JPH0762184A - 摺動シール組成物 - Google Patents

摺動シール組成物

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JPH0762184A
JPH0762184A JP22804493A JP22804493A JPH0762184A JP H0762184 A JPH0762184 A JP H0762184A JP 22804493 A JP22804493 A JP 22804493A JP 22804493 A JP22804493 A JP 22804493A JP H0762184 A JPH0762184 A JP H0762184A
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polytetrafluoroethylene
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sliding seal
abrasion
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功雄 田中
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Abstract

(57)【要約】 【目的】複合材料の特性が改善され、耐摩耗性及び機械
的強度の向上を図ることのできる摺動シール組成物を提
供する。 【構成】ベースレジンとしてポリテトラフロロエチレン
及びポリフェニレンサルファイドを適宜量配合し、同ベ
ースレジンに充填される充填材として、炭素繊維、ガラ
ス繊維、アラミド繊維の何れか一種のみを短繊維として
適宜量配合し、グラファイト粉末又は二流化モリブデン
の何れか一種のみを固体潤滑剤として適宜量配合した
後、ホットコイニング成形法により適宜形状寸法に一体
成形した摺動シール組成物をシール部材として用いるこ
とで、無潤滑状態で長期使用しても摩耗や摩擦等の不具
合が生じず、耐摩耗性及び機械的強度が向上する。

Description

【発明の詳細な説明】
【0001】
【産業上の利用分野】この発明は、例えば、ピストンリ
ング、ロッドパッキン、リングシール等のシール部材を
成形するために用いられる摺動シール組成物に関する。
【0002】
【従来の技術】従来、上述例のようなシール部材に用い
られる摺動シール組成物としては、例えば、ポリテトラ
フロロエチレン(PTFE)、ポリアミド(PA)、ポ
リイミド(PI)、ポリエーテルケトン(PEEK)、
芳香族ポリエステル等を適宜量混合し、同混合材料に充
填される充填材として、例えば、グラファイト(G
r)、カーボン粉末、炭素繊維(CF)、ガラス繊維
(GF)、二流化モリブデン(MoS2 )等を適宜量配
合して成形した組成物がある。
【0003】
【発明が解決しようとする課題】しかし、上述ような複
合材料で成形した組成物は、表2に示すように、摩耗係
数及び摩擦係数が大きいため、無潤滑状態で長期使用し
た場合、成形品及び相手材に生じる摩耗量が大きく、損
傷や破損等が起きることがあるため、長期使用すること
ができないという問題点を有している。
【0004】この発明は上記問題に鑑み、組成物のベー
スレジンとしてポリテトラフロロエチレン及びポリフェ
ニレンサルファイドを適宜量配合し、同ベースレジンの
充填材として短繊維及び固体潤滑剤を適宜量配合するこ
とにより、複合材料の特性が改善され、耐摩耗性及び機
械的強度の向上を図ることができる摺動シール組成物の
提供を目的とする。
【0005】
【課題を解決するための手段】請求項1記載の摺動シー
ル組成物は、組成物のベースレジンとしてポリテトラフ
ロロエチレンを20wt%〜80wt%配合し、ポリフェニ
レンサルファイドを10wt%〜70wt%配合すると共
に、該ベースレジンに充填される充填材として短繊維を
2wt%〜10wt%配合し、グラファイト粉末又は二流化
モリブデンの何れか一種のみを固体潤滑剤として0wt%
〜20wt%配合した摺動シール組成物であることを特徴
とする。
【0006】請求項2記載の摺動シール組成物は、上記
の請求項1記載の構成と併せて、上記ポリテトラフロロ
エチレンの原料粉を焼成処理し、粉末状に再生処理した
ポリテトラフロロエチレンの再生粉をベースレジンとし
て20wt%〜80wt%配合した摺動シール組成物である
ことを特徴とする。
【0007】
【発明の効果】この発明によれば、組成物のベースレジ
ンとしてポリテトラフロロエチレン及びポリフェニレン
サルファイドを適宜量配合し、同ベースレジンの充填材
として短繊維及び固体潤滑材を適宜量配合するので、複
合材料の特性が改善され、表2に示すように摩耗係数及
び摩擦係数が小さくなるため、無潤滑状態で長期使用し
ても摩耗や摩擦等の不具合が生じず、耐摩耗性及び機械
的強度の向上を図ることができる。
【0008】しかも、予め焼成処理したポリテトラフロ
ロエチレンの再生粉をベースレジンとして適宜量配合す
ることで、ポリフェニレンサルファイドの融点付近の温
度で成形することができ、シール部材の成形が容易に行
えると共に、低い成形温度で所定の物性が得られる。且
つ、未焼成のポリテトラフロロエチレンを配合するより
も耐摩耗性が一段と向上する。
【0009】
【実施例】この発明の一実施例を以下図面に基づいて詳
述する。図面はシール部材を成形するために用いられる
摺動シール組成物を示し、図1に於いて、この摺動シー
ル組成物1は、ポリテトラフロロエチレン(PTFE)
及びポリフェニレンサルファイド(PPS)をベースレ
ジンとして適宜量配合し、同ベースレジンに充填する充
填材として、炭素繊維(CF)、ガラス繊維(GF)、
アラミド繊維(AF)の何れか一種のみを短繊維として
適宜量配合し、グラファイト粉末(Gr)又は二流化モ
リブデン(MoS2 )の何れか一種のみを固体潤滑剤と
して適宜量配合した後、一般的に知られているホットコ
イニング成形法(圧縮成形法)により適宜形状寸法に一
体成形した組成物である。
【0010】或いは、ポリテトラフロロエチレンの原料
粉を焼成処理して、粉末状(粒径、約50μm〜約60
μm)に再生処理したポリテトラフロロエチレンの再生
粉をベースレジンとして適宜量配合する。
【0011】上述の摺動シール組成物1をホットコイニ
ング成形法により成形する場合、例えば、ポリテトラフ
ロロエチレンを20wt%〜80wt%配合し、ポリフェニ
レンサルファイドを10wt%〜70wt%配合し、炭素繊
維(繊維径 約10μm〜約18μm、繊維長さ 約
0.10mm〜約0.20mm)を2wt%〜10wt%配合
し、グラファイト粉末又は二流化モリブデンの何れか一
種のみを0wt%〜20wt%配合して、ホットコイニング
成形法(圧縮成形法)により適宜形状寸法に成形する。
【0012】上述のポリテトラフロロエチレンは、20
wt%〜80wt%の配合量が最適であり、20wt%以下に
配合量が減少すると伸び率(弾性)が極端に小さくな
り、成形材料が脆くなる。80wt%以上に配合量が増加
すると耐摩耗性が非常に悪くなり、長期使用に必要とす
る耐久性が得られない。
【0013】ポリフェニレンサルファイドは、10wt%
〜70wt%の配合量が最適であり、10wt%以下に配合
量が減少すると機械的強度が低下し、70wt%以上に配
合量が増加すると伸び率(弾性)が低下し、成形材料が
脆くなる。且つ、ポリテトラフロロエチレンの配合量が
減少するため、摩擦係数が増加し、摺動性の低下を引き
起こす。
【0014】炭素繊維、ガラス繊維、アラミド繊維等の
短繊維は、2wt%〜10wt%の配合量が最適であり、2
wt%以下に配合量が減少すると耐クリープ性、耐摩耗性
が低下し、長期使用に必要とする耐久性が得られない。
10wt%以上に配合量が増加すると相手材に損傷が生じ
やすくなり、また、成形材料の分散性が低下するため、
変形や歪み等が生じる。
【0015】グラファイト粉末や二流化モリブデン等の
固体潤滑剤は、0wt%〜20wt%の配合量か最適であ
り、20wt%以上に配合量が増加すると分散性が低下
し、変形や歪み等が生じるため、成形性に問題が生じ
る。
【0016】図2は摺動シール組成物1を摺動試験する
ために用いられるスラスト試験機2を示し、このスラス
ト試験機2は、同機を構成する回転台3の上面側に摺動
シール組成物1を固定し、金属製の相手材4を摺動シー
ル組成物1の上面側に圧接した後、回転台3を高速回転
させながら相手材4で加圧して、相手材4の摺動部分に
生じる発熱温度と摩擦係数とを測定する。
【0017】すなわち、発熱温度を測定する場合、相手
材4の摺動部分から約3mm離れた位置に熱電対5を差込
み、同熱電対5の接続点に生じる熱起電力を発熱温度に
変換してペンレコーダー(図示省略)で記録する。且
つ、摩擦係数Kを測定する場合、フッ素樹脂摺動部材1
の摺動時に於ける摩擦抵抗をロードセル(図示省略)で
検知し、ペンレコーダーで抵抗値を記録する。
【0018】上述の摺動シール組成物1の比較例とし
て、例えば、表1に示すように、ポリテトラフロロエチ
レン(PTFE)と、ポリフェニレンサルファイド(P
PS)と、炭素繊維(CF)と、グラファイト粉末(G
r)と、二流化モリブデン(MoS2 )とを適宜量配合
してなる本発明の試験片A,B,C,Dと、ポリテトラ
フロロエチレン(PTFE)と、カーボン粉末と、芳香
族ポリエステルとを適宜量配合してなる従来品の試験片
E,Fとをスラスト試験機2により同一条件で摺動試験
する。なお、試験片C,Dは、ポリテトラフロロエチレ
ンの原料粉を焼成処理して、粉末状(粒径50μm〜6
0μm)に再生処理したポリテトラフロロエチレンの再
生粉をベースレジンとして配合している。
【0019】下記の表1は、試験片A,B,C,D,
E,Fの配合割合を示す。
【0020】
【表1】
【0021】すなわち、試験条件のPV値を900kgf/
cm2 ・cm/secに設定し、試験面圧Pを9kgf/cm2 に設定
し、試験速度Vを100cm/secに設定して、試験雰囲気
を空気に設定し、試験温度を25度に設定し、相手材4
(S45C)を表面粗さ=0.8s に設定し、試験時間
を20Hrに設定して試験片A,B,C,D,E,Fを試
験する。
【0022】下記の表2は、上記条件で試験片A,B,
C,D,E,Fを試験した結果を示す。
【0023】
【表2】
【0024】表2に記述した摩耗係数Kを測定する場
合、試験開始前と試験終了後とに於いて試験片A,B,
C,D,E,Fの重量を化学天秤で計量し、その摩耗重
量Mから摩耗高さWを下記の数1で求め、さらに、摩耗
係数Kを下記の数1で求める。
【0025】
【数1】
【0026】上記の試験結果で明らかなように、従来品
の試験片E,Fに比べて、本発明の試験片A,B,C,
Dの方が摩耗係数及び摩擦係数が小さく、耐摩耗性及び
機械的強度に優れていることが証明される。
【0027】且つ、通常粉のポリテトラフロロエチレン
は約328℃で融解し、通常粉のポリフェニレンサルフ
ァイドは約282℃で融解するため、成形温度が低いと
通常粉のポリテトラフロロエチレンは十分に融解せず、
未焼成となるため所定の物性が得られない。反対に、成
形温度が高いとポリフェニレンサルファイドに含まれる
低分子量物やその他の化合物がガス化し、成形品にボイ
ドが発生するので、試験片C,Dのように、予め焼成処
理したポリテトラフロロエチレンの再生粉をベースレジ
ンとして適宜量配合することにより、ポリフェニレンサ
ルファイドの融点付近の温度で成形することができる。
【0028】以上のように、摺動シール組成物1のベー
スレジンとしてポリテトラフロロエチレン及びポリフェ
ニレンサルファイドを適宜量配合し、同ベースレジンの
充填材として、炭素繊維、ガラス繊維、アラミド繊維等
の短繊維及びグラファイト粉末や二流化モリブデン等の
固体潤滑材を適宜量配合することで、複合材料の特性が
改善され、表2に示すように摩耗係数及び摩擦係数が小
さくなるため、無潤滑状態で長期使用しても摩耗や摩擦
等の不具合が生じず、耐摩耗性及び機械的強度の向上を
図ることができる。
【0029】しかも、予め焼成処理したポリテトラフロ
ロエチレンの再生粉をベースレジンとして適宜量配合す
ることで、ポリフェニレンサルファイドの融点付近の温
度で成形することができ、シール部材の成形が容易に行
えると共に、比較的、低い成形温度で所定の物性が得ら
れる。且つ、未焼成のポリテトラフロロエチレンを配合
するよりも耐摩耗性が一段と向上する。
【0030】この発明は、上述の実施例の構成のみに限
定されるものではない。
【0031】上述の実施例では、摺動シール組成物1を
構成するベースレジンの充填材として炭素繊維を適宜量
配合しているが、例えば、ガラス繊維又はアラミド繊維
の何れか一種のみを適宜量配合するもよく、上述の実施
例と同等の作用効果が得られると共に、複合材料の配合
量を使用条件及び使用目的に応じて調整するもよい。
【図面の簡単な説明】
【図1】摺動シール組成物を示す斜視図。
【図2】スラスト試験機を示す縦断側面図。
【符号の説明】
1…摺動シール組成物 2…スラスト試験機 3…回転台 4…相手材 5…熱電対
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (51)Int.Cl.6 識別記号 庁内整理番号 FI 技術表示箇所 C08L 81/00 LRL C09K 3/10 M C10M 169/04 9159−4H F16J 9/28 15/16 A //(C10M 169/04 107:38 107:46 125:02 125:22 149:18) C10N 10:12 20:06 B 40:34 50:08

Claims (2)

    【特許請求の範囲】
  1. 【請求項1】組成物のベースレジンとしてポリテトラフ
    ロロエチレンを20wt%〜80wt%配合し、ポリフェニ
    レンサルファイドを10wt%〜70wt%配合すると共
    に、該ベースレジンに充填される充填材として短繊維を
    2wt%〜10wt%配合し、グラファイト粉末又は二流化
    モリブデンの何れか一種のみを固体潤滑剤として0wt%
    〜20wt%配合したことを特徴とする摺動シール組成
    物。
  2. 【請求項2】上記ポリテトラフロロエチレンの原料粉を
    焼成処理し、粉末状に再生処理したポリテトラフロロエ
    チレンの再生粉をベースレジンとして20wt%〜80wt
    %配合したことを特徴とする請求項1記載の摺動シール
    組成物。
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