JPH11118041A - 潤滑性ゴム組成物 - Google Patents

潤滑性ゴム組成物

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JPH11118041A
JPH11118041A JP10191602A JP19160298A JPH11118041A JP H11118041 A JPH11118041 A JP H11118041A JP 10191602 A JP10191602 A JP 10191602A JP 19160298 A JP19160298 A JP 19160298A JP H11118041 A JPH11118041 A JP H11118041A
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JP
Japan
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ptfe
carbon material
csm
stuck
tetrafluoroethylene resin
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JP10191602A
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English (en)
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Yoshiro Oki
芳郎 沖
Ichiro Minamoto
一郎 皆元
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NTN Corp
Original Assignee
NTN Corp
NTN Toyo Bearing Co Ltd
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Abstract

(57)【要約】 【目的】 静・動摩擦特性及び耐摩耗性に優れ、長寿命
である潤滑性ゴム組成物を提供することである。 【構成】 各種有機合成法にて合成され、室温にてゴム
状弾性を有するクロロスルフォン化ポリエチレンに、表
面にカーボン材が突き刺さったテトラフルオロエチレン
樹脂粉末を配合する。PTFE1に黒鉛2が全方向に突
き刺さっていることから、ゴム基材3内での杭効果を生
じ、ゴム基材3と球状黒鉛との親和性により高強度とな
る。

Description

【発明の詳細な説明】
【0001】
【産業上の利用分野】この発明は潤滑性ゴム組成物に関
するものである。
【0002】
【従来の技術】クロロスルフォン化ポリエチレン(以
下、CSMと記す)は、耐熱性、耐候性、耐薬品性およ
び耐オゾン性に優れるゴムであり、通常、上記特性が生
かされる用途に用いられている。CSMは、特にニトリ
ルゴムに比較して耐候性、熱老化性に優れており、成形
品のみならずライニング品としての使用も多い。しか
し、その殆どは一般工業用、軍事用、宇宙用、民生用お
よび医療用等の分野において、シール用途および振動吸
収用途に用いられている。また、摺動を兼ねた用途も少
なくなく、その場合は殆どのものがオイルまたはグリー
スを使用して潤滑されている。
【0003】たとえば、シール部品においては、雰囲気
等の使用条件のみを考慮して、フッ素ゴムの種類の選
択、または充填剤比率による硬度の選択をする程度で材
料が選定されてきた。従って、シール兼摺動部に発生す
るせん断力により発熱が起こり、オイルやグリースが排
出されてスティックスリップが発生し、正常な作動が安
定してされなかったり、異音が発生して問題となってい
る。さらに最悪な結果として、摩耗が進行し、破れ・破
損等が発生し、短期間での交換を行なわざるを得ないも
のがあった。
【0004】例示すると自動車・二輪車のオイル周辺一
般オイルシール、ガソリン供給系オイルシール、給排気
系シール、エアコン系冷媒用シール、ワイパーブレー
ド、グラスラン、事務機器の電子式複写機のトナー周辺
のシール、トナーブレード、カップジュース自動販売機
の切り替えバルブ用シール、家庭用浄水器・混合栓用シ
ール、一般製造ラインの切り替えバルブ用シール、パン
・餅等混練機用シール、上水・下水用バタフライバルブ
用シール、医療用注射器ピストンシール等の多数があ
る。
【0005】また、ゴム材料全般のすべり特性改良技術
として、ジエン系合成ゴム等、シール部のシール兼摺動
部表面にテフロンシートを張りつけたものが採用されて
いる(特公昭46−23681号公報記載)。しかし、
長期にわたり高圧力にさらされるため、接着部の剥離が
問題となっている。また、摺動面が弾性体でないため、
シール性で充分満足されていない。当然、フッ素ゴム表
面への接着は、さらに不安が大きいものであるために実
用化されていない。
【0006】シール性および低摩擦特性の付与として、
ジエン系ゴム基材にオイルを含浸させたタイプも検討さ
れたが、経時的にオイルが排出され、しだいに摺動抵抗
が大きくなり、スティックスリップ等の発生および破損
発生等の不具合があった。シール部表面へのテフロンコ
ーティングも試みられたが、コーティング膜焼成条件に
対するゴム基材の耐熱性の問題もあり、使用可能な類で
は耐摩耗性が十分ではなかった。また、皮膜の下地への
追従性が十分でなく、部品取り付け時の伸びや運動にて
皮膜剥離がおこる。さらに、ワイパーブレード等にて実
施されている塩素系溶剤による薬液処理あるいはプラズ
マ処理等も考案されたが、いずれも十分ではなかった。
【0007】特公昭57−32950号公報記載の発明
にあるようなオレフィン系ポリマーのシール部への融着
も検討されたが、シール性が失われて使用できなかっ
た。一般的に有名な、ジエン系ゴムにテフロン系、シリ
コーン系等の固体潤滑剤を添加し、低摩擦特性を付与さ
せたものが多数考案され、特許出願あるいは学会報告さ
れているが、いずれも若干の低摩擦化は達成されたが、
添加により高硬度となったり、シール性が不十分になっ
たりして、使用に耐え得るものではなかった。また、ゴ
ム基材とのぬれ性が悪いため、引っ張り強度、引き裂き
強度が極端に低下し、耐摩耗性が従来品より劣る等の問
題があるために実際には採用されなかった。シリコーン
ゴム、フッ素ゴムも対象にはなったが、特に有意性は認
められなかった。
【0008】
【発明が解決しようとする課題】したがって、いずれの
用途においても、静・動摩擦特性に優れ、耐摩耗特性に
も優れ、長寿命で信頼して使用できる潤滑性ゴム材料が
要求され、この発明の課題は、この要求に応え得る潤滑
性ゴム組成物を提供することである。
【0009】
【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、この発明は、CSMと、表面にカーボン材が突き
刺さったテトラフルオロエチレン樹脂粉末とを配合する
構成を採用したものである。以下、その詳細を述べる。
【0010】まず、この発明におけるCSMとは、各種
有機合成法にて合成され、室温においてゴム状弾性を有
するものであれば広範囲のものを例示できる。このCS
M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10〜50万程度の
ものを用いる。以上の条件に該当する代表例としては、
電気化学工業社製:デンカCSM、昭和ネオプレン社
製:ハイパロン、東洋ソーダ社製:TOSO−CSMが
例示できる。
【0011】表面にカーボン材が突き刺さったテトラフ
ルオロエチレン樹脂とは、例えば、乳化重合終了時にカ
ーボン材と共沈させて凝析・洗浄・乾燥後、表面にカー
ボン材が突き刺さったテトラフルオロエチレン樹脂であ
る。
【0012】テトラフルオロエチレン樹脂粉末にカーボ
ン材を乾式混合にて混合し、表面にカーボン材が突き刺
さったものでもよい。なお、このカーボン材とは、一般
的な炭素粉から黒鉛までの粉末状のものであり、特に黒
鉛が好ましく、また、ゴム基材に汎用的に用いられるス
トラクチュアの大きいHAFカーボン、SAFカーボ
ン、MTカーボン等と併用してもよい。
【0013】図1に示すように、テトラフルオロエチレ
ン樹脂(図中、PTFEと表示する)1に黒鉛2が全方
向に突き刺さっていることから、ゴム基材3内での物理
的な杭効果を生じ、ゴム基材と黒鉛の親和性にて単純に
ゴム基材、テトラフルオロエチレン樹脂を混練したもの
よりも高強度のものが得られると考える。
【0014】この発明におけるCSMとテトラフルオロ
エチレン樹脂の重量比は、CSM100重量部に対して
10重量部以上140重量部未満になることが好まし
い。テトラフルオロエチレン樹脂が10重量部未満であ
った場合、CSMに十分な摩擦特性を付与できない。逆
に、140重量部を超えるとゴム硬度が高くなり、ゴム
特性がなくなるほか、機械的強度が極端に低下し、実際
の使用に耐えられない。
【0015】なお、この発明の目的を損なわない範囲
で、以下に列記するような公知の添加剤を配合してもよ
い。 (1) 補強剤 例えば、カーボンブラック、シリカ、クレ
ー、炭酸カルシウム、水酸化マグネシウム、水酸化アル
ミニウム、酸化アルミニウム、タルク、マイカ、カオリ
ン、ベントナイト、シラス、ウォラストナイト、炭化ケ
イ素、ガラス粉末、カーボン粉末、ボロン繊維、アラミ
ド繊維等 (2) 加硫助剤 例えば、脂肪酸、ペンタエリスリトー
ル、酸化マグネシウム等 (3) 加硫促進剤 例えば、グアニジン類、イオウ類、ア
ルデヒド−アミン類、亜鉛塩類等 (4) 可塑剤 例えば、ジメチルフタレート、ジオクチル
フタレート等 (5) 老化防止剤 例えば、アミン類、フェノール類等 (6) 加硫剤 例えば、酸化鉛、その他酸化物等 (7) 軟化剤 例えば、鉱油あるいは合成油等のプロセス
油 (8) 難燃剤 (9) 着色剤 (10)相溶化剤。
【0016】以上の各種原材料を混練する方法は特に限
定するものではなく、通常広く用いられている方法、例
えば、主原料となるCSM、その他充填剤を個別に順次
あるいは同時にロール混合機、プロペラ混合機、ニーダ
混合機、二軸溶融混合機、その他混合機にて混合すれば
良い。また、このとき摩擦による発熱を防止する意味で
温調器を設置することが望ましい。また、ロール混合機
を使用する場合、仕上げ混合として、薄通しすることが
好ましい。
【0017】
【作用】この発明における潤滑性ゴム組成物は、ゴム基
材を構成するクロロスルフォン化ポリエチレンに、表面
にカーボン材が突き刺さったテトラフルオロエチレン樹
脂粉末を配合したことから、カーボン材が杭となってゴ
ム基材とテトラフルオロエチレン樹脂との混和状態が保
持される。
【0018】
【実施例】以下、この発明を実施例により更に詳細に説
明する。まず、実施例および比較例に用いたクロロスル
フォン化ポリエチレン(第1必須成分)の基礎配合およ
びその他の材料を以下に示す。 (1)クロロスルフォン化ポリエチレン(CSM:第1必須成分) 純CSM 東洋曹達社製 TOSO−CSM 100重量部 ステアリン酸 一般工業材 1重量部 カーボン HAF 5重量部 硫黄 一般工業材 0.5重量部 加硫促進剤 大内新興化学工業株式会社製 TT 2重量部 老化防止剤 2重量部 加硫助剤 一般工業材 酸化マグネシウム 4重量部 加硫助剤 一般工業材 ペンタエリスリトール 3重量部 (2)カーボン材が突き刺さった状態のPTFE粉末
(PTFE/GR)乳化重合にて重合完了後に平均粒径
6μmの黒鉛と共沈させ、凝析、洗浄して得られたもの
である。
【0019】(3)PTFE 旭硝子社製PTFE ルーブリカントL169
【0020】〔実施例1〕まず、ロール間隔5〜10m
m程度に調整したロール混合機に純CSMを巻き付け、
前記した第1必須成分の配合で各種配合材を混合し、最
後にカーボン材が突き刺さった状態のPTFE粉末を表
1に示した配合割合で混練した。
【0021】なお、表1に示した配合割合は、第1必須
成分である基本組成のCSM100重量部に対する充填
比率(重量部)である。
【0022】その後、ロール間隔を1mmに調整し、薄
通しを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度以下に保った。
【0023】次に冷却水を止めてロール内にスチームを
通し、ゴム温度が70℃以上90℃以内になるように調
整し、その後、ロール間隔を1mmに狭めて薄通しを1
0回行ない、それぞれ10kgのコンパウンドを得た。
【0024】このコンパウンドに対して、縦300m
m、横300mm、厚さ1mmの金型を用い、プレス成
形にて、1次加硫(150℃、10分間、プレス圧35
kgf/cm2 )および2次加硫(フリー加熱、180
℃、5時間)を行ない、加硫が終わった各シートについ
て、摩擦・摩耗特性、弾性体特性を求めた。各試験方法
は以下のとおりである。
【0025】(1)摩擦・摩耗特性試験 得られたシートをφ17×φ21(mm)のリング状に
打ち抜き、φ17×φ21×10(mm)のアルミ合金
製リングに接着し、摩擦試験片とした。相手材は軸受鋼
(SUJ2)研磨品とし、スラスト型摩擦摩耗試験にて
評価した。試験条件は周速1.0m/min、面圧3.
0kgf/cm2 、時間100hである。得られた結果
を表1に示した。
【0026】(2)非粘着特性試験 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。得られた結果を表1に
示した。
【0027】(3)弾性体特性試験 得られた試験片に対してJIS−K6301に準拠し、
引き張り強度・伸び・硬度(JIS−A)を調査した。
得られた結果を表1に示した。
【0028】
【表1】
【0029】〔比較例1、2〕実施例1でPTFE/G
Rを配合しなかったこと(比較例1)、またはPTFE
/GRに代えてPTFE粉末を表1に示す割合で配合し
たこと(比較例2)以外は実施例1と全く同様にして、
混合、シート成形、加硫を行ない、試験片を調製した。
そして、試験方法も実施例1と全く同様にして摩擦・摩
耗特性、弾性体特性を評価した。得られた結果を表1中
に併記した。
【0030】表1の結果からも明らかなように、CSM
にPTFE粉末を添加した比較例2は、PTFE粉末を
添加しなかった比較例1に比べて摩擦係数は低くなった
が、摩耗特性が改善されなかった。
【0031】これに対して、CSMにPTFE粉末の表
面にカーボン材が突き刺さった状態のPTFE/GRを
配合した実施例1は、PTFE粉末を配合した場合(比
較例2)と同程度の低摩擦係数であって摩擦特性に優れ
ており、しかも摩耗特性が改善され、CSM本来の一般
物性と共に耐摩耗性も十分に保持していることが確認さ
れた。
【0032】
【発明の効果】以上述べたように、この発明に係る潤滑
性ゴム組成物は、CSM材料として十分なゴム特性を有
しながらも低摩擦係数および耐摩耗特性が優れている。
したがって、シール部品等としてグリースレス等を可能
にし、長期にわたって安定性および信頼性に優れたもの
となる利点がある。
【図面の簡単な説明】
【図1】実施例の模式図
【符号の説明】
1 PTFE 2 黒鉛 3 ゴム基材
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (51)Int.Cl.6 識別記号 FI // C10N 40:34

Claims (2)

    【特許請求の範囲】
  1. 【請求項1】 第1必須成分がクロロスルフォン化ポリ
    エチレンであり、第2必須成分が表面にカーボン材が突
    き刺さったテトラフルオロエチレン樹脂粉末であり、第
    1必須成分100重量部に対して第2必須成分の配合割
    合が10重量部以上140重量部未満の範囲である潤滑
    性ゴム組成物。
  2. 【請求項2】 第2必須成分が、乳化重合終了後のテト
    ラフルオロエチレン樹脂をカーボン材と共沈させること
    により、その表面にカーボン材が突き刺さった状態とし
    たテトラフルオロエチレン樹脂粉末である請求項1記載
    の潤滑性ゴム組成物。
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