JPH0160177B2

JPH0160177B2 -

Info

Publication number: JPH0160177B2
Application number: JP8269982A
Authority: JP
Inventors: Harumi Tatsu; Kyojiro Okabe
Original assignee: Nippon Mektron KK
Current assignee: Nippon Mektron KK
Priority date: 1982-05-17
Filing date: 1982-05-17
Publication date: 1989-12-21
Also published as: JPS58199132A

Description

【発明の詳細な説明】本発明は、成形ゴム材料の表面処理方法に関す
る。更に詳しくは、成形ゴム材料の表面をフツ素
ガスで処理することからなる成形ゴム材料の表面
処理方法に関する。

従来から、各種の用途に用いられる成形ゴム材
料の表面特性、殊に粘着性や摩擦性などを改善さ
せるための多くの提案がなされている。そのよう
な材料表面の粘着防止作用や摩擦低減作用の耐久
性を向上させる一つの方法として、成形ゴム材料
の表面をフツ素ガスで処理することが、先に本発
明者らの１名によつて提案されている（特願昭55
−131829号、同55−133542号、同55−156577号、
同55−163971号、同56−23507号、同56−40576
号）。

これらのフツ素ガス処理方法においては、その
処理条件を限定することにより、それぞれ目的と
する効果は得られるものの、一般的にはなお次の
ような問題がなお存在することが認められた。

(1) 成形ゴム材料表面のフツ素化処理層は、低粘
着性、低摩擦性の目的が十分に達せられるが、
その処理層の内側にある半処理層の粘着性およ
び摩擦抵抗性は、かえつて未処理のゴム材料の
それよりも増大すること (2) そのために、フツ素ガス表面処理ゴム材料の
耐久性が問題となり、その材料を使用した場
合、一定時間経過後にはかえつて高粘着、高摩
擦の問題を生じること本発明者らは、かかる現象の原因について種々
検討すべくモデル物質ゴム材料のフツ素ガス半処
理層の表面分析をＸ線電子スペクトルによつて行
なつたところ、この層の酸素含有量がフツ素ガス
処理層のそれと比較して少ないことが確認され
た。

こうした事実に基いて、酸素含有量が如何に表
面特性に影響するかという理論的解明はさてお
き、その対策を検討した結果、成形ゴム材料の表
面をフツ素ガスで処理する際、酸素ガス、酸素発
生化合物または200℃で1torr以上の蒸気圧を有す
る含酸素化合物の共存下で処理するときわめて有
効であることを見出した。即ち、このようにして
フツ素ガス処理された成形ゴム材料は、電子顕微
鏡による観察では半処理層に相当するような層は
ほぼ完全に消滅しており、それの耐久試験での合
格率が高まることが確認された。

酸素ガスとしては、純粋の酸素ガスの他に、空
気なども使用することができ、一般にフツ素ガス
に対して酸素ガス（または換算）が約５〜50％程
度の割合で用いられる。酸素発生化合物として
は、金属フツ化物、水、Fe₂O₃、NiO、CaO、
MgOなどの化合物が、それから発生する酸素ガ
スとして、一般にフツ素ガスに対して約５〜50％
の割合で用いられる。これらの酸素発生化合物
は、フツ素ガスと反応して、次の如くに酸素ガス
を発生させる。

H₂O＋2F₂→2HF＋F₂O Δ→2HF＋F₂＋１／２O₂ MO＋F₂→MF₂＋O₂ （MO：金属酸化物）これらの酸素発生化合物の中、金属フツ化物は
系中のフツ素ガスを消費しないために特に好まし
い。なぜならば、ゴム材料の表面処理の程度は、
しばしば全フツ素量で制御されることがあるから
である。

200℃で1torr以上の蒸気圧を有する含酸素化合
物としては、例えばCO₂、COF₂、CF₃COF、ト
リオキサンなどが用いられ、これらはフツ素ガス
に対して一般にこれらの化合物から発生する酸素
ガスが約５〜50％程度となるような割合で用いら
れる。

このように、酸素ガス、酸素発生化合物または
特定の含酸素化合物は、フツ素ガスに対して上記
した如き割合で用いられるが、これ以下の割合で
は本発明の目的とするような効果が得られず、逆
にこれ以上ではフツ素化処理ができない。

これらの共存下に、フツ素ガスまたはそれをヘ
リウム、アルゴン、窒素、四フツ化炭素、六フツ
化硫黄などで希釈した混合ガスによつて、常圧乃
至加圧下（〜約20気圧）または減圧下（〜約１／
100気圧）の圧力条件下で、成形ゴム材料は処理
される。

用いられる処理温度の範囲としては、一般に約
−20〜250℃、好ましくは約20〜250℃の範囲が用
いられる。この温度範囲内でも、特にフツ素化さ
れ易いゴム材料、例えば常温でも反応が過度に進
行し易い天然ゴム、イソブチレンゴム、イソブレ
ンゴムなどの場合にあつては、より低い温度範
囲、例えば＋５℃〜−20℃程度の温度範囲で処理
することが望ましい。

フツ素化表面処理される成形ゴム材料は、天然
ゴムまたはアクリロニトリル−ブタジエン共重合
ゴム、スチレン−ブタジエン共重合ゴム、クロロ
プレンゴム、イソプレンゴムなどの共役ジエン系
ゴム、アクリルゴム、エチレン−プロピレン−
（ジエン）共重合ゴム、ブチルゴム、エピクロル
ヒドリンゴム、クロルスルホン化ポリエチレン
（ハイパロン）、フツ素ゴムなどの各種合成ゴム
に、加硫剤その他の配合物、例えば補強剤、充填
剤、軟化剤、可塑剤、老化防止剤、加工助剤など
を必要に応じて配合したゴム配合物の加硫成形物
であり、表面処理前に前処理を施したものであつ
てもよい。前処理では、成形物表面に付着してい
る離型剤、可塑剤などをゴムの種類に応じた洗浄
剤で洗浄する。洗浄剤としては、トリクレン、パ
ークロルエチレン、アルコール、四塩化炭素など
の有機溶剤が用いられ、洗浄後はこれらの有機溶
剤を十分に乾燥し、除去する。

フツ素ガスまたはそれと不活性ガスとの混合ガ
スで処理された成形ゴム材料は、その表面に付着
しているフツ素ガスを除去するために、直ちに炭
酸アルカリ金属塩水溶液中に浸漬して洗浄され
る。炭酸アルカリ金属塩水溶液としては、炭酸ナ
トリウム、炭酸カリウム、炭酸水素ナトリウム、
炭酸水素カリウムなどが約５〜20％程度の隠度の
水溶液として用いられる。浸漬処理は、約10〜
100℃の温度で約５〜30分間、好ましくは約10〜
15分間行われ、その後水で約10〜15分間程度洗浄
し、温風下で乾燥させる。

次に、実施例について本発明を説明する。

実施例１容量約40の密閉した反応容器に、第１図に図
示される如き中心線断面形状を有するフツ素ゴム
製パルプ７を約350個仕込み、ここにフツ素ガス
27.1容量％、酸素ガス3.3容量％および窒素ガス
69.6容量％よりなる混合ガス約40を充満させ、
190〜200℃で約４時間処理した。処理後、５％炭
酸ナトリウム水溶液および水でバルブを洗浄し、
乾燥した。

このフツ素ゴムバルブ４個について、下記に示
すような耐久試験（振動開弁テスト）を行なつた
ところ、開弁したバルブは４個、開弁しないバル
ブは０個であつた。

〔耐久試験方法〕

金具１、ケースナツト２、スプリングガイド
３、ポペツトシート４、コイルスプリング５およ
びポペツト押え６よりなり、図示された如くに組
立てられた加振機の内部をケースナツト側から減
圧に引張り、ある減圧度のところに達すると、コ
イルスプリングのばねの押付力が大気圧に負け
て、ポペツトシートが開いて空気がそこに流入す
るようになつている。このような加振機のポペツ
トシート側開口部にバルブ７を嵌装挾着させ、毎
分200の空気を流した状態で、加振機の軸方向
に20G、それの半径方向に20G、振動数200ヘル
ツで10⁷回加振後、バルブを作動させ、それが開
弁するか否かを調べる。

実施例２実施例１において、フツ素ガス25.0容量％、酸
素ガス10.0容量％および窒素ガス65.0容量％より
なる混合ガスの同量が用いられた。耐久試験の結
果は、開弁したバルブが４個、開弁しないバルブ
が０個であつた。

実施例３実施例１において、フツ素ガス31.3容量％およ
び窒素ガス68.7容量％よりなる混合ガスの同量を
用い、更に反応容器の器壁にFe₂O₃6ｇを均一に
付着させ、フツ素ガス処理を行なつた。耐久試験
の結果は、開弁したバルブが４個、開弁しないバ
ルブが０個であつた。

実施例４実施例１において、フツ素ガス29.2容量％、窒
素ガス64.2容量％およびCOF₂ガス6.6容量％より
なる混合ガスの同量が用いられた。耐久試験の結
果は、開弁したバルブが４個、開弁しないバルブ
が０個であつた。

比較例実施例１において、フツ素ガス31.3容量％およ
び窒素ガス68.7容量％よりなる混合ガスの同量が
用いられた。耐久試験の結果は、開弁したバルブ
が２個、開弁しないバルブが２個であつた。

上記実施例１および比較例でフツ素ガス処理さ
れたバルブの表面および断面の組織構造を示す電
子顕微鏡写真が、第２〜１５図に示されている。

第２図：比較例で処理されたバルブ表面（500倍）第３図：比較例で処理されたバルブ表面（2000
倍）第４図：比較例で処理されたバルブ断面（500倍）第５図：〃（2000倍）第５図の左下から右上にかけて、表面、粘子
層、粘着層および未処理層からなる。

第６図：実施例１で処理されたバルブ表面（500
倍）第７図：実施例１で処理されたバルブ表面（2000
倍）第８図：実施例１で処理されたバルブ断面（500
倍）第９図：実施例１で処理されたバルブ断面（2000
倍）第９図の右下から左上にかけて、表面、粘子層
および未処理層からなる。

第２〜５図および第６〜９図の対比から、バル
ブ表面には実施例１のものの方が粒子状物が数多
く存在していることが分り、またバルブ断面につ
いては、実施例１のものには粘着層が観察されな
い。

第１０〜１２図：耐久試験後の第３〜５図に対応
するバルブの表面または断面第１２図の左上は表面であり、他の部分は粘着
層からなる。

第１３〜１５図：耐久試験後の第７〜９図に対応
するバルブの表面または断面第１５図の下から上にかけて、表面、粘子層お
よび未処理層からなる。

第１０〜１２図および第１３〜１５図の対比か
ら、耐久試験後において、比較例のバルブ表面に
は殆んど起伏がないのに対し、実施例１のバルブ
表面にはなお粒子状物が残つていることが分り、
またバルブ断面については、比較例のものには粒
子層がなく、すべて粘着層となつているのに対
し、実施例１のものには粘着層がなく、粒子層の
耐久性の良いことも観察される。

【図面の簡単な説明】

第１図は、耐久試験に用いられる加振機の中心
線断面図である。この図面において、符号４はポ
ペツトシート、５はコイルスプリング、そして７
はゴム製バルブをそれぞれ指示する。第２〜３図
および第４〜５図は、それぞれ比較例で処理され
たバルブの表面および断面の組織構造を示す電子
顕微鏡写真である。第６〜７図および第８〜９図
は、それぞれ実施例１で処理されたバルブの表面
および断面の組織構造を示す電子顕微鏡写真であ
る。第１０〜１２図は、耐久試験後の第３〜５図
に対応するバルブの表面または断面の組織構造を
示す電子顕微鏡写真である。第１３〜１５図は、
耐久試験後の第７〜９図に対応するバルブの表面
または断面の組織構造を示す電子顕微鏡写真であ
る。

Claims

【特許請求の範囲】

１成形ゴム材料の表面をフツ素ガスで処理する
に際し、酸素ガス、酸素発生化合物または200℃
で1torr以上の蒸気圧を有する含酸素化合物の共
存下で処理することを特徴とする成形ゴム材料の
表面処理方法。