JPH05125210A - ウレタンゴムの表面改質方法 - Google Patents

ウレタンゴムの表面改質方法

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JPH05125210A
JPH05125210A JP29279991A JP29279991A JPH05125210A JP H05125210 A JPH05125210 A JP H05125210A JP 29279991 A JP29279991 A JP 29279991A JP 29279991 A JP29279991 A JP 29279991A JP H05125210 A JPH05125210 A JP H05125210A
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JP
Japan
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rubber
urethane rubber
coupling agent
alkoxy
substituted
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JP29279991A
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English (en)
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Kazumasa Saito
和正 斎藤
Miki Tomotani
幹 鞆谷
Takao Shinohara
孝夫 篠原
Tsutomu Iikawa
勤 飯川
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Fujitsu Ltd
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Fujitsu Ltd
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Abstract

(57)【要約】 【目的】 ウレタンゴムの加水分解耐性を向上させ紙搬
送用ローラのゴムの長期間使用を可能とする。 【構成】 ウレタンゴムの長期間使用確保のため、該ウ
レタンゴム表面をシランカップリング剤又はチタネート
系カップリング剤で表面処理するか、又はフッ素原子を
含む有機化合物を用いてゴム表面をコーティングするよ
うに構成する。

Description

【発明の詳細な説明】
【0001】
【産業上の利用分野】本発明は、ウレタンゴムの表面改
質方法に関し、更に詳しくはウレタンゴムの表面をシラ
ンカップリング剤またはチタネート系カップリング剤に
より表面処理するか、又はフッ素原子を含む有機化合物
でウレタンゴム表面をコーティングすることを含んでな
るウレタンゴムの表面改質方法に関する。
【0002】
【従来技術および発明が解決しようとする課題】ウレタ
ンゴムは、引張強さや耐磨耗性に優れており、しかも軟
質から硬質まで幅広い製品が得られる。このため複写機
やワープロ、ファクシミリ装置、銀行端末機その他の装
置で印刷紙や紙幣を搬送するためのゴムローラ用ゴムと
して多方面で使用されている。
【0003】近年におけるこれら製品の処理速度の向上
に相まって、印刷紙や紙幣の搬送速度の高速化も必要と
なり、これを達成するために、より柔らかい、すなわち
低硬度のゴムが使用されるようになってきた。紙の高速
搬送を実現するためのウレタンゴムの低硬度化は、ウレ
タンゴム本来の欠点とされている加水分解による劣化を
さらに早めるという欠点が顕著となってきた。紙の搬送
用ローラのゴムとして長期間の使用に耐えるためには、
この欠点を解決する必要がある。
【0004】
【課題を解決するための手段】本発明はウレタンゴムの
表面を改質することにより、軟質ゴムとした場合に生じ
る加水分解耐性の低下を防止することにより、紙の搬送
用ゴムローラに使用されるゴムの長期安定化を達成せん
とするものである。第一の表面処理方法における表面改
質材としてシランカップリング剤やチタネート系カップ
リング剤を使用する。これらは、シリコン原子やチタン
原子に有機物と反応する有機の置換基と無機物と結合す
る置換基とから構成されている。通常これらのカップリ
ング剤は無機物に表面コーティングされ有機物との塗れ
性を向上させるものである。本発明の特徴はこれらカッ
プリング剤に結合している有機置換基をウレタンゴムの
反応性原子団と結合させることにより、ウレタンゴム表
面をカップリング剤で覆うことにより表面状態を変更し
ようというものである。
【0005】本発明方法で使用されるシランカップリン
グ剤は次式I:
【0006】
【化4】
【0007】(式中、R1 ,R2 ,R3 又はR4 は同一
でも異っていてもよく、ハロゲン、ビニル、置換もしく
は未置換のC1 〜C4 アルキル、置換もしくは未置換の
1 〜C4 アルコキシ、γ−(メタクリロキシプロピ
ル)、β−(3,4−エポキシシクロヘキシル)エチ
ル、又はγ−グリシドキシプロピルから選ばれる基であ
る)で表わされる化合物であり、またチタネート系カッ
プリング剤は次式II:
【0008】
【化5】
【0009】(式中、R1 ,R2 ,R3 およびR4 は同
一でも異っていてもよく、直鎖もしくは分枝鎖のC1
10アルコキシ、イソステアロイル、ジオクチルパイロ
ホスフェート、アミノ置換C1 〜C4 アルコキシ、ジト
リデシルホスファイト、オキシホスフェート又はエチレ
ンジオキシ基である)で表わされる化合物であるか、又
は次式III:
【0010】
【化6】
【0011】(式中、R1 ,R2 ,R3 ,R4 ,R5
よびR6 は同一でも異っていてもよく、直鎖もしくは分
枝鎖のC1 〜C10アルコキシ、イソステアロイル、ジオ
クチルパイロホスフェート、アミノ置換C1 〜C4 アル
コキシ、ジトリデシルホスファイト、オキシホスフェー
ト又はエチレンジオキシ基である)で表わされる化合物
である。
【0012】具体的にはシランカップリング剤として、
ビニルトリクロルシラン、ビニルトリス(βメトキシエ
トキシ)シラン、ビニルトリエトキシシラン、ビニルト
リメトキシシラン、γメタクリロキシプロピルトリメト
キシシラン、β(3,4−エポキシシクロヘキシル)エ
チルトリメトキシシラン、γグリシドキシプロピルトリ
メトキシシラン、γグリシドキシプロピルメチルジエト
キシシラン、N−β(アミノエチル)γアミノプロピル
トリメトキシシラン、N−β(アミノエチル)γアミノ
プロピルメチルジメトキシシラン、γアミノプロピルト
リエトキシシラン、N−フェニル−γアミノプロピルト
リメトキシシラン、γメルカプトプロピルトリメトキシ
シラン、γクロロプロピルトリメトキシシランなどが好
ましい。
【0013】またチタネート系カップリング剤として
は、イソプロピルトリイソステアロイルチタネート、イ
ソプロピルトリス(ジオクチルパイロホスフェート)チ
タネート、イソプロピルトリ(N−アミノエチル−アミ
ノエチル)チタネート、テトラオクチルビス(ジトリデ
シルホスファイト)チタネート、テトラ(2,2−ジア
リルオキシメチル−1−ブチル)ビス(ジトリデシル)
ホスファイトチタネート、ビス(ジオクチルパイロホス
フェート)オキシアセテートチタネート、ビス(ジオク
チルパイロホスフェート)エチレンチタネートなどが好
ましい。
【0014】これらカップリング剤はウレタンゴム表面
にある官能基と化学反応することにより結合してもよ
く、また水素結合などにより付着していてもよい。しか
しゴムローラとして紙の搬送を行うため常に機械的応力
を受けるので、可能な限り強固にゴム表面に結合してい
るほうが長期安定性という点で好ましい。このような観
点からウレタン結合と化学反応を起こすエポキシ基を有
する表面処理剤は特に好適である。 〔表面処理方法〕表面処理剤を0.01wt%〜10wt%
の濃度になるように水または有機溶剤に溶解する。表面
処理すべきゴムを、表面処理剤が溶解している溶液に浸
漬する。数分間または十数分間浸漬した後、20〜25
0℃で数分間または十数分間乾燥させると、表面処理が
完了する。
【0015】この表面処理は、一の処理剤のみによる表
面処理でもよく、また二以上の処理剤の混合液により表
面処理をおこなってもよい。また一の処理剤による表面
処理の後さらに同一の処理剤または先の表面処理剤の種
類とは異なる表面処理剤によって再び表面処理を行って
もよい。他の表面処理方法としては、表面処理剤を溶解
した溶液をスプレー方式によりゴム表面に溶液を塗布
し、その後、熱処理を行い表面処理を完成させることも
できる。
【0016】なお、カップリング剤濃度が0.01wt%
未満であると表面処理の効果が発現せず、また10.0
wt%を超えた場合であっても、処理効果が見られない。
さらには処理温度が250℃超であっても表面処理の効
果は見られない。これはカップリング剤が熱分解を起こ
したものと思われる。第二の表面処理方法における表面
改質材として一般的にふっ素ゴム系コーティング材とよ
ばれているコーティング材を使用する。ふっ素ゴムは、
耐ガス透過性に優れており、耐油性、耐オゾン性、耐候
性に卓越しているので、本発明方法に適したものであ
る。
【0017】使用できるふっ素ゴムには以下のようなも
のがある。ふっ化シリコーンゴム、ふっ化ビニリデン系
ゴム、四ふっ化エチレン−プロピレンゴム、ふっ化ビニ
リデン/ヘキサフルオロプロピレン共重合体、テトラフ
ルオロエチレン/エチレン共重合体など一般的にふっ素
ゴムコーティング材と称されるものが使用できる。ふっ
素ゴムコーティング材は、耐ガス透過性に優れているた
め、湿気のブロッキング性にも優れているが、コーティ
ング膜厚が数μm程度であると、非コーティングゴムの
加水分解性はあまり向上せず、少なくとも10μmは必
要である。 〔表面処理方法〕ふっ素ゴムコーティング材を必要があ
れば適当な溶剤に溶解する。この溶液中に表面処理すべ
きウレタンゴムを浸漬する。またはスプレー塗布により
ウレタンゴム表面に皮膜を形成する。次に、通常は、溶
剤を除去しかつコーティング材を硬化させるため100
〜200℃で160分乾燥させる。コーティング膜厚を
厚くするためには重ね塗りを行えばよい。
【0018】以下、更に実施例により本発明を説明す
る。
【0019】
【実施例】例1 アジピン酸とプロピレンジオールからなるポリエステル
系ポリオールとトルイレンジイソシアネートから構成さ
れるポリエステル系ウレタンプレポリマーをジアミンを
用いて架橋し、ウレタンゴムを作製した。
【0020】ゴム硬度は90(JIS A)であった。
表面処理剤溶液を次のように調製した。 ビニルトリメトキシシラン (KBM 1003 信越シリコーン商品名) 1重量部 エタノール 99重量部 当該ウレタンゴムを上記表面処理剤溶液に10分間浸漬
する。その後、120℃の恒温槽で10分間乾燥させて
表面処理を完成する。
【0021】未処理および表面処理後のウレタンゴムの
特性の比較 (a)加水分解耐性 高温(高圧)高湿試験(121℃(2気圧)、100%
RH、12時間) 未処理ゴム 初期ゴム硬度 90° 12時間
後 65° 表面処理ゴム 初期ゴム硬度 90° 12時間
後 85° (b)溶剤耐性 キシレン浸漬(室温、7日間) 未処理ゴム 1.30倍に膨潤 表面処理ゴム 膨潤なし例2 例1と同じウレタンゴムを使用した。
【0022】 表面処理剤溶液の調製 γアミノプロピルトリエトキシシラン (KBE 903 信越シリコーン商品名) 1重量部 エタノール 99重量部 当該ウレタンゴムを上記表面処理剤溶液に10分間浸漬
する。その後、120℃の恒温槽で10分間乾燥させて
表面処理が完成する。
【0023】表面処理前および表面処理後のウレタンゴ
ムの特性の比較 (a)加水分解耐性 高温(高圧)高湿試験(121℃(2気圧)、100%
RH、12時間) 未処理ゴム 初期ゴム硬度 90 12時間
後 65 表面処理ゴム 初期ゴム硬度 90 12時間
後 88 (b)溶剤耐性 キシレン浸漬(室温、7日間) 未処理ゴム 1.30倍に膨潤 表面処理ゴム 膨潤なし例3 例1と同じウレタンゴムを使用した。
【0024】 表面処理剤溶液の調製 イソプロピルトリ(N−アミノエチル−アミノエチル)チタネート (KR 44 味の素(株)商品名) 1重量部 エタノール 99重量部 当該ウレタンゴムを上記表面処理剤溶液に10分間浸漬
する。その後、120℃の恒温槽で10分間乾燥させて
表面処理が完成する。
【0025】表面処理前および表面処理後のウレタンゴ
ムの特性の比較 (a)加水分解耐性 高温(高圧)高湿試験(121℃(2気圧)、100%
RH、12時間) 未処理ゴム 初期ゴム硬度 90 12時間
後 65 表面処理ゴム 初期ゴム硬度 90 12時間
後 88 (b)溶剤耐性 キシレン浸漬(室温、7日間) 未処理ゴム 1.30倍に膨潤 表面処理ゴム 膨潤なし例4 ポリエーテルポリオールとトルイレンジイソシアネート
からなるポリエーテル系ウレタンプレポリマーをジアミ
ンで架橋し、ウレタンゴム(ゴム硬度75 JIS A
による)を作製した。
【0026】 表面処理液1 イソプロピルトリ(N−アミノエチル−アミノエチル)チタネート (KR 44 味の素(株)商品名) 1重量部 エタノール 99重量部 表面処理液2 γアミノプロピルトリエトキシシラン (KBE 903 信越シリコーン商品名) 1重量部 エタノール 99重量部 表面処理液1に浸漬して110℃で5分間乾燥させ、次
に表面処理液2に浸漬して120℃で10分間乾燥させ
た。
【0027】ゴムの特性は以下の如く改良できた。 表面処理前および表面処理後のウレタンゴムの特性の比
較 ・加水分解耐性 高温(高圧)高湿試験(121℃(2気圧)、100%
RH、12時間) 未処理ゴム 初期ゴム硬度 75 12時間
後 68 表面処理ゴム 初期ゴム硬度 75 12時間
後 75 ・溶剤耐性 キシレン浸漬(室温、7日間) 未処理ゴム 1.90倍に膨潤 表面処理ゴム 膨潤なし例5 ウレタンゴムとしてアジピン酸とプロピレンジオールか
らなるポリエステル系ポリオールとトルイレンジイソシ
アネートからなるウレタンゴムをジアミンにより架橋さ
せた架橋ウレタンゴムを使用した。ゴム硬度はJIS
A硬度計で85°であった。表面コーティングはふっ素
系コーティング材(DPA−601 ダイキン工業)を
用いた。このコーティング材をトルエンで2倍希釈し
て、ウレタンゴムを浸漬し、150℃で5分間溶剤の除
去とコーティング材の硬化を同時に行った。浸漬−乾燥
を5回繰り返し行い、最後に150℃で30分間乾燥、
硬化させた。形成された膜厚は約50μmであった。例6 上記と同じ架橋ウレタンゴムを使用して、このゴムにふ
っ素系コーティング樹脂(商品名 サイトップ 旭硝
子)を膜厚が70μmになるようにコーティングを行っ
た。比較例 上記と同じウレタンゴムの表面に、実施例その1で使用
したコーティング材を5μmの膜厚でコーティングし
た。硬化条件は150℃、30分とした。 〔耐加水分解試験〕70℃、100%RHの雰囲気中
に、その1、その2で作製したコーティングゴムおよび
比較例で作製したコーティングゴムさらにはコーティン
グの無いウレタンゴムの合計4種類のゴムを静置した。
4週間後に硬度を測定したところ、その1およびその2
で作製したゴムは両者ともゴム硬度が83°であり、硬
度の低下は見られなかったが、比較例で作製したゴムの
硬度は78°であり、また非コーティングゴムは75°
と後者の2つは初期にくらべ明らかに硬度は低下してい
た。ふっ素ゴムコーティング材を10μm以上コーティ
ングすることにより耐加水分解性が向上することが明ら
かとなった。
【0028】
【発明の効果】以上、説明したように、本発明方法はウ
レタンゴム表面をシランカップリング剤又はチタネート
系カップリング剤で表面処理するか、又はフッ素原子を
含む有機化合物でウレタンゴム表面をコーティングする
ように構成したものであるから、加水分解耐性が極めて
向上しこの結果、長期間のウレタンゴムの使用を可能と
する効果を奏する。
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者 飯川 勤 神奈川県川崎市中原区上小田中1015番地 富士通株式会社内

Claims (3)

    【特許請求の範囲】
  1. 【請求項1】 ウレタンゴム表面をシランカップリング
    剤又はチタネート系カップリング剤で表面処理すること
    を特徴とするウレタンゴムの表面改質方法。
  2. 【請求項2】 シランカップリング剤が次式I: 【化1】 (式中、R1 ,R2 ,R3 又はR4 は同一でも異ってい
    てもよく、ハロゲン、ビニル、置換もしくは未置換のC
    1 〜C4 アルキル、置換もしくは未置換のC1 〜C4
    ルコキシ、γ−(メタクリロキシプロピル)、β−
    (3,4−エポキシシクロヘキシル)エチル、又はγ−
    グリシドキシプロピルから選ばれる基である)で表わさ
    れる化合物であり、チタネート系カップリング剤が次式
    II: 【化2】 (式中、R1 ,R2 ,R3 およびR4 は同一でも異って
    いてもよく、直鎖もしくは分枝鎖のC1 〜C10アルコキ
    シ、イソステアロイル、ジオクチルパイロホスフェー
    ト、アミノ置換C1 〜C4 アルコキシ、ジトリデシルホ
    スファイト、オキシホスフェート又はエチレンジオキシ
    基である)で表わされる化合物であるか、又は次式III: 【化3】 (式中、R1 ,R2 ,R3 ,R4 ,R5 およびR6 は同
    一でも異っていてもよく、直鎖もしくは分枝鎖のC1
    10アルコキシ、イソステアロイル、ジオクチルパイロ
    ホスフェート、アミノ置換C1 〜C4 アルコキシ、ジト
    リデシルホスファイト、オキシホスフェート又はエチレ
    ンジオキシ基である)で表わされる化合物である、請求
    項1の表面改質方法。
  3. 【請求項3】 フッ素原子を含む有機化合物を用いてゴ
    ム表面をコーティングすることを特徴とするウレタンゴ
    ムの表面改質方法。
JP29279991A 1991-11-08 1991-11-08 ウレタンゴムの表面改質方法 Withdrawn JPH05125210A (ja)

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Cited By (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
EP0917015A2 (en) * 1997-11-18 1999-05-19 Optical Technologies Corp. Conductive coating for charging blade in electrostatic printing processes
US5934663A (en) * 1994-03-04 1999-08-10 Fujitsu Limited Rubber rollers for carrying media, and evaluation of their abrasion

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