JP2002022016A - 空気圧機器用シール部材 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【課題】 耐タービン油性、及び耐ドレン性を有する共
に耐摩耗性に優れた空気圧機器用に使用されるシール部
材を提供することを目的とする。 【解決手段】 上記課題は、水素化二トリルゴム、また
は、及び二トリルゴムを主ゴム材料とするシール部材の
表面にダイヤモンド状炭素からなる表面層を設けたこと
を特徴とする空気圧機器用シール部材によって解決され
る。特に、可塑剤が、ポリエーテル系、または、及びポ
リエステル系可塑剤であることが好ましい。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は、空気圧機器用に使
用されるシール部材に関し、さらに詳しくは、耐タービ
ン油性、及び耐ドレン性を有すると共に耐摩耗性に優れ
た空気圧機器に使用されるシール部材に関するものであ
る。

【０００２】

【従来技術および発明が解決しようとする課題】油圧機
器の摺動面のシール、空気圧機器の摺動面のシールな
ど、摺動面に用いられる摺動部材には、その特性の一つ
として摺動面に接する部分の摩擦抵抗が小さいこと、つ
まり、摺動が始まる時の抵抗（始動抵抗）及び摺動時の
抵抗（摺動抵抗）が小さいことが求められ、特に空気圧
機器に用いられる場合には１ＭＰａ以下の低圧で使用さ
れることが多い。上記摺動部材には反発力に富み、密封
性が良いという利点を有するゴム材料を主体とするもの
が多いが、ゴム製摺動部材には摩擦抵抗が大きいという
問題があった。

【０００３】このような空気圧機器の摺動面のシール部
材は、空気圧縮機であるコンプレッサーからの圧縮空気
と常に接触しているため、圧縮空気に微量に含有される
タービン油（潤滑油）やドレン（水）に対する耐性、す
なわち、これらの液体に接触した場合であっても体積変
化が少なくことが要求され、また最近、空気圧機器用シ
ール部材の長寿命化の要求もあるため耐摩耗性が低下し
ないことも強く要望されている。

【０００４】しかしながら、従来の空気圧機器用シール
の二トリルゴムを主ゴム材料とした空気圧機器用シール
部材では、タービン油（潤滑油）やドレンと接触した場
合に体積変化が大きく、また耐摩耗性も十分でなかっ
た。

【０００５】

【課題を解決しようとする課題】本発明は上記問題を解
決しようとするものであり、その目的はタービン油（潤
滑油）やドレンと長時間接触した場合であっても体積変
化が少なく、耐摩耗性にも優れた空気圧機器用に使用さ
れるシール部材を提供することにある。

【０００６】

【課題を解決するための手段】本発明は、水素化二トリ
ルゴム、または、及び二トリルゴムを主ゴム材料とする
シール部材の表面にダイヤモンド状炭素からなる表面層
を設けたことを特徴とする空気圧機器用シール部材によ
って解決される。さらに、シール部材の主ゴム材料が水
素化二トリルゴムであって、さらに可塑剤が含有されて
なる上記空気圧機器用シール部材 によって解決され
る。特に、可塑剤の含有量が水素化二トリルゴム１００
重量部に対して１０重量部以下とすることが好ましい。
可塑剤は、ポリエーテル系、または、及びポリエステル
系可塑剤であることが好ましい。

【０００７】

【発明の実施の形態】即ち、本発明の空気圧機器用シー
ル部材の主ゴム材料は、水素化二トリルゴム、または、
及び二トリルゴムである。これらの材料は公知のものを
使用することができる。タービン油（潤滑油）やドレン
（水）と長時間接触した場合の体積変化率の点から水素
化二トリルゴムの方が好ましい。水素化二トリルゴムと
しては、二トリルゴムの共役ジエン単位の全部または、
一部を水素化したものや、二トリルゴムにエチレン性不
飽和モノマー単位を導入したものや、共役ジエン単位の
代わりにエチレン性不飽和モノマー単位を導入したもの
である。具体的には、ブタジエン−アクリロニトリル共
重合体ゴム、イソプレン−ブタジエン−アクリロニトリ
ル共重合体ゴム、イソプレン−ブタジエン−アクリロニ
トリル共重合体ゴムを水素化したもの、イソプレン−ア
クリロニトリル共重合体ゴムを水素化したもの、ブタジ
エン−メチルアクリレート−アクリロニトリル共重合体
ゴム等が例示できる。

【０００８】本発明で使用される水素化二トリルゴム
は、アクリロニトリル単位を含有することが好ましく、
その含有量は、好ましくは１５〜５０重量％、より好ま
しくは３０〜４８重量％、特に好ましくは３５〜４６重
量％である。

【０００９】上記水素化二トリルゴムの水素化率は、２
重結合の指標であるヨウ素価により表すことができ、好
ましくは０〜６０ｇ／１００ｇ、より好ましくは２〜３
０ｇ／１００ｇである。

【００１０】可塑剤は、加工性を向上させるために配合
することが好ましく、具体的には、ポリエーテル系可塑
剤、アジピン酸ポリエステル系可塑剤、フォスフェート
系可塑剤、セバケート系可塑剤、アジペート系可塑剤、
フタレート系可塑剤などを用いることができる。 空気
圧機器用のシール部材として好ましい水素化二トリルゴ
ムは、通常有機過酸化物で加硫を行う。有機過酸化物を
用いた加硫系では、１次加硫の後に、加硫を完結させて
各種特性を向上させるために１５０℃程度での２次加硫
を行うことが好ましい。その場合には、揮発性の大きい
可塑剤を使用すると２次加硫時に可塑剤の若干揮発する
場合がある。このため、揮発性が低いポリエーテル系、
または、及びポリエステル系可塑剤を用いた場合には、
揮発分が少ないため、低温での耐脆化性に優れる。特
に、ポリエーテル系可塑剤、ポリエステル系可塑剤との
混合物が好ましい。混合比率は、ポリエーテル系可塑剤
／ポリエステル系可塑剤が１〜９／９〜１程度である。

【００１１】上記可塑剤の含有量は、水素化二トリルゴ
ム、または、及び二トリルゴム１００重量部に対して、
好ましくは１０重量部以下、好ましくは５重量部以下、
特に好ましくは４重量部以下である。可塑剤の含有量が
１０重量部を超えると、得られるシール部材をタービン
油、ドレンに接触した後の体積変化（収縮）が大きくな
るおそれがあり、好ましくない。

【００１２】本発明の空気圧機器用シール部材は、可塑
剤に加えて、必要に応じて、有機過酸化物、架橋助剤、
老化防止剤、カーボンブラックなどを添加しても良い。
特に、耐摩耗性を向上させる点から、カーボンブラック
を配合することが好ましい。配合量は、水素化二トリル
ゴム、または、及び二トリルゴム１００重量部に対し
て、好ましくは２０〜１８０重量部、好ましくは３０〜
１５０重量部である。２０重量部未満では、耐摩耗性が
劣る傾向にあり、１８０重量部を超えるとシール部材の
製造が困難になる傾向にある。

【００１３】本発明の空気圧機器用シール部材は、当該
分野の通常の方法、例えば、押出機、オープンロールな
どの装置を用いて、目的とする形状に近い形に予備成形
を行い、さらにプレス成形などにより所望の形状とすれ
ば良い。

【００１４】本発明のシール部材のダイヤモンド状炭素
からなる表面層の厚さは、本発明の目的に合う程度、即
ちシール部材のゴム弾性を低下させない程度であれば特
に制限はないが、例えば、ダイヤモンド状炭素からなる
表面層は柔軟性の点からその厚さは０．１〜５μｍ程度
と比較的薄くすることが好ましい。ダイヤモンド状炭素
からなる表面層の厚さは、厚すぎると柔軟性に乏しくな
って圧縮などによる内層の変形に追随し難くなる傾向に
あり、薄すぎると十分な潤滑効果及び長期の潤滑性が得
難い傾向にある。 ダイヤモンド状炭素からなる表面層
の形成方法に制限はないが、例えば、イオンプレーテイ
ング法、反応性スパッタリング法、プラズマＣＶＤ法に
より形成することができる。

【００１５】本発明の空気圧機器用シール部材は、適用
する空気圧機器に適した形状、大きさにすればよく、例
えばＯリング、Ｕ形状シールなどが挙げられる。

【００１６】このようにして得られた空気圧機器用シー
ル部材は、タービン油、ドレンに接触した後も体積変化
が少なく、かつ耐摩耗性も優れていることから、空気圧
機器、例えば、電磁弁、シリンダーシール部材として有
効である。

【００１７】（実施例１）ヨウ素価２８ｇ／１００ｇ、
アクリロニトリル含有量が３６重量％の水素化ニトリル
ゴム１００重量部に対して、ｔ−ブチルパーオキシ−ｍ
−ジプロピルベンゼン２．４重量部、Ｎ，Ｎ’−ｍ−フ
ェニレンジマレイミド３．０重量部、ステアリン酸０．
５重量部、ＳＲＦカーボンブラック５５重量部、酸化亜
鉛５重量部、ポリエーテル／ポリエステル系可塑剤３重
量部からなる組成物をニーダー、次いでオープンロール
で混練し、その後１６５℃で２０分間圧縮成型し、さら
に１５０℃で４時間オーブン中にて架橋を行いＯリング
形成し、さらにその表面に反応性スパッタリング法によ
り厚さ１μｍのダイヤモンド状炭素からなる表面層を形
成してシール部材とした。 （実施例２）可塑剤をポリエステル系可塑剤４重量部と
して、ダイヤモンド状炭素からなる表面層の厚さを２μ
ｍとした以外は実施例１と同じシール部材とした。

【００１８】比較例として、ダイヤモンド状炭素からな
る表面層を形成していない以外は実施例１と同じ試料を
用いた。

【００１９】実施例、比較例の各試験は以下条件で行っ
た。 （耐タービン油性）上記方法で作成した空気圧機器用Ｏ
リングをＪＩＳ Ｋ６２５８に準拠して１００℃、７日
間、タービン油（日本石油社製ＦＢＫタービン３２）に
浸積した後、各種物性を測定した。 （耐ドレン性）上記方法で作成した空気圧機器用Ｏリン
グをＪＩＳ Ｋ６２５８に準拠して７０℃、７日間、水
道水に浸積した後、各種物性を測定した。 （耐摩擦性）摩擦試験機（ＨＥＩＤＯＮ社製ＨＥＩＤＯ
Ｎ−１４ＤＲ）を用いて、摩擦係数を測定した。 試験条件： 試料：２ｔ×Φ１０ 移動距離：１００ｍｍ 荷重：５００ｇ 保持時間：１分 テストスピード：２００ｍｍ／ｍｉｎ （耐摩耗性）摩耗試験機を用いて、摩耗量を測定した。 試験条件： 試料：円柱状試料 直径６．３ｍｍ 高さ８．０ｍｍ 相手金属材料：ＳＳ４００ 金属板表面粗さ：３．２Ｓ 金属板仕上げ方法：仕上げと直角方向に往復 駆動速度：６０ｃｐｍ ストローク：１０ｍｍ 荷重：０．８ＭＰａ 作動回数：１０万サイクル 潤滑：無潤滑 温度：常温 摩耗量（ｍｍ）＝ ｛（Ｗ１−Ｗ２）／Ｓ｝／Ａ Ｗ１：試験前の質量（ｇ） Ｗ２：試験後の質量（ｇ） Ｓ：試料の比重 Ａ：試料の底面積（ｍｍ2）

【００２０】上記試験を行った結果、実施例１は体積膨
張率＋１．３％（タービン油）、＋０．９％（ドレ
ン）、摩擦係数０．３２、摩耗量０．０１ｍｍであっ
た。実施例２は体積膨張率＋１．３％（タービン油）、
＋０．９％（ドレン）、摩擦係数０．３２、摩耗量０．
０１ｍｍであった。一方、、比較例１は、体積膨張率＋
１．３％（タービン油）、＋０．９％（ドレン）であっ
たが、摩擦係数０．８６、摩耗量０．０６ｍｍであっ
た。

【００２１】

【発明の効果】上記実施例、比較例から明らかなよう
に、本発明の空気圧機器用シール部材は、耐タービン油
性、及び耐ドレン性を有する共に耐摩耗性に優れる。こ
のため、空気圧機器、例えば、空気圧機器用の電磁弁、
シリンダーシール部材として最適である。

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き Ｆターム(参考） 3J040 EA16 FA06 FA20 HA30 4J002 AC071 AC111 CF032 CH002 EH096 EH146 EW046 FD010 FD022 FD026 FD140 GJ02 GM00

Claims (4)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 水素化二トリルゴム、または、及び二ト
   リルゴムを主ゴム材料とするシール部材の表面にダイヤ
   モンド状炭素からなる表面層を設けたことを特徴とする
   空気圧機器用シール部材。
2. 【請求項２】 シール部材の主ゴム材料が水素化二トリ
   ルゴムであって、さらに可塑剤が含有されてなる請求項
   １に記載の空気圧機器用シール部材。
3. 【請求項３】 可塑剤の含有量が水素化二トリルゴム１
   ００重量部に対して１０重量部以下である請求項２に記
   載の空気圧機器用シール部材。
4. 【請求項４】 可塑剤が、ポリエーテル系、または、及
   びポリエステル系可塑剤である請求項２〜４いずれかに
   記載の空気圧機器用シール部材。