JP2015045524A - ゴムシール材の寿命評価方法 - Google Patents
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Abstract
Description
F(t)=A2Sexp(−t/T2 S)m + A2Lexp(−t/T2 L)m …(1)
T2 Sを求める。なお、(1)式中A2Sは緩和時間の短い成分のt=0時の強度、A2Lは緩和時間の長い成分のt=0時の強度、tは観測時間である。また、mは対象によって異なるが、ゴムの場合は1となることが多い。
高ニトリルNBRをベースポリマーとした外径199.5mmの未使用のリングパッキンから切り出した39mm×19mm×厚さ6.5mmの平板試験片について、パルス法NMRを用いてT2 S及びT2 L(JMN−MU25、Solid Echo法、90°pulse2.0μsec、繰り返し時間4sec、積算回数8回)を測定した。また、この平板試験片について、膨潤量(トルエン、37℃)、アセトン可溶分(ソックスレー抽出、8時間)を測定した。
実施例1と同一の平板試験片に、圧縮率が10%となるようなスペーサーを用いて定圧縮変位を与え、これを加速温度(60,80,100℃)に設定した空気恒温槽に各試験時間(約1000〜12800時間)が経過するまで静置した。
図1に加速温度処理に供した試験片の圧縮永久ひずみの経時変化を示す。60,80,100℃のいずれの加速温度の場合も、経時に伴い圧縮永久ひずみが増大していることが認められる。
前記リングパッキンから切り出した平板試験片の代わりに、高ニトリルNBRゴムをベースポリマーとしたOリング付きダイヤフラムを装着した圧力調整器の該Oリングについて、該圧力調整器に装着したままの状態で実施例1,2と同様の測定を行い、結果を図6〜8に示した。図6〜8の(a)図はT2 Sと圧縮永久ひずみ、アセトン可溶分及び膨潤量の関係を示し、図6〜8の(b)図はT2 Lと圧縮永久ひずみ、アセトン可溶分及び膨潤量の関係を示す。
実施例1で用いたものと同一の未使用の複数個の平板ゴム試験片について実施例2と同じくスペーサーを用いて圧縮率10%の定圧縮変位を与え、これを加速温度60℃、80℃、又は100℃に設定した空気恒温槽内に静置した。そして、1000hr、1500hr、3000hr、5000hr、7000hr(100℃のみ)、又は12800hr(60、80℃)経過毎に各試験片について実施例2と同様にしてT2緩和時間を測定し、T2 Sを求めると共に、圧縮永久ひずみを測定した。この結果に基づいて、加速温度毎の処理時間とT2 Sとの関係を図9に示した。また、圧縮永久ひずみとT2 Sとの検量関係を求めた。この検量関係は、前述の図2(a)の通りである。
100℃の場合2820hr
80℃の場合8329hr
60℃の場合28431hr
であった。この処理温度と経過時間をアレニウスプロットし、図10に示すアレニウス線図を得た。図10の縦軸は経過時間hの逆数の自然対数値1n(1/h)である。横軸は処理温度(絶対温度)Kの逆数の1000倍値1000/Kである。
e−13.195=1/h
より、h=1/e−13.195
=1/1.8599×10−6
=537663hr
従って、このOリングの20℃保持下での寿命は約61年であると評価された。
Claims (7)
- パルス法NMRでゴムシール材のスピン−スピン緩和時間T2を測定し、
得られたT2緩和曲線(自由誘導減衰曲線)を緩和時間の短いT2 S成分と、緩和時間の長いT2 L成分とに分割し、
このT2 Sに基づいてゴムシール材の寿命を評価することを特徴とするゴムシール材の寿命評価方法。 - 請求項1において、
評価対象となるゴムシール材と同一組成の未使用試験片に定圧縮変位を与えて加速温度条件下に置き、その後複数の試験片の圧縮永久ひずみを測定する工程と、
前記各試験片のT2 Sを測定してT2 Sと圧縮永久ひずみの検量関係を求める工程と、
この検量関係に基づいてあらかじめ定められた圧縮永久ひずみの上限値に対応する評価対象のT2 Sの限界値を求める工程と、
評価対象ゴムシール材について測定したT2 Sとこの限界値に基づいて評価対象ゴムシール材の寿命を評価する工程と
を有することを特徴とするゴムシール材の寿命評価方法。 - 請求項2において、前記T2 Sと圧縮永久ひずみの検量関係を求める際に、前記加速温度条件下においた試験片(以下、加速品という。)と前記加速温度条件下におかなかった試験片(以下、未加速品)のT2 Sの差と圧縮永久ひずみの検量関係を求めることを特徴とするゴムシール材の寿命評価方法。
- 請求項1において、ゴムシール材を装着した機器類を供試体として加速温度条件下に置き、その後、各供試体の気密試験を行ってシール性能を判定すると共に、供試体に装着されたゴムシール材のT2緩和時間を測定してT2 Sを求め、シール性能を維持できるT2 Sの限界値を求めることを特徴とするゴムシール材の寿命評価方法。
- 請求項4において、前記加速温度条件下においた供試体の試験片(以下、加速品という。)と前記加速温度条件下におかなかった供試体の試験片(以下、未加速品)という。)とについて前記T2 Sを求め、前記シール性能を維持できるT2 Sの限界値を定める際に、シール性能を維持できる各加速品と未加速品のT2 Sの差について、前記限界値を求めることを特徴とするゴムシール材の寿命評価方法。
- 請求項2ないし5のいずれか1項において、評価対象ゴムシール材について、測定したT2 Sが前記限界値に達する時間を求め、更にそのアレニウスプロットの直線外挿により使用環境温度において限界値に達する時間を機器類のゴムシール材の寿命として推定することを特徴とするゴムシール材の寿命評価方法。
- 請求項3又は5において、前記加速温度条件下においた試験片(以下、加速品という。)と、加速温度条件下におかなかった試験片(以下、未加速品という。)のT2 Sの差の限界値を定め、各加速品と未加速品のT2 Sの差がこの限界値に達する時間を推定し、更にそのアレニウスプロットの直線外挿により使用環境温度において限界値に達する時間を機器類のシール部の寿命として推定することを特徴とするゴムシール材の寿命評価方法。
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