(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
加硫ゴム弾性体で繊維を結合したゴム結合樹脂繊維集合体シートと、合成樹脂，熱可塑性エラストマーおよび合成ゴムからなる群から選ばれた１種または２種以上からなる合成樹脂シート状補強材とを、一体的に接合してなることを特徴とする合成樹脂補強繊維集合体から構成され、前記ゴム結合樹脂繊維集合体シ−トと前記合成樹脂シ−ト状補強材とが相手摺動部材の表面に当接する構造のシ−ル部材。
【請求項２】
前記合成樹脂シート状補強材は、両面を貫通する小穴等の流体の流通手段を有することを特徴とする請求項１に記載のシ−ル部材。
【請求項３】
前記合成樹脂補強繊維集合体が、前記合成樹脂シ−ト状補強材を前記ゴム結合樹脂繊維集合体シ−トの両面に結合したものである、請求項１または請求項２に記載のシール部材。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、合成樹脂補強繊維集合体からなるシール部材に関し、具体的には、相対的な摺動運動部分を備える機器の部材間に設けられ、摺動面に付着するダストの除去や潤滑剤の保持・供給機能を有するシール部材に用いるのに好適な合成樹脂補強繊維集合体を用いるシール部材に関する。
【背景技術】
【０００２】
相対的な摺動部分を備える機器の摺動部分は、油空圧機器や水圧機器，ボールネジ，リニアガイド，ロッドガイド等における軸受部やその周辺部分に存在する。これらの摺動部分では、軸受部や摺動面に摺動傷やかじり傷等の損傷が、外部から内部へ侵入する異物やダスト，あるいは軸受摺接部の摩耗粉等によって発生することがあった。
【０００３】
ＪＩＳ  Ｂ  ８３９５の「油圧・空気圧システム及び機器の−シリンダ−往復運動用ワイパリングのハウジング−寸法及び許容差」の序文には、「ワイパリングは汚染物質の侵入を防ぐために使用し、機器の中にあるシールやベアリングを保護する。」との記載がみられる。
【０００４】
このような機能を有する油圧・空気圧システム及び機器のワイパリングは、スクレーパ，ダストシール等とも呼ばれる。ワイパリングは、油圧・空気圧システムのシリンダ等の他にも、ボールねじ，リニアガイド，ロッドガイド，トナーシール等の、相対的に摺動運動する機器や装置の軸受部にも使用される。
【０００５】
本出願人は、特許文献１により、複数の樹脂繊維を束ねた束を多数絡ませた樹脂繊維束集合体と、これら多数の束をそれぞれ部分的に結合する加硫ゴム弾性体による加硫結合強化部分とを備え、かつ、内部に液体状潤滑剤を保持及び通過させることができるとともに保持した液体状潤滑剤を毛細管現象によって摺動面へ供給することができる立体的な連通空間を備える不織布構造を有するゴム結合樹脂繊維集合体からなるワイパリングによって付着性ダストを絡め取って除去する特許発明を提案した。この特許発明により、機器内への粉塵の侵入防止とともに、潤滑剤を摺動面に供給して軸受部のかじり損傷を防ぎ、機器の信頼性向上および長寿命化を図ることができる。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００６】
【特許文献１】特許第３７０７４９９号明細書
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００７】
特許文献1により提案したゴム結合樹脂繊維集合体からなるワイパリングは、粉塵等のダストが多量に存在する場合や機械加工時に発生する切削粉の除去においては、微細な粉塵がワイパリングの繊維束間の連通空間に詰まったり、繊維束に絡んだ切削粉が加硫結合部に損傷を与え、繊維束のホツレの発生を惹起する等、時としてワイパリングとしての耐久性が不足することがあった。
【０００８】
図５は、シリンダのロッド部のパッキン，シールの構成を示す断面説明図であり、中心線から上側は図４に示す後述する本発明に係るシール部材１１をシリンダのロッドカバー１４に取り付けた状態を示し、また中心線から下側はゴム製ワイパリング２１とゴム結合樹脂繊維集合体性のワイパリング２２を併用する従来の構成を示す。
【０００９】
このような場合には、図５の中心線から下側に示すように、合成ゴム２１，合成樹脂２２および金属製のダストワイパ１７を併用する必要があった。
【００１０】
また、水中や水滴が摺動面に付着するような場合、さらには水圧，空気圧等の流体圧シールの加圧側に取付け、ダストの除去と潤滑剤補給に使用した場合等においては、ワイパリングに含浸させた潤滑剤が、流体圧により押し出されたり、水等の液体の場合には洗い流されたりする等して、含浸させた潤滑剤を十分に有効に利用できず本来の機能を得られないことがあった。
【００１１】
また、摺動運動速度が１ｍ／秒を超える高速条件においては、ワイパリングの摩擦による変形や飛び出しを防止するために、ＰＴＦＥ（四フッ化エチレン樹脂）等の合成樹脂製のバックアップリングを併用する等の必要があり、また、回転運動部においてはワイパリングが相手軸とともに回転する共回り現象に伴なうワイパリングの側面摩耗の発生を防ぐために、ＰＴＦＥ等合成樹脂製のバックアップリングを併用する等の対応が必要であった。
【００１２】
さらに、ゴム結合樹脂繊維集合体からなるワイパリングを、ボールネジやリニアガイド，ロッドガイド等の軸受部周辺に取り付けて使用する場合、流体圧シリンダのピストン部，ロッド部のようにゴム結合樹脂繊維集合体からなるワイパリングの専用溝を設定し難い場合があり、ワイパリングの剛性を補うために、合成樹脂製のバックアップリングあるいは軟質金属製の補強部材やハウジング部材とワイパリングを重ね合わせて使用されるが、組立作業性の良いものではなかった。
【００１３】
本発明が解決しようとする課題は、上記した従来からのゴム結合樹脂繊維集合体からなるワイパリングにおいて、ワイパリング機能，シール機能および潤滑剤の保持性がさらに高められ、ワイパリングの機能と密封機能とを有するシール部材に用いるのに好適であって安価な合成樹脂補強繊維集合体と、この合成樹脂補強繊維集合体を用いるシール部材とを提供することである。
【課題を解決するための手段】
【００１４】
上記目的を達成するための本発明は、以下に列記の通りである。
（１）加硫ゴム弾性体で繊維を結合したゴム結合樹脂繊維集合体シートと、合成樹脂，熱可塑性エラストマーおよび合成ゴムからなる群から選ばれた１種または２種以上からなる合成樹脂シート状補強材とを、一体的に接合してなることを特徴とする合成樹脂補強繊維集合体から構成され、前記ゴム結合樹脂繊維集合体シ−トと前記合成樹脂シ−ト状補強材とが相手摺動部材の表面に当接する構造のシ−ル部材。
【００１５】
（２）前記合成樹脂シート状補強材は、両面を貫通する小穴等の流体の流通手段を有することを特徴とする上記（１）項に記載のシ−ル部材。
【００１６】
（３）前記合成樹脂補強繊維集合体が、前記合成樹脂シ−ト状補強材を前記ゴム結合樹脂繊維集合体シ−トの両面に結合したものである、上記（１）または（２）に記載のシール部材。
【発明の効果】
【００１７】
本発明に係る合成樹脂補強繊維集合体、及び合成樹脂補強繊維集合体を加工したシール部材によれば、ダストシール機能がよりいっそう強化されるとともに、潤滑剤の保持性がさらに高められるので、ワイパリング部材の機能と密封機能とを有するシール部材を安価に提供することができる。
【００１８】
本発明のシール部材は、図５の中心線から上側に示すように、軸受部の外部側に設けた矩形断面の装着溝１５に取り付けられ、シール部材１１の内周がロッド等の相手摺動部材１２の表面に当接するように取付けられ、装着溝１５の外部側（ダスト侵入側）にシート状補強材３が配置されるように取り付けられることによって、ロッド１２の表面に付着したダストをポリウレタンエラストマー製等比較的軟質のシート状補強材３により掻き取ることができ、シート状補強材３を通過したダストをゴム結合樹脂繊維集合体２で絡め取ることができる。また、切削粉等においてもシート状補強材３で排除することができる。
【００１９】
シール部材１１の内外周を相手摺動部材１２の表面と装着溝１５の外周面に当接するように設定することにより、シール部材１１の内周と外周とが相手運動面と装着溝底面１６に接触してシール機能が発生し、含浸した潤滑剤の流出を抑えるシール効果が得られる。シート状補強材３をゴム結合樹脂繊維集合体２の両面に接合する等によりシール機能を高めることができる。
【００２０】
空気圧シリンダ等では、潤滑剤の補給機能と圧縮空気とともにシリンダ内に入る異物を除去するためにピストンパッキンの圧力側に本発明のシール部材を取付けた場合は、潤滑剤保持の点からシート状補強材３はパッキンとは反対の側の圧力作用方向に向けて装着されればよい。
【００２１】
このような構成では、ピストンパッキンとシール部材の間に圧力が溜まらないように、シート状補強材３の両面を貫通する小穴５等の圧力媒体の流体流通手段を設けることが望ましい。
【図面の簡単な説明】
【００２２】
【図１】図１は、本発明に係る合成樹脂補強繊維集合体の断面図である。
【図２】図２は、本発明に係るシート状補強材の両面にゴム結合樹脂繊維集合体を接合した合成樹脂補強繊維集合体の断面図である。
【図３】図３は、シート状補強材の両面を貫通する小穴を設けた合成樹脂補強繊維集合体１の断面図である。
【図４】図４は、合成樹脂補強繊維集合体を加工した流体圧シリンダのロッド部に使用されるシール部材の示す斜視図である。
【図５】図５は、シリンダのロッド部のパッキン、シールの構成を示す断面説明図で、中心線から上側は図４に示すシール部材をシリンダのロッドカバーに取り付けた状態を示し、また中心線から下側はゴム製ワイパリングとゴム結合樹脂繊維集合体性のワイパリングを併用する構成を示す。
【図６】図６は、本実施例で行ったワイパリング性能評価試験で用いた試験装置の構成の概略を示す説明図である。
【図７】図７（ａ）〜図７（ｃ）は、本実施例で行ったワイパリング性能評価試験で用いた本発明に係るシール部材を示す説明図である。
【図８】図８は、ワイパリング性能の評価結果をまとめて示すグラフである。
【発明を実施するための形態】
【００２３】
添付図面を参照しながら、本発明を実施するための形態を説明する。
図１は、本発明に係る合成樹脂補強繊維集合体１の断面図であり、図２は、本発明に係るシート状補強材３の両面にゴム結合樹脂繊維集合体２を接合した合成樹脂補強繊維集合体１の断面図であり、図３は、シート状補強材３の両面を貫通する小穴５を設けた合成樹脂補強繊維集合体１の断面図であり、さらに、図４は、合成樹脂補強繊維集合体１を加工した流体圧シリンダのロッド部に使用されるシール部材１１を示す斜視図である。
【００２４】
本発明に係る合成樹脂補強繊維集合体１，及び合成樹脂補強繊維集合体１を加工したシール部材１１は、ゴム結合樹脂繊維集合体２に合成樹脂材料等からなるシート状補強材３を一体的に接合した合成樹脂補強繊維集合体１，及び合成樹脂補強繊維集合体１を所定の寸法または形状に加工したシール部材１１である。
【００２５】
ここで、ゴム結合樹脂繊維集合体２とは、例えば特許文献１により開示されたゴム結合樹脂繊維集合体を意味する。
【００２６】
ゴム結合樹脂繊維集合体シート(ゴム結合樹脂繊維集合体ともいう)２と合成樹脂材料等からなる合成樹脂シート状補強体 材(シート状補強材ともいう)３との接合は、
（ａ）合成樹脂シート状補強体３に接着剤を塗布した後にゴム結合樹脂繊維集合体シート２を加圧圧着する接着法，
（ｂ）高周波加熱や熱プレス，熱ロール等で加熱溶融した熱可塑性合成樹脂や熱可塑性エラストマー製の合成樹脂シート状補強体３にゴム結合樹脂繊維集合体シート２を加圧圧着するラミネート処理，
（ｃ）合成樹脂シート状補強体３とゴム結合樹脂繊維集合体シート２との間にホットメルト接着剤を介在させて加熱・加圧接合するホットメルト接着，および
（ｄ）合成樹脂シート状補強体３にポリオールとイソシアネート等からなるウレタン樹脂系接着剤を塗布しゴム結合樹脂繊維集合体シート２とともに加熱・加圧接合する架橋接着等が例示される。
【００２７】
このような接合方法は、いずれも、不織布や織布と高分子材料との接合に慣用される公知の方法であり、上記以外の不織布や織布と高分子材料との接合方法を用いることも可能である。
【００２８】
ホットメルト接着剤あるいはラミネート等の熱溶融接着に用いられるホットメルト接着剤やラミネートシートをはじめ、シート状補強体３とゴム結合樹脂繊維集合体２のシートを接合する接着剤は、シール部材の使用温度である８０℃程度以上の耐熱性を有し、かつシート状補強材３やゴム結合樹脂繊維集合体２の繊維の樹脂であるポリエステル樹脂の融点以下の温度範囲で加熱接着できる融点が８０℃〜２００℃程度のものから選ばれればよい。
【００２９】
ゴム結合樹脂繊維集合体２が２ｍｍ程度を超える等厚い場合や、複数枚数のゴム結合樹脂繊維集合体２を接合する場合は、ゴム結合樹脂繊維集合体２を介してシート状補強材３やホットメルト接着剤を加熱することから接着剤に十分な熱が加わり難くなる。このような場合、ホットメルト接着剤に換えて、ポリオールとイソシアネート等からなる袈橋タイプのウレタン樹脂系接着剤等の反応系接着剤をシート状補強材３に塗布してゴム結合樹脂繊維集合体２とともに架橋接着することが有効である。
【００３０】
シール部材１１は、ゴム結合樹脂繊維集合体２とシート状補強材３を接合してなるシート状の合成樹脂補強繊維集合体１を、抜き型による打ち抜き，ウオータージェットカッター，プロット加工機等を用いて所定の寸法や形状に加工することにより、得られる。
【００３１】
このようにして得られたシール部材１１は、ロッド，軸，ボールネジ，ガイドバー等相手摺動部材の外面をシールする所謂軸シール形式が主体となるが、シリンダボア等のチューブ内面部のシールにもピストンパッキンやピストンリングと併用することが可能である。
【実施例１】
【００３２】
以下、実施例に基づき本発明を具体的に説明するが、この実施例に基づき本発明が限定されるものではないことはもちろんである。
【００３３】
本発明例１は、シート状補強材３に厚さ１００μｍのポリエステル樹脂系のフィルムを用い、１６０℃の熱盤上に、離型紙，ポリエステル樹脂系フィルム，３ｍｍ厚のゴム結合樹脂繊維集合体２を重ね、２．０ｍｍの間隔になるよう加圧し６０秒間保持した後、熱盤から取り出して、合成樹脂補強繊維集合体１を得た。室温で１０分間放置した後の合成樹脂補強繊維集合体１の厚さは２．９ｍｍであった。
【００３４】
本発明例２は、シート状補強材３に厚さ３８μｍのポリカーボネート樹脂フィルムを用い、その両面に加橋タイプのポリウレタン樹脂接着剤を５０〜７０μｍ厚で塗布し、次いで接着剤の上に１．５ｍｍ厚のゴム結合樹脂繊維集合体２を重ねて１２０℃の熱盤上にセットし、２．０ｍｍの間隔になるよう加圧し６０秒間保持した後、熱盤から取り出し合成樹脂補強繊維集合体１を得た。室温１０分放置後の合成樹脂補強繊維集合体１の厚さは３．１２ｍｍであった。
【００３５】
本発明例３は、厚さ１．０ｍｍの硬さ９０のニトリルゴム（ＪＩＳ  Ｂ  ２４０１  ＮＢＲ−９０相当材料）を用い、サンドペーパーにて粗面化処理後、変性アルコールにて脱脂処理したシート状補強材３に、シリル化ポリウレタン樹脂系接着剤（コニシ(株)製  ウルトラ多用途ＳＵ）を平均厚さ１００μｍで塗布し、次いでゴム結合樹脂繊維集合体２を貼付け１平方センチメートルあたり約１０ｇの加重を加え、１時間後に加重を除去しその後２４時間室温放置し、合成樹脂補強繊維集合体１を得た。
【００３６】
（特性の評価）
本発明例１〜３の合成樹脂補強繊維集合体１を、ＪＩＳ  Ｋ  ６２５６「加硫ゴム及び熱可塑性ゴムの接着試験方法」に準拠して、シート状補強材３とゴム結合樹脂繊維集合体２の剥離試験を行なった。
【００３７】
剥離強さを表１に示す。本発明例１〜３のいずれもが、ゴム結合樹脂繊維集合体２内のウレタンゴム結合部の損傷からの繊維の破断であり、接着剤層での剥離や損傷はみられなかった。
【００３８】
【表１】
0005882148.tif 000002
【実施例２】
【００３９】
図６は、本実施例で行ったワイパリング性能評価試験で用いた試験装置３０の構成の概略を示す説明図である。
【００４０】
試験装置３０は、エアーシリンダ３１と，外部側に矩形断面の装着溝１５および侵入ダスト測定用ペーパー３２を収容する収容溝３３を有する軸受部３４とを有しており、装着溝１５に、エアーシリンダ３１のロッド３１ａをシールするシール部材３５が装着されている。
【００４１】
本ワイパリング性能評価試験では、エアーシリンダ３１のロッド３１ａを表２に示す条件で往復移動させ、軸受部３４の上部に配置されてロッド３１ａの往復移動に伴って侵入するダスト３６を侵入ダスト測定用ペーパー３２に付着させ、侵入ダスト測定用ペーパー３２に付着したダスト３６の量を測定することにより、シール部材３５のワイパリング性能を評価した。
【００４２】
【表２】
0005882148.tif 000003
【００４３】
図７（ａ）〜図７（ｃ）は、本実施例で行ったワイパリング性能評価試験で用いた本発明に係るシール部材１１を示す説明図である。
【００４４】
図７（ａ）は、上述した本発明例１の合成樹脂補強繊維集合体１を所定の形状に加工してなるシール部材１１を、シート状補強材３がダスト側に位置するようにして、軸受部３４の外部側に設けた矩形断面の装着溝１５に取り付けた実施例１を示す説明図であり、図７（ｂ）は、上述した本発明例１の合成樹脂補強繊維集合体１を所定の形状に加工してなるシール部材１１を、シート状補強材３がダスト側の反対側に位置するようにして、軸受部３４の外部側に設けた矩形断面の装着溝１５に取り付けた実施例２を示す説明図であり、さらに、図７（ｃ）は、上述した本発明例１のシート状補強材３をゴム結合樹脂繊維集合体２で挟み込んで結合した合成樹脂補強繊維集合体１を所定の形状に加工してなるシール部材１１を、軸受部３４の外部側に設けた矩形断面の装着溝１５に取り付けた実施例３を示す説明図である。
【００４５】
実施例１〜３のいずれも、シール部材１１の内周がロッド３１ａ（相手摺動部材）の表面に当接するように取付けられている。特に、実施例１では、装着溝１５の外部側（ダスト侵入側）にシート状補強材３が配置されるように取り付けられることによって、ロッド３１ａの表面に付着したダストを、ポリウレタンエラストマー等比較的軟質のシート状補強材３により掻き取ることができ、シート状補強材３を通過したダストを、ゴム結合樹脂繊維集合体２で絡め取ることができるとともに、切削粉等においてもシート状補強材３で排除することができる。
【００４６】
さらに、実施例１〜３のいずれも、シール部材１１の内外周をロッド３１ａ（相手摺動部材）の表面と装着溝１５の外周面に当接するように設定するため、シール部材１１の内周と外周とが相手運動面と装着溝底面１６に接触してシール機能が発生し、含浸した潤滑剤の流出を抑えるシール効果が得られる。
【００４７】
また、本ワイパリング性能評価試験では、従来品として、ゴム結合樹脂繊維集合体２を用いた。
【００４８】
ワイパリング性能の評価結果を図８にグラフにまとめて示すとともに、表３にまとめて示す。
【００４９】
【表３】
0005882148.tif 000004
【００５０】
図８および表３に示すように、シート状補強材３がダスト側に位置するようにしてシール部材１１を配置した実施例１では、従来例と比べて約８７％耐ダスト性が向上した。
【００５１】
シート状補強材３がダスト側の反対側に位置するようにしてシール部材１１を配置した実施例２においても約７２％耐ダスト性が向上した。
【００５２】
さらに、シート状補強材３をゴム結合樹脂繊維集合体２で挟み込んで結合したシール部材１１を配置した実施例３では、約７７％耐ダスト性が向上した。
【産業上の利用可能性】
【００５３】
本発明の合成樹脂補強繊維集合体１及びシール部材１１は、弾力性に優れたゴム結合樹脂繊維集合体２と軟質の熱可塑性樹脂，熱可塑性エラシトマー材料，合成ゴム等からなるシート状補強材３とを接合することにより、シール部材１１のワイパリング機能，含浸させた潤滑剤の保持機能、さらにはシール機能が向上し、流体圧シリンダのロッド部においては、ゴム結合樹脂繊維集合体からなるワイパリングと合成ゴム製のワイパリングの２個併用を、本発明に係るシール部材１１を１個使用することで代用でき、省スペースが実現する。
【００５４】
また、本発明の合成樹脂補強繊維集合体１あるいはそれを加工したシール部材１１は、流体圧機器や軸受部の潤滑剤の補給，ダストの除去以外にも、トナーシールや、ロボット，建設機械等の回転軸部の潤滑剤の補給機能を兼ね備えるダストシール（ピンダストシール等とも呼称される）として、またゴム結合樹脂繊維集合体２を挟むように流通手段５を設けたシート状補強材３を接合した合成樹脂補強繊維集合体１は、金属網等の補強を必要としないで、アクチュエータ等の容積変化を伴なう空気の流出入部のフィルターとしての使用も可能である。
【符号の説明】
【００５５】
１  合成樹脂補強繊維集合体
２  ゴム結合樹脂繊維集合体
３  シート状補強材
４  接着剤層
５  小穴（流体流通手段）
１１  シール部材
１２  ロッド
１４  ロッドカバー
１５  装着溝
１６  装着溝底面
１７  ロッドパッキン
２１  ゴム製ワイパリング
２２  ゴム結合樹脂繊維集合体製ワイパリング
３０  ワイパリング性能評価試験で用いた試験装置
３１  エアーシリンダ
３１ａ  ロッド
３２  侵入ダスト測定用ペーパー
３３  収容溝
３４  軸受部
３５  シール部材
３６  ダスト
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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【図６】
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【図７】
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【図８】
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