(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
フッ化ビニリデン-ヘキサフルオロプロピレン-テトラフルオロエチレン-エチレン-パーフルオロ(メチルビニルエーテル)5元共重合体よりなるフッ素ゴム100重量部当り、平均繊維径が3〜5μmでかつ平均繊維長が40〜60μmの針状または繊維状の充填剤を1〜100重量部含有せしめたフッ素ゴム組成物。
【請求項２】
針状または繊維状の充填剤が、ウォラストナイト、炭素繊維、ガラス繊維、チタン酸カリウムウィスカー、塩基性硫酸マグネシウム、セピオライト、アルミナ繊維、炭化ケイ素ウィスカーまたは窒化ケイ素ウィスカーである請求項１記載のフッ素ゴム組成物。
【請求項３】
請求項１または２のいずれかに記載のフッ素ゴム組成物から加硫成形されたシール材。
【請求項４】
オイルシールとして用いられる請求項３記載のシール材。
【請求項５】
正・逆両回転用オイルシールとして用いられる請求項４記載のシール材。
【請求項６】
鉄道車両用の正・逆両回転用オイルシールとして用いられる請求項５記載のシール材。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、フッ素ゴム組成物に関する。さらに詳しくは、オイルシール等の回転摺動用シール製品の成形材料などとして用いられるフッ素ゴム組成物に関する。
【背景技術】
【０００２】
オイルシールは、自動車、産業機械等の分野で重要な機械部品として広く用いられている。このうち各種部材の正・逆両回転の作動においても流体を密封し続けることを目的とする両回転用オイルシールは、例えばポンプ、自動車のデフ、農業用機械、鉄道車両などの部材用部品として幅広い分野で用いられている。【０００３】
従来用いられていたオイルシールは、オイルシールと接触している部材を正転方向に回転させた後逆転方向に回転させた場合に、密封していた流体の漏れを生ずる場合がある。かかる不具合を回避するために、例えば特許文献１では、一の部材に嵌合する第一環状部材に接着し他の部材と密接に摺動するオイルシールリップの反密封対象側傾斜面に、前記他の部材の正回転時および逆回転時における回転方向に対し特定の傾斜角を有するねじ部をそれぞれ複数本づつ群として交互に設けたオイルシールにおいて、前記各ねじ部が設けられた回転方向と反対回転方向に対し特定の傾斜角を有する補助ねじ部を前記各ねじ部と対になるように設けたオイルシールが提案されている。しかるに、このような補助ねじをねじ部と対になるように設けた構造のみでは、正転・逆転が繰り返された場合に、摩耗によるシール面の状態に何らかの不具合が生じ、逆回転時にシール漏れを生ずる可能性があり得る。【０００４】
一方、鉄道車両用部材などに用いられる正・逆両回転用オイルシールの耐摩耗材料としては、従来ポリオール架橋系２元系フッ素ゴムに珪藻土を主とする充填剤を配合せしめたフッ素ゴム組成物が用いられている。また、特許文献２には原料ゴム100重量部とフッ素樹脂20〜90重量部とを有するゴム材料組成物であって、スプリング硬度が60〜90のゴム材料を与えるゴム組成物が、また特許文献３にはカルボキシル化アクリロニトリルブタジエンゴム100重量部とカーボンブラック20〜90重量部とを有するゴム組成物がそれぞれ提案されている。しかるに、いずれの材料も正・逆回転によるシール漏れについては十分ではなく、その改良が望まれている。【０００５】
本出願人は先に、ゴム100重量部当り、アスペクト比8以上のウォラストナイト1〜100重量部をフッ素ゴムに添加し、それを混練して調製されたフッ素ゴム組成物を加硫成形して摺動面を形成させてなる、鉄道車両用の正・逆両回転用オイルシールを提案している(特許文献４)。しかるに、新幹線など鉄道の高速化に伴って、オイルシールに対しても高温、高速などといった過酷な条件下における耐久性能が求められている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００６】
【特許文献１】特開２００６−１２５４５４号公報
【特許文献２】特開２００１−０３１７９５号公報
【特許文献３】特開２００２−２１２３４１号公報
【特許文献４】特開２００８−０６４２０１号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００７】
本発明の目的は、正・逆両回転の作動においても良好に流体を密封し続けることを可能とする両回転用オイルシール成形材料などとして好適に用いられるフッ素ゴム組成物を提供することにある。
【課題を解決するための手段】
【０００８】
かかる本発明の目的は、フッ化ビニリデン-ヘキサフルオロプロピレン-テトラフルオロエチレン-エチレン-パーフルオロ(メチルビニルエーテル)5元共重合体よりなるフッ素ゴム100重量部当り、平均繊維径が3〜5μmでかつ平均繊維長が40〜60μmの針状または繊維状の充填剤を1〜100重量部含有せしめたフッ素ゴム組成物によって達成される。
【発明の効果】
【０００９】
本発明に係るフッ素ゴム組成物より得られるフッ素ゴム加硫成形品は、充填剤の形状効果により、変形に対して抵抗力を有するようになり、これによって例えばオイルシール摺動面の摺動方向への変形を抑制でき、また摺動面に良好な潤滑状態を生み出すことで、使用初期から使用による摩耗後の長期間にわたって、シール性を維持しつつ良好なトルク値を示すといったすぐれた効果を奏する。【００１０】
従って、本発明に係るフッ素ゴム組成物から加硫成形されたシール材は、正・逆両回転の作動であって、使用環境温度が例えば100〜200℃といった比較的高温度条件下にあっても、良好に流体を密封し続けることを可能とするため、鉄道車両用シール材、サーボモータ用シール材などとして有効に用いられる。
【発明を実施するための形態】
【００１１】
フッ素ゴムとしては、フッ化ビニリデン〔VdF〕-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〕-エチレン〔E〕-パーフルオロ(メチルビニルエーテル)〔FMVE〕5元共重合体が用いられ、これは例えば市販品であるSolvey製品Thecnoflon BR9151などをそのまま用いることができる。ここで、エチレンあるいはパーフルオロ(メチルビニルエーテル)が共重合されていないフッ素ゴムを用いた場合には、その加硫成形品であるシール材は本発明の目的とする耐久性を達成することができない。かかる5元共重合体は、好ましくは有機過酸化物架橋剤-多官能性不飽和化合物共架橋剤よりなる架橋系によって架橋される。
【００１２】
フッ素ゴムには、平均粒子径(レーザー散乱法により測定)が3〜5μmでかつ平均粒子長(光学顕微鏡で測定)が40〜60μmの針状または繊維状の充填剤が、フッ素ゴム100重量部当り1〜100重量部、好ましくは10〜50重量部、さらに好ましくは20〜40重量部の割合で配合される。これらの充填剤の量がこれより少ないと本発明の目的とする使用による摩耗後のシール性を維持することができず、一方これより多い割合で用いられると、ゴム硬度が上昇し、シールの追随性を損なうようになるため好ましくない。また、平均粒子径がこれ以上のものを用いると、摺動面からの充填剤の脱落により隙間漏れが生じるおそれがあり、その結果使用による摩耗後のトルク値は維持できるものの、シール性が低下することがあり、平均粒子長がこれ以外のものを用いると、摩耗後のトルク値が悪化するようになる。
【００１３】
針状または繊維状の充填剤としては、ウォラストナイト、炭素繊維、ガラス繊維、チタン酸カリウムウィスカー、塩基性硫酸マグネシウム、セピオライト、アルミナ繊維、炭化ケイ素ウィスカー、窒化ケイ素ウィスカー等が用いられ、珪藻土等はこの範疇に属さない。
【００１４】
なお、特許文献４には、鉄道車両用正・逆両回転用オイルシールの成形材料として、フッ素ゴム(VdF-HFP共重合体)100重量部当り、アスペクト比8以上のウォラストナイト1〜100重量部を添加し、それを混練して調製されたフッ素ゴム組成物が開示されているが、本発明の５元共重合体ではなく、２元または３元共重合体を用いた場合には、例えば1000時間以上といった耐久時間を達成することは難しくなる。
【００１５】
以上の必須成分よりなるフッ素ゴム組成物には、加硫操作上、物性上、機能上要求される各種配合剤が添加され、例えば、フッ素ゴム加硫に用いられるポリオール系または有機過酸化物系加硫剤、4級オニウム塩等の加硫助剤、多官能性不飽和化合物共架橋剤、カーボンブラック、シリカ等の補強剤または充填剤、2価金属の酸化物、水酸化物またはハイドロタルサイト等の受酸剤、その他必要な配合剤が配合された上で、オープンロール、ニーダなどを用いる任意の混練手段により組成物の調製が行われ、160〜200℃、3〜30分間のヒートプレスおよび必要に応じて150〜250℃、0.5〜24時間の二次加硫を行うことにより、オイルシールへと加硫成形される。
【実施例】
【００１６】
次に、実施例について本発明を説明する。【００１７】
実施例
フッ素ゴム(VdF-HFP-TFE-E-FMVE５元共重合体：              100重量部
Solvey製品Tecnoflon BR9151)
MTカーボンブラック(CANCARB LIMITED製品THERMAX N-990LSR)    2  〃
ウォラストナイト(NYCO Minerals製品NYGLOS4W：              25  〃
平均繊維径4.5μm、平均繊維長50μm、
アスペクト比11)
ベンガラ(レジノカラー工業製品ブラウンNo.601)               5  〃
カルナバワックス                                         1.5  〃
(デュポン・ダウ・エラストマー社製品VPA No.2)
ハイドロタルサイト(協和化学製品DHT-4A)                     6  〃
トリアリルイソシアヌレート(日本化成製品タイクWH-60)        2  〃
有機過酸化物(日本油脂製品パーヘキサ25B-40)                 2  〃
以上の各成分をニーダおよびオープンロールを用いて混練し、180℃、4分間の一次加硫および200℃、15時間の二次加硫を行い、内径80mm、外径105mm、幅11.5mmのオイルシールを加硫成形した。【００１８】
比較例１
実施例において、フッ素ゴム組成物として下記のものが用いられた。
フッ素ゴム(VdF-HFP-TFE３元共重合体；                      60重量部
ダイキン製品DAIEL G-912)
フッ素ゴム(VdF-HFP-TFE３元共重合体；                      40  〃
ダイキン製品DAIEL G-902)
MTカーボンブラック                                         2  〃
ウォラストナイト(NYGLOS4W)                                20  〃
ベンガラ(ブラウンNo.601)                                   5  〃
酸化マグネシウム(♯150)                                    3  〃
脂肪族モノカルボン酸ナトリウム(花王製品NS-SOAP)            1  〃
有機過酸化物(パーヘキサ25B-40)                             2  〃
トリアリルイソシアヌレート(日本化成製品TAIC M-60S)         2  〃【００１９】
比較例２
実施例において、フッ素ゴム組成物として下記のものが用いられた。
フッ素ゴム(Tecnoflon BR9151；                            100重量部
VdF-HFP-TFE-E-FMVE５元共重合体)
MTカーボンブラック                                         2  〃
珪藻土(中央シリカ製品シリカ 6B)                           20  〃
グラファイト(日電カーボン製品グラファイトC-1)              5  〃
ベンガラ(ブラウンNo.601)                                   5  〃
カルナバワックス(VPA No.2)                               1.5  〃
ハイドロタルサイト(DHT-4A)                                 6  〃
トリアリルイソシアヌレート(タイクWH-60)                    2  〃
有機過酸化物(パーヘキサ25B-40)                             2  〃【００２０】
比較例３
実施例において、フッ素ゴム組成物として下記のものが用いられた。
フッ素ゴム(VdF-HFP２元共重合体；                         100重量部
デュポンダウエラストマージャパン製品バイトンA-500)
MTカーボンブラック                                         2  〃
珪藻土(シリカ 6B)                                         20  〃
グラファイト(グラファイトC-1)                              5  〃
ベンガラ(ブラウンNo.601)                                   5  〃
酸化マグネシウム(♯150)                                    6  〃
カルナバワックス(VPA No.2)                               1.5  〃
水酸化カルシウム(近江化学工業製品CALDIC 2000)              3  〃
ビスフェノールAF50重量％フッ素ゴム希釈品                 2.5  〃
(ユニマテック製品CHEMINOX AF-50)
35重量％リン酸塩系架橋促進剤希釈品                       1.4  〃
(ユニマテック製品CHEMINOX B-35F)【００２１】
比較例４
比較例２において、フッ素ゴムとしてSolvey製品Tecnoflon P757(VdF-HFP-TFE３元共重合体)が同量(100重量部)用いられた。【００２２】
比較例５
比較例１において、ウォラストナイトとしてNYCO Minerals製品NYAD 1250(平均繊維径 3μm、平均繊維長 9μm、アスペクト比 3)40重量部が用いられた【００２３】
比較例６
比較例１において、ウォラストナイトとしてNYCO Minerals製品NYAD 400(平均繊維径 7μm、平均繊維長 35μm、アスペクト比 5)40重量部が用いられた【００２４】
比較例７
比較例１において、ウォラストナイトの代わりに珪藻土(シリカ 6B)20重量部が用いられた。【００２５】
比較例８
比較例１において、ウォラストナイトの代わりにタルク(浅田製粉製品タルクH)50重量部が用いられた。【００２６】
以上の実施例および各比較例で得られたオイルシールを用いて、常態物性および耐久性の測定を行い、実施例および比較例２〜４についてはさらに浸せき試験を行った。
常態物性(硬度)：ISO 7169：2004に対応するJIS K6253：1997に準拠
し、タイプAデュロメータを用いて瞬時の硬さを測
定
常態物性(引張強さ、伸び)：ISO 37：2011に対応するJIS K6251：201
0準拠
耐久性：オイルシールを回転試験機にセットし、ギア油(ジャパンエ
ナジー製品JRK-65)を回転軸を中心とした状態で密封、油温
を室温より自然上昇とし、回転数6500rpm(周速27.2m/秒)の
条件下で正回転5時間→2分間休止→逆回転5時間→2分間休止
のサイクルで漏れが生じるまでの時間を測定
浸せき試験：ギア油(JRK-65)に150℃、500時間浸せき後の硬さ、引張
強さ、伸びを測定し、各々の変化(率)を算出【００２７】
試験結果は、次の表に示される。
0006451626.tif 000002