(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
パーフルオロ（メチルビニルエーテル）−エチレン−テトラフルオロエチレン三元共重合体１００重量部と、カーボンブラック５〜８０重量部とを含むゴム組成物を有機過酸化物架橋してなる摺動部用シール材。
【請求項２】
６５以上のタイプＡデュロメータ硬さを有し、かつ、１５０％以上の伸びを有する請求項１に記載の摺動部用シール材。
【請求項３】
スプールパッキンである請求項１または２に記載のシール材。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は摺動部用シール材に関し、特に、優れた耐摩耗性を有し、しかも、装着性および相手部材への追従性も良好な摺動部用シール材に関する。
【０００２】
【従来の技術】
電車などのドアの開閉駆動に用いられる空気圧シリンダ、電磁弁、または、スプール弁などにおける摺動部分、すなわち、回転や往復運動する部材（ピストン、スプール等）とこれに対面する部材（シリンダ、スリーブ等）間には、その摺動性を損なうことなく、これらの間に流れる流体を密封するために、パッキンなどのシール材が装着される。このような摺動部分に適用される、所謂、摺動部用シール材においては、摺動抵抗を受けることによって摩耗が起こり、シール性能が低下するという問題がある。従って、かかる摺動部用のシール材においては、従来から耐磨耗性を向上するために、母材となるゴム（例えば水素化ニトリルゴム）に二硫化モリブデン等の固体潤滑剤を混入して摺動抵抗を低下させたり、あるいは、アルミナ、シリカ等の無機フィラーを添加してゴムを補強することが行われている。しかしながら、かかる従来のシール材では、固体潤滑剤や無機フィラー等を配合することにより、母材となるゴム中への添加剤の分散性が問題となるとともに、ゴム弾性やゴム強度の低下が大きく、シール材の装着性（所定の装着部位への装着性）や相手部材（シール材を押接させる相手部材）への追従性が低下するといった問題がある。
【０００３】
【発明が解決しようとする課題】
上記事情に鑑み、本発明は、優れた耐摩耗性を有し、しかも、装着性および相手部材への追従性も良好な、摺動部用シール材を提供することを目的とする。
【０００４】
【課題を解決するための手段】
本発明者等は、共重合成分としてテトラフルオロエチレンを含むフッ素ゴムに特定量のカーボンブラックを配合したゴム組成物を、有機過酸化物架橋することによって、極めて摩耗が起こりにくく、しかも、装着性および相手部材への追従性も良好な摺動部用シール材が得られることを見出し、本発明を完成させるに至った。
【０００５】
すなわち、本発明は以下の通りである。
（１）テトラフルオロエチレンを共重合成分として含有するフッ素ゴム１００重量部と、カーボンブラック５〜８０重量部とを含むゴム組成物を有機過酸化物架橋してなる摺動部用シール材。
（２）テトラフルオロエチレンを共重合成分として含有するフッ素ゴムが、ビニリデンフルオライド−ヘキサフルオロプロペン−テトラフルオロエチレン三元共重合体、ビニリデンフルオライド−パーフルオロ（メチルビニルエーテル）−テトラフルオロエチレン三元共重合体およびパーフルオロ（メチルビニルエーテル）−エチレン−テトラフルオロエチレン三元共重合体から選ばれる少なくとも１種である上記（１）記載の摺動部用シール材。
（３）６５以上のタイプＡデュロメータ硬さを有し、かつ、１５０％以上の伸びを有する上記（１）または（２）記載の摺動部用シール材。
（４）スプールパッキンである上記（１）〜（３）のいずれかに記載のシール材。
【０００６】
【発明の実施の形態】
以下、本発明をより詳しく説明する。
本発明の摺動部用シール材（以下、単にシール材ともいう）は、テトラフルオロエチレン（ＴＦＥ）を共重合成分として含有するフッ素ゴム（以下、「ＴＦＥ含有フッ素ゴム」とも略称する）に特定量のカーボンブラックを配合し、有機過酸化物架橋してなるシール材であり、極めて摩耗が起こりにくく、かつ、良好な装着性及び相手部材への追従性を有する。
【０００７】
本発明で使用するテトラフルオロエチレン（ＴＦＥ）を共重合成分として含有するフッ素ゴム（ＴＦＥ含有フッ素ゴム）としては、ビニリデンフルオライド−ヘキサフルオロプロペン−テトラフルオロエチレン三元共重合体、ビニリデンフルオライド−パーフルオロ（メチルビニルエーテル）−テトラフルオロエチレン三元共重合体およびパーフルオロ（メチルビニルエーテル）−エチレン−テトラフルオロエチレン三元共重合体等が好適である。これらはいずれか１種を単独で使用しても２種以上を任意の割合で組み合わせて使用してもよい。
【０００８】
当該ＴＦＥ含有フッ素ゴムにおいて、テトラフルオロエチレン（ＴＦＥ）の共重合量は好ましくは１〜８０モル％、特に好ましくは１０〜７０モル％である。テトラフルオロエチレン（ＴＦＥ）の共重合量が１モル％未満の場合、そのようなものを使用したシール材は耐磨耗性が低下する傾向となり、また、テトラフルオロエチレン（ＴＦＥ）の共重合量が８０モル％を超える場合、そのようなものを使用したシール材は、伸びが低下し、シール材として装着することが困難となり、好ましくない。かかる好ましいＴＦＥ含有フッ素ゴムの具体例としては、〔ダイエルＧ９５２（ヘキサフルオロプロペン−ビニリデンフルオライド−テトラフルオロエチレン三元共重合体）、ダイキン社製〕、〔バイトンＧＦ（ヘキサフルオロプロペン−ビニリデンフルオライド−テトラフルオロエチレン三元共重合体）、デュポン・ダウエラストマー社製〕、〔バイトンＥＴＰ５００（パーフルオロ（メチルビニルエーテル）−エチレン−テトラフルオロエチレン三元共重合体）、デュポン・ダウエラストマー社製〕、〔ダイエルＬＴ３０２（ビニリデンフルオライド−パーフルオロ（メチルビニルエーテル）−テトラフルオロエチレン三元共重合体）、ダイキン社製〕、〔バイトンＧＬＴ（ビニリデンフルオライド−パーフルオロ（メチルビニルエーテル）−テトラフルオロエチレン三元共重合体）、デュポン・ダウエラストマー社製〕等が挙げられる。
【０００９】
本発明においてカーボンブラックの使用量は、ＴＦＥ含有フッ素ゴム１００重量部に対して５〜８０重量部でなければならない。かかる特定の配合量によって、シール材は摺動部用シール材に好適な硬さ、伸びを発現するとともに、極めて良好な耐磨耗性を示す。カーボンブラックの使用量がＴＦＥ含有フッ素ゴム１００重量部に対して５重量部未満であると、そのようなシール材は柔らかく相手部材への追従性が低下し、摺動部用シール材（パッキン）として使用できない。また、カーボンブラックの使用量がＴＦＥ含有フッ素ゴム１００重量部に対して８０重量部を超えると、そのようなシール材が硬くなり過ぎて、シール材の装着性が悪く、その観点から摺動部用シール材（パッキン）として使用できない。本発明において好ましいカーボンブラックの使用量はＴＦＥ含有フッ素ゴム１００重量部に対して１５〜６０重量部であり、特に好ましくは２０〜５０重量部である。
【００１０】
本発明で使用するカーボンブラックとしては、ＨＡＦカーボンブラック、ＭＡＦカ−ボンブラック、ＦＥＦカーボンブラック、ＳＲＦカーボンブラック、ＧＰＦカーボンブラック等のファーネスブラック；ＦＴカーボンブラック、ＭＴカーボンブラック等のサーマルブラック；等の公知の各種カーボンブラックを制限なく使用できるが、これらのうちでも、シール材の耐磨耗性および圧縮永久歪み特性（特に、耐磨耗性）の点からサーマルブラックが好ましい。
【００１１】
本発明で使用する有機過酸化物としては、ｏ−メチルベンゾイルパーオキサイド、ビス（３，５，５−トリメチルヘキサノイル）パーオキサイド、ラウロイルパーオキサイド、ベンゾイルパーオキサイド、ｔ−ブチルパーオキシピバレート、ｔ−ブチルパーオキシ−２−エチルヘキサノエート、ｔ−ブチルパーオキシイソブチレート、ジクミルパーオキサイド、１，３−ビス（ｔ−ブチルパーオキシイソプロピル）ベンゼン、２，５−ジメチル−２，５−ジ（ｔ−ブチルパオーキシ）−ヘキシン−３、２，５−ジメチル−２，５−ジ（ｔ−ブチルパオーキシ）ヘキサン、ジｔ−ブチルパーオキサイド等が挙げられ、これらはいずれか１種を使用しても２種以上を併用してもよい。本発明において有機過酸化物の使用量は、ＴＦＥ含有フッ素ゴム１００重量部に対して１〜１５重量部が好ましい。有機過酸化物の使用量がＴＦＥ含有フッ素ゴム１００重量部に対して１重量部未満であると、そのようなシール材は引張強さが低下する傾向となり、好ましくない。また、有機過酸化物の使用量がＴＦＥ含有フッ素ゴム１００重量部に対して１５重量部を超えると、そのようなシール材は伸びが低下する傾向となり、好ましくない。本発明において、有機過酸化物の使用量は、より好ましくは、ＴＦＥ含有フッ素ゴム１００重量部に対して２〜１０重量部である。
なお、ＴＦＥ含有フッ素ゴムをポリオール架橋した場合、シール材の伸びが低下し、また、二次加硫後の寸法安定性に欠け、装着性、相手部材への追従性が悪いものとなってしまう。
【００１２】
本発明の摺動部用シール材には、その優れた耐磨耗性、強度、伸び等を損なわない範囲で、さらなる特性向上のために、公知の充填剤、可塑剤、老化防止剤、滑剤、安定剤、架橋助剤等の添加剤を含有させてもよい。
【００１３】
架橋助剤としては、マレイミド系架橋助剤、硫黄、液状ポリブタジエン、アリル系架橋助剤、メタアクリレート系架橋助等を用いることができる。マレイミド系架橋助剤としては、たとえば、Ｎ，Ｎ−ｍ−フェニレンジマレイミドが挙げられ、アリル系架橋助剤としては、たとえばトリアリルシアヌレート、ジアリルフタレート、テトラアリルオキシエタンなどが挙げられる。またメタアクリレート系架橋助剤としては、たとえばエチレングリコールメタアクリレート、トリエチレングリコールジメタアクリレート、テトラエチレングリコールジメタアクリレート、ポリエチレングリコールジメタアクリレート、トリメチロールプロペントリメタアクリレートなどが挙げられる。架橋助剤は必要に応じて１種または２種以上を併用してもよい。架橋助剤の添加量はＴＦＥ含有フッ素ゴム１００重量部当たり０〜１０重量部程度が好ましく、特に好ましくは０〜５重量部である。
【００１４】
本発明のシール材は、ＴＦＥ含有フッ素ゴム、カーボンブラック、有機過酸化物およびその他の必要に応じて添加する添加剤を、ロール混合、ニーダ混合、バンバリ混合等の公知の混合（混練）方法で混合し、得られたゴム混合物を架橋（加硫）し、所望の形状に成形することで製造される。
【００１５】
架橋（加硫）は、ゴム混合物の成形とともに、または、ゴム混合物の成形後の、いずれで行ってもよい。架橋（加硫）は一次架橋（加硫）と二次架橋（加硫）を行うのが好ましく、好ましい態様として、約１４０〜２００℃で約１〜１００分の一次架橋（加硫）を行った後、約２２０〜２５０℃で約２０〜２４時間の二次架橋（加硫）を行う態様が挙げられる。また、成形は、射出成形、圧縮（プレス）成形、押出成形等の公知の成形方法を使用できる。
【００１６】
本発明のシール材は６５以上（好ましくは７５以上）のタイプＡデュロメータ硬さを有しながら、１５０％以上の伸びを有する。当該１５０％以上の伸びを有することで、優れた装着性を示す。また、本発明において、シール材のタイプＡデュロメータ硬さは９０以下が好ましい。タイプＡデュロメータ硬さが９０を超えると、目的の良好な装着性が得られない。
【００１７】
また、本発明のシール材は１０ＭＰａ以上の引張強さを有する。引張強さが１０ＭＰａ以上であることで、装着時の引き伸ばしによるシール材の破断が防止され、また、シール材が急激な引張り等を受けたときのシール材の損傷（破断）が防止される。
【００１８】
本発明において、上記シール材のタイプＡデュロメータ硬さはＪＩＳ  Ｋ  ６２５３に準拠にした方法で、伸びおよび引張強さはＪＩＳ  Ｋ  ６２５１に準拠した方法で測定される。
【００１９】
本発明の摺動部用シール材は、適用すべき摺動部の構造に応じて各種の形状に成形できるが、空気圧シリンダ、電磁弁、スプール弁などにおける摺動部分、すなわち、回転や往復運動するピストン、スプールに装着するパッキン（Ｏリング）に好適であり、スプールパッキンに特に好適である。すなわち、スプールパッキンは外径が１〜２ｃｍ、断面（円）の直径は０．１〜０．５ｃｍの極めて小径のＯリングで、スプール弁体の凹溝に装着して使用されるが、小径のＯリングであるが故に、その装着の際には容易に拡径できる伸張性がないと装着しにくく、また、拡径した時の引張に対して十分な強度がないと切断（破断）してしまう。本発明のシール材をスプールパッキンに使用することで、切断（破断）等を生じることなくスプール弁体に容易に装着でき、しかも、実使用時には、摩耗が極めて低減され、しかも、急激な引張り等にも十分な耐性を示し、良好なシール性能が長期間持続する。
【００２０】
【実施例】
以下、本発明の実施例と比較例を記載して、本発明をより具体的に説明するが、本発明は以下の実施例によって制限されるものではない。
参考例１
ＴＦＥ含有フッ素ゴム（ヘキサフルオロプロペン−ビニリデンフルオライド−テトラフルオロエチレン三元共重合体：ダイエルＧ９０２、ダイキン社製）１００重量部、カーボンブラック（ＭＴカーボンブラック、キャノンカーブリミテッド社製）３０重量部、有機過酸化物（２，５−ジメチル−２，５−ジ（ｔ−ブチルパーオキシ）ヘキサン、：パーヘキサ２５Ｂ、日本油脂製）２重量部をオープンロールで混練した後、１７５℃で５分間のプレス加硫、２００℃で、４〜６時間のオーブン加硫(二次加硫)を行い、ゴム成形物を得た。
【００２１】
参考例２
ＴＦＥ含有フッ素ゴムを、ビニリデンフルオライド−パーフルオロ（メチルビニルエーテル）−テトラフルオロエチレン三元共重合体（ダイエルＬＴ３０２、ダイキン社製）に変更し、さらにカーボンブラックの量を２０重量部に変更した以外は参考例１と同様にして、ゴム成形物を得た。
【００２２】
実施例３
ＴＦＥ含有フッ素ゴムを、パーフルオロ（メチルビニルエーテル）−エチレン−テトラフルオロエチレン三元共重合体（バイトンＥＴＰ５００、デュポン・ダウエラストマー社製）に変更した以外は参考例１と同様にして、ゴム成形物を得た。
【００２３】
参考例３
カーボンブラックをＦＥＦカーボンブラック（シーストＳＯ、東海カーボン社製）に変更し、さらにカーボンブラックの配合量を２０重量部に変更した以外は参考例１と同様にして、ゴム成形物を得た。
【００２４】
比較例１
ＴＦＥ含有フッ素ゴムの代わりに、ヘキサフルオロプロペン−ビニリデンフルオライド共重合体（ダイエルＧ８０１、ダイキン社製）を用いた以外は参考例１と同様にして、ゴム成形物を得た。
【００２５】
比較例２
カーボンブラックの配合量を３重量部に変更した以外は、参考例１と同様にして、ゴム成形物を得た。
【００２６】
比較例３
カーボンブラックの配合量を９０重量部に変更した以外は、参考例１と同様にして、ゴム成形物を得た。
【００２７】
〔性能試験１（一般特性）〕
上記の参考例、実施例および比較例で得られたゴム成形物について、タイプＡデュロメータ硬さ（ＪＩＳ Ｋ ６２５３に準拠）、引張強さ（ＭＰａ）（ＪＩＳ Ｋ ６２５１に準拠）、伸び（％）（ＪＩＳ Ｋ ６２５１に準拠）をそれぞれ測定した。
【００２８】
〔性能試験２（耐磨耗性）〕
上記参考例、実施例および比較例で得られたゴム成形物（直径＝６．３ｍｍ、高さ＝８ｍｍの円柱状）について、一定引張方式磨耗試験機を用いて下記の条件で磨耗量を測定した。まずクランク軸の駆動により相手金属板を往復動させ、この相手金属板の往復動する方向に垂直な方向に荷重をかけながら、試料を相手金属板に摺動させた。試料と相手金属板と間の接触荷重の作用には、エアシリンダの推力を用いた。各条件は以下の通りであった。
・試料：円柱状（直径＝６．３ｍｍ、高さ＝８ｍｍ）
・相手金属板材料：ＳＳ４１
・相手金属板表面粗さ：３．２Ｓ（３．２〜６．０ｍｍ）
・往復動方向：相手金属板の仕上げ方向と直角に往復動
・駆動速度：６０ｃｐｍ
・ストローク：１０ｍｍ
・荷重：０．８ＭＰａ
・作動回数：１０万サイクル
・潤滑の有無：無
・温度：常温
磨耗量＝[（Ｗ１−Ｗ２）／Ｓ]／Ａ
〔Ｗ１：試験前の試料重量（ｇ）、Ｗ２：試験後の試料重量（ｇ）、Ｓ：試料の比重、Ａ：試料の底面積（ｍｍ2）〕
の式にて、各磨耗量（ｍｍ）を算出した。
【００２９】
【表１】
0004800509.tif 000002
【００３０】
表中、ＶＤＦ−ＨＦＰ−ＴＦＥはビニリデンフルオライド−ヘキサフルオロプロペン−テトラフルオロエチレン三元共重合体、ＶＤＦ−ＰＭＶＥ−ＴＦＥはビニリデンフルオライド−パーフルオロ（メチルビニルエーテル）−テトラフルオロエチレン−三元共重合体、ＰＭＶＥ−Ｅ−ＴＦＥはパーフルオロ（メチルビニルエーテル）−エチレン−テトラフルオロエチレン三元共重合体、ＶＤＦ−ＨＦＰはビニリデンフルオライド−ヘキサフルオロプロペン共重合体である。
また、タイプＡデュロメータ硬さは６５〜９０が合格、引張強さは１０ＭＰａ以上が合格、伸びは１５０％以上が合格、耐磨耗性（磨耗量）は１．００ｍｍ以下が合格である。
また、表中に付した※は測定不能であることを示す。
【００３１】
【発明の効果】
以上の説明により明らかなように、本発明によれば、優れた耐摩耗性を有し、しかも、装着性および相手部材への追従性も良好な、摺動部用シール材を得ることができる。