JP2001304420A - シールリング - Google Patents
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- F16J15/00—Sealings
- F16J15/02—Sealings between relatively-stationary surfaces
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- Sealing Devices (AREA)
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Abstract
耐久性に優れていると共に外径変化率が小さく装着性に
も優れているので、長期間の安定したシール効果が得ら
れ、特にエンドレスタイプのシールリングの好適な特性
を有しているシールリングを提供する。 【解決手段】 結晶化度が25〜35%のポリテトラフ
ルオロエチレンからなるシールリング。
Description
に耐久性に優れ、さらに装着性にも優れたシールリング
に関する。本発明のシールリングは、特に自動車のパワ
ーステアリングのバルブ装置用シールリングとして好適
に使用できる。
E)は、非粘着性、低摺動性、耐熱性などといった特性
を活かして高温高油圧で摺動部材として使用されるシー
ルリングの材料として利用されている。
プのもの、たとえば図1に概略断面図で示すタイプのも
のが多く、通常図2に概略断面図で示すような場面で使
用されている。すなわちシールリング1は回転部分や摺
動部分の相対運動する2つの部材(ハウジング2とシー
ルリングセットボディ3)間に嵌め込まれ、オイル4を
シールするリング状の部材である。図2においてはシー
ルリング1はシールリングセットボディ3に巻きつけら
れており、ハウジング2との間で摺動面を形成してい
る。使用中は、シールリングセットボディ3がハウジン
グ2に対して回転するのであるが、オイル4から比較的
高い油圧がかかりさらに繰返し正逆に回転するような負
荷がかかると、比較的早く破損してしまい、オイル4の
漏出が発生することがある。
をシールリングセットボディ3に巻きつける場合、シー
ルリング1を輪ゴムのように引き伸ばして装着するため
ある程度の弾性が必要であるが、装着後は速やかにもと
の形状に復帰することが求められる。
性)を与えるために、従来より提案されている方法とし
ては、(1)PTFEの焼成時間を短くする方法、
(2)PTFEの焼成後、急冷する方法などが知られて
いる。
点を置いた場合には耐久性が不充分となり、耐久性を重
視した場合には装着性が劣ることになる。
動車のパワーステアリングのような運転時のフィーリン
グや安全性を重視する装置において重要な解決課題とな
っている。
と装着性の両方の特性をバランスよく有するシールリン
グを開発するべく種々研究を重ねた結果、シールリング
のPTFEの結晶化度を特定の範囲内に入るように結晶
化度を管理することで、目的とする効果が得られること
を見出し、本発明を完成するに至った。
化度が25〜35%のPTFEからなるシールリングに
関する。
ン(TFE)の単独重合体であっても、またTFEと共
重合可能な単量体で変性されたPTFEであってもよ
い。
れていても、いなくてもよい。充填材を配合する場合
は、芳香族ポリオキシベンゾイルエステル系耐熱性樹脂
粉末、黒鉛粉末、カーボン繊維、ブロンズ粉末またはこ
れらの2種以上を使用することが望ましい。
テアリングのバルブ装置用として特に有用である。
件(1)で摺動サイクルを加えたとき、20万サイクル
で破損しないものが、耐久性の点から好ましい。
に準じたシールリング耐久性評価試験機 油圧:12MPa 油温:120℃ 油種:パワーステアリングフルード サイクル:正回転95rpm×2秒と逆回転95rpm
×2秒とからなるサイクルを1サイクルとする 相手材:アルミニウムダイキャスト(JIS H 53
02) シールリング組込み部材:炭素鋼(JIS G 405
1)。
変化率が3.4%以下であるものが装着性の点から好ま
しい。
状の治具に供試シールリングを通してシールリングの内
径を10%拡張したのち、直ちにシールリングの外径を
測定し、{(試験後の外径―試験前の外径)/試験前の
外径}×100を外径変化率(%)とする。 供試シールリング:断面形状が縦1.5mm横1.88
mmの矩形であり、内径33.4mmで外径36.4m
mのリング。
粉末を圧縮成形法、ラム押出成形法、ペースト押出成形
法、アイソスタティック成形法、ホットコイニング成形
法などの公知の成形法などで成形して作製される。
Eの単独重合体であっても、TFEと共重合可能な他の
単量体で変性されたPTFEであってもよいが、耐熱
性、耐薬品性および耐クリープ性に優れる点から変性P
TFEが好ましい。
(1): −CF2−CF(−O−X)− (1) (式中、Xは炭素数1〜6のパーフルオロアルキル基ま
たは炭素数4〜9のパーフルオロアルコキシアルキル基
である)で示されるパーフルオロビニルエーテル単位を
0.001〜1重量%含有し溶融成形ができない変性P
TFEがあげられる。
ては、たとえばパーフルオロ(メチルビニルエーテル)
(PMVE)、パーフルオロ(エチルビニルエーテル)
(PEVE)、パーフルオロ(プロピルビニルエーテ
ル)(PPVE)、パーフルオロ(ブチルビニルエーテ
ル)(PBVE)などのパーフルオロ(アルキルビニル
エーテル)などがあげられる。
m、好ましくは10〜50μmである。
せてもよい。特に好ましい充填材としては,芳香族ポリ
オキシベンゾイルエステル系耐熱性樹脂粉末、黒鉛粉
末、カーボン繊維、ブロンズ粉末またはこれらの2種以
上があげられる。
熱性樹脂粉末としては、たとえば構造単位(I):
耐磨耗性に優れる点から好ましい。この構造単位(I)
に加えて構造単位(II)および/または(III):
1であり、nは0または1である)を含んでいてもよ
い。市販品としては、たとえばスミカスーパー(住友化
学工業(株)製)、エコノール(カーボランダム社製)
などがある。平均粒径としては、1〜300μm、好ま
しくは5〜150μm、特に10〜50μmのものが、
樹脂粉末の分散性が良好で、また得られるシールリング
の強度に優れる点から好ましい。
熱性樹脂粉末は、シランカップリング剤などで表面処理
されたものであってもよいし、また種々の撥水処理ガ施
されて粉末であってもよい。
造黒鉛、膨張黒鉛、フッ化黒鉛、球状カーボン、フッ化
カーボン、黒鉛ウィスカーなどがあげられる。特に好ま
しくは、天然黒鉛である。黒鉛粉末の平均粒径は0.1
〜500μm、特に5〜20μmであるのが好ましい。
径5〜50μmで平均繊維長30〜1000μm、特に
平均繊維径10〜20μmで平均繊維長50〜200μ
mのものが好ましい。
の合金、またはこれにアルミニウム、亜鉛、鉛、クロ
ム、ニッケル、鉄、モリブデン、マンガン、リンなどの
金属元素を1種または2種以上含むものがあげれる。平
均粒径は5〜500μm、好ましくは10〜100μm
である。
素、二硫化タングステン、マイカ、ポリイミドなどの充
填材を配合してもよい。
%)は、60〜97/40〜3(合計100重量%)、
好ましくは70〜95/30〜5、特に80〜90/2
0〜10とする。充填材が多くなりすぎるとPTFE本
来の特性が損なわれ、少なすぎると自己耐摩耗性が損な
われたり高圧下でのシール密封性能が損なわれたりす
る。
ば造粒してシールリング成形用の樹脂粉末とし、種々の
成形法、たとえば圧縮成形法、ラム押出成形法、ペース
ト押出成形法、アイソスタティック成形法、ホットコイ
ニング成形法などの公知の成形法によりシールリングに
成形される。いずれの成形法においても最終的に成形品
は焼成される。本発明においては、焼成温度として32
3〜400℃、好ましくは350〜385℃が採用され
る。
PTFEの結晶化度を25〜35%の範囲内に調整する
点にある。結晶化度の調整方法としては、たとえば
(A)焼成後の冷却速度をコントロールする方法(冷却
速度が速いと結晶化度が小さくなる。具体的には、焼成
後直ちに焼成炉から取り出し、大気中で自然放冷するこ
とにより急速に冷却する方法など)、(B)焼成前の昇
温速度をコントロールする方法(昇温速度が速いと結晶
化度が小さくなる)、(C)焼成時間をコントロールす
る方法(焼成時間が短くなると結晶化度が小さくな
る)、(D)焼成温度をコントロールする方法(焼成温
度を低くすると結晶化度が小さくなる)などがあるが、
コントロールがしやすく焼成工程を簡略化できる点から
方法(A)が好ましい。方法(A)において、焼成後、
室温(10〜30℃)で大気中にて自然放冷する方法、
または15℃以下の水中で水冷することにより冷却速度
をコントロールすることが好ましい。通常、冷却速度を
大きくすると結晶化度が小さくなり、逆に小さくすると
結晶化度が大きくなる。
性は良好であるが外径変化率が大きくなり、一方結晶化
度が25%よりも小さくなると外径変化率は小さくなる
が耐久性に劣ってしまう。耐久性と装着性を兼ね備えた
結晶化度は25〜35%であり、好ましくは28〜32
%である。耐久性を重視する場合は前記の範囲内で大き
い結晶化度のものを採用し、装着性を重視する場合は結
晶化度の小さいものを採用すればよい。
TFEの結晶化度に好ましい範囲が生ずることがあり、
適宜、前記の結晶化度の範囲内で選定すればよい。
試験条件(1)で測定したとき20万回の摺動サイクル
で破損しないという優れた耐久性を有し、および/また
は前記の試験条件(2)で測定したとき外径変化率が
3.4%以下、好ましくは3.2%以下であるという優
れた装着性を有するものである。
ては、自動車用として油圧式パワーステアリング装置、
オートマチックトランスミッション、エンジンピストン
リング、ショックアブソーバーなどが、産業機械用とし
ては油圧シリンダーなどがあげられる。これらのうち、
摺動時の抵抗が低く、相手材の摩耗が小さく、高圧(8
MPa以上)下でのシール変形が少なく、かつ長期間の
使用でも油漏れっが小さいという特性が特に要求される
自動車のパワーステアリングのバルブ装置用のエンドレ
スタイプのシールリングとして好適である。
が、本発明はかかる実施例のみに限定されるものではな
い。
変性されたPTFE粉末(平均粒径30μm)80重量
部と芳香族ポリオキシベンゾイルエステル系耐熱性樹脂
粉末(スミカスーパー、住友化学工業(株)製、平均粒
径20μm)15重量部とカーボン繊維((株)クレハ
製のM2006S、平均繊維長15μm、平均繊維径1
00μm)5重量部を常法により予備混合、ついで造粒
して成形用樹脂粉末を調製した。
グの形に圧縮成形し、360℃で48分間焼成したのち
周囲温度(室温:25℃)で大気中自然放冷して試験用
のシールリング(内径33.4mm、外径36.4m
m、高さ1.88mmのリング)を作製した。この試験
用シールリングについて、つぎの方法で結晶化度を測定
した。結果を表1に示す。
計RDC220 測定条件:室温より250℃まで50℃/分で昇温し、
250℃に1分間保持したのち、380℃まで10℃/
分で昇温し、380℃に1分間保持する。 算出方法:次式にしたがって算出する。 結晶化度(%)=(測定融解熱/100%結晶化PTF
Eの融解熱)×100
は、上記測定条件では92.93J/gである。
の方法で耐久性試験を行なった。結果を表1に示す。
に準じたシールリング耐久性評価試験機 油圧:12MPa 油温:120℃ 油種:パワーステアリングフルード(日石三菱(株)製
のロデオPSF) 摺動サイクル:正回転95rpm×2秒と逆回転95r
pm×2秒とからなるサイクルを1サイクルとする。 相手材:アルミニウムダイキャストADC12(JIS
H 5302) シールリング組込み部材:炭素鋼S45C(JIS G
4051)。
摺動サイクルを耐久時間とする。20万サイクルで破損
しない場合は打ち切る。
同様にして本発明のシールリングを作製し、実施例1と
同様にして結晶化度、耐久性を調べた。結果を表1に示
す。
本発明のシールリングを作製し、実施例1と同様にして
結晶化度、耐久性を調べた。結果を表1に示す。
樹脂粉末(スミカスーパー、住友化学工業(株)製、平
均粒径20μm) CF:カーボン繊維((株)クレハ製のM2006S、
平均繊維長15μm、平均繊維径100μm)
変性されたPTFE粉末(平均粒径30μm)90重量
部と芳香族ポリオキシベンゾイルエステル系耐熱性樹脂
粉末(スミカスーパー、住友化学工業(株)製、平均粒
径20μm)5重量部と天然黒鉛粉末(中越黒鉛(株)
製のCPB−3000、平均粒径9μm)5重量部を定
法により予備混合、ついで造粒して成形用樹脂粉末を調
製した。
グの形に圧縮成形し、360℃で48分間焼成したのち
直ちに大気中で室温(25℃)まで自然放冷して試験用
のシールリング(内径33.4mm、外径36.4m
m、高さ1.88mmのリング)を作製した。この試験
用シールリングについて、実施例1と同様の方法で結晶
化度および耐久性を調べた。結果を表2に示す。
同様にして本発明のシールリングを作製し、実施例1と
同様にして結晶化度、耐久性を調べた。結果を表2に示
す。
同様にして本発明のシールリングを作製し、実施例1と
同様にして結晶化度、耐久性を調べた。結果を表2に示
す。
本発明のシールリングを作製し、実施例1と同様にして
結晶化度、耐久性を調べた。結果を表2に示す。
樹脂粉末(スミカスーパー、住友化学工業(株)製、平
均粒径20μm) GR:天然黒鉛粉末(中越黒鉛(株)製のCPB−30
00、平均粒径9μm)
実施例1と同様にして結晶化度を測定した。結果を表3
に示す。
ぎの方法で外径変化率を調べた。結果を表3に示す。
10)を有する円柱台状の治具に供試シールリングを通
してシールリングの内径を10%拡張したのち、直ちに
シールリングの外径を測定し、{(試験後の外径―試験
前の外径)/試験前の外径}×100を外径変化率
(%)とする。
実施例1と同様にして結晶化度および実施例6と同様に
して外径変化率を調べた。結果を表3に示す。
は実施例6と同様にして本発明のシールリングを作製
し、実施例1と同様にして結晶化度および実施例6と同
様にして外径変化率を調べた。結果を表3に示す。
樹脂粉末(スミカスーパー、住友化学工業(株)製、平
均粒径20μm) CF:カーボン繊維((株)クレハ製のM2006S、
平均繊維長15μm、平均繊維径100μm)
部とブロンズ粉末(福田金属(株)製のSD−200、
平均粒径20μm)30重量部とカーボン繊維((株)
クレハ製のM2006S、平均繊維長15μm、平均繊
維径100μm)10重量部を定法により予備混合、つ
いで造粒して成形用樹脂粉末を調製した。
グの形に圧縮成形し、360℃で48分間焼成したのち
直ちに室温(25℃)まで大気中にて自然放冷して試験
用のシールリング(内径33.4mm、外径36.4m
m、高さ1.88mmのリング)を作製した。この試験
用シールリングについて、実施例1と同様の方法で結晶
化度および実施例6と同様の方法で外径変化率を調べ
た。結果を表4に示す。
同様にして本発明のシールリングを作製し、実施例1と
同様にして結晶化度および実施例6と同様にして外径変
化率を調べた。結果を表4に示す。
実施例8と同様にして本発明のシールリングを作製し、
実施例1と同様にして結晶化度および実施例6と同様に
して外径変化率を調べた。結果を表4に示す。
0、平均粒径20μm) CF:カーボン繊維((株)クレハ製のM2006S、
平均繊維長15μm、平均繊維径100μm)
用においても長期間破損せずに耐久性に優れていると共
に外径変化率が小さく装着性にも優れているので、長期
間の安定したシール効果が得られ、特にエンドレスタイ
プのシールリングの好適な特性を有している。
図である。
略断面図である。
Claims (7)
- 【請求項1】 結晶化度が25〜35%のポリテトラフ
ルオロエチレンからなるシールリング。 - 【請求項2】 ポリテトラフルオロエチレンが、テトラ
フルオロエチレンの単独重合体、またはテトラフルオロ
エチレンと共重合可能な単量体で変性されたポリテトラ
フルオロエチレンである請求項1記載のシールリング。 - 【請求項3】 充填材が含有されてなる請求項1または
2記載のシールリング。 - 【請求項4】 充填材が、芳香族ポリオキシベンゾイル
エステル系耐熱性樹脂粉末、黒鉛粉末、カーボン繊維、
ブロンズ粉末またはこれらの2種以上である請求項3記
載のシールリング。 - 【請求項5】 自動車のパワーステアリングのバルブ装
置用である請求項1〜4のいずれかに記載のシールリン
グ。 - 【請求項6】 下記の条件で摺動サイクルを加えたと
き、20万サイクルで破損しない請求項1〜5のいずれ
かに記載のシールリング。 記 試験装置:ラック&ピニオン式パワーステアリング装置
に準じたシールリング耐久性評価試験機 油圧:12MPa 油温:120℃ 油種:パワーステアリングフルード サイクル:正回転95rpm×2秒と逆回転95rpm
×2秒とからなるサイクルを1サイクルとする 相手材:アルミニウムダイキャスト(JIS H 53
02) シールリング組込み部材:炭素鋼(JIS G 405
1)。 - 【請求項7】 下記の条件で測定した外径変化率が3.
4%以下である請求項1〜6のいずれかに記載のシール
リング。 記 試験方法:テーパー(傾斜比1/10)を有する円柱台
状の治具に供試シールリングを通してシールリングの内
径を10%拡張したのち、直ちにシールリングの外径を
測定し、{(試験後の外径―試験前の外径)/試験前の
外径}×100を外径変化率(%)とする。 供試シールリング:断面形状が縦1.5mm横1.88
mmの矩形であり、内径33.4mmで外径36.4m
mのリング。
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