帶有配件的橡膠部件及其製造方法
2023-05-26 23:11:06
專利名稱：帶有配件的橡膠部件及其製造方法
技術領域：
本發明涉及汽車用的絕緣管、發動機座、產業機械用的防振部件等的帶有配件的橡膠部件及其製造方法。
背景技術：
一般，汽車用的絕緣管、發動機座、產業機械用的防振部件等是配件和橡膠材料一體化形成的帶有配件的橡膠部件，作為車架、發動機等各種構成物之間的連接部件使用。
上述防振部件等帶有配件的橡膠部件，在配件和橡膠材料的界面上如果配件表面腐蝕，配件和橡膠材料的粘結就會剝離，擔心其功能變得不能得到發揮。因此，通常作為防腐蝕的目的，在配件表面要進行通過鉻酸鹽處理來形成鉻酸鹽系化學膜(例如，參照專利文獻1)。
專利文獻1特開平6-179978號公報發明內容但是，在鉻酸鹽處理中所使用的化學處理液中，含有對人體和環境有壞影響的6價鉻，這成為問題。
而且，鉻酸鹽系化學膜的膜結構內存在的結晶水由於橡膠硫化時的熱容易脫水，所以容易產生膜縮合所引起的裂紋，或密合性也容易降低。在這樣的狀態下，如果對配件實施縮徑加工，不能跟隨其加工所引起的變形，有時發生裂紋。而且，由於該裂紋使防腐蝕變得不充分。
本發明鑑於這樣的情況，其目的是提供在配件表面上形成的防腐蝕化學膜不對人體或環境帶來壞的影響，而且對配件的變形的跟隨性優良的帶有配件的橡膠部件及其製造方法。
為了達到上述目的，本發明的第1要點是帶有配件的橡膠部件，配件和橡膠材料通過配件表面的防腐蝕化學膜形成一體的帶有配件的橡膠部件，並且是上述防腐蝕化學膜為鋯系化學膜。
再有，本發明的第2要點是在配件表面形成防腐蝕用的鋯系化學膜後，通過該鋯系化學膜使配件和橡膠材料形成一體的帶有配件的橡膠部件的製造方法，包括在形成上述鋯系化學膜之前，對配件表面脫脂後，進行噴丸處理，該噴丸處理面脫脂後，進行水洗的工序和上述鋯系化學膜形成後，經過水洗後使其乾燥的工序。
本發明人著眼於以鋯系化學膜對配件等金屬可以實現優良的密合性、即使是薄的厚度也可以實現防腐蝕性以及可以實現對橡膠硫化時的熱也穩定的耐熱性，進行重複研究的結果，發現鋯系化學膜除上述特性外，由於是非結晶性的，即使對於配件進行縮徑加工等也可以實現良好的跟隨性，從而實現了本發明。這樣的鋯系化學膜的形成，在順序地進行配件表面的脫脂、噴丸處理、再次的脫脂以及水洗後進行。然後，上述鋯系化學膜形成後，實施水洗以及乾燥。
本發明的帶有配件的橡膠部件先在配件表面上形成鋯系化學膜作為防腐蝕化學膜，該鋯系化學膜在對配件可以實現良好的密合性的同時，對於配件的變形也可以實現良好的跟隨性。因此，儘管配件由於縮徑加工等變形，鋯系化學膜上也不產生裂紋，本發明的帶有配件的橡膠部件可以實現良好的防腐蝕性。
另外，本發明的帶有配件的橡膠部件的製造方法中，在配件表面上形成鋯系化學膜，由於該鋯系化學膜形成之前，在配件表面脫脂後進行噴丸處理，該噴丸處理面脫脂後，進行水洗，所以鋯系化學膜在對配件可以實現良好的密合性的同時，對於配件的變形也可以實現良好的跟隨性。進一步，由於隨後上述鋯系化學膜形成後，經過水洗進行乾燥，所以和橡膠材料牢固地進行一體化。
附圖簡單說明
圖1是顯示本發明的帶有配件的橡膠部件的一個實施方式的圓筒狀的絕緣管的縱斷面圖。
圖2是顯示上述圓筒狀絕緣管的重要部分的擴大斷面圖。
圖3是顯示鹽水噴霧試驗中所使用的試驗樣品的正面圖。
符號說明1防振橡膠2內筒配件A鋯系化學膜B粘結劑層具體實施方式
下面，根據附圖對本發明的實施方式進行詳細說明。
圖1所示的縱斷面圖顯示本發明的帶有配件的橡膠部件的一種實施方式。該實施方式中，作為本發明的帶有配件的橡膠部件的一個例子，對汽車用的圓筒狀絕緣管進行了說明。該圓筒狀絕緣管，是在圓筒狀的防振橡膠(橡膠材料)1的內圓周面上，圓筒狀的內筒配件(配件)2同軸地粘結一體化的同時，在上述圓筒狀的防振橡膠1的外圓周面上，圓筒狀的外筒配件(配件)3同軸地粘結一體化。
然後，在上述內筒配件2和防振橡膠1的界面部分，如圖2所示的擴大圖那樣，在內筒配件2的整個表面上，連接形成有鋯系化學膜A，在該鋯系化學膜A的外圓周面上，連接形成有粘結劑層B，在該粘結劑層B的外圓周面上，連接形成有上述防振橡膠1。對於外筒配件3和防振橡膠1的界面部分，也和上述同樣。這樣，帶有配件的橡膠部件(圓筒狀絕緣管等)，在橡膠材料(防振橡膠1等)和配件(內筒配件2以及外筒配件3等)的界面的配件的表面部分上形成了鋯系化學膜A，這是本申請發明的特徵。
這樣的圓筒狀絕緣管，例如，可以如下述那樣製作，即，首先，準備內筒配件2和外筒配件3，通過將內筒配件2以及外筒配件3浸漬在加熱的鹼脫脂液中，對各自的整個表面進行脫脂。接著，對內筒配件2以及外筒配件3的整個表面進行噴丸處理使其表面粗糙化(十點平均粗糙度(Rz)為10-30μm左右)。然後，在進行和上述一樣的脫脂後，在水洗槽中進行水洗。接著，將這些內筒配件2以及外筒配件3浸漬在化學處理液中(45-70℃×1-10分鐘左右)，在內筒配件2以及外筒配件3的整個表面上形成鋯系化學膜A(以鋯原子量換算，膜質量為10-100mg/m2左右)。然後，將這些內筒配件2以及外筒配件3從上述化學處理液中取出，在水洗槽中進行水洗後，使其乾燥(80-100℃×3-20分鐘左右)。接下來，在內筒配件2的外圓周面以及外筒配件3的內圓周面上，通過噴塗等塗布粘結劑，形成粘結劑層B(厚度5-20μm左右)。然後，在成型用的模具中同軸配置這些內筒配件2以及外筒配件3，在內筒配件2和外筒配件3和模具所圍成的成形空間內填充形成上述防振橡膠1用的未硫化的橡膠，其後，硫化(140-200℃×5-60分鐘左右)。然後，脫模後，從外筒配件3的外圓周面加壓，對外筒配件3進行縮徑加工(縮徑至外筒配件3的外徑的10％左右)。這樣就可以製作出上述圓筒狀的絕緣管。
這樣得到的圓筒形絕緣管，鋯系化學膜A與內筒配件2以及外筒配件3牢固地密合。而且，鋯系化學膜A即使厚度薄(如上所述那樣以鋯原子量換算，膜質量為10-100mg/m2左右的厚度)，也可以發揮優良的防腐蝕性。另外，鋯系化學膜A是非結晶性的，所以在上述圓筒狀絕緣管的製作中，如上所述的那樣，即使對外筒配件3進行縮徑加工，也可以跟隨它的變形，在鋯系化學膜A上不會生成裂紋。因此，上述圓筒狀絕緣管可實現優良的防腐蝕性。其結果，內筒配件2和以及外筒配件3和防振橡膠1之間的粘結性可以長時間得到維持，進而上述圓筒狀絕緣管的防振功能可以長時間得到維持。
下面，對上述製造方法中所使用的防振橡膠1、內筒配件2以及外筒配件3的形成材料、以及為形成鋯系化學膜A所使用的上述化學處理液及粘結劑層B的材料等進行說明。
作為上述防振橡膠1的形成材料，通常可使用下述材料。例如，可舉出天然橡膠(NR)、丁二烯橡膠(BR)、丁苯橡膠(SBR)、異戊二烯橡膠(IR)、丙烯腈丁二烯橡膠(NBR)、羧基改性NBR、氯丁二烯橡膠(CR)、乙烯丙烯橡膠(EPM、EPDM)、馬來酸改性EPM、丁基橡膠(IIR)、滷化IIR、氯磺化聚乙烯橡膠(CSM)、氟橡膠(FKM)、丙烯酸類橡膠、表氯醇橡膠等。這些可以單獨使用，也可以2種以上並用。再有，根據需要的性能，在上述材料中可適當添加炭黑等補強劑、硫化劑、硫化促進劑、潤滑劑、助劑、增塑劑、防老化劑等。
上述內筒配件2以及外筒配件3的金屬材料沒有特別限定，例如，可舉出鋁、鐵、不鏽鋼等。
在形成上述鋯系化學膜A中所使用的化學處理液是含有氟化氫和鋯化合物的pH為3-5的水溶液。該化學處理液中的鋯的濃度通常設定為1-10重量％的範圍內。
在形成上述粘結劑層B中所使用的粘結劑沒有特別的限定，通常可使用市售品。例如，可舉出ケムロツク205(LORD社製造)，ケムロツク6108(LORD社製造)等。這些可單獨使用，也可以2種以上並用。
再有，上述實施方式中，作為本發明的帶有配件的橡膠部件，對汽車用的圓筒狀絕緣管進行了說明，但並不限定於此，可舉出可用於汽車或運輸機械(飛機、叉式起重機、汽車挖土機、吊車等產業用運送車輛、鐵路車輛等)等的圓筒狀以外形狀的絕緣管、發動機座、馬達座等、或者產業機械等的各種各樣的機械中所使用的防振部件等。即，配件的形狀不限定於圓筒狀，有平板狀、波形狀等各種形狀。這些形狀的配件中，常用在上下的配件之間夾著橡膠材料的三明治形狀，但只在上下的任何一方上設置配件也可以。
下面，對於實施例和以往例及比較例一起進行說明，但是，本發明並不限定於下述的實施例。
實施例1為了製作圖3所示的試驗樣品，準備了下述的配件，防振橡膠11形成用的未硫化橡膠等。
準備由鋁材ADC12製成的圓板(直徑35.7mm)12兩枚，各圓板12的一面的中心通過焊接設立螺杆13。
通過將天然橡膠100重量份、HAF炭黑(東海碳社製造，シ一スト3)35重量份、氧化鋅(堺化學工業社製造，氧化鋅1種)5重量份、硬脂酸(花王社製造，ル一ナツクS-30)2重量份、硫化促進劑(住友化學社製造，ソクシノ一ルCZ)0.7重量份和硫磺(鶴見化學工業社製造，サルフアツクス200S)2份使用捏合機以及混練輥機進行混煉，製備未硫化橡膠。
準備パ一ルコ一ト3796(日本パ一カライジング社製造)。
首先，通過將上述各配件的整個表面浸漬在加熱至60℃的鹼脫脂液中進行脫脂。接著，對脫脂的整個表面進行噴丸處理使表面粗糙化(十點平均的粗糙度(Rz)為20μm)。接著，與上述同樣進行脫脂後，在水槽中進行水洗。然後，浸漬在形成上述鋯系化學膜用的化學處理液中(50℃×3分鐘)，形成鋯系化學膜(以鋯原子量換算，膜質量為50mg/m2)。接著，從該化學處理液中取出，在水洗槽中水洗後，使其乾燥(80℃×10分鐘)。再有，上述十點平均粗糙度(Rz)用表面粗度計(東京精密社製造，サ一フコム1400D)進行測定。另外，鋯系化學膜的膜質量通過用螢光X射線分析裝置(島津製作所製造，EDX900-HS)進行測定，利用預先作成的校正曲線換算為鋯原子量算出。
首先，在上述鋯系化學膜形成的各配件中沒有設立螺杆13一側的整個面上通過噴塗塗布粘結劑ケムロツク205(LORD社製造)後，進一步，通過噴塗塗布粘結劑ケムロツク6108(LORD社製造)。其後，使其乾燥(60℃×10分鐘)，形成粘結劑層(厚度為20μm)。然後，使用成型用模具在2個配件的圓板12之間的成形空間內，填充上述未硫化橡膠，通過加壓硫化(150℃×20分鐘)。通過這樣圓柱狀的防振橡膠(厚度為15mm)11與上述兩個配件同軸地形成一體，得到圖3所示的試驗樣品。
實施例2在製作圖3所示的試驗樣品時，在上述實施例1中，使配件的圓板為用鐵材料SPHC製成的。另外，作為用於形成鋯系化學膜的化學處理液，使用サ一フダインEC 3200(日本ペイント社製造)，形成鋯系化學膜(以鋯原子量換算，膜質量為100mg/m2)。除此以外，與實施例1同樣操作，製作試驗樣品。
以往例1在上述實施例1中，形成鉻酸鹽化學膜(以鉻原子量換算，膜質量為100mg/m2)來代替形成鋯系化學膜。在該鉻酸鹽化學膜的形成中，作為化學處理液使用ケミボンダ一334(日本シ一·ビ一·ケミカル社製造)。除此以外與實施例1同樣操作。
在上述實施例1中，不進行鋯系化學膜的形成。除此以外與實施例1同樣操作。
在上述實施例2中，形成磷酸鋅化學膜(膜質量為5g/m2(利用溶出法測定))來代替形成鋯系化學膜。在該磷酸鋅化學膜的形成中，作為化學處理液使用ケミボンダ一5020(日本シ一·ビ一·ケミカル社製造)。除此以外與實施例2同樣操作。
在上述實施例2中，不進行鋯系化學膜的形成。除此以外與實施例2同樣操作。
將如此操作得到的實施例1、2，以往例1、比較例1-3的各試驗樣品的配件的螺杆13固定在拉伸試驗機上，在軸向(箭頭X的方向)拉伸。然後，測定拉伸強度，一併示於下述的表1、2中。再有，該拉伸試驗的結果，不管哪一個，斷裂面的100％都是防振橡膠11。
使上述各試驗樣品的防振橡膠11在軸向伸長25％(在箭頭X方向拉伸)，在端面用切刀C切出缺口的狀態下，放置於溫度35℃、溼度95％RH的氣氛環境下，對於各試驗樣品連續噴霧濃度為5％的氯化鈉水溶液1000小時。其後，測定剝離率(防振橡膠11剝離的面積的比例)，一併示於下述表1、2中。
和上述實施例1、2、以往例1、比較例2同樣操作，在和各例中所用配件相同材料(鋁材ADC12或鐵材SPHC)製成的長方形狀的平板[60mm×25mm×3mm(厚度)]上形成各化學膜，在各化學膜上，在10mm×10mm中，以1mm的間隔切割成棋盤格狀的網格，形成100個1mm×1mm的方格(枡目)。然後，根據JIS K5400(俄裡克森試驗方法)，使形成上述方格的部分凸起變形。接著，在烘箱中進行150℃×20分鐘的加熱處理(假定形成防振橡膠11時的硫化時的熱負荷的處理)。接下來，在形成上述方格的部分塗布粘結劑(ケムロツク205，LORD社製造)，使其乾燥後，依據JIS K5400進行膠帶剝離試驗(將膠帶粘貼後，剝掉)。然後，數出上述100個方格中沒有移向上述膠帶而殘留在平板表面上的方格數，一併記載在下述的表1、2中。該值(殘留在平板表面上的方格數)越多，化學膜的密合性越高，可以判定對於變形的跟隨性越高。
表1
表2
從上述表1、2的結果可知，實施例1、2的鋯系化學膜，其化學處理液無害，而且，對變形的跟隨性好。另外，作為化學處理液中無害的化學處理液，還有形成磷酸鋅系化學膜的場合(比較例2)，但對於變形的跟隨性不太好。
權利要求
1.帶有配件的橡膠部件，其是配件和橡膠材料通過配件表面的防腐蝕用化學膜形成一體的帶有配件的橡膠部件，其特徵在於，上述防腐蝕用化學膜是鋯系化學膜。
2.權利要求1所述的帶有配件的橡膠部件，其是使上述配件形成為圓筒狀，使形成上述鋯系化學膜的圓筒狀配件縮徑而形成。
3.帶有配件的橡膠部件的製造方法，其是在配件表面上形成防腐蝕用的鋯系化學膜後，通過該鋯系化學膜使配件和橡膠材料形成為一體的帶有配件的橡膠部件的製造方法，其特徵在於，包括在上述鋯系化學膜形成之前，在配件表面脫脂後進行噴丸處理，該噴丸處理面脫脂後，進行水洗的工序；和在形成上述鋯系化學膜後，經過水洗使其乾燥的工序。
4.權利要求3所述的帶有配件的橡膠部件的製造方法，其中，使上述配件形成為圓筒狀，在該圓筒狀配件表面上形成上述鋯系化學膜後，使該圓筒狀配件縮徑。
全文摘要
本發明提供在配件表面形成的防腐蝕化學膜對人體以及環境沒有壞影響，而且，對配件的變形跟隨性好的帶有配件的橡膠部件以及它的製造方法。具體地是在內筒配件2的外圓周面上，經過脫脂、噴丸處理、再次脫脂以及水洗的順序，接觸形成鋯系化學膜A，在該鋯系化學膜A的外圓周面上，經過水洗以及乾燥的順序，接觸形成粘結劑層B，在該粘結劑層B的外圓周面上，接觸形成上述防振橡膠1。
文檔編號C23C18/18GK101041895SQ20071008879
公開日2007年9月26日 申請日期2007年3月22日 優先權日2006年3月22日
發明者杉浦隆典, 遠山豐久, 田口武彥 申請人:東海橡膠工業株式會社