JP2023178194A - Sealing resin composition and seal - Google Patents

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Abstract

To provide a sealing resin composition and a seal which are able to be used in a high-temperature and high-pressure gas.SOLUTION: The sealing resin composition is used in a piston ring 1 for sealing for a gas. When a molded article of the sealing resin composition is subjected to dynamic viscoelasticity measurement, E1' and E2' are each 4.0×108 Pa or more, where E1' and E2' refer to storage moduli at temperatures of 30°C and 200°C, respectively, and the peak temperature of the loss tangent tanδ of the molded article of the sealing resin composition is 150°C or higher.SELECTED DRAWING: Figure 1

Description

本発明は、ガスを密封するためのシールに用いられるシール用樹脂組成物およびシールに関するものであり、特に、水素ガス用往復式圧縮機のピストンリングに用いられる樹脂組成物およびピストンリングに関する。 The present invention relates to a sealing resin composition and a seal used in a seal for sealing gas, and particularly to a resin composition and a piston ring used in a piston ring of a reciprocating compressor for hydrogen gas.

水素ステーションでは、水素ガス用往復式圧縮機、水素ガスを貯蔵するための蓄圧器、燃料電池自動車(FCV)に水素ガスを供給するためのディスペンサーなどにおいて、水素を密封するためのシールが多数使用されている。また、FCVでは、高圧水素タンク内の水素を減圧し、減圧したガスを燃料電池に供給するための減圧弁などにシールが使用されている。そのため、水素ガスの密封性が高く、高圧の水素ガス中で長期間使用可能なシールが要求されている。 At hydrogen stations, many seals are used to seal hydrogen in reciprocating compressors for hydrogen gas, pressure accumulators for storing hydrogen gas, dispensers for supplying hydrogen gas to fuel cell vehicles (FCVs), etc. has been done. Furthermore, in an FCV, a seal is used in a pressure reducing valve and the like for reducing the pressure of hydrogen in a high-pressure hydrogen tank and supplying the reduced pressure gas to a fuel cell. Therefore, there is a need for a seal that has high hydrogen gas sealing properties and can be used for a long period of time in high-pressure hydrogen gas.

特に水素ステーションの水素ガス用往復式圧縮機でシールとして使用されるピストンリングは、高温かつ高圧の過酷環境に耐える必要があり、このような環境に長期間曝露しても寸法変化しにくく、物性変化も小さいことが要求される。代表的な水素ガス用往復式圧縮機は、ピストンとシリンダーを含む構造であり、シリンダーに対してピストンが往復動することによって、水素ガスを圧縮する仕組みである。このような往復式圧縮機では、ピストンとシリンダーとの間の隙間において水素ガスをシールする目的で、従来から環状のピストンリングが使用されている。ピストンリングはピストンに設けられた環状溝に装着される。この場合、ピストンリングの外周面がシリンダーの内周面と接触し、かつ、ピストンリングの側面が環状溝の側面と接触することにより、水素ガスがシールされる。使用されるピストンリングには、高温かつ高圧の過酷環境でのさらなる耐摩耗性の向上が求められている。水素ステーションにおいて、圧縮機の使用温度は、例えば、非特許文献1では約150℃~200℃とされている。 In particular, piston rings used as seals in reciprocating compressors for hydrogen gas at hydrogen stations must withstand harsh environments of high temperature and pressure, and are resistant to dimensional changes even when exposed to such environments for long periods of time. Changes are also required to be small. A typical reciprocating compressor for hydrogen gas has a structure that includes a piston and a cylinder, and compresses hydrogen gas by reciprocating the piston with respect to the cylinder. In such reciprocating compressors, an annular piston ring has conventionally been used for the purpose of sealing hydrogen gas in a gap between a piston and a cylinder. The piston ring is mounted in an annular groove provided in the piston. In this case, the outer circumferential surface of the piston ring contacts the inner circumferential surface of the cylinder, and the side surface of the piston ring contacts the side surface of the annular groove, thereby sealing the hydrogen gas. The piston rings used are required to further improve their wear resistance in harsh environments of high temperature and pressure. In a hydrogen station, the operating temperature of the compressor is, for example, approximately 150° C. to 200° C. in Non-Patent Document 1.

水素ガス用往復式圧縮機、および、そのピストンリングとしては、例えば特許文献1が開示されている。特許文献1には、ポリテトラフルオロエチレン(PTFE)樹脂と、ポリエーテルエーテルケトン(PEEK)樹脂およびポリイミド(PI)樹脂のうち一方の樹脂との合計量が全体の50質量%以上であり、かつ、ポリフェニレンサルファイド(PPS)樹脂を含まない、樹脂製のピストンリングが記載されている。特許文献1では、ピストンリングの引張強度を15MPaよりも大きく且つ100MPa未満の範囲内にすることで、その範囲外のピストンリングよりも長期の運転期間に亘ってシール性を維持できるとしている。 For example, Patent Document 1 discloses a reciprocating compressor for hydrogen gas and its piston ring. Patent Document 1 states that the total amount of polytetrafluoroethylene (PTFE) resin and one of polyetheretherketone (PEEK) resin and polyimide (PI) resin is 50% by mass or more of the total, and , a resin piston ring that does not contain polyphenylene sulfide (PPS) resin is described. Patent Document 1 states that by setting the tensile strength of the piston ring within a range of greater than 15 MPa and less than 100 MPa, sealing performance can be maintained over a longer operating period than piston rings outside this range.

また、特許文献2には、水素ガス用往復式圧縮機に用いられる摺動部材として、ピストン部材およびシリンダライナの一方の部材に設けられ、他方の部材(被摺動部材)に対して相対的に摺動する樹脂製のリング状の摺動部材が記載されている。特許文献2では、摺動部材および被摺動部材の両方の摺動面に、非晶質炭素膜を形成することで、摺動部材の摩耗による交換寿命を伸ばすことができるとしている。なお、非晶質炭素膜は、表面部分の方がその内側の部分よりも炭素の含有量が多くなっている。この非晶質炭素膜は硫黄を含まないことが好ましいとされている。また、摺動部材は、例えば、圧縮機に組み込む前に水素雰囲気で曝露する処理をした脱硫処理部材であることが好ましいとされている。 Further, in Patent Document 2, a sliding member used in a reciprocating compressor for hydrogen gas is provided on one member of a piston member and a cylinder liner, and is provided relative to the other member (sliding member). A ring-shaped sliding member made of resin that slides is described. Patent Document 2 states that by forming an amorphous carbon film on the sliding surfaces of both the sliding member and the slidable member, the replacement life of the sliding member due to wear can be extended. Note that the surface portion of the amorphous carbon film has a higher carbon content than the inner portion. It is said that this amorphous carbon film preferably does not contain sulfur. Furthermore, it is preferable that the sliding member is, for example, a desulfurized member that has been exposed to a hydrogen atmosphere before being incorporated into a compressor.

特開2020-180600号公報Japanese Patent Application Publication No. 2020-180600 特許第6533631号公報Patent No. 6533631

70MPa水素スタンド技術基準検討委員会報告書、高圧ガス保安協会、2012年2月70MPa Hydrogen Station Technical Standards Review Committee Report, High Pressure Gas Safety Association, February 2012

上記特許文献1では、ピストンリングの種々の特性のうち引張強度に着目し、これを適切な範囲内に調整することにより、PPS樹脂を添加しない場合であってもピストンリングの高いシール性を長期間に亘って維持可能になるとしている。なお、「引張強度(引張強さ)」は、JIS K7161(プラスチック-引張特性の試験方法 第1部:通則)に基づいて測定される値であってもよいとしている。 Patent Document 1 mentioned above focuses on tensile strength among the various properties of piston rings, and by adjusting this within an appropriate range, the high sealing performance of piston rings can be maintained for a long time even when PPS resin is not added. It is expected that this will be sustainable over a period of time. Note that the "tensile strength" may be a value measured based on JIS K7161 (Plastics - Test method for tensile properties Part 1: General rules).

しかしながら、水素ガス用往復式圧縮機において、樹脂製のピストンリングは高温かつ高圧の過酷環境で使用されることから、耐圧性、耐摩耗性の観点では、高温下における樹脂の物性(強度、弾性率など)が、室温領域における物性より重要になる。また、樹脂は粘弾性体であることから、粘弾性特性も考慮する必要があると考えられる。 However, in reciprocating compressors for hydrogen gas, resin piston rings are used in harsh environments with high temperatures and pressures, so in terms of pressure resistance and wear resistance, the physical properties of resin (strength, elasticity, properties (e.g., physical properties at room temperature) become more important than physical properties in the room temperature region. Furthermore, since the resin is a viscoelastic body, it is considered necessary to consider viscoelastic properties as well.

本発明はこのような事情に鑑みてなされたものであり、高温かつ高圧のガス中、特に水素ガス中で使用可能なシール用樹脂組成物およびシールを提供することを目的とする。 The present invention was made in view of the above circumstances, and an object of the present invention is to provide a sealing resin composition and a seal that can be used in high temperature and high pressure gas, particularly hydrogen gas.

本発明のシール用樹脂組成物は、ガスを密封するためのシールに用いられるシール用樹脂組成物であって、上記シール用樹脂組成物の成形体を動的粘弾性測定したとき、温度30℃における貯蔵弾性率をE’、温度200℃における貯蔵弾性率をE’とすると、E’およびE’がそれぞれ4.0×10Pa以上であることを特徴とする。なお、本明細書における「成形体」とは、射出成形、圧縮成形、押し出し成形などの周知の方法により成形された成形体、もしくは、これらの成形体を機械加工したものを指し、シール製品(ピストンリング、弁体、弁座、グランドパッキン、リップシールなど)も含まれる。また、本明細書における「ガス」とは一般的な気体を意味する概念であり、気体燃料なども含まれる。例えば、水素、天然ガス、アンモニアなどのガスであってもよい。 The sealing resin composition of the present invention is a sealing resin composition used for a seal for sealing gas, and when a molded article of the sealing resin composition is subjected to dynamic viscoelasticity measurement, the temperature is 30°C. The storage elastic modulus at a temperature of 200° C. is E 1 ′, and the storage elastic modulus at a temperature of 200° C. is E 2 . The term "molded object" as used herein refers to a molded object formed by a well-known method such as injection molding, compression molding, or extrusion molding, or a machined product of these molded objects, and includes seal products ( (Piston rings, valve bodies, valve seats, gland packings, lip seals, etc.) are also included. Furthermore, the term "gas" in this specification is a general concept meaning gas, and includes gaseous fuel and the like. For example, it may be a gas such as hydrogen, natural gas, or ammonia.

上記シール用樹脂組成物の成形体の損失正接tanδのピーク温度が150℃以上であることを特徴とする。 The molded article of the sealing resin composition is characterized in that the peak temperature of the loss tangent tan δ is 150° C. or higher.

上記E’と上記E’の関係が、E’/E’=0.70以上1.0以下なる数式を満足することを特徴とする。 It is characterized in that the relationship between E 1 ′ and E 2 ′ satisfies the following formula: E 2 ′/E 1 ′=0.70 or more and 1.0 or less.

上記シール用樹脂組成物のベース樹脂が、芳香族ポリエーテルケトン樹脂、熱可塑性PI樹脂、または、ポリアミドイミド(PAI)樹脂であることを特徴とする。さらに、上記芳香族ポリエーテルケトン樹脂は、ガラス転移点が150℃以上であることを特徴とする。 The base resin of the sealing resin composition is characterized in that it is an aromatic polyetherketone resin, a thermoplastic PI resin, or a polyamideimide (PAI) resin. Furthermore, the aromatic polyetherketone resin is characterized in that it has a glass transition point of 150°C or higher.

上記シール用樹脂組成物には硫黄原子の含有量が200ppm以下の炭素材料が配合され、該炭素材料が炭素繊維、黒鉛、およびコークス粉からなる群から選択される少なくとも1種以上であって、上記シール用樹脂組成物全体に対して上記炭素材料が合計で5体積%~50体積%含まれることを特徴とする。 The sealing resin composition contains a carbon material having a sulfur atom content of 200 ppm or less, and the carbon material is at least one selected from the group consisting of carbon fiber, graphite, and coke powder, The sealing resin composition is characterized in that the carbon material is contained in a total amount of 5% to 50% by volume based on the entirety of the sealing resin composition.

上記シール用樹脂組成物の成形体は、硫黄原子の含有量が250ppm以下であることを特徴とする。 The molded article of the sealing resin composition is characterized in that the content of sulfur atoms is 250 ppm or less.

本発明のシールは、上記シール用樹脂組成物の成形体からなることを特徴とする。また、上記シールが、水素ガスを圧縮する往復式圧縮機のピストンリングであることを特徴とする。 The seal of the present invention is characterized in that it is made of a molded article of the resin composition for a seal. Further, the seal is a piston ring of a reciprocating compressor that compresses hydrogen gas.

本発明のシール用樹脂組成物は、該シール用樹脂組成物の成形体を動的粘弾性測定したとき、温度30℃における貯蔵弾性率をE’、温度200℃における貯蔵弾性率をE’とすると、E’およびE’がそれぞれ4.0×10Pa以上であり、より好ましくは、損失正接tanδのピーク温度が150℃以上である。該成形体はE’およびtanδのピーク温度が高いことから、高温下においても、変形しにくく、摩耗しにくいことから、例えば高温かつ高圧の水素ガス中で使用されるシールとして好適である。特に、水素ガスを圧縮する往復式圧縮機のピストンリングとして好適である。 The sealing resin composition of the present invention has a storage modulus of E 1 ' at a temperature of 30° C. and an E 2 storage modulus of storage elasticity at a temperature of 200° C. when a molded article of the sealing resin composition is measured for dynamic viscoelasticity. ', E 1 ' and E 2 ' are each 4.0×10 8 Pa or more, and more preferably, the peak temperature of the loss tangent tan δ is 150° C. or more. Since the molded body has a high peak temperature of E 2 ' and tan δ, it is difficult to deform and wear easily even at high temperatures, so it is suitable as a seal used, for example, in high temperature and high pressure hydrogen gas. It is particularly suitable as a piston ring for a reciprocating compressor that compresses hydrogen gas.

また、E’とE’の関係が、E’/E’=0.70以上1.0以下なる数式を満足するので、温度による弾性率変化が小さく、シールに適用することで、室温付近から高温までの幅広い温度範囲で安定したシール性を維持できる。 In addition, since the relationship between E 1 ' and E 2 ' satisfies the formula E 2 '/E 1 ' = 0.70 or more and 1.0 or less, the change in elastic modulus due to temperature is small and it can be applied to seals. , can maintain stable sealing performance over a wide temperature range from near room temperature to high temperatures.

往復式圧縮機で圧縮した水素ガスをFCVに充填する場合、水素ガス中に硫黄成分が混入されると、燃料電池の性能低下を引き起こすおそれがあるところ、上記シール用樹脂組成物の成形体は、硫黄原子の含有量が200ppm以下の炭素材料が配合され、また、上記シール用樹脂組成物全体に対して硫黄原子の含有量が250ppm以下であるので、上記特許文献2に例示されているような特殊な雰囲気での脱硫処理をすることなく、水素ガス中への硫黄成分の混入を低減でき、FCVにおける燃料電池の性能低下を抑制できる。 When filling an FCV with hydrogen gas compressed by a reciprocating compressor, if sulfur components are mixed into the hydrogen gas, there is a risk that the performance of the fuel cell will deteriorate. , a carbon material with a sulfur atom content of 200 ppm or less is blended, and the sulfur atom content is 250 ppm or less with respect to the entire sealing resin composition, so as exemplified in Patent Document 2 above. It is possible to reduce the mixing of sulfur components into the hydrogen gas without performing desulfurization treatment in a special atmosphere, and it is possible to suppress the performance deterioration of the fuel cell in the FCV.

本発明のシール用樹脂組成物からなるピストンリングの一例の斜視図である。FIG. 1 is a perspective view of an example of a piston ring made of the sealing resin composition of the present invention. 本発明のシール用樹脂組成物からなるピストンリングを用いた水素ガス用往復式圧縮機の一例の断面図である。FIG. 1 is a cross-sectional view of an example of a reciprocating compressor for hydrogen gas using a piston ring made of the sealing resin composition of the present invention. 実施例4における動的粘弾性測定結果(温度と貯蔵弾性率E’の関係)である。3 shows the dynamic viscoelasticity measurement results (relationship between temperature and storage modulus E') in Example 4. 実施例4における動的粘弾性測定結果(温度と損失正接tanδの関係)である。3 shows the dynamic viscoelasticity measurement results (relationship between temperature and loss tangent tanδ) in Example 4. ピンオンディスク試験機の概略図である。FIG. 1 is a schematic diagram of a pin-on-disk testing machine.

本発明者は、樹脂組成物の成形体を動的粘弾性測定したときの温度30℃における貯蔵弾性率E’、温度200℃における貯蔵弾性率E’が所定の範囲内の樹脂組成物、更には、損失正接tanδが所定の範囲内であることや、E’とE’の比率が所定の数式を満足する樹脂組成物が、高温(例えば100℃~200℃程度)かつ高圧の水素ガス中での使用に好適なシール用樹脂組成物となることを見出した。本発明はこのような知見に基づくものである。 The present inventor has developed a resin composition in which the storage elastic modulus E 1 ′ at a temperature of 30° C. and the storage elastic modulus E 2 ′ at a temperature of 200° C. are within a predetermined range when dynamic viscoelasticity measurements are performed on a molded article of the resin composition. Furthermore, the resin composition whose loss tangent tan δ is within a predetermined range and whose ratio of E 1 ′ and E 2 ′ satisfies a predetermined formula can be used at high temperatures (for example, about 100°C to 200°C) and high pressures. It has been found that the sealing resin composition is suitable for use in hydrogen gas. The present invention is based on such knowledge.

本発明のシール用樹脂組成物は、その樹脂組成物の成形体を動的粘弾性測定したとき、温度30℃における貯蔵弾性率をE’、温度200℃における貯蔵弾性率をE’とすると、E’およびE’がそれぞれ4.0×10Pa以上であることが好ましい。上記E’およびE’が4.0×10Pa未満であると、上記樹脂組成物の成形体を、例えば高圧の水素ガスを密封するためのシールとして用いたとき、使用中の変形が大きくなり、所定のシール性を満足できないおそれがある。 The sealing resin composition of the present invention has a storage modulus of E 1 ' at a temperature of 30°C and an E 2 ' of storage elasticity at a temperature of 200°C when a molded article of the resin composition is measured for dynamic viscoelasticity. Then, it is preferable that E 1 ′ and E 2 ′ are each 4.0×10 8 Pa or more. When the above E 1 ′ and E 2 ′ are less than 4.0×10 8 Pa, when the molded article of the resin composition is used as a seal for sealing high-pressure hydrogen gas, for example, deformation occurs during use. becomes large, and there is a possibility that the predetermined sealing performance cannot be satisfied.

本明細書において、貯蔵弾性率E’、損失弾性率E”、および損失正接tanδは、上記シール用樹脂組成物の成形体を用いて、引張りモード、測定周波数10Hzの動的粘弾性測定によって得られる測定値である。 In this specification, the storage elastic modulus E', loss elastic modulus E'', and loss tangent tan δ are obtained by dynamic viscoelasticity measurement in tensile mode at a measurement frequency of 10 Hz using a molded article of the above-mentioned sealing resin composition. This is the measured value.

温度30℃における貯蔵弾性率E’は1.0×10Pa以上がより好ましく、2.0×10Pa以上がさらに好ましい。一方、E’は、例えば1.0×1010Pa以下であり、6.0×10Pa以下であってもよい。 The storage elastic modulus E 1 ' at a temperature of 30° C. is more preferably 1.0×10 9 Pa or more, and even more preferably 2.0×10 9 Pa or more. On the other hand, E 1 ' is, for example, 1.0×10 10 Pa or less, and may be 6.0×10 9 Pa or less.

温度200℃における貯蔵弾性率E’は1.0×10Pa以上がより好ましく、2.0×10Pa以上がさらに好ましい。一方、E’は、例えば1.0×1010Pa以下であり、6.0×10Pa以下であってもよい。 The storage modulus E 2 ' at a temperature of 200° C. is more preferably 1.0×10 9 Pa or more, and even more preferably 2.0×10 9 Pa or more. On the other hand, E 2 ′ is, for example, 1.0×10 10 Pa or less, and may be 6.0×10 9 Pa or less.

損失正接tanδは、損失弾性率E”を貯蔵弾性率E’で除した値であり、tanδ=(E”/E’)の関係がある。損失正接tanδは、各温度の貯蔵弾性率E’および損失弾性率E”を用いて算出される。損失正接tanδのピーク温度は、各温度の貯蔵弾性率E’および損失弾性率E”から各温度のtanδを算出しプロットして得られるtanδ曲線において、tanδが極大となる温度である(例えば図4参照)。 The loss tangent tan δ is a value obtained by dividing the loss elastic modulus E'' by the storage elastic modulus E', and there is a relationship of tan δ = (E''/E'). The loss tangent tan δ is calculated using the storage modulus E' and the loss modulus E" at each temperature. The peak temperature of the loss tangent tan δ is calculated from the storage modulus E' and the loss modulus E" at each temperature. In the tan δ curve obtained by calculating and plotting the tan δ of the temperature, this is the temperature at which tan δ becomes maximum (see, for example, FIG. 4).

損失正接tanδのピーク温度は特に限定されないが、150℃以上であることが好ましく、170℃以上であることがより好ましく、200℃以上であることがさらに好ましく、250℃以上であってもよい。損失正接tanδのピーク温度の上限は特に限定されないが、例えば400℃以下であり、300℃以下であってもよい。また、損失正接tanδのピーク値は、例えば0.03~0.30である。 The peak temperature of the loss tangent tan δ is not particularly limited, but is preferably 150°C or higher, more preferably 170°C or higher, even more preferably 200°C or higher, and may be 250°C or higher. The upper limit of the peak temperature of the loss tangent tan δ is not particularly limited, but is, for example, 400° C. or lower, and may be 300° C. or lower. Further, the peak value of the loss tangent tan δ is, for example, 0.03 to 0.30.

また、本発明のシール用樹脂組成物は、E’/E’=0.30以上1.0以下なる数式を満たすことが好ましい。この範囲内であると、30℃~200℃における成形体の弾性率変化が抑えられ、この温度範囲において安定したシール性を維持しやすくなる。より好ましくは、E’/E’=0.50以上1.0以下なる数式を満たし、さらに好ましくは、E’/E’=0.70以上1.0以下なる数式を満たす。また、E’/E’=0.80以上1.0以下なる数式を満たしてもよい。E’/E’は、1.0未満であってもよい。 Moreover, it is preferable that the sealing resin composition of the present invention satisfies the following formula: E 2 ′/E 1 ′=0.30 or more and 1.0 or less. Within this range, changes in the elastic modulus of the molded body at 30° C. to 200° C. are suppressed, making it easier to maintain stable sealing performance in this temperature range. More preferably, the formula E 2 '/E 1 '=0.50 or more and 1.0 or less is satisfied, and still more preferably the formula E2 '/ E1 '=0.70 or more and 1.0 or less is satisfied. Further, the following formula may be satisfied: E 2 ′/E 1 ′=0.80 or more and 1.0 or less. E 2 ′/E 1 ′ may be less than 1.0.

水素ガス用往復式圧縮機は、例えば30℃程度から200℃程度の範囲において水素ガスの圧縮動作を繰り返す場合がある。そのため、室温領域における貯蔵弾性率に対する高温領域における貯蔵弾性率の比を上記のように規定することで、30℃の貯蔵弾性率E’から200℃の貯蔵弾性率E’への低下率を抑えることができる。その結果、室温領域から高温領域までの幅広い温度範囲で安定したシール性を維持しやすくなる。 A reciprocating compressor for hydrogen gas may repeatedly compress hydrogen gas in a range of, for example, about 30°C to about 200°C. Therefore, by defining the ratio of the storage modulus in the high temperature region to the storage modulus in the room temperature region as described above, the rate of decrease from the storage modulus E 1 ' at 30°C to the storage modulus E 2 ' at 200°C can be determined as follows. can be suppressed. As a result, it becomes easier to maintain stable sealing performance over a wide temperature range from room temperature to high temperature.

上述した貯蔵弾性率E’、損失弾性率E”、および損失正接tanδなどの動的粘弾性特性は、例えば、動的粘弾性測定装置「DMS6100」(株式会社日立ハイテクサイエンス)を用いて、上記樹脂組成物からなる短冊状試験片にて、チャック間距離20mm、引張りモード、測定周波数10Hz、歪振幅10μm(正弦波)、昇温速度2℃/分の条件で測定することができる。測定結果として各温度に対するE’、E”、およびtanδが得られ、所定の温度(30℃、200℃)に対応する貯蔵弾性率E’として、E’、E’がそれぞれ得られる。短冊状試験片の大きさは特に限定されないが、例えば、2mm×5mm×45mmであってもよい。 The above-mentioned dynamic viscoelastic properties such as storage modulus E', loss modulus E'', and loss tangent tan δ can be measured using, for example, a dynamic viscoelasticity measuring device "DMS6100" (Hitachi High-Tech Science Co., Ltd.). Measurement can be performed using a strip-shaped test piece made of a resin composition under the following conditions: distance between chucks 20 mm, tension mode, measurement frequency 10 Hz, strain amplitude 10 μm (sine wave), and temperature increase rate 2° C./min. E', E", and tan δ for each temperature are obtained as measurement results, and E1 ' and E2 ' are obtained as storage moduli E' corresponding to predetermined temperatures (30° C., 200° C.), respectively. Although the size of the strip-shaped test piece is not particularly limited, it may be, for example, 2 mm x 5 mm x 45 mm.

以下に、本発明のシール用樹脂組成物の具体的な組成について説明する。 The specific composition of the sealing resin composition of the present invention will be explained below.

本発明のシール用樹脂組成物は、ベース樹脂を主成分としている。このベース樹脂の種類は限定されず、上述した樹脂組成物の成形体のE’、E’、tanδのピーク温度、および、(E’/E’)を所望の範囲にさせやすい樹脂が好ましい。具体的には、tanδのピーク温度を高くするため、ベース樹脂としてガラス転移点が高い樹脂を選択することが好ましい。ガラス転移点の測定には周知の方法を用いることができる。例えば、動的粘弾性測定におけるtanδのピーク温度をガラス転移点とみなす場合があるほか、示差走査熱量測定(DSC)などによっても測定することができる。本発明では、上記ベース樹脂として、DSCによって測定されるガラス転移点が140℃以上であることが好ましい。 The sealing resin composition of the present invention has a base resin as a main component. The type of this base resin is not limited, and the peak temperatures of E 1 ′, E 2 ′, tan δ and (E 2 ′/E 1 ′) of the molded article of the resin composition described above can be easily adjusted to desired ranges. Resins are preferred. Specifically, in order to increase the peak temperature of tan δ, it is preferable to select a resin with a high glass transition point as the base resin. A well-known method can be used to measure the glass transition point. For example, the peak temperature of tan δ in dynamic viscoelasticity measurement may be regarded as the glass transition point, and it can also be measured by differential scanning calorimetry (DSC). In the present invention, the base resin preferably has a glass transition point of 140° C. or higher as measured by DSC.

ガラス転移点が高いとtanδのピーク温度が高くなり、貯蔵弾性率E’はtanδのピーク温度付近まで大きく低下することなく、維持されやすい。tanδのピーク温度を150℃以上とする観点から、ベース樹脂として、例えば、芳香族ポリエーテルケトン樹脂、熱可塑性PI樹脂、熱硬化性PI樹脂、PAI樹脂を用いることができる。また、E’/E’=0.70以上1.0以下なる数式を満足させる観点から、ベース樹脂のDSCによって測定されるガラス転移点が200℃以上であることが特に好ましい。 When the glass transition point is high, the peak temperature of tan δ becomes high, and the storage modulus E' is likely to be maintained without significantly decreasing to around the peak temperature of tan δ. From the viewpoint of setting the peak temperature of tan δ to 150° C. or higher, for example, an aromatic polyetherketone resin, a thermoplastic PI resin, a thermosetting PI resin, or a PAI resin can be used as the base resin. Further, from the viewpoint of satisfying the mathematical formula of E 2 ′ /E 1 ′=0.70 or more and 1.0 or less, it is particularly preferable that the glass transition point of the base resin as measured by DSC is 200° C. or more.

上述したE’、E’、およびtanδのピーク温度は、上記シール用樹脂組成物の成形体を、高温かつ高圧のガス中で曝露した前後で、変化が少ないことが好ましい。例えば、上記シール用樹脂組成物の成形体を圧力82MPa、温度200℃のガス中に192時間曝露したとき、曝露前を基準としてE’、E’の変化率が±20%以内であることが好ましく、±10%以内であることがより好ましい。また、tanδのピーク温度の変化率は±10%以内であることが好ましく、±5%以内であることがより好ましい。上記ガスは例えば水素ガスである。 It is preferable that the peak temperatures of E 1 ′, E 2 ′, and tan δ described above change little before and after the molded article of the sealing resin composition is exposed to a high temperature and high pressure gas. For example, when a molded article of the sealing resin composition is exposed to gas at a pressure of 82 MPa and a temperature of 200° C. for 192 hours, the rate of change in E 1 ′ and E 2 ′ is within ±20% based on before exposure. It is preferably within ±10%, and more preferably within ±10%. Further, the rate of change in the peak temperature of tan δ is preferably within ±10%, more preferably within ±5%. The above gas is, for example, hydrogen gas.

また、上記ベース樹脂は、射出成形可能な樹脂であることが好ましい。射出成形可能であると、設計自由度が高くなり、様々な形状のシールに対応できる。 Moreover, it is preferable that the base resin is an injection moldable resin. If injection molding is possible, the degree of design freedom is increased and seals of various shapes can be accommodated.

上述したE’、E’、tanδのピーク温度、および、(E’/E’)について所望の範囲を満足させやすく、かつ、射出成形可能な樹脂としては、例えば、芳香族ポリエーテルケトン樹脂、熱可塑性PI樹脂、PAI樹脂が挙げられる。 Examples of resins that can easily satisfy the desired ranges of the peak temperatures of E 1 ′, E 2 ′, tan δ, and (E 2 ′/E 1 ′) and can be injection molded include, for example, aromatic polyesters. Examples include ether ketone resin, thermoplastic PI resin, and PAI resin.

芳香族ポリエーテルケトン樹脂は、ベンゼン環をエーテル基とケトン基で結合した樹脂の総称であり、ポリアリールエーテルケトン樹脂とも呼称されている。芳香族ポリエーテルケトン樹脂として、PEEK樹脂、ポリエーテルケトン(PEK)樹脂、ポリエーテルケトンケトン(PEKK)樹脂、ポリエーテルケトンエーテルケトンケトン(PEKEKK)樹脂などが挙げられる。 Aromatic polyetherketone resin is a general term for resins in which benzene rings are bonded with ether groups and ketone groups, and is also called polyaryletherketone resin. Examples of the aromatic polyetherketone resin include PEEK resin, polyetherketone (PEK) resin, polyetherketoneketone (PEKK) resin, and polyetherketoneetherketoneketone (PEKEKK) resin.

芳香族ポリエーテルケトン樹脂を用いる場合、コストの観点からはPEEK樹脂が好ましい。PEEK樹脂は下記の式(1)に示す化学構造であり、DSCによって測定されるPEEK樹脂のガラス転移点は143℃である。本発明ではPEEK樹脂の平均分子量、分子量分布などは限定されずに使用することができる。PEEK樹脂のせん断速度1000/s、温度400℃における溶融粘度は特に限定されないが、例えば、ピストンリングの場合、該溶融粘度は、ISO 11443準拠の測定方法において200Pa・s~550Pa・sであることが好ましい。この範囲内とすることで、射出成形による成形加工を可能としながら、耐摩耗性を十分に確保しやすくなる。上記溶融粘度は、300Pa・s~500Pa・sがより好ましい。 When using aromatic polyetherketone resin, PEEK resin is preferred from the viewpoint of cost. PEEK resin has a chemical structure shown in the following formula (1), and the glass transition point of PEEK resin measured by DSC is 143°C. In the present invention, the PEEK resin can be used without any limitations on the average molecular weight, molecular weight distribution, etc. The melt viscosity of PEEK resin at a shear rate of 1000/s and a temperature of 400° C. is not particularly limited, but for example, in the case of a piston ring, the melt viscosity should be 200 Pa s to 550 Pa s according to a measurement method based on ISO 11443. is preferred. By keeping it within this range, it becomes easy to ensure sufficient wear resistance while making molding processing by injection molding possible. The above melt viscosity is more preferably 300 Pa·s to 500 Pa·s.

Figure 2023178194000002
Figure 2023178194000002

高温下の耐摩耗性の観点からは、PEEK樹脂よりガラス転移点が高い芳香族ポリエーテルケトン樹脂がより好ましく、DSCによって測定されるガラス転移点が150℃以上の芳香族ポリエーテルケトン樹脂が特に好ましい。具体的には、PEK樹脂(ガラス転移点160℃)、PEKK樹脂(ガラス転移点160~165℃)、PEKEKK樹脂(ガラス転移点170℃)などを使用できる。例えば、PEK樹脂は、下記の式(2)に示す化学構造である。 From the viewpoint of wear resistance under high temperatures, aromatic polyetherketone resins with a glass transition point higher than that of PEEK resin are more preferable, and aromatic polyetherketone resins with a glass transition point of 150° C. or higher as measured by DSC are particularly preferred. preferable. Specifically, PEK resin (glass transition point: 160° C.), PEKK resin (glass transition point: 160 to 165° C.), PEKEKK resin (glass transition point: 170° C.), etc. can be used. For example, PEK resin has a chemical structure shown in formula (2) below.

Figure 2023178194000003
Figure 2023178194000003

芳香族ポリエーテルケトン樹脂のDSCによって測定されるガラス転移点が150~160℃である場合、せん断速度1000/s、温度400℃における溶融粘度がISO 11443準拠の測定方法において100Pa・s~550Pa・sであってもよい。この範囲内とすることで、射出成形による成形加工を可能としながら、例えば往復式圧縮機に用いるピストンリングとしての耐摩耗性を十分に確保しやすくなる。また、芳香族ポリエーテルケトン樹脂のDSCによって測定されるガラス転移点が160~170℃である場合、せん断速度1000/s、温度420℃における溶融粘度が100Pa・s~550Pa・sであってもよい。この範囲内とすることで、射出成形による成形加工を可能としながら、例えば往復式圧縮機に用いるピストンリングとしての耐摩耗性を十分に確保しやすくなる。 When the glass transition point of an aromatic polyetherketone resin measured by DSC is 150 to 160°C, the melt viscosity at a shear rate of 1000/s and a temperature of 400°C is 100 Pa·s to 550 Pa· by a measurement method based on ISO 11443. It may be s. By setting it within this range, it becomes easy to ensure sufficient wear resistance as a piston ring used in a reciprocating compressor, for example, while making molding processing by injection molding possible. Furthermore, if the glass transition point measured by DSC of the aromatic polyetherketone resin is 160 to 170°C, even if the melt viscosity at a shear rate of 1000/s and a temperature of 420°C is 100 Pa·s to 550 Pa·s. good. By setting it within this range, it becomes easy to ensure sufficient wear resistance as a piston ring used in a reciprocating compressor, for example, while making molding processing by injection molding possible.

本発明の樹脂組成物には、種類、溶融粘度の異なる複数の芳香族ポリエーテルケトン樹脂を混合して使用することもできる。芳香族ポリエーテルケトン樹脂には、上記式(1)、式(2)に示すように分子構造に硫黄原子は含まれていないが、重合時に使用される溶媒(例えばジフェニルスルホンなど、分子構造に硫黄原子を含む溶媒)を不純物として含有している場合がある。 A plurality of aromatic polyetherketone resins having different types and melt viscosities may be mixed and used in the resin composition of the present invention. Aromatic polyetherketone resin does not contain a sulfur atom in its molecular structure as shown in formulas (1) and (2) above, but it is (Solvents containing sulfur atoms) may be contained as impurities.

PEEK樹脂の具体的な市販品として、ビクトレックスジャパン株式会社製:PEEK 90P、PEEK 150P、PEEK 380P、PEEK 450P、PEEK 650P、ポリプラ・エボニック株式会社製:VESTAKEEP 1000P、VESTAKEEP 2000P、VESTAKEEP 3000P、VESTAKEEP 4000P、VESTAKEEP 5000Pなどを使用することができる。また、PEEK樹脂であっても、一般的なガラス転移点143℃のPEEK樹脂よりも耐熱性の高い特殊なPEEK樹脂を用いることができる。このような市販品として、ガラス転移点170℃であるソルベイスペシャルティポリマーズジャパン株式会社製:キータスパイア(登録商標)PEEK XT-920 FPなどが挙げられる。 Specific commercial products of PEEK resin include: Victrex Japan Co., Ltd.: PEEK 90P, PEEK 150P, PEEK 380P, PEEK 450P, PEEK 650P; Polypla Evonik Co., Ltd.: VESTAKEEP 1000P, VESTAKEEP 2000P, VESTAKEEP 3 000P, VESTAKEEP 4000P , VESTAKEEP 5000P, etc. can be used. Furthermore, even when using PEEK resin, a special PEEK resin having higher heat resistance than general PEEK resin having a glass transition point of 143° C. can be used. Examples of such commercial products include KetaSpire (registered trademark) PEEK XT-920 FP manufactured by Solvay Specialty Polymers Japan Co., Ltd., which has a glass transition point of 170°C.

PEK樹脂の具体的な市販品として、ビクトレックスジャパン株式会社製:HT P22を用いることができ、PEKEKK樹脂としてビクトレックスジャパン株式会社製:ST P45を用いることができ、PEKK樹脂としてアルケマ株式会社製:Kepstan(登録商標)PEKK 6000シリーズ、7000シリーズ、8000シリーズを用いることができる。 As a specific commercial product of PEK resin, HT P22 manufactured by Victrex Japan Co., Ltd. can be used, as a PEKEKK resin, ST P45 manufactured by Victrex Japan Co., Ltd. can be used, and as a PEKK resin, manufactured by Arkema Co., Ltd. : Kepstan (registered trademark) PEKK 6000 series, 7000 series, 8000 series can be used.

熱可塑性PI樹脂としては、ガラス転移点、融点が高く、かつ射出成形などの溶融成形が可能な樹脂が好ましい。具体的には、下記式(3)に示すように、分子構造の繰り返し単位中に、熱的特性、機械的強度などに優れたイミド基が芳香族基を取り囲みながらも、熱などのエネルギーが加えられることにより適度な溶融特性を示すエーテル結合部分を複数個有する構造のイミド系樹脂がよく、機械的特性、剛性、耐熱性、射出成形性を満足させるため、エーテル結合部を繰り返し単位中に2個有する熱可塑性PI樹脂が好ましい。 The thermoplastic PI resin is preferably a resin that has a high glass transition point and high melting point and can be melt-molded by injection molding or the like. Specifically, as shown in formula (3) below, imide groups with excellent thermal properties and mechanical strength surround aromatic groups in the repeating unit of the molecular structure, but they do not absorb energy such as heat. Imide-based resins with a structure that has multiple ether bond parts that exhibit appropriate melting characteristics when added are often used. A thermoplastic PI resin having two is preferred.

Figure 2023178194000004
(式中、Xは直接結合、炭素数1~10の炭化水素基、六フッ素化されたイソプロピリデン基、カルボニル基、チオ基およびスルホン基からなる群より選ばれた基を表し、R~Rは水素、炭素数1~5の低級アルキル基、炭素数1~5の低級アルコキシ基、塩素または臭素を表し、互いに同じであっても異なっていてもよい。Yは炭素数2以上の脂肪族基、環式脂肪族基、単環式芳香族基、縮合多環式芳香族基、芳香族基が直接または架橋基により相互に連結された非縮合多環式芳香族基からなる群から選ばれた4価の基を表す。)
Figure 2023178194000004
(wherein , R 4 represents hydrogen, a lower alkyl group having 1 to 5 carbon atoms, a lower alkoxy group having 1 to 5 carbon atoms, chlorine or bromine, and may be the same or different from each other. Y is a lower alkyl group having 1 to 5 carbon atoms, and may be the same or different from each other. A group consisting of an aliphatic group, a cycloaliphatic group, a monocyclic aromatic group, a fused polycyclic aromatic group, and a non-fused polycyclic aromatic group in which aromatic groups are interconnected directly or through a bridging group. represents a tetravalent group selected from )

熱可塑性PI樹脂の市販品としては、三井化学株式会社製オーラム(登録商標)、三菱ガス化学株式会社製サープリム(登録商標)などが挙げられる。この2種類のうち、上記式(3)を満たすオーラムはガラス転移点250℃、融点388℃であり、極めて耐熱性に優れるため、特に好ましい。オーラムは、上記式(3)におけるXが直接結合であり、R~Rが全て水素である。本発明の樹脂組成物に使用可能なオーラムのグレードとしては、例えば、PD250、PD400、PD450、PD500などが挙げられる。 Commercially available thermoplastic PI resins include Aurum (registered trademark) manufactured by Mitsui Chemicals, Inc., Surprim (registered trademark) manufactured by Mitsubishi Gas Chemical Co., Ltd., and the like. Of these two types, Aurum, which satisfies the above formula (3), has a glass transition point of 250° C. and a melting point of 388° C., and is particularly preferred because it has extremely excellent heat resistance. In Aurum, X in the above formula (3) is a direct bond, and R 1 to R 4 are all hydrogen. Examples of Aurum grades that can be used in the resin composition of the present invention include PD250, PD400, PD450, and PD500.

PAI樹脂は、高分子主鎖内にイミド結合とアミド結合とを有する樹脂である。例えば、PAI樹脂として、下記式(4)に示すように、イミド結合、アミド結合が芳香族基を介して結合している芳香族系PAI樹脂を用いることができる。 PAI resin is a resin having imide bonds and amide bonds in the polymer main chain. For example, as the PAI resin, an aromatic PAI resin in which an imide bond and an amide bond are bonded via an aromatic group as shown in the following formula (4) can be used.

Figure 2023178194000005
(式中、Rは少なくとも1つのベンゼン環を含む3価の芳香族基を表し、Rは2価の有機基を表し、Rは水素、メチル基またはフェニル基を表す。)
Figure 2023178194000005
(In the formula, R 1 represents a trivalent aromatic group containing at least one benzene ring, R 2 represents a divalent organic group, and R 3 represents hydrogen, a methyl group, or a phenyl group.)

このような芳香族系PAI樹脂は、芳香族第一級ジアミン、例えばジフェニルメタンジアミンと芳香族三塩基酸無水物、例えばトリメリット酸無水物のモノまたはジアシルハライド誘導体から製造されるPAI樹脂、芳香族三塩基酸無水物と芳香族ジイソシアネート化合物、例えばジフェニルメタンジイソシアネートとから製造されるPAI樹脂などがある。 Such aromatic PAI resins include PAI resins prepared from mono- or diacyl halide derivatives of aromatic primary diamines, such as diphenylmethane diamine, and aromatic tribasic acid anhydrides, such as trimellitic anhydride; There are PAI resins made from tribasic acid anhydrides and aromatic diisocyanate compounds, such as diphenylmethane diisocyanate.

PAI樹脂の市販品としては、ソルベイスペシャルティポリマーズジャパン株式会社製トーロン(登録商標)などが挙げられる。本発明の樹脂組成物に使用可能なトーロンのグレードとしては、4000Tなどが挙げられる。 Commercially available PAI resins include Torlon (registered trademark) manufactured by Solvay Specialty Polymers Japan Co., Ltd. and the like. Examples of the Torlon grade that can be used in the resin composition of the present invention include 4000T.

また、上記ベース樹脂は、ベース樹脂単体の成形体のJIS K7126-1準拠のガス透過度が、例えば7.0×10-12mol/(m・s・Pa)以下であり、4.0×10-12mol/(m・s・Pa)以下であることが好ましい。例えば、ガス透過度が4.0×10-12mol/(m・s・Pa)を超えるベース樹脂を用いると、高温かつ高圧のガス中で上記樹脂組成物の成形体の寸法変化や物性変化が大きくなるおそれがある。上記ガス透過度は、1.0×10-12mol/(m・s・Pa)~3.5×10-12mol/(m・s・Pa)がより好ましい。上記ガスは例えば水素ガスである。 Furthermore, the base resin has a gas permeability of 7.0×10 −12 mol/(m 2 ·s·Pa) or less, for example, of 4.0 It is preferably not more than ×10 −12 mol/(m 2 ·s·Pa). For example, if a base resin with a gas permeability exceeding 4.0×10 -12 mol/(m 2 s Pa) is used, dimensional changes and physical properties of the molded article of the resin composition may occur in high temperature and high pressure gas. There is a risk that the changes will be significant. The gas permeability is more preferably 1.0×10 −12 mol/(m 2 ·s·Pa) to 3.5×10 −12 mol/(m 2 ·s·Pa). The above gas is, for example, hydrogen gas.

シール用樹脂組成物において、ベース樹脂は、樹脂組成物全体に対して50体積%~95体積%含まれることが好ましく、60体積%~90体積%含まれることがより好ましく、70体積%~80体積%含まれることがさらに好ましい。 In the sealing resin composition, the base resin preferably contains 50% to 95% by volume, more preferably 60% to 90% by volume, and 70% to 80% by volume based on the entire resin composition. It is more preferable that the content is % by volume.

本発明のシール用樹脂組成物は、強度、弾性率、摩擦摩耗特性などを向上させる目的で、芳香族ポリエーテルケトン樹脂、熱可塑性PI樹脂、PAI樹脂などのベース樹脂に、炭素材料を配合することが好ましい。本明細書における「炭素材料」は、結晶性の有無およびその度合いは限定されず、非意図的であれば硫黄原子を含有していてもよい。炭素材料としては、炭素繊維、黒鉛、コークス粉などが挙げられ、これらの中から1種類の炭素材料を単独で配合しても、複数の種類を組み合わせて配合してもよい。当該炭素材料に含まれる硫黄原子の含有量は200ppm以下であることが好ましく、100ppm以下であることがより好ましく、50ppm以下であることが特に好ましい。また、ベース樹脂に、固体潤滑剤であるポリテトラフルオロエチレン(PTFE)樹脂を配合してもよい。本発明のシール用樹脂組成物において、炭素材料とPTFE樹脂の少なくとも一方を配合することが好ましく、炭素材料とPTFE樹脂の両方を配合することがより好ましい。なお、摩擦摩耗特性はシールがピストンリングなどの運動シールである場合に重要である。 The sealing resin composition of the present invention blends a carbon material into a base resin such as an aromatic polyetherketone resin, a thermoplastic PI resin, or a PAI resin for the purpose of improving strength, elastic modulus, friction and wear characteristics, etc. It is preferable. The "carbon material" in this specification is not limited in the presence or absence of crystallinity and its degree, and may contain sulfur atoms if unintentional. Examples of the carbon material include carbon fiber, graphite, coke powder, etc., and one type of carbon material among these may be blended alone, or a plurality of types may be blended in combination. The content of sulfur atoms contained in the carbon material is preferably 200 ppm or less, more preferably 100 ppm or less, and particularly preferably 50 ppm or less. Furthermore, polytetrafluoroethylene (PTFE) resin, which is a solid lubricant, may be blended with the base resin. In the sealing resin composition of the present invention, it is preferable to blend at least one of a carbon material and a PTFE resin, and more preferably to blend both a carbon material and a PTFE resin. Note that frictional wear characteristics are important when the seal is a moving seal such as a piston ring.

炭素材料に含まれる硫黄原子の含有量(使用する各々の炭素材料全量(100質量%)に対する質量%)は、周知の分析方法で測定できる。例えば、誘導結合プラズマ質量分析装置(ICP-MS)を用いてもよい。より高精度に測定する目的で、トリプル四重極型誘導結合プラズマ質量分析装置(ICP-MS/MS)を用いてもよい。分析の前処理方法としては、例えば、マイクロ波試料前処理装置にて酸分解して得られた分解液をろ過し、上澄みを分析サンプルとして得る方法が挙げられる。分解残渣に硫黄原子が含まれないことは、蛍光X線分析装置など既知の分析方法で確認することができる。 The content of sulfur atoms contained in the carbon material (% by mass relative to the total amount (100% by mass) of each carbon material used) can be measured by a well-known analytical method. For example, an inductively coupled plasma mass spectrometer (ICP-MS) may be used. For the purpose of more accurate measurement, a triple quadrupole inductively coupled plasma mass spectrometer (ICP-MS/MS) may be used. As a pretreatment method for analysis, for example, a method of filtering the decomposition liquid obtained by acid decomposition using a microwave sample pretreatment device and obtaining a supernatant as an analysis sample can be mentioned. It can be confirmed that the decomposition residue does not contain sulfur atoms using a known analytical method such as a fluorescent X-ray analyzer.

炭素繊維は、原材料から分類されるピッチ系またはPAN系のいずれのものであってもよい。焼成温度は限定されるものではなく、2000℃またはそれ以上の高温で焼成されて黒鉛化品、1000~1500℃程度で焼成された炭化品のどちらであってもよい。また、チョップドファイバーおよびミルドファイバーのどちらであってもよいが、摩擦摩耗特性の観点からは繊維長の短いミルドファイバーを用いることが好ましい。 The carbon fiber may be pitch-based or PAN-based, which are classified based on raw materials. The firing temperature is not limited, and either a graphitized product fired at a high temperature of 2000°C or higher or a carbonized product fired at about 1000 to 1500°C may be used. Furthermore, although either chopped fiber or milled fiber may be used, it is preferable to use milled fiber with a short fiber length from the viewpoint of friction and wear characteristics.

本発明に使用できる市販品のミルドファイバーとしては、ピッチ系炭素繊維として、クレハ社製:クレカ M-101S、M-101F、M-101T、M-104T、M-107T、M-201S、M-201Fなどが挙げられる。また、PAN系炭素繊維として、帝人株式会社製:HT M800 160MU、HT M100 40MU、東レ株式会社製:トレカ MLD-30、MLD-300などが挙げられる。 Commercially available milled fibers that can be used in the present invention include pitch-based carbon fibers manufactured by Kureha Corporation: Kureka M-101S, M-101F, M-101T, M-104T, M-107T, M-201S, M- Examples include 201F. Examples of PAN-based carbon fibers include HT M800 160MU and HT M100 40MU manufactured by Teijin Corporation, and Torayca MLD-30 and MLD-300 manufactured by Toray Industries, Inc.

なお、ピッチ系炭素繊維の場合、原料のピッチは不純物として硫黄を含有している。また、PAN系炭素繊維の場合も、表面処理に硫酸を用いる場合、硫黄が残留することがある。炭素繊維としては、ピッチ系炭素繊維に比べて硫黄原子の含有量が比較的少ないPAN系炭素繊維を用いることが好ましい。 In the case of pitch-based carbon fiber, the raw material pitch contains sulfur as an impurity. Also, in the case of PAN-based carbon fibers, when sulfuric acid is used for surface treatment, sulfur may remain. As the carbon fiber, it is preferable to use PAN-based carbon fiber, which has a relatively lower content of sulfur atoms than pitch-based carbon fiber.

本発明に用いる炭素繊維の平均繊維長は、特に限定されないが、20μm~200μmの短繊維であることが好ましい。平均繊維長が20μm未満であると耐摩耗性向上の効果が得られにくく、200μmを超えると摺動時に折損した炭素繊維が摺動面に入り込みやすくなり、シリンダーなどを損傷摩耗させやすい。なお、本明細書における平均繊維長は数平均繊維長である。 The average fiber length of the carbon fibers used in the present invention is not particularly limited, but short fibers of 20 μm to 200 μm are preferable. When the average fiber length is less than 20 μm, it is difficult to obtain the effect of improving wear resistance, and when it exceeds 200 μm, carbon fibers that are broken during sliding tend to enter the sliding surface, causing damage and wear to cylinders and the like. Note that the average fiber length in this specification is the number average fiber length.

黒鉛は、固体潤滑剤であり、樹脂組成物の摩擦摩耗特性を向上できる。また、黒鉛としては、天然黒鉛、人造黒鉛のいずれを用いてもよい。粒子の形状は、鱗片状、粒状、球状などがあるが、いずれを用いてもよい。本発明に使用できる市販品の黒鉛としては、天然黒鉛である日本黒鉛工業株式会社製:ACP、人造黒鉛であるイメリス・ジーシー・ジャパン株式会社製:TIMREX KS6、KS25、KS44などが挙げられる。このほか、樹脂粒子を焼成して得られた球状黒鉛(または球状カーボン)を用いてもよく、例えばフェノール樹脂粒子を焼成して得られるエア・ウォーター・ベルパール株式会社製:ベルパールC800、C2000などを使用できる。黒鉛の50%粒子径(D50)は限定されないが、3μm~50μmが好ましく、10μm~30μmがより好ましい。50μmを超えると、樹脂組成物の引張伸び特性が低下するおそれがある。 Graphite is a solid lubricant and can improve the friction and wear characteristics of the resin composition. Further, as the graphite, either natural graphite or artificial graphite may be used. The shape of the particles may be scaly, granular, spherical, etc., and any of them may be used. Examples of commercially available graphite that can be used in the present invention include natural graphite ACP made by Nippon Graphite Industries Co., Ltd., and artificial graphite TIMREX KS6, KS25, and KS44 made by Imerys GC Japan Co., Ltd. In addition, spherical graphite (or spherical carbon) obtained by firing resin particles may also be used; for example, Air Water Bell Pearl Co., Ltd.'s Bell Pearl C800, C2000, etc., which are obtained by firing phenolic resin particles, may be used. Can be used. The 50% particle diameter (D 50 ) of graphite is not limited, but is preferably 3 μm to 50 μm, more preferably 10 μm to 30 μm. If it exceeds 50 μm, the tensile elongation properties of the resin composition may deteriorate.

コークス粉は樹脂組成物の耐摩耗性を向上できる。コークス粉のD50は限定されないが、3μm~50μmが好ましく、10μm~30μmがより好ましい。50μmを超えると、樹脂組成物の引張伸び特性が低下するおそれがある。 Coke powder can improve the wear resistance of the resin composition. The D50 of coke powder is not limited, but is preferably 3 μm to 50 μm, more preferably 10 μm to 30 μm. If it exceeds 50 μm, the tensile elongation properties of the resin composition may deteriorate.

上記シール用樹脂組成物は、炭素繊維、黒鉛、コークス粉などの炭素材料を少なくとも1種類以上含み、樹脂組成物全体に対して炭素材料を合計で5体積%~50体積%含むことが好ましく、5体積%~35体積%含むことがより好ましく、5体積%~25体積%含むことがさらに好ましい。炭素材料の合計の配合量が5体積%未満であると耐摩耗性向上の効果が得られにくく、35体積%を超えると樹脂組成物の溶融粘度が高くなり、薄肉部がある成形品の場合には射出成形しにくくなる。50体積%を超えると、溶融粘度が極めて高くなり、射出成形そのものが困難になる。炭素材料として、例えば、炭素繊維および黒鉛を組み合わせて用いることができる。 The sealing resin composition preferably contains at least one type of carbon material such as carbon fiber, graphite, coke powder, etc., and preferably contains a total of 5% to 50% by volume of the carbon material based on the entire resin composition. The content is more preferably 5% to 35% by volume, and even more preferably 5% to 25% by volume. If the total blending amount of carbon materials is less than 5% by volume, it is difficult to obtain the effect of improving wear resistance, and if it exceeds 35% by volume, the melt viscosity of the resin composition increases, and in the case of molded products with thin walled parts. This makes injection molding difficult. If it exceeds 50% by volume, the melt viscosity becomes extremely high, making injection molding itself difficult. As the carbon material, for example, carbon fiber and graphite can be used in combination.

PTFE樹脂は固体潤滑剤であり、樹脂組成物の摩擦摩耗特性を向上できる。PTFE樹脂として、懸濁重合法によるモールディングパウダー、乳化重合法によるファインパウダー、再生PTFEのいずれを採用してもよい。樹脂組成物の流動性を安定させるためには、成形時のせん断により繊維化し難く、溶融粘度を増加させ難い再生PTFEを採用することが好ましい。再生PTFEとは、熱処理(熱履歴が加わったもの)粉末、γ線または電子線などを照射した粉末のことである。例えば、モールディングパウダーまたはファインパウダーを熱処理した粉末、また、この粉末をさらにγ線または電子線を照射した粉末、モールディングパウダーまたはファインパウダーの成形体を粉砕した粉末、また、その後γ線または電子線を照射した粉末、モールディングパウダーまたはファインパウダーをγ線または電子線を照射した粉末などのタイプがある。γ線または電子線を照射後にさらに熱処理を加えたタイプもある。PTFE樹脂のD50は、特に限定されるものではないが10μm~50μmとすることがより好ましい。 PTFE resin is a solid lubricant and can improve the friction and wear characteristics of the resin composition. As the PTFE resin, any of molding powder produced by suspension polymerization, fine powder produced by emulsion polymerization, and recycled PTFE may be employed. In order to stabilize the fluidity of the resin composition, it is preferable to use recycled PTFE, which is less likely to become fibrous due to shearing during molding and less likely to increase melt viscosity. Recycled PTFE refers to heat-treated (heat history-added) powder, powder that has been irradiated with γ-rays, electron beams, or the like. For example, molding powder or fine powder that has been heat treated, powder that has been further irradiated with gamma rays or electron beams, powder that has been ground into molded molding powder or fine powder, and powder that has been subsequently irradiated with gamma rays or electron beams. There are types such as irradiated powder, molding powder, or fine powder irradiated with gamma rays or electron beams. There is also a type that is further heat treated after irradiation with gamma rays or electron beams. The D 50 of the PTFE resin is not particularly limited, but it is more preferably 10 μm to 50 μm.

本発明に使用できる市販品のPTFE樹脂としては、株式会社喜多村製:KTL-610、KTL-610A、KTL-450、KTL-350、KTL-8N、KTL-8F、KTL-400H、三井ケマーズフロロプロダクツ株式会社製:テフロン(登録商標)7-J、TLP-10、AGC株式会社製:フルオンG163、L150J、L169J、L170J、L172J、L173J、L182J、ダイキン工業株式会社製:ポリフロンM-15、スリーエムジャパン株式会社製:ダイニオンTF9205、TF9207などが挙げられる。また、パーフルオロアルキルエーテル基、フルオロアルキル基、またはその他のフルオロアルキルを有する側鎖基で変性されたPTFE樹脂であってもよい。上記の中でγ線または電子線などを照射したPTFE樹脂としては、株式会社喜多村製:KTL-610、KTL-610A、KTL-450、KTL-350、KTL-8N、KTL-8F、AGC株式会社製:フルオンL169J、L170J、L172J、L173J、L182Jなどが挙げられる。 Commercially available PTFE resins that can be used in the present invention include: Kitamura Co., Ltd.: KTL-610, KTL-610A, KTL-450, KTL-350, KTL-8N, KTL-8F, KTL-400H, Mitsui Chemours Fluoro Products Co., Ltd.: Teflon (registered trademark) 7-J, TLP-10, AGC Co., Ltd.: Fluon G163, L150J, L169J, L170J, L172J, L173J, L182J, Daikin Industries, Ltd.: Polyflon M-15, 3M Examples include Dyneon TF9205 and TF9207 manufactured by Japan Co., Ltd. It may also be a PTFE resin modified with a perfluoroalkyl ether group, a fluoroalkyl group, or another side chain group having fluoroalkyl. Among the above, PTFE resins irradiated with gamma rays or electron beams are manufactured by Kitamura Co., Ltd.: KTL-610, KTL-610A, KTL-450, KTL-350, KTL-8N, KTL-8F, AGC Co., Ltd. Manufacturers: Fluon L169J, L170J, L172J, L173J, L182J, etc.

上記シール用樹脂組成物は、PTFE樹脂を樹脂組成物全体に対して5体積%~25体積%含むことが好ましい。PTFE樹脂の配合量が5体積%未満であると、摩擦摩耗特性の向上効果が得られにくく、25体積%を超えると樹脂組成物の引張伸び特性が低下するおそれがある。PTFE樹脂の配合量は10体積%~20体積%がより好ましい。 The sealing resin composition preferably contains 5% to 25% by volume of PTFE resin based on the entire resin composition. If the amount of the PTFE resin blended is less than 5% by volume, it is difficult to obtain an effect of improving friction and wear properties, and if it exceeds 25% by volume, the tensile elongation properties of the resin composition may deteriorate. The blending amount of the PTFE resin is more preferably 10% by volume to 20% by volume.

本発明のシール樹脂組成物に配合するPTFE樹脂、黒鉛、コークス粉の50%粒子径(D50)は、粒子径分布を累積分布としたとき、累積値が50%となる点の粒子径であり、レーザー光散乱法を利用した粒子径分布測定装置を用いて測定することができる。 The 50% particle diameter (D 50 ) of the PTFE resin, graphite, and coke powder blended into the sealing resin composition of the present invention is the particle diameter at the point where the cumulative value is 50% when the particle diameter distribution is a cumulative distribution. It can be measured using a particle size distribution measuring device that utilizes a laser light scattering method.

上記シール樹脂組成物には、上記炭素材料、上記PTFE樹脂のほかに、本発明の効果を阻害しない程度に周知の樹脂用添加剤を配合してもよい。添加剤としては、例えば、ガラス繊維、アラミド繊維、無機物(マイカ、タルク、炭酸カルシウム、窒化ホウ素など)、ウィスカ(炭酸カルシウム、チタン酸カリウムなど)、着色剤(酸化鉄、酸化チタン、カーボンブラックなど)、他の樹脂成分などが挙げられる。上記樹脂用添加剤の硫黄原子の含有量が200ppmを超える場合、上記樹脂組成物全体に対して、この添加剤の配合量を3体積%以下にすることが好ましい。また、上記樹脂組成物には、200ppmを超えて硫黄原子を含有する炭素材料が含まれてもよいが、その炭素材料の含有量は、樹脂組成物全体に対して3体積%以下であることが好ましい。上記シール用樹脂組成物は、二硫化モリブデン、二硫化タングステンなどの硫化物を含まないことが好ましい。 In addition to the carbon material and the PTFE resin, the seal resin composition may contain well-known additives for resins to the extent that the effects of the present invention are not impaired. Examples of additives include glass fibers, aramid fibers, inorganic substances (mica, talc, calcium carbonate, boron nitride, etc.), whiskers (calcium carbonate, potassium titanate, etc.), colorants (iron oxide, titanium oxide, carbon black, etc.) ), other resin components, etc. When the content of sulfur atoms in the resin additive exceeds 200 ppm, it is preferable that the amount of this additive is 3% by volume or less based on the entire resin composition. Further, the resin composition may contain a carbon material containing more than 200 ppm of sulfur atoms, but the content of the carbon material must be 3% by volume or less based on the entire resin composition. is preferred. The sealing resin composition preferably does not contain sulfides such as molybdenum disulfide and tungsten disulfide.

以上より、本発明のシール用樹脂組成物の特に好ましい形態は、E’およびE’がそれぞれ4.0×10Pa以上(好ましくは2.0×10Pa以上))、tanδのピーク温度が150℃以上、かつ、E/E=0.50以上1.0以下を満足する射出成形可能な樹脂組成物であって、上記樹脂組成物全体に対して、上記炭素材料を合計で5体積%~35体積%含み、かつ、PTFE樹脂を5体積%~25体積%含む樹脂組成物である。 From the above, a particularly preferable form of the sealing resin composition of the present invention has E 1 ′ and E 2 ′ of 4.0×10 8 Pa or more (preferably 2.0×10 9 Pa or more)) and tan δ of An injection moldable resin composition having a peak temperature of 150° C. or higher and satisfying E 2 /E 1 = 0.50 or more and 1.0 or less, wherein the carbon material is added to the entire resin composition. It is a resin composition containing 5% to 35% by volume in total and 5% to 25% by volume of PTFE resin.

上述したシール用樹脂組成物からなるシールは、高圧のガス中で好適に使用される。30MPa~120MPaの高圧で使用され、好ましくは65MPa~110MPaで使用され、さらに好ましくは80MPa~100MPaで使用される。シールが水素ガス用往復式圧縮機のピストンリングの場合、このような圧力範囲で、かつ、無潤滑条件で使用され、水素ステーションの水素ガス用往復式圧縮機の吐出圧として代表的な仕様である82MPaの水素ガス中で使用されるシールとして特に好適である。また、FCVのタンク内圧力として代表的な仕様である70MPaの水素ガス中で使用されるシールとしても特に好適である。 A seal made of the sealing resin composition described above is suitably used in high pressure gas. It is used at a high pressure of 30 MPa to 120 MPa, preferably 65 MPa to 110 MPa, and more preferably 80 MPa to 100 MPa. If the seal is a piston ring of a reciprocating compressor for hydrogen gas, it is used in this pressure range and under no lubrication conditions, and the typical specification is the discharge pressure of a reciprocating compressor for hydrogen gas at a hydrogen station. It is particularly suitable as a seal for use in hydrogen gas at a certain 82 MPa. It is also particularly suitable as a seal for use in hydrogen gas at a typical FCV tank internal pressure of 70 MPa.

上記樹脂組成物をピストンリングに用いる場合の実施形態を以下に記載する。 An embodiment in which the above resin composition is used for a piston ring will be described below.

上記樹脂組成物を構成する各材料を、必要に応じて、ヘンシェルミキサー、アキシャルミキサー、ボールミキサー、リボンブレンダーなどにて混合した後、二軸混練押出し機などの溶融押出し機にて溶融混練し、成形用ペレットを得ることができる。なお、炭素材料、PTFE樹脂、上述の樹脂用添加剤の投入は、二軸押出し機などで溶融混練する際にサイドフィードを採用してもよい。この成形用ペレットを用いて射出成形によりピストンリングを成形することができる。射出成形素材を用いて追加工または全加工を行い、所定のピストンリング形状に仕上げてもよい。 The materials constituting the resin composition are mixed as necessary using a Henschel mixer, an axial mixer, a ball mixer, a ribbon blender, etc., and then melt-kneaded using a melt extruder such as a twin-screw kneading extruder, Molding pellets can be obtained. Note that the carbon material, PTFE resin, and the above-mentioned resin additives may be introduced by side feeding when melt-kneading with a twin-screw extruder or the like. Piston rings can be molded by injection molding using these molding pellets. Additional machining or complete machining may be performed using an injection molding material to obtain a predetermined piston ring shape.

本発明の樹脂組成物を用いたピストンリングおよびピストンリングを適用した往復式圧縮機の一例を図1および図2に基づいて説明する。図1は、ピストンリングの一例を示した斜視図である。図1に示すように、ピストンリング1は断面が略矩形の環状体である。リング内周面1bとリングの両側面1cとの角部は直線状、曲線状の面取りが設けられていてもよく、シールリングを射出成形で製造する場合、該部分に金型からの突出し部分となる段部を設けてもよい。 An example of a piston ring using the resin composition of the present invention and a reciprocating compressor to which the piston ring is applied will be described based on FIGS. 1 and 2. FIG. 1 is a perspective view showing an example of a piston ring. As shown in FIG. 1, the piston ring 1 is an annular body having a substantially rectangular cross section. The corners of the inner circumferential surface 1b of the ring and both side surfaces 1c of the ring may be chamfered in a straight or curved manner, and when the seal ring is manufactured by injection molding, there is a portion protruding from the mold at this portion. A stepped portion may be provided.

また、ピストンリング1は、一箇所の合い口1aを有するカットタイプのリングであり、弾性変形により拡径してピストンの環状溝に装着される。ピストンリング1は、合い口1aを有することから、使用時においてガスの圧力によって拡径されて、外周面1dがシリンダーの内周面と密着する。合い口1aの形状については、限定されるものではなく、ストレートカット型、アングルカット型などにすることも可能であるが、シール性に優れることから、図1に示す複合ステップカット型を採用することが好ましい。
なお、本発明のピストンリングは、図1に示すような単一の部材からなるピストンリングに限定されず、複数の部材を組み合わせることで円環状になるピストンリングであってもよい。
Further, the piston ring 1 is a cut type ring having one abutment 1a, and is expanded in diameter by elastic deformation and is installed in an annular groove of the piston. Since the piston ring 1 has the abutment 1a, the diameter is expanded by gas pressure during use, and the outer circumferential surface 1d comes into close contact with the inner circumferential surface of the cylinder. The shape of the abutment 1a is not limited, and may be a straight cut type, an angle cut type, etc., but the compound step cut type shown in Fig. 1 is adopted because it has excellent sealing properties. It is preferable.
Note that the piston ring of the present invention is not limited to a piston ring made of a single member as shown in FIG. 1, but may be a piston ring formed into an annular shape by combining a plurality of members.

図2は、図1のピストンリングを用いた水素ガス用往復式圧縮機の一例の断面図である。水素ガス用往復式圧縮機は、水素ステーションなどに設置され、圧縮された水素ガスはFCV、水素エンジン車への充填などに用いられる。水素ガス用往復式圧縮機の圧縮機構部2は、シリンダー3とピストン4からなり、ピストン4はピストンロッド5に接続されている。ピストン4の外周面には、ピストンリング1を装着するための環状溝が複数配置されており、ピストンリング1が弾性変形により拡径して各環状溝に1つずつ組み込まれる。ピストンに装着されるピストンリングの数は特に限定されず、図2では6個のシールリングが装着されている。水素ガスは圧縮室6に導入され、ピストン4がシリンダー3に対して往復動することによって圧縮された後、外部に排出される。 FIG. 2 is a sectional view of an example of a reciprocating compressor for hydrogen gas using the piston ring of FIG. 1. Reciprocating compressors for hydrogen gas are installed at hydrogen stations and the like, and the compressed hydrogen gas is used to fill FCVs and hydrogen engine vehicles. A compression mechanism section 2 of a reciprocating compressor for hydrogen gas includes a cylinder 3 and a piston 4, and the piston 4 is connected to a piston rod 5. A plurality of annular grooves for mounting the piston rings 1 are arranged on the outer circumferential surface of the piston 4, and the piston ring 1 expands in diameter by elastic deformation and is incorporated into each annular groove one by one. The number of piston rings attached to the piston is not particularly limited, and in FIG. 2, six seal rings are attached. Hydrogen gas is introduced into the compression chamber 6, compressed by the piston 4 reciprocating with respect to the cylinder 3, and then discharged to the outside.

以下には、本発明のシール用樹脂組成物を用いてシールとして、ピストンリングを製造する方法について説明する。なお、ピストンリングに限らず、他のシールも同様にして製造できる。 Below, a method for manufacturing a piston ring as a seal using the sealing resin composition of the present invention will be described. Note that not only piston rings but other seals can also be manufactured in the same manner.

上記シール用樹脂組成物が芳香族ポリエーテルケトン樹脂を主成分とする場合、射出成形素材、射出成形素材から削り出したピストンリング、射出成形で製造したピストンリングのうち、いずれかの状態で熱処理を実施することが好ましい。この熱処理は、最高温度150℃~330℃の温度(より好ましくは200℃~250℃の温度)で行うことが好ましい。ジフェニルスルホンの融点が127℃であること、また芳香族ポリエーテルケトン樹脂はガラス転移点以上であれば分子鎖が動きやすく、ジフェニルスルホンを蒸発によって除去しやすいことから、熱処理の最高温度は150℃以上であることが好ましい。最高温度が150℃未満であると、硫黄の含有量の低減効果が得られにくく、最高温度が250℃を超えると、射出成形の後に熱処理する場合は変形が起こりやすくなる。また、ピストンリングの使用温度よりも高い温度であることがより好ましく、該使用温度よりも30℃以上高い温度であることがさらに好ましい。また、最高温度で保持する時間は特に限定されないが、例えば4時間~8時間である。この熱処理はピストンリング中の硫黄の低減に有効であり、ピストンリングの使用中に発生する硫黄含有ガスを予め低減できる。なお、芳香族ポリエーテルケトン樹脂中に残留するジフェニルスルホンを蒸発により除去できる点でも有効である。 When the above-mentioned sealing resin composition has an aromatic polyetherketone resin as its main component, it is heat-treated in one of the following states: an injection molded material, a piston ring cut from an injection molded material, or a piston ring manufactured by injection molding. It is preferable to carry out. This heat treatment is preferably carried out at a maximum temperature of 150°C to 330°C (more preferably 200°C to 250°C). The maximum temperature for heat treatment is 150°C because the melting point of diphenyl sulfone is 127°C, and the molecular chains of aromatic polyetherketone resins are easy to move if it is above the glass transition point, making it easy to remove diphenylsulfone by evaporation. It is preferable that it is above. When the maximum temperature is less than 150°C, it is difficult to obtain the effect of reducing the sulfur content, and when the maximum temperature exceeds 250°C, deformation tends to occur when heat treatment is performed after injection molding. Further, it is more preferable that the temperature is higher than the operating temperature of the piston ring, and even more preferably that the temperature is 30° C. or more higher than the operating temperature. Further, the time for holding at the maximum temperature is not particularly limited, but is, for example, 4 to 8 hours. This heat treatment is effective in reducing sulfur in the piston ring, and can previously reduce sulfur-containing gas generated during use of the piston ring. In addition, it is also effective in that diphenylsulfone remaining in the aromatic polyetherketone resin can be removed by evaporation.

また、上記熱処理は大気中で行うことが好ましい。例えば、上記特許文献2では、摺動部材の脱硫処理方法として水素雰囲気で曝露する処理が例示されているが、大気中ではなく特殊な雰囲気での曝露であることから、特殊な曝露装置が必要であり、水素を扱うため火災や爆発に対する安全対策が必要であり、高コストとなる。これに対して、上記熱処理を大気中で行うことで、水素雰囲気への曝露(脱硫処理)など、特殊な雰囲気での熱処理を必要としないことから特殊な曝露装置を必要とせず、厳重な安全対策が不要で低コストになる。 Moreover, it is preferable that the heat treatment is performed in the atmosphere. For example, in Patent Document 2, a method of desulfurizing a sliding member is exemplified by exposing it to a hydrogen atmosphere, but since the exposure is not in the air but in a special atmosphere, a special exposure device is required. Since it handles hydrogen, safety measures against fire and explosion are required, resulting in high costs. On the other hand, by performing the above heat treatment in the air, there is no need for heat treatment in a special atmosphere such as exposure to a hydrogen atmosphere (desulfurization treatment), so there is no need for special exposure equipment, and strict safety is achieved. No countermeasures are required and costs are low.

射出成形素材、射出成形素材から削り出したピストンリング、射出成形で製造したピストンリングのいずれかについて、上記熱処理を実施した後、DSC測定を行うと、昇温過程において、熱処理なしの場合にはみられない吸熱ピーク(以下、熱履歴による吸熱ピークという)が現れる。熱履歴による吸熱ピークは、熱処理の最高温度と同等か、もしくは少し高い温度(+20度以内)に現れるため、熱処理の最高温度の推定が可能である。上記ピストンリングは、上記熱処理に起因して、示差走査熱量測定の昇温過程における150℃~330℃の範囲(好ましくは200℃~250℃の範囲)に熱履歴による吸熱ピークを有していることが好ましい。この場合、当該ピストンリングは、芳香族ポリエーテルケトン樹脂の融点に由来する吸熱ピーク以外にも、150℃~330℃の範囲に吸熱ピークを有している。なお、DSCによる測定は、例えば昇温速度15度/分、窒素ガス中の条件で行うことができる。 When DSC measurements are performed on injection molded materials, piston rings cut from injection molded materials, or piston rings manufactured by injection molding after the above heat treatment, it is found that during the temperature raising process, in the case of no heat treatment, An invisible endothermic peak (hereinafter referred to as an endothermic peak due to thermal history) appears. Since the endothermic peak due to thermal history appears at a temperature equal to or slightly higher than the maximum temperature of heat treatment (within +20 degrees), it is possible to estimate the maximum temperature of heat treatment. Due to the heat treatment, the piston ring has an endothermic peak due to thermal history in the range of 150°C to 330°C (preferably in the range of 200°C to 250°C) during the temperature increase process of differential scanning calorimetry. It is preferable. In this case, the piston ring has an endothermic peak in the range of 150° C. to 330° C. in addition to the endothermic peak derived from the melting point of the aromatic polyetherketone resin. Note that the measurement by DSC can be performed, for example, at a temperature increase rate of 15 degrees/minute and in nitrogen gas.

上記樹脂組成物が熱可塑性PI樹脂を主成分とする場合、射出成形素材、射出成形素材から削り出したピストンリング、射出成形で製造したピストンリングのうち、いずれかの状態で結晶化処理(熱処理)を実施することが好ましい。例えば、熱可塑性PI樹脂として、上述の三井化学株式会社製オーラムを使用する場合、射出成形時にはほとんど結晶化しないため、結晶化処理によって結晶化度を高めてもよい。結晶化処理の条件は、例えば、大気中または窒素中にて、最高温度280~320℃とし、最高温度で2時間以上保持してもよい。結晶化処理後の結晶化度は20%~40%であることが好ましい。結晶化度の測定方法は、DSCで結晶の融解熱量を測定するなどの周知の方法で測定できる。 When the resin composition has a thermoplastic PI resin as its main component, it is subjected to crystallization treatment (heat treatment) in any of injection molded materials, piston rings cut from injection molded materials, and piston rings manufactured by injection molding. ) is preferable. For example, when the above-mentioned Aurum manufactured by Mitsui Chemicals, Inc. is used as the thermoplastic PI resin, since it hardly crystallizes during injection molding, the degree of crystallinity may be increased by crystallization treatment. The conditions for the crystallization treatment are, for example, a maximum temperature of 280 to 320° C. in the air or nitrogen, and may be maintained at the maximum temperature for 2 hours or more. The degree of crystallinity after crystallization treatment is preferably 20% to 40%. The degree of crystallinity can be measured by a well-known method such as measuring the heat of fusion of crystals using DSC.

上記樹脂組成物がPAI樹脂を主成分とする場合、射出成形素材、射出成形素材から削り出したピストンリング、射出成形で製造したピストンリングのうち、いずれかの状態でポストキュア(熱処理)を実施することが、機械的強度の点から好ましい。ポストキュアの条件は、例えば、大気中にて、最高温度250℃~260℃とし、最高温度で15時間以上保持してもよい。 When the above resin composition has PAI resin as its main component, post-curing (heat treatment) is performed on the injection molded material, the piston ring cut from the injection molded material, or the piston ring manufactured by injection molding. It is preferable to do so from the viewpoint of mechanical strength. The post-cure conditions may be, for example, in the atmosphere at a maximum temperature of 250° C. to 260° C., and may be maintained at the maximum temperature for 15 hours or more.

上記熱処理、上記結晶化処理、上記ポストキュアは、樹脂組成物にわずかに含まれる活性な硫黄を除去するという点でも、実施することが好ましい。 The heat treatment, the crystallization treatment, and the post-cure are preferably carried out also in terms of removing a small amount of active sulfur contained in the resin composition.

熱可塑性PI樹脂は、PEEK樹脂の場合に残留するジフェニルスルホンの含有がないことから硫黄原子の含有量が少なく、また、PAI樹脂に比べると熱処理時間を短く設定できることから、本発明のシール用樹脂組成物のベース樹脂として特に好ましい。 Thermoplastic PI resin does not contain diphenyl sulfone, which remains in the case of PEEK resin, so it has a low sulfur atom content, and compared to PAI resin, the heat treatment time can be set shorter, so it is suitable for the sealing resin of the present invention. Particularly preferred as a base resin for the composition.

本発明のシール用樹脂組成物からなる成形体(ピストンリングなど)に含まれる硫黄原子の含有量は、例えば、誘導結合プラズマ質量分析装置(ICP-MS)で測定することができる。より高精度に測定する目的で、トリプル四重極型誘導結合プラズマ質量分析装置(ICP-MS/MS)を用いてもよい。分析の前処理方法としては、例えば、マイクロ波試料前処理装置にて酸分解して得られた分解液をろ過し、上澄みを分析サンプルとして得る方法が挙げられる。分解残渣に硫黄原子が含まれないことは、蛍光X線分析装置など既知の分析方法で確認することができる。 The content of sulfur atoms contained in a molded article (such as a piston ring) made of the sealing resin composition of the present invention can be measured using, for example, an inductively coupled plasma mass spectrometer (ICP-MS). For the purpose of more accurate measurement, a triple quadrupole inductively coupled plasma mass spectrometer (ICP-MS/MS) may be used. As a pretreatment method for analysis, for example, a method of filtering the decomposition liquid obtained by acid decomposition using a microwave sample pretreatment device and obtaining a supernatant as an analysis sample can be mentioned. It can be confirmed that the decomposition residue does not contain sulfur atoms using a known analytical method such as a fluorescent X-ray analyzer.

本発明のシール用樹脂組成物からなる成形体(ピストンリングなど)に含まれる硫黄原子の含有量は、樹脂組成物全量(100質量%)に対して0.1質量%以下であることが好ましく、0.050質量%以下であることがより好ましく、0.025質量%(250ppm)以下であることがさらに好ましく、0.020質量%(200ppm)以下であることが特に好ましい。 The content of sulfur atoms contained in the molded object (piston ring, etc.) made of the sealing resin composition of the present invention is preferably 0.1% by mass or less based on the total amount (100% by mass) of the resin composition. , more preferably 0.050% by mass or less, further preferably 0.025% by mass (250ppm) or less, particularly preferably 0.020% by mass (200ppm) or less.

以下、実施例を挙げて本発明をさらに具体的に説明する。ただし、本発明は以下の実施例に限定されるものではない。 Hereinafter, the present invention will be explained in more detail with reference to Examples. However, the present invention is not limited to the following examples.

実施例1~実施例4、比較例1、比較例2
PEEK樹脂、PEK樹脂、熱可塑性PI樹脂、PTFE樹脂、テトラフルオロエチレン-パーフルオロアルキルビニルエーテル共重合体(PFA)樹脂をベース樹脂に用いて、表1の配合割合(体積%)で樹脂組成物を作製した。実施例1の樹脂組成物は、充填剤として、PTFE樹脂を含む一方で、炭素材料を含んでいない。実施例2および実施例4の樹脂組成物は、充填剤として、PTFE樹脂と炭素材料(炭素繊維と黒鉛の組み合わせ)を含むものであり、実施例3の樹脂組成物はPTFE樹脂と炭素繊維を含むものである。
Examples 1 to 4, Comparative Example 1, Comparative Example 2
Using PEEK resin, PEK resin, thermoplastic PI resin, PTFE resin, and tetrafluoroethylene-perfluoroalkyl vinyl ether copolymer (PFA) resin as the base resin, a resin composition was prepared at the blending ratio (volume %) shown in Table 1. Created. The resin composition of Example 1 contains a PTFE resin as a filler, but does not contain a carbon material. The resin compositions of Examples 2 and 4 contain PTFE resin and carbon material (a combination of carbon fiber and graphite) as fillers, and the resin composition of Example 3 contains PTFE resin and carbon fiber. It includes.

各樹脂組成物に用いた原材料を以下に示す。硫黄原子の含有量はICP-MS/MSによる測定で、炭素繊維(CF-1)および炭素繊維(CF-2)は200ppm以下であった。黒鉛は、ICP-MS/MSによる測定で硫黄原子の含有量が50ppm以下であるものを選定した。 The raw materials used for each resin composition are shown below. The content of sulfur atoms was measured by ICP-MS/MS and was 200 ppm or less for carbon fiber (CF-1) and carbon fiber (CF-2). Graphite was selected to have a sulfur atom content of 50 ppm or less as measured by ICP-MS/MS.

(1)PEEK樹脂〔PEEK〕
ビクトレックスジャパン株式会社:PEEK 450P(ガラス転移点143℃、溶融粘度350Pa・s(せん断速度1000/s、温度400℃))
(2)PEK樹脂〔PEK〕
ビクトレックスジャパン株式会社:HT P22(ガラス転移点152℃、溶融粘度190Pa・s(せん断速度1000/s、温度400℃))
(3)熱可塑性PI樹脂〔TPI〕
三井化学株式会社:PD400
(4)PTFE樹脂〔PTFE-1〕
三井ケマーズフロロプロダクツ株式会社:テフロン(登録商標)7-J
(5)PFA樹脂〔PFA〕
三井ケマーズフロロプロダクツ株式会社:テフロン(登録商標)420HP-J
(6)PTFE樹脂〔PTFE-2〕
株式会社喜多村:KTL-450(D50:22μm)
(7)炭素繊維〔CF-1〕
株式会社クレハ:クレカ M-107T(平均繊維長400μm)
(8)炭素繊維〔CF-2〕
帝人株式会社:HT M100 40MU(平均繊維長40μm)
(9)黒鉛〔GRP〕
イメリス・ジーシー・ジャパン株式会社:TIMREX KS25(D50:10μm)
(1) PEEK resin [PEEK]
Victrex Japan Co., Ltd.: PEEK 450P (glass transition point 143℃, melt viscosity 350Pa・s (shear rate 1000/s, temperature 400℃))
(2) PEK resin [PEK]
Victrex Japan Co., Ltd.: HT P22 (glass transition point 152°C, melt viscosity 190 Pa・s (shear rate 1000/s, temperature 400°C))
(3) Thermoplastic PI resin [TPI]
Mitsui Chemicals Co., Ltd.: PD400
(4) PTFE resin [PTFE-1]
Mitsui Chemours Fluoro Products Co., Ltd.: Teflon (registered trademark) 7-J
(5) PFA resin [PFA]
Mitsui Chemours Fluoro Products Co., Ltd.: Teflon (registered trademark) 420HP-J
(6) PTFE resin [PTFE-2]
Kitamura Co., Ltd.: KTL-450 (D 50 : 22μm)
(7) Carbon fiber [CF-1]
Kureha Co., Ltd.: Kureha M-107T (average fiber length 400μm)
(8) Carbon fiber [CF-2]
Teijin Corporation: HT M100 40MU (average fiber length 40μm)
(9) Graphite [GRP]
Imerys GC Japan Co., Ltd.: TIMREX KS25 (D 50 : 10μm)

実施例1~実施例4、比較例2の樹脂組成物は、原材料を乾式混合した粉末を用いて二軸混練押し出し機によりペレットを作製し、射出成形によりASTM D638準拠の4号ダンベル試験片(厚さ3.2mm)を成形した。 The resin compositions of Examples 1 to 4 and Comparative Example 2 were prepared by making pellets using a twin-screw kneading extruder using powders obtained by dry mixing raw materials, and molding them into pellets by injection molding into No. 4 dumbbell test pieces (compliant with ASTM D638). A thickness of 3.2 mm) was molded.

PEEK樹脂組成物(実施例1および実施例2)、PEK樹脂組成物(実施例3)からなる4号ダンベル試験片は、最高温度200℃、最高温度での保持時間4時間で熱処理した。また、熱可塑性PI樹脂組成物(実施例4)からなる4号ダンベル試験片は、最高温度320℃、最高温度での保持時間2時間で結晶化処理した。熱処理または結晶化処理した4号ダンベル試験片の中央部から、2mm×5mm×45mmの短冊状試験片を機械加工によって削り出した。PFA樹脂組成物(比較例2)からなる4号ダンベル試験片は、上記熱処理または上記結晶化処理を実施せず、同様の短冊状試験片を機械加工によって削り出した。 No. 4 dumbbell test pieces made of the PEEK resin compositions (Examples 1 and 2) and the PEK resin composition (Example 3) were heat-treated at a maximum temperature of 200°C and a holding time at the maximum temperature of 4 hours. Further, a No. 4 dumbbell test piece made of the thermoplastic PI resin composition (Example 4) was subjected to crystallization treatment at a maximum temperature of 320° C. and a holding time at the maximum temperature of 2 hours. A rectangular test piece measuring 2 mm x 5 mm x 45 mm was cut out by machining from the center of the heat-treated or crystallized No. 4 dumbbell test piece. A No. 4 dumbbell test piece made of the PFA resin composition (Comparative Example 2) was machined from a similar strip-shaped test piece without performing the above heat treatment or the above crystallization treatment.

実施例1~実施例4の4号ダンベル試験片について、硫黄原子の含有量は、次の手順で測定した。4号ダンベル試験片を凍結粉砕し、マイクロ波試料前処理装置にて酸分解して得られた分解液をろ過して、上澄みを分析サンプルとして得た。この分析サンプルをICP-MS/MSにより分析した。なお、分解残渣に硫黄原子が含まれないことは、蛍光X線分析装置によって確認した。 Regarding the No. 4 dumbbell test pieces of Examples 1 to 4, the sulfur atom content was measured according to the following procedure. A No. 4 dumbbell test piece was frozen and crushed, and the resulting decomposition liquid was filtered by acid decomposition using a microwave sample pretreatment device to obtain a supernatant as an analysis sample. This analytical sample was analyzed by ICP-MS/MS. In addition, it was confirmed by a fluorescent X-ray analyzer that the decomposition residue did not contain sulfur atoms.

なお、射出成形できない比較例1のPTFE樹脂組成物は、原材料を乾式混合した粉末を用いて圧縮成形、焼成することにより得た焼成体から、2mm×5mm×45mmの短冊状試験片を機械加工によって削り出した。 Note that the PTFE resin composition of Comparative Example 1, which cannot be injection molded, was obtained by machining a rectangular test piece of 2 mm x 5 mm x 45 mm from a fired body obtained by compression molding and firing using powder obtained by dry mixing raw materials. It was carved out by

<動的粘弾性測定>
実施例1~実施例4、比較例1、比較例2の短冊状試験片を用いて、動的粘弾性測定装置「DMS6100」(株式会社日立ハイテクサイエンス)にて、引張りモード、チャック間距離20mm、測定周波数10Hz、歪振幅10μm(正弦波)、昇温速度2℃/分の条件で温度に対する動的粘弾性特性を測定した。tanδのピーク温度、30℃における貯蔵弾性率E’、200℃における貯蔵弾性率E’、および、E’/E’を、硫黄原子の測定結果とともに表1に示す。
<Dynamic viscoelasticity measurement>
Using the strip-shaped test pieces of Examples 1 to 4, Comparative Example 1, and Comparative Example 2, the test pieces were measured using a dynamic viscoelasticity measuring device "DMS6100" (Hitachi High-Tech Science Co., Ltd.) in tension mode with a distance between chucks of 20 mm. The dynamic viscoelastic properties with respect to temperature were measured under the conditions of a measurement frequency of 10 Hz, a strain amplitude of 10 μm (sine wave), and a temperature increase rate of 2° C./min. The peak temperature of tan δ, the storage elastic modulus E 1 ′ at 30° C., the storage elastic modulus E 2 ′ at 200° C., and E 2 ′/E 1 ′ are shown in Table 1 together with the measurement results of sulfur atoms.

また、実施例4について、温度と貯蔵弾性率E’の関係を図3に示し、温度とtanδの関係を図4に示す。図3に示すように、貯蔵弾性率E’は30℃から200℃の温度範囲においてあまり低下せず維持されていることが分かる。また、図4に示すtanδ曲線より、実施例4のtanδのピーク温度は273℃と算出された。 Further, regarding Example 4, the relationship between temperature and storage modulus E' is shown in FIG. 3, and the relationship between temperature and tan δ is shown in FIG. 4. As shown in FIG. 3, it can be seen that the storage modulus E' is maintained without decreasing much in the temperature range from 30°C to 200°C. Further, from the tan δ curve shown in FIG. 4, the tan δ peak temperature of Example 4 was calculated to be 273°C.

<摩擦摩耗試験>
実施例1~実施例4、比較例2の樹脂組成物について、上述のペレットを用いて射出成形によりφ8×20mmの射出成形素材を成形した。PEEK樹脂組成物(実施例1、実施例2)、PEK樹脂組成物(実施例3)は、最高温度200℃、最高温度での保持時間4時間で熱処理した。また、熱可塑性PI樹脂組成物(実施例4)は、最高温度320℃、最高温度での保持時間2時間で結晶化処理した。
上記熱処理または上記結晶化処理を行った後、機械加工によってφ3×13mmのピン試験片を得た。なお、射出成形できない比較例1のPTFE樹脂組成物は、原材料を乾式混合した粉末を用いて圧縮成形、焼成することにより得た焼成体から、同様のピン試験片を機械加工によって削り出した。
ピン試験片を用いて、図5に示すピンオンディスク試験機を用いて摩擦摩耗試験を行った。図5に示すように、試験機の回転ディスク8の表面に3つのピン試験片7の試験面を下記の面圧で押し付けた状態で、温度150℃の大気雰囲気で回転ディスク8を回転させた。具体的な試験条件は以下のとおりであり、回転ディスク8の材質はSUS304である。なお、この試験条件は水素ガス用往復式圧縮機でのピストンリングの使用条件を想定している。
(試験条件)
周速 :4.8m/min
面圧 :4MPa
潤滑 :なし(ドライ)
温度 :150℃
時間 :50時間
試験終了後、試験前後におけるピン試験片7の高さの変化量をそれぞれ測定し、3本の平均値から比摩耗量を算出した結果を表1に示す。
<Friction and wear test>
Regarding the resin compositions of Examples 1 to 4 and Comparative Example 2, injection molding materials of φ8×20 mm were molded by injection molding using the above-mentioned pellets. The PEEK resin compositions (Example 1, Example 2) and the PEK resin composition (Example 3) were heat-treated at a maximum temperature of 200°C and a holding time at the maximum temperature of 4 hours. Further, the thermoplastic PI resin composition (Example 4) was crystallized at a maximum temperature of 320° C. for a holding time of 2 hours at the maximum temperature.
After performing the above heat treatment or the above crystallization treatment, a pin test piece of φ3×13 mm was obtained by machining. Note that for the PTFE resin composition of Comparative Example 1, which cannot be injection molded, a similar pin test piece was cut out by machining from a fired body obtained by compression molding and firing using powder obtained by dry mixing raw materials.
Using the pin test piece, a friction and wear test was conducted using a pin-on-disk tester shown in FIG. As shown in Fig. 5, the rotating disk 8 was rotated in an atmospheric atmosphere at a temperature of 150°C with the test surfaces of the three pin test pieces 7 pressed against the surface of the rotating disk 8 of the testing machine with the following surface pressure. . The specific test conditions are as follows, and the material of the rotating disk 8 is SUS304. Note that this test condition assumes the usage conditions of the piston ring in a reciprocating compressor for hydrogen gas.
(Test condition)
Circumferential speed: 4.8m/min
Surface pressure: 4MPa
Lubrication: None (dry)
Temperature: 150℃
Time: 50 hours After the test, the amount of change in the height of the pin test piece 7 before and after the test was measured, and the specific wear amount was calculated from the average value of the three pieces. Table 1 shows the results.

Figure 2023178194000006
Figure 2023178194000006

表1に示すように、PEEK樹脂組成物(実施例1および実施例2)、PEK樹脂組成物(実施例3)、熱可塑性PI樹脂組成物(実施例4)は、E’、E’が4.0×10以上であり、更に、tanδのピーク温度が150℃以上であった。このように、実施例1~4の樹脂組成物からなる成形体は、E’およびtanδのピーク温度が高いことから、高温下で変形しにくく、シールとして好適に使用でき、特に水素ガスを圧縮する往復式圧縮機のピストンリングとして好適である。また、実施例4はE’/E’が0.70以上1.0以下の範囲を満足している。これにより、温度による弾性率変化が小さく、シールに適用することで、室温付近から高温までの幅広い温度範囲で安定したシール性を維持できるため、シールとして特に好適である。 As shown in Table 1, the PEEK resin composition (Example 1 and Example 2), the PEK resin composition (Example 3), and the thermoplastic PI resin composition (Example 4) have E 1 ', E 2 ' was 4.0×10 8 or more, and the peak temperature of tan δ was 150° C. or more. As described above, since the molded bodies made of the resin compositions of Examples 1 to 4 have high peak temperatures of E 2 ' and tan δ, they are difficult to deform at high temperatures and can be suitably used as seals, especially when hydrogen gas is It is suitable as a piston ring for a reciprocating compressor. Further, in Example 4, E 2 ′/E 1 ′ satisfies the range of 0.70 or more and 1.0 or less. This makes it particularly suitable for seals because the change in elastic modulus due to temperature is small, and when applied to seals, stable sealing performance can be maintained over a wide temperature range from near room temperature to high temperatures.

比較例1、比較例2の樹脂組成物からなる成形体のE’は、実施例1のE’の1/2以下であることから、例えば、水素ガス用往復式圧縮機に用いられるピストンリングのような、高温下で使用されるシールに適用すると、使用中の変形、摩耗が大きくなるおそれがある。E’が4.0×10Pa以上である実施例1~実施例4は、比較例1、比較例2よりも耐摩耗性に優れ、特に、E’が2.0×10Pa以上である実施例3、実施例4は、耐摩耗性に一層優れる結果であった。 Since the E 2 ′ of the molded body made of the resin composition of Comparative Example 1 and Comparative Example 2 is 1/2 or less of the E 2 ′ of Example 1, it can be used, for example, in a reciprocating compressor for hydrogen gas. When applied to seals used at high temperatures, such as piston rings, there is a risk of increased deformation and wear during use. Examples 1 to 4, in which E 2 ′ is 4.0×10 8 Pa or more, have better wear resistance than Comparative Examples 1 and 2, and in particular, E 2 ′ is 2.0×10 9 Examples 3 and 4, which were Pa or higher, had even better abrasion resistance.

また、実施例1~実施例4の樹脂組成物からなる成形体は、硫黄原子の含有量が200ppm以下であり、特に実施例3、実施例4は100ppm以下であった。 Further, the molded bodies made of the resin compositions of Examples 1 to 4 had a sulfur atom content of 200 ppm or less, and in particular, Example 3 and Example 4 had a sulfur atom content of 100 ppm or less.

本発明のシール用樹脂組成物は、ガスを密封するためのシールに使用することができる。高温下で変形しにくく、また、温度による弾性率変化が小さいため、水素ガス用シールに適用することで、室温付近から高温までの幅広い温度範囲で安定したシール性を維持でき、特に高温かつ高圧の水素ガス中で使用される水素ガス用往復式圧縮機のピストンリングに好適である。 The sealing resin composition of the present invention can be used for sealing gas. It is difficult to deform under high temperatures, and the change in elastic modulus due to temperature is small, so by applying it to seals for hydrogen gas, it is possible to maintain stable sealing performance over a wide temperature range from near room temperature to high temperatures, especially at high temperatures and high pressures. Suitable for piston rings of reciprocating compressors for hydrogen gas used in hydrogen gas.

1 ピストンリング
2 圧縮機構部
3 シリンダー
4 ピストン
5 ピストンロッド
6 圧縮室
7 ピン試験片
8 回転ディスク
1 Piston ring 2 Compression mechanism part 3 Cylinder 4 Piston 5 Piston rod 6 Compression chamber 7 Pin test piece 8 Rotating disk

Claims (9)

ガスを密封するためのシールに用いられるシール用樹脂組成物であって、
前記シール用樹脂組成物の成形体を動的粘弾性測定したとき、温度30℃における貯蔵弾性率をE’、温度200℃における貯蔵弾性率をE’とすると、E’およびE’がそれぞれ4.0×10Pa以上であることを特徴とするシール用樹脂組成物。
A sealing resin composition used for a seal for sealing gas, the composition comprising:
When the dynamic viscoelasticity of the molded article of the sealing resin composition is measured, E 1 ' and E 2 ' are the storage modulus at a temperature of 30°C and E 2 ' is the storage modulus at a temperature of 200°C. A sealing resin composition characterized in that each of ' is 4.0×10 8 Pa or more.
前記シール用樹脂組成物の成形体の損失正接tanδのピーク温度が150℃以上であることを特徴とする請求項1記載のシール用樹脂組成物。 2. The sealing resin composition according to claim 1, wherein the molded article of the sealing resin composition has a peak temperature of loss tangent tan δ of 150° C. or higher. 前記E’と前記E’の関係が、E’/E’=0.70以上1.0以下なる数式を満足することを特徴とする請求項1または請求項2記載のシール用樹脂組成物。 3. The seal according to claim 1, wherein the relationship between E 1 ' and E 2 ' satisfies the following formula: E 2 '/E 1 '=0.70 or more and 1.0 or less. Resin composition. 前記シール用樹脂組成物のベース樹脂が、芳香族ポリエーテルケトン樹脂、熱可塑性ポリイミド樹脂、または、ポリアミドイミド樹脂であることを特徴とする請求項1または請求項2記載のシール用樹脂組成物。 3. The sealing resin composition according to claim 1, wherein the base resin of the sealing resin composition is an aromatic polyetherketone resin, a thermoplastic polyimide resin, or a polyamideimide resin. 前記芳香族ポリエーテルケトン樹脂は、ガラス転移点が150℃以上であることを特徴とする請求項4記載のシール用樹脂組成物。 5. The sealing resin composition according to claim 4, wherein the aromatic polyetherketone resin has a glass transition point of 150° C. or higher. 前記シール用樹脂組成物には硫黄原子の含有量が200ppm以下の炭素材料が配合され、該炭素材料が炭素繊維、黒鉛、およびコークス粉からなる群から選択される少なくとも1種以上であって、前記シール用樹脂組成物全体に対して前記炭素材料が合計で5体積%~50体積%含まれることを特徴とする請求項1または請求項2記載のシール用樹脂組成物。 A carbon material having a sulfur atom content of 200 ppm or less is blended in the sealing resin composition, and the carbon material is at least one selected from the group consisting of carbon fiber, graphite, and coke powder, The sealing resin composition according to claim 1 or 2, wherein the carbon material is contained in a total amount of 5% to 50% by volume based on the entire sealing resin composition. 前記シール用樹脂組成物の成形体は、硫黄原子の含有量が250ppm以下であることを特徴とする請求項1または請求項2記載のシール用樹脂組成物。 3. The sealing resin composition according to claim 1, wherein the molded article of the sealing resin composition has a sulfur atom content of 250 ppm or less. 請求項1または請求項2記載のシール用樹脂組成物の成形体からなることを特徴とするシール。 A seal comprising a molded article of the sealing resin composition according to claim 1 or 2. 前記シールが、水素ガスを圧縮する往復式圧縮機のピストンリングであることを特徴とする請求項8記載のシール。 9. The seal according to claim 8, wherein the seal is a piston ring of a reciprocating compressor that compresses hydrogen gas.
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