JPH0543724A - ゴム製ブーツ - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【目的】 現行品と同等以上の耐候性、耐油性を持ち、
はるかに優れた耐摩耗性を持ったゴム製ブーツを提供す
る。 【構成】 分子構造に不飽和結合を持ったゴムをベース
ゴムとして、所望の形状のゴム製ブーツを成型する。こ
れをハロゲン化処理する。このゴム製ブーツの表面に共
重合ナイロンやポリウレタンをコーティングする。共重
合ナイロンやポリウレタンは溶媒に溶解してゴム製ブー
ツに塗布する。その後溶媒を揮散させる。熱硬化性ポリ
ウレタン等、架橋するものを用いた場合はその条件で加
熱する。すると、共重合ナイロン等の薄い皮膜がゴム製
ブーツに密着して形成される。この皮膜によって、ゴム
製ブーツに耐候性、耐油性、そして高い耐摩耗性を付与
できる。また皮膜の中に潤滑剤を加えることによって、
ゴム製ブーツの表面の摩擦抵抗が下がる。すると滑りが
良くなって、さらに耐摩耗性を高めることができる。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】本発明は、いろいろな方向の力が
頻繁に加えられるゴム製ブーツに関する。具体的には、
自動車のラックアンドピニオンブーツ、ドライブシャフ
トブーツなどに関する。過酷な条件で使用されるゴム製
蛇腹や、ゴム製カバーなどにも応用できる。

【０００２】

【従来の技術】一般的なゴム製蛇腹、すなわち特に過酷
に使用されない蛇腹は、安価な天然ゴムやスチレンブタ
ジエンゴムをベースゴムに使用している。しかし、自動
車のラックアンドピニオンブーツやドライブシャフトブ
ーツは、クロロプレンゴムをベースゴムとしている。こ
れらは、自動車の底面近くに取り付けられていることが
多い。このためいつも雨風に曝されている。また雨の日
に走行すると、路面の油が付く。これらの理由から、耐
候性と耐油性に優れたクロロプレンゴムが、ベースゴム
となっている。最近ではポリエステル系エラストマー
（例えばデュポン（株）のハイトレルなど）も、使われ
ている。このエラストマーは高価ではあるが、耐候性と
耐油性が高いので、ラックアンドピニオンブーツに適し
ている。

【０００３】ラックアンドピニオンブーツやドライブシ
ャフトブーツなどのゴム製ブーツは、自動車の激しい振
動や、カーブを曲がるときなどに加えられるひねりの力
に対応するために、蛇腹状になっている。このためゴム
製ブーツの山の部分は、互いに頻繁にぶつかりあった
り、こすれあったりしている。また山の部分には、道路
の小石や砂利がぶつかることも少なくない。従ってこれ
らゴム製ブーツの山の部分は、非常に摩耗し易い。特に
走行距離の長いタクシーや商用車は、この部分が傷み易
い。

【０００４】

【発明が解決しようとする課題】本発明は、過酷に使用
しても摩耗しにくいゴム製ブーツを提供する。

【０００５】

【課題を解決するための手段】本発明のゴム製ブーツ
は、次のようにして作る。 分子構造に不飽和結合を持つゴムで、ゴム製ブーツを
成型する。 ゴム製ブーツの表面を、ハロゲン化処理する。 変性ナイロンやポリウレタンを、ゴム製ブーツの表面
にコーティングする。以下にこれを詳述する。

【０００６】分子構造に不飽和結合を持つゴムで、ゴ
ム製ブーツを成型する。 分子構造に不飽和結合を持つゴムを主たるベースゴムと
して、所望の形のゴム製ブーツを成型する。分子構造に
不飽和結合を持つゴムとは具体的には、天然ゴム、イソ
プレンゴム、スチレンブタジエンゴム、ブタジエンゴ
ム、クロロプレンゴム、アクリルニトリルブタジエンゴ
ムなどである。２種類以上を混ぜて、ベースゴムとして
も良い。選んだベースゴムに適した配合を設定する。ベ
ースゴムに配合剤や架橋剤を加えて混練する。続いて所
望の形の金型で、ゴム製ブーツを架橋、成型する。試作
したゴム製ブーツの配合と架橋条件を、表１に例示す
る。

【０００７】

【表１】

【０００８】ゴム製ブーツの表面を、ハロゲン化処理
する。 で試作したゴム製ブーツの表面を、ハロゲン化処理す
る。ハロゲン化処理にはフッ素化処理、塩素化処理、臭
素化処理、ヨウ素化処理があり、どの方法を選んでも良
い。

【０００９】・フッ素化処理 フッ素ガスを１０〜５０容量％含む不活性ガス（窒素ガ
ス、アルゴンガスなど）を準備する。このガスに、ゴム
製ブーツを常温で３０分〜２時間曝す。 ・塩素化処理 従来から行われているゴムの塩素化処理と同じように行
う。例えば、水１ｌに、さらし粉を２〜７ｇと、１２規
定塩酸を３〜９ｍｌとを溶解する。この溶液に、ゴム製
ブーツを常温で１０秒〜５分間浸漬する。 ・臭素化処理、ヨウ素化処理 臭素やヨウ素を水に十分に溶解し、この溶液にゴム製ブ
ーツを常温で３〜８０分間浸漬する。塩素化処理、臭素
化処理、ヨウ素化処理を採った場合は、処理した後、弱
アルカリ溶液でゴム製ブーツを洗い、水洗、乾燥する。

【００１０】変性ナイロンやポリウレタンを、ゴム製
ブーツの表面にコーティングする。 耐摩耗性、耐候性、耐油性のいずれもが高いエラストマ
ーを、ハロゲン化処理したゴム製ブーツの表面にコーテ
ィングする。耐摩耗性、耐候性、耐油性の高いエラスト
マーとは、変性ナイロン、ポリウレタンなどである。変
性ナイロンは、具体的には共重合ナイロンや、Ｎ−メト
キシメチル化ナイロンなどが挙げられる。これらのナイ
ロンは、６−ナイロンなどより、弾性に富んでいる。ポ
リウレタンは熱可塑性、熱硬化性のどちらも使える。ま
た、ポリエステル系、ポリエーテル系、どちらのポリウ
レタンでも良い。変性ナイロンもポリウレタンも、２種
類以上を混ぜても良い。

【００１１】これらをゴム製ブーツの表面にコーティン
グする。どのような方法でコーティングしても良い。変
性ナイロンやポリウレタンの薄い皮膜を形成するには、
これらを溶媒に溶解した溶液を用いると良い。

【００１２】変性ナイロンは、メタノールやエタノール
などの低級アルコールを主たる溶媒とする。これに５〜
５０重量％となるように、変性ナイロンを溶解する。Ｎ
−メトキシメチル化ナイロンは、有機酸によって架橋す
る。架橋したい場合は、架橋触媒として、クエン酸、酒
石酸などを、Ｎ−メトキシメチル化ナイロンに対して、
３〜５重量％となるように溶媒に溶解しておく。ポリウ
レタンは、ジメチルホルムアミド、テトラヒドロフラ
ン、ジオキサンなどを主たる溶媒とする。これにポリウ
レタンを５〜５０重量％となるように溶解する。熱硬化
性のポリウレタンを用いる場合は、主剤と硬化剤を別々
に溶媒に溶解してから合わせても良いし、主剤と硬化剤
を混ぜてから溶解しても良い。

【００１３】この溶液をゴム製ブーツに塗布する。どの
ような方法で塗布しても良い。例えば、溶液をゴム製ブ
ーツにスプレーしても良い。また、溶液にゴム製ブーツ
を浸漬して、取り出しても良い。塗布したら４０〜１０
０℃で５分〜３時間加熱して、溶媒を揮散させる。Ｎ−
メトキシメチル化ナイロンを用いた場合は、１２０〜１
５０℃で５〜２０分間加熱してＮ−メトキシメチル化ナ
イロンを架橋する。熱硬化性ポリウレタンを用いた場合
は、１００〜１５０℃で３０分〜１０時間加熱して、ポ
リウレタンを硬化する。

【００１４】さらに本発明者は、ゴム製ブーツの摩擦抵
抗を小さくして、耐摩耗性を高めたゴム製ブーツを考案
した。すなわち、ゴム製ブーツの山の部分がぶつかりあ
ったり、小石がぶつかったりしたときの滑りを良くする
ことで、ゴム製ブーツの耐摩耗性を高めた。摩擦抵抗を
小さくするには、ゴム製ブーツの表面にコーティングし
た皮膜の中に、潤滑剤を混ぜる。潤滑剤は、シリコーン
オイル、ステアリン酸、ステアロアミド、ｎ−ブチルス
テアレート、高級アルコールなどの薬品や、二硫化モリ
ブデン、グラファイト粉末、テフロンパウダーなどの粉
末が適当である。混ぜる量は、コーティングした変性ナ
イロンやポリウレタンの総量に対して、薬品系の潤滑剤
ならば１〜１０重量％、粉末系の潤滑剤ならば１０〜１
００重量％となるようにする。潤滑剤は、変性ナイロン
やポリウレタンと一緒に溶媒に溶解、または分散する。
この溶液を用いて、ゴム製ブーツ表面にコーティングす
る。コーティングの方法や、皮膜形成の方法などは、潤
滑剤を加えていない場合と同じである。

【００１５】

【作用】本発明のゴム製ブーツは、不飽和結合を持つゴ
ム、すなわち広範囲のゴムの中からベースゴムを選ぶこ
とができる。安価な天然ゴム、スチレンブタジエンゴム
を用いれば、安いゴム製ブーツを作ることができる。

【００１６】設定した配合で混練、成型したゴム製ブー
ツは、表面をハロゲン化処理する。ベースゴムには、分
子構造に不飽和結合を持つゴムを選んであるので、たや
すくハロゲン化できる。架橋したゴムは、他の物との密
着性が悪い。しかし、これをハロゲン化処理すると、表
面に薄い極性皮膜ができる。すると、ナイロンやポリウ
レタンなどとの密着性が非常に高くなる。

【００１７】ハロゲン化処理したゴム製ブーツに、変性
ナイロンやポリウレタンの溶液を塗布する。共重合ナイ
ロンや熱可塑性ポリウレタンの溶液を塗布した場合は、
４０〜１００℃に加温する。すると溶媒だけが揮散し
て、共重合ナイロンやポリウレタンの皮膜がゴム製ブー
ツ表面に形成される。Ｎ−メトキシメチル化ナイロンや
熱硬化性ポリウレタンの溶液を塗布した場合は、１００
〜１５０℃に加熱する。すると、はじめに溶媒が揮散
し、次に架橋したＮ−メトキシメチル化ナイロンやポリ
ウレタンの皮膜がゴム製ブーツ表面に形成される。Ｎ−
メトキシメチル化ナイロンの溶液を塗布した場合は、共
重合ナイロンと同じように、溶媒だけ揮散して、すなわ
ち架橋していない皮膜を形成しても良い。しかし架橋し
た方が、より耐摩耗性が高くなる。

【００１８】ゴム製ブーツ表面の皮膜は、１μｍ以上で
ないと、皮膜としての効果が現れない。また、１００μ
ｍ以上になるとゴム製ブーツの動きを妨げる。したがっ
て形成した皮膜は、厚みが１〜１００μｍとなるように
調整する。厚みは、溶液塗布、溶媒揮散の操作を２〜５
回繰り返すことによって、調整できる。ゴム製ブーツの
ひだが小さい場合は、濃度の低い溶液を用いて２〜５
回、ひだが大きい場合は、濃度の高い溶液を用いて１〜
２回、先の操作を繰り返すと、適当な厚みの皮膜とな
る。変性ナイロンやポリウレタンの溶液を交互に塗布し
ても良い。

【００１９】こうしてできた変性ナイロンやポリウレタ
ンの皮膜は、高い耐摩耗性、耐候性、耐油性を持つ。ま
たナイロンの皮膜は、摩擦係数が小さく、滑りが良い。
このような素材は、ゴム製ブーツの山の部分がぶつかり
あったとき、滑りが良いので摩耗しにくい。

【００２０】本発明者はこれを応用し、皮膜の中に潤滑
剤を加えた。変性ナイロンやポリウレタンと一緒に、シ
リコーンオイルなどの薬品を、溶媒に溶解しておく。テ
フロンパウダーなどの粉末は、溶媒に十分に分散してお
く。この溶液を用いて、潤滑剤を加えていない場合と同
様に操作する。すると、潤滑剤が混ざった変性ナイロン
やポリウレタンの皮膜が、ゴム製ブーツ表面に形成され
る。この皮膜は、潤滑剤を含んでいるので、摩擦抵抗が
低い。なお、この皮膜を形成する場合は、まず潤滑剤を
含んでいない皮膜をゴム製ブーツ表面に形成し、その上
に潤滑剤を含んだ皮膜を形成すると、密着性が高くな
る。

【００２１】

【実施例】例Ａ）スチレンブタジエンゴムをベースゴム
としたゴム製ブーツに、共重合ナイロンをコーティング
する例 スチレンブタジエンゴムを主たるベースゴムとして、表
１、Ｉのように配合し、混練する。１６０℃で１０分間
加熱して、ゴム製ブーツを成型する。これを塩素化処理
する。１ｌの水に、さらし粉４ｇと１２規定塩酸５ｍｌ
を加え、よく混ぜる。これにゴム製ブーツを浸漬し、３
分間放置する。取り出したゴム製ブーツは、１％炭酸水
素ナトリウム溶液で洗った後、水洗、乾燥する。共重合
ナイロンは、東レ（株）ＣＭ８０００を用いた。このナ
イロンは、６−ナイロンなどより弾性が高い。ＣＭ８０
００が約３０％となるように、メタノールに溶解する。
この溶液に、塩素化処理したゴム製ブーツを浸漬する。
約５秒後に取り出し、７０℃で５分間乾燥する。この操
作を２回繰り返す。２回目は７０℃で３０分間乾燥す
る。するとゴム製ブーツの表面に、摩擦抵抗が小さく、
耐候性、耐油性のある共重合ナイロン皮膜が形成され
る。皮膜の厚みはおよそ４０μｍであった。

【００２２】例Ｂ）天然ゴムをベースゴムとしたゴム製
ブーツに、Ｎ−メトキシメチル化ナイロンをコーティン
グする例 天然ゴムを主たるベースゴムとして、表１、ＩＩのよう
に配合し、混練する。１６０℃で１０分間加熱して、ゴ
ム製ブーツを成型する。これをフッ素化処理する。耐圧
容器にゴム製ブーツを入れ、容器内部の空気を排除す
る。次に３５容量％のフッ素を含む窒素ガスで容器を充
満し、室温で１時間放置する。取り出したゴム製ブーツ
の表面に、Ｎ−メトキシメチル化ナイロンをコーティン
グする。Ｎ−メトキシメチル化ナイロンは、帝国化学産
業（株）トレジンＭＦ−３０を用いた。このナイロンは
架橋することができるので、ナイロンの中でも特に弾性
が高い。トレジンＭＦ−３０が約２５％、架橋触媒の酒
石酸が約１％となるようにメタノールに溶解する。この
溶液にゴム製ブーツを浸漬し、５秒後に引き上げる。こ
れを８０℃で５分間乾燥する。この操作を２回繰り返し
た後、１２０℃で１５分間加熱して、Ｎ−メトキシメチ
ル化ナイロンを架橋する。するとゴム製ブーツの表面
に、弾性があり、摩耗しにくいＮ−メトキシメチル化ナ
イロン皮膜が形成される。膜厚はおよそ３０μｍであっ
た。

【００２３】例Ｃ）ブタジエンゴムを主たるベースゴム
としたゴム製ブーツに、熱硬化性ポリウレタンをコーテ
ィングした例 ブタジエンゴムを主たるベースゴムとして、表Ｉ、ＩＩ
Ｉのように配合し、混練する。１６０℃で１０分間加熱
して、ゴム製ブーツを成型する。この表面を例Ａと同様
に塩素化処理する。熱硬化性ポリウレタンは、武田薬品
（株）タケネートＬ−１２７０を用いた。タケネートが
約１５％となるようにテトラヒドロフランに溶解する。
これにゴム製ブーツを浸漬し、１０秒後に取り出して、
８０℃で１０分間乾燥する。再びこの操作を繰り返した
後、１１０℃で５時間加熱して、ポリウレタンを架橋す
る。するとゴム製ブーツの表面に、弾性があり、摩耗し
にくいポリウレタン皮膜が形成される。膜厚はおよそ２
５μｍであった。

【００２４】例Ｄ）ブタジエンゴムを主たるベースゴム
としたゴム製ブーツに、シリコーンオイルを含んだ熱可
塑性ポリウレタンをコーティングした例 ブタジエンゴムを主たるベースゴムとして、例Ｃと同様
のゴム製ブーツを成型し、表面を塩素化する。熱可塑性
ポリウレタンは、日本ポリウレタン工業（株）パラプレ
ン２６を用いた。パラプレン２６が約１５％となるよう
に、テトラヒドロフランに溶解する。この溶液にゴム製
ブーツを浸漬し、１０秒後に取り出して、８０℃で１０
分間乾燥する。次にパラプレン２６が約１５％、シリコ
ーンオイル（東レ・ダウコーニング・シリコーン（株）
ＳＨ２００ １０００ｃｓ）が約０．３％となるよう
にテトラヒドロフランに溶解した溶液を準備する。この
溶液にゴム製ブーツを浸漬し、１０秒後に取り出して、
８０℃で３０分間乾燥する。するとゴム製ブーツの表面
に、弾性と耐摩耗性があり、かつ摩擦抵抗の小さいポリ
ウレタン皮膜が形成される。この皮膜の厚みはおよそ２
０μｍであった。

【００２５】（実験）上述した実施例に関して、耐摩耗
性と耐候性の実験をした。例Ａ〜例Ｄと全く同じ方法
で、皮膜を形成したゴムシート（幅５ｃｍ、長さ２５ｃ
ｍ、厚み０．３ｃｍ）を作り、これを実験用試料とし
た。対照には、ベースゴムにクロロプレンゴムを用い
て、同じ大きさに成型したゴムシートを用いた。現行の
ラックアンドピニオンブーツがクロロプレンゴムをベー
スゴムとしているため、クロロプレンゴムのゴムシート
を対照とした。次に試験方法を述べる。耐摩耗性：ステ
ンレス製の角形おもり（幅２ｃｍ、長さ５ｃｍ、重さ１
ｋｇ）を、ゴムシートに乗せる。これを長軸の方向に、
往復運動させる。往復運動の長さは、２０ｃｍ、１秒間
に１回往復させ、５時間後に試料の表面状態を観察す
る。耐候性：１ｐｐｍの濃度のオゾン雰囲気中（２５
℃）に、ゴムシートを放置する。４８時間後にゴムシー
トの表面を観察する。

【００２６】目視で観察した結果を、５段階評価した。
結果を表２に示した。耐摩耗性は、本発明の方法で作っ
た試料はいずれも、クロロプレンゴムの試料より、高い
耐摩耗性を示した。特にシリコーンオイルを加えて皮膜
形成した試料（例Ｄ）は、耐摩耗性が高かった。耐候性
は、本発明の方法で作った試料はいずれも、クロロプレ
ンゴムの試料と同等以上の耐候性であった。天然ゴムや
スチレンブタジエンゴムのゴムシートにわずか１〜１０
０μｍの変性ナイロンやポリウレタンの皮膜を形成する
ことで、耐摩耗性や耐候性がクロロプレンゴムのゴムシ
ート以上となったことが分かる。この結果から、本発明
のゴム製ブーツの耐候性と耐摩耗性は、現行品のクロロ
プレンゴム製ブーツより優れていると言える。

【００２７】

【表２】

【００２８】

【効果】本発明のゴム製ブーツは、ゴム成型物の表面
に、共重合ナイロンやポリウレタンを１〜１００μｍの
厚みでコーティングしたものである。共重合ナイロンや
ポリウレタンは弾性があるので、これらの皮膜によっ
て、ゴム製ブーツの動きが妨げられたりすることはな
い。またゴム製ブーツの動きによって、これらの皮膜が
切れてしまうこともない。共重合ナイロンやポリウレタ
ンは、耐候性、耐油性に加えて、高い耐摩耗性を持つ。
これらをゴム製ブーツにコーティングすることによっ
て、ゴム製ブーツの耐候性、耐油性、耐摩耗性を向上す
ることができる。ナイロン皮膜は摩擦抵抗が低いので滑
りが良く、この面からも、耐摩耗性をゴム製ブーツに付
与できる。

【００２９】コーティングした共重合ナイロンなどの皮
膜が、耐候性、耐油性、耐摩耗性を担うので、ゴム成型
物自体にはこれらの性質を特に要求しない。従って、ベ
ースゴムに耐候性、耐油性、耐摩耗性に欠けるが、安価
な天然ゴム、スチレンブタジエンゴムを用いることがで
きる。これらをベースゴムとしたゴム製ブーツも、共重
合ナイロンなどをコーティングすることによって、クロ
ロプレンゴムをベースゴムとしたゴム製ブーツと同等以
上の耐候性、耐油性を持ち、はるかに優れた耐摩耗性を
持ったゴム製ブーツとすることができる。

【００３０】皮膜の中に潤滑剤を加えると、ゴム製ブー
ツ表面の摩擦抵抗が低くなる。これによってゴム製ブー
ツの山の部分がぶつかりあったり、他の硬いものが当た
ったりする際、よく滑るようになる。従ってこのゴム製
ブーツは、さらに摩耗しにくいゴム製ブーツである。こ
のように本発明のゴム製ブーツは、過酷に使用しても、
長期間使用できるゴム製ブーツである。

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (51)Int.Cl.⁵ 識別記号 庁内整理番号 ＦＩ 技術表示箇所 Ｂ３２Ｂ 7/02 7188−4Ｆ 25/08 9155−4Ｆ 27/18 Ｚ 6122−4Ｆ 27/34 27/40

Claims (2)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 分子構造に不飽和結合を持つゴムを主た
   るベースゴムとしてブーツを成型し、該ブーツの表面を
   ハロゲン化処理し、これに変性ナイロンまたは／および
   ポリウレタンを１〜１００μｍの厚みでコーティングす
   ることを特徴としたゴム製ブーツ。
2. 【請求項２】 コーティングした変性ナイロンまたは／
   およびポリウレタンの膜の中に、潤滑剤を含むことを特
   徴とした特許請求の範囲第１項記載のゴム製ブーツ