CN111542712A - 密封材料及具备该密封材料的减振装置 - Google Patents

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Abstract

本发明的密封材料(26)为包含酯系添加剂(31)的合成油(30)的密封材料(26)，所述密封材料(26)包含对苯二异氰酸酯系聚氨酯(32)95.0质量％以上且99.5质量％以下、和与所述酯系添加剂(31)相同的化合物0.5质量％以上且5质量％以下。本发明的密封材料(26)的摩擦系数小于以往的密封材料，富有变形追随性，可以抑制合成油(30)所致的溶胀。

Description

密封材料及具备该密封材料的减振装置
技术领域
本发明涉及密封材料及具备该密封材料的减振装置。
背景技术
以往，已知一种包含聚氨酯树脂组合物的密封材料(例如，参照专利文献1)。其中，对苯二异氰酸酯系聚氨酯(PPDI聚氨酯树脂)形成耐热性、压缩永久应变性、低温限定等优异的密封材料。
现有技术文献
专利文献
专利文献1：日本特开平06－116354号公报
发明内容
发明要解决的课题
但是，在用于滑动部的密封时，PPDI聚氨酯树脂密封材料与其他弹性密封材料相比缺乏变形追随性，另外有摩擦系数大的问题。
而且，PPDI聚氨酯树脂密封材料一方面作为滑动构件显示出极优异的耐摩耗性，另一方面也存在下述问题：若在油的存在下使用，则油中的成分渗透到密封材料本身中而使其溶胀，因此不能如期待那样得到良好的低摩擦特性。
本发明的课题在于，提供一种摩擦系数小于以往的密封材料、富有变形追随性、可以抑制油所致的溶胀的密封材料，以及具备该密封材料的减振装置。
用于解决课题的方案
本发明人们发现，构成油的多个成分中，酯系添加剂会选择性地被对苯二异氰酸酯系聚氨酯(PPDI聚氨酯树脂)摄入、并且使该树脂溶胀。另外，本发明人们发现，通过使该树脂中预先以规定比例包含该酯系添加剂，从而该树脂的溶胀得到抑制，并且酯系添加剂使该树脂的摩擦系数降低，使变形追随性提高，从而完成了本发明。
解决上述课题的本发明为一种密封材料，其为包含酯系添加剂的油的密封材料，所述密封材料包含对苯二异氰酸酯系聚氨酯95.0质量％以上且99.5质量％以下、和与上述酯系添加剂相同的化合物0.5质量％以上且5质量％以下。
另外，本发明为一种减振装置，其具备上述密封材料。
发明效果
根据本发明，可以提供摩擦系数小于以往的密封材料、富有变形追随性、可以抑制油所致的溶胀的密封材料。
附图说明
图1为示出具备本发明的密封材料的减振装置的概略结构的剖视图。
图2为图1中的箭头所示的II部的部分扩大图。
图3为密封材料的结构概念图。
图4为示出将密封材料浸渍于合成油时的、经过时间[小时]与密封材料的体积变化率[％]的关系的图。
图5为进行密封材料的摩擦力评价的装置的概略图。
图6为示出密封材料所含的癸二酸二辛酯(DOS)的含量[质量％]与摩擦力(载荷[N])的关系的图。
具体实施方式
然后，对本发明的实施方式的密封材料进行说明。本实施方式的密封材料可以作为工业用密封材料广泛使用，以下，首先对作为应用该密封材料的一例的减振装置进行说明。
＜减振装置的整体构成＞
图1为示出使用本实施方式的密封材料26的减振装置10的概略结构的剖视图。
该减振装置10为搭载于车辆的单管式(De Carbon式)的减震器。
该减振装置10具备工作缸12、以能够在该工作缸12内滑动的方式配置的活塞16和自由活塞18。
活塞16形成为大致圆柱状，将工作缸12内划分为第1液室14和第2液室15。本实施方式中的活塞16形成有使第1液室14与第2液室15连通的连通孔21。这些第1液室14和第2液室15中充满后述的油。
自由活塞18以在工作缸12内与活塞16轴向串联地排列的方式进行配置。自由活塞18形成为大致圆柱状，将工作缸12内划分成上述的第2液室15和高压气体室17。高压气体室17中以高压填充有气体。
在形成高压气体室17那一侧的工作缸12的端部开口配置有孔板(日文：アイピース)12a，以堵塞该端部开口。设定本实施方式中的孔板12a通脱插穿其的未图示的螺栓与作为车轮侧构件的拖曳臂连结。
在形成第1液室14那一侧的工作缸12的端部开口处，插嵌(日文：挿嵌)有大致圆筒状的杆引导件19。另外，在该杆引导件19的内周侧插入有活塞杆13，杆引导件19在工作缸12内延伸。并且，该活塞杆13的前端连接于活塞16。
在该杆引导件19与活塞杆13之间配置有大致圆筒形状的密封材料26，所述密封材料26防止第1液室14内的油泄露至外部。关于这些油及密封材料26，将在后文详细说明。
活塞杆13经由密封材料26伸出至工作缸12的外侧。
本实施方式中的活塞杆13设定为：从工作缸12伸出的伸出端经由未图示的减震器支架连结于作为车身侧构件的减震器座(车轮罩上部)。
在这样的减振装置10中，当在油及高压气体的存在下活塞16和自由活塞18在工作缸12内沿着轴向往复移动时，可使从行驶中的车轮侧经由孔板12a输入的振动衰减。
＜油＞
油通过向基油中主要添加酯系添加剂而构成。
作为基油，可列举例如矿物油、动物油、植物油、合成油、或这些的混合物。其中优选合成油。
作为合成油，可列举例如：经聚合、低聚化或内部聚合的烯烃(例如聚丁烯、聚丙烯、丙烯异丁烯共聚物)等烃油；聚(1－己烯)、聚(1－辛烯)、1－癸烯的三聚物或低聚物、聚(1－癸烯)(也称为α－烯烃)及这些的混合物；烷基苯(例如十二烷基苯、十四烷基苯、二壬基苯、二(2－乙基己基)苯)；聚苯(例如联苯、三联苯、烷基化聚苯)；二苯基烷烃、烷基化二苯基烷烃、烷基化二苯醚、及烷基化二苯基硫醚、以及这些的衍生物、类似物及同系物、或这些的混合物。另外，作为合成油，可列举例如：多元醇酯、二酯、含磷的酸的液体酯(例如磷酸三甲苯酯、磷酸三辛酯、及癸烷膦酸的二乙酯)、四氢呋喃聚合物(日语：ポリマーテトラヒドロフラン)、这些的混合物等。但是，本实施方式中的合成油不限于这些。
本实施方式中的酯系添加剂设定为添加于如上所述的基油中的例如抗氧化剂、耐摩耗助剂、极压剂、摩擦调整剂等。
作为这样的酯系添加剂，可列举例如：邻苯二甲酸二甲酯、邻苯二甲酸二乙酯、邻苯二甲酸二丁酯、邻苯二甲酸二异丁酯、邻苯二甲酸二正己酯、邻苯二甲酸二(2－乙基己基)酯、邻苯二甲酸二正辛酯、邻苯二甲酸二异壬酯、邻苯二甲酸二壬酯、邻苯二甲酸二异癸酯、邻苯二甲酸二异十一烷基酯、及邻苯二甲酸二丁基苄基酯等邻苯二甲酸酯；己二酸二辛酯、癸二酸二辛酯、癸二酸二丁酯、琥珀酸异癸酯等非芳香族二元酸酯；油酸丁酯、乙酰基蓖麻醇酸甲酯等脂肪族酯；二乙二醇二苯甲酸酯、三乙二醇二苯甲酸酯、季戊四醇酯等聚烷二醇的酯；磷酸三甲苯酯、磷酸三丁酯等磷酸酯等。其中，本实施方式中的酯系添加剂不限于这些。
作为油中的酯系添加剂的配合量，可以设为0.01质量％至约10质量％左右，但不限于该范围。
＜密封材料＞
本实施方式中的密封材料26(参照图1)如上所述呈大致圆筒形状。
图2为图1中的箭头所示的II部的部分扩大图。
如图2所示，密封材料26如上所述地插嵌于大致圆筒形状的杆引导件19的内侧而配置在工作缸12内。
在杆引导件19的第1液室14侧的端部形成有高度差部19b，所述高度差部19b以内径相比于杆引导件19的一般内径部19a扩大的方式形成。
密封材料26构成为：与该杆引导件19的内侧形状相对应地，密封材料26具备小径部26a、和相比于该小径部26a而直径扩大了的大径部26b。即，密封材料26具有插嵌于杆引导件19的一般内径部19a的小径部26a、和插嵌于高度差部19b的大径部26b。
另外，密封材料26还具有唇部(日文：リップ部)26c，所述唇部26c与大径部26b相比而位于半径方向内侧，并且从小径部26a的第1液室14侧的端部伸出到活塞杆13侧。
在沿着轴剖视观察时，该唇部26c以从小径部26a侧向第1液室14侧而缓缓地偏向活塞杆13进行移位的方式倾斜。并且，唇部26c的伸出端部接触活塞杆13的周面。
需要说明的是，在图2中，活塞杆13的周面与唇部26c的伸出端部之间形成有间隙，这夸大地表示下述情况：当活塞杆13与密封材料26相对彼此滑动时，在活塞杆13与密封材料26之间形成油的边界膜M。
这样的密封材料26包含对苯二异氰酸酯系聚氨酯95.0质量％以上且99.5质量％以下、和与油30中的上述酯系添加剂31相同的化合物0.5质量％以上且5质量％以下。
需要说明的是，在图2中以粒状来示出密封材料26和油30所含的酯系添加剂31，这是为了方便作图而将酯系添加剂31而以图形(概念)示出，并非表示实际的酯系添加剂31的存在形状、分布等。
对苯二异氰酸酯系聚氨酯为对苯二异氰酸酯(1,4－苯二异氰酸酯)与多元醇等多羟基化合物的反应生成物，作为PPDI聚氨酯树脂而众所周知。
关于多羟基化合物，可以将高分子多羟基化合物、与作为扩链剂的低分子多羟基化合物组合来使用。
作为高分子多羟基化合物，可列举例如数均分子量Mn为500至5000左右的聚酯多元醇、聚醚多元醇等，但是不限于这些。
作为低分子多羟基化合物，可列举例如乙二醇、1,4－丁二醇、1,6－己二醇等，但是不限于这些。
关于低分子多羟基化合物相对于高分子多羟基化合物的质量比，可以在20/80～80/20的范围内适宜设定。
可以相对于多羟基化合物过量地使用对苯二异氰酸酯。
作为本实施方式中的对苯二异氰酸酯系聚氨酯的制法，有使上述三种成分一起反应的一步法、预先制备对苯二异氰酸酯与高分子多羟基化合物的氨基甲酸酯预聚物的预聚物法。
作为本实施方式中的对苯二异氰酸酯系聚氨酯，可以为通过一步法、预聚物法中的任一方法得到的对苯二异氰酸酯系聚氨酯。
对苯二异氰酸酯与多羟基化合物的反应可以在催化剂存在下进行，也可以在无催化剂下进行反应。
作为上述催化剂，可列举例如二月桂酸二丁基锡、二月桂酸二辛基锡、三乙胺、新癸酸铋、二氮杂双环十一碳烯等，但是不限于这些。
需要说明的是，对苯二异氰酸酯系聚氨酯可以为热塑性、热固化性中的任意种，更优选为热固化性。另外，对苯二异氰酸酯系聚氨酯也可以使用市售品。
使上述对苯二异氰酸酯系聚氨酯中包含与上述的油30(参照图2)中的酯系添加剂31(参照图2)相同的化合物0.5质量％以上且5质量％以下，而构成本实施方式的密封材料26。
可在密封材料26的成型时，将该酯系添加剂31混合到对苯二异氰酸酯系聚氨酯中。
具体而言，通过使包含对苯二异氰酸酯系聚氨酯的上述材料和酯系添加剂31的组合物在规定的模具内固化，可得到密封材料26。
图3为密封材料26的结构概念图。
如图3所示，本实施方式的密封材料26以如下方式形成：对苯二异氰酸酯系聚氨酯32形成为网眼状，在该网眼的内侧收入有酯系添加剂31。图3中，符号33为氨基甲酸酯分子的交联部。
然后说明本实施方式的密封材料26所发挥的效果。
根据上述的本实施方式的密封材料26(参照图2)，可以提供摩擦系数小于以往的密封材料、富有变形追随性、可以抑制油30(参照图2)所致的溶胀的密封材料。
另外，就密封材料26而言，通过将与油30所含的上述酯系添加剂31(参照图2)相同的化合物的含量设为0.5质量％以上且5质量％以下，从而上述的摩擦系数降低效果、溶胀抑制效果、及变形追随性的提高变得更加明显。
另外，就密封材料26(参照图3)而言，通过将对苯二异氰酸酯系聚氨酯32(参照图3)所含的酯系添加剂31(参照图3)设为癸二酸二辛酯，从而上述的摩擦系数降低效果、溶胀抑制效果、及变形追随性的提高变得更加明显。
另外，就密封材料26(参照图3)而言，通过使用热固化性的对苯二异氰酸酯系聚氨酯32(参照图3)，从而可以在成型密封材料26时，更有效地将酯系添加剂31(参照图3)封闭在对苯二异氰酸酯系聚氨酯32(参照图3)的网眼内。
另外，通过将密封材料26(参照图2)用于减振装置10(参照图2)的油30(参照图2)的密封，从而可以更可靠地实现上述的摩擦系数降低效果、溶胀抑制效果、及变形追随性的提高效果。
以上说明了本发明的实施方式，但是本发明不受上述实施方式限定，可以以各种方式来实施。
在上述实施方式中说明了将密封材料26用于减振装置10的例子，在此，减振装置10的油也可以设为还包含磁性粉体的磁粘性流体组合物(Magneto－Rheological Fluid(MRF))。这样的减振装置10通过设为具备电磁线圈的构成而可以改变磁粘性流体组合物的表观粘度，其中，所述电磁线圈对连通孔21内流通的磁粘性流体组合物施加磁场。根据这样的减振装置10，可以根据经由车轮输入的振动的大小调节振动的减衰力。
另外，在上述实施方式中，说明了车辆用的减振装置10的密封材料26，但是密封材料26也可以用于其他领域的减振装置中，其他领域例如为家电制品、土木建筑用设备机器、训练机器、健康促进器具中的液压负载装置等。
实施例
以下说明检验本发明的作用效果的实施例及比较例。需要说明的是，本发明不受以下的实施例限定，可以在不脱离本发明的主旨的范围内任意变更而实施。
(实施例1)
制作在对苯二异氰酸酯系聚氨酯中包含1质量％的作为酯系添加剂的癸二酸二辛酯(DOS)的规定形状的密封材料。
然后，将该密封材料浸渍在包含10质量％的作为摩擦调整剂的癸二酸二辛酯(DOS)的合成油(80℃)中，测定单位经过时间的体积变化率。将其结果示于图4。
图4为示出将密封材料浸渍于合成油时的、经过时间[小时]与密封材料的体积变化率[％]的关系的图。
(实施例2及实施例3)
分别制作包含3质量％的癸二酸二辛酯(DOS)的密封材料(实施例2)、及包含5质量％的癸二酸二辛酯(DOS)的密封材料(实施例3)。对各个密封材料，与实施例1同样地测定体积变化率。将其结果示于图4。
(比较例1)
利用不含癸二酸二辛酯(DOS)的对苯二异氰酸酯系聚氨酯制作密封材料。对该密封材料，与实施例1同样地测定体积变化率。将其结果示于图4。
(比较例2)
尝试利用包含10质量％的癸二酸二辛酯(DOS)的对苯二异氰酸酯系聚氨酯制作密封材料，结果该组合物不固化，未能成型出规定形状的密封材料。
(体积变化率的评价)
如图4所示，可以确认：包含1质量％的癸二酸二辛酯(DOS)的实施例1与不含癸二酸二辛酯的比较例1相比，油所致的溶胀得到抑制。
另外，包含3质量％的癸二酸二辛酯(DOS)的实施例2与不含癸二酸二辛酯的比较例1相比，体积变化率最多仅为一半以下。另外，包含5质量％的癸二酸二辛酯(DOS)的实施例2与不含癸二酸二辛酯的比较例1相比，体积变化率最多仅为四分之一以下。
(摩擦力的评价)
分别制作3个实施例1、实施例3及比较例1的密封材料。然后，对这些密封材料进行以下的摩擦力评价。
图5为进行密封材料的摩擦力评价的装置的概略图。
如图5所示，装置为活塞杆13经由密封材料26而插入杆引导件19的内周侧来进行滑动的构成。在活塞杆13的周面，涂布有上述体积变化率的评价中使用的油。
在使活塞杆13分别沿着图5所示的A方向及B方向以1.0mm/秒的速度滑动时，测定施加于活塞杆13的轴向的载荷[N]，由此进行摩擦力的评价。
图6为示出密封材料所含的癸二酸二辛酯(DOS)的含量[质量％]与摩擦力(载荷[N])的关系的图。图6(a)为示出使活塞杆13沿着A方向滑动时的载荷的图，图6(b)为示出使活塞杆13沿着B方向滑动时的载荷的图。
如图6的(a)及图6的(b)所示，可以确认：密封材料所含的癸二酸二辛酯(DOS)的含量增加时，密封材料的摩擦力降低。
另外可以确认：以癸二酸二辛酯(DOS)的含量为3质量％时为界，摩擦力急剧下降。
符号说明
10 减振装置
12 工作缸
12a 孔板
13 活塞杆
14 第1液室
15 第2液室
16 活塞
17 高压气体室
18 自由活塞
19 杆引导件
19a 一般内径部
19b 高度差部
21 连通孔
26 密封材料
26a 小径部
26b 大径部
26c 唇部
30 油
31 酯系添加剂
32 对苯二异氰酸酯系聚氨酯
M 边界膜

Claims (4)

1.一种密封材料，其为包含酯系添加剂的油的密封材料，
所述密封材料包含：
对苯二异氰酸酯系聚氨酯95.0质量％以上且99.5质量％以下、和
与所述酯系添加剂相同的化合物0.5质量％以上且5质量％以下。
2.根据权利要求1所述的密封材料，其中，所述对苯二异氰酸酯系聚氨酯为热固化性。
3.根据权利要求1所述的密封材料，其用于减振装置的油封。
4.一种减振装置，其具备权利要求1至3中任一项所述的密封材料。
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