JPH03273083A - スクロール型コンプレッサー用シール部材料 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるた
め要約のデータは記録されません。

Description

【発明の詳細な説明】 〔産業上の利用分野〕 この発明はスクロール型コンプレッサー用のシール部材
料に関する。

〔従来の技術］ −ａに、スクロール型コンプレッサーは、基板の片面に
うず巻装を形成した一対のスクロール部材を設け、各ス
クロール部材のうず巻装相互を偏心状態にかみ合わせ、
相対的な公転運動を行なわせることによって、うず巻装
間の密閉空間を中心方向に移動させながら流体を圧縮し
、これを中心部から吐出するようにしたものであり、た
とえば特開昭５０−３２５１２号公報、同５５−８１２
９６号公報等によって既によく知られているものである
。

第１図および第２図は従来公知のスクロール部材１を示
すものであり、そのうず巻装２の先端部には溝３が形成
され、その溝３にソール部材料４が装着されている。ま
た第３図は上記スクロール部材１を可動側とし、固定ス
クロール部材１′と偏心させてかみ合わせた状態を示し
ており、両方のうず巻装２の各シール部材料４を相互に
他のスクロール部材１．１′のうず巻溝の底に摺接させ
、相互にシールを図るようになっている。

上記のようなスクロール型コンプレッサーにおいては、
最近その軽量化を図るためにスクロール部材１をアルミ
ニウムまたはアルミニウム合金のような軽金属類で製作
するようになり、また、コンプレッサー本体を一層小型
化するために、スクロール部材１．１′のうず巻溝の幅
および溝深さも精密に成形するようになってきた。

シール部材料４としては、従来、四フッ化エチレン樹脂
（以下、ＰＴＦＥと略称する）が用いられており、この
材料は、耐熱性、耐薬品性、難燃性、自己潤滑性、非粘
着性、低摩擦係数など優れた性能を有するが、耐摩耗性
、耐クリープ性は必ずしも満足できるものではなかった
。

そこで、この出願人らは、特願昭６０−２５４４８１号
においてＰＴＦＥに有機系基剤（たとえばポリフェニレ
ンサルファイド、ポリイミド、芳香族系ポリエステル、
芳香族系ポリアミド、ポリアミド、ポリエーテルケトン
等）および射出成形可能なフッ素樹脂粉末を添加混合し
たシール部材料を開示した。

しかし、上記組成物からなるシール部材料は、射出成形
が不可能であって生産性が劣り、当然のことながら製品
コストも高くなって好ましくないという問題を有するも
のであった。

上記の問題を解決するため、この出願人は、特願昭６１
−３０５０６４号において、芳香族ポリエーテルケトン
樹脂にフルオロカーボン重合体、炭素繊維および金属粉
末を添加したシール部材料を開示した。

しかし、このシール部材料においても、高荷重下におけ
る摺動特性、機械的強度が劣り、相手材に傷を付けたり
、長時間摺動したとき耐摩耗性が低下し、かつ、コンプ
レッサーの小型化に伴う精密な射出成形に対応できない
という問題点を有するものであった。

〔発明が解決しようとする課題〕

この発明の課題は、上記したように従来のシール部材の
高荷重下の摺動特性や機械的強度が劣る点、相手材に傷
を付は易く、摺動時の耐摩耗性および射出成形性が劣る
点を改善し、高荷重下でも摺動特性が良く、機械的強度
に優れ、相手材に損傷を与えず摺動時の耐摩耗性および
精密な射出成形がし易いシール部材料とすることにある
。

（課題を解決するための手段］ 上記の課題を解決するため、この発明においては、ポリ
フェニレンサルファイド樹脂３５〜８０重量％に、フル
オロカーボン重合体１０〜３５重量％、ピッチ系炭素繊
維５〜１５重量％および前記ポリフェニレンサルファイ
ド樹脂の溶融成形温度で固体状を保つ有機粉末５〜１５
重量％を添加した手段を採用したものである。以下その
詳細を述べる。

まず、この発明に使用されるポリフェニレンサルファイ
ド樹脂（以下、ＰＰＳと略称する）は、−最大 で示される合成樹脂である。ここで式中−ｐｈ−は、Ｑ
はＦ、ＣＩ、ＢｒのハロゲンもしくはＣＨ３であり、ｍ
は１〜４の整数を示す。これらのうち、特に典型的なも
のは で示されるものであり、米国フィリップス・ベトローリ
アム社から「ライドン」の商標で市販され、その製造方
法は、米国特許第３，３５４，１２９号（対応特許公開
４５−３３６８号）に開示されている。それによると、
ライドンは、Ｎ−メチルピロリドン溶媒中、１６０〜２
５０°Ｃ１加圧条件下にＰ−ジクロルベンゼンと、二硫
化ソーダとを反応させることによって製造され、樹脂中
に交差結合が全くないものから部分的な交差結合を有す
るものに至るまで、各種重合度のものを後熱処理工程に
かけて自由に製造することができるので、目的の溶媒ブ
レンドに適正な溶融粘度特性を有するものを任意に選択
使用することが可能である。また、架橋構造をとらず直
鎖状のものも使用できる。

つぎに、この発明におけるフルオロカーボン重合体はポ
リテトラフルオロエチレン、ポリテトラフルオロエチレ
ン・ヘキサフルオロプロピレン共重合体、ポリトリクロ
ロフルオロエチレン、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などを含むが、
特に前記のＰＴＦＥが好ましい。また、ＰＴＦＥでも平
均粒系２０ｎ未満の滑荊級の粉末が好ましく、市販され
ているものの例としては、米国アイ・シー・アイ社のフ
ルオン（商標）Ｌ１６９、Ｌｉ２Ｏ、同Ｌ１７１、ダイ
キン工業社のルブロン（商標）Ｌ−２、同Ｔ、−５、同
ＬＤ−１、米国デュポン社のテフロン（商標）ＴＬＰ−
１０、同ＴＬＰ−１０Ｆ−１などを挙げることができる
。

さらに、この発明で使用する炭素繊維としてはピッチ系
のものを用いる。なぜなら、ピッチ系の炭素繊維を用い
ると、摺動相手材の摩耗を少なくすることができるから
であり、ＰＡＮ系の炭素繊維を用いるとシール特性や流
れ性に劣ることが判明している。さらに溶融成形時の流
動性を保つために、ピッチ系炭素繊維の長さはｌ鵬以下
が望ましい。この炭素繊維は表面をたとえばエポキシ樹
脂、ポリアミド樹脂、ポリカーボネート樹脂、ポリアセ
タール樹脂等の処理剤で処理したものを用いることが好
ましいが、これらに限定されるものではない。このよう
な炭素繊維としては、呉羽化学工業社製りレカＭ、タレ
力Ｃなどを挙げることができる。

また、この発明で使用する前記ＰＰＳの溶融成形温度で
固体状を保つ有機粉末とは、芳香族ポリエステル、芳香
族ポリアミド、ポリイミド、ポリアミドイミド、ポリエ
ーテルエーテルケトン、熱不融性粒状フェノールなどか
ら選ばれた単独または２種以上の混合物からなる有機粉
末であって、たとえば−船釣なＰＰＳの溶融成形の温度
である３００〜３５０℃で固体状を保つ有機粉末である
。

以上のＰＰＳ、フルオロカーボン重合体、ピッチ系炭素
繊維および前記ＰＰＳの溶融成形温度で固体状を保つ有
機粉末を配合するには、ＰＰ５３５〜８０重量％、フル
オロカーボン重合体１０〜３５重量％、ピッチ系炭素繊
維５〜１５重量％、有機粉末５〜１５重量％とする。な
ぜならばＰＰ５Ｏ量が３５重量％未滴の少量のときは、
樹脂組成物の流動性が失われ、たとえ射出成形によって
、成形品が得られてもその機械的強度は非常に低く脆い
ものとなり、フルオロカーボン重合体が１００重量％未
満少量では潤滑性が不充分であり、逆に３５重量％を越
える多量では機械的強度が低下するからである。

ピッチ系炭素繊維は、５重量％未満の少量では機械的強
度が不充分であり、逆に１５重量％を越える多量では軟
質の相手剤を損耗して良好なシール特性が得られず、か
つ流れ性も悪くなる。ＰＰＳの溶融成形温度で固体状を
保つ単独または２種以上の混合物からなる有機粉末にお
いては、５重量％未満の少量のときは、溶融成形時に良
好な流れ性がなく、逆に１５重量％を越える多量でも前
記流れ性は悪くなる。

これらの諸原料の混合は、ヘンシェルミキサーなどを用
いたトライブレンドやプラヘンダ、押出機を用いた溶融
混合など公知の手段で行なうことができる。

（実施例〕 樹脂および比較例に使用した原材料を一括して示すとつ
ぎのとおりである。すなわち、■ＰＰＳ　（米国フィリ
ップスベトローリアム社製：ライトンＰ−４） ■フルオロカーボン重合体（ダイキン工業社製ニルブロ
ンＬ−５） ［ＰＴＦＥと略称する］ ■ピッチ系炭素繊維（呉羽化学社製：クレハＭ２Ｏ７Ｓ
繊維長１２〜１３　ｔｎａ　） ■ＰＡＮ系炭素繊維（東邦レーヨン社製：ヘスファイト
ＨＴＡ−Ｃ６−Ｅ、繊維長７〜Ｅｌｐ）■オキシヘンジ
イルポリエステル（住人化学社製：エコノールＥ１０１
門） ■二硫化モリブデン（ダウ・コーニング社製：モリコー
トＺ） ■ポリエチレン（三井石油化学社製：ハイゼノクスミリ
オン２４０５） ■ポリイミド（宇部興産社製：ポリイミド粉末Ｒタイプ
） ■ポリエーテルエーテルケトン（英国アイ・シー・アイ
社製：Ｕｄｅｌ−ＰＥＥＫ　１５０Ｐ）　［ＰＥＥＫ］
［相］ポリアミドイミド（米国アモコ社製：　ＴＯＲＬ
ＯＮ４０００）　　［ＰＡｒ］ ■ポリエーテルイミド（米国ゼネラルエレクトリック社
製：ＵＬＴＥＭｌｏｏｏ）　　［ＰＥＩ］実施例１〜６ 上記の諸原材料■〜■を第１表に示す割合で配合し、ヘ
ンシェルミキサーで充分混合した後、二輪溶融押出ＩＩ
（部員鉄工社製：　ＰＣＭ−３０型）に供給し、温度３
２０°Ｃ１スクリユ一回転数５０ｒｐｉ＊　、径２■孔
７個のストランドダイから押出してペレット状に造粒し
た。このベレントをバレル温度３００〜３３０℃、金型
温度１４０”Ｃ１射出圧力１０００ｋｇ／ｃｄの射出成
形機にかけて所定の試験片を作製し、得られた試験片の
曲げ強度ｋｇ／Ｃ１ｌはＡＳＴＭ−０７９０に、またア
イゾツト衝撃強度眩・ＣＩ　／　ＣＩはＡＳＴＭ−０２
５６に基づき、また摩擦係数は鈴木・松原式摩擦摩耗試
験機を用い内径１７ｍ、外径２工鵬、長さ１０ＩＩＩＩ
のリング試片の圧力１０ｋｇ／ｃｄ、速度毎分１０ｍの
条件下における値を、さらに限界ｐｖ値ｋｇ／ｌａａ　
−ｍ７分は前記鈴木・松原式摩擦摩耗試験機および同寸
法のリング試片を用い速度Ｖを毎分３０８＋ｉに一定と
し、スニソ４ＧＳオイル中において圧力ＰをＰｖが５０
００．６０００．７０００−−ｋｇ／ａＪ　−ｍ７分と
５分間に１０００ずつ増加するように上昇させながら、
試片が溶融を伴った異常摩耗を起こし始めるか、または
摩耗係数が急激に不安定となるときのｐｖ値を、そして
実機耐熱性は第１図に示すシール部材料４（半径２ｍ１
ｌｌの円の伸開曲線で輻１．５Ｂ、厚さ１．．５ｍｅ、
展開長さ３００　ｍ　）を成形し、回転数毎分５５００
回転、雰囲気フレオンガス５容量％＋オイル９５容量％
、温度３００　’Ｃ以上、運転時間１０時間の条件下の
試験中にシール部材料４が溶融を伴った異常摩耗を起こ
すか摩耗係数が急激に不安定になった時間をもってそれ
ぞれ評価した。

第１表 次に、相手材損傷度は、上記実機耐熱性試験において、
運転時間１０時間後の相手摺動部（アルミニウム製）の
損傷深さが０〜５４のとき◎印、５〜Ｉｏｎのとき○印
、１０〜１５μのときΔ印、１５−を越えるときＸ印と
して四段階に評価した。また、射出成形性は、第１図に
示すシール部材料の形状（半径２閣の円の伸開曲線）で
輻１．５ｎａ、厚さ１．５閣展開長さ４００閣の射出成
形用金型を作成し、その樹脂注入口（ゲート口）を外側
末端部に設け、バレル温度３００〜３３０″Ｃ１金型温
度１４０°Ｃ１射出圧力１０００　ｋｇ　／　Ｃｌ１ｉ
の射出条件で成形した時、樹脂の流れ得る長さが２００
〜２５０ｍのときＸ印、２５０〜３００閤のときΔ印、
３００〜３５０ｍのとき○印、３５０〜４００閣のとき
Ｏ印として四段階に評価した。得られた各測定値を第２
表にまとめた。

比較例１〜１２： 前記諸原材料■〜■を第３表に示す割合で配合した以外
は実施例１〜６と全く同様の操作を行なって試験片を作
製しその曲げ強度、アイゾツト衝撃強度、摩擦係数、限
界ｐｖ値、実機耐久性、相手第３表 材損傷度、射出成形性を測定した。得られた結果は第４
表にまとめた。

第４表中、実機耐久性の欄と相手材損傷度の欄で一表示
のものは、成形性が悪く、所要のチップシールが得られ
なかったため試験不能を意味する。

ここで、実施例１〜９と比較例１〜１２とを比べると、
実施例１〜９の配合比についてはすべて望ましいと思わ
れる範囲内にあるため機械的特性、潤滑特性、限界ｐｖ
値、実機耐久試験、相手材損傷度、射出成形性のすべて
の面において優れている。

しかし、比較例１〜１２については、ＰＰＳ、フルオロ
カーボン重合体、ピッチ系炭素繊維、有機粉末の配合比
が一つでも望ましい範囲からはずれることによって、ま
たは炭素繊維がＰＡＮ系の場合、あるいはＰＰＳの溶融
温度で固体状を保たない有機粉末または無機物では、実
施例で述べた特性をすべて満足することは不可能である
。たとえば、比較例１，２において有機粉末が１５重量
％を越えるかまたは５重量％未満の場合は、射出成形性
が悪い。比較例３の場合は、ＰＴＦＥが１０重量％未満
であるため摩擦係数が悪く、比較例４．５は炭素繊維の
配合割合が望ましい範囲外であるため機械的強度や限界
ｐｖ値は低い。また、比較例７，８では、有機粉末を配
合していないため射出成形性が非常に悪い、比較例６．
９は、炭素繊維がＰＡＮ系であると共に、有機粉末の配
合割合が１５重量％であり、相手材の損傷度が悪いか、
または流れ性が著しく劣っていた。さらに、比較例１０
．１１は無機物の二硫化モリブデンおよびＰＰＳの溶融
成形温度で固体状を保たないポリエチレンを添加したも
ので流れ性が悪かった。したがって、有機粉末はＰＰＳ
の溶融成形温度で固体状を保つことが必要で、オキシヘ
ンジイルポリエステルが好ましいことが明らかとなった
。なお、比較例Ｉ２は、有機粉末としてポリイミドを用
いているが、その配合割合が１５重量％を越えているた
め、比較例９と同様に流れ性が悪い。

比較例１３〜１５； 前記諸原材料■■■■〜■を第５表に示す割合で配合し
た以外は実施例１〜６と全く同様の操作を行なって試験
片を作製し、その射出成形性を調べた。この結果を比較
例■〜＠と全く同様にして評価し、第５表中に併記した
。

第５表 第５表の測定結果からも明らかなように、主原料がＰＰ
Ｓ以外の樹脂では、他の配合成分およびその割合が適当
であっても射出成形性に改善がみられなかった。

〔効果〕

以上のことから明らかなように、この発明のシール部材
料は、高荷重下における摺動特性、機械的強度、相手材
損傷度などに優れ、かつスクロール型コンプレッサーの
小型化に伴なう精密な射出成形が可能となる流れ性良好
な材料であり、今後のスクロール型コンプレッサーの仕
ｍに大いに貢献することになる。したがって、この発明
の意義はきわめて大きいということができる。

【図面の簡単な説明】

第１図はスクロール部材の斜視図、第２図は第１図の要
部断面図、第３図はスクロール部材をかみ合わせたコン
プレッサーの内部構造を例示する断面図である。 １．１′・・・・・・スクロール部材、２・・・・・・
うず巻装、　　　　３・・・・・・溝、４・・・・・・
シール部材料。

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. （１）ポリフェニレンサルファイド樹脂３５〜８０重量
   ％に、フルオロカーボン重合体１０〜３５重量％、ピッ
   チ系炭素繊維５〜１５重量％および前記ポリフェニレン
   サルファイド樹脂の溶融成形温度で固体状を保つ有機粉
   末５〜１５重量％を添加したことを特徴とするスクロー
   ル型コンプレッサー用シール部材料。