CN116535783A - 橡胶成型物 - Google Patents

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Abstract

本发明提供一种橡胶成型物,其中,每100重量份的橡胶,含有10重量份~50重量份的平均粒径为0.2μm~4.0μm的填充剂,硫化成型物的截面粗糙度的算数平均高度Sa为0.1μm~1.0μm。对于该橡胶成型物,通过选择含有平均粒径为0.2μm~4.0μm的填充剂且硫化成型物的截面粗糙度的算术平均高度Sa为0.1μm~1.0μm的橡胶成型物,可减小正/反双向旋转用油封等的密封滑动面的油膜厚度,从而具有抑制金属异物咬入密封件与轴的滑动面的优异效果。因此,适合用作油封等密封材料等。

Description

橡胶成型物
技术领域
本发明涉及一种橡胶成型物。
背景技术
油封在汽车、工业机械等领域被广泛用作重要的机械部件。其中,双向旋转用油封以在各种部件的正/反双向旋转的运转中持续密封流体为目的,在广泛的领域用作例如泵、汽车的差速齿轮(differential gear)、农业用机械、铁道车辆等的构件用部件。
对于以往使用的油封,在使与油封接触的构件沿正转方向旋转后反转时,存在所密封的流体发生泄漏的情况。
本申请人先前提出了一种铁道车辆用的正/反双向旋转用油封,其使用氟橡胶(耐油性、耐燃料油性优异且在汽车、工业机械等广泛的领域用作O型圈、衬垫等密封材料)作为橡胶材料,每100重量份的橡胶,添加1重量份~100重量份的长径比为8以上的硅灰石(wollastonite),并将其混炼而制备氟橡胶组合物,将该氟橡胶组合物进行硫化成型而形成滑动面(专利文献1)。
另外,在专利文献2中,作为耐热性、耐磨损性等耐久性优异并且还能够充分满足耐润滑油性、密封性的油封的成型材料,提出了一种氟橡胶组合物,其中,每100重量份的氟橡胶,含有3重量份~60重量份的平均粒径为6μm~35μm的硅藻土、硅灰石、滑石、石墨和碳纤维中的至少一种。
然而,市场上的正/反双向旋转用油封有时会因油中所含的金属异物而损伤轴的滑动面,在该情况下,必须更换轴。为了避免上述现象,期望抑制轴损伤以延长轴的使用时间。
这里,根据市场回收品的分析结果,作为轴损伤的原因,推定是由于油中所含的金属异物进入唇部与轴的滑动面之间,即异物咬入滑动面,造成轴损伤。
现有技术文献
专利文献
专利文献1:日本特开2008-64201号公报
专利文献2:日本专利第6435666号公报
发明内容
发明要解决的课题
本发明是鉴于上述课题而完成的,其目的在于提供适合用作油封等密封材料的橡胶成型物,其能够抑制金属异物咬入正/反双向旋转用油封等。
用于解决课题的技术手段
具体而言,本发明为如下内容:
1.一种橡胶成型物,其中,每100重量份的氟橡胶,含有10重量份~50重量份的平均粒径为0.2μm~4.0μm的填充剂,硫化成型物的截面粗糙度的算数平均高度Sa为0.1μm~1.0μm。
2.根据1.所述的橡胶成型物,其中,填充剂为硅藻土或聚四氟乙烯树脂的粉末。
3.根据1.所述的橡胶成型物,其中,硫化成型物的截面粗糙度的最大高度Sz为10μm~20μm。
4.一种密封材料,其由1.所述的橡胶成型物构成。
5.根据4.所述的密封材料,其中,所述密封材料被用作油封。
发明效果
对于本发明的橡胶成型物,通过选择含有平均粒径为0.2μm~4.0μm的填充剂、且硫化成型物的截面粗糙度的算术平均高度Sa为0.1μm~1.0μm的橡胶成型物,可减小正/反双向旋转用油封等的密封滑动面的油膜厚度,从而具有抑制金属异物咬入密封件与轴的滑动面的优异效果。因此,适合用作油封等密封材料等。
具体实施方式
对于本发明的橡胶成型物,每100重量份的橡胶,含有平均粒径为0.2μm~4.0μm的填充剂,所得到的硫化成型物的截面粗糙度的算术平均高度Sa为0.1μm~1.0μm。
作为橡胶,可举出氟橡胶、丁腈橡胶、丙烯酸类橡胶等,从耐热性、耐油性等优异的观点出发,可使用氟橡胶。
作为氟橡胶,可使用偏氟乙烯或四氟乙烯与其他含氟烯烃或烯烃的共聚橡胶等,可举出例如偏氟乙烯[VdF]-六氟丙烯[HFP]共聚物、偏氟乙烯-六氟丙烯-四氟乙烯三元共聚物、偏氟乙烯-四氟乙烯-丙烯三元共聚物、偏氟乙烯-全氟(甲基乙烯基醚)共聚物、偏氟乙烯-四氟乙烯-全氟(甲基乙烯基醚)三元共聚物、四氟乙烯-丙烯共聚物、四氟乙烯-全氟(甲基乙烯基醚)共聚物、四氟乙烯-全氟(甲基乙烯基醚)-乙烯三元共聚物等,也可以使用在上述各种共聚氟橡胶中引入含溴和/或碘的化合物、腈基、缩水甘油基、羟烷基、全氟苯基等交联性基团而得到的橡胶。
在氟橡胶中,以每100重量份的氟橡胶为10重量份~50重量份、优选10重量份~40重量份的比例配合平均粒径(通过激光衍射散射法测定)为0.2μm~4.0μm的填充剂。
认为橡胶越粗糙则滑动面的油膜越厚、存在于油中的异物越容易咬入密封材料与轴的滑动面。因此,若使用填充剂的平均粒径高于上述范围的填充剂,则在正/反双向旋转密封中,存在于油中的异物会进入唇部与轴的滑动面之间,因异物的咬入而导致轴损伤。
另一方面,若使用填充剂的平均粒径低于上述范围的填充剂,则无法对硫化成型物赋予本发明的目标截面粗糙度的算术平均高度Sa,密封性能变差。这里,在填充剂为纤维状的情况下,平均粒径是指其平均纤维长度。
另外,若以低于上述范围的比例使用填充剂,则无法对硫化成型物赋予本发明的目标截面粗糙度的算术平均高度Sa,密封性能变差。另一方面,若以高于上述范围的比例使用填充剂,则在混炼时容易变成沙状,无法进行混炼。
作为填充剂,可使用硅藻土、聚四氟乙烯[PTFE]树脂、硅灰石、石墨等,优选使用硅藻土、PTFE树脂。
在由以上的必要成分形成的橡胶组合物中,可添加基于硫化操作上、物性上、功能上等所要求的各种配合剂,在配合例如用于氟橡胶硫化的多元醇类或有机过氧化物类硫化剂、季鎓盐等硫化助剂、磷酸盐类硫化促进剂、多官能性不饱和化合物共交联剂、炭黑等增强剂或填充剂、二价金属的氧化物或氢氧化物、水滑石等吸酸剂、其他必要的配合剂后,利用使用开放辊、捏合机等的任意混炼手段进行组合物的制备,并进行一次硫化(通过约160℃~200℃、约3分钟~30分钟的热压进行)以及根据需要的二次硫化(约150℃~250℃、约0.5小时~24小时),从而硫化成型为油封等密封材料。
对于所得到的硫化成型物,选择截面粗糙度的算术平均高度Sa为约0.1μm~1.0μm的硫化成型物。另外,其截面粗糙度的最大高度Sz为约10μm~20μm。
实施例
下面,针对实施例来说明本发明。
实施例1
将以上各成分用密闭式混炼机和开放辊进行混炼,使用2RT-35t加压机进行180℃、4分钟的加压硫化和200℃、15小时的烘箱硫化(二次硫化),从而硫化成型厚度2mm的粗糙度测定用试验片和油封。
实施例2
在实施例1中,将炭黑的用量变更为13.5重量份,并且将硅藻土的用量变更为14.1重量份。
实施例3
在实施例1中,将炭黑的用量变更为18重量份,并且使用相同量(20重量份)的PTFE树脂(AGC公司产品FLUON PTFE L-172JE;平均粒径为0.24μm)代替硅藻土。
实施例4
在实施例3中,将炭黑的用量变更为30重量份。
比较例1
在实施例1中,作为硅藻土,使用相同量(20重量份)的中央化成产品SILIKA#6B(平均粒径为12.6μm)。
比较例2
在实施例1中,未使用硅藻土。
比较例3
在实施例1中,使用相同量(20重量份)的碳珠(群荣化学工业产品Marilin GC-025;平均粒径为25μm)代替硅藻土。
比较例4
在比较例1中,将硅藻土的用量变更为70重量份。
使用以上的各实施例和比较例中所得到的试验片来测定粗糙度,并且使用油封进行了轴耐久性和密封性的评价。
剪切面粗糙度:根据JIS B0601、ISO 4287,
切断(cut off);λs 2.5μm、λc 0.8mm
使用切片机等切割橡胶组合物的硫化成型品,使用激光显微镜通过非接触法观察其平滑的截面,进行算数平均高度的计算和最大高度的测量。
轴耐久性试验:将油封置于旋转试验机上,在以转轴为中心的状态下密封含有粒径2.0μm氧化铝(假设市场回收油中的金属异物)的透平油,在试验油温度为120℃、转速为1500rpm的条件下,以正转1小时和停止5分钟为一个循环,进行120小时的运转,测定轴的磨损深度。
将轴的磨损深度低于20μm的情况评价为○、将轴的磨损深度为20μm以上的情况评价为×。
密封性:将油封置于旋转试验机上,在以转轴为中心的状态下密封透平油,在试验油温度为100℃、转速为2000rpm的条件下,以反转进行15分钟试运转后,用注射器从油封的唇部大气侧注入一定量的油,测定向油侧的进油量,接着以正转进行15分钟试运转后,测定进油量。
通过利用下述式计算K值,进行密封性的评价。
Q=KUD2G1/2
Q:每单位时间的流体供给量;U:轴圆周速度;
D:轴径;G:无量纲特征数(=μub/Pr,μ:流体粘度,u:轴圆周速度,b:密封的接触宽度,Pr:紧压力)。
将K值为1.0×10-5以上的情况评价为○,将K值为0.5×10-5以上且小于1.0×10-5的情况评价为△,将K值小于0.5×10-5的情况评价为×。
将以上的各实施例和比较例所得到的结果示于下表中。
根据以上的结果,可得出以下结论。
(1)在各实施例中,通过使用微细的填充剂、并且减小材料表面的粗糙度,从而异物难以咬入唇形密封滑动面,轴耐久性提高。
(2)在填充剂的平均粒径大的情况下,容易咬入异物,无法保证所期望的轴耐久性(比较例1、3)。
(3)在不配合填充剂的情况下,油的泵送功能降低,无法得到充分的密封性(比较例2)。
(4)若填充剂的配合量过多,则在混炼时容易变成沙状,无法进行混炼(比较例4)。

Claims (5)

1.一种橡胶成型物,其中,每100重量份的氟橡胶,含有10重量份~50重量份的平均粒径为0.2μm~4.0μm的填充剂,硫化成型物的截面粗糙度的算数平均高度Sa为0.1μm~1.0μm。
2.根据权利要求1所述的橡胶成型物,其中,填充剂为硅藻土或聚四氟乙烯树脂的粉末。
3.根据权利要求1所述的橡胶成型物,其中,硫化成型物的截面粗糙度的最大高度Sz为10μm~20μm。
4.一种密封材料,其由权利要求1所述的橡胶成型物构成。
5.根据权利要求4所述的密封材料,其中,所述密封材料被用作油封。
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