ゴム・プラスチック表面の撥水処理方法および撥水処理製品

【課題】ゴム・プラスチック表面に撥水性に優れた皮膜を容易にかつ安価に形成することができる撥水処理方法およびそのような方法を適用した撥水処理製品を提供する。
【解決手段】有機物添加剤を含有するゴム・プラスチック表面に撥水処理を施す方法であって、撥水処理すべき前記ゴム・プラスチックの表面に酸化チタン光触媒を付着させるとともに、該ゴム・プラスチック表面およびその近傍を加熱する工程と、前記酸化チタン光触媒を付着させたゴム・プラスチック表面に光を照射する工程と、前記光が照射されたゴム・プラスチック表面から前記酸化チタン光触媒を除去する工程とを有するゴム・プラスチック表面の撥水処理方法、およびそのようなゴム・プラスチック表面の撥水処理方法によって撥水処理が施されてなる撥水処理製品である。

【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【0001】
本発明は、ゴム・プラスチックからなる被覆を有する電線・ケーブルの撥水処理などに有用なゴム・プラスチック表面の撥水処理方法、およびそのような撥水処理方法を用いた撥水処理製品に関する。
【背景技術】
【0002】
一般に、航空照明用ケーブルなど、屋外に布設されるゴム・プラスチック被覆電線・ケーブルにおいては、雨や日光、オゾンなどによる劣化を防止するため、外被材料として耐候性、耐水性、耐紫外線性、耐オゾン性などに優れた材料が使用されている。具体的には、例えば、ゴムでは、クロロプレンゴム、クロロスルホン化ポリエチレン、エチレン・プロピレンゴム(EPゴム)などが、また、プラスチックでは、ポリ塩化ビニル、ポリエチレン、塩素化ポリエチレンなどが多用されている。ちなみに、航空照明用ケーブルでは、上記特性に加え、難燃性があり、耐薬品性、耐湿性が良好で、さらに耐摩耗性などの機械的特性にも優れるクロロプレンゴムが使用されている。
【0003】
ところで、近年、このような電線・ケーブルにおいて、雨水により被覆が膨潤する事例が報告されてきており、それに伴い、被覆の耐水性、耐湿性をさらに強化すべく、電線・ケーブルのゴム・プラスチック被覆表面に簡易に撥水性または防水性の皮膜を形成することができる技術が要望されてきている。
【0004】
ゴムやプラスチックの表面に撥水性の皮膜を形成する技術としては、フッ素系またはシリコーン系樹脂を希釈剤に溶解した撥水処理剤を用いる方法が知られている(例えば、特許文献1参照。)。しかしながら、かかる撥水処理剤は非常に高価であり、電線・ケーブルのように大量に使用しなければならない用途への適用は困難であった。
【特許文献1】特開平7−207429号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【0005】
上述したように、ゴム・プラスチック被覆電線・ケーブルの耐水性、耐湿性を強化するため、表面に撥水性皮膜を簡易に形成することができる技術が求められてきているが、従来のゴムやプラスチックの表面に撥水性の皮膜を形成する技術では、高価な撥水処理剤を使用するため、適用が困難であるという問題があった。
【0006】
本発明はかかる従来技術の課題に対処してなされたもので、ゴム・プラスチック表面に撥水性に優れた皮膜を容易にかつ安価に形成することができる撥水処理方法、およびそのような方法により撥水処理された製品を提供することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【0007】
上記目的を達成するため、本発明のゴム・プラスチック表面の撥水処理方法は、有機物添加剤を含有するゴム・プラスチック表面に撥水処理を施す方法であって、撥水処理すべき前記ゴム・プラスチックの表面に酸化チタン光触媒を付着させるとともに、該ゴム・プラスチック表面およびその近傍を加熱する工程と、前記酸化チタン光触媒を付着させたゴム・プラスチック表面に光を照射する工程と、前記光が照射されたゴム・プラスチック表面から前記酸化チタン光触媒を除去する工程とを有することを特徴とするものである。
【0008】
また、上記目的を達成するため、本発明の撥水処理製品は、有機物添加剤を含有するゴム・プラスチック表面が、上記ゴム・プラスチック表面の撥水処理方法によって撥水処理が施されてなることを特徴とするものである。
【発明の効果】
【0009】
本発明のゴム・プラスチック表面の撥水処理方法によれば、ゴム・プラスチック表面に撥水性に優れた皮膜を容易にかつ安価に形成することができる。また、本発明によれば、ゴム・プラスチック表面に、撥水性に優れ、しかも、容易にかつ安価に形成可能な皮膜を備えた撥水処理製品を得ることができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【0010】
以下、本発明の実施の形態を図面を用いて説明する。
【0011】
図1は、本発明のゴム・プラスチック表面の撥水処理方法の一実施形態を示す工程図である。
【0012】
この撥水処理方法においては、まず、図1(a)に示すように、撥水処理対象となるゴム・プラスチックからなる被処理体1の表面、すなわち被処理面1aに酸化チタン光触媒2を付着させるとともに、この被処理面1aおよびその近傍を加熱する。
【0013】
被処理体1を構成するゴム・プラスチックは、有機物添加剤を含有するものである。周知のように、ゴム材およびプラスチック材には、通常、ベースのポリマー成分の性質を改質する目的で種々の添加剤が配合される。例えば、それ自体では硬くて剛性を持つポリマーには、柔軟性、弾性、加工性などを付与するため可塑剤が使用される。また、ゴムの加工を容易にするために、軟化剤が使用され、加工時の溶融ポリマーの流動性を高めるとともに加工機械の金属表面との粘着を防止するために、滑剤が使用される。これらの添加剤の多くは有機物であり、本発明においては、このような有機物からなる添加剤を含有するゴム・プラスチックからなるものであれば、特に限定されることなく、撥水処理対象とすることができる。
【0014】
本発明においては、なかでも、塩素化パラフィンなどのパラフィン誘導体系可塑剤、パラフィンワックス、流動パラフィン、ポリエチレンワックスなどのパラフィンおよび炭化水素樹脂系滑剤、ジウンデシルフタレートなどの高級アルキル基を含むフタル酸誘導体、ジイソニルアジペートなどの高級アルキル基を含むアジピン酸誘導体などが配合されたゴム・プラスチックが好ましい撥水処理対象として例示される。
【0015】
なお、ベースのポリマーとしては、特に限定されるものではないが、処理の容易さや得られる撥水効果の点からは、ハロゲン元素含有ポリマー、主骨格に不飽和結合を有するポリマーが好ましく、そのようなポリマーの具体例としては、ポリ塩化ビニル(PVC)、エチレン・酢酸ビニル共重合体(EVA)、エチレン・アクリル酸エステル共重合体(EEA)、クロロプレンゴム(CR)、エチレン・プロピレン・ジエン三元共重合体(EPDM)、天然ゴム(NR)、ブチルゴム(IIR)、クロロスルホン化ポリエチレン(CSM)、スチレンブタジエンゴム(SBR)などが例示される。
【0016】
また、このような有機物添加剤を含有するゴム・プラスチックからなる被処理体1の被処理面1aに付着させる酸化チタン光触媒としては、二酸化チタンが好ましく使用され、特に、活性や価格などの点から、粒子径(例えば、レーザ回折散乱式粒度分布測定装置を用いて測定することができる。)が5〜15nmの二酸化チタンが好ましい。なお、二酸化チタンには、アナターゼ型とルチル型の結晶型が存在するが、本発明においては、いずれの結晶型のものを使用してもよい。
【0017】
このような酸化チタン光触媒を被処理体1の被処理面1aに付着させる形態としては、粉体、水分散体、酸またはアルカリ溶液分散体など様々な形態を採ることができるが、なかでも、水分散体が、ゴム・プラスチック表面への吸着性や塗付性などの観点から好ましい。また、その被処理面1aに対する付着量は、固形分換算で、0.01〜100mg/mの範囲が好ましく、0.1〜10mg/mの範囲がより好ましい。付着量が0.01mg/mに満たないと、良好な撥水性能を有する撥水性皮膜の形成が困難になり、逆に、付着量が100mg/mを超えると、撥水性皮膜の形成に寄与しないものが増え、非経済的となる。
【0018】
なお、二酸化チタンを水分散体の形態で被処理面1aに付着させる場合、濃度100〜500ppmの分散液を1〜50μm程度の厚さに塗布すると、二酸化チタンをほぼ上記の好ましい範囲で付着させることができ、同分散液を1〜50μm程度の厚さに塗布すると、二酸化チタンをほぼ上記のより好ましい範囲で付着させることができる。二酸化チタン水分散体を被処理面1aに塗布するにあたっては、スプレー法、浸漬法などが用いられる。
【0019】
さらに、被処理面1aおよびその近傍に対する加熱は、被処理体1を構成するゴム・プラスチックが含有する有機物添加剤を、被処理面1aにブルームさせることができるとともに、上記酸化チタン光触媒を被処理面1aに保持することができる条件で行うことが好ましい。具体的には、例えば、被処理体1を構成するゴム・プラスチックが、パラフィンワックスなどの軟化剤を含有するクロロプレンゴムの場合、50〜200℃程度の温度で30〜180分間程度加熱することが好ましく、また、流動パラフィンなどの可塑剤を含有するポリエチレン樹脂の場合、30〜110℃程度の温度で10〜150分間程度加熱することが好ましく、50〜100℃程度の温度で30〜90分間程度加熱することがより好ましい。
【0020】
このように、有機物添加剤を含有するゴム・プラスチックからなる被処理体1の被処理面1aに酸化チタン光触媒2を付着させるとともに、この被処理面1aおよびその近傍を加熱した後、図1(b)に示すように、被処理体1の表面に向けて光3を照射し、酸化チタン光触媒2を活性化させる。すなわち、例えば、酸化チタン光触媒2として二酸化チタンを用いた場合には、波長400nm以下、好ましくは300〜400nmの紫外線を含む光を照射する。この照射には、紫外線ランプの他、蛍光灯や太陽光なども使用することができる。このように光照射することにより、被処理面1aに撥水性を有する皮膜4が形成される。この皮膜4は、光照射下の酸化チタン光触媒2の働きで、前工程で被処理面1aにブルームしていた有機物添加剤が分解されるとともに、その分解生成物が被処理面1aのポリマー分子と反応した結果、形成されたものと推定され、未だその化学構造は明らかになっていないものの、本発明者らは、この皮膜4が、良好で、かつ、長期持続性に優れた撥水性能を有する皮膜であることを確認した。
【0021】
この後、図1(c)に示すように、撥水性皮膜4が形成された被処理面1aから、酸化チタン光触媒2を洗浄などの方法で除去することにより、撥水性皮膜4が形成された被処理体1が得られる。
【0022】
このような撥水処理方法においては、酸化チタン光触媒を使用するものの、撥水性皮膜4は、被処理体1を構成するゴム・プラスチックにもともと配合されている可塑剤などの添加剤により形成され、酸化チタン光触媒は、撥水性皮膜4が形成された被処理面1aから除去して繰り返し使用することができるため、それ自身が撥水性皮膜を構成する撥水処理剤を使用する従来のゴム・プラスチック表面に対する撥水処理技術に比べ、材料コストを大幅に低減することができる。また、そのため、ゴム・プラスチック被覆ケーブルのように、処理面積の大きいものに対しても容易に適用することができる。さらに、撥水性皮膜4は、ゴム・プラスチック中に含まれる添加剤の分解生成物とゴム・プラスチックのポリマー分子の化学結合により形成されているため、撥水処理剤からなる撥水性皮膜のように被処理面から容易に剥がれるようなことはなく、撥水効果が長期間持続するという利点を有する。
【0023】
なお、本発明においては、図1(a)の工程における被処理面1aおよびその近傍に対する加熱を、酸化チタン光触媒を被処理体1の被処理面1aに付着させる工程と平行して行ってもよく、付着させる前または後に行ってもよい。あるいは、図1(b)における光照射と平行して行うようにしてもよい。処理時間の短縮と作業の容易性の観点からは、まず、酸化チタン光触媒を被処理体1の被処理面1aに付着させた後、光照射と平行して行うことが好ましい。
【0024】
上述したように、本発明の撥水処理方法は、ゴム・プラスチック被覆ケーブルのように、処理面積の大きいものに対しても容易に適用することができる。以下、本発明の撥水処理方法を適用したゴム・プラスチック被覆ケーブルの一例を図面を用いて説明する。
【0025】
すなわち、図2は、本発明の撥水処理方法により撥水処理されたゴム・プラスチック被覆ケーブルの一例を示す断面図である。
【0026】
図2に示すように、このゴム・プラスチック被覆ケーブル10は、銅やアルミなどからなる導体11上にポリエチレンや架橋ポリエチレンなどの絶縁層12を被覆してなる絶縁線心13を3本、紙やジュートなどの介在14aとともに撚り合せてなるケーブルコア14と、このケーブルコア14外周に設けられたシース15とを備えている。
【0027】
シース15は、ポリ塩化ビニルをベースとし、これに可塑剤としてジウンデシルフタレートを含有させてなる組成物の押出しにより形成されている。そして、このようなシース15の表面には、前述した撥水処理方法により形成された撥水性皮膜16が設けられている。
【0028】
このようなゴム・プラスチック被覆ケーブル10においては、シース15表面に、良好で、かつ、長期持続性に優れた撥水性能を有する皮膜16が形成されているため、シース15は本来有する耐水性、耐湿性がさらに強化され、長期間にわたって良好な特性を保持することができる。
【0029】
なお、本発明の撥水処理方法が適用可能な製品は、かかるゴム・プラスチック被覆ケーブル10に限定されるものではなく、最外層に有機物添加剤を含有するゴム・プラスチックからなる被覆を有するものであれば、いかなる構造の電線・ケーブルに適用できることはいうまでもない。さらに、有機物添加剤を含有するゴム・プラスチックからなる表面を有するものであれば、電線・ケーブルに限らず、各種製品に広く適用することができる。
【実施例】
【0030】
次に、本発明の実施例を具体的に記載するが、本発明は以下の実施例に何ら限定されるものではない。
【0031】
実施例1
表1に示すように、組成の軟化剤としてパラフィンワックスを5重量%、無機充填剤として炭酸カルシウムを20重量%、着色剤としてカーボンブラックを20重量%含有させたクロロプレンゴム組成物を用いて作製した1mm厚のシートから、10cm×10cmの試料を切り出し、その全表面(側面を含む)に二酸化チタン光触媒の水分散体(アナターゼ型TiO(平均粒子径10nm)の500ppm水溶液)を約30μm厚にスプレー塗布した。次いで、この塗布面全体に5Wの紫外線ランプにより波長350nmの紫外線を照射しながら、100℃の恒温槽内に試料を保持した。120分経過後、恒温槽から試料を取り出し、表面に付着していた二酸化チタン光触媒を水洗除去した後、乾燥させた。
【0032】
実施例2〜10
試料の組成および撥水処理条件(酸化チタン光触媒膜厚、加熱温度、加熱時間、紫外線照射時間)を表1に示すように変えた以外は、実施例1と同様にして、試料を作成するとともに、この試料に対し撥水処理を行った。
【0033】
このように撥水処理した試料をそれぞれ1L容器内に吊り下げ、試料全体が浸漬されるように蒸留水を加え、密閉し、次いで、この容器を50℃の恒温槽内に1週間保持した後、容器を開け、試料を取り出し、その体積変化を調べ、次式より膨潤率を算出した。
膨潤率(%)
=[(浸漬後の試料体積−浸漬前の試料体積)/浸漬前の試料体積]×100
【0034】
また、比較のため、撥水処理しなかった試料(大きさおよび構成は実施例1と同じ)について、実施例と同様に蒸留水に浸漬し、50℃の恒温槽内に保持した後、その体積変化を調べ、膨潤率を算出した。
【0035】
これらの結果を、表1の下欄に示す。
【表1】

【0036】
表1から明らかなように、撥水処理した実施例では浸漬による膨潤が全く認められなかったのに対し、比較例では80%に近い膨潤が認められた。このことから、実施例の試料の表面には、撥水性を有する皮膜が形成されており、この皮膜により、膨潤が防止されたものと推定される。
【図面の簡単な説明】
【0037】
【図1】本発明の撥水処理方法の一実施形態を示す工程図である。
【図2】本発明の撥水処理方法が適用されたゴム・プラスチック被覆ケーブルの一例を示す断面図である。
【符号の説明】
【0038】
1…ゴム・プラスチックからなる被処理体、1a…被処理面、2…酸化チタン光触媒、3…光、4,16…撥水性皮膜、10…ゴム・プラスチック被覆ケーブル、11…導体、12…絶縁体、14ケーブルコア、15…シース

【特許請求の範囲】
【請求項1】
有機物添加剤を含有するゴム・プラスチック表面に撥水処理を施す方法であって、
撥水処理すべき前記ゴム・プラスチックの表面に酸化チタン光触媒を付着させるとともに、該ゴム・プラスチック表面およびその近傍を加熱する工程と、前記酸化チタン光触媒を付着させたゴム・プラスチック表面に光を照射する工程と、前記光が照射されたゴム・プラスチック表面から前記酸化チタン光触媒を除去する工程とを有することを特徴とするゴム・プラスチック表面の撥水処理方法。
【請求項2】
前記有機物添加剤が、可塑剤、滑剤および軟化剤から選ばれる少なくとも1種であることを特徴とする請求項1記載のゴム・プラスチック表面の撥水処理方法。
【請求項3】
前記ゴム・プラスチックが、ポリ塩化ビニル、エチレン・酢酸ビニル共重合体、エチレン・アクリル酸エステル共重合体、クロロプレンゴム、エチレン・プロピレン・ジエン三元共重合体、天然ゴム、ブチルゴム、クロロスルホン化ポリエチレンからなる群より選ばれる少なくとも1種を含むことを特徴とする請求項1または2記載のゴム・プラスチック表面の撥水処理方法。
【請求項4】
前記酸化チタン光触媒を前記ゴム・プラスチック表面に、0.01〜100mg/mの範囲で付着させることを特徴とする請求項1乃至3のいずれか1項記載のゴム・プラスチック表面の撥水処理方法。
【請求項5】
有機物添加剤を含有するゴム・プラスチック表面が、請求項1乃至4のいずれか1項記載のゴム・プラスチック表面の撥水処理方法によって撥水処理が施されてなることを特徴とする撥水処理製品。
【請求項6】
撥水処理製品が、ゴム・プラスチック被覆電線・ケーブルであることを特徴とする請求項5記載の撥水処理製品。

【図1】
image rotate

【図2】
image rotate


【公開番号】特開2007−204663(P2007−204663A)
【公開日】平成19年8月16日(2007.8.16)
【国際特許分類】
【出願番号】特願2006−26924(P2006−26924)
【出願日】平成18年2月3日(2006.2.3)
【出願人】(306013120)昭和電線ケーブルシステム株式会社 (218)
【Fターム(参考)】