JPH01199010A - 等速ジョイント用ダストブーツ - 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】 〔産業上の利用分野〕 この発明は等速ジヨイント用ダストブーツに関するもの
である。

〔従来の技術〕

軸線が一致しないで、ある角度をもった二軸の接続には
、通常、ユニサーバルジョイント（自在軸継手）が必要
であって、このうち、主動軸の角速度を変化なく常に等
しい角速度で従動軸に回転を伝える等速ジヨイントは、
車両の駆動系などに多く使用されている。このような用
途の場合、ジヨイント要部にゴムのダストブーツが使用
されるが、一般にダストブーツ材料として要求される性
質には、等速ジヨイントの揺動、摺動の動きに対応する
追従性、外界から進入する粉じん、どろ水に対するシー
ル性、駆動系から伝達される振動に対する耐衝撃性のほ
か、グリースに対する耐油性、耐低温性、耐熱性、耐熱
老化性、耐摩耗性などがある。これらの中で、追従性、
シール性、耐衝撃性などは、その材質としてゴム状弾性
体を選択すれば基本的に要求を満たすことになり、コス
トの面を含めて従来からジエン系ゴムの一つであるクロ
ロプレンゴムが多用されている。近年になって、耐衝撃
性の向上、耐用温度範囲の拡大、さらに軽量化の目的か
ら熱可塑性エラストマー、特に耐油性、耐熱老化性の面
からポリエステル系またはポリアミド系のエラストマー
が使用される場合もある。しかし、いづれのゴム状弾性
体もその摩擦特性は非常に悪く、多くの問題を生じてい
る。たとえば、等速ジヨイントが大きなジヨイント角を
もって高速回転すると、この種のダストブーツの相隣れ
る蛇腹間で局部的な接触が起こる。すなわち、第１図に
例示するような二つの山部と二つの谷部とを有する蛇腹
状のダストブーツ１は、小径開口端がシャフト部２の外
周に小径取付部３によって、また他方の大径開口端がケ
ーシング４の外周に大径取付部５によって装着されてい
るが、ジヨイント角が大きくなるとダストブーツ１は屈
曲し、圧縮された側の相隣れる山部の側面同志が互に接
触し、摩擦摩耗が生じて、その結果ブーツの寿命が著し
く短くなるというような問題を引き起こすことになる。

そこで、ダストブーツゴム材料中に、固体潤滑剤、潤滑
油またはワックス類を含有させたり、ポリアミド樹脂の
ような自己潤滑性の良好な樹脂層をダストブーツの表面
に設けたりすることによって、ダストブーツの摩擦特性
を向上させて耐摩耗性を向上させようとする試みもある
。しかし、これらの試みも、固体潤滑剤を配合する場合
には、少量の添加では潤滑性が劣り、多量ではゴム状弾
性体が本来有する追従性、シール性等の諸特性が害され
、潤滑油またはワックス類を配合する場合には、高温使
用時に油類が滲出して潤滑性の持続性がなくなると同時
に、摺動面が油類で汚染されて異物等が付着しやすいな
ど多くの欠点があった。

さらに、潤滑性のある樹脂層で表面を被覆する方法にお
いては、有効な潤滑性能を発揮させるために被膜にはあ
る程度（少なくとも１０ｊｒｍ）以上の厚さが必要であ
る結果、ゴム状弾性体が本来持っている優れたシール性
、追従性等の諸特性に悪影響を及ぼしたり、被膜が使用
中に剥離する等の問題があった。

〔発明が解決しようとする課題〕

このように、従来の技術においては、追従性、シール性
、耐衝撃性のゴム状弾性体で成形されたダストブーツが
元来有している機能を低下させず、摩擦特性、耐摩耗性
が改善させて耐久性に優れた等速ジ四インド用ダストブ
ーツは得られないという問題があり、これを解決するこ
とが課題であった。

〔課題を解決するための手段〕

上記の課題を解決するために、この発明は、非ウレタン
系ゴムまたは非ウレタン系熱可塑性エラストマー等の非
ウレタン系ゴム状弾性体１００重量部にウレタン系ゴム
状弾性体を１〜８０重量部配合して形成された蛇腹状の
表面に、ウレタン系ゴム状弾性体に対して反応性または
親和性を示す極性基を含む単位を有するフッ素化ポリエ
ーテル重合体からなる被膜を設けた等速ジヨイント用ダ
ストブーツとする手段を採用したものであって、以下に
その詳細を述べる。

まず、この発明の非ウレタン系ゴム状弾性体とは、たと
えば天然ゴムをはじめとして、ブタジェンゴム、イソプ
レンゴム、クロロプレンゴム、スチレンブタジェンゴム
、アクリロニトルブタジエンゴムなど種々のジエン系ゴ
ム、エチレンプロピレンゴム、エチレンプロピレンジエ
ンゴムなどのオレフィン系ゴム、アクリルゴム、ブチル
ゴムなどの通常硫黄もしくは過酸化物で加硫して用いる
非ウレタン系ゴム、または、ポリエステル系、ポリアミ
ド系、ポリオレフィン系、ポリスチレン系等各種非つレ
タン系熱可塑性エラストマーなどを挙げることができる
。

なお、非ウレタン系ゴム状弾性体に、必要に応じて、加
硫剤を添加してもよく、加硫剤は特に限定するものでは
ないが、イオウ系のもの、有機過酸化物系のものを例と
して挙げることができる。

つぎに、この発明に用いるウレタン系ゴム状弾性体とは
ポリエステルポリオール、ポリエーテルポリオール、そ
の他のポリオール類とイソシアネートとの反応によって
得られるゴム状弾性体である。そして、ポリエステルポ
リオールとしては、多塩基酸（たとえばアジピン酸、コ
ハク酸、セバシン酸、フタル酸、その他の脂肪族または
芳香族ジカルボン酸等）と多価アルコール重合体（たと
えばポリエチレングリコール、ポリジエチレングリコー
ル、ポリプロピレングリコール、ポリジプロピレングリ
コール、ポリブチレングリコール、その他のジオール重
合体、トリオール重合体等）との反応生成物であるポリ
エステルポリオールまたは環状エステルの開環重合体な
どがある。ここで上記の多価アルコール重合体は分子量
を特に限定するものではないが、適当なゴム状弾性体で
あるためには１０００〜３０００程度のものが適当であ
る。

また、ポリエーテルポリオールはエポキシドまたはテト
ラヒドロフランの開環重合によって得られるもので、こ
れら環状エーテルが付加しうる水素原子を少なくとも２
個有する化合物にエポキシドを付加して得られるポリエ
ーテルポリオールが適当である。このエポキシドは、た
とえば、エチレンオキシド、プロピレンオキシド、ブチ
レンオキシドなどであり、環状エーテルに付加し得る水
素原子を与える化合物は、たとえば、前記した多価アル
コール重合体、ポリフェノール、ポリアミド、ポリアミ
ンなどであり、中でも多価アルコール重合体、すなわち
特に分子量を限定するものではないが、ポリエチレング
リコール（分子！１０００〜６０００程度）、ポリプロ
ピレングリコール（分子量１０００〜２０００程度）、
ポリテトラメチレングリコールなどが好ましいものであ
る。また、その他のポリオールはたとえばブタジェンの
単独重合体またはアクリロニトリルもしくはスチレンな
どとの共重合体等からなるポリブタジェン系グリコール
、ポリエステルポリオール、ポリカーボネートポリオー
ルなどである。さらに、イソシアネートは、脂肪族もし
くは芳香族の官能基が２個以上ついたポリイソシアネー
トが必要ではあるが、官能基が多くなるほど架橋しやす
くなってゴム弾性を失う結果、添加した非ウレタン系ゴ
ム状弾性体のゴム弾性にも悪影響を及ぼす可能性もある
ので、たとえばヘキサメチレン−１，６−ジイソシアネ
ート、トルエン−２，４−ジイソシアネート、メタフェ
ニレンジイソシアネート、ナフタレン−１，５−ジイソ
シアネート、ジフェニルメタン−４，４′−ジイソシア
ネート等のジイソシアネートが好ましい。

このようなウレタン系ゴム状弾性体は各種ポリオールと
イソシアネートからなるプレポリマーを作り、これにた
とえば１．４−ブタンジオール、メチレンビスジクロロ
アニリン、トリメチロールプロパン、トリイソプロパツ
ールアミン等の架橋剤を加えて架橋させたものであって
もよく、またソフトセグメントを構成する三官能ポリオ
ール、ハードセグメントを構成する短鎖グリコールおよ
びジイソシアネートの三成分の組み合わせからなるブロ
ック共重合体などのウレタン系熱可塑性エラストマーで
あってもこの発明に回答支障を招くものではない。

ウレタン系ゴム状弾性体の添加量は、非ウレタン系ゴム
状弾性体１００重量部に対して１重量部以上好ましくは
５重量部以上８０重量部以下である。

なぜならば、１重量部未満の少量であると、成形品表面
に被覆される被膜の極性基との反応性もしくは親和性を
向上させる効果が不足する結果、膜の密着強度不足によ
る剥れの問題を起こしたり、弾性体基材との接着に関与
していない被膜の遊離極性基によって潤滑性および耐摩
耗性に悪影響を及ぼすからであり、８０重量部を越える
多量では、ウレタン系ゴム状弾性体が元来耐水性に劣る
性質を有することから、ダストブーツの耐水性に悪い影
響を及ぼすからである。

なお、この発明のゴム状弾性体には、必要に応じて、通
常のゴム工業に使用される各種添加剤を適宜使用するこ
ともできる。添加剤としては、たとえば、カーボンブラ
ック、シリカ、クレー、炭酸カルシウム、炭酸マグネシ
ウム、水酸化マグネシウム、水酸化アルミニウム、酸化
アルミニウム、タルク、マイカ、カオリナイト、ベント
ナイト、シラス、炭化ケイ素、アラミツド樹脂、フェノ
ール樹脂などの粉末または繊維等の充填剤、亜鉛華、脂
肪酸等の加硫助剤、グアニジン類、サルファイド類、ア
ルデヒド−アミン類等の加硫促進剤、ステアリン酸亜鉛
、亜リン酸鉛、亜リン酸バリウム等の安定剤、ジメチル
フタレート、ジオクチルフタレート等の可塑剤、アミン
類、フェノール類等の老化防止剤、２．６−ジーｔ−ブ
チル−ｐ−クレゾール等の酸化防止剤、アクリロニトリ
ル誘導体等の紫外線吸収剤、酸化アンチモン、酸化ジル
コン等の難燃剤、カドミウムイエロー、フタロシアニン
プルー、チタン白等の着色剤などを挙げることが出来る
。

この発明におけるゴム状弾性体配合物を混合する方法は
従来からよく知られた方法を利用すればよく、特に限定
するものではないが、たとえば、非ウレタン系ゴム状弾
性体、ウレタン系ゴム状弾性体、ゴム用加硫剤、その他
ゴム用配合剤等をオーブンロール、バンバリーミキサ、
ニーダ等により混練すればよく、非ウレタン系ゴム状弾
性体として熱可塑性エラストマーを使用する時には、溶
融押出機で混練してもよい。

配合を終わった混練品はプレス、カレンダーロール、押
出機、または射出成形機等を利用して成形および加硫す
ればよい。

つぎに、この発明のウレタン系ゴム状弾性体に対して反
応性または親和性を示す極性基とは、たとえば−ＮＣＯ
ｌ−Ｏｌｌ　１−ＣＯＯ１１、−ＮＩＩＲ（ここでＲは
水素、アルキル基もしくはアルコキシ基）　、−３Ｈ。

−ＣＩ−（ｌｔ、−ＣＯＯＣＨｓ、−５Ｏ３Ｈ−−３ｏ
！　Ｆなどでゝ０′ あり、このような極性基を含む単位を有するフッ素化ポ
リエーテル重合体とは−ＣＩＩＦ□−０−（ここでＸは
１〜４の整数）を主要構造単位とする平均分子量約１０
００〜１００００程度の重合体であり、パーフルオロポ
リエーテル基が潤滑性および耐摩耗性の向上に、また極
性基がフッ素化ポリエーテル重合体被膜とウレタン系ゴ
ム状弾性体との密着性の向上に役立つ、なお、前記した
ようにこの発明のウレタン系ゴム状弾性体はイソシアネ
ートと活性水素基との反応からなるウレタン結合を基本
として形成されるが、このような結合以外に、尿素結合
、ビニレット結合、アロファネート結合などを含むこと
も、側鎖または末端に−ＮＧＯ１−ＯＨ、−ＮＨｇなど
の官能基が残っていることも多いので、前掲の極性基の
中でウレタン結合、尿素結合等が有する活性水素、−Ｏ
Ｈ基または−ＮＨｔ基に対して反応性を示す−ＮＧＯ５
−ｃｍ−ｃｏ、など、または側鎖もしくはゝ。′ 末端の−ＮＧＯ基に対して反応性のある一ＯＨ、−ＮＨ
Ｒｌ−ＣＯＯＨ、−５Ｈなどが好ましく、これらの基が
フッ素化ポリエーテル重合体の両端末に位置しているも
のが最も効果的で特に好ましい、また、−ＮＧＯを含む
単位を有するフッ素化ポリエーテル重合体と、−ＯＨを
含む単位を有するフッ素化ポリエーテル重合体とを併用
すれば耐摩耗性が一層向上することから、異種の極性基
を含む単位を有する異種のフッ素化ポリエーテル重合体
を併用することも可能である。そして以上のようなフッ
素化ポリエーテル重合体の具体例はつぎのとおりであり
、これらを単独使用または併用しても支障のないことは
言うまでもない、すなわち、 ＨＯＯＣ−ＣＦ！０÷ＣＩＦ４０＋ｒ＋　ＣＦＩＯ＋ｆ
ＣＦｚＣＯＯＨ。

ＨＯＯＣ−ＣＰ！０÷ＣＦ！　ＣＦ　Ｏ−＋ｒ＋ＣＦｔ
Ｏ＋ｔＣＦｚＣＯＯＨ１― ＣＦ。

ＨｓＣＯＯＣ−ＣＦｔＯ＋　ＣｚＦａＯ＋ｆ＋ＣＦｚＯ
ｈ　ＣＦｚＣＯＯＣＨｓ　。

ＨＯＯＣｔ−ＣＦ、０（−ＣＩＦ４０−）ｒ−（−ＣＦ
ＩＯ−）ｒｃＨ，ＯＨ。

＼　１ などであり、さらに極性基が水酸基であるフッ素化ポリ
エーテル重合体と各種の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を併用する方法、または極性
基がイソシアネート基であるフッ素化ポリエーテル重合
体と各種のポリフルオロポリエーテル基を有しないジア
ミン、トリアミン、ジオールもしくはトリオールなどを
併用する方法を採用してもよい。

この発明のフッ素化ポリエーテル重合体にその特性であ
る潤滑性、耐摩耗性、基材に対する接着性などに悪影響
を及ぼさない限りウレタン系ゴム状弾性体もしくはフッ
素化ポリエーテル重合体と反応性のある極性基を有する
オルガノポリシロキサンまたはポリフルオロアルキル重
合体を適宜添加してもよいが、非常に優れた耐摩耗性を
維持するためにはフッ素化ポリエーテル重合体が主構造
単位であることが望ましい。

このようなフッ素化ポリエーテル重合体の被膜を形成す
るためには、一般に有機溶媒（たとえばアセトン、メチ
ルエチルケトンなどのケトン類、酢酸メチル、酢酸エチ
ル、酢酸イソアミルなどのエステル類、ジエチルエーテ
ル、ジオキサンなどのエーテル類、メチルクロロホルム
、トリクロロエチレン、テトラクロロエチレン、テトラ
クロロジフルオロエタン、１，１．２−トリクロロ−１
，２，２−トリフルオロエタン〔フロン１１３　）など
のハロゲン化炭化水素類の１種もしくは２種以上の混合
物など）にフッ素化ポリエーテル重合体を適度の粘度に
溶解もしくは分散させて得られる塗液をゴム状弾性体に
吹付けるかまたは弾性体を塗液中に浸漬すればよいが、
塗液の消費量をＩＩＩＮ減するうえからは浸漬法が好ま
しい、なお、この塗液中のフッ素化ポリエーテル重合体
の濃度は特に限定するものではないが、コスト的には０
．３〜１０．０重量％程度、特に形成される薄膜の特性
をも勘案するならば０゜５〜５．０重量％程度が好まし
いといえる。さらに塗膜形成後に乾燥し、その表面を軟
質の布や紙で磨いて光沢を出すが、このような操作によ
って同時に過剰なフッ素化ポリエーテル重合体は除去さ
れるのでよい、なぜならば、被膜が厚過ぎると膜内に過
剰のフッ素化ポリエーテル重合体を含み、その結果ウレ
タン系ゴム状弾性体との接着に関与していない遊離反応
性基を多く有することとなって、摺動材料には不可欠な
潤滑性および耐摩耗性に悪影響を与えるからである。な
お、塗膜形成後における乾燥は有機溶媒の除去が主目的
であるが、塗膜中の重合体と基材との反応性を高めるた
めに、乾燥時に加温してもまたは乾燥後加熱処理を適宜
挿入してもかまわない。

〔実施例〕

実施例および比較例に用いた等速ジヨイント用ダストブ
ーツは第１図に示すような二つの山部と二つの谷部（溝
部）を有する蛇腹であり、ダストブーツ１は一方の小径
開口端がシャフト部２の外周に小径取付部３によって、
他方の大径開口端がケーシング４の外周に大径取付部５
によって装着されている。

ダストブーツ１は第２図に示すように、第１表に示した
原材料の配合割合（重量部）の組成物からなる本体部６
および被覆部７よりなる。

実施例および比較例に使用した原材料を一括して示すと
つぎのとおりである。なお、〔〕内には略号を記す。

Ａ非ウレタン系ゴム状弾性体： ■クロロプレンゴム（ＣＲ）　　（東洋曹達工業社製：
Ｂ−１１）、 ■ポリエステル系熱可塑性エラストマー（ＰＥ−ＴＰＥ
）（東し・デュポン社製：ハイトレル５５５７）、Ｂウ
レタン系ゴム状弾性体： ■ポリエステル系ウレタンプレポリマー（ＯＲＥ−Ｒ）
（西独バイエル社製：ウレパン６００　）■ウレタン系
熱可塑性エラストマー（ＯＲＥ−ＴＰＥ）（日本サイア
ナミツド社製：サイアナプレン・サーモプラスチック１
８５０）、 Ｃウレタンゴム用加硫剤： （ＯＲＥ−加硫剤〕 （西独バイエル社製：デスモジュールＴＴ、上記構造の
もの）、 Ｄ各種添加剤： ■カーボン〔カーボン〕　（旭カーボン社製：　ＨＡＦ
）、■タルク〔タルク］　（日本滑石精練社製）、■イ
オウ〔イオウ〕　（細井化学社製）、■亜鉛華〔加硫助
剤−１〕（三井金属社製）、［相］ステアリン酸〔加硫
助剤−２〕、■Ｎ−シクロヘキシルー２−ベンゾチアリ
ルスルフェンアミド〔加硫促進剤−１〕（入内新興化成
鉱業社製）、 ■テトラメチルチウラムジスルフィド〔加硫促進剤−２
〕（同上社製）、 ■ジオクチルフタレート〔可塑剤−１〕（具合精油社製
）、 ■ワックス系老化防止剤〔老防剤〕　（入内新興化学社
製：サンノックＣｌｌ４）、 Ｅ被膜形成材料： ■水酸基含有ポリフルオロエーテル（ＨＯ−ＦＣＯ）（
伊国モンテフルオス社製：　Ｆｏ＋ｍｂｌｉｎ　Ｚ　Ｄ
ＯＬ−２０００゜分子量約２０００） ＨＯＣＨｚ−ＣＦ＊Ｏ＋（：１Ｆｎｏ−）ｒ＋ｃＦｚ０
九（Ｆｘ　−ＣＨｔＯＨ［相］無官能基ポリフルオロエ
ーテル（ＦＣＯ）　　（同上社製：　Ｆｏｓｂｌｉｎ　
Ｚ　２５、分子量約１５０００）■水酸基含有オルガノ
ポリシロキサン（８０−ＳｒＬ　）（信越化学社製：シ
リコーンオイルジオール　Ｘ−２２−１６０Ｃ） ［相］水酸基含有ポリフルオロアルキル（ＩＯ−ＦＣ）
ＣｓＦ＋ｙＣＪｎ０１１、 実施例１〜３： 第１表に示す配合割合（重量部、以下同じ）で、ダスト
ブーツを作製し、被覆形成材料のフッ素化ポリエーテル
重合体としては、■（ＩＯ−ＦＣＯ）を用いた。そして
このフッ素化ポリエーテル重合体を濃度２．０％になる
ようにフレオン１１３に溶解して、前記ダストブーツの
浸漬用塗液とした。この塗液に浸漬したダストブーツは
７０℃、１時間の熱処理を行なった後、耐久試験に供せ
られた。耐久試験条件は、雰囲気温度−５°Ｃ１等速ジ
ジイントのジヨイント角３０ｄｅｇ　、回転数４００ｒ
ｐ−とし、ダストブーツ内にグリースを封入して５０時
間連続運転を行ない、ダストブーツに摩耗による穴が生
じるまでの時間（ハ）を求めた。なお、５０時間経過し
ても穴が生じなかったものについては５０時間を限度と
した。

得られた試験結果は第１表に併記した。

比較例１〜６： 第２表に示す配合割合で実施例１と同様の操作を行なっ
てダストブーツを作製した。被覆形成材料には第２表に
示すように、■（ＩＯ−ＦＣＯ）　、［相］（ＦＣＯ）
　、＠　（ＩＯ−５ＩＬ）　、［相］（ＩＯ−ＦＣ）な
どを用いた。塗液の調整方法および耐久試験方法はいず
れも実施例１と同じであり、得られた結果は第２第　　
１　　表 第　　２　　表 表に併記した。

第１表および第２表から明らかなように、実施例１〜３
のダストブーツの耐久寿命が優れているのに対し、被覆
部７を形成していない比較例１および２、また、この発
明の被覆部７を形成しても、ダストブーツ本体部６にウ
レタン系ゴム状弾性体を含んでいない比較例３、さらに
被覆部７が形成されていても、その被膜がこの発明に特
定した以外のものである比較例４〜６は、いずれも耐久
寿命が短く、ダストブーツとして劣っていることがわか
る。

〔効果〕

以上述べたように、この発明の等速ジヨイント用ダスト
ブーツは、追従性、シール性、耐衝撃性など、ゴム状弾
性体で作られたダストブーツが元来有している特性を低
下させることなく、摩擦特性、耐摩耗性が優れているば
かりでなく、被覆層を有することから耐候性にも優れて
おり、耐久性は一層良好なものとなる。

【図面の簡単な説明】

第１図はダストブーツの実施状態を例示する要部縦断面
図、第２図はこの発明のダストブーツの本体（蛇腹）部
の一部断面図である。 １・・・・・・ダストブーツ、２・・・・・・シャフト
部、３・・・・・・小径取付部、　４・・・・・・ケー
シング、５・・・・・・大径取付部、　６・・・・・・
本体部、７・・・・・・被覆部。

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. 非ウレタン系ゴムまたは非ウレタン系熱可塑性エラスト
   マー等の非ウレタン系ゴム状弾性体１００重量部にウレ
   タン系ゴム状弾性体を１〜８０重量部配合して形成され
   た蛇腹状のダストブーツの表面に、ウレタン系ゴム状弾
   性体に対して反応性または親和性を示す極性基を含む単
   位を有するフッ素化ポリエーテル重合体からなる被覆を
   設けたことを特徴とする等速ジョイント用ダストブーツ
   。