JPH07252410A

JPH07252410A - スクロール型コンプレッサのシール部材用組成物

Info

Publication number: JPH07252410A
Application number: JP7013657A
Authority: JP
Inventors: Takumi Shimokusuzono; 工下楠薗
Original assignee: NTN Corp; NTN Toyo Bearing Co Ltd
Current assignee: NTN Corp
Priority date: 1994-01-31
Filing date: 1995-01-31
Publication date: 1995-10-03

Abstract

(57)【要約】【目的】スクロール型コンプレッサのシール部材用組
成物を、低摩擦係数の摺動特性に加えて、溶融成形時の
良好な流動性、フロンガス・潤滑油耐性に基づく耐摩耗
性を全て兼ね備えたものとする。【構成】下記の方法で求めた流動温度が３２０℃以上
の液晶ポリエステル４０〜９０重量％、フッ素樹脂５〜
２５重量％、１〜２０μｍの平均繊維径であり、かつア
スペクト比１〜８０の炭素繊維５〜３０重量％、タルク
１〜２０重量％を含有した樹脂組成物からなるスクロー
ル型コンプレッサのシール部材用組成物とする。記流動温度：４℃／分の昇温速度で加熱された樹脂を荷重
１００ｋｇｆ／ｃｍ²のもとで、内径１ｍｍ、長さ１０
ｍｍのノズルから押し出す時に、溶融粘度が４８０００
ポイズを示す温度である。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】この発明はスクロール型コンプレ
ッサの摺動面に装着されるスクロール型コンプレッサの
シール部材用組成物に関する。

【０００２】

【従来の技術】一般に、スクロール型コンプレッサの構
造を図１〜４に基づいて説明すると、このものは、アル
ミニウムまたはアルミニウム合金などの軽金属製の基板
３の片面に同材料の渦巻き壁４を直立形成したスクロー
ル部材５を設け、渦巻き壁４の上端面には長手方向に溝
６（図３参照）を形成し、溝６に四フッ化エチレン樹脂
（以下、ＰＴＦＥと略記する）などの潤滑性樹脂材料か
らなる渦巻き線形のシール部材２（図２参照）を組み付
け、前記渦巻き方向と逆向きの渦巻き壁を形成したスク
ロール部材（図示せず）を別途設け、これら一対のスク
ロール部材の渦巻き壁相互を偏心状態にかみ合わせて、
軸周りに相対的に公転運動を行わせることによって、渦
巻き壁４の間に形成される密閉空間を中心方向に移動さ
せながら空間内の流体を圧縮し、流体を中心部から吐出
するようにしたものである。

【０００３】そして、図４に示すように、一対のスクロ
ール部材５、５´のシール部材２、２´は、相互に他の
スクロール部材５´、５の渦巻き壁の底に摺接し、こ
れにより渦巻き壁４の間を通過する流体のシールを図っ
ている。

【０００４】上記したようなＰＴＦＥを主要成分とした
シール部材２は、射出成形が不可能で生産性が悪く、ま
た耐クリープ性にも劣るので、近年では射出成形可能な
潤滑性樹脂材料からなるシール材も開発されている。

【０００５】すなわち、本願の発明者らが先に特開昭６
２−２２３４８８号公報で開示した射出成形可能なスク
ロール型コンプレッサのシール材は、芳香族ポリエーテ
ルケトン樹脂、ポリアリーレンスルフィド樹脂、ポリエ
ーテルイミド樹脂を主成分とし、ＰＴＦＥおよび射出成
形可能な含フッ素樹脂を添加したもの、または同発明者
らが特開昭６３−１５８３６２号公報で開示したもの
は、芳香族ポリエーテルケトン樹脂を主成分とし、いず
れも潤滑性、耐クリープ性を改良したものである。

【０００６】

【発明が解決しようとする課題】しかし、上記したよう
に芳香族ポリエーテルケトン樹脂、ポリアリーレンスル
フィド樹脂、ポリエーテルイミド樹脂などの耐熱性樹脂
を主成分とし、さらにＰＴＦＥと含フッ素樹脂を添加し
たシール部材用組成物は、射出成形が可能となり、潤滑
性、耐クリープ性の点でも優れるが、射出成形時の流動
性が充分に良好でないという問題点がある。

【０００７】このため、スクロール型コンプレッサの渦
巻き壁と略同じ長さ（２０〜６０ｃｍ）の細長状のシー
ル部材を射出成形するには、金型のシール部材の全長
（展開長さ）の中間にゲート口を配置しなければ均等に
充填できなかった。

【０００８】中間位置にゲート口を配置して射出成形さ
れたシール部材は、その後、突出したゲート部分を後加
工によって再成形する必要があるので、生産効率が悪
く、すなわち低コスト化の要請に応えることができず、
また後加工によってはゲート部分の成形寸法精度が安定
しないので、シール性能の安定した製品が得られないこ
とになる。

【０００９】また、このようなシール部材は、コンプレ
ッサの運転時に加熱された状態で、フロンガスなどの冷
媒、各種添加剤を含有した潤滑油に接触するので、この
ような使用条件においてシール部材自体が劣化し易く、
安定した耐摩耗性が得られないという問題点もある。

【００１０】そこで、この発明の課題は、上記した問題
点を解決し、スクロール型コンプレッサのシール部材用
組成物を、低摩擦係数の摺動特性に加えて、溶融成形時
の良好な流動性、およびフロンガス・潤滑油耐性に基づ
く耐摩耗性を全て兼ね備えたものとすることである。

【００１１】

【課題を解決するための手段】上記の課題を解決するた
めに、この発明においては、スクロール型コンプレッサ
のシール部材用組成物を、後述する所定の方法で求めた
流動温度が３２０℃以上の液晶ポリエステル４０〜９０
重量％、フッ素樹脂５〜２５重量％、炭素繊維５〜３０
重量％、タルク１〜２０重量％を含有する樹脂組成物で
構成したのである。

【００１２】また、前記液晶ポリエステルが下記化２の
式（Ａ）、（Ｂ）および（Ｃ）で表わされる繰り返し構
造単位からなる液晶ポリエステルを採用したのである。

【００１３】

【化２】

【００１４】（式中、ｎは０または１であり、（Ａ）：
（Ｂ）のモル比は１：１〜１０：１の範囲にあり、
（Ｂ）：（Ｃ）のモル比は９：１０〜１０：９の範囲に
ある。また、式（Ｂ）、（Ｃ）中の芳香族の置換基は互
いにパラまたはメタの位置にある。）前記炭素繊維は、１〜２０μｍの平均繊維径であり、か
つアスペクト比１〜８０の炭素繊維を採用することが好
ましい。

【００１５】以下に、その詳細を述べる。まず、この発
明に用いる液晶ポリエステルは、次に示す方法で求めた
流動温度が３２０℃以上であり、この流動温度以上で異
方性溶融体を形成する。ここでいう流動温度とは、４℃
／分の昇温速度で加熱された樹脂を荷重１００ｋｇｆ／
ｃｍ² のもとで、内径１ｍｍ、長さ１０ｍｍのノズルか
ら押し出す時に、溶融粘度が４８０００ポイズを示す温
度である。

【００１６】上記した液晶ポリエステルは、異種の芳香
族ヒドロキシカルボン酸またはこれらのエステル形成性
誘導体から合成されるか、芳香族ヒドロキシカルボン
酸、芳香族ジカルボン酸および芳香族ジオールあるいは
これらのエステル形成性誘導体から合成され、含有する
繰り返し構造単位（Ａ）、（Ｂ）、（Ｃ）として次に示
すものを例示できる。

【００１７】（Ａ）芳香族ヒドロキシカルボン酸に由来
する繰り返し構造単位：

【００１８】

【化３】

【００１９】（Ｂ）芳香族ジカルボン酸に由来する繰り
返し構造単位：

【００２０】

【化４】

【００２１】

【化５】

【００２２】（Ｃ）芳香族ジオールに由来する繰り返し
構造単位：

【００２３】

【化６】

【００２４】

【化７】

【００２５】また、スクロール型コンプレッサのシール
部材としての耐熱性、機械的特性、加工性のバランスが
取れた特に好ましい液晶ポリエステルは、前記した化２
の式に示される（Ａ）、（Ｂ）および（Ｃ）で表わされ
る繰り返し構造単位からなるものである。

【００２６】このような液晶ポリエステルの配合割合
は、全組成物量の４０〜９０重量％である。４０重量％
未満では、組成物の溶融粘度が高くなって、シール部材
の長手方向に一端にゲートを設けた射出成形が困難とな
り、前記した種々の不都合が生じる。なお、他の必須成
分を最低限の添加量をとし、液晶ポリエステルを残部と
して配合割合の上限は９０重量％となる。

【００２７】次に、この発明に用いるフッ素樹脂は、組
成物に低摩擦係数で非粘着性特性を導入するために添加
するものであって、コンプレッサの設計性能に応じて適
当な摩擦係数となるものを採用することができる。低摩
擦係数で好ましいフッ素樹脂としては、ＰＴＦＥの他、
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
ル共重合体などが挙げられる。このうち、最も低摩擦係
数であるＰＴＦＥが最も好ましいのであるが、その形態
は平均粒径が２０μｍ以下の滑剤級の粉末が好ましい。

【００２８】平均粒径が２０μｍ以下で滑剤級の粉末Ｐ
ＴＦＥとして市販品としては、英国アイ・シー・アイ社
製：フルオン（商標）Ｌ１６９、同Ｌ１７０、同Ｌ１７
１、ダイキン工業社製：ルブロン（商標）、Ｌ−２、同
ＬＤ−１、デュポン社製：テフロン（商標）、ＴＬＰ−
１０、同ＴＬＰ−１０Ｆ−１などを挙げることができ
る。

【００２９】なお、組成物に良好な溶融粘度を維持する
ためには、バージンのＰＴＦＥよりも一度焼成したＰＴ
ＦＥを粉砕した再生ＰＴＦＥを用いることが、ＰＴＦＥ
を繊維状化させ難い点で好ましい。また、再生ＰＴＦＥ
に代え、もしくはこのものと併用してＰＴＦＥにγ線照
射処理してこれを低分子量化したＰＴＦＥ粉末を用いる
ことができる。γ線照射処理した市販の潤滑剤用ＰＴＦ
Ｅとしては、喜多村社製：ＫＴ４００Ｈを例示すること
ができる。

【００３０】上記したフッ素樹脂の配合割合は５〜２５
重量％である。フッ素樹脂の配合割合が５重量％未満の
少量では、シール部材用組成物の潤滑性が不充分となっ
て好ましくなく、逆に２５重量％を越える多量では、所
期した溶融流動性が得られず、分散性、相溶性が低下し
て均質な組成物が得られにくいといった問題が生じるか
らである。

【００３１】この発明に用いる炭素繊維は、平均繊維径
が好ましくは１〜２０μｍ、より好ましくは１０〜１８
μｍであり、かつアスペクト比が１〜８０、より好まし
くは５〜５０のものが好ましい。

【００３２】なぜなら、炭素繊維の平均繊維径が１μｍ
未満の細径では繊維間の凝集する現象が見られて組成物
中に均一分散し難くなり、２０μｍを越える太径のもの
では、摺動時にアルミニウム合金製の相手材を摩耗す
る。また、アスペクト比が１未満のものでは、マトリッ
クス自体の補強効果が損なわれて機械的特性が低下し、
逆にアスペクト比が８０を越えると、混合時の均一分散
が極めて困難となって、耐摩耗性が充分に改善されずに
品質低下を招くことになるからである。

【００３３】このような炭素繊維の配合割合は、５〜３
０重量％であり、好ましくは１０〜２０重量％である。
なぜなら、５重量％未満の少量では、耐摩耗性の改善効
果がほとんどなく、３０重量％を越える多量では、溶融
流動性が著しく低下して良好な成形品が得られないから
である。１０〜２０重量％であれば、組成物の耐摩耗性
の改善、および溶融流動性の非阻害性において最も好ま
しい結果が得られる。

【００３４】次に、この発明に用いるタルクは、好まし
くはその平均粒径が０．５〜４０μｍのもの、より好ま
しくは１〜３０μｍの粉末状のものである。なぜなら、
平均粒径が０．５μｍ未満の小粒径では粒子間の凝集が
起こって均一分散が困難となり、４０μｍを越える大径
では、その表面平滑性が悪くなるので好ましくない。

【００３５】このような粉末状タルクは、補強材および
充填材として１〜２０重量％添加することが好ましく、
より好ましくは５〜１０重量％である。なぜなら、添加
せずとも使用に耐えるシール部材を得ることはできる
が、機械的特性の向上およびコスト低減を図るために添
加することが好ましく、２０重量％を越えて添加する
と、成形性が悪くなり機械的特性も低下するからであ
る。

【００３６】なお、上記以外の添加剤として、この発明
の効果を阻害しない範囲内で、例えば自己潤滑性、機械
的強度、熱安定性などの向上、または着色などの目的で
固体潤滑剤、増量剤、充填剤または顔料などであって、
３５０℃以上でも熱安定性のあるもの、または液晶ホモ
ポリマーのように液晶コポリマーと相性のよいものを適
宜混合してもよい。

【００３７】

【作用】この発明に係るスクロール型コンプレッサのシ
ール部材用組成物は、主成分として所定の液晶ポリエス
テルを所定の割合で配合したことにより、良好な溶融流
動性を有しており、高温時における剛性および機械的強
度が増強されたものとなる。そして、フッ素樹脂による
低摩擦係数の摺動特性を発揮し、炭素繊維を所定の配合
割合で添加したことにより、耐クリープ性と共に耐摩耗
性に極めて優れたものとなる。このようにシール部材用
組成物は、所定の成分を所定の割合で配合したことによ
り、シール部材の所定の使用条件で、フロンガスおよび
潤滑油に対する耐薬品性に優れたものとなり、かつ優れ
た耐摩耗性を兼ね備えたシール部材用組成物となる。

【００３８】

【実施例】実施例および比較例に用いた原材料を一括し
て示すと次の通りである。なお、括弧内に略称を示し
た。なお、（Ａ）、（Ｂ₁）、（Ｂ₂）、（Ｃ₁）は前
記した液晶ポリエステルの繰り返し単位を示す。

【００３９】（１）液晶ポリエステル液晶ポリエステル：構成成分（モル％）がＡ：Ｂ₁：
Ｃ₁＝５０：２５：２５であり、前記した高化式フロー
テスタ（島津製作所製）による流動温度が３７５℃で、
液晶開始温度が３８５℃のもの。液晶ポリエステル：構成成分（モル％）がＡ：Ｂ₁：
Ｂ₂：Ｃ₁＝５０：２０：５：２５であり、前記の流動
温度が３５２℃で、液晶開始温度が３６４℃のもの。液晶ポリエステル：構成成分（モル％）がＡ：Ｂ₁：
Ｂ₂：Ｃ₁＝６０：１５：５：２０であり、前記の流動
温度が３２３℃で、液晶開始温度が３４０℃のもの。（２）炭素繊維（呉羽化学社製：Ｍ１０７Ｔ、平均繊維径１８μｍ、ア
スペクト比３８）（３）ポリテトフルオロエチレン〔ＰＴＦＥ〕（喜多村社製：ＫＴ４００Ｈ）（４）タルク（松村産業社製：クラウンタルク、平均粒径１１μｍ）〔実施例１〜６、比較例１〜５〕上記した原材料１〜４
を表１に示す割合で乾式配合した後、二軸溶融押出機
（池貝鉄鋼社製：ＰＣＭ−３０型）に供給し、スクリュ
ー回転数１５０ｒｐｍの条件下で押し出してペレット状
に造粒した。このペレットを金型温度１８０℃、射出圧
力６００ｋｇ／ｃｍ²の射出成形機にかけ、図２に示す
ように、射出成形用のゲート口１をシール部材２の長手
方向の一端のみに配置して螺旋状のシール部材２を射出
成形した。

【００４０】また、上記した成形条件と全く同様にし
て、外径２１ｍｍ、内径１９ｍｍ、長さ１０ｍｍのチュ
ーブ状の試験片を作成し、これを用いて摩擦係数、摩耗
量または組成物の溶融流動性を以下の方法で測定し、評
価した。

【００４１】［摩擦係数および摩耗量］鈴木・松原式
摩擦摩耗試験機を用い、前記試験片を、圧力２０ｋｇｆ
／ｃｍ²、速度：１２８ｍ／分、潤滑油雰囲気（ジャパ
ンサンオイルカンパニー社製：スニソ５ＧＳＤオイル）
中の条件下において、相手材としてねずみ鋳鉄（ＦＣ２
５）を用い、１００時間経過後の摩耗量、１時間経過後
の摩擦係数を求めた。上記摩耗量は、試験片の試験前
後の高さの差（μｍ）を測定し、相手材は試験前後の重
量差（ｍｇ）を測定し、この結果を表１または表２に併
記した。

【００４２】［流動性］住友重機社製：プロマットを
用い、幅１．７ｍｍ、厚み１．５ｍｍの方形状断面を有
しインボリュート曲線型の金型を使用してスパイラルフ
ロー試験を行ない、その流動長（単位：ｃｍ）を測定
し、この結果を表１または表２に併記した。

【００４３】

【表１】

【００４４】

【表２】

【００４５】表１および表２の結果からも明らかなよう
に、比較例１では比較的良好な流動性を示したが、炭素
繊維の配合量が所定量より少ないので、耐摩耗性が劣
る。比較例２、４、５のように、それぞれ炭素繊維、Ｐ
ＴＦＥ、タルクを所定範囲を越えて配合したものでは、
所期した流動性が得られなかった。また、比較例３はＰ
ＴＦＥの配合量が所定量より少ないので、摩擦係数が大
きく、このような摺動特性ではコンプレッサの稼働効率
が悪化すると認められた。

【００４６】これに対して、全ての配合条件を満足する
実施例１〜７は、試験片の摩耗量、摩擦係数が小さく、
溶融流動性に優れたものであった。

【００４７】

【効果】この発明は、以上説明したように、主成分であ
る液晶ポリエステルの良好な流動性を維持しており、フ
ッ素樹脂、炭素繊維およびタルクをそれぞれ所定の配合
割合で添加したことにより、スクロール型コンプレッサ
のシール部材用組成物が、低摩擦係数の摺動特性に加え
て、溶融成形時の良好な流動性、フロンガス・潤滑油耐
性に基づく耐摩耗性を全て兼ね備えたものとなる利点が
ある。

【図面の簡単な説明】

【図１】スクロール型コンプレッサのスクロール部材を
示す斜視図

【図２】実施例を示す斜視図

【図３】図１の要部縦断面図

【図４】一対のスクロール部材を組み合わせた状態の断
面図

【符号の説明】

１ゲート口２シール部材３基板４渦巻き壁５スクロール部材６溝

Claims

【特許請求の範囲】

【請求項１】下記の方法で求めた流動温度が３２０℃
以上の液晶ポリエステル４０〜９０重量％、フッ素樹脂
５〜２５重量％、炭素繊維５〜３０重量％を含有した樹
脂組成物からなるスクロール型コンプレッサのシール部
材用組成物。記流動温度：４℃／分の昇温速度で加熱された樹脂を荷重
１００ｋｇｆ／ｃｍ²のもとで、内径１ｍｍ、長さ１０
ｍｍのノズルから押し出す時に、溶融粘度が４８０００
ポイズを示す温度である。
【請求項２】請求項１記載のスクロール型コンプレッ
サのシール部材用組成物において、さらにタルク１〜２
０重量％を添加したことを特徴とするスクロール型コン
プレッサのシール部材用組成物。
【請求項３】前記液晶ポリエステルが下記化１の式
（Ａ）、（Ｂ）および（Ｃ）で表わされる繰り返し構造
単位からなる請求項１または２に記載のスクロール型コ
ンプレッサのシール部材用組成物。【化１】（式中、ｎは０または１であり、（Ａ）：（Ｂ）のモル
比は１：１〜１０：１の範囲にあり、（Ｂ）：（Ｃ）の
モル比は９：１０〜１０：９の範囲にある。また、式
（Ｂ）、（Ｃ）中の芳香族の置換基は互いにパラまたは
メタの位置にある。）
【請求項４】前記炭素繊維が１〜２０μｍの平均繊維
径であり、かつアスペクト比１〜８０の炭素繊維である
請求項１、２または３に記載のスクロール型コンプレッ
サのシール部材用組成物。