JP4039791B2 - 潤滑性樹脂組成物およびシールリング - Google Patents

Description

【０００１】
【発明の属する技術分野】
この発明は、シールリングなどに適用される潤滑性樹脂組成物およびこれを用いたシールリングに関する。
【０００２】
【従来の技術】
一般に、自動車の自動変速機、連続無段可変変速機を代表例とする油圧機器には、シールリング等のシール部材が用いられている。このようなシール部材は、使用する環境によって鋳鉄または合成樹脂を主成分としたものが選択して使用され、オイルシール性などの密封性と共に、低摩擦特性、耐摩耗性、摺接する相手金属に対する非損傷性、軸へ装着する作業の容易性（ハンドリング）等が要求される部材である。
【０００３】
シール部材の代表例としてシールリングが挙げられるが、円環の一箇所が切断された円弧状の形態のものが取り扱いやすいものである。このようなシールリングは、素材の弾性力によって円弧の両端（合い口部）を密接するように重ねるか、または突き合わされて閉じた状態でシール性を発揮し、軸に取り付けるときには合口部を弾性力に抗して広げることにより簡易に取り付けできるものである。
【０００４】
ところで、鋳鉄製のシール部材は耐摩耗性に優れているが、シール効率が悪くこれを用いた油圧機器には流量の大きいオイルポンプが必要となる。また、鋳鉄製のシール部材は、合成樹脂より弾性率が高くて靭性がないので、取り付け作業が容易でなく、例えば、外径寸法が２０ｍｍ以下で開環可能な合口部を有する鋳鉄製のオイルシールリングは、これを軸に取り付けるときに、合口部が許容弾性変形量を超えて広がって破断しやすい。
【０００５】
一方、四フッ化エチレン樹脂、ポリアミド樹脂、ポリフェニレンサルファイド樹脂、芳香族熱可塑性ポリイミド樹脂、芳香族ポリエーテルケトン樹脂等の合成樹脂を成分とし、さらに種々の充填材が配合された成形体からなるシールリングは、鋳鉄と比較して弾性率が低くて合口部を広げても破断し難く、しかもシール性に優れたものである。
【０００６】
このうち芳香族ポリエーテルケトン樹脂製のシールリングは、適度な弾性率を有して靭性があるため、合口部を広げても破断し難く、しかも優れたシール性および取扱いの容易性があり、１００℃を越える高温で高速に摺動する使用状態でも低摩擦特性であり耐摩耗性にも優れたものである。
【０００７】
このような芳香族ポリエーテルケトン樹脂製シール部材においても、摺接する相手金属に応じて適当な充填材が配合されており、例えばガラス繊維、炭素繊維、チタン酸カリウムウィスカ、黒鉛、マイカ、タルク、四フッ化エチレン樹脂などがそのような充填材の代表として挙げられる。
【０００８】
例えば、機械的特性や耐摩耗性を向上させるためには、ガラス繊維、炭素繊維、チタン酸カリウムウィスカ等の繊維状充填材または黒鉛、マイカ、タルク等の鱗片状充填材が添加され、低摩擦特性を付与するために四フッ化エチレン樹脂、黒鉛、二硫化モリブデン等の固体潤滑剤が添加されている。
【０００９】
ところが、このような充填材を配合すると、耐摩耗性、低摩擦特性は向上するが、合口部を広げ難くなるという欠点がある。因みに、合口部を広げ易いか、否かという取り扱い容易性は、充填材の種類とその添加量に大きく影響される。
【００１０】
充填材の種類別にみると、黒鉛、マイカといった鱗片状のものは、添加量が多いほど取り扱いの容易性を低下させやすいため、このような充填材を利用して外径寸法が２０ｍｍ以下の小型の合成樹脂製のシールリングに所要の低摩擦特性、耐摩耗性および取り扱いの容易性等の全てを満足させることは困難であった。
【００１１】
すなわち、外径寸法が２０ｍｍ以下の合成樹脂製のシールリングの合口部を広げ易くするために、充填材の添加量を減らすと、耐摩耗性が低下して充分なシール性が得られない。また、このようなシールリングを用いてアルミニウム合金製シール面をシールする場合には、炭素繊維がアルミニウム合金を損傷し、シールリングが異常摩耗するという問題が起こる。
【００１２】
チタン酸カリウムウィスカと固体潤滑剤をともに添加したシール部材は、１００℃を越える高温雰囲気で高速摺動する使用条件でチタン酸カリウムウィスカの補強効果が不充分になり、摩耗量が多くなる（特公平１−２９３７９、特開平２−１７５７９３）。また、摺接するシール面がアルミニウム合金の場合には、これを損傷して充分なシール性が得られない。
【００１３】
アルミニウム合金製シール面の損傷を防ぐために、粒状、鱗片状の充填材もしくは固体潤滑剤のいずれかを添加したシール部材は、耐摩耗性が劣り、またシール面の損傷を軽減させる程度が不充分である（特開平８−１５９２９２、特開平１０−５３７００）。
【００１４】
そして、炭素繊維、粒状または鱗片状の充填材および固体潤滑剤を併用して添加しても、アルミニウム合金製シール面の非損傷性は充分に満足できる程度にならない。
【００１５】
特に、アルミニウム合金製シール面の損傷を軽減するために、鱗片状の充填材を多量に添加すると、合口部を広げ難くなりシールリングの取り扱い性が悪化する。
【００１６】
ところで、シールリングのようなシール部材を装着した油圧機器などの装置類は、装置全体の小型化や高性能化などの要請があり、高圧の条件下でも良好に摺動できる特性が要求されるようになってきた。また、装置の小型化に伴ってシールリングの外径寸法を小さくする必要が生じ、小径でも合口部を広げ易く取り扱いの容易なシールリングが要望されている。
【００１７】
【発明が解決しようとする課題】
前述した従来の芳香族ポリエーテルケトン樹脂組成物からなるシールリング等のシール部材は、１００℃を越える高温雰囲気での高速摺動条件下での耐摩耗性が不充分であり、充分なシール性を発揮させることはできなかった。また、外径寸法が２０ｍｍ以下のシールリングにおいて充填材を減らせば、合口部は広げ易くなるが、耐摩耗性は所要特性を満たさない場合があった。
【００１８】
シールリングの取扱い容易性は、樹脂組成物の曲げ歪みと大きな関わりがあり、曲げ歪みが大きいほど取り扱いやすくなり、外径寸法の小さなシールリングを製造することができる。
【００１９】
また、軸やシリンダに対する通常のシール構造では、軸またはシリンダのいずれかをアルミニウム合金で形成して切削加工性および軽量化を図っているが、このようなシールを油圧シリンダやピストンなどに装着すると、潤滑油に接して摺動するアルミニウム合金製のシール面は、潤滑油に接しない乾燥摩擦条件で摺動する場合より損傷しやすくなる。その原因は、高速高面圧の摺動条件で摺動面に潤滑油が充分に供給されなくなり、または何らかの理由で摺動面に非常に薄い油膜が形成される場合があり、このような場合に通常の乾燥摩擦面においては当然に起こる芳香族ポリエーテルケトン樹脂組成物から摺動相手材へ潤滑物質の移着が起こらず、すなわち、摺動面に固体潤滑剤または液体潤滑剤のいずれもが供給されず、シール面は摩耗損傷しやすくなると考えられる。
【００２０】
そこで、本願の潤滑性樹脂組成物に係る発明の課題は、上記した問題点を解決し、耐摩耗性およびシール性に優れた摺動部品を成形可能な潤滑性樹脂組成物であって、潤滑油が充分に供給されない条件でもアルミニウム合金製シール面を摩耗損傷しない潤滑性樹脂組成物とすることである。
【００２１】
特定の摺動条件における課題としては、１００℃を越える高温および高速摺動の条件で、耐摩耗性およびシール性に優れ、しかもアルミニウム合金からなるシール面に対して１ＭＰａ以上の面圧で摺接する際にシール面を損傷しない潤滑性樹脂組成物とすることである。
【００２２】
また、本願のシールリングに係る発明は、上記の課題を解決する特性を有すると共に、耐摩耗性、シール性およびアルミニウム合金製シール面を損傷しないシールリングとすることであり、特に外径寸法が２０ｍｍ以下の小型のシールリングについて、その開環用に形成した合口部を広げて軸に容易に取り付けできる取り扱いやすいシールリングとすることである。
【００２３】
【課題を解決するための手段】
上記の課題を解決するため、本願の潤滑性樹脂組成物に係る発明において、芳香族ポリエーテルケトン樹脂、炭素繊維、モース硬度３以下の無機化合物および四フッ化エチレン樹脂を必須成分として配合してなる潤滑性樹脂組成物としたのである。または芳香族ポリエーテルケトン樹脂５０〜９０体積％、炭素繊維５〜３０体積％、モース硬度３以下の無機化合物２〜３０体積％および四フッ化エチレン樹脂２〜３０体積％を配合してなる潤滑性樹脂組成物としたのである。
【００２４】
上記の潤滑性樹脂組成物の発明では、補強材として、炭素繊維および所定硬度の無機化合物を併用することにより、炭素繊維は芳香族ポリエーテルケトン樹脂の全体をマクロ的に補強し、無機化合物は前記繊維間をミクロ的に補強し、これら２種類の繊維補強材が互いの弱点を補うように作用して、組成物の耐摩耗性を相乗的に向上させる。
【００２５】
前記のモース硬度３以下の無機化合物は、硫酸マグネシウムまたは硫酸カルシウムであることが好ましく、またモース硬度３以下の無機化合物は、繊維状または粒状の無機化合物であるものを採用することができる。特に、モース硬度３以下の無機化合物が、繊維状のものを採用する場合にはウィスカを採用すれば好ましい結果がより確実に得られる。
【００２６】
そして、これらの２種類の補強材を所定量だけ配合することにより、耐摩耗性、シール性およびアルミニウム合金製シール面を摩耗損傷しないという複数の課題を一挙に解決できる。
【００２７】
また、固体潤滑剤として四フッ化エチレン樹脂が添加されていることにより、この潤滑性樹脂組成物には所要の低摩擦特性が付与されている。上述した潤滑性樹脂組成物は、シール用潤滑性樹脂組成物とすることができる。
【００２８】
また、本願のシールリングに係る発明においては、前記の課題を解決するために、上記潤滑性樹脂組成物をリング状に形成すると共に、このリングに開環用合口部を形成したシールリングとし、または上記の潤滑性樹脂組成物を、曲げ歪み（ＡＳＴＭ Ｄ７９０）が３％以上で外径２０ｍｍ以下のリング状に形成し、このリングに開環用合口部を形成したシールリングとしたのである。このようなシールリングは、特にアルミニウム合金面摺接用のシールリングに適用できるものになる。
【００２９】
本願のシールリングに係る発明では、その成形材料として前記した潤滑性樹脂組成物を採用したので、耐摩耗性、シール性およびアルミニウム合金製シール面を摩耗損傷しないという複数の課題を一挙に解決できる。そして、前記２種類の補強材を所定量配合することにより、曲げ弾性率が向上し、比較的大きな曲げ歪みを許容できるようになるので、外径寸法が２０ｍｍ以下の小型のシールリングについて、その開環用合口部を広げて容易に軸に取り付けできるものになる。
【００３０】
【発明の実施の形態】
この発明に用いる芳香族ポリエーテルケトン樹脂（以下、ＰＥＫと略記する。）は、下記の化１の式にそれぞれ示した繰り返し単位からなる重合体、またはそのような繰り返し単位と共に、例えば下記の化２の式にそれぞれ示した繰り返し単位をＰＥＫ本来の特性を失わないように重合させた共重合体である。
【００３１】
【化１】

【００３２】
【化２】

【００３３】
ＰＥＫの市販品としては、下記の化３の式で表される重合体からなるビクトレックス（ＶＩＣＴＲＥＸ）社製：ＰＥＥＫ、下記の化４の式で表される重合体からなるビクトレックス（ＶＩＣＴＲＥＸ）社製：ＰＥＫ、または、下記の化５の式で表される重合体からなるＢＡＳＦ社製：Ｕｌｔｒａｐｅｋ（ＰＥＫＥＫＫ）が挙げられる。これらは、上記した市販品のほか、特開昭５４−９０２９６号公報などに記載された周知の方法に従って製造することができる。
【００３４】
【化３】

【００３５】
【化４】

【００３６】
【化５】

【００３７】
この発明に用いる炭素繊維は、原材料から分類されるピッチ系またはＰＡＮ系のいずれのものも使用可能であるが、好ましくはＰＡＮ系炭素繊維を用いる。炭素繊維は、その焼成温度を特に限定したものではなく、１０００℃、２０００℃またはそれ以上の高温で焼成された炭素繊維であってもよい。また、混練性、分散性、ＰＥＫ樹脂との接着性等を改良するために、エポキシ基等を含む処理剤で表面処理した炭素繊維を採用してもよい。
【００３８】
炭素繊維の繊維径は２０μｍ以下、好ましくは１５μｍ以下、さらに好ましくは５〜１０μｍである。前記した範囲を越える太い炭素繊維では、シール面のアルミニウム合金を摩耗損傷する可能性が高くなって好ましくない。炭素繊維は、チョップドファイバー、ミルドファイバーのいずれであってもよく、その繊維長は特に限定されないが、充分な補強効果を得るために０．０５ｍｍ以上の繊維長であるものが好ましい。
【００３９】
この発明に使用可能な市販の炭素繊維としては、ピッチ系炭素繊維として、呉羽化学社製：クレカ Ｍ−１０１Ｓ、同Ｍ−１０７Ｓ、同Ｍ−１０１Ｆ、同Ｍ−２０１Ｓ、同Ｍ−２０７Ｓ、同Ｍ−２００７Ｓ、同Ｃ−１０３Ｓ、同Ｃ−１０６Ｓ、同Ｃ−２０３Ｓまたは大阪ガスケミカル社製：ドナカーボン Ｓ２４１、同Ｓ２４４、同ＳＧ２４１、同ＳＧ２４１、同ＳＧ２４４などがある。また、同様のＰＡＮ系炭素繊維として、東邦レーヨン社製：ベスファイト ＨＴＡ−ＣＭＦ０１６０−０Ｈ、同ＨＴＡ−ＣＭＦ００７０−０Ｈ、同ＨＴＡ−ＣＭＦ００４０−０Ｈ、同ＨＴＡ−Ｃ６、同ＨＴＡ−Ｃ６−Ｓまたは東レ社製：トレカ ＭＬＤ−３０、同ＭＬＤ−１００、同ＭＬＤ−３００、同Ｔ００８、同Ｔ０１０などがある。
【００４０】
次に、この発明に用いるモース硬度３以下の無機化合物は、例えば水酸化マグネシウム（モース硬度２〜３）、二硫化モリブデン（モース硬度１〜２）、三酸化タングステン（モース硬度２．５）、二硫化タングステン（モース硬度１〜２）、硫酸カルシウム（モース硬度２〜３）、硫酸マグネシウム（モース硬度２．５）等が挙げられるが、好ましくは硫酸カルシウムまたは硫酸マグネシウムである。
【００４１】
このような無機化合物の形状は、特に限定する必要はなく、例えばウィスカその他の繊維状物または粒状物のいずれであってもよい。また、無機化合物の大きさは、繊維状物の場合は、５０μｍ前後であることが好ましく、粒状物である場合は、平均粒径１００μｍ以下、好ましくは１０〜５０μｍであり、繊維状物および粒状物のいずれのものも必須成分である炭素繊維の大きさより小さいものを採用することが好ましい。なお、繊維状物または粒状物のいずれのものでも１μｍ未満の大きさのものは、これを配合した潤滑性樹脂組成物に充分な耐摩耗性が備わらないので好ましくない。
【００４２】
また、この発明に用いるウィスカとしては、硫酸マグネシウムウィスカ、硫酸カルシウムウィスカが挙げられる。ウィスカの繊維長は前記した炭素繊維より適度に短い５０μｍ前後であることが好ましく、極端に短いウィスカでは組成物に充分な耐摩耗性が備わらない。
【００４３】
モース硬度３以下のウィスカの具体例としては、硫酸カルシウムウィスカの無水塩型のもの、または半水塩型のものが挙げられるが、好ましいウィスカは無水塩型のものである。市販のウィスカを列記すると、以下の通りである。

この発明に用いる粒状無機化合物の具体例としては、硫酸マグネシウム、硫酸カルシウムの無水塩型のもの、または半水塩型のものが挙げられるが、好ましくは無水塩型の硫酸カルシウムである。硫酸カルシウムの市販品としては、ノリタケ社製：Ｄ−１０１Ａ（無水塩型）、Ｄ−２００（無水塩型）、ＦＴ−２（半水塩型）などが挙げられる。
【００４４】
上記の所定硬度の無機化合物と前記した炭素繊維とを併用してＰＥＫ組成物中に添加すると、炭素繊維は基材を粗い目のネットワークで補強し、無機化合物はネットワークを縫うように分散して組成物をミクロ的に補強し、これら両成分が協働して組成物またはシールリングの耐摩耗性が著しく向上すると考えられる。
【００４５】
また、炭素繊維に比べて小さい無機化合物を採用することにより、密封面に存在する確率が高くなると考えられる。無機化合物は、所定モース硬度のものであり、密封面の摩擦時に大部分の摩擦せん断力を受けるため、シールは摩耗しにくく、シール面はアルミニウム合金（ＪＩＳ Ｈ２１１８で規定されるダイカスト用アルミニウム合金など）の摩耗損傷を受け難い。硫酸カルシウムおよび硫酸マグネシウムは、特にアルミニウム合金などの軟質相手材に対して耐摩耗性に優れている。
【００４６】
この発明に用いる四フッ化エチレン樹脂（以下、ＰＴＦＥと略記する。）は、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、加熱処理または加圧加熱処理された粉末を粉砕した粉末、その後γ線または電子線を照射した粉末などの固体潤滑剤用粉末のいずれを採用してもよいが、固体潤滑剤用粉末がより好ましい。また、これらモールディングパウダー、ファインパウダー、固体潤滑剤用粉末を併用してもよい。
【００４７】
ＰＴＦＥの市販品としては、喜多村社製：ＫＴＬ−６１０、ＫＴＬ−３５０、ＫＴ−８Ｎ、ＫＴ−４００Ｈ、三井・デュポンフロロケミカル社製：テフロン７−Ｊ、ＴＬＰ−１０、旭硝子社製：フルオンＧ１６３、Ｌ１５０Ｊ、Ｌ１６９Ｊ、ダイキン工業社製：ポリフロンＭ−１５、ルブロンＬ−５、ヘキスト社製：ホスタフロン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、フルオルアルキル基、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であってもよい。
【００４８】
前記したように、配合割合をＰＥＫ樹脂５０〜９０体積％、炭素繊維５〜３０体積％、モース硬度３以下の無機化合物２〜３０体積％、ＰＴＦＥ２〜３０体積％とする理由は以下の通りである。
【００４９】
すなわち、炭素繊維の配合割合が３０体積％を越えると、摺動相手金属のアルミニウム合金を摩耗損傷する可能性が高くなる。また、炭素繊維の配合割合が５体積％未満では組成物を補強する効果が乏しく、充分な耐摩耗性が得られない。
【００５０】
無機化合物の配合割合が３０体積％を越える多量では、耐摩耗性が所要程度より低下する。また、無機化合物の配合割合が２体積％部未満では組成物のミクロ補強効果がなく、所要の耐摩耗性が得られず、アルミニウム金属を摩耗損傷する可能性も高くなる。
【００５１】
ＰＴＦＥの配合割合が３０体積％を越えると、耐摩耗性が所要の程度より低下する。また、ＰＴＦＥの配合割合が２体積％未満では組成物に所要の潤滑性の付与効果に乏しく、充分な摺動特性が得られない。
【００５２】
また、この発明における潤滑性樹脂組成物では、炭素繊維、無機化合物及びＰＴＦＥの配合割合の総計が５０体積％を越えると成形性が悪くなり、所要の耐摩耗性が得られず、取り扱いの容易性も著しく低下する。また、１０体積％未満では所要程度の耐摩耗性、潤滑性を付与することができない。
【００５３】
なお、この発明の効果を阻害しない程度に、潤滑性樹脂組成物に対して以下に列挙するような周知の樹脂用添加剤を配合してもよい。
（１）摩擦特性向上剤：黒鉛、窒化ホウ素、二硫化モリブデン、二硫化タングステンなど
（２）電気特性向上剤：炭素粉末、酸化亜鉛、酸化チタンなど
（３）クラッキング性向上剤：黒鉛
（４）熱伝導性向上剤：黒鉛、金属酸化物粉末
以上の諸原材料を混合し、混練する手段は、特に限定するものではなく、粉末原料のみをヘンシェルミキサー、ボールミキサー、リボンブレンダー、レディゲミキサー、ウルトラヘンシェルミキサーなどにて乾式混合し、さらに二軸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（顆粒）を得ることができる。そして、成形方法としては、押出し成形、射出成形、加熱圧縮成形などを採用することができるが、製造効率などの点で射出成形が特に好ましい。また、成形品に対して物性改善のためにアニール処理等の処理を採用してもよい。
【００５４】
なお、この発明の潤滑性樹脂組成物の好適な用途例としては、自動車の自動変速機、連続無段可変変速機をはじめとする油圧機器用のシールリングが挙げられる。さらに、炭酸ガス、天然ガス、代替フロンなどの冷媒が使用されているコンプレッサー用シール、チップシール、ピストンシール、トラック、バスその他の自動車のパワーステアリングシールリング、ショベルカー、フォークリフト、ブルドーザーまたは釘打ち機等の建設機械関連のシール軸受としても使用可能である。
【００５５】
また、安全性を考慮するならば、前述の１００℃を越える雰囲気で負荷圧力が１ＭＰａを越えるような仕様より穏やかな条件で用いる油圧機器のシールリングであってもよい。
【００５６】
また、接触する相手金属の材質が、鋼、鋳鉄などのアルミニウム合金より硬度の高い材質の場合であっても、外径寸法が２０ｍｍを越えるシールリングの場合であっても、前記組成物の成形体をシール部材として使用可能であるのは勿論である。
【００５７】
【実施例】
実施例および比較例に用いる原材料を一括して以下に示した。なお、原材料に括弧書きした番号は、表中の原材料番号と一致させている。
(1) 芳香族ポリエーテルケトン樹脂〔ＰＥＫ〕
ＶＩＣＴＲＥＸ社製：ＰＥＥＫ４５０Ｐ
(2) ＰＡＮ系炭素繊維〔ＣＦ−１〕）
東邦レーヨン社製：ベスファイト ＨＴＡ−ＣＭＦ０１６０−０Ｈ
（繊維長０．１６ｍｍ、繊維径７μｍ）
(3) ピッチ系炭素繊維〔ＣＦ−２〕
呉羽化学社製：クレカM-101S（繊維長０．１３ｍｍ、繊維径１４．５μｍ）
(4) ピッチ系炭素繊維〔ＣＦ−３〕
呉羽化学社製：クレカM-101T（繊維長０．１３ｍｍ、繊維径１８μｍ）
(5) ピッチ系炭素繊維〔ＣＦ−４〕
呉羽化学社製：クレカC-103S（繊維長３ｍｍ、繊維径１４．５μｍ）
(6) ＰＡＮ系炭素繊維〔ＣＦ−５〕
東レ社製：トレカ ＭＬＤ−３０（繊維長０．０３ｍｍ、繊維径７μｍ）
(7) 粒状硫酸マグネシウム〔粒状ＭｇＳＯ〕
試薬（モース硬度２．５、粒径３０μｍ）
(8) 粒状硫酸カルシウム〔粒状ＣａＳＯ〕
ノリタケ社製：Ｄ−１０１Ａ（モース硬度２〜３、無水塩型、粒径25μｍ）
(9) 硫酸マグネシウムウィスカ〔繊維状ＭｇＳＯ〕
宇部興産社製：モスハイジ（モース硬度２．５、繊維長１０〜３０μｍ、繊維径０．５〜１μｍ）
(10) 硫酸カルシウムウィスカ〔繊維状ＣａＳＯ〕
大日精化工業社製：フランクリンファイバー Ａ−３０（モース硬度２〜３、無水塩型、繊維長５０〜６０μｍ、繊維径２μｍ）
(11) チタン酸カリウムウィスカ〔繊維状ＫＴｉＯ〕
大塚化学社製：ティスモＮ（モース硬度４、繊維長１０〜２０μｍ、繊維径０．３〜０．６μｍ）
(12)ホウ酸アルミニウムウィスカ〔繊維状ＡｌＢＯ〕
四国化成工業社製：アルボレックスＹ（モース硬度７、繊維長１０〜３０μｍ、繊維径０．５〜１μｍ）
(13)四フッ化エチレン樹脂〔ＰＴＦＥ〕
喜多村社製：ＫＴＬ−６１０（固体潤滑用粉末、粒径１５μｍ）
〔実施例１〜１５、比較例１〜８〕
原材料を表１および表２に示す配合割合（体積％）でヘンシェル乾式混合機を用いてドライブレンドし、二軸押出し機を用いて溶融混練しペレットを作製した。このペレットを射出成形機にて射出圧力１００ＭＰａ、ノズル温度４００℃、金型温度１８０℃の条件で成形し、φ１４（内径）×φ２３（外径）×１３（幅）ｍｍの素形材、図１に要部を示すシールリングＡであって開環用合口部の合口形状が複合ステップカットのφ１７（内径）×φ２０（外径）×２．０（幅）ｍｍのもの、および１２．７（幅）×１２８（長さ）×３．２（厚さ）ｍｍの長方体状の曲げ試験片を得た。そして、φ１４×φ２３×１３ｍｍの素形材は、切削加工してφ１７×φ２１×１０ｍｍの摩擦摩耗試験用のリング状試験片を作製した。
【００５８】
摩擦摩耗試験としては、以下に示すリングオンディスク試験およびシールリング試験を採用した。
（１）リングオンディスク試験
リングオンディスク型試験機を用い、低粘度の潤滑油（モービル社製ベロシティオイルＮｏ．３：２ｃＳｔ−４０℃）中で摺接相手材をアルミニウム合金（ＡＤＣ１２：ＪＩＳ Ｈ２１１８ １２種）とし、面圧２ＭＰａ、周速６４ｍ／分、油温１１０℃で５時間供試し、試験終了直前の動摩擦係数、樹脂試験片の摩耗量、相手材の摩耗量を表３および表４に示した。
（２）シールリング試験
図２に示すシールリング試験機を用い、アルミニウム合金（ＡＤＣ１２：ＪＩＳ Ｈ２１１８ １２種）製の軸１の軸溝２、２′にシールリング３、３′を装着し、軸１を回転させてシールリング３、３′を軸溝２、２′の側面及びＳ４５Ｃ製シリンダ４の内周面と摺接させた。このときシリンダ４の上方の油圧ポンプ（図示省略）から供給管５を介して油を圧送し、油圧計６で油圧を設定した。
【００５９】
潤滑油にＡＴＦ（昭和シェル石油社製：デキシロン）を使用し、油圧１ＭＰａ、軸回転数８０００ｒｐｍ、油温１２０℃で１００時間供試し、シールリングの側面（ＡＤＣ１２製の軸溝との摺接面）の摩耗量、ＡＤＣ１２製軸溝の摩耗量を表３および表４に示した。また、シールリングを軸溝に装着する際の容易性を○印（開環用合口部を軸方向へずらすように広げて容易に軸溝に装着できる）、△印（容易ではないが開環用合口部を軸方向へずらすように広げて装着可能である）、×印（装着のために開環用合口部を軸方向へずらすように広げるとリングが破断する）の３段階に評価し、結果を表３または表４に併記した。
（３）曲げ試験
ＡＳＴＭ Ｄ７９０に準拠し、常温での曲げ弾性率、曲げ歪みを測定し、これらの結果を表３および表４に示した。
【００６０】
【表１】

【００６１】
【表２】

【００６２】
【表３】

【００６３】
【表４】

【００６４】
表３および表４の結果からも明らかなように、ＰＥＫ樹脂、炭素繊維、所定硬度の無機化合物、ＰＴＦＥという４種類の原材料のうち、いずれかの原材料が欠ける組成物からなる比較例１〜６のシールリングまたは試験片は、低摩擦特性、耐摩耗性及び相手材の非損傷性のすべてを満足することができなかった。また、所定硬度以外のウィスカを配合した比較例７、８は、摺動相手材を損傷させると共に耐摩耗性が劣っていた。
【００６５】
これに対して、所定の原材料を配合した実施例１〜１５のシールリングまたは試験片は、１００℃を越える高温オイル雰囲気条件での摩擦摩耗試験で相手材（ＡＤＣ１２）をほとんど損傷することなく、低摩擦特性および耐摩耗性に優れていた。また、実施例１〜６、８〜１１、１３、１４は、ＡＳＴＭ Ｄ７９０の曲げ歪みが３％以上であり、外径寸法が２０ｍｍ以下のシールリングを軸溝に装着する際に開環用合口部を容易に広げて取り付けできるものであった。
【００６６】
【発明の効果】
本願の潤滑性樹脂組成物に係る発明は、以上説明したように、芳香族ポリエーテルケトン樹脂に炭素繊維、所定硬度の無機化合物および四フッ化エチレン樹脂をそれぞれ所定量配合した潤滑性樹脂組成物としたので、耐摩耗性およびシール性に優れ、潤滑油が充分に供給されなくてもアルミニウム合金製シール面を摩耗損傷しない潤滑性樹脂組成物となる利点がある。
【００６７】
特に、１００℃を越える高温および高速摺動の条件で、耐摩耗性およびシール性に優れ、しかもアルミニウム合金からなるシール面に対して１ＭＰａ以上の面圧で摺接する際にシール面を損傷しない潤滑性樹脂組成物になるという利点もある。
【００６８】
また、本願のシールリングに係る発明においては、潤滑性樹脂組成物からなり、開環用合口部を形成したシールリングとしたので、耐摩耗性、シール性およびアルミニウム合金製シール面を損傷しないシールリングとなり、特に外径寸法が２０ｍｍ以下の小型のシールリングについて、その開環用合口部を広げて容易に軸に取り付けることができる取扱性の良いものになる。
【００６９】
また、本願のシールリングに係る発明では、潤滑性樹脂組成物を曲げ歪み（ＡＳＴＭ Ｄ７９０）が３％以上で外径２０ｍｍ以下のリング状に形成し、このリングに開環用合口部を形成した場合において、その開環用合口部を広げて容易に軸に取り付けできる利点がある。
【図面の簡単な説明】
【図１】シールリングの開環用合口部を拡大して示す斜視図
【図２】シールリング試験機の要部を説明する断面図
【符号の説明】
１ 軸
２、２′ 軸溝
３、３′ シールリング
４ シリンダ
５ 供給管
６ 油圧計

Claims (4)

1. 芳香族ポリエーテルケトン樹脂５０〜９０体積％、炭素繊維５〜３０体積％、モース硬度３以下の繊維状無機化合物２〜３０体積％および四フッ化エチレン樹脂２〜３０体積％を配合してなる潤滑性樹脂組成物を曲げ歪み（ＡＳＴＭＤ７９０）が３％以上で外径２０ｍｍ以下のリング状に形成し、このリングに開環用合口部を形成してなるオイルシールリング。
2. モース硬度３以下の無機化合物が、硫酸マグネシウムまたは硫酸カルシウムである請求項１に記載のオイルシールリング。
3. モース硬度３以下の無機化合物が、ウィスカである請求項１または２に記載のオイルシールリング。
4. 請求項１〜３のいずれかに記載の潤滑性樹脂組成物からなるアルミニウム合金面摺接用のオイルシールリング。

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