CN107110372B - 密封构件以及密封构造 - Google Patents

Abstract

本发明的实施方式提供一种密封构件，包含：磁性粉体，从含有磁性粒子、分散剂以及分散介质的磁性流体去除分散介质而得到；以及从橡胶材料以及树脂材料中选择的至少一种。

Description

密封构件以及密封构造

技术领域

本发明涉及一种密封构件以及密封构造。

背景技术

以往以来，广泛地研究出通过对构件之间进行密封来例如防止油的漏出的技术，例如，如图7所示使用橡胶制的O型密封圈进行密封的方法从为简单的构造等观点考虑被广泛地公知。在该方法中，利用将O型密封圈装接于设于构件的槽部并适度地加压而显现的O型密封圈的回弹力(接触压力)来进行密封。

但是，在用O型密封圈对一方为旋转轴的构件之间进行密封的情况下，不仅旋转轴的旋转阻力变大，O型密封圈也容易产生磨损。因此，存在密封寿命短的问题。这是由于，构件之间的密封是通过在与旋转轴之间对O型密封圈施加接触压力而进行的。

除了使用O型密封圈的密封方法以外，还公知以下油封，其具备橡胶制的凸缘(lip)部、金属加强环以及弹簧，通过弹簧将凸缘顶端按压于旋转轴等构件进行密封。在油封中填充有润滑脂等，因此具有油分泄漏而对周围产生污染的担心。此外，通过橡胶制的凸缘部与旋转轴之间的接触压进行密封，因此伴随由摩擦引起的发尘，还是存在密封寿命短的问题。

此外，公知以下技术：以通过磁力在以轴为代表的旋转轴与磁极片之间的间隙保持磁性流体的方式配置，即使被保持的磁性流体存在压力差也不流出地进行密封。具体而言，公开了以下的磁性流体密封：作为对轴构件和与该轴构件同心地设置的壳体之间的环状间隙进行密封的密封构造，在作为配置于环状间隙的磁极构件的磁极片以及轴之间，通过磁性流体对磁极片的内周面与轴的外周面之间的间隙进行密封(例如，参照日本特开2003-269623号公报)。

而且，也公知有通过由磁力保持的磁性粉体进行密封的技术。具体而言，公开了以下的磁性粉体密封方法：使用磁性粒子沿磁力线形成磁性粉体的磁刷，通过形成的磁刷对向磁性粉体的容器外部的漏出进行密封(例如，参照日本特开平10-26884号公报)。

发明内容

发明所要解决的问题

如上所述，关于密封技术，以往以来提出以使用了O型密封圈的方法为代表的各种方法。但是，例如在使用磁性流体的方法中，由于以液态进行密封，因此能进行对旋转运动的密封，但是难以进行对直线运动的密封。并且，使用磁性流体的方法存在以下问题：不能应用于对液体进行密封的用途；以及不适宜在产生其他液体的混入或者产生磁性流体附近处的其他液体的凝聚或者结露的条件下使用，因此引起密封寿命的降低等。

此外，在使用磁性粉体的方法中，也难以进行对直线运动的密封，且不适合用于对液体进行密封的用途、以及在产生其他液体的混入或者结露的环境条件下使用等。此外，对于长期使用的情况下的磨损，即对于被密封的构件的磨损(例如旋转轴的表面的磨损)，存在不一定充分的情况，从引起磨损的粒状物的降低、防止密封面的损伤等方面考虑，正在谋求进一步的改善。

本发明是鉴于上述情况而完成的，其目的在于提供一种容易操作、适合各种构件之间的密封、优异地抑制密封面的磨损的密封构件以及密封构造，并将达成该目的作为技术问题。

用于解决问题的方案

用于达成上述技术问题的具体方案包含以下所示的方案。

＜1＞一种密封构件，包含：磁性粉体，从含有磁性粒子、分散剂以及分散介质的磁性流体去除分散介质而得到；以及从橡胶材料以及树脂材料中选择的至少一种。

即，一种密封构件，包含：去除含有磁性粒子、分散剂以及分散介质的磁性流体的所述分数介质后的磁性粉体；以及从橡胶材料以及树脂材料中选择的至少一种。

＜2＞根据所述＜1＞所述的密封构件，其中，所述磁性粒子的表面的至少一部分由所述分散剂覆盖，表面的至少一部分由所述分散剂覆盖的磁性粒子的平均一次粒径为5nm～55nm。

＜3＞根据所述＜1＞或所述＜2＞所述的密封构件，其中，所述分散剂是表面活性剂。

＜4＞根据所述＜1＞至所述＜3＞中任一项所述的密封构件，其中，所述磁性粉体的、相对于磁性粉体和橡胶材料以及树脂材料的总量的含有比率为5质量％～50质量％。

＜5＞根据所述＜1＞至所述＜4＞中任一项所述的密封构件，其中，所述橡胶材料为硅酮橡胶以及丙烯腈·丁二烯橡胶中的至少一方。

＜6＞一种密封构造，具有：磁体；磁性构件；以及根据所述＜1＞至＜5＞中任一项所述的密封构件，分别配置于所述磁体以及所述磁性构件之间的、所述磁体的两个磁极的双方的磁场。

＜7＞根据所述＜6＞所述的密封构造，其中，所述磁性构件是剖面圆形的轴构件。

发明效果

根据本发明，提供一种容易操作、适合各种构件之间的密封、优异地抑制密封面的磨损的密封构件以及密封构造。

附图说明

图1是表示本实施方式中的密封构造的立体图。

图2是表示本实施方式的密封构造(静止状态)的一部分的剖面的图。

图3是表示本实施方式的密封构造(驱动状态)的一部分的剖面的图。

图4A是示出未经由磁极片在磁铁直接配置密封构件的方案。

图4B示出设置了与磁铁相同形状的单个磁极片的方案。

图4C示出在磁极片上配置了磁铁的方案。

图4D示出未经由磁极片直接在磁铁配置与磁铁相同形状的密封构件的方案。

图5是用于说明载荷试验所使用的试验装置以及方法的概略说明图。

图6是用于说明漏水试验所使用的试验装置以及方法的概略说明图。

图7是用于说明使用O型密封圈进行密封的以往例的说明图。

具体实施方式

以下，参照附图，对本发明的密封构造的实施方式进行具体说明，并且通过该说明对密封构件进行详述。不过，在本发明中，并不限于以下所述的实施方式。

需要说明的是，在本说明书中，表示数值范围的“～”标记是包含数值范围的下限值和上限值的意思。

图1示出本实施方式的密封构造10。

密封构造10具备：磁体(磁铁)1；剖面圆形的轴3，是作为磁性构件的旋转轴；以及密封构件5、7，分别配置于磁铁1以及轴3之间的、磁铁1的两个磁极的双方的磁场。

如图2所示，本实施方式中，在磁铁1与轴3之间，以在轴向方向上从磁铁两端侧夹住磁铁的方式配置有两个磁极片11、13，在磁极片11、13的与轴3的曲面(即外周面)对置的各端面(即内周面)配置有密封构件5、7(参照图2以及图3)。

以往以来，已提出各种密封技术，近年来，除了使用O型密封圈的密封法、油封以外，还利用使用了磁性流体或者磁性粉体的密封方法，但是从抑制长期使用中的磨损以及密封稳定性以及防止伴随磨损的粒状物的产生的观点考虑，例如，有时无法应用于与高速旋转的旋转轴之间的密封、轴偏心量较大的构件之间的密封、粒状物的混入成为问题的用途下的密封等。

因此，如本实施方式所述，在磁铁与轴之间具备具有使用了从磁性流体得到的特定的磁性粉体和从橡胶材料以及树脂材料中选择的材料的组分的密封构件，由此能不易产生磨损，发挥稳定的密封性，更有效地防止伴随磨损的粒状物的产生和粒状物的混入。由此，例如，在对赋予高速旋转的构件之间进行密封的情况下，磨损明显减少。此外，即使是采用密封性容易降低的密封构造的情况下，也能稳定地确保优异的密封性。例如，在对由轴偏心量较大等引起间隙量发生变化的构件之间进行密封的情况下，包含磁性粉体的密封构件被磁力线吸引而保持于规定位置，因此密封性优异。此外，以往的油封除了橡胶制的凸缘部以外，还设置弹簧，由此得到密封效果，但是如本实施方式所述，通过将使用了磁性粉体的密封构件配置于磁场，由此不必设置弹簧，且基于弹簧的情况下的密封部的压力不均匀得到消除，并且能保持定心(centering)功能(轴被磁性拉引而保持固定间隔的现象)，因此能良好地维持密封性的同时，使其高速旋转。

磁铁1形成为与周向正交的厚度方向的剖面为矩形的圆环体(环体)。作为圆环体的磁铁1具有圆形的孔，在孔的内部贯通有轴3，轴3和磁铁1以使磁铁的内周面与轴的外周面相互对置的方式配置。磁铁1产生磁力，由此在与轴3之间形成磁通线并对轴3进行磁化。

磁极片11、13是支承磁铁1的磁性构件，沿轴的外周面配置。即，例如如图1～图3所示，磁极片11、13是具有内径比磁铁的内径小的孔的圆环体(环体)，轴3也贯通于圆环体的两个磁极片11、13的孔内。如图2所示，磁极片11、13的相对于周向正交的厚度方向的剖面都呈长方形。

轴3是形成相互密封的两个构件中的一方的、剖面圆形的棒状的磁性构件，通过来自磁铁1的磁通线被磁化。作为轴的材料，只要是能用作可磁化的磁性构件的材料，就并不进行特别限制，例如，能使用铁、镍、钴等金属或者这些的合金(例如不锈钢合金)等强磁性材料。

轴的形状并不限于剖面圆形的棒形状，可以是剖面多角形(例如四角形、五角形、六角形、八角形等)的棒形状、剖面椭圆的棒形状、圆锥形状、剖面多角形(例如四角形、五角形、六角形、八角形等)的角锥形状等任一形状。从密封性的观点考虑，优选剖面的凹凸比较小的棒形状，剖面为圆形或者椭圆形的棒形状是较佳的。

在轴3与两个磁极片11、13之间配置有密封构件5、7。如图2所示，磁极片11、13的内周面与轴的外周面对置，轴3被磁化，由此在磁极片11的内周面与轴3的外周面之间以及磁极片13的内周面与轴3的外周面之间，分别通过磁力固定化有用于对密封对象物进行密封的密封构件5、7。就是说，如图2所示，在本实施方式中，配置有磁铁1、支承磁铁1的磁极片11、13、轴3、以及分别配置于轴3与磁极片11、13之间的密封构件5、7，由此形成如箭头所示的磁路。在轴未旋转的状态(静止状态)下，密封构件5、7如图2所示处于与轴的表面相接的状态，当轴变为旋转的状态(驱动状态)时，如图3所示，密封对象物21、23进入密封构件5、7与轴3之间，在夹持密封对象物的状态下显现密封效果。

即，通过由从磁铁1产生的磁通线将磁极片11、13以及轴3进行磁化，侵入密封构件5、7与轴3之间的微小间隙的密封对象物被保持于磁极片11、13与轴3之间。然后，磁极片11、13与轴3之间的间隙通过被拉向磁通线的方向的密封构件5、7而经由密封对象物21、23被密封。

密封构件5、7形成为密封所需要的厚度(图2中的厚度r)的圆环体(环体)，也可以以匹配于磁极片11、13与轴3的间隙的形状的方式成型。

作为密封构件的形状，对应于想要密封的间隙的形状适当选择即可，例如，能采用环状(例如O型密封圈的形状)、板状等形状。

作为密封构件的在被密封的构件之间(图2中为轴3与磁极片11、13之间)的距离方向上的厚度(图2中的厚度r)，并不进行特别限制，采用匹配于被密封的构件之间的距离并根据需要的厚度即可，一般设于10μm～50mm的范围内。

密封构件5、7可以以相互相同的组分形成，只要不损害密封性，也可以以相互不同的组分形成。

在静止状态下，密封构件5、7与轴3相互接触而在密封构件5、7与轴3之间不形成间隙。另一方面，在驱动状态下，在密封构件5、7与轴3之间形成微小间隙，密封对象物进入形成的间隙，经由密封对象物21、23进行密封。驱动时形成的微小间隙的距离并不进行特别限制，由密封对象物的性状(例如粒子的形状、大小等)决定。

作为密封对象物，例如，举例示出色粉(toner)等粉体或粒体、或者油等液体等。

如上所述，由磁极片支承的磁铁承担将密封构件5、7保持于规定的位置、即磁极片11、13与轴3之间的功能。密封构件在被磁化的轴与磁极片之间，被磁通线吸引并被固定化，因此即使存在轴的偏心、表面凹凸等，也能保持良好的密封性。

此外，由于磁通线经由磁极片到达密封构件，假设在密封构件发生磨损、碎片等的情况下，能以由发生的磨损引起的粒状物以及碎片被吸引、不飞散的方式进行补充。由此，保持清洁的状态。

(变形例)

在本实施方式中，以使用两个与周向正交的厚度方向的剖面为长方形的磁极片(圆环体)来支承磁铁的构造为中心进行了说明，但是密封构造并不限于这样的构造。密封构造具有以下构造即可：在磁铁(磁体)与作为磁性构件的轴之间的、磁铁的两个磁极的双方的磁场分别配置有密封构件，在磁铁、密封构件以及轴之间形成磁路。

以下示出密封构造的变形例。

如图4A所示，作为密封构造的变形例，也可以是以下的密封构造：不使用支承磁铁的磁极片，而例如匹配于密封构件的配置宽度的长度而将磁铁隔着密封构件5、7配置于轴的外周面，该磁铁是高度d(＝环状的一面与另一面之间的距离)的较大的筒状的圆环体(例如厚度方向的剖面呈长方形)。

此外，如图4B所示，作为其他变形例，可以是将与磁铁相同高度d(＝环状的一面与另一面之间的距离)的磁极片111配置于磁铁与密封构件5、7之间的密封构造，如图4C所示，也可以是将磁铁不夹在磁极片之间而配置于磁极片上，并隔着密封构件5、7配置于轴的外周面的密封构造。

作为又一变形例，如图4D所示，也可以是以下的密封构造：不使用支承磁铁的磁极片，而将磁铁隔着与磁铁大致相同高度的密封构件115配置于轴的外周面，该磁铁是高度d(＝环状的一面与另一面之间的距离)的较大的筒状的圆环体(例如厚度方向的剖面呈长方形)。

在此，对密封构件进行详述。

本实施方式中的密封构件含有：磁性粉体，从含有磁性粒子、分散剂以及分散介质的磁性流体去除分散介质而得到；以及从橡胶材料以及树脂材料中选择的至少一种。密封构件也可以根据需要进一步包含其他成分。

如本实施方式所述，具有使用从磁性流体得到的特定的磁性粉体和从橡胶材料以及树脂材料中选择的材料的组分，由此对密封对象物发挥稳定的密封性。而且，磨损被良好地抑制，因此也防止伴随磨损的粒状物的产生。特别是使用了从磁性流体得到的磁性粉体的密封构件显著地实现对被密封构件的磨损降低效果。由此，例如，即使在赋予高速旋转的构件之间使用，磨损也明显较少，在由于轴偏心量较大等使间隙量发生变化的构件之间的使用中，以包含磁性粉体的密封构件被磁力线吸引的方式保持，因此密封性优异，即使在上述两种情况等密封性容易降低的使用条件下，也显现优异的密封性。

[磁性粉体]

密封构件含有从含有磁性粒子、分散剂以及分散介质的磁性流体去除分散介质而得到的磁性粉体的至少一种。本发明中的磁性粉体是通过去除磁性流体中的分散介质而得到的、显现超顺磁性的粒子的集合体。

超顺磁性是指，作为强磁性体的粒子不示出磁滞(hysteresis)，也不具有残留磁化，与顺磁性的原子磁矩比较，示出100～100000倍的原子磁矩的值。

～磁性流体的准备～

磁性流体是指，使磁性粒子分散至分散介质中的胶体溶液，由于其分散性非常好，因此不会因重力、磁场等而产生沉淀或者分离等固-液分离，能视为其自身具有磁性的均匀的液体。

用于本发明的实施方式的磁性流体可以适当制备，也可以使用市售品。作为磁性流体，例如含有至少其表面的一部分由分散剂覆盖的磁性粒子和分散介质的磁性流体是较佳的。作为磁性流体的市售品，例如可列举出：EXP系列、P系列、APG系列、REN系列(以上，商品名：由菲洛泰克(ferrotec)公司制造)等。

在制备磁性流体的情况下，制备法分为：将磁性粒子的宏观粒子细分至胶体尺寸的方法；以及使原子或者离子凝结而得到磁性微粒子的方法。

作为属于前者的方法，可列举出：粉碎法、电火花腐蚀法(spark erosion)。作为属于后者的方法，可列举出：化学共沉淀法(湿法)、金属羰基(metalcarbonyl)的热分解法、真空蒸镀法等。在本发明的实施方式中，从生产性优异的方面考虑，适合化学共沉淀法。

作为通过化学共沉淀法制备磁性流体的方法，例如可列举出以下方法：在由硫酸亚铁水溶液和硫酸铁水溶液制备的磁铁矿水浆体(magnetitewaterslurry)添加油酸钠，使油酸离子吸附于磁铁矿粒子表面，进行水洗、干燥后，使其分散至有机溶剂。

接着，以下对本发明的实施方式中的包含于磁性流体的磁性粒子、分散剂以及分散介质进行详述。

(磁性粒子)

磁性粒子例如可列举出：磁铁矿、γ氧化铁、锰铁氧体(manganese ferrite)、钴铁氧体(cobalt ferrite)，或者这些与锌、镍的复合铁氧体、钡铁氧体(barium ferrite)等强磁性氧化物、或者铁、钴、稀土类等强磁性金属、氮化金属等。其中，从量产性的方面考虑，优选磁铁矿。

需要说明的是，磁性粒子只要是显现超顺磁性的范围的平均粒径、就是说临界粒径以下，就无特别限制地使用。例如在磁铁矿、γ氧化铁的情况下，优选为50nm以下，特别优选在10nm～40nm的范围内。

磁性粒子的平均粒径是由动态光散射法测定的平均一次粒径。

从量产性的观点考虑，包含于磁性流体的磁性粒子的含有量以固体成分换算，优选为30质量％～70质量％，更优选为40质量％～60质量％。

需要说明的是，固体成分换算是指，烧结后的磁性粒子的质量相对于总质量的含有量。

(分散剂)

分散剂为了提高磁性粒子向分散介质的分散性而添加。作为分散剂，可适当地使用公知的表面活性剂、高分子分散剂等，但是在其中，从分散性以及所得到的磁性粉体的性能的观点考虑，优选表面活性剂。

磁性流体中包含所述磁性粒子和分散剂，由此分散剂的至少一部分附着于磁性粒子，磁性粒子的表面的至少一部分由分散剂覆盖，优选由表面活性剂覆盖。由此，表面活性剂的亲水基朝向磁性粒子的表面被吸附，并且疎水基朝向分散介质取向，因此磁性粒子稳定地分散于分散介质中。在本发明中，作为用作分散剂的表面活性剂，例如可列举出：如油酸或者其盐、石油磺酸或者其盐、合成磺酸或者其盐、二十烷基萘磺酸或者其盐、聚丁烯琥珀酸(polybutene succinic acid)或者其盐、芥酸(erucic acid)或者其盐等，作为具有羧基、羟基、磺酸基等极性基的烃化合物的阴离子性表面活性剂；或者如聚氧乙烯壬基苯基醚(polyoxyethylene nonyl phenyl ether)等非离子性表面活性剂；进一步，如烷基二氨基乙基甘氨酸(alkyldiaminoethylglycine)的分子构造中同时具有阳离子部分和阴离子部分的两性表面活性剂。其中，从廉价、容易获得的方面考虑，优选油酸钠。

分散剂可以仅使用一种，也可以并用两种以上。

分散剂在磁性流体中的含有量(包含多种的情况下为其总量)只要是能防止磁性粒子彼此凝聚的量即可，但是以固体成分换算，更优选为5质量％～25质量％，特别优选为10质量％～20质量％。

分散剂在磁性流体中吸附于磁性粒子而成为覆盖磁性粒子的表面的至少一部分的状态，本发明的实施方式中的“由分散剂覆盖的磁性粒子”是指，磁性粒子的表面的至少一部分由分散剂覆盖的状态。

从防止磁性粒子彼此凝聚的观点考虑，优选1nm～5nm左右的分散剂吸附于磁性粒子的表面，更优选吸附2nm～3nm左右的分散剂。

作为由分散剂覆盖的磁性粒子的平均一次粒径，优选在5nm～55nm的范围内。在磁性粒子为例如磁铁矿、γ氧化铁的情况下，优选为所述的磁性粒子的平均粒径以上，优选平均一次粒径为55nm以下，特别优选为11nm～45nm。

由分散剂覆盖的磁性粒子的平均粒径是使用由堀场制作所公司制造的纳米粒子解析装置nano Partica SZ-100系列，由动态光散射法测定出的值。

需要说明的是，在本说明书中，在没有特别说明的前提下，磁性粒子的平均粒径是指由分散剂覆盖的磁性粒子的平均粒径。

从防止磁性粒子彼此凝聚的观点考虑，分散剂的磁性流体中的含有量(包含多种的情况下为其总量)以固体成分换算，优选为5质量％～25质量％，更优选为10质量％～20质量％。

(分散介质)

作为磁性流体的分散介质，在常温下为液态，只要是可分散磁性粒子，就并不进行特别限制，使用从水、有机溶剂等选择的一种以上。

作为有机溶剂，可列举出：聚烯烃、异链烷烃(isoparaffin)、庚烷、甲苯等分子量5000以下的烃类、多元醇酯等酯类、硅酮油等。如果相溶性良好，则也可以混合多种有机溶剂来使用。

此外，也优选使用水、水与水溶性有机溶剂的混合物等。作为水溶性有机溶剂，可列举出：乙醇、甲醇等。在使用水作为分散剂的情况下，优选使用杂质较少的纯水、离子交换水等。

各成分相对于分散介质的浓度并没有特别限制，但是从之后的工序中的作业性等观点考虑，对于分散介质，优选合计所述各成分的固体成分浓度在30质量％～90质量％的范围内，更优选在60质量％～80质量％的范围内。

包含于磁性流体的固态成分中的、磁性粒子(无机成分)的合计含有量与以表面活性剂为代表的分散剂等有机成分的合计含有量的比例(无机成分：有机成分)只要在显现超顺磁性的范围内，就并不进行特别限制，但是一般作为磁性粒子与分散剂的质量比(磁性粒子：分散剂)，优选在60：40～90：10的范围内，更优选在70：30～85：15的范围内。

磁性流体中的无机成分、有机成分的含有比率，能通过差示热(differentialthermal)热容量测定进行确认，具体而言，无机成分或者有机成分中的各成分的含有量由SII公司制造的EXSTAR6000TG/DTA测定。

(其他成分)

磁性流体中，在不损失本发明的实施方式中的效果的范围内，除了磁性粒子、分散剂以及分散介质以外，根据目的，还可以进一步并用各种其他成分。

作为其他成分，例如可列举出氢氧化钾、三乙胺等pH控制剂。通过包含pH控制剂，能控制磁性粒子的大小(一次粒径)。

～磁性流体中的分散介质的去除～

通过从如上所述得到的磁性流体去除分散介质，得到包含粒子表面的至少一部分由分散剂覆盖的磁性粒子的固体成分。

作为去除分散介质的方法，并不进行特别限制，例如，可列举出以下方法：对磁性流体添加凝聚成分，由此使包含于磁性流体的磁性粒子凝聚沉降，去除上清液(supernatant)的分散介质的方法；使用具有适当的开口部的过滤器、滤纸来滤除固体成分的方法；以分散介质的沸点以上的温度加热来蒸发去除分散介质的方法；由通过对磁性流体施加离心力来将包含于磁性流体的覆盖有分散剂的磁性粒子进行分离的离心分离实现的方法；通过磁铁进行分离的方法等。

需要说明的是，有时未附着于磁性粒子的残余的分散剂等，也与分散介质被一同去除。

在本发明的实施方式中，如上所述，通过使用磁性流体，得到由分散剂覆盖的磁性粒子，但是由于磁性粉体极其微小，因此即使通过通常的覆盖方法，例如，静电接触法、喷雾法等在磁性流体表面覆盖处理有机材料，也极难得到可实现本申请发明的效果那样的覆盖磁性粉体。

其中，从分离效率、安全性的观点考虑，优选使磁性粒子凝聚沉降的方法。以下，对该方法进行详细说明。

在本实施方式中，首先，通过在磁性流体添加凝聚成分，使包含于磁性流体的磁性粒子凝聚沉降。

作为凝聚沉降的方法，例如可列举出：在使用异链烷烃作为磁性流体的分散介质即有机溶剂的情况下，作为凝聚成分，添加含有醇特别是含有乙醇的溶剂的方法。通过添加凝聚成分并进行搅拌，均匀分散的磁性粒子相互凝聚并沉降。乙醇可以是原液，但是只要是80质量％以上的浓度的水溶液，就可使用。

为了搅拌并使磁性粒子稳定地沉降，本工序中的沉降时间在室温(25℃)的温度条件下优选为1小时～36小时左右，更优选为20小时～28小时左右。

此时，对于粒子的沉降，优选使用醇等有机溶剂来作为凝聚成分，通常，为了产生高效的粒子的凝聚而使用的共沉淀剂等，由于共沉淀剂等自身具有导电性，因此恐怕会对所得到的磁性粉体、硬化物的磁特性产生影响，因此不优选使用。

～磁性粉体的制造～

去除分散介质的工序优选为：去除分散介质，对包含由与分散介质分离的分散剂覆盖的磁性粒子的固体成分进行加热，进一步减少残存的溶剂的量。然后，在固体成分已凝聚的情况下，使其再粉末化而得到磁性粉体的工序。

首先，进一步滤出凝聚沉降物等固态成分而分离醇、残余的分散介质，并进行加热。

当进行急速的高温加热时，恐怕会使磁性粒子无法均匀地干燥，或因残存于磁性粒子之间的醇急速地体积膨胀而使磁性粒子飞散，因此优选将干燥温度设于70℃～200℃的范围内，更优选设于100℃～150℃的范围内。此外，也可以是：开始时以60℃～80℃干燥1小时左右，之后将温度设为100℃～150℃等的、两个阶段的干燥工序。

作为干燥装置，优选：投入至升温至规定的温度的对流式烘箱而进行干燥的方法，投入回转窑(rotary kiln)而进行干燥的方法等。干燥时间优选为5小时～10小时，更优选为6小时～9小时左右。加热后，放置并冷却，由此结束干燥。放冷为1～2小时左右为好。

在溶剂残存的情况下，磁性粒子表面发粘，因此优选干燥至用手指接触不会感到发粘的程度。

干燥后，过渡至将固态成分粉末化的工序，将在前工序凝聚的固体成分再粉末化。再粉末化例如通过将凝聚的固体成分进行粉碎而进行，粉末化而得到的粉末成为本发明的实施方式中的磁性粉体。

在进行粉碎的情况下，粉碎前的干燥状态下，也优选将硅烷偶联剂均匀地喷洒至干燥后的粒子表面。硅烷偶联剂吸附于磁性粒子表面，能提高与后述的橡胶材料、树脂材料的密着性。

作为可用于本发明的实施方式的硅烷偶联剂，只要是具有可吸附于磁性粒子的官能基，就可适当使用公知的硅烷偶联剂。

作为硅烷偶联剂，例如可列举出由信越硅酮公司制造的KBM-403(商品名)等。

硅烷偶联剂可以仅使用一种，也可以并用两种以上。

硅烷偶联剂的添加量优选相对于干燥的粒子100质量份在0.5质量份～1.5质量份的范围内。

粉碎优选通过切割混合机(cutter mixer)、亨舍尔混合机(henschel mixer)等可赋予压缩应力、剪断应力的公知的粉碎装置进行。由研钵、臼等实现的施加剪切应力的粉碎由于对所得到的磁性粉体的磁特性产生影响，因此不优选。

在如上所述得到的磁性粉体，磁性粒子的表面的至少一部分由来自磁性流体的分散剂、根据希望添加的硅烷偶联剂等有机成分所覆盖。

能通过热差示分析确认在磁性粉体的表面存在有机成分的情况。

在密封构件中，作为磁性粉体的相对于磁性粉体与后述的橡胶材料以及树脂材料的总量的含有比率，优选在5质量％～50质量％的范围内，更优选在10质量％～40质量％的范围内，特别优选在30质量％～40质量％的范围内。

通过磁性粉体的含有比率为5质量％以上，密封性变得优异。此外，通过磁性粉体的含有比率为50质量％以下，能容易混炼磁性粉体并且耐磨损性变得优异。

[橡胶材料·树脂材料]

密封构件包含从橡胶材料以及树脂材料中选择的至少一种。橡胶材料以及树脂材料作为得到成型体时的成型材料而发挥功能。

(橡胶材料)

作为橡胶材料，并不进行特别限制，根据使用目的或者谋求的性状等进行选择即可，例如，能列举出：天然橡胶、合成橡胶(例如，丁苯橡胶(SBR)、丁二烯橡胶(BR)、异戊二烯橡胶(IR)、二元乙丙橡胶(EPM)、三元乙丙橡胶(EPDM)、硅酮橡胶(silicone rubber)、丙烯腈·丁二烯橡胶(NBR)、丙烯酸橡胶、聚氨酯橡胶、氟橡胶(FKM)、氢化丁腈橡胶、多硫化橡胶等)等。其中，从耐油性、入手容易性的方面考虑，优选硅酮橡胶、丙烯腈·丁二烯橡胶(NBR)。

作为硅酮橡胶，既可以是二液反应型硅酮橡胶，例如，也可以是通过硅酮主剂(可扎型硅酮TSE221-5U、TSE260-5U、TSE261-5U，以上由迈图高新材料集团·日本公司制造；KE75S-U、KE555-U，以上由信越化学工业公司制造)、以及硫化剂(可扎型硅酮TC8，由迈图高新材料集团·日本公司制造)进行加热硬化的热硬化型硅酮橡胶。

作为丙烯腈·丁二烯橡胶(NBR)，能列举出例如由JSR公司制造的N230SV、N239SV等。

(树脂材料)

作为树脂材料，并不进行特别限制，根据使用目的或者谋求的性状等，能从热可塑性树脂以及热硬化性树脂中适当选择。其中，考虑到供密封的间隙的形状以及尺寸、或者由轴等磁性构件的偏心程度等引起的密封性的降低，从耐久性的观点来看，优选热硬化性树脂。

作为所述热可塑性树脂，例如可列举出：丙烯酸树脂、聚乙烯树脂、聚丙烯树脂、聚氯乙烯树脂、聚乙酸乙烯酯、丙烯腈丁二烯苯乙烯共聚物树脂、氟树脂等。

此外，作为所述热硬化性树脂，例如可列举出：环氧树脂、酚醛树脂、密胺树脂、聚酰亚胺树脂、尿素树脂、不饱和聚酯树脂、聚氨酯树脂、硅酮(silicone)树脂等。

橡胶材料以及树脂材料可以使用任一方，也可以并用双方。此外，橡胶材料以及树脂材料分别根据密封构件所谋求的性状，除了单独使用一种以外，还可以并用两种以上。

作为橡胶材料以及树脂材料的密封构件中的合计含量，相对于密封构件的总量，优选为50质量％～95质量％，更优选为60质量％～70质量％。当橡胶材料以及树脂材料的合计含有量为50质量％以上时，在成型体的耐久性的方面有利。此外，当橡胶材料以及树脂材料的合计含有量为95质量％以下时，在得到磁性特性的方面有利。

[其他成分]

密封构件除了上述成分以外，在不损害本发明的实施方式中的效果的范围内，也可以根据需要进一步包含其他成分。作为其他成分，例如可列举出：交联剂、没有磁性的无机粒子、硬化促进剂、脱模剂、发泡剂、填充剂、抗老化剂、硫化剂、硫化促进剂、硫化促进助剂、加工助剂等。

作为交联剂，不进行特别限定，例如可列举出：咪唑系交联剂、尿素系交联剂、高级脂肪酸金属盐、三苯基膦等。在使用交联剂的情况下，交联剂的含有量相对于树脂材料，优选为0.05质量％～1质量％，更优选为在0.2质量％～0.5质量％的范围内。交联剂可以仅使用一种，也可以并用两种以上。

作为脱模剂，可列举出：二氧化硅粒子、氧化钛粒子等不具有磁性的无机粒子、巴西棕榈蜡(carnauba wax)、小烛树蜡(candelilla wax)、酯蜡(ester wax)等蜡等。

作为不具有磁性的无机粒子，例如，可列举出二氧化硅粒子、氧化钛粒子等，优选表面积为170m²/g～300m²/g左右的二氧化硅粒子。在使用不具有磁性的无机粒子的情况下，不具有磁性的无机粒子的含有量相对于树脂材料，优选为0.05质量％～0.5质量％。

此外，在使用蜡的情况下，蜡的含有量以固体成分换算，相对于树脂材料优选为0.05质量％～1.0质量％，更优选为0.2质量％～0.5质量％。蜡可以单独使用一种，也可以并用两种以上。

作为硫化剂，例如可列举出：硫黄系化合物、有机过氧化物、酚醛树脂、肟(oxime)化合物等。

作为硫黄系化合物，优选硫黄、氯化硫、二氯化硫、吗啉二硫化物(morpholinedisulfide)、烷基酚二硫化物(alkylphenol disulfide)、四甲基秋兰姆二硫化物(tetramethylthiuram disulfide)、二硫代氨基甲酸硒等，更优选硫黄、四甲基秋兰姆二硫化物等。此外，作为硫黄，可列举出：粉末硫黄、沉降硫黄、胶体硫黄、不溶性硫黄、高分散性硫黄等。在使用硫黄系化合物的情况下，硫黄系化合物的含有量相对于树脂材料，一般优选为0.1质量％～10质量％。当含有量在上述范围内时，所得到的交联物的机械物性优异，因此是较佳的。

硫化剂可以单独使用一种，也可以并用两种以上。

在将硫黄系化合物用作上述的硫化剂的情况下，优选进一步并用硫化促进剂。

作为硫化促进剂，可列举出：通常作为橡胶硫化用来使用的、亚磺酰胺(sulfenamide)系硫化促进剂、秋兰姆(thiuram)系硫化促进剂、噻唑(thiazole)系硫化促进剂、硫脲(thiourea)系硫化促进剂、胍(guanidine)系硫化促进剂、二硫代氨基甲酸盐(dithiocarbamate)系硫化促进剂等。硫化促进剂可以单独使用一种，也可以并用两种以上。

作为硫化促进助剂，例如可列举出：锌白(氧化锌)、硬脂酸等。硫化促进助剂可以单独使用一种，也可以并用两种以上。

密封构件例如也可以作为成型为匹配于供密封的间隙的形状的形状的成型体来使用。在该情况下，作为成型方法，并不进行特别限制，例如可列举出：冲压成型、注射成型、挤出成型、铸塑成型、压缩成型、浸渍成型等。用这样的成型法得到的成型体具有优异的超顺磁性。

成型体优选进一步进行烧结处理。通过烧结，能进一步提高成型体的硬度。烧结处理能使用热对流式烘箱等加热装置来进行。

此外，烧结条件能根据密封构件的组分或者成型体的形状等进行适当选择。作为烧结温度，能设为100℃～300℃的范围。此外，烧结时间根据烧结温度而不同，能设为1小时～3小时的范围内。

本实施方式的密封构造，根据需要，也能进一步设置其他构件而形成。

实施例

以下，通过实施例进一步具体说明本发明的实施方式。不过，本发明的实施方式只要不脱离其主旨，并不限定于以下的实施例。需要说明的是，在没有特别说明的前提下，“％”以及“份”是质量基准。

(实施例一)

1.去除来自磁性流体的分散介质

分取50ml磁性流体(EXP.12038，由菲洛泰克公司制造，由分散剂覆盖的磁性粒子(磁性粒子：磁铁矿，平均一次粒径：15nm，分散剂：油酸钠)，分散介质：异链烷烃)，添加50ml乙醇(85％水溶液)，充分搅拌，使磁性粒子凝聚沉降。沉降时间设为24小时。之后，滤出乙醇，得到磁性粒子的凝聚沉降物。

2.磁性粉体的制造

将所得到的凝聚沉降物整平成平坦，并投入升温至115℃的对流式烘箱。在对流式烘箱中加热干燥8小时，之后，放置冷却2小时。对干燥后的磁性粒子进行热差示分析，确认出包含无机成分82％以及有机成分18％。由此，确认出在磁性粒子的表面的至少一部分存在来自磁性流体的有机成分(表面活性剂)。

之后，使用密炼机，将粉体凝聚物粉碎至微粉，得到磁性粉体。

粉碎后的磁性粉体的平均一次粒径为26nm。需要说明的是，使用Helos ParticalSize Analysis windox5(由Sympatec GmbH公司制造)进行平均一次粒径的测定。

3.磁性粉体组合物的制造

用混炼装置(两根辊，东洋精机制作所)在下述的条件下混炼硅酮主剂(可扎型硅酮TSE221-5U，由迈图高新材料集团·日本制造)以及硫化剂(可扎型硅酮TC8，由迈图高新材料集团·日本制造)，在混炼物变成透明的时间点，将上述的磁性粉体以下述表1所示的比例投入，通过进一步混炼，得到磁性粉体组合物(样品2～4)。此外，作为比较用的样品，也制作了不含有磁性粉体的样品1。

<混炼条件>

·配合比例：硅酮主剂：硫化剂＝100质量份：0.5质量份

·混炼温度：40℃

·转速：定速旋转(根据设备)

·混炼时间：30分钟

[表1]

*1：磁性粉体的、相对于磁性粉体和橡胶材料以及树脂材料的总量的含有比率

4.成型体的制作

使用如上所述得到的磁性粉体组合物，对以下所示的O型密封圈以及带中心孔的板材进行冲压成型。在下述的加热条件下进行冲压成型。之后，在下述的烧结条件下烧结冲压成型而得到的成型体。

<a.成型体的种类>

·O型密封圈……每个样品两个

〔尺寸：外径φ22.5mm，内径(孔径)φ12mm，高度4mm〕

·带中心孔的板材……每个样品一个

〔尺寸：外径φ约115mm，内径(中心孔径)φ10mm，厚度2mm〕

<b.加热条件>

·冲压压力：30吨

·冲压温度：170℃

·冲压时间：10分钟

<c.烧结条件>

·装置：热对流式烘箱

·烧结温度：200℃

·烧结时间：2小时

5.评价

对得到的成型体进行下述的评价。需要说明的是，样品1不含有磁性粉体。在表1～表4示出评价结果。

(5-1)外观

通过目视观察得到的成型体，根据下述的评价基准进行评价。在所述表1示出评价结果。

<评价基准>

A：没有粉末浮起(日文：粉浮)的发生，外观优异。

B：稍微看到粉末浮起，但是不到损害外观的程度。

C：显著地看到粉末浮起，损害外观。

(5-2)载荷试验

如图5所示，使所得到的O型密封圈附着于悬挂的钕磁体，改变重锤的种类并施加载荷，测定直至O型密封圈无法承受重量而落下的耐载荷力。在下述表2示出评价结果。

<条件>

·装置：参照图5

·钕磁体尺寸：外径φ15mm，内径(孔径)φ4.3mm，高度5mm

磁力：451毫特斯拉

[表2]

*1：磁性粉体的、相对于磁性粉体和橡胶材料以及树脂材料的总量的含有比率

(5-3)漏水试验

如图6所示，对钕磁体进行夹紧固定，处于将O型密封圈的高度方向端面(平面部)附着于钕磁体的一面的状态，将0.3g水滴入钕磁体的孔内。之后，放置5分钟，通过目视评价有无来自磁体与O型密封圈的接面的漏水，以作为评价密封性的指标。在下述表3示出评价结果。

需要说明的是，O型密封圈的高度是指，O形状的正面与背面的距离。

<条件>

·装置：参照图6

·钕磁体尺寸：外径φ15mm，内径(孔径)φ4.3mm，高度5mm

磁力：451毫特斯拉

[表3]

*1；磁性粉体的、相对于磁性粉体和橡胶材料以及树脂材料的总量的含有比率

(5-4)磨损试验

对上述得到的带中心孔的板材，使用泰伯式试验机AB-101(由TABER INDUSTRIES公司制造)，在下述的条件下进行磨损试验，对成型体的耐磨损性进行评价。该试验以JISK6264-2(2005)为基准进行。在下述表4示出评价结果。

<条件>

·研磨轮：H18

·载荷：250g

·旋转速度：60r.p.m

·转速：1000转

[表4]

*1；磁性粉体的、相对于磁性粉体和橡胶材料以及树脂材料的总量的含有比率

根据表2～表4所示的结果可知，在上述的载荷试验以及漏水试验中示出优异的密封性的样品2～4中，尽管包含磁性粉体，仍与未包含磁性粉体的样品1发挥同等以上的磨损率。因此，明显可知：本发明的实施方式的密封构件在使用硅酮橡胶作为橡胶材料的情况下，极大地抑制磨损以及伴随磨损的粒状物的出现，但仍可发挥优异的密封性。

此外，通过上述的结果，优选磁性粉体的含有比率在10质量％～40质量％的范围内。

(实施例二)

1.磁性粉体的制造

通过与实施例一相同的方法，从磁性流体(EXP.12038，由菲洛泰克公司制造，覆盖有分散剂的磁性粒子(磁性粒子：磁铁矿，平均一次粒径：15nm，分散剂：油酸钠)，分散介质：异链烷烃)去除分散介质而得到磁性粒子的凝聚沉降物之后，使用所得到的凝聚沉降物，得到磁性粉体。粉碎而得到的磁性粉体的平均一次粒径为26nm。

2.磁性粉体组合物的制造

作为主剂，将丙烯腈-丁二烯橡胶(NBR：N230SV、由JSR公司制造)、硫化剂(粉末硫黄)、N-(tert-丁基)-2-苯并噻唑亚磺酰胺(TBBS：硫化促进剂)、氧化锌(硫化促进助剂)、硬脂酸(加工助剂)、以及磁性粒子(上述的磁性粉体)以下述的表5所示的比例(质量比)进行混合，在下述的条件下用混炼装置(两根辊，东洋精机制作所)进行混炼，由此得到三种磁性粉体组合物(样品a～b以及比较样品)。

<混炼条件>

·试验机：由池田机械工业公司制造的电气加热式高温辊

·辊尺寸：φ6英寸×16英寸

·前辊的转速：25rpm

·前后辊的旋转比：前辊：后辊＝1：1.22

·前后辊的辊温度：50±5℃

[表5]

(单位：质量份)

3.成型体的制作

使用如上所述得到的磁性粉体组合物(样品a～b以及比较样品)，冲压成型了以下所示的O型密封圈以及带中心孔的板材。在下述的加热条件下进行冲压成型。

需要说明的是，冲压时间为：通过以JISK6300-2：2001为基准的方法，硫化度成为90％的时间。因此，对于样品a设为了32分钟，对于样品b设为了38分钟，在比较样品设为了30分钟。

<a.成型体的种类>

·O型密封圈〔外径φ22.5mm，内径(孔径)φ12mm，高度4mm〕

·带中心孔的板材〔外径φ约115mm，内径(中心孔径)φ10mm，厚度2mm〕

<b.加热条件>

·冲压压力：30吨

·冲压温度：150℃

·冲压时间：上述所述的时间

4.评价

对于所得到的成型体，与实施例一相同地进行载荷试验、漏水试验以及磨损试验，并进行评价。需要说明的是，比较样品不含有磁性粉体。在表6～表8示出评价结果。

[表6]

(载荷试验)

*1：磁性粉体的、相对于磁性粉体和橡胶材料以及树脂材料的总量的含有比率

[表7]

(漏水试验)

*1：磁性粉体的、相对于磁性粉体和橡胶材料以及树脂材料的总量的含有比率

[表8]

(磨损试验)

*1：磁性粉体的、相对于磁性粉体和橡胶材料以及树脂材料的总量的含有比率

根据表6～表8所示的结果可知，在载荷试验以及漏水试验中示出优异的密封性的样品a以及b中，尽管包含磁性粉体，仍与不包含磁性粉体的比较样品发挥同等以上的磨损率。根据上述的结果，磁性粉体的含有比率优选在10质量％～40质量％的范围内。

明显可知：本发明的实施方式的密封构件在使用丙烯腈·丁二烯橡胶作为橡胶材料的情况下，极大地抑制磨损以及伴随磨损的粒状物的出现，但仍可发挥优异的密封性。

产业上的可利用性

以往以来，在用O型密封圈或者磁性流体等进行密封的领域中，本发明的密封构件能取代O型密封圈等而应用，特别是在伴随磨损发生粒状物而被视为问题的领域中是较佳的。此外，本发明的密封构件不仅用于相对于旋转运动的密封，也用于要求相对于直线运动的密封的领域、对以色粉为代表的粉体进行密封的领域、对以油封为代表的液体进行密封的领域、容易产生由其他液体的混入或者由凝聚或者结露引起的液体混入的领域等中。

作为参照，将日本申请2014-265460所公开的内容的整体引入本说明书中。

各个文献、专利申请以及技术规格作为参照而引入本说明书所述的全部文献、专利申请以及技术规格，并以与具体且各自记载的情况相同的程度编入到本说明书中。

Claims (10)

1.一种密封构件，包含：

磁性粉体，从含有磁性粒子、分散剂以及分散介质的磁性流体去除分散介质而得到；以及

从橡胶材料以及树脂材料中选择的至少一种，

所述密封构件具有超顺磁性。

2.根据权利要求1所述的密封构件，其中，

所述磁性粒子的表面的至少一部分由所述分散剂覆盖，表面的至少一部分由所述分散剂覆盖的磁性粒子的平均一次粒径为5nm～55nm。

3.根据权利要求1所述的密封构件，其中，

所述分散剂是表面活性剂。

4.根据权利要求1所述的密封构件，其中，

所述磁性粉体的、相对于磁性粉体和橡胶材料以及树脂材料的总量的含有比率为5质量％～50质量％。

5.根据权利要求2所述的密封构件，其中，

所述分散剂是表面活性剂，所述磁性粉体的、相对于磁性粉体和橡胶材料以及树脂材料的总量的含有比率为5质量％～50质量％。

6.根据权利要求1至5中任一项所述的密封构件，其中，

所述橡胶材料为硅酮橡胶以及丙烯腈·丁二烯橡胶中的至少一方。

7.一种密封构造，具有：

磁体；

磁性构件；以及

根据权利要求1至5中任一项所述的密封构件，分别配置于所述磁体以及所述磁性构件之间的、所述磁体的两个磁极的双方的磁场。

8.一种密封构造，具有：

磁体；

磁性构件；以及

根据权利要求6所述的密封构件，分别配置于所述磁体以及所述磁性构件之间的、所述磁体的两个磁极的双方的磁场。

9.根据权利要求7所述的密封构造，其中，

所述磁性构件是剖面圆形的轴构件。

10.根据权利要求8所述的密封构造，其中，

所述磁性构件是剖面圆形的轴构件。