JP2013023575A - シール部材及びその製造方法 - Google Patents
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Abstract
耐熱性、耐薬品性及び低温特性に優れたシール部材及びその製造方法を提供する。
【解決手段】
本発明にかかるシール部材は、パーフルオロエラストマー(FFKM)に平均直径が0.4nm〜230nmのカーボンナノファイバーが分散した炭素繊維複合材料50を成形したシール部材である。パーフルオロエラストマー(FFKM)は、JIS K6261に準じた低温弾性回復試験(TR試験)におけるTR−10値が−10℃以下である。炭素繊維複合材料50の架橋体は、動的粘弾性試験における損失正接(tanδ)のピークの温度が−15℃以下である。
【選択図】図3
Description
パーフルオロエラストマー(FFKM)に平均直径が0.4nm〜230nmのカーボンナノファイバーが分散した炭素繊維複合材料を成形したシール部材であって、
前記パーフルオロエラストマー(FFKM)は、JIS K6261に準じた低温弾性回復試験(TR試験)におけるTR−10値が−10℃以下であり、
前記炭素繊維複合材料の架橋体は、動的粘弾性試験における損失正接(tanδ)のピークの温度が−15℃以下であることを特徴とする。
前記炭素繊維複合材料は、パーフルオロエラストマー(FFKM)100質量部に対してカーボンナノファイバー7質量部以上35質量部以下と平均粒径が10nm〜500nmのカーボンブラック0質量部以上50質量部以下とが配合され、
前記炭素繊維複合材料の架橋体は、200℃、最大引張応力2N/mm、周波数1Hzの引裂き疲労試験における破断回数が10,000回以上であることができる。
前記シール部材は、油田装置に用いることができる。
前記油田装置は、坑井内において検層を行う検層装置であることができる。
前記シール部材は、前記油田装置内に配置された無端状のシール部材であることができる。
前記シール部材は、前記油田装置内に配置された流体駆動モータのステータであることができる。
前記流体駆動モータはマッドモータであることができる。
前記シール部材は、前記油田装置内に配置された流体駆動モータのロータであることができる。
前記流体駆動モータはマッドモータであることができる。
パーフルオロエラストマー(FFKM)に、平均直径が0.4nm〜230nmのカーボンナノファイバーを混合した後、ロール間隔が0.5mm以下のオープンロールを用いて、0℃ないし50℃で薄通しを行って炭素繊維複合材料を得る工程と、
前記炭素繊維複合材料を成形してシール部材を得る工程と、
を含み、
前記パーフルオロエラストマー(FFKM)は、JIS K6261に準じた低温弾性回復試験(TR試験)におけるTR−10値が−10℃以下であり、
前記炭素繊維複合材料の架橋体は、動的粘弾性試験における損失正接(tanδ)のピークの温度が−15℃以下であることを特徴とする。
本発明の一実施の形態にかかるシール部材の製造方法は、パーフルオロエラストマー(FFKM)に、平均直径が0.4nm〜230nmのカーボンナノファイバーを混合した後、ロール間隔が0.5mm以下のオープンロールを用いて、0℃ないし50℃で薄通しを行って炭素繊維複合材料を得る工程と、炭素繊維複合材料を成形してシール部材を得る工程と、を含み、パーフルオロエラストマー(FFKM)は、JIS K6261に準じた低温弾性回復試験(TR試験)におけるTR−10値が−10℃以下であり、炭素繊維複合材料の架橋体は、動的粘弾性試験における損失正接(tanδ)のピークの温度が−15℃以下であることを特徴とする。シール部材の製造方法について図1〜図3を用いて詳細に説明する。
図1〜図3に示すように、2本ロールのオープンロール2における第1のロール10と第2のロール20とは、所定の間隔d、例えば0.5mm〜1.5mmの間隔で配置され、図1〜図3において矢印で示す方向に回転速度V1,V2で正転あるいは逆転で回転する。まず、図1に示すように、第1のロール10に巻き付けられたパーフルオロエラストマー30の素練りを行ない、パーフルオロエラストマー分子鎖を適度に切断してフリーラジカルを生成する。素練りによって生成されたパーフルオロエラストマーのフリーラジカルがカーボンナノファイバーと結びつきやすい状態となる。
図4に示すように、本実施の形態におけるシール部材の引裂き疲労試験は、架橋体の炭素繊維複合材料を長さ10mm×幅4mm×厚さ1mmの短冊状の試験片100に打ち抜き、その試験片100の長辺102の中心から幅方向へ深さ1mmの切込み106を入れ、試験片100の両端の短辺104,104付近をチャック110,110にて保持して、200℃の大気雰囲気中、周波数1Hzの条件で図4の矢印T方向に繰り返し引張荷重(0N/mm〜2N/mm)をかけ、破断するかあるいは20万回までの繰り返し回数(引裂き疲労寿命)を測定することができる。試験片100の切込み106は、カミソリ刃によって1mmの深さに切込むことで形成することができる。ゴム組成物の耐摩耗性試験は、これまでも幾つかの測定方法が提案されていたが、このような引裂き疲労試験によって耐摩耗性の評価を行うことができると考えられる。ゴム組成物が摩擦によって摩耗する現象は、被接触面にゴム組成物が引きちぎられるようにして起こると考えられるので、試験片に切込み106を入れて引裂き疲労試験を行い、破断するまでの回数が多ければシール部材の耐摩耗性が良好であると推測できる。また、シール部材の高圧における耐摩耗特性の指標として、上記引裂き疲労寿命(第1の回数)に対する、引張荷重を0N/mm〜2.5N/mmに上げる他は同様に引裂き疲労試験を行って得られる引裂き疲労寿命(第2の回数)の比(第2の回数/第1の回数)を計測することができる。この疲労寿命の比が1に近いほど高圧における耐摩耗特性に優れていると推測でき、疲労寿命は例えば0.5〜1.0であることができ、さらに0.6〜1.0であることができる。
油田用途のシール部材は、例えば、油田装置(Oilfield Apparatus)に用いることができる。油田装置のシール部材は、静的シール部材及び動的シール部材に用いることができ、例えば、検層装置(logging tool)やモータのような回転機械やピストンのような往復動機械などに用いる場合には動的シール部材において高い効果を得ることができる。油田装置の代表的な実施形態について以下に説明する。
以下、本発明の実施例について述べるが、本発明はこれらに限定されるものではない。
実施例1〜13及び比較例1〜5の炭素繊維複合材料の架橋体サンプルについて、ゴム硬度(Hs(JIS−A))をJIS K 6253に基づいて測定した。
Claims (10)
- パーフルオロエラストマー(FFKM)に平均直径が0.4nm〜230nmのカーボンナノファイバーが分散した炭素繊維複合材料を成形したシール部材であって、
前記パーフルオロエラストマー(FFKM)は、JIS K6261に準じた低温弾性回復試験(TR試験)におけるTR−10値が−10℃以下であり、
前記炭素繊維複合材料の架橋体は、動的粘弾性試験における損失正接(tanδ)のピークの温度が−15℃以下である、シール部材。 - 請求項1において、
前記炭素繊維複合材料は、パーフルオロエラストマー(FFKM)100質量部に対してカーボンナノファイバー7質量部以上35質量部以下と平均粒径が10nm〜500nmのカーボンブラック0質量部以上50質量部以下とが配合され、
前記炭素繊維複合材料の架橋体は、200℃、最大引張応力2N/mm、周波数1Hzの引裂き疲労試験における破断回数が10,000回以上である、シール部材。 - 請求項1または2において、
前記シール部材は、油田装置に用いられる、シール部材。 - 請求項3において、
前記油田装置は、坑井内において検層を行う検層装置である、シール部材。 - 請求項3において、
前記シール部材は、前記油田装置内に配置された無端状のシール部材である、シール部材。 - 請求項3において、
前記シール部材は、前記油田装置内に配置された流体駆動モータのステータである、シール部材。 - 請求項6において、
前記流体駆動モータはマッドモータである、シール部材。 - 請求項3において、
前記シール部材は、前記油田装置内に配置された流体駆動モータのロータである、シール部材。 - 請求項8において、
前記流体駆動モータはマッドモータである、シール部材。 - パーフルオロエラストマー(FFKM)に、平均直径が0.4nm〜230nmのカーボンナノファイバーを混合した後、ロール間隔が0.5mm以下のオープンロールを用いて、0℃ないし50℃で薄通しを行って炭素繊維複合材料を得る工程と、
前記炭素繊維複合材料を成形してシール部材を得る工程と、
を含み、
前記パーフルオロエラストマー(FFKM)は、JIS K6261に準じた低温弾性回復試験(TR試験)におけるTR−10値が−10℃以下であり、
前記炭素繊維複合材料の架橋体は、動的粘弾性試験における損失正接(tanδ)のピークの温度が−15℃以下である、シール部材の製造方法。
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