JP6288774B2 - 防汚性に優れた高分子エラストマー部材およびそれを用いたロール部材 - Google Patents
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Description
本発明の一実施形態の高分子エラストマー部材を形成するために、高分子エラストマー基材の表面上にDLC膜を形成するのに適した成膜方法について説明する。この方法は、成膜時に基材を相対的に負の電位に維持しつつ、気相状態の炭化水素のラジカル、分子イオンなどの正に帯電したものを、電気化学的に当該基材に引き付け、炭素と水素を主成分とするアモルファス状の固形物を析出させる技術である。この技術は、高周波とプラズマを重畳させたプラズマCVD法の一種でPBIID(Plasma based ion implantation and deposition)と呼ばれている。
A:CH4、CH2CH2、C2H2、CH3CH2CH3、CH3CH2CH2CH3
B:C6H5CH3、C6H5CH2CH、C6H4(CH3)2、CH3(CH2)4CH3、C6H12
本発明の特徴は、高分子エラストマー基材に、上述した方法で、DLC膜を成膜すること、および、DLC膜を成膜する前処理として、高分子エラストマー基材中に介在するモノマーやオリゴマーと呼ばれる、蒸気圧の高い未反応物を除去することにある。これにより、表面にDLC膜を密着性良く成膜でき、表面に汚れが付着しにくく、また汚れが付着した場合でも容易に洗浄することが可能な、防汚性に優れた高分子エラストマー部材を得ることができる。
50×50×5mmに成形したクロロプレンゴム(日本電工(株)製 ショウプレン(登録商標)、シリコーンゴム(信越シリコーン(株)製 KE−931−U)、ウレタンゴム(タイガースポリマー株式会社製)、フッ素ゴム(デュポンエラストマー(株) バイトン AL(登録商標))、エチレンプロピレンゴム(クレハエラストマー(株) EPDM EB260N)材に未反応物除去処理を施し、50×50mmの1面に、DLC膜を厚さ:
3μm、Ra:2.5μm〜6.0μmで形成した発明例の試験片を準備した。未反応物除去処理は、シリコーンゴム、フッ素ゴムについては大気圧下150℃−3時間の熱処理を行い、クロロプレンゴム、ウレタンゴム、エチレンプロピレンゴム、ブチルゴムについては減圧下70℃−24時間という条件の熱処理をおこなった。また、未反応物除去処理もDLC膜形成も行わなかった比較例の試験片を準備した。準備した試験片に対し防汚性を以下の手法で評価した。
50×50×5mmに成形したクロロプレンゴム(日本電工(株)製 ショウプレン(登録商標))、シリコーンゴム(信越シリコーン(株)製 KE−931−U)、ウレタンゴム(タイガースポリマー株式会社製)、フッ素ゴム(デュポンエラストマー(株) バイトン AL(登録商標))、エチレンプロピレンゴム(クレハエラストマー(株) EPDM EB260N)材に、以下の表2に示すように、未反応物除去処理として、大気圧下で50℃−24時間と70℃−24時間、および、減圧下(約200Pa)で90℃−3時間と150℃−3時間の熱処理を行った。その後、未反応物除去処理を行わなかった材料と未反応物除去処理を行った材料のそれぞれの50×50mmの1面に、DLC膜を3μm厚さで形成して試験片とし、試験片のDLC膜の密着力を評価した。結果を表2に示す。
50×50×5mmに成形したクロロプレンゴム(日本電工(株)製 ショウプレン(登録商標))、シリコーンゴム(信越シリコーン(株)製 KE−931−U)、ウレタンゴム(タイガースポリマー株式会社製)、フッ素ゴム(デュポンエラストマー(株) バイトン AL(登録商標))、エチレンプロピレンゴム(クレハエラストマー(株) EPDM EB260N)材に、以下の表3に示すように、大気圧下で70℃−24時間、および、減圧下(約200Pa)で150℃−3時間という条件で未反応物除去処理を行った。その後、25℃における各材料のガス放出速度を測定した。結果を表3に示す。なお、表3では、参考のため、実施例2で求めたDLC膜の密着力の評価結果も併せて示す。また、ガス放出速度はスループット法により求めた。
50×50×5mmに成形したクロロプレンゴム(日本電工(株)製 ショウプレン(登録商標))、シリコーンゴム(信越シリコーン(株)製 KE−931−U)、ウレタンゴム(タイガースポリマー株式会社製)、フッ素ゴム(デュポンエラストマー(株) バイトン AL(登録商標))、エチレンプロピレンゴム(クレハエラストマー(株) EPDM EB260N)材に未反応物除去処理を施し、50×50mmの1面に、DLC膜を種々の厚さで形成した発明例の試験片を準備した。未反応物除去処理は、シリコーンゴム、フッ素ゴムについては大気圧下150℃−3時間という条件で行い、クロロプレンゴム、ウレタンゴム、エチレンプロピレンゴム、ブチルゴムについては減圧下で70℃−24時間という条件で行った。また、未反応物除去処理もDLC膜形成も行わなかった比較例の試験片を準備した。準備した試験片に対し、非粘着性を、以下の手法でエラストマー部材表面の非粘着性を評価した。非粘着性の評価はJISZ 1252に準拠したセロハンテープを90°の角度で引き剥がすのに要した力をデジタルフォースゲージで測定することによって評価した。結果を表4に示す。
50×50×5mmに成形したクロロプレンゴム(日本電工(株)製 ショウプレン(登録商標))、シリコーンゴム(信越シリコーン(株)製 KE−931−U)、ウレタンゴム(タイガースポリマー株式会社製)、フッ素ゴム(デュポンエラストマー(株) バイトン AL(登録商標))、エチレンプロピレンゴム(クレハエラストマー(株) EPDM EB260N)材に未反応物除去処理を施し、50×50mmの1面に、Si、O元素を添加して親水性を付与したDLC膜を3μm厚さで形成した発明例の試験片を準備した。未反応物除去処理は、シリコーンゴム、フッ素ゴムについては大気圧下150℃−3時間という条件で行い、クロロプレンゴム、ウレタンゴム、エチレンプロピレンゴム、ブチルゴムについては減圧下で70℃−24時間という条件で行った。また、未反応物除去処理もDLC膜形成も行わなかった比較例の試験片を準備した。準備した試験片に対し、DLC膜表面の水の接触角の測定とインク(寺西化学工業(株)製 マジックインキ補充用 黒)を不織布(テクノワイパー CRN508)で清拭したときのインクの除去のしやすさを調べた。結果を表5に示す。
50×50×5mmに形成したクロロプレンゴム(日本電工(株)製 ショウプレン(登録商標))、シリコーンゴム(信越シリコーン(株)製 KE−931−U)、ウレタンゴム(タイガースポリマー株式会社製)、フッ素ゴム(デュポンエラストマー(株) バイトン AL(登録商標))、エチレンプロピレンゴム(クレハエラストマー(株) EPDM EB260N)材に未反応物除去処理を施し、50×50mmの1面に、F元素を添加して撥水性を付与したDLC膜を3μm厚さで形成した発明例の試験片を準備した。未反応物除去処理は、シリコーンゴム、フッ素ゴムについては大気圧下で150℃−3時間という条件で行い、クロロプレンゴム、ウレタンゴム、エチレンプロピレンゴム、ブチルゴムについては減圧下で70℃−24時間という条件で行った。また、未反応物除去もDLC膜形成も行わなかった比較例の試験片を準備した。準備した試験片に対し、表面の水の接触角を測定した。さらに、試験片上にポリマー(不二製作所(株)製 ポリプラス 粒径:75〜150μm)を付着させ、窒素を吹き付けてポリマー除去させた。完全にポリマーを除去したときのガスの圧力を測定した。結果を表6に示す。
100×100×10mmに成形したクロロプレンゴム(日本電工(株)製 ショウプレン(登録商標))、シリコーンゴム(信越シリコーン(株)製 KE−931−U)、ウレタンゴム(タイガースポリマー株式会社製)、フッ素ゴム(デュポンエラストマー(株) バイトン AL(登録商標))、エチレンプロピレンゴム(クレハエラストマー(株) EPDM EB260N)材に未反応物除去処理を施し、100×100mmの1面に、DLC膜を3μmの厚さで形成した発明例の試験片を準備した。未反応物除去処理は、シリコーンゴム、フッ素ゴムについては大気圧下150℃−3時間という条件で行い、クロロプレンゴム、ウレタンゴム、エチレンプロピレンゴム、ブチルゴムについては減圧下70℃−24時間という条件で行った。またこのDLC膜は、JIS K 7129(赤外線センサ法)による水蒸気透過係数が10−2gmm/m2day以下であり、かつJIS K 7129−1(圧力センサ法)による水素透過係数が10−12mol/msPa以下であった。また、未反応物除去処理もDLC膜形成も行わなかった比較例の試験片を準備した。準備した試験片のDLC処理面に対し、有機溶剤であるエタノールまたはアセトンを含浸したポリエステル布を貼り付け、揮発した溶剤分を滴下しながら室温で3時間静置した後、それぞれデュロメーター(Aタイプ JIS K 6253−3による)で硬さを求めた。結果を表7−1および表7−2に示す。
2 基材
3 反応容器
4,5 バルブ
6 導体
7 導入端子
8 高電圧パルス発生電源
9 プラズマ発生用電源
10 重畳装置
11 アース線
Claims (10)
- 高分子エラストマー中に介在する未反応物を除去した高分子エラストマー基材と、
この高分子エラストマー基材の表面に成膜したDLC膜と、
を備えることを特徴とする防汚性に優れた高分子エラストマー部材。 - 前記高分子エラストマー基材のガス放出速度が、5×10−2Pa・m/s以下であることを特徴とする、請求項1に記載の高分子エラストマー部材。
- 前記高分子エラストマー中の未反応物の除去を、部材が変形しない温度範囲で大気中もしくは減圧下における加熱によって行うことを特徴とする、請求項1または2に記載の高分子エラストマー部材。
- 前記DLC膜の表面が算術平均粗さRa:0.1μm〜10.0μmの梨地状であることを特徴とする、請求項1に記載の高分子エラストマー部材。
- 前記DLC膜の表面の水の接触角を35度以下として親水性を有することで洗浄性を向上させることを特徴とする、請求項1から4までのいずれか1項に記載の高分子エラストマー部材。
- 前記DLC膜の表面の水の接触角を75度以上として撥水性を有することで防汚性を向上させることを特徴とする、請求項1から4までのいずれか1項に記載の高分子エラストマー部材。
- 前記DLC膜の水蒸気透過係数が10−2gmm/m2day以下および/または前記DLC膜の水素透過係数が10−12mol/msPa以下であることを特徴とする、請求項1から6までのいずれか1項に記載の高分子エラストマー部材。
- 前記DLC膜の膜厚が10μm以下であることを特徴とする、請求項1から7までのいずれか1項に記載の高分子エラストマー部材。
- 前記高分子エラストマーとして、クロロプレン系、シリコーン系、ウレタン系、フッ素系、エチレンプロピレン系およびブチル系からなる群のうちのいずれか一つ以上の系の高分子エラストマーを含むものを使用することを特徴とする、請求項1から8までのいずれか1項に記載の高分子エラストマー部材。
- 請求項1から9までのいずれか1項に記載された高分子エラストマー部材を用いたことを特徴とするロール部材。
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