JP2003013042A - 摺動部用シール材 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【課題】 優れた耐摩耗性を有し、しかも、装着性およ
び相手部材への追従性も良好な、摺動部用シール材を提
供する。 【解決手段】 テトラフルオロエチレンを共重合成分と
して含有するフッ素ゴム１００重量部と、カーボンブラ
ック５〜８０重量部とを含むゴム組成物を有機過酸化物
架橋してなる摺動部用シール材。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は摺動部用シール材に
関し、特に、優れた耐摩耗性を有し、しかも、装着性お
よび相手部材への追従性も良好な摺動部用シール材に関
する。

【０００２】

【従来の技術】電車などのドアの開閉駆動に用いられる
空気圧シリンダ、電磁弁、または、スプール弁などにお
ける摺動部分、すなわち、回転や往復運動する部材（ピ
ストン、スプール等）とこれに対面する部材（シリン
ダ、スリーブ等）間には、その摺動性を損なうことな
く、これらの間に流れる流体を密封するために、パッキ
ンなどのシール材が装着される。このような摺動部分に
適用される、所謂、摺動部用シール材においては、摺動
抵抗を受けることによって摩耗が起こり、シール性能が
低下するという問題がある。従って、かかる摺動部用の
シール材においては、従来から耐磨耗性を向上するため
に、母材となるゴム（例えば水素化ニトリルゴム）に二
硫化モリブデン等の固体潤滑剤を混入して摺動抵抗を低
下させたり、あるいは、アルミナ、シリカ等の無機フィ
ラーを添加してゴムを補強することが行われている。し
かしながら、かかる従来のシール材では、固体潤滑剤や
無機フィラー等を配合することにより、母材となるゴム
中への添加剤の分散性が問題となるとともに、ゴム弾性
やゴム強度の低下が大きく、シール材の装着性（所定の
装着部位への装着性）や相手部材（シール材を押接させ
る相手部材）への追従性が低下するといった問題があ
る。

【０００３】

【発明が解決しようとする課題】上記事情に鑑み、本発
明は、優れた耐摩耗性を有し、しかも、装着性および相
手部材への追従性も良好な、摺動部用シール材を提供す
ることを目的とする。

【０００４】

【課題を解決するための手段】本発明者等は、共重合成
分としてテトラフルオロエチレンを含むフッ素ゴムに特
定量のカーボンブラックを配合したゴム組成物を、有機
過酸化物架橋することによって、極めて摩耗が起こりに
くく、しかも、装着性および相手部材への追従性も良好
な摺動部用シール材が得られることを見出し、本発明を
完成させるに至った。

【０００５】すなわち、本発明は以下の通りである。 （１）テトラフルオロエチレンを共重合成分として含有
するフッ素ゴム１００重量部と、カーボンブラック５〜
８０重量部とを含むゴム組成物を有機過酸化物架橋して
なる摺動部用シール材。 （２）テトラフルオロエチレンを共重合成分として含有
するフッ素ゴムが、ビニリデンフルオライド−ヘキサフ
ルオロプロペン−テトラフルオロエチレン三元共重合
体、ビニリデンフルオライド−パーフルオロ（メチルビ
ニルエーテル）−テトラフルオロエチレン三元共重合体
およびパーフルオロ（メチルビニルエーテル）−エチレ
ン−テトラフルオロエチレン三元共重合体から選ばれる
少なくとも１種である上記（１）記載の摺動部用シール
材。 （３）６５以上のタイプＡデュロメータ硬さを有し、か
つ、１５０％以上の伸びを有する上記（１）または
（２）記載の摺動部用シール材。 （４）スプールパッキンである上記（１）〜（３）のい
ずれかに記載のシール材。

【０００６】

【発明の実施の形態】以下、本発明をより詳しく説明す
る。本発明の摺動部用シール材（以下、単にシール材と
もいう）は、テトラフルオロエチレン（ＴＦＥ）を共重
合成分として含有するフッ素ゴム（以下、「ＴＦＥ含有
フッ素ゴム」とも略称する）に特定量のカーボンブラッ
クを配合し、有機過酸化物架橋してなるシール材であ
り、極めて摩耗が起こりにくく、かつ、良好な装着性及
び相手部材への追従性を有する。

【０００７】本発明で使用するテトラフルオロエチレン
（ＴＦＥ）を共重合成分として含有するフッ素ゴム（Ｔ
ＦＥ含有フッ素ゴム）としては、ビニリデンフルオライ
ド−ヘキサフルオロプロペン−テトラフルオロエチレン
三元共重合体、ビニリデンフルオライド−パーフルオロ
（メチルビニルエーテル）−テトラフルオロエチレン三
元共重合体およびパーフルオロ（メチルビニルエーテ
ル）−エチレン−テトラフルオロエチレン三元共重合体
等が好適である。これらはいずれか１種を単独で使用し
ても２種以上を任意の割合で組み合わせて使用してもよ
い。

【０００８】当該ＴＦＥ含有フッ素ゴムにおいて、テト
ラフルオロエチレン（ＴＦＥ）の共重合量は好ましくは
１〜８０モル％、特に好ましくは１０〜７０モル％であ
る。テトラフルオロエチレン（ＴＦＥ）の共重合量が１
モル％未満の場合、そのようなものを使用したシール材
は耐磨耗性が低下する傾向となり、また、テトラフルオ
ロエチレン（ＴＦＥ）の共重合量が８０モル％を超える
場合、そのようなものを使用したシール材は、伸びが低
下し、シール材として装着することが困難となり、好ま
しくない。かかる好ましいＴＦＥ含有フッ素ゴムの具体
例としては、〔ダイエルＧ９５２（ヘキサフルオロプロ
ペン−ビニリデンフルオライド−テトラフルオロエチレ
ン三元共重合体）、ダイキン社製〕、〔バイトンＧＦ
（ヘキサフルオロプロペン−ビニリデンフルオライド−
テトラフルオロエチレン三元共重合体）、デュポン・ダ
ウエラストマー社製〕、〔バイトンＥＴＰ５００（パー
フルオロ（メチルビニルエーテル）−エチレン−テトラ
フルオロエチレン三元共重合体）、デュポン・ダウエラ
ストマー社製〕、〔ダイエルＬＴ３０２（ビニリデンフ
ルオライド−パーフルオロ（メチルビニルエーテル）−
テトラフルオロエチレン三元共重合体）、ダイキン社
製〕、〔バイトンＧＬＴ（ビニリデンフルオライド−パ
ーフルオロ（メチルビニルエーテル）−テトラフルオロ
エチレン三元共重合体）、デュポン・ダウエラストマー
社製〕等が挙げられる。

【０００９】本発明においてカーボンブラックの使用量
は、ＴＦＥ含有フッ素ゴム１００重量部に対して５〜８
０重量部でなければならない。かかる特定の配合量によ
って、シール材は摺動部用シール材に好適な硬さ、伸び
を発現するとともに、極めて良好な耐磨耗性を示す。カ
ーボンブラックの使用量がＴＦＥ含有フッ素ゴム１００
重量部に対して５重量部未満であると、そのようなシー
ル材は柔らかく相手部材への追従性が低下し、摺動部用
シール材（パッキン）として使用できない。また、カー
ボンブラックの使用量がＴＦＥ含有フッ素ゴム１００重
量部に対して８０重量部を超えると、そのようなシール
材が硬くなり過ぎて、シール材の装着性が悪く、その観
点から摺動部用シール材（パッキン）として使用できな
い。本発明において好ましいカーボンブラックの使用量
はＴＦＥ含有フッ素ゴム１００重量部に対して１５〜６
０重量部であり、特に好ましくは２０〜５０重量部であ
る。

【００１０】本発明で使用するカーボンブラックとして
は、ＨＡＦカーボンブラック、ＭＡＦカ−ボンブラッ
ク、ＦＥＦカーボンブラック、ＳＲＦカーボンブラッ
ク、ＧＰＦカーボンブラック等のファーネスブラック；
ＦＴカーボンブラック、ＭＴカーボンブラック等のサー
マルブラック；等の公知の各種カーボンブラックを制限
なく使用できるが、これらのうちでも、シール材の耐磨
耗性および圧縮永久歪み特性（特に、耐磨耗性）の点か
らサーマルブラックが好ましい。

【００１１】本発明で使用する有機過酸化物としては、
ｏ−メチルベンゾイルパーオキサイド、ビス（３，５，
５−トリメチルヘキサノイル）パーオキサイド、ラウロ
イルパーオキサイド、ベンゾイルパーオキサイド、ｔ−
ブチルパーオキシピバレート、ｔ−ブチルパーオキシ−
２−エチルヘキサノエート、ｔ−ブチルパーオキシイソ
ブチレート、ジクミルパーオキサイド、１，３−ビス
（ｔ−ブチルパーオキシイソプロピル）ベンゼン、２，
５−ジメチル−２，５−ジ（ｔ−ブチルパオーキシ）−
ヘキシン−３、２，５−ジメチル−２，５−ジ（ｔ−ブ
チルパオーキシ）ヘキサン、ジｔ−ブチルパーオキサイ
ド等が挙げられ、これらはいずれか１種を使用しても２
種以上を併用してもよい。本発明において有機過酸化物
の使用量は、ＴＦＥ含有フッ素ゴム１００重量部に対し
て１〜１５重量部が好ましい。有機過酸化物の使用量が
ＴＦＥ含有フッ素ゴム１００重量部に対して１重量部未
満であると、そのようなシール材は引張強さが低下する
傾向となり、好ましくない。また、有機過酸化物の使用
量がＴＦＥ含有フッ素ゴム１００重量部に対して１５重
量部を超えると、そのようなシール材は伸びが低下する
傾向となり、好ましくない。本発明において、有機過酸
化物の使用量は、より好ましくは、ＴＦＥ含有フッ素ゴ
ム１００重量部に対して２〜１０重量部である。なお、
ＴＦＥ含有フッ素ゴムをポリオール架橋した場合、シー
ル材の伸びが低下し、また、二次加硫後の寸法安定性に
欠け、装着性、相手部材への追従性が悪いものとなって
しまう。

【００１２】本発明の摺動部用シール材には、その優れ
た耐磨耗性、強度、伸び等を損なわない範囲で、さらな
る特性向上のために、公知の充填剤、可塑剤、老化防止
剤、滑剤、安定剤、架橋助剤等の添加剤を含有させても
よい。

【００１３】架橋助剤としては、マレイミド系架橋助
剤、硫黄、液状ポリブタジエン、アリル系架橋助剤、メ
タアクリレート系架橋助等を用いることができる。マレ
イミド系架橋助剤としては、たとえば、Ｎ，Ｎ−ｍ−フ
ェニレンジマレイミドが挙げられ、アリル系架橋助剤と
しては、たとえばトリアリルシアヌレート、ジアリルフ
タレート、テトラアリルオキシエタンなどが挙げられ
る。またメタアクリレート系架橋助剤としては、たとえ
ばエチレングリコールメタアクリレート、トリエチレン
グリコールジメタアクリレート、テトラエチレングリコ
ールジメタアクリレート、ポリエチレングリコールジメ
タアクリレート、トリメチロールプロペントリメタアク
リレートなどが挙げられる。架橋助剤は必要に応じて１
種または２種以上を併用してもよい。架橋助剤の添加量
はＴＦＥ含有フッ素ゴム１００重量部当たり０〜１０重
量部程度が好ましく、特に好ましくは０〜５重量部であ
る。

【００１４】本発明のシール材は、ＴＦＥ含有フッ素ゴ
ム、カーボンブラック、有機過酸化物およびその他の必
要に応じて添加する添加剤を、ロール混合、ニーダ混
合、バンバリ混合等の公知の混合（混練）方法で混合
し、得られたゴム混合物を架橋（加硫）し、所望の形状
に成形することで製造される。

【００１５】架橋（加硫）は、ゴム混合物の成形ととも
に、または、ゴム混合物の成形後の、いずれで行っても
よい。架橋（加硫）は一次架橋（加硫）と二次架橋（加
硫）を行うのが好ましく、好ましい態様として、約１４
０〜２００℃で約１〜１００分の一次架橋（加硫）を行
った後、約２２０〜２５０℃で約２０〜２４時間の二次
架橋（加硫）を行う態様が挙げられる。また、成形は、
射出成形、圧縮（プレス）成形、押出成形等の公知の成
形方法を使用できる。

【００１６】本発明のシール材は６５以上（好ましくは
７５以上）のタイプＡデュロメータ硬さを有しながら、
１５０％以上の伸びを有する。当該１５０％以上の伸び
を有することで、優れた装着性を示す。また、本発明に
おいて、シール材のタイプＡデュロメータ硬さは９０以
下が好ましい。タイプＡデュロメータ硬さが９０を超え
ると、目的の良好な装着性が得られない。

【００１７】また、本発明のシール材は１０ＭＰａ以上
の引張強さを有する。引張強さが１０ＭＰａ以上である
ことで、装着時の引き伸ばしによるシール材の破断が防
止され、また、シール材が急激な引張り等を受けたとき
のシール材の損傷（破断）が防止される。

【００１８】本発明において、上記シール材のタイプＡ
デュロメータ硬さはＪＩＳ Ｋ ６２５３に準拠にした
方法で、伸びおよび引張強さはＪＩＳ Ｋ ６２５１に
準拠した方法で測定される。

【００１９】本発明の摺動部用シール材は、適用すべき
摺動部の構造に応じて各種の形状に成形できるが、空気
圧シリンダ、電磁弁、スプール弁などにおける摺動部
分、すなわち、回転や往復運動するピストン、スプール
に装着するパッキン（Ｏリング）に好適であり、スプー
ルパッキンに特に好適である。すなわち、スプールパッ
キンは外径が１〜２ｃｍ、断面（円）の直径は０．１〜
０．５ｃｍの極めて小径のＯリングで、スプール弁体の
凹溝に装着して使用されるが、小径のＯリングであるが
故に、その装着の際には容易に拡径できる伸張性がない
と装着しにくく、また、拡径した時の引張に対して十分
な強度がないと切断（破断）してしまう。本発明のシー
ル材をスプールパッキンに使用することで、切断（破
断）等を生じることなくスプール弁体に容易に装着で
き、しかも、実使用時には、摩耗が極めて低減され、し
かも、急激な引張り等にも十分な耐性を示し、良好なシ
ール性能が長期間持続する。

【００２０】

【実施例】以下、本発明の実施例と比較例を記載して、
本発明をより具体的に説明するが、本発明は以下の実施
例によって制限されるものではない。 実施例１ ＴＦＥ含有フッ素ゴム（ヘキサフルオロプロペン−ビニ
リデンフルオライド−テトラフルオロエチレン三元共重
合体：ダイエルＧ９０２、ダイキン社製）１００重量
部、カーボンブラック（ＭＴカーボンブラック、キャノ
ンカーブリミテッド社製）３０重量部、有機過酸化物
（２，５−ジメチル−２，５−ジ（ｔ−ブチルパーオキ
シ）ヘキサン、：パーヘキサ２５Ｂ、日本油脂製）２重
量部をオープンロールで混練した後、１７５℃で５分間
のプレス加硫、２００℃で、４〜６時間のオーブン加硫
(二次加硫)を行い、ゴム成形物を得た。

【００２１】実施例２ ＴＦＥ含有フッ素ゴムを、ビニリデンフルオライド−パ
ーフルオロ（メチルビニルエーテル）−テトラフルオロ
エチレン三元共重合体（ダイエルＬＴ３０２、ダイキン
社製）に変更し、さらにカーボンブラックの量を２０重
量部に変更した以外は実施例１と同様にして、ゴム成形
物を得た。

【００２２】実施例３ ＴＦＥ含有フッ素ゴムを、パーフルオロ（メチルビニル
エーテル）−エチレン−テトラフルオロエチレン三元共
重合体（バイトンＥＴＰ５００、デュポン・ダウエラス
トマー社製）に変更した以外は実施例１と同様にして、
ゴム成形物を得た。

【００２３】実施例４ カーボンブラックをＦＥＦカーボンブラック（シースト
ＳＯ、東海カーボン社製）に変更し、さらにカーボンブ
ラックの配合量を２０重量部に変更した以外は実施例１
と同様にして、ゴム成形物を得た。

【００２４】比較例１ ＴＦＥ含有フッ素ゴムの代わりに、ヘキサフルオロプロ
ペン−ビニリデンフルオライド共重合体（ダイエルＧ８
０１、ダイキン社製）を用いた以外は実施例１と同様に
して、ゴム成形物を得た。

【００２５】比較例２ カーボンブラックの配合量を３重量部に変更した以外
は、実施例１と同様にして、ゴム成形物を得た。

【００２６】比較例３ カーボンブラックの配合量を９０重量部に変更した以外
は、実施例１と同様にして、ゴム成形物を得た。

【００２７】〔性能試験１（一般特性）〕上記の実施例
および比較例で得られたゴム成形物について、タイプＡ
デュロメータ硬さ（ＪＩＳ Ｋ ６２５３に準拠）、引
張強さ（ＭＰａ）（ＪＩＳ Ｋ６２５１に準拠）、伸び
（％）（ＪＩＳ Ｋ ６２５１に準拠）をそれぞれ測定
した。

【００２８】〔性能試験２（耐磨耗性）〕上記実施例お
よび比較例で得られたゴム成形物（直径＝６．３ｍｍ、
高さ＝８ｍｍの円柱状）について、一定引張方式磨耗試
験機を用いて下記の条件で磨耗量を測定した。まずクラ
ンク軸の駆動により相手金属板を往復動させ、この相手
金属板の往復動する方向に垂直な方向に荷重をかけなが
ら、試料を相手金属板に摺動させた。試料と相手金属板
と間の接触荷重の作用には、エアシリンダの推力を用い
た。各条件は以下の通りであった。 ・試料：円柱状（直径＝６．３ｍｍ、高さ＝８ｍｍ） ・相手金属板材料：ＳＳ４１ ・相手金属板表面粗さ：３．２Ｓ（３．２〜６．０ｍ
ｍ） ・往復動方向：相手金属板の仕上げ方向と直角に往復動 ・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 ・潤滑の有無：無 ・温度：常温 磨耗量＝[（Ｗ１−Ｗ２）／Ｓ]／Ａ 〔Ｗ１：試験前の試料重量（ｇ）、Ｗ２：試験後の試料
重量（ｇ）、Ｓ：試料の比重、Ａ：試料の底面積（ｍｍ
²）〕の式にて、各磨耗量（ｍｍ）を算出した。

【００２９】

【表１】

【００３０】表中、ＶＤＦ−ＨＦＰ−ＴＦＥはビニリデ
ンフルオライド−ヘキサフルオロプロペン−テトラフル
オロエチレン三元共重合体、ＶＤＦ−ＰＭＶＥ−ＴＦＥ
はビニリデンフルオライド−パーフルオロ（メチルビニ
ルエーテル）−テトラフルオロエチレン−三元共重合
体、ＰＭＶＥ−Ｅ−ＴＦＥはパーフルオロ（メチルビニ
ルエーテル）−エチレン−テトラフルオロエチレン三元
共重合体、ＶＤＦ−ＨＦＰはビニリデンフルオライド−
ヘキサフルオロプロペン共重合体である。また、タイプ
Ａデュロメータ硬さは６５〜９０が合格、引張強さは１
０ＭＰａ以上が合格、伸びは１５０％以上が合格、耐磨
耗性（磨耗量）は１．００ｍｍ以下が合格である。ま
た、表中に付した※は測定不能であることを示す。

【００３１】

【発明の効果】以上の説明により明らかなように、本発
明によれば、優れた耐摩耗性を有し、しかも、装着性お
よび相手部材への追従性も良好な、摺動部用シール材を
得ることができる。

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者 慶上 伸雄 和歌山県有田市箕島663番地 三菱電線工 業株式会社箕島製作所内 Ｆターム(参考） 3J043 AA11 BA04 CB14 DA02 4F071 AA15X AA26X AA27X AA30X AA76 AB03 AC08 AE02 AF21 AF25 BB03 BC10 4H017 AA04 AA29 AB12 AC16 AD04 AD06 4J002 BB101 BD141 BD151 BD161 BE051 DA036 EK037 EK047 EK057 FD147 GJ02 GM00

Claims (4)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 テトラフルオロエチレンを共重合成分と
   して含有するフッ素ゴム１００重量部と、カーボンブラ
   ック５〜８０重量部とを含むゴム組成物を有機過酸化物
   架橋してなる摺動部用シール材。
2. 【請求項２】 テトラフルオロエチレンを共重合成分と
   して含有するフッ素ゴムが、ビニリデンフルオライド−
   ヘキサフルオロプロペン−テトラフルオロエチレン三元
   共重合体、ビニリデンフルオライド−パーフルオロ（メ
   チルビニルエーテル）−テトラフルオロエチレン三元共
   重合体およびパーフルオロ（メチルビニルエーテル）−
   エチレン−テトラフルオロエチレン三元共重合体から選
   ばれる少なくとも１種である請求項１記載の摺動部用シ
   ール材。
3. 【請求項３】 ６５以上のタイプＡデュロメータ硬さを
   有し、かつ、１５０％以上の伸びを有する請求項１また
   は２記載の摺動部用シール材。
4. 【請求項４】 スプールパッキンである請求項１〜３の
   いずれかに記載のシール材。