JPH04364946A - ゴムとゴムとの接着複合体の製造方法 - 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】

【０００１】

【産業上の利用分野】本発明は、同種または異種のゴム
成分を含有する少なくとも２種類以上のゴム組成物から
なるゴム材料を相互に接着したゴム・ゴム接着複合体の
製造方法に関する。

【０００２】

【従来の技術】従来、タイヤ、コンベヤベルト、ホース
、ライニング製品等のゴム・ゴム接着複合体は、複数種
類のゴム組成物をゴム材料に成形し、これら未加硫のゴ
ム材料を積層した後加硫接着することにより製造されて
いる。しかし、上記ゴム材料を積層すると、未加硫のゴ
ム材料相互間の相溶性が悪かったり、加硫速度や架橋形
態等が大幅に相違し、所謂共加硫性がなかったりするた
め、強固に接着したゴム・ゴム接着複合体が得られない
という問題があった。しかもゴム材料中に含まれる配合
薬品が相互に拡散移行し、ゴム材料の加硫特性が変化す
るため、品質、性能の良好なゴム・ゴム接着複合体を得
ることができなかった。

【０００３】また、ゴム材料の少なくとも一方が加硫さ
れている場合は、接着が非常に困難であり、その対策と
して接着剤等を使用しても十分に接着することは困難で
あり、しかも接着剤が硬くなるため、ゴム・ゴム接着複
合体の柔軟性を低下させる欠点があった。さらに、この
接着剤は、接着以外の補強効果等の効果を奏するもので
はなかった。

【０００４】

【発明が解決しようとする課題】本発明は、２種類以上
のゴム組成物からなるゴム材料を、それら相互間の共加
硫性、並びに前記ゴム材料の加硫の有無に関係なく強固
に接着し、しかもゴム材料中の配合成分の接着後の拡散
移行を防止し、接着剤が柔軟性を阻害しない等の数多く
の有用な性能を付与するゴム・ゴム接着複合体の製造方
法を提供することを目的とする。

【０００５】

【課題を解決するための手段】このような目的を達成す
るため、本発明のゴム・ゴム接着複合体の製造方法にお
いては、ゴム・ゴム接着複合体を構成するゴム組成物に
含まれるゴム成分の種類の同異、ゴム材料の加硫、未加
硫の別及びゴム成分の固有の臨界表面張力γｃの範囲に
よって、次の４つの態様に分けられる。即ち本発明の第
１の発明は、臨界表面張力γｃ　（以下γｃ　と略す）
が２５〜３５ミリニュートン／メートル（以下ｍＮ／ｍ
と略す）のゴム成分を含有する少なくとも２種類の未加
硫のゴム組成物からなるゴム材料の間に、削り出し方式
により作製した超高分子量ポリエチレンシート（以下超
高分子量ＰＥシートと称する）を挟んで積層した後、こ
の超高分子量ＰＥシートの融点以上の温度に加熱して前
記ゴム材料を加硫すると共に融着一体化するゴム・ゴム
接着複合体の製造方法である。

【０００６】本発明の第２の発明は、γｃ　が２５〜３
２ｍＮ／ｍのゴム成分を含有する少なくとも２種類のゴ
ム組成物からなるゴム材料の少なくとも一方に、加硫さ
れたゴム材料を使用し、これらゴム材料の間に、削り出
し方式により作製した超高分子量ＰＥシートを挟んで積
層した後、該超高分子量ＰＥシートの融点以上の温度で
加硫又は加熱して融着一体化するゴム・ゴム接着複合体
の製造方法である。

【０００７】本発明の第３の発明は、γｃ　が２５〜３
０ｍＮ／ｍの異種のゴム成分を含有するゴム組成物から
なる、共に未加硫のゴム材料、一方が加硫され、他方が
未加硫のゴム材料並びに共に加硫されたゴム材料のいず
れかの組み合わせのゴム材料の間に、超高分子量ＰＥシ
ートを挟んで積層した後、該超高分子量ＰＥシートの融
点以上の温度で加硫又は加熱して融着一体化するゴム・
ゴム接着複合体の製造方法である。

【０００８】さらに、本発明の第４の発明は、一方にγ
ｃ　が３０〜３５ｍＮ／ｍのゴム成分を含有するゴム組
成物からなる未加硫のゴム材料と、他方にγｃ　が２５
〜３０ｍＮ／ｍのゴム成分を含有するゴム組成物からな
る未加硫のゴム材料又は加硫されたゴム材料との間に、
削り出し方式により作製した超高分子量ＰＥシートを挟
んで積層した後、該超高分子量ＰＥシートの融点以上の
温度で加硫又は加熱して融着一体化するゴム・ゴム接着
複合体のの製造方法である。

【０００９】このように本発明は、特定のγｃ　を有す
る同種又は異種のゴム成分を含有するゴム組成物を成形
したゴム材料の間に超高分子量ＰＥシートを挟んで加熱
融解し、前記ゴム材料と融着一体化するから、ゴム材料
相互の共加硫性並びに加硫の有無に関係なく接着するこ
とができ、しかもこの超高分子量ＰＥシートは接着後の
ゴム材料相互間の配合成分の拡散移行を防止するので、
これらゴム材料の加硫特性の変動を防止することができ
る。また、このシート状接着剤の超高分子量ＰＥシート
は柔軟で屈曲し易いためゴム・ゴム接着複合体の柔軟性
は低下することがなく、しかも強度、空気保持性、耐ガ
ス透過性、耐水性等の数多くの性能を向上することがで
きる。

【００１０】本発明において、臨界表面張力γｃ　とは
、昭和５３年８月２０日（第３刷），丸善株式会社発行
「化学便覧」基礎編ＩＩ，第６１８頁に記載されている
ように、固体面上で液体炭化水素その他の有機液体化合
物の同族列が示す接触角をθ、その液体の表面張力をγ
とすると、ｃｏｓ　θとγとの関係は同族体の種類に関
せず大体一本の直線となる。このとき、θ＝０、すなわ
ちｃｏｓ　θ＝１に相当するγｃ　の値をいうと定義さ
れている。

【００１１】但し、本発明に定義するゴム成分の臨界表
面張力γｃ　は、上記固体の代わりに、γｃ　を測定し
ようとするゴム成分を熱プレスにより平坦にしたゴムサ
ンプルを使用して同様に測定した値をいう。また、本発
明において、削り出し方式により作製した超高分子量Ｐ
Ｅシートとは、超高分子量のポリエチレン粉末を加熱加
圧シンタリングして円柱状の成形物を作製し、この成形
物をその周方向に薄肉に削ってシート状又はフィルム状
に切り出したものをいう。

【００１２】本発明の第１の発明は、γｃ　が２５〜３
５ｍＮ／ｍの同種のゴム成分を含有する２種類以上のゴ
ム組成物を使用する必要がある。このゴム組成物に含有
されるゴム成分のγｃ　が上記範囲外のときは、超高分
子量ＰＥシートに対する接着性の良好なゴム材料が得ら
れないからである。即ち、上記ゴム成分のγｃ　はポリ
エチレンのγｃ　＝２９ｍＮ／ｍに近いため、ゴム材料
の超高分子量ＰＥシートに対する親和性を大きくし、融
着による接着性を向上するものと考えられる。

【００１３】上記２５〜３５ｍＮ／ｍの範囲のγｃ　を
有するゴム成分としては、１９８８年米国マーセル・デ
ッカー社（Ｍａｒｃｅｌ　Ｄｅｋｋｅｒ，　Ｉｎｃ．，
　Ｎｅｗ　Ｙｏｒｋ　ａｎｄ　Ｂａｓｅｌ）発行の“ハ
ンドブック・オブ・エラストマーズ　　ニューデベロッ
プメント・アンド・テクノロジー”（Ｈａｎｄｂｏｏｋ
　ｏｆ　Ｅｌａｓｔｏｍｅｒｓ　Ｎｅｗ　Ｄｅｖｅｌｏ
ｐｍｅｎｔ　ａｎｄ　Ｔｅｃｈｎｏｌｏｇｙ）：エーケ
ー，ボーミック及びエッチエル，ステファンズ（Ａ，　
Ｋ，　Ｂｈｏｗｍｉｋ　ａｎｄ　Ｈ，　Ｌ，Ｓｔｅｐｈ
ｅｎｓ）著、第８章第２５３頁の表１に記載されている
、イソブチレン−イソプレン共重合体ゴム（ＩＩＲ，γ
ｃ　＝２７ｍＮ／ｍ）、エチレン−プロピレンジエン三
元共重合体ゴム（ＥＰＤＭ，γｃ　＝２８ｍＮ／ｍ）、
天然ゴム（ＮＲ，γｃ　＝３１ｍＮ／ｍ）、ポリブタジ
エンゴム（ＢＲ，γｃ　＝３２ｍＮ／ｍ）、スチレン−
ブタジエン共重合体ゴム（ＳＢＲ，γｃ　＝３３ｍＮ／
ｍ）等がある。

【００１４】上記ゴム成分に硫黄等の加硫剤、カーボン
ブラック等の補強剤、老化防止剤、加硫促進剤、その他
の配合薬品を配合することにより、ゴム組成物を調製す
る。ゴム成分の配合量はゴム組成物におけるゴム成分の
うちの５０重量％以上を占める量にするのがよい。得ら
れたゴム組成物は、シート状又は板状等の任意の積層可
能な形状のゴム材料に成形する。これらゴム材料はスチ
ールコードのような金属コード、ナイロン、ポリエステ
ル、アラミド等の各種有機繊維からなるコードにより補
強したものであってもよい。

【００１５】次いで、このように２種類以上のゴム組成
物を用いて作製したゴム材料を適宜組み合わせて、その
間に削り出し方式により作製された超高分子量ＰＥシー
トを挟んで積層する。この削り出し方式により作製され
た超高分子量ＰＥシートは、高結晶性で、引張強度及び
引張弾性率が大きく数多くの優れた物性を有すると共に
、ゴム材料に対する親和性に優れ、融着により強固に接
着する。望ましくは超高分子量ＰＥシートは、分子量１
００万以上のポリエチレンからなる厚さが１０〜２００
μｍのものがよい。分子量が１００万以上であることに
より、ゴム材料に対する接着をより一層大きくし、その
物性を向上することができる。また、厚さを１０μｍ以
上にすることにより強度、引張弾性率を向上し補強効果
を大きくすると共に、空気保持性、耐ガス透過性、耐水
性等の性能を付与し、ゴム材料中の配合薬品の拡散防止
効果を大きくすることができる。一方、２００μｍ以下
にすることにより接着部分の柔軟性を確保することがで
きる。

【００１６】このように超高分子量ＰＥシートを挟んで
積層したゴム材料は、超高分子量ＰＥシートの融点（１
２５℃）以上の温度に加熱され、未加硫状態のゴム材料
を加硫すると共に融着により一体化しゴム・ゴム接着複
合体にすることができる。上記積層後の加熱温度は、余
りに高くなり過ぎると超高分子量ＰＥシートが熱分解し
て変質し易くなるので、３００℃以下にすることが望ま
しい。

【００１７】本発明の第２の発明は、γｃ　が２５〜３
２ｍＮ／ｍの同種のゴム成分を含有する２種類以上のゴ
ム組成物を使用し、ゴム材料の少なくとも一方を加硫し
て使用する方法である。しかし、この第２の発明に使用
する加硫済みゴム材料は、γｃが２５〜３２ｍＮ／ｍの
ゴム成分を含有するゴム組成物からなるゴム材料を加硫
したものであることが必要である。これは、ゴム材料が
加硫されるとゴム中に架橋構造が形成されるが、この架
橋に伴うゴムの分子構造の変化が実質的にγｃ　を大き
くし、超高分子量ＰＥシートに対するゴム材料の接着性
を低下させるからである。本発明の第２の発明は、γｃ
　の上限をポリエチレンのγｃ　＝２９ｍＮ／ｍに近く
にすることにより、加硫済みゴム材料と高分子量ＰＥシ
ートとの親和性を大きくし、良好な融着による接着性が
得られるようにする。

【００１８】この加硫済みゴム材料は、上述した未加硫
状態のゴム材料又は加硫済みゴム材料と積層した後、加
熱し上述と同様にしてゴム・ゴム接着複合体を製造する
ことができる。次に、本発明の第３の発明は、γｃ　が
共に２５〜３０ｍＮ／ｍの異種のゴム成分を含有する少
なくとも２種類のゴム組成物からなるゴム材料を用いて
、本発明の第１の発明と同様に超高分子量ＰＥシートに
より融着一体化してゴム・ゴム接着複合体を製造する方
法である。この第３の発明においては、γｃ　が２５〜
３０ｍＮ／ｍの異種のゴム成分をそれぞれ含有する２種
類以上のゴム組成物を使用する必要がある。ゴム材料の
組み合わせは、両方共に未加硫、一方が未加硫で他方が
加硫済み及び両方共に加硫済みのいずれであってもよい
。上記範囲のγｃ　を有するゴム成分としては、例えば
ＩＩＲやＥＰＤＭ等を挙げることができる。

【００１９】また、超高分子量ＰＥシートとしては、５
０μｍ〜２００μｍの範囲の厚いものを使用することが
望ましい。この異種のゴム成分を含有するゴム材料の場
合は、加硫中にゴム材料中の配合薬品が超高分子量ＰＥ
シートを拡散して他方のゴム材料に移行し、ゴム材料の
加硫接着性が変動することがあるからである。本発明の
第４の発明は、γｃ　の範囲が異なるゴム成分を含有す
るゴム組成物同士を超高分子量ＰＥシートを介して接着
する方法である。この第４の発明は、一方の側のゴム材
料は、γｃ　が３０〜３５ｍＮ／ｍの超高分子量ＰＥの
γｃ　（２９ｍＮ／ｍ）よりも大きいゴム成分を含有す
るゴム組成物から構成し、未加硫の状態で使用する。こ
れは、上記範囲のγｃ　の大きいゴム成分を含有するゴ
ム組成物は、加硫によりさらにγｃ　が増大し、超高分
子量ＰＥのγｃ　（＝２９ｍＮ／ｍ）との差が大きくな
り過ぎて接着性が低下するから、このゴム材料は未加硫
の状態で使用し、超高分子量ＰＥシートに対する良好な
接着性を確保するようにする。

【００２０】他方の側のゴム組成物は、そのゴム成分の
γｃ　が２５〜３０ｍＮ／ｍと小さいγｃ　を有するゴ
ム成分を使用したゴム組成物を使用する。このゴム組成
物からなるゴム材料は未加硫であっても加硫済みであっ
てもよい。この両ゴム材料は、第１〜３の発明と同様に
、超高分子両ＰＥシートを介して積層した後、その融点
以上の温度で加硫又は加熱して融着一体化することによ
りゴム・ゴム接着複合体を製造することができる。

【００２１】

【実施例】

実験例１ 表１に示す配合組成を有する５種類のゴム組成物を調製
した。表２に示すように、表１のゴム組成物Ｎｏ．１（
ゴム成分ＮＲ）、Ｎｏ．２（ゴム成分ＥＰＤＭ）、Ｎｏ
．３（ゴム成分ＳＢＲ−ＮＲ）、Ｎｏ．４（ゴム成分Ｉ
ＩＲ）及びＮｏ．５（ゴム成分ＮＢＲ）を、それぞれ１
５０ｍｍ×５０ｍｍ×２．５ｍｍの２枚のシート状のゴ
ム材料に成形した。

【００２２】これら同種のゴム組成物からなるゴム材料
を、両方共に未加硫、一方が未加硫で、他方が加硫済み
、両方共に加硫済みの組み合わせとし、それぞれゴム材
料の間に、厚さ５０μｍの超高分子量ＰＥシート（分子
量約５００万）を挟んで積層した後、２０ｋｇ／ｃｍ２
　の加圧下、１５０℃で３０分間加熱してゴム・ゴム接
着複合体を製造した。得られたゴム・ゴム接着複合体の
接着性を下記の方法により評価し、その結果を表２に示
した。

【００２３】 表１中の数値は、いずれも重量部である。

【００２４】また、＊１　はＮ−フェニル−Ｎ’−イソ
プロピル−ｐ−フェニレンジアミン ＊２　はＮ−ｔ−ブチル−２−ベンゾチアゾールスルフ
ェンアミド ＊３　はテトラメチルチウラムジスルフィド＊４　は２
−メルカプトベンゾチアゾール＊５　はテトラメチルチ
ウラムモノスルフィド＊６　はベンゾチアジルジスルフ
ィドである。 接着性の評価方法：ゴム・ゴム接着複合体の接着性は、
接着力の大きさで評価するのは正確ではない。そこで、
幅２０ｍｍのサンプルを作製して剥離テストを行い、界
面剥離が起こった場合にはたとえ接着力が高くても不良
（×）と評価した。他方、界面剥離を起さなかった場合
は、ゴム・ゴム接着複合体の接着界面を中心にして約０
．５ｍｍの厚さのシートをカミソリにて切り出し、その
薄片をトルエン中に浸漬し、膨潤させた後、トルエン中
浸漬したままシートの接着界面付近に張力を加えても界
面剥離が起らなかった場合を接着性良好（○）と評価し
た。

【００２５】 　　表２からγｃ　が３９ｍＮ／ｍのＮＢＲ以外は、全
て良好な接着性を示すことが判る。 実験例２ 表３に示すように、表１のゴム組成物Ｎｏ．１〜５を使
用し、いずれも同種の未加硫のゴム組成物からなるゴム
材料のうち、いずれか一方を加硫済みのゴム材料とし、
これらゴム材料の間に、超高分子量ＰＥシートを挟んで
加熱して融着一体化した。得られたゴム・ゴム接着複合
体の接着を評価し、その結果を表３に示した。

【００２６】 　　ゴム成分がＳＢＲ（γｃ　＝３３ｍＮ／ｍ）７０：
ＮＲ（γｃ　＝３１ｍＮ／ｍ）３０（重量比）のゴム組
成物Ｎｏ．３の場合は、いずれか一方のゴム材料を加硫
すると良好な接着性が得られなくなる。これに対し、ゴ
ム成分のγｃ　が２５〜３２ｍＮ／ｍの範囲の場合は、
少なくとも一方のゴム材料を加硫しても良好な接着性を
有することが判る。 実験例３ 表４に示すように、表１のゴム組成物Ｎｏ．２（ＥＰＤ
Ｍ）とＮｏ．４（ＩＩＲ）及びＮｏ．２（ＥＰＤＭ）と
Ｎｏ．１（ＮＲ）の異種のゴム成分を含有するゴム組成
物の組み合わせについて、両方共に未加硫、いずれか一
方が未加硫で、他方が加硫済み及び両方共に加硫済みの
ゴム材料の間に、それぞれ超高分子量ＰＥシートを挟ん
で加熱して融着一体化した。得られたゴム・ゴム接着複
合体の接着を評価し、その結果を表４に示した。

【００２７】 　　表４から判るように、異種のゴム成分を含有するゴ
ム組成物を組み合わせたときは、ゴム成分のγｃ　とゴ
ム材料の加硫状態（未加硫か加硫済みか）によって、接
着性が相違している。ゴム成分のγｃ　値が２５〜３０
ｍＮ／ｍの範囲内であるＥＰＤＭ（γｃ　＝２８ｍＮ／
ｍ）とＩＩＲ（γｃ　＝２７ｍＮ／ｍ）の組み合わせの
ときは、加硫状態に関係なく良好な接着性を有している
。 実験例４ 表５に示すように、表１のゴム組成物Ｎｏ．２（ＥＰＤ
Ｍ）とＮｏ．３（ＳＢＲ−ＮＲ）の異種のゴム成分を含
有するゴム組成物の組み合わせについて、両方共に未加
硫、いずれか一方が未加硫で、他方が加硫済み及び両方
共に加硫済みのゴム材料の間に、それぞれ超高分子量Ｐ
Ｅシートを挟んで加熱して融着一体化した。得られたゴ
ム・ゴム接着複合体の接着を評価し、その結果を表５に
示した。

【００２８】 　　表５から、γｃ　値が小さいゴム成分（ＥＰＤＭ＝
２８ｍＮ／ｍ）とγｃ　値が大きいゴム成分（ＳＢＲ＝
３３ｍＮ／ｍ，ＮＲ＝３１ｍＮ／ｍ）の異種のゴム成分
を含有するゴム組成物を組み合わせたときは、γｃ　値
の大きいゴム成分を含有するゴム組成物からなるゴム材
料が加硫されていると、γｃ値が小さいゴム成分を含有
するゴム組成物からなるゴム材料の加硫状態に関係なく
接着性が悪化していることが判る。

【００２９】

【発明の効果】以上説明したように本発明によれば、特
定の臨界表面張力γｃを有する同種又は異種のゴム成分
を含有するゴム組成物からなるゴム材料間を超高分子量
ＰＥシートを接着剤として接合一体化したから次のよう
な効果が得られる。 ■　　超高分子量ＰＥシートの優れた接着性により、ゴ
ム材料間が強固に接合された耐久性に優れたゴム・ゴム
接着複合体を製造することができる。

【００３０】■　　超高分子量ＰＥシートによりゴム材
料相互間の配合薬品の接着後の拡散移行を防止できる。 ゴム材料相互の共加硫性等の加硫特性及び加硫温度等の
加硫条件並びに加硫の有無に関係なく接着することがで
きる。 ■　　超高分子量ＰＥシートの優れた強度、高引張弾性
率等により補強材として役立ち、強度や寸法安定性等を
向上する。また、超高分子量ＰＥシートは薄くて屈曲し
易いため、ゴム・ゴム接着複合体の柔軟性に何ら悪影響
を及ぼすことがない。

【００３１】■　　超高分子量ＰＥシートの優れた気体
や水分等に対するバリアー性により、ゴム・ゴム接着複
合体に優れた空気保持性、耐ガス透過性並びに耐湿気透
過性等を付与することができる。したがって、本発明方
法により得られたゴム・ゴム接着複合体は、タイヤ、コ
ンベヤベルト、ホース、ライニング製品等及びその他の
ゴム製品の強度、耐久性を向上し、従来のゴム・ゴム接
着複合体では得られなかった空気保持性、耐ガス透過性
並びに耐湿気透過性等を付与でき、極めて有用である。

Claims (4)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】　　臨界表面張力γｃ　が２５〜３５ミリ
   ニュートン／メートルの同種のゴム成分を含有する少な
   くとも２種類の未加硫のゴム組成物からなるゴム材料の
   間に、削り出し方式により作製した超高分子量ポリエチ
   レンシートを挟んで積層した後、該超高分子量ポリエチ
   レンシートの融点以上の温度に加熱して前記ゴム材料を
   加硫すると共に融着一体化するゴム・ゴム接着複合体の
   製造方法。
2. 【請求項２】　　臨界表面張力γｃ　が２５〜３２ミリ
   ニュートン／メートルの同種のゴム成分を含有する少な
   くとも２種類のゴム組成物からなるゴム材料の少なくと
   も一方に、加硫されたゴム材料を使用し、これらゴム材
   料の間に削り出し方式により作製した超高分子量ポリエ
   チレンシートを挟んで積層した後、該超高分子量ポリエ
   チレンシートの融点以上の温度で加硫又は加熱して融着
   一体化するゴム・ゴム接着複合体の製造方法。
3. 【請求項３】　　臨界表面張力γｃ　が共に２５〜３０
   ミリニュートン／メートルの異種のゴム成分を含有する
   ゴム組成物からなり、２種共に未加硫のゴム材料、未加
   硫ゴム材料と加硫したゴム材料及び２種共に加硫したゴ
   ム材料の組み合わせからなる群から選ばれた一組のゴム
   材料の間に、削り出し方式により作製した超高分子量ポ
   リエチレンシートを挟んで積層した後、該超高分子量ポ
   リエチレンシートの融点以上の温度で加硫又は加熱して
   融着一体化するゴム・ゴム接着複合体の製造方法。
4. 【請求項４】　　一方に臨界表面張力γｃ　が３０〜３
   ５ミリニュートン／メートルのゴム成分を含有するゴム
   組成物からなる未加硫のゴム材料と他方に臨界表面張力
   γｃ　が２５〜３０ミリニュートン／メートルのゴム成
   分を含有するゴム組成物からなる未加硫のゴム材料又は
   加硫されたゴム材料の間に、削り出し方式により作製し
   た超高分子量ポリエチレンシートを挟んで積層した後、
   該超高分子量ポリエチレンシートの融点以上の温度で加
   硫又は加熱して融着一体化するゴム・ゴム接着複合体の
   製造方法。