JPWO2009011263A1 - Hydrogenated nitrile rubber composition - Google Patents

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Abstract

【課題】ガス遮蔽性に優れ、且つシール部のへたりが抑制されることによって、シール材の成形材料等として好適に用いられる水素化ニトリルゴム組成物を提供する。【解決手段】アクリロニトリル結合量が40%以上48%以下である水素化ニトリルゴムに、カーボンブラック、グラファイトおよびカーボンファイバーとを少なくとも配合してなるゴム組成物であって、前記カーボンブラック、前記グラファイトおよび前記カーボンファイバーの合計配合量が、前記水素化ニトリルゴム100重量部に対して、110重量部以上135重量部以下であることを特徴とするゴム組成物。The present invention provides a hydrogenated nitrile rubber composition that is excellent in gas shielding properties and that is suitably used as a molding material for a sealing material by suppressing the sag of a sealing portion. A rubber composition obtained by blending at least carbon black, graphite, and carbon fiber with a hydrogenated nitrile rubber having an acrylonitrile bond amount of 40% or more and 48% or less, the carbon black, the graphite and The total amount of the carbon fibers is 110 parts by weight or more and 135 parts by weight or less based on 100 parts by weight of the hydrogenated nitrile rubber.

Description

本発明は、水素化ニトリルゴム組成物に関する。更に詳しくはガス遮蔽性に優れ、且つシール部のへたりが抑制されることによって、シール材の成形材料等として好適に用いられる水素化ニトリルゴム組成物に関する。   The present invention relates to a hydrogenated nitrile rubber composition. More specifically, the present invention relates to a hydrogenated nitrile rubber composition that is excellent in gas shielding properties and that is suitably used as a molding material for a sealing material by suppressing the sag of a sealing portion.

水素化ニトリルゴムをベースポリマーとするゴム組成物は、ガス遮蔽性、機械的特性および耐熱性に優れており、特に各種シール材の成形材料等として使用されている。特に高温、高圧、高速といった過酷な条件下で使用されるシール材は、シール部のシール能力を維持するために、高度な耐久性を要求される。またシール対象となる密封流体として、水素、ヘリウム、酸素、二酸化炭素、フロン等のゴム材を透過しやすいガスを使用する場合には、ガス遮蔽性と耐久性の両立が極めて重要となる。   A rubber composition having hydrogenated nitrile rubber as a base polymer is excellent in gas shielding properties, mechanical properties, and heat resistance, and is particularly used as a molding material for various sealing materials. In particular, a sealing material used under severe conditions such as high temperature, high pressure, and high speed is required to have high durability in order to maintain the sealing ability of the seal portion. Further, when a gas that easily permeates a rubber material such as hydrogen, helium, oxygen, carbon dioxide, and chlorofluorocarbon is used as a sealing fluid to be sealed, it is extremely important to achieve both gas shielding and durability.

かかる要求に応えるゴム組成物においては、ベースポリマーの種類とともにゴム組成物を構成する各種充填剤の種類および比率が、その機械的特性および耐熱性に極めて重要な影響を与える。   In a rubber composition that meets such requirements, the type and ratio of various fillers constituting the rubber composition together with the type of base polymer have a very important influence on the mechanical properties and heat resistance.

シール材の耐久性向上のために、ベースポリマーの種類やゴム組成物中の充填剤の種類および量を規定した従来技術としては、例えば特許文献1および2に開示されているものがある。従来技術に係るゴム組成物は、例えば、ベースポリマーとしてアクリロニトリル結合量が30%以上である水素化ニトリルゴムを用い、充填材としてカーボンファイバー(炭素繊維)を、水素化ニトリルゴム100重量部に対して60〜200重量部程度配合している。   For example, Patent Documents 1 and 2 disclose conventional techniques that define the type of base polymer and the type and amount of filler in the rubber composition in order to improve the durability of the sealing material. The rubber composition according to the prior art uses, for example, hydrogenated nitrile rubber having an acrylonitrile bond amount of 30% or more as a base polymer, and carbon fiber (carbon fiber) as a filler with respect to 100 parts by weight of hydrogenated nitrile rubber. About 60 to 200 parts by weight.

上記のようなゴム組成物は、カーボンファイバーを多量に配合することにより、耐摩耗性を向上させている。しかしながら、上記のようなカーボンファイバーの多量の配合は、ゴム組成物のモジュラス値を上昇させるため、特に動的シール部において、シール材を軸等に押し付ける力(緊迫力)が大きくなり、結果として摺動発熱を上昇させるという問題が生じる。摺動発熱が大きいと、ゴム組成物によって成形されたシール材の耐圧縮永久歪み特性の低下が早期に顕著となり、シール部にへたりが生じ、シール能力が低下する一因となっている。また、これらのゴム組成物は、充填剤を多量に配合することによって、ゴム本来の弾性的な材料特性が損なわれる傾向にあり、この点からも、永久歪みが発生しやすいものである。   The rubber composition as described above has improved wear resistance by blending a large amount of carbon fiber. However, since a large amount of carbon fiber as described above increases the modulus value of the rubber composition, particularly in a dynamic seal portion, the force (stressing force) for pressing the sealing material against the shaft or the like becomes large, resulting in There arises a problem of increasing sliding heat generation. When the sliding heat generation is large, the deterioration of the compression set resistance property of the sealing material molded from the rubber composition becomes prominent at an early stage, causing a sag in the sealing portion and contributing to a decrease in sealing ability. Further, these rubber compositions tend to impair the inherent elastic material properties of rubber by blending a large amount of filler, and from this point, permanent distortion is likely to occur.

また、ゴム組成物に関する他の従来技術として、たとえば特許文献3および4に開示されたものがある。このような従来技術に係るゴム組成物は、カーボンブラック等の充填剤を、所定量以上配合することによって、耐摩耗性や耐熱性を向上させたものである。   Moreover, as another prior art regarding a rubber composition, there exist some which were disclosed by patent document 3 and 4, for example. Such a rubber composition according to the prior art has improved wear resistance and heat resistance by blending a predetermined amount or more of a filler such as carbon black.

しかしながら、このようなゴム組成物のうち、アクリロニトリル結合量が38%以下の水素化ニトリルゴムを用いているものは、ガス遮蔽性が十分でない。また、アクリロニトリル結合量が40%以上の水素化ニトリルゴムを用いているものについては、ガス遮蔽性は高いが、耐久性に問題を抱えている。すなわち、従来技術に係るゴム組成物は、カーボンブラック等の充填剤を多量に配合することのみに着眼しているため、機械的強度は上昇するものの、同時にモジュラス値も上昇している。したがって、これらのゴム組成物をシール材として使用した場合には、シール部の緊迫力が大きく、結果として摺動発熱が大きいという問題が発生する。摺動発熱が大きいと、ゴム組成物によって成形されたシール材の耐圧縮永久歪み特性の低下が早期に顕著となり、シール部にへたりが生じ、シール能力が低下する一因となっている。また、これらのゴム組成物は、充填剤を多量に配合することによって、ゴム本来の弾性的な材料特性が損なわれる傾向にあり、この点からも、永久歪みが発生しやすいものである。
特開2006−131700号公報 特開2004−217851号公報 特開2002−80639号公報 再公表WO2004/022643号公報
However, among such rubber compositions, those using hydrogenated nitrile rubber having an acrylonitrile bond amount of 38% or less do not have sufficient gas shielding properties. Further, those using hydrogenated nitrile rubber having an acrylonitrile bond amount of 40% or more have high gas shielding properties but have problems in durability. That is, since the rubber composition according to the prior art focuses only on blending a large amount of a filler such as carbon black, the mechanical strength increases, but the modulus value also increases at the same time. Therefore, when these rubber compositions are used as a sealing material, there is a problem that the tightening force of the seal portion is large, and as a result, sliding heat generation is large. When the sliding heat generation is large, the deterioration of the compression set resistance property of the sealing material molded from the rubber composition becomes prominent at an early stage, causing a sag in the sealing portion and contributing to a decrease in sealing ability. Further, these rubber compositions tend to impair the inherent elastic material properties of rubber by blending a large amount of filler, and from this point, permanent distortion is likely to occur.
JP 2006-131700 A JP 2004-217851 A JP 2002-80639 A Republished WO 2004/022643

ガス遮蔽性に優れ、且つシール部のへたりが抑制されることによって、シール材の成形材料等として好適に用いられる水素化ニトリルゴム組成物を提供する。   Provided is a hydrogenated nitrile rubber composition that is suitably used as a molding material or the like for a sealing material by being excellent in gas shielding properties and suppressing the sag of a sealing portion.

本発明者は、上記目的を達成すべく鋭意検討を行った結果、アクリロニトリル結合量を特定の範囲とした水素化ニトリルゴムと、カーボンブラックと、グラファイトと、カーボンファイバーと、を用い、これらを特定の限定された重量比の範囲で配合することにより、耐圧縮永久歪み特性、ガス遮蔽性および機械的強度特性のすべてに優れるゴム材料が得られることを見出し、本発明を完成するに至った。   As a result of intensive studies to achieve the above object, the present inventor has identified hydrogen nitrile rubber, carbon black, graphite, and carbon fiber with an acrylonitrile bond amount in a specific range, and specified these. It was found that a rubber material excellent in all of compression set resistance, gas shielding properties and mechanical strength properties can be obtained by blending in a limited weight ratio range, and the present invention has been completed.

すなわち、本願発明に係るゴム組成物は、ガス遮蔽性に優れるベースポリマーを使用した場合の従来技術における未解決の問題点、すなわち摺動発熱およびへたりの抑制を達成したものである。特に、ゴム組成物に係るシール材に関して、極めて高いレベルにおいてガス遮蔽性と耐圧縮永久歪み特性が両立され得ること、および、その効果が、充填剤の配合量を、所定の上限値および下限値の間とした場合にのみ得られることは、本願発明者によってはじめて見出された。   That is, the rubber composition according to the present invention achieves unsolved problems in the prior art when a base polymer having excellent gas shielding properties is used, that is, suppression of sliding heat generation and sag. In particular, with regard to the sealing material according to the rubber composition, it is possible to achieve both gas shielding properties and compression set resistance properties at an extremely high level, and the effect thereof is that the blending amount of the filler is set to a predetermined upper limit value and lower limit value. It has been found for the first time by the present inventor that it can be obtained only when it is between.

すなわち、本発明のゴム組成物は、アクリロニトリル結合量が40%以上48%以下である水素化ニトリルゴムに、カーボンブラック、グラファイトおよびカーボンファイバーとを少なくとも配合してなるゴム組成物であって、
前記カーボンブラック、前記グラファイトおよび前記カーボンファイバーの合計配合量が、前記水素化ニトリルゴム100重量部に対して、110重量部以上135重量部以下であることを特徴とする。
That is, the rubber composition of the present invention is a rubber composition obtained by blending at least carbon black, graphite, and carbon fiber with a hydrogenated nitrile rubber having an acrylonitrile bond amount of 40% or more and 48% or less,
The total blending amount of the carbon black, the graphite, and the carbon fiber is 110 parts by weight or more and 135 parts by weight or less with respect to 100 parts by weight of the hydrogenated nitrile rubber.

また、例えば、前記カーボンブラックの配合量が、前記水素化ニトリルゴム100重量部に対して、40重量部以上60重量部以下であっても良い。   Further, for example, the compounding amount of the carbon black may be 40 parts by weight or more and 60 parts by weight or less with respect to 100 parts by weight of the hydrogenated nitrile rubber.

また、例えば、前記グラファイトの配合量が、前記水素化ニトリルゴム100重量部に対して、20重量部以上40重量部以下であってもよい。   Further, for example, the blending amount of the graphite may be 20 parts by weight or more and 40 parts by weight or less with respect to 100 parts by weight of the hydrogenated nitrile rubber.

また、例えば、前記カーボンファイバーの配合量が、前記水素化ニトリルゴム100重量部に対して、35重量部以上50重量部以下であってもよい。   For example, the compounding amount of the carbon fiber may be 35 parts by weight or more and 50 parts by weight or less with respect to 100 parts by weight of the hydrogenated nitrile rubber.

また、例えば、本発明に係るゴム組成物は、前記カーボンブラック、前記グラファイトおよび前記カーボンファイバーの合計配合量が、前記水素化ニトリルゴム100重量部に対して、115重量部以上125重量部以下であってもよい。   Further, for example, in the rubber composition according to the present invention, the total amount of the carbon black, the graphite, and the carbon fiber is 115 parts by weight or more and 125 parts by weight or less with respect to 100 parts by weight of the hydrogenated nitrile rubber. There may be.

上記のように限定された重量比の範囲で、ベースポリマーおよび各種充填剤を配合することにより、耐圧縮永久歪み特性、ガス遮蔽性および機械的強度特性のすべてに優れたゴム材料を得られる。   By blending the base polymer and various fillers in the range of the weight ratio limited as described above, a rubber material excellent in all of compression set resistance, gas shielding properties and mechanical strength properties can be obtained.

また、例えば、前記水素化ニトリルゴムは、ムーニー粘度ML1+4(100℃)(JIS K6395準拠)が65以上85以下(中心値)、ヨウ素価(中心値)26以下であっても良い。For example, the hydrogenated nitrile rubber may have a Mooney viscosity ML 1 + 4 (100 ° C.) (based on JIS K6395) of 65 or more and 85 or less (central value) and an iodine value (central value) of 26 or less.

上記のような水素化ニトリルゴムを用いることによって、ガス遮蔽性および耐圧縮永久歪み特性等に優れたゴム材料を、より確実に得ることができる。   By using the hydrogenated nitrile rubber as described above, a rubber material excellent in gas shielding properties, compression set resistance, and the like can be obtained more reliably.

また、例えば、本発明に係るゴム組成物は、30%モジュラスが7MPa以上15MPa以下であっても良い。   For example, the rubber composition according to the present invention may have a 30% modulus of 7 MPa or more and 15 MPa or less.

モジュラス値を上記の範囲とすることで、シール材として使用する場合におけるシール部の圧力変形や摺動発熱を抑えることが可能で、シール部のへたりをより確実に抑制することができる。また、材料の強度が低いことによるシール部の過大摩耗や、材料の伸びが小さいことによるシール部の割れ等の不具合を回避することができる。   By setting the modulus value within the above range, it is possible to suppress pressure deformation and sliding heat generation of the seal portion when used as a seal material, and it is possible to more reliably suppress the sag of the seal portion. In addition, problems such as excessive wear of the seal portion due to the low strength of the material and cracking of the seal portion due to the small elongation of the material can be avoided.

図1は、本発明の一実施形態に係るゴム組成物を端面リップシールに適用したシール装置の概略断面図である。FIG. 1 is a schematic cross-sectional view of a sealing device in which a rubber composition according to an embodiment of the present invention is applied to an end face lip seal. 図2は、本発明の実施例および比較例に係るゴム組成物の評価に使用した端面リップシールの概略断面図である。FIG. 2 is a schematic cross-sectional view of an end face lip seal used for evaluation of rubber compositions according to examples and comparative examples of the present invention. 図3は、本発明の実施例および比較例に係る端面リップシールの回転試験の評価基準を表した要部断面図である。FIG. 3 is a cross-sectional view of the main part showing the evaluation criteria of the rotation test of the end face lip seal according to the example of the present invention and the comparative example.

以下、本発明を、図面に示す実施形態に基づき説明する。なお、本発明に係るゴム組成物を端面リップシールに適用したシール装置を例として説明を行うが、本発明に係るゴム組成物の適用は端面リップシールに限られず、他のシール装置等に適用することも可能である。   Hereinafter, the present invention will be described based on embodiments shown in the drawings. The rubber composition according to the present invention will be described as an example of a sealing device applied to an end face lip seal, but the application of the rubber composition according to the present invention is not limited to an end face lip seal, but may be applied to other sealing devices, etc. It is also possible to do.

図1に、本発明の一実施形態に係るゴム組成物を適用したシール装置1の一例を示す。本発明の一実施形態に係るゴム組成物を成形してなる端面リップシール4が、回転するシャフト2と、固定環10との間をシールしている。シャフト2は、大径部2aと小径部2cを有しており、大径部2aと小径部2cとの間に段差部2bを形成している。端面リップシール4は、シャフト2の外周を円周方向に全周でシールできるように、リング形状に形成されている。   FIG. 1 shows an example of a sealing device 1 to which a rubber composition according to an embodiment of the present invention is applied. An end face lip seal 4 formed by molding a rubber composition according to an embodiment of the present invention seals between the rotating shaft 2 and the stationary ring 10. The shaft 2 has a large diameter portion 2a and a small diameter portion 2c, and a step portion 2b is formed between the large diameter portion 2a and the small diameter portion 2c. The end face lip seal 4 is formed in a ring shape so that the outer periphery of the shaft 2 can be sealed in the circumferential direction on the entire circumference.

図2の拡大図に示すように、端面リップシール4は、ゴム組成物を成形したリップシール本体部5と、リップシール本体部5と一体に成形された補強環8によって構成される。リップシール本体部5は、シャフト2の大径部2aと接触する基部5aから、シャフト2の段差部2bと接触する中間部5bを経て、シャフト2の小径部2cと接触する先端部5cへと、シャフト2の外周に沿って軸方向に伸びている。   As shown in the enlarged view of FIG. 2, the end face lip seal 4 is constituted by a lip seal main body portion 5 formed from a rubber composition and a reinforcing ring 8 formed integrally with the lip seal main body portion 5. The lip seal main body part 5 passes from the base part 5a in contact with the large diameter part 2a of the shaft 2 to the tip part 5c in contact with the small diameter part 2c of the shaft 2 through the intermediate part 5b in contact with the stepped part 2b of the shaft 2. , Extending in the axial direction along the outer periphery of the shaft 2.

先端部5cの軸方向先端には、リップ部5dが形成されている。リップ部5dは、先端部5cから、シャフトの径方向外側にやや傾いた状態で、軸方向に伸びている。リップ部5dは、シール装置1の固定環10上を摺動することによって、大気側と密封流体側をシールしている。補強環8は、リップシール本体部5の基部5aから、リップ部5dのつけ根まで伸びており、リップシール本体部5を補強している。   A lip portion 5d is formed at the tip in the axial direction of the tip portion 5c. The lip portion 5d extends in the axial direction from the tip portion 5c while being slightly inclined outward in the radial direction of the shaft. The lip portion 5d seals the atmosphere side and the sealing fluid side by sliding on the stationary ring 10 of the sealing device 1. The reinforcing ring 8 extends from the base 5a of the lip seal body 5 to the root of the lip 5d, and reinforces the lip seal body 5.

本発明のシール装置が適用される被密封流体としては、特に限定されないが、例えば水素、ヘリウム、酸素等のゴム材を透過しやすいガスが挙げられる。その他の被密封流体としては、フロン冷媒や自然冷媒等の冷媒ガスであってもよく、また、水、油、薬液等の液体、或いはガスと液体の混合流体であってもよい。   The sealed fluid to which the sealing device of the present invention is applied is not particularly limited, and examples thereof include gas that easily permeates a rubber material such as hydrogen, helium, and oxygen. The other sealed fluid may be a refrigerant gas such as a chlorofluorocarbon refrigerant or a natural refrigerant, or may be a liquid such as water, oil, or a chemical solution, or a mixed fluid of gas and liquid.

以下、上記のリップシール本体部5に適用されたゴム組成物に含有される各成分について説明する。   Hereinafter, each component contained in the rubber composition applied to the lip seal main body 5 will be described.

水素化ニトリルゴム
本実施形態に係るゴム組成物において、水素化ニトリルゴムとしては、アクリロニトリルとブタジエンとの共重合ゴムであるNBRの主鎖中に含まれるブタジエンユニットの二重結合を水素化することにより得られるもの(HNBR)が好適である。しかしながら、水素化ニトリルゴムとしては、HNBRに限定されるものではなく、ブタジエンの一部または全部をイソプレンに置換したもの(NBIR,NIR)を水素化したもの等であってもよい。
Hydrogenated nitrile rubber In the rubber composition according to the present embodiment, the hydrogenated nitrile rubber includes a double bond of a butadiene unit contained in the main chain of NBR which is a copolymer rubber of acrylonitrile and butadiene. Those obtained by hydrogenation (HNBR) are preferred. However, the hydrogenated nitrile rubber is not limited to HNBR, and may be one obtained by replacing part or all of butadiene with isoprene (NBIR, NIR).

また、水素化ニトリルゴムのアクリロニトリル結合量が40〜48%、好ましくは、43〜45%である。アクリロニトリル結合量が少なすぎると、ガス遮蔽性が悪化し、多すぎると、水素化ニトリルゴムのガラス転移温度が高くなるためシールとしての耐寒性が悪化し、実用に耐えない。   The hydrogenated nitrile rubber has an acrylonitrile bond amount of 40 to 48%, preferably 43 to 45%. If the amount of acrylonitrile bond is too small, the gas shielding property is deteriorated. If it is too large, the glass transition temperature of the hydrogenated nitrile rubber is increased, so that the cold resistance as a seal is deteriorated and it cannot be put into practical use.

さらに、ヨウ素価(中心値)は、特に限定されないが、好ましくは26以下である。ヨウ素価が大きすぎると、耐熱性が低下し、たとえば高温下での摩耗量が大きくなる。また、ムーニー粘度(ML1+4、100℃)は、特に限定されないが、好ましくは、65〜85である。ムーニー粘度がこの範囲を外れると、各種充填材との混練が難しくなったり、成形後に所望の形状および特性が得られ難くなったりする傾向がある。Further, the iodine value (center value) is not particularly limited, but is preferably 26 or less. If the iodine value is too large, the heat resistance decreases, and for example, the amount of wear at high temperatures increases. Moreover, Mooney viscosity (ML1 + 4 , 100 degreeC) is although it does not specifically limit, Preferably, it is 65-85. When the Mooney viscosity is out of this range, kneading with various fillers tends to be difficult, and it is difficult to obtain a desired shape and characteristics after molding.

アクリロニトリル結合量が上記の範囲内のものであれば、所望の特性に応じて、水素化ニトリルゴムを選択することができ、具体的には、日本ゼオン(株)製のゼットポールシリーズのものを用いることができる。   If the amount of acrylonitrile bond is within the above range, hydrogenated nitrile rubber can be selected according to the desired properties. Specifically, the ZEPOL series manufactured by Nippon Zeon Co., Ltd. Can be used.

カーボンブラック
本実施形態に係るゴム組成物において、充填剤の1つとして用いられるカーボンブラックの配合量は、水素化ニトリルゴム100重量部に対して、好ましくは40〜60重量部、さらに好ましくは45〜55重量部である。カーボンブラックの配合量を前述の範囲よりも多くすると、モジュラス値が上昇するため、シール部の緊迫力および発熱量が増大する。シール部の発熱量が増大すると、シール材の耐圧縮永久歪み特性の低下が早期に顕著となり、シール部にへたりが生じ、シールの性能が低下する。カーボンブラックの含有量を前述の範囲よりも少なくすると、ゴム組成物の強度が不足する結果、シール材の耐摩耗性が低下したり、シール材の変形量が大きいために、へたり量が大きくなる傾向にある。
Carbon black In the rubber composition according to the present embodiment, the amount of carbon black used as one of the fillers is preferably 40 to 60 parts by weight with respect to 100 parts by weight of the hydrogenated nitrile rubber. More preferably, it is 45-55 weight part. If the blending amount of the carbon black is larger than the above range, the modulus value increases, so that the tightening force and the heat generation amount of the seal portion increase. When the amount of heat generated at the seal portion increases, the deterioration of the compression set resistance property of the seal material becomes prominent at an early stage, sag occurs at the seal portion, and the performance of the seal deteriorates. If the carbon black content is less than the above range, the strength of the rubber composition will be insufficient. As a result, the wear resistance of the sealing material will decrease and the amount of deformation of the sealing material will be large, so the amount of sag will be large. Tend to be.

グラファイト
実施形態に係るゴム組成物において、充填剤の1つとして用いられるグラファイトの配合量は、水素化ニトリルゴム100重量部に対して、好ましくは20〜40重量部、さらに好ましくは25〜35重量部である。グラファイトの配合量を前述の範囲よりも多くすると、モジュラス値が上昇するため、シール部の緊迫力および発熱量が増大する。シール部の発熱量が増大すると、シール材の耐圧縮永久歪み特性の低下が早期に顕著となり、シール部にへたりが生じ、シールの性能が低下する。さらに、ゴム組成物の伸びが低下する傾向もある。それに対して、グラファイトの配合量を前述の範囲よりも少なくすると、ゴム組成物の強度が不足する結果、シール材の耐摩耗性が低下したり、シール材の変形量が大きいために、へたり量が大きくなる傾向にある。また、摺動面の潤滑性が悪くなり、摩擦摩耗特性が悪化する傾向にある。
Graphite In the rubber composition according to the embodiment, the amount of graphite used as one of the fillers is preferably 20 to 40 parts by weight, more preferably 100 parts by weight of hydrogenated nitrile rubber. 25 to 35 parts by weight. If the blending amount of graphite is larger than the above range, the modulus value increases, so that the tightening force and the heat generation amount of the seal portion increase. When the amount of heat generated at the seal portion increases, the deterioration of the compression set resistance property of the seal material becomes prominent at an early stage, sag occurs at the seal portion, and the performance of the seal deteriorates. Furthermore, the elongation of the rubber composition tends to decrease. On the other hand, if the blending amount of graphite is less than the above range, the strength of the rubber composition is insufficient, resulting in a decrease in the wear resistance of the sealing material or a large amount of deformation of the sealing material. The amount tends to increase. Further, the lubricity of the sliding surface is deteriorated, and the friction and wear characteristics tend to be deteriorated.

カーボンファイバー
本実施形態に係るゴム組成物において、充填剤の1つとして用いられるカーボンファイバーの配合量は、水素化ニトリルゴム100重量部に対して、好ましくは35〜50重量部、さらに好ましくは40〜45重量部である。カーボンファイバーの配合量を前述の範囲よりも多くすると、モジュラス値が上昇するため、シール部の緊迫力および発熱量が増大する。シール部の発熱量が増大すると、シール材の耐圧縮永久歪み特性の低下が早期に顕著となり、シール部にへたりが生じ、シールの性能が低下する。また、カーボンファイバーの配合量を前述の範囲よりも少なくすると、ゴム組成物の強度が不足する結果、シール材の耐摩耗性が低下したり、シール材の変形量が大きいために、へたり量が大きくなる傾向にある。
Carbon fiber In the rubber composition according to the present embodiment, the blending amount of the carbon fiber used as one of the fillers is preferably 35 to 50 parts by weight with respect to 100 parts by weight of the hydrogenated nitrile rubber. More preferably, it is 40-45 weight part. If the blending amount of the carbon fiber is larger than the above range, the modulus value increases, and therefore the tightening force and the heat generation amount of the seal portion increase. When the amount of heat generated at the seal portion increases, the deterioration of the compression set resistance property of the seal material becomes prominent at an early stage, sag occurs at the seal portion, and the performance of the seal deteriorates. Moreover, if the blending amount of the carbon fiber is less than the above range, the strength of the rubber composition is insufficient, resulting in a decrease in the wear resistance of the sealing material or a large amount of deformation of the sealing material. Tend to be larger.

本実施形態に係るゴム組成物において、カーボンブラック、グラファイトおよびカーボンファイバーの合計配合量は、前記水素化ニトリルゴム100重量部に対して、95重量部以上150重量部以下、好ましくは110重量部以上135重量部以下、さらに好ましくは115重量部以上125重量部以下である。合計配合量を前述の範囲よりも多くすると、モジュラス値が上昇するため、シール部の緊迫力および発熱量が増大する。シール部の発熱量が増大すると、シール材の耐圧縮永久歪み特性の低下が早期に顕著となり、シール部にへたりが生じ、シールの性能が低下する。また、合計配合量を前述の範囲よりも多くすると、ゴム組成物におけるベースポリマーの比率が低下するため、成形物が永久歪みを発生しやすくなり、この点からもへたり易い材料となる傾向にある。また、充填剤の合計配合量を前述の範囲よりも少なくすると、ゴム組成物の強度が不足する結果、シール材の耐摩耗性が低下したり、シール材の変形量が大きいために、へたり量が大きくなる傾向にある。   In the rubber composition according to this embodiment, the total amount of carbon black, graphite, and carbon fiber is 95 parts by weight or more and 150 parts by weight or less, preferably 110 parts by weight or more with respect to 100 parts by weight of the hydrogenated nitrile rubber. 135 parts by weight or less, more preferably 115 parts by weight or more and 125 parts by weight or less. If the total blending amount is larger than the above range, the modulus value increases, so that the tightening force and the heat generation amount of the seal portion increase. When the amount of heat generated at the seal portion increases, the deterioration of the compression set resistance property of the seal material becomes prominent at an early stage, sag occurs at the seal portion, and the performance of the seal deteriorates. Further, if the total blending amount is larger than the above range, the ratio of the base polymer in the rubber composition is lowered, so that the molded product tends to generate permanent distortion, and from this point, it tends to become a material that is easy to set. is there. Further, if the total amount of the filler is less than the above range, the strength of the rubber composition is insufficient. As a result, the wear resistance of the sealing material is reduced or the amount of deformation of the sealing material is large. The amount tends to increase.

架橋剤
本実施形態に係るゴム組成物において、水素化ニトリルゴムの架橋剤としては、有機過酸化物が好ましく、水素化ニトリルゴム100重量部に対して、好ましくは約1〜10重量部含有される。
Crosslinking agent In the rubber composition according to the present embodiment, the crosslinking agent for the hydrogenated nitrile rubber is preferably an organic peroxide, and preferably about 1 to 10 parts per 100 parts by weight of the hydrogenated nitrile rubber. Contained in parts by weight.

具体的な有機過酸化物としては、ジクミルパーオキサイド、ジ第3ブチルパーオキサイド、第3ブチルクミルパーオキサイド、1,1−ジ(第3ブチルパーオキシ)−3,3,5−トリメチルシクロヘキサン、2,5−ジメチル−2,5−ジ(第3ブチルパーオキシ)ヘキサン、2,5−ジメチル−2,5−ジ(第3ブチルパーオキシ)ヘキシン−3、1,3−ジ(第3ブチルパーオキシイソプロピル)ベンゼン、2,5−ジメチル−2,5−ジ(ベンゾイルパーオキシ)ヘキサン、第3ブチルパーオキシベンゾエート、第3ブチルパーオキシイソプロピルカーボネート、n−ブチル−4,4−ジ(第3ブチルパーオキシ)バレレートなどが挙げられる。   Specific organic peroxides include dicumyl peroxide, di-tert-butyl peroxide, tert-butyl cumyl peroxide, 1,1-di (tertiary butyl peroxy) -3,3,5-trimethylcyclohexane. 2,5-dimethyl-2,5-di (tert-butylperoxy) hexane, 2,5-dimethyl-2,5-di (tert-butylperoxy) hexyne-3,1,3-di ( 3-butylperoxyisopropyl) benzene, 2,5-dimethyl-2,5-di (benzoylperoxy) hexane, tert-butylperoxybenzoate, tert-butylperoxyisopropyl carbonate, n-butyl-4,4-di (Tertiary butyl peroxy) valerate and the like.

その他の添加剤
本実施形態に係るゴム組成物は、その他必要に応じて老化防止剤、補強剤、加工助剤、光安定剤、可塑剤、滑剤、粘着剤、潤滑剤、難燃剤、防黴剤、帯電防止剤、着色剤、充填剤などの添加剤を配合してもよい。
Other additives The rubber composition according to the present embodiment includes an anti-aging agent, a reinforcing agent, a processing aid, a light stabilizer, a plasticizer, a lubricant, an adhesive, a lubricant, a difficult agent, as necessary. You may mix | blend additives, such as a flame retardant, an antifungal agent, an antistatic agent, a coloring agent, and a filler.

上記のゴム組成物を調製する方法としては、ニーダー混合、バンバリー混合、スクリュー混合などの適宜の混合方法が採用できる。配合順序は特に限定されないが、熱で反応や分解しにくい成分を混合した後、熱で反応しやすい成分あるいは分解しやすい成分、たとえば架橋剤などを、反応や分解が起こらない温度において、混練すればよい。   As a method for preparing the rubber composition, an appropriate mixing method such as kneader mixing, Banbury mixing, screw mixing, or the like can be adopted. The order of blending is not particularly limited, but after mixing components that are not easily reacted or decomposed by heat, components that are easily reacted by heat or components that are easily decomposed, such as a crosslinking agent, are kneaded at a temperature at which reaction or decomposition does not occur. That's fine.

混練後、押出成形、射出成形、トランスファー成形、圧縮成形などの成形法により、約160〜220℃で約3〜10分間加熱し(一次架橋)、さらに必要により、約150〜200℃で約1〜30時間加熱し(二次架橋)、所望の製品形状とした成形物を得ることができる。   After kneading, it is heated at about 160 to 220 ° C. for about 3 to 10 minutes (primary crosslinking) by a molding method such as extrusion molding, injection molding, transfer molding or compression molding, and further, if necessary, about 1 at about 150 to 200 ° C. It can be heated for ~ 30 hours (secondary crosslinking) to obtain a molded product having a desired product shape.

以下、本発明を、さらに詳細な実施例に基づき説明するが、本発明は、これら実施例に限定されない。   Hereinafter, although this invention is demonstrated based on a more detailed Example, this invention is not limited to these Examples.

実施例1
水素化ニトリルゴムとして日本ゼオン(株)製ゼットポール1000L(アクリロニトリル結合量44.2%、ヨウ素価(中心値)7、ムーニー粘度ML1+4(100℃)70):100重量部、カーボンブラックとして新日鐵化学(株)製ニテロン♯75:50重量部、グラファイトとして(株)中越黒鉛工業所製APR:30重量部、カーボンファイバーとして三菱化学産資(株)製ダイアリードM6371M:45重量部、有機過酸化物として日本油脂(株)製パーブチルP:6重量部、老化防止剤として川口化学工業(株)製アンテージ6C:2重量部、を配合したものを、3Lニーダーおよび10インチロールにて混練した。この混練物を、170℃、8分の条件下で成形加硫し、厚さ約2mmのシート材と、図1および図2に示すような端面リップシール4を得た。
Example 1
Zeonpol 1000L manufactured by Nippon Zeon Co., Ltd. as hydrogenated nitrile rubber (acrylonitrile bond amount 44.2%, iodine value (center value) 7, Mooney viscosity ML 1 + 4 (100 ° C.) 70): 100 parts by weight, new as carbon black Niteron # 75 manufactured by Nippon Steel Chemical Co., Ltd .: 50 parts by weight, graphite as APR manufactured by Chuetsu Graphite Industries Co., Ltd .: 30 parts by weight, carbon fiber manufactured by Mitsubishi Chemical Co., Ltd. DIALEAD M6371M: 45 parts by weight, What blended 6 parts by weight of perbutyl P manufactured by NOF Corporation as an organic peroxide and 2 parts by weight of ANTAGE 6C manufactured by Kawaguchi Chemical Industry Co., Ltd. as an anti-aging agent using a 3 L kneader and a 10 inch roll Kneaded. This kneaded product was molded and vulcanized at 170 ° C. for 8 minutes to obtain a sheet material having a thickness of about 2 mm and an end face lip seal 4 as shown in FIGS.

シート材はゴム組成物の常態物性評価に使用した。端面リップシール4は、補強環8と一体で成形して製作し、静的試験および回転試験に使用した。評価に用いた端面リップシール4の内径はφ11mm、リップ部5d先端の直径は、シール装置1の形態に組み込む前の状態でφ15mmである。   The sheet material was used for evaluation of normal properties of the rubber composition. The end face lip seal 4 was formed by molding integrally with the reinforcing ring 8 and used for static test and rotation test. The inner diameter of the end face lip seal 4 used for the evaluation is φ11 mm, and the diameter of the tip of the lip portion 5 d is φ15 mm before being incorporated into the seal device 1.

このようにして得られたゴム組成物に係るシート材および端面リップシール4について以下の評価を行った。評価結果を表1に示す。   The following evaluation was performed on the sheet material and the end face lip seal 4 according to the rubber composition thus obtained. The evaluation results are shown in Table 1.

Figure 2009011263
Figure 2009011263

常態物性(引張強さ、伸び、30%モジュラス)
JIS K6251に準拠し評価を行った。
Normal properties (tensile strength, elongation, 30% modulus)
Evaluation was performed according to JIS K6251.

静的試験(リップ押し付け力、ガス漏れ量)
リップ押し付け力については、端面リップシール4を専用治具に取付け、正規のシール取り付け位置までリップ部5dを圧縮し、その際のリップ部5dの反発力を、万能荷重試験器((株)島津製作所製 島津オートグラフ AG−50kNG、ロードセル容量200N)にて測定した。ガス漏れ量については、端面リップシール4を専用治具に取り付けて恒温槽内に設置し、温度130℃、COガス圧力5MPaにおける端面リップシール4からのCOガス透過漏れ量を測定し、年当たりの漏れ重量に換算した。なお、結果に示すガス漏れ量には、端面リップシール4によるシール部以外からのガス漏れ量は含まれない。
Static test (lip pressing force, gas leakage)
Regarding the lip pressing force, the end face lip seal 4 is attached to a dedicated jig, the lip portion 5d is compressed to the proper seal attachment position, and the repulsive force of the lip portion 5d at that time is measured by a universal load tester (Shimadzu Corporation). Shimadzu Autograph AG-50kNG, load cell capacity 200N manufactured by Seisakusho Co., Ltd. For the amount of gas leakage, the end face lip seal 4 is attached to a dedicated jig and installed in a thermostatic chamber, and the amount of CO 2 gas permeation leakage from the end face lip seal 4 at a temperature of 130 ° C. and a CO 2 gas pressure of 5 MPa is measured. Converted to leakage weight per year. The gas leak amount shown in the result does not include the gas leak amount from other than the seal portion by the end face lip seal 4.

回転試験(摺動面温度、残留締め代、摩耗形態の分類)
回転試験は、端面リップシール4を図1に示すようなシール装置1の形態に組み込み、PAGオイル(動粘度:48mm/s(40℃))を軸芯まで封入し、油温110℃、COガス圧力5MPa、周速6.3m/sの条件で22時間実施した。摺動面温度は、固定環10の摺動面下1mmに熱電対を埋設し、定常回転時の摺動面温度を測定した。残留締め代は、図3に示すように、回転試験後の端面リップシール4を、回転軸中心を通る面で切断し、切断面の形状に対して、正規のシール取り付け位置における固定環摺動面10aの位置を重ねあわせて算出した。なお、残留締め代は耐圧縮永久歪み特性、すなわちへたり難さを評価したものである。
Rotation test (sliding surface temperature, residual tightening allowance, wear type classification)
In the rotation test, the end face lip seal 4 is incorporated in the form of the sealing device 1 as shown in FIG. 1, PAG oil (kinematic viscosity: 48 mm 2 / s (40 ° C.)) is sealed up to the shaft core, the oil temperature is 110 ° C., The test was carried out for 22 hours under conditions of a CO 2 gas pressure of 5 MPa and a peripheral speed of 6.3 m / s. For the sliding surface temperature, a thermocouple was embedded 1 mm below the sliding surface of the stationary ring 10, and the sliding surface temperature during steady rotation was measured. As shown in FIG. 3, the remaining tightening allowance is obtained by cutting the end face lip seal 4 after the rotation test by a plane passing through the center of the rotation axis, and sliding the fixed ring at the normal seal mounting position with respect to the shape of the cut surface. The position of the surface 10a was calculated by overlapping. The residual fastening allowance is an evaluation of compression set resistance, that is, difficulty of settling.

摩耗形態の分類に関しては、回転試験後の端面リップシール4を、図3に示すように回転軸中心を通る面で切断後、切断面におけるリップ部5dの形状を観察することよって実施した。以下に分類基準を示す。
1類(図3A):リップ部5dの摩耗が軽微である。本分類に分類されるゴム組成物に係る端面リップシールの耐摩耗性は、良好である。
2類(図3B):試験中に局部的な過大な摩耗が発生した。本分類に分類されるシール材の回転試験では、シールの鳴き、摺動面温度のハンチング、シール流体の噴出漏れ等が発生し、22時間の回転試験を遂行できなかった。したがって、摺動面温度および残留締め代のデータは入手できなかった。本分類に分類されるゴム組成物に係る端面リップシールの性能は、シールとしての基本的な性能、すなわち摩擦摩耗特性および耐久性を満足していないため、性能は不良である。
As for the classification of the wear forms, the end face lip seal 4 after the rotation test was cut by a plane passing through the center of the rotation axis as shown in FIG. 3 and then observed by observing the shape of the lip portion 5d on the cut surface. The classification criteria are shown below.
Class 1 (FIG. 3A): Wear on the lip portion 5d is slight. The wear resistance of the end face lip seal according to the rubber composition classified in this class is good.
Type 2 (FIG. 3B): Local excessive wear occurred during the test. In the rotation test of the sealing material classified in this category, seal squealing, sliding surface temperature hunting, sealing fluid ejection leakage, etc. occurred, and the 22-hour rotation test could not be performed. Therefore, data on sliding surface temperature and residual interference allowance could not be obtained. The performance of the end face lip seal according to the rubber composition classified in this class is not satisfactory because the basic performance as a seal, that is, the friction and wear characteristics and durability are not satisfied.

実施例1に係るゴム組成物は、30%モジュラスの値が14.0MPaであり、好ましい範囲であった。30%モジュラス値が適切であるため、リップ押し付け力が適切な範囲(約45〜60N)となり、摺動面温度を抑えつつ確実なシールを実現できた。ガス漏れ量は9.0g/年であり、目標値(10g/年)を満足した。したがって実施例1に係る端面リップシール4のガス遮蔽性は、極めて良好であることが確認された。またリップ押し付け力が46.4Nに抑えられていたのに関連して、摺動面温度も177℃と低い温度に抑えられていた。残留締め代は0.24mmと大きく、摩耗形態も第1類に分類され良好であった。このような残留締め代および摩耗形態の結果から、実施例1のゴム組成物に係る端面リップシール4の耐圧縮永久歪み特性および耐摩耗性は極めて良好であることが確認された。すなわち、実施例1に係るゴム組成物によって、耐圧縮永久歪み特性、ガス遮蔽性および耐摩耗性のすべてに優れるシール材が得られることが確認された。   The rubber composition according to Example 1 had a 30% modulus value of 14.0 MPa, which was a preferable range. Since the 30% modulus value is appropriate, the lip pressing force is within an appropriate range (about 45 to 60 N), and a reliable seal can be realized while suppressing the sliding surface temperature. The amount of gas leakage was 9.0 g / year, which satisfied the target value (10 g / year). Therefore, it was confirmed that the gas barrier properties of the end face lip seal 4 according to Example 1 are extremely good. Further, in association with the lip pressing force being suppressed to 46.4 N, the sliding surface temperature was also suppressed to a low temperature of 177 ° C. The residual tightening margin was as large as 0.24 mm, and the wear form was also classified as the first class and was good. From the results of such residual tightening allowance and wear form, it was confirmed that the compression set and wear resistance of the end face lip seal 4 according to the rubber composition of Example 1 were extremely good. That is, it was confirmed that the rubber composition according to Example 1 can provide a sealing material excellent in all of compression set resistance properties, gas shielding properties, and wear resistance.

実施例2
カーボンブラックとして新日鐵化学(株)製ニテロン♯10を用いた他は、実施例1と同様にしてシート材および端面リップシール4を作製し、実施例1と同様の評価を行った。評価結果を表1に示す。
Example 2
A sheet material and an end face lip seal 4 were prepared in the same manner as in Example 1 except that Niteron # 10 manufactured by Nippon Steel Chemical Co., Ltd. was used as carbon black, and the same evaluation as in Example 1 was performed. The evaluation results are shown in Table 1.

実施例2に係るゴム組成物は、30%モジュラスの値が12.7MPaであり、実施例1と同様に好ましい範囲であった。また、実施例2に係る端面リップシール4の静的試験および回転試験の結果も、実施例1と同様に目標値を満足した。したがって実施例2に係るゴム組成物によって、耐圧縮永久歪み特性、ガス遮蔽性および耐摩耗性のすべてに優れるシール材が得られることが確認された。   The rubber composition according to Example 2 had a 30% modulus value of 12.7 MPa, which was a preferable range as in Example 1. The results of the static test and the rotation test of the end face lip seal 4 according to Example 2 also satisfied the target value as in Example 1. Therefore, it was confirmed that the rubber composition according to Example 2 provides a sealing material that is excellent in all of compression set resistance, gas shielding properties, and wear resistance.

実施例3
水素化ニトリルゴムとして日本ゼオン(株)製ゼットポール1020(アクリロニトリル結合量44.2%、ヨウ素価(中心値)24、ムーニー粘度ML1+4(100℃)78)を用いた他は、実施例1と同様にしてシート材および端面リップシール4を作製し、実施例1と同様の評価を行った。評価結果を表1に示す。
Example 3
Example 1 except that Zettopol 1020 (acrylonitrile bond amount 44.2%, iodine value (center value) 24, Mooney viscosity ML 1 + 4 (100 ° C.) 78) manufactured by Nippon Zeon Co., Ltd. was used as the hydrogenated nitrile rubber. In the same manner as above, a sheet material and an end face lip seal 4 were prepared and evaluated in the same manner as in Example 1. The evaluation results are shown in Table 1.

実施例3に係るゴム組成物は、30%モジュラスの値が13.9MPaであり、実施例1または2と同様に好ましい範囲であった。また、実施例3に係る端面リップシール4の静的試験および回転試験の結果も、実施例1と同様に目標値を満足した。したがって実施例3に係るゴム組成物によって、耐圧縮永久歪み特性、ガス遮蔽性および耐摩耗性のすべてに優れるシール材が得られることが確認された。   The rubber composition according to Example 3 had a 30% modulus value of 13.9 MPa, which was a preferable range as in Example 1 or 2. The results of the static test and the rotation test of the end face lip seal 4 according to Example 3 also satisfied the target value as in Example 1. Therefore, it was confirmed that the rubber composition according to Example 3 can provide a sealing material having excellent compression set resistance, gas shielding properties, and wear resistance.

実施例4
カーボンファイバーの配合量を、35重量部に変更した他は、実施例1と同様にしてシート材および端面リップシール4を作製し、実施例1と同様の評価を行った。評価結果を表1に示す。
Example 4
A sheet material and an end face lip seal 4 were produced in the same manner as in Example 1 except that the blending amount of the carbon fiber was changed to 35 parts by weight, and the same evaluation as in Example 1 was performed. The evaluation results are shown in Table 1.

実施例4に係るゴム組成物は、30%モジュラスの値が9.3MPaであり、実施例1と同様に好ましい範囲であった。また、実施例4に係る端面リップシール4の静的試験および回転試験の結果も、実施例1〜3と同様に目標値を満足した。したがって実施例4に係るゴム組成物によって、耐圧縮永久歪み特性、ガス遮蔽性および耐摩耗性のすべてに優れるシール材が得られることが確認された。   The rubber composition according to Example 4 had a 30% modulus value of 9.3 MPa, which was a preferable range as in Example 1. Moreover, the results of the static test and the rotation test of the end face lip seal 4 according to Example 4 also satisfied the target value as in Examples 1-3. Therefore, it was confirmed that the rubber composition according to Example 4 provides a sealing material excellent in all of compression set resistance properties, gas shielding properties, and wear resistance.

実施例5
水素化ニトリルゴムとして日本ゼオン(株)製ゼットポール1020(アクリロニトリル結合量44.2%、ヨウ素価(中心値)24、ムーニー粘度ML1+4(100℃)78)を用い、かつ、カーボンファイバーの配合量を、35重量部に変更した他は、実施例1と同様にしてシート材および端面リップシール4を作製し、実施例1と同様の評価を行った。評価結果を表1に示す。
Example 5
Zettopol 1020 manufactured by Nippon Zeon Co., Ltd. (acrylonitrile bond amount: 44.2%, iodine value (center value) 24, Mooney viscosity ML 1 + 4 (100 ° C.) 78) is used as hydrogenated nitrile rubber, and carbon fiber is blended A sheet material and end face lip seal 4 were produced in the same manner as in Example 1 except that the amount was changed to 35 parts by weight, and the same evaluation as in Example 1 was performed. The evaluation results are shown in Table 1.

実施例5に係るゴム組成物は、30%モジュラスの値が12.4MPaであり、実施例1と同様に好ましい範囲であった。また、実施例5に係る端面リップシール4の静的試験および回転試験の結果も、実施例1〜4と同様に目標値を満足した。したがって実施例5に係るゴム組成物によって、耐圧縮永久歪み特性、ガス遮蔽性および耐摩耗性のすべてに優れるシール材が得られることが確認された。   The rubber composition according to Example 5 had a 30% modulus value of 12.4 MPa, which was a preferable range as in Example 1. Moreover, the results of the static test and the rotation test of the end face lip seal 4 according to Example 5 also satisfied the target value as in Examples 1 to 4. Therefore, it was confirmed that the rubber composition according to Example 5 provides a sealing material excellent in all of compression set resistance, gas shielding properties and wear resistance.

比較例1
水素化ニトリルゴムとして日本ゼオン(株)製ゼットポール2000(アクリロニトリル結合量36.2%、ヨウ素価(中心値)7、ムーニー粘度ML1+4(100℃)85)を用い、カーボンブラックの配合量を90重量部に変更し、グラファイトの配合量を15重量部に変更した他は、実施例1と同様にしてシート材および端面リップシール4を作製し、実施例1と同様の評価を行った。評価結果を表1に示す。
Comparative Example 1
Zeonpol 2000 (manufactured by Nippon Zeon Co., Ltd., 36.2% acrylonitrile bond, iodine value (center value) 7, Mooney viscosity ML 1 + 4 (100 ° C.) 85) was used as the hydrogenated nitrile rubber, and the amount of carbon black blended The sheet material and the end face lip seal 4 were produced in the same manner as in Example 1 except that the amount was changed to 90 parts by weight and the amount of graphite was changed to 15 parts by weight. The same evaluation as in Example 1 was performed. The evaluation results are shown in Table 1.

比較例1に係るゴム組成物からなる端面リップシール4は、ガス漏れ量が14.6g/年であったため、目標値(10g/年)を満足しなかった。また、残留締め代が0.04mmと極めて微少であり、目標値(0.2mm以上)を満足しなかった。したがって、比較例1のゴム組成物に係るシール材は、ガス遮蔽性および耐圧縮永久歪み特性に劣るものであった。   Since the end face lip seal 4 made of the rubber composition according to Comparative Example 1 had a gas leakage amount of 14.6 g / year, the target value (10 g / year) was not satisfied. Further, the residual tightening margin was extremely small as 0.04 mm, and the target value (0.2 mm or more) was not satisfied. Therefore, the sealing material according to the rubber composition of Comparative Example 1 was inferior in gas shielding properties and compression set resistance properties.

比較例2
カーボンブラックの配合量を90重量部に、グラファイトの配合量を15重量部に、カーボンファイバーの配合量を65重量部にそれぞれ変更した他は、実施例1と同様にしてシート材および端面リップシール4を作製し、実施例1と同様の評価を行った。評価結果を表1に示す。
Comparative Example 2
The sheet material and the end face lip seal were the same as in Example 1 except that the amount of carbon black was changed to 90 parts by weight, the amount of graphite was changed to 15 parts by weight, and the amount of carbon fiber was changed to 65 parts by weight. 4 was produced and evaluated in the same manner as in Example 1. The evaluation results are shown in Table 1.

比較例2に係るゴム組成物からなる端面リップシール4は、リップ押し付け力が76.0Nと高く、摺動面温度が211℃と高い値であったことに関連して、残留締め代が目標値(0.2mm以上)を満足していない。すなわち、比較例2のゴム組成物に係るシール材は、耐圧縮永久歪み特性に劣るものであった。   The end face lip seal 4 made of the rubber composition according to Comparative Example 2 has a high target lip pressing force of 76.0 N and a sliding surface temperature of 211 ° C. The value (0.2 mm or more) is not satisfied. That is, the sealing material according to the rubber composition of Comparative Example 2 was inferior in compression set resistance.

比較例3
水素化ニトリルゴムとして日本ゼオン(株)製ゼットポール2000L(アクリロニトリル結合量36.2%、ヨウ素価(中心値)7、ムーニー粘度ML1+4(100℃)65)を用い、カーボンブラックの配合量を90重量部に、グラファイトの配合量を15重量部に、カーボンファイバーの配合量を65重量部にそれぞれ変更した他は、実施例1と同様にしてシート材および端面リップシール4を作製し、実施例1と同様の評価を行った。評価結果を表1に示す。
Comparative Example 3
As a hydrogenated nitrile rubber, Zeonpol 2000L manufactured by Nippon Zeon Co., Ltd. (acrylonitrile bond amount 36.2%, iodine value (center value) 7, Mooney viscosity ML 1 + 4 (100 ° C.) 65) is used. The sheet material and the end face lip seal 4 were prepared in the same manner as in Example 1 except that the amount of graphite was changed to 90 parts by weight, the amount of graphite was changed to 15 parts by weight, and the amount of carbon fiber was changed to 65 parts by weight. Evaluation similar to Example 1 was performed. The evaluation results are shown in Table 1.

比較例3に係るゴム組成物からなる端面リップシール4は、ガス漏れ量が14.2g/年であったため、目標値(10g/年)を満足しなかった。また、リップ押し付け力が64.3Nと高く、摺動面温度が201℃と高い値であったことに関連して、残留締め代が目標値(0.2mm以上)を満足していない。したがって、比較例3のゴム組成物に係るシール材は、ガス遮蔽性および耐圧縮永久歪み特性に劣るものであった。   Since the end face lip seal 4 made of the rubber composition according to Comparative Example 3 had a gas leakage amount of 14.2 g / year, the target value (10 g / year) was not satisfied. Further, in relation to the lip pressing force being as high as 64.3 N and the sliding surface temperature being as high as 201 ° C., the residual fastening allowance does not satisfy the target value (0.2 mm or more). Therefore, the sealing material according to the rubber composition of Comparative Example 3 was inferior in gas shielding properties and compression set resistance properties.

比較例4
カーボンブラックの配合量を90重量部に変更した他は、実施例1と同様にしてシート材および端面リップシール4を作製し、実施例1と同様の評価を行った。評価結果を表1に示す。
Comparative Example 4
A sheet material and an end face lip seal 4 were produced in the same manner as in Example 1 except that the blending amount of carbon black was changed to 90 parts by weight, and the same evaluation as in Example 1 was performed. The evaluation results are shown in Table 1.

比較例4に係るゴム組成物からなる端面リップシール4は、リップ押し付け力が85.2Nと高く、摺動面温度が217℃と高い値であったことに関連して、残留締め代が目標値(0.2mm以上)を満足していない。すなわち、比較例4のゴム組成物に係るシール材は、耐圧縮永久歪み特性に劣るものであった。   The end face lip seal 4 made of the rubber composition according to Comparative Example 4 has a high lip pressing force of 85.2 N and a sliding surface temperature as high as 217 ° C. The value (0.2 mm or more) is not satisfied. That is, the sealing material according to the rubber composition of Comparative Example 4 was inferior in compression set resistance.

比較例5
グラファイトの配合量を10重量部に変更した他は、実施例1と同様にしてシート材および端面リップシール4を作製し、実施例1と同様の評価を行った。評価結果を表1に示す。
Comparative Example 5
A sheet material and an end face lip seal 4 were produced in the same manner as in Example 1 except that the amount of graphite was changed to 10 parts by weight, and the same evaluation as in Example 1 was performed. The evaluation results are shown in Table 1.

比較例5に係るゴム組成物からなる端面リップシール4は、摩耗形態の分類が2類であり、不良であった。なお、不良の原因としては、引張強さが低いことに関連して、シール材の強度が不足していたものと推測される。また、その他の不良の原因としては、摺動面の潤滑性が悪く、摩擦摩耗特性が悪かったものと推測される。   The end face lip seal 4 made of the rubber composition according to Comparative Example 5 was inferior because the wear mode was classified into two types. In addition, it is estimated that the cause of the defect was that the strength of the sealing material was insufficient in relation to the low tensile strength. Further, it is estimated that other causes of defects were poor lubricity on the sliding surface and poor friction and wear characteristics.

比較例6
グラファイトの配合量を50重量部に変更した他は、実施例1と同様にしてシート材および端面リップシール4を作製し、実施例1と同様の評価を行った。評価結果を表1に示す。
Comparative Example 6
A sheet material and an end face lip seal 4 were produced in the same manner as in Example 1 except that the amount of graphite was changed to 50 parts by weight, and the same evaluation as in Example 1 was performed. The evaluation results are shown in Table 1.

比較例6に係るゴム組成物からなる端面リップシール4は、摩耗形態の分類が2類であり、不良であった。なお、不良の原因としては、リップ押し付け力が高いことに関連して、摺動面温度が高かったのではないかと推測される。   The end face lip seal 4 made of the rubber composition according to Comparative Example 6 was inferior because the wear mode was classified into two types. In addition, it is estimated that the cause of the defect was that the sliding surface temperature was high in relation to the high lip pressing force.

比較例7
カーボンファイバーの配合量を25重量部に変更した他は、実施例1と同様にしてシート材および端面リップシール4を作製し、実施例1と同様の評価を行った。評価結果を表1に示す。
Comparative Example 7
A sheet material and an end face lip seal 4 were prepared in the same manner as in Example 1 except that the amount of carbon fiber was changed to 25 parts by weight, and the same evaluation as in Example 1 was performed. The evaluation results are shown in Table 1.

比較例7に係るゴム組成物からなる端面リップシール4は、摩耗形態の分類が2類であり、不良であった。なお、不良の原因としては、引張強さが低いことに関連して、シール材の強度が不足していたものと推測される。   The end face lip seal 4 made of the rubber composition according to Comparative Example 7 was inferior because the wear mode was classified into two types. In addition, it is estimated that the cause of the defect was that the strength of the sealing material was insufficient in relation to the low tensile strength.

比較例8
カーボンブラックの配合量を30重量部に変更した他は、実施例1と同様にしてシート材および端面リップシール4を作製し、実施例1と同様の評価を行った。評価結果を表1に示す。
Comparative Example 8
A sheet material and an end face lip seal 4 were produced in the same manner as in Example 1 except that the blending amount of carbon black was changed to 30 parts by weight, and the same evaluation as in Example 1 was performed. The evaluation results are shown in Table 1.

比較例8に係るゴム組成物からなる端面リップシール4は、摩耗形態の分類が2類であり、不良であった。なお、不良の原因としては、引張強さが低いことに関連して、シール材の強度が不足していたものと推測される。   The end face lip seal 4 made of the rubber composition according to Comparative Example 8 was inferior because the wear mode was classified into two types. In addition, it is estimated that the cause of the defect was that the strength of the sealing material was insufficient in relation to the low tensile strength.

総合評価
実施例および比較例を総合すると、アクリロニトリル結合量が40%以上48%以下である水素化ニトリルゴムをベースポリマーとし、カーボンブラック、グラファイトおよびカーボンファイバーの合計配合量が、水素化ニトリルゴム100重量部に対して、110重量部以上135重量部以下とした実施例1〜5に係るシール材のみが、すべての項目で良好な結果となった。したがって、ベースポリマーおよび充填剤を、上記範囲にすることによって、耐圧縮永久歪み特性、ガス遮蔽性および耐摩耗性のすべてに優れたゴム組成物が得られることが確認された。
Comprehensive evaluation When the examples and comparative examples are combined, hydrogenated nitrile rubber having an acrylonitrile bond amount of 40% or more and 48% or less is used as a base polymer, and the total blending amount of carbon black, graphite and carbon fiber is hydrogen. Only the sealing materials according to Examples 1 to 5 with 110 parts by weight or more and 135 parts by weight or less with respect to 100 parts by weight of the nitrile rubber gave good results in all items. Therefore, it was confirmed that by setting the base polymer and the filler in the above range, a rubber composition excellent in all of compression set resistance, gas shielding properties and wear resistance can be obtained.

Claims (7)

アクリロニトリル結合量が40%以上48%以下である水素化ニトリルゴムに、カーボンブラック、グラファイトおよびカーボンファイバーとを少なくとも配合してなるゴム組成物であって、
前記カーボンブラック、前記グラファイトおよび前記カーボンファイバーの合計配合量が、前記水素化ニトリルゴム100重量部に対して、110重量部以上135重量部以下であることを特徴とするゴム組成物。
A rubber composition obtained by blending at least carbon black, graphite, and carbon fiber with a hydrogenated nitrile rubber having an acrylonitrile bond amount of 40% or more and 48% or less,
The rubber composition, wherein a total amount of the carbon black, the graphite, and the carbon fiber is 110 parts by weight or more and 135 parts by weight or less with respect to 100 parts by weight of the hydrogenated nitrile rubber.
前記カーボンブラックの配合量が、前記水素化ニトリルゴム100重量部に対して、40重量部以上60重量部以下であることを特徴とする請求項1に記載のゴム組成物。   2. The rubber composition according to claim 1, wherein an amount of the carbon black is 40 to 60 parts by weight with respect to 100 parts by weight of the hydrogenated nitrile rubber. 前記グラファイトの配合量が、前記水素化ニトリルゴム100重量部に対して、20重量部以上40重量部以下であることを特徴とする請求項1または2に記載のゴム組成物。   3. The rubber composition according to claim 1, wherein the compounding amount of the graphite is 20 parts by weight or more and 40 parts by weight or less with respect to 100 parts by weight of the hydrogenated nitrile rubber. 前記カーボンファイバーの配合量が、前記水素化ニトリルゴム100重量部に対して、35重量部以上50重量部以下であることを特徴とする請求項1から3のいずれかに記載のゴム組成物。   The rubber composition according to any one of claims 1 to 3, wherein a blending amount of the carbon fiber is 35 parts by weight or more and 50 parts by weight or less with respect to 100 parts by weight of the hydrogenated nitrile rubber. 前記カーボンブラック、前記グラファイトおよび前記カーボンファイバーの合計配合量が、前記水素化ニトリルゴム100重量部に対して、115重量部以上125重量部以下であることを特徴とする請求項1から4のいずれかに記載のゴム組成物。   The total blending amount of the carbon black, the graphite and the carbon fiber is 115 parts by weight or more and 125 parts by weight or less with respect to 100 parts by weight of the hydrogenated nitrile rubber. A rubber composition according to any one of the above. 前記水素化ニトリルゴムは、ムーニー粘度ML1+4(100℃)(JIS K6395準拠)が65以上85以下(中心値)、ヨウ素価(中心値)26以下であることを特徴とする請求項1から5のいずれかに記載のゴム組成物。The hydrogenated nitrile rubber has a Mooney viscosity ML 1 + 4 (100 ° C.) (according to JIS K6395) of 65 to 85 (central value) and an iodine value (central value) of 26 or less. The rubber composition according to any one of the above. 30%モジュラスが7MPa以上15MPa以下であることを特徴とする請求項1から6のいずれかに記載のゴム組成物。   The rubber composition according to any one of claims 1 to 6, wherein a 30% modulus is 7 MPa or more and 15 MPa or less.
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