DE102020001604A1 - Abdichtungselement für ein lager und herstellungsverfahren dafür - Google Patents

Abdichtungselement für ein lager und herstellungsverfahren dafür Download PDF

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Yoshihiko Yamaguchi
Tomohisa Yamamoto
Tatsuo Katayama
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Uchiyama Manufacturing Corp
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Abstract

Es wird ein Abdichtungselement für ein Lager bereitgestellt, das einen Kautschukformgegenstand und einen Metallkern umfasst, wobei der Kautschukformgegenstand durch Vulkanisationsformen einer Kautschukzusammensetzung hergestellt wird, die 100 Massenteile eines Kautschuks (A), der einen Acrylsäureester als Hauptkomponente enthält, 1 bis 30 Massenteile eines Kohlenstoffmaterials (B) und 10 bis 100 Massenteile eines Rußes (C) mit einer DBP-Ölabsorption von 20 mL/100 g oder mehr und weniger als 150 mL/100 g umfasst; es sich bei dem Kohlenstoffmaterial (B) um Kohlenstoff-Nanoröhrchen (B1) oder einen Ruß (B2) mit einer DBP-Ölabsorption von 150 mL/100 g oder mehr und 1000 mL/100 g oder weniger handelt; und der spezifische Durchgangswiderstand des Kautschukformgegenstands 1 × 10Ω · cm oder weniger beträgt. Ein solches Abdichtungselement weist eine hohe Leitfähigkeit auf und ist im Verlauf von dessen Herstellung leicht von einem Formwerkzeug lösbar.

Description

  • TECHNISCHES GEBIET
  • Die vorliegende Erfindung betrifft ein Abdichtungselement für ein Lager, das einen Kautschukformgegenstand und einen Metallkern umfasst. Die vorliegende Erfindung betrifft auch ein Verfahren zur Herstellung des Abdichtungselements.
  • STAND DER TECHNIK
  • Eine Achse eines Kraftfahrzeugs wird durch ein Wälzlager gestützt, das mit einer Komponente, die als Abdichtungselement bezeichnet wird, zum Verhindern eines Austretens von Fett und eines Eindringens von Schmutzwasser versehen ist. Das Abdichtungselement ist aus einem ringförmigen Metallkern hergestellt, dessen Oberfläche mit einem Kautschukformgegenstand bedeckt ist, und für dieses Abdichtungselement wird ein leitender Kautschukformgegenstand zum Unterdrücken eines elektromagnetischen Rauschens verwendet. Beispiele für eine leitende Kautschukzusammensetzung, die für ein Abdichtungselement verwendet wird, umfassen eine Nitrilkautschukzusammensetzung, wie sie im Patentdokument Nr. 1 oder 2 beschrieben ist.
  • Das Patentdokument Nr. 1 beschreibt die Verwendung eines Formgegenstands, der durch Vulkanisieren einer Nitrilkautschukzusammensetzung hergestellt wird, die 5 bis 50 Gewichtsteile eines Rußes, 5 bis 60 Gewichtsteile Graphit mit einer durchschnittlichen Teilchengröße von 5 µm oder weniger und 5 bis 50 Gewichtsteile eines weiteren leitenden Kohlenstoffs auf der Basis von 100 Gewichtsteilen eines Nitrilkautschuks umfasst, wobei die Gesamtmenge von Ruß, Graphit und des weiteren leitenden Kohlenstoffs 10 bis 100 Gewichtsteile auf der Basis von 100 Gewichtsteilen des Nitrilkautschuks beträgt, als Öldichtung für ein Wälzlager.
  • Das Patentdokument Nr. 2 beschreibt eine Wälzlagereinheit zum Stützen einer Achse, die mit einem Dichtring versehen ist, der ein Formgegenstand ist, der durch Vulkanisieren einer leitenden Kautschukmaterialzusammensetzung hergestellt wird, die durch Mischen eines Acrylnitril-Butadien-Kautschuks mit einem leitenden Ruß und einem leitenden nadelförmigen Füllstoff mit einem Durchmesser von 0,2 bis 1,0 µm hergestellt wird.
  • Da ein Kraftfahrzeug häufig in einer harschen Umgebung verwendet wird, muss ein Kautschukformgegenstand, der für ein Abdichtungselement verwendet wird, physikalische Eigenschaften aufweisen, die der Verwendung in einer Hochtemperaturumgebung widerstehen können. Ein Acrylkautschuk ist wärmebeständiger als ein Nitrilkautschuk und folglich wurde dessen Verwendung für ein Abdichtungselement für ein Lager untersucht.
  • Dabei wird ein Abdichtungselement im Allgemeinen durch Einbringen eines Metallkerns und einer Kautschukzusammensetzung, die ein leitendes Material enthält, in ein Formwerkzeug und dann Erwärmen derselben unter Druck hergestellt. Es besteht jedoch ein Problem dahingehend, dass eine Acrylkautschukzusammensetzung, die ein leitendes Material enthält, schlechter von einem Formwerkzeug lösbar ist als eine Nitrilkautschukzusammensetzung. Eine schlechte Lösbarkeit von einem Formwerkzeug kann nicht nur zu einer geringeren Produktivität führen, sondern auch zu einem Bruch eines Kautschukformgegenstands, der die Oberfläche des Metallkerns bedeckt.
  • DOKUMENTE DES STANDES DER TECHNIK
  • Patentdokumente
    • Patentdokument Nr. 1: JP 2012-97213 A
    • Patentdokument Nr. 2: JP 2004-353709 A
  • ZUSAMMENFASSUNG DER ERFINDUNG
  • DURCH DIE ERFINDUNG ZU LÖSENDE PROBLEME
  • Zum Lösen der vorstehenden Probleme ist es eine Aufgabe der vorliegenden Erfindung, ein Abdichtungselement bereitzustellen, das sehr gut leitend ist und im Verlauf von dessen Herstellung eine sehr gute Lösbarkeit von einem Formwerkzeug aufweist.
  • MITTEL ZUM LÖSEN DER PROBLEME
  • Die vorstehenden Probleme werden durch Bereitstellen eines Abdichtungselements für ein Lager gelöst, das einen Kautschukformgegenstand und einen Metallkern umfasst, wobei der Kautschukformgegenstand durch Vulkanisationsformen einer Kautschukzusammensetzung hergestellt wird, die 100 Massenteile eines Kautschuks (A), der einen Acrylsäureester als Hauptkomponente enthält, 1 bis 30 Massenteile eines Kohlenstoffmaterials (B) und 10 bis 100 Massenteile eines Rußes (C) mit einer DBP-Ölabsorption von 20 mL/100 g oder mehr und weniger als 150 mL/100 g umfasst; es sich bei dem Kohlenstoffmaterial (B) um Kohlenstoff-Nanoröhrchen (B1) oder einen Ruß (B2) mit einer DBP-Ölabsorption von 150 mL/100 g oder mehr und 1000 mL/100 g oder weniger handelt; und der spezifische Durchgangswiderstand des Kautschukformgegenstands 1 × 106 Ω · cm oder weniger beträgt.
  • Es ist hier bevorzugt, dass die Kautschukzusammensetzung ferner 5 bis 100 Massenteile eines weißen Füllstoffs (D) umfasst. Es ist auch bevorzugt, dass die Kautschukzusammensetzung ferner 1 bis 10 Massenteile eines Verarbeitungshilfsmittels (E) umfasst.
  • Die vorstehenden Probleme werden auch durch Bereitstellen eines Verfahrens zur Herstellung des Abdichtungselements gelöst, das einen Knetschritt des Knetens des Kautschuks (A), des Kohlenstoffmaterials (B) und des Rußes (C) zur Herstellung der Kautschukzusammensetzung; und einen Vulkanisationsschritt des Vulkanisationsformens der Kautschukzusammensetzung auf dem Metallkern umfasst.
  • Es ist hier bevorzugt, dass in dem Knetschritt ferner ein weißer Füllstoff (D) geknetet wird. Es ist auch bevorzugt, dass in dem Knetschritt ferner ein Verarbeitungshilfsmittel (E) geknetet wird.
  • EFFEKTE DER ERFINDUNG
  • Ein Kautschukformgegenstand, der für ein Abdichtungselement der vorliegenden Erfindung verwendet wird, ist sehr gut leitend, so dass ein Lager, welches das Abdichtungselement aufweist, ein elektromagnetisches Rauschen effektiv verhindern kann. Ferner weist das Abdichtungselement der vorliegenden Erfindung eine sehr gute Lösbarkeit von einem Formwerkzeug im Verlauf von dessen Herstellung auf, was zu einer hervorragenden Produktivität führt.
  • MODI ZUR AUSFÜHRUNG DER ERFINDUNG
  • Ein Kautschukformgegenstand in einem Abdichtungselement der vorliegenden Erfindung wird durch Vulkanisationsformen einer Kautschukzusammensetzung, die einen Kautschuk (A), der einen Acrylsäureester als Hauptkomponente enthält, ein Kohlenstoffmaterial (B) und einen Ruß (C) umfasst, hergestellt.
  • Der Kautschuk (A), der in der vorliegenden Erfindung verwendet wird, ist ein Kautschuk, der einen Acrylsäureester als Hauptkomponente enthält. Der Ausdruck „einen Acrylsäureester als Hauptkomponente enthält“ bedeutet, dass der Gehalt von Einheiten, die von einem Acrylsäureester abgeleitet sind, in dem Kautschuk (A) 50 Massen-% oder mehr beträgt. Der Gehalt von Einheiten, die von einem Acrylsäureester abgeleitet sind, beträgt vorzugsweise 60 Massen-% oder mehr.
  • Beispiele für einen Acrylsäureester, der zweckmäßig verwendet werden kann, umfassen Methylacrylat, Ethylacrylat, Butylacrylat und Methoxyethylacrylat. Beispiele für ein Monomer, das mit einem Acrylsäureester copolymerisiert werden soll, umfassen Acrylnitril und Ethylen. Insbesondere können gemäß den Anwendungen ein Acrylkautschuk (ACM), der durch Copolymerisieren eines Acrylsäureesters und eines vernetzbaren Monomers erzeugt wird; ein Acrylkautschuk (AEM), der durch Copolymerisieren eines Acrylsäureesters, von Ethylen und eines vernetzbaren Monomers erzeugt wird; und ein Acrylkautschuk (ANM), der durch Copolymerisieren eines Acrylsäureesters, von Acrylnitril und eines vernetzbaren Monomers erzeugt wird, verwendet werden. Beispiele für ein vernetzbares Monomer umfassen ein vernetzbares Monomer mit einer Epoxygruppe, ein vernetzbares Monomer mit einer Carboxylgruppe, ein vernetzbares Monomer mit einer aktiven Chlorgruppe und ein vernetzbares Monomer mit einer Mehrzahl von Kohlenstoff-Kohlenstoff-Doppelbindungen.
  • Bei einem Kohlenstoffmaterial (B), das in der vorliegenden Erfindung verwendet wird, handelt es sich um Kohlenstoff-Nanoröhrchen (B1) oder einen Ruß (B2) mit einer DBP-Ölabsorption von 150 mL/100 g oder mehr und 1000 mL/100 g oder weniger. Das Kohlenstoffmaterial (B) wird zugesetzt, um einen Kautschukformgegenstand leitend zu machen, und es kann verwendet werden, um einen Kautschukformgegenstand mit einem niedrigeren spezifischen Durchgangswiderstand bereitzustellen.
  • Bei dem Kohlenstoffmaterial (B), das in der vorliegenden Erfindung verwendet wird, handelt es sich um Kohlenstoff-Nanoröhrchen (B1). Beispiele für Kohlenstoff-Nanoröhrchen (B1) (nachstehend werden Kohlenstoff-Nanoröhrchen manchmal als „CNT“ abgekürzt) umfassen Einschicht-Kohlenstoff-Nanoröhrchen und Mehrschicht-Kohlenstoff-Nanoröhrchen.
  • Wenn auf eine Leitfähigkeit Wert gelegt wird, sind Einschicht-CNT geeignet, während dann, wenn auf die Kosten Wert gelegt wird, Mehrschicht-CNT geeignet sind. Der durchschnittliche Durchmesser der CNT(B1) beträgt vorzugsweise, ist jedoch nicht beschränkt auf, 1 nm oder mehr, während er vorzugsweise 100 nm oder weniger, mehr bevorzugt 50 nm oder weniger, noch mehr bevorzugt 20 nm oder weniger beträgt. Das Seitenverhältnis (durchschnittliche Länge/durchschnittlicher Durchmesser) beträgt vorzugsweise, ist jedoch nicht beschränkt auf, 100 bis 100000. Beispiele für Einschicht-CNT umfassen „ZEONANO SG101“ von Zeon Corporation und „TUBALL“ von OCSiAI. Beispiele für Mehrschicht-CNT umfassen „FloTube 7000“ und „FloTube 9000“ von CNanoTechnology und „NC7000“ von Nanocyl SA.
  • Ein Kohlenstoffmaterial (B), das in der vorliegenden Erfindung verwendet wird, ist ein Ruß (B2) mit einer DBP-Ölabsorption von 150 mL/100 g oder mehr und 1000 mL/100 g oder weniger. Die DBP-Ölabsorption bezeichnet die Menge (in mL) Dibutylphthalat (DBP), die durch 100 g eines Rußes absorbiert werden kann (gemäß JIS K6217-4). Da sich in einem Ruß (B2) eine Aggregat- oder Agglomeratstruktur entwickelt, nimmt die DBP-Ölabsorption zu. Ferner weist ein sehr gut leitendes Kohlenstoffmaterial im Allgemeinen eine größere DBP-Ölabsorption auf.
  • Wenn die DBP-Ölabsorption des Rußes (B2) weniger als 150 mL/100 g beträgt, ist die Leitfähigkeit eines Kautschukformgegenstands unzureichend. Zum Erreichen einer höheren Leitfähigkeit beträgt die DBP-Ölabsorption des Rußes (B2) vorzugsweise 300 mL/100 g oder mehr, mehr bevorzugt 400 mL/100 g oder mehr. Wenn die DBP-Ölabsorption mehr als 1000 mL/100 g beträgt, kann die Fluidität einer Kautschukzusammensetzung verschlechtert werden. Die DBP-Ölabsorption beträgt vorzugsweise 800 mL/100 g oder weniger.
  • Bezüglich der Art eines Rußes (B2) gibt es keine spezielle Beschränkung, solange die DBP-Ölabsorption innerhalb des vorstehend genannten Bereichs liegt und ein erzeugter Kautschukformgegenstand einen spezifischen Durchgangswiderstand mit einem bestimmten Wert oder weniger aufweist. Spezifische Beispiele umfassen „KETJENBLACK EC300J“ und „KETJENBLACK EC600JD“ von Lion Specialty Chemicals Co., Ltd., „Acetylene Black“ von Denka Company Limited, „VULCAN® XC-72“ von Cabot Corporation, „Conductex 7055 Ultra“ von Colombian International Corporation und „Printex XE2 B“ von Evonik Degussa Corporation. In einem Ruß ist eine Aggregat- oder Agglomeratstruktur stark entwickelt und Primärteilchen sind hohl, so dass eine geringe Menge des Rußes ausreichend ist, um einen Gegenstand leitend zu machen.
  • Der Gehalt des Kohlenstoffmaterials (B) beträgt 1 bis 30 Massenteile auf der Basis von 100 Massenteilen des Kautschuks (A). Wenn der Gehalt des Kohlenstoffmaterials (B) weniger als 1 Massenteil beträgt, ist die Leitfähigkeit eines Kautschukformgegenstands unzureichend. Zum Erreichen einer höheren Leitfähigkeit beträgt der Gehalt des Kohlenstoffmaterials (B) vorzugsweise 3 Massenteile oder mehr, mehr bevorzugt 5 Massenteile oder mehr, noch mehr bevorzugt 8 Massenteile oder mehr. Wenn der Gehalt des Kohlenstoffmaterials (B) mehr als 30 Massenteile beträgt, wird die Lösbarkeit von einem Formwerkzeug verschlechtert. Der Gehalt des Kohlenstoffmaterials (B) beträgt vorzugsweise 25 Massenteile oder weniger.
  • Wenn auf die Leitfähigkeit eines Kautschukformgegenstands Wert gelegt wird, ist das Kohlenstoffmaterial (B) zweckmäßig CNT (B1), wohingegen dann, wenn auf die Kosten Wert gelegt wird, das Kohlenstoffmaterial (B) Ruß (B2) ist.
  • Die DBP-Ölabsorption eines Rußes (C), der in der vorliegenden Erfindung verwendet wird, beträgt 20 mL/100 g oder mehr und weniger als 150 mL/100 g. In dem Ruß (C) ist eine Aggregat- oder Agglomeratstruktur nicht so entwickelt wie bei dem Kohlenstoffmaterial (B). Der Hauptteil von Rußen, die einer üblichen Kautschukzusammensetzung zugesetzt werden, gehört dazu.
  • Wenn die DBP-Ölabsorption des Rußes (C) 150 mL/100 g oder mehr beträgt, kann die Formbarkeit einer Kautschukzusammensetzung verschlechtert werden. Die DBP-Ölabsorption des Rußes (C) beträgt vorzugsweise 100 mL/100 g oder weniger, mehr bevorzugt 50 mL/100 g oder weniger. Die DBP-Ölabsorption des Rußes (C) beträgt vorzugsweise 22 mL/100 g oder mehr, mehr bevorzugt 25 mL/100 g oder mehr.
  • Es gibt keine speziellen Beschränkungen bezüglich des Typs eines Rußes (C), solange die DBP-Ölabsorption innerhalb des vorstehenden Bereichs liegt. Insbesondere können MT, FT, SRF, GPF, FEF, MAF, HAF, ISAF, SAF und dergleichen verwendet werden. Im Hinblick auf eine Ausgewogenheit zwischen der Leistung und den Kosten sind MT, FT, SRF und GPF bevorzugt. Der Ruß (C) kann eine Kombination von zwei oder mehr sein.
  • Der Gehalt des Rußes (C) beträgt 10 bis 100 Massenteile auf der Basis von 100 Massenteilen des Kautschuks (A). Wenn der Gehalt des Rußes (C) weniger als 10 Massenteile beträgt, wird die Lösbarkeit von einem Formwerkzeug verschlechtert. Der Gehalt des Rußes (C) beträgt vorzugsweise 15 Massenteile oder mehr. Wenn das Kohlenstoffmaterial (B) ein Ruß (B2) ist, beträgt der Gehalt des Rußes (C) mehr bevorzugt 30 Massenteile oder mehr, noch mehr bevorzugt 50 Massenteile oder mehr. Wenn der Gehalt des Rußes (C) mehr als 100 Massenteile beträgt, wird die Formbarkeit der Kautschukzusammensetzung verschlechtert. Der Gehalt des Rußes (C) beträgt vorzugsweise 95 Massenteile oder weniger, mehr bevorzugt 80 Massenteile oder weniger.
  • In einem Abdichtungselement der vorliegenden Erfindung enthält die Kautschukzusammensetzung vorzugsweise 5 bis 100 Massenteile eines weißen Füllstoffs (D) auf der Basis von 100 Massenteilen eines Kautschuks (A), und zwar im Hinblick auf die Verbesserung des Haftvermögens zwischen einem Kautschukformgegenstand und einem Metallkern. Wenn der Gehalt des weißen Füllstoffs (D) weniger als 5 Massenteile beträgt, kann eine vorstehend beschriebene Verbesserung des Haftvermögens gegebenenfalls nicht erreicht werden. Der Gehalt des weißen Füllstoffs (D) beträgt mehr bevorzugt 8 Massenteile oder mehr. Wenn der Gehalt des weißen Füllstoffs (D) mehr als 100 Massenteile beträgt, kann die Leitfähigkeit eines Kautschukformgegenstands verschlechtert werden. Der Gehalt des weißen Füllstoffs (D) beträgt mehr bevorzugt 70 Massenteile oder weniger, noch mehr bevorzugt 30 Massenteile oder weniger.
  • Es gibt keine speziellen Beschränkungen bezüglich des Typs des weißen Füllstoffs (D) und Füllstoffe, die üblicherweise für eine Kautschukzusammensetzung verwendet werden, können eingesetzt werden. Beispiele für einen solchen Füllstoff umfassen anorganische Füllstoffe, wie z.B. Siliziumdioxid, Ton, Calciumcarbonat, Diatomeenerde, Wollastonit, Bariumsulfat und Titanoxid; und organische Füllstoffe, wie z.B. Cellulosepulver, regenerierten Kautschuk und pulverisierten Kautschuk. Von diesen werden anorganische Füllstoffe zweckmäßig verwendet und im Hinblick auf die Verbesserung des Haftvermögens werden Siliziumdioxid, Ton, Calciumcarbonat und Diatomeenerde zweckmäßig verwendet. Der weiße Füllstoff (D) kann eine Kombination von zwei oder mehr sein.
  • In der vorliegenden Erfindung enthält die Kautschukzusammensetzung vorzugsweise 1 bis 10 Massenteile eines Verarbeitungshilfsmittels (E) auf der Basis von 100 Massenteilen eines Kautschuks (A). Durch die Verwendung einer Kautschukzusammensetzung, die ein Verarbeitungshilfsmittel (E) enthält, wird die Lösbarkeit von einem Formwerkzeug weiter verbessert. Wenn der Gehalt des Verarbeitungshilfsmittels (E) weniger als 1 Massenteil beträgt, kann eine Verbesserung der Formwerkzeuglösbarkeit, wie sie vorstehend beschrieben worden ist, nicht erreicht werden. Der Gehalt des Verarbeitungshilfsmittels (E) beträgt mehr bevorzugt 2 Massenteile oder mehr. Wenn der Gehalt des Verarbeitungshilfsmittels (E) mehr als 10 Massenteile beträgt, kann eine unzureichende Haftung oder ein schlechtes Aussehen auftreten. Der Gehalt des Verarbeitungshilfsmittels (E) beträgt vorzugsweise 8 Massenteile oder weniger. Es gibt keine speziellen Beschränkungen bezüglich des Typs des Verarbeitungshilfsmittels (E); Beispiele sind verschiedene Wachse und Fettsäuren.
  • Solange die Effekte der vorliegenden Erfindung nicht beeinträchtigt werden, kann die Kautschukzusammensetzung zusätzlich zu einem Kautschuk (A), einem Kohlenstoffmaterial (B) und einem Ruß (C) weitere Komponenten enthalten. Beispiele für die weiteren Komponenten umfassen zusätzlich zu einem weißen Füllstoff (D) und einem Verarbeitungshilfsmittel (E), die vorstehend beschrieben worden sind, verschiedene Additive, wie z.B. ein Vulkanisationsmittel, ein Vulkanisationshilfsmittel, ein Ko-Vernetzungsmittel, einen Vulkanisationsbeschleuniger, ein Vulkanisationsverzögerungsmittel, ein Haftmittel, einen Säureakzeptor, ein Farbmittel, einen Füllstoff, einen Weichmacher, ein Alterungsschutzmittel, einen Haftvermittler, ein Korrosionsschutzmittel und ein klebrigmachendes Mittel.
  • In einem Abdichtungselement der vorliegenden Erfindung beträgt der spezifische Durchgangswiderstand des vorstehend genannten Kautschukformgegenstands 1 × 106 Ω · cm oder weniger. Wenn der spezifische Durchgangswiderstand des Kautschukformgegenstands mehr als 1 × 106 Ω · cm beträgt, kann ein elektromagnetisches Rauschen nicht effektiv verhindert werden. Der spezifische Durchgangswiderstand beträgt vorzugsweise 8 × 105 Ω · cm oder weniger, mehr bevorzugt 1 × 103 Ω · cm oder weniger, noch mehr bevorzugt 1 × 102 Ω · cm oder weniger, besonders bevorzugt 10 Ω · cm oder weniger. Der „spezifische Durchgangswiderstand“, wie er hier erwähnt ist, ist ein Wert, der gemäß JIS K6271-2 Verfahren 3 gemessen wird.
  • Die A-Härte eines Kautschukformgegenstands, der in einem Abdichtungselement der vorliegenden Erfindung enthalten ist, beträgt vorzugsweise 50 bis 90. Die A-Härte beträgt mehr bevorzugt 60 oder mehr, noch mehr bevorzugt 65 oder mehr. Ferner beträgt die A-Härte mehr bevorzugt 80 oder weniger, noch mehr bevorzugt 75 oder weniger.
  • Es gibt keine speziellen Beschränkungen bezüglich eines Verfahrens zur Herstellung eines Abdichtungselements der vorliegenden Erfindung und ein bevorzugtes Verfahren umfasst einen Knetschritt des Knetens eines Kautschuks (A), eines Kohlenstoffmaterials (B) und eines Rußes (C) zur Herstellung einer Kautschukzusammensetzung; und einen Vulkanisationsschritt des Vulkanisationsformens der Kautschukzusammensetzung auf dem Metallkern.
  • In dem Knetschritt sind der Kautschuk (A), das Kohlenstoffmaterial (B) und der Ruß (C) vorzugsweise derart, wie es vorstehend beschrieben worden ist. Ferner sind deren Gehalte vorzugsweise derart, wie es vorstehend beschrieben worden ist. In dem Knetschritt ist es bevorzugt, dass ferner ein weißer Füllstoff (D) geknetet wird. In dem Knetschritt ist es auch bevorzugt, dass ferner ein Verarbeitungshilfsmittel (E) geknetet wird. Der weiße Füllstoff (D) und das Verarbeitungshilfsmittel (E) sind vorzugsweise derart, wie es vorstehend beschrieben worden ist. Ferner sind deren Gehalte vorzugsweise derart, wie es vorstehend beschrieben worden ist.
  • In dem Knetschritt gibt es keine speziellen Beschränkungen bezüglich eines Verfahrens zum Mischen der vorstehend genannten Komponenten und ein Kneten kann mittels einer offenen Walze, einem Kneter, einem Banbury-Mischer, einem Innenmischer und einem Extruder durchgeführt werden. Es ist bevorzugt, dass das Kneten unter Verwendung einer offenen Walze oder eines Kneters durchgeführt wird. Die Knettemperatur beträgt vorzugsweise 20 bis 160 °C.
  • In dem nachfolgenden Vulkanisationsschritt wird die in dem Knetschritt erhaltene Kautschukzusammensetzung einem Vulkanisationsformen auf einem Metallkern unterzogen, so dass ein Abdichtungselement der vorliegenden Erfindung bereitgestellt wird, das einen Kautschukformgegenstand und einen Metallkern umfasst. Beispiele für einen Metallkern, der hier verwendet wird, umfassen eine Metallplatte oder eine Legierungsplatte, die aus Eisen, Aluminium und/oder rostfreiem Stahl hergestellt ist. Der Metallkern kann z.B. durch Plattieren oberflächenbehandelt werden. Beispiele für den Metallkern umfassen SECC, das in JIS G3313 beschrieben ist, SUS301, das in JIS G4305 beschrieben ist, und SPCC, das in JIS G3141 beschrieben ist. Im Hinblick auf die Verbesserung des Haftvermögens zwischen einem Kautschukformgegenstand und einem Metallkern kann ein Haftmittel auf die Oberfläche des Metallkerns aufgebracht werden. Beispiele für ein Haftmittel umfassen Phenolhaftmittel, Epoxyhaftmittel und Silanhaftvermittler.
  • Die Form eines Metallkerns ist im Allgemeinen ringförmig, ist jedoch nicht darauf beschränkt. Bezüglich der Dicken eines Metallkerns und eines Kautschukformgegenstands gibt es keine speziellen Beschränkungen und diese können abhängig von der Größe eines Wälzlagers und dergleichen in einer geeigneten Weise festgelegt werden.
  • Eine Kautschukzusammensetzung kann z.B. durch Spritzgießen, Extrusionsformen, Formpressen und Walzformen geformt werden. Von diesen sind ein Spritzgießen und ein Formpressen geeignet. Dabei kann die Zusammensetzung nach einem Vorformen vulkanisiert werden oder während des Formens vulkanisiert werden. Alternativ kann die Zusammensetzung während des Formens vulkanisiert werden, worauf eine Sekundärvulkanisation durchgeführt wird. Vorzugsweise beträgt die Vulkanisationstemperatur im Allgemeinen 150 bis 230 °C. Die Vulkanisationszeit beträgt im Allgemeinen 0,1 bis 60 min. Vulkanisationen werden unter Erwärmen durch ein übliches Erwärmungsverfahren durchgeführt, wie z.B. ein Erwärmen durch eine Heizeinrichtung, Dampferwärmen, Ofenerwärmen und Heißlufterwärmen.
  • Abhängig von der Form oder den Abmessungen eines Kautschukformgegenstands wird die Oberfläche vulkanisiert, während das Innere gegebenenfalls nicht ausreichend vulkanisiert wird. Daher kann das Erwärmen für eine Sekundärvulkanisation weiter fortgesetzt werden.
  • Die Vulkanisation (Vernetzung) kann mit einem geeigneten Verfahren durchgeführt werden, einschließlich, jedoch nicht beschränkt auf, Schwefelvulkanisation, Peroxidvulkanisation, Aminvulkanisation, Triazinvulkanisation und eine Vernetzung mittels einer Epoxygruppe. Ein Vulkanisationsmittel, das für eine Schwefelvulkanisation verwendet wird, ist Schwefel oder eine Schwefel-enthaltende Verbindung. Ein Vulkanisationsmittel, das für eine Peroxidvulkanisation verwendet wird, ist ein organisches Peroxid. Die Menge eines Vulkanisationsmittels beträgt im Allgemeinen 0,1 bis 10 Massenteile auf der Basis von 100 Massenteilen eines Kautschuks (A). Die Menge eines Vulkanisationsbeschleunigers beträgt im Allgemeinen 0,1 bis 10 Massenteile auf der Basis von 100 Massenteilen eines Kautschuks (A).
  • BEISPIELE
    • - Acrylkautschuk (ACM (A1)) Ein Epoxy-enthaltender Acrylkautschuk „Nipol AR31“ von Zeon Corporation, Gehalt von Acrylsäureestereinheiten: 90 Massen-% oder mehr
    • - Acrylkautschuk (ACM (A2)) Ein Carboxyl-enthaltender Acrylkautschuk „Nipol AR14“ von Zeon Corporation, Gehalt von Acrylsäureestereinheiten: 90 Massen-% oder mehr
    • - Acrylkautschuk (ACM (A3)) Ein Carboxyl-enthaltender Acrylkautschuk „Nipol AR12“ von Zeon Corporation, Gehalt von Acrylsäureestereinheiten: 90 Massen-% oder mehr
    • - Ethylen-Acrylkautschuk (AEM(A4)) Ein Ethylen-Acrylkautschuk „VAMAC ULTRA LS“ von DuPont de Nemours, Inc., Gehalt von Acrylsäureestereinheiten: 60 Massen-% oder mehr
    • - Acrylkautschuk (ANM(A5)) Ein Acrylkautschuk (ein Acrylkautschuk, der durch Copolymerisieren eines Acrylsäureesters, von Acrylnitril und eines Epoxy-enthaltenden vernetzbaren Monomers hergestellt worden ist), Gehalt von Acrylsäureestereinheiten: 80 Massen-% oder mehr
    • - Kohlenstoffmaterial (b1) „KETJENBLACK EC300J" von Lion Specialty Chemicals Co., Ltd., ein Ruß mit einer DBP-Ölabsorption von 365 mL/100 g
    • - Kohlenstoffmaterial (b2) „KETJENBLACK EC600JD" von Lion Specialty Chemicals Co., Ltd., ein Ruß mit einer DBP-Ölabsorption von 495 mL/100 g
    • - Kohlenstoffmaterial (b3) „VULCAN XC-72“ von Cabot Corporation, ein Ruß mit einer DBP-Ölabsorption von 175 mL/100 g
    • - Kohlenstoffmaterial (b4) „Acetylene Black“ von Denka Company Limited, ein Ruß mit einer DBP-Ölabsorption von 212 mL/100 g
    • - Kohlenstoffmaterial (b5) „ZEONANO SG101“, wobei es sich um pulverförmige Einschicht-Kohlenstoff-Nanoröhrchen von Zeon Corporation handelt. Durchschnittlicher Durchmesser: 3 bis 5 nm, Länge: Mehrere hundert µm
    • - Kohlenstoffmaterial (b6) „FloTube 7000“, wobei es sich um pulverförmige Mehrschicht-Kohlenstoff-Nanoröhrchen von CNano Technology handelt. Durchschnittlicher Durchmesser: 8 bis 15 nm, Länge: 5 bis 20 µm
    • - Kohlenstoffmaterial (b7) „FloTube 9000“, wobei es sich um pulverförmige Mehrschicht-Kohlenstoff-Nanoröhrchen von CNano Technology handelt. Durchschnittlicher Durchmesser: 10 bis 15 nm, Länge: 10 µm oder weniger
  • - Ruß (C)
    „Asahi Thermal“, das ein FT-Kohlenstoff von Asahi Carbon Co., Ltd. ist DBP-Ölabsorption: 28 mL/100 g
    • - Siliziumdioxid (D1) „Nipsil VN3“ von Tosoh Silica Corporation
    • - Ton (D2) Dixie-Ton von R. T. Vanderbilt Company, Inc.
    • - Calciumcarbonat (D3) „Akadamajirushi“, das ein leichtes Calciumcarbonat von Taiyo Kagaku Co., Ltd. ist
    • - Verarbeitungshilfsmittel (E) „Grec G-8205“, das ein Esterwachs von NI Chemitec Corporation ist
    • - Vulkanisationsmittel (F1) „Diak-1“ von DuPont de Nemours, Inc.
    • - Vulkanisationsmittel (F2) „NOCCELER PZ“ von Ouchi Shinko Chemical Industrial Co., Ltd.
    • - Vulkanisationsbeschleuniger (G1) „NOCCELER TTFE“ von Ouchi Shinko Chemical Industrial Co., Ltd.
    • - Vulkanisationsbeschleuniger (G2) „NOCCELER DT“ von Ouchi Shinko Chemical Industrial Co., Ltd.
  • Beispiel 1
  • (Herstellung einer vulkanisierten Kautschuklage)
  • Ein Gemisch oder partielles Masterbatch-Gemisch mit einer in der Tabelle 1 gezeigten Zusammensetzung wurde bei einer Temperatur von 40 bis 70 °C für 15 bis 30 min unter Verwendung einer offenen Walze geknetet, so dass eine unvulkanisierte Kautschuklage mit einer Dicke von 2,0 bis 3,0 mm erhalten wurde. Anschließend wurde die so erhaltene unvulkanisierte Kautschuklage bei 180 °C für 15 min pressvulkanisiert, so dass eine vulkanisierte Kautschuklage mit einer Abmessung von 150 mm (Länge) × 150 mm (Breite) × 2 mm (Dicke) bereitgestellt wurde, die dann in einem Ofen bei 180 °C für 4 Stunden einer Sekundärvulkanisation unterzogen wurde (nachstehend manchmal als „Kautschuklage“ abgekürzt).
  • [Bewertung]
  • (Härtemessung)
  • Drei Kautschuklagen wurden gestapelt und deren Härte wurde mittels eines Typ A-Durometers bei 23 °C gemessen, wobei ein Spitzenwert erhalten wurde. Als Ergebnis betrug die A-Härte 73. Die Ergebnisse sind in der Tabelle 1 gezeigt.
  • (Messung des spezifischen Durchgangswiderstands)
  • Durch ein Verfahren gemäß JIS K6271-2 Verfahren 3 wurde der spezifische Durchgangswiderstand einer erhaltenen Kautschuklage gemessen. Die Ergebnisse sind in der Tabelle 1 gezeigt.
  • (Lösbarkeit von einem Formwerkzeug)
  • Unter Verwendung einer offenen Walze wurde eine unvulkanisierte Kautschuklage so hergestellt, wie es in „Herstellung einer vulkanisierten Kautschuklage“ beschrieben ist. Dann wurde ein Metallkern (kaltgewalztes Stahlblech) in einem Formwerkzeug angeordnet und die unvulkanisierte Kautschuklage wurde auf dem Metallkern angeordnet und sie wurde zum Vulkanisationsformen bei 180 °C und 60 kgf/cm2 für 15 min gepresst. Nach dem Vulkanisationsformen wurde die Lösbarkeit zwischen dem Formwerkzeug und dem Abdichtungselement durch die folgenden Kriterien bewertet. Die Ergebnisse sind in der Tabelle 1 gezeigt.
    1. A: Ein Abdichtungselement konnte leicht von einem Formwerkzeug gelöst werden.
    2. B: Ein Abdichtungselement konnte gelöst werden, obwohl es an einem Formwerkzeug haftete.
    3. C: Ein Abdichtungselement konnte nicht von einem Formwerkzeug gelöst werden.
  • (Haftvermögen an einem Metallkern)
  • Eine unvulkanisierte Kautschuklage wurde so hergestellt, wie es in „Herstellung einer vulkanisierten Kautschuklage“ beschrieben ist. Dann wurde die Lage gemäß JIS K6256 bewertet, wobei es sich um einen 90°-Ablösetest handelt. In dem Bewertungsverfahren wurde eine unvulkanisierte Kautschuklage auf einer starren Platte mit aufgebrachtem Haftmittel angeordnet, die dann zum Vulkanisationsformen bei 180 °C für 15 min gepresst wurde. Der haftende Kautschukformgegenstand wurde in einer 90°-Richtung abgelöst. Der Anteil (%) der Fläche des verbleibenden Kautschukformgegenstands auf der starren Platte an der Fläche des Kautschukformgegenstands vor dem Ablösen wurde bestimmt. Die Bewertungskriterien sind derart, wie es nachstehend beschrieben ist, und die Ergebnisse sind in der Tabelle 1 gezeigt.
    1. A: 80 % oder mehr
    2. B: 50 % oder mehr und weniger als 80 %
  • Beispiele 2 bis 17 und Vergleichsbeispiele 1 bis 3
  • Kautschukzusammensetzungen wurden so erhalten, wie es im Beispiel 1 beschrieben ist, mit der Ausnahme, dass die Arten und die Mengen der Komponenten in „Herstellung einer vulkanisierten Kautschuklage“ gemäß den Tabellen 1 bis 3 geändert wurden. Dann wurden die erhaltenen Kautschukzusammensetzungen für eine Bewertung verwendet, wie sie im Beispiel 1 beschrieben ist. Die Ergebnisse sind in den Tabellen 1 bis 3 gezeigt. [0056] [Tabelle 1]
    Beispiel 1 Beispiel 2 Beispiel 3 Beispiel 4 Beispiel 5 Beispiel 6 Beispiel 7
    Zusammensetzung einer Kautschukzusammensetzung
    ACM (A1) 100 - - - - 100 100
    ACM (A2) - 100 - - - - -
    ACM (A3) - - 100 - - - -
    AEM (A4) - - - 100 - - -
    ANM (A5) - - - - 100 - -
    Kohlenstoffmaterial (b1) 10 10 10 10 10 - -
    Kohlenstoffmaterial (b2) - - - - - 10 -
    Kohlenstoffmaterial (b3) - - - - - - 25
    Kohlenstoffmaterial (b4) - - - - - - -
    Kohlenstoffmaterial (b5) - - - - - - -
    Kohlenstoffmaterial (b6) - - - - - - -
    Kohlenstoffmaterial (b7) - - - - - - -
    Ruß (C) 65 65 65 65 65 65 65
    Siliziumdioxid (D1) 10 10 10 10 10 10 10
    Ton (D2) - - - - - - -
    Calciumcarbonat (D3) - - - - - - -
    Verarbeitungshilfsmittel (E) 5 5 5 5 5 5 5
    Vulkanisationsmittel (F1) - 0,5 0,5 1,25 - - -
    Vulkanisationsmittel (F2) 1 - - - 1 1 1
    Vulkanisationsbeschleuniger (G1) 0,5 - - - 0,5 0,5 0,5
    Vulkanisationsbeschleuniger (G2) - 2 2 4 - - -
    Bewertungsergebnisse
    Härte 73 72 74 73 73 72 75
    Spezifischer Durchgangswiderstand (Ω · cm) 4,3 × 101 4,8 × 101 5,2 × 101 3,8 × 101 4,5 × 101 2,5 × 101 4,3 × 101
    Lösbarkeit von einem Formwerkzeug A A A A A A A
    Haftvermögen A A A A A A A
    [0057] [Tabelle 2]
    Beispiel 8 Beispiel 9 Beispiel 10 Beispiel 11 Beispiel 12 Beispiel Beispiel 13 14
    Zusammensetzung einer Kautschukzusammensetzung
    ACM (A1) 100 - 100 100 100 100 100
    ACM (A2) - - - - - - -
    ACM (A3) - 100 - - - - -
    AEM (A4) - - - - - - -
    ANM (A5) - - - - - - -
    Kohlenstoffmaterial (b1) - - - - 10 10 10
    Kohlenstoffmaterial (b2) - - - - - - -
    Kohlenstoffmaterial (b3) - - - - - - -
    Kohlenstoffmaterial (b4) 25 - - - - - -
    Kohlenstoffmaterial (b5) - 5 - - - - -
    Kohlenstoffmaterial (b6) - - 10 - - - -
    Kohlenstoffmaterial (b7) - - - 5 - - -
    Ruß (C) 65 20 20 20 65 65 65
    Siliziumdioxid (D1) 10 10 10 10 - - -
    Ton (D2) - - - - 10 - -
    Calciumcarbonat (D3) - - - - - 10 -
    Verarbeitungshilfsmittel (E) 5 5 5 5 5 5 5
    Vulkanisationsmittel (F1) - 0,5 - - - - -
    Vulkanisationsmittel (F2) 1 - 1 1 1 1 1
    Vulkanisationsbeschleuniger (G1) 0,5 - 0,5 0,5 0,5 0,5 0,5
    Vulkanisationsbeschleuniger (G2) - 2 - - - - -
    Bewertungsergebnisse
    Härte 76 65 62 65 72 73 70
    Spezifischer Durchgangswiderstand (Ω · cm) 4,9 × 101 7,1 × 100 6,5 × 100 2,2 × 101 4,2 × 101 3,5 × 101 3,3 × 101
    Lösbarkeit von einem Formwerkzeug A A A A A A A
    Haftvermögen A A A A A A B
    [0058] [Tabelle 3]
    Beispiel 15 Beispiel 16 Beispiel 17 Vergleichsbeispiel 1 Vergleichsbeispiel 2 Vergleichsbeispiel 3
    Zusammensetzung einer Kautschukzusammensetzung
    ACM (A1) 100 100 - 100 100 -
    ACM (A2) - - - - - -
    ACM (A3) - - 100 - - 100
    AEM (A4) - - - - - -
    ANM (A5) - - - - - -
    Kohlenstoffmaterial (b1) 10 - - 10 35 -
    Kohlenstoffmaterial (b2) - 2 - - - -
    Kohlenstoffmaterial (b3) - - - - - -
    Kohlenstoffmaterial (b4) - - - - - -
    Kohlenstoffmaterial (b5) - - 1 - - 0,5
    Kohlenstoffmaterial (b6) - - - - - -
    Kohlenstoffmaterial (b7) - - - - - -
    Ruß (C) 65 90 50 - - 50
    Siliziumdioxid (D1) 10 10 10 - 10 10
    Ton (D2) - - - 40 - -
    Calciumcarbonat (D3) - - - - - -
    Verarbeitungshilfsmittel (E) - 5 5 5 5 5
    Vulkanisationsmittel (F1) - - 0,5 - - 0,5
    Vulkanisationsmittel (F2) 1 1 - 1 1 -
    Vulkanisationsbeschleuniger (G1) 0,5 0,5 - 0,5 0,5 -
    Vulkanisationsbeschleuniger (G2) - - 2 - - 2
    Bewertungsergebnisse
    Härte 75 67 66 71 92 65
    Spezifischer Durchgangswiderstand (Ω · cm) 4,6 × 101 6,2 × 105 5,6 × 104 4,8 × 101 1,1 × 101 8,5 × 108
    Lösbarkeit von einem Formwerkzeug B A A C C A
    Haftvermögen A A A A A A
  • ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG
  • Diese Liste der vom Anmelder aufgeführten Dokumente wurde automatisiert erzeugt und ist ausschließlich zur besseren Information des Lesers aufgenommen. Die Liste ist nicht Bestandteil der deutschen Patent- bzw. Gebrauchsmusteranmeldung. Das DPMA übernimmt keinerlei Haftung für etwaige Fehler oder Auslassungen.
  • Zitierte Patentliteratur
    • JP 2012097213 A [0006]
    • JP 2004353709 A [0006]
  • Zitierte Nicht-Patentliteratur
    • „KETJENBLACK EC300J“ von Lion Specialty Chemicals Co., Ltd., [0041]
    • „KETJENBLACK EC600JD“ von Lion Specialty Chemicals Co., Ltd., [0041]

Claims (6)

  1. Abdichtungselement für ein Lager, das einen Kautschukformgegenstand und einen Metallkern umfasst, wobei der Kautschukformgegenstand durch Vulkanisationsformen einer Kautschukzusammensetzung hergestellt wird, die 100 Massenteile eines Kautschuks (A), der einen Acrylsäureester als Hauptkomponente enthält, 1 bis 30 Massenteile eines Kohlenstoffmaterials (B) und 10 bis 100 Massenteile eines Rußes (C) mit einer DBP-Ölabsorption von 20 mL/100 g oder mehr und weniger als 150 mL/100 g umfasst; es sich bei dem Kohlenstoffmaterial (B) um Kohlenstoff-Nanoröhrchen (B1) oder einen Ruß (B2) mit einer DBP-Ölabsorption von 150 mL/100 g oder mehr und 1000 mL/100 g oder weniger handelt; und der spezifische Durchgangswiderstand des Kautschukformgegenstands 1 × 106 Ω · cm oder weniger beträgt.
  2. Abdichtungselement nach Anspruch 1, bei dem die Kautschukzusammensetzung ferner 5 bis 100 Massenteile eines weißen Füllstoffs (D) umfasst.
  3. Abdichtungselement nach Anspruch 1 oder 2, bei dem die Kautschukzusammensetzung ferner 1 bis 10 Massenteile eines Verarbeitungshilfsmittels (E) umfasst.
  4. Verfahren zur Herstellung des Abdichtungselements nach Anspruch 1, das einen Knetschritt des Knetens des Kautschuks (A), des Kohlenstoffmaterials (B) und des Rußes (C) zur Herstellung der Kautschukzusammensetzung; und einen Vulkanisationsschritt des Vulkanisationsformens der Kautschukzusammensetzung auf dem Metallkern umfasst.
  5. Herstellungsverfahren nach Anspruch 4, bei dem in dem Knetschritt ferner ein weißer Füllstoff (D) geknetet wird.
  6. Herstellungsverfahren nach Anspruch 4 oder 5, bei dem in dem Knetschritt ferner ein Verarbeitungshilfsmittel (E) geknetet wird.
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