JPH06182935A - ガスバリア性ゴム積層物及びその製造方法 - Google Patents

ガスバリア性ゴム積層物及びその製造方法

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JPH06182935A
JPH06182935A JP4355712A JP35571292A JPH06182935A JP H06182935 A JPH06182935 A JP H06182935A JP 4355712 A JP4355712 A JP 4355712A JP 35571292 A JP35571292 A JP 35571292A JP H06182935 A JPH06182935 A JP H06182935A
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rubber
organosilane
gas barrier
plastic film
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Shinji Saito
伸二 斉藤
Masahito Yoshikawa
雅人 吉川
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Original Assignee
Bridgestone Corp
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Publication date
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Abstract

(57)【要約】 【構成】 プラスチックフィルム層とゴム層との間に下
記式(1)で表されるオルガノシランの硬化物からなる
中間ガスバリア層を介在させたことを特徴とするガスバ
リア性ゴム積層物。 【化1】 (式中、R1,R2は飽和もしくは不飽和の炭化水素基又
はアルコキシ基、R3,R4は飽和又は不飽和の炭化水素
基を示す。) 【効果】 本発明のゴム積層物は、柔軟性、屈曲性に優
れると共に、フロンガスに対し優れたガスバリア性を有
するものであり、また本発明の製造方法によれば、かか
るゴム積層物を簡単かつ確実に製造し得る。

Description

【発明の詳細な説明】
【0001】
【産業上の利用分野】本発明は、フロンガス等のガスに
対するバリア性や柔軟性に優れたゴム積層物に関し、特
にフロンガス等を冷媒とするエアコンなどのゴムホース
やエアスプリング等を形成するのに有効なガスバリア性
ゴム積層物及びその製造方法に関する。
【0002】
【従来の技術及び発明が解決しようとする課題】従来よ
り、ゴムホースは一般家庭用のほかに自動車燃料用ホー
ス,トルクコンバーター用ホース,パワーステアリング
用ホース,空調機用ホース,冷凍機用ホース,プロパン
ガス用ホースなど非常に幅広い用途を有し、これらのホ
ース内を通す媒体は水,油,有機溶剤,ガスなど多種多
様であるが、いずれも媒体に対して十分な抵抗性を有す
ることが必要である。特に、エアコン、カークーラー等
の冷媒管の一部などに用いる高圧ホースにおいては、フ
ロンガスに対し優れた耐ガス透過性を発揮すると共に、
可撓性に富むものが望まれる。
【0003】しかし、上記冷媒管等に充填されたガス
は、ゴムホースのゴムを通して徐々に漏れてしまい、例
えばカーエアコンの場合、冷媒ガスは4〜5年おきに充
填し直さなければならないという問題点があった。
【0004】そこで、ゴムホースの耐ガス透過性を向上
させるためには、従来(1)使用ゴム量、肉厚の増加、
(2)ゴムホース内面にナイロン膜をコーティングする
方法(特開昭59−123661,同60−11388
5号公報)、(3)ナイロン製の内管にゴムを被せてホ
ースを形成する方法(特開昭60−113882号公
報)が知られている。また、ゴムホースではないが、プ
ラスチックフィルムの耐ガス透過性を向上させるため、
(4)オルガノシランのコーティング膜をガスバリア膜
として利用する方法(特開昭62−112635号,特
開平2−286331号公報)などの方法も知られてい
る。しかし、(1)の方法は、肉厚を増すと製品重量を
増し、コストの増大、製品の柔軟性を損なうといった問
題があり、また耐ガス透過性を発揮させるには限界があ
る。また、(2)及び(3)の方法は共に耐ガス透過性
は十分ではなく、特に(2)の方法ではゴムホースを連
続的に製造することが困難であり、従来のナイロン等と
ゴムとの組み合わせでは、冷媒等のゴムホースに求めら
れる性能を十分満足させることができなかった。更に
(4)の方法は、オルガノシランコーティング膜をガス
バリア膜として大きな変形を伴う用途に応用することは
困難であった。
【0005】本発明は上記事情に鑑みなされたもので、
フロンガス等に対し優れたガスバリア性を発揮し、ホー
スやエアスプリングとして形成する場合などに良好な柔
軟性を有するゴム積層物及びその製造方法を提供するこ
とを目的とする。
【0006】
【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行った結果、ゴム層の内
側にナイロン系樹脂等のプラスチックフィルム層を形成
すること、しかもこの場合、プラスチックフィルム層と
ゴム層との間に下記式(1)で表されるオルガノシラン
の硬化物からなる中間層を介在させた場合、特にプラス
チックフィルムを予め低温プラズマ処理、コロナ放電処
理により表面改質したものを用いた場合、プラスチック
フィルムの表面改質によってプラスチックフィルムと中
間層との接着力が向上し、ホースの柔軟性や屈曲性を損
なうことなくフロンガスに対して顕著なガスバリア性を
発揮することを知見した。
【0007】即ち、フロンガスを冷媒とするゴムホース
を製造する場合、プラスチックフィルム、特にナイロン
系樹脂は柔軟性及び耐熱性に優れているため、これをゴ
ムホースの内管として用いることが有効である。しか
し、JIS−Z1701又はASTMD1434に記載
された装置を用い、100℃の恒温槽中で計測したナイ
ロン系樹脂膜のガス透過量は厚さ100μmのナイロン
系樹脂膜でフロンR−22に対して3〜300ml[S
TP]/m2・24h・atmであり、長期間使用され
るエアコンの冷媒管用としてはガス漏れ量が多いが、か
かるナイロン系樹脂膜とゴム層との間に下記式(1)で
表されるオルガノシランの硬化物からなる中間層を形成
すると、フロンガスのガス透過量が顕著に減少し、かか
る構成の複合ゴムホースはゴムホースとしての柔軟性、
屈曲性、耐熱性を損なうことがないため、例えばエアコ
ンの冷媒管の一部として用いられるホースに用いた場
合、冷媒ガスの漏れを大幅に減少させることができるこ
とを知見し、本発明をなすに至ったものである。
【0008】従って、本発明は、プラスチックフィルム
層とゴム層との間に下記式(1)で表されるオルガノシ
ランの硬化物からなる中間ガスバリア層を介在させたこ
とを特徴とするガスバリア性ゴム積層物を提供するもの
である。
【0009】
【化3】 (式中、R1,R2は飽和もしくは不飽和の炭化水素基又
はアルコキシ基、R3,R4は飽和又は不飽和の炭化水素
基を示す。)
【0010】また、本発明は、プラスチックフィルムの
表面を低温プラズマ処理又はコロナ放電処理により改質
した後、上記式(1)で表されるオルガノシランの溶液
を塗布し、該オルガノシランの硬化物を形成した後、ゴ
ム層を積層一体化することを特徴とするガスバリア性ゴ
ム積層物の製造方法を提供する。
【0011】以下、本発明につき更に詳しく説明する
と、本発明のガスバリア性ゴム積層物は最内層としてプ
ラスチックフィルム層、中間層としてオルガノシランの
硬化物からなる層、外側層としてゴム層を有するもの
で、これは図1に示すような低透過性ゴムホースとして
形成することができる。ここで、このホースは、プラス
チックフィルム層1の外周面にオルガノシランの硬化物
で中間層2を形成し、該中間層上にゴム層3を積層した
ものである。
【0012】この場合、上記プラスチックフィルム層と
しては、6ナイロン、66ナイロン、11ナイロン、1
2ナイロン、それらの共重合物、その他オレフィンとの
ブレンド物などのポリアミド系樹脂、ポリエチレン、ポ
リプロピレン等のオレフィン系樹脂、ポリエチレンテレ
フタレート等のポリエステル樹脂、ポリウレタン樹脂、
ポリビニルブチラール、エチレンビニルアルコール共重
合体等のビニルアルコール樹脂などによって形成し得る
が、これらの中では柔軟性、耐熱性、耐溶剤性などの点
からポリアミド系樹脂が好ましく用いられる。
【0013】上記プラスチックフィルム層の厚さは特に
制限されるものではないが、1〜500μm、特に10
〜200μmとすることが好ましい。この厚さが1μm
未満では破れ易くなるので製造や取扱いが難しくなる場
合があり、また、厚さが500μmを超えると柔軟性が
損なわれるおそれがある。
【0014】中間層の材料としては、下記式(1)で表
されるオルガノシロキサンの硬化物が用いられる。
【0015】
【化4】
【0016】ここで、R1,R2は飽和もしくは不飽和の
炭化水素基又はアルコキシ基であり、アルコキシ基とし
てはメトキシ基、エトキシ基などが挙げられる。飽和炭
化水素及び不飽和炭化水素は炭素数1〜20であること
が好ましい。このような飽和炭化水素としては、メチル
基,エチル基,プロピル基等のアルキル基、アミノアル
キル基、メルカプトアルキル基、ハロゲン化アルキル基
などが挙げられ、不飽和炭化水素基としてはビニル基、
ビニルアルキル基、メタクリロキシアルキル基などが挙
げられる。
【0017】R3,R4は、好ましくは炭素数1〜3の飽
和又は不飽和炭化水素基であり、このような炭化水素基
としてはR1,R2と同様のものが挙げられるが、メチル
基,エチル基等のアルキル基であることが好ましく、即
ち−OR3、−OR4はメトキシ基、エトキシ基等のアル
コキシ基であることが好ましい。
【0018】上記式(1)で表されるオルガノシランと
しては、R3とR4の双方がアルコキシ基で、かつR1
2の双方がアルコキシ基であるテトラアルコキシシラ
ン、R1、R2のどちらか一方がアルコキシ基であるトリ
アルコキシシラン、R1、R2のいずれもがアルコキシ基
でないジアルコキシシランのいずれも好適に用いること
ができる。しかし、オルガノシランがテトラアルコキシ
シランのみであると硬化した場合に柔軟性が十分ではな
くなるおそれがあり、また、オルガノシランがジアルコ
キシシランのみであるとガス透過量が十分低減できない
場合があるので、トリアルコキシシランが最適であり、
この場合必要とする物性を得るためにトリアルコキシシ
ランにジアルコキシシランを適当量混合することができ
る。
【0019】なお、中間層は単一の層から構成されてい
ても異なる複数層の積層から構成されていてもよい。特
に、プラスチックフィルム層とゴム層との間に十分な接
着力を得るため、それぞれの層との接着に適した層を2
層積層して中間層を構成する方法が実用上好ましく用い
られる。これはとりわけゴム層をブチルゴムやEDPM
ゴムのように一般的に比較的接着が難しいとされるゴム
で形成する場合に有効である。
【0020】中間層の厚さは特に制限されないが、通常
は0.1〜100μm以下、特に0.5〜50μmとす
ることが好ましい。厚さが0.1μm未満ではガス透過
量を十分に低減させることが難しく、また、100μm
を超えると均一にコーティングすることが難しく、ホー
スのゴム積層物の柔軟性を損なう場合がある。
【0021】中間層の外側には更にゴム層を形成する
が、ゴム層を形成するゴム成分としては、天然ゴム、B
R(ブチルゴム)、SBR(スチレンブタジエン共重合
ゴム)、CR(クロロプレンゴム)、NBR(アクリロ
ニトリル・ブタジエンゴム)、IIR(イソブチレン・
イソプレンゴム)、EPDM(エチレン・プロピレン・
ジエンゴム)、シリコンゴム等のいずれでもよく、これ
らのブレンド物や積層物を用いることもできる。
【0022】上記ゴム成分には通常使用されるカーボン
等の補強剤、ステアリン酸等の加硫促進剤、老化防止
剤、架橋剤などを添加してもよい。また、ゴム層にはポ
リエステル繊維等による補強層が設けられていてもよ
い。
【0023】なお、ゴム層の厚さは使用目的により自由
に決めることができるが、ゴムホースとして使用する場
合は2〜30mm、特に3〜20mmとすることが好ま
しい。
【0024】本発明の積層物の製造方法は特に制限され
ないが、図1の如き低透過性ゴムホースを製造するに
は、まず、内管(プラスチックフィルム層)1の表面を
改質処理することが有効である。この場合、改質方法と
しては、低温プラズマ処理又はコロナ放電処理などの処
理方法を採用することができるが、このうち低温プラズ
マ処理方法が好適に用いられる。低温プラズマ処理方法
としては、例えば「H.V.Boening著,Fun
damentals of Plasma Chemi
stry and Technology,Techn
omic Publishing」などに記載されてい
る低温プラズマ処理方法などを用いることができる。
【0025】この場合、低温プラズマ処理は1mTor
r以上、好ましくは10〜1000mTorrの圧力、
周波数100kHz〜10GHz、好ましくは 200
kHz〜100MHzで電力が0.01〜100W/c
2、好ましくは0.05〜5W/cm2の高周波電力、
プラズマ照射時間1秒〜10分間、好ましくは3秒〜5
分間の条件で行うことができる。また、雰囲気ガスとし
てはアルゴン、酸素、窒素、空気、ヘリウム、CF4
どが好ましい。
【0026】また、コロナ放電処理の場合、コロナ放電
が発生するものであれば直流でも交流でもよく、交流の
場合は高周波までのいかなる周波数でもよいが、好まし
くは1kHz〜500kHz、電力は0.5W/cm2
以上、好ましくは5〜500W/cm2、処理速度は
0.05〜100m/分、好ましくは0.1〜5m/分
の条件で行うことができ、通常は大気圧下の空気中で行
うことが実用上好ましいが、これに限定されるものでは
ない。
【0027】次に、オルガノシランからなる中間層2を
プラスチックフィルム層1の表面が改質された面に形成
するが、この場合、オルガノシランはアルコキシ基が加
水分解されたものを用いることが好ましい。アルコキシ
基の加水分解方法としては、オルガノシランを水溶液と
する方法やオルガノシランのアルコール溶液に少量の水
を加え、十分に撹拌する方法などを採用することができ
る。このときpH調整剤として酢酸などを加えることも
できる。
【0028】中間層2をプラスチックフィム層1上に形
成する方法としては、加水分解されたオルガノシラン水
溶液やアルコール溶液又はオルガノシラン原液をナイロ
ン系樹脂フィルムに所定の厚さにコーティングし、水溶
液又はアルコール溶液を用いた場合は溶剤を蒸発させ、
オルガノシランコーティング膜を乾燥させ、次いで、コ
ーティングされたオルガノシラン膜を硬化させる。硬化
方法としては、紫外線を照射する方法、電子線又はγ線
を照射する方法、加熱する方法、低温プラズマ雰囲気に
接触させる方法などがあるが、特に紫外線照射が好まし
い。なお、このうち加熱する方法は、この後で積層され
るゴムの加硫硬化と同時に行うことも可能である。
【0029】中間層2にゴム層3による被覆層を設け一
体化する方法としては通常用いられているいかなる方法
を用いてもよい。その一例を挙げると、所定の成分を配
合した未加硫ゴムを中間層2に直接又は中間層2に薄く
塗布した加硫接着剤の表面に所定の厚さに巻き付け、更
にその外側を金属や樹脂等で被覆して所定時間高温に保
持した後、これら金属や樹脂の被覆層を取り除くという
方法がある。
【0030】
【実施例】以下、実施例と比較例を示し、本発明を具体
的に説明するが、本発明は下記の実施例に制限されるも
のではない。
【0031】[実施例1,2、比較例1]6/66共重
合ナイロン(5033、宇部興産製)を用い、Tダイ押
出しにより厚さ100μmのフィルム1を作製し、この
フィルム1を圧力1Torrのアルゴンガス中で13.
56MHzの高周波により2分間プラズマ放電処理を行
った。一方、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(TSL8340、東芝シリ
コーン社製)20g、メタノール80g、純水1gを混
合して十分に撹拌し、2昼夜放置してオルガノシラン溶
液を調製した。
【0032】このオルガノシラン溶液をキャスティング
によって上記フィルム1の上に塗工し、60℃の温風で
乾燥後、表1に示す配合の未加硫NBR組成物からなる
厚さ1mmのシートを重ね、熱プレスにて150℃で2
0分間加硫し、積層フィルムAを作製した(実施例
1)。
【0033】
【表1】
【0034】また、ビニルベンジルアミノシランのアル
コール溶液(SZ6032、東レダウコーニング社製)
を実施例1と同様のフィルム1上に乾燥膜厚が5μmと
なるようにキャスティング法でコーティングし、次い
で、このフィルムに水銀ランプ(松本電気社製)を用い
て紫外光を照射し、塗膜を硬化させた。この上に更に上
記ビニルベンジルアミノシランのアルコール溶液を再度
ごく薄く刷毛塗りし、実施例1と同様のNBR組成物を
同様の条件で積層、加硫、一体化し、積層フィルムBを
作製した(実施例2)。
【0035】同様にしてフィルム1にウレタン系接着剤
(デスモジュールR、バイエル社製)を塗布し、同様に
厚さ1mmのNBRシートを重ね、熱プレスにて150
℃で20分間加硫し、積層フィルムCを得た(比較例
1)。
【0036】上記積層フィルムA,B,Cを1インチ幅
に切り取り、オートグラフ(島津理化製)を用いてプラ
スチックフィルム層とゴム層との間の接着性を180度
剥離法で調べた。その結果、積層フィルムA,B,Cの
いずれもゴム層内破壊が100%で接着性が優れてい
た。
【0037】次に、これらの積層フィルムA,B,Cの
ガス透過率をガス透過率測定システム(ヤナコ分析工業
(株)社製、GTR−30XB)を用い、100℃にお
けるフロンR−22ガスの透過量を測定した。透過量の
計算は測定温度のみ100℃とした以外はJIS−Z1
707に示された方法に準じた。結果を表2に示す。
【0038】
【表2】
【0039】
【発明の効果】本発明のゴム積層物は、柔軟性、屈曲性
に優れると共に、フロンガスに対し優れたガスバリア性
を有するものであり、また本発明の製造方法によれば、
かかるゴム積層物を簡単かつ確実に製造し得る。
【図面の簡単な説明】
【図1】本発明の一実施例を示す一部省略断面図であ
る。
【符号の説明】
1 プラスチックフィルム層 2 中間層 3 ゴム層

Claims (4)

    【特許請求の範囲】
  1. 【請求項1】 プラスチックフィルム層とゴム層との間
    に下記式(1)で表されるオルガノシランの硬化物から
    なる中間ガスバリア層を介在させたことを特徴とするガ
    スバリア性ゴム積層物。 【化1】 (式中、R1,R2は飽和もしくは不飽和の炭化水素基又
    はアルコキシ基、R3,R4は飽和又は不飽和の炭化水素
    基を示す。)
  2. 【請求項2】 プラスチックフィルムの表面が低温プラ
    ズマ処理又はコロナ放電処理により改質されている請求
    項1記載の積層物。
  3. 【請求項3】 プラスチックフィルムの表面を低温プラ
    ズマ処理又はコロナ放電処理により改質した後、下記式
    (1)で表されるオルガノシランの溶液を塗布し、該オ
    ルガノシランの硬化物を形成した後、ゴム層を積層一体
    化することを特徴とするガスバリア性ゴム積層物の製造
    方法。 【化2】 (式中、R1,R2は飽和もしくは不飽和の炭化水素基又
    はアルコキシ基、R3,R4は飽和又は不飽和の炭化水素
    基を示す。)
  4. 【請求項4】 オルガノシランの硬化を紫外線照射によ
    り行うようにした請求項3記載の製造方法。
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