JP2006321850A - フッ素樹脂製摺動部材 - Google Patents
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Abstract
【解決手段】 熱溶融性フッ素樹脂と層状化合物の粉末混合物から得られる熱溶融性フッ素樹脂組成物を成形してなるフッ素樹脂製シールリングなどの摺動部材。
熱溶融性フッ素樹脂組成物が、熱溶融性フッ素樹脂75〜95重量%と層状化合物25〜5重量%からなる組成物である、前記したフッ素樹脂製摺動部材は好ましい態様である。
【選択図】 なし
Description
このようなシールリングは、従来の鋳鉄製から、相手部材により密着しやすく、シール性に優れる合成樹脂製のものに代りつつあるが、合成樹脂製シールリングにおいては、相手部材により密着しやすいが、摺動性に欠けるために相手部材との摺接面の摩擦トルクが大きくなるという問題があった。
本発明は、熱溶融成形法によって成形でき、すぐれた耐磨耗特性と機械特性を有するフッ素樹脂製シールリングなどの摺動部材を提供することにある。
前記熱溶融性フッ素樹脂組成物が、熱溶融性フッ素樹脂75〜95重量%と、層状化合物25〜5重量%からなる組成物である、前記したフッ素樹脂製摺動部材は本発明の好ましい態様である。
前記グラファイトが、平均粒径10μm以下の動部材である、前記したフッ素樹脂製摺動部材は本発明の好ましい態様である。
本発明によって、すぐれた耐磨耗特性と加えて、すぐれた機械特性を有するフッ素樹脂製シールリングなどの摺動部材が提供される。
本発明において、物性の測定は下記の方法によって行った。
JIS K7218に準じて松原式で測定した。
外径25.5φ(内径20.0φ)で高さが約20mmの筒形状の試験サンプルを用い、荷重が6kg/cm2で、速度が0.5cm/secの条件で、相手材をSS−41とし、時間を50として、松原式摩擦磨耗試験機(東洋測器社製)を用いて測定した。
(2)圧縮クリープ測定
ASTM D621に準じて測定した。
両辺が12.7mmで高さが25.4mmの四角柱を試験サンプルとし、クリープ条件を荷重140kg/cm2、温度23℃として測定した。
粉末混合物の調製
PFAとして三井・デユポンフロロケミカル株式会社製PFA350−Jの造粒品(平均粒径400μm、MFR1〜3g/10分)を160℃で20時間乾燥させたものを用い、グラファイトとしてグラファイトAT−No.10E(平均粒径13〜25μm、オリエンタル産業株式会社製)を用いて、両者を95重量%と5重量%の割合で高速回転混合機に投入し、回転数3600rpmで10分間混合した。その後、高速回転混合機内の壁に付着した粉末を掻き落とした後、再度同条件で10分間混合して粉末混合物を得た。
得られた粉末混合物を、コンパクター(新東工業株式会社製、BSCIV)を使用して、スクリューフィーダー回転数120〜128rpm、ロール回転速度2,4〜2,8rpmで圧縮固化させた後、粉砕して粒径が100〜1000μmの粒体を得た。
得られた粒体を280℃〜300℃で20時間焼成して低揮発分を除去した。
金型にフッ素樹脂組成物を入れ、350℃で2.5時間保持して樹脂を溶融させた。圧力4.5MPaで1時間圧縮を保持した後室温中で冷却して50φの円柱ブロックを得た。得られた円柱ブロックを切削加工して所定の試験サンプルとした。
得られた試験サンプルについて、耐磨耗試験、圧縮クリープ測定および圧縮強度測定を行った。結果を表1に示す。
実施例1において、PFAを三井・デユポンフロロケミカル株式会社製PFA340−Jの造粒品(平均粒径400μm、MFR10−18g/10分)を160℃で20時間乾燥させたものに代え、これとグラファイトの割合を90重量%と10重量%に変更するほかは同様にして、耐磨耗試験、圧縮クリープの測定を行った。結果を表1に示す。
実施例2において、PFAとグラファイトの割合を80重量%と20重量%に変更するほかは同様にして、耐磨耗試験、圧縮クリープの測定を行った。結果を表1に示す。
実施例1において、グラファイトの使用を省略するほかは同様にして、耐磨耗試験、圧縮クリープの測定を行った。結果を表1に示す。
実施例1において、PFAをPTFE(三井・デユポンフロロケミカル株式会社製、 )に代え、これとグラファイトの割合を85重量%と15重量%に変更するほかは同様にして、耐磨耗試験、圧縮クリープの測定を行った。結果を表1に示す。
フッ素樹脂粉末の調整
乳化重合により得られた30重量%PFA水性分散液(融点307℃、MFR=1.9g/10分)60kgを、ダウンフロータイプのプロペラ型6枚羽根付き撹拌シャフトと排水手段を有する撹拌槽(100L)に入れ、300rpmで撹拌しながら60%硝酸500gを加えた。さらに300rpmで10分間撹拌し、水性分散液が凝集した後、450rpmで20分間撹拌することによりPFA凝集粒子を水性重合媒体上に浮上、浮揚させ、水性重合媒体と分離した。その後水性重合媒体を撹拌槽から排出し、次いで撹拌槽に水を入れてPFA凝集粒子を水洗した後、PFA凝集粒子を160℃で24時間乾燥させ、PFA粉末を得た。得られたPFA粉末の平均粒径は3μmであった。
粉末混合物の調整
得られたPFA粉末85重量%と、層状化合物として人工グラファイト(TIMCAL社製、TIMREX KS4、平均粒径2.4μm)15重量%とを高速回転混合機に投入し、3600rpmで20分間混合して粉末混合物を得た。
試験片の成形
得られた粉末混合物を用いて、実施例1と同様にして所定の試験サンプルを作製した。
得られた試験サンプルについて、耐磨耗試験、圧縮クリープの測定を行った。結果を表2に示す。
実施例4において、PFA粉末と人工グラファイトの割合を、80重量%及び20重量%に変更するほかは、実施例4と同様にして熱溶融性フッ素樹脂組成物を得た。得られた組成物を用いて、実施例1と同様にして所定の試験サンプルを作製した。
得られた試験サンプルについて、耐磨耗試験、圧縮クリープの測定を行った。結果を表2に示す。
実施例4において、層状化合物として人工グラファイトに代えて、高純度天然グラファイト(株式会社 エスイーシー製、SNO−3、平均粒径3μm)を用い、PFA粉末とグラファイトの割合を、90重量%と10重量%(実施例6)、85重量%と15重量%(実施例7)および80重量%と20重量%(実施例8)とするほかは実施例4と同様にして熱溶融性フッ素樹脂組成物を得た。得られた組成物を用いて、実施例1と同様にして所定の試験サンプルを作製した。
得られた試験サンプルについて、耐磨耗試験、圧縮クリープの測定を行った。結果を表2に示す。
本発明により提供されるフッ素樹脂製摺動部材は、熱溶融成形法によって成形できるので、複雑な形状に成形し得るフッ素樹脂製摺動部材である。
本発明により摺動部材として、熱溶融成形法によって成形でき、すぐれた耐磨耗特性と機械特性を有するフッ素樹脂製シールリングが提供される。
Claims (10)
- 熱溶融性フッ素樹脂と層状化合物の粉末混合物から得られる熱溶融性フッ素樹脂組成物を成形してなるフッ素樹脂製摺動部材。
- 前記熱溶融性フッ素樹脂組成物が、熱溶融性フッ素樹脂75〜95重量%と、層状化合物25〜5重量%からなる組成物であることを特徴とする請求項1に記載のフッ素樹脂製摺動部材。
- 熱溶融性フッ素樹脂と層状化合物との粉末混合物を得る工程(I)と、該粉末混合物を溶融混合する工程(II)を経て得られる熱溶融性フッ素樹脂組成物であることを特徴とする請求項1または2に記載のフッ素樹脂製摺動部材。
- 前記粉末混合物を得る工程(I)が、熱溶融性フッ素樹脂粉末と層状化合物とを混合して粉末混合物を得る工程(I)であることを特徴とする請求項3に記載のフッ素樹脂製摺動部材。
- 前記溶融混合が、溶融混合押出機を用い、剪断応力をかけて行われることを特徴とする請求項3または4に記載のフッ素樹脂製摺動部材。
- 熱溶融性フッ素樹脂粉末が、熱溶融性フッ素樹脂のコロイド状微粒子が凝集した平均粒径10μm以下の凝集粉末である請求項4または5に記載のフッ素樹脂製摺動部材。
- 前記粉末混合物が、熱溶融性フッ素樹脂と層状化合物を、ブレード或いはカッターナイフの周速度35m/秒以上の高速回転混合機で混合することによって行われることを特徴とする請求項1〜6のいずれかに記載のフッ素樹脂製摺動部材。
- 前記層状化合物が、グラファイトである、請求項1〜7のいずれかに記載のフッ素樹脂製摺動部材。
- 前記グラファイトが、平均粒径10μm以下のグラファイトである、請求項8に記載のフッ素樹脂製摺動部材。
- 前記摺動部材がシールリングである請求項1〜9のいずれかに記載のフッ素樹脂製摺動部材。
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