(57)【要約】【課題】耐オゾン性とともに、シールとして必要な機械的強度や使用温度範囲を付与して総合的に耐久性を向上させた転がり支持装置用シールを提供する。【解決手段】少なくともリップ部が、ニトリルゴムと水素添加ニトリルゴムとを（ニトリルゴム：水素添加ニトリルゴム）比で９：１〜４：６で混合したゴム成分を含有するゴム組成物を、加硫成形してなる弾性材料で形成されている転がり支持装置用シール。【選択図】図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
互いに対向配置される軌道面を備える第１部材及び第２部材と、前記第１部材及び前記第２部材の軌道面間に転動自在に配置された複数個の転動体と、を少なくとも備え、前記転動体が転動することにより前記第１部材及び前記第２部材の一方が他方に対して相対移動する転がり支持装置の、前記第１部材と前記第２部材との間を塞ぐシールであって、
少なくとも前記第１部材または前記第２部材と摺接するリップ部が、ニトリルゴムと水素添加ニトリルゴムとを（ニトリルゴム：水素添加ニトリルゴム）比で９：１〜４：６で混合したゴム成分を含有するゴム組成物を、加硫成形してなる弾性材料で形成されていることを特徴とする転がり支持装置用シール。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は転がり軸受やハブユニット、リニアガイド装置、ボールねじ等の転がり支持装置に使用されるシールに関する。
【背景技術】
【０００２】
図１は転がり軸受の一例を示す断面図であるが、内輪１と外輪２との間に、保持器３により複数の転動体（玉）４を周方向に略等間隔で配置し、更に内輪１と外輪２との間の隙間をシール５で密封して構成されている。シール５は、金属製の芯金６と、弾性部材７とを一体に加硫成形したものである。弾性部材７は、芯金６の外側の主部６ａと、外輪２の内周面に形成された止め溝８に係止される加締部７ａと、内輪１の外周面に形成された受け溝９と当接するシールリップ７ｂとから構成されている。
【０００３】
また、図２は自動車のハブユニット軸受のシールの一例を示す断面図であるが、芯金１０と、スリンガ１１、弾性部材１２とから構成される。芯金１０は、転がり軸受（図示せず）を構成する外輪の端部内周面に内嵌固定自在な外径側円筒部１０ａと、この外径側円筒部１０ａの軸方向内端縁から直径方向内方に折れ曲がった内側円輪部１０ｂを備えた断面略Ｌ字形で円環状に形成されている。また、スリンガ１１は、転がり軸受を構成する内輪の外端部外周面に外嵌固定自在な内径側円筒部１１ａと、この内径側円筒部１１ａの軸方向外端縁から直径方向外方に折れ曲がった外側円輪部１１ｂとを備えた断面Ｌ字形で円環状に形成されている。また、弾性部材１２は弾性材料からなり、外側、中間、内側の３本のシールリップ１２ａ、１２ｂ、１２ｃを備え、芯金１０にその基端部が接着により結合固定されている。そして、最も外側に位置する外側シールリップ１２ａの先端縁をスリンガ１１を構成する外側円輪部１１ｂの内側面に摺接させ、残り２本のシールリップである中間シールリップ１２ｂ及び内側シールリップ１２ｃの先端縁を、スリンガ１１を構成する内径側円筒部１１ａの外周面に摺接させている。
【０００４】
また、図３はボールねじの一例を示す一部切欠平面図であるが、外周面に断面円弧状で螺旋状のねじ溝３１ａを有するねじ軸３１に、ねじ軸３１のねじ溝３１ａに対向する螺旋状のねじ溝を内面に有してねじ軸３１に螺合される円筒状のボールねじナット３２と、ねじ軸３１のねじ溝３１ａとボールねじナット３２のねじ溝とで形成される断面略円形の螺旋状のボールねじ空間に転動自在に装填される多数のボール（図示せず）と、を備えている。また、ボールねじナット３２の軸方向両端部の内側には、潤滑剤含有ポリマからなる円筒状の潤滑剤供給部材４１，４１がガータスプリング３３により押圧された状態で嵌挿されており、内部に保持された潤滑剤が徐々に滲み出て潤滑を行う。また、潤滑剤供給部材４１の軸方向外側には、弾性材料からなるシール４２，４２が装着されている。
【０００５】
上記のシールを形成する弾性材料には、封入グリースの漏洩を防止するとともに、外部からの塵埃、水、泥水等の浸入防止を長期間維持するために、ニトリルゴム等に適宜添加剤を配合したゴム組成物が使用されている。また、近年では、オゾン濃度の増加により弾性材料がオゾン劣化することも懸念されており、老化防止剤を添加することも行なわれている。しかし、弾性特性と耐オゾン性とをバランスよく良好に維持できているとは言い難い状況にある。
【０００６】
一方で、オゾン劣化に強いゴムとして、アクリルゴムやエチレンプロピレンゴム、シリコーンゴム、フッ素ゴム、水素添加ニトリルゴム等が知られており、特許文献１では水素添加ニトリルゴムとブチルゴムとの混合ゴムを用いることが提案されている。しかし、水や塵埃が存在する環境でグリース潤滑ざれる場合、シールとして必要な機械的強度や使用温度範囲が得られないという問題がある。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００７】
【特許文献１】特開平１１−２８６５７６号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００８】
本発明は上記の問題に鑑みてなされたものであり、水や塵埃が存在する環境でグリース潤滑ざれる転がり支持装置用のシールにおいて、耐オゾン性とともに、シールとして必要な機械的強度や使用温度範囲を付与して総合的に耐久性を向上させることを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【０００９】
上記目的を達成するために本発明は、互いに対向配置される軌道面を備える第１部材及び第２部材と、前記第１部材及び前記第２部材の軌道面間に転動自在に配置された複数個の転動体と、を少なくとも備え、前記転動体が転動することにより前記第１部材及び前記第２部材の一方が他方に対して相対移動する転がり支持装置の、前記第１部材と前記第２部材との間を塞ぐシールであって、少なくとも前記第１部材または前記第２部材と摺接するリップ部が、ニトリルゴムと水素添加ニトリルゴムとを（ニトリルゴム：水素添加ニトリルゴム）比で９：１〜４：６で混合したゴム成分を含有するゴム組成物を、加硫成形してなる弾性材料で形成されていることを特徴とする転がり支持装置用シールを提供する。
【発明の効果】
【００１０】
本発明のシールのゴム成分は、ニトリルゴム及び水素添加ニトリルゴムであり、従来のニトリルゴム単体、あるいは水素添加ニトリルゴムとニトリル以外のゴムとのブレンドに比べて同等もしくは同等以上のシール性能を有するとともに、ニトリルゴム単体あるいは水素添加ニトリルゴムとニトリルゴム以外のゴムとのブレンドに比べて耐オゾン性が格段に高くなっている。また、ニトリルゴムは汎用ゴムであり、配合比率も高いことから安価にできるという利点もある。
【図面の簡単な説明】
【００１１】
【図１】転がり軸受の一例を示す断面図である。
【図２】自動車のハブユニット用軸受に使用されるシールの一例を示す断面図である。
【図３】ボールねじの一例を示す一部切欠上面図である。
【発明を実施するための形態】
【００１２】
以下、本発明に関して図面を参照して詳細に説明する。
【００１３】
本発明において転がり支持装置及びそれに使用されるシールの種類や構造には制限はなく、例えば図１〜図３に示したような転がり軸受やハブユニット用軸受、ボールねじに組み込まれる各シールを例示することができる。また、シールは、全体が後述される弾性材料で形成されていてもよく、弾性材料が芯金に接合されていてもよい。
【００１４】
弾性材料は、ニトリルゴムと水素添加ニトリルゴムとを（ニトリルゴム：水素添加ニトリルゴム）比で９：１〜４：６、好ましくは８：２〜６：４で混合したものをゴム成分とするゴム組成物を、加硫成形して得られる。（ニトリルゴム：水素添加ニトリルゴム）比において、水素化ニトリルゴム量がこれより多くなると、シール性能の悪化、低温特性の悪化、コストの増加等が問題が生じ、これより少ないと耐オソン性の向上が見られない。
【００１５】
ニトリゴムにおけるアクリロニトリル含量（ＡＮ量）は、２０〜４０％が好ましく、３０〜４０％がより好ましい。ＡＮ量が４０％を超えると圧縮永久歪等の特性に劣るようになり、シールリップがヘタリ易くなり、２０％未満では耐摩耗性及び耐油性に劣るようになり、シールリップの先端縁の摩耗量の増加やグリースによる膨潤量の増加等により密封性や追随性が低下して好ましくない。
【００１６】
水素添加ニトリルゴムは、上記のＡＮ量を満足するとともに、分子主鎖中の二重結合量が１０％以下であることが好ましく、５％以下であることがより好ましい。二重結合量が１０％を超えると耐オソン性の向上が得られなくなり、好ましくない。
【００１７】
加硫剤は上記のゴム成分を架橋できれば制限はないが、粉末硫黄、硫黄華、沈降硫黄、高分散性硫黄等の各種硫黄や、モルホリンジスルフィド、アルキルフェノールジスルフィド、Ｎ，Ｎ−ジチオ−ビス（ヘキサヒドロ−２Ｈ−アゼピノン−２）、チウラムポリスルフィド等の硫黄を生成可能な硫黄化合物や、ジクミルパーオキサイド、ジ（ｔ−ブチルパーオキシ）ジイソプロピルベンゼン、２，５−ジメチル−２，５−ジ（ベンゾイルパーオキシ）ヘキサン、ベンゾイルパーオキサイド等の過酸化物等を使用できる。
【００１８】
硫黄系の加硫剤を用いた場合は、グアニジン系化合物、アルデヒド−アンモニア系化合物、チアゾール系化合物、チオウレア系化合物、スルフェンアミド系化合物、チウラム系化合物、ジチオカルバメート系化合物、キサンテート系化合物等の加硫促進剤を併用してもよい。また、高分散性硫黄を使用した場合には、テトラメチルチウラムジスルフィド等又はスルフェンアミド系化合物であるＮ−シクロヘキシル−２−ベンゾチアジル・スルフェンアミド等と、２−メルカプトベンゾチアゾール等とを併用してもよい。尚、加硫促進剤は、１種のみを使用してもよいし、２種以上を混合して使用してもよい。
【００１９】
更に、加硫促進助剤を併用してもよく、酸化亜鉛等の金属酸化物、金属炭酸塩、金属水酸化物、ステアリン酸等の有機酸及びその誘導体、アミン類等をそれぞれ単独で、または２種以上を混合して使用することができる。
【００２０】
ゴム組成物には、シールの特定をより向上させるために各種の添加剤を配合することができる。例えば、酸化劣化を防止する老化防止剤としてアミン・ケトン縮合生成物、芳香族第二級アミン類、モノフェノール誘導体、ビス又はポリフェノール誘導体、ヒドロキノン誘導体、硫黄系老化防止剤、リン系老化防止剤等を配合することができる。更に、熱分解を防止して耐熱性を向上するため、上記の老化防止剤とともに２次老化防止剤を併用してもよく、２−メルカプトベンズイミダゾール、２−メルカプトメチルベンズイミダゾール、及びこれらの亜鉛塩等を併用してもよい。
【００２１】
また、成形性を向上させる必要がある場合には可塑剤を配合することができる。例えば、ジオクチルフタレート等のフタル酸ジエステル、アジペート系可塑剤、セバケート系可塑剤、ホスフェート系可塑剤、ポリエーテル系可塑剤、ポリエステル系可塑剤、ポリエーテルエステル系可塑剤、液状ゴム等をそれぞれ単独で、あるいは２種以上を混合して使用することができる。
【００２２】
更に、補強性充填剤として、カーボンブラックや白色系充填剤等を配合することができる。カーボンブラックとしては、ＳＡＦ（Super Abrasion Furnace black）、ＩＳＡＦ（Intermediate Super Abrasion Furnace black ）、ＨＡＦ（High Abrasion Furnace black ）、ＭＡＦ（Medium Abrasion Furnace black ）、ＦＥＦ（Fast Extruding Furnace black）、ＧＰＦ（General Purpose Furnace black ）、ＳＲＦ（Semi-Reinforcing Furnace black）、ＦＴ（Fine Thermal Furnace black）、ＭＴ（Medium Thermal Furnace black）等を例示することができるが、補強性及び追従性を考慮するとＨＡＦ、ＦＥＦ、ＳＲＦが好ましい。白色系充填剤としては、各種シリカ、塩基性炭酸マグネシウム、活性化炭酸カルシウム、特殊炭酸カルシウム、超微粉ケイ酸マグネシウム、クレー、タルク、珪藻土、ウォラストナイト等を例示することができる。また、これら補強性充填材の分散性を高めるために、シラン系、アルミニウム系、チタネート系のカップリング剤を添加してもよい。更に、補強性充填剤と白色系充填剤とを混合して使用することもできる。
【００２３】
上記のゴム組成物をシールにするには、通常の方法で構わず、ゴム成分に加硫剤やその他の添加剤を配合して混練し、得られた未架橋の混練物を所定の金型に充填して成形すればよい。混練方法にも制限はなく、ゴム混練ロールや加圧ニーダー、バンバリーミキサー等の公知のゴム用混練装置を用い、３０〜８０℃で５〜６０分程度混練すればよい。また、成形条件にも制限はなく、混練物を圧縮成形、トランスファー成形、射出成形等の公知のゴム成形方法を採用することができ、通常は１２０〜２００℃で３０秒〜３０分程度加圧加硫し、更に必要に応じて１２０〜２００℃で１０分から１０時間程度の二次加硫を行う。
【００２４】
転がり支持装置のシールとしては通常下記の特性が要求されるため、ゴム組成物の添加剤量や架橋条件を適宜調整する。
・硬さ（スプリング硬さＡスケール；ＪＩＳ  Ｋ６３０１）：６０〜８０、好ましくは６５〜７５
・引張強度（ＪＩＳ  Ｋ６２５１）：１０〜２５ＭＰａ、好ましくは１５〜２５ＭＰａ
・伸び（ＪＩＳ  Ｋ６２５１）：２００〜４００％、好ましくは２５０〜４００％
【実施例】
【００２５】
以下に実施例を挙げて本発明を更に説明するが、本発明はこれにより何ら制限されるものではない。
【００２６】
（実施例１〜４、比較例１〜３）
表１に示すように、ゴム成分、加硫剤及びその他添加剤を配合し、ゴム混練ロールにて十分に混練し、得られた未架橋のシート状混練物を１８０℃で５〜１０分の熱プレスによる加硫工程を経て架橋シートとした。
【００２７】
【表１】
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【００２８】
・ニトリルゴム：日本ゼオン株式会社製「Ｎｉｐｏｌ ＤＮ３３５０」（ＡＮ量３３％）
・水素添加ニトリルゴム：日本ゼオン株式会社製「Ｚｅｔｐｏｌ ２０２０」（ＡＮ量３６％、ヨウ素価２８ｍｇ／１００ｍｇ（飽和度９０％））
・ステアリン酸：花王株式会社製「Ｌｕｎａｃ Ｓ−３５」
・亜鉛華：堺化学株式会社製「フランス１号」
・ＳＲＦカーボン：東海カーボン株式会社製「シーストＳＰ」
・焼成クレー：白石カルシウム株式会社製「ＳＴ−３０９」（カオリンクレー）
・可塑剤：旭電化株式会社製「ＰＮ−３５０」（アジピン酸系ポリエステル）
・硫黄系加硫剤：川口化学株式会社製「アクターＲ」（モルホリンジスルフィド）
・加硫促進剤Ａ：大内新興化学株式会社製「ノクセラーＴＴ」（テトラメチルチウラムジスルフィド）
・加硫促進剤Ｂ：大内新興化学株式会社製「ノクセラーＴＥＴ−Ｇ」（テトラエチルチウラムジスルフィド）
・加硫促進剤Ｃ：川口化学株式会社製「アクセルＣＺ−Ｒ」（Ｎ−シクロヘキシル−２−ベンゾチアジルスルフェンアミド）
・老化防止剤Ａ：精工化学株式会社製「サンタイトＲ」（精選特殊ワックス）
・老化防止剤Ｂ：大内新興化学株式会社製「ノクラックＧ−１」（Ｎ−フェニル−Ｎ−（３−メタクリロキシ−２−ヒドロキシプロピル）−ｐ−フェニレンジアミン）
・老化防止剤Ｃ：川口化学株式会社製「アンテージＲＤ−Ｇ」（２，２，４−トリメチル−１，２−ジヒドロキノンの重合体）
【００２９】
そして、各架橋シートについて、下記に示す（１）硬度測定、（２）一軸引張試験及び（３）オゾン劣化試験を行い機械的特性を評価した。
【００３０】
（１）硬度測定
厚さ２ｍｍの架橋シートを作製し、それを重ねて厚さ６ｍｍ以上の試験片を作製してディロメータＡにて硬度を測定した。結果を表２に示す。
（２）一軸引張試験
ＪＩＳ  Ｋ６２５１に従い、測定温度２３℃、引張速度５００ｍｍ／分の条件で試験を行い、破断時の強度及び伸びを測定した。結果を表２に示す。
（３）オゾン劣化試験
ＪＩＳ  Ｋ６２５９に従い、静的伸張率２０％、温度４０℃、オゾン濃度５０ｐｐｈｍまたは１００ｐｐｈｍの雰囲気下に６時間、２４時間、４８時間放置した後に表面観察を行なった。表面にクラックが無い場合を「ＮＣ」、クラックは少ない場合を「Ａ」、クラックがやや多い場合を「Ｂ」、クラックが多数の場合を「Ｃ」とするとともに、クラックについて、１０倍に拡大したときに確認できる場合を「１」、肉眼で確認できる場合を「２」、クラック長さが１ｍｍ未満を「３」、１ｍｍ超３ｍｍ未満を「４」、３ｍｍ超を「５」、更に切断した場合を「×」とする基準にて評価した。例えば、肉眼で確認できる程度のクラックがやや多い場合は「Ｂ−２」とする。結果を表３及び表４に示す。
【００３１】
【表２】
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【００３２】
【表３】
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【００３３】
【表４】
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【００３４】
表２〜４から、本発明に従う実施例の架橋シートは、ニトリルゴムと同等もしくはそれ以上の機械的強度を備えるとともに、耐オゾン性が大きく向上していることがわかる。
【符号の説明】
【００３５】
１  内輪
２  外輪
３  保持器
４  転動体
５  シール
１０  芯金
１１  スリンガ
１２  弾性部材
３１  ねじ軸
３２  ボールねじナット
４２  シール
【図１】
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【図２】
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【図３】
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