JP6229732B2 - 積層体、積層体の製造方法及びフッ素ゴム組成物 - Google Patents
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Description
特に、燃料輸送ゴムホースにおいて、低燃料透過性を良好にするためにフッ素樹脂をバリア層とした積層ホース(バリア層以外はゴム)が使用されているが、昨今の環境負荷低減の強い要求により、一層の低燃料透過性が必要とされる。
例えば、特許文献1では、テトラフルオロエチレン−ヘキサフルオロプロピレン−ビニリデンフロライドの三元系フッ素樹脂の成形物である内層と、1・8−ジアザビシクロ(5.4.0)ウンデセン−7塩と有機ホスホニウム塩を配合したエピクロルヒドリンゴムかNBR/PVCのブレンド物の架橋成型物である外層と、1・8−ジアザビシクロ(5.4.0)ウンデセン−7塩と有機ホスホニウム塩を配合したNBR系ゴムかフッ素ゴムの架橋用組成物の架橋成型物である最内層とが、強固に接着されてなることを特徴とする自動車燃料配管用ホースが記載されている。
そして、フッ素ゴムとして、トリエチルアミンと接触させた後に測定した1720cm−1の吸光係数が特定の範囲であるフッ素ゴムを用いるとともに、フッ素ゴム組成物に特定の塩基性の多官能化合物を含有させることによって、相手材となるフッ素樹脂層が低燃料透過性に優れるフッ素樹脂からなる場合であっても、フッ素樹脂層とフッ素ゴム層とを強固に接着することが可能であることを見出し、本発明は完成したものである。
また、本発明の積層体は、フッ素ゴム層(A)の両側にフッ素樹脂層(B)が積層されていることも好ましい。
また、本発明の積層体は、更に、非フッ素ゴム層(D1a)を含み、非フッ素ゴム層(D1a)−フッ素ゴム層(A)−フッ素樹脂層(B)−非フッ素ゴム層(C1a)の順、フッ素ゴム層(A)−フッ素樹脂層(B)−非フッ素ゴム層(D1a)−非フッ素ゴム層(C1a)の順、又は、フッ素ゴム層(A)−フッ素樹脂層(B)−非フッ素ゴム層(C1a)−非フッ素ゴム層(D1a)の順、に積層されていることも好ましい。
以下、各構成要素について説明する。
上記フッ素ゴム層(A)は、フッ素ゴム組成物から形成される層である。
上記フッ素ゴム層(A)は、通常、フッ素ゴム組成物を成形して未加硫フッ素ゴム層を得た後、加硫処理して得られるものである。
上記フッ素ゴム組成物は、フッ素ゴム(a1)と分子中に少なくとも2個の窒素原子を含有し、分子中の窒素原子−窒素原子間の距離が5.70Å以上である塩基性の多官能化合物を含み、フッ素ゴム(a1)は、トリエチルアミンと接触させた後に測定した1720cm−1の吸光係数が0.35以下である。
上記特定のフッ素ゴムと上記塩基性の多官能化合物とを併用することによって、低燃料透過性に優れるフッ素樹脂(b1)を使用した場合であっても、フッ素ゴム層(A)とフッ素樹脂層(B)とを強固に接着させることができる。上記フッ素ゴム組成物も本発明の一つである。
フッ素ゴム層(A)とフッ素樹脂層(B)とをより強固に接着させることができることから、上記1720cm−1の吸光係数は、0.25以下であることが好ましく、より好ましくは0.15以下であり、更に好ましくは0.10以下である。吸光係数が大きすぎるとゴム自体の劣化が大きく、接着に悪影響を及ぼす。
また、フッ素ゴム層(A)とフッ素樹脂層(B)とを強固に接着させることができることから、1720cm−1の吸光係数は、0.01以上であることが好ましく、より好ましくは0.03以上であり、更に好ましくは0.05以上である。吸光係数が小さすぎると接着に必要な部位が出来ず、接着に悪影響を及ぼす。
フッ素ゴム(a1)は、通常、主鎖を構成する炭素原子に結合しているフッ素原子を有し、且つゴム弾性を有する非晶質の重合体からなる。フッ素ゴム(a1)は、通常、明確な融点を有しないものである。
まず、アセトン、テトラヒドロフラン(THF)又はメチルエチルケトン(MEK)10cc中にポリマー(フッ素ゴム)0.56gを完全に溶解させた後、トリエチルアミン4.9gを入れ、シャーレに溶液を移し、アセトン又はTHF又はMEKを気化させた後、シャーレごと70℃の恒温槽で3h加熱し、加熱後のポリマーの膜を空気雰囲気で赤外分光法(IR)により分析する。
そして、IRの分析結果において、3000〜3030cm−1の吸光係数を1.0とした時の1720cm−1のピーク強度を1720cm−1の吸光係数とする。
上記加硫部位を導入する方法としては、フッ素ゴムの重合時に加硫部位を与える単量体を共重合する方法、重合開始剤又は連鎖移動剤として臭素化合物又はヨウ素化合物のような加硫部位を与える化合物を使用する方法等が挙げられる。
上記加硫部位を与える単量体としては、後述するVdF/CH2=CFRf1共重合体に使用できる単量体が挙げられる。
上記臭素化合物又はヨウ素化合物としては、後述するVdF/CH2=CFRf1共重合体において使用できる化合物が挙げられる。
ヨウ素含有量の測定は、試料(フッ素ゴム)12mgにNa2SO3を5mg混ぜ、純水20mlにNa2CO3とK2CO3とを1対1(重量比)で混合したものを30mg溶解した吸収液を用い、石英製の燃焼フラスコ中、酸素中で燃焼させ、30分放置後、島津20Aイオンクロマトグラフを用い測定することができる。検量線はKI標準溶液、ヨウ素イオン0.5ppmを含むもの又は1.0ppmを含むものを用いることができる。
フッ素ゴム(a1)において、加硫部位を与える単量体は、全単量体単位の0.01〜10モル%であることが好ましく、0.01〜2モル%であることがより好ましい。
上記PAVEとしては、CF2=CF−ORf2(Rf2は、炭素数1〜5のパーフルオロアルキル基である。)で示される単量体であることが好ましい。
上記PAVEとしては、パーフルオロ(メチルビニルエーテル、パーフルオロ(エチルビニルエーテル)、パーフルオロ(プロピルビニルエーテル)、パーフルオロ(ブチルビニルエーテル等が挙げられ、パーフルオロ(メチルビニルエーテル)が好ましい。
上記フッ素ゴム(a1)としては、以上説明したものを1種に限らず2種以上用いてもよい。
フッ素ゴム(a1)と塩基性の多官能化合物とを含むフッ素ゴム組成物であって、フッ素ゴム(a1)が、VdF/CH2=CFRf1(式中、Rf1は、炭素数1〜12の直鎖又は分岐したフルオロアルキル基)共重合体であるフッ素ゴム組成物も本発明の一つである。この場合、フッ素ゴム組成物は、パーオキサイド加硫系加硫剤を含むことが好ましい。
CH2=CFRf1 (1)
(式中、Rf1は炭素数1〜12の直鎖又は分岐したフルオロアルキル基である。)で表される含フッ素単量体のみからなる共重合体、又は、VdF、下記一般式(1):
CH2=CFRf1 (1)
(式中、Rf1は炭素数1〜12の直鎖又は分岐したフルオロアルキル基である。)で表される含フッ素単量体、並びに、VdF及び上記式(1)で表される含フッ素単量体と共重合可能な他の単量体のみからなる共重合体であることが好ましい。
この場合、VdF/CH2=CFRf1共重合体は、実質的にVdF、及び、式(1)で表される含フッ素単量体のみからなる共重合体、若しくは、実質的にVdF、式(1)で表される含フッ素単量体、及び上記他の単量体のみからなる共重合体であるが、本発明の効果を損なわない範囲で、反応性乳化剤を使用して製造したものであってもよい。また、連鎖移動剤に由来するI末端等を含んでいてもよい。
ヨウ素含有量の測定は、試料(フッ素ゴム)12mgにNa2SO3を5mg混ぜ、純水20mlにNa2CO3とK2CO3とを1対1(重量比)で混合したものを30mg溶解した吸収液を用い、石英製の燃焼フラスコ中、酸素中で燃焼させ、30分放置後、島津20Aイオンクロマトグラフを用い測定することができる。検量線はKI標準溶液、ヨウ素イオン0.5ppmを含むもの又は1.0ppmを含むものを用いることができる。
CX1 2=CX1−Rf3CHR1X2
(式中、X1は、水素原子、フッ素原子または−CH3、Rf3は、フルオロアルキレン基、パーフルオロアルキレン基、フルオロ(ポリ)オキシアルキレン基またはパーフルオロ(ポリ)オキシアルキレン基、R1は、水素原子または−CH3、X2は、ヨウ素原子または臭素原子である。)で表されるヨウ素または臭素含有単量体、一般式:
CX1 2=CX1−Rf3X2
(式中、X1は、水素原子、フッ素原子または−CH3、Rf3は、フルオロアルキレン基、パーフルオロアルキレン基、フルオロ(ポリ)オキシアルキレン基またはパーフルオロ(ポリ)オキシアルキレン基、X2は、ヨウ素原子または臭素原子である。)で表されるヨウ素または臭素含有単量体(好ましくは、一般式:CH2=CH(CF2)nI(nは2〜8の整数である。)で表されるヨウ素含有単量体)、一般式:
CF2=CFO(CF2CF(CF3)O)m(CF2)n−X3
(式中、mは0〜5の整数、nは1〜3の整数、X3は、シアノ基、カルボキシル基、アルコキシカルボニル基、ヨウ素原子、又は臭素原子である。)で表される単量体、一般式:
CH2=CFCF2O(CF(CF3)CF2O)m(CF(CF3))n−X4
(式中、mは0〜5の整数、nは1〜3の整数、X4は、シアノ基、カルボキシル基、アルコキシカルボニル基、ヨウ素原子、臭素原子又は−CH2OHである。)で表される単量体、一般式:
CR2R3=CR4−Z−CR5=CR6R7
(式中、R2、R3、R4、R5、R6及びR7、は、同一又は異なって、水素原子又は炭素数1〜5のアルキル基である。Zは、直鎖又は分岐状で酸素原子を有していてもよい、炭素数1〜18のアルキレン基、炭素数3〜18のシクロアルキレン基、少なくとも部分的にフッ素化している炭素数1〜10のアルキレン若しくはオキシアルキレン基、又は、
−(Q)p−CF2O−(CF2CF2O)m(CF2O)n−CF2−(Q)p−
(式中、Qはアルキレンまたはオキシアルキレン基である。pは0または1である。m/nが0.2〜5である。)で表され、分子量が500〜10000である(パー)フルオロポリオキシアルキレン基である。)で表される単量体等が挙げられる。
CR2R3=CR4−Z−CR5=CR6R7
で表される化合物としては、例えば、CH2=CH−(CF2)2−CH=CH2、CH2=CH−(CF2)4−CH=CH2、CH2=CH−(CF2)6−CH=CH2、下記式:
CH2=CH−Z1−CH=CH2
(式中、Z1は、−CH2OCH2−CF2O−(CF2CF2O)m1(CF2O)n1−CF2−CH2OCH2−で表されるフルオロポリオキシアルキレン基であり、m1/n1は0.5であり、分子量は2000である。)で表される単量体等が挙げられる。
上記加硫部位を与える単量体としては、CF2=CFOCF2CF2CH2Iが、パーオキサイドを用いた加硫において、加硫密度を向上させて、圧縮永久歪を良好にすることができるので、特に好ましい。
CX1 2=CX1−Rf3CHR1X2
(式中、X1は、水素原子、フッ素原子または−CH3、Rf3は、フルオロアルキレン基、パーフルオロアルキレン基、フルオロポリオキシアルキレン基またはパーフルオロポリオキシアルキレン基、R1は、水素原子または−CH3、X2は、ヨウ素原子または臭素原子である)
で表されるヨウ素または臭素含有単量体、一般式:
CX1 2=CX1−Rf3X2
(式中、X1は、水素原子、フッ素原子または−CH3、Rf3は、フルオロアルキレン基、パーフルオロアルキレン基、フルオロポリオキシアルキレン基またはパーフルオロポリオキシアルキレン基、X2は、ヨウ素原子または臭素原子である)
で表されるヨウ素または臭素含有単量体(好ましくはCH2=CH(CF2)nI(nは2〜8の整数である)で表されるヨウ素含有単量体)、一般式:
CF2=CFO(CF2CF(CF3)O)m(CF2)n−X5
(式中、mは0〜5の整数、nは1〜3の整数、X5はヨウ素原子または臭素原子である)
で表される単量体、及び、一般式:
CH2=CFCF2O(CF(CF3)CF2O)m(CF(CF3))n−X5
(式中、mは0〜5の整数、nは1〜3の整数、X5はヨウ素原子または臭素原子である)
で表される単量体、からなる群より選択される少なくとも1種の単量体であることも好ましい形態の一つである。このようなヨウ素または臭素含有単量体を上記他の単量体として使用することによって、VdF/CH2=CFRf1共重合体を製造することもできる。
上記VdF/CH2=CFRf1共重合体は、連鎖移動剤として臭素化合物又はヨウ素化合物を使用することが好ましい。臭素化合物又はヨウ素化合物を使用して行う重合方法としては、たとえば、実質的に無酸素状態で、臭素化合物又はヨウ素化合物の存在下に、加圧しながら水媒体中で乳化重合を行う方法があげられる(ヨウ素移動重合法)。使用する臭素化合物又はヨウ素化合物の代表例としては、たとえば、一般式:
R2IxBry
(式中、xおよびyはそれぞれ0〜2の整数であり、かつ1≦x+y≦2を満たすものであり、R2は炭素数1〜16の飽和もしくは不飽和のフルオロ炭化水素基またはクロロフルオロ炭化水素基、または炭素数1〜3の炭化水素基であり、酸素原子を含んでいてもよい)で表される化合物があげられる。臭素化合物又はヨウ素化合物を使用することによって、ヨウ素または臭素が重合体に導入され、加硫点として機能する。
エチレン/TFE/PAVE共重合体において、上記PAVEは、パーフルオロ(メチルビニルエーテル)〔PMVE〕である事がより好ましい。
また、加硫部位を与える単量体(キュアサイトモノマー)を含んでいてもよい。
他のモノマーに基づく重合単位は、全重合単位に対して0〜20モル%であることが好ましく、0.01〜10モル%であることがより好ましい。
上記ムーニー粘度は、ASTM−D1646およびJISK6300に準拠して測定した値である。
上記数平均分子量はGPC法により測定した値である。
上記R1、R2、R3、R4及びR5は、独立して、−H、又は、炭素数1〜12の有機基であることが好ましく、−H、又は、炭素数1〜12の炭化水素基であることが好ましい。上記炭化水素基は、1又は2以上の炭素−炭素二重結合を有するものであってもよい。上記炭化水素基の炭素数は、1〜8であることが好ましい。
上記R1は−H、又は、−CH3であり、R2は、−CH=CHR6(R6は、フェニル基(−C6H5)、ベンジル基(−CH2−C6H5)、又は、−Hである)であることが好ましく、上記R1は−Hであり、R2は、−CH=CH−C6H5であることがより好ましい。
ここで、窒素−窒素間の原子間距離は下記の方法に従って計算する。すなわち、各塩基の構造最適化は密度汎関数法(プログラムはGaussian03、密度汎関数はB3LYP、基底関数は6−31G*)を用いて算出する。
塩基性の多官能化合物の含有量は、加硫阻害、コストの観点から、10質量部以下であることが好ましく、6質量部以下である事が特に好ましい。
上記塩基性の多官能化合物と化合物(a2)とを併用することによって、塩基性の多官能化合物の含有量が少ない場合であっても、フッ素ゴム層(A)とフッ素樹脂層(B)とを強固に接着させることができる。
特に好ましくは、8−ベンジル−1,8−ジアザビシクロ(5.4.0)−7−ウンデセニウムクロライド、及び、1,8−ジアザビシクロ(5.4.0)ウンデセン−7のギ酸塩からなる群より選択される少なくとも1種である。
化合物(a2)としては、上記化合物を2種以上併用してよい。
化合物(a2)は、フッ素ゴム(a1)100質量部に対して、5質量部以下であることが好ましく、4質量部以下であることがより好ましく、3.5質量部以下であることが更に好ましい。
一般に、使用量は、活性−O−O−の量、分解温度等から適宜選択される。使用量は通常、フッ素ゴム(a1)100質量部に対して0.1〜15質量部であり、好ましくは0.3〜5質量部である。
上記金属酸化物、金属水酸化物、アルカリ金属の弱酸塩及びアルカリ土類金属の弱酸塩としては、周期表第(II)族金属の酸化物、水酸化物、炭酸塩、カルボン酸塩、ケイ酸塩、ホウ酸塩、亜リン酸塩、周期表第(IV)族金属の酸化物、塩基性炭酸塩、塩基性カルボン酸塩、塩基性亜リン酸塩、塩基性亜硫酸塩等が挙げられる。
金属酸化物、金属水酸化物、アルカリ金属の弱酸塩及びアルカリ土類金属の弱酸塩の具体的な例としては、酸化マグネシウム、酸化亜鉛、水酸化マグネシウム、水酸化バリウム、炭酸マグネシウム、炭酸バリウム、酸化カルシウム(生石灰)、水酸化カルシウム(消石灰)、炭酸カルシウム、ケイ酸カルシウム、ステアリン酸カルシウム、ステアリン酸亜鉛、フタル酸カルシウム、亜リン酸カルシウム、酸化錫、塩基性亜リン酸錫等をあげることができる。
フッ素樹脂層(B)は、フッ素樹脂(b1)から構成されるものであり、該フッ素樹脂(b1)は、燃料透過係数が2.0g・mm/m2/day以下である。
燃料透過係数が2.0g・mm/m2/day以下であることによって、優れた燃料低透過性が発揮される。従って、例えば、本発明の積層体は、燃料用ホース等として好適に使用可能である。
上記燃料透過係数は、1.5g・mm/m2/day以下であることが好ましく、0.8g・mm/m2/day以下であることがより好ましく、0.55g・mm/m2/day以下であることが更に好ましく、0.5g・mm/m2/day以下であることが特に好ましい。
上記燃料透過係数は、イソオクタン、トルエン及びエタノールを45:45:10の容積比で混合したイソオクタン/トルエン/エタノール混合溶媒18mLを投入した内径40mmφ、高さ20mmのSUS316製の燃料透過係数測定用カップに測定対象樹脂から下記方法により作製したフッ素樹脂シート(直径45mm、厚み120μm)を組み入れ、60℃において測定した質量変化から算出される値である。
(フッ素樹脂シートの作製方法)
樹脂ペレットを、それぞれ、直径120mmの金型に入れ、300℃に加熱したプレス機にセットし、約2.9MPaの圧力で溶融プレスして、厚さ0.12mmのフッ素樹脂シートを得、そのシートを直径45mm、厚み120μmに加工した。
CH2=CX1(CF2)nX2
(式中、X1はH又はF、X2はH、F又はCl、nは1〜10の整数である)で示される単量体、エチレン、プロピレン、1−ブテン、2−ブテン、塩化ビニル、及び、塩化ビニリデンからなる群より選択される少なくとも1種の単量体に由来する共重合単位と、を含むことが好ましい。
また、CTFE系共重合体は、パーハロポリマーであることがより好ましい。
CH結合を有するモノマーを含まないパーハロポリマーはフッ素ゴムとの接着が通常困難であるが、本発明の構成によれば、フッ素樹脂層(B)がパーハロポリマーからなる層であっても、フッ素樹脂層(B)とフッ素ゴム層(A)との層間の接着は強固である。
上記アルキルパーフルオロビニルエーテル誘導体としては、Rf2が炭素数1〜3のパーフルオロアルキル基であるものが好ましく、CF2=CF−OCF2−CF2CF3がより好ましい。
上記CTFE/TFE/PAVE共重合体とは、実質的にCTFE、TFE及びPAVEのみからなる共重合体である。
CTFE/TFE/PAVE共重合体において、PAVE単位は、全単量体単位の0.5モル%以上であることが好ましく、5モル%以下であることが好ましい。
上記MFRは、メルトインデクサー(東洋精機製作所(株)製)を用い、例えば、297℃、5kg荷重下で直径2mm、長さ8mmのノズルから単位時間(10分間)に流出するポリマーの重量(g)を測定することができる。
上記積層体は、フッ素ゴム層(A)とフッ素樹脂層(B)とを接着させる際に、フッ素ゴム組成物中に含まれる多官能化合物がフッ素樹脂(b1)とフッ素ゴム(a1)の双方に二重結合を生成させ、生成した二重結合が共加硫し、フッ素ゴム層(A)とフッ素樹脂層(B)とが強固に接着するものと推定される。
VdF/CH2=CFRf1(式中、Rf1は、炭素数1〜12の直鎖又は分岐したフルオロアルキル基)共重合体、TFE/プロピレン共重合体、エチレン/TFE/PAVE共重合体、及び、VdF/HFP/TFE/PAVE/エチレン共重合体のような耐アミン性に優れるフッ素ゴムを使用すると、フッ素ゴム組成物を加硫する際にフッ素ゴムと上記多官能化合物とを混合しても、フッ素ゴムに二重結合を生じさせにくく、多官能化合物が消費されない。そのため、フッ素ゴム層(A)とフッ素樹脂層(B)とを接着させる際に、フッ素樹脂(b1)とフッ素ゴム(a1)の双方に二重結合を生成させ、上述の共加硫が進行し、フッ素ゴム層(A)とフッ素樹脂層(B)とを強固に接着させることができるものと思われる。
一方で、耐アミン性の低いフッ素ゴムを使用すると、加硫時にフッ素ゴム中で二重結合を生成させ、消費される。そうすると、フッ素ゴムとフッ素樹脂とを接着させるに際にフッ素樹脂に充分な量の二重結合を生成させる事ができず、上述の共加硫が充分に進行しないものと思われる。
本発明の積層体において、上記フッ素ゴム層(A)の厚みは限定されないが、例えば、100μm以上であることが好ましい。フッ素ゴム層(A)の厚みの上限としては、例えば、5000μmである。
本発明の積層体は、上記構成を有することによって、層間初期接着強度を上記範囲にすることができる。層間初期接着強度は10N/cm以上であることがより好ましく、15N/cm以上であることが更に好ましい。
層間初期接着強度は、JIS−K−6256(加硫ゴムの接着試験方法)に準拠し、25℃において50mm/minの引張速度で剥離試験を行い、接着強度を測定し、得られたN=3のデータの平均値を算出した値である。
本発明の製造方法により、上述した本発明の積層体を製造することができる。
本発明の製造方法において、加硫処理の条件は上述したものと同じである。
上記ゴム混練り装置としては、ロール、ニーダー、バンバリーミキサー、インターナルミキサー、二軸押し出し機等を用いることができる。
上記混合は、フッ素ゴム(a1)及び上記塩基性の多官能化合物に加え、必要に応じて、上記化合物(a2)、加硫剤、加硫助剤、共加硫剤、加硫促進剤、充填材等のその他添加剤とともに混合するものであってよい。
上記混合の温度は、例えば、20〜200℃である。また、上記混合の時間は、例えば、2〜80分である。
本発明の積層体は、フッ素ゴム層(A)とフッ素樹脂層(B)の2層構造でもよいし、フッ素樹脂層(B)の両側にフッ素ゴム層(A)が積層されたものであってもよいし、フッ素ゴム層(A)の両側にフッ素樹脂層(B)が積層されたものであってもよい。
例えば、フッ素ゴム層(A)−フッ素樹脂層(B)−フッ素ゴム層(A)又はフッ素樹脂層(B)−フッ素ゴム層(A)−フッ素樹脂層(B)といった3層構造でもよい。
さらに、フッ素ゴム層(A)及びフッ素樹脂層(B)以外のポリマー層(C)が接着された3層以上の多層構造であってもよいし、フッ素ゴム層(A)及びフッ素樹脂層(B)以外のポリマー層(C)が接着された3層の多層構造の片側もしくは両側にポリマー層(D)を有していてもよい。ポリマー層(C)とポリマー層(D)は同じであってもよいし、異なっていてもよい。
本発明の積層体は、フッ素ゴム層(A)−フッ素樹脂層(B)−非フッ素ゴム層(C1a)の順に積層されているものであってもよい。
また、更に、非フッ素ゴム層(D1a)を含み、非フッ素ゴム層(D1a)−フッ素ゴム層(A)−フッ素樹脂層(B)−非フッ素ゴム層(C1a)の順、フッ素ゴム層(A)−フッ素樹脂層(B)−非フッ素ゴム層(D1a)−非フッ素ゴム層(C1a)の順、又は、フッ素ゴム層(A)−フッ素樹脂層(B)−非フッ素ゴム層(C1a)−非フッ素ゴム層(D1a)の順、に積層されているものであってもよい。
非フッ素ゴムとしては、耐熱性、耐油性、耐候性、押出成形性が良好な点から、ジエン系のゴム、またはエピクロルヒドリンゴムであることが好ましい。より好ましくは、NBR、HNBR又はエピクロルヒドリンゴムである。ゴム層(C1)は、NBR、HNBR又はエピクロルヒドリンゴムからなることが好ましい。
また、ゴム層(D1)は耐候性、コストの点から、アクリロニトリル−ブタジエンゴム、エピクロルヒドリンゴム、塩素化ポリエチレン(CPE)、アクリロニトリル−ブタジエンゴムと塩化ビニルのポリブレンド(PVC−NBR)、エチレンプロピレンジエンゴム(EPDM)、アクリル系ゴム、またはこれらの混合物からなる事が好ましい。なお、ゴム層(C1)、(D1)を形成する未加硫ゴム組成物中にも、加硫剤や、その他の配合剤を配合してもよい。
基本構造であり、従来、フッ素樹脂層(B)とフッ素ゴム層(A)を積層させるには、層間(フッ素ゴム層−フッ素樹脂層)の接着が不充分なため、樹脂側において表面処理を施したり、別途接着剤を層間に塗布したり、テープ状のフィルムを巻き付けて固定したり等と工程が複雑になりがちであったが、そのような複雑な工程を組まずに、加硫することにより加硫接着が起こり化学的に強固な接着が得られる。
フッ素ゴム層(A)−フッ素樹脂層(B)−フッ素ゴム層(A)の3層構造、及び、フッ素ゴム層(A)−フッ素樹脂層(B)−ゴム層(C1)の3層構造がある。
シール性が要求される場合、たとえば燃料配管等の接合部は、シール性保持のためにゴム層を両側に配置することが望ましい。内外層のゴム層は同じ種類であっても、違う種類であっても良い。
フッ素ゴム層(A)−フッ素樹脂層(B)−ゴム層(C1)の3層構造の場合、ゴム層(C1)は、アクリロニトリルブタジエンゴム、水素化アクリロニトリルブタジエンゴム、エピクロルヒドリンゴム、又は、アクリロニトリルブタジエンゴムとアクリル系ゴムの混合物からなる層であることが好ましい。
また、燃料配管をフッ素ゴム層(A)−フッ素樹脂層(B)−ゴム層(C1)の3層構造とし、ゴム層(C1)としてフッ素ゴム層を設け、ゴム層(C1)を配管の内層にすることにより、耐薬品性、燃料低透過性が向上する。
フッ素樹脂層(B)−フッ素ゴム層(A)−フッ素樹脂層(B)の3層構造が挙げられる。内外層の樹脂層は同じ種類であっても、違う種類であっても良い。
(2)〜(4)の3層構造に加えて、さらに任意のフッ素ゴム層(A)又はゴム層(C1)、樹脂層(B)を目的に応じて積層してもよい。また、金属箔等の層を設けてもよいし、フッ素ゴム層(A)とフッ素樹脂層(B)との層間以外には接着剤層を介在させてもよい。
また、耐圧向上の目的で、補強糸等の補強層を適宜設けてもよい。
19F−NMR分析により測定した。
セイコー型DSC装置を用い、10℃/min.の速度で昇温したときの融解ピークを記録し、極大値に対応する温度を融点とした。
メルトインデクサー(東洋精機製作所(株)製)を用い、297℃、5kg加重下で直径2mm、長さ8mmのノズルから単位時間(10分間)に流出するポリマーの重量(g)を測定した。
フッ素樹脂ペレットを、それぞれ、直径120mmの金型に入れ、300℃に加熱したプレス機にセットし、約2.9MPaの圧力で溶融プレスして、厚さ0.15mmのシートを得た。CE10(イソオクタンとトルエンとの容量比50:50の混合物にエタノール10容量%を混合した燃料)を18mL投入した内径40mmφ、高さ20mmのSUS316製の透過係数測定用カップに得られたシートを入れ、60℃における質量変化を1000時間まで測定した。時間あたりの質量変化(測定初期における質量変化が一定の部分)、接液部のシートの表面積およびシートの厚さから燃料透過係数(g・mm/m2/day)を算出した。
まず、アセトン、テトラヒドロフラン(THF)又はメチルエチルケトン(MEK)10cc中にポリマー(フッ素ゴム)0.56gを完全に溶解させた後、トリエチルアミン4.9gを入れ、シャーレに溶液を移し、アセトン、THF又はMEKを気化させた後、シャーレごと70℃の恒温槽で3h加熱し、加熱後のポリマーのIRを分析した。
そして、IRの分析結果において、3000〜3030cm−1の吸光係数を1.0とした時の1720cm−1のピーク強度を1720cm−1の吸光係数とした。
・フッ素樹脂(1)
CTFE/PPVE/TFE共重合体、CTFE/PPVE/TFE=21.3/2.4/76.3(モル%)、燃料透過係数:0.4g・mm/m2/day
・フッ素樹脂(2)
CTFE単独重合体、燃料透過係数:1.9g・mm/m2/day
・フッ素樹脂(3)
VDF/TFE/HFP共重合体、VDF/TFE/HFP=20.0/74.6/5.4(モル%)、燃料透過係数:2.5g・mm/m2/day
・フッ素樹脂(4)
VDF/TFE/HFP共重合体、VDF/TFE/HFP=15.0/79.6/5.4(モル%)、燃料透過係数:1.4g・mm/m2/day
・フッ素ゴム(1)
TFE/プロピレン共重合体、商品名:アフラス150P、旭硝子(株)製、トリエチルアミンと接触させた後に測定した1720cm−1の吸光係数:0.07
・フッ素ゴム(2)
VdF/2,3,3,3−テトラフルオロプロペン共重合体、フッ素含有率:62%、ムーニー粘度(ML(1+10)(121℃)=35、トリエチルアミンと接触させた後に測定した1720cm−1の吸光係数:0.07
・フッ素ゴム(3)
VdF/2,3,3,3−テトラフルオロプロペン共重合体、フッ素含有率:61%、ムーニー粘度(ML(1+10)(121℃)=30、トリエチルアミンと接触させた後に測定した1720cm−1の吸光係数:0.06
・フッ素ゴム(4)
VdF/HFP/TFE/PMVE/エチレン共重合体、商品名:BR−9151、トリエチルアミンと接触させた後に測定した1720cm−1の吸光係数:0.17
・フッ素ゴム(5)
エチレン/TFE/PMVE共重合体、商品名:ETP−600S、ムーニー粘度(ML(1+10)(121℃)=63、トリエチルアミンと接触させた後に測定した1720cm−1の吸光係数:0.07
・フッ素ゴム(6)
VdF/HFP共重合体、フッ素含有率:66%、ムーニー粘度(ML(1+10)(121℃)=20、トリエチルアミンと接触させた後に測定した1720cm−1の吸光係数:0.29
・フッ素ゴム(7)
VdF/TFE/PMVE共重合体、フッ素含有率:66% ムーニー粘度(ML(1+10)(100℃)=67、トリエチルアミンと接触させた後に測定した1720cm−1の吸光係数:0.38
N,N’−ジシンナミリデン−1,6−ヘキサメチレンジアミン、分子中のN同士の距離:8.80Å
ヘキサメチレンジアミン、分子中のN同士の距離:8.90Å
p−フェニレンジアミン、分子中のN同士の距離:5.66Å
アミン化合物:
ドデシルアミン
DBU塩:
8−ベンジル−1,8−ジアザビシクロ(5.4.0)−7−ウンデセニウムクロライド
DBUの蟻酸塩
メラミン:
メラミン、分子中のN同士の距離:4.61Å
カーボンブラック:
カーボンブラック(N990)
水酸化カルシウム:
水酸化カルシウム
MgO:
酸化マグネシウム
加硫剤:
トリアリルイソシアヌレート
2,5−ジメチル−2,5−ジ(t−ブチルパーオキシ)ヘキサン
ポリオール:
ビスフェノールAF
有機ホスホニウム塩/ビスA (1:2):
GP−21
(フッ素ゴム組成物の製造)
下記表1〜7に示す材料を、8インチオープンロールを用いて混練することにより、約2mmの厚みのシート状の加硫用ゴム組成物を得た。なお、表1〜7の各数値は「質量部」を表す。また、加硫用ゴム組成物に対して、キュラストメーターII型(型番:JSRキュラストメーター。JSR社製)を用いて、160℃にて最大トルク値(MH)と最少トルク値(ML)を測定し、誘導時間(T10)及び最適加硫時間(T90)を求めた。測定結果を表に示す。なお、T10は、{(MH)−(ML)}×0.1+MLとなる時間であり、T90は、{(MH)−(ML)}×0.9+MLとなる時間であり、MH及びMLは、JIS K 6300−2に準じて測定した値である。
厚さ約2mmの加硫用ゴム組成物のシートと、フッ素樹脂シートを重ね合わせ、得られるシートが厚み2mmになる金型に挿入し、160℃で45分間プレスする事により、シート状の積層体を得た。
実施例19では、フッ素樹脂シートの両側に厚さ約1mmの加硫用ゴム組成物のシートを重ね合わせ、得られるシートが厚み2mmになる金型に挿入し、160℃で45分間プレスする事により、シート状の積層体を得た。
(比較フッ素ゴム組成物の製造)
下記表1〜4及び8に示す材料を、8インチオープンロールを用いて混練することにより、約2mmの厚みのシート状の加硫用ゴム組成物を得た。なお、表1〜4及び8の各数値は質量部を表す。また、加硫用ゴム組成物に対して、キュラストメーターII型(型番:JSRキュラストメーター。JSR社製)を用いて、160℃にて最大トルク値(MH)と最少トルク値(ML)を測定し、誘導時間(T10)及び最適加硫時間(T90)を求めた。測定結果を表に示す。なお、T10は、{(MH)−(ML)}×0.1+MLとなる時間であり、T90は、{(MH)−(ML)}×0.9+MLとなる時間であり、MH及びMLは、JIS K 6300−2に準じて測定した値である。
厚さ約2mmの加硫用ゴム組成物のシートと、フッ素樹脂シートを重ね合わせ、得られるシートが厚み2mmになる金型に挿入し、160℃で45分間プレスする事により、シート状の積層体を得た。
得られた積層体を幅10mm×長さ40mm×3セットの短冊状に切断し、試料片を作成した。この試験片について、オートグラフ((株)島津製作所製 AGS−J 5kN)を使用して、JIS−K−6256(加硫ゴムの接着試験方法)に記載の方法に準拠し、25℃において50mm/minの引張速度で剥離試験を行い、剥離モードを観測し、以下の基準で評価した。
○・・・積層体の界面で加硫用ゴム組成物あるいはフッ素樹脂が材料破壊し、界面で剥離するのが不可能であった。
△・・・積層体が界面で剥離可能で、界面での剥離強度が5N/cm以上であった。
×・・・積層体が界面で剥離可能で、界面での剥離強度が5N/cm未満であった。
Claims (14)
- フッ素ゴム層(A)と、フッ素ゴム層(A)上に積層されたフッ素樹脂層(B)と、を備える積層体であって、
前記フッ素ゴム層(A)は、フッ素ゴム組成物から形成される層であり、
前記フッ素ゴム組成物は、フッ素ゴム(a1)と、分子中に少なくとも2個の窒素原子を含有し、分子中の窒素原子−窒素原子間の距離が5.70Å以上である塩基性の多官能化合物と、パーオキサイド加硫系加硫剤とを含み、
前記フッ素ゴム(a1)は、トリエチルアミンと接触させた後に測定した1720cm−1の吸光係数が0.35以下であり、
前記フッ素樹脂層(B)は、燃料透過係数が2.0g・mm/m2/day以下であるフッ素樹脂(b1)から構成され、
前記フッ素樹脂(b1)は、ポリクロロトリフルオロエチレン、クロロトリフルオロエチレン系共重合体、及び、テトラフルオロエチレン/ヘキサフルオロプロピレン/フッ化ビニリデン共重合体からなる群より選択される少なくとも1種であり、
前記テトラフルオロエチレン/ヘキサフルオロプロピレン/フッ化ビニリデン共重合体は、テトラフルオロエチレン、ヘキサフルオロプロピレン及びフッ化ビニリデンの共重合割合(モル%比)が、テトラフルオロエチレン/ヘキサフルオロプロピレン/フッ化ビニリデン=75〜95/0.1〜10/0.1〜19であり、
前記クロロトリフルオロエチレン系共重合体は、クロロトリフルオロエチレン単位、テトラフルオロエチレン単位及びこれらと共重合可能な単量体(α)に由来する単量体(α)単位を含み、クロロトリフルオロエチレン単位とテトラフルオロエチレン単位との合計が90〜99.9モル%であり、単量体(α)単位が0.1〜10モル%である
ことを特徴とする積層体。 - フッ素ゴム(a1)は、フッ化ビニリデン/CH2=CFRf1(式中、Rf1は、炭素数1〜12の直鎖又は分岐したフルオロアルキル基)共重合体、テトラフルオロエチレン/プロピレン共重合体、テトラフルオロエチレン/プロピレン/フッ化ビニリデン共重合体、エチレン/テトラフルオロエチレン/パーフルオロ(アルキルビニルエーテル)共重合体、フッ化ビニリデン/ヘキサフルオロプロピレン/テトラフルオロエチレン/パーフルオロ(アルキルビニルエーテル)/エチレン共重合体、フッ化ビニリデン/ヘキサフルオロプロピレン共重合体、及び、フッ化ビニリデン/ヘキサフルオロプロピレン/テトラフルオロエチレン共重合体からなる群より選択される少なくとも1種である
請求項1記載の積層体。 - 塩基性の多官能化合物は、−NH2、−NH3 +、−NHCOOH、−NHCOO−、−N=CR1R2(式中、R1及びR2は、独立して、炭素数0〜12の有機基である)、−NR3R4(式中、R3及びR4は、独立して、炭素数0〜12の有機基である)、及び、−NR3R4R5(式中、R3、R4及びR5は、独立して、炭素数0〜12の有機基である)である官能基を2個以上有する請求項1又は2記載の積層体。
- 塩基性の多官能化合物は、−NH2、−NH3 +、−N=CR1R2(式中、R1及びR2は、独立して、炭素数0〜12の有機基である)、及び、−NR3R4R5(式中、R3、R4及びR5は、独立して、炭素数0〜12の有機基である)である官能基を2個以上有する請求項1、2又は3記載の積層体。
- 塩基性の多官能化合物は、N,N’−ジシンナミリデン−1,6−ヘキサメチレンジアミン及びNH2−(CH2)n−NH2(式中、nは5〜12)からなる群より選択される少なくとも1種である請求項1、2、3又は4記載の積層体。
- 塩基性の多官能化合物は、N,N’−ジシンナミリデン−1,6−ヘキサメチレンジアミン及びヘキサメチレンジアミンからなる群より選択される少なくとも1種である請求項1、2、3、4又は5記載の積層体。
- 層間初期接着強度が5N/cm以上である請求項1、2、3、4、5又は6記載の積層体。
- フッ素樹脂層(B)の両側にフッ素ゴム層(A)が積層されている請求項1、2、3、4、5、6又は7記載の積層体。
- フッ素ゴム層(A)の両側にフッ素樹脂層(B)が積層されている請求項1、2、3、4、5、6又は7記載の積層体。
- 更に、非フッ素ゴム層(C1a)を含み、
フッ素ゴム層(A)−フッ素樹脂層(B)−非フッ素ゴム層(C1a)の順に積層されている請求項1、2、3、4、5、6又は7記載の積層体。 - 更に、非フッ素ゴム層(D1a)を含み、
非フッ素ゴム層(D1a)−フッ素ゴム層(A)−フッ素樹脂層(B)−非フッ素ゴム層(C1a)の順、フッ素ゴム層(A)−フッ素樹脂層(B)−非フッ素ゴム層(D1a)−非フッ素ゴム層(C1a)の順、又は、フッ素ゴム層(A)−フッ素樹脂層(B)−非フッ素ゴム層(C1a)−非フッ素ゴム層(D1a)の順、に積層されている請求項10記載の積層体。 - フッ素ゴム層(A)とフッ素樹脂層(B)とが加硫接着されていることを特徴とする請求項1、2、3、4、5、6、7、8、9、10又は11記載の積層体。
- フッ素ゴム(a1)と、分子中に少なくとも2個の窒素原子を含有し、分子中の窒素原子−窒素原子間の距離が5.70Å以上である塩基性の多官能化合物と、パーオキサイド加硫系加硫剤とを混合してフッ素ゴム組成物を得る工程、
フッ素ゴム組成物を成形して得られる未加硫フッ素ゴム層と、フッ素樹脂層とを積層する工程、及び、
積層された未加硫フッ素ゴム層とフッ素樹脂層に加硫処理する工程、を含み、
前記フッ素ゴム組成物は、フッ素ゴム(a1)、及び、塩基性の多官能化合物を含み、
前記フッ素ゴム(a1)は、トリエチルアミンと接触させた後に測定した1720cm−1の吸光係数が0.35以下であり、
前記フッ素樹脂層は、燃料透過係数が2.0g・mm/m2/day以下であるフッ素樹脂(b1)から構成され、
前記フッ素樹脂(b1)は、ポリクロロトリフルオロエチレン、クロロトリフルオロエチレン系共重合体、及び、テトラフルオロエチレン/ヘキサフルオロプロピレン/フッ化ビニリデン共重合体からなる群より選択される少なくとも1種であり、
前記テトラフルオロエチレン/ヘキサフルオロプロピレン/フッ化ビニリデン共重合体は、テトラフルオロエチレン、ヘキサフルオロプロピレン及びフッ化ビニリデンの共重合割合(モル%比)が、テトラフルオロエチレン/ヘキサフルオロプロピレン/フッ化ビニリデン=75〜95/0.1〜10/0.1〜19であり、
前記クロロトリフルオロエチレン系共重合体は、クロロトリフルオロエチレン単位、テトラフルオロエチレン単位及びこれらと共重合可能な単量体(α)に由来する単量体(α)単位を含み、クロロトリフルオロエチレン単位とテトラフルオロエチレン単位との合計が90〜99.9モル%であり、単量体(α)単位が0.1〜10モル%である
ことを特徴とする積層体の製造方法。 - 燃料透過係数が2.0g・mm/m 2 /day以下であるフッ素樹脂(b1)から構成されるフッ素樹脂層上にフッ素ゴム層を形成するためのフッ素ゴム組成物であって、
前記フッ素樹脂(b1)は、ポリクロロトリフルオロエチレン、クロロトリフルオロエチレン系共重合体、及び、テトラフルオロエチレン/ヘキサフルオロプロピレン/フッ化ビニリデン共重合体からなる群より選択される少なくとも1種であり、
前記テトラフルオロエチレン/ヘキサフルオロプロピレン/フッ化ビニリデン共重合体は、テトラフルオロエチレン、ヘキサフルオロプロピレン及びフッ化ビニリデンの共重合割合(モル%比)が、テトラフルオロエチレン/ヘキサフルオロプロピレン/フッ化ビニリデン=75〜95/0.1〜10/0.1〜19であり、
前記クロロトリフルオロエチレン系共重合体は、クロロトリフルオロエチレン単位、テトラフルオロエチレン単位及びこれらと共重合可能な単量体(α)に由来する単量体(α)単位を含み、クロロトリフルオロエチレン単位とテトラフルオロエチレン単位との合計が90〜99.9モル%であり、単量体(α)単位が0.1〜10モル%であり、
前記フッ素ゴム組成物は、フッ素ゴム(a1)と、分子中に少なくとも2個の窒素原子を含有し、分子中の窒素原子−窒素原子間の距離が5.70Å以上である塩基性の多官能化合物と、パーオキサイド加硫系加硫剤とを含み、
フッ素ゴム(a1)は、トリエチルアミンと接触させた後に測定した1720cm−1の吸光係数が0.35以下である
ことを特徴とするフッ素ゴム組成物。
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