JP6054060B2 - ゴム部材、ゴム用コーティング剤、およびゴム部材製造方法 - Google Patents
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Description
そこで、柔らかく、手触りの良いシリコーンゴムを用いた時計バンドが望まれているが、シリコーンゴムは、その表面に粘着性を有するため、これを時計バンドとして用いた場合には、べとつき感があり、使用が難しいものであった。これを解決する技術として、例えば、特許文献1に記載の時計バンドが提案されている。特許文献1に記載の時計バンドは、シリコーンゴムで形成された基材層(充実層)を成形してなり、基材層の肌側の面に発泡シリコーンを突起状に設けることで、肌との接触面を低減させて、装着感をさらに良好とするものである。
本発明のゴム部材において、前記コーティング層は、前記ゴム部材の外表面に形成されていることが好ましい。
本発明のゴム部材において、前記ゴム基材がシリコーンゴムであることが好ましい。
また、本発明のゴム部材において、前記コーティング層は、前記バインダー樹脂が架橋されてなることが好ましい。
さらに、本発明のゴム部材は、前記コーティング層の100%モジュラスが5MPa以上30MPa以下、破断強度が50MPa以上、かつ破断伸びが300%以上であることが好ましい。
さらに本発明のゴム用コーティング剤において、前記バインダー樹脂は、熱硬化性酸変性基含有ポリカーボネート系ウレタン、または熱硬化性水酸基含有ポリカーボネート系ウレタンであることが好ましい。
また、本発明のゴム用コーティング剤において、前記ゴム基材は、シリコーンゴム、エチレンプロピレンゴム、イソプレンゴム、又はクロロプレンゴムであることが好ましい。
さらに、本発明のゴム用コーティング剤において、前記ゴム基材は、シリコーンゴムであることが好ましい。
本発明のゴム部材製造方法は、ゴム基材の表面に、アルコキシ基を含むケイ素化合物を含有するプライマー液を塗布し、乾燥させてプライマー層を形成する工程と、ゴム用コーティング剤を前記プライマー層に塗布し、乾燥させる工程と、を有し、前記ゴム用コーティング剤は、水系媒体と、ポリカーボネート骨格とウレタン結合を有するバインダー樹脂と、を含み、前記バインダー樹脂は、前記水系媒体中に分散されていることを特徴とする。
本発明のゴム部材10は、図1に示す時計1の時計本体2に連結された時計バンド3である。時計バンド3全体が本発明のゴム部材10であってもよいし、時計バンド3の一部に本発明のゴム部材10が用いられていてもよい。
本発明のゴム部材10は、ゴム基材11と、プライマー層13を介してゴム基材11に設けられたコーティング層12と、を備える。時計バンド3において、ゴム基材11は、時計1を装着した場合の肌側に設けられ、コーティング層12が肌と反対側に設けられている。
ゴム基材11としては、シリコーンゴム、エチレンプロピレンゴム、イソプレンゴム、クロロプレンゴム等、公知の各種ゴムを用いることができる。時計バンド3としては、柔らかく、手触りが良いという観点から、シリコーンゴムを用いることが好ましい。
ゴム基材11は、表面処理された処理面111を備えていてもよい。表面処理としては、他の層(プライマー層13またはコーティング層12)に対するゴム基材11の密着性を向上する表面処理であれば、特に制限はなく、例えば、イトロ処理、UV処理など、ゴム基材11の表面を改質して、コーティング層12の密着性を改善する公知の方法を挙げることができる。
処理面111はゴム基材11の表面全体に備えられていてもよいし、ゴム基材11の表面の一部に備えられていてもよい。
コーティング層12は、ポリカーボネート骨格とウレタン結合とを有するバインダー樹脂を含む。
本実施形態において、ゴム基材11にコーティング層12を設けることで、ゴミや汚れの付着しやすいシリコーンゴムのゴム基材11の露出を抑えることができ、ゴミや汚れの付着による外観の変化を抑制することができる。また、ポリカーボネート骨格を有するバインダー樹脂は、耐摩耗性が高いため、当該バインダー樹脂を含むコーティング層12を設けることで、耐摩耗性の低いシリコーンゴムのゴム基材11の露出を抑え、ゴム部材10の耐摩耗性を向上することができる。これにより、時計バンド3の外観を良好に保つことができる。
コーティング層12が、上記特性を備える場合、シリコーンゴムであるゴム基材11との結着性が高くなり、ゴム部材10を時計バンド3として、特に好適に用いることができる。すなわち、上記特性を備えるコーティング層12を設けたゴム部材10は、ゴミや汚れが付着しにくいとともに、実用に適した耐摩耗性を備え、外観を良好に保つことができるという効果をより一層奏する。
コーティング剤の塗布方法としては、スプレー法、ディップ法、スピン法など公知の方法を採用することができる。また、コーティング層12の硬化は、塗布するコーティング剤の特性に合わせて、自然乾燥、加熱、エネルギー線照射(紫外線、電子線等)等により行う。
ポリカーボネート骨格とウレタン結合とを有するバインダー樹脂としては、ポリカーボネートポリオールを用いたウレタン樹脂が好ましい。ウレタン樹脂としては、熱可塑性、熱硬化性のいずれも用いることができる。
ポリカーボネートポリオールとしては、主鎖に酸変性基を有するもの、水酸基を有するもの、脂環式構造を有するものが好ましいが、中でも主鎖に脂環式構造を有するものが特に好ましい。ポリカーボネートオールが脂環式構造を有することにより、バインダー樹脂がより強固に架橋すると考えられる。
一方、コーティング層12は、100%モジュラス、破断強度、および破断伸びについて、上記特性を満たし、ゴム基材11に設けることで、時計バンド3として好適に用いることができるゴム部材10を提供できると考えられる。
・主鎖に脂環式構造を有するポリカーボネートポリオール(以下、単にポリカーボネートポリオール、という)
このようなポリカーボネートポリオールとしては、例えば、主鎖に脂環式構造を有するポリオールと炭酸エステル化合物とを反応させて得られるポリカーボネートポリオールや、主鎖に脂環式構造を有するポリオールと、このポリオール以外のポリオールと、炭酸エステル化合物とを反応させて得られるポリカーボネートポリオール等が挙げられる。中でも、得られる水性ポリウレタン樹脂分散体の分散性の観点から、主鎖に脂環式構造を有するポリオール化合物と、このポリオール以外のポリオールと炭酸エステル化合物とを反応させて得られるポリカーボネートポリオールが好ましい。
前記主鎖に脂環式構造を有するポリオールとしては、特に制限されないが、例えば主鎖に炭素数5〜12の脂環式基を有するポリオール等が挙げられる。具体的には、1,4−シクロヘキサンジメタノール、1,3−シクロヘキサンジメタノール、1,4−シクロヘキサンジオール、1,3−シクロペンタンジオール、1,4−シクロヘプタンジオール、2,5‐ビス(ヒドロキシメチル)−1,4−ジオキサン、2,7−ノルボルナンジオール、テトラヒドロフランジメタノール、1,4‐ビス(ヒドロキシエトキシ)シクロヘキサン等の主鎖に脂環式構造を有するジオール等が挙げられ、中でも、入手の容易さから1,4−シクロヘキサンジメタノールが好ましい。
水系媒体としては、水や、水と親水性有機溶媒との混合媒体などが挙げられる。
前記水としては、例えば、上水、イオン交換水、蒸留水、超純水等が挙げられる。中でも入手の容易さや塩の影響で粒子が不安定になること等を考慮して、イオン交換水を用いることが好ましい。
前記親水性有機溶媒としては、メタノール、エタノール、プロパノール等の低級1価アルコール;エチレングリコール、グリセリン等の多価アルコール;N−メチルモルホリン、ジメチルスルホキサイド、ジメチルホルムアミド、N−メチルピロリドン等の非プロトン性の親水性有機溶媒等が挙げられる。
前記水系媒体中の前記親水性有機溶媒の量としては、20質量%以下であることが好ましい。
本実施形態におけるコーティング剤には、バインダー樹脂として、ポリウレタン樹脂以外にも、他の樹脂を添加することもできる。前記他の樹脂としては、ポリエステル樹脂、アクリル樹脂、ポリエーテル樹脂、ポリカーボネート樹脂、ポリウレタン樹脂、エポキシ樹脂、アルキド樹脂等が挙げられる。これらは単独で、もしくは2種以上組み合わせて使用することができる。
また、前記他の樹脂は、一種以上の親水性基を有することが好ましい。前記親水性基としては、水酸基、カルボキシ基、スルホン酸基等が挙げられる。
前記その他の樹脂としては、ポリエステル樹脂、アクリル樹脂からなる群より選ばれる
少なくとも一種であることが好ましい。
プライマー層13は、ゴム基材11とコーティング層12の密着性を高める層である。プライマー層は、ゴム基材11に直接備えられてもよいし、ゴム基材11に表面処理を行って処理面111を形成し、この処理面111に備えられていても好ましい。
プライマー層13は、シランカップリング剤を含むプライマー液をゴム基材11の処理面111に塗布し、乾燥することにより形成される。シランカップリング剤としては、アルコキシ基を含むケイ素化合物を含むものが好ましい。プライマー液の塗布方法としては、スプレー法、ディップ法、スピン法など公知の方法を採用することができる。また、プライマー層13の乾燥は、自然乾燥でもよいし、加熱により行なってもよい。
X3−nMenSi−R−Y …(1)
上記式中、Meはメチル基であり、Rはエチレン基又はプロピレン基であり、Xは加水分解基であり、Yは有機官能基であり、nは0,1の整数である。Xの加水分解基としては、CH3−O−,C2H5−O−,CH3O−C2H4−O−,CH(CH3)2−O−などが例示される。またYの有機官能基としては、アミノ基(−NH2)、ビニル基(−CH=CH2)、メタクリル基(−OCOC(CH3)=CH2),イソシアネート基(−N=C=O),メルカプト基(−SH),ウレイド基(−NHCONH2),ポリサルファイド(Sx),エポキシなどが例示される。
プライマー液としては、上記アルコキシ基を含むケイ素化合物を1種含むものであってもよいし、2種以上を含むものであってもよい。
本実施形態においては、シリコーンゴムのゴム基材11とシリコーンとは異なる材料であるコーティング層12を用いるが、プライマー層13を介してコーティング層12を設ける。そのため、コーティング層12がゴム基材11により強く結着して、剥離しにくくなる。
例えば、上記実施形態では、ゴム基材11は、時計1を装着した場合の肌側に設けられ、コーティング層12が肌と反対側に設けられるものとしたが、コーティング層12は、肌側にも設けられていてよく、ゴム基材11の全表面を覆うように設けられ、時計バンド3の全表面に設けられていてもよい。
ゴム基材11として、厚さ2mmのシリコーンゴム(モメンティブ・パフォーマンス・マテリアルズ・ジャパン合同会社製、TSE260−7U)を用いた。このゴム基材11に、バインダー樹脂として熱可塑性ポリカーボネート系ウレタン樹脂を含むコーティング剤を塗布後、乾燥して、コーティング層12を設け、ゴム部材10を得た。
実施例1において用いたゴム基材11を準備した。
次いで、当該ゴム基材11の表面にN−(2−アミノエチル)−3−アミノプロピルトリメトキシシランと3−グリシドキシプロピルトリエトキシシランが質量比1:1.2で含まれたプライマー液を塗布し、80℃で乾燥して、厚さ0.5μm〜1μmのプライマー層13を設けた。そして、実施例1と同様にしてコーティング層12を設け、ゴム部材10を得た。
実施例1と同様にして、ゴム基材11に、バインダー樹脂として、分子鎖両末端が水酸基で封鎖された直鎖状ジオルガノシロキサンを含むシリコーン系コーティング剤を塗布後乾燥して、コーティング層を設け、ゴム部材を得た。
表1に示すバインダー樹脂を用い、プライマー層を設けなかったものは、実施例1と同様にして、プライマー層を設けたものは、実施例2と同様にして、ゴム部材を得た。
表1に示すバインダー樹脂およびプライマー層の詳細は以下の通りである。
・バインダー樹脂
B1:熱可塑性ポリカーボネート系ウレタン
B2:熱硬化性ポリカーボネート系ウレタン
B3:熱硬化性酸変性基含有ポリカーボネート系ウレタン
B4:熱硬化性水酸基含有ポリカーボネート系ウレタン
B5:熱硬化性脂環式構造ポリカーボネート系ウレタン
B6:分子鎖両末端が水酸基で封鎖された直鎖状ジオルガノシロキサン
B7:ポリエーテル系ウレタン
・プライマー層
P1:N−(2− アミノエチル)−3− アミノプロピルトリメトキシシランと3−グリシドキシプロピルトリエトキシシラン(質量比1:1.2)
P2:トリス(3−(トリメトキシシリル)プロピル)イソシアヌレート
P3:3−グリシドキシプロピルトリエトキシシラン
P4:テトラエトキシシランとメチルハイドロジェンポリシロキサン
熱硬化性脂環構造ポリカーボネート系ウレタンをバインダー樹脂として含むコーティング剤を用い、ゴム基材およびプライマー層を表1に示す材料で構成するとともに、表1に示す表面処理を行なってゴム部材を得た。
・コーティング層の評価
実施例1〜10および比較例1〜5のゴム部材に設けられたコーティング層について、70μm〜100μmのフィルムを作製し、JISK6251に指定されるダンベル形状5号型を用い、引張速度500mm/minにて、23℃での100%モジュラス、破断強度、および破断伸びをオートグラフAGS−1KNX(株式会社島津製作所製)を用いて、測定した。結果を表1に示す。
実施例1〜15および比較例1〜5で得られたゴム部材から、試験片を準備し、摩耗性を評価した。摩耗性は、テーバー式アブレーションテスター(株式会社安田精機製作所製)を用い、ゴム部材のコーティング層を摩耗し、コーティング層の下地が露出するまでの摩耗輪の回転数またはコーティング層が剥離するまでの回転数で表す。
また、実施例1〜10および比較例1〜5のゴム部材について、ゴミおよび汚れ付着性を、JIS試験用粉体1種(JIS Z8901)を用いて評価した。
評価結果を表1に示す。
なお、ゴム部材の手触りを確認したところ、ポリカーボネート骨格を含むバインダー樹脂を用いてコーティング層を形成した実施例1〜15のゴム部材は、柔らかく、手触りが良好であった。
これに対し、比較例1のゴム部材は、ゴミおよび汚れは付着しにくいが、耐摩耗性が著しく低く、時計バンドに用いた場合には、摩耗により容易に外観変化が生じると考えられる。さらに比較例2〜5のゴム部材は、ゴミおよび汚れが付着しやすい上、耐摩耗性が低いことがわかる。
Claims (14)
- ゴム基材と、
前記ゴム基材に設けられ、ポリカーボネート骨格とウレタン結合を有するバインダー樹脂を含むコーティング層と、
前記ゴム基材と前記コーティング層との間に設けられたプライマー層と、を備え、
前記バインダー樹脂は、熱硬化性酸変性基含有ポリカーボネート系ウレタン、又は熱硬化性水酸基含有ポリカーボネート系ウレタンであり、
前記プライマー層は、アルコキシ基を含むケイ素化合物を含有する
ことを特徴とするゴム部材。 - 請求項1に記載のゴム部材であって、
前記ゴム基材は、表面処理された処理面を備え、
前記プライマー層は、前記処理面に設けられている
ことを特徴とするゴム部材。 - 請求項1又は請求項2に記載のゴム部材であって、
前記コーティング層は、前記ゴム部材の外表面に形成されている
ことを特徴とするゴム部材。 - 請求項1から請求項3のいずれか1項に記載のゴム部材であって、
前記ゴム基材は、シリコーンゴム、エチレンプロピレンゴム、イソプレンゴム、又はクロロプレンゴムである
ことを特徴とするゴム部材。 - 請求項1から請求項4のいずれか1項に記載のゴム部材であって、
前記ゴム基材がシリコーンゴムである
ことを特徴とするゴム部材。 - 請求項1から請求項5のいずれか1項に記載のゴム部材であって、
前記コーティング層は、前記バインダー樹脂が架橋されてなる
ことを特徴とするゴム部材。 - 請求項1から請求項6のいずれか1項に記載のゴム部材であって、
前記コーティング層の100%モジュラスが5MPa以上30MPa以下、破断強度が50MPa以上、かつ破断伸びが300%以上である
ことを特徴とするゴム部材。 - 時計バンドであることを特徴とする請求項1から請求項7のいずれか1項に記載のゴム部材。
- ゴム基材に形成されたプライマー層に塗布されるゴム用コーティング剤であって、
前記ゴム用コーティング剤は、
水系媒体と、
ポリカーボネート骨格とウレタン結合を有するバインダー樹脂と、を含み、
前記バインダー樹脂は、前記水系媒体中に分散されており、
前記プライマー層は、アルコキシ基を含むケイ素化合物を含有する
ことを特徴とするゴム用コーティング剤。 - 請求項9に記載のゴム用コーティング剤であって、
前記ゴム基材は、表面処理された処理面を有し、
前記プライマー層は、前記処理面に形成されている
ことを特徴とするゴム用コーティング剤。 - 請求項9又は請求項10に記載のゴム用コーティング剤であって、
前記バインダー樹脂は、熱硬化性酸変性基含有ポリカーボネート系ウレタン、または熱硬化性水酸基含有ポリカーボネート系ウレタンである
ことを特徴とするゴム用コーティング剤。 - 請求項9から請求項11のいずれか1項に記載のゴム用コーティング剤であって、
前記ゴム基材は、シリコーンゴム、エチレンプロピレンゴム、イソプレンゴム、又はクロロプレンゴムである
ことを特徴とするゴム用コーティング剤。 - 請求項9から請求項12のいずれか1項に記載のゴム用コーティング剤であって、
前記ゴム基材は、シリコーンゴムである
ことを特徴とするゴム用コーティング剤。 - ゴム基材の表面に、アルコキシ基を含むケイ素化合物を含有するプライマー液を塗布し、乾燥させてプライマー層を形成する工程と、
ゴム用コーティング剤を前記プライマー層に塗布し、乾燥させる工程と、を有し、
前記ゴム用コーティング剤は、
水系媒体と、
ポリカーボネート骨格とウレタン結合を有するバインダー樹脂と、を含み、
前記バインダー樹脂は、前記水系媒体中に分散されている
ことを特徴とするゴム部材製造方法。
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