JPH03262636A - ゴム系複合材料の製造方法 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるた
め要約のデータは記録されません。

Description

【発明の詳細な説明】 〔産業上の利用分野〕 本発明は、基材にゴム組成物を加熱圧着してゴム系複合
材料を製造する方法に関する。

〔従来の技術〕

従来より、基材とゴム組成物とを加熱圧着してゴム系複
合材料を製造する場合、基材とゴム組成物とを接着する
方法としては、 （ａ）基材表面に接着剤を塗布する。

（ｂ）ゴム組成物を基材と直接反応するような配合にす
る。

などの方法が採用されている。

〔発明が解決しようとする課題〕

しかし、（ａ）の方法は、溶剤を使用すること、工数が
かかること、接着部に厳しい温度歪がかかる場合には使
用できないことなどの欠点がある。

一方、（ｂ）の方法では、接着剤は使用しないが、接着
可能な基材が限定されること、また接着に必要な配合と
することによりゴム自身の物性を低下させてしまうこと
があり、この方法にも一定の限界がある。

本発明は上記事情に鑑みなされたもので、加熱圧着によ
り基材とゴム組成物とを接着してゴム系複合材料を得る
方法において、接着剤を使用せずに強力に接着でき、し
かも基材の形状、材料等の選択の自由度、ゴム配合の自
由度が大きいゴム系複合材料の製造方法を提供すること
を目的とする。

〔課題を解決するための手段及び作用〕本発明者は上記
目的を達成するため鋭意検討を重ねた結果、基材にゴム
組成物を接合してゴム系複合材料を製造するに際し、基
材表面上に炭化水素系化合物のモノマーを低圧プラズマ
法により重合して不飽和結合を有する重合膜を形成し、
次いで該重合膜上にゴム組成物を加熱圧着することによ
り、該重合膜が良好な接着層として働き、接着剤なしに
基材とゴム組成物とを強力に接着できることを知見した
。

更に詳述すると、低圧グロープラズマ中の自由電子や陽
イオンは非常に高いエネルギーを有しており、化学反応
性が極めて高い。例えばそのままの状態では全く重合し
ないメタンやエタン、ベンゼン等の炭化水素系化合物を
極めて容易にプラズマ重合することが可能である。この
場合、制御された条件下ではモノマー中に重合性の不飽
和結合を含んでいなくとも、重合膜（プラズマ重合膜）
中に不飽和結合を形成させることができる。更に、不飽
和結合を一つ以上含む炭化水素系化合物をモノマーとし
た場合は条件によりプラズマ重合膜中に不飽和結合を多
く残すことができる。このようにプラズマ重合によれば
不飽和結合を含む重合膜を容易にかつ確実に形成するこ
とが可能である。

そして、ゴムと複合化すべき基材表面にかかる不飽和結
合を有するプラズマ重合膜を形成し、次いで、ゴム組成
物を該重合膜上に加熱圧着すると、加熱圧着時の熱と圧
力により重合膜中の不飽和結合とゴム組成物とを架橋さ
せることができる。このため、該重合膜が良好な接着層
として機能し、基材とゴム組成物とを強固に接着するこ
とができる。

かかる方法によれば、接着剤は不要であり、また、上記
接着機構からゴム組成物に何ら特別の配合を必要としな
いため、ゴム配合の自由度は極めて大きい。更に、接着
層である重合膜がプラズマにより形成されるので、膜と
基材の密着性に優れる上にあらゆる固体基材表面に接着
層を設けることができる。

従って、本発明は基材にゴム組成物を接合してゴム系複
合材料を製造するに際し、基材表面上にモノマーを低圧
プラズマ法により重合して不飽和結合を有する重合膜を
形成し、次いで該重合膜上にゴム組成物を加熱圧着して
基材とゴムとを接着することを特徴とするゴム系複合材
料の製造方法を提供する。

以下、本発明鉦；ついて詳しく説明する。

本発明のゴム系複合材料の製造においては、まず基材を
処理室内に配置し、モノマーを処理室内に導入し、低圧
グロープラズマ法により不飽和結合を有する重合膜を基
材表面上に形成する。

ここでプラズマの発生方法としては、プラズマを発生し
、かつこれにより基材表面にプラズマ重合膜を形成する
ことができる方法であればいかなる方法であってもよい
が、具体的には、内部電極方式による直流グロー放電や
低周波放電、内部電極方式、外部電極方式又はコイル形
方式による高周波放電、導波管型方式によるマイクロ波
放電又は電子サイクロトロン共鳴放電などが挙げられる
。

また、モノマーとしてはプラズマ重合後に重合膜中に不
飽和結合が残存する化合物であれば、いがなるものであ
っても使用できる。具体的には飽和炭化水素、不飽和炭
化水素、環状炭化水素、芳香族炭化水素、あるいはこれ
らに類似の分子構造を持つ化合物が好んで用いられ、こ
れらの１種を単独で又は２種以上を混合して用いること
ができる。これらの化合物の例として、Ｃｒ１Ｈ２ｎ＋
２（ｎ≧１）（ＣＨ４，Ｃ２Ｈ，、Ｃ，Ｈ，、Ｃ４Ｈ１
ｏ、Ｃ５Ｈｉ　２等）、ＣｎＨ２ｏ（ｎ≧２）（Ｃ２Ｈ
，、Ｃ３Ｈ，。

Ｃ，Ｈ，、Ｃ，Ｈｌ、等）、ＣｎＨ，ｎ−２（ｎ≧２）
などやこれらの化合物のうちの水素原子の少なくとも一
部を他の官能基に置換したもの、分子構造の中にベンゼ
ン環を持つものなどが好ましく用いられる。

これらの中でも特に、Ｃ２Ｈ４，Ｃ，Ｈｌ、、Ｃ４Ｈ，
、Ｃ，ＨＧ、Ｃ４ＨＳＣＱ、Ｃ，Ｈ，ｌなどが好ましく
用いられる。

これらモノマーガスは、そのまま用いてもよいが、放電
の持続性、安定性、経済性、あるいは形成される重合膜
の物性などの観点から、必要に応じてＨｅ、Ａｒ、Ｎｅ
などの不活性ガス、あるいはＮ２．　Ｈ２，０２などの
ガスの１２種を単独で又は２種以上の混合ガスで希釈す
ることも有効である。

本発明にかかるプラズマ重合膜の形成は、前記方法によ
りプラズマ放電領域が形成される処理室内に被処理物を
収容し、この処理室内に上記モノマーや必要に応じて同
時に希釈ガスを連続的に供給することにより実施するこ
とができる。

本発明において、低圧プラズマ法により重合膜を形成す
る場合、処理室内を減圧し、この低圧処理室内ヘモツマ
−あるいは希釈上ツマ−を供給して行なうことができる
。

ここで、上記モノマーを上記処理室内に供給する方法は
、プラズマ放電時の処理室内の温度や常温下における該
モノマーの状態などによって選定される。

即ち、該モノマーが処理室内温度や常温下においてガス
状である場合は、これをそのまま処理室内へ流入させる
ことができ、また液状である場合には、蒸気圧が比較的
高ければその蒸気をそのまま流入してもよいし、その液
体を不活性ガスなどの希釈ガスでバブリングして流入し
てもよい。

方、ガス状でなく、しかも蒸気圧が比較的低い場合には
、加熱することにより、ガス状又は蒸気圧が高い状態に
して用いることができる。

本発明方法によりゴム組成物と加熱圧着により接着可能
な基材は、板状、シート状、繊維状、ブロック状等のい
かなる形状であっても差支えなく、また、材質について
もプラスチック、ゴム、金属、セラミック等、有機質固
体、無機質固体を問わずいずれの固体であってもよい。

本発明方法は、このように基材表面に重合膜を形成した
後、該重合膜上にゴム組成物を加熱圧着して基材とゴム
とを接着する。

ここで、ゴム組成物中のゴム成分としては、天然ゴム（
ＮＲ）、および構造式中に炭素−炭素二重結合を有する
合成ゴムを単独あるいは２種以上ブレンドしたものが使
用できる。上記合成ゴムにはイソプレン、ブタジェン、
クロロプレン等の共役ジエン化合物の単独重合体である
ポリイソプレンゴム（ＩＲ）−ポリブタジェンゴム（Ｂ
Ｒ）、ポリクロロプレンゴム等、前記共役ジエン化合物
とスチレン、アクリロニトリル、ビニルピリジン、アク
リル酸、メタクリル酸、アルキルアクリレート類、アル
キルメタクリレート類等のビニル化合物との共重合体で
あるスチレンブタジェン共重合ゴム（ＳＢＲ）、ビニル
ピリジンブタジェンスチレン共重合ゴム、アクリロニト
リルブタジェン共重合ゴム、アクリル酸ブタジェン共重
合ゴム、メタアクリル酸ブタジェン共重合ゴム、メチル
アクリレートブタジェン共重合ゴム、メチルメタアクリ
レートブタジェン共重合ゴム等、エチレン、プロピレン
、イソブチレン等のオレフィン類とジエン化合物との共
重合体〔例えばインブチレンイソプレン共重合ゴム（Ｉ
ＩＲ））、オレフィン類と非共役ジエンとの共重合体（
ＥＰＤＭ）（例えばエチレン−プロピレン−シクロペン
タジェン三元共重合体、エチレンプロピレン−５−エチ
リデン−２−ノルボルネン三元共重合体、エチレンプロ
ピレン−１，４−へキサジエン三元共重合体〕、シクロ
オレフィンを開環重合させて得られるポリアルケナマー
〔例えばポリペンテナマー〕、オキシラン環の開環重合
によって得られるゴム〔例えば硫黄加硫が可能なポリエ
ピクロロヒドリンゴム〕、ポリプロピレンオキシドゴム
等が含まれる。また、前記各種ゴムのハロゲン化物、例
えば塩素化イソブチレンイソプレン共重合ゴム（ＣＱ−
Ｉ　ＩＲ）、臭素化インブチレンイソプレン共重合ゴム
（Ｂｒ−ＩＩＲ）等も含まれる。更に、ノルボルネンの
開環重合体も用い得る。また更に、ブレンドゴムとして
は上述のゴムにエピクロルヒドリンゴム、ポリプロピレ
ンオキシドゴム、クロルスルフォン化ポリエチレン等の
飽和弾性体をブレンドして用いることもできる。

上記ゴム成分には、更に常法に従い、目的、用途などに
応じてカーボンブラック、シリカ、炭酸カルシウム、硫
酸カルシウム、クレイ、マイカ等の充填剤、鉱物油、植
物油等の軟化剤、硫黄その他の架橋剤、加硫促進剤、亜
鉛華、ステアリン酸等の加硫促進助剤等を添加してゴム
組成物を調製することができる。

上記ゴム組成物と基材表面の重合膜との接着は、該重合
膜上にゴム組成物を加熱圧着し、ゴム中の分子を架橋さ
せると同時に接着を行なうことができる。

〔発明の効果〕

本発明のゴム系複合材料の製造方法によれば、接着剤を
用いずに任意に固体基材に対し任意のゴム組成物を強固
に接着できるので、応用用途の広いゴム系複合材料を簡
単、確実に生産できる。

以下、実施例及び比較例を示し、本発明を具体的に説明
するが１本発明は下記実施例に制限されるものではない
。

〔実施例１〜５、比較例〕 第１図に示した外部電極型高周波プラズマ放電装置を用
い、第１表に示した条件でＯ−ポリエチレンテレフタレ
ート（ＰＥＴ）シート、ナイロンシート、ナイロン布、
ステンレススチール板にプラズマ重合膜を形成し、これ
ら基材と第２表に示す配合のゴム組成物とを１４５℃、
４０分の条件で加熱圧着して接着した。加熱圧着後、１
８０゜剥離試験により接着力を測定し、処理条件により
これを比較した。結果を第３表に示す。なお、接着力は
プラズマ重合膜を形成しない基材をゴム組成物と接着さ
せたもの（比較例）の接着力を１とした場合の相対強度
で示した。

なお、第１図中１は処理室、２は七ツマ−（あるいはモ
ノマーと希釈ガス）供給管で、モノマー供給管２よりモ
ノマーガスを処理室内へ供給すると共に、電極３，３間
にプラズマ電源４によりプラズマ領域を形成させると七
ツマ−が重合し、電極３，３間の基材５表面に重合膜が
形成される。

なお、６は排出管、７はポンプ、８はバルブである。

第 表 注１）Ｎ−フェニル−Ｎ′−イソプロピル−Ｐ−フェニ
レンジアミン（入内新興社製） ｉ２）Ｎ−オキシジエチレン−２−ベンゾチアゾールス
ルファミド（入内新興社製） 第 ３ 表 以上の結果より、プラズマ重合膜を形成することによっ
て、接着力が著しく向上することが確認された。

【図面の簡単な説明】

第１図は実施例１〜５で用いたプラズマ放電装置を示す
概略図である。 ３・・・電　極　　　４・・・プラズマ電源５・・・基
　材　　　６・・・ガス排出管７・・・ポンプ ・・バルブ

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. １、基材にゴム組成物を接合してゴム系複合材料を製造
   するに際し、基材表面上にモノマーを低圧プラズマ法に
   より重合して不飽和結合を有する重合膜を形成し、次い
   で該重合膜上にゴム組成物を加熱圧着して基材とゴムと
   を接着することを特徴とするゴム系複合材料の製造方法
   。