JP4792843B2 - Sealing material - Google Patents

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Description

本発明は、ロータリージョイント(可動継ぎ手)用のシール材に関するものであり、特に蒸気用ロータリージョイントに好適なシール材に関する。   The present invention relates to a sealing material for a rotary joint (movable joint), and particularly relates to a sealing material suitable for a rotary joint for steam.

回転する機器に液体又は蒸気などの流体を漏らすことなく送り込み又は排出するための可動継ぎ手、いわゆるロータリージョイントが使用されている。このようなロータリージョイントにおけるシール材としては、以前からカーボン成形品が使用されてきた。しかしながら、カーボン成形品は硬くて脆いため、ハンドリング時に落として破損したり、流体を急激に供給したりすると、その衝撃圧力に耐えられず、特に成形品が摩耗して肉厚が薄くなると破損しやすいという欠点があった。また、カーボン成形品は、流体を流さない乾燥状態で使用すると、摩擦発熱により摺動面が温度上昇し、それにつれて摩耗が大きくなるという欠点を有する。例えば、製紙機械で紙を乾燥させるドライヤーパートでは、5〜10本のロールを使用し、ロールの乾燥熱源として高温蒸気を使用するが、時として、紙質調整のため、それらのうちの数本は蒸気を通さず使用する場合があり、その際に、カーボン成形品に大きな摩耗が発生し、シール材が割れて蒸気漏れが発生したり、寿命が短くなり、しばしば生産をストップしてシール材であるカーボン成形品を取り替えなければならなず、生産性が低下するという問題があった。更に最近、これらシール材の使用条件はより厳しいものとなってきている。これにともない、乾燥運転時の摩擦摩耗特性を改善するため、炭素質を変えたり、密度を上げて空隙を埋めるため樹脂の材質や粘度を変えたり、含浸方法を変えたり、金属含浸を行って改善されてきた。例えば、補強繊維として炭素繊維を含有させたり(例えば、特許文献1、2等参照。)、炭素質原料に物性の異なる3種類の天然黒鉛、より好ましくは2種類の土状黒鉛と残部が鱗状黒鉛との3種類の天然黒鉛を使用することが提案されている(特許文献3参照。)。しかしながら、これらの方法では、製造方法が複雑となり、時間がかかったり、金属含浸カーボンでは、高い機械的強度及び摩耗特性を有している反面、非常に高価であり、また金属材料をカーボンに含浸しているため成形品の比重が大きく、コストや機能に悪影響を及ぼすおそれがある。   A movable joint, that is, a so-called rotary joint, is used for feeding or discharging a fluid such as a liquid or a vapor without leaking to a rotating device. As a sealing material in such a rotary joint, a carbon molded product has been used for a long time. However, carbon molded products are hard and brittle, so if they are dropped and damaged during handling, or if fluid is supplied suddenly, they cannot withstand the impact pressure, especially when the molded products are worn down and the wall thickness is reduced. There was a drawback that it was easy. Further, when the carbon molded product is used in a dry state where no fluid flows, the temperature of the sliding surface rises due to frictional heat generation, and the wear increases accordingly. For example, a dryer part that dries paper in a papermaking machine uses 5 to 10 rolls and uses high-temperature steam as a drying heat source for the rolls, but sometimes some of them are used for paper quality adjustment. There is a case where it is used without passing steam.At that time, large wear occurs in the carbon molded product, the seal material cracks and steam leaks, the life is shortened, and production is often stopped and the seal material is used. There was a problem that productivity was reduced because a certain carbon molded product had to be replaced. More recently, the use conditions of these sealing materials have become more severe. Along with this, in order to improve the friction and wear characteristics during drying operation, change the carbon quality, change the resin material and viscosity to increase the density to fill the voids, change the impregnation method, perform metal impregnation Has been improved. For example, carbon fibers may be included as reinforcing fibers (see, for example, Patent Documents 1 and 2, etc.), three types of natural graphite having different physical properties, more preferably two types of earthy graphite, and the balance being scale-like. It has been proposed to use three types of natural graphite with graphite (see Patent Document 3). However, these methods complicate the manufacturing method, take time, and metal-impregnated carbon has high mechanical strength and wear characteristics, but is very expensive, and impregnates carbon with metal material. Therefore, the specific gravity of the molded product is large, which may adversely affect the cost and function.

また、従来から、縮合多環多核芳香族樹脂を用いた摺動材や軸受も提案されている。例えば、芳香族種がナフトール類で、水酸基を金属酸化物で変性した縮合多環多核芳香族樹脂のヘキサミン硬化物を結合材として配合したノンアスベスト摩擦材(特許文献4参照。)や、縮合多環芳香族環を含む芳香環がメチレンを介して架橋した基本構造を有する不溶不融性の縮合多環多核芳香族樹脂中に黒鉛粉末とフッ素樹脂粉末とが分散した複合材料からなる耐揺動性軸受(特許文献5、6参照。)などが知られている。
特開平7−133163号公報 特開2004−224982号公報 特開平11−180790号公報 特開平6−248254号公報 特開平7−70580号公報 特開平7−70585号公報
Conventionally, sliding materials and bearings using condensed polycyclic polynuclear aromatic resins have also been proposed. For example, a non-asbestos friction material (see Patent Document 4) in which a hexamine cured product of a condensed polycyclic polynuclear aromatic resin in which an aromatic species is a naphthol and a hydroxyl group is modified with a metal oxide is used as a binder. Anti-oscillation consisting of a composite material in which graphite powder and fluororesin powder are dispersed in an insoluble, infusible, condensed polycyclic polynuclear aromatic resin having a basic structure in which aromatic rings containing cyclic aromatic rings are bridged via methylene Known bearings (see Patent Documents 5 and 6) are known.
JP-A-7-133163 Japanese Patent Application Laid-Open No. 2004-224982 JP-A-11-180790 JP-A-6-248254 JP-A-7-70580 JP-A-7-70585

しかしながら、上記のような従来のカーボン成形品、更には縮合多環多核芳香族樹脂を用いたものでは、例えば製紙機械のドライヤーパートに使用される蒸気用ロータリージョイントシール材のような厳しい環境下での使用において要求される特性を必ずしも満足できていない。そこで本発明は、従来のカーボン成形品よりも軽量で、流体を流さない乾燥運転時にも優れた摩擦摩耗特性を有し、しかも耐衝撃特性やハンドリング性にも優れたロータリージョイント用シール材を提供せんするものである。   However, in the case of conventional carbon molded products as described above, and those using condensed polycyclic polynuclear aromatic resins, for example, in severe environments such as a rotary joint seal material for steam used in a dryer part of a papermaking machine. The properties required in the use of the are not always satisfied. Therefore, the present invention provides a rotary joint sealing material that is lighter than conventional carbon molded products, has excellent friction and wear characteristics even during dry operation without flowing fluid, and also has excellent impact resistance and handling characteristics. It is something to be done.

本発明に係るロータリージョイントシール材は、マトリックス樹脂としての縮合多環多核芳香族樹脂と、耐熱性及び耐加水分解性を有する補強繊維と、潤滑性及び耐摩耗性を向上するための充填剤とを含有する樹脂組成物からなり、前記充填剤としてランプブラックを含むことを特徴とする。 The rotary joint sealing material according to the present invention includes a condensed polycyclic polynuclear aromatic resin as a matrix resin, a reinforcing fiber having heat resistance and hydrolysis resistance, and a filler for improving lubricity and wear resistance. It is characterized by comprising lamp black as the filler .

前記補強繊維としては、ポリフェニレンサルファイド繊維又はカーボン繊維が好適であるが、特にポリフェニレンサルファイド繊維が好ましい。   As the reinforcing fiber, polyphenylene sulfide fiber or carbon fiber is preferable, and polyphenylene sulfide fiber is particularly preferable.

また、前記充填剤としてフッ素樹脂及び/又はシリコンコンパウンドを用いることもできる。   Moreover, a fluororesin and / or a silicon compound can also be used as the filler.

本発明のシール材の好適な実施の形態では、縮合多環多核芳香族樹脂35〜60重量%、ポリフェニレンサルファイド繊維15〜60重量%、カーボン繊維4〜30重量%及びランプブラック10〜40重量%を含有する樹脂組成物からなる。更に好適な実施の形態では、前記に加えてシリコンコンパウンドを5〜30重量%含有する樹脂組成物からなる。   In a preferred embodiment of the sealing material of the present invention, the condensed polycyclic polynuclear aromatic resin is 35 to 60% by weight, the polyphenylene sulfide fiber is 15 to 60% by weight, the carbon fiber is 4 to 30% by weight, and the lamp black is 10 to 40% by weight. It consists of a resin composition containing. In a further preferred embodiment, it comprises a resin composition containing 5 to 30% by weight of a silicon compound in addition to the above.

本発明に係るロータリージョント用シール材にあっては、マトリックス樹脂としての縮合多環多核芳香族樹脂が、耐熱性に優れるだけでなく高温の水蒸気に対しても高い耐加水分解性を有しており、加えて耐熱性及び耐加水分解性を有する補強繊維を含有することから、蒸気用ロータリージョイントのシール材として好適である。更に、潤滑性及び耐摩耗性を向上するための充填剤を含有するので、乾燥運転時における摩耗特性にも優れ、例えば製紙機械のドライパートにおけるロータリージョイントのシール材として好適である。   In the sealing material for rotary joint according to the present invention, the condensed polycyclic polynuclear aromatic resin as the matrix resin has not only excellent heat resistance but also high hydrolysis resistance against high-temperature steam. In addition, since it contains reinforcing fibers having heat resistance and hydrolysis resistance, it is suitable as a sealing material for a rotary joint for steam. Furthermore, since it contains a filler for improving lubricity and wear resistance, it has excellent wear characteristics during drying operation, and is suitable as a sealing material for a rotary joint in a dry part of a papermaking machine, for example.

本発明のシール材を構成する樹脂組成物中、マトリックスである縮合多環多核芳香族樹脂(以下、「COPNA樹脂」という。)は、耐熱性だけでなく高温の水蒸気に対して高い耐加水分解性を有している。シール材のマトリックスとしては、ポリエーテルサルフォン樹脂(PES)、ポリエーテルエーテルケトン(PEEK)、ポリテトラフルオロエチレン(PTFE)なども使用されるが、熱硬化性樹脂であるCOPNA樹脂は、高温での物性も高いため、負荷能力に優れている。COPNA樹脂としては、例えばエア・ウォーター・ケミカル株式会社のSKレジン QH−B01などが挙げられる。樹脂組成物中のCOPNAの含有量としては、35〜60重量%の範囲が好ましい。COPNA樹脂の含有量が増加するとともに材料の圧縮強度が上昇し、負荷能力が増すとともに耐摩耗性が向上する。COPNA樹脂の含有量が35重量%に満たない場合には、補強繊維や他の充填剤との接着性が低下し、その結果、耐摩耗性も低下する。また、反対に、COPNA樹脂の含有量が60重量%を超えると、補強繊維などとの接着性は向上するものの、その分、補強繊維や他の充填剤の量が少なくなる結果、やはり成形品の強度が低下し、また潤滑性を付与する充填剤が少なくなる結果、耐摩耗性も低下する。   In the resin composition constituting the sealing material of the present invention, the condensed polycyclic polynuclear aromatic resin (hereinafter referred to as “COPNA resin”), which is a matrix, has not only heat resistance but also high hydrolysis resistance against high-temperature steam. It has sex. As the matrix of the sealing material, polyethersulfone resin (PES), polyetheretherketone (PEEK), polytetrafluoroethylene (PTFE), etc. are used, but the COPNA resin, which is a thermosetting resin, is used at a high temperature. Because of its high physical properties, it has excellent load capacity. Examples of the COPNA resin include SK resin QH-B01 manufactured by Air Water Chemical Co., Ltd. As content of COPNA in a resin composition, the range of 35 to 60 weight% is preferable. As the content of the COPNA resin increases, the compressive strength of the material increases, the load capacity increases, and the wear resistance improves. When the content of the COPNA resin is less than 35% by weight, the adhesion with reinforcing fibers and other fillers is lowered, and as a result, the wear resistance is also lowered. On the other hand, if the content of the COPNA resin exceeds 60% by weight, the adhesion to the reinforcing fiber is improved, but the amount of the reinforcing fiber and other fillers is reduced accordingly. As a result, the wear resistance is also lowered.

シール材に耐熱性及び耐加水分解性を有する補強繊維としては、ポリフェニレンサルフェイド(以下、PPS)繊維やカーボン繊維が好適に使用される。   As the reinforcing fiber having heat resistance and hydrolysis resistance in the sealing material, polyphenylene sulfide (hereinafter referred to as PPS) fiber or carbon fiber is preferably used.

組成物中のPPS繊維の含有量は15〜60重量%の範囲とすることが好ましく、更には30重量%以下とすることがより好ましい。PPS繊維の含有量が15重量%に満たない場合には、目的とする補強効果が十分に発揮されない場合がある。また、PPS繊維が30重量%を超えると、摩擦摩耗特性が低下する傾向にあり、摩擦係数がテスト開始直後に0.36と高く摩耗量も含有量30重量%以下の場合に較べて23時間後に1.4倍という試験結果も出ている(ピンオンディスク型摩擦摩耗試験機による無潤滑、接触圧力0.5MPa、すべり速度1.2m/秒、温度180°、相手材クロムメッキ面)。また、PPS繊維は、化学的に非常に安定な繊維であることから、マトリックス樹脂であるCOPNA樹脂との接着性があまり良くない。このため、含有量が60重量%を超えると成形品の圧縮強度が逆に低下する傾向がある。
本発明のシール材に使用されるPPS繊維の繊度は1.0〜3.0デシテックス程度、長さは1〜10mmがよい。
The PPS fiber content in the composition is preferably in the range of 15 to 60% by weight, and more preferably 30% by weight or less. When the content of the PPS fiber is less than 15% by weight, the intended reinforcing effect may not be sufficiently exhibited. Further, when the PPS fiber exceeds 30% by weight, the friction and wear characteristics tend to be reduced, and the friction coefficient is as high as 0.36 immediately after the start of the test, and the amount of wear is 23 hours as compared with the case where the content is 30% by weight or less. Later, a test result of 1.4 times was obtained (no lubrication by a pin-on-disk type friction and wear tester, contact pressure of 0.5 MPa, sliding speed of 1.2 m / second, temperature of 180 °, counterpart chrome plating surface). Moreover, since PPS fiber is a chemically very stable fiber, its adhesiveness with the COPNA resin which is a matrix resin is not so good. For this reason, when content exceeds 60 weight%, there exists a tendency for the compressive strength of a molded article to fall conversely.
The fineness of the PPS fiber used for the sealing material of the present invention is about 1.0 to 3.0 dtex, and the length is preferably 1 to 10 mm.

カーボン繊維は、PPS繊維とともに補強繊維として併用してもよいし、単独で使用してもよい。単独で使用する場合の組成物中のカーボン繊維の含有量は、15〜40重量%、またPPS繊維と併用する場合には、4〜30重量%の範囲内とすることが好ましい。カーボン繊維が4重量%未満では添加した効果が表れず、また40重量%を超えるとマトリックスCOPMA樹脂の含有量が少なくなって接着性が低下し、機械的強度や摩擦摩耗特性が低下する。カーボン繊維は、耐熱性が高く、加水分解を生ずることもなく、弾性率が大きく高強度であるため、シール材の耐衝撃性、摩耗特性、負荷能力の向上に寄与するとともに、蒸気中の摺動で摩擦係数を低下させる効果がある。
本発明のシール材に使用されるカーボン繊維の繊維径は5〜10μm、長さは30〜300μmがよい。
The carbon fiber may be used in combination with the PPS fiber as a reinforcing fiber, or may be used alone. The content of carbon fiber in the composition when used alone is preferably 15 to 40% by weight, and when used in combination with PPS fiber, it is preferably within the range of 4 to 30% by weight. If the carbon fiber is less than 4% by weight, the added effect does not appear. If the carbon fiber exceeds 40% by weight, the content of the matrix COPMA resin is reduced, the adhesiveness is lowered, and the mechanical strength and frictional wear characteristics are lowered. Carbon fiber has high heat resistance, does not cause hydrolysis, and has a large elastic modulus and high strength. Therefore, it contributes to improving the impact resistance, wear characteristics, and load capacity of the sealing material, and it can also be used for sliding in steam. It has the effect of reducing the coefficient of friction by movement.
The fiber diameter of the carbon fiber used for the sealing material of the present invention is preferably 5 to 10 μm and the length is 30 to 300 μm.

潤滑性及び耐摩耗性を向上するための充填剤としては、特に限定されるものではなく、炭素系充填剤、PTFEなどのフッ素樹脂、シリコンコンパウンド、固体潤滑剤、無機フィラーなどが挙げられるが、これらの中でも、炭素系充填剤、フッ素樹脂、シリコンコンパウンドが好ましい。更に、炭素系充填剤としては天然黒鉛やカーボンなど各種のものが使用できるが、これらの中でも、炭素系充填剤としてはランプブラックが好ましい。ランプブラックとは、いわゆる炭素の一種であるが、本発明では、カーボンブラックと称される炭素の中でもランプブラックは特に水蒸気中での摺動に対して極めて低摩擦、低摩耗性を示すことを見出した。なお、炭素系充填剤の中でも、例えば天然黒鉛や人造黒鉛などは、高温乾燥時の摩擦摩耗性を向上させる効果に優れるものの、水蒸気中ではカーボン成形品の7倍の摩擦係数を示し、摩耗量も多くなる傾向がある。また、例えば活性炭や、フェノール樹脂を炭化して作るカーボン、コークスから作るカーボンなどもあるが、いずれも一長一短がある。これに対し、ランプブラックは、水蒸気中及び乾燥時の両雰囲気中で使用されるロータリージョイントの場合にあっても、カーボン成形品に優るとも劣らない摩擦摩耗特性を発揮する。ランプブラックは、粒径が0.1〜0.2μmと非常に小さく表面積も大きいことから、組成物中に多量に添加するとマトリックス樹脂の拘束力がなくなり、強度が低下し摩耗量が増大する傾向がある。このため、組成物中の添加量の上限は40重量%とすることが好ましく。一方、ランプブラックの添加量が少なすぎると水蒸気中での低摩擦係数を確保できなくなる。従って、ランプブラックの好ましい添加量は、樹脂組成物中で10〜40重量%の範囲内である。   The filler for improving lubricity and wear resistance is not particularly limited, and examples thereof include carbon-based fillers, fluororesins such as PTFE, silicon compounds, solid lubricants, inorganic fillers, Among these, a carbon-type filler, a fluororesin, and a silicon compound are preferable. Furthermore, as the carbon-based filler, various types such as natural graphite and carbon can be used. Among these, lamp black is preferable as the carbon-based filler. Lamp black is a kind of so-called carbon, but in the present invention, among the carbons called carbon black, lamp black exhibits extremely low friction and low wear especially against sliding in water vapor. I found it. Among carbon-based fillers, natural graphite and artificial graphite, for example, are excellent in the effect of improving frictional wear at high temperature drying, but show a friction coefficient seven times that of carbon molded products in water vapor, and the amount of wear. There is a tendency to increase. For example, there are activated carbon, carbon produced by carbonizing phenol resin, carbon produced from coke, etc., all of which have advantages and disadvantages. On the other hand, lamp black exhibits frictional wear characteristics that are not inferior to carbon molded products even in the case of rotary joints used in both steam and dry atmospheres. Since lamp black has a very small particle size of 0.1 to 0.2 μm and a large surface area, when it is added in a large amount to the composition, the binding force of the matrix resin is lost, and the strength tends to decrease and the wear amount tends to increase. There is. For this reason, it is preferable that the upper limit of the addition amount in a composition shall be 40 weight%. On the other hand, if the amount of lamp black added is too small, a low coefficient of friction in water vapor cannot be secured. Therefore, the preferable addition amount of lamp black is in the range of 10 to 40% by weight in the resin composition.

また、シリコンコンパウンドは、シリカとシリコーンオイルを含むシリコーン含浸フィラーであり、本発明者は、このシリコンコンパウンドは、水蒸気中のシール材の摩耗に影響を与えずに摩擦係数を早期に低摩擦で安定を図るとともに乾燥時の摩擦係数の大幅な低減及び摩耗量の低減を図ることができることも見出した。組成物中のシリコンコンパウンドの含有量は5〜30重量%である。シリコンコンパウンドが5重量%未満の場合には添加の効果が見られず、また30重量%を超えるとマトリックス、補強繊維、他の充填剤などの含有量が相対的に低下し、その結果、目的とする耐熱性、乾燥時の耐摩擦摩耗特性が発揮されない恐れがある。   The silicon compound is a silicone-impregnated filler containing silica and silicone oil, and the present inventor has confirmed that the silicon compound has a low coefficient of friction at an early stage without affecting the wear of the sealing material in water vapor. It has also been found that the friction coefficient during drying and the amount of wear can be reduced. The content of the silicon compound in the composition is 5 to 30% by weight. When the silicon compound is less than 5% by weight, the effect of addition is not seen, and when it exceeds 30% by weight, the contents of the matrix, reinforcing fibers, other fillers, etc. are relatively lowered, and as a result There is a possibility that the heat resistance and the frictional wear resistance property during drying may not be exhibited.

以上のことから、本発明のシール材を構成する樹脂組成物の好ましい配合としては、縮合多環多核芳香族樹脂35〜60重量%、ポリフェニレンサルファイド繊維15〜60重量%、カーボン繊維4〜30重量%及びランプブラック10〜40重量%の範囲内であり、さらにシリコンコンパウンドを5〜30重量%の範囲で配合したものが好ましい。   From the above, preferable blending of the resin composition constituting the sealing material of the present invention is 35 to 60% by weight of condensed polycyclic polynuclear aromatic resin, 15 to 60% by weight of polyphenylene sulfide fiber, and 4 to 30% by weight of carbon fiber. % And lamp black in the range of 10 to 40% by weight, and further, a compound containing silicon compound in the range of 5 to 30% by weight is preferable.

本発明のシール材の製造方法としては、特に限定されるものではない。その一例を示すと、先ず、成形材料として樹脂組成物は、マトリックスとなるCOPNA樹脂、補強繊維、充填材をヘンシェルミキサーに投入し、2100rpm、1分間攪拌、混合する。得られた混合物を100℃80分、熱風乾燥機で予備加熱して成形材料を得る。この成形材料から、本発明のシール材を成形する方法としては、前記成形材料を必要量計量し、135℃に加熱した金型に投入し、40分間保持した後、170℃まで昇温して120分間保持し、冷却し、金型温度100℃で金型から取り出す。成形圧力は、例えば10MPaで20分保持した後、30MPaで220分間保持する。   The method for producing the sealing material of the present invention is not particularly limited. For example, first, a resin composition as a molding material is charged with a COPNA resin serving as a matrix, reinforcing fibers, and a filler in a Henschel mixer, and stirred and mixed at 2100 rpm for 1 minute. The obtained mixture is preheated with a hot air dryer at 100 ° C. for 80 minutes to obtain a molding material. As a method of molding the sealing material of the present invention from this molding material, a necessary amount of the molding material is weighed, put into a mold heated to 135 ° C., held for 40 minutes, and then heated to 170 ° C. Hold for 120 minutes, cool and remove from mold at mold temperature 100 ° C. For example, the molding pressure is maintained at 10 MPa for 20 minutes and then at 30 MPa for 220 minutes.

以上のようにして、従来のカーボン成形品にも優るとも劣らない摩擦摩耗特性を有し、しかもカーボン成形品に較べて耐衝撃性及びハンドリング性に優れたシール材用の成形材料が得られる。   As described above, it is possible to obtain a molding material for a sealing material that has friction and wear characteristics that are not inferior to those of conventional carbon molded products, and that is superior in impact resistance and handling properties compared to carbon molded products.

以下、本発明の実施例を挙げるが、本発明はこれらの実施例に限定されるものではない。なお、実施例の記載に先立ち、使用した成形材料及び評価方法を以下に記す。   Examples of the present invention will be described below, but the present invention is not limited to these examples. Prior to the description of the examples, the molding materials and evaluation methods used are described below.

(1)成形材料
〔マトリックス樹脂〕
COPNA樹脂: エアウォーターケミカル株式会社 SKレジン QHB−01
フェノール樹脂: 住友ベークライト株式会社 PR50965
〔補強繊維〕
PPS繊維 : 東レ株式会社 PPS繊維「トルコン」S101(繊度:1.0デシテックス、繊維長:6mm)
カーボン繊維: 東レ株式会社 「トレカ」MLD300(繊維径:7μm、長さ:130μm)
〔炭素系充填剤〕
黒鉛1(天然黒鉛): 株式会社中越黒鉛工業所 CPB3(15μm)
黒鉛2(人造黒鉛): 株式会社エスイーシー SGP3(3μm)
黒鉛3(人造黒鉛): 株式会社エスイーシー SGP25(25μm)
カーボン1: 株式会社エスイーシー SCN40(カーボン粒径40μm)
カーボン2: 株式会社エスイーシー SCN5(カーボン粒径5μm)
カーボン3: カネボウ株式会社 ベルパールC−800
カーボン4: 福泉化成株式会社 LAMP BLACK CARBON
カーボン5: 東海カーボン株式会社 親水性カーボンブラック HA3
〔固体潤滑剤〕
PTFE: 株式会社喜多村 KTL620
(その他の充填剤)
シリコンコンパウンド:東レ・ダウコーニング・シリコーン株式会社「トレフィル」F−201
(1) Molding material [Matrix resin]
COPNA resin: Air Water Chemical Co., Ltd. SK Resin QHB-01
Phenol resin: Sumitomo Bakelite Co., Ltd. PR50965
[Reinforcing fiber]
PPS fiber: Toray Industries, Inc. PPS fiber "Torcon" S101 (fineness: 1.0 dtex, fiber length: 6 mm)
Carbon fiber: Toray Industries, Inc. “Torayca” MLD300 (fiber diameter: 7 μm, length: 130 μm)
[Carbon filler]
Graphite 1 (natural graphite): Chuetsu Graphite Industry Co., Ltd. CPB3 (15 μm)
Graphite 2 (artificial graphite): SCC Co., Ltd. SGP3 (3 μm)
Graphite 3 (artificial graphite): ESC Corporation SGP25 (25 μm)
Carbon 1: SCC Co., Ltd. SCN40 (carbon particle size 40μm)
Carbon 2: SCC Co., Ltd. SCN5 (carbon particle size 5μm)
Carbon 3: Kanebo Corporation Bell Pearl C-800
Carbon 4: Fukusen Kasei Co., Ltd. LAMP BLACK CARBON
Carbon 5: Tokai Carbon Co., Ltd. Hydrophilic carbon black HA3
[Solid lubricant]
PTFE: Kitamura KTL620
(Other fillers)
Silicone compound: Toray Dow Corning Silicone Co., Ltd. “Trefill” F-201

(2)評価方法
雰囲気温度150℃、相対湿度100%で100時間処理した時の圧縮強度及び摩擦摩耗特性の変化により、シール材の耐蒸気性を調べた。
(2) Evaluation method The steam resistance of the sealing material was examined by changes in compressive strength and frictional wear characteristics when treated at an atmospheric temperature of 150 ° C and a relative humidity of 100% for 100 hours.

(試験方法)
a)圧縮強度 :JIS K6911に準拠して測定した。
b)曲げ強度 :JIS K6911に準拠して測定した。
c)曲げ弾性係数:JIS K6911に準拠して測定した。
d)アイゾット衝撃強度:JIS K6911に準拠して測定した。
e)摩擦摩耗試験:下記のとおり。
(i)無潤滑
試験機:ピンオンディスク型摩擦摩耗試験機
すべり速度:1.2m/秒
接触圧力 :0.5MPa
相手材 :硬質クロムメッキ
潤滑 :無潤滑
相手材温度:180℃
試験時間 :20時間
(ii)潤滑(蒸気中)
試験機:ピンオンディスク型摩擦摩耗試験機
すべり速度:1.2m/秒
接触圧力 :0.5MPa
相手材 :硬質クロムメッキ
潤滑 :120℃蒸気(蒸気噴出口近辺)
相手材温度:180℃
試験時間 :8時間
(Test method)
a) Compressive strength: measured in accordance with JIS K6911.
b) Bending strength: measured in accordance with JIS K6911.
c) Flexural modulus: measured in accordance with JIS K6911.
d) Izod impact strength: measured in accordance with JIS K6911.
e) Friction and abrasion test: as follows.
(I) Non-lubricating tester: Pin-on-disk friction and wear tester Sliding speed: 1.2 m / sec Contact pressure: 0.5 MPa
Mating material: Hard chrome plating Lubrication: No lubrication Mating material temperature: 180 ° C
Test time: 20 hours (ii) Lubrication (in steam)
Testing machine: Pin-on-disk friction and wear testing machine Sliding speed: 1.2 m / sec Contact pressure: 0.5 MPa
Mating material: Hard chrome plating Lubrication: 120 ° C steam (near the steam outlet)
Mating material temperature: 180 ° C
Test time: 8 hours

(実施例1〜2、比較例1〜2)
表1に示す配合の材料を、ヘンシェルミキサーに投入し、2100rpm、1分間攪拌、混合し、混合物を100℃で80分間、熱風乾燥機で予備加熱して成形材料を得た。この成形材料を135℃に加熱した金型に投入し、40分間保持した後、170℃まで昇温して120分間保持し、冷却し、金型温度100℃で金型から取り出し、実施例1〜2および比較例1のシール材を得た。成形圧力は、10MPaで20分保持した後、30MPaで220分間保持した。なお、比較例2としては、カーボン成形品を用いた。得られた実施例1〜2および比較例1〜2のシール材の評価結果を表1に示す。
(Examples 1-2, Comparative Examples 1-2)
The materials shown in Table 1 were put into a Henschel mixer, stirred and mixed at 2100 rpm for 1 minute, and the mixture was preheated at 100 ° C. for 80 minutes with a hot air dryer to obtain a molding material. The molding material was put into a mold heated to 135 ° C., held for 40 minutes, heated to 170 ° C., held for 120 minutes, cooled, and taken out from the mold at a mold temperature of 100 ° C. Example 1 The sealing material of -2 and the comparative example 1 was obtained. The molding pressure was held at 10 MPa for 20 minutes and then held at 30 MPa for 220 minutes. As Comparative Example 2, a carbon molded product was used. Table 1 shows the evaluation results of the obtained sealing materials of Examples 1-2 and Comparative Examples 1-2.

Figure 0004792843
Figure 0004792843

表1から明らかなように、本発明のシール材は、比較例1に示すフェノール樹脂製のシール材のような蒸気処理前後における圧縮強度の変化がない。また、比較例2に示す従来のカーボン成形品に較べてアイゾット衝撃強度が非常に高い。   As is apparent from Table 1, the sealing material of the present invention has no change in compressive strength before and after the steam treatment like the phenol resin sealing material shown in Comparative Example 1. Further, compared to the conventional carbon molded product shown in Comparative Example 2, the Izod impact strength is very high.

(実施例3〜13、比較例3)
表2−1、表2−2に示す配合の材料にて、実施例1と同様にしてシール材を得た。得られたシール材の評価結果を表2−1、表2−2に示す。また、表2−1には、前記実施例2のシール材の評価結果も併記した。
(Examples 3 to 13, Comparative Example 3)
A sealing material was obtained in the same manner as in Example 1 using the materials having the formulations shown in Tables 2-1 and 2-2. The evaluation results of the obtained sealing material are shown in Tables 2-1 and 2-2. Table 2-1 also shows the evaluation results of the sealing material of Example 2.

Figure 0004792843
Figure 0004792843

Figure 0004792843
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表2−1、表2−2から明らかなように、COPNA樹脂をマトリックス樹脂とし、補強繊維としてPPS繊維及び/又はカーボン繊維を含有し、更に黒鉛、カーボンなどの炭素系充填剤やフッ素樹脂(PTFE)、シリコンコンパウンドなどの充填剤を含有してなる本発明のシール材は、無潤滑時(乾燥時)と潤滑時(蒸気中)とのいずれにおいても摩擦摩耗特性に優れる。更に、充填剤としてカーボンを用いると、無潤滑時(乾燥時)と潤滑時(蒸気中)とで摩擦摩耗特性に差が少ない。また、炭素系充填剤としてランプブラックを用いた場合には、潤滑(蒸気中)の摩擦摩耗特性に優れる。これに対し、COPNA樹脂をマトリックス樹脂とし、補強繊維としてPPS繊維を含有するが充填剤は含有しない比較例3のシール材は、乾燥時に較べて蒸気中では摩擦摩耗特性が大幅に低下する。
As apparent from Tables 2-1 and 2-2, COPNA resin is used as a matrix resin, PPS fibers and / or carbon fibers are contained as reinforcing fibers, and carbon-based fillers such as graphite and carbon, and fluororesins ( The sealing material of the present invention containing a filler such as PTFE) or silicon compound is excellent in friction and wear characteristics both in the absence of lubrication (when dry) and during lubrication (in steam). Further, when carbon is used as a filler, there is little difference in friction and wear characteristics between no lubrication (drying) and lubrication (in steam). In addition, when lamp black is used as the carbon-based filler, the friction and wear characteristics of lubrication (in steam) are excellent. In contrast, the sealing material of Comparative Example 3 that uses COPNA resin as a matrix resin and PPS fibers as reinforcing fibers but does not contain a filler has a significantly reduced frictional wear characteristic in steam as compared with drying.

Claims (5)

マトリックス樹脂としての縮合多環多核芳香族樹脂と、耐熱性及び耐加水分解性を有する補強繊維と、潤滑性及び耐摩耗性を向上するための充填剤とを含有する樹脂組成物からなり、前記充填剤としてランプブラックを含むことを特徴とするロータリージョイントシール材。 A resin composition comprising a condensed polycyclic polynuclear aromatic resin as a matrix resin, a reinforcing fiber having heat resistance and hydrolysis resistance, and a filler for improving lubricity and wear resistance , A rotary joint sealing material comprising lamp black as a filler . 前記補強繊維が、ポリフェニレンサルファイド繊維又はカーボン繊維である請求項1記載のシール材。   The sealing material according to claim 1, wherein the reinforcing fiber is polyphenylene sulfide fiber or carbon fiber. 前記充填剤が、フッ素樹脂及び/又はシリコンコンパウンドを含む請求項1又は2に記載のシール材。 The sealing material according to claim 1 or 2 , wherein the filler contains a fluororesin and / or a silicon compound. 縮合多環多核芳香族樹脂35〜60重量%、ポリフェニレンサルファイド繊維15〜60重量%、カーボン繊維4〜30重量%及びランプブラック10〜40重量%を含有する樹脂組成物からなる請求項記載のシール材。 Condensed polycyclic polynuclear aromatic resin 35 to 60 wt%, polyphenylene sulfide fibers 15-60 wt%, comprising a resin composition containing carbon fibers 4 to 30% by weight and the lamp black 10 to 40 wt% of claim 1 Seal material. 前記樹脂組成物が、更にシリコンコンパウンドを5〜30重量%含有してなる請求項記載のシール材。 The sealing material according to claim 4 , wherein the resin composition further contains 5 to 30% by weight of a silicon compound.
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