| 【発明の名称】 |
油中摺動材及びオイルシールリング |
| 【発明者】 |
【氏名】島津 英一郎
【氏名】丹羽 洋
【氏名】久保田 和則
|
| 【目的】 |
|
| 【構成】 |
|
【特許請求の範囲】
【請求項１】 ポリアリーレンスルフィド系樹脂３０〜８８重量％、炭素繊維１０〜４５重量％、パーフルオロ系フッ素樹脂２〜２５重量％を含む樹脂組成物からなる油中摺動材。
【請求項２】 ３００℃における溶融粘度が２０００〜５０００ポイズである架橋型ポリアリーレンスルフィド系樹脂３０〜８８重量％と、炭素繊維１０〜４５重量％と、再生ポリテトラフルオロエチレン樹脂粉末２〜２５重量％を含む樹脂組成物からなる油中摺動材。
【請求項３】 ３００℃における溶融粘度が２０００〜５０００ポイズである架橋型ポリアリーレンスルフィド系樹脂３０〜８８重量％と、炭素繊維１０〜４５重量％と、再生ポリテトラフルオロエチレン樹脂粉末２〜２５重量％と、１０重量％以下の二硫化モリブデンとを含む樹脂組成物からなる油中摺動材。
【請求項４】 炭素繊維が、平均繊維径１０μｍ以上の炭素繊維である請求項２または３に記載の油中摺動材。
【請求項５】 架橋型ポリアリーレンスルフィド系樹脂の重量平均分子量が２００００〜４５０００である請求項２〜４のいずれか１項に記載の油中摺動材。
【請求項６】 請求項１記載の油中摺動材からなるオイルシールリング。
【請求項７】 請求項２記載の油中摺動材からなるオイルシールリング。
【請求項８】 請求項３記載の油中摺動材からなるオイルシールリング。
|
【発明の詳細な説明】【０００１】
【発明の属する技術分野】この発明は、油中で使用される摺動材料である油中摺動材に関し、特にこのような油中摺動材からなるオイルシールリングに関する。
【０００２】
【従来の技術】一般に、トルクコンバータや油圧式クラッチ等の自動車等の自動変速機には、作動油を密封するためのオイルシールリングが要所に取り付けられている。このようなオイルシールリングは、回転軸とシリンダの間で回転可能であり、かつ、これらに摺接する。
【０００３】従って、このようなオイルシールリングには、摺接するシリンダ材料（相手材）の材質に応じて、低摩擦係数とともに耐摩擦性に優れ、しかも相手材を傷つけずに充分なオイルシール性を発揮するといった多くの特性が要求される。
【０００４】従来、このような用途で使われるオイルシールリングには、鋳鉄が用いられていたが、油圧装置の小型軽量化、高性能化に伴い油漏れの少ないシールリング材の開発が進められ、現在では、鋳鉄に比べシール性、摺動特性の優れた四フッ化エチレン樹脂製のシールリングが多用されている。
【０００５】
【発明が解決しようとする課題】しかしながら、鋳鉄製オイルシールリングは、耐摩耗性に優れ、かつ鉄系の相手材を摩耗させない点で優れているがシール性に劣っている。一方、シール性に優れる四フッ化エチレン樹脂製リングは、ＰＶ値が高くなると、短時間でリング自体が摩耗する欠点を有している。
【０００６】シール性に優れる合成樹脂製のオイルシールリングについては、特開昭５５−７８４８号公報、特開平２−１７５７９３号公報、特開平７−１７９８４６号公報に記載がある。
【０００７】上記公報で開示されたオイルシールリングは、摺動相手がアルミニウムのような軟質材である場合において、相手材およびオイルシールリング自身の摩耗を改良したものであるが、摺動相手が鉄系金属などの非軟質材である場合に相手材の摩耗はないが、オイルシール自身が摩耗してオイル漏れが発生する。
【０００８】そこで、この発明の課題は上記した問題点を解決して、摺動相手材が軟質材または非軟質材であるいずれの摺動条件においても使用に耐える合成樹脂製の油中摺動材であり、特に前記した２つの摺動条件においてシール性、耐摩耗性および相手材の摩耗が少ない特性を全て兼備する優れたオイルシールリングにすることである。
【０００９】
【課題を解決するための手段】上記の課題を解決するため、請求項１に係る発明においては、ポリアリーレンスルフィド系樹脂３０〜８８重量％、炭素系ファイバ１０〜４５重量％、パーフルオロ系フッ素樹脂２〜２５重量％を含む樹脂組成物からなる油中摺動材としたのである。
【００１０】また、請求項２に係る発明においては、３００℃における溶融粘度が２０００〜５０００ポイズである架橋型ポリアリーレンスルフィド系樹脂３０〜８８重量％と、炭素繊維１０〜４５重量％と、再生ポリテトラフルオロエチレン樹脂粉末２〜２５重量％を含む樹脂組成物からなる油中摺動材としたのである。
【００１１】また、請求項３に係る発明においては、３００℃における溶融粘度が２０００〜５０００ポイズである架橋型ポリアリーレンスルフィド系樹脂３０〜８８重量％と、炭素繊維１０〜４５重量％と、再生ポリテトラフルオロエチレン樹脂粉末２〜２５重量％と、１０重量％以下の二硫化モリブデンとを含む樹脂組成物からなる油中摺動材としたのである。
【００１２】また、請求項４に係る発明においては、炭素繊維が、平均繊維径１０μｍ以上の炭素繊維である請求項２または３に記載の油中摺動材としたのである。
【００１３】また、請求項５に係る発明においては、架橋型ポリアリーレンスルフィド系樹脂の重量平均分子量が２００００〜４５０００である請求項１〜３のいずれか１項に記載の油中摺動材としたのである。
【００１４】また、請求項６に係る発明においては、ポリアリーレンスルフィド系樹脂３０〜８８重量％、炭素系ファイバ１０〜４５重量％、パーフルオロ系フッ素樹脂２〜２５重量％を含む樹脂組成物の油中摺動材からなるオイルシールリングとしたのである。
【００１５】また、請求項７に係る発明においては、３００℃における溶融粘度が２０００〜５０００ポイズである架橋型ポリアリーレンスルフィド系樹脂３０〜８８重量％と、炭素繊維１０〜４５重量％と、再生ポリテトラフルオロエチレン樹脂粉末２〜２５重量％を含む樹脂組成物の油中摺動材からなるオイルシールリングとしたのである。
【００１６】また、請求項８に係る発明においては、３００℃における溶融粘度が２０００〜５０００ポイズである架橋型ポリアリーレンスルフィド系樹脂３０〜８８重量％と、炭素繊維１０〜４５重量％と、再生ポリテトラフルオロエチレン樹脂粉末２〜２５重量％と、１０重量％以下の二硫化モリブデンとを含む樹脂組成物の油中摺動材からなるオイルシールリングとしたのである。
【００１７】以上のように構成されたこの発明に係る油中摺動材およびオイルシールリングは、前記各樹脂組成物からなる油中摺動材を用いているので、摺動相手材が軟質材または非軟質材であるいずれの摺動条件においてもシール性に優れ、耐摩耗性に優れかつ相手材の摩耗が少ないものになる。
【００１８】
【発明の実施の形態】以下、この発明の実施の形態を説明する。
【００１９】この発明に用いるポリアリーレンスルフィド系樹脂（以下、ＰＡＳ樹脂と称する。）は、一般的に化１で示される合成樹脂である。ここで、化１中のＰｈは、例えば下記化２〜化７に示されるものがあげられる。
【００２０】
【化１】
【００２１】（ｎは整数を示す。）
【００２２】
【化２】
【００２３】
【化３】
【００２４】
【化４】
【００２５】
【化５】
【００２６】（ＱはＦ、Ｃｌ、Ｂｒのハロゲン又はＣＨ3 を示し、ｍは１〜４の整数を示す。）
【００２７】
【化６】
【００２８】
【化７】
【００２９】ＰＡＳ樹脂は、上記化１で示される繰り返し単位が７０モル％以上のものがよく、９０モル％以上のものが好ましい。繰り返し単位が７０モル％未満では、期待する性質の組成物が得られなくなるので好ましくない。
【００３０】このような重合体を得るには既に良く知られた方法を使用すればよいが、例えば、硫化ナトリウムとｐ−ジクロロベンゼンとをＮ−メチルピロリドン、ジメチルアセトアミド等のアミド系溶媒若しくはスルホラン等のスルホン系溶媒中で反応させるのが好適である。なお、重合体の結晶性に影響を与えない範囲で、例えば、化８〜化１２に示される共重合成分を３０モル％未満、好ましくは１０モル％未満で１モル％以上含ませてもよい。
【００３１】
【化８】
【００３２】
【化９】
【００３３】
【化１０】
【００３４】（Ｒはメチル基以外のアルキル基、ニトロ基、フェニル基、アルコキシ基等を示す。）
【００３５】
【化１１】
【００３６】
【化１２】
【００３７】このようなＰＡＳ樹脂は、例えば、特公昭４４−２７６７１号公報や特公昭４５−３３６８号公報に開示されているようなハロゲン置換芳香族化合物と硫化アルカリとの反応、特公昭４６−２７２５５号公報に開示されているような芳香族化合物を塩化硫黄とのルイス酸触媒共存下における縮合反応、または米国特許第３，２７４，１６５号公報に開示されているような、チオフェノール類のアルカリ触媒もしくは銅塩等の共存下における縮合反応等によって合成されるが、目的に応じて具体的な方法を任意に選択することができる。
【００３８】また、この発明に用いるＰＡＳ樹脂は、架橋型のものを採用するか、または部分的交差結合、すなわち、部分架橋を形成したものを採用することが好ましい。このような部分的交差結合を形成したＰＡＳ樹脂は、半架橋型またはセミリニア型のＰＡＳとも呼ばれる。架橋型または半架橋型のＰＡＳ樹脂は、リニア型（架橋のないもの）のＰＡＳ樹脂に比べて耐摩耗性に優れており、リニア型ＰＡＳ樹脂に比べて射出成形した成形品にバリの発生が少ない利点がある。
【００３９】ＰＡＳ樹脂に架橋を形成するか、または部分的交差結合を形成させる方法としては、例えば、低重合度のポリマーを重合した後、空気が存在する雰囲気で加熱する方法や、架橋剤や分岐剤を添加する方法がある。
【００４０】このようにして得られた架橋性のＰＡＳ樹脂の溶融粘度は１０００〜５０００ポイズであり、好ましくは２０００〜４０００ポイズである。溶融粘度が１０００ポイズより小さいと、１５０℃以上の高温域で耐クリーブ特性などの機械的特性が低下し、変形しやすいので好ましくない。また、５０００ポイズより大きいと、成形性が劣り、また柔軟性が低下して、ピストン等の溝部にシールリングを組み込み難く、好ましくないと考えられる。なお、溶融粘度の測定は、測定温度３００℃、オリフィスが穴径１ｍｍ、長さ１０ｍｍ、測定荷重２０ｋｇ／ｃｍ2、予熱時間６分の条件下で、高化式フローテスタにて行われる。
【００４１】また、部分的交差結合を有するＰＡＳ樹脂の熱安定性は、上記の溶融粘度測定条件にて、予熱６分後と３０分後の溶融粘度の変化率が−５０％〜１５０％の範囲であることが好ましい。なお、変化率は下記の式で表される。
変化率＝（Ｐ30−Ｐ4 ）／Ｐ4 ×１００（Ｐ4 ：予熱６分後の測定値、Ｐ30：予熱３０分後の測定値）
以上のような条件を満足する部分的交差結合を有するＰＡＳ樹脂としては、例えば、トープレン社製：Ｔ４、Ｔ４ＡＧ、ＴＸ−００７等をあげることができる。
【００４２】ＰＡＳ樹脂の重量平均分子量としては、２００００〜４５０００のものがよく、２５０００〜４００００のものが好ましい。重量平均分子量が２００００より小さいときは、耐熱性の点で好ましくなく、また、重量平均分子量が４５０００より大きいときは、複雑な精密な寸法精度に対する成形性の点で好ましくない。
【００４３】上記ＰＡＳ樹脂の全組成物中の配合割合は、３０〜８８重量％である。３０重量％未満だと上記組成物からなる油中摺動材の強度が低下してしまい、８８重量％を越えると所定の充填剤を添加しても補強効果が得られず、上記油中摺動材の耐摩耗性が劣ることになるからである。
【００４４】次に、この発明に用いられる炭素繊維は、現在汎用されている１０００℃以上、好ましくは１２００〜１５００℃の高温に耐えるものであれば、レーヨン系、ポリアクリロニトリル（ＰＡＮ）系、リグニン−ポバール系混合物、特殊ピッチ系など原料の種類の如何によらず使用することができる。そして、その形状は長短いずれの単繊維であっても、クロス、フェルト、ペーパ、ヤーン等のように一次加工を経た編織布、不織布、糸、紐等の製品形体をしたものであってもよい。
【００４５】また、その材質を特に制限することなく、ピッチ系、ＰＡＮ系、カーボン質および黒鉛質のいずれであってもよく、例えば、繊維径約４〜２０μｍ、繊維長約１０〜１０００μｍ、好ましくは１０〜５００μｍのものであれば、前記樹脂組成物中に均一に分散し、これを充分に補強するので適当である。
【００４６】適度な弾性率、引張強度等の機械的特性とシリンダやピストン等の相手材への攻撃性や成形時の樹脂組成物の流動性等を考慮すると、炭素繊維径は、平均約５〜１４μｍ、また繊維長は約１０〜５００μｍであることが好ましい。また、特に耐摩耗性に優れた油中摺動材料とするためには、平均繊維径が１０μｍ以上のものを採用することが好ましい。なお、炭素繊維の平均繊維径は原料によって異なるが、平均繊維径が１０μｍ以上の炭素繊維としてはピッチ系のものが相当する。
【００４７】炭素繊維は、上記に示したような種々の有機高分子繊維を平均１０００〜３０００℃程度に焼成して生成される。この構造は、主に炭素原子六角網平面から構成される。この網平面が繊維軸に平行に近く配列したものとして、高配向、異方性を有するＰＡＮ系や液晶ピッチ系の炭素繊維があげられ、一方、この網平面が乱雑に集合したものとして、等方性を有するピッチ系炭素繊維があげられる。
【００４８】高配向、異方性の炭素繊維は、特定の方向の弾力性や引張強度に対して高く優れており、等方性の炭素繊維は、全方向から受ける荷重に対しても比較的耐えうる。
【００４９】ＰＡＮ系炭素繊維とピッチ系炭素繊維を比較すると、引張強度がＰＡＮ系では２４００ＭＰａであるのに対して、ピッチ系のものは５９０〜９８０ＭＰａであり、引張弾性率がＰＡＮ系では２００〜５００ＧＰａのもの、具体的には３４０ＧＰａであるのに対してピッチ系のものは３０〜３００ＧＰａ具体的には３０〜４０ＧＰａであり、両者の機械的強度に大きな差があるが、この発明に係るオイルシールリングとしては何ら問題はない。
【００５０】なお、この発明に用いる炭素繊維には、ＰＡＮ系炭素繊維を少量混合させてもよく、用いる全ての炭素繊維の平均繊維径が１０μｍである必要はない。ＰＡＮ系炭素繊維を少量混合させると、オイルシールリングの耐摩耗性は向上し、かつ軸に組み込むときに破損し難くなる。ただし、ＰＡＮ系炭素繊維の混合割合は、３０％が限度であると考えられる。
【００５１】ピッチ系炭素繊維は、例えば、石油精製で副生される石油ピッチ等のような構造上無定形の等方性ピッチ系炭素繊維と、一定方向の構造、例えば光学異方性の異方性ピッチ系炭素繊維があげられる。
【００５２】等方性ピッチ系炭素繊維は、石油系、石炭系、合成品系、液化石炭系等に分類され、それらの原料を溶融紡糸でピッチ繊維にして、不融化処理をした後に、炭素化することにより製造される。
【００５３】また、液晶ピッチ系炭素繊維は、ピッチ類を不活性化気相中で加熱し、３５０〜５００℃で液晶状態とした後、固化してコークスとする。これを溶融紡糸して酸化雰囲気で加熱すると酸化繊維となって不溶不融の繊維となり、さらにこれを例えば不活性気相中で約１０００℃以上に加熱する方法等により製造される。
【００５４】これらは、引張弾性率が平均３０〜５０ＧＰａ程度の低弾性率から平均２４０〜５００ＧＰａ程度の中・高弾性率のものを要求により選択することができ、その他引張強度の機械的特性に優れた繊維を所定の樹脂組成物に混合することにより、適切な機械的強度を有するシール材を得ることができる。
【００５５】このようなピッチ系炭素繊維の市販品の例としては、呉羽化学工業社製：クレカＭ２０７Ｓ（繊維径１２〜１３μｍ）等の「クレカ」（商品名）シリーズがあり、特に同社製のクレカチョップＭ２０１Ｆ（平均繊維径１２．５μｍ、平均繊維長０．１３ｍｍ）、同Ｍ２０１Ｓ（平均繊維径１４．５μｍ、平均繊維長０．１３ｍｍ）、同Ｍ１０７Ｔ（平均繊維径１８．０μｍ、平均繊維長０．７０ｍｍ）等が挙げられる。
【００５６】また、ＰＡＮ系炭素繊維は、ポリアクリロニトリル繊維等のアクリル系繊維を加熱して焼く方法で製造することができる。加熱温度によって所定の引張弾性率を得ることができ、例えば、約１０００〜１５００℃で加熱すると引張弾性率は平均２００〜３０ＧＰａ、引張強度は平均３００〜６０００ＭＰａとなる。また、約２０００℃で加熱して、引張弾性率を平均３５０〜５００ＧＰａ、好ましくは平均４００〜５００ＧＰａとすることもできる。従って、ＰＡＮ系炭素繊維は、高い引張強度の繊維で、加熱温度により引張強度は平均５００〜６０００ＭＰａの範囲のものも得られ、要求により平均５００〜３０００ＭＰａの範囲のものを製造することもできると考えられる。これらの数値が低すぎると圧縮クリープ等に関する補強が期待できず、これらの数値が高すぎると、ピストン、シリンダ等の相手材を攻撃することも予想される。
【００５７】このＰＡＮ系炭素繊維の例としては、東邦レーヨン社製「ベスファイト」（商品名）シリーズ全般があげられ、その具体例としては、ベスファイトＨＴＡ−ＣＭＦ−００４０−Ｅ、ベスファイトＨＴＡ−ＣＭＦ−０１６０−Ｅ、ベスファイトＨＴＡ−ＣＭＦ−１０００−Ｅ、ベスファイトＨＴＡ−Ｃ６−Ｅ等（いずれも、繊維長６ｍｍ）があげられる。また、東レ社製の「トレカ」（商品名）シリーズ全般もあげられ、その具体例としては、トレカＭＬＤ−３００、トレカＭＬＤ−１０００等があげられる。
【００５８】これらの炭素繊維の有する引張強度としては、５５０〜１０００ＭＰａが好ましく、ビッカース硬度（Ｈｖ）は４００〜６００が好ましい。引張強度が５５０ＭＰａより小さいときやビッカース硬度（Ｈｖ）が４００より小さいときは、炭素繊維を添加する補強効果が期待できず、引張強度が１０００ＭＰａより大きいときやビッカース硬度（Ｈｖ）が６００より大きいときは、相手材を攻撃して摩耗させることが考えられ、好ましくない。
【００５９】これらの炭素繊維は、酸やアルカリ等の薬品類の影響を受けにくく、また、耐摩耗性も有している。
【００６０】なお、これらの炭素繊維と前記ＰＡＳ繊維との密着性を高め、油中摺動材の機械的特性等を向上させるために、これらの炭素繊維の表面をエポキシ系樹脂、ポリアミド系樹脂、ポリカーボネート系樹脂、ポリアセタール系樹脂等含有の処理剤やシラン系カップリング剤等により表面処理を施してもよい。
【００６１】上記炭素繊維のなかで、引張強度が５５０〜１０００ＭＰａ、引張弾性率３０〜５０ＧＰａの範囲にあるものが特に好ましい。引張強度、引張弾性率が下限値以下では炭素繊維による補強効果が得られず、上限値以上では耐摩耗性に劣るからである。
【００６２】上記炭素繊維の全組成物中の配合割合は１０〜４５重量％、好ましくは１０〜３０重量％である。１０重量％未満では油中摺動材の耐摩耗性がほとんど向上せず、４５重量％を越える多量では溶融流動性が著しく低下して成形性が悪くなるからである。
【００６３】この発明に用いられるパーフルオロ系フッ素樹脂は、ポリテトラフルオロエチレン（以下、ＰＴＦＥと称する。）に代表されるフッ素系樹脂である。この樹脂は、骨格である炭素原子の周囲を全てフッ素原子又は微量の酸素原子で取り囲まれた状態であり、Ｃ−Ｆ間の強固な結合により、フッ素系樹脂の中でも比較的耐熱温度が高く、また、低摩擦係数、非粘着性、耐薬品性等の諸特性に優れている。ＰＴＦＥは、四フッ化エチレン単独重合体で圧縮成形可能な樹脂であり、その熱分解温度は約５０８〜５３８℃である。これは、市販のものを用いることができ、例えば、喜多村社製：４００Ｈ等を用いることができる。
【００６４】パーフルオロ系フッ素樹脂としては、ＰＴＦＥ以外に、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共重合体（ＰＦＡ、熱分解温度約４６４℃以上）、テトラフルオロエチレン−ヘキサフルオロプロピレン共重合体（ＦＥＰ、熱分解温度約４１９℃以上）、テトラフルオロエチレン−ヘキサフルオロプロピレン−パーフルオロアルキルビニルエーテル共重合体（ＥＰＥ、熱分解温度約４４０℃）等があげられる。また、これらに加えて、ポリクロロトリフルオロエチレン（ＰＣＴＦＥ、熱分解温度約３４７〜４１８℃）、テトラフルオロエチレン−エチレン共重合体（ＥＴＦＥ、熱分解温度約３４７℃以上）、クロロトリフルオロエチレン−エチレン共重合体（ＥＣＴＦＥ、熱分解温度約３３０℃以上）、ポリビニリデンフルオライド（ＰＶＤＦ、熱分解温度約４００〜４７５℃）、ポリビニルフルオライド（ＰＶＦ、熱分解温度約３７２〜４８０℃）等を混合してもよい。
【００６５】また、パーフルオロ系フッ素樹脂は、上記フッ素樹脂のモノマーの例えば約１：１０から１０：１の重合割合で２種類以上の共重合体や、３元共重合体などのフッ素化ポリオレフィンなどであってもよく、これらは、固体潤滑剤としての特性を示す。これらのなかでも、ＰＴＦＥは、耐熱性、耐薬品性、非粘着性、低摩擦係数などの諸特性に優れており好ましい。
【００６６】これらのパーフルオロ系フッ素樹脂は、微分熱分解開始温度が比較的高く好ましい。例えば、ＰＴＦＥ，ＰＶＤＦの熱分解点はそれぞれ約４９０℃、約３５０℃であり、これらの微分熱分解開始温度は、それぞれ約５５５℃、約４６０℃を示し、中でも、ＰＴＦＥ、ＰＦＡ、ＦＥＰ等は、高温特性に優れていて好ましい。このため、上記樹脂を含む組成物を溶融して油中摺動材とする過程での熱履歴に比較的耐え得る。特に、ＰＴＦＥの分解点は、熱分解温度が約２８０〜２９０℃前後のＰＡＳ樹脂より１００〜２００℃高く好ましい。
【００６７】これらのパーフルオロ系フッ素樹脂を２〜２５重量部、好ましくは５〜２５重量部添加することで、機械的特性に優れ、標準品等で圧縮強さが、５０〜２００ＭＰａ程度の良好な耐クリープ特性及び耐熱性、耐油性や耐薬品性等に優れる特性に加えて、耐衝撃性、耐疲労性、耐摩耗性等を向上することもできると考えられる。
【００６８】添加量が２重量部未満では、これらの効果が期待できず、自己潤滑性及び耐摩耗性等の摺動特性の改良が顕著に認められない。また、２５重量部を越えると、これらの溶融粘度等により造粒時や射出成形時に溶融成形機等のシリンダーにかかる負荷が大きく、成形性が悪くなり、安定した造粒性、射出成形性及び寸法精度が期待できず、機械的特性が低下する場合がある。
【００６９】ＰＴＦＥを粉末状にしてＰＡＳ樹脂に添加する場合は、粉末状にすればその形状や大きさを特に限定することなく用いることができるが、粒状で粒径が７０μｍ以下のものが、樹脂組成を均一にするために好ましい。
【００７０】また、この発明ではバージン材のＰＴＦＥ粉末に代え、再生ＰＴＦＥ粉末を用いてより良好な結果が得られる。再生ＰＴＦＥ粉末は、バージン材を一度焼成した後、粉砕して得られる粉末であるから、バージン材のＰＴＦＥを樹脂組成物に添加したときのように樹脂組成物の溶融粘度を著しく上昇させることがなく、射出成形性を阻害しないものである。また、再生ＰＴＦＥ粉末は、一度焼成されているので、これを混合した樹脂成形品の寸法変化、形状変化またはクラックの発生なども起こらず安定した成形品が得られる添加剤である。
【００７１】再生ＰＴＦＥ粉末の原料であるＰＴＦＥ樹脂は、骨格となる分子鎖を構成する炭素原子の周囲が全てフッ素原子で取り囲まれたものであり、Ｃ−Ｆ間の強固な結合により、フッ素系樹脂のなかでも最も耐熱性が高く、また摩擦係数、非粘着性、耐薬品性等の諸特性に優れている。なお、ＰＴＦＥ樹脂の熱分解温度は、５０８〜５３８℃である。
【００７２】上述した再生ＰＴＦＥ粉末の市販品としては、例えば喜多村社製：ＫＴ３００Ｍ、ＫＴ３００Ｈ、ＫＴ４００Ｍ、ＫＴ４００Ｈ、ＫＴＬ６１０などがある。
【００７３】以上述べたような再生ＰＴＦＥ粉末その他のパーフルオロ系フッ素樹脂の全組成物中の配合割合は、２〜２５重量％であることが好ましい。２重量％未満であると樹脂組成物の摺動特性が向上せず、また摺動相手材の損傷性の問題を解決できない。また、２５重量％を越える配合量の場合は、成形性が悪くなる等の問題が起こる。このような傾向から、より好ましいパーフルオロ系フッ素樹脂の全組成物中の配合割合は、５〜１５重量％である。
【００７４】さらに、油中摺動材に配合する二硫化モリブデンなどのモリブデン化合物は、前記したＰＴＦＥ樹脂と同様に低摩擦係数の添加剤であり、油中で非常に効果がある固体潤滑剤である。しかし、使用する潤滑油には、極圧剤が添加されていて二硫化モリブデンを添加しなくても良好な摺動性が得られることもあり、さらには二硫化モリブデンを配合すると若干自己摩耗性が悪化する傾向があるため、必ずしも二硫化モリブデンを添加する必要はない。二硫化モリブデンの市販品としては、例えばダウコーニング社製モリコートパウダーなどがある。
【００７５】この発明の油中摺動材には、二硫化モリブデンなどのモリブデン化合物を１０重量％以下の割合で添加することが好ましく、１０重量％より多量に配合しても、それ以上の摺動特性の向上は認められず、成形性を悪化させることにもなる。このような傾向から、より好ましい二硫化モリブデンなどのモリブデン化合物の配合割合は０〜７重量％、さらに好ましくは１〜６重量％である。
【００７６】なお、上記材料以外の添加剤として、この発明の効果を阻害しない範囲内で、例えば自己潤滑性、機械的強度、および熱安定性などの向上及び着色等の目的で固体潤滑剤、タルク等の増量剤、粉末充填剤および顔料など３５０℃程度以上の高温で安定な物質を適宜混合してもよい。例えば、樹脂組成物の潤滑性をさらに改良するために、耐摩耗性の改良剤を配合することができる。この耐摩耗性改良剤の具体例としては、カーボン、グラファイト、マイカ、ウォラストナイト、リン酸塩、炭酸塩、ステアリン酸塩、超高分子量ポリエチレン、硫酸カルシウムなどを例示することができる。このような添加剤を添加する際の残部耐熱性樹脂は、約４０重量％を下回らないようにすることが好ましい。
【００７７】これらの耐熱性樹脂に対して各種の添加物を添加混合する方法は特に限定するものではなく、通常広く用いられている方法、たとえば主成分となる樹脂、その他の諸原料をそれぞれ個別に、またはヘンシェルミキサー、ボールミル、タンブラーミキサー等の混合機によって適宜乾式混合した後、溶融混合性のよい射出成形機もしくは溶融押出成形機に供給するか、又は予め熱ロール、ニーダ、バンバリーミキサー、溶融押出機などで溶融混合するなどの方法を利用すればよい。
【００７８】さらに、前記の組成物を油中摺動材に成形する際には、特に成形方法を限定するものではなく、圧縮成形、押出成形、射出成形等の通常の方法、または組成物を溶融混合した後、これをジェットミル、冷凍粉砕機等によって粉砕し、所望の粒径に分級することも可能である。なかでも射出成形法は、生産性に優れ、安価な油中摺動材を提供することができる。
【００７９】また、このようにして得られたペレットなどの粒は、成形前に後述の熱処理と同程度の乾燥処理を施しても良い。充分にペレット等の粒から水分などを蒸発させることで、油中摺動材の膨れや強度低下を防ぐことができると考えられる。
【００８０】このようにして得られた油中摺動材は、熱固定及び成形時のひずみを除いて高温使用時の寸法安定性を確保するため、約８５〜２６０℃で約０．１〜２４時間程度のアニール熱処理をしておくことが望ましい。
【００８１】アニール熱処理温度は、約２６０℃以下、例えば約８５〜２６０℃程度、寸法形状によっては約８５〜２３０℃程度や約８５〜２００℃程度で行われることが適当である。これらのＰＡＳ樹脂は、広い温度範囲にわたって剛性が高く、耐衝撃性も優れており、クリープなどの歪みに対しても強く、また殆どの種類の油類や薬品等にも耐性を示す樹脂である。また、これらの樹脂は結晶性であって、結晶化度の上昇で強度や剛性の増加、耐摩耗性や潤滑性の向上、熱膨張係数や吸水率の低下などの性質をもっている。
【００８２】熱処理温度が約８５℃未満の低温では、結晶化の進行に多大の時間を要して効率が悪く、油中摺動材のわずかな歪みを除くことも難しくなり、寸法安定性も得られ難いと考えられる。
【００８３】アニール熱処理温度がシールリング油中摺動材の熱変形温度よりも約２０〜３０℃程度を越えると、樹脂にかかる熱履歴の影響が大きくなり好ましくないと考えられ、これ以下で熱処理することが好ましい。熱処理時は、前記所定の温度に達する前に、例えば常温、約８０℃、約１３０℃、約１８０℃、約２２０℃、約２３０℃、約２６０℃というように、数段階に分けて、約１５〜１８０分程度の範囲で、約１５〜６０分毎に徐々に昇温し、前記温度範囲内の最適な温度にて、前記時間の範囲で温度を一定に保持してもよい。その場合の最高温度の保持時間は、約１５〜４８０分程度であればよい。最高温度の保持時間が所定時間よりも短時間であると、樹脂の結晶化が不充分となって寸法安定性が悪くなり、所定時間よりも長時間であると、「ソリ」などの不適当な熱変形が起こり、また電気炉などのエネルギー消費量の増大や製造時間の長時間化からみても製造コストの低減を図ることが難しくなる。
【００８４】また、約８５〜１２０℃程度に昇温した時にそのような一定温度で保持してもよい。このようにすると、油中摺動材内に僅かに取り込まれた水分を乾燥させることができ、その後、結晶化させることができる。一方、短時間で急激に加熱して熱処理を終了させることは好ましくない。前記水分が沸点を越えて気化し、その際の体積膨張によって油中摺動材に「膨れ」などの不具合が発生する可能性が高くなるからである。
【００８５】結晶化工程後の冷却は、前記昇温時と逆の段階を経て冷却してもよく、または約６０〜１８０分程度の時間をかけて連続的に徐冷してもよい。
【００８６】以上のような熱処理工程を行なうことにより、油中摺動材の膨れなどの不具合の発生を極力防ぐと共に、樹脂の結晶化を確実かつ徐々に進行させて、油中摺動材の寸法安定性を高めて寸法精度の高い油中摺動材を提供することができる。
【００８７】また、油中摺動材と相手部材の少なくとも一方の摺動面の表面粗さは、Ｒｍａｘ、Ｒａ、Ｒｚ等のＪＩＳで定義された評価法によって測定され、約３〜２５μｍ以下であり、約８μｍ以下が好ましく、約３μｍ以下がより好ましい。なぜなら、表面粗さが前記所定範囲を越えると、摺動面に傷が多く付くようになり、これは摩耗の原因になると考えられるからである。なお、表面粗さの下限値は、加工時の効率性も考慮して、約０．１μｍ程度以上であればよい。
【００８８】また、相手材表面の仕上げ加工などの工程に長時間を要するので、効率的でないことや樹脂材の転移膜の形成に影響される可能性もあるため、摩耗に影響されないような仕様や条件であれば、約３〜８μｍ程度の範囲以下としても良いとも推定される。
【００８９】また、ピストン、シリンダー等の相手材は、Ｓ４５Ｃ，ＳＣＭ４２０Ｈ等の炭素鋼、ＦＣＤ４５等の球状黒鉛鋳鉄等あるいはこれらの硬化処理材等の硬質材料であっても、又はＡＤＣ１２等のアルミニウム合金等の軟質材であってもよい。相手材は、加工時の効率や、生産性、価格等で平均して総合的に優れる鋳物系金属、その中でもＡＤＣ等の軽量鋳物金属系合金等が好ましい。
【００９０】次に、上記組成物を成形して得られる上記油中摺動材を用いたオイルシールリングについて説明する。
【００９１】まず、合い口を有し、その両者の間に半径方向の重なりのない形状にシールリングを射出成形して成形品を得るのであるが、その方法は、通常の方法を用いることにより得られる。得られたシールリングは、図１に示すように、一部に相対向した合い口５の間に隙間を有しており、このシールリング４は、シールリング４の全長の中央から若干ずらせた（±１０°〜±３０°程度）位置に材料注入位置６であるゲート７を有する金型から射出成形することにより得られている。
【００９２】これは、シールリングを相手部材のシール溝に組付ける際の応力が全長の中央に集中するので、ゲート部に応力が集中するのを避けるため、注入位置６をその中央から若干ずれた位置に配置するのである。特に、合い口形状がステップカット形状を有するシールリングにおいて、ゲート位置をシールリングの全長の中央から±１０°〜±３０°程度ずれせば、成形後の熱固定やシールリングのピストンへの組み込み時にステップカットの突起部長さだけより多く広げたり閉じたりすることがあっても、ゲート部分に大きな力が加わることを緩和できる。
【００９３】上記の射出成形後、次に、図２に示すごとき、合成樹脂製又はゴム製の円柱体２及びリングゲージ３とからなる治具を用い、上記の方法で得られる射出成形品１をリングゲージ３の内径面に挿入し、その射出成形品１の内側に円柱体２を挿入する。上記の円柱体２を構成する樹脂はリングゲージ３より熱膨張率の大きい物質、例えばリングゲージ３より熱膨張率の大きい樹脂又はエラストマー等の重合物質等であり、加熱した際の熱膨張により成形品１の内側から強制力を加える。エラストマー系重合体の場合、ゴム硬度（Ｈｓ）が約６０〜１００程度、好ましくは６５〜９０程度であれば、良好な弾性強制力が得られ好ましいと考えられる。ゴム硬度が高すぎると硬すぎるため、射出成形品１の内側に円柱体２を挿入しづらく、ゴム硬度が低すぎると柔らかすぎるため、適度な弾性強制力が得られにくい。
【００９４】次に、上記の治具全体を電気炉等に入れ、射出成形品１のベース樹脂のガラス転移点以上の温度になるよう加熱して、上記射出成形品１の熱固定を行う。
【００９５】このようにして得られたシールリングをそのまま用いることができるが、角部の摺動時における引っ掛かり等の問題を有する場合があり、また、潤滑剤の供給が問題となる場合がある。このような場合、必要に応じて、角部に面取りを行ったり、段差部を設けたり、潤滑用の溝を設けてもよい。そのようなものを設けた例を図３に示す。図３（ａ）〜（ｆ）は、ステップカット型の合い口１９の構造を有するシールリング１０である。合い口１９の形状は、その目的に応じて、所望の形状をとることができる。そのリング１０の一方の側面のシール面１１にはほぼ３等分位置に内周側から外周側に貫通した潤滑溝１２が形成され、また他方の側面のシール面２１にも、若干位置をずらせて同様の潤滑溝１２が形成されている。
【００９６】これらの潤滑溝１２は深さ０．１ｍｍ程度、幅０．１ｍｍ程度の微細なものであり、図示のように１〜５箇所、好ましくは１〜３箇所程度設けてもシール性を損わない。また潤滑溝１２のシール面１１側の開口端には、面取り部１３が施される。
【００９７】また、上記潤滑溝１２は、図３（ｃ）に示すように、シール面１１と潤滑溝１２との境界におけるシール面１１と潤滑溝１２の面とのなす角度θが鈍角、すなわち、９０°を越えて１８０°未満がよく、１２０°〜１３５°が好ましい。また、上記角度θを調整することにより、任意の潤滑溝１２の開口端の面積を得ることができ、金型を用いたときに生成するバリをバレル処理で容易に取り除くことができる。
【００９８】この潤滑溝１２を潤滑剤を通って、シール性を損なわない程度にリング側面のシール面を内外方向にリークするため、相手材との相対回転によりシール面の全幅にわたる潤滑膜が全周にわたって形成される。このため、シール面全面にわたる潤滑性が改善され、耐摩耗性が向上し、さらに、相手材を摩耗させない効果を有する。また、周囲の潤滑剤が少なくなると潤滑剤が補給され、円滑な回転が長期にわたって維持される。
【００９９】上記のシールリング１０の断面形状は図３（ｄ）（ｅ）に示すように、両側シール面１１と外周面１４との間及び両側シール面１１と内周面１５との間にそれぞれ段差部１６が設けられる。段差部１６は図３（ｆ）に示すようにシール面１１に対する直角面１７と、外周面１４に対する直角面１７’及びこれら両方の直角面１７、１７’間に形成された傾斜面１８とから成り、その段差部１６の高さｈは、潤滑溝１２の深さより高い。
【０１００】上記の段差部１６の高さｈは特に限定しないが、シールリング１０の矩形断面の半径方向の長さ、または、軸方向長さのそれぞれ約５〜５０％程度、好ましくは、約５〜２５％程度、更に好ましくは、約５〜１０％程度とし、シールリング１０の片面又は両面部に設けることが好ましい。上記いずれの数値範囲についても、下限値を超え、上限値未満の範囲に選定してもよい。
【０１０１】上記の段差の高さｈが少なすぎると、金型の長期にわたる使用での可動型と固定型とのズレが比較的短い周期で発生した時に、不具合を招来する可能性があり、多すぎると、シールリングのシール部分面積、いわゆるシールランドが減少してしまうため、確実で、良好な密封特性に期待できない。
【０１０２】ところで、合い口１９の形状は、その目的、使用場所等に応じて、いわゆるストレートカット型、ステップカット型、複合ステップカット型等のいずれを用いることができる。次に、上記の各形状の合い口の中から、複合ステップカット型の合い口について説明する。
【０１０３】図４（ａ）（ｂ）（ｃ）に、複合ステップカット型の１つの型を有する合い口２１、２１’を示す。この合い口２１、２１’は外径面側突起２２と外径面側段部２７から成り、両方の合い口２１、２１’の外径面側突起２２と外径面側段部２７、外径面側段部２７と外径面側突起２２とが相補的に一定の間隙をおいて嵌合するものであり、更に詳細に説明すると次のとおりである。
【０１０４】一方の合い口２１について、リング本体から外径面側突起２２が周方向に突き出す部分及び外径面側段部２７を形成する凹所が反対方向へ延び出す部分の内径面側の先端の面を基準とし、この面を突き合わせ面３０と呼ぶことにすると、外径面側突起２２は、その突き合わせ面３０を左右両側に二分した場合の一側面側、かつ内外（リング本体１１の内径側と外径側）に二分した場合の外径側に設けられ、その外径面側突起２２の外径面３１は、リング本体の外面と段差なく連続し、同じ曲率をもつように形成される。
【０１０５】また、外径面側段部２７は、上記の突き合わせ面３０を同様に左右及び内外に二分した場合の他の側面側かつ外径側に設けられ、その外径面側段部２７の内面３２は、リング本体の内径面と同じ曲率をもつように形成される。
【０１０６】他方の合い口２１’は、上記の合い口２１と相補的な形態に形成され、両方の合い口２１、２１’は一定の間隙をおいて相互に嵌合し、シールリングはほぼ真円形をなす。
【０１０７】また、この合い口２１、２１’は、所望に応じて、面取り部や、すみ肉をもうけてもよい。面取り部は、所定の曲率をもった円弧状のもの（アールともいう。）でもよいが、曲率０のもの、すなわち斜面により面取り状のもの（チャンファーともいう。）であっても差し支えない。このような面取り部は、例えば、連続して曲率がさまざまに変化するような形状をとることができる。面取り部やすみ肉を設けることにより、合い口２１、２１’同士、または、合い口と相手材との間の突出量が零となるか、又は少なくなるので、局部的接触を防止することができる。
【０１０８】合い口２１、２１’に設けることのできる面取り部、すみ肉としては、次のものがあげられる。各外径面側突起２２の先端面２９とその外径面３１との境界に面取り部２３、各外径面側段部２７の段差面２８とリング本体の外径面３１との間に面取り部２３’、各外径面側突起２２と先端面２９と外径面側突起２２の内側面３３との境界に面取り部２４、各外径面側突起２２の先端面２９と外径面側突起２２の内径側面３６との境界に面取り部２４’、各外径面側段部２７の内面３２と、突き合わせ面３０との境界に面取り部２４”、各外径面側段部２７の段差面２８と外径面側突起２２の内側面３３との境界にすみ肉２５’、又は、各外径面側段部２７の段差面２８と外径面側段部内面３２の境界に丸みであるすみ肉２５を設けることができる。なお、前述の角部分に相当する部位以外の角部分を面取り形状、又はすみ肉を加えた形状としてもよい。
【０１０９】さらに、合い口２１、２１’同士の接触を防止するため、外径面側突起２２の内径側面３６と、これと対面した他方の合い口２１’又は２１の外径面側断部２７の内面３２との間に所定の間隙ｇ1 を設けることができる。このようにすると、外径面側突起２２がシールリングの外径面側へ突出する量が一層少なくなる。また、外径面側突起２２及び外径面側段部２７の厚さ方向の寸法公差もこの間隙ｇ1 により吸収することができ、各前記外径面側突起２２の外径面側への突出を防止する。
【０１１０】また、両方の合い口２１、２１’の各前記外径面側突起２２の相互に対面する内側面３３相互間にも所定の間隙ｇ2 を設けることもできる。この間隙ｇ2 は各前記外径面側突起２２の幅方向の寸法公差を吸収し、各前記外径面側突起２２の両側面側への突出を防止する。
【０１１１】さらにまた、図５に示すように、リング本体の外径面３１や内径面３７と側面３４との境界に段差部３５を設けることもできる。この段差部３５の大きさは、シールリングのシール性を保つ範囲であればよい。
【０１１２】次に、図６（ａ）（ｂ）（ｃ）に、もう１つの複合ステップカット型の合い口４１、４１’を示す。これは、一方の合い口４１’をリング本体先端面４５’の外径面５３側の中央部分に設けた外径面側中央突起４３により形成され、他方の合い口４１をこれと相補的に嵌合する外径面５３側の中央凹部４４により形成される、変形された複合ステップカット型の合い口４１、４１’を有するシールリングである。
【０１１３】一方の合い口４１’は、リング本体の先端面４５’の外径面５３側の中央部に所定長さの突起４３が設けられている。また、他方の合い口４１は、リング本体の先端面４５の外径面５３側の中央部に、上記外径面側中央突起４３と嵌合するように凹部４４が設けられている。一方の合い口４１’と他方の合い口４１を嵌合したとき、上記外径面中央突起４３と上記外径面中央凹部４４に入り、合い口４１’側の上記外径面中央突起４３以外のリング本体先端面４５’と合い口４１側の上記外径面中央凹部４４以外のリング本体先端面４５とが互いにつき合う。上記外径面中央突起４３のリング本体先端面４５’から外径面中央突起４３の先端面４８までの長さと上記外径面中央凹部４４の段差面４７からリング本体先端面４５までの長さは、同じであってもよいが、嵌合が弱くならない程度で上記外径面中央突起４３のリング本体先端面４５’から外径面中央突起４３の先端面４８までの長さがより短くてもよい。
【０１１４】このような形状をとることにより、合い口４１、４１’の嵌合部分がリング本体の中央部にくるので、射出成形時に変形や反りが生じても、それによる食い込み等は、内部におさまり、合い口部分の側面にでっぱり等を生じさせない。このため、シールリングの両側面を研削加工しても、幅寸法のバラツキを減少させることができ、上記幅寸法精度を向上させることができる。
【０１１５】また、合い口４１、４１’の各面の境界に面取り部や、すみ肉をもうけてもよい。面取り部やすみ肉を設けることにより、合い口２１、２１’同士、または、合い口と相手材との間の突出量が零となるか、又は少なくなるので、局部的接触を防止することができる。
【０１１６】合い口４１’に設けることのできる面取り部、すみ肉としては、次のものがあげられる。外径面５３と先端面４５’との境界に面取り部５６、外径面側中央突起４３の外径面５３と上記中央突起４３の先端面４８との境界に面取り部５７、外径面側中央突起４３の側面４９と外径面中央突起４３の先端面４８との境界に面取り部６０、外径面中央突起４３の先端面４８と外径面中央突起４３の内径側面５２との境界に面取り部６２、外径面側中央突起４３の内径側面５２とリング本体先端面４５’との境界にすみ肉６３、又は、外径面側中央突起４３の側面４９とリング本体先端面４５’との境界にすみ肉６４を設けることができる。
【０１１７】また、合い口４１に設けることのできる面取り部、すみ肉としては、次のものがあげられる。外径面５３側の中央凹部４４の側面にある突起、即ち外径面側側面突起４２とリング本体先端面４５との境界に面取り部５５、外径面中央凹部４４の段差面４７と外径面５３の境界に面取り部５８、外径面中央凹部４４の内部側面５０とリング本体先端面４５との境界に面取り部５９、外径面中央凹部４４の内面４６とリング本体先端面４５との境界に面取り部６１、外径面中央凹部４４の段差面４７と外径面中央凹部４４の内側面５０との境界にすみ肉６５、又は、外径面中央凹部４４の段差面４７と外径面中央凹部４４の内面４６との境界にすみ肉６６を設けることができる。なお、前述の角部分に相当する部位以外の角部分を面取り形状、又はすみ肉を加えた形状としてもよい。
【０１１８】ところで、これらの面取り部分又はすみ肉部分の形状は、曲率ないしは斜面のものいずれでもよいが、より好ましい形状は曲率の面取り形状である。その面取り部分又はすみ肉部分の最小値付近の寸法は、シールリング断面部の軸方向寸法又は径方向寸法のいずれかのうちの約５％〜５０％程度、好ましくは約５％〜２５％程度である。この値が小さすぎると、合い口部分の突出量がわずかに有る場合に相手部材を傷つけることが考えられる。
【０１１９】一方、曲率ないしは斜面のものの面取り部分又はすみ肉部分の形状の最大値付近の寸法は、シールリング外周径、内周径、ないしはそれらの中間部の径寸法のいずれかのうちの、約５〜５０％程度、好ましくは、約２５〜５０％程度であればよい。この値が大きすぎると、面取り部を設けるという効果が薄れ、実質的にシールリングの外周径の曲率とほぼ同等の面取り部しか形成できず、合い口部分の突出量を零とするか、又は少なくすること期待できない。いずれにしても面取り部寸法はこれらの最小値以上又はこの値を越え、これらの最大値以下又はこれ未満の範囲であればよい。
【０１２０】さらにまた、図７に示すように、リング本体の外径面５３や内径面５４と側面６７との境界に段差部６８を設けることもできる。この段差部６８の大きさは、シールリングのシール性を保つ範囲であればよい。
【０１２１】
【実施例】実施例及び比較例に使用した原材料を一括して以下に示す。なお、〔 〕内に略記号を示した。
１．ＰＡＳ■トープレン社製：Ｋ４（架橋型）〔ＰＰＳ−１〕
■トープレン社製：Ｔ４（半架橋型）〔ＰＰＳ−２〕
■トープレン社製：ＬＣＸ−７（リニア型）〔ＰＰＳ−３〕
２．炭素繊維■呉羽化学工業社製：クレカチョップＭ２０１Ｆ（繊維径１２．５μｍ、ピッチ系黒鉛質）〔ＣＦ−１〕
■呉羽化学工業社製：クレカチョップＭ１０７Ｔ（繊維径１８．０μｍ、ピッチ系炭素質）〔ＣＦ−２〕
■東邦レーヨン社製：ベスファイトＨＴＡ−Ｃ６−Ｅ（繊維径６．７μｍ、ＰＡＮ系）〔ＣＦ−３〕
３．再生ＰＴＦＥ粉末■喜多村社製：ＫＴ４００Ｈ〔ＰＴＦＥ−１〕
４．バージンＰＴＦＥ■三井デュポンフロロケミカル社製：テフロン７Ｊ〔ＰＴＦＥ−２〕
５．二硫化モリブデン■ダウコーニング社製：モリコートＺパウダー〔ＭｏＳ2 〕。
【０１２２】〔実施例１〜９および比較例１〜１４〕各原料を表１または表２に示した割合（重量％）で配合し、ヘンシェルミキサーを用いて乾式混合し、さらに押出機にて溶融押出してペレット状にした。これを射出圧力１００ＭＰａ、シリンダー温度３５０℃、金型温度１３０℃の条件で射出成形して外径２１ｍｍ、内径１７ｍｍ、高さ１０ｍｍの円筒状成形体を得た。この円筒状成形体を１８０℃で１時間アニール処理したものを試験片として用い以下の試験を行なった。
【０１２３】（ａ）スラスト型摩耗試験試験片に対する摺動相手材を炭素鋼（Ｓ４５Ｃ）またはダイカスト用アルミニウム合金（ＡＤＣ１２）として、下記の条件でスラスト型摩耗試験を行ない、その結果の試験片の摩耗高さ（μｍ）および相手材の摩耗深さ（μｍ）を表１または表２に示した。
［試験条件］
面圧：１８．０ｋｇｆ／ｃｍ2 （１．７６ＭＰａ）
速度：１２８ｍ／ｍｉｎ相手材：Ｓ４５Ｃ、ＡＤＣ１２（ともに面粗度３Ｓ）
試験時間：５０時間雰囲気：室温潤滑条件：昭和シェル石油社製：ゲルコＡＴＦ（自動車用オーマチックトランスミッション用オイル）
【０１２４】
【表１】
【０１２５】
【表２】
【０１２６】表１および表２の結果からも明らかなように、実施例１〜９および比較例１〜４は、相手材の軟質、硬質を問わず、耐摩耗性および低攻撃性である優れた材料であった。
【０１２７】一方、添加した炭素繊維の径が所定範囲より細い比較例１０〜１３は、軟質材（ＡＤＣ１２）への攻撃性が著しかった。また、ＰＴＦＥを所定範囲より多く添加した比較例５およびバージンＰＴＦＥを添加した比較例９、１０は、自己摩耗量のバラツキが大きく、好ましい結果が得られなかった。
【０１２８】〔比較例１４〕鋳鉄製シールリング（外径４４ｍｍ、内径４０ｍｍ、幅２ｍｍ）を比較例１４とした。次に、上記のスラスト型摩耗試験で優れた結果が得られた実施例１〜９及び比較例１〜４、６〜８の材料からなるオイルシールリング（外径４４ｍｍ、内径４０ｍｍ、幅２ｍｍ）を射出成形によって形成した。これらのオイルシールリングと前記の比較例１４について以下の組み込み性試験、シール性試験および耐久試験を行なった。
【０１２９】（ｂ）組み込み性試験図８に示した１／１０テーパーマンドレル８０に、シールリング８１をゆっくりと挿入した時のリング破壊径を測定し、結果を表１または表２に示した。
【０１３０】通常、オイルシールリングを実装する際には、少なくとも開口率（破壊径／シールリング径）が１２０％以上必要であるが、表１および表２の結果から、炭素繊維の配合割合が所定範囲を越える比較例８（破壊径４７ｍｍ、開口率（４７／４０）×１００＝１１７．５％）以外は、全てこの条件を満足した。
【０１３１】（ｃ）シール性試験図９に示す回転試験機の炭素鋼（Ｓ４５Ｃ）製の軸７１のリング溝７２、７２’に上記方法により作成されたオイルシールリング７３、７３’を装着し、軸７１を回転させた際、リング溝７２、７２’の側面とＳ４５Ｃ製のシリンダー７４の内面が摺接するようにした。また、このときシリンダー７４の上方の油圧発生装置（図示省略）から、油の供給管７５を介して油を圧送し、油圧計７６により油圧を測定した。シリンダー７４の下方には、漏れた油を排出する排出管７７を設け、油漏れ量をメスシリンダ７８で測定し、熱電対７９によりこの時の油温を測定した。試験条件としては、自動車用オートマチック・トランスミッションオイル（昭和シェル石油社製：ゲルコＡＴＦ）を使用し、油圧を１０ｋｇｆ／ｃｍ2 （＝０．９８ＭＰａ）とし、油温２５℃、４０℃、８０℃、１００℃または１２０℃で軸回転数７０００ｒｐｍで１分間駆動したときの油漏れ量（ｃｃ／ｍｉｎ）を測定し、この結果をそれぞれ図１０、図１１に示した。図１０及び図１１の結果からも明らかなように、鋳鉄製シールリングである比較例１４は、いずれも油漏れ量が著しく多かった。これに対し、実施例１〜９および比較例１〜４、６、７の油漏れ量は、極めて少なく、また油温による影響も小さく、優れたシール性を示した。
【０１３２】（ｄ）耐久試験前記したシール性試験において、シリンダー７４の材質をダイカスト用アルミニウム合金ＡＤＣ１２製および炭素鋼Ｓ４５Ｃとし、１００時間の耐久試験を行なった。２０時間毎に油漏れ量（ｃｃ／ｍｉｎ）を計量し、その結果を図１２〜図１５に示し、試験後のオイルシールリング側面、外周面およびＳ４５Ｃ製の軸７１のリング溝の摩耗量（μｍ）、並びにＡＤＣ１２、Ｓ４５Ｃ製シリンダ７４の摩耗量（μｍ）を測定し、その結果を表３に示した。試験条件は、シール性試験とほぼ同様であるが、油温は１２０℃で行なった。
【０１３３】
【表３】
【０１３４】図１２〜図１５および表３の結果からも明らかなように、実施例１〜９のオイルシールリングは、シリンダが軟質または硬質のいずれかに拘わらず、自己摩耗性に優れかつ相手材を攻撃する程度が小さく、油漏れ量も少なく優れたシール性を示した。
【０１３５】また、ＰＡＳ樹脂の配合量が所定範囲より多い比較例６および炭素繊維の配合量が所定範囲より少ない比較例７は、ともに相手材が軟質または硬質のいずれかに拘わらず低攻撃性であるが、自己の耐摩耗性が劣っているので、油漏れ量が多かった。
【０１３６】さらに、リニア型ＰＰＳを用いた比較例１〜３およびＰＴＦＥ無添加の比較例４は、シリンダが軟質材（ＡＤＣ１２）では、この発明の実施例１〜９と同等に好ましい特性を示したが、シリンダが硬質材（Ｓ４５Ｃ）では自己摩耗量が多くシール性が劣っていた。
【０１３７】
【発明の効果】この発明による油中摺動材またはオイルシールリングは、所定の樹脂組成物からなるので、摺動相手材が軟質材または硬質材のいずれの摺動条件においても使用に耐える合成樹脂製の油中摺動材であり、また前記摺動条件において、シール性、耐摩耗性および摺動相手材の摩耗が少ない特性を全て兼備するオイルシールリングであるという利点がある。
【０１３８】これら油中摺動材またはオイルシールリングは、特に、ダイカスト用アルミニウム合金（ＡＤＣ１２）のような軟質材または炭素鋼（Ｓ４５Ｃ）等の硬質材に油中で摺接する条件において、極めて優れた耐摩耗性及びシール性を発揮する。
【０１３９】従って、前記オイルシールリングを自動車等の自動変速機の回転軸のオイルシールリングとして使用すれば、油漏れ量が少ないのでオイルポンプの小型化が可能となる有用性もあり、装置の小型化および軽量化に極めて有用である。
|
| 【出願人】 |
【識別番号】０００１０２６９２
【氏名又は名称】エヌティエヌ株式会社
|
| 【出願日】 |
平成８年（１９９６）１１月２９日 |
| 【代理人】 |
【弁理士】
【氏名又は名称】鎌田 文二 （外２名）
|
| 【公開番号】 |
特開平９−２９１２９７ |
| 【公開日】 |
平成９年（１９９７）１１月１１日 |
| 【出願番号】 |
特願平８−３２０１４６ |
|