CN103068898A - 橡胶组合物和橡胶成型体 - Google Patents

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Abstract

本发明提供一种橡胶组合物，其可使密封唇在旋转初期的滑动时充分地磨损，可以充分地实现转矩的降低，同时还可确保充分的密封性。其构成为包括其中相对于橡胶成分100质量份，含有50～200质量份的选自碳酸钙、氧化镁、氧化铝和硫酸钡中的1种或2种以上的第1配合成分，大于0质量份、50质量份以下的选自炭黑和二氧化硅中的1种或2种的第2配合成分的组合物。

Description

橡胶组合物和橡胶成型体
技术领域
本发明涉及用作例如轴承用密封等的材料的橡胶组合物。
背景技术
作为例如汽车的传送轴承，可使用密封型滚动轴承。作为该密封型滚动轴承，公知的是例如，在内轮轨道和外轮轨道间配置有多个滚动体，在内轮轨道的两侧沿圆周方向形成有密封槽，在与该密封槽对置的外轮轨道的内周面的两侧沿圆周方向形成有啮合槽，在该啮合槽安装有环状的橡胶密封，该橡胶密封前端的密封唇与前述密封槽的侧壁滑动接触而配置的构成等（参照专利文献1、2）。通过这样的密封唇的滑动接触配置，可防止轴承内部的润滑油漏到外部，同时也可防止来自外部的异物侵入。
于是，受近年的环境负荷降低，低燃油消耗率化的要求提高的影响，要求这样的汽车传送轴承的转距比以往的转矩更低，因此，与之相应地，作为安装在轴承上的橡胶密封也要求能够实现低转距化。
为了应对这样的低转距化的要求，也考虑采用下述方法：设法调整密封唇的形状以使刚性降低从而降低转距的方法、减少橡胶密封的过盈量而降低转距的方法，但在这些方法中，密封唇的形状受到限定、或存在密封的尺寸的偏差等，在考虑其组装性时，具有难以维持管理的问题。
因此，提出了使用通过使密封唇在旋转初期的滑动时发生初期磨损以减小过盈量而降低转距的橡胶密封的方案（参照专利文献3）。
现有技术文献
专利文献
专利文献1：日本特开2005-180575号公报（图1、图2等）
专利文献2：日本特开2008-163989号公报
专利文献3：日本特开2003-287040号公报。
发明内容
发明要解决的问题
然而，使用现有的橡胶密封所使用的通常的橡胶材料试制该密封进行试验时得知，虽然观察到可稍微降低转距的效果，但是难以使转距降低到充分的水平。
本发明是鉴于上述技术背景而完成的发明，其目的是提供一种橡胶组合物，其可使密封唇在旋转初期的滑动时充分地磨损，可充分地实现转矩的降低，同时可确保充分的密封性。
用于解决问题的方法
为了实现前述目的，本发明提供以下方法。
[1]橡胶组合物，其特征在于，包括其中相对于橡胶成分100质量份，含有50～200质量份的选自碳酸钙、氧化镁、氧化铝和硫酸钡中的1种或2种以上的第1配合成分的组合物，
前述组合物不含炭黑和二氧化硅中的任一种。
[2]橡胶组合物，其特征在于，包括其中相对于橡胶成分100质量份，含有50～200质量份的选自碳酸钙、氧化镁、氧化铝和硫酸钡中的1种或2种以上的第1配合成分，大于0质量份、50质量份以下的选自炭黑和二氧化硅中的1种或2种的第2配合成分的组合物。
[3]根据前项1或2所述的橡胶组合物，其中使用硫酸钡作为前述第1配合成分。
[4]橡胶成型体，其是将前项1-3中任一项所述的橡胶组合物交联而成的。
[5]轴承用密封，其是将前项1-3中任一项所述的橡胶组合物交联而成的。
发明效果
[1]的发明中，由于是包括其中相对于橡胶成分100质量份含有50～200质量份的（即大量含有）选自碳酸钙、氧化镁、氧化铝和硫酸钡中的1种或2种以上的第1配合成分（增强效果弱的成分）的组合物，而且不含有增强效果大的增强剂即炭黑和二氧化硅的任一种的构成，因此，例如可使利用该橡胶组合物制作的密封唇在旋转初期的滑动时充分地磨损，由此可减小过盈量，或可在密封唇和密封槽的侧壁之间形成微小的间隙（例如50μm以下），可充分地实现转矩的降低，同时具备充分的密封性、充分的强度。
[2]的发明中，由于是相对于橡胶成分100质量份含有50～200质量份的（即大量含有）选自碳酸钙、氧化镁、氧化铝和硫酸钡中的1种或2种以上的第1配合成分（增强效果弱的成分），含有大于0质量份、50质量份以下的（即以少的配合比例含有）选自炭黑和二氧化硅中的1种或2种的第2配合成分（增强效果大的增强剂）的组成，因此，例如可使利用该橡胶组合物制作的密封唇在旋转初期的滑动时充分地磨损，由此可减小过盈量，或可在密封唇和密封槽的侧壁之间形成微小的间隙（例如50μm以下），可充分地实现转矩的降低，同时具备充分的密封性、充分的强度。
[3]的发明中，使用硫酸钡作为第1配合成分，因此，可在旋转初期的滑动时使之更充分地磨损，可进一步降低转距。
[4]的发明的橡胶成型体中，例如可使密封唇在旋转初期的滑动时充分地磨损，由此可更充分地降低转距。
[5]的发明的轴承用密封中，可使密封唇在旋转初期的滑动时充分地磨损，因此可充分地降低转距，同时可确保充分的密封性和充分的强度。
具体实施方式
第1发明的特征在于，包括其中相对于橡胶成分100质量份含有50～200质量份的选自碳酸钙、氧化镁、氧化铝和硫酸钡中的1种或2种以上的第1配合成分的组合物，前述组合物不含炭黑和二氧化硅中的任一种。
上述第1发明中，由于是相对于橡胶成分100质量份含有50～200质量份的（即大量含有）增强效果弱的上述第1配合成分，且不含有增强效果大的增强剂即炭黑和二氧化硅中的任一种的构成，因此，例如可使利用该橡胶组合物制作的密封唇在旋转初期的滑动时充分地磨损，由此可减小过盈量，或可在密封唇和密封槽的侧壁之间形成微小的间隙（例如50μm以下），可充分地实现转矩的降低。而且，可降低转矩至与通常非接触型轴承用密封的转距同等的水平，同时可确保充分的密封性。另外，也可确保作为密封材料等的充分的强度。
另外，第2发明的特征在于，包括其中相对于橡胶成分100质量份含有50～200质量份的选自碳酸钙、氧化镁、氧化铝和硫酸钡中的1种或2种以上的第1配合成分，大于0质量份、50质量份以下的选自炭黑和二氧化硅中的1种或2种的第2配合成分的组合物。
上述第2发明中，由于是相对于橡胶成分100质量份含有50～200质量份的（即大量含有）增强效果弱的上述第1配合成分，且含有大于0质量份、50质量份以下的（即以少的配合比例含有）增强效果大的增强剂即上述第2配合成分的组成，因此，例如可使利用该橡胶组合物制作的密封唇在旋转初期的滑动时充分地磨损，由此可减小过盈量，或可在密封唇和密封槽的侧壁之间形成微小的间隙（例如50μm以下），可充分地实现转矩的降低。而且，可降低转矩至与通常非接触型轴承用密封的转距同等的水平，同时可确保充分的密封性。另外，也可确保作为密封材料等的充分的强度。
前述第1和第2发明中，选自碳酸钙、氧化镁、氧化铝和硫酸钡中的1种或2种以上的第1配合成分的配合比例被设定为相对于橡胶成分100质量份为50～200质量份。若小于50质量份，加工性降低，发生在滑动时不能使密封唇充分地磨损的问题。另外大于200质量份时，加工性降低，发生在滑动时不能使密封唇充分地磨损的问题。其中，相对于橡胶成分100质量份，优选含有100～200质量份的前述第1配合成分。
另外，在前述第2发明中，选自炭黑和二氧化硅中的1种或2种的第2配合成分的配合比例被设定为相对于橡胶成分100质量份为大于0质量份、50质量份以下。若大于50质量份，则为增强效果过大的结果，不能使密封唇旋转初期的滑动时充分地磨损，不能充分地降低转距。其中，相对于橡胶成分100质量份，优选含有10～40质量份的前述第2配合成分。
另外，在前述第2发明中，使用炭黑作为第2配合成分时，相对于橡胶成分100质量份，含有50～200质量份的前述第1配合成分、含有5～30质量份的炭黑的组成是优选的。
另外，在前述第2发明中，使用二氧化硅作为第2配合成分时，相对于橡胶成分100质量份，含有50～200质量份的前述第1配合成分、含有5～50质量份的二氧化硅的组成是优选的。
作为前述橡胶成分，没有特别的限定，可列举例如丙烯酸系橡胶、NBR、EPDM、有机硅橡胶、氟橡胶等。
作为前述第1配合成分，可使用选自碳酸钙、氧化镁、氧化铝和硫酸钡中的1种或2种以上的成分。在它们中，优选使用硫酸钡，此时可在旋转初期的滑动时更加充分地磨损。
本发明的橡胶组合物中，也可含有例如硅烷偶联剂、增塑剂、润滑剂等各种添加剂。
作为前述硅烷偶联剂，没有特别的限定，可列举例如乙烯基系硅烷偶联剂、氨基系硅烷偶联剂、环氧系硅烷烷偶联剂、巯基系硅烷偶联剂等。
作为前述增塑剂，没有特别的限定，可列举例如矿物油、醚系油、有机硅系油、氟油、聚烯烃油等。
作为前述润滑剂，没有特别的限定，可列举例如石油系蜡（石蜡、微晶蜡等）、酯系蜡、类固醇(ステアロイド)氨基酸系蜡、聚乙烯、巴西棕榈等。
本发明中，使用丙烯酸系橡胶作为前述橡胶成分时，作为交联剂，没有特别的限定，优选使用环氧系交联剂、皂・硫系交联剂。使用了环氧系交联剂或/和皂・硫系交联剂时，交联效率低，因此，与使用了例如三嗪系交联剂、羧基系交联剂、过氧化物系交联剂时相比，橡胶成型体中的交联密度低，结果在旋转初期的滑动时，实现橡胶成型体进一步磨损的效果。
此外，优选不进行二次加硫。
另外，制备本发明的橡胶组合物时，各成分的配合顺序没有特别的限定。另外，可以使用例如混炼机、密闭式搅拌机等公知的混炼装置进行混合，然后，通过进行片材成型等成型，可得到橡胶成型体。
实施例
接着，对本发明的具体实施例进行说明，但本发明不特别限定于这些实施例。
＜主要原材料＞
[丙烯酸系橡胶]…日本ゼオン公司制“AR71”（丙烯酸酯共聚物）
[二氧化硅]…シオノギ制药公司制“カープレックス＃1120”（SiO2）
[炭黑]…东海カーボン公司制“MAF　シースト116”
[硫酸钡]…堺化学工业公司制“沉降性硫酸钡300”（商品名）（BaSO4）
[氧化镁]…协和化学工业公司制“キョウワマグ＃150”（MgO）
[碳酸钙]…白石工业公司制“白艳华CC”（商品名）（CaCO3）
[氧化铝]…昭和电工公司制“アルミナA-12-40M”（Al2O3）。
＜实施例1＞
将丙烯酸系橡胶100.0质量份、二氧化硅30.0质量份、硫酸钡120.0质量份、ルナックスS-30（硬脂酸，花王公司制）1.0质量份、グレックG-8205（酯系蜡，大日本インキ化学工业公司制）2.0质量份、CD（取代二苯胺，大内新兴化学工业公司制）1.0质量份、サルファックスPMC（表面处理硫，鶴見化学工业公司制）0.3质量份、NSソープ（硬脂酸钠，花王公司制）3.0质量份、ノンサールSK-1（硬脂酸钾，日本油脂公司制）0.5质量份、RS-700（聚醚-酯系化合物，旭电化工业公司制）5.0质量份混合而成的组合物用混炼机混炼后，进行1次加硫（170℃，12分钟）成型为片材状，由此得到了厚度2mm的橡胶片材（橡胶成型体）。
＜实施例2～19、比较例1～14＞
将表1～6所示的原材料按这些表中所示的比例混合而得到组合物，除此以外，与实施例1相同地得到橡胶片材（橡胶成型体）。
此外，表2中的“サテントンNo.5”为土屋カオリン公司制的SiO2・Al2O3（粘土），表2中的“TSL8331”为东芝シリコーン公司制的硅烷偶联剂（γ-氨丙基三甲氧基硅烷）。
[表1]
[表2]
Figure 639000DEST_PATH_IMAGE002
[表3]
Figure 481054DEST_PATH_IMAGE003
[表4]
Figure 876263DEST_PATH_IMAGE004
[表5]
[表6]
Figure 848120DEST_PATH_IMAGE006
对如上述所得的各橡胶片按照下述评价法进行评价。其结果示于表1～6中。
＜抗拉强度测定法＞
根据JIS　K6251测定橡胶片材的3号哑铃试验片的抗拉强度（MPa）。
＜抗拉伸长率测定法＞
根据JIS　K6251测定橡胶片材的3号哑铃试验片的伸长率（%）。
＜肖氏硬度（Shore A硬度）测定法＞
根据JIS　K6253测定橡胶片材的肖氏硬度（Shore A硬度）。
＜磨损性评价法＞
使用环-盘试验机，对各橡胶片材以负荷：4N、旋转数：5000rpm，时间：30分钟的试验条件进行磨损试验，考察橡胶片材的平均磨损量（平均磨损厚度）（mm），根据下述判定标准进行评价。
（判定标准）
[○]…平均磨损量为0.2mm以上、小于0.5mm
[△]…平均磨损量为0.1mm以上、小于0.2mm
[×]…平均磨损量为0.05mm以上、小于0.1mm
[××]…平均磨损量为小于0.05mm。
＜加工性评价法＞
考察用混炼机混炼组合物时的混炼性和将混炼组合物成型为片材状时的成型性，按照下述判定标准进行评价。
（判定标准）
[○]…混炼性良好，成型性也良好
[△]…虽然稍微花费时间，但混炼性和成型性都基本良好（很少发生变动，是实际生产上没有问题的水平）
[×]…混炼性差，成型性也差（存在由粘着、卷绕、发热引起的焦化、裂纹、脱模不良中的任一问题，实际生产上有问题）。
由表中明显可知，本发明实施例1～19的橡胶片材在滑动时可充分地磨损。
另外，使用实施例1、比较例14的各橡胶片材制作轴承用密封，该轴承用密封适用于滚动轴承，以径向负荷500N、转速4000rpm运转1小时后，暂且停止，再以转速4000rpm旋转，测定当轴承温度达到30℃时密封转距时，比较例14中为0.37N・m，与此相对，实施例1中为0.08N・m，可知能够大幅实现转距的降低。同样测定通常非接触型轴承用密封的转距时，为0.09N・m，实施例1中的转距0.08N・m与通常非接触型轴承用密封的转距基本相同。
产业实用性
本发明的橡胶组合物适用于作为例如汽车的传送轴承用密封等各种轴承用密封的材料，但不特别限定于这样的用途。

Claims (5)

1.橡胶组合物，其特征在于，包括其中相对于橡胶成分100质量份，含有50～200质量份的选自碳酸钙、氧化镁、氧化铝和硫酸钡中的1种或2种以上的第1配合成分的组合物，所述组合物不含炭黑和二氧化硅中的任一种。
2.橡胶组合物，其特征在于，包括其中相对于橡胶成分100质量份，含有50～200质量份的选自碳酸钙、氧化镁、氧化铝和硫酸钡中的1种或2种以上的第1配合成分，大于0质量份、50质量份以下的选自炭黑和二氧化硅中的1种或2种的第2配合成分的组合物。
3.根据权利要求1或2所述的橡胶组合物，其中使用硫酸钡作为所述第1配合成分。
4.橡胶成型体，其是将权利要求1-3中任一项所述的橡胶组合物交联而成的。
5.轴承用密封，其是将权利要求1-3中任一项所述的橡胶组合物交联而成的。
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