JPH05209653A - 駆動用チェーンのシール - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【目的】 潤滑剤を長期間有効に保持し、かつ防塵性能
が高められ耐久寿命を長くすることのできる駆動用チェ
ーンのシールを提供することにある。 【構成】 第１の必須成分である熱可塑性フルオロ樹
脂、第２必須成分であるフッ素ゴム、および第３必須成
分である低分子量含フッ素重合体を含む潤滑性ゴム組成
物から形成される駆動用チェーンのシール。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】この発明は、駆動用チェーンに用
いられるシールに関するものである。

【０００２】

【従来の技術および発明が解決しようとする課題】自動
車および一般産業機械の駆動用チェーンでは、潤滑剤を
再供給できないような場所で用いられる駆動用チェーン
がある。このような駆動用チェーンを、高温雰囲気およ
び泥水ダスト雰囲気で用いると、シールリングが摩耗し
て潤滑剤が漏れ、外部から土砂や塵芥が浸入し、チェー
ンのブッシュおよびピンに摩耗を生じて、伸びやきしみ
音の発生を生じる。このため、チェーンの機能が十分に
発揮されず、耐久寿命が短くなるという問題があった。

【０００３】この発明の目的は、このような従来の問題
点を解消し、潤滑剤を十分に保持することができ、摩耗
およびチェーンの伸び率を小さくすることができ、チェ
ーンの耐久寿命を著しく延ばすことのできる駆動用チェ
ーンのシールを提供することにある。

【０００４】

【課題を解決するための手段】この発明に従う駆動用チ
ェーンのシールは、第１必須成分である熱可塑性フルオ
ロ樹脂、第２必須成分であるフッ素ゴム、および第３必
須成分である低分子量含フッ素重合体を含む潤滑性ゴム
組成物から形成されることを特徴としている。

【０００５】この発明において、第１必須成分である熱
可塑性フルオロ樹脂とは、主鎖に炭素鎖を持ち、側鎖に
フッ素の結合を持つポリマである。このような熱可塑性
フルオロ樹脂としては、たとえば、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
（以下ＰＦＡと略記する）、テトラフルオロエチレン・
ヘキサフルオロプロピレン・パーフルオロアルキルビニ
ルエーテル共重合体（以下ＥＰＥと略記する）、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
（以下ＦＥＰと略記する）、テトラフルオロエチレン・
エチレン共重合体（以下ＥＴＦＥと略記する）、トリフ
ルオロクロロエチレン重合体（以下ＣＴＦＥと略記す
る）、トリフルオロクロロエチレン・エチレン共重合体
（以下ＥＣＴＦＥと略記する）、ポリビニルフルオライ
ド（以下ＰＶＦと略記する）およびポリビニリデンフル
オライド（以下ＰＶＤＥと略記する）からなる群から選
ばれる１種以上の重合体であることが好ましい。特に混
練工程において繊維化しないこと、溶融性等の混練性の
容易さ、および最終製品のゴム状弾性維持を考慮すると
ＥＴＦＥ、ＰＦＡ、ＦＥＰが好ましい。ＥＴＦＥにおい
てはＭＩ値（メルトインデックス）が３００℃、２１６
０ｇにて１〜２０ｇ／１０ｍｉｎであるものがよい。

【０００６】上記のいずれの樹脂も、触媒乳化重合、懸
濁重合、触媒溶液重合、気相重合および電離性放射線照
射重合などの各種重合方式により製造することができ
る。分子量は、５０,0００以下のものが望ましく、５,0
００を超えほぼ２０,0００以下のものが特に望ましい。

【０００７】以上の条件に該当する代表例としては、前
記したＰＦＡの三井・デュポンフロロケミカル社製ＰＦ
Ａ ＭＰ１０、ＦＥＰである三井・デュポンフロロケミ
カル社製テフロンＦＥＰ１００、ＥＴＦＥである旭硝子
社製アフロンＣＯＰ、ＣＴＦＥであるダイキン工業社製
ネオフロンＣＴＦＥ、ＰＶＤＦである呉羽化学社製ＫＦ
ポリマ、ＰＶＦであるデュポン社製Ｔｅｄｌａｒなどが
挙げられる。

【０００８】この発明においてフッ素ゴムとは、平均し
て１個以上のフッ素原子を含む単位モノマーを重合体ま
たは共重合体であって、ガラス転移点が室温以下であ
り、室温でゴム状弾性を有するものであれば、特に限定
されるものでなく、広範囲のものを例示することができ
る。

【０００９】フッ素ゴムの重合方式としては、塊状重
合、懸濁重合、乳化重合、溶液重合、触媒重合、電離性
放射線重合、およびレドックス重合などを挙げることが
できる。またフッ素ゴムの分子量は、通常５万以上のも
のが望ましく、可及的に高分子量のものが良好な結果を
得ることから、より望ましくは７万以上、特に望ましく
は１０万〜２５万程度のものを用いる。

【００１０】以上の条件に該当する代表例としては、テ
トラフルオロエチレン・プロピレン共重合体である旭硝
子社製アフラス、フッ化ビニリデン・ヘキサフルオロプ
ロピレン共重合体であるデュポン・昭和電工社製バイト
ン、フッ化ビニリデン・ヘキサフルオロプロピレン・テ
トラフルオロエチレン共重合体であるモンテフルオス社
製テクノフロン、フルオロシリコーン系エラストマーで
あるダウコーニング社製シラスティックＬＳ、フォスフ
ァゼン系エラストマーであるファイアストーン社製ＰＮ
Ｆ、およびパーフルオロ系エラストマーであるダイキン
工業社製ダイエルパーフロなどを挙げることができる。

【００１１】上記したフッ素ゴムおよび熱可塑性フルオ
ロ樹脂を混合した組成物は、弾性体としての特性を有す
る。この発明において、第３必須成分である低分子量含
フッ素重合体は、このような弾性体にさらに優れた摺動
特性を付与するために配合されるものである。

【００１２】この発明において、低分子量含フッ素重合
体とは、テトラフルオロエチレン（ＴＦＥ）、主要構造
単位−Ｃ_n Ｆ_2n−Ｏ−（ｎは１〜４の整数）を有するフ
ルオロポリエーテル、主要構造単位

【００１３】

【化１】

【００１４】などを有するポリフルオロアルキル基含有
化合物（炭素数２〜２０）のうち分子量５０,0００以下
のものをいう。優れた摺動特性を付与するためには、低
分子量含フッ素重合体の分子量は５,0００以下であるこ
とが特に好ましい。このような低分子量含フッ素重合体
のうち、次式で示されるテトラフルオロエチレン重合体
の平均粒径５μｍ以下のものが特に好ましい。

【００１５】

【化２】

【００１６】このようなものとして、たとえば、デュポ
ン社製バイダックスＡＲ、および旭硝子社製フルオンル
ブリカントＬ１６９などを挙げることができる。

【００１７】次に、−Ｃ_n Ｆ_2n−Ｏ−（ｎは１〜４の整
数）の主要構造単位を有する平均分子量５０,0００以下
のフルオロポリエーテルとしては、

【００１８】

【化３】

【００１９】などを例示することができる。このような
重合体は、他の配合材料および添加剤に対する親和性
（密着性）の向上のために、イソシアネート基、水酸
基、カルボキシル基、およびエステル基などの官能基を
含む構造単位を有するものが望ましい。

【００２０】このようなフルオロポリエーテルの具体例
としては、以下のようなものが挙げられる。

【００２１】

【化４】

【００２２】これらのフルオロポリエーテルは、単独で
使用してもよいし、併用してもよい。また、官能基に活
性化水素が含まれているフルオロポリエーテルとポリフ
ルオロポリエーテル基を含有しないイソシアネート化合
物とを併用してもよい。また、イソシアネート基を有す
るフルオロポリエーテルと、各種のフルオロポリエーテ
ル基を含有しないジアミン類、トリアミン類、または各
種のフルオロポリエーテル基を含有しないジオール類、
トリオール類を併用するなどの方法を採用してもよい。

【００２３】特に官能基同士が反応して分子量の増大が
起こるようなフルオロポリエーテルを組合せて使用する
ことが好ましい。このようなものとして、たとえば、イ
ソシアネート基を含む単位を有するものと、水酸基を含
む単位を有するものとを組合せることは同様に望ましい
ことである。

【００２４】ポリフルオロアルキル基含有化合物として
は、たとえば以下に示すようなポリフルオロアルキル基
を有するものが挙げられる。

【００２５】

【化５】

【００２６】以上のようなポリフルオロアルキル基（炭
素数２〜２０）を有し、平均分子量が５０,0００以下の
ものとしては、

【００２７】

【化６】

【００２８】など、反応性基およびポリフルオロアルキ
ル基を有する化合物と、その反応性基と反応する基を有
するエチレン性不飽和化合物との反応物（たとえば、フ
ルオロアルキルアクリレートなど）の重合体、ならびに
反応性基およびポリフルオロアルキル基を有する化合物
とその反応性基と反応する基を有する各種重合体との反
応物、または前記化合物の重縮合物などが挙げられる。

【００２９】ポリフルオロアルキル基含有化合物は、上
述のフルオロポリエーテルと同様に、他の配合材料およ
び添加剤を親和性（密着性）の向上のために親和性の高
い官能基、たとえばイソシアネート基、水酸基、メリカ
プト基、カルボキシル基、エポキシ基、アミノ基、およ
びスルフォン基などを含む単位を有する化合物が好まし
い。

【００３０】これらのポリフルオロアルキル基含有化合
物は、単独での使用または併用のいずれでもよい。ま
た、活性化水素を有する反応基を有するポリフルオロア
ルキル基含有化合物と、ポリフルオロアルキル基を有し
ないイソシアネート化合物とを併用してもよい。また、
イソシアネート基を有するポリフルオロアルキル基含有
化合物と、各種のポリフルオロアルキル基を含有しない
ジアミン類、トリアミン類または各種のポリフルオロア
ルキル基を含有しないジオール類、トリオール類を併用
するなどの方法を採用してもよい。

【００３１】官能基同士の組合せは、強度増加のうえか
ら好ましく、具体的には炭素数２〜２０のポリフルオロ
アルキル基を有し、かつ、水酸基、メルカプト基、カル
ボキシル基、アミノ基から選ばれる少なくとも１種類を
含む含フッ素重合体との組合せ、または炭素数２〜２０
のポリフルオロアルキル基を有し、かつ、イソシアネー
ト基を含む単位を有する含フッ素重合体と、炭素数２〜
２０のポリフルオロアルキル基を有し、さらに活性化水
素を有する反応基を含む単位を有する含フッ素重合体と
の組合せを挙げることができる。

【００３２】これらの低分子量含フッ素重合体のうち、
テトラフルオロエチレン重合体またはフルオロポリエー
テルを用いると、潤滑性において優れた結果が得られ、
特に平均粒径５μｍ以下のテトラフルオロエチレン重合
体を用いると最も望ましい結果を得ることが判明してい
る。

【００３３】この発明において、フッ素ゴムおよび熱可
塑性フルオロ樹脂の配合比は、フッ素ゴムと熱可塑性フ
ルオロ樹脂の重量比が５０：５０から９５：５となるこ
とが望ましい。熱可塑性フルオロ樹脂の配合重量比が５
０／１００を超えると、目的の組成物に十分な弾性特性
が得られず、５／１００未満になると十分な耐摩耗性が
得られないからである。

【００３４】また、フッ素ゴムと熱可塑性フルオロ樹脂
の合計１００重量部に対して、低分子量含フッ素重合体
は５〜５０重量部であることが好ましい。低分子量含フ
ッ素重合体の配合比が５重量部未満では、十分な摺動特
性が得られず、５０重量部を超えるとゴム状弾性特性が
損なわれるからである。

【００３５】また、上記の潤滑性ゴム組成物に対し、３
００℃において不溶融な熱硬化性樹脂の硬化粉末、また
はガラス転移点が３００℃以上の耐熱性樹脂粉末を添加
して耐摩耗性を向上させることができる。

【００３６】熱硬化性樹脂の粉末としては、フェノール
樹脂、エポキシ樹脂などの熱硬化後の微粉末、ガラス転
移点が３００℃以上である耐熱性樹脂としては、ポリイ
ミド樹脂、芳香族アラミド樹脂等の微粉末が挙げられ
る。

【００３７】市販の樹脂粉末のうち、フェノール樹脂の
硬化粉砕品としては、鐘紡社製：ベルパールＨ３００，
ポリイミド樹脂の硬化粉砕品としては、三笠産業社製：
ＰＷＡ２０、芳香族アラミド樹脂の粉砕品としては、旭
化成社製：ＭＰ−Ｐ、ガラス転移点Ｔｇが３００℃以上
の熱硬化性樹脂粉末としては宇部興産社製：ユーピレッ
クスＳ（Ｔｇ＞５００）などがある。

【００３８】このような熱硬化性樹脂粉末の粒径は、１
〜１５μｍのものがゴム状弾性の維持と混練工程の容易
性の点で好ましい。熱硬化性樹脂粉末は、第１〜３の必
須成分に対して、５〜２０重量％添加することが好まし
い。５重量％未満では耐摩耗性向上の効果がなく、２０
重量％を超える多量ではゴム弾性が低下するので好まし
くない。

【００３９】なお、この発明の目的を損なわない範囲
で、上記成分の他に各種添加剤を配合してもよい。たと
えば、フッ素ゴムの加硫剤としてイソシアヌレイト、有
機過酸化物等、ステアリン酸ナトリウム、酸化マグネシ
ウム、および水酸化カルシウムなどの酸化防止剤、また
は受酸剤、カーボンなどの帯電防止剤、シリカおよびア
ルミナなどの充填剤、その他金属酸化物、着色剤、およ
び難燃剤などを適宜加えてもよいことは言うまでもな
い。

【００４０】以上の各種原材料を混合する方法は特に限
定されるものではなく、通常広く用いられている方法に
より混合することができる。たとえば、主原料になるエ
ラストマー、その他の原料をそれぞれ個別に順次、また
は同時に、ロール混合機その他の混合機により混合すれ
ばよい。なお、このとき摩擦による発熱を防止する意味
で温調機を設けることが望ましい。

【００４１】また、ロール混合機を使用する場合には、
仕上げの混合として、ロール間隔を３ｍｍ以下程度に締
めて薄通しを行なうとさらに良い。

【００４２】この発明に従う駆動用チェーンのシール
は、成形工程において特に限定した手段を必要とするも
のではなく、通常のプレス成形方法で、一次加硫（たと
えば１４０〜１７０℃で１０〜３０分、加圧後５〜１０
ｋｇｆ／ｃｍ² ）した後、二次加硫（たとえば、２００
〜３００℃、２〜２０時間、加圧なし）して成形するこ
とができる。

【００４３】この際の一般合成ゴムとしては、ニトリル
ゴム、クロロプレンゴム、ブタジエンゴム、ウレタンゴ
ム、スチレンゴム、ブチルゴム、アクリルゴム、シリコ
ーンゴム、エチレンゴム、およびフッ素ゴムなどの加硫
ゴムまたはウレタン、ポリエステル、ポリアミド、塩化
ビニル、ポリブタジエン、および軟質ナイロンなどの熱
可塑性エラストマー、ならびに液状ウレタンおよび液状
ブタジエンなどの液状エラストマーが挙げられる。

【００４４】

【発明の作用効果】この発明において用いられる潤滑性
ゴム組成物は、自己潤滑性を有しているため、摺動抵抗
および摩擦係数が小さく、通常のゴムしめしろで、ステ
ィックスリップ摩耗を生じにくく、シール性が非常に優
れている。このため、長期的に優れたシール機能を示
し、グリースなどの潤滑剤を長期的に保持することがで
きる。また、このため優れた防塵性能を示す。潤滑グリ
ースおよびオイルなどの漏れが少なくなるので、シール
リングの摩耗が低下し、チェーンの伸び率が従来に比べ
著しく低下し、耐久寿命が向上する。

【００４５】また摩擦係数が従来のゴムシールに比べて
低いので、リンクプレートとの間で生じるすべりにより
発生する「シールの鳴き」をなくすることができる。

【００４６】また、従来のゴムシールに比べ、非粘着性
に優れているため、水はじきがよく内部への水等の浸入
を少なくすることができ、屋外で使用した場合も長期間
使用することができる。

【００４７】

【実施例】図１は、ラジアル型摩擦摩耗試験機を示す模
式図である。図１を参照して、ＳＵＪ２の軸４０の周り
には試験材料であるシール４１をセットし、このシール
４１をハウジング４２で保持して荷重をかけ、その際の
トルクをトルクピックアップ４３で検知した。

【００４８】試験条件としては、荷重１０ｋｇｆであ
り、速度は１．９４ｍ／ｍｉｎにした。シール４１の寸
法は内径１４．８ｍｍ、外径１９．６ｍｍとした。

【００４９】図２はこの発明の一実施例のシールリング
が用いられるチェーン構造を示す断面図であり、図３は
部分切欠斜視図である。図２および図３を参照して、１
対のピン５はその両端に設けられた１対のピンリングプ
レート４により連結されている。ピン５の周りにはブッ
シュ２が設けられており、ブッシュ２の内側とピン５の
外周面との間にはグリースまたはオイルなどからなる潤
滑剤６が保持されている。この潤滑剤６が漏れないよう
に環状のシールリング１が設けられている。ブッシュ２
は隣接するピンリンクプレート４で連結されたブッシュ
との間で、ローラリンクプレート３によって連結されて
いる。ブッシュ２の周りにはローラ７が設けられてい
る。

【００５０】図４は、シールリング１とピンリンクプレ
ート４を示す斜視図である。この発明において用いる潤
滑性ゴム組成物を作製し、その摩擦特性および摩耗特性
を試験した。

【００５１】実施例および比較例で用いた原材料を一括
して示すと以下の通りである。なお、各成分の配合割合
はすべて重量％であるが、（３）〜（９）に示す原材料
については（１），（２）に示す原材料の総重量１００
に対する重量％である。

【００５２】（１）フッ化ビニリデン・フルオロプロピ
レン共重合体（旭モンテ社製 テクノフロンＦＯＲ４２
０） （２）テトラフルオロエチレン・エチレン共重合体
（旭硝子社製 アフロンＣＯＰ） （３）低分子量含フッ素重合体 （低分子量ＴＦＥ）
（旭硝子社製 ルーブリカントＬ１６９） （４）低分子量含フッ素重合体 （低分子量ＰＦＰＥ）
（日本エニモント社製 フォンブリンＺ−ＤＩＳＣ
Ｏ） （５）カーボン （ファンデルビルト社
製 ＭＴカーボン） （６）ステアリン酸ナトリウム （一般工業材） （７）酸化マグネシウム （一般試薬） （８）水酸化カルシウム （一般試薬） （９）フェノール樹脂 （カネボウ社製 ベ
ルパールＨ３００） （１０）クロロプレン・ゴム （ＣＲ）
（一般工業材 硬度ＪＩＳ−Ａ−７０） （１１）ジメチルシリコン系共重合体（シリコンゴム）
（一般工業材 硬度ＪＩＳ−Ａ−７０）

【００５３】まず、ロール間隔５〜１０ｍｍ程度に調整
したロール混合機にフッ素ゴム（１）を巻付け表１に示
した割合で順次、ＭＴカーボン、ステアリン酸ナトリウ
ム、ＭｇＯ、Ｃａ（ＯＨ）₂ を加えて混練した。その
後、ロール間隔を１ｍｍに調整し、素練りを約１０回行
なった。なお、このときの摩擦熱を防止する目的で、常
時ロール内に冷却水を通し、ロール温度を６０℃以下に
保った。次に、冷却水を止め、ロール内にスチームを通
し、ゴム温度が７０℃以上、９０℃以下になるように調
整し、その後、ロール間隔を５〜１０ｍｍ程度に戻し、
低分子量含フッ素重合体を少量ずつ添加しながら表１に
示す各実施例の配合割合で混練した。その後、再びロー
ル間隔を１ｍｍに狭めて素練りを１０回行なった。

【００５４】以上の工程で得られたコンパウンドにおい
て１５０×１５０×１ｔシートを１次加硫（１７０℃，
１０分，プレス圧７Ｋｇｆ／ｃｍ² ）、２次加硫（２３
０℃，１６時間，フリー）を行ない、製作した。各試験
片について摩擦試験、摩耗試験、非粘着性および弾性体
特性を求めた。各試験の方法は以下のとおりである。

【００５５】

【表１】

【００５６】（１）試験方法 ・摩擦摩耗試験 得られた試験片を内径φ１７，外径２１に加工し、φ１
７×φ２１×１０のＳＰＣＣリング片へ接着してリング
試験片とした。相手材はＳＵＪ２（軸受鋼）φ６×φ３
３×φ６円盤状試験片とし、スラスト型摩擦摩耗試験機
を用いて評価した。条件は滑り速度１２８ｍ／ｍｉｎ，
面圧３．５ｋｇｆ／ｃｍ² とし、摩擦係数と摩耗係数を
表２に示す。

【００５７】（２）非粘着 得られた試験片において、水に対する接触角をゴニオメ
ータ式接触角度測定器で測定し、接触角度の大きいもの
ほど非粘着性は良いと判断した。その結果を表２に示
す。

【００５８】

【表２】

【００５９】（３）弾性体特性 得られた試験片に対してＪＩＳ−Ｋ６３０１に準拠し、
引っ張り強度・延び・硬度（ＪＩＳ−Ａ）を調査した。
その結果を表２に示す。

【００６０】比較例 比較例では表１に示す割合にて原材料を配合し、実施例
と全く同様な方法にてそれぞれ混練、成形、加硫を行な
った。また、試験片の調整、試験方法も実施例と全く同
様な方法を用いた。その結果を表２に示した。

【図面の簡単な説明】

【図１】ラジアル型摩擦摩耗試験機を示す模式図であ
る。

【図２】この発明の一実施例のシールリングが用いられ
るチェーン構造を示す断面図である。

【図３】この発明の一実施例のシールリングが用いられ
るチェーン構造を示す部分切欠斜視図である。

【図４】この発明の一実施例のシールリングとピンリン
クプレートを示す斜視図である。

【符号の説明】

１ シールリング ２ ブッシュ ３ ローラリンクプレート ４ ピンリンクプレート ５ ピン ６ 潤滑剤 ７ ローラ

Claims (7)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 駆動用チェーンのシールにおいて摺動面
   を含む一部または全体を第１必須成分である熱可塑性フ
   ルオロ樹脂、第２必須成分であるフッ素ゴム、および第
   ３必須成分である低分子量含フッ素重合体とする配分か
   らなる潤滑性ゴム組成物で形成される、駆動用チェーン
   のシール。
2. 【請求項２】 前記潤滑性ゴム組成物に、熱硬化性樹脂
   の硬化粉末またはガラス転移点が３００℃以上の耐熱性
   樹脂粉末が添加されている、請求項１に記載の駆動用チ
   ェーンのシール。
3. 【請求項３】 第１必須成分である熱可塑性フルオロ樹
   脂がテトラフルオロエチレン・エチレン共重合体、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
   テル共重合体および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からなる群から選ばれる１種
   以上である、請求項１に記載の駆動用チェーンのシー
   ル。
4. 【請求項４】 第２必須成分が、分子量１０万から２５
   万のフッ素ゴムである、請求項１に記載の駆動用チェー
   ンのシール。
5. 【請求項５】 第２必須成分であるフッ素ゴムが、テト
   ラフルオロエチレン・プロピレン共重合体、フッ化ビニ
   リデン・ヘキサフルオロプロピレン共重合体、フッ化ビ
   ニリデン・ヘキサフルオロプロピレン・テトラフルオロ
   エチレン共重合体、フルオロシリコン系ユラストマーお
   よびパーフルオロ系ユラストマーからなる群から選ばれ
   る１種以上の重合体である、請求項１に記載の駆動用チ
   ェーンのシール。
6. 【請求項６】 第３必須成分である低分子量含フッ素重
   合体が、分子量５０,0００以下の重合体であるテトラフ
   ルオロエチレン重合体、フルオロポリエーテルおよびポ
   リフルオロアルキル基含有化合物からなる群から選ばれ
   る１種以上の重合体である、請求項１に記載の駆動用チ
   ェーンのシール。
7. 【請求項７】 第３必須成分である低分子量含フッ素重
   合体が、平均粒径５μｍ以下のテトラフルオロエチレン
   重合体である、請求項１に記載の駆動用チェーンのシー
   ル。