JPH0492166A - 自在継手用ブーツ及びその製造方法 - 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】 ［発明の目的］ 〈産業上の利用分野〉 本発明は、自在継手用ブーツ及びその製造方法に関し、
特に自動車のドライブシャフト等に用いられる自在継手
を覆うブーツに用いるのに好適な自在継手用ブーツ及び
その製造方法に関する。

〈従来の技術〉 近年、例えば自動車に於てエンジンの駆動力を伝達する
ためのドライブシャフトに用いられる自在継手を覆うブ
ーツには、例えはポリアミド樹脂からなる短繊維材を含
む合成ゴム等のエラストマ材が提案されている。例えば
、特開昭６１−１０１７０号公報には、２重量％〜１０
重量％の短繊維材を含むゴム材料を用いた等速ジヨイン
ト用ブーツが開示されている。また、特開昭６３−２９
７８７２号公報には、アスペクト比Ｌ／Ｄ　（Ｌは繊維
長、Ｄは繊維直径）か２００〜５００の短繊維を含むゴ
ム材料を用いたジヨイント用ブーツが開示されている。

このようなブーツに於ては、歪みを受けた状態で長期間
使用した場合の疲労や潤滑用グリースによる膨潤を抑制
するべく短繊維量を増やすと良いが、上記各公報に記載
されたブーツは母材としてのゴム材料に有機材料等から
なる短繊維が接着剤により接着されているのみであり、
両者間の結合力が比較的弱く、短繊維量を増やすと離型
時にゴム材と短繊維とが界面剥離し易くなるために、む
やみに短繊維量を増やすことができない問題があった。

また、上記各公報に記載されたブーツに含まれる短繊維
は、原料のゴム材に予め繊維として混合されているたけ
てゴム材とその短繊維の相互作用が弱いことからその内
部に規則的な配向が見られない。しかるに、回転に伴い
周方向に力のかかるジヨイント用ブーツとしては、周方
向の力に対しては剛性が高く、かつ曲げ方向には容易に
変形すると良く、その求められる特性と上記ゴム材の特
性は必ずしも一致していない問題があった。

一方、塩素化ポリエチレン等の加硫可能なゴム材に繊維
形成可能なポリアミド樹脂とこれらをクラフト結合させ
る反応性結合剤とを上記ポリアミド樹脂の融点以上の温
度で混練し、その混練物を延伸して冷却することにより
、内部に細く短いポリアミド短繊維を含む繊維強化エラ
ストマ材を得る技術が提案されている。このエラストマ
材に含まれる短繊維は伸縮性が高く、材料全体の伸縮性
を損なうことかない。また、このエラストマ材は延伸す
る過程で短繊維か形成されしかも前記短繊維の表面にゴ
ム材が反応性結合剤をもってグラフト結合していること
から、多数の短繊維を一定の方向に配向させることかで
きる。本発明者等はこの技術に着目した。

〈発明が解決しようとする課題〉 このような従来技術の課題に鑑み、本発明の主な目的は
、歪ませた状態で長期間使用してもエラストマ材の特性
を低下させることなく充分な周方向に対する剛性及び全
体としての耐疲労性を確保でき、かつ生産性の高い自在
継手用ブーツ及びその製造方法を提供することにある。

［発明の構成］ 〈課題を解決するための手段〉 このような目的は、本発明によれば、回転力を伝達する
ための自在継手を覆う蛇腹状部分を有するブーツであっ
て、加硫可能なゴムと、前記ゴム内に分散して該ゴムに
反応性結合剤をもってグラフト結合するポリアミド樹脂
からなる多数の短繊維とを有し、前記蛇腹状部分に分散
する前記多数の短繊維が概ね周方向に沿って配向されて
いることを特徴とする自在継手用ブーツ及び回転力を伝
達するための自在継手を覆う蛇腹状ブーツの製造方法で
あって、加硫可能なゴムと前記ゴム内に分散して、該ゴ
ムと反応性結合剤をもってグラフト結合するポリアミド
樹脂からなる多数の短繊維とを含む原材料を混練し、前
記混練した原材料を当該ブーツに対応する形状の金型の
軸線方向端部から射出することにより射出成型する過程
を有することを特徴とする自在継手用ブーツの製造方法
を提供することにより達成される。

〈作用〉 このように、ポリアミド樹脂からなる短繊維がブーツの
蛇腹状部分にて周方向に沿って配向していることから継
手の回転に伴う周方向の力に対する剛性及び強度を改善
できる。また、射出成型を行う過程で同時に上記短繊維
が容易に配向されることからその工程が煩雑化すること
がない。

〈実施例〉 以下、本発明の好適実施例を添付の図面について詳しく
説明する。

第１図は本発明が適用された自動車のドライブシャフト
１の端部に接続された自在継手２と、該自在継手２を覆
う蛇腹状のブーツ３を示す。ブーツ３は、ドライブシャ
フト１に対する保持部４と、自在継手２に対する保持部
５とを有し、両保持部４．５の間には、蛇腹部６か設け
られている。この蛇腹部６は、各々複数の半径方向外端
の内向湾曲部７と半径方向内端の外向湾曲部８と両湾曲
部間のテーパ状部分９とから構成されている。

このようなブーツ３は、第２図に示すように、上型１０
と、下型１１と中子１２と上型１０側に設けられた図示
されない射出ノズルに連通ずると共に成型されるべきブ
ーツの軸線方向両端面のうち径の小さい端面３ａ側のキ
ャビティ１５に向けて開口するＬ字状ゲート１３とを用
いて射出成型する。即ち、各型１０〜１２を合せ、成型
されるべきブーツ３の軸線方向小径側端面３ａの中央に
相当する部分からゲート１３をもって後記する組成物を
所定の温度にてキャビティ１５内に射出し、更に加硫す
る。そして、各型を開放し、中子１２からブーツ１３を
エアで膨らませることにより取外す。更に、ブーツ３の
第２図に於ける右側端部の閉塞する端面３ａ側の端部を
切離してブーツ３が完成する。

ここで、第１の実施例としてキャビティ１５内に射出す
る組成物は下記の通りである。即ち、加硫可能なゴム材
である塩素化ポリエチレン（ＣＰＥ）として、ダイソラ
ックＨ１３５（商品名：タイソー株式会社製）と、塩素
化ポリエチレン中に微細なポリアミド短繊維を分散させ
、かつポリアミド短繊維表面に於て、該短繊維と塩素化
ポリエチレンとが反応性結合剤を介してグラフト結合し
てなるＵＢＥ−ＦＲＲ＃３０００　（商品名：宇部興産
株式会社製）と、ＳＲＦカーボンブラックと、可塑材Ｄ
Ｏ３としてのサンソサイザーＤＯ３（商品名：新日本理
化株式会社製）と、受酸剤としての酸化マグネシウムと
、老化防止剤としてのツクラック２２４（商品名；大内
新興化学工業株式会社製）とをバンバリーミキサ−に投
入し、３分間混練しダンプする。この混練物をロールに
て冷却し、架橋剤としての０Ｆ−１００（商品名：ダイ
ソー株式会社製）と架橋助剤としてのＩＶＩ−１８１（
商品名：ダイソー株式会社製）とを上記ロール上で添加
・配合し、前記キャビティ１５内に射出する組成物を得
る。この組成物を第２図の金型で射出成型しブーツ３を
得た。第１表の左部に本実施例に於ける各成分の混合量
を重量部として示す。

第１表の中段には上記組成物のムーニー粘度をＭＬ　　
　１００℃の条件で測定した結果を材料物１＋４ 性として示す。また、上記組成物をシート金型に入れ、
１７０℃で１０分間プレス加硫を行い厚さ２ｍｍのシー
トを作成し、Ｊ　ＩＳＩ号ダンベルの形状の試験片を打
抜き、引張り試験を行い、引張強度、破断伸び、１００
％モジュラス、５０％モジュラス及び硬度を測定した結
果を材料物性として第１表に併せて示す。尚、以上の試
験はＪＩＳ６３００、ＪＩＳ　　６３０１に準拠して行
った。

更に、成型したブーツ３を１００℃の等速ジヨイント用
グリースに７０時間浸漬した場合の体積変化率（％）及
び上記シートをＪＩ８３号ダンベルの形状に打抜いた試
験片をギヤオーブン中にて１３５℃で７０時間熱老化さ
せた前後の破断伸びの保持率（％）も併せて示す。加え
て、第１表の下段には、」１記したように成型したブー
ツ３を用いて第１図に示すドライブシャフト１の回転数
を１１００ｒｐ、ジヨイント角θ＝４０°、温度を室温
としてその耐久時間を測定した結果と、同様にして回転
数２０００ｒｐｍ、ジヨイント角θ−１０°温度８０℃
としてその最大膨張量（ｍｍ）を測定した結果を示す。

尚、本実施例で用いる塩素化ポリエチレンはポリエチレ
ンを水性懸濁法にて塩素化し、その塩素化度が２０〜５
０重量％の範囲にあり、ポリエチレンの残存結晶が２５
％以下の非結晶性、微結晶性若しくは半結晶性の塩素化
ポリエチレンからなる。

実際には、加硫可能なゴム材として塩素化ポリエチレン
に代えてクロロスルホン化ポリエチレン（Ｃ３Ｍ）を用
いても良い。これら、２種類のゴム材は、基本骨格に二
重結合を持たないために耐オゾン性に優れ、かつ水素に
代えて極性の高い塩素またはクロロスルホン基を有する
ので耐グリース性に優れ、更に耐熱性にも優れているの
でジヨイント用ブーツのゴム材として好適である。また
、ポリアミド樹脂には、ナイロン６、ナイロン６６、ナ
イロン１０、ナイロン１１及びナイロン１２のうちのい
ずれか１つ、若しくは上記ナイロンのうち２つ以上の混
合物若しくは２つ以上の共重合体であって良い。更に、
反応性結合剤としては、ビニル基・メタクリロキシ基・
エポキシ基・アミノ基・メルカプト基などを有する反応
性シラン化合物、ビニル基・アクリレート基・アミノ基
・長鎖アルキルエステル基などを有する反応性チタン化
合物、ノボラック型フェノールホルムアルデヒド初期縮
合物、ノボラック型ラクタムビスフェノールＦホルムア
ルデヒド初期縮合物、レゾール型アルキルフェノール、
ホルムアルデヒド初期縮合物などのフェノールホルムア
ルデヒド系樹脂の初期縮合物、α、β−不飽和カルボン
酸、脂環式不飽和カルボン酸、アルケニルカルボン酸及
びこれらの誘導体などを挙げることができる。ただし、
フェノールホルムアルデヒド系樹脂の初期縮合物を用い
る場合は、加熱時にホルムアルデヒドを生成する化合物
、例えはへキサメチレンテトラミン、パラホルムアルデ
ヒド、α−ポリオキシメチレン、アセトアルデヒドアン
モニアなどの適当量を併用する。

第１表には、第２の実施例〜第５の実施例として上記各
混合物の混合量を変化させ、かつその材料物性を測定し
た結果を第１の実施例の右側に示す。尚、混合量は全て
重量部である。また、従来例として第１の比較例〜第３
の比較例について各実施例１〜実施例５と同一の金型で
射出成型したブーツ及びタンベル試験片の混合物及びそ
の混合量と、材料物性とを実施例の右側に併記した。混
合量は全て重量部である。

ここで、第１の実施例に対して第２の実施例〜第４の実
施例は塩素化ポリエチレンとポリアミド樹脂からなる短
繊維との重量部を変化させた例であり、第５の実施例は
第１の実施例に対して加硫系をトリアジン系架橋から過
酸化物架橋に変更した例である。一方、第１の比較例は
第１の実施例に対してポリアミド樹脂を加えていない例
であり、第２の比較例は予め短繊維化され通常のＲＦＬ
接着処理されたポリアミド（ナイロン）を混練物に加え
た例である。また、第３の比較例は第１の実施例に対し
てダイソラックＨ１３５を用いる代わりにゴム材にクロ
ロプレンゴムとしてのネオプレンＷＲＴ（商品名：昭和
電エデュポン株式会社製）を用い、ＳＲＦカーボンブラ
ック、サンソサイザーＤＯ８，酸化マグネシウム及びツ
クラック２２４の添加量を変え、亜鉛華を加え、架橋助
剤に代えて加硫促進剤としてツクセラー２２及びツクセ
ラーＴＴ（共に商品名二大内新興化学工業株式会社製）
に変更して加硫温度を１６０℃とした例である。

尚、各実施例で用いるポリアミド樹脂からなる短繊維は
、その直径が５μｍ以下であり、かつ繊維長が５０μｍ
以上である。前記ポリアミド短繊維は塩素化ポリエチレ
ンからなる連続相ゴム１００重量部に対して２〜４０重
量部含まれていれば良く、好ましくは３〜２０重量部含
まれると良い。

ここで、短繊維の重量部を増加するとブーツの剛性は向
上するか４０重量部以上となると剛性が高くなりすぎて
破断伸びが減少し、かつ引張り破断強度も低下するはか
りでなく金型からの離型が困難となる。また、短繊維か
２重量部より少なくなると剛性が低下し短繊維を含有し
てしないものに対する優位性かなくなる。更に、ポリア
ミド繊維の直径は５μｍを越えると高歪み領域に於て応
ノコ集中が生じ易くなる。

上記各実施例に於て塩素化ポリエチレンとポリアミド繊
維とは強固にグラフト結合しており、これは通常の接着
処理（例えばＲＦＬ処理コ第２の比較例）と比較してそ
の耐疲労性が著しく向上している。また、所望の耐疲労
性を確保するために塩素化ポリエチレンとポリアミド繊
維のグラフト率は１０重量％以上必要である。ここで、
グラフト率が１０重量％未満になるとその耐疲労性が通
常の接着処理を行った短繊維含有エラストマ材と同程度
となる。

」−記名実施例のブーツは塩素化ポリエチレン４０〜９
７重量部とＵＢＥ−ＦＲＲ＃３０００を１００〜５重量
部とを通常のゴム、プラスチ・ツク用の混練機器で混練
して得ることかできる。その際、各実施例で使用したよ
うに通常使用される安定剤、老化防止剤、可塑剤、補強
剤、充填剤、加工助剤、着色剤及び架橋剤等を適当量配
合して良いことは云うまでもない。また、架橋剤として
は通常トリアジン架橋若しくは過酸化物架橋により行う
と良いが、これに限定されず杆々な架橋剤を用いて良い
。

（以下余白） 一方、上記した第１の実施例の組成物をシート状に成型
したものを第３図に示す。この成型シートの繊維の配向
方向を矢印Ｓに示す。配向方向Ｓに対する測定方向Ｔの
なす角が０°　（ｓｉｎ２θ−〇）となるように切出し
た長方形の試験片２０と、配向方向Ｓに対してその測定
方向Ｔか３０゜（ｓ　ｉ　ｎ２θ−０，２５）の角度で
傾斜すると共に試験片２０と同形をなす試験片２１と、
配向方向Ｓに対してその測定方向Ｔが４５°　（ｓ　ｉ
　ｎ２θ＝０．５０）の角度で傾斜すると共に試験片２
０と同形をなす試験片２２とを各々溶媒をトルエンとし
、温度を２３℃として７０時間膨潤試験を行った結果、
第４図のグラフに於ける実線Ｇに示すように試験片２０
が最も長さ変化が小さいことが判明した。ここで、ｓｉ
ｎθは配向方向Ｓに対する試験片の測定方向Ｔの角度を
示し、ａθは、ａθ−膨潤後の試験片長さ／ 膨潤前の試験片長さ を示す。

これにより、試験片２０が可及的に配向方向Ｓに沿う方
向に対する長さ変化か最も小さくなっていることがわか
る。尚、試験片２０の測定方向を変えることにより配向
方向Ｓに対して９０°傾斜した場合の結果も得ることが
でき、試験片２１の測定方向を変えることにより配向方
向Ｓに対して６０°傾斜した場合の結果も得ることがで
き、これらも第４図に示した。

実線Ｈは短繊維を含まない即ち第１の比較例に於ける混
練物をシート状に成型したものを上記と同様にして試験
した結果を示す。ここで、第１の比較例の各シート状試
験片は切出し角度によらずａθが略一定となっている。

第１の実施例と第１の比較例との違いは概ね短繊維の配
向性の有無のみであり、即ちこの測定方法によって成形
物中の短繊維の配向方向を知ることができる。

次に、第１の実施例の混練物をもって成型したブーツの
第１図に於けるテーパ状部分９から第５図に示すように
、その半径方向に対して測定方向Ｔが平行な長方形状の
試験片２６、半径方向に対して各々３０°、６０°　９
０°の角度でその測定方向Ｔが延在するように切出した
各試験片２７〜２９について」１記同様の試験を行った
結果、第４図の実線Ｋに示すように、半径方向に直交す
る方向（９０°）に測定方向が延在する試験片２９が最
も長さ変化か小さく、半径方向に平行な方向（０°）に
測定方向が延在する試験片２６が最も長さ変化が大きく
なっている。従って本発明に基づく各実施例に於ては短
繊維の配向方向かブーツ３の円周方向に沿っていること
かわかる。

尚、実際のジヨイント用ブーツの成型方法としては、第
２図のようにブーツに対応する形状の金型の小径の軸線
方向端面側から射出する方法と、金型の大径の軸線方向
端面側からキャビティ内に射出する方法も一般的に行わ
れているが、後者の成型方法では、金型内のゴムの軸線
方向の流れが均一にならないので、短繊維が本実施例の
ように均一な配向とはなり難い。これは、大径側から射
出する方法の場合、ゴム材料の流れ性及び材料の効率利
用の観点から本実施例のように端面中央に射出するので
はなく端面を閉塞せずに縁部からキャビティ内に射出す
ることが一般的であることによる。

［発明の効果］ このように本発明によれは、ブーツの蛇腹状部分に於て
、その内部に含まれるポリアミド樹脂の短繊維か周方向
に沿って配向されていることから、ブーツの回転に伴う
周方向（または接線方向）への力に対して好適にブーツ
を補強することができる。従って、ブーツの高速回転時
の膨張を好適に抑制できるため、ブーツの耐久性が向上
する。また、加硫可能なゴム内にポリアミド短繊維が分
散し、かつ前記ポリアミド短繊維の表面に於て短繊維と
加硫可能なゴム材かグラフト結合している組成物を、蛇
腹状のブーツの形状に沿う射出成型用金型内に、成型さ
れるべきブーツの軸線方向端部から射出することにより
成型することで、容易にブーツの蛇腹状部分に於てポリ
アミド短繊維が周方向に沿って配向されるようになるこ
とから、従来のブーツに比較してその生産性か低下する
こともない。以上のことから本発明の効果は極めて大で
ある。

【図面の簡単な説明】

第１図は本発明か適用された自動車用ドライブシャフト
と等速ジヨイントとの間に設けられたブーツを示す部分
断面図である。 第２図は本発明が適用されたブーツを成型するための射
出成型機の要部を示す模式的断面図である。 第３図は本発明が適用されたブーツに於ける短繊維の配
向方向による耐久性を測定するべく作成された加硫シー
トの試験片の切出し方向を示す平面図である。 第４図は試験片の膨潤試験の結果を示すグラフである。 第５図は本発明が適用されたブーツのテーパ状部分の試
験片の切出し方向を示す平面図である。 １・・・ドライブシャフト２・・・等速ジヨイント３・
・・ブーツ　　　　　３ａ・・・端面４．５・・・保持
部　　　６・・・蛇腹部７．８・・・湾曲部 １０・・・上型 １２・・・中子 １５・・・キャビティ ２０〜２２．２６〜２

Claims (3)

【特許請求の範囲】
1. （１）回転力を伝達するための自在継手を覆う蛇腹状部
   分を有するブーツであって、 加硫可能なゴムと、前記ゴム内に分散して該ゴムに反応
   性結合剤をもってグラフト結合するポリアミド樹脂から
   なる多数の短繊維とを有し、前記蛇腹状部分に分散する
   前記多数の短繊維が概ね周方向に沿って配向されている
   ことを特徴とする自在継手用ブーツ。
2. （２）前記加硫可能なゴムが、塩素化ポリエチレン（Ｃ
   ＰＥ）及びクロロスルホン化ポリエチレン（ＣＳＭ）の
   うちのいずれか一方を主成分とし、前記ポリアミド樹脂
   が、ナイロン６、ナイロン６６、ナイロン１０、ナイロ
   ン１１及びナイロン１２のうちのいずれか１つ、若しく
   は上記ナイロンのうち２つ以上の混合物若しくは２つ以
   上の共重合体からなることを特徴とする特許請求の範囲
   第１項に記載の自在継手用ブーツ。
3. （３）回転力を伝達するための自在継手を覆う蛇腹状ブ
   ーツの製造方法であって、 加硫可能なゴムと前記ゴム内に分散して、該ゴムと反応
   性結合剤をもってグラフト結合するポリアミド樹脂から
   なる多数の短繊維とを含む原材料を混練し、前記混練し
   た原材料を当該ブーツに対応する形状の金型の軸線方向
   端部から射出することにより射出成型する過程を有する
   ことを特徴とする自在継手用ブーツの製造方法。