JP5557291B2

JP5557291B2 - シール材

Info

Publication number: JP5557291B2
Application number: JP2011503840A
Authority: JP
Inventors: 武宏佐野
Original assignee: Bridgestone Corp
Current assignee: Bridgestone Corp
Priority date: 2009-03-10
Filing date: 2010-03-10
Publication date: 2014-07-23
Anticipated expiration: 2030-03-10
Also published as: WO2010104108A1; JPWO2010104108A1; CN102348549A; CN102348549B

Description

本発明は、シール材に関し、詳しくは、シール性とハンドリング性が両立したシール材に関する。

従来から、ゴムもしくは熱可塑性エラストマーからなる製品、成形体又はペレット等の被防着体表面に防着剤を塗布することにより、これらの被防着体が互いに粘着するのを防止している。このような外部添加防着剤としては、従来、炭酸カルシウム，タルク，炭酸マグネシウム，マイカ等の天然物を含む無機物、及びシリコーンオイル，シリコーンポリマー等のシリコーン類が使用されている。しかしながら、天然物を含む無機物は、吸湿性及び吸油性が大きいため、防着性を付与しようとするゴム又は熱可塑性エラストマーからなる製品等に配合されているオイル等の低分子量成分を吸収してしまい、このため、製品等を長期間使用することができないことが多かった。また、シリコーン類は高価であり、かつ電気的に接点不良を起こす可能性や、揮発する可能性が高いため、シリコーン類を外部添加したゴムや熱可塑性エラストマーで光学部品や精密部品を作製するには問題があることが懸念されていた。

そこで、吸湿性、吸油性及び揮発性が小さく、ゴム又は熱可塑性エラストマーからなる製品等の被防着体に安定した防着性能を付与することができる外部添加防着剤を提供することを目的として、特許文献１には、平均粒径が５００μｍ以下の有機系粒状物質からなる、ゴム用又は熱可塑性エラストマー用外部添加防着剤が開示されている。

一方、成形品の取り出しを容易に行うことを目的として、成形された該熱可塑性エラストマー製品を残すべき分割型の内表面がブラスト処理により、表面粗さＲａで０．５〜３．０に形成されている分割金型が、特許文献２に開示されている。

特開２００１−６４４４５号公報（特許請求の範囲等）特開２００６−２９７８１１号公報（特許請求の範囲等）

しかしながら、特許文献１記載の方法は、防着剤を塗布するために工程が一つ増え、機械のコストおよびランニングコストがかかるという問題がある。また、防着剤としては、固形状、ワックス状、エマルション状等のものがあり、さらに、材料の組成としてはシリコン系、フッ素系、オレフィン系等があるものの、例えば、防着剤の含有により材料物性が変化する場合、あるいはクリーンルーム内で固形の防着剤が飛散するため防着剤を使用できない場合、さらには、成形品に防着剤組成物そのものを含有できない場合等、防着剤を使用できない場合もある。

一方、一般に、粘着性の高い熱可塑性エラストマーを用いて射出成形等により作製されたシール材では、シール部では高い粘着性を有することが望ましいが、非シール部では、操作性の観点から粘着性は低いほうが望ましい。特許文献２記載の方法は、種々の成形品に使用でき、成形品のハンドリング性を向上できるものの、成形品における表面粗さの分布に差がなく、そのため、より良好なハンドリング性が望まれている。

そこで本発明の目的は、シール性とハンドリング性が両立したシール材を提供することにある。

本発明者は、上記課題を解決すべく鋭意検討した結果、シール部と非シール部の表面粗さを調整して、粘着性を調整することでシール性およびハンドリング性を向上できることを見出して、本発明を完成するに至った。

即ち、本発明のシール材は熱可塑性エラストマーを射出成形することにより成形され、少なくとも１つの接触面を有するシール材において、
前記接触面上に、シール部と非シール部とを有し、
前記シール部の表面粗さＲａｓが０．２μｍ以上１．４μｍ以下であり、前記非シール部の表面粗さＲａｈが３．０μｍより大きく７．０μｍ以下であることを特徴とするものである。

本発明においては、前記シール部の表面粗さＲａｓは０．２μｍ以上０．５μｍ以下であり、前記非シール部分の表面粗さＲａｈは５．０μｍより大きく７．０μｍ以下であることが好ましく、また、本発明においては、前記熱可塑性エラストマーは、ビニル芳香族化合物を主体とする重合体ブロックの少なくとも一つと、共役ジエン化合物を主体とする重合体ブロックの少なくとも一つからなる共重合体の熱可塑性エラストマーを含有するものであることが好ましく、さらに、本発明においては、射出成型の際に用いられる金型が、ブラスト処理により表面粗さが設けられたものであることが好ましい。

本発明によれば、上記構成としたことにより、シール性とハンドリング性が両立したシール材を提供することが可能となった。

本発明のシール材の一例を示す上面図である。図１のシール材のＡ−Ａ断面図である。本発明のシール材の他の一例を示す上面図である。図３のシール材のＢ−Ｂ断面図である。本発明のシール材の他の一例を示す上面図である。図５のシール材のＣ−Ｃ断面図である。本発明のシール材の他の一例を示す上面図である。図７のシール材のＤ−Ｄ断面図である。本発明のシール材の他の一例を示す上面図である。図９のシール材のＥ−Ｅ断面図である。本発明のシール材の他の一例を示す上面図である。図１１のシール材のＦ−Ｆ断面図である。ハンドリング性およびシール性評価におけるサンプルを示す断面図である。

以下、本発明の好適な実施の形態について詳細に説明する。
図１は、本発明のシール材の一例を示す上面図であり、図２は、図１のシール材のＡ−Ａ断面図である。本発明のシール材１は、熱可塑性エラストマーを射出成形することにより成形され、少なくとも１つの接触面を有するシール材であり、接触面上に、シール部２と非シール部３とを有している。

本発明のシール材１は、シール部２の表面粗さＲａｓが０．２μｍ以上１．４μｍ以下であり、非シール部３の表面粗さＲａｈが３．０μｍより大きく７．０μｍ以下であることが肝要である。かかる構成とすることにより、シール部２は表面が滑らかで粘着性が高くシール性に優れ、一方、非シール部３は表面にシール部２より凹凸があり粘着性が低く、べたつかないためハンドリング性が良好となる。上記効果を良好に得るためには、シール部２の表面粗さＲａｓは０．２μｍ以上０．５μｍ以下であることが好ましく、非シール部３の表面粗さＲａｈは５．０μｍより大きく７．０μｍ以下であることが好ましい。ここで、表面粗さとは、ＪＩＳＢ０６０１−１９９４に規定されている算術平均粗さである。

また、本発明のシール材は、少なくとも１つの接触面を有するシール材であり、接触面上に、シール部２と非シール部３とを有していれば、その形状は限定されない。図３は、本発明のシール材の他の一例を示す上面図であり、図４は、図３のシール材のＢ−Ｂ断面図である。図３および４に示すように、シール材１が円形で、中央部にシール部２を有し、該シール部２の周りに非シール部３を有していてもよい。

さらに、本発明のシール材は、少なくとも１つの接触面を有するシール材であり、接触面上に、シール部２と非シール部３とを有していれば、部品としての用途にあわせて自由な形状とすることができる。図５は、本発明のシール材の他の一例を示す上面図であり、図６は、図５のシール材のＣ−Ｃ断面図である。図５および６に示すように、シール材１はシール部２を有する接触面を天面部４に有し、該天面部４を支える脚部５を有していてもよい。また、図７は、本発明のシール材の他の一例を示す上面図であり、図８は、図７のシール材のＤ−Ｄ断面図である。図７および８に示すように、シール部２がシール材１の端部の凸部に有していてもよい。

また、図９および１１は、本発明のシール材の他の一例を示す上面図であり、図１０および１２は、それぞれ図９のシール材のＥ−Ｅ断面図および図１１のシール材のＦ−Ｆ断面図である。図９〜１２に示すように、シール部２がシール材１の凹部に有していてもよく、さらに、図１１および１２に示すように凹部の一部に有していてもよい。

本発明において、シール材１のシール部２および非シール部３の表面粗さは、射出成形時に使用する金型の表面粗さを調整してエンボス加工を施すことにより、作製することができる。かかる金型の表面を荒らして表面粗さを設ける方法は、特に限定されず、例えば、ブラスト処理、エッチング処理、放電処理等を挙げることができ、好ましくはブラスト処理である。なお、かかる金型は、その材質や具体的形状等については、特に制限されない。

上記ブラスト処理は、投射材と呼ばれる粉体を空気の流れに混ぜて、被投射物に対し吹き付けることにより表面処理を行うものである。本発明においては、成形品を残すべき金型の内表面を上記表面粗さに形成できるものであれば、ブラスト処理の条件に特に制限はないが、例えば、次の仕様にて処理を行うことができる。

投射材は、上記目的に合わせて適宜選択することができ、材質（硬度）としては、具体的には例えば、アルミナ、炭化ケイ素、シリカ、カーボンブラック、炭酸カルシウム、炭酸マグネシウム、タルク、クレー、ガラス繊維、ガラスバルーン、金属、酸化鉄、酸化鉄を含む化合物（フェライト等）等の繊維状物や粒状物、破砕状物などからなる無機投射材を好適に用いることができる。また、酸化鉄や酸化鉄を含む化合物（フェライト等）を含む顔料、具体的には、α−ＦｅＯＯＨ、β−ＦｅＯＯＨ、γ−ＦｅＯＯＨ、α−Ｆｅ_２Ｏ_３、γ−Ｆｅ_２Ｏ_３、Ｆｅ_３Ｏ_４、ＭｏＦｅ_２Ｏ_３、Ｍｏ_６Ｆｅ_２Ｏ_３等を用いてもよい。

中でも、アルミナやシリカ、ガラス繊維は、硬度が高いので比較的強くブラスト処理する場合に好適である。一方、炭酸カルシウムや炭酸マグネシウム、タルク、クレーは、硬度が低いので比較的ソフトにブラスト処理する場合に好適である。ガラスバルーンは投射材の比重を小さくする場合に配合するのに好適であり、カーボンブラックを配合した場合には、投射材に導電性を付与することができる。これら無機投射材は、１種を単独で、または２種以上を適宜混合して用いることが可能である。

また、投射材の形状としては、鋭利多角形状のものを用いることが、効率的なブラスト処理を行う上で有効である。投射材の粒径としては、特に制限されないが、通常、平均粒径で８５〜５００μｍ程度のものを用いる。この程度の平均粒径の投射材を用いることで、上記の表面粗さを、より効率良く実現することが可能となる。

ブラスト処理に用いる投射装置（ブラスト装置）としては、投射材を、一定のスピードにて、一定の空気との混合比にて噴射できる機構をもつものであれば、その仕様については特に制限されるものではなく、用途や使用環境に応じて適宜選定して用いることができる。一般に、直噴式と呼ばれる装置では、投射材の切削効果が大きく金型へのダメージが大きいので、精密金型には間接式を用いることが望ましい。

本発明に使用できる熱可塑性エラストマーは、特に制限されず、様々な状況に応じて、適宜選定使用すればよいが、好ましくは、ＪＩＳＡ２５度以下の高粘着性熱可塑性エラストマーである。

また、かかる熱可塑性エラストマーとしては、例えば、スチレン系，オレフィン系，ウレタン系，エステル系等の熱可塑性エラストマーを用いることができ、特にビニル芳香族化合物を主体とする重合体ブロックの少なくとも一つと、共役ジエン化合物を主体とする重合体ブロックの少なくとも一つからなる共重合体の熱可塑性エラストマーを含有するものが好ましく用いられる。より具体的には、例えば、（１）ポリブタジエンとブタジエン−スチレンランダム共重合体とのブロック共重合体を水添して得られる結晶性ポリエチレンとエチレン／ブチレン−スチレンランダム共重合体とのブロック共重合体、（２）ポリブタジエンとポリスチレンとのブロック共重合体、及びポリイソプレンとポリスチレンとのブロック共重合体、あるいは、ポリブタジエン又はエチレン−ブタジエンランダム共重合体とポリスチレンとのブロック共重合体を水添して得られる、例えば、結晶性ポリエチレンとポリスチレンとのジブロック共重合体、スチレン−エチレン／ブチレン−スチレンのトリブロック共重合体（ＳＥＢＳ）、スチレン−エチレン／プロピレン−スチレンのトリブロック共重合（ＳＥＰＳ）など、中でも、スチレン−エチレン／ブチレン−スチレンブロック共重合体又はスチレン−エチレン／プロピレン−スチレンブロック共重合体、などを挙げることができる。

また、本発明において、金型による表面処理方法としては、本発明のシール材が得られるものであれば、対象となる金型やブラスト処理の条件等については特に制限されるものではなく、前述した投射材やブラスト装置等を適宜用いて行うことが可能である。

以下、本発明を、実施例を用いてより詳細に説明する。
（実施例１〜７、比較例１〜７）
下記配合の熱可塑性エラストマー原料を用いて、下記表１および２に示す表面粗さを有する、図１および２に示すシール材を作製した。シール材の作製は、ブラスト処理した金型を用いて、成形時における金型温度は４５℃、成形温度は１８０〜２２０℃で行った。

（熱可塑性エラストマー原料配合）
スチレン−エチレン／ブチレン−スチレンブロック共重合体（数平均分子量２０万，ＳＰ値（溶解度係数）８．５）１００質量部と、パラフィン系オイル（出光興産（株）製，商品名：ＰＷ３８０，分子量７５０，ＳＰ値７．８）２６０質量部と、ポリプロピレン樹脂５質量部とを混練して、熱可塑性エラストマー原料を調製した。この熱可塑性エラストマー原料のＪＩＳＡ硬度は４度であった。

得られたシール材について、下記評価を行い、結果を表１および２に併記した。

（ハンドリング性およびシール性評価）
図１３はハンドリング性およびシール性評価におけるサンプルを示す断面図である。図１３に示すように、上記で作製された１ｍｍ厚のシール材１を、接触面を内側にして２枚重ね、その外側に布テープ６を貼り付けた。布テープ６側から３０ｇ／ｃｍ^２にて圧着して、２４時間放置した。シール材１を布テープ６と共に固定し、１００ｍｍ／ｍｉｎの引張り速度で引張り、シール材１の接触面における剥離力を測定し、非シール部の剥離力でハンドリング性、シール部の剥離力でシール性を評価した。ハンドリング性については、２５ｍＮ以下の場合をＡ、２５ｍＮより大きく７０ｍＮ以下の場合をＢ、７０ｍＮより大きく１４５ｍＮ以下の場合をＣ、１４５ｍＮより大きい場合をＤという４段階で評価した。シール性については、１０００ｍＮ以上の場合をＢ、６１６ｍＮ以上１０００ｍＮ未満の場合をＣ、６１６ｍＮ未満の場合をＤ、という３段階で評価した。但し、シール部表面粗さが０．１μｍの時は、シール部のハンドリング性が悪いためＤとした。

（成形性評価）
成型品内での表面粗さの差により、射出成型時に樹脂がスムーズに流れるかを評価した。非シール部とシール部との表面粗さの差が２μｍ以下の場合をＡ、２μｍより大きく４．５μｍ以下の場合をＢ、４．５μｍより大きく１０以下の場合をＣ、１０μｍより大きい場合をＤとした。

（総合評価）
ハンドリング性、シール性および成形性の評価結果において、Ａを３点、Ｂを２点、Ｃを１点、Ｄを−２点で評価して合計点を求めて、総合評価をした。

実施例１〜７のシール材は、ハンドリング性、シール性および成形性のいずれも良好で、総合評価も４〜６点と良好であった。これに対し、比較例１、４および５のシール材はハンドリング性が悪く、比較例２および３のシール材は成形性が悪く、比較例６のシール材はシール性が悪く、比較例７のシール材はシール性およびハンドリング性が悪く、比較例１〜７のシール材は総合評価も−１〜３点と低かった。

１シール材
２シール部
３非シール部
４天面部
５脚部
６布テープ

Claims

熱可塑性エラストマーを射出成形することにより成形され、少なくとも１つの接触面を有するシール材において、
前記接触面上に、シール部と非シール部とを有し、
前記シール部の表面粗さＲａｓが０．２μｍ以上１．４μｍ以下であり、前記非シール部の表面粗さＲａｈが３．０μｍより大きく７．０μｍ以下であることを特徴とするシール材。
前記シール部の表面粗さＲａｓが０．２μｍ以上０．５μｍ以下であり、前記非シール部分の表面粗さＲａｈが５．０μｍより大きく７．０μｍ以下である請求項１記載のシール材。
前記熱可塑性エラストマーが、ビニル芳香族化合物を主体とする重合体ブロックの少なくとも一つと、共役ジエン化合物を主体とする重合体ブロックの少なくとも一つからなる共重合体の熱可塑性エラストマーを含有するものである請求項１記載のシール材。
前記射出成型の際に用いられる金型が、ブラスト処理により表面粗さが設けられたものである請求項１記載のシール材。