JP2010156398A - Sliding material - Google Patents

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Kazuo Mizubuchi
一雄 水渕
Kenji Sakuki
賢資 柵木
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Tanken Seal Seiko Co Ltd
Chemours Mitsui Fluoroproducts Co Ltd
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Tanken Seal Seiko Co Ltd
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Abstract

<P>PROBLEM TO BE SOLVED: To provide a sealing material having a rate of thermal expansion almost equal to that of a rotation shaft, improving a low torque performance and abrasion resistance, and preventing leakage of fluid from a sealed part of the rotation shaft. <P>SOLUTION: The sealing material is obtained by steps of: molding fluororesin composite composed of 10-60 wt.% fluororesin, 37-60 wt.% natural graphite powder, and 2-30 wt.% carbon fiber to form a sealing material with pores; and sealing the pores with thermosetting resin by impregnating and hardening it. <P>COPYRIGHT: (C)2010,JPO&INPIT

Description

本発明は、フッ素樹脂からなる摺動材に関する。さらに詳しくは、回転軸の熱膨張率にほぼ等しい熱膨張率を有し、低トルク性、耐磨耗性を向上させ、且つ回転軸封部からの流体の漏出が防止されたフッ素樹脂からなる摺動材に関する。   The present invention relates to a sliding material made of a fluororesin. More specifically, it is made of a fluororesin having a thermal expansion coefficient substantially equal to the thermal expansion coefficient of the rotating shaft, improving low torque and wear resistance, and preventing fluid leakage from the rotating shaft sealing portion. It relates to a sliding material.

各種回転機器の軸封部に使用されている摺動材は、高速、高圧、高温になるに従い、軸封部からの流体(水、油、各種薬液等)の漏出が起こり易くなる。これは摺動材として使用している材料の熱膨張率が、回転軸の材料の熱膨張率と異なること、或いは、摺動材の磨耗に起因することが多く、特に、ドライでの使用状態においては、その傾向が顕著である。   As the sliding material used in the shaft seal portion of various rotating devices becomes high speed, high pressure, and high temperature, leakage of fluid (water, oil, various chemicals, etc.) from the shaft seal portion is likely to occur. This is often due to the fact that the thermal expansion coefficient of the material used as the sliding material is different from the thermal expansion coefficient of the material of the rotating shaft or due to wear of the sliding material. In, the tendency is remarkable.

このように使用環境が厳しくなるに従い、回転軸封部(摺動部)では、回転軸材料と固定部材料との熱膨張率の違いによる回転軸封部(摺動部)と摺動材との間の空間(クリアランス)の変化、即ち該空間(クリアランス)の拡大、及び軸封部の摺動面の磨耗の増加が起こり、その結果、密封機能が低下し流体が漏出する。   As the usage environment becomes severe, the rotating shaft sealing portion (sliding portion) has a rotating shaft sealing portion (sliding portion) and a sliding material due to the difference in thermal expansion coefficient between the rotating shaft material and the fixed portion material. The space (clearance) changes during the period, i.e., the space (clearance) increases and the wear of the sliding surface of the shaft seal portion increases. As a result, the sealing function decreases and the fluid leaks.

これらの現象を解決するための提案がなされてきた。例えば、特開2001−294720公報では、ポリテトラフルオロエチレン樹脂に、黒鉛および炭素繊維を配合したポリテトラフルオロエチレン樹脂組成物が提案されている。しかしながら、この樹脂組成物からなる摺動材では、回転軸材料と固定部材料との熱膨張率の違いによる空間変化が大きく、摺動摺動面の摩耗は少ないが、黒鉛や炭素繊維を多量に添加すると空隙が増加し摺動材を流体が浸透(通気)してしまうという問題があった。また、特開平11−21406号公報では、テトラフルオロエチレンと変性四フッ化エチレン樹脂、炭素繊維、膨張黒鉛を配合した四フッ化エチレン樹脂組成物が提案されている。しかしながら、この樹脂組成物からなる摺動材では、摺動材の空隙は低く、流体の浸透(通気)は少ないが、回転軸材料と固定部材料との熱膨張率の違いによる空間変化が大きく、密封機能が低下し流体が流出するという問題があった。   Proposals have been made to solve these phenomena. For example, Japanese Patent Laid-Open No. 2001-294720 proposes a polytetrafluoroethylene resin composition in which graphite and carbon fibers are blended with a polytetrafluoroethylene resin. However, in the sliding material made of this resin composition, the spatial change due to the difference in thermal expansion coefficient between the rotating shaft material and the fixed part material is large, and the sliding sliding surface is less worn, but a large amount of graphite or carbon fiber is used. When added to, there is a problem that the gap increases and the fluid permeates (vents) the sliding material. Japanese Patent Laid-Open No. 11-21406 proposes a tetrafluoroethylene resin composition in which tetrafluoroethylene, a modified tetrafluoroethylene resin, carbon fiber, and expanded graphite are blended. However, in the sliding material made of this resin composition, the gap of the sliding material is low and the fluid permeation (ventilation) is small, but the spatial change due to the difference in the thermal expansion coefficient between the rotating shaft material and the fixed part material is large. There is a problem that the sealing function is lowered and the fluid flows out.

特開2001−294720公報JP 2001-294720 A 特開平11−21406号公報Japanese Patent Laid-Open No. 11-21406

本発明者は、前記摺動材の課題を解決すべく、改善された特性を有する摺動材の開発を行った結果、回転軸封部からの流体の漏出を防止できる摺動材を見い出し、本発明に到達したものである。
本発明の目的は、回転軸の熱膨張率にほぼ等しい熱膨張率を有し、低トルク性、耐磨耗性を向上させ、且つ回転軸封部からの流体の漏出が防止された摺動材を提供することにある。
As a result of developing a sliding material having improved characteristics in order to solve the problem of the sliding material, the present inventor has found a sliding material capable of preventing leakage of fluid from the rotating shaft seal, The present invention has been achieved.
An object of the present invention is a sliding having a thermal expansion coefficient substantially equal to the thermal expansion coefficient of the rotating shaft, improving low torque and wear resistance, and preventing leakage of fluid from the rotating shaft sealing portion. To provide materials.

本発明は、特定のフッ素樹脂組成物を成形して得られる摺動材中の空隙に、熱硬化性樹脂を含浸し硬化させ該空隙を封孔することにより、回転軸封部からの流体の漏出を防止できることを発見したことに基づくものであって、回転軸の熱膨張率にほぼ等しい熱膨張率を有し、低トルク性、耐磨耗性を向上させ、且つ回転軸摺動部分からの流体の漏出が防止された摺動材を提供するものである。   In the present invention, the voids in the sliding material obtained by molding a specific fluororesin composition are impregnated with a thermosetting resin and cured to seal the voids. It is based on the discovery that leakage can be prevented, has a thermal expansion coefficient substantially equal to the thermal expansion coefficient of the rotating shaft, improves low torque and wear resistance, and from the rotating shaft sliding portion. It is intended to provide a sliding material in which leakage of the fluid is prevented.

すなわち本発明は、10〜70重量%のフッ素樹脂、30〜60重量%の黒鉛粉末、及び/または2〜30重量%の炭素繊維、酸化亜鉛、ガラス繊維から選択される少なくとも1つから成るフッ素樹脂組成物を成形して得られる摺動材中の空隙に、熱硬化性樹脂を含浸し硬化させた摺動材を提供する。
前記熱硬化性樹脂が、フッ素樹脂の軟化点よりも低い温度で硬化する熱硬化性樹脂である前記した摺動材料は本発明の好ましい態様である。
That is, the present invention relates to fluorine comprising at least one selected from 10 to 70% by weight of fluororesin, 30 to 60% by weight of graphite powder, and / or 2 to 30% by weight of carbon fiber, zinc oxide, and glass fiber. Provided is a sliding material in which a void in a sliding material obtained by molding a resin composition is impregnated with a thermosetting resin and cured.
The above-described sliding material in which the thermosetting resin is a thermosetting resin that cures at a temperature lower than the softening point of the fluororesin is a preferred embodiment of the present invention.

前記フッ素樹脂の軟化点よりも低い温度で硬化する熱硬化性樹脂が、フェノール樹脂、フラン樹脂およびエポキシ樹脂から選ばれた少なくとも1種である前記した摺動材料は本発明の好ましい態様である。   The above-described sliding material in which the thermosetting resin that cures at a temperature lower than the softening point of the fluororesin is at least one selected from a phenol resin, a furan resin, and an epoxy resin is a preferred embodiment of the present invention.

前記熱硬化性樹脂が、フェノール樹脂である前記した摺動材料は、本発明の特に好ましい態様である。   The above-described sliding material in which the thermosetting resin is a phenol resin is a particularly preferable aspect of the present invention.

フッ素樹脂が、テトラフルオロエチレン、ヘキサフルオロプロピレン、パーフルオロ(アルキルビニルエ−テル)から選ばれるモノマーの重合体又は共重合体である摺動材は、本発明の好ましい態様である。   A sliding material in which the fluororesin is a polymer or copolymer of a monomer selected from tetrafluoroethylene, hexafluoropropylene, and perfluoro (alkyl vinyl ether) is a preferred embodiment of the present invention.

摺動材が、回転機器の回転軸封部(摺動部)に使用される摺動材であることは、本発明の好ましい態様である。   It is a preferable aspect of the present invention that the sliding material is a sliding material used for a rotating shaft sealing portion (sliding portion) of a rotating device.

本発明により、回転軸の熱膨張率にほぼ等しい熱膨張率を有し、低トルク性、耐磨耗性を向上させ、且つ回転軸封部からの流体の漏出が防止された摺動材が提供される。   According to the present invention, there is provided a sliding material having a thermal expansion coefficient substantially equal to the thermal expansion coefficient of the rotating shaft, improving low torque and wear resistance, and preventing leakage of fluid from the rotating shaft sealing portion. Provided.

本発明は、10〜60重量%のフッ素樹脂、37〜60重量%の黒鉛粉末、及び2〜30重量%の炭素繊維から成るフッ素樹脂組成物を成形して得られる摺動材中の空隙に、熱硬化性樹脂を含浸し硬化させた摺動材を提供する。   The present invention provides a void in a sliding material obtained by molding a fluororesin composition comprising 10-60 wt% fluororesin, 37-60 wt% graphite powder, and 2-30 wt% carbon fiber. A sliding material impregnated with a thermosetting resin and cured is provided.

本発明において用いられるフッ素樹脂としては、テトラフルオロエチレン(TFE)、ヘキサフルオロプロピレン(HFP)、パーフルオロアルキルビニルエーテル(PAVE)などのパ−フルオロモノマーの重合体または共重合体などを挙げることができる。パ−フルオロフッ素樹脂の具体的な例としては、ポリテトラフルオロエチレン(以下、PTFEという)、TFE/PAVE共重合体(以下、PFAという)、TFE/HEP共重合体(以下、FEPという)、TFE/HEP/PAVE共重合体(以下、EPEという)などを挙げることができる。この内、テトラフルオロエチレンとパ−フルオロ(アルキルビニルエーテル)との共重合体においては、パ−フルオロ(アルキルビニルエーテル)のアルキル基が炭素数1〜5、特に1〜3が好ましい。また、これらの重合体または共重合体をブレンドして使用してもよい。   Examples of the fluororesin used in the present invention include polymers or copolymers of perfluoromonomers such as tetrafluoroethylene (TFE), hexafluoropropylene (HFP), and perfluoroalkyl vinyl ether (PAVE). . Specific examples of the perfluorofluororesin include polytetrafluoroethylene (hereinafter referred to as PTFE), TFE / PAVE copolymer (hereinafter referred to as PFA), TFE / HEP copolymer (hereinafter referred to as FEP), Examples thereof include a TFE / HEP / PAVE copolymer (hereinafter referred to as EPE). Among these, in the copolymer of tetrafluoroethylene and perfluoro (alkyl vinyl ether), the alkyl group of perfluoro (alkyl vinyl ether) preferably has 1 to 5 carbon atoms, particularly 1 to 3 carbon atoms. Further, these polymers or copolymers may be blended and used.

好ましいフッ素樹脂としては、TFEの重合体または共重合体が上げられ、より好ましくは、PTFEまたは1重量%以下の上記フッ素含有モノマーにて変性された変性PTFEが挙げられる。   Preferred fluororesins include TFE polymers or copolymers, more preferably PTFE or modified PTFE modified with 1 wt% or less of the above fluorine-containing monomer.

フッ素樹脂の形状としては、粉末状、顆粒状または造粒した粒状のものを使用することができ、懸濁重合または乳化重合により直接粉末状にしたものであっても、塊状重合物を粉砕したものであってもよい。
本発明におけるフッ素樹脂の平均粒径は、好ましくは5〜100μm、より好ましくは10〜50μmである。この様なフッ素樹脂は、従来公知の方法にて製造された市販のフッ素樹脂粉末を適宜選択して使用することができる。
As the shape of the fluororesin, powder, granule, or granulated granule can be used. Even if it is directly powdered by suspension polymerization or emulsion polymerization, the bulk polymer is pulverized. It may be a thing.
The average particle diameter of the fluororesin in the present invention is preferably 5 to 100 μm, more preferably 10 to 50 μm. As such a fluororesin, a commercially available fluororesin powder produced by a conventionally known method can be appropriately selected and used.

フッ素樹脂組成物中のフッ素樹脂は、10〜70重量%であることが好ましい。フッ素樹脂が少なすぎる場合には、強度低下や気孔が増大する傾向があり、多すぎる場合には黒鉛や炭素繊維の割合が低くなるので低トルク特性が阻害されるので好ましくない。   The fluororesin in the fluororesin composition is preferably 10 to 70% by weight. When the amount of the fluororesin is too small, the strength tends to decrease and the pores tend to increase. When the amount is too large, the ratio of graphite and carbon fibers is lowered, so that low torque characteristics are hindered.

本発明に用いられる黒鉛粉末は、固定炭素が95%以上の天然黒鉛であることが好ましい。より好ましくは鱗片状の天然黒鉛である。本発明に用いられる黒鉛粉末の平均粒径は、好ましくは2〜100μm、より好ましくは3〜30μmであることが望ましい。   The graphite powder used in the present invention is preferably natural graphite having 95% or more of fixed carbon. More preferred is scaly natural graphite. The average particle size of the graphite powder used in the present invention is preferably 2 to 100 μm, more preferably 3 to 30 μm.

フッ素樹脂組成物中の黒鉛粉末は、30〜60重量%であることが好ましい。少なすぎる場合には、低トルク性を得ることができないため好ましくなく、多すぎる場合には強度の低下や空隙の増大を招くため好ましくない。   The graphite powder in the fluororesin composition is preferably 30 to 60% by weight. When the amount is too small, low torque cannot be obtained, which is not preferable. When the amount is too large, strength is decreased and voids are increased.

本発明に用いられる炭素繊維は、ピッチ系或いはPAN系の炭素繊維であって、繊維長が20〜1000μm、繊維径が5〜20μm、アスペクト比が4〜80であることが好ましい。   The carbon fiber used in the present invention is a pitch-based or PAN-based carbon fiber, and preferably has a fiber length of 20 to 1000 μm, a fiber diameter of 5 to 20 μm, and an aspect ratio of 4 to 80.

本発明に用いられる酸化亜鉛は、特にその製造方法や形状が限定されるものではなく、例えば、特開2004−210839号公報に記載されるテトラポット状の立体構造をもつ酸化亜鉛ウィスカーが挙げられる。また、酸化亜鉛ウィスカーは、その表面がシラン系、クロム系、あるいはチタン系カップリング剤によって処理されていてもよい。特にシラン系カップリング剤によって酸化亜鉛ウィスカーが表面処理されていると、ポリテトラフルオロエチレン重合体粒子中への分散性を向上させることができる。 The manufacturing method and shape of zinc oxide used in the present invention are not particularly limited, and examples thereof include zinc oxide whiskers having a tetrapot-like three-dimensional structure described in JP-A-2004-210839. . The surface of the zinc oxide whisker may be treated with a silane-based, chromium-based, or titanium-based coupling agent. In particular, when the zinc oxide whisker is surface-treated with a silane coupling agent, the dispersibility in the polytetrafluoroethylene polymer particles can be improved.

本発明において使用できるガラス繊維は、特に制限されるものではなく、ガラス繊維の特性(例えば、融点、長さ、太さ等)は、使用目的に応じ、適宜選択することができる。ガラス繊維が所定量より下回ると、摺動時に樹脂組成物の摩耗が激しく、ガラス繊維の添加量が所定量を上回ると、組成物中のガラス繊維が相手金属を著しく摩耗させ好ましくない。 The glass fiber that can be used in the present invention is not particularly limited, and the characteristics (eg, melting point, length, thickness, etc.) of the glass fiber can be appropriately selected according to the purpose of use. If the glass fiber is less than the predetermined amount, the resin composition is abruptly worn during sliding, and if the amount of glass fiber added exceeds the predetermined amount, the glass fiber in the composition significantly wears the counterpart metal.

フッ素樹脂組成物中の炭素繊維、酸化亜鉛、ガラス繊維から選択される少なくとも1つは、2〜30重量%であることが好ましい。少なすぎる場合には、耐摩耗性を向上させることができなくなるため好ましくなく、多すぎる場合には、フッ素樹脂や黒鉛の割合が少なくなり低トルク特性が阻害されるおそれがある。   At least one selected from carbon fiber, zinc oxide, and glass fiber in the fluororesin composition is preferably 2 to 30% by weight. When the amount is too small, the wear resistance cannot be improved, which is not preferable. When the amount is too large, the ratio of the fluororesin or graphite is decreased and the low torque characteristics may be hindered.

本発明のフッ素樹脂組成物を得る方法は特に限定されるものではなく、従来公知の方法により、フッ素樹脂、黒鉛粉末、炭素繊維、炭素繊維、酸化亜鉛、ガラス繊維から選ばれる少なくとも1種を混合して得ることができる。例えば、本発明のフッ素樹脂に黒鉛粉末、及び炭素繊維を添加した後、ヘンシェルミキサーを用いて均一に混合して、本発明のフッ素樹脂材料組成物を得ることができる。 The method for obtaining the fluororesin composition of the present invention is not particularly limited, and at least one selected from fluororesin, graphite powder, carbon fiber, carbon fiber, zinc oxide, and glass fiber is mixed by a conventionally known method. Can be obtained. For example, after adding graphite powder and carbon fiber to the fluororesin of the present invention, it can be mixed uniformly using a Henschel mixer to obtain the fluororesin material composition of the present invention.

本発明において摺動材中の空隙に、含浸し硬化させる熱硬化性樹脂としては、フェノール樹脂、フラン樹脂、エポキシ樹脂などを挙げることができる。フェノール樹脂、フラン樹脂、エポキシ樹脂から選ばれた少なくとも1種が好ましい熱硬化性樹脂であり、特にフェノール樹脂が好ましい。   In the present invention, examples of the thermosetting resin that is impregnated and cured in the voids in the sliding material include a phenol resin, a furan resin, and an epoxy resin. At least one selected from a phenol resin, a furan resin, and an epoxy resin is a preferable thermosetting resin, and a phenol resin is particularly preferable.

フェノール樹脂としては、レゾール型フェノール樹脂が好ましい。この様なフェノール樹脂は、市販されているものから適宜選択して使用することができる。   As the phenol resin, a resol type phenol resin is preferable. Such a phenol resin can be appropriately selected from commercially available ones.

フラン樹脂およびエポキシ樹脂もまた、市販されているものから適宜選択して使用することができる。フラン樹脂およびエポキシ樹脂の、好ましい例としては、DIC株式会社製EXA-850CRP(エポキシ樹脂)を挙げることができる。   Furan resins and epoxy resins can also be used by appropriately selecting from commercially available ones. Preferable examples of the furan resin and the epoxy resin include EXA-850CRP (epoxy resin) manufactured by DIC Corporation.

本発明のフッ素樹脂組成物には、固体潤滑剤、酸化安定剤、耐熱安定剤、耐候安定剤、難燃剤、顔料などの1種または2種以上の各種添加剤を、本発明の効果を損なわない範囲で適宜配合してもよい。例えば、MoS2、タルク、顔料などの充填材を適宜配合してもよい。 In the fluororesin composition of the present invention, one or more various additives such as a solid lubricant, an oxidation stabilizer, a heat resistance stabilizer, a weather resistance stabilizer, a flame retardant, and a pigment are impaired. You may mix | blend suitably in the range which is not. For example, MoS 2, talc, may be appropriately blended a filler such as a pigment.

本発明のフッ素樹脂組成物を摺動材に成形する方法としては、圧縮成形法或いは押出し成形法など従来公知の方法が用いられ、特に限定されるものではない。例えば、金型を用いてフッ素樹脂組成物を圧縮成形して予備成形物を成形した後、フッ素樹脂の融点以上の温度(PTFEの場合は、330℃〜390℃)で焼成する、いわゆるフリーベーキングを行った後に冷却して得られた成形体を、切削加工などにより所望の摺動材に加工することができる。 As a method for molding the fluororesin composition of the present invention into a sliding material, a conventionally known method such as a compression molding method or an extrusion molding method is used, and it is not particularly limited. For example, a so-called free baking, in which a fluororesin composition is compression-molded using a mold to form a preform, and then fired at a temperature equal to or higher than the melting point of the fluororesin (330 ° C. to 390 ° C. in the case of PTFE). The molded body obtained by cooling after performing the above can be processed into a desired sliding material by cutting or the like.

本発明のフッ素樹脂組成物を成形して得られる摺動材に、フェノール樹脂を含浸させる方法としては、該摺動材を真空槽に入れ脱気し、真空槽中の該摺動材が完全に沈むまでフェノール樹脂を注入した後、加圧含浸することが好ましい。脱気は、真空度が不十分な場合には、摺動材の開気孔内に残存する空気により含浸効果が損なわれることがあるので、真空度200Pa以下になるまで脱気することが好ましい。   As a method of impregnating the sliding material obtained by molding the fluororesin composition of the present invention with a phenol resin, the sliding material is put in a vacuum chamber and deaerated, and the sliding material in the vacuum chamber is completely removed. It is preferable to impregnate with pressure after injecting the phenolic resin until it sinks. When the degree of vacuum is insufficient, the deaeration is preferably performed until the degree of vacuum is 200 Pa or less because the impregnation effect may be impaired by the air remaining in the open pores of the sliding material.

また、加圧含浸は、3〜10MPaGの圧力で行われることが好ましい。   The pressure impregnation is preferably performed at a pressure of 3 to 10 MPaG.

圧力が3〜10MPaGで空隙はフェノール樹脂などの熱硬化性樹脂で十分に含浸されている。   The pressure is 3 to 10 MPaG and the voids are sufficiently impregnated with a thermosetting resin such as a phenol resin.

本発明のフッ素樹脂組成物を成形して得られる摺動材に加圧含浸されたフェノール樹脂を硬化させる方法としては、熱風循環式焼成炉を用いて行うことが好ましい。好ましい効果例として、昇温速度30℃/時間で200℃まで昇温し、200℃で1時間保持して、含浸したフェノール樹脂の硬化を行う方法を挙げることができる。   As a method for curing the phenolic resin pressure-impregnated into the sliding material obtained by molding the fluororesin composition of the present invention, it is preferable to use a hot-air circulating firing furnace. As a preferable effect example, there can be mentioned a method in which the temperature is increased to 200 ° C. at a temperature increase rate of 30 ° C./hour and held at 200 ° C. for 1 hour to cure the impregnated phenol resin.

また、本発明のフッ素樹脂組成物を成形して得られる摺動材表面の空隙は、熱硬化性樹脂をコーティング、或いは刷毛塗りした後、熱硬化性樹脂を硬化して含浸させることもできる。   In addition, the voids on the surface of the sliding material obtained by molding the fluororesin composition of the present invention can be impregnated by curing or impregnating the thermosetting resin after coating or brushing the thermosetting resin.

本発明のフッ素樹脂組成物を成形して得られる摺動材表面の空隙は、熱硬化性樹脂を含浸させることによって封孔されているので、本発明の効果が得られるものと考えられる。   Since the space | gap on the surface of the sliding material obtained by shape | molding the fluororesin composition of this invention is sealed by impregnating a thermosetting resin, it is thought that the effect of this invention is acquired.

本発明の摺動材は、回転機器の回転軸封部に好適に使用することができる。
本発明の摺動材は、回転軸の材料である金属相当、例えばステンレス相当の低熱膨張率を有するため、特に分割式の軸周型セグメントシールに用いた場合、摺動性の向上が顕著に現れる。これは、熱によるシャフト(スリーブ)の膨張収縮に分割したシャフトパッキン(セグメントシール)が追従し、シャフトとシャフトパッキンとの間の空間(クリアランス)が常に一定に維持されることにより、安定したシール性を長期間維持することを可能にする。
The sliding material of this invention can be used conveniently for the rotating shaft sealing part of rotary equipment.
Since the sliding material of the present invention has a low coefficient of thermal expansion equivalent to that of the metal that is the material of the rotating shaft, for example, stainless steel, particularly when used for a split-type axial-circumferential segment seal, the sliding performance is remarkably improved. appear. This is because the shaft packing (segment seal) divided into the expansion (shrinkage) of the shaft (sleeve) due to heat follows, and the space (clearance) between the shaft and the shaft packing is always kept constant. It makes it possible to maintain sex for a long time.

また、本発明の摺動材をメカニカルシールに用いた場合には、本発明の摺動材は低熱膨張率であるため摺動部分の摺動発熱による歪みが緩和され、摺動面からの流体の漏れを防ぐことが可能になる。本発明の摺動材は、回転用運動に限らず、往復運動、あるいは回転と往復が組み合わされた運動などの軸封部(摺動部)にも適用できる。   Further, when the sliding material of the present invention is used for a mechanical seal, the sliding material of the present invention has a low coefficient of thermal expansion. It becomes possible to prevent leakage. The sliding material of the present invention can be applied not only to a rotation motion but also to a shaft seal portion (sliding portion) such as a reciprocating motion or a motion combining a rotation and a reciprocating motion.

本発明の摺動材は、回転軸の熱膨張率にほぼ等しい熱膨張率を有し、低トルク性、耐磨耗性を向上させ、且つ回転軸封部からの流体の流出が防止されるので、回転機器の回転軸封装置の用途に最適である。例えば、軸周型分割式セグメントシール、メカニカルシールなどに好適に用いられる。   The sliding material of the present invention has a thermal expansion coefficient substantially equal to the thermal expansion coefficient of the rotating shaft, improves low torque and wear resistance, and prevents fluid from flowing out of the rotating shaft seal. Therefore, it is most suitable for the use of the rotary shaft seal device of the rotating equipment. For example, it can be suitably used for a shaft type split segment seal, a mechanical seal, and the like.

以下に本発明を、実施例および比較例を挙げてさらに具体的に説明するが、本発明はこれらの例によって何ら制限されるものではない。
本発明において各物性の測定は、下記の方法によって行った。
The present invention will be described more specifically with reference to examples and comparative examples below, but the present invention is not limited to these examples.
In the present invention, each physical property was measured by the following method.

A.物性の測定
(1)開気孔率
JIS(R1634)に従い、開気孔率を測定した。
(摺動材に水を含浸(飽水重量)し以下計算式により算出)
Pb=(W3−W1)/(W3−W2)×100
Pb:開気孔率(%)
W1:乾燥重量(g)
W2:水中重量(g)
W3:飽水重量(g)
A. Measurement of physical properties (1) Open porosity The open porosity was measured according to JIS (R1634).
(Sliding material is impregnated with water (saturated weight) and calculated by the following formula)
Pb = (W3-W1) / (W3-W2) × 100
Pb: Open porosity (%)
W1: Dry weight (g)
W2: Weight in water (g)
W3: Saturated weight (g)

(2)引張り強さ
JIS(K7161)に従い、引張り強さを測定した。
(JISK7161 1(1/2)号形に試験片を加工し(株)島津製作所製オートグラフAGS−5KNDにより引張強さを測定、試験速度1mm/min)
(3)曲げ強度
JIS(K7171)に従い、曲げ強度を測定した。
(幅10mm、長さ80mm、厚さ4mmの試験片を加工し(株)島津製作所製オートグラフAGS−5KNDにより曲げ強さを測定、試験速度2mm/min)
(4)熱膨張率
JIS K7197に従い熱膨張率を測定した。
幅5mm、長さ10mm、厚み5mmの試験片を加工し30〜100℃まで2℃/minで昇温し平均熱膨張率を算出した。
(2) Tensile strength Tensile strength was measured according to JIS (K7161).
(Test piece was processed into JISK7161 1 (1/2) type, and tensile strength was measured with Autograph AGS-5KND manufactured by Shimadzu Corporation, test speed 1 mm / min)
(3) Bending strength Bending strength was measured according to JIS (K7171).
(A test piece with a width of 10 mm, a length of 80 mm, and a thickness of 4 mm is processed, and the bending strength is measured with an autograph AGS-5KND manufactured by Shimadzu Corporation. Test speed is 2 mm / min)
(4) Thermal expansion coefficient The thermal expansion coefficient was measured according to JIS K7197.
A test piece having a width of 5 mm, a length of 10 mm, and a thickness of 5 mm was processed, and the temperature was increased from 30 to 100 ° C. at 2 ° C./min to calculate an average coefficient of thermal expansion.

(5)摩擦・摩耗・漏れ試験(メカニカルシール試験機)
実施例及び比較例で得られるメカニカルシール用インサート形状のPTFE複合材(摺動材)の摺動面を、平面度0.2μm以下、表面粗さRy2μmとなるようラッピング処理した後、軸径φ60のアンバランス型メカニカルシールの試験機にセットし、下記の試験条件で摩擦・摩耗・漏れ量を測定した。
摩擦係数は、運転時のトルクにより算出した。
摩耗量は、運転前後のPTFE複合材の高さより、単位時間あたりの摩耗量を算出した。
漏れ量は、摺動部の漏れ量を流量計にて測定した。
相手材質(回転環):アルミナ
固定環:PTFE複合材
回転数1.0(m/s)
圧力0.3(MGPa)
運転時間:50hr
(5) Friction / wear / leakage test (mechanical seal testing machine)
The sliding surface of the mechanically-inserted PTFE composite material (sliding material) for the mechanical seal obtained in the examples and comparative examples is lapped so that the flatness is 0.2 μm or less and the surface roughness Ry is 2 μm, and then the shaft diameter φ 60 The unbalanced mechanical seal tester was set and the friction, wear, and leakage were measured under the following test conditions.
The coefficient of friction was calculated from the torque during operation.
The amount of wear was calculated based on the height of the PTFE composite material before and after operation.
The amount of leakage was measured with a flow meter.
Mating material (rotating ring): Alumina stationary ring: PTFE composite material Number of rotations 1.0 (m / s)
Pressure 0.3 (MGPa)
Operation time: 50hr

(6)漏れ試験(セグメントシール)
実施例及び比較例で得られるセグメントシール(軸周型シール、セグメント形状に分割されたリングを組み合わせ回転軸に装着しシールする装置)をφ300(mm)の軸径に取り付け下記試験条件で漏れ量を測定した。
漏れ量は摺動部の漏れ量を流量計にて測定した。
相手材質(軸材質):SUS304
回転数:20(m/s)
圧力 :0.2(KPaG)
(6) Leak test (segment seal)
The segment seal obtained in the examples and comparative examples (shaft-circular seal, a device that combines and seals a segmented ring on a rotating shaft) is mounted on a shaft diameter of φ300 (mm) and leaks under the following test conditions Was measured.
The amount of leakage was measured with a flow meter.
Mating material (shaft material): SUS304
Number of revolutions: 20 (m / s)
Pressure: 0.2 (KPaG)

B.原料
本発明の実施例、および比較例で用いた原料は下記の通りである。
(1)フッ素樹脂
三井・デュポンフロロケミカル製、懸濁重合により得られたPTFE粉末
(平均粒子径:5〜100μm)。
(2)天然黒鉛
日本黒鉛工業社製、特CP
(3)人造黒鉛
オリエンタル産業株式会社製 ATNo.10、平均粒径20μm
(4)炭素繊維
(株)クレハ社製、M2007S
(5)酸化亜鉛
株式会社アムテック社製 品名:WZ−0501
(針状短繊維径0.2〜30μm、針状短繊維長2〜50μmのテトラポット型酸化亜鉛ウィスカー)
(6)ガラス繊維
日東紡績株式会社製、平均繊維径10.5μm、平均繊維長20μmのガラス繊維
(7)含浸樹脂
液状フェノール樹脂
B. Raw materials The raw materials used in Examples and Comparative Examples of the present invention are as follows.
(1) Fluororesin PTFE powder (average particle size: 5 to 100 μm) obtained by suspension polymerization, manufactured by Mitsui DuPont Fluorochemicals.
(2) Natural graphite manufactured by Nippon Graphite Industries Co., Ltd., special CP
(3) Artificial graphite ATNo. 10 、 average particle size 20μm
(4) M2007S manufactured by Kureha Co., Ltd.
(5) Zinc oxide Amtech Co., Ltd. Product name: WZ-0501
(Tetrapot type zinc oxide whisker with needle-like short fiber diameter of 0.2-30 μm and needle-like short fiber length of 2-50 μm)
(6) Glass fiber manufactured by Nitto Boseki Co., Ltd., glass fiber having an average fiber diameter of 10.5 μm and an average fiber length of 20 μm (7) impregnating resin liquid phenol resin

(実施例1−7)
表1に示す重量割合にて、全量約500gになるよう高速回転混合機(傾倒式粉砕機)を用いて、25000rpmで3分間混合した。得られた混合粉をΦ100×0(mm)の金型で成形圧1.5t/cmで成形し、Φ100×0×30(mm)の成形体を得た。得られた成形体を熱風循環式焼成炉(旭科学社製H−100、温度分布±5℃以下)にて昇温速度50℃/時間で370℃まで昇温し、370℃で3時間保持してPTFE複合材1を得た。
(Example 1-7)
The mixture was mixed at 25000 rpm for 3 minutes using a high-speed rotary mixer (tilting pulverizer) so that the total amount was about 500 g at the weight ratio shown in Table 1. The obtained mixed powder was molded with a mold of Φ100 × 0 (mm) at a molding pressure of 1.5 t / cm 2 to obtain a molded body of Φ100 × 0 × 30 (mm). The obtained molded body was heated up to 370 ° C. at a heating rate of 50 ° C./hour in a hot-air circulating firing furnace (H-100 manufactured by Asahi Kagaku Co., Ltd., temperature distribution ± 5 ° C. or less) and held at 370 ° C. for 3 hours. Thus, a PTFE composite material 1 was obtained.

得られたPTFE複合材1を、軸径φ60のアンバランス型メカニカルシール用インサート形状に機械加工した。次に、該インサート形状のPTFE複合材を真空槽に入れ、真空度200Pa以下になるまで脱気した後、該インサート形状のPTFE複合材が真空槽内において完全に沈むまで液状フェノール樹脂を注入し、圧力5MPaで加圧含浸を行った。その後、フェノール樹脂含浸メカニカルシール用インサート形状のPTFE複合材を、熱風循環式焼成炉(旭科学社製H−100、温度分布±5℃以下)にて昇温速度30℃/時間で200℃まで昇温し、200℃で1時間保持して含浸したフェノール樹脂の硬化を行った。得られたフェノール樹脂含浸メカニカルシール用インサート形状のPTFE複合材(摺動材1)の開気孔率を測定し、摩擦・摩耗・漏れ試験を行った。結果を表1に示す。   The obtained PTFE composite material 1 was machined into an unbalanced mechanical seal insert shape with a shaft diameter of φ60. Next, the insert-shaped PTFE composite material is put in a vacuum chamber, deaerated until the degree of vacuum is 200 Pa or less, and then liquid phenol resin is injected until the insert-shaped PTFE composite material is completely submerged in the vacuum chamber. Then, pressure impregnation was performed at a pressure of 5 MPa. Thereafter, the PTFE composite material in the form of a phenol resin impregnated mechanical seal is heated to 200 ° C. at a heating rate of 30 ° C./hour in a hot air circulation type firing furnace (H-100 manufactured by Asahi Kagaku Corporation, temperature distribution ± 5 ° C. or less). The temperature was raised, and the impregnated phenol resin was cured by maintaining at 200 ° C. for 1 hour. The open porosity of the obtained PTFE composite material (sliding material 1) in the form of a phenol resin-impregnated mechanical seal was measured and subjected to a friction / wear / leakage test. The results are shown in Table 1.

また、上記で得られた混合粉をΦ100×0(mm)の金型で成形圧1.5t/cm2で成形し、Φ100×0×20(mm)のセグメントシール形状成形体を得た。得られた成形体を熱風循環式焼成炉(旭科学社製H−100、温度分布±5℃以下)にて昇温速度50℃/時間で370℃まで昇温し、370℃で3時間保持してセグメントシール形状PTFE複合材2を得た。得られたPTFE複合材2を、上記と同様にして脱気しフェノール樹脂を含浸硬化させて、得られたセグメントシール形状のPTFE複合材(摺動材2)の引張り強さ、曲げ強度および熱膨張率を測定し、濡れ試験を行った。結果を表1に示す。 Moreover, the mixed powder obtained above was molded at a molding pressure of 1.5 t / cm 2 with a mold of Φ100 × 0 (mm) to obtain a segment seal shape molded body of Φ100 × 0 × 20 (mm). The obtained molded body was heated up to 370 ° C. at a heating rate of 50 ° C./hour in a hot-air circulating firing furnace (H-100 manufactured by Asahi Kagaku Co., Ltd., temperature distribution ± 5 ° C. or less) and held at 370 ° C. for 3 hours. Thus, a segment seal-shaped PTFE composite material 2 was obtained. The obtained PTFE composite material 2 was deaerated in the same manner as described above and impregnated and cured with a phenol resin, and the tensile strength, bending strength and heat of the obtained segment seal-shaped PTFE composite material (sliding material 2) were obtained. The expansion rate was measured and a wetting test was performed. The results are shown in Table 1.

(比較例1−7)
表2に示す重量割合にて、全量約500gになるよう実施例1と同様にして混合粉を得た。得られた混合粉を用いて実施例1のPTFE複合材1及びPTFE複合材2と同様にして、PTFE複合材3及びPTFE複合材4を得た。得られたPTFE複合材3およびPTFE複合材4を用いて、それぞれフェノール含浸硬化操作を省略するほかは、実施例1と同様にして、軸径φ60のアンバランス型メカニカルシール用インサート形状のPTFE複合材(摺動材3)およびセグメント形状のPTFE複合材(摺動材4)を得た。摺動材3の開気孔率を測定し、摩擦・摩耗・漏れ試験を行い、摺動材4の引張り強さ、曲げ強度および熱膨張率を測定し、漏れ試験を行った。結果を表2に示す。
(Comparative Example 1-7)
A mixed powder was obtained in the same manner as in Example 1 so that the total amount was about 500 g at the weight ratio shown in Table 2. A PTFE composite material 3 and a PTFE composite material 4 were obtained in the same manner as the PTFE composite material 1 and the PTFE composite material 2 of Example 1 using the obtained mixed powder. Using the obtained PTFE composite material 3 and PTFE composite material 4, an PTFE composite with an unbalanced mechanical seal insert shape with a shaft diameter of φ60 was used in the same manner as in Example 1 except that the phenol impregnation curing operation was omitted. A material (sliding material 3) and a segment-shaped PTFE composite material (sliding material 4) were obtained. The open porosity of the sliding material 3 was measured, a friction / wear / leakage test was performed, and the tensile strength, bending strength, and thermal expansion coefficient of the sliding material 4 were measured, and a leak test was performed. The results are shown in Table 2.

Figure 2010156398
Figure 2010156398

Figure 2010156398
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表1および表2の結果から、実施例1〜7に示すフェノール樹脂含浸品は、比較例1〜7に示すフェノール樹脂未含浸品に比較すると、漏れ量、強度が改善されていることが分かる。
また、フェノール樹脂を含浸処理することによる熱膨張の変化は無かった。
From the results of Table 1 and Table 2, it can be seen that the phenol resin-impregnated products shown in Examples 1 to 7 have improved leakage and strength compared to the phenol resin non-impregnated products shown in Comparative Examples 1 to 7. .
Further, there was no change in thermal expansion due to the impregnation treatment with the phenol resin.

本発明により提供される摺動材は、回転軸の熱膨張率にほぼ等しい熱膨張率を有し、低トルク性、耐磨耗性を向上させ、且つ回転軸封部からの流体の流出が防止されるので、回転機器の回転軸封部の用途に最適である。例えば、軸周型分割式セグメントシール、メカニカルシールなどが挙げられる。   The sliding material provided by the present invention has a thermal expansion coefficient substantially equal to the thermal expansion coefficient of the rotary shaft, improves low torque and wear resistance, and allows fluid to flow out of the rotary shaft seal. Since it is prevented, it is most suitable for the use of the rotary shaft sealing part of a rotating device. For example, axial division type segment seals, mechanical seals and the like can be mentioned.

Claims (5)

10〜60重量%のフッ素樹脂、37〜60重量%の天然黒鉛粉末、及び2〜30重量%の炭素繊維から成るフッ素樹脂組成物を成形して得られるシール材中の空隙に、熱硬化性樹脂を含浸し硬化させることにより該空隙を封孔したシール材。   Thermosetting properties in the voids in the sealing material obtained by molding a fluororesin composition comprising 10 to 60% by weight of fluororesin, 37 to 60% by weight of natural graphite powder, and 2 to 30% by weight of carbon fiber A sealing material in which the void is sealed by impregnating and curing a resin. 前記熱硬化性樹脂が、フッ素樹脂の軟化点よりも低い温度で硬化する熱硬化性樹脂である請求項1に記載のシール材。   The sealing material according to claim 1, wherein the thermosetting resin is a thermosetting resin that cures at a temperature lower than the softening point of the fluororesin. 前記熱硬化性樹脂が、フェノール樹脂、フラン樹脂およびエポキシ樹脂から選ばれた少なくとも1種である請求項1または2に記載のシール材。   The sealing material according to claim 1 or 2, wherein the thermosetting resin is at least one selected from a phenol resin, a furan resin, and an epoxy resin. 前記フッ素樹脂が、テトラフルオロエチレン、ヘキサフルオロプロピレン、パーフルオロ(アルキルビニルエ−テル)から選ばれるモノマーの重合体又は共重合体である、請求項1〜3のいずれかに記載のシール材。   The sealing material according to claim 1, wherein the fluororesin is a polymer or copolymer of a monomer selected from tetrafluoroethylene, hexafluoropropylene, and perfluoro (alkyl vinyl ether). シール材が、回転機器の回転軸封部に使用されるシール材である、請求項1〜4のいずれかに記載のシール材。   The sealing material in any one of Claims 1-4 whose sealing material is a sealing material used for the rotating shaft sealing part of rotary equipment.
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* Cited by examiner, † Cited by third party
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Cited By (3)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP2015010689A (en) * 2013-07-01 2015-01-19 イーグル工業株式会社 Hermetic slide member
CN114174414A (en) * 2019-07-25 2022-03-11 大金工业株式会社 Resin composition, molded article, and automatic transmission
CN114174414B (en) * 2019-07-25 2022-12-02 大金工业株式会社 Resin composition, molded article, and automatic transmission

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