WO2017043389A1 - シール材およびシール機構 - Google Patents

シール材およびシール機構 Download PDF

Info

Publication number
WO2017043389A1
WO2017043389A1 PCT/JP2016/075501 JP2016075501W WO2017043389A1 WO 2017043389 A1 WO2017043389 A1 WO 2017043389A1 JP 2016075501 W JP2016075501 W JP 2016075501W WO 2017043389 A1 WO2017043389 A1 WO 2017043389A1
Authority
WO
WIPO (PCT)
Prior art keywords
sealing material
shaft
sealing
elastomer
sliding layer
Prior art date
Application number
PCT/JP2016/075501
Other languages
English (en)
French (fr)
Inventor
岳人 出井
山田　充宏
洋治 石崎
堅一朗 青木
康弘 青木
Original Assignee
ニッタ株式会社
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by ニッタ株式会社 filed Critical ニッタ株式会社
Priority to US15/758,823 priority Critical patent/US20200232561A1/en
Priority to KR1020177034205A priority patent/KR20180052555A/ko
Priority to EP16844250.7A priority patent/EP3348882A4/en
Priority to CN201680031803.0A priority patent/CN107709850A/zh
Publication of WO2017043389A1 publication Critical patent/WO2017043389A1/ja

Links

Images

Classifications

    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F16—ENGINEERING ELEMENTS AND UNITS; GENERAL MEASURES FOR PRODUCING AND MAINTAINING EFFECTIVE FUNCTIONING OF MACHINES OR INSTALLATIONS; THERMAL INSULATION IN GENERAL
    • F16J—PISTONS; CYLINDERS; SEALINGS
    • F16J15/00—Sealings
    • F16J15/16—Sealings between relatively-moving surfaces
    • F16J15/18—Sealings between relatively-moving surfaces with stuffing-boxes for elastic or plastic packings
    • F16J15/20—Packing materials therefor
    • G—PHYSICS
    • G03—PHOTOGRAPHY; CINEMATOGRAPHY; ANALOGOUS TECHNIQUES USING WAVES OTHER THAN OPTICAL WAVES; ELECTROGRAPHY; HOLOGRAPHY
    • G03G—ELECTROGRAPHY; ELECTROPHOTOGRAPHY; MAGNETOGRAPHY
    • G03G15/00—Apparatus for electrographic processes using a charge pattern
    • G—PHYSICS
    • G03—PHOTOGRAPHY; CINEMATOGRAPHY; ANALOGOUS TECHNIQUES USING WAVES OTHER THAN OPTICAL WAVES; ELECTROGRAPHY; HOLOGRAPHY
    • G03G—ELECTROGRAPHY; ELECTROPHOTOGRAPHY; MAGNETOGRAPHY
    • G03G15/00—Apparatus for electrographic processes using a charge pattern
    • G03G15/06—Apparatus for electrographic processes using a charge pattern for developing
    • G03G15/08—Apparatus for electrographic processes using a charge pattern for developing using a solid developer, e.g. powder developer
    • G—PHYSICS
    • G03—PHOTOGRAPHY; CINEMATOGRAPHY; ANALOGOUS TECHNIQUES USING WAVES OTHER THAN OPTICAL WAVES; ELECTROGRAPHY; HOLOGRAPHY
    • G03G—ELECTROGRAPHY; ELECTROPHOTOGRAPHY; MAGNETOGRAPHY
    • G03G15/00—Apparatus for electrographic processes using a charge pattern
    • G03G15/06—Apparatus for electrographic processes using a charge pattern for developing
    • G03G15/08—Apparatus for electrographic processes using a charge pattern for developing using a solid developer, e.g. powder developer
    • G03G15/0806—Apparatus for electrographic processes using a charge pattern for developing using a solid developer, e.g. powder developer on a donor element, e.g. belt, roller
    • G03G15/0817—Apparatus for electrographic processes using a charge pattern for developing using a solid developer, e.g. powder developer on a donor element, e.g. belt, roller characterised by the lateral sealing at both sides of the donor member with respect to the developer carrying direction
    • G—PHYSICS
    • G03—PHOTOGRAPHY; CINEMATOGRAPHY; ANALOGOUS TECHNIQUES USING WAVES OTHER THAN OPTICAL WAVES; ELECTROGRAPHY; HOLOGRAPHY
    • G03G—ELECTROGRAPHY; ELECTROPHOTOGRAPHY; MAGNETOGRAPHY
    • G03G15/00—Apparatus for electrographic processes using a charge pattern
    • G03G15/06—Apparatus for electrographic processes using a charge pattern for developing
    • G03G15/08—Apparatus for electrographic processes using a charge pattern for developing using a solid developer, e.g. powder developer
    • G03G15/0896—Arrangements or disposition of the complete developer unit or parts thereof not provided for by groups G03G15/08 - G03G15/0894
    • G03G15/0898—Arrangements or disposition of the complete developer unit or parts thereof not provided for by groups G03G15/08 - G03G15/0894 for preventing toner scattering during operation, e.g. seals
    • Y—GENERAL TAGGING OF NEW TECHNOLOGICAL DEVELOPMENTS; GENERAL TAGGING OF CROSS-SECTIONAL TECHNOLOGIES SPANNING OVER SEVERAL SECTIONS OF THE IPC; TECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER USPC CROSS-REFERENCE ART COLLECTIONS [XRACs] AND DIGESTS
    • Y10—TECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER USPC
    • Y10S—TECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER USPC CROSS-REFERENCE ART COLLECTIONS [XRACs] AND DIGESTS
    • Y10S277/00—Seal for a joint or juncture
    • Y10S277/935—Seal made of a particular material
    • Y10S277/944—Elastomer or plastic

Definitions

  • the present invention relates to a sealing material and a sealing mechanism for preventing leakage and scattering of powder such as toner.
  • Patent Document 1 discloses that a pile or fiber sheet is formed in a cylindrical shape, and the outer peripheral side is a metal support member A cylindrical seal member constrained by is disclosed. This cylindrical seal member presses the periphery of the shaft with an appropriate compressive force with piles or fibers, and balances sliding resistance and sealing performance.
  • An object of the present invention is to provide a sealing material that has both a low sliding resistance and a high sealing property, a highly durable sealing material, and an external compression force that can be relaxed.
  • the sealing material of the present invention is composed of an elastic material having a sliding layer in which fibers and an elastomer are integrated on the inner peripheral surface side, the sealing material has high sealing performance and excellent durability.
  • the elastic skin layer disposed on the outer peripheral surface side of the sliding layer has a porous structure, the external compressive force on the shaft can be relaxed, and an appropriate sliding torque can be obtained.
  • FIG. 1 shows a sealing material 10 according to an embodiment of the present invention.
  • This sealing material 10 has a ring shape and has a shaft insertion hole 3 through which the shaft 30 is inserted at the center, and a sliding layer 11 and an elastic outer skin layer 12 are laminated around the shaft 30 in this order toward the outer periphery. It is integrated.
  • the sealing material 10 includes an inlet of the hole portion 21 of the structure 20, that is, an inner peripheral surface of the sealing material accommodation recess 22 formed in the shaft insertion port 51, and the inside of the sealing material accommodation recess 22. It is interposed between the outer peripheral surface of the inserted shaft 30 and seals the outer peripheral surface of the shaft 30 that performs rotational motion around the axis or reciprocating motion in the axial direction.
  • the shaft 30 is inserted into the hole 21 of the structure 20 through the sealing material housing recess 22. That is, the sealing material accommodation recess 22 communicates with the hole 21 and has an inner diameter larger than the diameter of the hole 21.
  • the sealing material 10 is adjusted to the shape and size of the shaft 30 to be described later so that a gap is not generated between the inner peripheral surface of the shaft insertion hole 3 and the outer peripheral surface of the shaft 30 when the shaft 30 is operated. Are adjusted accordingly.
  • the sliding layer 11 of the sealing material 10 seals the outer peripheral surface of the shaft 30, and the fibers and the elastomer are integrated. Thereby, it can be set as the sealing material with low sliding resistance of the shaft 30 which contacts, and excellent in durability with respect to sliding friction.
  • the elastomer constituting the sliding layer 11 mainly improves the durability of the fiber, and examples of the material thereof include natural rubber, nitrile rubber, chloroprene rubber, hypalon, polybutadiene rubber, ethylene-propylene rubber ( EPM), ethylene-propylene-diene terpolymer (EPDM), hydrogenated acrylonitrile butadiene rubber (H-NBR), silicon rubber, fluorine rubber, acrylic rubber, styrene butadiene rubber, chlorinated polyethylene rubber, millable urethane, heat Elastomers such as curable polyurethane, thermoplastic polyurethane, or thermoplastic polyester are listed, and one or more of these are used.
  • the elastomer constituting the sliding layer 11 may be blended with a vulcanizing agent, a vulcanization acceleration aid and a reinforcing agent.
  • a vulcanizing agent include organic peroxides such as dicumyl peroxide, organic sulfur compounds, and metal oxides.
  • the vulcanization acceleration aid include fatty acids such as stearic acid, metal oxides, and the like.
  • the reinforcing agent include carbon black and white carbon.
  • a solid lubricant such as graphite, silicon oil, fluorine powder, and molybdenum disulfide may be included in the elastomer in order to reduce sliding resistance.
  • the fibers constituting the sliding layer 11 mainly contact and slide with the outer peripheral surface of the shaft 30 and become a main factor for reducing the sliding resistance around the shaft 30.
  • Examples of the material of the fiber constituting the sliding layer 11 include nylon fiber, aramid fiber, polyester fiber, carbon fiber, Teflon (registered trademark) fiber, liquid crystal polymer fiber, glass fiber, and cotton yarn.
  • the fibers constituting the sliding layer 11 may be in the form of a cloth material or may be mixed with the elastomer in the form of short fibers. Examples of the cloth material include woven cloth, knitted cloth, and non-woven cloth.
  • the fabric weight is usually 20 to 200 g / m 2 , but is not particularly limited.
  • the form of the fiber is a cloth material
  • the cloth material and the elastomer are integrated so that the cloth material slides in contact with the outer peripheral surface of the shaft 30.
  • the sliding layer 11 is obtained by mixing the short fibers into the elastomer and integrally forming them.
  • the elastic skin layer 12 has a porous structure.
  • Such an elastic skin layer 12 is obtained by so-called foaming / crosslinking in which a foaming agent or the like is contained in an elastomer material and foamed simultaneously with vulcanization by heat and pressure.
  • the elastomer material to be used the same elastomer material as that of the sliding layer 11 can be used. In particular, it is preferable to use the same elastomer material as that of the sliding layer 11 in order to integrate with the sliding layer 11.
  • the amount of the foaming agent added may be adjusted so that the resulting elastic skin layer 12 has sufficient hardness and density to relieve the pressure applied to the sealing material and reduce the sliding torque.
  • the hardness (rubber hardness) of the elastic skin layer 12 is about 50 to 90 Hs, preferably about 60 to 70 Hs as measured with a JIS K6253 type A durometer.
  • the density of the elastic skin layer 12 is about 1.0 to 1.4 kg / m 3 , preferably about 1.1 to 1.2 kg / m 3 .
  • the addition amount of the foaming agent is usually 0.1 to 10% by mass, preferably 0.3 to 3.0% by mass, based on the total amount of elastomer.
  • the radial thickness of the sliding layer 11 and the elastic outer skin layer 12 is not particularly limited, and may be appropriately adjusted according to the use application of the sealing material 10, but the external compressive force applied to the shaft 30 from the outer sealing material 10.
  • the ratio of the thickness in the radial direction between the sliding layer 11 and the elastic outer skin layer 12 having a porous structure is preferably 1:10 to 30.
  • the sealing material 10 has a ring shape or a cylindrical shape.
  • the length of the sealing material 10 along the axial direction of the shaft 30 is not particularly limited, but is usually about 0.5 to 10 mm.
  • the shape of the shaft insertion hole 3 of the sealing material 10 is determined based on the shape of the shaft 30.
  • the cross-sectional shape of the shaft 30 may be, for example, a circle, a square, or a polygon.
  • the shaft 30 may have a thread groove (not shown) formed on the outer surface. In this case, it is preferable that a thread groove that can be screwed with the thread groove of the shaft 30 is formed on the inner peripheral surface of the shaft insertion hole 3 of the sliding layer 11 in order to ensure sealing performance.
  • the sealing material 10 does not specifically limit as a manufacturing method of the sealing material 10 which concerns on this invention.
  • a fiber (fabric material) impregnated with an elastomer for forming a sliding layer is wound around a rod-like object having the same shape as the outer peripheral surface of the shaft 30, and an elastic skin layer containing a foaming agent on its outer surface. Wrap the elastomer. This is accommodated between upper and lower molds that can be molded into a desired shape of the sealing material 10, heated and bonded under pressure, and at the same time, an elastomer for forming an elastic skin layer is foamed. Then, the sealing material 10 can be obtained by taking out the molded product from the mold and cutting it to the required thickness.
  • a rod-like material having the same shape as the outer peripheral surface of the shaft 30 is wrapped with a cloth material impregnated with an elastomer for forming a sliding layer, accommodated between molds, and then fluidized with a foaming agent.
  • the sealing material 10 can also be manufactured by a mold molding method or the like in which an elastomer for forming an elastic skin layer is poured into a mold and heated and pressurized to take out from the mold.
  • a method of impregnating the cloth material after dissolving the elastomer with a solvent or the like to form a liquid is preferably used.
  • the elastomer can enter between the fiber materials constituting the cloth material, and the fiber materials constituting the cloth material can be bonded together to reinforce the cloth material.
  • a cloth material impregnated with elastomer as a sliding layer, not only is the wear caused by rubbing between the fiber materials that make up the cloth material reduced, but also the wear resistance between the sliding layer and the shaft is improved. It becomes possible to make it.
  • the sliding layer 11 and the elastic outer skin layer 12 having a porous structure may be bonded with an adhesive.
  • the sealing material 10 is installed and used, for example, as shown in FIG. That is, after the shaft 30 is inserted into the shaft insertion hole 3 in the central portion of the seal material 10, the shaft 30 is inserted into the hole portion 21 of the structure 20, and the seal material 10 is inserted into the seal material accommodation recess in front of the hole portion 21. Press fit into 22. Next, the seal holding member 24 is attached to the outer surface of the structure 20, and the sealing member 10 is sealed in the sealing member receiving recess 22. After the sealing material 10 is press-fitted into the sealing material accommodating recess 22 in advance and the seal holding material 24 is attached, the shaft 30 may be inserted into the hole 21 of the structure 20 through the shaft insertion hole 3 of the sealing material 10. Good.
  • the seal holding member 24 is screwed onto the outer wall surface of the structure 20 after the sealing member 10 inserted on the shaft 30 is pressed into the sealing member receiving recess 22 and attached in a compressed state ( (Not shown) or the like.
  • the seal holding member 24 is not particularly limited as long as it can confine the sealing member 10 in the sealing member receiving recess 22 and can be fixed to the structure 20. With this seal holding material 24, the seal material 10 is fixed in the seal material accommodation recess 22, and does not come off the structure 20 even if the shaft 30 moves.
  • the elastic skin layer 12 When the elastic skin layer 12 is a non-foamed material having no porous structure, the pressing force from the seal holding material 24 is diffused in multiple directions within the elastic skin layer 12, and the appearance of the elastic skin layer 12 is likely to be deformed. Become.
  • the elastic skin layer 12 has a porous structure as in the present embodiment, when the seal holding member 24 compresses the elastic skin layer 12 during installation, the elastic skin layer 12 A void portion (not shown) in the porous structure to be contained is deformed by receiving pressure from the seal holding member 24, and the external compressive force can be relaxed. Therefore, the deformation of the appearance of the elastic skin layer 12 is suppressed.
  • the elastic skin layer 12 can be expected to have a spring effect that increases its elasticity due to the internal porous structure. Due to this spring effect, the sliding layer 11 can be pressed against the shaft 30 when an external pressure of a certain level or more is applied to the elastic skin layer 12, and the sealing performance is improved.
  • the sealing material 10 is formed such that the front surface into which the foreign material 4 enters is perpendicular to the shaft 30.
  • the inner peripheral surface side of the sealing material 10 is the outer peripheral surface side.
  • the front surface may be configured to have a sloped shape so as to be located outside the structure 20. Thereby, the foreign material 4 can be excluded effectively.
  • FIG. 2 shows a sealing mechanism according to still another embodiment of the present invention.
  • the seal material 10 is attached in a compressed state in a seal material accommodation recess 43 provided in the seal holding material 42 located outside the structure 20.
  • a seal holding member 42 is attached to the outside of the shaft insertion port 52 provided in the structure 20.
  • the seal holding member 42 is formed with a seal material receiving recess 43 on the surface facing the shaft insertion port 52.
  • the shaft insertion port 52 is sealed by interposing the sealing material 10 between the inner peripheral surface of the sealing material accommodating recess 43 and the outer peripheral surface of the shaft 30 inserted into the hole 21 of the structure 20. That is, the seal holding member 42 is fixed to the outer wall surface of the structure 20 by screwing or the like after the sealing member 10 inserted on the shaft 30 is press-fitted into the sealing member receiving recess 43 to be compressed and deformed.
  • Others are the same as the embodiment shown in FIG.
  • the sealing material and the sealing mechanism of the present invention include, for example, vehicles such as automobiles, motorbikes, bicycles, amusement vehicles, motorboats, railway vehicles, ships, aircrafts, spacecrafts, various machines, machine tools, robots, vibrations, etc. It can be suitably used as a sealing material applied as a shaft seal of a shaft such as a rotating shaft used in production equipment, image processing apparatuses, semiconductor manufacturing apparatuses, chip mounters, and other industrial machines.
  • Example 1 a base rubber (NBR rubber) was first kneaded (paste kneaded), and DPT (dinitrosopentamethylenetetramine) as a foaming agent was added to the base rubber in an amount of 0.55 wt. Next, kneading was carried out to obtain a raw material rubber for the sealing material.
  • NBR rubber NBR rubber
  • DPT dinitrosopentamethylenetetramine
  • a canvas impregnated with an elastomer is wrapped around a rod-like object having the same shape as the outer peripheral surface of the shaft 30, and then the raw rubber to which a foaming agent has been added is wound and heated under pressure to be fused to the canvas.
  • a cylindrical sealing material was obtained.
  • Table 1 shows the hardness and density of the sealing material. The hardness is obtained by measuring the outer peripheral surface of the sealing material 10 with a rubber hardness meter.
  • a sealing material was obtained in the same manner as in Example except that no foaming agent was added to the raw rubber.
  • Table 1 shows the hardness and density of the sealing material.
  • the seal material 10 is inserted into the seal material receiving recess 22 formed in a disk-like structure 20 ′ (corresponding to a nut of the ball screw) through the threaded shaft 31 of the ball screw as a shaft. Then, the seal holding member 24 was attached, and the screw 26 was tightened to fix the sealing member 10. At this time, the spacer 25 was arranged on the outer peripheral side in the sealing material accommodation recess 22 and adjusted so that the compression rate of the sealing material 10 was 2%. A gap T was formed between the sealing material 10 and the spacer 25 so that there was no compression in the outer circumferential direction.
  • the rate of change was calculated from (Example / Comparative Example) ⁇ 100.
  • the sealing material of the example is made of a foamed elastic body having a porous structure, the hardness and density are about 5% lower than those of the normal elastic body of the comparative example. Torque is also reduced by about 17%. It can be seen that there is no significant difference between the example and the comparative example in terms of sealing performance, and torque can be reduced while maintaining sealing performance.

Landscapes

  • Engineering & Computer Science (AREA)
  • General Engineering & Computer Science (AREA)
  • Physics & Mathematics (AREA)
  • General Physics & Mathematics (AREA)
  • Mechanical Engineering (AREA)
  • Sealing Devices (AREA)
  • Dry Development In Electrophotography (AREA)
  • Electrophotography Configuration And Component (AREA)

Abstract

構造体２０の孔部２１と、この孔部２１内に挿入されるシャフト３０との間をシールするためのシール材１０であって、前記構造体２０に対するシャフト３０の相対移動時に内周面が前記シャフト３０と摺動するリング状ないし円筒状の形態を有し、繊維とエラストマーとが一体化された摺動層１１と、この摺動層１１の外周面側に積層され、多孔質構造を有する弾性外皮層１２とを備える。

Description

シール材およびシール機構
　本発明は、トナー等の粉体の漏出や飛散を阻止するためのシール材およびシール機構に関する。
　トナー等の粉体を取り扱う画像処理装置において、回転シャフトをシールして粉体の漏出を阻止するために、特許文献１には、パイルもしくはファイバーシートを円筒状にし、その外周側を金属支持部材で拘束した円筒状シール部材が開示されている。この円筒状シール部材は、パイルやファイバーでシャフトの周りを適度な圧縮力で押さえ込み、摺動抵抗とシール性のバランスをとっている。
　しかしながら、上記円筒状シール部材は、パイルやファイバーの耐久性が低く、さらにパイルやファイバー間に粉体が入るとシール性が低下する。また、シール性を高めるために外周から高い圧力をかけるとシール材の変形が起こりやすい。そのため、高負荷で長期間使用する装置には使用できないという問題があった。
特開２００８－２６７２８号公報
　本発明の課題は、低い摺動抵抗および高いシール性を兼ね備えると共に、耐久性の高いシール材、および外部圧縮力を緩和できるシール機構を提供することである。
　本発明者らは、前記課題を解決すべく鋭意研究を重ねた結果、本発明を完成するに至った。すなわち、本発明のシール材は、構造体の孔部と、この孔部内に挿入されるシャフトとの間をシールするためのシール材であって、前記構造体に対するシャフトの相対移動時に内周面が前記シャフトと摺動するリング状ないし筒状の形態を有し、繊維とエラストマーとが一体化された摺動層と、この摺動層の外周面上に積層された、多孔質構造を有する弾性外皮層とを備えた積層体から構成されている。
　本発明のシール材は、繊維とエラストマーとが一体化された摺動層を内周面側に備えた弾性材から構成されるので、高いシール性を備えると共に、耐久性に優れる。
　また、摺動層の外周面側に配置された弾性外皮層が多孔質構造を有するので、シャフトへの外部圧縮力を緩和させることができ、適切な摺動トルクにすることができる。
本発明の一実施形態に係るシール材およびシール機構を示す概略断面図である。 本発明の他の実施形態に係るシール機構を示す概略断面図である。 シール材のシール性試験方法を示す説明図である。 シール材のトルク試験方法を示す説明図である。
　図１は、本発明の一実施形態に係るシール材１０を示している。このシール材１０は、リング状であり、中央部にシャフト３０が挿通するシャフト挿通孔３を有し、シャフト３０の周囲に摺動層１１および弾性外皮層１２が外周に向かってこの順に積層・一体化されている。
　シール材１０は、図１に示すように、構造体２０の孔部２１の入口、すなわちシャフト挿入口５１に形成されたシール材収容凹部２２の内周面と、このシール材収容凹部２２内を挿通したシャフト３０の外周面との間に介在し、軸まわりの回転運動または軸方向の往復運動を行うシャフト３０の外周面をシールするものである。シャフト３０はシール材収容凹部２２を経て構造体２０の孔部２１内に挿入される。すなわち、シール材収容凹部２２は、孔部２１と連通し、かつ前記孔部２１の径よりも大きい内径を有する。
　シール材１０は、シャフト３０の動作時にシャフト挿通孔３の内周面とシャフト３０の外周面との間に空隙が発生するのを抑制できるように、後述するシャフト３０の形状や大きさに合わせて適宜調整される。
　シール材１０の摺動層１１は、図１に示すように、シャフト３０の外周面をシールするものであり、繊維とエラストマーとが一体化されている。これにより、接触するシャフト３０の摺動抵抗が低く、摺動摩擦に対する耐久性に優れるシール材とすることができる。
　摺動層１１を構成するエラストマーは、主に、繊維の耐久性を向上させるものであり、その材質としては、例えば、天然ゴム、ニトリルゴム、クロロプレンゴム、ハイパロン、ポリブタジエンゴム、エチレン－プロピレンゴム（ＥＰＭ）、エチレン－プロピレン－ジエン三元共重合体（ＥＰＤＭ）、水素添加アクリロニトリルブタジエンゴム（Ｈ－ＮＢＲ）、シリコンゴム、フッ素ゴム、アクリルゴム、スチレンブタジエンゴム、塩素化ポリエチレンゴム、ミラブルウレタン、熱硬化性ポリウレタン、熱可塑性ポリウレタンまたは熱可塑性ポリエステルなどのエラストマーが挙げられ、これら一種以上が使用される。摺動層１１を構成するエラストマーには、加硫剤、加硫促進助剤および補強剤が配合されてもよい。加硫剤としては、例えば、ジクミルパーオキサイドなどの有機過酸化物、有機硫黄化合物、金属酸化物などが挙げられる。加硫促進助剤としては、例えば、ステアリン酸などの脂肪酸、金属酸化物などが挙げられる。補強剤としては、例えば、カーボンブラック、ホワイトカーボンなどが挙げられる。さらに、例えば、老化防止剤、充填剤、可塑剤、粘着剤などを配合してもよい。これら以外に、摺動抵抗を小さくするために、グラファイト、シリコンオイル、フッ素パウダー、二硫化モリブデン等の固体潤滑剤がエラストマーに含まれても良い。
　摺動層１１を構成する繊維は、主に、シャフト３０の外周面と接触摺動するものであり、シャフト３０の周りの摺動抵抗を小さくする主要因となる。
　摺動層１１を構成する繊維の材質としては、例えば、ナイロン繊維、アラミド繊維、ポリエステル繊維、炭素繊維、テフロン（登録商標）繊維、液晶ポリマー繊維、ガラス繊維、綿糸などが挙げられる。摺動層１１を構成する繊維は、布材の形態であってもよく、短繊維の形態でエラストマーに混合してもよい。この布材としては、織物布、編物布または不織布が挙げられる。布材の目付け量は、通常２０～２００ｇ／ｍ2であるが、特に限定されない。
　繊維の形態が布材である場合、布材がシャフト３０の外周面と接触摺動するように布材とエラストマーとを一体化させる。一方、短繊維の形態である場合、エラストマーの中に短繊維を混ぜ込んで一体成形することにより、摺動層１１が得られる。
　弾性外皮層１２は多孔質構造を有する。このような弾性外皮層１２は、エラストマー材料に発泡剤等を含有させ、加熱加圧による加硫と同時に発泡させる、いわゆる発泡・架橋させて得られる。使用するエラストマー材料としては、摺動層１１と同様なエラストマー材料が使用可能であり、特に摺動層１１と同じエラストマー材料を使用するのが、摺動層１１と一体化するうえで好ましい。
　弾性外皮層１２に使用する発泡剤としては、従来からエラストマーの発泡に使用されているものがいずれも使用可能であり、例えば炭酸水素ナトリウム、炭酸アンモニウム、ジアゾアミノベンゼン、N,N'-ジニトロソペンタメチレンテトラミン、アゾジカルボンアミド等が挙げられる。加硫剤等のその他の添加剤は摺動層１１と同様な材料が使用可能である。
　発泡剤の添加量は、得られる弾性外皮層１２が、シール材に加わる圧力を緩和し、摺動トルクを低下させるのに十分な硬度および密度を有するように調整すればよい。具体的には、弾性外皮層１２の硬度（ゴム硬度）はＪＩＳ　Ｋ６２５３タイプＡデュロメータによる測定で５０～９０Ｈｓ、好ましくは６０～７０Ｈｓ程度であるのがよい。弾性外皮層１２の密度は１．０～１．４ｋｇ/ｍ3、好ましくは１．１～１．２ｋｇ/ｍ3程度であるのがよい。
　発泡剤の添加量は、通常、エラストマー総量に対して、０．１～１０質量％、好ましくは０．３～３．０質量％であるのがよい。
　摺動層１１および弾性外皮層１２の径方向の厚みは特に限定されず、シール材１０の使用用途などに応じて適宜調整すればよいが、外周のシール材１０からシャフト３０にかかる外部圧縮力を緩和するうえで、摺動層１１と多孔質構造を有する弾性外皮層１２との径方向の厚さの比が、１：１０～３０であるのがよい。
　シール材１０は、リング状ないし円筒状である。シール材１０のシャフト３０の軸方向に沿った長さは、特に限定されないが、通常０．５～１０ｍｍ程度であるのがよい。
　シール材１０のシャフト挿通孔３は、シャフト３０の形状に基づいて形状が決定される。シャフト３０の断面形状は、例えば、円形、正方形、多角形などであってもよい。シャフト３０は、外表面にねじ溝(図示せず)が形成されたものであってもよい。この場合は、摺動層１１のシャフト挿通孔３の内周面には、シャフト３０のねじ溝と螺合しうるねじ溝が形成されているのが、シール性を確保するうえで好ましい。
　本発明に係るシール材１０の製造方法としては、特に限定されない。例えば、シャフト３０の外周面と同様の形状の棒状物に、摺動層形成用のエラストマーを含浸させた繊維（布材）を巻きつけ、さらにその外面に発泡剤を含有する弾性外皮層形成用エラストマーを巻き付ける。これを所望のシール材１０の形状に成形可能な上下金型の間に収容し、加圧下で加熱して接着させ、同時に弾性外皮層形成用エラストマーを発泡させる。その後、金型から成形物を取り出し必要厚みにカットすることでシール材１０を得ることができる。
　また、シャフト３０の外周面と同様の形状の棒状物に、摺動層形成用のエラストマーを含浸させた布材を巻きつけて、金型の間に収容し、ついで発泡剤を含有した流動性のある弾性外皮層形成用エラストマーを金型内に流し込み、加熱加圧して金型内から取り出す金型成形法等でも、シール材１０を製造することができる。
　エラストマーによる布材への含浸処理は、エラストマーを溶剤等で溶解し液状とした後、布材を含浸処理する方法が好適に使用される。エラストマーにより布材を含浸処理することで、布材を構成する繊維材の間にエラストマーが入り込み、布材を構成する繊維材同士を接着させてまとめあげ、布材を補強することができる。エラストマーを含浸させた布材を摺動層として採用することにより、布材を構成する繊維材同士の擦れによる摩耗が低減されるだけでなく、摺動層とシャフトの間の耐摩耗性を向上させることが可能となる。
　上記のような一体成形せずに、摺動層１１と多孔質構造を有する弾性外皮層１２とを接着剤で接着したものであってもよい。
〔シール機構〕
　シール材１０は、例えば、図１に示すようにして設置され、使用される。すなわち、シール材１０中央部のシャフト挿通孔３内にシャフト３０を挿通した後、シャフト３０を構造体２０の孔部２１内に挿入すると共に、シール材１０を孔部２１前方のシール材収容凹部２２内に圧入する。次いで、構造体２０の外面にシール保持材２４を取り付けて、シール材１０をシール材収容凹部２２内に密封する。
　予めシール材１０をシール材収容凹部２２内に圧入し、シール保持材２４を取り付けた後、シャフト３０をシール材１０のシャフト挿通孔３を経て構造体２０の孔部２１内に挿入してもよい。
　シール保持材２４は、図１に示すように、シャフト３０に外挿したシール材１０をシール材収容凹部２２内に圧入して圧縮状態で取り付けた後、構造体２０の外壁面にねじ止め（図示せず）などにより固定するものである。このシール保持材２４は、シール材収容凹部２２内にシール材１０を閉じ込め、構造体２０に固着することができるものであれば特に限定されない。このシール保持材２４により、シール材１０は、シール材収容凹部２２内に固定され、シャフト３０が移動しても構造体２０から外れることがない。
　弾性外皮層１２が多孔質構造を持たない非発泡体である場合、シール保持材２４からの押圧力が弾性外皮層１２内で多方向に拡散され、弾性外皮層１２の外見の変形が起こりやすくなる。これに対して、本実施形態のように、弾性外皮層１２が多孔質構造を有している場合は、シール保持材２４が、取り付け時に弾性外皮層１２を圧縮する時、弾性外皮層１２に含有される多孔質構造内の空隙部(図示せず)がシール保持材２４からの圧力を受けて変形し、外部圧縮力を緩和することができる。そのため、弾性外皮層１２の外見の変形が抑制される。
　弾性外皮層１２では、内部の多孔質構造によって弾力が上がるスプリング効果が期待できる。このスプリング効果により、一定以上の外部圧力が弾性外皮層１２に加えられた際に摺動層１１をシャフト３０に押し付けることができ、シール性が向上する。
　前記シール材１０を貫通するシャフト３０が回転または軸方向に動作する時、図１に示すように、シャフト３０の表面に塵や埃等の異物４が付着する場合がある。この時、異物４が構造体２０の孔部２１内へ入らないようにシール材１０で遮られている。そのため、異物４はシール材１０側に集められ、シャフト３０から除去されるので、異物４の構造体２０内への侵入を阻止することができる。
　上記実施形態では、図１に示すように、シール材１０は、異物４が侵入する前面がシャフト３０に対して垂直に形成されているが、例えば、シール材１０の内周面側が外周面側よりも構造体２０の外側に位置するように前面が傾斜した斜面状で構成されていてもよい。これにより、異物４を効果的に排除することができる。
〔他のシール機構〕
　図２は、本発明のさらに他の実施形態に係るシール機構を示している。この実施形態では、構造体２０の外側に位置するシール保持材４２に設けられたシール材収容凹部４３内に、シール材１０が圧縮状態で取り付けられている。
　この実施形態では、図２に示すように、構造体２０に設けたシャフト挿入口５２の外側にシール保持材４２が取り付けられる。シール保持材４２は、シャフト挿入口５２との対向面にシール材収容凹部４３が形成されている。シール材収容凹部４３の内周面と、構造体２０の孔部２１内に挿入されるシャフト３０の外周面との間にシール材１０を介在させて、シャフト挿入口５２をシールしている。すなわち、シール保持材４２は、シャフト３０に外挿したシール材１０をシール材収容凹部４３内に圧入し圧縮変形させた後、構造体２０の外壁面にねじ止めなどにより固定される。その他は、図１に示した実施形態と同じである。
　本発明のシール材およびシール機構は、例えば、自動車、モータバイク、自転車、アミューズメント用乗り物、モータボート、鉄道車両、船舶、航空機、宇宙船などの乗り物や、各種の機械、工作機、ロボット、振動を嫌う生産設備、画像処理装置、半導体製造装置、チップマウンターなどの産業機械、その他に使用される回転軸などのシャフトの軸封として適用するシール材として好適に使用することができる。
　以下、実施例を挙げて本発明をより詳細に説明するが、本発明は以下の実施例のみに限定されるものではない。
（実施例）
　まず、ベースゴム（ＮＢＲゴム）を一次練り（素練り）し、これに発泡剤としてＤＰＴ（ジニトロソペンタメチレンテトラミン）をベースゴム総量に対して０．５５重量％添加したものを準備し、二次練り（混練り）してシール材の原料ゴムを得た。
　次に、シャフト３０の外周面と同じの形状の棒状物に、エラストマーを含浸させた帆布を巻き付け、ついで発泡剤を添加した上記原料ゴムを巻きつけ、加圧下で加熱して帆布と融着させることで円筒状のシール材を得た。その後、これを金型から取り出し、所定の厚さにカットして、シール材を得た。このシール材の硬度および密度を表１に示す。硬度は、シール材１０の外周面をゴム硬度計で測定したものである。
（比較例）
　原料ゴムに発泡剤を添加しなかった他は、実施例と同様にしてシール材を得た。このシール材の硬度および密度を表１に示す。
（シール性試験）
　図３に示すように、シール材１０を、シャフトとしてボールねじのねじ軸３１を挿通させ、円板状の構造体２０´（ボールねじのナットに相当）に形成されたシール材収容凹部２２内に収容した後、シール保持材２４を装着し、ねじ２６を締めてシール材１０を固定した。このとき、シール材収容凹部２２内の外周側にはスペーサー２５を配置し、シール材１０の圧縮率が２％となるように調整した。前記シール材１０とスペーサー２５との間には隙間Ｔを形成して、外周方向には圧縮はないようにした。
　次に、赤色インクを混ぜたグリース２７をねじ軸３１の表面に塗布し、ねじ軸３１を回転させて、構造体２０´を図３に示す矢印の方向へ進行させた。構造体２０´がグリース２７の塗布部を１回通過したときのグリース２７のシャフト３０からの除去率を画像解析カメラで撮影し、シール材１０のシール性を測定した。
　シール性は、画像解析カメラの画像から、グリース２７がねじ軸３１にどれ位残存しているか解析し、全く残存していない場合をシール性１００％として評価した。その結果を表１に示す。
（トルク試験）
　図４に示すように、シール材１０を、ボールねじのねじ軸３１´に挿通させ、構造材５０(ナットに相当)の両面に当接させ、シール材１０の外面からシール保持材４２、４２´を装着し、シール保持材４２をねじ２６等で締めてシール材１０を固定した。この時、シール材１０は、外径方向に圧縮せず、厚み方向に２％圧縮した状態であった。
　次に、ねじ軸３１を１００回／分で回転させ、発生する荷重をねじ軸３１に取り付けたロードセル（図示せず）で検出した。その結果を表１に示す。
Figure JPOXMLDOC01-appb-T000001
 　変化率は、（実施例/比較例）×１００から求めた。
　表１に示すように、実施例のシール材は、弾性外皮層が多孔質構造の発泡弾性体で構成されているので、硬度と密度が比較例の通常弾性体より各々約５％低く、シャフトにかかるトルクも約１７％低減されている。シール性では、実施例と比較例との間に大きな差異はなく、シール性を維持したままトルクが軽減できることがわかる。
３　　シャフト挿通孔
４　　異物
１０　シール材
１１　摺動層
１２　弾性外皮層
２０、２０´　構造体
２１　孔部
２２　シール材収容凹部
２４　シール保持材
２５　スペーサー
２６　ねじ
２７　グリース
３０　シャフト
３１　ねじ軸（シャフト）
４２、４２´　シール保持材
４３　シール材収容凹部
５０　構造材
５１　シャフト挿入口
５２　シャフト挿入口

Claims (8)

  1. 　構造体の孔部と、この孔部内に挿入されるシャフトとの間をシールするためのシール材であって、
    　前記構造体に対するシャフトの相対移動時に内周面が前記シャフトと摺動するリング状ないし筒状の形態を有し、繊維とエラストマーとが一体化された摺動層と、
    　この摺動層の外周面側に積層された、多孔質構造を有する弾性外皮層と
    を備えることを特徴とするシール材。
  2. 　前記弾性外皮層が、摺動層におけるエラストマーと同じエラストマー材料を発泡させたものである請求項１に記載のシール材。
  3. 　前記弾性外皮層が、摺動層と一体成形されたものである請求項１または２のいずれかに記載のシール材。
  4. 前記摺動層における繊維が、布材の形態で使用される請求項１～３のいずれかに記載のシール材。
  5. 　前記摺動層が前記布材にエラストマーを含浸させて形成される請求項４に記載のシール材。
  6. 　前記摺動層における繊維が、エラストマーに配合された短繊維である請求項１～３のいずれかに記載のシール材。
  7. 　請求項１～６のいずれかに記載のシール材が、構造体の孔部におけるシャフト挿入口内またはシャフト挿入口の外周縁に密着して取り付けられていることを特徴とするシール機構。
  8. 　前記シール材が、構造体の外側に取り付けられたシール保持材によって孔部側に押圧されて固定される請求項７に記載のシール機構。
PCT/JP2016/075501 2015-09-09 2016-08-31 シール材およびシール機構 WO2017043389A1 (ja)

Priority Applications (4)

Application Number Priority Date Filing Date Title
US15/758,823 US20200232561A1 (en) 2015-09-09 2016-08-31 Sealing material and sealing mechanism
KR1020177034205A KR20180052555A (ko) 2015-09-09 2016-08-31 실링재 및 실링 기구
EP16844250.7A EP3348882A4 (en) 2015-09-09 2016-08-31 SEALING MATERIAL AND SEALING MECHANISM
CN201680031803.0A CN107709850A (zh) 2015-09-09 2016-08-31 密封件以及密封机构

Applications Claiming Priority (2)

Application Number Priority Date Filing Date Title
JP2015-177201 2015-09-09
JP2015177201A JP2017053418A (ja) 2015-09-09 2015-09-09 シール材およびシール機構

Publications (1)

Publication Number Publication Date
WO2017043389A1 true WO2017043389A1 (ja) 2017-03-16

Family

ID=58239667

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
PCT/JP2016/075501 WO2017043389A1 (ja) 2015-09-09 2016-08-31 シール材およびシール機構

Country Status (7)

Country Link
US (1) US20200232561A1 (ja)
EP (1) EP3348882A4 (ja)
JP (1) JP2017053418A (ja)
KR (1) KR20180052555A (ja)
CN (1) CN107709850A (ja)
TW (1) TWI630335B (ja)
WO (1) WO2017043389A1 (ja)

Citations (4)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP2004069956A (ja) * 2002-08-06 2004-03-04 Tsuchiya Tsco Co Ltd 画像形成装置用のシール材
JP2007256691A (ja) * 2006-03-24 2007-10-04 Nichiyo Keori Kk 微細粉粒体のもれ防止材
JP4314317B2 (ja) * 1997-08-20 2009-08-12 槌屋ティスコ株式会社 粉粒体の漏れ防止用のシール材の製造方法
JP2015140869A (ja) * 2014-01-29 2015-08-03 ニッタ株式会社 シール材およびシール機構

Family Cites Families (7)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JPH05346171A (ja) * 1992-03-06 1993-12-27 Nok Corp ガスケット材料およびその製造法
JP4268697B2 (ja) * 1997-08-20 2009-05-27 槌屋ティスコ株式会社 粉粒体の漏れ防止用のシール材を備えた電子写真装置及びシール材
JPH11166065A (ja) * 1997-12-04 1999-06-22 Toyo Tire & Rubber Co Ltd 発泡シール部材の製造方法
WO2009031610A1 (ja) * 2007-09-05 2009-03-12 Daikin Industries, Ltd. 複合体
US8699910B2 (en) * 2009-08-10 2014-04-15 Sanwa Techno Co., Ltd. Seal member for preventing leakage of micro-powder from rotating body
CN201654471U (zh) * 2010-03-15 2010-11-24 槌屋特思科株式会社 防止微细粉粒体泄漏的密封构件
IN2015MN00048A (ja) * 2012-06-22 2015-10-16 Nitta Corp

Patent Citations (4)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP4314317B2 (ja) * 1997-08-20 2009-08-12 槌屋ティスコ株式会社 粉粒体の漏れ防止用のシール材の製造方法
JP2004069956A (ja) * 2002-08-06 2004-03-04 Tsuchiya Tsco Co Ltd 画像形成装置用のシール材
JP2007256691A (ja) * 2006-03-24 2007-10-04 Nichiyo Keori Kk 微細粉粒体のもれ防止材
JP2015140869A (ja) * 2014-01-29 2015-08-03 ニッタ株式会社 シール材およびシール機構

Non-Patent Citations (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Title
See also references of EP3348882A4 *

Also Published As

Publication number Publication date
US20200232561A1 (en) 2020-07-23
TW201713885A (zh) 2017-04-16
EP3348882A1 (en) 2018-07-18
CN107709850A (zh) 2018-02-16
TWI630335B (zh) 2018-07-21
EP3348882A4 (en) 2019-05-01
KR20180052555A (ko) 2018-05-18
JP2017053418A (ja) 2017-03-16

Similar Documents

Publication Publication Date Title
JP4836216B2 (ja) 運動案内装置のシールプレート
JPH1073165A (ja) 密封装置
CA3005913C (en) Circumferential debris seal for pinned joints
WO2017043389A1 (ja) シール材およびシール機構
JP6470050B2 (ja) シール材およびシール機構
JP6313982B2 (ja) シール材およびシール機構
JP2017001176A (ja) 工業用ワイパーおよびその製造方法ならびにワイピング方法
JP6170425B2 (ja) 摩擦ダンパー
JPS58124820A (ja) 軸受
JPWO2008120496A1 (ja) 転動装置用シール部材、転動装置
JP2015197179A (ja) シール材およびシール機構
WO2017047386A1 (ja) シール材およびシール機構
JP6382689B2 (ja) 防振装置
JP2015232371A (ja) シール材およびシール機構
JPH10153216A (ja) 直動装置のシール装置
US20180313387A1 (en) Structure and method for fixing sealing material
JP6174476B2 (ja) 摩擦ダンパー
JP2019219033A (ja) 分割型転がり軸受装置

Legal Events

Date Code Title Description
121 Ep: the epo has been informed by wipo that ep was designated in this application

Ref document number: 16844250

Country of ref document: EP

Kind code of ref document: A1

ENP Entry into the national phase

Ref document number: 20177034205

Country of ref document: KR

Kind code of ref document: A

NENP Non-entry into the national phase

Ref country code: DE

WWE Wipo information: entry into national phase

Ref document number: 2016844250

Country of ref document: EP