JP4859313B2 - シール - Google Patents
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Description
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、シールに関する。
【０００２】
【従来の技術】
従来より、空気圧シリンダなど空気圧機器においては、回転や往復運動などの運動部分（ピストンなど）の摺動性を損なうことなく、運動部分を作動させる作動液体または作動気体を密封するために、パッキンなどの摺動部用のシールが用いられる。運動部分とシールとの接触部分には、通常、グリースなどの潤滑剤が塗布される。このようなシールを形成する材料としては、従来、ニトリルゴムや水素化ニトリルゴム、エチレン−プロピレン系ゴム、フッ素ゴムなど、種々のゴム材料が多く用いられてきている。
【０００３】
【発明が解決しようとする課題】
しかしながらニトリルゴムは、摩擦係数が高いために、これを用いたシールでは、運動部分の摺動などにより潤滑剤が消耗されると、作動不良、振動、きしみ、鳴きなどを引き起こすという問題がある。また、ニトリルゴムは耐摩耗性、耐久性が低く寿命が短いため、グリース給油が困難な箇所、屋外設備、地中埋設などのメンテナンスが困難な箇所、長期寿命と確実な作動が要求される箇所に、これを用いたシールを適用するのは好ましくなく、潤滑のために設計が複雑になるという問題がある。
またエチレン−プロピレン系ゴム、フッ素ゴムにおいても、ニトリルゴムと同様の問題があった。
【０００４】
また水素化ニトリルゴムは、摩擦係数が高く、自己潤滑性が低いため上述したような作動不良などが起こり易くなってしまう問題がある。また上記水素化ニトリルゴムに自己潤滑性を付与すべく、水素化ニトリルゴムに二硫化モリブデンや四フッ化エチレン、黒鉛などを配合してなる組成物にてシールを形成することも検討されているが、硬さ、引張強さ、伸びや圧縮永久歪みなどの機械的強度が低下してしまい、シールとしての使用に耐えなくなってしまう問題がある。
【０００５】
本発明は上記の問題点を解決しようとするものであり、その目的は、自己潤滑性に優れ、かつ充分な機械的強度を有するシールを提供することである。
【０００６】
【課題を解決するための手段】
本発明者らは、上記課題を解決するため鋭意研究を行った結果、本発明を完成するに至った。即ち、本発明は以下のとおりである。
（１）水素化ニトリルゴム、ニトリルゴム、エチレン−プロピレン系ゴムおよびフッ素ゴムから選ばれるいずれか１種のゴムに、熱可塑性フッ素樹脂をブレンドしてなる組成物を成形したものであるシール。
（２）熱可塑性フッ素樹脂が、テトラフルオロエチレン−ヘキサフルオロプロピレン−ビニリデンフルオライド系の熱可塑性フッ素樹脂である上記（１）に記載のシール。
（３）摺動部用である上記（１）または（２）に記載のシール。
（４）空気圧機器の摺動部に使用されるシールであって、
水素化ニトリルゴム１００重量部にテトラフルオロエチレン−ヘキサフルオロプロピレン−ビニリデンフルオライド系の熱可塑性フッ素樹脂を１重量部〜６０重量部配合してなる組成物を成形してなるものであるシール。
（５）上記組成物は、脂肪酸アマイドがさらにブレンドされたものである上記（１）〜（４）のいずれかに記載のシール。
【０００７】
【発明の実施の形態】
本発明は、摺動部における流体の密封に使用されるシールであって、水素化ニトリルゴム、ニトリルゴム、エチレン−プロピレン系ゴムおよびフッ素ゴムから選ばれるいずれか１種のゴムに、熱可塑性フッ素樹脂をブレンドしてなる組成物を成形してなるシールである。
本発明における熱可塑性フッ素樹脂の「熱可塑性」とは、溶融成形ができるものであり、具体的には、溶融成形できる融点が３１０℃以下であるフッ素樹脂を指す。フッ素樹脂のうちこのような熱可塑性を有しないもの（すなわち本発明における熱可塑性フッ素樹脂に含まれないもの）としては、たとえばポリテトラフルオロエチレン（ＰＴＦＥ）（融点：３２７℃）が挙げられる。
【０００８】
本発明における熱可塑性フッ素樹脂としては、テトラフルオロエチレン−ヘキサフルオロプロピレン−ビニリデンフルオライド系（ＴＨＶ）（融点：１１０℃〜１３０℃）、ポリビニリデンフルオライド系（ＰＶＤＦ）（融点：２１０℃）、ポリクロロトリフルオロエチレン系（ＰＣＴＦＥ）（融点：２２０℃）、クロロトリフルオロエチレン−エチレン系（ＥＣＴＦＥ）（融点：２４５℃）、テトラフルオロエチレン−エチレン系（ＥＴＦＥ）（融点：２７０℃）、テトラフルオロエチレン−ヘキサフルオロプロピレン系（ＦＥＰ）（融点：２６０℃）、テトラフルオロエチレン−パーフルオロアルキルビニルエーテル系（ＰＦＡ）（融点：３００℃）が挙げられる。このような熱可塑性フッ素樹脂は、たとえば、ダイニオン（ＴＨＶ−２２０Ａ）（住友スリーエム社製、融点：１１０℃〜１３０℃）を用いればよい。
【０００９】
後述するように本発明のシールは、成形に際して、成形温度を使用する熱可塑性フッ素樹脂の融点より高い温度に設定して行う。このようにゴムと熱可塑性フッ素樹脂とをブレンドしてなる組成物を、当該熱可塑性フッ素樹脂の融点よりも高い温度で成形して得られたシールが、優れた摺動性を発揮できる理由として、本発明者らは以下のように考えている。
すなわち、シールの成形に際し、熱可塑性フッ素樹脂が溶融するため、溶融流動した状態の熱可塑性フッ素樹脂がゴムに分散される。これにより熱可塑性フッ素樹脂でないフッ素樹脂（たとえば、ＰＴＦＥ）を使用し、成形の際に溶融しない場合と比較して、得られたシールにおいて熱可塑性フッ素樹脂がシール表面に多く存在しやすくなり、本発明では、優れた自己潤滑性と機械的強度とを同時に備えるシールを実現できる。
なお、ゴム組成物の成形温度は、通常２００℃以下であるため、上記例示した熱可塑性フッ素樹脂の中でも特に、融点が２００℃以下であり、低硬度、柔軟性に優れたシールを実現できることから、テトラフルオロエチレン−ヘキサフルオロプロピレン−ビニリデンフルオライド系の熱可塑性フッ素樹脂が好ましい。
【００１０】
本発明は、上記のような熱可塑性フッ素樹脂と、水素化ニトリルゴム、ニトリルゴム、エチレン−プロピレン系ゴムおよびフッ素ゴムから選ばれるいずれか１種のゴムとをブレンドしてなる組成物を成形することによって、優れた自己潤滑性および充分な機械的特性（硬さ、引張強さ、伸び、圧縮永久歪み）を同時に兼ね備えたシールを実現するものである。このような本発明のシールは、空気圧シリンダ、油圧シリンダ、電磁弁、スプール弁、半導体製造装置用シールなどの摺動部用のシールとして、好適に使用することができる。本発明のシールの形状は特に限定されず、Ｏリング、Ｄリング、Ｕパッキン、Ｙパッキン、リップシール（軸シール）などその目的に応じて従来公知の形状より適宜選ばれる。またシールの大きさも特に限定はなく、目的に応じて適宜選ばれる。
【００１１】
上述した本発明のシールにおいては、熱可塑性フッ素樹脂とブレンドするゴムとして、〔１〕水素化ニトリルゴム、〔２〕ニトリルゴム、〔３〕エチレン−プロピレン系ゴムまたは〔４〕フッ素ゴムが挙げられる。以下、これらのゴムを用いたそれぞれの場合について詳述する。
【００１２】
〔１〕水素化ニトリルゴム
本発明のシールの好ましい一態様としては、ゴムとして水素化ニトリルゴム（以下、「ＨＮＢＲ」ということがある。）を用いた場合が挙げられる。
本発明におけるＨＮＢＲとしては、ニトリル−共役ジエン共重合ゴムの共役ジエン単位部分を水素化したもの、ニトリル−共役ジエン−エチレン性不飽和モノマー三元共重合ゴムおよびこのゴムの共役ジエン単位部分を水素化したもの、ニトリル−エチレン性不飽和モノマー系共重合ゴムなどが挙げられるが、これらに限定されるものではない。またこれらのＨＮＢＲは通常の重合手段、水素化方法によって得られるが、その手段も特別の限定はない。
【００１３】
このようなＨＮＢＲの具体例として、ブタジエン−アクリロニトリル共重合ゴム、イソプレン−ブタジエン−アクリロニトリル共重合ゴム、イソプレン−アクリロニトリル共重合ゴムなどを水素化したもの、ブタジエン−メチルアクリレート−アクリロニトリル共重合ゴム、ブチルアクリレート−エトキシエチルアクリレート−ビニルクロロアセテート−アクリロニトリル共重合ゴム、ブチルアクリレート−エトキシエチルアクリレート−ビニルノルボルネン−アクリロニトリル共重合ゴムなどが例示されるが、これらに限定されるものではない。
【００１４】
本発明におけるＨＮＢＲは、ヨウ素価が０ｇ／１００ｇ〜６０ｇ／１００ｇであるのが好ましく、２ｇ／１００ｇ〜３０ｇ／１００ｇであるのがより好ましい。
【００１５】
また本発明におけるＨＮＢＲの結合アクリロニトリル量は、１５重量％〜５０重量％であるのが好ましく、３５重量％〜４６重量％であるのがより好ましい。
【００１６】
ゴムとしてＨＮＢＲを用いる場合、該ＨＮＢＲにブレンドする熱可塑性フッ素樹脂は、ＨＮＢＲ１００重量部に対して１重量部〜６０重量部であるのが好ましく、１重量部〜４０重量部であるのがより好ましい。熱可塑性フッ素樹脂がＨＮＢＲ１００重量部に対して１重量部未満であると、熱可塑性フッ素樹脂をＨＮＢＲにブレンドしたことによる摺動抵抗の低下の効果が不充分となってしまうため好ましくない。また熱可塑性フッ素樹脂がＨＮＢＲ１００重量部に対して６０重量部を超えると、ＨＮＢＲが本来有している機械的特性（たとえば、圧縮永久歪みなど）が低下してしまうため好ましくない。
【００１７】
このようなＨＮＢＲと熱可塑性樹脂とを含有する組成物は、たとえばニーダおよびオープンロールを用いてこれらを熱可塑性フッ素樹脂の融点以下の温度で混合した後、１６５℃で１０分間の一次加硫を行った後、１５０℃で４時間の二次加硫を行うことによって好適に成形される。
【００１８】
このように本発明のシールにおいてゴムをＨＮＢＲで実現した場合、上記摺動部の中でも耐タービン油性および耐ドレン性が要求される、たとえば電磁弁、空気圧シリンダーなどの空気圧機器用のシールとして、特に好適に使用することができる。
【００１９】
〔２〕ニトリルゴム
本発明のシールの好ましい他の態様としては、ゴムとしてニトリルゴム（以下、「ＮＢＲ」ということがある。）を用いた場合が挙げられる。
本発明におけるＮＢＲとしては、ブタジエンゴムとアクリロニトリルの共重合により得られるゴム状物質であれば特に限定はなく、たとえば上述のＨＮＢＲの例示のうち水素化する前のもの、すなわちニトリル−共役ジエン共重合ゴム、ニトリル−共役ジエン−エチレン性不飽和モノマー三元共重合ゴム、ニトリル−エチレン性不飽和モノマー系共重合ゴムが挙げられるが、これらに限定されるものではない。またこれらのＮＢＲは通常の重合手段によって得られるが、その手段も特別の限定はない。
【００２０】
このようなＮＢＲの具体例として、ブタジエン−アクリロニトリル共重合ゴム、イソプレン−ブタジエン−アクリロニトリル共重合ゴム、イソプレン−アクリロニトリル共重合ゴムなどが例示されるが、これらに限定されるものではない。
【００２１】
本発明におけるＮＢＲは、上述したゴムとしてＨＮＢＲを用いた場合と同様の観点から、結合アクリロニトリル量が１０重量％〜５０重量％であるのが好ましく、２５重量％〜４３重量％であるのがより好ましい。
【００２２】
ゴムとしてＮＢＲを用いる場合、該ＮＢＲにブレンドする熱可塑性フッ素樹脂は、ＮＢＲ１００重量部に対して１重量部〜６０重量部であるのが好ましく、１重量部〜４０重量部であるのがより好ましい。熱可塑性フッ素樹脂がＮＢＲ１００重量部に対して１重量部未満であると、熱可塑性フッ素樹脂をＮＢＲにブレンドしたことによる摺動抵抗の低下の効果が不充分となってしまうため好ましくない。
【００２３】
このようなＮＢＲと熱可塑性樹脂とを含有する組成物は、たとえばニーダおよびオープンロールを用いて、これらを熱可塑性フッ素樹脂の融点以上の温度で混合した後、１６５℃で２０分間の加硫を行うことによって好適に成形される。
【００２４】
〔３〕エチレン−プロピレン系ゴム
本発明のシールの好ましいさらに他の態様としては、ゴムとしてエチレン−プロピレン系ゴム（以下、「ＥＰゴム」ということがある。）を用いた場合が挙げられる。
本発明におけるＥＰゴムは、エチレンとプロピレンとの二元共重合体であるＥＰＭ（エチレン−プロピレンゴム）、エチレンとプロピレンと架橋用ジエンモノマーとの三元共重合体であるＥＰＤＭ（エチレン−プロピレン−ジエンゴム）、ならびにこれらの混合物、さらには本発明の諸特性が損なわれない範囲で、たとえばクロロプレンゴム、塩素化ポリエチレンなどの他の成分を混合させた混合物を含む。上記ＥＰＭおよびＥＰＤＭは、通常の重合手段によって得られ、その手段に特別の限定はない。
【００２５】
本発明におけるＥＰゴムにおいて、ゴム全体に対するエチレン含有量は特に限定されるものではないが、５０重量％〜７０重量％であるのが好ましく、５０重量％〜６０重量％であるのがより好ましい。
【００２６】
本発明に用いられるＥＰゴムがジエン成分を有する場合、使用されるジエンモノマーとしては、特に限定されないが、たとえばエチリデンノルボルネン、ジシクロペンタジエン、１，４−ヘキサジエン、メチルテトラヒドロインデン、５−メチレン−２−ノルボルネン、５−（２−メチル−２−ブテニル）−２−ノルボルネンなどが挙げられ、中でもエチリデンノルボルネン、ジシクロペンタジエンを使用するのが加硫速度の観点から好ましい。ジエンモノマーは、上記で例示したものを単独で使用していてもよいし、また上記で例示したものの中から二種以上を使用していてもよい。
【００２７】
また上記のようにＥＰゴムがジエン成分を有する場合、ゴム全体に対するジエン成分の含有量は、特に限定されるものではないが、４重量％〜１１重量％であるのが好ましい。
【００２８】
ゴムとしてＥＰゴムを用いる場合、該ＥＰゴムにブレンドする熱可塑性フッ素樹脂は、ＥＰゴム１００重量部に対して１重量部〜６０重量部であるのが好ましく、１重量部〜４０重量部であるのがより好ましい。
【００２９】
このようなＥＰゴムと熱可塑性樹脂とを含有する組成物は、たとえばニーダおよびオープンロールを用いてこれらを混合した後、１６５℃で１０分間の一次加硫を行った後、１６５℃で１時間の二次加硫を行うことによって好適に成形される。
【００３０】
〔４〕フッ素ゴム
本発明のシールの好ましいまたさらに他の態様としては、ゴムとしてフッ素ゴムを用いた場合が挙げられる。
本発明におけるフッ素ゴムは、フッ素原子を含有するゴム状物質であれば特に限定はなく、従来公知のビニリデンフルオライド−ヘキサフルオロプロピレン−テトラフルオロエチレン系共重合体、ビニリデンフルオライド−ヘキサフルオロプロピレン系共重合体、ビニリデンフルオライド−テトラフルオロエチレン−パーフルオロアルキルビニルエーテル系共重合体、テトラフルオロエチレン−プロピレン系共重合体、エチレン−テトラフルオロエチレン−パーフルオロアルキルビニルエーテル系共重合体などが挙げられ、中でも特にビニリデンフルオライド−ヘキサフルオロプロピレン−テトラフルオロエチレン系共重合体を用いるのが好ましい。上記フッ素ゴムは、通常の重合手段によって得られ、その手段に特別の限定はない。
【００３１】
ゴムとしてフッ素ゴムを用いる場合、該フッ素ゴムにブレンドする熱可塑性フッ素樹脂は、フッ素ゴム１００重量部に対して１重量部〜６０重量部であるのが好ましく、１重量部〜４０重量部であるのがより好ましい。熱可塑性フッ素樹脂がフッ素ゴム１００重量部に対して１重量部未満であると、熱可塑性フッ素樹脂をフッ素ゴムにブレンドしたことによる摺動抵抗の低下の効果が不充分となってしまうため好ましくない。
【００３２】
このようなフッ素ゴムと熱可塑性樹脂とを含有する組成物は、たとえばニーダおよびオープンロールを用いてこれらを熱可塑性フッ素樹脂の融点以上の温度で混合した後、１６５℃で１０分間の一次加硫を行った後、１８０℃で４時間の二次加硫を行うことによって好適に成形される。
【００３３】
本発明のシールは、上記〔１〕〜〔４〕のいずれに記載のゴムにて実現される場合であっても、当該ゴムおよび熱可塑性フッ素樹脂に加えて、脂肪酸アマイドがさらにブレンドされた組成物を成形したものであるのが好ましい。脂肪酸アマイドをブレンドした組成物を用いることで、ゴム本来の特性を保持したまま、さらに自己潤滑性が付与され、摺動抵抗の低下された摺動部用のシールを実現できる。
【００３４】
本発明における脂肪酸アマイドとしては、炭素数１〜１００、好ましくは炭素数３０〜６０の飽和または不飽和の脂肪酸の第一アマイドが挙げられる。具体的には、ステアリン酸アマイド、ヒドロキシステアリン酸アマイド、オレイン酸アマイド、エルカ酸アマイド、パルミチン酸アマイド、ラウリン酸アマイド、ベヘン酸アマイドなどのモノアマイド類、メチレンビスステアリン酸アマイド、エチレンビスステアリン酸アマイド、エチレンビスラウリン酸アマイド、ジステアリルアジピン酸アマイド、エチレンビスオレイン酸アマイド、エチレンビスベヘン酸アマイド、ジオレイルアジピン酸アマイドなどのビスアマイド類が例示される。また、脂肪酸アマイドは置換基を有していてもよく、Ｎ−ステアリルステアリン酸アマイド、Ｎ−オレイルステアリン酸アマイド、Ｎ−ステアリルエルカ酸アマイドなどの炭素数１〜１００、好ましくは炭素数３０〜６０程度の飽和または不飽和炭化水素一価基が置換した置換アマイド類、メチロールステアリン酸アマイド、メチロールベヘン酸アマイドなどのメチロールが置換したメチロールアマイド類が例示される。本発明における脂肪酸アマイドは、上述した効果が特に顕著に現れる点から、上記の例示の中でも特にエチレンビスべへン酸アマイドを用いるのが好ましい。
【００３５】
本発明のシールを形成するための組成物において、脂肪酸アマイドは、ゴム１００重量部に対し、０．１重量部〜１０重量部添加されるのが好ましく、１重量部〜５重量部添加されるのがより好ましい。脂肪酸アマイドの添加量がゴム１００重量部に対して０．１重量部未満であると、自己潤滑性が充分に付与されず、例えば空気圧シリンダのピストンの摺動による摩擦が増大して、動作不良などを引き起こす傾向にあるため好ましくない。また脂肪酸アマイドの添加量がゴム１００重量部に対して１０重量部を超えると、ゴムが本来有している圧縮永久歪みが大きくなってしまう傾向にあるため好ましくない。
【００３６】
上記脂肪酸アマイドの好適な添加量は、ゴムの種類により上記範囲内で異なってくる。たとえばＨＮＢＲを用いた場合には、ＨＮＢＲ１００重量部に対し好ましくは０．１重量部〜１０重量部、さらに好ましくは１重量部〜５重量部の脂肪酸アマイドを添加する。またたとえばＮＢＲを用いた場合には、ＮＢＲ１００重量部に対し好ましくは０．１重量部〜１０重量部、さらに好ましくは１重量部〜５重量部の脂肪酸アマイドを添加する。またたとえばＥＰゴムを用いた場合には、ＥＰゴム１００重量部に対し好ましくは０．１重量部〜１０重量部、さらに好ましくは１重量部〜５重量部の脂肪酸アマイドを添加する。またたとえばフッ素ゴムを用いた場合には、フッ素ゴム１００重量部に対し好ましくは０．１重量部〜１０重量部、さらに好ましくは１重量部〜５重量部の脂肪酸アマイドを添加する。
【００３７】
本発明のシールを形成するための組成物には、本発明の効果を損なわない範囲で、公知の架橋剤、架橋助剤、老化防止剤、安定化剤、滑剤、充填剤、可塑剤などの各種の添加剤を必要に応じて配合することが可能である。これらの添加剤は、ＨＮＢＲ、ＮＢＲ、ＥＰゴムまたはフッ素ゴムそれぞれの場合で、通常用いられる種類および配合量を適宜選択すればよい。
【００３８】
【実施例】
以下に実施例を挙げて本発明をより詳細に説明するが、これらは単なる例示であって、本発明の範囲を何ら限定するものではない。
〔１〕水素化ニトリルゴム（実施例１〜５、比較例１〜４）
実施例１
ゴムとして水素化ニトリルゴム（ヨウ素価：２４ｇ／１００ｇ、結合アクリロニトリル量：４４重量％）（表１中、「ＨＮＢＲ１」）を、熱可塑性フッ素樹脂としてテトラフルオロエチレン−ヘキサフルオロプロピレン−ビニリデンフルオライド系の熱可塑性フッ素樹脂（ダイオニン ＴＨＶ−２２０Ａ、住友スリーエム社製）を用い、その他各成分を下記配合比にてブレンドしてなる組成物を調製した。
ＨＮＢＲ１ １００重量部
熱可塑性フッ素樹脂 ４０重量部
架橋剤 ２．４重量部
架橋助剤 ３重量部
老化防止剤 １．５重量部
滑剤 ０．５重量部
カーボンブラック ４０重量部
酸化亜鉛 ５重量部
可塑剤 ５重量部
なお架橋剤としてはｔ−ブチルパーオキシ−ｍ−ジイソプロピルベンゼンを、架橋助剤としてはＮ，Ｎ’−ｍ−フェニレンジマレイミドを、老化防止剤としては置換ジフェニルアミンを用いた。また滑剤としてはステアリン酸を、カーボンブラックとしてはＦＥＦカーボンブラックを、可塑剤としてはポリエーテル−エステル系可塑剤を用いた。
上記組成物を、ニーダおよびオープンロールを用いて混合（ブレンド）した後、プレス成形装置にてパーオキサイド架橋（１６５℃で１０分間の一次加硫、続いて１５０℃で４時間の二次加硫）を経て成形し、シールのサンプルを得た。
【００３９】
実施例２
水素化ニトリルゴム１００重量部に対し２０重量部の熱可塑性フッ素樹脂をブレンドした以外は、実施例１と同様にしてシールのサンプルを得た。
【００４０】
実施例３
ゴムとして１００重量部の水素化ニトリルゴム（ヨウ素価：１１ｇ／１００ｇ、結合アクリロニトリル量：３６重量％）（表１中、ＨＮＢＲ２）を用いた以外は、実施例１と同様にしてシールのサンプルを得た。
【００４１】
実施例４
水素化ニトリルゴム１００重量部に対し２重量部のエチレンビスべへン酸アマイドをさらに添加した以外は、実施例１と同様にしてシールのサンプルを得た。
【００４２】
実施例５
水素化ニトリルゴム１００重量部に対し２重量部のエチレンビスべへン酸アマイドをさらに添加した以外は、実施例３と同様にしてシールのサンプルを得た。
【００４３】
比較例１
熱可塑性フッ素樹脂に換えて、４０重量部のポリテトラフルオロエチレン（ゾニールＭＰ１５００Ｊ、三井・デュポン社製）を添加した以外は、実施例４と同様にしてシールのサンプルを得た。
【００４４】
比較例２
熱可塑性フッ素樹脂に換えて、４０重量部の二硫化モリブデンを添加した以外は、実施例４と同様にしてシールのサンプルを得た。
【００４５】
比較例３
熱可塑性フッ素樹脂をブレンドせず、かつカーボンブラックを水素化ニトリルゴム１００重量部に対し５５重量部の割合で配合した以外は、実施例１と同様にしてシールのサンプルを得た。
【００４６】
〔２〕ニトリルゴム（実施例６、７、比較例４）
実施例６
ゴムとしてニトリルゴム（結合アクリロニトリル量：３３．５重量％）を、熱可塑性フッ素樹脂としてテトラフルオロエチレン−ヘキサフルオロプロピレン−ビニリデンフルオライド系の熱可塑性フッ素樹脂（ダイオニン ＴＨＶ−２２０Ａ、住友スリーエム社製）を用い、その他各成分を下記配合比にてブレンドしてなる組成物を調製した。
ＮＢＲ １００重量部
熱可塑性フッ素樹脂 ２０重量部
架橋剤 ０．７重量部
架橋助剤 ６重量部
老化防止剤 ２．０重量部
滑剤 ０．５重量部
カーボンブラック ６５重量部
酸化亜鉛 ５重量部
可塑剤 ３重量部
なお架橋剤としては硫黄を、架橋助剤としては３重量部のチウラム系架橋助剤および３重量部のチアゾール系架橋助剤を用いた。また滑剤としてはステアリン酸を、カーボンブラックとしてはＦＥＦカーボンブラックを、可塑剤としてはポリエーテル−エステル系可塑剤を用いた。
上記組成物を、ニーダおよびオープンロールを用いて混合（ブレンド）した後、１６５℃で１０分間の加硫を経て成形し、シールのサンプルを得た。
【００４７】
実施例７
カーボンブラックをニトリルゴム１００重量部に対し５０重量部の割合で配合し、かつニトリルゴム１００重量部に対し２重量部のエチレンビスべへン酸アマイドをさらに添加した以外は、実施例６と同様にしてシールのサンプルを得た。
【００４８】
比較例４
カーボンブラックをニトリルゴム１００重量部に対し５０重量部の割合で配合し、かつ熱可塑性フッ素樹脂をブレンドしなかった以外は、実施例６と同様にしてシールのサンプルを得た。
【００４９】
〔３〕エチレン−プロピレン系ゴム（実施例８、９、比較例５）
実施例８
ゴムとしてＥＰＤＭ（エチレン−プロピレン−ジシクロペンタジエン三元共重合体ゴム、エチレン含有量：５７重量％、ジエン含有量：４重量％）を、熱可塑性フッ素樹脂としてテトラフルオロエチレン−ヘキサフルオロプロピレン−ビニリデンフルオライド系の熱可塑性フッ素樹脂（ダイオニン ＴＨＶ−２２０Ａ、住友スリーエム社製）を用い、その他各成分を下記配合比にてブレンドしてなる組成物を調製した。
ＥＰＤＭ １００重量部
熱可塑性フッ素樹脂 ２０重量部
架橋剤 ３重量部
老化防止剤 ２．０重量部
滑剤 ０．５重量部
カーボンブラック ７０重量部
酸化亜鉛 ５重量部
可塑剤 ３重量部
なお架橋剤としてはジクミルパーオキサイドを、滑剤としてはステアリン酸を用いた。またカーボンブラックとしてはＦＥＦカーボンブラックを、可塑剤としてはポリエーテル−エステル系可塑剤を用いた。
上記組成物を、ニーダおよびオープンロールを用いて混合（ブレンド）した後、架橋（１６５℃で２０分間の加硫）を経て成形し、シールのサンプルを得た。
【００５０】
実施例９
カーボンブラックをＥＰＤＭ１００重量部に対し５５重量部の割合で配合し、かつＥＰＤＭ１００重量部に対し２重量部のエチレンビスべへン酸アマイドをさらに添加した以外は、実施例８と同様にしてシールのサンプルを得た。
【００５１】
比較例５
カーボンブラックをＥＰＤＭ１００重量部に対し５５重量部の割合で配合し、かつ熱可塑性フッ素樹脂をブレンドしなかった以外は、実施例８と同様にしてシールのサンプルを得た。
【００５２】
〔４〕フッ素ゴム（参考例１、２、比較例６）
参考例１
ゴムとしてＦＫＭ（ビニリデンフルオライド−ヘキサフルオロプロピレン−テトラフルオロエチレン系共重合体）（ダイエルＧ９０２、ダイキン工業社製）を、熱可塑性フッ素樹脂としてテトラフルオロエチレン−ヘキサフルオロプロピレン−ビニリデンフルオライド系の熱可塑性フッ素樹脂（ダイオニン ＴＨＶ−２２０Ａ、住友スリーエム社製）を用い、その他各成分を下記配合比にてブレンドしてなる組成物を調製した。
ＦＫＭ １００重量部
熱可塑性フッ素樹脂 ２０重量部
架橋剤 １．５重量部
架橋助剤 ４重量部
カーボンブラック ２０重量部
なお架橋剤としては２，５−ジメチル−２，５−ジ（ｔ−ブチルパーオキシ）ヘキサンを、架橋助剤としてはトリアリルイソシアヌレートを用いた。またカーボンブラックとしてはＭＴカーボンブラックを用いた。
上記組成物を、ニーダおよびオープンロールを用いて混合（ブレンド）した後、架橋（１６５℃で１０分間の一次加硫、続いて１８０℃で４時間の二次加硫）を経て成形し、シールのサンプルを得た。
【００５３】
参考例２
ＦＫＭ１００重量部に対し２重量部のエチレンビスべへン酸アマイドをさらに添加した以外は、参考例１と同様にしてシールのサンプルを得た。
【００５４】
比較例６
カーボンブラックをＦＫＭ１００重量部に対し３５重量部の割合で配合し、かつ熱可塑性フッ素樹脂をブレンドしなかった以外は、参考例１と同様にしてシールのサンプルを得た。
【００５５】
実施例１〜９、参考例１、２および比較例１〜６で得られたシールのサンプルそれぞれの常態特性として、硬さ、引張強さ、伸びおよび圧縮永久歪みを測定した。硬さは、ＪＩＳ Ｋ ６２５３に規定される測定方法によってタイプＡデュロメータ硬さを測定した。引張強さ（ＭＰａ）および伸び（％）は、ＪＩＳ Ｋ ６２５１に規定される測定方法によって測定した。圧縮永久歪み（％）（２００℃、７０時間、２５％圧縮）は、ＪＩＳ Ｋ ６２６２に規定される測定方法によって測定した。
【００５６】
実施例１〜９、参考例１、２および比較例１〜６と同様にして、Ｄリング（最大径：２２ｍｍ、肉厚：４．２ｍｍ）を作製し、オートグラフ（島津製作所製）を用い、下記条件にて摺動抵抗（Ｎ）の測定試験を行った。
＜摺動抵抗測定の条件＞
・速度：２００ｍｍ／ｍｉｎ
・ストローク：２０ｍｍ
・温度：室温
・潤滑：ドライ
ＨＮＢＲを用いた場合（実施例１〜５、比較例１〜３）の結果を表１に、ＮＢＲを用いた場合（実施例６、７、比較例４）の結果を表２に、ＥＰゴムを用いた場合（実施例８、９、比較例５）の結果を表３に、フッ素ゴムを用いた場合（参考例１、２、比較例６）の結果を表４に、それぞれ示す。
【００５７】
【表１】
【００５８】
【表２】
【００５９】
【表３】
【００６０】
【表４】
【００６１】
【発明の効果】
以上の説明で明らかなように、本発明によれば、自己潤滑性に優れ、かつ充分な機械的強度を有するシールを提供することができる。
【発明の属する技術分野】
本発明は、シールに関する。
【０００２】
【従来の技術】
従来より、空気圧シリンダなど空気圧機器においては、回転や往復運動などの運動部分（ピストンなど）の摺動性を損なうことなく、運動部分を作動させる作動液体または作動気体を密封するために、パッキンなどの摺動部用のシールが用いられる。運動部分とシールとの接触部分には、通常、グリースなどの潤滑剤が塗布される。このようなシールを形成する材料としては、従来、ニトリルゴムや水素化ニトリルゴム、エチレン−プロピレン系ゴム、フッ素ゴムなど、種々のゴム材料が多く用いられてきている。
【０００３】
【発明が解決しようとする課題】
しかしながらニトリルゴムは、摩擦係数が高いために、これを用いたシールでは、運動部分の摺動などにより潤滑剤が消耗されると、作動不良、振動、きしみ、鳴きなどを引き起こすという問題がある。また、ニトリルゴムは耐摩耗性、耐久性が低く寿命が短いため、グリース給油が困難な箇所、屋外設備、地中埋設などのメンテナンスが困難な箇所、長期寿命と確実な作動が要求される箇所に、これを用いたシールを適用するのは好ましくなく、潤滑のために設計が複雑になるという問題がある。
またエチレン−プロピレン系ゴム、フッ素ゴムにおいても、ニトリルゴムと同様の問題があった。
【０００４】
また水素化ニトリルゴムは、摩擦係数が高く、自己潤滑性が低いため上述したような作動不良などが起こり易くなってしまう問題がある。また上記水素化ニトリルゴムに自己潤滑性を付与すべく、水素化ニトリルゴムに二硫化モリブデンや四フッ化エチレン、黒鉛などを配合してなる組成物にてシールを形成することも検討されているが、硬さ、引張強さ、伸びや圧縮永久歪みなどの機械的強度が低下してしまい、シールとしての使用に耐えなくなってしまう問題がある。
【０００５】
本発明は上記の問題点を解決しようとするものであり、その目的は、自己潤滑性に優れ、かつ充分な機械的強度を有するシールを提供することである。
【０００６】
【課題を解決するための手段】
本発明者らは、上記課題を解決するため鋭意研究を行った結果、本発明を完成するに至った。即ち、本発明は以下のとおりである。
（１）水素化ニトリルゴム、ニトリルゴム、エチレン−プロピレン系ゴムおよびフッ素ゴムから選ばれるいずれか１種のゴムに、熱可塑性フッ素樹脂をブレンドしてなる組成物を成形したものであるシール。
（２）熱可塑性フッ素樹脂が、テトラフルオロエチレン−ヘキサフルオロプロピレン−ビニリデンフルオライド系の熱可塑性フッ素樹脂である上記（１）に記載のシール。
（３）摺動部用である上記（１）または（２）に記載のシール。
（４）空気圧機器の摺動部に使用されるシールであって、
水素化ニトリルゴム１００重量部にテトラフルオロエチレン−ヘキサフルオロプロピレン−ビニリデンフルオライド系の熱可塑性フッ素樹脂を１重量部〜６０重量部配合してなる組成物を成形してなるものであるシール。
（５）上記組成物は、脂肪酸アマイドがさらにブレンドされたものである上記（１）〜（４）のいずれかに記載のシール。
【０００７】
【発明の実施の形態】
本発明は、摺動部における流体の密封に使用されるシールであって、水素化ニトリルゴム、ニトリルゴム、エチレン−プロピレン系ゴムおよびフッ素ゴムから選ばれるいずれか１種のゴムに、熱可塑性フッ素樹脂をブレンドしてなる組成物を成形してなるシールである。
本発明における熱可塑性フッ素樹脂の「熱可塑性」とは、溶融成形ができるものであり、具体的には、溶融成形できる融点が３１０℃以下であるフッ素樹脂を指す。フッ素樹脂のうちこのような熱可塑性を有しないもの（すなわち本発明における熱可塑性フッ素樹脂に含まれないもの）としては、たとえばポリテトラフルオロエチレン（ＰＴＦＥ）（融点：３２７℃）が挙げられる。
【０００８】
本発明における熱可塑性フッ素樹脂としては、テトラフルオロエチレン−ヘキサフルオロプロピレン−ビニリデンフルオライド系（ＴＨＶ）（融点：１１０℃〜１３０℃）、ポリビニリデンフルオライド系（ＰＶＤＦ）（融点：２１０℃）、ポリクロロトリフルオロエチレン系（ＰＣＴＦＥ）（融点：２２０℃）、クロロトリフルオロエチレン−エチレン系（ＥＣＴＦＥ）（融点：２４５℃）、テトラフルオロエチレン−エチレン系（ＥＴＦＥ）（融点：２７０℃）、テトラフルオロエチレン−ヘキサフルオロプロピレン系（ＦＥＰ）（融点：２６０℃）、テトラフルオロエチレン−パーフルオロアルキルビニルエーテル系（ＰＦＡ）（融点：３００℃）が挙げられる。このような熱可塑性フッ素樹脂は、たとえば、ダイニオン（ＴＨＶ−２２０Ａ）（住友スリーエム社製、融点：１１０℃〜１３０℃）を用いればよい。
【０００９】
後述するように本発明のシールは、成形に際して、成形温度を使用する熱可塑性フッ素樹脂の融点より高い温度に設定して行う。このようにゴムと熱可塑性フッ素樹脂とをブレンドしてなる組成物を、当該熱可塑性フッ素樹脂の融点よりも高い温度で成形して得られたシールが、優れた摺動性を発揮できる理由として、本発明者らは以下のように考えている。
すなわち、シールの成形に際し、熱可塑性フッ素樹脂が溶融するため、溶融流動した状態の熱可塑性フッ素樹脂がゴムに分散される。これにより熱可塑性フッ素樹脂でないフッ素樹脂（たとえば、ＰＴＦＥ）を使用し、成形の際に溶融しない場合と比較して、得られたシールにおいて熱可塑性フッ素樹脂がシール表面に多く存在しやすくなり、本発明では、優れた自己潤滑性と機械的強度とを同時に備えるシールを実現できる。
なお、ゴム組成物の成形温度は、通常２００℃以下であるため、上記例示した熱可塑性フッ素樹脂の中でも特に、融点が２００℃以下であり、低硬度、柔軟性に優れたシールを実現できることから、テトラフルオロエチレン−ヘキサフルオロプロピレン−ビニリデンフルオライド系の熱可塑性フッ素樹脂が好ましい。
【００１０】
本発明は、上記のような熱可塑性フッ素樹脂と、水素化ニトリルゴム、ニトリルゴム、エチレン−プロピレン系ゴムおよびフッ素ゴムから選ばれるいずれか１種のゴムとをブレンドしてなる組成物を成形することによって、優れた自己潤滑性および充分な機械的特性（硬さ、引張強さ、伸び、圧縮永久歪み）を同時に兼ね備えたシールを実現するものである。このような本発明のシールは、空気圧シリンダ、油圧シリンダ、電磁弁、スプール弁、半導体製造装置用シールなどの摺動部用のシールとして、好適に使用することができる。本発明のシールの形状は特に限定されず、Ｏリング、Ｄリング、Ｕパッキン、Ｙパッキン、リップシール（軸シール）などその目的に応じて従来公知の形状より適宜選ばれる。またシールの大きさも特に限定はなく、目的に応じて適宜選ばれる。
【００１１】
上述した本発明のシールにおいては、熱可塑性フッ素樹脂とブレンドするゴムとして、〔１〕水素化ニトリルゴム、〔２〕ニトリルゴム、〔３〕エチレン−プロピレン系ゴムまたは〔４〕フッ素ゴムが挙げられる。以下、これらのゴムを用いたそれぞれの場合について詳述する。
【００１２】
〔１〕水素化ニトリルゴム
本発明のシールの好ましい一態様としては、ゴムとして水素化ニトリルゴム（以下、「ＨＮＢＲ」ということがある。）を用いた場合が挙げられる。
本発明におけるＨＮＢＲとしては、ニトリル−共役ジエン共重合ゴムの共役ジエン単位部分を水素化したもの、ニトリル−共役ジエン−エチレン性不飽和モノマー三元共重合ゴムおよびこのゴムの共役ジエン単位部分を水素化したもの、ニトリル−エチレン性不飽和モノマー系共重合ゴムなどが挙げられるが、これらに限定されるものではない。またこれらのＨＮＢＲは通常の重合手段、水素化方法によって得られるが、その手段も特別の限定はない。
【００１３】
このようなＨＮＢＲの具体例として、ブタジエン−アクリロニトリル共重合ゴム、イソプレン−ブタジエン−アクリロニトリル共重合ゴム、イソプレン−アクリロニトリル共重合ゴムなどを水素化したもの、ブタジエン−メチルアクリレート−アクリロニトリル共重合ゴム、ブチルアクリレート−エトキシエチルアクリレート−ビニルクロロアセテート−アクリロニトリル共重合ゴム、ブチルアクリレート−エトキシエチルアクリレート−ビニルノルボルネン−アクリロニトリル共重合ゴムなどが例示されるが、これらに限定されるものではない。
【００１４】
本発明におけるＨＮＢＲは、ヨウ素価が０ｇ／１００ｇ〜６０ｇ／１００ｇであるのが好ましく、２ｇ／１００ｇ〜３０ｇ／１００ｇであるのがより好ましい。
【００１５】
また本発明におけるＨＮＢＲの結合アクリロニトリル量は、１５重量％〜５０重量％であるのが好ましく、３５重量％〜４６重量％であるのがより好ましい。
【００１６】
ゴムとしてＨＮＢＲを用いる場合、該ＨＮＢＲにブレンドする熱可塑性フッ素樹脂は、ＨＮＢＲ１００重量部に対して１重量部〜６０重量部であるのが好ましく、１重量部〜４０重量部であるのがより好ましい。熱可塑性フッ素樹脂がＨＮＢＲ１００重量部に対して１重量部未満であると、熱可塑性フッ素樹脂をＨＮＢＲにブレンドしたことによる摺動抵抗の低下の効果が不充分となってしまうため好ましくない。また熱可塑性フッ素樹脂がＨＮＢＲ１００重量部に対して６０重量部を超えると、ＨＮＢＲが本来有している機械的特性（たとえば、圧縮永久歪みなど）が低下してしまうため好ましくない。
【００１７】
このようなＨＮＢＲと熱可塑性樹脂とを含有する組成物は、たとえばニーダおよびオープンロールを用いてこれらを熱可塑性フッ素樹脂の融点以下の温度で混合した後、１６５℃で１０分間の一次加硫を行った後、１５０℃で４時間の二次加硫を行うことによって好適に成形される。
【００１８】
このように本発明のシールにおいてゴムをＨＮＢＲで実現した場合、上記摺動部の中でも耐タービン油性および耐ドレン性が要求される、たとえば電磁弁、空気圧シリンダーなどの空気圧機器用のシールとして、特に好適に使用することができる。
【００１９】
〔２〕ニトリルゴム
本発明のシールの好ましい他の態様としては、ゴムとしてニトリルゴム（以下、「ＮＢＲ」ということがある。）を用いた場合が挙げられる。
本発明におけるＮＢＲとしては、ブタジエンゴムとアクリロニトリルの共重合により得られるゴム状物質であれば特に限定はなく、たとえば上述のＨＮＢＲの例示のうち水素化する前のもの、すなわちニトリル−共役ジエン共重合ゴム、ニトリル−共役ジエン−エチレン性不飽和モノマー三元共重合ゴム、ニトリル−エチレン性不飽和モノマー系共重合ゴムが挙げられるが、これらに限定されるものではない。またこれらのＮＢＲは通常の重合手段によって得られるが、その手段も特別の限定はない。
【００２０】
このようなＮＢＲの具体例として、ブタジエン−アクリロニトリル共重合ゴム、イソプレン−ブタジエン−アクリロニトリル共重合ゴム、イソプレン−アクリロニトリル共重合ゴムなどが例示されるが、これらに限定されるものではない。
【００２１】
本発明におけるＮＢＲは、上述したゴムとしてＨＮＢＲを用いた場合と同様の観点から、結合アクリロニトリル量が１０重量％〜５０重量％であるのが好ましく、２５重量％〜４３重量％であるのがより好ましい。
【００２２】
ゴムとしてＮＢＲを用いる場合、該ＮＢＲにブレンドする熱可塑性フッ素樹脂は、ＮＢＲ１００重量部に対して１重量部〜６０重量部であるのが好ましく、１重量部〜４０重量部であるのがより好ましい。熱可塑性フッ素樹脂がＮＢＲ１００重量部に対して１重量部未満であると、熱可塑性フッ素樹脂をＮＢＲにブレンドしたことによる摺動抵抗の低下の効果が不充分となってしまうため好ましくない。
【００２３】
このようなＮＢＲと熱可塑性樹脂とを含有する組成物は、たとえばニーダおよびオープンロールを用いて、これらを熱可塑性フッ素樹脂の融点以上の温度で混合した後、１６５℃で２０分間の加硫を行うことによって好適に成形される。
【００２４】
〔３〕エチレン−プロピレン系ゴム
本発明のシールの好ましいさらに他の態様としては、ゴムとしてエチレン−プロピレン系ゴム（以下、「ＥＰゴム」ということがある。）を用いた場合が挙げられる。
本発明におけるＥＰゴムは、エチレンとプロピレンとの二元共重合体であるＥＰＭ（エチレン−プロピレンゴム）、エチレンとプロピレンと架橋用ジエンモノマーとの三元共重合体であるＥＰＤＭ（エチレン−プロピレン−ジエンゴム）、ならびにこれらの混合物、さらには本発明の諸特性が損なわれない範囲で、たとえばクロロプレンゴム、塩素化ポリエチレンなどの他の成分を混合させた混合物を含む。上記ＥＰＭおよびＥＰＤＭは、通常の重合手段によって得られ、その手段に特別の限定はない。
【００２５】
本発明におけるＥＰゴムにおいて、ゴム全体に対するエチレン含有量は特に限定されるものではないが、５０重量％〜７０重量％であるのが好ましく、５０重量％〜６０重量％であるのがより好ましい。
【００２６】
本発明に用いられるＥＰゴムがジエン成分を有する場合、使用されるジエンモノマーとしては、特に限定されないが、たとえばエチリデンノルボルネン、ジシクロペンタジエン、１，４−ヘキサジエン、メチルテトラヒドロインデン、５−メチレン−２−ノルボルネン、５−（２−メチル−２−ブテニル）−２−ノルボルネンなどが挙げられ、中でもエチリデンノルボルネン、ジシクロペンタジエンを使用するのが加硫速度の観点から好ましい。ジエンモノマーは、上記で例示したものを単独で使用していてもよいし、また上記で例示したものの中から二種以上を使用していてもよい。
【００２７】
また上記のようにＥＰゴムがジエン成分を有する場合、ゴム全体に対するジエン成分の含有量は、特に限定されるものではないが、４重量％〜１１重量％であるのが好ましい。
【００２８】
ゴムとしてＥＰゴムを用いる場合、該ＥＰゴムにブレンドする熱可塑性フッ素樹脂は、ＥＰゴム１００重量部に対して１重量部〜６０重量部であるのが好ましく、１重量部〜４０重量部であるのがより好ましい。
【００２９】
このようなＥＰゴムと熱可塑性樹脂とを含有する組成物は、たとえばニーダおよびオープンロールを用いてこれらを混合した後、１６５℃で１０分間の一次加硫を行った後、１６５℃で１時間の二次加硫を行うことによって好適に成形される。
【００３０】
〔４〕フッ素ゴム
本発明のシールの好ましいまたさらに他の態様としては、ゴムとしてフッ素ゴムを用いた場合が挙げられる。
本発明におけるフッ素ゴムは、フッ素原子を含有するゴム状物質であれば特に限定はなく、従来公知のビニリデンフルオライド−ヘキサフルオロプロピレン−テトラフルオロエチレン系共重合体、ビニリデンフルオライド−ヘキサフルオロプロピレン系共重合体、ビニリデンフルオライド−テトラフルオロエチレン−パーフルオロアルキルビニルエーテル系共重合体、テトラフルオロエチレン−プロピレン系共重合体、エチレン−テトラフルオロエチレン−パーフルオロアルキルビニルエーテル系共重合体などが挙げられ、中でも特にビニリデンフルオライド−ヘキサフルオロプロピレン−テトラフルオロエチレン系共重合体を用いるのが好ましい。上記フッ素ゴムは、通常の重合手段によって得られ、その手段に特別の限定はない。
【００３１】
ゴムとしてフッ素ゴムを用いる場合、該フッ素ゴムにブレンドする熱可塑性フッ素樹脂は、フッ素ゴム１００重量部に対して１重量部〜６０重量部であるのが好ましく、１重量部〜４０重量部であるのがより好ましい。熱可塑性フッ素樹脂がフッ素ゴム１００重量部に対して１重量部未満であると、熱可塑性フッ素樹脂をフッ素ゴムにブレンドしたことによる摺動抵抗の低下の効果が不充分となってしまうため好ましくない。
【００３２】
このようなフッ素ゴムと熱可塑性樹脂とを含有する組成物は、たとえばニーダおよびオープンロールを用いてこれらを熱可塑性フッ素樹脂の融点以上の温度で混合した後、１６５℃で１０分間の一次加硫を行った後、１８０℃で４時間の二次加硫を行うことによって好適に成形される。
【００３３】
本発明のシールは、上記〔１〕〜〔４〕のいずれに記載のゴムにて実現される場合であっても、当該ゴムおよび熱可塑性フッ素樹脂に加えて、脂肪酸アマイドがさらにブレンドされた組成物を成形したものであるのが好ましい。脂肪酸アマイドをブレンドした組成物を用いることで、ゴム本来の特性を保持したまま、さらに自己潤滑性が付与され、摺動抵抗の低下された摺動部用のシールを実現できる。
【００３４】
本発明における脂肪酸アマイドとしては、炭素数１〜１００、好ましくは炭素数３０〜６０の飽和または不飽和の脂肪酸の第一アマイドが挙げられる。具体的には、ステアリン酸アマイド、ヒドロキシステアリン酸アマイド、オレイン酸アマイド、エルカ酸アマイド、パルミチン酸アマイド、ラウリン酸アマイド、ベヘン酸アマイドなどのモノアマイド類、メチレンビスステアリン酸アマイド、エチレンビスステアリン酸アマイド、エチレンビスラウリン酸アマイド、ジステアリルアジピン酸アマイド、エチレンビスオレイン酸アマイド、エチレンビスベヘン酸アマイド、ジオレイルアジピン酸アマイドなどのビスアマイド類が例示される。また、脂肪酸アマイドは置換基を有していてもよく、Ｎ−ステアリルステアリン酸アマイド、Ｎ−オレイルステアリン酸アマイド、Ｎ−ステアリルエルカ酸アマイドなどの炭素数１〜１００、好ましくは炭素数３０〜６０程度の飽和または不飽和炭化水素一価基が置換した置換アマイド類、メチロールステアリン酸アマイド、メチロールベヘン酸アマイドなどのメチロールが置換したメチロールアマイド類が例示される。本発明における脂肪酸アマイドは、上述した効果が特に顕著に現れる点から、上記の例示の中でも特にエチレンビスべへン酸アマイドを用いるのが好ましい。
【００３５】
本発明のシールを形成するための組成物において、脂肪酸アマイドは、ゴム１００重量部に対し、０．１重量部〜１０重量部添加されるのが好ましく、１重量部〜５重量部添加されるのがより好ましい。脂肪酸アマイドの添加量がゴム１００重量部に対して０．１重量部未満であると、自己潤滑性が充分に付与されず、例えば空気圧シリンダのピストンの摺動による摩擦が増大して、動作不良などを引き起こす傾向にあるため好ましくない。また脂肪酸アマイドの添加量がゴム１００重量部に対して１０重量部を超えると、ゴムが本来有している圧縮永久歪みが大きくなってしまう傾向にあるため好ましくない。
【００３６】
上記脂肪酸アマイドの好適な添加量は、ゴムの種類により上記範囲内で異なってくる。たとえばＨＮＢＲを用いた場合には、ＨＮＢＲ１００重量部に対し好ましくは０．１重量部〜１０重量部、さらに好ましくは１重量部〜５重量部の脂肪酸アマイドを添加する。またたとえばＮＢＲを用いた場合には、ＮＢＲ１００重量部に対し好ましくは０．１重量部〜１０重量部、さらに好ましくは１重量部〜５重量部の脂肪酸アマイドを添加する。またたとえばＥＰゴムを用いた場合には、ＥＰゴム１００重量部に対し好ましくは０．１重量部〜１０重量部、さらに好ましくは１重量部〜５重量部の脂肪酸アマイドを添加する。またたとえばフッ素ゴムを用いた場合には、フッ素ゴム１００重量部に対し好ましくは０．１重量部〜１０重量部、さらに好ましくは１重量部〜５重量部の脂肪酸アマイドを添加する。
【００３７】
本発明のシールを形成するための組成物には、本発明の効果を損なわない範囲で、公知の架橋剤、架橋助剤、老化防止剤、安定化剤、滑剤、充填剤、可塑剤などの各種の添加剤を必要に応じて配合することが可能である。これらの添加剤は、ＨＮＢＲ、ＮＢＲ、ＥＰゴムまたはフッ素ゴムそれぞれの場合で、通常用いられる種類および配合量を適宜選択すればよい。
【００３８】
【実施例】
以下に実施例を挙げて本発明をより詳細に説明するが、これらは単なる例示であって、本発明の範囲を何ら限定するものではない。
〔１〕水素化ニトリルゴム（実施例１〜５、比較例１〜４）
実施例１
ゴムとして水素化ニトリルゴム（ヨウ素価：２４ｇ／１００ｇ、結合アクリロニトリル量：４４重量％）（表１中、「ＨＮＢＲ１」）を、熱可塑性フッ素樹脂としてテトラフルオロエチレン−ヘキサフルオロプロピレン−ビニリデンフルオライド系の熱可塑性フッ素樹脂（ダイオニン ＴＨＶ−２２０Ａ、住友スリーエム社製）を用い、その他各成分を下記配合比にてブレンドしてなる組成物を調製した。
ＨＮＢＲ１ １００重量部
熱可塑性フッ素樹脂 ４０重量部
架橋剤 ２．４重量部
架橋助剤 ３重量部
老化防止剤 １．５重量部
滑剤 ０．５重量部
カーボンブラック ４０重量部
酸化亜鉛 ５重量部
可塑剤 ５重量部
なお架橋剤としてはｔ−ブチルパーオキシ−ｍ−ジイソプロピルベンゼンを、架橋助剤としてはＮ，Ｎ’−ｍ−フェニレンジマレイミドを、老化防止剤としては置換ジフェニルアミンを用いた。また滑剤としてはステアリン酸を、カーボンブラックとしてはＦＥＦカーボンブラックを、可塑剤としてはポリエーテル−エステル系可塑剤を用いた。
上記組成物を、ニーダおよびオープンロールを用いて混合（ブレンド）した後、プレス成形装置にてパーオキサイド架橋（１６５℃で１０分間の一次加硫、続いて１５０℃で４時間の二次加硫）を経て成形し、シールのサンプルを得た。
【００３９】
実施例２
水素化ニトリルゴム１００重量部に対し２０重量部の熱可塑性フッ素樹脂をブレンドした以外は、実施例１と同様にしてシールのサンプルを得た。
【００４０】
実施例３
ゴムとして１００重量部の水素化ニトリルゴム（ヨウ素価：１１ｇ／１００ｇ、結合アクリロニトリル量：３６重量％）（表１中、ＨＮＢＲ２）を用いた以外は、実施例１と同様にしてシールのサンプルを得た。
【００４１】
実施例４
水素化ニトリルゴム１００重量部に対し２重量部のエチレンビスべへン酸アマイドをさらに添加した以外は、実施例１と同様にしてシールのサンプルを得た。
【００４２】
実施例５
水素化ニトリルゴム１００重量部に対し２重量部のエチレンビスべへン酸アマイドをさらに添加した以外は、実施例３と同様にしてシールのサンプルを得た。
【００４３】
比較例１
熱可塑性フッ素樹脂に換えて、４０重量部のポリテトラフルオロエチレン（ゾニールＭＰ１５００Ｊ、三井・デュポン社製）を添加した以外は、実施例４と同様にしてシールのサンプルを得た。
【００４４】
比較例２
熱可塑性フッ素樹脂に換えて、４０重量部の二硫化モリブデンを添加した以外は、実施例４と同様にしてシールのサンプルを得た。
【００４５】
比較例３
熱可塑性フッ素樹脂をブレンドせず、かつカーボンブラックを水素化ニトリルゴム１００重量部に対し５５重量部の割合で配合した以外は、実施例１と同様にしてシールのサンプルを得た。
【００４６】
〔２〕ニトリルゴム（実施例６、７、比較例４）
実施例６
ゴムとしてニトリルゴム（結合アクリロニトリル量：３３．５重量％）を、熱可塑性フッ素樹脂としてテトラフルオロエチレン−ヘキサフルオロプロピレン−ビニリデンフルオライド系の熱可塑性フッ素樹脂（ダイオニン ＴＨＶ−２２０Ａ、住友スリーエム社製）を用い、その他各成分を下記配合比にてブレンドしてなる組成物を調製した。
ＮＢＲ １００重量部
熱可塑性フッ素樹脂 ２０重量部
架橋剤 ０．７重量部
架橋助剤 ６重量部
老化防止剤 ２．０重量部
滑剤 ０．５重量部
カーボンブラック ６５重量部
酸化亜鉛 ５重量部
可塑剤 ３重量部
なお架橋剤としては硫黄を、架橋助剤としては３重量部のチウラム系架橋助剤および３重量部のチアゾール系架橋助剤を用いた。また滑剤としてはステアリン酸を、カーボンブラックとしてはＦＥＦカーボンブラックを、可塑剤としてはポリエーテル−エステル系可塑剤を用いた。
上記組成物を、ニーダおよびオープンロールを用いて混合（ブレンド）した後、１６５℃で１０分間の加硫を経て成形し、シールのサンプルを得た。
【００４７】
実施例７
カーボンブラックをニトリルゴム１００重量部に対し５０重量部の割合で配合し、かつニトリルゴム１００重量部に対し２重量部のエチレンビスべへン酸アマイドをさらに添加した以外は、実施例６と同様にしてシールのサンプルを得た。
【００４８】
比較例４
カーボンブラックをニトリルゴム１００重量部に対し５０重量部の割合で配合し、かつ熱可塑性フッ素樹脂をブレンドしなかった以外は、実施例６と同様にしてシールのサンプルを得た。
【００４９】
〔３〕エチレン−プロピレン系ゴム（実施例８、９、比較例５）
実施例８
ゴムとしてＥＰＤＭ（エチレン−プロピレン−ジシクロペンタジエン三元共重合体ゴム、エチレン含有量：５７重量％、ジエン含有量：４重量％）を、熱可塑性フッ素樹脂としてテトラフルオロエチレン−ヘキサフルオロプロピレン−ビニリデンフルオライド系の熱可塑性フッ素樹脂（ダイオニン ＴＨＶ−２２０Ａ、住友スリーエム社製）を用い、その他各成分を下記配合比にてブレンドしてなる組成物を調製した。
ＥＰＤＭ １００重量部
熱可塑性フッ素樹脂 ２０重量部
架橋剤 ３重量部
老化防止剤 ２．０重量部
滑剤 ０．５重量部
カーボンブラック ７０重量部
酸化亜鉛 ５重量部
可塑剤 ３重量部
なお架橋剤としてはジクミルパーオキサイドを、滑剤としてはステアリン酸を用いた。またカーボンブラックとしてはＦＥＦカーボンブラックを、可塑剤としてはポリエーテル−エステル系可塑剤を用いた。
上記組成物を、ニーダおよびオープンロールを用いて混合（ブレンド）した後、架橋（１６５℃で２０分間の加硫）を経て成形し、シールのサンプルを得た。
【００５０】
実施例９
カーボンブラックをＥＰＤＭ１００重量部に対し５５重量部の割合で配合し、かつＥＰＤＭ１００重量部に対し２重量部のエチレンビスべへン酸アマイドをさらに添加した以外は、実施例８と同様にしてシールのサンプルを得た。
【００５１】
比較例５
カーボンブラックをＥＰＤＭ１００重量部に対し５５重量部の割合で配合し、かつ熱可塑性フッ素樹脂をブレンドしなかった以外は、実施例８と同様にしてシールのサンプルを得た。
【００５２】
〔４〕フッ素ゴム（参考例１、２、比較例６）
参考例１
ゴムとしてＦＫＭ（ビニリデンフルオライド−ヘキサフルオロプロピレン−テトラフルオロエチレン系共重合体）（ダイエルＧ９０２、ダイキン工業社製）を、熱可塑性フッ素樹脂としてテトラフルオロエチレン−ヘキサフルオロプロピレン−ビニリデンフルオライド系の熱可塑性フッ素樹脂（ダイオニン ＴＨＶ−２２０Ａ、住友スリーエム社製）を用い、その他各成分を下記配合比にてブレンドしてなる組成物を調製した。
ＦＫＭ １００重量部
熱可塑性フッ素樹脂 ２０重量部
架橋剤 １．５重量部
架橋助剤 ４重量部
カーボンブラック ２０重量部
なお架橋剤としては２，５−ジメチル−２，５−ジ（ｔ−ブチルパーオキシ）ヘキサンを、架橋助剤としてはトリアリルイソシアヌレートを用いた。またカーボンブラックとしてはＭＴカーボンブラックを用いた。
上記組成物を、ニーダおよびオープンロールを用いて混合（ブレンド）した後、架橋（１６５℃で１０分間の一次加硫、続いて１８０℃で４時間の二次加硫）を経て成形し、シールのサンプルを得た。
【００５３】
参考例２
ＦＫＭ１００重量部に対し２重量部のエチレンビスべへン酸アマイドをさらに添加した以外は、参考例１と同様にしてシールのサンプルを得た。
【００５４】
比較例６
カーボンブラックをＦＫＭ１００重量部に対し３５重量部の割合で配合し、かつ熱可塑性フッ素樹脂をブレンドしなかった以外は、参考例１と同様にしてシールのサンプルを得た。
【００５５】
実施例１〜９、参考例１、２および比較例１〜６で得られたシールのサンプルそれぞれの常態特性として、硬さ、引張強さ、伸びおよび圧縮永久歪みを測定した。硬さは、ＪＩＳ Ｋ ６２５３に規定される測定方法によってタイプＡデュロメータ硬さを測定した。引張強さ（ＭＰａ）および伸び（％）は、ＪＩＳ Ｋ ６２５１に規定される測定方法によって測定した。圧縮永久歪み（％）（２００℃、７０時間、２５％圧縮）は、ＪＩＳ Ｋ ６２６２に規定される測定方法によって測定した。
【００５６】
実施例１〜９、参考例１、２および比較例１〜６と同様にして、Ｄリング（最大径：２２ｍｍ、肉厚：４．２ｍｍ）を作製し、オートグラフ（島津製作所製）を用い、下記条件にて摺動抵抗（Ｎ）の測定試験を行った。
＜摺動抵抗測定の条件＞
・速度：２００ｍｍ／ｍｉｎ
・ストローク：２０ｍｍ
・温度：室温
・潤滑：ドライ
ＨＮＢＲを用いた場合（実施例１〜５、比較例１〜３）の結果を表１に、ＮＢＲを用いた場合（実施例６、７、比較例４）の結果を表２に、ＥＰゴムを用いた場合（実施例８、９、比較例５）の結果を表３に、フッ素ゴムを用いた場合（参考例１、２、比較例６）の結果を表４に、それぞれ示す。
【００５７】
【表１】
【表２】
【表３】
【表４】
【発明の効果】
以上の説明で明らかなように、本発明によれば、自己潤滑性に優れ、かつ充分な機械的強度を有するシールを提供することができる。
Claims (4)
- 水素化ニトリルゴム、ニトリルゴムおよびエチレン−プロピレン系ゴムから選ばれるいずれか１種のゴムに、テトラフルオロエチレン−ヘキサフルオロプロピレン−ビニリデンフルオライド系の熱可塑性フッ素樹脂をブレンドしてなる組成物を成形したものである、シール。
- 摺動部用である請求項１に記載のシール。
- 空気圧機器の摺動部に使用されるシールであって、水素化ニトリルゴム１００重量部にテトラフルオロエチレン−ヘキサフルオロプロピレン−ビニリデンフルオライド系の熱可塑性フッ素樹脂を１重量部〜６０重量部配合してなる組成物を成形してなるものである、シール。
- 上記組成物は、脂肪酸アマイドがさらにブレンドされたものである、請求項１〜３のいずれか１項に記載のシール。
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