剤及び無機粉体の平均粒径の下限は、特に限定されないが、取扱性及び混合性の見地から、無機粉体０．１μｍ、熱分解型発泡剤１μｍとするとよい。
【００２０】
この無機担持発泡剤の調製方法は、例えばスーパーミキサー等による単純混合で均一化して行うことができる。より発泡剤の均一化度を増大させたい場合は、機械的粒子複合化法（「工業材料１９９３年１２月号」第２７〜３３頁の”粉体材料の複合化・機能化技術”の項参照）を用いたり、更には、液相反応を利用した乳化懸濁法、ゾルゲル法、ドーピング法、化学的蒸着法（ＣＶＤ）等により調製したりしてもよい。この機械的粒子複合化装置の具体例としては、特開昭６３−４２７２８号公報に記載されている装置を好適に使用可能である。
【００２１】
（３）副資材
必要に応じて、補強性充填剤（カーボンブラック又はホワイトカーボン）、可塑剤、滑剤、加硫系薬剤等の副資材を配合する。
【００２２】
（４）加硫速度
発泡ゴム配合物は、加硫速度（JIS K 6300）が１７０℃、Ｔ₁₀で０．６〜１．８分（さらに好ましくは０．８〜１．４分）を示す配合処方とするとよい。加硫速度配合の調節は、汎用の加硫促進剤の組み合わせにより行う。
【００２３】
［発泡倍率、気泡径及び伸長比］
発泡倍率は、特に限定されないが、１．０５〜１．５５の範囲の微発泡において本発明は特に有効である。なかでも、好ましくは１．１５〜１．５０の範囲、さらに好ましくは１．１５〜１．３０の範囲である。気泡は、前記のとおり押出方向に伸長された略楕円体をなし、その伸長比（＝押出方向の気泡径／押出直角方向の気泡径）が１．１以上である。
【００２４】
気泡の伸長比（＝押出方向の気泡径／押出直角方向の気泡径）は、前記のとおり１．１以上である必要があるが、好ましくは１．１５〜１．５５、より好ましくは１．２〜１．５５である。１．１以下の伸長比では、従来の球状の気泡とほとんど変わらず、押出方向の剛性を維持しつつ発泡倍率を高めることが難しい。また、１．６０を越える伸長比はそれ自体の実現が難しい。
【００２５】
気泡径は、特に限定されないが、前記微発泡の場合には、押出直角方向の気泡径が１１０μｍ以下、好ましくは４０〜１００μｍ、さらに好ましくは５０〜９５μｍであるとよい。
【００２６】
［押出成形］
上記発泡ゴム配合物を使用してゴム用押出機を用いて押出成形を行い、この押出成形に続いて加硫を行う。このときの押出速度は、特に限定されないが、８〜２５ｍ／分、望ましくは１２〜１８ｍ／分とするとよい。
【００２７】
［加硫］
加硫方法は、特に限定されないが、例えば、マイクロ波加硫槽と熱風加硫槽、または、２台の温度設定条件の異なる熱風加硫槽を順設したり、更には熱風加硫槽間にマイクロ波加硫槽を介在させたりしてもよい。加硫条件は、特に限定されないが、１８０〜２４０℃×２〜１０分、望ましくは２１０〜２３０℃×３〜６分とするとよい。
【００２８】
［押出方向の引張応力］
押出成形品にかける押出方向の引張応力は、１０〜２５０ｋＰａ、好ましくは３０〜１４０ｋＰａとするとよい。この引張応力をかける方法は、特に限定されないが、次の方法を例示できる。
▲１▼押出成形後にさらに加硫槽を出たところで押出成形品をワイヤ等で引張る方法。具体的には、押出成形品をクリップ等で挟んでワイヤ等で引張る方法を例示できる。
▲２▼押出成形後にさらに加硫槽を出たところ（又は加硫槽の途中）で押出成形品を回転ローラで早送りして引張る方法。具体的には、押出成形品の押出速度に、その発泡による速度上昇分を加算し、さらに前記引張りを生じさせる速度分を加算した速度で回転する回転ローラにより、押出成形品を挟んで早送りする。
なお、発泡剤として熱分解型発泡剤を使用する場合には、熱分解型発泡剤の発泡分解温度領域にて前記引張応力をかけるとよく、例えば前記ＯＢＳＨを使用する場合には、１５０〜２００℃で前記引張応力をかけるとよい。
【００２９】
【実施例】
（１）発泡ゴム配合物の調製
常法の密閉式混練機及びロール混練によって、表１に示す配合処方に従い発泡ゴム配合物を混練調製した。なお、ＥＰＤＭは、エチレン含量：６２％、ヨウ素価：１２、第三成分：エチリデンノルボルネンであり、これにパラフィン系オイルを１０phr、ＰＥを２０phr添加したタイプを用いた。また、使用した発泡剤は、ＯＢＳＨ（４μｍ）の４０％マスターバッチである。
【００３０】
【表１】

【００３１】
（２−１）板状押出成形品の製造
上記（１）で調製した発泡ゴム配合物を、図２に示すように、押出機１（例えば、仕様：シリンダ径９０mmφ、Ｌ／Ｄ＝２２）を使用して、板幅：２０mm、板厚：２mmの板状押出成形品１０を、押出速度１２ｍ／分で押出成形した。押出機１を出た連続状の板状押出成形品１０は、マイクロ波（ＵＨＦ）加硫槽２、第１の熱風加硫（ＨＡＶ）槽３及び第２の熱風加硫（ＨＡＶ）槽４をその順に通過させ、ＨＡＶ加硫槽４を出たところでクリップ５で挟みワイヤにより任意の荷重で連続的に引張って引張応力をかけた。ＨＡＶ加硫槽４を出たところで板状押出成形品１０は加硫がほぼ完了している。また、加硫時の熱により熱分解型発泡剤であるＯＢＳＨが分解して分解ガスを発生するため、板状押出成形品１０には無数の気泡が内在される。
【００３２】
上記の引張応力を１２，６０，１９５ｋＰａとしたときの各板状押出成形品をそれぞれ実施例１，２，３とした。また、引張応力をかけずに行った板状押出成形品を比較例１とし、引張応力を５ｋＰａ、２５０ｋＰａとしたときの板状押出成形品をそれぞれ比較例２，３とした。なお、ＵＨＦ加硫槽２の出力は約４ｋＷとし、前記押出速度下での同槽内通過時間は約３０秒であった。第１のＨＡＶ加硫槽３の熱風温度は約２２０℃とし、前記押出速度下での同槽内通過時間は約１００秒であった。第２のＨＡＶ加硫槽４の熱風温度は約２２０℃とし、前記押出速度下での同槽内通過時間は約１００秒であった。
【００３３】
（２−２）板状押出成形品の測定
上記（２−１）で得た実施例１，２，３及び比較例１，２の各板状押出成形品１０について、下記項目▲１▼▲２▼▲３▼を測定した。なお、比較例３の板状押出成形品１０は、引張応力が過剰となって加硫槽２，３，４の途中で破損したため、測定できなかった。
▲１▼発泡倍率：板状押出成形品１０の比重に対する発泡ゴム配合物の練り生地の比重の倍率比を求めて、発泡倍率とした。なお、比重の測定は水中置換法（JIS K 6301）に準じて行った。
▲２▼気泡径と伸長比：顕微鏡により拡大して板厚方向の略中央部（内部）における５０個以上の気泡の気泡径を測定した。図３（ａ）に示すように、気泡１３の押出直角方向（板幅方向をＸ方向、板厚方向をＹ方向とする。）の気泡径を測定したところ、実施例１，２，３でも比較例１，２でも、Ｘ方向とＹ方向とで気泡径に有意差は認められなかった（すなわち気泡のＸ−Ｙ断面は真円に近かった）。一方、押出方向（Ｚ方向）の気泡径を測定したところ、実施例１，２，３では、押出直角方向の気泡径に対して明らかに長くなっていた（すなわち気泡のＺ−Ｙ断面はＺ方向に長い略楕円であった）。つまり、気泡１３は押出方向に長く伸長された略楕円体をなしていた。こうして、押出直角方向の気泡径と押出方向の気泡径とを測定してそれぞれの平均値を求め、押出方向の伸長比（＝押出方向の気泡径／押出直角方向の気泡径）を算出した。
▲３▼ヤング率： JIS K6251に準じて、速度５０mm／分で引張試験し、伸び２５％のときの引張応力を測定してヤング率を求めた。
これらの測定結果を表２に示すとともに、特に、気泡の伸長比と引張応力との関係を図４に示し、押出方向のヤング率と気泡の伸長比との関係を図５に示す。
【００３４】
【表２】

【００３５】
上記のように押出方向に長く伸長された略楕円体の気泡が生じるメカニズムは、次のようなものと推定される。図３（ｂ）はゴム配合物１１中の一つの熱分解型発泡剤１２又はそれによる気泡１３を模式的に示すもので、ゴム配合物の加硫度をゴム配合物中に付したハッチングの間隔の広狭で表している。同図の▲１▼〜▲２▼に示すように、まず加硫時の熱により加硫が開始するとともに、熱分解型発泡剤１２が分解して分解ガスを発し、真球状に近い気泡１３が生じる。そして、▲２▼〜▲４▼に示すように、加硫の進行とともに進行する熱分解型発泡剤１２の分解反応の進行中ないし終了後において、押出方向に引張応力がかかると、気泡１３が押出方向に変形して伸長した略楕円体となる。さらに加硫が進行すると、▲５▼に示すように、前記気泡１３の形状が固まるものと考えられる。
【００３６】
表２及び図４のとおり、比較例１ないし実施例１，２，３において、引張応力が大きいほど気泡の伸長比も大きくなったが、前記のとおり、引張応力が過剰となった比較例３は破損した。また、表２及び図５のとおり、実施例１，２，３は、発泡倍率が比較例１のそれと同等であるにも拘わらず、押出方向のヤング率が比較例１のそれよりも高くなっており、伸長比が大きいものほどヤング率の増加が顕著であった。従って、実施例１，２，３においては、軽量化を狙ってさらに発泡倍率が大きくなるように発泡剤等の設定を変更しても、比較例１と同等のヤング率を維持できることが分かる。一方、比較例２では、ヤング率について比較例１のそれとの有意差が認められなかった。
【００３７】
このように、実施例１，２，３においては、押出方向のヤング率が高くなったが、その反面、押出直角方向のヤング率は若干低くなる傾向がある。しかし、押出成形品においては押出方向のヤング率が高くなれば、押出直角方向のヤング率が若干低くなっても、要求される全体としての剛性を高めることができる。例えば、次に述べるウエザストリップにおいては、取付部からの脱落防止やガラス保持力の低下防止に有効な剛性を高めることができ、必要な剛性を維持すればよいのであれば、発泡倍率を大きくして軽量化を図ることができる。
【００３８】
（３−１）ウエザストリップの製造
次に、上記（１）で調製した発泡ゴム配合物を、前記板状押出成形品１０の場合と同様にして、図１に示すような断面形状（肉厚：２〜５ｍｍ）を有する自動車用ウエザストリップ２０を押出成形した後、各加硫槽２，３，４を通過させ、加硫槽４を出たところで引張って引張応力５５ｋＰａをかけた。このウエザストリップ２０はガラスランであって、ガラスの端面が摺接する基底部２１と、一対の側壁部２２と、ガラスの両面が摺接する一対のシールリップ部２３とを備えたものである。
【００３９】
（３−２）ウエザストリップの測定
上記（３−１）で得たウエザストリップ２０について、前記板状押出成形品１０の場合と同様にして発泡倍率を測定したところ、１．２０であった。また、ゴム配合物２４に内在された気泡２５の気泡径及び伸長比については、板厚方向の略中央部（内部）のみならず表面近傍部の気泡についても測定したところ、表３に示すとおり、表面近傍部の方が内部よりも気泡径が小さかったが、表面近傍部の気泡も押出方向に伸長していた。
【００４０】
【表３】

【００４１】
なお、本発明は前記実施形態に限定されるものではなく、発明の趣旨から逸脱しない範囲で適宜変更して具体化することもできる。
【００４２】
【発明の効果】
以上詳述した通り、本発明に係るウエザストリップ及びその製造方法によれば、必要な剛性を維持しつつ、発泡倍率を高めて軽量化の要請に応えることができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明に係る実施例の自動車用ウエザストリップの斜視図である。
【図２】本発明に係る実施例の板状押出成形品及びその製造方法を示す概略図である。
【図３】同板状押出成形品を示し、（ａ）は斜視図、（ｂ）は略楕円体の気泡が生じるメカニズムの説明図である。
【図４】同板状押出成形品における気泡の伸長比と引張応力との関係を示すグラフである。
【図５】同板状押出成形品における押出方向のヤング率と気泡の伸長比との関係を示すグラフである。
【符号の説明】
１押出機
２ＵＨＦ加硫槽
３第１のＨＡＶ加硫槽
４第２のＨＡＶ加硫槽
５クリップ
１０板状押出成形品
１１ゴム配合物
１２熱分解型発泡剤
１３気泡
２０ウエザストリップ
２１基底部
２２側壁部
２３シールリップ部
２４気泡

Claims

発泡ゴム配合物にて押出成形された発泡倍率（＝発泡ゴム配合物の練り生地の比重／発泡後のゴムの比重）が１．０５〜１．５５の微発泡ゴム押出成形品であるウエザストリップであって、発泡により内在された無数の気泡が押出方向に伸長された略楕円体をなし、その伸長比（＝押出方向の気泡径／押出直角方向の気泡径）が１．１以上であることを特徴とするウエザストリップ。
発泡倍率が１．１５〜１．５０の微発泡ゴム押出成形品である請求項１記載のウエザストリップ。
押出直角方向の気泡径が平均値で１１０μｍ以下である請求項１又は２記載のウエザストリップ。
発泡ゴム配合物にて発泡倍率（＝発泡ゴム配合物の練り生地の比重／発泡後のゴムの比重）が１．０５〜１．５５の微発泡ゴム押出成形品であるウエザストリップを押出成形し、該押出成形された加硫完了前のウエザストリップに押出方向の引張応力をかけることにより、内在される無数の気泡を押出方向に伸長させて略楕円体をなすようにした後、加硫完了させることを特徴とするウエザストリップの製造方法。
前記引張応力が１０〜２５０ｋＰａである請求項４記載のウエザストリップの製造方法。
発泡ゴム配合物は、原料ゴムに熱分解型発泡剤を添加したものである請求項４又は５記載のウエザストリップの製造方法。
熱分解型発泡剤の発泡分解温度領域にて前記引張応力をかける請求項６記載のウエザストリップの製造方法。