JP2013173929A - フッ素ゴム塗料組成物、塗膜及び塗装物品 - Google Patents
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Abstract
【課題】高温時の引張特性に優れた塗膜を与えるフッ素ゴム塗料組成物、塗膜及び塗装物品を提供する。
【解決手段】フッ素ゴム(A)及びカーボンブラック(B)を含むフッ素ゴム組成物を液状媒体に溶解又は分散させて得られるフッ素ゴム塗料組成物であって、フッ素ゴム組成物は、ラバープロセスアナライザ(RPA)による動的粘弾性試験(測定周波数:1Hz、測定温度:100℃)において、未架橋時の動的歪み1%時の剪断弾性率G’(1%)及び動的歪み100%時の剪断弾性率G’(100%)の差δG’(G’(1%)−G’(100%))が、120kPa以上、3000kPa以下であることを特徴とするフッ素ゴム塗料組成物。
【選択図】なし
【解決手段】フッ素ゴム(A)及びカーボンブラック(B)を含むフッ素ゴム組成物を液状媒体に溶解又は分散させて得られるフッ素ゴム塗料組成物であって、フッ素ゴム組成物は、ラバープロセスアナライザ(RPA)による動的粘弾性試験(測定周波数:1Hz、測定温度:100℃)において、未架橋時の動的歪み1%時の剪断弾性率G’(1%)及び動的歪み100%時の剪断弾性率G’(100%)の差δG’(G’(1%)−G’(100%))が、120kPa以上、3000kPa以下であることを特徴とするフッ素ゴム塗料組成物。
【選択図】なし
Description
本発明は、高温時の引張特性に優れた塗膜を与えるフッ素ゴム塗料組成物、塗膜及び塗装物品に関する。
フッ素ゴム塗料は、フッ素ゴムの優れた耐熱性、耐候性、耐油性、耐溶剤性及び耐薬品性のために、例えば、織物、繊維、金属、プラスチック、ゴム、その他種々の基材に塗布または含浸されて、工業用材料として広く用いられている。フッ素ゴム塗料を適用可能な物品としては、例えば、O―リング、ダイヤフラム、耐薬品チューブ、燃料ホース、バルブシール、各種ガスケット、複写機・プリンター用の定着部材、ファクシミリ等のOA機器用ロール(例えば、定着ロール、圧着ロール)、搬送ベルト等が挙げられる。
フッ素ゴム塗料としては、例えば、ポリオール加硫系フッ素ゴム組成物を可使時間の長い1液型に調製し、なおかつ、比較的低温、短時間で高強度の加硫被膜が得られるフッ素ゴム加硫用組成物として、特定の含フッ素弾性状共重合体、ポリオール加硫剤、及び加硫促進剤としてpKa8以上の塩基性化合物と有機酸との塩またはコンプレックスを含んでなるフッ素ゴム加硫用組成物が開示されている(例えば、特許文献1参照。)。
また、高温・高圧条件下で使用されるメタルガスケット用のコーティングに用いるフッ素ゴム塗料として、フッ素ゴム、ポリオール系加硫剤及びメルカプト基含有金属化合物を液状担体に溶解又は分散してなるフッ素ゴム塗料用組成物(例えば、特許文献2参照。)や、フッ素ゴム溶液及び加硫剤からなるフッ素ゴム塗料用組成物であって、前記フッ素ゴム溶液は、フッ素ゴムを良溶剤及び増粘剤からなる溶剤組成物に溶解させたものであり、前記フッ素ゴム塗料用組成物は、更に、消泡有機液体からなるものであるフッ素ゴム塗料用組成物(例えば、特許文献3参照。)が開示されている。
フッ素ゴム塗料組成物として、更に耐熱性(高温時の機械物性)に優れる塗膜を与えるものが求められている。例えば、従来のフッ素ゴム塗料組成物から得られる塗膜は、高温条件下で破断しやすい(裂けやすい)という問題があった。特に、フッ素ゴム塗料組成物と他の塗料とによって多層塗装された塗装物品においては、高温条件下で、フッ素ゴム塗料組成物からなる塗膜(フッ素ゴム塗膜)の伸びが少ない(伸縮性に乏しい)ために、フッ素ゴム塗膜が他の塗料からなる塗膜(他の材料層)に追従できずに破断してしまうという問題があった。
本発明は、高温時の引張特性に優れた塗膜を与えるフッ素ゴム塗料組成物、塗膜及び塗装物品を提供することを目的とする。
本発明は、フッ素ゴム(A)及びカーボンブラック(B)を含むフッ素ゴム組成物を液状媒体に溶解又は分散させて得られるフッ素ゴム塗料組成物であって、フッ素ゴム組成物は、ラバープロセスアナライザ(RPA)による動的粘弾性試験(測定周波数:1Hz、測定温度:100℃)において、未架橋時の動的歪み1%時の剪断弾性率G’(1%)及び動的歪み100%時の剪断弾性率G’(100%)の差δG’(G’(1%)−G’(100%))が、120kPa以上、3000kPa以下であることを特徴とするフッ素ゴム塗料組成物である。
本発明はまた、上記フッ素ゴム塗料組成物から得られる塗膜でもある。
本発明はまた、基材と、基材上に形成された上記塗膜とを有する塗装物品でもある。
本発明によれば、高温時の引張特性に優れた塗膜を与えるフッ素ゴム塗料組成物、塗膜及び塗装物品を提供することができる。
本発明のフッ素ゴム塗料組成物は、フッ素ゴム(A)及びカーボンブラック(B)を含むフッ素ゴム組成物を、例えば後述する条件下での混練によって調製し、得られたフッ素ゴム組成物を液状媒体に溶解又は分散させることにより得られるものである。そして、予め調製された上記フッ素ゴム組成物が、ラバープロセスアナライザ(RPA)による動的粘弾性試験(測定周波数:1Hz、測定温度:100℃)において、未架橋時の動的歪み1%時の剪断弾性率G’(1%)及び動的歪み100%時の剪断弾性率G’(100%)の差δG’(G’(1%)−G’(100%))が120kPa以上、3000kPa以下である、という物性を有するものである。
本発明のフッ素ゴム塗料組成物によれば、高温条件下でも優れた引張特性を発揮する塗膜が得られる。本発明のフッ素ゴム塗料組成物から得られる塗膜は、高温条件下でも伸縮性に優れ、該塗膜が接する他の材料層の伸縮に対する追従性に優れる。
本発明のフッ素ゴム塗料組成物によれば、高温条件下でも優れた引張特性を発揮する塗膜が得られる。本発明のフッ素ゴム塗料組成物から得られる塗膜は、高温条件下でも伸縮性に優れ、該塗膜が接する他の材料層の伸縮に対する追従性に優れる。
まず、本発明におけるフッ素ゴム組成物、すなわち、上述したδG’を示すフッ素ゴム組成物の各成分について説明する。
(A)フッ素ゴム
本発明に用いるフッ素ゴム(A)としては、例えばテトラフルオロエチレン(TFE)、フッ化ビニリデン(VdF)及び式(1):
CF2=CF−Rf a (1)
(式中、Rf aは−CF3又はORf b(Rf bは炭素数1〜5のパーフルオロアルキル基))で表されるパーフルオロエチレン性不飽和化合物(例えばヘキサフルオロプロピレン(HFP)、パーフルオロ(アルキルビニルエーテル)(PAVE)等)よりなる群から選ばれる少なくとも1種の単量体に由来する構造単位を含むことが好ましい。
(A)フッ素ゴム
本発明に用いるフッ素ゴム(A)としては、例えばテトラフルオロエチレン(TFE)、フッ化ビニリデン(VdF)及び式(1):
CF2=CF−Rf a (1)
(式中、Rf aは−CF3又はORf b(Rf bは炭素数1〜5のパーフルオロアルキル基))で表されるパーフルオロエチレン性不飽和化合物(例えばヘキサフルオロプロピレン(HFP)、パーフルオロ(アルキルビニルエーテル)(PAVE)等)よりなる群から選ばれる少なくとも1種の単量体に由来する構造単位を含むことが好ましい。
別の観点からは、フッ素ゴム(A)としては、非パーフルオロフッ素ゴム及びパーフルオロフッ素ゴムが好ましい。
非パーフルオロフッ素ゴムとしては、フッ化ビニリデン(VdF)系フッ素ゴム、テトラフルオロエチレン(TFE)/プロピレン(Pr)系フッ素ゴム、テトラフルオロエチレン(TFE)/プロピレン(Pr)/ビニリデンフルオライド(VdF)系フッ素ゴム、エチレン(Et)/ヘキサフルオロプロピレン(HFP)系フッ素ゴム、エチレン(Et)/ヘキサフルオロプロピレン(HFP)/ビニリデンフルオライド(VdF)系フッ素ゴム、エチレン(Et)/ヘキサフルオロプロピレン(HFP)/テトラフルオロエチレン(TFE)系フッ素ゴム、フルオロシリコーン系フッ素ゴム、フルオロホスファゼン系フッ素ゴム等が挙げられ、これらをそれぞれ単独で、又は本発明の効果を損なわない範囲で任意に組み合わせて用いることができる。これらの中でも、VdF系フッ素ゴム、TFE/Pr系フッ素ゴム、TFE/Pr/VdF系フッ素ゴムが、耐熱老化性、耐油性が良好な点からより好適である。
上記VdF系フッ素ゴムは、VdF繰り返し単位の含有量が、VdF繰り返し単位とその他の共単量体に由来する繰り返し単位との合計モル数に対し20モル%以上が好ましく、40モル%以上がより好ましく、45モル%以上が更に好ましく、50モル%以上が更により好ましく、55モル%以上が特に好ましく、60モル%以上が最も好ましい。VdF繰り返し単位の含有量はまた、VdF繰り返し単位とその他の共単量体に由来する繰り返し単位との合計モル数に対し90モル%以下が好ましく、85モル%以下がより好ましく、80モル%以下が更に好ましく、78モル%以下が更により好ましく、75モル%以下が特に好ましく、70モル%以下が最も好ましい。
また、上記その他の共単量体に由来する繰り返し単位の含有量は、VdF繰り返し単位とその他の共単量体に由来する繰り返し単位との合計モル数に対し10モル%以上が好ましく、15モル%以上がより好ましく、20モル%以上が更に好ましく、22モル%以上が更により好ましく、25モル%以上が特に好ましく、30モル%以上が最も好ましい。その他の共単量体に由来する繰り返し単位の含有量はまた、VdF繰り返し単位とその他の共単量体に由来する繰り返し単位との合計モル数に対し80モル%以下が好ましく、60モル%以下がより好ましく、55モル%以下が更に好ましく、50モル%以下が更により好ましく、45モル%以下が特に好ましく、40モル%以下が最も好ましい。
上記VdF系フッ素ゴムにおける共単量体としてはVdFと共重合可能であれば特に限定されず、例えば、TFE、HFP、PAVE、クロロトリフルオロエチレン(CTFE)、トリフルオロエチレン、トリフルオロプロピレン、テトラフルオロプロピレン、ペンタフルオロプロピレン、トリフルオロブテン、テトラフルオロイソブテン、ヘキサフルオロイソブテン、フッ化ビニル、ヨウ素含有フッ素化ビニルエーテル、下記一般式(2):
CH2=CFRf (2)
(式中、Rfは炭素数1〜12の直鎖又は分岐したフルオロアルキル基)で表される含フッ素単量体等のフッ素含有単量体;エチレン(Et)、プロピレン(Pr)、アルキルビニルエーテル等のフッ素非含有単量体、架橋性基(キュアサイト)を与える単量体、及び、反応性乳化剤等が挙げられ、これらの単量体や化合物のなかから1種又は2種以上を組み合わせて用いることができる。
CH2=CFRf (2)
(式中、Rfは炭素数1〜12の直鎖又は分岐したフルオロアルキル基)で表される含フッ素単量体等のフッ素含有単量体;エチレン(Et)、プロピレン(Pr)、アルキルビニルエーテル等のフッ素非含有単量体、架橋性基(キュアサイト)を与える単量体、及び、反応性乳化剤等が挙げられ、これらの単量体や化合物のなかから1種又は2種以上を組み合わせて用いることができる。
上記PAVEとしては、パーフルオロ(メチルビニルエーテル)(PMVE)、パーフルオロ(プロピルビニルエーテル)(PPVE)が好ましく、特にPMVEが好ましい。
また、上記共単量体として、下記一般式:
CF2=CFOCF2ORf c
(式中、Rf cは炭素数1〜6の直鎖又は分岐状パーフルオロアルキル基、炭素数5〜6の環式パーフルオロアルキル基、または、1〜3個の酸素原子を含む炭素数2〜6の直鎖又は分岐状パーフルオロオキシアルキル基である)で表されるパーフルオロビニルエーテルを用いてもよく、例えば、CF2=CFOCF2OCF3、CF2=CFOCF2OCF2CF3、又は、CF2=CFOCF2OCF2CF2OCF3を用いることが好ましい。
CF2=CFOCF2ORf c
(式中、Rf cは炭素数1〜6の直鎖又は分岐状パーフルオロアルキル基、炭素数5〜6の環式パーフルオロアルキル基、または、1〜3個の酸素原子を含む炭素数2〜6の直鎖又は分岐状パーフルオロオキシアルキル基である)で表されるパーフルオロビニルエーテルを用いてもよく、例えば、CF2=CFOCF2OCF3、CF2=CFOCF2OCF2CF3、又は、CF2=CFOCF2OCF2CF2OCF3を用いることが好ましい。
上記一般式(2)で表される含フッ素単量体(2)としては、Rfが直鎖のフルオロアルキル基である単量体が好ましく、Rfが直鎖のパーフルオロアルキル基である単量体がより好ましい。Rfの炭素数は1〜6であることが好ましい。上記一般式(2)で表される含フッ素単量体としては、CH2=CFCF3、CH2=CFCF2CF3、CH2=CFCF2CF2CF3、CH2=CFCF2CF2CF2CF3等が挙げられ、なかでも、CH2=CFCF3で示される2,3,3,3−テトラフルオロプロピレンが好ましい。
上記VdF系フッ素ゴムとしては、VdF/HFP共重合体、VdF/TFE/HFP共重合体、VdF/CTFE共重合体、VdF/CTFE/TFE共重合体、VdF/PAVE共重合体、VdF/TFE/PAVE共重合体、VdF/HFP/PAVE共重合体、VdF/HFP/TFE/PAVE共重合体、VdF/TFE/プロピレン(Pr)共重合体、VdF/エチレン(Et)/HFP共重合体及びVdF/式(2)で表される含フッ素単量体(2)の共重合体からなる群より選択される少なくとも1種の共重合体が好ましく、また、VdF以外の他の共単量体として、TFE、HFP及びPAVEからなる群より選択される少なくとも1種の共単量体を有するものであることがより好ましい。このなかでも、VdF/HFP共重合体、VdF/TFE/HFP共重合体、VdF/式(2)で表される含フッ素単量体(2)の共重合体、VdF/PAVE共重合体、VdF/TFE/PAVE共重合体、VdF/HFP/PAVE共重合体及びVdF/HFP/TFE/PAVE共重合体からなる群より選択される少なくとも1種の共重合体が好ましく、VdF/HFP共重合体、VdF/HFP/TFE共重合体、VdF/式(2)で表される含フッ素単量体(2)の共重合体及びVdF/PAVE共重合体からなる群より選択される少なくとも1種の共重合体がより好ましく、VdF/HFP共重合体、VdF/式(2)で表される含フッ素単量体(2)の共重合体及びVdF/PAVE共重合体からなる群より選択される少なくとも1種の共重合体が特に好ましい。
VdF/HFP共重合体は、VdF/HFPの組成が、(45〜85)/(55〜15)(モル%)であることが好ましく、より好ましくは(50〜80)/(50〜20)(モル%)であり、更に好ましくは(60〜80)/(40〜20)(モル%)である。
VdF/TFE/HFP共重合体は、VdF/TFE/HFPの組成が(30〜80)/(4〜35)/(10〜35)(モル%)のものが好ましい。
VdF/PAVE共重合体としては、VdF/PAVEの組成が(65〜90)/(35〜10)(モル%)のものが好ましい。
VdF/TFE/PAVE共重合体としては、VdF/TFE/PAVEの組成が(40〜80)/(3〜40)/(15〜35)(モル%)のものが好ましい。
VdF/HFP/PAVE共重合体としては、VdF/HFP/PAVEの組成が(65〜90)/(3〜25)/(3〜25)(モル%)のものが好ましい。
VdF/HFP/TFE/PAVE共重合体としては、VdF/HFP/TFE/PAVEの組成が(40〜90)/(0〜25)/(0〜40)/(3〜35)(モル%)のものが好ましく、(40〜80)/(3〜25)/(3〜40)/(3〜25)(モル%)のものがより好ましい。
VdF/式(2)で表される含フッ素単量体(2)系共重合体としては、VdF/含フッ素単量体(2)単位のモル%比が85/15〜20/80であり、VdF及び含フッ素単量体(2)以外の他の単量体単位が全単量体単位の0〜50モル%のものが好ましく、VdF/含フッ素単量体(2)単位のモル%比が80/20〜20/80であることがより好ましい。またVdF/含フッ素単量体(2)単位のモル%比が85/15〜50/50であり、VdF及び含フッ素単量体(2)以外他の単量体単位が全単量体単位の1〜50モル%であるものも好ましい。VdF及び含フッ素単量体(2)以外の他の単量体としては、TFE、HFP、PMVE、パーフルオロエチルビニルエーテル(PEVE)、PPVE、CTFE、トリフルオロエチレン、ヘキサフルオロイソブテン、フッ化ビニル、エチレン(Et)、プロピレン(Pr)、アルキルビニルエーテル、架橋性基を与える単量体、及び、反応性乳化剤等の、上記VdFの共単量体として例示した単量体が好ましく、なかでもPMVE、CTFE、HFP、TFEであることがより好ましい。
TFE/プロピレン(Pr)系フッ素ゴムとは、TFE45〜70モル%、プロピレン(Pr)55〜30モル%からなる含フッ素共重合体をいう。これら2成分に加えて、特定の第3成分(例えばPAVE)をTFE単位及びプロピレン単位の合計に対し0〜40モル%含んでいてもよい。
エチレン(Et)/HFP共重合体としては、Et/HFPの組成が、(35〜80)/(65〜20)(モル%)であることが好ましく、(40〜75)/(60〜25)(モル%)がより好ましい。
Et/HFP/TFE共重合体は、Et/HFP/TFEの組成が、(35〜75)/(25〜50)/(0〜15)(モル%)であることが好ましく、(45〜75)/(25〜45)/(0〜10)(モル%)がより好ましい。
パーフルオロフッ素ゴムとしては、TFE/PAVEからなるもの等が挙げられる。TFE/PAVEの組成は、(50〜90)/(50〜10)(モル%)であることが好ましく、より好ましくは、(50〜80)/(50〜20)(モル%)であり、更に好ましくは、(55〜75)/(45〜25)(モル%)である。
この場合のPAVEとしては、例えばPMVE、PPVE等が挙げられ、これらをそれぞれ単独で、又は任意に組み合わせて用いることができる。
また、フッ素ゴム(A)としては、架橋性基を与える単量体を共重合したものも好適に用いることができる。架橋性基を与える単量体としては、製造法や架橋系に応じて適切な架橋性基を導入できるものであればよく、例えばヨウ素原子、臭素原子、炭素−炭素二重結合、シアノ基、カルボキシル基、水酸基、アミノ基、エステル基等を含む公知の重合性化合物、連鎖移動剤等が挙げられる。
好ましい架橋性基を与える単量体としては、
下記一般式(3):
CY1 2=CY2Rf 2X1 (3)
(式中、Y1、Y2は、同一又は異なって、フッ素原子、水素原子又はCH3;Rf 2は1個以上のエーテル結合を有していてもよく、芳香環を有していてもよい、水素原子の一部又は全部がフッ素原子で置換された直鎖状又は分岐状の含フッ素アルキレン基;X1はヨウ素原子又は臭素原子)
で示される化合物が挙げられる。具体的には、例えば、下記一般式(4):
CY1 2=CY2Rf 3CHR1−X1 (4)
(式中、Y1、Y2、X1は前記同様であり、Rf 3は1個以上のエーテル結合を有していてもよく水素原子の一部又は全部がフッ素原子で置換された直鎖状又は分岐状の含フッ素アルキレン基、すなわち水素原子の一部又は全部がフッ素原子で置換された直鎖状又は分岐状の含フッ素アルキレン基、水素原子の一部又は全部がフッ素原子で置換された直鎖状又は分岐状の含フッ素オキシアルキレン基、又は水素原子の一部又は全部がフッ素原子で置換された直鎖状又は分岐状の含フッ素ポリオキシアルキレン基;R1は水素原子又はメチル基)
で示されるヨウ素含有モノマー、臭素含有モノマー、下記一般式(5)〜(22):
CY4 2=CY4(CF2)n−X1 (5)
(式中、Y4は、同一又は異なって、水素原子又はフッ素原子、nは1〜8の整数)
CF2=CFCF2Rf 4−X1 (6)
(式中、
であり、nは0〜5の整数)
CF2=CFCF2(OCF(CF3)CF2)m
(OCH2CF2CF2)nOCH2CF2−X1 (7)
(式中、mは0〜5の整数、nは0〜5の整数)
CF2=CFCF2(OCH2CF2CF2)m
(OCF(CF3)CF2)nOCF(CF3)−X1 (8)
(式中、mは0〜5の整数、nは0〜5の整数)
CF2=CF(OCF2CF(CF3))mO(CF2)n−X1 (9)
(式中、mは0〜5の整数、nは1〜8の整数)
CF2=CF(OCF2CF(CF3))m−X1 (10)
(式中、mは1〜5の整数)
CF2=CFOCF2(CF(CF3)OCF2)nCF(−X1)CF3 (11)
(式中、nは1〜4の整数)
CF2=CFO(CF2)nOCF(CF3)−X1 (12)
(式中、nは2〜5の整数)
CF2=CFO(CF2)n−(C6H4)−X1 (13)
(式中、nは1〜6の整数)
CF2=CF(OCF2CF(CF3))nOCF2CF(CF3)−X1 (14)
(式中、nは1〜2の整数)
CH2=CFCF2O(CF(CF3)CF2O)nCF(CF3)−X1 (15)
(式中、nは0〜5の整数)、
CF2=CFO(CF2CF(CF3)O)m(CF2)n−X1 (16)
(式中、mは0〜5の整数、nは1〜3の整数)
CH2=CFCF2OCF(CF3)OCF(CF3)−X1 (17)
CH2=CFCF2OCH2CF2−X1 (18)
CF2=CFO(CF2CF(CF3)O)mCF2CF(CF3)−X1 (19)
(式中、mは0以上の整数)
CF2=CFOCF(CF3)CF2O(CF2)n−X1 (20)
(式中、nは1以上の整数)
CF2=CFOCF2OCF2CF(CF3)OCF2−X1 (21)
CH2=CH−(CF2)nX1 (22)
(式中、nは2〜8の整数)
(上記一般式(5)〜(22)中、X1は上記と同様)
で表されるヨウ素含有モノマー、臭素含有モノマー等が挙げられ、これらをそれぞれ単独で、又は任意に組合わせて用いることができる。
下記一般式(3):
CY1 2=CY2Rf 2X1 (3)
(式中、Y1、Y2は、同一又は異なって、フッ素原子、水素原子又はCH3;Rf 2は1個以上のエーテル結合を有していてもよく、芳香環を有していてもよい、水素原子の一部又は全部がフッ素原子で置換された直鎖状又は分岐状の含フッ素アルキレン基;X1はヨウ素原子又は臭素原子)
で示される化合物が挙げられる。具体的には、例えば、下記一般式(4):
CY1 2=CY2Rf 3CHR1−X1 (4)
(式中、Y1、Y2、X1は前記同様であり、Rf 3は1個以上のエーテル結合を有していてもよく水素原子の一部又は全部がフッ素原子で置換された直鎖状又は分岐状の含フッ素アルキレン基、すなわち水素原子の一部又は全部がフッ素原子で置換された直鎖状又は分岐状の含フッ素アルキレン基、水素原子の一部又は全部がフッ素原子で置換された直鎖状又は分岐状の含フッ素オキシアルキレン基、又は水素原子の一部又は全部がフッ素原子で置換された直鎖状又は分岐状の含フッ素ポリオキシアルキレン基;R1は水素原子又はメチル基)
で示されるヨウ素含有モノマー、臭素含有モノマー、下記一般式(5)〜(22):
CY4 2=CY4(CF2)n−X1 (5)
(式中、Y4は、同一又は異なって、水素原子又はフッ素原子、nは1〜8の整数)
CF2=CFCF2Rf 4−X1 (6)
(式中、
CF2=CFCF2(OCF(CF3)CF2)m
(OCH2CF2CF2)nOCH2CF2−X1 (7)
(式中、mは0〜5の整数、nは0〜5の整数)
CF2=CFCF2(OCH2CF2CF2)m
(OCF(CF3)CF2)nOCF(CF3)−X1 (8)
(式中、mは0〜5の整数、nは0〜5の整数)
CF2=CF(OCF2CF(CF3))mO(CF2)n−X1 (9)
(式中、mは0〜5の整数、nは1〜8の整数)
CF2=CF(OCF2CF(CF3))m−X1 (10)
(式中、mは1〜5の整数)
CF2=CFOCF2(CF(CF3)OCF2)nCF(−X1)CF3 (11)
(式中、nは1〜4の整数)
CF2=CFO(CF2)nOCF(CF3)−X1 (12)
(式中、nは2〜5の整数)
CF2=CFO(CF2)n−(C6H4)−X1 (13)
(式中、nは1〜6の整数)
CF2=CF(OCF2CF(CF3))nOCF2CF(CF3)−X1 (14)
(式中、nは1〜2の整数)
CH2=CFCF2O(CF(CF3)CF2O)nCF(CF3)−X1 (15)
(式中、nは0〜5の整数)、
CF2=CFO(CF2CF(CF3)O)m(CF2)n−X1 (16)
(式中、mは0〜5の整数、nは1〜3の整数)
CH2=CFCF2OCF(CF3)OCF(CF3)−X1 (17)
CH2=CFCF2OCH2CF2−X1 (18)
CF2=CFO(CF2CF(CF3)O)mCF2CF(CF3)−X1 (19)
(式中、mは0以上の整数)
CF2=CFOCF(CF3)CF2O(CF2)n−X1 (20)
(式中、nは1以上の整数)
CF2=CFOCF2OCF2CF(CF3)OCF2−X1 (21)
CH2=CH−(CF2)nX1 (22)
(式中、nは2〜8の整数)
(上記一般式(5)〜(22)中、X1は上記と同様)
で表されるヨウ素含有モノマー、臭素含有モノマー等が挙げられ、これらをそれぞれ単独で、又は任意に組合わせて用いることができる。
上記一般式(4)で示されるヨウ素含有モノマー又は臭素含有モノマーとしては、下記一般式(23):
(式中、mは1〜5の整数であり、nは0〜3の整数)
で表されるヨウ素含有フッ素化ビニルエーテルが好ましく挙げられ、より具体的には、
等が挙げられるが、これらの中でも、ICH2CF2CF2OCF=CF2が好ましい。
で表されるヨウ素含有フッ素化ビニルエーテルが好ましく挙げられ、より具体的には、
上記一般式(5)で示されるヨウ素含有モノマー又は臭素含有モノマーとしてより具体的には、ICF2CF2CF=CH2、I(CF2CF2)2CF=CH2が好ましく挙げられる。
上記一般式(9)で示されるヨウ素含有モノマー又は臭素含有モノマーとしてより具体的には、I(CF2CF2)2OCF=CF2が好ましく挙げられる。
上記一般式(22)で示されるヨウ素含有モノマー又は臭素含有モノマーとしてより具体的には、CH2=CHCF2CF2I、I(CF2CF2)2CH=CH2が好ましく挙げられる。
また、式:R2R3C=CR4−Z−CR5=CR6R7
(式中、R2、R3、R4、R5、R6及びR7は同じか又は異なり、いずれもH、又は炭素数1〜5のアルキル基;Zは、直鎖もしくは分岐状の、酸素原子を含んでいてもよい、好ましくは少なくとも部分的にフッ素化された炭素数1〜18のアルキレンもしくはシクロアルキレン基、又は(パー)フルオロポリオキシアルキレン基)で示されるビスオレフィン化合物も架橋性基を与える単量体として好ましい。なお、本明細書において、「(パー)フルオロポリオキシアルキレン基」とは、「フルオロポリオキシアルキレン基又はパーフルオロポリオキシアルキレン基」を意味する。
(式中、R2、R3、R4、R5、R6及びR7は同じか又は異なり、いずれもH、又は炭素数1〜5のアルキル基;Zは、直鎖もしくは分岐状の、酸素原子を含んでいてもよい、好ましくは少なくとも部分的にフッ素化された炭素数1〜18のアルキレンもしくはシクロアルキレン基、又は(パー)フルオロポリオキシアルキレン基)で示されるビスオレフィン化合物も架橋性基を与える単量体として好ましい。なお、本明細書において、「(パー)フルオロポリオキシアルキレン基」とは、「フルオロポリオキシアルキレン基又はパーフルオロポリオキシアルキレン基」を意味する。
Zは好ましくは炭素数4〜12の(パー)フルオロアルキレン基であり、R2、R3、R4、R5、R6及びR7は好ましくは水素原子である。
Zが(パー)フルオロポリオキシアルキレン基である場合、式:
−(Q)p−CF2O−(CF2CF2O)m−(CF2O)n−CF2−(Q)p−
(式中、Qは炭素数1〜10のアルキレン基又は炭素数2〜10のオキシアルキレン基であり、pは0又は1であり、m及びnはm/n比が0.2〜5となり且つ該(パー)フルオロポリオキシアルキレン基の分子量が500〜10000、好ましくは1000〜4000の範囲となるような整数である。)で表される(パー)フルオロポリオキシアルキレン基であることが好ましい。この式において、Qは好ましくは、−CH2OCH2−及び−CH2O(CH2CH2O)sCH2−(s=1〜3)の中から選ばれる。
−(Q)p−CF2O−(CF2CF2O)m−(CF2O)n−CF2−(Q)p−
(式中、Qは炭素数1〜10のアルキレン基又は炭素数2〜10のオキシアルキレン基であり、pは0又は1であり、m及びnはm/n比が0.2〜5となり且つ該(パー)フルオロポリオキシアルキレン基の分子量が500〜10000、好ましくは1000〜4000の範囲となるような整数である。)で表される(パー)フルオロポリオキシアルキレン基であることが好ましい。この式において、Qは好ましくは、−CH2OCH2−及び−CH2O(CH2CH2O)sCH2−(s=1〜3)の中から選ばれる。
好ましいビスオレフィンは、
CH2=CH−(CF2)4−CH=CH2、
CH2=CH−(CF2)6−CH=CH2、
式:CH2=CH−Z1−CH=CH2
(式中、Z1は−CH2OCH2−CF2O−(CF2CF2O)m−(CF2O)n−CF2−CH2OCH2−(m/nは0.5))
等が挙げられる。
CH2=CH−(CF2)4−CH=CH2、
CH2=CH−(CF2)6−CH=CH2、
式:CH2=CH−Z1−CH=CH2
(式中、Z1は−CH2OCH2−CF2O−(CF2CF2O)m−(CF2O)n−CF2−CH2OCH2−(m/nは0.5))
等が挙げられる。
なかでも、CH2=CH−(CF2)6−CH=CH2で示される3,3,4,4,5,5,6,6,7,7,8,8−ドデカフルオロ−1,9−デカジエンが好ましい。
上記フッ素ゴム(A)は、上述したなかでも、フッ化ビニリデン系共重合体、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)系共重合体及びテトラフルオロエチレン/プロピレン系共重合体からなる群より選択される少なくとも1種であることが好ましい。
フッ素ゴム(A)は数平均分子量Mn5000〜500000のものが好ましく、10000〜500000のものが更に好ましく、特に20000〜500000のものが好ましい。
また、例えばフッ素ゴム組成物の粘度を低くしたい場合等では、上記のフッ素ゴム(A)に他のフッ素ゴムをブレンドしてもよい。他のフッ素ゴムとしては、低分子量液状フッ素ゴム(数平均分子量1000以上)、数平均分子量が10000程度の低分子量フッ素ゴム、更には数平均分子量が100000〜200000程度のフッ素ゴム等が挙げられる。
加工性の観点から、フッ素ゴム(A)は100℃におけるムーニー粘度が20〜200の範囲にあることが好ましく、30〜180の範囲にあることがより好ましい。ムーニー粘度は、JIS K6300に準拠して測定する。
以上説明した非パーフルオロフッ素ゴム及びパーフルオロフッ素ゴムは、乳化重合、懸濁重合、溶液重合等の常法により製造することができる。特にヨウ素(臭素)移動重合として知られるヨウ素(臭素)化合物を使用した重合法によれば、分子量分布が狭いフッ素ゴムを製造できる。
(B)カーボンブラック
本発明に用いるカーボンブラック(B)としては、ファーネスブラック、アセチレンブラック、サーマルブラック、チャンネルブラック、グラファイト等が挙げられ、具体的には例えば、SAF−HS(N2SA:142m2/g、DBP:130ml/100g)、SAF(N2SA:142m2/g、DBP:115ml/100g)、N234(N2SA:126m2/g、DBP:125ml/100g)、ISAF(N2SA:119m2/g、DBP:114ml/100g)、ISAF−LS(N2SA:106m2/g、DBP:75ml/100g)、ISAF−HS(N2SA:99m2/g、DBP:129ml/100g)、N339(N2SA:93m2/g、DBP:119ml/100g)、HAF−LS(N2SA:84m2/g、DBP:75ml/100g)、HAS−HS(N2SA:82m2/g、DBP:126ml/100g)、HAF(N2SA:79m2/g、DBP:101ml/100g)、N351(N2SA:74m2/g、DBP:127ml/100g)、LI−HAF(N2SA:74m2/g、DBP:101ml/100g)、MAF−HS(N2SA:56m2/g、DBP:158ml/100g)、MAF(N2SA:49m2/g、DBP:133ml/100g)、FEF−HS(N2SA:42m2/g、DBP:160ml/100g)、FEF(N2SA:42m2/g、DBP:115ml/100g)、SRF−HS(N2SA:32m2/g、DBP:140ml/100g)、SRF−HS(N2SA:29m2/g、DBP:152ml/100g)、GPF(N2SA:27m2/g、DBP:87ml/100g)、SRF(N2SA:27m2/g、DBP:68ml/100g)等が挙げられる。これらの中でも、SAF−HS、SAF、N234、ISAF、ISAF−LS、ISAF−HS、N339、HAF−LS、HAS−HS、HAF、N351、LI−HAF、MAF−HSが好ましい。これらのカーボンブラックは単独で使用してもよいし、また2種以上を併用してもよい。
本発明に用いるカーボンブラック(B)としては、ファーネスブラック、アセチレンブラック、サーマルブラック、チャンネルブラック、グラファイト等が挙げられ、具体的には例えば、SAF−HS(N2SA:142m2/g、DBP:130ml/100g)、SAF(N2SA:142m2/g、DBP:115ml/100g)、N234(N2SA:126m2/g、DBP:125ml/100g)、ISAF(N2SA:119m2/g、DBP:114ml/100g)、ISAF−LS(N2SA:106m2/g、DBP:75ml/100g)、ISAF−HS(N2SA:99m2/g、DBP:129ml/100g)、N339(N2SA:93m2/g、DBP:119ml/100g)、HAF−LS(N2SA:84m2/g、DBP:75ml/100g)、HAS−HS(N2SA:82m2/g、DBP:126ml/100g)、HAF(N2SA:79m2/g、DBP:101ml/100g)、N351(N2SA:74m2/g、DBP:127ml/100g)、LI−HAF(N2SA:74m2/g、DBP:101ml/100g)、MAF−HS(N2SA:56m2/g、DBP:158ml/100g)、MAF(N2SA:49m2/g、DBP:133ml/100g)、FEF−HS(N2SA:42m2/g、DBP:160ml/100g)、FEF(N2SA:42m2/g、DBP:115ml/100g)、SRF−HS(N2SA:32m2/g、DBP:140ml/100g)、SRF−HS(N2SA:29m2/g、DBP:152ml/100g)、GPF(N2SA:27m2/g、DBP:87ml/100g)、SRF(N2SA:27m2/g、DBP:68ml/100g)等が挙げられる。これらの中でも、SAF−HS、SAF、N234、ISAF、ISAF−LS、ISAF−HS、N339、HAF−LS、HAS−HS、HAF、N351、LI−HAF、MAF−HSが好ましい。これらのカーボンブラックは単独で使用してもよいし、また2種以上を併用してもよい。
なかでも、カーボンブラック(B)の好ましいものとしては、窒素吸着比表面積(N2SA)が25〜180m2/gであって、ジブチルフタレート(DBP)吸油量が45〜180ml/100gであるカーボンブラックが挙げられる。なお、カーボンブラックとして、N2SAやDBPの値の高いものを用いるときは、後述する、得られるフッ素ゴム架橋物の損失弾性率E”や貯蔵弾性率E’の値が高くなる。
窒素吸着比表面積(N2SA)が25m2/gよりも小さくなると、ゴムに配合した場合の引張特性が低下する傾向にあり、この観点から、窒素吸着比表面積(N2SA)は50m2/g以上がより好ましく、70m2/g以上が更に好ましく、90m2/g以上がより更に好ましく、110m2/g以上が特に好ましい。上限は、一般的に入手しやすい観点から180m2/gが好ましい。
ジブチルフタレート(DBP)吸油量が45ml/100gよりも小さくなると、ゴムに配合した場合の引張特性が低下する傾向にあり、この観点から、50ml/100g以上、更には60ml/100g以上、特には80ml/100g以上、より更には90ml/100g以上が好ましい。上限は一般的に入手しやすい観点から、175ml/100g、更には170ml/100gが好ましい。
カーボンブラック(B)の配合量は、フッ素ゴム(A)100質量部に対して5〜65質量部が好ましい。カーボンブラック(B)が多くなりすぎると塗膜の引張特性が低下する傾向にあり、また、少なくなりすぎても塗膜の引張特性が低下する傾向にある。更に、物性バランスが良好な点から、フッ素ゴム(A)100質量部に対して6質量部以上がより好ましく、10質量部以上が更に好ましく、物性バランスが良好な点から55質量部以下がより好ましく、50質量部以下が更に好ましく、49質量部以下が更により好ましく、45質量部以下が特に好ましい。
本発明におけるフッ素ゴム組成物は、上述したフッ素ゴム(A)及びカーボンブラック(B)を含む限り、以下のようなその他の成分を更に含んでもよい。
(C)架橋剤及び(D)架橋促進剤
本発明におけるフッ素ゴム塗料組成物は、架橋剤(C)及び/又は架橋促進剤(D)を含むことが好ましい。
架橋剤(C)及び架橋促進剤(D)は、架橋系、架橋するフッ素ゴム(A)の種類(例えば共重合組成、架橋性基の有無や種類等)、得られる架橋物の具体的用途や使用形態、そのほか混練条件等に応じて、適宜選択することができる。
本発明におけるフッ素ゴム塗料組成物は、架橋剤(C)及び/又は架橋促進剤(D)を含むことが好ましい。
架橋剤(C)及び架橋促進剤(D)は、架橋系、架橋するフッ素ゴム(A)の種類(例えば共重合組成、架橋性基の有無や種類等)、得られる架橋物の具体的用途や使用形態、そのほか混練条件等に応じて、適宜選択することができる。
架橋系としては、例えばポリオール架橋系、ポリアミン架橋系、過酸化物架橋系、オキサゾール架橋系、チアゾール架橋系、イミダゾール架橋系、トリアジン架橋系等が採用できる。
(ポリオール架橋系)
ポリオール架橋系により架橋する場合は、架橋点に炭素−酸素結合を有しており、圧縮永久歪みが小さく、成形性に優れているという特徴がある点で好適である。
ポリオール架橋系により架橋する場合は、架橋点に炭素−酸素結合を有しており、圧縮永久歪みが小さく、成形性に優れているという特徴がある点で好適である。
ポリオール架橋剤としては、従来、フッ素ゴムの架橋剤として知られている化合物を用いることができ、例えば、ポリヒドロキシ化合物、特に、耐熱性に優れる点からポリヒドロキシ芳香族化合物が好適に用いられる。
上記ポリヒドロキシ芳香族化合物としては、特に限定されず、例えば、2,2−ビス(4−ヒドロキシフェニル)プロパン(以下、ビスフェノールAという)、2,2−ビス(4−ヒドロキシフェニル)パーフルオロプロパン(以下、ビスフェノールAFという)、レゾルシン、1,3,5−トリヒドロキシベンゼン、1,7−ジヒドロキシナフタレン、2,7−ジヒドロキシナフタレン、1,6−ジヒドロキシナフタレン、4,4’−ジヒドロキシジフェニル、4,4’−ジヒドロキシスチルベン、2,6−ジヒドロキシアントラセン、ヒドロキノン、カテコール、2,2−ビス(4−ヒドロキシフェニル)ブタン(以下、ビスフェノールBという)、ビス(4−ヒドロキシフェニル)メタン、ビス(4−ヒドロキシフェニル)ジフルオロメタン、2,2−ビス(4−ヒドロキシフェニル)−3−メチルブタン、4,4−ビス(4−ヒドロキシフェニル)吉草酸、2,2−ビス(4−ヒドロキシフェニル)テトラフルオロジクロロプロパン、4,4’−ジヒドロキシジフェニルスルホン、4,4’−ジヒドロキシジフェニルケトン、トリ(4−ヒドロキシフェニル)メタン、3,3’,5,5’−テトラクロロビスフェノールA、3,3’,5,5’−テトラブロモビスフェノールA等のフェノール化合物;下記一般式:
(式中、Yは水素原子、ハロゲン原子、−R1、−CH2OR1又は−OR1を示し、R1は炭素数1〜4のアルキル基を示し、R2は−CH2−又は−CH2OCH2−を示し、n1は0〜100の整数を示す。n1個のYは同一であってもよいし異なってもよい。n1個のR2は同一であってもよいし異なってもよい。)で表されるフェノール樹脂等が挙げられる。これらのポリヒドロキシ芳香族化合物は、アルカリ金属塩、アルカリ土類金属塩等であってもよいが、酸を用いて共重合体を凝析する場合は、上記金属塩は用いないことが好ましい。
これらの中でも、得られる架橋物の圧縮永久歪みが小さく、成形性も優れているという点から、ポリヒドロキシ化合物が好ましく、耐熱性が優れることからポリヒドロキシ芳香族化合物がより好ましく、ビスフェノールAFが更に好ましい。
また、ポリオール架橋系では、通常、架橋促進剤を含むことが好ましい。架橋促進剤を用いると、フッ素ゴム主鎖の脱フッ酸反応における分子内二重結合の生成と、生成した二重結合へのポリヒドロキシ化合物の付加を促進することにより架橋反応を促進することができる。
ポリオール架橋系の架橋促進剤としては、一般にオニウム化合物が用いられる。オニウム化合物としては特に限定されず、例えば、第4級アンモニウム塩等のアンモニウム化合物、第4級ホスホニウム塩等のホスホニウム化合物、アミノホスホニウム化合物、オキソニウム化合物、スルホニウム化合物、環状アミン、1官能性アミン化合物等が挙げられ、これらの中でも第4級アンモニウム塩、第4級ホスホニウム塩が好ましい。
第4級アンモニウム塩としては特に限定されず、例えば、8−メチル−1,8−ジアザビシクロ[5.4.0]−7−ウンデセニウムクロリド、8−メチル−1,8−ジアザビシクロ[5.4.0]−7−ウンデセニウムアイオダイド、8−メチル−1,8−ジアザビシクロ[5.4.0]−7−ウンデセニウムハイドロキサイド、8−メチル−1,8−ジアザビシクロ[5.4.0]−7−ウンデセニウムメチルスルフェート、8−エチル−1,8−ジアザビシクロ[5.4.0]−7−ウンデセニウムブロミド、8−プロピル−1,8−ジアザビシクロ[5.4.0]−7−ウンデセニウムブロミド、8−ドデシル−1,8−ジアザビシクロ[5.4.0]−7−ウンデセニウムクロリド、8−ドデシル−1,8−ジアザビシクロ[5.4.0]−7−ウンデセニウムハイドロキサイド、8−エイコシル−1,8−ジアザビシクロ[5.4.0]−7−ウンデセニウムクロリド、8−テトラコシル−1,8−ジアザビシクロ[5.4.0]−7−ウンデセニウムクロリド、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リド(以下、DBU−Bとする)、8−ベンジル−1,8−ジアザビシクロ[5.4.0]−7−ウンデセニウムハイドロキサイド、8−フェネチル−1,8−ジアザビシクロ[5.4.0]−7−ウンデセニウムクロリド、8−(3−フェニルプロピル)−1,8−ジアザビシクロ[5.4.0]−7−ウンデセニウムクロリド等が挙げられる。これらの中でも、架橋性、架橋物の物性の点から、DBU−Bが好ましい。
また、第4級ホスホニウム塩としては特に限定されず、例えば、テトラブチルホスホニウムクロリド、ベンジルトリフェニルホスホニウムクロリド(以下、BTPPCとする)、ベンジルトリメチルホスホニウムクロリド、ベンジルトリブチルホスホニウムクロリド、トリブチルアリルホスホニウムクロリド、トリブチル−2−メトキシプロピルホスホニウムクロリド、ベンジルフェニル(ジメチルアミノ)ホスホニウムクロリド等を挙げることができ、これらの中でも、架橋性、架橋物の物性の点から、ベンジルトリフェニルホスホニウムクロリド(BTPPC)が好ましい。
アミノホスホニウム化合物としては特に限定されず、ベンジルジフェニル(ジエチルアミノ)ホスホニウム塩、ベンジルトリス(ジメチルアミノ)ホスホニウム塩等が挙げられる。
また、架橋促進剤として、第4級アンモニウム塩、第4級ホスホニウム塩とビスフェノールAFの固溶体、特開平11−147891号公報に開示されている塩素フリー架橋促進剤を用いることもできる。
ポリオール架橋剤の配合量としては、フッ素ゴム(A)100質量部に対して、0.01〜10質量部であることが好ましく、より好ましくは0.1〜7質量部である。ポリオール架橋剤が、0.01質量部未満であると、フッ素ゴム(A)の架橋が充分に進行しない傾向があり、10質量部を超えると、物性のバランスが低下する傾向がある。
また、架橋促進剤の配合量は、フッ素ゴム(A)100質量部に対して、0.01〜8質量部であることが好ましく、より好ましくは0.02〜5質量部である。架橋促進剤が、0.01質量部未満であると、フッ素ゴム(A)の架橋が充分に進行しない傾向があり、8質量部を超えると、物性のバランスが低下する傾向がある。
(ポリアミン架橋系)
ポリアミン架橋により架橋してなる場合は、架橋点に炭素−窒素二重結合を有しているものであり、動的機械特性に優れているという特徴がある。
ポリアミン架橋により架橋してなる場合は、架橋点に炭素−窒素二重結合を有しているものであり、動的機械特性に優れているという特徴がある。
ポリアミン系架橋剤としては、例えば、ヘキサメチレンジアミンカーバメート、N,N’−ジシンナミリデン−1,6−ヘキサメチレンジアミン、4,4’−ビス(アミノシクロヘキシル)メタンカルバメート等のポリアミン化合物が挙げられる。これらの中でも、N,N’−ジシンナミリデン−1,6−ヘキサメチレンジアミンが好ましい。
ポリアミン系架橋剤の配合量としては、フッ素ゴム(A)100質量部に対して、0.01〜10質量部であることが好ましく、より好ましくは0.2〜7質量部である。ポリアミン系架橋剤が、0.01質量部未満であると、フッ素ゴム(A)の架橋が充分に進行しない傾向があり、10質量部を超えると、物性のバランスが低下する傾向がある。
(過酸化物架橋系)
過酸化物架橋系により架橋する場合は、架橋点に炭素−炭素結合を有しているので、架橋点に炭素−酸素結合を有するポリオール架橋系及び炭素−窒素二重結合を有するポリアミン架橋系に比べて、耐薬品性及び耐スチーム性に優れているという特徴がある。
過酸化物架橋系により架橋する場合は、架橋点に炭素−炭素結合を有しているので、架橋点に炭素−酸素結合を有するポリオール架橋系及び炭素−窒素二重結合を有するポリアミン架橋系に比べて、耐薬品性及び耐スチーム性に優れているという特徴がある。
過酸化物架橋系の架橋剤としては、熱や酸化還元系の存在下で容易にパーオキシラジカルを発生し得る過酸化物であればよく、具体的には、例えば1,1−ビス(t−ブチルパーオキシ)−3,5,5−トリメチルシクロヘキサン、2,5−ジメチルヘキサン−2,5−ジヒドロパーオキサイド、ジ−t−ブチルパーオキサイド、t−ブチルクミルパーオキサイド、ジクミルパーオキサイド、α,α−ビス(t−ブチルパーオキシ)−p−ジイソプロピルベンゼン、α,α−ビス(t−ブチルパーオキシ)−m−ジイソプロピルベンゼン、2,5−ジメチル−2,5−ジ(t−ブチルパーオキシ)ヘキサン、2,5−ジメチル−2,5−ジ(t−ブチルパーオキシ)−ヘキシン−3、ベンゾイルパーオキサイド、t−ブチルパーオキシベンゼン、t−ブチルパーオキシベンゾエート、t−ブチルパーオキシマレイン酸、t−ブチルパーオキシイソプロピルカーボネート等の有機過酸化物を挙げることができる。これらの中でも、2,5−ジメチル−2,5−ジ(t−ブチルパーオキシ)ヘキサン又は2,5−ジメチル−2,5−ジ(t−ブチルパーオキシ)−ヘキシン−3が好ましい。
また、過酸化物架橋系では、通常、架橋促進剤を含むことが好ましい。過酸化物系架橋剤、特に有機過酸化物系架橋剤の架橋促進剤としては、例えば、トリアリルシアヌレート、トリアリルイソシアヌレート(TAIC)、トリアクリルホルマール、トリアリルトリメリテート、N,N’−m−フェニレンビスマレイミド、ジプロパルギルテレフタレート、ジアリルフタレート、テトラアリルテレフタレートアミド、トリアリルホスフェート、ビスマレイミド、フッ素化トリアリルイソシアヌレート(1,3,5−トリス(2,3,3−トリフルオロ−2−プロペニル)−1,3,5−トリアジン−2,4,6−トリオン)、トリス(ジアリルアミン)−S−トリアジン、N,N−ジアリルアクリルアミド、1,6−ジビニルドデカフルオロヘキサン、ヘキサアリルホスホルアミド、N,N,N’,N’−テトラアリルフタルアミド、N,N,N’,N’−テトラアリルマロンアミド、トリビニルイソシアヌレート、2,4,6−トリビニルメチルトリシロキサン、トリ(5−ノルボルネン−2−メチレン)シアヌレート、トリアリルホスファイト等が挙げられる。これらの中でも、架橋性、架橋物の物性の点から、トリアリルイソシアヌレート(TAIC)が好ましい。
過酸化物架橋系で用いる架橋促進剤としてはまた、低自己重合性架橋促進剤を用いることもできる。低自己重合性架橋促進剤は、架橋促進剤としてよく知られているトリアリルイソシアヌレート(TAIC)とは異なり、自己重合性が低い化合物をいう。
低自己重合性架橋促進剤としては、例えば、
で示されるトリメタリルイソシアヌレート(TMAIC)、
で示されるp−キノンジオキシム(p−quinonedioxime)、
で示されるp,p’−ジベンゾイルキノンジオキシム(p,p’−dibenzoylquinonedioxime)、
で示されるマレイミド、
で示されるN−フェニレンマレイミド、
で示されるN,N’−フェニレンビスマレイミド等が挙げられる。
好ましい低自己重合性架橋促進剤は、トリメタリルイソシアヌレート(TMAIC)である。
過酸化物架橋系で用いる架橋促進剤としてはまた、ビスオレフィンを用いることもできる。
架橋促進剤として使用できるビスオレフィンとしては、例えば、式:
R2R3C=CR4−Z−CR5=CR6R7
(式中、R2、R3、R4、R5、R6及びR7は同じか又は異なり、いずれもH、又は炭素数1〜5のアルキル基;Zは、線状(直鎖状)もしくは分岐状の、酸素原子を含んでいてもよい、少なくとも部分的にフッ素化された炭素数1〜18のアルキレンもしくはシクロアルキレン基、又は(パー)フルオロポリオキシアルキレン基)で示されるビスオレフィンが挙げられる。
R2R3C=CR4−Z−CR5=CR6R7
(式中、R2、R3、R4、R5、R6及びR7は同じか又は異なり、いずれもH、又は炭素数1〜5のアルキル基;Zは、線状(直鎖状)もしくは分岐状の、酸素原子を含んでいてもよい、少なくとも部分的にフッ素化された炭素数1〜18のアルキレンもしくはシクロアルキレン基、又は(パー)フルオロポリオキシアルキレン基)で示されるビスオレフィンが挙げられる。
Zは好ましくは炭素数4〜12のパーフルオロアルキレン基であり、R2、R3、R4、R5、R6及びR7は好ましくは水素原子である。
Zが(パー)フルオロポリオキシアルキレン基である場合、
−(Q)p−CF2O−(CF2CF2O)m−(CF2O)n−CF2−(Q)p−
(式中、Qは炭素数1〜10のアルキレン又はオキシアルキレン基であり、pは0又は1であり、m及びnはm/n比が0.2〜5となり且つ該(パー)フルオロポリオキシアルキレン基の分子量が500〜10000、好ましくは1000〜4000の範囲となるような整数である。)で表される(パー)フルオロポリオキシアルキレン基であることが好ましい。この式において、Qは好ましくは、−CH2OCH2−及び−CH2O(CH2CH2O)sCH2−(s=1〜3)の中から選ばれる。
−(Q)p−CF2O−(CF2CF2O)m−(CF2O)n−CF2−(Q)p−
(式中、Qは炭素数1〜10のアルキレン又はオキシアルキレン基であり、pは0又は1であり、m及びnはm/n比が0.2〜5となり且つ該(パー)フルオロポリオキシアルキレン基の分子量が500〜10000、好ましくは1000〜4000の範囲となるような整数である。)で表される(パー)フルオロポリオキシアルキレン基であることが好ましい。この式において、Qは好ましくは、−CH2OCH2−及び−CH2O(CH2CH2O)sCH2−(s=1〜3)の中から選ばれる。
好ましいビスオレフィンとしては、
CH2=CH−(CF2)4−CH=CH2、
CH2=CH−(CF2)6−CH=CH2、
式:CH2=CH−Z1−CH=CH2
(式中、Z1は−CH2OCH2−CF2O−(CF2CF2O)m−(CF2O)n−CF2−CH2OCH2−(m/nは0.5))
等が挙げられる。
CH2=CH−(CF2)4−CH=CH2、
CH2=CH−(CF2)6−CH=CH2、
式:CH2=CH−Z1−CH=CH2
(式中、Z1は−CH2OCH2−CF2O−(CF2CF2O)m−(CF2O)n−CF2−CH2OCH2−(m/nは0.5))
等が挙げられる。
なかでも、CH2=CH−(CF2)6−CH=CH2で示される3,3,4,4,5,5,6,6,7,7,8,8−ドデカフルオロ−1,9−デカジエンが好ましい。
また、架橋性の観点から、過酸化物架橋系に好適なフッ素ゴム(A)としては、架橋点としてヨウ素原子及び/又は臭素原子を含むフッ素ゴムが好ましい。ヨウ素原子及び/又は臭素原子の含有量としては、0.001〜10質量%、更には0.01〜5質量%、特に0.1〜3質量%が、物性のバランスが良好な点から好ましい。
過酸化物架橋剤の配合量としては、フッ素ゴム(A)100質量部に対して、0.01〜10質量部であることが好ましく、より好ましくは0.1〜9質量部、特に好ましくは0.2〜8質量部である。過酸化物架橋剤が、0.01質量部未満であると、フッ素ゴム(A)の架橋が充分に進行しない傾向があり、10質量部を超えると、物性のバランスが低下する傾向がある。
また、架橋促進剤の配合量は、通常、フッ素ゴム(A)100質量部に対して、0.01〜10質量部であり、好ましくは0.1〜9質量部である。架橋促進剤が、0.01質量部より少ないと、アンダーキュアとなる傾向があり、10質量部を超えると、物性バランスが低下する傾向がある。
本発明においては、空気中で架橋することができる点で、架橋系としてポリアミン架橋系又はポリオール架橋系が好ましく、それぞれの架橋系に適した架橋剤(C)を用いることが好ましい。
(E)各種配合物
本発明におけるフッ素ゴム組成物には、必要に応じて通常のゴム配合物、例えば充填材、加工助剤、可塑剤、着色剤、粘着付与剤、接着助剤、受酸剤、顔料、難燃剤、滑剤、光安定剤、耐候安定剤、帯電防止剤、紫外線吸収剤、酸化防止剤、離型剤、発泡剤、香料、オイル、柔軟化剤のほか、含フッ素熱可塑性エラストマー、フッ素樹脂、ポリエチレン、ポリプロピレン、ポリアミド、ポリエステル、ポリウレタン等の他の重合体等を本発明の効果を損なわない範囲で配合してもよい。
本発明におけるフッ素ゴム組成物には、必要に応じて通常のゴム配合物、例えば充填材、加工助剤、可塑剤、着色剤、粘着付与剤、接着助剤、受酸剤、顔料、難燃剤、滑剤、光安定剤、耐候安定剤、帯電防止剤、紫外線吸収剤、酸化防止剤、離型剤、発泡剤、香料、オイル、柔軟化剤のほか、含フッ素熱可塑性エラストマー、フッ素樹脂、ポリエチレン、ポリプロピレン、ポリアミド、ポリエステル、ポリウレタン等の他の重合体等を本発明の効果を損なわない範囲で配合してもよい。
充填材としては、酸化カルシウム、酸化チタン、酸化アルミニウム、酸化マグネシウム等の金属酸化物;水酸化マグネシウム、水酸化アルミニウム、水酸化カルシウム等の金属水酸化物;炭酸マグネシウム、炭酸アルミニウム、炭酸カルシウム、炭酸バリウム等の炭酸塩;ケイ酸マグネシウム、ケイ酸カルシウム、ケイ酸ナトリウム、ケイ酸アルミニウム等のケイ酸塩;硫酸アルミニウム、硫酸カルシウム、硫酸バリウム等の硫酸塩;合成ハイドロタルサイト;二硫化モリブデン、硫化鉄、硫化銅等の金属硫化物;ケイ藻土、アスベスト、リトポン(硫化亜鉛/硫化バリウム)、グラファイト、フッ化カーボン、フッ化カルシウム、コークス、石英微粉末、タルク、雲母粉末、ワラストナイト、炭素繊維、アラミド繊維、各種ウィスカー、ガラス繊維、有機補強剤、有機充填材、ポリテトラフルオロエチレン、マイカ、シリカ、セライト、クレー等が例示できる。また、受酸剤として、酸化カルシウム、酸化マグネシウム、酸化鉛、酸化亜鉛、水酸化マグネシウム、水酸化カルシウム、水酸化アルミニウム、ハイドロタルサイト等が挙げられ、これらの単独又は2種以上を適宜配合してもよい。これらは、後述する混練方法で、どの工程で添加するかは任意であるが、密閉式混練機やロール練り機でフッ素ゴム(A)とカーボンブラック(B)を混練する際に添加するのが好ましい。
加工助剤としては、ステアリン酸、オレイン酸、パルミチン酸、ラウリン酸等の高級脂肪酸;ステアリン酸ナトリウム、ステアリン酸亜鉛等の高級脂肪酸塩;ステアリン酸アミド、オレイン酸アミド等の高級脂肪酸アミド;オレイン酸エチル等の高級脂肪酸エステル;カルナバワックス、セレシンワックス等の石油系ワックス;エチレングリコール、グリセリン、ジエチレングリコール等のポリグリコール;ワセリン、パラフィン等の脂肪族炭化水素;シリコーン系オイル、シリコーン系ポリマー、低分子量ポリエチレン、フタル酸エステル類、リン酸エステル類、ロジン、(ハロゲン化)ジアルキルアミン、界面活性剤、スルホン化合物、フッ素系助剤、有機アミン化合物等が例示できる。
なかでも有機アミン化合物や受酸剤は、フッ素ゴム(A)とカーボンブラック(B)を密閉式混練機やロール練り機で混練する際に共存させることにより、補強性が向上する点から好ましい配合剤である。
有機アミン化合物としては、R1NH2で示される1級アミン、R1R2NHで示される2級アミン、R1R2R3Nで示される3級アミンが好ましく挙げられる。R1、R2、R3は同じか又は異なり、いずれも炭素数1〜50のアルキル基が好ましく、アルキル基は官能基としてベンゼン環を含んでいてもよいし、二重結合、共役二重結合を含んでいてもよい。尚、アルキル基は直鎖型であってもよいし、分岐型でもあってもよい。
1級アミンとしては、例えばココナッツアミン、オクチルアミン、ラウリルアミン、ステアリルアミン、オレイルアミン、牛脂アミン、17−フェニル−ヘプタデシルアミン、オクタデカ−7,11−ジエニルアミン、オクタデカ−7,9−ジエニルアミン、オクタデック−9−エニルアミン、7−メチル−オクタデック−7−エニルアミン等が挙げられ、2級アミンとしては、例えばジステアリルアミン等が、3級アミンとしては、例えばジメチルオクチルアミン、ジメチルデシルアミン、ジメチルラウリルアミン、ジメチルミリスチルアミン、ジメチルパルミチルアミン、ジメチルステアリルアミン、ジメチルベヘニルアミン等が挙げられる。なかでも炭素数が20個程度のアミン、特に1級アミンが入手の容易性や補強性が増大する点から好ましい。
有機アミン化合物の配合量は、フッ素ゴム(A)100質量部に対して0.01〜5質量部が好ましい。有機アミン化合物が多くなりすぎると混練しにくくなる傾向にあり、また、少なくなりすぎると補強性が低下する傾向にある。更に好ましい配合量は、補強性の観点から、フッ素ゴム(A)100質量部に対して0.1質量部以上であり、補強性の観点と混練しやすさの観点から4質量部以下である。
受酸剤としては、先述したもののうち、例えば、水酸化カルシウム等の金属水酸化物;酸化マグネシウム、酸化亜鉛等の金属酸化物、ハイドロタルサイト等が、補強性の観点から好ましく、特に酸化亜鉛が好ましい。
受酸剤の配合量は、フッ素ゴム(A)100質量部に対して0.01〜10質量部が好ましい。受酸剤が多くなりすぎると物性が低下する傾向にあり、また、少なくなりすぎると補強性が低下する傾向にある。更に好ましい配合量は、補強性の観点から、フッ素ゴム(A)100質量部に対して0.1質量部以上であり、物性の観点と混練しやすさの観点から8質量部以下が更により好ましく、5質量部以下が特に好ましい。
本発明におけるフッ素ゴム組成物には、含フッ素熱可塑性エラストマーを加えることもできる。
含フッ素熱可塑性エラストマーとしては、例えば特公昭61−49327号公報に開示されている含フッ素セグメント化ポリマー等が挙げられる。
含フッ素熱可塑性エラストマーとしては、例えば特公昭61−49327号公報に開示されている含フッ素セグメント化ポリマー等が挙げられる。
本発明におけるフッ素ゴム組成物には、溶融加工可能なフッ素樹脂を加えることもできる。溶融加工可能なフッ素樹脂は、融点が320℃以下のフッ素樹脂であり、例えば、以下のようなフッ素樹脂が挙げられる。
テトラフルオロエチレン〔TFE〕/ヘキサフルオロプロピレン〔HFP〕共重合体〔FEP〕、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)〔PFVE〕共重合体〔PFA〕、テトラフルオロエチレン/ヘキサフルオロプロピレン/パーフルオロ(アルキルビニルエーテル)共重合体〔EPA〕、テトラフルオロエチレン/クロロトリフルオロエチレン〔CTFE〕共重合体〔PCTFE〕、テトラフルオロエチレン/エチレン共重合体〔ETFE〕、ポリフッ化ビニリデン〔PVdF〕、分子量30万以下のポリテトラフルオロエチレン〔LMW−PTFE〕等。
テトラフルオロエチレン〔TFE〕/ヘキサフルオロプロピレン〔HFP〕共重合体〔FEP〕、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)〔PFVE〕共重合体〔PFA〕、テトラフルオロエチレン/ヘキサフルオロプロピレン/パーフルオロ(アルキルビニルエーテル)共重合体〔EPA〕、テトラフルオロエチレン/クロロトリフルオロエチレン〔CTFE〕共重合体〔PCTFE〕、テトラフルオロエチレン/エチレン共重合体〔ETFE〕、ポリフッ化ビニリデン〔PVdF〕、分子量30万以下のポリテトラフルオロエチレン〔LMW−PTFE〕等。
本発明におけるフッ素ゴム組成物は、ラバープロセスアナライザ(RPA)による未架橋ゴムでの動的粘弾性試験(測定温度:100℃、測定周波数:1Hz)における動的歪み1%時の剪断弾性率G’(1%)及び動的歪み100%時の剪断弾性率G’(100%)の差δG’(G’(1%)−G’(100%))が、120kPa以上3000kPa以下である。
差δG’は、ゴム組成物の補強性という性質を評価する指標として用い、ラバープロセスアナライザ(RPA)による動的粘弾性試験で測定算出される。
差δG’が120kPa以上3000kPa以下の範囲にあるフッ素ゴム組成物は、該フッ素ゴム組成物を含むフッ素ゴム塗料組成物から得られる塗膜の常態物性及び高温時の引張特性等の点で有利である。
差δG’は、フッ素ゴム塗料組成物から得られる塗膜の常態物性及び高温時の引張特性等が良好な点から、好ましくは150kPa以上、より好ましくは160kPa以上、更に好ましくは300kPa以上、更により好ましくは400kPa以上、特に好ましくは500kPa以上であり、フッ素ゴム塗料組成物から得られる塗膜の常態物性、硬度及び高温時の引張特性等が良好な点から、好ましくは2800kPa以下、より好ましくは2500kPa以下である。
本発明におけるフッ素ゴム組成物は、後述する製造方法によって得ることができる。
本発明のフッ素ゴム塗料組成物は、上記フッ素ゴム組成物が、液状媒体に溶解又は分散されてなるものである。
液状媒体
本発明に用いる液状媒体としては、本発明のフッ素ゴム塗料組成物の成分のうち、液状媒体以外の成分を溶解又は分散させうる液体である。上記液状媒体としては、有機溶剤を用いることが好ましい。
本発明に用いる液状媒体としては、本発明のフッ素ゴム塗料組成物の成分のうち、液状媒体以外の成分を溶解又は分散させうる液体である。上記液状媒体としては、有機溶剤を用いることが好ましい。
上記有機溶剤としては、例えばメチルエチルケトン、メチルイソブチルケトン等のケトン類;酢酸ブチル、酢酸イソペンチル等のエステル類;ジエチレングリコールジメチルエーテル等のエーテル類;トルエン、キシレン等の炭化水素類;N,N−ジメチルアセトアミド、N−メチル−2−ピロリドン等のアミド類等が挙げられる。有機溶剤は、本発明のフッ素ゴム塗料組成物の全体質量の40〜95質量%用いることが好ましい。
上記液状媒体は、1種又は2種以上を用いることができる。
上記液状媒体は、1種又は2種以上を用いることができる。
上記フッ素ゴム組成物及び液状媒体とともに本発明のフッ素ゴム塗料組成物を構成することができる成分としては、例えば、上記フッ素ゴム組成物がフッ素ゴム(A)及びカーボンブラック(B)以外に更に含んでもよいその他の成分(架橋剤(C)、架橋促進剤(D)及び各種配合物(E))として上述したものを挙げることができる。
上述した、本発明におけるフッ素ゴム組成物がフッ素ゴム(A)及びカーボンブラック(B)以外に更に含んでもよいその他の成分(架橋剤(C)、架橋促進剤(D)及び各種配合物(E))は、フッ素ゴム(A)及びカーボンブラック(B)とともに上記フッ素ゴム組成物(上述したδG’を示すフッ素ゴム組成物)を構成する成分として用いることもできるし、上記フッ素ゴム組成物は構成しないが本発明のフッ素ゴム塗料組成物は構成する成分として用いることもできる。
言い換えれば、上記その他の成分は、本発明のフッ素ゴム塗料組成物を製造する工程において、いずれの段階で添加されてもよい。また、上記その他の成分は、複数の段階で添加されてもよい。具体的には、上記その他の成分は、フッ素ゴム(A)及びカーボンブラック(B)とともに混練されてもよく、後述する液状媒体に上記フッ素ゴム組成物を溶解又は分散させる工程以降に添加されてもよく、その両方であってもよい。
特に、架橋剤(C)及び架橋促進剤(D)は、上記フッ素ゴム組成物は構成しないが本発明のフッ素ゴム塗料組成物は構成する成分であることが好ましい。すなわち、架橋剤(C)及び架橋促進剤(D)は、フッ素ゴム(A)及びカーボンブラック(B)とともに混練されるのではなく、上記フッ素ゴム組成物を溶解又は分散させる工程以降に添加されることが好ましい。
本発明のフッ素ゴム塗料組成物は、塗装時の作業性の観点から、粘度が50〜50,000mPa・sであるものが好ましい。より具体的には、上記フッ素ゴム塗料組成物をスプレーコーティングに用いる場合には、上記粘度は300〜800mPa・sが好ましく、フローコーティングに用いる場合には500〜2,000mPa・sが好ましく、スクリーンコーティングに用いる場合には1,000〜50,000mPa・sが好ましい。
上記粘度は、東京計器(株)製B型粘度計(BM型)、No.2ローターを用いてローターの回転数60rpmにて2分間回転させ20℃にて測定して得られる値である。
本発明のフッ素ゴム塗料組成物は、フッ素ゴム(A)及びカーボンブラック(B)を特定の条件下で混練することによって上述したδG’を示すフッ素ゴム組成物を製造する工程、及び、得られたフッ素ゴム組成物を上記液状媒体に溶解又は分散させる工程により調製されることが好ましい。
まず、本発明におけるフッ素ゴム組成物を製造する工程について説明する。
本発明におけるフッ素ゴム組成物は、上述した物性を実現するために、最高温度が80〜220℃に達するまで、フッ素ゴム(A)及びカーボンブラック(B)を混練することにより得られることが好ましい。
本発明におけるフッ素ゴム組成物は、上述した物性を実現するために、最高温度が80〜220℃に達するまで、フッ素ゴム(A)及びカーボンブラック(B)を混練することにより得られることが好ましい。
上記フッ素ゴム組成物は、例えば密閉式混練機やロール練り機等を用いて製造できる。
具体的には、上記フッ素ゴム組成物は、最高温度が80〜220℃に達するまで、フッ素ゴム(A)及びカーボンブラック(B)を混練することにより得られることが好ましい。
中でも、一層高温時の引張特性に優れた塗膜を与えるフッ素ゴム塗料組成物に適したフッ素ゴム組成物が得られる点で、次の製造方法(1)により製造することが好ましい。
具体的には、上記フッ素ゴム組成物は、最高温度が80〜220℃に達するまで、フッ素ゴム(A)及びカーボンブラック(B)を混練することにより得られることが好ましい。
中でも、一層高温時の引張特性に優れた塗膜を与えるフッ素ゴム塗料組成物に適したフッ素ゴム組成物が得られる点で、次の製造方法(1)により製造することが好ましい。
(1)密閉式混練機又はロール練り機により、最高温度が80〜220℃に達するまで、フッ素ゴム(A)及びカーボンブラック(B)を混練して、中間組成物を得る工程(1−1)と、50℃未満になるまで中間組成物を冷却する工程(1−2)と、最高温度が10℃以上80℃未満に達するまで、冷却した中間組成物を混練して、フッ素ゴム組成物を得る工程(2−1)と、を含む方法。
工程(1−1)は、最高温度が80〜220℃に達するまで、フッ素ゴム(A)及びカーボンブラック(B)を混練して、中間組成物を得る工程である。
工程(1−1)は、高温でフッ素ゴム(A)とカーボンブラック(B)とを混練することを特徴とする。工程(1−1)を経ることによって、高温時の引張特性に優れた塗膜を与えるフッ素ゴム塗料組成物に適したフッ素ゴム組成物を製造することができる。
工程(1−1)における混練は、密閉式混練機又はロール練り機により実施する。工程(1−1)における混練は、高温での混練が可能である点で、密閉式混練機により実施することが好ましい。密閉式混練機としては、バンバリーミキサー等の接線式密閉式混練機、インターミックス等のかみ合い式密閉式混練機、加圧ニーダー、一軸混練機、二軸混練機等が挙げられる。
密閉式混練機を使用する場合、ローターの平均剪断速度を20〜1000(1/秒)とすることが好ましく、50〜1000(1/秒)とすることがより好ましく、100〜1000(1/秒)とすることが更に好ましく、200〜1000(1/秒)とすることが更により好ましく、300〜1000(1/秒)とすることが特に好ましい。
平均剪断速度(1/秒)は、次の式により算出される。
平均剪断速度(1/秒)=(π×D×R)/(60(秒)×c)
(式中、
D:ローター径又はロール径(cm)
R:回転速度(rpm)
c:チップクリアランス(cm。ローターとケーシングとの間隙の距離、又はロール同士の間隙の距離)
平均剪断速度(1/秒)=(π×D×R)/(60(秒)×c)
(式中、
D:ローター径又はロール径(cm)
R:回転速度(rpm)
c:チップクリアランス(cm。ローターとケーシングとの間隙の距離、又はロール同士の間隙の距離)
工程(1−1)において、更に、架橋剤(C)及び/又は架橋促進剤(D)を混練してもよい。フッ素ゴム(A)と、カーボンブラック(B)と、架橋剤(C)及び/又は架橋促進剤(D)とを同時に密閉式混練機に投入してから混練してもよいし、フッ素ゴムと架橋剤(C)及び/又は架橋促進剤(D)とを混練した後、カーボンブラック(B)を混練してもよい。
また、工程(1−1)において、更に有機アミン化合物及び/又は受酸剤を混練することも好ましい。
また、工程(1−1)において、更に有機アミン化合物及び/又は受酸剤を混練することも好ましい。
工程(1−1)における混練は、混練中の混練物の最高温度が80〜220℃に達するまで行うものである。上記混練は、最高温度が120℃以上に達するまで行うことが好ましく、最高温度が200℃以下に達するまで行うことが好ましい。上記最高温度は、混練機から排出された直後の混練物の温度を測定することにより把握することができる。
上記製造方法(1)において、工程(1−2)は、工程(1−1)により得られた中間組成物を50℃未満になるまで冷却する工程である。工程(1−1)において得られる中間組成物は、温度が80〜220℃であるが、中間組成物を充分に冷却してから工程(2−1)を実施することによって、高温時の引張特性に優れた塗膜を与えるフッ素ゴム塗料組成物に適したフッ素ゴム組成物を製造することができる。工程(1−2)は、中間組成物全体が上述した範囲の温度になるように冷却することが好ましい。冷却温度の下限は特に限定されないが、10℃であってよい。
工程(1−2)において、ロール練り機を使用して、中間組成物を混練しながら冷却することも好ましい。
工程(1−1)及び工程(1−2)は、任意の回数繰り返してもよい。繰り返す場合の工程(1−1)及び工程(1−2)において、最高温度が120〜220℃に達するまで中間組成物を混練することが好ましく、最高温度が120〜140℃に達するまで中間組成物を混練することがより好ましい。工程(1−1)及び工程(1−2)を繰り返す場合、混練を密閉式混練機により行ってもよいし、ロール練り機により行ってもよいが、密閉式混練機により行うことが好ましい。
ロール練り機を使用する場合、ローターの平均剪断速度を20(1/秒)以上とすることが好ましく、50(1/秒)以上とすることがより好ましく、100(1/秒)以上とすることが更に好ましく、200(1/秒)以上とすることが更により好ましく、300(1/秒)以上とすることが特に好ましく、また、1000(1/秒)以下とすることが好ましい。
上記製造方法(1)は、密閉式混練機又はロール練り機、好ましくは密閉式混練機に、フッ素ゴム(A)及びカーボンブラック(B)を投入する工程を有することも好ましい。上記工程において、架橋剤(C)及び/又は架橋促進剤(D)を投入してもよいし、有機アミン化合物及び/又は受酸剤を投入してもよい。
工程(1−1)は、中間組成物を排出するまでの間に任意の添加剤を投入する工程を含んでもよい。該添加剤としては、1種又は2種以上を用いることができる。投入回数は1回でも複数回でもよい。2種以上の添加剤を投入する場合には、同時に投入してもよく、夫々別々の回に投入してもよい。また、1種の添加剤を複数回投入してもよい。「中間組成物を排出するまでの間に任意の添加剤を投入する工程」としては、例えば、工程(1−1)において最初に投入したカーボンブラック(B)とは異なるカーボンブラック(B’)を、中間組成物を排出するまでの間に投入する工程を挙げることができる。
工程(1−1)及び工程(1−2)を繰り返す場合にも、各回の工程(1−1)は、上述した「中間組成物を排出するまでの間に任意の添加剤を投入する工程」を含んでよい。例えば、2回目の工程(1−1)において、1回目の工程(1−1)で用いたカーボンブラック(B)とは異なるカーボンブラック(B’)を更に投入してもよい。
上記製造方法(1)において、工程(2−1)は、工程(1−2)で得られた冷却された中間組成物を混練して、フッ素ゴム組成物を得る工程である。
工程(2−1)は、工程(1−2)において充分に冷却された中間組成物を、更に混練する工程であって、本発明のフッ素ゴム塗料組成物からなる塗膜の高温時の引張特性を改良するために重要となる工程である。
工程(2−1)における混練は、組成物の最高温度が10℃以上80℃未満に達するまで行うことが好ましい。混練中の組成物の最高温度が高すぎると、高温時の引張特性に優れた塗膜を与えるフッ素ゴム塗料組成物に適したフッ素ゴム組成物を得ることができないおそれがある。
工程(2−1)は、工程(1−2)で得られた冷却された互いに異なる中間組成物同士を混練する工程を含んでもよい。この場合の混練は、上記互いに異なる中間組成物の混合物の最高温度が10℃以上80℃未満に達するまで行えばよい。
上記製造方法(1)は、工程(2−1)を実施した後、更に、工程(2−1)をm−1回(mは2以上の整数である)繰り返す工程(2−2)を含むことが好ましい。工程(2−1)を合計で2回以上実施することにより、高温時の引張特性に優れた塗膜を与えるフッ素ゴム塗料組成物に適したフッ素ゴム組成物を安定して製造することができる。上記mは5以上の整数であることが好ましく、10以上の整数であることがより好ましく、30以上の整数であることが更に好ましく、50以上の整数であることが特に好ましい。工程(2−2)おける各混練の前には中間組成物を冷却する工程を含むことも好ましい。
工程(2−1)及び工程(2−2)における混練は、上述した密閉式混練機又はロール練り機で実施することができる。
工程(2−1)及び工程(2−2)は、中間組成物をロール練り機に投入して薄通しを行うことにより中間組成物を混練する工程であることが好ましい。
図1に薄通しによる混練の方法を概略的に示す。図1(a)に示すように、中間組成物13を第1のロール11と第2のロール12とを備えるオープンロール10に投入する。第1のロール11と第2のロール12とは矢印の方向に異なる速度で回転している。投入された中間組成物13は、次に、図1(b)に示すように、剪断力を受けながら第1のロール11と第2のロール12との間を通過することによりシート状に分出した後、図1(c)に示すように、分出した後の組成物14が任意の箇所で巻き取られる。
工程(2−1)及び工程(2−2)は、高温時の引張特性に優れた塗膜を与えるフッ素ゴム塗料組成物に適したフッ素ゴム組成物を得る観点から、工程(2−1)で得られるフッ素ゴム組成物及び工程(2−2)で得られるフッ素ゴム組成物のG’(1%)/G’(100%)の値(P)を、工程(1−2)で得られる中間組成物のG’(1%)/G’(100%)の値(Q)で除して求められる値(P/Q)が、いずれも、0.3〜1.5となるように実施することが好ましく、1.3以下となるように実施することがより好ましく、1.0以下となるように実施することが更に好ましく、1.0未満となるように実施することが特に好ましく、0.9以下となるように実施することが殊更に好ましい。
動的歪み1%時の剪断弾性率G’(1%)及び剪断弾性率G’(1%)と動的歪み100%時の剪断弾性率G’(100%)との比(G’(1%)/G’(100%))は、アルファテクノロジーズ社製のラバープロセスアナライザ(型式:RPA2000)を用いて、100℃で1分間予熱後、100℃、1Hzの条件で測定される動的粘弾性から算出することができる。
1回の薄通しでもフッ素ゴム塗料組成物から得られる塗膜の高温時の引張特性を向上させることができるが、更に優れた高温時の引張特性を達成するために、上記薄通しを合計でm回(mは2以上の整数である)行うことが好ましい。上記mは5以上の整数であることが好ましく、10以上の整数であることがより好ましく、30以上の整数であることが更に好ましく、50以上の整数であることが特に好ましい。
上記製造方法(1)は、更に、工程(2−1)又は工程(2−2)で得られたフッ素ゴム組成物と、架橋剤(C)及び/又は架橋促進剤(D)とを混練する工程を含んでもよい。上述したとおり、架橋剤(C)及び/又は架橋促進剤(D)は、工程(1−1)において混練してもよい。
ポリオール架橋系の場合は、予めフッ素ゴム(A)と架橋剤(C)と架橋促進剤(D)を混合し、均一分散体にしたものを使用してもよい。例えば、フッ素ゴム(A)とポリオール系架橋剤と架橋促進剤をまず混練し、ついでカーボンブラックと上述した有機アミン化合物を配合して混練し、混練の最高温度Tmを80〜220℃とする。そして、最後に受酸剤を配合して混練し、混練の最高温度Tmを130℃以下とする方法が挙げられる。なお混練するにあたっては、平均剪断速度20(1/秒)以上(好ましくは50(1/秒)以上、より好ましくは100(1/秒)以上、更に好ましくは200(1/秒)以上、特に好ましくは300(1/秒)以上)で混練する方法を採用するのがより好ましい。
上記のようにして得られたフッ素ゴム組成物を上記液状媒体に溶解又は分散させる方法としては、特に限定されず、通常のフッ素ゴム組成物を液状媒体に溶解又は分散させるための従来公知の方法を採用してよい。
上記フッ素ゴム組成物を液状媒体に溶解又は分散させた後、得られたフッ素ゴム塗料組成物に、必要に応じて上述した各種配合物(E)を添加することもできる。特に、架橋剤(C)及び/又は架橋促進剤(D)を含むフッ素ゴム塗料組成物を製造する場合、架橋剤(C)及び/又は架橋促進剤(D)は、この段階で初めて添加することが好ましい。すなわち、架橋剤(C)及び/又は架橋促進剤(D)は、フッ素ゴム(A)及びカーボンブラック(B)を含み、かつ架橋剤(C)及び架橋促進剤(D)を含まないフッ素ゴム組成物を液状媒体に溶解又は分散した後に添加することが好ましい。
この際、架橋剤(C)及び/又は架橋促進剤(D)は、そのまま添加してもよく、適切な溶媒に溶解して溶液として添加してもよい。
この際、架橋剤(C)及び/又は架橋促進剤(D)は、そのまま添加してもよく、適切な溶媒に溶解して溶液として添加してもよい。
本発明のフッ素ゴム塗料組成物は、架橋剤(C)、架橋促進剤(D)等の架橋に関わる成分を含むように調製することにより、いわゆる一液型の塗料組成物として塗装に供することができる。また、上記フッ素ゴム組成物及び液状媒体を含み、かつ架橋剤や架橋促進剤を含まないフッ素ゴム塗料組成物と、それとは別に調製した、用いる架橋系に応じた架橋剤と所望により架橋促進剤を適切な媒体に溶解又は分散し、必要に応じて安定剤等の添加剤を配合してなる架橋剤組成物とにより、いわゆる二液型の塗料組成物を構成することもできる。二液型の場合、塗装に際して上記フッ素ゴム塗料組成物と上記架橋剤組成物とを混合する。
本発明のフッ素ゴム塗料組成物について、上述した粘度、各成分の配合量は、少なくとも塗布時において充足すればよく、通常、上記一液型の場合は調製した後に、上記二液型の場合は上記架橋剤や架橋促進剤を含まないフッ素ゴム塗料組成物と上記架橋剤組成物とを混合した後に、それぞれ測定して得られる値である。
本発明のフッ素ゴム塗料組成物は、通常の塗布方法により被塗物(基材)に塗布することができ、充分に乾燥させた後に加熱すると、塗膜が形成される。このような、本発明のフッ素ゴム塗料組成物から得られる塗膜もまた、本発明の1つである。本発明の塗膜は、被塗物上に直接形成されてもよく、被塗物上に形成された他の材料層の上に形成されてもよい。更に、本発明の塗膜の上に他の材料層が形成されてもよい。
本発明のフッ素ゴム塗料組成物を用いた塗膜形成法としては、一般の塗料組成物のコーティング方法を用いることができ、例えば、次のように塗膜を形成することができる。
まず、被塗物の表面は、本発明のフッ素ゴム塗料組成物を塗布する前に、充分に脱脂、洗浄しておくことが好ましい。
本発明のフッ素ゴム塗料用組成物は、スプレーコーティング、フローコーティング、ディスペンサーコーティング、スクリーンコーティング、ハケ塗り、浸漬塗布等により被塗物に塗布し、液状媒体等の媒体を蒸発させるため、100℃前後の雰囲気で充分に乾燥する。その後、例えば150〜250℃で0.5〜24時間加熱する。これにより、上記フッ素ゴム塗料組成物中のフッ素ゴムは充分に架橋し、反応ガス及び水蒸気が系外に追い出される。
被塗物に対して、本発明のフッ素ゴム塗料組成物及び他の塗料を用いて多層塗装を行う場合、例えば、被塗物上にエポキシ塗料等によってプライマー層を形成した後、その上に本発明のフッ素ゴム塗料組成物を上述した方法によって塗布すればよい。更に、必要に応じて、上記フッ素ゴム塗料組成物から得られる塗膜の上に他の塗膜(トップコート層)を形成すればよい。
プライマー層及びトップコート層の形成方法としては、従来公知の方法を採用してよい。
プライマー層及びトップコート層の形成方法としては、従来公知の方法を採用してよい。
上記基材上に形成される塗膜の厚さは、使用目的に応じて適宜決定してよいが、本発明の効果がより顕著になる点で、5〜100μmが好ましい。
本発明のフッ素ゴム塗料組成物により塗膜を形成する対象となる基材としては、例えば、鉄、ステンレス鋼、銅、アルミニウム、真鍮等の金属類;ガラス板、ガラス繊維の織布及び不織布等のガラス製品;ポリプロピレン、ポリオキシメチレン、ポリイミド、ポリアミドイミド、ポリスルホン、ポリエーテルサルホン、ポリエーテルエーテルケトン等の汎用樹脂及び耐熱性樹脂の成形品並びに被覆物;天然ゴム、イソプレンゴム、ブタジエンゴム、クロロプレンゴム、SBR、ブチルゴム、NBR、EPDM等の汎用ゴムの成形品及び被覆物;シリコーンゴム、フッ素ゴム等の耐熱性ゴムの成形品及び被覆物;天然繊維及び合成繊維の織布並びに不織布等を使用することができる。
本発明の塗膜は、動的粘弾性試験(測定モード:引張、チャック間距離:20mm、引張歪み:1%、測定周波数:10Hz、歪み分散時の静荷重条件を一定力としたときの静張力値:157cN、測定温度:160℃)において、損失弾性率E”が、400kPa以上6000kPa以下であることが好ましい。損失弾性率E”が上記範囲内にあるとき、架橋物が常態物性及び高温時の引張特性等に特に優れたものとなる。
下限としてはより好ましくは420kPa、更に好ましくは430kPaであり、上限としてはより好ましくは5900kPa、更に好ましくは5800kPaである。
また、本発明の塗膜は、動的粘弾性試験(測定モード:引張、チャック間距離:20mm、測定温度:160℃、引張歪み:1%、歪み分散時の静荷重条件を一定力としたときの静張力値:157cN、周波数:10Hz)において、貯蔵弾性率E’が1500kPa以上20000kPa以下であることが、高温時の引張特性の向上の点から好ましい。下限としては、より好ましくは1600kPa、更に好ましくは1800kPaであり、上限としては、より好ましくは19000kPa、更に好ましくは18000kPaである。
また、本発明の塗膜は、160℃において、60〜500%、更には70%以上、特に80%以上、また400%以下、特に300%以下の引張破断伸びを有していることが、高温環境下での使用等に適したものとなることから好ましい。
また、本発明の塗膜は、160℃において、1〜20MPa、更には1.1MPa以上、特に1.2MPa以上、また15MPa以下、特に14MPa以下の引張破断強度を有していることが、高温環境下での使用等に適したものとなることから好ましい。引張破断強度及び引張破断伸びは、JIS−K6251に準じて、6号ダンベルを用いて測定する。
また、本発明の塗膜は、160℃において、3〜30kN/m、更には4kN/m以上、特に5kN/m以上、また29kN/m以下、特に28kN/m以下の引裂き強度を有していることが、高温環境下での使用等に適したものとなることから好ましい。
また、本発明の塗膜は、200℃において、50〜400%、更には60%以上、特に70%以上、また350%以下、特に300%以下の引張破断伸びを有していることが、高温環境下での使用等に適したものとなることから好ましい。
また、本発明の塗膜は、200℃において、1〜29MPa、更には1.1MPa以上、特に1.2MPa以上、また28MPa以下、特に18MPa以下の引張破断強度を有していることが、高温環境下での使用等に適したものとなることから好ましい。
また、本発明の塗膜は、200℃において、3〜30kN/m、更には4kN/m以上、特に5kN/m以上、また29kN/m以下、特に28kN/m以下の引裂き強度を有していることが、高温環境下での使用等に適したものとなることから好ましい。
本発明のフッ素ゴム塗料組成物から形成された塗膜は、高温時の引張特性に優れるため、高温条件下で使用される種々の塗装物品に適用できる。
基材と、該基材上に形成された本発明の塗膜とを有する塗装物品もまた、本発明の1つである。本発明の塗装物品は、上記基材上に、少なくとも本発明の塗膜を含む材料層を有していればよい。上記材料層は、本発明の塗膜のみからなる単層であってもよく、本発明の塗膜と他の材料層とからなる積層構造を有してもよい。
上記材料層が積層構造を有する場合、他の材料層としては、特に限定されず、本発明のフッ素ゴム塗料組成物以外の塗料から得られる塗膜であってもよく、金属、ガラス、樹脂、ゴム等からなるシートであってもよい。
上記他の材料層は、本発明の塗膜の片面のみに設けられてもよく、両面に設けられてもよい。片面のみに設けられる場合、本発明の塗膜の上記基材側に設けられてもよく、上記基材と反対側に設けられてもよい。
上記他の材料層は、本発明の塗膜の片面のみに設けられてもよく、両面に設けられてもよい。片面のみに設けられる場合、本発明の塗膜の上記基材側に設けられてもよく、上記基材と反対側に設けられてもよい。
本発明の塗装物品を構成する基材としては、上述したものが挙げられる。
上記塗装物品としては、例えば、シート及びベルト;シーリング部材のシーラント;プレコートメタル;パッキンゴム、O−リング、ダイヤフラム、耐薬品性チューブ、薬栓、燃料ホース、バルブシール、化学プラント用ガスケット、エンジンガスケット;複写機、プリンター、ファクシミリ等のOA機器用のロール(例えば、定着ロール、圧着ロール)及び搬送ベルト等が挙げられる。上記エンジンガスケットとしては、例えば、自動車エンジン等のヘッドガスケット等が挙げられる。
上記塗装物品としては、上述した中でも、自動車エンジンのヘッドガスケットが好ましい。
ヘッドガスケットは、基材の片面又は両面上に少なくともゴム層が設けられてなる。
通常は、基材とゴム層との間に下地処理層が設けられ、更に、必要に応じて下地処理層とゴム層との間に接着層が設けられる。更に、ゴム層の上にトップコート層を設けることもできる。
このようなヘッドガスケットにおけるゴム層として、本発明の塗膜を用いることができる。
ヘッドガスケットは、基材の片面又は両面上に少なくともゴム層が設けられてなる。
通常は、基材とゴム層との間に下地処理層が設けられ、更に、必要に応じて下地処理層とゴム層との間に接着層が設けられる。更に、ゴム層の上にトップコート層を設けることもできる。
このようなヘッドガスケットにおけるゴム層として、本発明の塗膜を用いることができる。
上記ヘッドガスケットは、例えば、下地処理剤を用いて基材上に下地処理層を形成し、その上に、本発明のフッ素ゴム塗料組成物を用いて例えば上述した方法でゴム層を形成することにより製造できる。接着層を設ける場合は、接着剤を用いて下地処理層の上に接着層を形成し、更にその上にゴム層を形成する。また、トップコート層が必要な場合は、トップコート剤を用いてゴム層上にトップコート層を形成する。
基材としては、ステンレス鋼板等、通常ガスケット素材に用いられる金属板を用いることができる。
下地処理層、接着層及びトップコート層を形成する材料や形成方法としては、従来公知のものを採用してよい。
下地処理層、接着層及びトップコート層を形成する材料や形成方法としては、従来公知のものを採用してよい。
次に本発明を実施例を挙げて説明するが、本発明はかかる実施例のみに限定されるものではない。
本発明で採用した各種の物性の測定方法は、以下のとおりである。
(1)剪断弾性率G’
(1−1)動的歪み1%時の剪断弾性率G’(1%)及び動的歪み1%時の剪断弾性率G’(1%)と動的歪み100%時の剪断弾性率G’(100%)との比G’(1%)/G’(100%)の測定方法
アルファテクノロジーズ社製のラバープロセスアナライザ(型式:RPA2000)を用いて、100℃で1分間予熱後、100℃、1Hz(以下、剪断弾性率測定条件Aとする)で動的粘弾性を測定する。
(1−2)動的歪み1%時の剪断弾性率G’(1%)と動的歪み100%時の剪断弾性率G’(100%)との差δG’(G’(1%)−G’(100%))の測定方法
アルファテクノロジーズ社製のラバープロセスアナライザ(型式:RPA2000)を用いて、100℃、1Hz(以下、剪断弾性率測定条件Bとする)で動的粘弾性を測定する。
(1−1)動的歪み1%時の剪断弾性率G’(1%)及び動的歪み1%時の剪断弾性率G’(1%)と動的歪み100%時の剪断弾性率G’(100%)との比G’(1%)/G’(100%)の測定方法
アルファテクノロジーズ社製のラバープロセスアナライザ(型式:RPA2000)を用いて、100℃で1分間予熱後、100℃、1Hz(以下、剪断弾性率測定条件Aとする)で動的粘弾性を測定する。
(1−2)動的歪み1%時の剪断弾性率G’(1%)と動的歪み100%時の剪断弾性率G’(100%)との差δG’(G’(1%)−G’(100%))の測定方法
アルファテクノロジーズ社製のラバープロセスアナライザ(型式:RPA2000)を用いて、100℃、1Hz(以下、剪断弾性率測定条件Bとする)で動的粘弾性を測定する。
(2)貯蔵弾性率E’及び損失弾性率E”
測定装置:アイティー計測制御(株)製の動的粘弾性測定装置DVA−220
(測定条件)
試験片: 幅3mm×厚さ2mmサイズの長方体の架橋済みゴム
測定モード:引張
チャック間距離:20mm
測定温度:160℃
引張歪み:1%
歪み分散時の静荷重条件を一定力としたときの静張力値:157cN
周波数:10Hz
測定装置:アイティー計測制御(株)製の動的粘弾性測定装置DVA−220
(測定条件)
試験片: 幅3mm×厚さ2mmサイズの長方体の架橋済みゴム
測定モード:引張
チャック間距離:20mm
測定温度:160℃
引張歪み:1%
歪み分散時の静荷重条件を一定力としたときの静張力値:157cN
周波数:10Hz
(3)ムーニー粘度(ML1+10(100℃))
ムーニー粘度は、JIS K6300に準拠して測定する。測定温度は100℃である。
ムーニー粘度は、JIS K6300に準拠して測定する。測定温度は100℃である。
(4)引張破断強度、引張破断伸び
試験機は、(株)エー・アンド・ディ製の「テンシロン」RTG−1310、(株)東洋精機製作所製の「ストログラフ」TH−200Dを用いる。JIS−K6251に準じ、チャック間50mmに設定、引張速度500mm/min、6号ダンベルを用いて引張破断強度、引張破断伸びを測定する。測定温度は、25℃、160℃とする。
試験機は、(株)エー・アンド・ディ製の「テンシロン」RTG−1310、(株)東洋精機製作所製の「ストログラフ」TH−200Dを用いる。JIS−K6251に準じ、チャック間50mmに設定、引張速度500mm/min、6号ダンベルを用いて引張破断強度、引張破断伸びを測定する。測定温度は、25℃、160℃とする。
(5)繰り返し歪みに対する塗膜の耐久性評価
摩擦摩耗試験機を用いて、一定荷重をかけながら塗膜上でピンを往復させることにより、塗膜に繰り返し剪断歪みが生じ、塗膜は疲労してゆく。従って、塗膜に亀裂が生じるまでの回数から、繰り返し歪みに対する塗膜の耐久性を判定することができる。試験機は、(株)レスカ社製の摩擦摩耗試験機「FRICTION PLAYER FPR−2000」を用いる。炭素鋼製の摩耗ピンを用い、円弧上往復摺動測定モード、測定温度200℃、滑り速度8mm/s、荷重500g、滑り距離(ストローク)20mmの条件で、塗膜に亀裂が生じるまでの往復回数を測定する。
摩擦摩耗試験機を用いて、一定荷重をかけながら塗膜上でピンを往復させることにより、塗膜に繰り返し剪断歪みが生じ、塗膜は疲労してゆく。従って、塗膜に亀裂が生じるまでの回数から、繰り返し歪みに対する塗膜の耐久性を判定することができる。試験機は、(株)レスカ社製の摩擦摩耗試験機「FRICTION PLAYER FPR−2000」を用いる。炭素鋼製の摩耗ピンを用い、円弧上往復摺動測定モード、測定温度200℃、滑り速度8mm/s、荷重500g、滑り距離(ストローク)20mmの条件で、塗膜に亀裂が生じるまでの往復回数を測定する。
実施例では、次のフッ素ゴム、カーボンブラック、架橋剤、架橋促進剤、加工助剤及び受酸剤を使用した。
(カーボンブラック)
ISAF(N2SA=119m2/g、DBP吸油量=114ml/100g)。東海カーボン(株)製の「シースト6」(商品名)
HAF(N2SA=79m2/g、DBP吸油量=101ml/100g)。東海カーボン(株)製の「シースト3」(商品名)
MT(N2SA=8m2/g、DBP吸油量=43ml/100g)。Cancarb社製の「Thermax N990」(商品名)
(架橋剤)
ビスフェノールAF
(架橋促進剤)
DBU−B
(加工助剤)
ステアリルアミン(ファーミン86T)(花王(株)製)
(受酸剤)
協和化学工業(株)製の「ハイドロタルサイトDHT−4A」(商品名)
ISAF(N2SA=119m2/g、DBP吸油量=114ml/100g)。東海カーボン(株)製の「シースト6」(商品名)
HAF(N2SA=79m2/g、DBP吸油量=101ml/100g)。東海カーボン(株)製の「シースト3」(商品名)
MT(N2SA=8m2/g、DBP吸油量=43ml/100g)。Cancarb社製の「Thermax N990」(商品名)
(架橋剤)
ビスフェノールAF
(架橋促進剤)
DBU−B
(加工助剤)
ステアリルアミン(ファーミン86T)(花王(株)製)
(受酸剤)
協和化学工業(株)製の「ハイドロタルサイトDHT−4A」(商品名)
(フッ素ゴムA1)
3Lのステンレススチール製のオートクレーブに純水1.7L、系内を窒素ガスで充分に置換した。600rpmで攪拌しながら80℃に昇温した後、初期槽内モノマー組成をVdF/HFP=64/36(モル比)、1.20MPaとなるようにモノマーを圧入した。ついで、イソペンタン30mgを窒素ガスで圧入し、さらに過硫酸アンモニウム(APS)900mgを5mlの純水に溶解した重合開始剤溶液を窒素ガスで圧入し、反応を開始した。重合の進行に伴い内圧が1.1MPaに降下した時点でVdF/HFP=78/22(モル比)の追加混合モノマーを内圧が1.3MPaとなるまで圧入した。重合開始剤は、昇圧、降圧を繰り返しつつ、30分ごとに、イソペンタン30mg、APSの240mg/純水5ml水溶液を窒素ガスで圧入して、重合反応を継続した。混合モノマーを610g追加した時点で、未反応モノマーを放出し、オートクレーブを冷却して、固形分濃度26.4質量%のフッ素ゴムのディスパージョンを2310g得た。重合時間は230分であった。NMR分析によりこのフッ素ゴムの共重合組成を調べたところ、VdF/HFP=78/22(モル比)であり、ムーニー粘度(ML1+10(100℃))は70であった。このフッ素ゴムをフッ素ゴムA1とする。
3Lのステンレススチール製のオートクレーブに純水1.7L、系内を窒素ガスで充分に置換した。600rpmで攪拌しながら80℃に昇温した後、初期槽内モノマー組成をVdF/HFP=64/36(モル比)、1.20MPaとなるようにモノマーを圧入した。ついで、イソペンタン30mgを窒素ガスで圧入し、さらに過硫酸アンモニウム(APS)900mgを5mlの純水に溶解した重合開始剤溶液を窒素ガスで圧入し、反応を開始した。重合の進行に伴い内圧が1.1MPaに降下した時点でVdF/HFP=78/22(モル比)の追加混合モノマーを内圧が1.3MPaとなるまで圧入した。重合開始剤は、昇圧、降圧を繰り返しつつ、30分ごとに、イソペンタン30mg、APSの240mg/純水5ml水溶液を窒素ガスで圧入して、重合反応を継続した。混合モノマーを610g追加した時点で、未反応モノマーを放出し、オートクレーブを冷却して、固形分濃度26.4質量%のフッ素ゴムのディスパージョンを2310g得た。重合時間は230分であった。NMR分析によりこのフッ素ゴムの共重合組成を調べたところ、VdF/HFP=78/22(モル比)であり、ムーニー粘度(ML1+10(100℃))は70であった。このフッ素ゴムをフッ素ゴムA1とする。
実施例1
(フッ素ゴム組成物の調製)
混練機(トーシン(株)製のTD35 100MB、ローター直径:30cm、チップクリアランス:0.1cm)を用いて、フロントローター回転数:40rpm、バックローター回転数:33rpmの混練条件で、フッ素ゴム(A1)100質量部にビスフェノールAF1.2質量部、DBU−B0.3質量部を混練した。混練機から排出された混練物の温度は174℃であった。この混練物を25℃に温調した16インチオープンロールミキサーで100℃以下になるように冷却混練してから排出した。続いて、冷却混練して得られた混練物を25℃で24時間熟成させて、フッ素ゴムプレコンパウンドB1を得た。
(フッ素ゴム組成物の調製)
混練機(トーシン(株)製のTD35 100MB、ローター直径:30cm、チップクリアランス:0.1cm)を用いて、フロントローター回転数:40rpm、バックローター回転数:33rpmの混練条件で、フッ素ゴム(A1)100質量部にビスフェノールAF1.2質量部、DBU−B0.3質量部を混練した。混練機から排出された混練物の温度は174℃であった。この混練物を25℃に温調した16インチオープンロールミキサーで100℃以下になるように冷却混練してから排出した。続いて、冷却混練して得られた混練物を25℃で24時間熟成させて、フッ素ゴムプレコンパウンドB1を得た。
混練機(トーシン(株)製のTD35 100MB、ローター直径:30cm、チップクリアランス:0.1cm)を用いて、フロントローター回転数:40rpm、バックローター回転数:33rpmの混練条件で、フッ素ゴムプレコンパウンド(B1)101.5質量部にカーボンブラックISAF20質量部、ステアリルアミン0.5質量部を混練した。混練機から排出された混練物の温度は166℃であった。この混練物を25℃に温調した16インチオープンロールミキサーで100℃以下になるように冷却混練してから排出した。続いて、冷却混練して得られた混練物を25℃で24時間熟成させて、フッ素ゴムプレコンパウンドC1を得た。フッ素ゴムプレコンパウンドC1の剪断弾性率を剪断弾性率測定条件Aで測定すると、剪断弾性率G’(1%)は661.9kPaであり、剪断弾性率G’(1%)と剪断弾性率G’(100%)との比(G’(1%)/G’(100%))は4.59であった。一方、フッ素ゴムプレコンパウンドC1の剪断弾性率を剪断弾性率測定条件Bで測定すると、δG’は396kPaであった。
更に、フッ素ゴムプレコンパウンドC1を22インチオープンロールミキサー(ロール温度25℃、フロントロール回転数12rpm、バックロール回転数11rpm、ロール間隙0.2cm)を用いて、最高温度が68℃となるように10回薄通しし(すなわちmが10)、フッ素ゴムプレコンパウンドD1を得た。得られたフッ素ゴムプレコンパウンドD1の剪断弾性率を剪断弾性率測定条件Aで測定すると、剪断弾性率G’(1%)は537.3kPaであり、剪断弾性率G’(1%)と剪断弾性率G’(100%)との比(G’(1%)/G’(100%))は3.86であった。フッ素ゴムプレコンパウンドD1のG’(1%)/G’(100%)の値をフッ素ゴムプレコンパウンドC1のG’(1%)/G’(100%)の値で除して求められる値は0.84であった。一方、フッ素ゴムプレコンパウンドD1の剪断弾性率を剪断弾性率測定条件Bで測定すると、δG’は272kPaであった。
次に、22インチオープンロールミキサー(関西ロール(株)製)を用いて、ロール温度25℃、フロントロール回転数12rpm、バックロール回転数11rpm、ロール間隙0.4cmの混練条件で、フッ素ゴムプレコンパウンド(D1)122質量部、ハイドロタルサイト3.0質量部を60分間混練し、フッ素ゴムフルコンパウンド(E1)を調製した。排出された混練物の温度は104℃であった。
得られたフッ素ゴムフルコンパウンド(E1)を160℃で30分間プレスして架橋を行い、厚さ2mmのシート状架橋物を得た。このシートより試験片(JIS6号ダンベル)を作製し、25℃、160℃における引張破断強度及び引張破断伸び測定を行った。結果を表1に示す。
(フッ素ゴム塗料組成物の調製)
混練機(トーシン(株)製のTD35 100MB、ローター直径:30cm、チップクリアランス:0.1cm)を用いて、フロントローター回転数:40rpm、バックローター回転数:33rpmの混練条件で、フッ素ゴム(A1)100質量部にカーボンブラックISAF20質量部、ステアリルアミン0.5質量部を混練した。混練機から排出された混練物の温度は167℃であった。この混練物を25℃に温調した16インチオープンロールミキサーで100℃以下になるように冷却混練してから排出した。続いて、冷却混練して得られた混練物を25℃で24時間熟成させて、フッ素ゴムプレコンパウンドF1を得た。
混練機(トーシン(株)製のTD35 100MB、ローター直径:30cm、チップクリアランス:0.1cm)を用いて、フロントローター回転数:40rpm、バックローター回転数:33rpmの混練条件で、フッ素ゴム(A1)100質量部にカーボンブラックISAF20質量部、ステアリルアミン0.5質量部を混練した。混練機から排出された混練物の温度は167℃であった。この混練物を25℃に温調した16インチオープンロールミキサーで100℃以下になるように冷却混練してから排出した。続いて、冷却混練して得られた混練物を25℃で24時間熟成させて、フッ素ゴムプレコンパウンドF1を得た。
更に、フッ素ゴムプレコンパウンドF1を22インチオープンロールミキサー(ロール温度25℃、フロントロール回転数12rpm、バックロール回転数11rpm、ロール間隙0.2cm)を用いて、最高温度が65℃となるように10回薄通しし(すなわちmが10)、フッ素ゴムプレコンパウンドG1を得た。このフッ素ゴムプレコンパウンドG1の剪断弾性率を剪断弾性率測定条件Bで測定すると、δG’は415kPaであった。
次に、22インチオープンロールミキサー(関西ロール(株)製)を用いて、ロール温度25℃、フロントロール回転数12rpm、バックロール回転数11rpm、ロール間隙0.4cmの混練条件で、フッ素ゴムプレコンパウンド(G1)120.5質量部、ハイドロタルサイト3.0質量部を60分間混練し、フッ素ゴムプレコンパウンド(H1)を調製した。
フッ素ゴムプレコンパウンド(H1)123.5質量部を酢酸ブチル400質量部とメチルイソブチルケトン400質量部の混合溶媒に分散させた。一方、ビスフェノールAF1.2質量部、DBU−B0.3質量部をエタノール17.5質量部に溶解し、その中に酢酸2質量部とキシレン4質量部とを加えた。この溶液を先に調製したコンパウンド分散液とディスパーで混合し、塗料(I1)を調製した。
(塗膜の作製)
予めアセトン洗浄しておいた厚さ0.2mmのSUS301板上に、エポキシプライマーを膜厚1μmとなるように塗装した後、塗料(I1)をバーコーターを用いて膜厚20〜30μmとなるように塗装した。予備乾燥後、80〜100℃で30分乾燥した後に、200℃で30分焼成したところ、良好な塗膜が得られた。この塗装板について、摩擦摩耗試験機により塗膜に亀裂が生じるまでの回数を測定した。結果を表2に示す。
予めアセトン洗浄しておいた厚さ0.2mmのSUS301板上に、エポキシプライマーを膜厚1μmとなるように塗装した後、塗料(I1)をバーコーターを用いて膜厚20〜30μmとなるように塗装した。予備乾燥後、80〜100℃で30分乾燥した後に、200℃で30分焼成したところ、良好な塗膜が得られた。この塗装板について、摩擦摩耗試験機により塗膜に亀裂が生じるまでの回数を測定した。結果を表2に示す。
比較例1
(フッ素ゴム組成物の調製)
カーボンブラックをMTカーボンブラックに変えた以外は、実施例1と同様にして、薄通しを経たフッ素ゴムプレコンパウンド(D2)を調製し、更に実施例1と同様にしてフッ素ゴムフルコンパウンド(E2)を調製した。フッ素ゴムフルコンパウンド(E2)を実施例1と同様に架橋して試料を作製し、物性試験を行った。結果を表1に示す。
(フッ素ゴム組成物の調製)
カーボンブラックをMTカーボンブラックに変えた以外は、実施例1と同様にして、薄通しを経たフッ素ゴムプレコンパウンド(D2)を調製し、更に実施例1と同様にしてフッ素ゴムフルコンパウンド(E2)を調製した。フッ素ゴムフルコンパウンド(E2)を実施例1と同様に架橋して試料を作製し、物性試験を行った。結果を表1に示す。
(フッ素ゴム塗料組成物の調製)
カーボンブラックをMTカーボンブラックに変えた以外は、実施例1と同様にして、フッ素ゴムプレコンパウンド(H2)を調製した。更に実施例1と同様にして、塗料(I2)を調整した。
カーボンブラックをMTカーボンブラックに変えた以外は、実施例1と同様にして、フッ素ゴムプレコンパウンド(H2)を調製した。更に実施例1と同様にして、塗料(I2)を調整した。
(塗膜の作製)
実施例1と同様にして、SUS301板上に塗料(I2)を塗装し、この塗装板について、摩擦摩耗試験機により塗膜に亀裂が生じるまでの回数を測定した。結果を表2に示す。
実施例1と同様にして、SUS301板上に塗料(I2)を塗装し、この塗装板について、摩擦摩耗試験機により塗膜に亀裂が生じるまでの回数を測定した。結果を表2に示す。
実施例2
(フッ素ゴム組成物の調製)
カーボンブラックをHAFカーボンブラックに変えた以外は、実施例1と同様にして、薄通しを経たフッ素ゴムプレコンパウンド(D3)を調製し、更に実施例1と同様にしてフッ素ゴムフルコンパウンド(E3)を調製した。フッ素ゴムフルコンパウンド(E3)を実施例1と同様に架橋して試料を作製し、物性試験を行った。結果を表1に示す。
(フッ素ゴム組成物の調製)
カーボンブラックをHAFカーボンブラックに変えた以外は、実施例1と同様にして、薄通しを経たフッ素ゴムプレコンパウンド(D3)を調製し、更に実施例1と同様にしてフッ素ゴムフルコンパウンド(E3)を調製した。フッ素ゴムフルコンパウンド(E3)を実施例1と同様に架橋して試料を作製し、物性試験を行った。結果を表1に示す。
(フッ素ゴム塗料組成物の調製)
カーボンブラックをMTカーボンブラックに変えた以外は、実施例1と同様にして、フッ素ゴムプレコンパウンド(H3)を調製した。更に実施例1と同様にして、塗料(I3)を調整した。
カーボンブラックをMTカーボンブラックに変えた以外は、実施例1と同様にして、フッ素ゴムプレコンパウンド(H3)を調製した。更に実施例1と同様にして、塗料(I3)を調整した。
(塗膜の作製)
実施例1と同様にして、SUS301板上に塗料(I3)を塗装し、この塗装板について、摩擦摩耗試験機により塗膜に亀裂が生じるまでの回数を測定した。結果を表2に示す。
実施例1と同様にして、SUS301板上に塗料(I3)を塗装し、この塗装板について、摩擦摩耗試験機により塗膜に亀裂が生じるまでの回数を測定した。結果を表2に示す。
10:オープンロール
11:第1のロール
12:第2のロール
13:中間組成物
14:分出した後の組成物
11:第1のロール
12:第2のロール
13:中間組成物
14:分出した後の組成物
Claims (9)
- フッ素ゴム(A)及びカーボンブラック(B)を含むフッ素ゴム組成物を液状媒体に溶解又は分散させて得られるフッ素ゴム塗料組成物であって、
フッ素ゴム組成物は、ラバープロセスアナライザ(RPA)による動的粘弾性試験(測定周波数:1Hz、測定温度:100℃)において、未架橋時の動的歪み1%時の剪断弾性率G’(1%)及び動的歪み100%時の剪断弾性率G’(100%)の差δG’(G’(1%)−G’(100%))が、120kPa以上、3000kPa以下である
ことを特徴とするフッ素ゴム塗料組成物。 - フッ素ゴム組成物は、最高温度が80〜220℃に達するまで、フッ素ゴム(A)及びカーボンブラック(B)を混練することにより得られる請求項1記載のフッ素ゴム塗料組成物。
- フッ素ゴム組成物は、フッ素ゴム(A)100質量部に対してカーボンブラック(B)を5〜65質量部含む請求項1又は2記載のフッ素ゴム塗料組成物。
- カーボンブラック(B)は、窒素吸着比表面積(N2SA)が25〜180m2/gであって、ジブチルフタレート(DBP)吸油量が45〜180ml/100gである請求項1、2又は3記載のフッ素ゴム塗料組成物。
- フッ素ゴム(A)は、フッ化ビニリデン系共重合体、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)系共重合体及びテトラフルオロエチレン/プロピレン系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、2、3又は4記載のフッ素ゴム塗料組成物。
- 液状媒体は、有機溶剤である請求項1、2、3、4又は5記載のフッ素ゴム塗料組成物。
- 更に、架橋剤(C)及び/又は架橋促進剤(D)を含む請求項1、2、3、4、5又は6記載のフッ素ゴム塗料組成物。
- 請求項1、2、3、4、5、6又は7記載のフッ素ゴム塗料組成物から得られる塗膜。
- 基材と、基材上に形成された請求項8記載の塗膜とを有する塗装物品。
Applications Claiming Priority (2)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| US201213603029P | 2012-02-24 | 2012-02-24 | |
| US61/603,029 | 2012-02-24 |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
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|---|---|
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|---|---|---|---|---|
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-
2013
- 2013-02-22 JP JP2013033594A patent/JP2013173929A/ja active Pending
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