JPH0367637A - フッ素樹脂とゴムとの接着方法 - 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】 発明の技術分野 本発明は、フッ素樹脂とゴムとの接着方法に関し、さら
に詳しくは、フッ素樹脂とゴムとを接着剤を用いること
なく強固に接着しうるようなフッ素樹脂とゴムとの接着
方法に関する。

発明の技術的背景 ポリテトラフルオロエチレン（以下ＰＴＦＥということ
がある）などのフッ素樹脂は、耐熱性、耐候性、耐化学
薬品性、離型性、滑り特性、機械的強度に優れていると
ともに、誘電率および誘電正接か小さいという優れた電
気的特性をも有しているため、パツキン、ガスケットな
どのシール部品あるいは軸受、摺動材などの機構部品に
加えて、プリント基板などの電子機器部品あるいは耐食
性を要求される配管部品あるいはタンクなどのライニン
グ材などとして広（用いられている。

ところがＰＴＦ　Ｅなどフッ素樹脂は、成形体に形成し
た場合にその表面自由エネルギーは著しく低いため、他
の材質たとえばゴムとの接着が接着剤を用いてもかなり
困難であった。このためＰＴＦＥなどのフッ素樹脂とゴ
ムとの接着性を高めるための方法が提案されている。そ
の１つとしては、フッ素樹脂表面を、液体アンモニアに
金属ナトリウムを溶かした溶液で処理して、その表面を
化学的に活性化し、この表面にエポキシ樹脂などの有機
接着剤を介してゴム組成物を接着し、次いで加熱してゴ
ム組成物を加硫するとともにフッ素樹脂とゴムとを接着
する方法がある。

ところがこの方法では、フッ素樹脂とゴムとを接着する
に際して有機接着剤を用いているため、接着剤の塗布、
乾燥工程が必要であり、また接着剤の塗布方法、乾燥工
程あるいは接着剤を塗布した後の保管工程などによって
フッ素樹脂とゴムとの接着力が変化しやすいなどの問題
点があった。

さらにフッ素樹脂とゴムとがともに薄い場合には、フッ
素樹脂とゴムとを有機接着剤を用いて一体化すると、得
られる積層物が反り返ってしまうことがあった。

発明の目的 本発明は、上記のような従来技術に伴う問題点を角￥決
しようとするものであって、ＰＴＦＨなどのフッ素樹脂
と、ゴムとを有機接着剤を用いることなく強固に接着さ
せるための方法を提供することを目的としている。

発明の概要 本発明に係るフッ素樹脂とゴムとの接着方法は、金属ナ
トリウム溶液で処理されたフッ素樹脂表面に、ジプチル
アミン吸着量が１０〜３００ミリ当量／　ｋｇである充
填剤をゴム１００重量部あたり１０〜１５０重量部含み
、かつ（ジブチルアミン吸着量）×（ゴム１００重量部
゛あたりの充填剤の重量部）の値が２×１０３〜１０×
１０３であるゴム組成物を直接貼着し、次いで加熱して
ゴム組成物を加硫することによって加硫ゴムとフッ素樹
脂とを接着させることを特徴としている。

本発明によれば、フッ素樹脂とゴムとを有機接着剤を用
いることなく直接強固に接着することができる。

発明の詳細な説明 以下本発明に係るフッ素樹脂とゴムとの接着方法につい
て具体的に説明する。

本発明でゴムと接着されるフッ素樹脂としては、ポリテ
トラフルオロエチレン（ＰＴＰＥ）　、テトラブルオロ
エチレンとパーフルオロアルキルビニルエーテルとの共
重合体であるＰＦＡ、テトラフルオロエチレンとへキサ
フルオロプロピレンとの共重合体であるＦＥＰ、テトラ
フルオロエチレンとへキサフルオロプロピレンとパーフ
ルオロアルキルビニルエーテルとの共重合体であるＥＰ
Ｈなどのほかその他のフッ素樹脂が用いられる。このう
ち、フッ素樹脂の耐熱性、耐薬品性、機械的強度などを
考慮すると、ＰＴＦＥが特に好ましい。

このようなフッ素樹脂は、フッ素樹脂そのものであって
もよく、また充填剤を含んでいてもよい。

さらにこのようなフッ素樹脂の形状は、シート状、ある
いはクロス状などのような形状であってもよい。

このようなフッ素樹脂のゴムとの接着面は、金属ナトリ
ウム溶液で処理される。金属ナトリウム溶液としては、
従来フッ素樹脂表面を処理するために用いられてきた金
属ナトリウム溶液を用いることができるが、具体的には
、液体アンモニアに金属ナトリウムを溶解した溶液、ナ
フタリンのテトラヒドロフラン溶液に金属ナトリウムを
溶解した溶液などが用いられる。

このようにしてフッ素樹脂を金属ナトリウム溶液で処理
すると、フッ素樹脂表面からフッ素がフッ化ナトリウム
となって除去され、その表面が化学的に活性化されて表
面活性層が出現する。この表面活性層の深さは、約０．
０１ｍ＋ｓ以下好ましくは０．００１ｍｍ以下程度であ
ることが望ましい。

なおフッ素樹脂の表面処理方法としては、上記のような
金属ナトリウム溶液で処理する方法以外にも、たとえば
フッ素樹脂表面をスパッタエツチングする方法、フッ素
樹脂表面をプラズマエツチングする方法などが知られて
いるが、このような金属ナトリウム溶液で処理する方法
以外の方法によって処理されたフッ素樹脂表面には、本
発明によるゴム組成物を用いても、フッ素樹脂とゴムと
を強固に接着することはできない。

本発明において上記のようなフッ素樹脂と接着一体化さ
れるゴム組成物は、少なくともゴム材と充填剤とを含ん
でいる。

ゴム材は、上記の繊維類を結合する役割を果たしており
、ニトリルゴム（ＮＢＲ）、スチレンブタジェンゴム（
ＳＢＲ）、イソプレンゴム（ＩＲ）、クロロプレンゴム
（ＣＲ）　、ブタジェンゴム（ＢＲ）、ブチルゴム（Ｉ
ＩＲ）、エチレン−プロピレンゴム（ＥＰＭ）、フッ素
ゴムＣＰＰＭ）、シリコーンゴム（Ｓｉ）　　クロロス
ルフォン化ポリエチレン（Ｃ８Ｍ）、エチレン酢ビゴム
（ＥＶＡ）、塩化ポリエチレン（ＣＰＥ）、塩化ブチル
ゴム（ＣＩＲ）、エピクロルヒドリンゴム（ＥＣＯ）、
ニトリルイソプレンゴム（ＮＩＲ）、天然ゴム（ＮＲ）
などの公知のゴムが広く用いられる。

このようなゴム組成物中に含まれる充填剤は、そのジブ
チルアミン吸着量が１０〜３００ミリ当量／　ｋｇ好ま
しくは３０〜２６０ミリ当量／ｋｇさらに好ましくは３
５〜２６０ミリ当量／　ｋｇである。

このような充填剤は、ゴム１００重量部あたり１０〜２
００重量部好ましくは３０〜１５０重量部さらに好まし
くは４０〜１５０重量部の量で含有されることが望まし
い。

本発明に係るゴム組成物は、上記のような充填剤を、（
ジブチルアミン吸着量）×（ゴム１００重量部あたりの
充填剤の重量部）の値が１×１０３〜１０×１０３好ま
しくは２．５Ｘ１０３〜１０×１０３さらに好ましくは
４×１０３〜１０×１０３となるような量で含有するこ
とが望ましい。

上記のような充填剤としては、具体的には、カオリン、
焼成りレー　ハイロフィライト、ベントナイト、セリサ
イト、ゼオライト、ネフエリンシナイト、タルク、アタ
パルジャイト、ワラストナイト、合成ケイ酸アルミニウ
ム、合成ケイ酸カルシウム、ケイソウ上、ケイ石粉、含
水ケイ酸、無水ケイ酸、水酸化アルミニウム、硫酸カル
シウム、炭酸カルシウムなどの水酸基含有充填剤が用い
られる。これらのうち特に含水ケイ酸（湿式法ケイ酸）
、ケイ酸アルミニウムなどが好ましい。

この充填剤は、平均粒径が５μｍ以下好ましくは２〜０
．０１μｍであり、比表面積が２０ボ／ｇ以上好ましく
は４０〜５００ｉ／ｇであることが望ましい。

本発明で用いられる水酸基を含有する主な充填剤と、そ
のブチルアミン吸着量との関係を、表１に示す。

表　　１ また本発明で用いられるゴム組成物は、上記のようなゴ
ム材と充填剤とに加えて、ゴム薬品を含んでいてもよい
。

ゴム薬品としては、（ｉ）硫黄、酸化亜鉛、酸化マグネ
シウム、過酸化物、ジニトロソベンゼンなどの加硫剤、
（ｉｉ　）チアゾール系化合物、ポリアミン系化合物、
スルフェンアミド系化合物、ジチオカルバメート系化合
物、アルデヒドアミン系化合物、グアニジン系化合物、
チオ尿素系化合物、キサンテート系化合物などの加硫促
進剤が用いられる。

さらに本発明で用いられるゴム組成物は、上記のような
充填剤以外の充填剤を含むこともてき、このような充填
剤としては、カーボン、塩基性炭酸マグネシウム、水酸
化アルミニウム、水酸化マグネシウムなどが用いられる
。

またゴム組成物は、たとえばナフテン系プロセス油、パ
ラフィン系プロセス油などのプロセス油あるいは分散剤
を含むことができる。

上記のようなゴム組成物を、金属ナトリウム溶液で処理
されたフッ素樹脂表面に有機接着剤を介することなく直
接貼着し、次いで加熱してゴム組成物を加硫するととも
に、加硫ゴムとフッ素樹脂とを接着する。

ゴム組成物の加熱は、１５０〜２００℃好ましくは１６
０〜１８０℃で行なうことが望ましく、また上記の加熱
と同時に加圧することが好ましい。

この加圧は、１０〜１００ｋｇ／ｃ／程度であることが
好ましい。

このようにして特定の充填剤が含有されたゴム組成物を
、金属ナトリウム溶液で処理されたフッ素樹脂表面に直
接貼着し、次いで加熱してゴム組成物を加硫するととも
に加硫ゴムとフッ素樹脂とを接着すると、充填剤中に特
定量で含まれる水酸基と、フッ素樹脂表面活性層の分子
とが水素結合などによって結合して、ゴムとフッ素樹脂
とが強固に接着されると考えられる。

上記のようにしてフッ素樹脂とゴムとを接着すると、そ
の接着力は、ゴム組成物に含まれる充填剤の水酸基量に
ほぼ比例して向上する。フッ素樹脂とゴムとの接着力は
７００　ｇ　／　ｃ＋ｎ以上であることが好ましく、さ
らには１０００〜３３００ｇ１０であることが好ましい
。

ところでゴム組成物に含まれる充填剤の水酸基量が多く
なればフッ素樹脂とゴムとの接着力は向上するが、ゴム
組成物中に充填剤を多量に配合しすぎると、ゴム組成物
のムーニー粘度が上昇しすぎて、ロールによるゴム組成
物の混線が困難となり、加工性が低下するとと・もに、
ゴムの物性が低下してしまう。このため本発明では、ゴ
ム組成物に、ジプチルアミン吸着量が１０〜３００ミリ
当ｆｊｋ　／　ｋｇである充填剤を、ゴム１００重量部
あたり１０〜２００重量部含み、かつ（ジブチルアミン
吸着量）×（ゴム１００重量部あたりの充填剤の重量部
）の値が１×１０〜１０×１０３であるような量で充填
剤を配合している。

発明の効果 本発明によれば、金属ナトリウム溶液で処理されたフッ
素樹脂表面に、ジプチルアミン吸着量が１０〜３００ミ
リ当量／　Ｍｇである充填剤をゴム１００重量部あたり
１０〜２００重量部含み、かつ（ジプチルアミン吸着量
）×（ゴム１００重量部あたりの充填剤の重量部）の値
が１×１０３〜１０×１０３であるゴム組成物を直接貼
着し、次いで加熱してゴム組成物を加硫するとともに加
硫ゴムとフッ素樹脂とを接着させているので、フッ素樹
脂とゴムとをエポキシ樹脂などの有機接着剤を用いるこ
となく、直接強固に接着することができる。

以下本発明を実施例によって説明するが、本発明はこれ
ら実施例に限定されるものではない。

実施例１ 以下の組成を有するゴム組成物を調製した。

ブチルゴム　　　　　　　　　　　１００重量部（日本
合成ゴム社製ブチ゛ル３６５） 分散剤　　　　　　　　　　　　　　１重量部加硫剤　
　　　　　　　　　　　　　２重量部（４，４−ジチオ
ジモルフォリン） 加硫促進剤　　　　　　　　　　　　２重量部（テトラ
メチルチウラムジスルフィド）酸化亜鉛　　　　　　　
　　　　　　３重量部カーボン　　　　　　　　　　　
　　ｌＯ重量部湿式法ケイ酸　　　　　　　　　　　４
０重量部にプシールＶＮ−３） （ジプチルアミン吸着量２３０〜２６０ミリ当量／　ｋ
ｇ　）一方杖状のポリテトラフルオロエチレン（ＰＴＦ
Ｅ）の表面を、金属ナトリウムのアンモニア溶液にて、
室温で１５〜３０秒間処理した。

このようにして金属ナトリウムのアンモニア溶液で処理
されたＰＴＦＥ表面に、上記のようなゴム組成物からな
るシート状を、接着剤を用いることなく直接貼着し、次
いで１７０℃に加熱するとともに７０ｋｇ／ｃｊで加圧
して、フッ素樹脂とゴムとを接着一体化した。

このようにして得られた一体化物におけるフッ素樹脂と
ゴムとの接着強度を以下のようにして側定した。

得られた一体化物を長さ１つ（７）、巾１ｃ＋ｎのたん
ざく状にカットして試料とした。この一体化物における
ＰＴＦＥ層の厚さは０．８ｍ＋ｓであり、ゴム層の厚さ
は１．２ｍｎ＋であった。

この一体化物を用いて、万能引張試験機によってＰＴＦ
Ｅ層とゴム層との接着強度（ｇ　／　ａｍ　）を、室温
で引張速度５０ｍｍ／分で測定した。

フッ素樹脂とゴムとの接着力は、３３００　ｋｇ　ｆｌ
ｏであった。

このような接着力と、ゴム組成物中の（ジブチルアミン
吸着量）×（ゴム１００重量部あたりの充填剤の重量部
）との関係を、第１図に示す。

実施例２ 実施例１において、湿式法ケイ酸にプシールＶＮ−３）
の代わりに、温式法ケイ酸（ジルトンＲ２、ジブチルア
ミン吸着量２３０〜２６０）を５０重量部用いた以外は
、実施例１と同様にした。

フッ素樹脂とゴムとの接着力は、２３５０　ｋｇ　ｆ／
　ｃｍてあった。

またこの接着力と、ゴム組成物中の（ジブチルアミン吸
着量）×（ゴム１００重量部あたりの充填剤の重量部）
との関係を第１図に示す。

実施例３ 実施例１において、湿式法ケイ酸にプシールＶＮ−３）
の代わりに、ハードクレー（クラウンクレー　ジブチル
アミン吸着ｆｆ１４０〜６０）を５０重量部用いた以外
は、実施例１と同様にした。

フッ素樹脂とゴムとの接着力は、７００　ｋｇ　ｆ　７
０ｍてあった。

またこの接着力と、ゴム組成物中の（ジブチルアミン吸
着量）×（ゴム１００重１部あたりの充填剤の重量部）
との関係を第１図に示す。

実施例４ 実施例１において、温式法ケイ酸にブシールＶＮ−３）
の代わりに、ハードクレー（クラウンクレー　ジブチル
アミン吸着量４０〜６０）を工００重量部用いた以外は
、実施例１と同様にした。

フッ素樹脂とゴムとの接着力は、２２５０　ｋｇ　ｆ／
ｃｍであった。

またこの接着力と、ゴム組成物中の（ジブチルアミン吸
着量）×（ゴム１００重量部あたりの充填剤の重量部）
との関係を第１図に示す。

実施例５ 実施例１において、混式法ケイ酸にプシールＶＮ−３）
の代わりに、ケイ酸カルシウム（シルモスＴ１　ジブチ
ルアミン吸着量６０〜１００）を５０重量部用いた以外
は、実施例１と同様にした。

フッ素樹脂とゴムとの接着力は、１５００　ｋｇ　ｆ／
　ａｍであった。

またこの接着力と、ゴム組成物中の（ジブチルアミン吸
着量）×（ゴム１００重量部あたりの充填剤の重量部）
との関係を第１図に示す。

実施例６ 実施例１において、温式法ケイ酸にプシールＶＮ−３）
の代わりに、ハードクレー（クレー　ＲＣ３２、ジブチ
ルアミン吸着！４０〜６０）を５０重量部用いた以外は
、実施例１と同様にした。

フッ素樹脂とゴムとの接着力は、８４０　ｋｇ　ｆ　／
印であった。

またこの接着力と、ゴム組成物中の（ジブチルアミン吸
着量）×（ゴム１００重量部あたりの充填剤の重量部）
との関係を第１図に示す。

比較例１ 実施例１において、湿式法ケイ酸にプシールＶＮ３）の
代わりに、炭酸カルシウム（サンライト３００、ジブチ
ルアミン吸着量１０）を１００重量部用いた以外は、実
施例１と同様にした。

フッ素樹脂とゴムとの接着力は、４３０　ｋｇ　ｆ　／
ｃｍてあった。

またこの接着力と、ゴム組成物中の（ジブチルアミン吸
着り×（ゴム１００重量部あたりの充填剤の重量部）と
の関係を第１図に示す。

比較例２ 実施例１において、混式法ケイ酸にプシールＶＮ−３）
の代わりに、炭酸カルシウム（サンライト３００、ジブ
チルアミン吸着ｆｆｉ　１０）を５０重量部用いた以外
は、実施例１と同様にした。

フッ素樹脂とゴムとの接着力は、３６０　ｋｇ　ｆ　／
ｃｍであった。

またこの接着力と、ゴム組成物中の（ジブチルアミン吸
着ｉ！Ｌ＞　Ｘ　（ゴム１００重量部あたりの充填剤の
重量部）との関係を第１図に示す。

【図面の簡単な説明】

第１図は、ゴム組成物中の（ジブチルアミン吸着量）×
（ゴム１００重量部あたりの充填剤の重量部）と、接着
力との関係を示す図である。

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. 金属ナトリウム溶液で処理されたフッ素樹脂表面に、ジ
   ブチルアミン吸着量が１０〜３００ミリ当量／ｋｇであ
   る充填剤をゴム１００重量部あたり１０〜２００重量部
   含み、かつ（ジブチルアミン吸着量）×（ゴム１００重
   量部あたりの充填剤の重量部）の値が１×１０＾３〜１
   ０×１０＾３であるゴム組成物を直接貼着し、次いで加
   熱してゴム組成物を加硫して加硫ゴムとフッ素樹脂とを
   接着させることを特徴とするフッ素樹脂とゴムとの接着
   方法。