JPH05207943A - 掃除機ノズル部の回転ブレード - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【目的】 この発明は耐摩擦特性が優れ、ゴムと同等の
弾性力を持った掃除機ノズル部の回転ブレードを提供す
ることを主要な特徴とする。 【構成】 回転ブレード２の全体を第１の必須成分とし
て熱可塑性フルオロ樹脂，第２の必須成分としてフッ素
ゴムおよび第３の必須成分として低分子量含フッ素重合
体とする配合からなる潤滑性ゴム組成物で形成したこと
によって、耐摩擦摩耗特性に優れ、ゴムと同等の弾性力
を持たせて、滑りの悪い箇所であっても楽に掃除するこ
とができる。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】この発明は掃除機ノズル部の回転
ブレードに関し、特に、回転することによって絨毯上の
埃やごみなどを吸込むような掃除機ノズル部の回転ブレ
ードに関する。

【０００２】

【従来の技術および発明が解決しようとする課題】掃除
機ノズル部の回転ブレードは、絨毯，畳，木床などの凹
凸のある面を滑りかつごみ，埃などを確実に吸込む必要
がある。このため、従来の回転ブレードでは弾性のある
ゴム，フェルトが使用されているが、滑りが悪く、掃除
する場所によっては力を要する場合がある。

【０００３】このため、耐摩擦特性が優れ、かつゴムと
同等の弾性力を持った回転ブレードの開発が要求されて
いる。

【０００４】それゆえに、この発明の主たる目的は、耐
摩擦特性が優れ、ゴムと同等の弾性力を持った掃除機ノ
ズル部の回転ブレードを提供することである。

【０００５】

【課題を解決するための手段】請求項１にかかる発明
は、掃除機ノズル部の回転ブレードであって、その摺動
面を含む一部または全部を第１の必須成分として熱可塑
性フルオロ樹脂，第２の必須成分をフッ素ゴムおよび第
３の必須成分を低分子量含フッ素重合体とする配分から
なる潤滑性ゴム組成物で形成したものである。

【０００６】この発明において、第１必須成分である熱
可塑性フルオロ樹脂とは、主鎖に炭素鎖を持ち、側鎖に
フッ素の結合を持つポリマーである。このような熱可塑
性フルオロ樹脂としては、たとえば、テトラフルオロエ
チレン・パーフルオロアルキルビニルエーテル共重合体
（以下ＰＦＡと略記する）、テトラフルオロエチレン・
ヘキサフルオロプロピレン・パーフルオロアルキルビニ
ルエーテル共重合体（以下ＥＰＥと略記する）、テトラ
フルオロエチレン・ヘキサフルオロプロピレン共重合体
（以下ＦＥＰと略記する）、テトラフルオロエチレン・
エチレン共重合体（以下ＥＴＦＥと略記する）、トリフ
ルオロクロロエチレン重合体（以下ＣＴＦＥと略記す
る）、トリフルオロクロロエチレン・エチレン共重合体
（以下ＥＣＴＦＥと略記する）、ポリビニルフルオライ
ド（以下ＰＶＦと略記する）およびポリビニリデンフル
オライド（以下ＰＶＤＥと略記する）からなる群から選
ばれる１種以上の重合体であることが好ましい。特に混
練工程において繊維化しないこと、溶融性等の混練性の
容易さ、および最終製品のゴム状弾性維持を考慮すると
ＥＴＦＥ、ＰＦＡ、ＦＥＰが好ましい。ＥＴＦＥにおい
てはＭＩ値（メルトインデックス）が３００℃、２１６
０ｇにて１〜２０ｇ／１０ｍｉｎであるものがよい。

【０００７】上記のいずれの樹脂も、触媒乳化重合、懸
濁重合、触媒溶液重合、気相重合および電離性放射線照
射重合などの各種重合方式により製造することができ
る。分子量は、５０，０００以下のものが望ましく、
５，０００を超えほぼ２０，０００以下のものが特に望
ましい。

【０００８】以上の条件に該当する代表例としては、前
記したＰＦＡの三井・デュポンフロロケミカル社製ＰＦ
Ａ ＭＰ１０、ＦＥＰである三井・デュポンフロロケミ
カル社製テフロンＦＥＰ１００、ＥＴＦＥである旭硝子
社製アフロンＣＯＰ、ＣＴＦＥであるダイキン工業社製
ネオフロンＣＴＦＥ、ＰＶＤＦである呉羽化学社製ＫＦ
ポリマ、ＰＶＦであるデュポン社製Ｔｅｄｌａｒなどが
挙げられる。

【０００９】この発明においてフッ素ゴムとは、平均し
て１個以上のフッ素原子を含む単位モノマーを重合体ま
たは共重合体であって、ガラス転移点が室温以下であ
り、室温でゴム状弾性を有するものであれば、特に限定
されるものでなく、広範囲のものを例示することができ
る。

【００１０】フッ素ゴムの重合方式としては、塊状重
合、懸濁重合、乳化重合、溶液重合、触媒重合、電離性
放射線重合、およびレドックス重合などを挙げることが
できる。またフッ素ゴムの分子量は、通常５万以上のも
のが望ましく、可及的に高分子量のものが良好な結果を
得ることから、より望ましくは７万以上、特に望ましく
は１０万〜２５万程度のものを用いる。

【００１１】以上の条件に該当する代表例としては、テ
トラフルオロエチレン・プロピレン共重合体である旭硝
子社製アフラス、フッ化ビニリデン・ヘキサフルオロプ
ロピレン共重合体であるデュポン・昭和電工社製バイト
ン、フッ化ビニリデン・ヘキサフルオロプロピレン・テ
トラフルオロエチレン共重合体であるモンテフルオス社
製テクノフロン、フルオロシリコーン系エラストマーで
あるダウコーニング社製シラスティックＬＳ、フォスフ
ァゼン系エラストマーであるファイアストーン社製ＰＮ
Ｆ、およびパーフルオロ系エラストマーであるダイキン
工業社製ダイエルパーフロなどを挙げることができる。

【００１２】上記したフッ素ゴムおよび熱可塑性フルオ
ロ樹脂を混合した組成物は、弾性体としての特性を有す
る。この発明において、第３必須成分である低分子量含
フッ素重合体は、このような弾性体にさらに優れた摺動
特性を付与するために配合されるものである。

【００１３】この発明において、低分子量含フッ素重合
体とは、テトラフルオロエチレン（ＴＦＥ）、主要構造
単位−Ｃ_n Ｆ_2n−Ｏ−（ｎは１〜４の整数）を有するフ
ルオロポリエーテル、主要構造単位

【００１４】

【化１】

【００１５】などを有するポリフルオロアルキル基含有
化合物（炭素数２〜２０）のうち分子量５０，０００以
下のものをいう。優れた摺動特性を付与するためには、
低分子量含フッ素重合体の分子量は５，０００以下であ
ることが特に好ましい。このような低分子量含フッ素重
合体のうち、次式で示されるテトラフルオロエチレン重
合体の平均粒径５μｍ以下のものが特に好ましい。

【００１６】

【化２】

【００１７】このようなものとして、たとえば、デュポ
ン社製バイダックスＡＲ、および旭硝子社製フルオンル
ブリカントＬ１６９などを挙げることができる。

【００１８】次に、−Ｃ_n Ｆ_2n−Ｏ−（ｎは１〜４の整
数）の主要構造単位を有する平均分子量５０，０００以
下のフルオロポリエーテルとしては、

【００１９】

【化３】

【００２０】などを例示することができる。このような
重合体は、他の配合材料および添加剤に対する親和性
（密着性）の向上のために、イソシアネート基、水酸
基、カルボキシル基、およびエステル基などの官能基を
含む構造単位を有するものが望ましい。

【００２１】このようなフルオロポリエーテルの具体例
としては、以下のようなものが挙げられる。

【００２２】

【化４】

【００２３】これらのフルオロポリエーテルは、単独で
使用してもよいし、併用してもよい。また、官能基に活
性化水素が含まれているフルオロポリエーテルとポリフ
ルオロポリエーテル基を含有しないイソシアネート化合
物とを併用してもよい。また、イソシアネート基を有す
るフルオロポリエーテルと、各種のフルオロポリエーテ
ル基を含有しないジアミン類、トリアミン類、または各
種のフルオロポリエーテル基を含有しないジオール類、
トリオール類を併用するなどの方法を採用してもよい。

【００２４】特に官能基同士が反応して分子量の増大が
起こるようなフルオロポリエーテルを組合せて使用する
ことが好ましい。このようなものとして、たとえば、イ
ソシアネート基を含む単位を有するものと、水酸基を含
む単位を有するものとを組合せることは同様に望ましい
ことである。

【００２５】ポリフルオロアルキル基含有化合物として
は、たとえば以下に示すようなポリフルオロアルキル基
を有するものが挙げられる。

【００２６】

【化５】

【００２７】以上のようなポリフルオロアルキル基（炭
素数２〜２０）を有し、平均分子量が５０，０００以下
のものとしては、

【００２８】

【化６】

【００２９】など、反応性基およびポリフルオロアルキ
ル基を有する化合物と、その反応性基と反応する基を有
するエチレン性不飽和化合物との反応物（たとえば、フ
ルオロアルキルアクリレートなど）の重合体、ならびに
反応性基およびポリフルオロアルキル基を有する化合物
とその反応性基と反応する基を有する各種重合体との反
応物、または前記化合物の重縮合物などが挙げられる。

【００３０】ポリフルオロアルキル基含有化合物は、上
述のフルオロポリエーテルと同様に、他の配合材料およ
び添加剤を親和性（密着性）の向上のために親和性の高
い官能基、たとえばイソシアネート基、水酸基、メリカ
プト基、カルボキシル基、エポキシ基、アミノ基、およ
びスルフォン基などを含む単位を有する化合物が好まし
い。

【００３１】これらのポリフルオロアルキル基含有化合
物は、単独での使用または併用のいずれでもよい。ま
た、活性化水素を有する反応基を有するポリフルオロア
ルキル基含有化合物と、ポリフルオロアルキル基を有し
ないイソシアネート化合物とを併用してもよい。また、
イソシアネート基を有するポリフルオロアルキル基含有
化合物と、各種のポリフルオロアルキル基を含有しない
ジアミン類、トリアミン類または各種のポリフルオロア
ルキル基を含有しないジオール類、トリオール類を併用
するなどの方法を採用してもよい。

【００３２】官能基同士の組合せは、強度増加のうえか
ら好ましく、具体的には炭素数２〜２０のポリフルオロ
アルキル基を有し、かつ、水酸基、メルカプト基、カル
ボキシル基、アミノ基から選ばれる少なくとも１種類を
含む含フッ素重合体との組合せ、または炭素数２〜２０
のポリフルオロアルキル基を有し、かつ、イソシアネー
ト基を含む単位を有する含フッ素重合体と、炭素数２〜
２０のポリフルオロアルキル基を有し、さらに活性化水
素を有する反応基を含む単位を有する含フッ素重合体と
の組合せを挙げることができる。

【００３３】これらの低分子量含フッ素重合体のうち、
テトラフルオロエチレン重合体またはフルオロポリエー
テルを用いると、潤滑性において優れた結果が得られ、
特に平均粒径５μｍ以下のテトラフルオロエチレン重合
体を用いると最も望ましい結果を得ることが判明してい
る。

【００３４】この発明において、フッ素ゴムおよび熱可
塑性フルオロ樹脂の配合比は、フッ素ゴムと熱可塑性フ
ルオロ樹脂の重量比が５０：５０から９５：５となるこ
とが望ましい。熱可塑性フルオロ樹脂の配合重量比が５
０／１００を超えると、目的の組成物に十分な弾性特性
が得られず、５／１００未満になると十分な耐摩耗性が
得られないからである。

【００３５】また、フッ素ゴムと熱可塑性フルオロ樹脂
の合計１００重量部に対して、低分子量含フッ素重合体
は５〜５０重量部であることが好ましい。低分子量含フ
ッ素重合体の配合比が５重量部未満では、十分な摺動特
性が得られず、５０重量部を超えるとゴム状弾性特性が
損なわれるからである。

【００３６】また、上記の潤滑性ゴム組成物に対し、３
００℃において不溶融な熱硬化性樹脂の硬化粉末、また
はガラス転移点が３００℃以上の耐熱性樹脂粉末を添加
して耐摩耗性を向上させることができる。

【００３７】熱硬化性樹脂の粉末としては、フェノール
樹脂、エポキシ樹脂などの熱硬化後の微粉末、ガラス転
移点が３００℃以上である耐熱性樹脂としては、ポリイ
ミド樹脂、芳香族アラミド樹脂等の微粉末が挙げられ
る。

【００３８】市販の樹脂粉末のうち、フェノール樹脂の
硬化粉砕品としては、鐘紡社製：ベルパールＨ３００，
ポリイミド樹脂の硬化粉砕品としては、三笠産業社製：
ＰＷＡ２０、芳香族アラミド樹脂の粉砕品としては、旭
化成社製：ＭＰ−Ｐ、ガラス転移点Ｔｇが３００℃以上
の熱硬化性樹脂粉末としては宇部興産社製：ユーピレッ
クスＳ（Ｔｇ＞５００）などがある。

【００３９】このような熱硬化性樹脂粉末の粒径は、１
〜１５μｍのものがゴム状弾性の維持と混練工程の容易
性の点で好ましい。熱硬化性樹脂粉末は、第１〜３の必
須成分に対して、５〜２０重量％添加することが好まし
い。５重量％未満では耐摩耗性向上の効果がなく、２０
重量％を超える多量ではゴム弾性が低下するので好まし
くない。

【００４０】なお、この発明の目的を損なわない範囲
で、上記成分の他に各種添加剤を配合してもよい。たと
えば、フッ素ゴムの加硫剤としてイソシアヌレイト、有
機過酸化物等、ステアリン酸ナトリウム、酸化マグネシ
ウム、および水酸化カルシウムなどの酸化防止剤、また
は受酸剤、カーボンなどの帯電防止剤、シリカおよびア
ルミナなどの充填剤、その他金属酸化物、着色剤、およ
び難燃剤などを適宜加えてもよいことは言うまでもな
い。

【００４１】以上の各種原材料を混合する方法は特に限
定されるものではなく、通常広く用いられている方法に
より混合することができる。たとえば、主原料になるエ
ラストマー、その他の原料をそれぞれ個別に順次、また
は同時に、ロール混合機その他の混合機により混合すれ
ばよい。なお、このとき摩擦による発熱を防止する意味
で温調機を設けることが望ましい。

【００４２】また、ロール混合機を使用する場合には、
仕上げの混合として、ロール間隔を３ｍｍ以下程度に締
めて薄通しを行なうとさらに良い。

【００４３】この発明に従うカーボンボックス用シール
は、成形工程において特に限定した手段を必要とするも
のではなく、通常のプレス成形方法で、一次加硫（たと
えば１４０〜１７０℃で１０〜３０分、加圧５〜１０ｋ
ｇｆ／ｃｍ² ）した後、二次加硫（たとえば、２００〜
３００℃で２〜２０時間、加圧なし）してシールに成形
すればよい。

【００４４】また、シールの先のシール部となる、リッ
プ状の部分またはリップ状の部分のうち軸に接する部分
のみを上述の第１〜第３必須成分を含む潤滑性ゴム組成
物で成形し、その他の部分を一般の合成ゴム、プラスチ
ックあるいは金属で複合成形してもよい。

【００４５】この際の一般合成ゴムとしては、ニトリル
ゴム、クロロプレンゴム、ブタジエンゴム、ウレタンゴ
ム、スチレンゴム、ブチルゴム、アクリルゴム、シリコ
ーンゴム、エチレンゴム、およびフッ素ゴムなどの加硫
ゴムまたはウレタン、ポリエステル、ポリアミド、塩化
ビニル、ポリブタジエン、および軟質ナイロンなどの熱
可塑性エラストマー、ならびに液状ウレタンおよび液状
ブタジエンなどの液状エラストマーが挙げられる。

【００４６】

【発明の作用効果】この発明にかかる掃除機ノズル部の
回転ブレードは、その摺動面を含む一部または全体を第
１の必須成分として熱可塑性フルオロ樹脂，第２の必須
成分としてフッ素ゴムおよび第３の必須成分として低分
子量含フッ素重合体とする配分からなる潤滑性ゴム組成
物で形成することにより、吸入，吐出量の安定化を図る
ことができ、摺動特性に優れ、相手シリンダを傷つける
ことがなく、耐薬品性に極めて優れたものとすることが
できる。

【００４７】

【実施例】図１はこの発明の一実施例を示す図である。
図１を参照して、ノズル部１には回転可能に回転ブレー
ド２が設けられる。この回転ブレード２は全体を第１の
必須成分として熱可塑性フルオロ樹脂，第２の必須成分
としてフッ素ゴムおよび第３の必須成分として低分子量
含フッ素重合体とする配合からなる潤滑性ゴム組成物で
形成されている。

【００４８】この発明において用いる潤滑性ゴム組成物
を作製し、その摩擦特性および摩耗特性を試験した。

【００４９】実施例および比較例で用いた原材料を一括
して示すと以下の通りである。なお、各成分の配合割合
はすべて重量％であるが、（３）〜（９）に示す原材料
については（１），（２）に示す原材料の総重量１００
に対する重量％である。

【００５０】（１）フッ化ビニリデン・フルオロプロピ
レン共重合体（旭モンテ社製 テクノフロンＦＯＲ４２
０） （２）テトラフルオロエチレン・エチレン共重合体
（旭硝子社製 アフロンＣＯＰ） （３）低分子量含フッ素重合体 （低分子量ＴＦＥ）
（旭硝子社製 ルーブリカントＬ１６９） （４）低分子量含フッ素重合体 （低分子量ＰＦＰＥ）
（日本エニモント社製 フォンブリンＺ−ＤＩＳＣ
Ｏ） （５）カーボン （ファンデルビルト社
製 ＭＴカーボン） （６）ステアリン酸ナトリウム （一般工業材） （７）酸化マグネシウム （一般試薬） （８）水酸化カルシウム （一般試薬） （９）フェノール樹脂 （カネボウ社製 ベ
ルパールＨ３００） （１０）クロロプレン・ゴム （ＣＲ）
（一般工業材 硬度ＪＩＳ−Ａ−７０） （１１）ジメチルシリコン系共重合体（シリコンゴム）
（一般工業材 硬度ＪＩＳ−Ａ−７０） まず、ロール間隔５〜１０ｍｍ程度に調整したロール混
合機にフッ素ゴム（１）を巻付け表１に示した割合で順
次、ＭＴカーボン、ステアリン酸ナトリウム、ＭｇＯ、
Ｃａ（ＯＨ）₂ を加えて混練した。その後、ロール間隔
を１ｍｍに調整し、素練りを約１０回行なった。なお、
このときの摩擦熱を防止する目的で、常時ロール内に冷
却水を通し、ロール温度を６０℃以下に保った。次に、
冷却水を止め、ロール内にスチームを通し、ゴム温度が
７０℃以上、９０℃以下になるように調整し、その後、
ロール間隔を５〜１０ｍｍ程度に戻し、低分子量含フッ
素重合体を少量ずつ添加しながら表１に示す各実施例の
配合割合で混練した。その後、再びロール間隔を１ｍｍ
に狭めて素練りを１０回行なった。

【００５１】

【表１】

【００５２】以上の工程で得られたコンパウンドにおい
て１５０×１５０×１ｔシートを１次加硫（１７０℃，
１０分，プレス圧７Ｋｇｆ／ｃｍ² ）、２次加硫（２３
０℃，１６時間，フリー）を行ない、製作した。各試験
片について摩擦試験、摩耗試験、非粘着性および弾性体
特性を求めた。各試験の方法は以下のとおりである。

【００５３】（１）試験方法 ・摩擦摩耗試験 得られた試験片を内径φ１７，外径２１に加工し、φ１
７×φ２１×１０のＳＰＣＣリング片へ接着してリング
試験片とした。相手材はＳＵＪ２（軸受鋼）φ６×φ３
３×φ６円盤状試験片とし、スラスト型摩擦摩耗試験機
を用いて評価した。条件は滑り速度１２８ｍ／ｍｉｎ，
面圧３．５ｋｇｆ／ｃｍ² とし、摩擦係数と摩耗係数を
表２に示す。

【００５４】（２）非粘着 得られた試験片において、水に対する接触角をゴニオメ
ータ式接触角度測定器で測定し、接触角度の大きいもの
ほど非粘着性は良いと判断した。その結果を表２に示
す。

【００５５】

【表２】

【００５６】（３）弾性体特性 得られた試験片に対してＪＩＳ−Ｋ６３０１に準拠し、
引っ張り強度・延び・硬度（ＪＩＳ−Ａ）を調査した。
その結果を表２に示す。

【００５７】比較例 比較例では表１に示す割合にて原材料を配合し、実施例
と全く同様な方法にてそれぞれ混練、成形、加硫を行な
った。また、試験片の調整、試験方法も実施例と全く同
様な方法を用いた。その結果を表２に示した。

【００５８】上述の表２から明らかなように、この実施
例によれば比較例に比べて動摩擦係数および磨耗係数を
小さくすることができ、滑りが良好であり、掃除する場
所によってもそれほど力を加える必要がなくなる。

【図面の簡単な説明】

【図１】この発明の一実施例を示す図である。

【符号の説明】

１ ノズル部 ２ 回転ブレード

Claims (7)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 掃除機ノズル部の回転ブレードにおい
   て、 その摺動面を含む一部または全部を第１の必須成分とし
   て熱可塑性フルオロ樹脂，第２の必須成分をフッ素ゴム
   および第３の必須成分を低分子量含フッ素重合体とする
   配分からなる潤滑性ゴム組成物で形成したことを特徴と
   する、掃除機ノズル部の回転ブレード。
2. 【請求項２】 前記潤滑性ゴム組成物には、熱硬化樹脂
   の硬化粉末またはガラス転移点が３００℃以上の耐熱性
   樹脂粉末が添加されることを特徴とする、請求項１の掃
   除機ノズル部の回転ブレード。
3. 【請求項３】 前記第１の必須成分としての熱可塑性フ
   ルオロ樹脂は、テトラフルオロエチレン・エチレン共重
   合体，テトラフルオロエチレン・パーフルオロアルキル
   ビニルエーテル共重合体およびテトラフルオロエチレン
   ・ヘキサフルオロプロピレン共重合体からなる群の１種
   以上の重合体であることを特徴とする、請求項１の掃除
   機ノズル部の回転ブレード。
4. 【請求項４】 前記第２の必須成分は、分子量１０万か
   ら２５万のフッ素ゴムである、請求項１の掃除機ノズル
   部の回転ブレード。
5. 【請求項５】 前記第２の必須成分であるフッ素ゴム
   は、テトラフルオロエチレン・プロピレン共重合体，フ
   ッ化ビニリデン・ヘキサフルオロプロピレン共重合体お
   よびフッ化ビニリデン・ヘキサフルオロプロピレン・テ
   トラフルオロエチレン共重合体，フルオロシリコーン共
   重合体，パーフルオロ系共重合体からなる群から選ばれ
   る１種以上の重合体であることを特徴とする、請求項１
   の掃除機ノズル部の回転ブレード。
6. 【請求項６】 前記第３の必須成分である低分子量含フ
   ッ素重合体が平均粒径５μｍ以下の分子量５万以下であ
   るテトラフルオロエチレン重合体，フルオロポリエーテ
   ルおよびポリフルオロアルキル基含有化合物からなる群
   から選ばれる１種以上の重合体であることを特徴とす
   る、請求項１の掃除機ノズル部の回転ブレード。
7. 【請求項７】 前記第３の必須成分である低分子量含フ
   ッ素重合体はテトラフルオロエチレン重合体であること
   を特徴とする、請求項１の掃除機ノズル部の回転ブレー
   ド。