WO2017138218A1 - 工作機械用シール部材 - Google Patents

工作機械用シール部材 Download PDF

Info

Publication number
WO2017138218A1
WO2017138218A1 PCT/JP2016/084820 JP2016084820W WO2017138218A1 WO 2017138218 A1 WO2017138218 A1 WO 2017138218A1 JP 2016084820 W JP2016084820 W JP 2016084820W WO 2017138218 A1 WO2017138218 A1 WO 2017138218A1
Authority
WO
WIPO (PCT)
Prior art keywords
elastic member
inorganic particles
inorganic
machine tool
raw material
Prior art date
Application number
PCT/JP2016/084820
Other languages
English (en)
French (fr)
Inventor
勇喜 阿部
岩崎 成彰
Original Assignee
バンドー化学株式会社
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 バンドー化学株式会社 filed Critical バンドー化学株式会社
Priority to CN201680079161.1A priority Critical patent/CN108472782B/zh
Publication of WO2017138218A1 publication Critical patent/WO2017138218A1/ja

Links

Images

Classifications

    • BPERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B23MACHINE TOOLS; METAL-WORKING NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
    • B23QDETAILS, COMPONENTS, OR ACCESSORIES FOR MACHINE TOOLS, e.g. ARRANGEMENTS FOR COPYING OR CONTROLLING; MACHINE TOOLS IN GENERAL CHARACTERISED BY THE CONSTRUCTION OF PARTICULAR DETAILS OR COMPONENTS; COMBINATIONS OR ASSOCIATIONS OF METAL-WORKING MACHINES, NOT DIRECTED TO A PARTICULAR RESULT
    • B23Q11/00Accessories fitted to machine tools for keeping tools or parts of the machine in good working condition or for cooling work; Safety devices specially combined with or arranged in, or specially adapted for use in connection with, machine tools
    • B23Q11/08Protective coverings for parts of machine tools; Splash guards

Definitions

  • the present invention relates to a sealing member for machine tools.
  • various machine tool seal members such as lip seals, slide seals, telescopic seals, cover seals, etc. are used to protect the drive mechanism from chips and coolant (cutting oil). in use.
  • a sealing member for machine tools for example, a member provided with a metal core and a sealing material made of nitrile rubber (NBR) vulcanized and bonded to the metal core is known.
  • NBR nitrile rubber
  • a machine tool seal member for example, Patent Document 1 in which a woven fabric or a knitted fabric is provided at a sliding portion with the mating member has been proposed.
  • a sealing member for machine tools for example, Patent Document 2 in which a friction reducing material such as an organic fiber is blended in a sliding portion with a counterpart member has been proposed.
  • This invention solves such a subject, and provides the sealing member for machine tools which can maintain sealing performance over a long term, achieving reduction of sliding resistance with a counterpart member. With the goal.
  • a sealing member for a machine tool of the present invention includes a supporting member and a plate-like elastic member integrated with the supporting member,
  • the plate-like elastic member is a machine tool sealing member having at least one of two surfaces opposed in the thickness direction as an abutting surface with an edge abutting against a mating member,
  • the elastic member is composed of a composition containing a thermosetting polyurethane and inorganic particles, The inorganic particles are unevenly distributed on the contact surface side in the thickness direction of the elastic member.
  • the elastic member is formed of a composition (hereinafter, also referred to as a urethane composition) containing thermosetting polyurethane and inorganic particles. Therefore, the sealing member for machine tools can improve the wear resistance by the thermosetting polyurethane and can reduce the sliding resistance with the counterpart member by the inorganic particles. At this time, since the inorganic particles are unevenly distributed on the sliding surface side of the elastic member, the sliding resistance can be surely reduced. Furthermore, since the inorganic particles are unevenly distributed, the sealing member for machine tools becomes hard due to the inorganic particles, and as a result, physical properties such as appropriate elastic deformation required for the elastic member are impaired. Can be avoided.
  • a composition hereinafter, also referred to as a urethane composition
  • the seal performance can be maintained over a long period of time, while chatter noise is generated and the elastic member is turned up. It can be avoided. Since the elastic member is made of the urethane-based composition, the elastic member is less likely to swell with a coolant (cutting fluid) than the elastic member made of NBR or the like, and has excellent coolant resistance.
  • the plate-like elastic member includes a first outer layer and a second outer layer that are located outside the elastic member in the thickness direction, and these outer layers.
  • the first intermediate layer is configured such that the content of the inorganic particles in the first outer layer is larger than the content of the inorganic particles in the intermediate layer when divided into three equal parts with the sandwiched intermediate layer.
  • the outer surface of the outer layer is the contact surface.
  • the inorganic particles are greatly unevenly distributed on the contact surface side, so that the sliding resistance of the elastic member with the mating member can be reduced by the characteristics of the elastic member (such as appropriate elastic deformation) Can be achieved without compromising. Therefore, this machine tool seal member is more suitable for reducing sliding resistance with the mating member and ensuring excellent sealing performance over a long period of time.
  • the said sealing member for machine tools of said (1) or (2) contains an inorganic oxide particle or an inorganic balloon as said inorganic particle.
  • These inorganic particles are suitable for being unevenly distributed in the elastic member. Moreover, these inorganic particles have good adhesion to the thermosetting polyurethane.
  • the sealing member for machine tools according to (1) or (2) includes cerium oxide particles as the inorganic particles, and the content of the cerium oxide particles is 100 parts by weight of the thermosetting polyurethane. The amount is preferably 2 to 20 parts by weight.
  • the cerium oxide particles are easily compatible with the thermosetting polyurethane, have excellent chemical stability, and are suitable for reducing the sliding resistance.
  • the cerium oxide particles are also suitable in that they are easily distributed on the contact surface side of the elastic member. Therefore, by including the cerium particles in the above-described content, the sealing member for machine tools ensures excellent sealing performance for a longer period while effectively reducing sliding resistance with the counterpart member. can do.
  • the machine tool seal member according to (2) is further configured such that the content of the inorganic particles in the second outer layer is greater than the content of the inorganic particles in the intermediate layer. It is also preferable that the outer surface of the second outer layer is the contact surface.
  • a sealing member for machine tools covers both the two surfaces facing each other in the thickness direction of the plate-like elastic member, such as a cover seal attached to the door portion of the machine tool, etc. It can use suitably for the sealing member for machine tools used as a contact surface.
  • the sealing member for a machine tool according to (5) includes inorganic oxide particles and inorganic balloons as the inorganic particles, and the first outer layer contains more inorganic particles than the intermediate layer. It is preferable that the inorganic oxide particles and the inorganic balloon, and the inorganic particles contained in the second outer layer in a larger amount than the intermediate layer are either the inorganic oxide particles or the inorganic balloon.
  • the machine tool seal member can reliably distribute inorganic particles on each of the first outer layer side and the second outer layer side in the elastic member, The sliding resistance on each contact surface can be reliably reduced.
  • the said sealing member for machine tools has little content of the inorganic particle of the said intermediate
  • the sealing member for machine tools of the present invention can maintain excellent sealing performance over a long period of time while reducing sliding resistance with the counterpart member.
  • FIG.1 (a) is a top view which shows the sealing member for machine tools of 1st Embodiment
  • FIG.1 (b) is a side view of Fig.1 (a).
  • FIG. 4A is a side view showing the machine tool seal member according to the second embodiment
  • FIG. 4B is a schematic view of the elastic member included in the machine tool seal member shown in FIG. It is sectional drawing which shows a part typically.
  • FIG. 5A is a schematic diagram for explaining a method for measuring the dynamic friction coefficient of the sealing members for machine tools of Examples 1 to 10 and Comparative Example 1, and FIG. It is a schematic diagram for demonstrating the method to measure the dynamic friction coefficient of the sealing member for machine tools of 3.
  • FIG. 5A is a schematic diagram for explaining a method for measuring the dynamic friction coefficient of the sealing members for machine tools of Examples 1 to 10 and Comparative Example 1, and FIG. It is a schematic diagram for demonstrating the method to measure the dynamic friction coefficient of the sealing member for machine tools of 3.
  • FIG.1 (a) is a top view which shows the sealing member for machine tools of 1st Embodiment
  • FIG.1 (b) is a side view of Fig.1 (a).
  • FIG. 2 is a cross-sectional view schematically showing a main part of the elastic member provided in the machine tool seal member shown in FIG. 1.
  • a machine tool seal member 10 is bonded to a support member 11 made of a processed metal plate obtained by bending a substantially rectangular metal plate along the longitudinal direction, and along the longitudinal direction of the support member 11. And a plate-like elastic member 12 fixed via an agent layer 13.
  • the elastic member 12 is a plate-like member, and has a first surface 14 and a second surface 15 that face each other in the thickness direction (vertical direction in FIG. 2), and an edge portion 12a (elastic member 12) of the first surface 14. In the vicinity of the edge portion formed by the first surface 14 and the tip surface 12c).
  • the first surface 14 of the machine tool seal member 10 is a contact surface.
  • the elastic member 12 is made of a composition containing thermosetting polyurethane and inorganic particles.
  • the inorganic particles 16 are dispersed in the elastic member 12. At this time, the inorganic particles 16 are unevenly distributed on the contact surface 14 side as schematically shown in FIG. Specifically, the elastic member 12 is moved to the first outer layer 17A, the intermediate layer 18 and the second outer layer 17B in the thickness direction from the first surface (contact surface) 14 side to the second surface 15 side.
  • the first outer layer 17A contains most of the inorganic particles 16
  • the intermediate layer 18 contains very little inorganic particles 16
  • the second outer layer 17B contains no inorganic particles 16. Inorganic particles 16 are unevenly distributed.
  • the content of the inorganic particles 16 gradually increases from the intermediate layer 18 side toward the contact surface 14 side, and some of the inorganic particles 16 are exposed to the contact surface 14 side. ing.
  • only the first outer layer 17A may contain inorganic particles, and the second outer layer 17B and the intermediate layer 18 may not contain any inorganic particles.
  • the machine tool seal member 10 provided with such an elastic member 12 has good wear resistance due to the thermosetting polyurethane, and the inorganic particles 16 have low sliding resistance with the mating member. Therefore, the machine tool seal member 10 can ensure excellent sealing performance over a long period of time even when used under high-speed sliding conditions.
  • FIG. 3 is a cross-sectional view schematically showing a part of the telescopic cover to which the machine tool seal member 10 is attached.
  • the machine tool seal member 10 is fixed by bolting (not shown) the support member 11 to the lower surface of the outer front end portion of each cover member 110 constituting the telescopic cover 100.
  • the machine tool seal member 10 is attached to a position where the outer surface 110a of the cover member 110 located on the lower side and the contact portion of the elastic member 12 are in sliding contact with each other.
  • the support member 11 is previously formed with a through hole for bolts (not shown).
  • the telescopic cover in which the machine tool seal member 10 is attached to the outer front end portion of each cover member 110 prevents chips and the like existing outside the telescopic cover from entering the cover when the telescopic cover expands and contracts. can do.
  • the machine tool seal member 10 can be used as a seal member for protecting various parts such as a drive mechanism in a machine tool from chips, coolant, and the like in various machine tools such as a lathe and a machining center.
  • the machine tool seal member 10 can be used not only as the telescopic seal described above, but also as a lip seal, a slide seal, a cover seal, and the like.
  • the support member 11 is a member for securely attaching the elastic member to the machine tool.
  • a metal material such as steel or aluminum is generally appropriate from the viewpoint of durability and strength.
  • the material may be ceramic or rigid plastic.
  • a non-surface treated steel plate a steel plate subjected to surface treatment such as zinc phosphate treatment, chromate treatment, rust prevention resin treatment, elastic metal plate such as phosphor bronze or spring steel, etc. should be used. Can do.
  • the support member may be subjected to a surface treatment with a primer or a roughening treatment in order to improve the adhesion with the adhesive layer.
  • the elastic member 12 is made of a composition (urethane composition) containing a thermosetting polyurethane and inorganic particles.
  • the inorganic particles include inorganic oxide particles made of inorganic oxides such as cerium oxide, zirconium oxide, zinc oxide, aluminum oxide, iron oxide, and silica, and metals made of metals such as copper, nickel, iron, and aluminum.
  • the inorganic balloon refers to a hollow structure among particles made of an inorganic material.
  • the inorganic oxide particles mean particles made of a metal oxide such as cerium oxide, a semi-metal oxide such as silicon oxide, or a composite thereof.
  • a metal oxide such as cerium oxide
  • a semi-metal oxide such as silicon oxide
  • a composite thereof when the said inorganic oxide particle has a hollow structure, it distinguishes from an inorganic oxide particle as it is an inorganic balloon.
  • inorganic oxide particles and inorganic balloons are preferable because they are suitable for being unevenly distributed in the elastic member and have good adhesion to thermosetting polyurethane.
  • cerium oxide particles are preferred because they are easily compatible with thermosetting polyurethane, have excellent chemical stability, and are suitable for reducing sliding resistance. Since the specific gravity of the cerium oxide particles is sufficiently heavier than that of the thermosetting polyurethane, the cerium oxide particles are also suitable in that they are likely to be unevenly distributed on the contact surface side of the elastic member.
  • the content of the cerium oxide particles is preferably 2 to 20 parts by weight with respect to 100 parts by weight of the thermosetting polyurethane. If the content of the cerium oxide particles is less than 2 parts by weight, the sliding resistance may not be sufficiently reduced. On the other hand, when the content of the cerium oxide particles exceeds 20 parts by weight, the elastic member becomes hard and may have poor sealing performance. Further, even if the content of the cerium oxide particles exceeds 20 parts by weight, it is difficult to further reduce the sliding resistance.
  • the content of the cerium oxide particles is more preferably 3 to 15 parts by weight with respect to 100 parts by weight of the thermosetting polyurethane.
  • the content of the inorganic balloons is preferably 0.1 to 2.0 parts by weight with respect to 100 parts by weight of thermosetting polyurethane. If the content of the inorganic balloon is less than 0.1 parts by weight, the sliding resistance may not be sufficiently reduced. On the other hand, when the content of the inorganic balloon exceeds 2.0 parts by weight, the elastic member becomes hard and the sealing performance may be inferior. Further, even if the content of the inorganic balloon exceeds 2.0 parts by weight, it is difficult to further reduce the sliding resistance.
  • the content of the inorganic balloon is more preferably 0.2 to 1.0 part by weight with respect to 100 parts by weight of the thermosetting polyurethane.
  • the particle diameter of the inorganic particles is preferably 0.5 to 100 ⁇ m.
  • the particle diameter is preferably 0.5 to 10 ⁇ m when the inorganic particles are inorganic oxide particles, and preferably 20 to 80 ⁇ m when the inorganic particles are inorganic balloons.
  • the particle diameter of the inorganic particles is small, the specific surface area of the inorganic particles is increased, and the flow resistance with the thermosetting polyurethane is increased.
  • the particle diameter of the inorganic particles is large, the inorganic particles are likely to fall off from the thermosetting polyurethane during sliding, and a low sliding resistance may not be stably maintained over a long period of time.
  • the particle size of the inorganic particles is a value d50 (median diameter) when the cumulative particle size distribution is 50% by volume measurement using a laser diffraction particle size distribution measuring device (for example, LMS-2000e manufactured by Seishin Enterprise Co., Ltd.). ).
  • a laser diffraction particle size distribution measuring device for example, LMS-2000e manufactured by Seishin Enterprise Co., Ltd.
  • inorganic particles are unevenly distributed in the thickness direction. A method for unevenly distributing the inorganic particles will be described later.
  • thermosetting polyurethane refers to a cured product obtained by curing a thermosetting urethane raw material containing a polyol component, an isocyanate component, a crosslinking agent, and the like. It does not specifically limit as said polyol component, For example, polyester polyol, polyether polyol, polycaprolactone polyol etc. are mentioned.
  • the polyol preferably has a number average molecular weight of 1000 to 3000. This is because the machine tool seal member is more suitable for preventing entry of chips, coolant, and the like.
  • the number average molecular weight is a measured value in terms of polystyrene by GPC (gel permeation chromatograph) measurement.
  • polyester polyol examples include those obtained by reacting dicarboxylic acid and glycol according to a conventional method.
  • dicarboxylic acid include aromatic dicarboxylic acids such as terephthalic acid, isophthalic acid, and 2,6-naphthalenedicarboxylic acid, aliphatic dicarboxylic acids such as adipic acid, azelaic acid, and sebacic acid, and oxycarboxylic acids such as oxybenzoic acid. Examples thereof include acids and ester-forming derivatives thereof. Of these, adipic acid is preferred because of its good wear resistance.
  • glycol examples include aliphatic glycols such as ethylene glycol, 1,4-butanediol, diethylene glycol, neopentyl glycol, 3-methyl-1,5-pentanediol, 1,9-nonanediol, and triethylene glycol.
  • an aliphatic glycol is preferable, and ethylene glycol and 1,4-butanediol are more preferable.
  • the polyester polyol which is a reaction product of dicarboxylic acid and glycol, has a linear structure, but may be a branched polyester using a trivalent or higher valent ester-forming component.
  • polyether polyol examples include polyalkylene glycols such as polyethylene glycol, polypropylene glycol, polytetramethylene glycol, and copolymers thereof. Of these, polytetramethylene glycol is preferred from the viewpoint of good wear resistance.
  • polycaprolactone polyol examples include those obtained by ring-opening addition of ⁇ -caprolactone using a low molecular weight glycol as an initiator in the presence of a catalyst.
  • the polyol component may be used alone or in combination of two or more.
  • the polyol component is preferably polyethylene adipate ester polyol (PEA).
  • PET polyethylene adipate ester polyol
  • the elastic member is particularly excellent in coolant resistance. Therefore, the sealing member for machine tools provided with the said elastic member can maintain performance over a longer period.
  • polyisocyanate For example, aliphatic isocyanate, alicyclic isocyanate, aromatic isocyanate etc. are mentioned. Of these, aromatic isocyanates are preferred from the viewpoint of good wear resistance.
  • the aliphatic isocyanate include 1,6-hexamethylene diisocyanate (HDI), 2,2,4-trimethylhexamethylene diisocyanate, and lysine diisocyanate.
  • isocyanurate bodies, biuret bodies and modified adduct bodies of hexamethylene diisocyanate and isophorone diisocyanate are also included.
  • alicyclic isocyanate examples include alicyclic diisocyanates such as isophorone diisocyanate (IPDI), 4,4′-dicyclohexylmethane diisocyanate, 1,4-cyclohexane diisocyanate, norbornane diisocyanate (NBDI), and the like.
  • aromatic isocyanate examples include tolylene diisocyanate (TDI), phenylene diisocyanate, 4,4′-diphenylmethane diisocyanate (MDI), 1,5-naphthalene diisocyanate, xylylene diisocyanate (XDI), carbodiimide-modified MDI, and urethane. Examples include modified MDI.
  • the said polyisocyanate may be used independently and may use 2 or more types together.
  • crosslinking agent examples include ethylene glycol, propylene glycol, butanediol, hexanediol, diethylene glycol, trimethylolpropane, glycerin, hydrazine, ethylenediamine, diethylenetriamine, 4,4′-diaminodiphenylmethane, 4,4′-diaminodicyclohexylmethane. N, N-bis (2-hydroxypropyl) aniline, water and the like. Of these, butanediol and trimethylolpropane are preferred from the viewpoint of good oil resistance.
  • the said crosslinking agent may be used independently and may be used together 2 or more types.
  • Thermosetting urethane raw materials include other reaction aids such as chain extenders, crosslinking accelerators, crosslinking retarders, hydrolysis inhibitors, colorants, light stabilizers, heat stabilizers, antioxidants, antifungal agents, You may contain a flame retardant, a bulking agent, etc.
  • the inorganic particles 16 are unevenly distributed on the contact surface 14 side.
  • the elastic member 12 having such a configuration can be manufactured by, for example, the following first method, second method, and the like.
  • thermosetting urethane raw material and the inorganic particles are mixed to prepare a raw material composition.
  • the obtained raw material composition is put into a centrifugal molding machine, and a thermosetting urethane raw material is thermoset under a predetermined condition to form a cylindrical urethane-based composition.
  • the urethane-based composition is developed into a sheet shape and cut into a predetermined size to obtain an elastic member.
  • the inorganic particles can be unevenly distributed using the specific gravity difference between the thermosetting urethane raw material and the inorganic particles.
  • the first method when inorganic particles having a heavier specific gravity than the thermosetting urethane material (for example, cerium oxide particles) are blended, an elastic member in which the inorganic particles are unevenly distributed on the mold surface side of the molding machine is produced. be able to.
  • inorganic particles having a specific gravity lower than that of the thermosetting urethane material for example, inorganic balloon
  • the inorganic particles are unevenly distributed on the side opposite to the mold surface of the molding machine (hereinafter also referred to as the air side).
  • An elastic member can be produced.
  • thermosetting urethane raw material and the inorganic particles are mixed, and a raw material composition B made of only the thermosetting urethane raw material are prepared separately.
  • thermosetting urethane raw material is semi-cured under predetermined conditions.
  • the other raw material composition that has not been charged is charged into a centrifugal molding machine and cured under predetermined conditions, thereby forming a cylindrical urethane-based composition.
  • the urethane-based composition is developed into a sheet shape and cut into a predetermined size to obtain an elastic member.
  • the inorganic particles can be unevenly distributed even when the specific gravity difference between the thermosetting urethane raw material and the inorganic particles is small.
  • the raw material composition A containing an inorganic particle is thrown first.
  • the raw material composition B containing no inorganic particles is introduced first.
  • the uneven distribution state of the inorganic particles can be adjusted by adjusting the molding temperature (curing time), the rotational speed of the molding machine, and the like.
  • the thermosetting urethane raw material before being put into the molding machine may contain a polyol component and an isocyanate component unreacted, or a urethane in which both have reacted. It may be included as a prepolymer. That is, the thermosetting urethane raw material may be cured by a one-shot method or a prepolymer method.
  • the elastic member preferably has a hardness (JIS A hardness) of 55 to 90 °. If the hardness of the elastic member is less than 55 °, the elastic member may be deformed when sliding on the sliding surface of the machine tool, and it may not be possible to reliably prevent entry of chips and the like. On the other hand, when the hardness of the elastic member exceeds 90 °, the elastic member is too hard and may be damaged during sliding.
  • the hardness of the elastic member is more preferably 65 to 80 °.
  • the JIS A hardness is a value measured by a spring type A hardness tester according to JIS K 7312.
  • the resilience of the elastic member is preferably 10% to 50%. By setting the rebound resilience of the elastic member in the above range, it is easy to suppress the generation of abnormal noise (buzzing noise) during sliding. More preferable impact resilience is 20% to 40%.
  • the rebound resilience is a value measured according to JIS K 7312.
  • Adhesive layer It does not specifically limit as an adhesive bond layer which fixes the said elastic member and the said supporting member, What is necessary is just to select suitably in consideration of the material of each member.
  • the adhesive layer include EVA, polyamide or polyurethane hot melt adhesives, those formed with curable adhesives, and those formed with double-sided tape.
  • the thickness of the adhesive layer is not particularly limited, but is preferably 50 to 500 ⁇ m.
  • FIG. 4A is a side view showing the machine tool seal member according to the second embodiment
  • FIG. 4B is a schematic view of the elastic member included in the machine tool seal member shown in FIG. It is sectional drawing which shows a part typically.
  • the machine tool seal member 20 includes a plate-like support member 21 and an elastic member 22 fixed to one surface of the support member 21 via an adhesive layer 23.
  • the elastic member 22 is a plate-like member, and has a first surface 24 and a second surface 25 that face each other in the thickness direction (the left-right direction in FIG. 4A), and an edge portion 22a ( While abutting against the mating member in the vicinity of the edge portion formed by the first surface 24 and the tip surface 22c of the elastic member 22, the edge portion 22b of the second surface 25 (the second surface 25 and the tip surface 22c of the elastic member 22) Even in the vicinity of the edge portion formed by the contact member, the contact member abuts.
  • both the 1st surface 24 and the 2nd surface 25 become a contact surface with an other party member.
  • the elastic member 22 is made of a composition containing a thermosetting polyurethane and inorganic particles, and the inorganic particles are dispersed in the elastic member 22. At this time, the inorganic particles are composed of two types of inorganic particles 26A and 26B. As shown in FIG. 4B, the elastic member 22 has the inorganic particles 26A unevenly distributed on the contact surface (first surface) 24 side and the inorganic particles 26B unevenly distributed on the contact surface (second surface) 25 side. ing. Specifically, the elastic member 22 is changed from the first surface (contact surface) 24 side to the second surface (contact surface) 25 side to the first outer layer 27A, the intermediate layer 28, and the second outer layer 27B.
  • the intermediate layer 28 When divided into three equal parts in the thickness direction, most of the inorganic particles 26A are contained in the first outer layer 27A, most of the inorganic particles 26B are contained in the second outer layer 27B, and the intermediate layer 28 has very few inorganic particles. Inorganic particles 26A and 26B are unevenly distributed so as not to contain.
  • the first outer layer 27A the content of the inorganic particles 26A gradually increases from the intermediate layer 28 side toward the contact surface 24 side, and a part of the inorganic particles 26A is exposed on the contact surface 24 side.
  • the second outer layer 27B the content of the inorganic particles 26B gradually increases from the intermediate layer 28 side toward the contact surface 25 side, and some of the inorganic particles 26B are exposed to the contact surface 25 side. is doing.
  • the intermediate layer 28 may not contain any inorganic particles.
  • the machine tool seal member 20 provided with the elastic member 22 has good wear resistance due to the thermosetting polyurethane, and the sliding resistance with the mating member is lowered due to the inorganic particles 26A and 26B. Therefore, the machine tool seal member 20 can ensure excellent sealing performance over a long period of time.
  • the machine tool seal member 20 is a surface suitable for sliding the first surface 24 and the second surface 25 with the mating member. Therefore, the machine tool seal member 20 can be suitably used as, for example, a cover seal attached to a door of a machine tool or the like.
  • the constituent members of the machine tool seal member of the present embodiment are substantially the same as the machine tool seal member of the first embodiment.
  • both the first surface 24 side and the second surface 25 side are provided.
  • the difference is that the inorganic particles are unevenly distributed.
  • the elastic member 22 contains two types of inorganic particles 26A and 26B as inorganic particles in order to have such a configuration.
  • the elastic member 22 contains inorganic particles having a higher specific gravity than thermosetting urethane (for example, cerium oxide particles) and inorganic particles having a lower specific gravity than thermosetting urethane (for example, oxidized balloon). is doing.
  • inorganic particles having a high specific gravity are unevenly distributed on either the first surface 24 side or the second surface 25 side
  • inorganic particles having a low specific gravity are unevenly distributed on the other side.
  • the elastic member 22 can be manufactured by the same method as the first method in the first embodiment. That is, after preparing the raw material composition by mixing the thermosetting urethane raw material and the two kinds of inorganic particles, the obtained raw material composition is molded in the same manner as in the first method to produce an elastic member. That's fine. In this case, it is possible to produce an elastic member in which inorganic particles having a high specific gravity are unevenly distributed on the mold surface side of the molding machine and particles having a low specific gravity are unevenly distributed on the air side.
  • the elastic member 22 can also be produced, for example, by the following third method.
  • (Third method) A raw material composition A in which the thermosetting urethane raw material and inorganic particles having a higher specific gravity than the thermosetting urethane raw material are mixed, and the thermosetting urethane raw material and the inorganic particles having a lighter specific gravity than the thermosetting urethane raw material.
  • the mixed raw material composition B is prepared separately.
  • the obtained raw material composition A is put into a centrifugal molding machine, and the thermosetting urethane raw material is semi-cured under predetermined conditions.
  • the raw material composition B is put into a centrifugal molding machine and cured under predetermined conditions to form a cylindrical urethane-based composition.
  • the urethane-based composition is developed into a sheet shape and cut into a predetermined size to obtain an elastic member.
  • the third method it is possible to produce an elastic member in which inorganic particles having a high specific gravity are unevenly distributed on the mold surface side of the molding machine and particles having a low specific gravity are unevenly distributed on the air side.
  • the machine tool seal member 20 can be used as a lip seal, a slide seal, a telescopic seal or the like in a machine tool as well as the cover seal described above.
  • Embodiments of the present invention are not limited to these embodiments, and can be appropriately changed within the scope of the invention described in the claims.
  • the elastic member provided in the machine tool seal member according to the embodiment of the present invention bisects the elastic member in the thickness direction
  • the content of one inorganic particle is the content of the other inorganic particle. It only has to be more.
  • the machine tool seal member according to the embodiment of the present invention does not necessarily include inorganic particles on the entire contact surface side of the plate-like elastic member, like the machine tool seal members of the first and second embodiments. You don't have to.
  • inorganic particles are present only in a region in the vicinity of the contact portion of the plate-like elastic member (for example, a region of 5 to 10 mm from the front end surface of the elastic member).
  • the inorganic particles may be unevenly distributed in the direction. Also in this case, it is possible to reduce the sliding resistance with the mating member and maintain the sealing performance over a long period of time.
  • an elastic member configured in this way, for example, a mold and two casting machines are prepared, and a raw material composition in which a thermosetting urethane raw material and the above inorganic particles are first mixed is elastic. Casting may be performed on the contact portion of the member and the portion in the vicinity thereof, and then the raw material composition composed only of the thermosetting urethane raw material may be cast on the remaining portion, and then a curing process may be performed.
  • the elastic member is integrally manufactured by centrifugal molding.
  • the elastic member has a content of inorganic particles (content per unit thickness).
  • a plurality of sheets containing different thermosetting polyurethanes and inorganic particles may be produced and bonded together with an adhesive.
  • the elastic member is preferably made of a single plate-like body (cured product) containing inorganic particles.
  • a raw material composition A2 was prepared in the same manner as the preparation of the raw material composition A1, except that the cerium oxide particles were not blended.
  • the raw material composition A1 was poured into a mold of a centrifugal molding machine heated to 155 ° C., and heated for 15 minutes to semi-cur the raw material composition A1.
  • the raw material composition A2 was put into a centrifugal molding machine and heated for 60 minutes to obtain a cylindrical cured product. Thereafter, one portion of the cylindrical cured product was cut and developed into a plate shape, and post-crosslinked in a blast oven at 110 ° C. for 12 hours.
  • the elastic member A was produced by cutting into a predetermined size.
  • cured material by raw material composition A1 was 0.8 mm
  • cured material by raw material composition A2 was 0.7 mm.
  • a raw material composition B1 was prepared in the same manner as the raw material composition A1, except that as the cerium oxide particles, Celico CH-BS302 (manufactured by Taiyo Mining Co., Ltd., particle size: 3 ⁇ m) was used instead of the Celico CH-601. did. Thereafter, an elastic member B was prepared in the same manner as the elastic member A except that the raw material composition B1 was used instead of the raw material composition A1.
  • a raw material composition C1 was prepared in the same manner as the raw material composition A1 except that the blending amount of the cerium oxide particles was changed to 15.99 parts by weight. Thereafter, an elastic member C was prepared in the same manner as the elastic member A except that the raw material composition C1 was used instead of the raw material composition A1.
  • the cylindrical cured product was cut and developed into a plate shape, and post-crosslinked in a blast oven at 110 ° C. for 12 hours.
  • the elastic member D was produced by cutting into a predetermined size. The thickness of the elastic member D was 1.5 mm.
  • the raw material composition E was poured into a mold of a centrifugal molding machine heated to 155 ° C., and heated for 60 minutes to obtain a cylindrical cured product. Thereafter, one portion of the cylindrical cured product was cut and developed into a plate shape, and post-crosslinked in a blast oven at 110 ° C. for 12 hours. Finally, the elastic member E was produced by cutting into a predetermined size. In addition, the thickness of the elastic member E was 1.5 mm.
  • a raw material composition F was prepared in the same manner as the preparation of the raw material composition E, except that the blending amount of the glass bead balloon was changed to 0.139 parts by weight. Thereafter, an elastic member F was prepared in the same manner as the elastic member E except that the raw material composition F was used instead of the raw material composition E.
  • the raw material composition was prepared in the same manner as in the preparation of the raw material composition E, except that 1.07 parts by weight of fly ash balloon (manufactured by Sakai Kogyo Co., Ltd., Cenolite FS150 (20), particle size 60 ⁇ m) was used instead of the glass bead balloon. G was prepared. Thereafter, an elastic member G was prepared in the same manner as the elastic member E except that the raw material composition G was used instead of the raw material composition E.
  • a raw material composition H was prepared in the same manner as the raw material composition G except that cenolite QK75 (manufactured by Sakai Kogyo Co., Ltd., particle size: 30 ⁇ m) was used as the fly ash balloon instead of cenolite FS150 (20). Thereafter, an elastic member H was prepared in the same manner as the elastic member G except that the raw material composition H was used instead of the raw material composition G.
  • the cylindrical cured product was cut and developed into a plate shape, and post-crosslinked in a blast oven at 110 ° C. for 12 hours.
  • the elastic member I was produced by cutting into a predetermined size. The thickness of the elastic member I was 1.5 mm.
  • Raw material composition J was prepared in the same manner as the raw material composition I except that 1.07 parts by weight of fly ash balloon (Cenolite QK75) was blended instead of the glass bead balloon. Thereafter, an elastic member J was prepared in the same manner as the elastic member I except that the raw material composition J was used instead of the raw material composition I.
  • the elastic member 22 (any one of the elastic members A to K) of 30 mm ⁇ 60 mm ⁇ 1.5 mm is attached to the support member 21 via the adhesive layer (double-sided tape: Nitto Denko Corporation, No. 500) 23.
  • the machine tool seal member 20 was manufactured by fixing.
  • the elastic member 22 was fixed to the support member 21 so that the surface located on the mold side at the time of manufacture became the first surface 24 of the elastic member 22.
  • the types of elastic members employed in each example / comparative example are as shown in Table 1.
  • FIG. 5A is a schematic diagram showing a method for measuring the dynamic friction coefficient of the sealing members for machine tools of Examples 1 to 10 and Comparative Example 1, and FIG. It is a schematic diagram which shows the method of measuring the dynamic friction coefficient of the sealing member for machines.
  • the edge portion 74 of the machine tool seal member 70 includes the back surface of the lip portion 72 and the surface 60 a of the surface-finished steel plate 60.
  • the edge portion 74 is brought into contact with the surface-finished steel sheet 60 so that the angle formed by the angle is 25 °, and a vertical load of 100 g / 20 mm width is applied to the machine tool seal member 70 vertically downward from the upper side of the core metal 71.
  • a vertical load of 100 g / 20 mm width is applied to the machine tool seal member 70 vertically downward from the upper side of the core metal 71.
  • the surface-finished steel plate 60 was horizontally moved at a moving speed of 25 mm / sec (the moving direction is from left to right in FIG. 5B), and the dynamic friction coefficient was calculated based on the above formula.
  • Table 1 The results are shown in Table 1.
  • the dynamic friction coefficient was measured in an environment where the temperature was 20 to 25 ° C. and the relative humidity was 40 to 55%. Each measurement was performed under dry conditions and wet conditions. The measurement under dry conditions was performed under dry conditions where the surface 60a of the surface-finished steel sheet 60 was clean. On the other hand, the measurement under wet conditions was performed in a state where the surface 60a of the surface-finished steel sheet 60 was wet with the coolant. Specifically, about 5 ml of a 10-fold diluted product of “Clear Cut RH-10P” was dropped on the contact portion of the surface-finished steel plate with the contact portion of the machine tool seal member. The measurement results of the dynamic friction coefficient were determined as follows: ⁇ : 0.50 or less, ⁇ : 0.50 to 0.80 or less, ⁇ : 0.80 or more, and added to Table 1.

Landscapes

  • Engineering & Computer Science (AREA)
  • Mechanical Engineering (AREA)
  • Sealing Material Composition (AREA)
  • Compositions Of Macromolecular Compounds (AREA)

Abstract

本発明の工作機械用シール部材は、支持部材と、上記支持部材に一体化された板状の弾性部材とを備え、上記板状の弾性部材は、厚さ方向で対向する2つの面のうちの少なくとも一方の面を、縁部が相手部材と当接する当接面とする工作機械用シール部材であって、上記弾性部材は、熱硬化性ポリウレタンと無機粒子とを含む組成物からなり、上記無機粒子は、上記弾性部材の厚さ方向において、上記当接面側に偏在していることを特徴とする。

Description

工作機械用シール部材
 本発明は、工作機械用シール部材に関する。
 旋盤やマシニングセンタなどの工作機械では、駆動機構等を切屑やクーラント(切削油)等から保護するために、種々の工作機械用シール部材、例えば、リップシール、スライドシール、テレスコシール、カバーシール等が使用されている。
 工作機械用シール部材としては、例えば、芯金と芯金に加硫接着されたニトリルゴム(NBR)等からなるシール材とを備えたものが知られている。
 近年、工作機械の高速化に伴い、シール材と相手部材との摺動抵抗が高いことが問題となっている。例えば、工作機械用シール部材において、シール材が相手部材と高速摺動することによりシール材と相手部材との間に隙間が発生しやすくなり、その結果、工作機械用シール部材の性能が低下する(切屑やクーラントが漏れやすくなる)こと、及び/又は、高速摺動によりシール材がめくれたり、ビビリ音が発生したりすることが問題となっている。
 一方、シール材と相手部材との摺動抵抗を低減すべく、相手部材との摺動部に織布や編布を設けた工作機械用シール部材(例えば、特許文献1)が提案されている。また、相手部材との摺動部に有機繊維等の摩擦低減材を配合した工作機械用シール部材(例えば、特許文献2)も提案されている。
特開2000-354934号公報 特開2009-202074号公報
 しかしながら、これらの工作機械用シール部材は、充分に摺動抵抗を低減することができなかったり、摺動抵抗は低減することができてもシール性能が早期に低下したりすることがあった。
 本発明は、このような課題を解決するものであり、相手部材との摺動抵抗の低減を達成しつつ、シール性能を長期に亘って維持することができる工作機械用シール部材を提供することを目的とする。
(1)本発明の工作機械用シール部材は、支持部材と、上記支持部材に一体化された板状の弾性部材とを備え、
 上記板状の弾性部材は、厚さ方向で対向する2つの面のうちの少なくとも一方の面を、縁部が相手部材と当接する当接面とする工作機械用シール部材であって、
 上記弾性部材は、熱硬化性ポリウレタンと無機粒子とを含む組成物からなり、
 上記無機粒子は、上記弾性部材の厚さ方向において、上記当接面側に偏在している。
 上記工作機械用シール部材は、弾性部材が熱硬化性ポリウレタンと無機粒子とを含む組成物(以下、ウレタン系組成物ともいう)からなる。そのため、上記工作機械用シール部材は、熱硬化性ポリウレタンによって耐摩耗性を向上させるとともに、無機粒子によって相手部材との摺動抵抗を低くすることができる。このとき、上記無機粒子は、弾性部材の摺動面側に偏在しているため、確実に上記摺動抵抗を低減することができる。更には、上記無機粒子が偏在しているため、上記工作機械用シール部材は、上記無機粒子によって弾性部材が硬くなり、その結果、上記弾性部材に要求される適切な弾性変形等の物性が損なわれることを回避することができる。
 そのため、上記工作機械用シール部材は高速摺動条件下で使用した場合であっても、長期間に亘ってシール性能を維持することができるともに、ビビリ音の発生や、弾性部材のめくれ等を回避することができる。
 上記弾性部材は、上記ウレタン系組成物からなるため、NBR等からなる弾性部材に比べてクーラント(切削液)により膨潤しにくく、耐クーラント性にも優れる。
(2)上記(1)の工作機械用シール部材において、上記板状の弾性部材は、当該弾性部材を厚さ方向において外側に位置する第1外側層及び第2外側層とこれらの外側層に挟まれた中間層とに3等分した際に、第1外側層における上記無機粒子の含有量が上記中間層における上記無機粒子の含有量よりも多くなるように構成されており、上記第1外側層の外側表面を上記当接面とすることが好ましい。
 このような工作機械用シール部材は、無機粒子が当接面側に大きく偏在しているため、弾性部材における相手部材との摺動抵抗の低減を、弾性部材の特性(適切な弾性変形等)を損なうことなく達成することができる。そのため、この工作機械用シール部材は、相手部材との摺動抵抗の低減、及び、長期間に亘る優れたシール性の確保により適している。
(3)上記(1)又は(2)の上記工作機械用シール部材は、上記無機粒子として無機酸化物粒子又は無機バルーンを含むことが好ましい。
 これらの無機粒子は、上記弾性部材内で偏在させるのに適している。また、これらの無機粒子は、熱硬化性ポリウレタンとの密着性も良好である。
(4)上記(1)又は(2)の上記工作機械用シール部材は、上記無機粒子として酸化セリウム粒子を含み、上記酸化セリウム粒子の含有量が、上記熱硬化性ポリウレタン100重量部に対して2~20重量部であることが好ましい。
 酸化セリウム粒子は、熱硬化性ポリウレタンとなじみやすく、化学的安定性に優れ、上記摺動抵抗の低減にも適している。また、上記酸化セリウム粒子は、弾性部材の当接面側に偏在させやすい点でも好適である。そのため、上記セリウム粒子を上述した含有量で含有させることで、上記工作機械用シール部材は、相手部材との摺動抵抗を効果的に低減しつつ、より長期間に亘り優れたシール性能を確保することができる。
(5)上記(2)の上記工作機械用シール部材は、更に、上記第2外側層における上記無機粒子の含有量が上記中間層における上記無機粒子の含有量よりも多くなるように構成されており、上記第2外側層の外側表面を上記当接面とすることも好ましい。
 このような工作機械用シール部材は、例えば、工作機械のドア部分等に取り付けるカバーシールのような、上記板状の弾性部材が有する厚さ方向において対向する2つの面の両方を相手部材との当接面とする工作機械用シール部材に好適に使用することができる。
(6)上記(5)の工作機械用シール部材は、上記無機粒子として、無機酸化物粒子、及び、無機バルーンを含み、上記第1外側層が上記中間層よりも多く含有する無機粒子が、無機酸化物粒子及び無機バルーンのいずれか一方であり、上記第2外側層が上記中間層よりも多く含有する無機粒子が、無機酸化物粒子及び無機バルーンのいずれか他方である、ことが好ましい。
 上記工作機械用シール部材は、このような2種類の無機粒子を含有することにより、上記弾性部材における第1外層側と第2外層側とのそれぞれに確実に無機粒子を偏在させることができ、それぞれの当接面における摺動抵抗を確実に低減させることができる。また、上記工作機械用シール部材は、上記中間層の無機粒子の含有量が少ないため、シール性能も維持することができる。
 本発明の工作機械用シール部材は、相手部材との摺動抵抗の低減を図りつつ、長期間に亘って優れたシール性能を維持することができる。
図1(a)は、第1実施形態の工作機械用シール部材を示す平面図であり、図1(b)は図1(a)の側面図である。 図1に示した工作機械用シール部材が備える弾性部材の要部を模式的に示す断面図である。 図1に示した工作機械用シール部材を取り付けたテレスコカバーの一部を模式的に示す断面図である。 図4(a)は、第2実施形態の工作機械用シール部材を示す側面図であり、図4(b)は、図4(a)に示した工作機械用シール部材が備える弾性部材の要部を模式的に示す断面図である。 図5(a)は、実施例1~10及び比較例1の工作機械用シール部材の動摩擦係数を測定する方法を説明するための模式図であり、図5(b)は、比較例2、3の工作機械用シール部材の動摩擦係数を測定する方法を説明するための模式図である。
(第1実施形態)
 以下、本実施形態に係る工作機械用シール部材について説明する。
 本実施形態に係る工作機械用シール部材は、支持部材と上記支持部材に一体化された板状の弾性部材とを備える。
 図1(a)は、第1実施形態の工作機械用シール部材を示す平面図であり、図1(b)は図1(a)の側面図である。図2は、図1に示した工作機械用シール部材が備える弾性部材の要部を模式的に示す断面図である。
 図1に示すように、工作機械用シール部材10は、略矩形状の金属板を長手方向に沿って屈曲させた加工金属板からなる支持部材11と、支持部材11の長手方向に沿って接着剤層13を介して固定された板状の弾性部材12とを備える。
 弾性部材12は板状の部材であり、厚さ方向(図2中、上下方向)で対向する第1面14及び第2面15を有し、第1面14の縁部12a(弾性部材12の第1面14と先端面12cとがなすエッジ部の近傍)で相手部材と当接する。これにより、工作機械用シール部材10は、工作機械の所定の箇所をシールすることができる。工作機械用シール部材10は、第1面14が当接面である。
 弾性部材12は、熱硬化性ポリウレタンと無機粒子とを含む組成物からなる。無機粒子16は、弾性部材12中に分散している。
 このとき無機粒子16は、図2に模式的に示すように、当接面14側に偏在している。具体的には、第1面(当接面)14側から第2面15側に向かって、弾性部材12を第1外側層17A、中間層18及び第2外側層17Bに厚さ方向で3等分した際に、第1外側層17Aにほとんどの無機粒子16が含有され、中間層18はごくわずかに無機粒子16を含有し、第2外側層17Bは無機粒子16を含有しないように、無機粒子16が偏在している。
 第1外側層17A内では、中間層18側から当接面14側に向かって、無機粒子16の含有量が徐々に増加し、一部の無機粒子16は、当接面14側に露出している。
 なお、本実施形態に係る工作機械用シール部材は、第1外側層17Aのみが無機粒子を含有し、第2外側層17B及び中間層18が無機粒子を全く含有していなくても良い。
 このような弾性部材12を備えた工作機械用シール部材10は、熱硬化性ポリウレタンによって耐摩耗性が良好となるとともに、無機粒子16によって相手部材との摺動抵抗が低くなる。そのため、工作機械用シール部材10は、高速摺動条件下での使用であっても、長期間に亘って優れたシール性能を確保することができる。
 工作機械用シール部材10は、例えば、テレスコシールとして使用することができる。
 図3は、工作機械用シール部材10を取り付けたテレスコカバーの一部を模式的に示す断面図である。
 図3に示すように、工作機械用シール部材10は、テレスコカバー100を構成する各カバー部材110の外側先端部の下面に支持部材11をボルト締め(図示せず)することにより固定される。このとき、工作機械用シール部材10は、下側に位置するカバー部材110の外面110aと、弾性部材12の当接部とが確実に摺接する位置に取り付けられる。
 なお、支持部材11には、ボルト用の貫通孔(図示せず)を予め形成しておく。
 このように各カバー部材110の外側先端部に工作機械用シール部材10が取り付けられたテレスコカバーは、当該テレスコカバーの伸縮時にテレスコカバーの外側に存在する切り粉等がカバー内へ入り込むことを防止することができる。
 工作機械用シール部材10は、旋盤やマシニングセンタ等の種々の工作機械において、工作機械内の駆動機構等の各種部品を切り粉やクーラント等から保護するためのシール部材として使用することができる。工作機械用シール部材10は、上述したテレスコシールのみならず、リップシール、スライドシール、カバーシール等としても使用することができる。
 次に、本実施形態の工作機械用シール部材の構成部材について説明する。
(支持部材)
 支持部材11は、上記弾性部材を工作機械に確実に取り付けるための部材である。支持部材11の材質としては、耐久性や強度の点から一般にスチールやアルミニウム等の金属材料が適当である。上記材質は、セラミックや剛性プラスチック等であってもよい。
 また、上記支持部材としては、表面無処理の鋼板、リン酸亜鉛処理やクロメート処理や錆止め樹脂処理等の表面処理の施された鋼板、りん青銅やばね鋼などの弾性金属板等も使用することができる。
 上記支持部材には、接着剤層との密着性を向上させるべく、プライマーによる表面処理や、粗面化処理が施されていてもよい。
(弾性部材)
 弾性部材12は、熱硬化性ポリウレタンと無機粒子とを含む組成物(ウレタン系組成物)からなる。
 上記無機粒子としては、例えば、酸化セリウム、酸化ジルコニウム、酸化亜鉛、酸化アルミニウム、酸化鉄、シリカ等の無機酸化物からなる無機酸化物粒子、銅、ニッケル、鉄、アルミ等の金属等からなる金属粉末;ガラスバルーンやフライアッシュバルーン等の無機バルーンなどが挙げられる。これらの無機粒子は単独で用いても良いし、2種以上併用してもよい。
 本発明において、無機バルーンとは、無機材料からなる粒子のうち中空構造のものをいう。また、無機酸化物粒子とは、酸化セリウム等の金属酸化物、酸化硅素等の半金属酸化物、又は、これらの複合物からなる粒子のことをいう。なお、上記無機酸化物粒子が中空構造を有する場合、それは無機バルーンであるとして無機酸化物粒子とは区別する。
 これらの無機粒子の中では、弾性部材中で偏在させるのに適しており、また、熱硬化性ポリウレタンとの密着性も良好である点から無機酸化物粒子及び無機バルーンが好ましい。
 特に、熱硬化性ポリウレタンとなじみやすく、化学的安定性に優れ、摺動抵抗の低減に適していることから酸化セリウム粒子が好ましい。上記酸化セリウム粒子は、比重が熱硬化性ポリウレタンに比べて充分に重いため、上記弾性部材の当接面側に偏在させやすい点でも適している。
 上記無機粒子の含有量は、無機粒子の種類に応じて適宜選択すればよい。
 例えば、上記無機粒子が酸化セリウム粒子の場合、上記酸化セリウム粒子の含有量は、熱硬化性ポリウレタン100重量部に対して2~20重量部が好ましい。
 上記酸化セリウム粒子の含有量が2重量部未満では、充分に摺動抵抗を低減させることができない場合がある。一方、上記酸化セリウム粒子の含有量が20重量部を超えると、上記弾性部材が硬くなりシール性能に劣ることがある。また、上記酸化セリウム粒子の含有量が20重量部を超えても摺動抵抗をさらに低減させることは難しい。上記酸化セリウム粒子の含有量は、熱硬化性ポリウレタン100重量部に対して3~15重量部がより好ましい。
 また、上記無機粒子が無機バルーンの場合、上記無機バルーンの含有量は、熱硬化性ポリウレタン100重量部に対して0.1~2.0重量部が好ましい。
 上記無機バルーンの含有量が0.1重量部未満では、充分に摺動抵抗を低減させることができない場合がある。一方、上記無機バルーンの含有量が2.0重量部を超えると、上記弾性部材が硬くなりシール性能に劣ることがある。また、上記無機バルーンの含有量が2.0重量部を超えても摺動抵抗をさらに低減させることは難しい。上記無機バルーンの含有量は、熱硬化性ポリウレタン100重量部に対して0.2~1.0重量部がより好ましい。
 上記無機粒子の粒子径は、0.5~100μmが好ましい。
 上記粒子径は、上記無機粒子が無機酸化物粒子である場合には、0.5~10μmが好ましく、上記無機粒子が無機バルーンの場合には、20~80μmが好ましい。
 上記無機粒子の粒子径が小さいと、無機粒子の比表面積が大きくなり、熱硬化性ポリウレタンとの流動抵抗が大きくなるため、弾性部材中で偏在させにくくなることがある。一方、上記無機粒子の粒子径が大きいと、摺動時に熱硬化性ポリウレタンから脱落しやすくなり、長期に亘って低い摺動抵抗を安定して維持することができない場合がある。
 上記無機粒子の粒子径は、レーザー回折式粒度分布測定装置(例えば、セイシン企業社製、LMS-2000e等)を用いて、体積測定法にて、累積粒度分布50%時の値d50(メディアン径)を測定したものである。
 上記弾性部材では、このような無機粒子が厚さ方向に偏在している。上記無機粒子を偏在させる手法については後述する。
 本発明において、熱硬化性ポリウレタンとは、ポリオール成分、イソシアネート成分及び架橋剤等を含有する熱硬化性ウレタン原料が硬化した硬化物をいう。
 上記ポリオール成分としては特に限定されず、例えば、ポリエステルポリオール、ポリエーテルポリオール、ポリカプロラクトンポリオール等が挙げられる。
 上記ポリオールは、数平均分子量が1000~3000であることが好ましい。上記工作機械用シール部材において、切粉やクーラント等の侵入を防止するのにより適しているからである。上記数平均分子量は、GPC(ゲルパーミエーションクロマトグラフ)測定によるポリスチレン換算の測定値である。
 上記ポリエステルポリオールとしては、例えば、ジカルボン酸とグリコールとを常法に従って反応させることにより得たもの等が挙げられる。
 上記ジカルボン酸としては、例えば、テレフタル酸、イソフタル酸、2,6-ナフタレンジカルボン酸等の芳香族ジカルボン酸、アジピン酸、アゼライン酸、セバシン酸等の脂肪族ジカルボン酸、オキシ安息香酸等のオキシカルボン酸、それらのエステル形成性誘導体等が挙げられる。これらのなかでは、耐摩耗性が良好な点から、アジピン酸が好ましい。
 上記グリコールとしては、例えば、エチレングリコール、1,4-ブタンジオール、ジエチレングリコール、ネオペンチルグリコール、3-メチル-1,5-ペンタンジオール、1,9-ノナンジオール、トリエチレングリコール等の脂肪族グリコール、1,4-シクロヘキサンジメタノール等の脂環族グリコール、p-キシレンジオール等の芳香族ジオール、ポリエチレングリコール、ポリプロピレングリコール、ポリテトラメチレングリコール等のポリオキシアルキレングリコール等が挙げられる。上記グリコールとしては、脂肪族グリコールが好ましく、エチレングリコール、1,4-ブタンジオールが更に好ましい。
 ジカルボン酸及びグリコールの反応物であるポリエステルポリオールは、線状構造であるが、3価以上のエステル形成成分を用いた分枝状ポリエステルであってもよい。
 上記ポリエーテルポリオールとしては、例えば、ポリエチレングリコール、ポリプロピレングリコール、ポリテトラメチレングリコール、それらの共重合体等のポリアルキレングリコール等が挙げられる。これらのなかでは、耐摩耗性が良好な点から、ポリテトラメチレングリコールが好ましい。
 上記ポリカプロラクトンポリオールとしては、例えば、触媒の存在下で低分子量グリコールを開始剤としてε-カプロラクトンを開環付加させることにより得られるもの等が挙げられる。
 これらのポリオール成分は単独で用いても良いし、2種以上併用してもよい。
 上記ポリオール成分は、ポリエチレンアジペートエステルポリオール(PEA)が好ましい。この場合、上記弾性部材は、耐クーラント性に特に優れることになる。そのため、上記弾性部材を備えた工作機械用シール部材は、より長期間に亘って性能を維持することができる。
 上記ポリイソシアネートとしては特に限定されず、例えば、脂肪族イソシアネート、脂環族イソシアネート、芳香族イソシアネート等が挙げられる。これらのなかでは、耐摩耗性が良好な点から、芳香族イソシアネートが好ましい。
 上記脂肪族イソシアネートとしては、例えば、1,6-ヘキサメチレンジイソシアネート(HDI)、2,2,4-トリメチルヘキサメチレンジイソシアネート、リジンジイソシアネート等が挙げられる。また、ヘキサメチレンジイソシアネートやイソホロンジイソシアネートのイソシアヌレート体、ビウレット体、アダクト体の変性体等も挙げられる。
 上記脂環族イソシアネートとしては、例えば、イソホロンジイソシアネート(IPDI)、4,4′-ジシクロヘキシルメタンジイソシアネート、1,4-シクロヘキサンジイソシアネート、ノルボルナンジイソシアネート(NBDI)等の脂環族ジイソシアネート等が挙げられる。
 上記芳香族イソシアネートとしては、例えば、トリレンジイソシアネート(TDI)、フェニレンジイソシアネート、4,4′-ジフェニルメタンジイソシアネート(MDI)、1,5-ナフタレンジイソシアネート、キシリレンジイソシアネート(XDI)、カルボジイミド変性のMDI、ウレタン変性のMDI等が挙げられる。
 上記ポリイソシアネートは、単独で用いてもよく、2種以上を併用してもよい。
 上記架橋剤としては、例えば、エチレングリコール、プロピレングリコール、ブタンジオール、ヘキサンジオール、ジエチレングリコール、トリメチロールプロパン、グリセリン、ヒドラジン、エチレンジアミン、ジエチレントリアミン、4,4’-ジアミノジフェニルメタン、4,4’-ジアミノジシクロヘキシルメタン、N,N-ビス(2-ヒドロキシプロピル)アニリン、水等が挙げられる。これらのなかでは、耐油性が良好な点から、ブタンジオール、トリメチロールプロパンが好ましい。
 上記架橋剤は、単独で用いてもよいし、2種以上併用してもよい。
 熱硬化性ウレタン原料は、その他、鎖延長剤、架橋促進剤、架橋遅延剤等の反応助剤、加水分解防止剤、着色剤、光安定剤、熱安定剤、酸化防止剤、防黴剤、難燃剤、増量剤等を含有していてもよい。
 弾性部材12では、無機粒子16が当接面14側に偏在している。
 このような構成を備えた弾性部材12は、例えば、下記の第1手法、第2手法等により作製することができる。
(第1手法) 
 上記熱硬化性ウレタン原料と上記無機粒子とを混合して原料組成物を調製する。
 次に、得られた原料組成物を遠心成形機に投入し、所定の条件で熱硬化性ウレタン原料を熱硬化させることにより、円筒状のウレタン系組成物を成形する。
 その後、ウレタン系組成物をシート状に展開し、所定のサイズに裁断することにより、弾性部材とする。
 この第1手法では、熱硬化性ウレタン原料と無機粒子との比重差を利用して無機粒子を偏在させることができる。
 上記第1手法では、熱硬化性ウレタン原料より比重の重い無機粒子(例えば、酸化セリウム粒子等)を配合した場合には、成型機の金型面側に無機粒子が偏在した弾性部材を作製することができる。一方、熱硬化性ウレタン原料より比重が軽い無機粒子(例えば、無機バルーン等)を配合した場合には、成型機の金型面と反対側(以下、エアー側ともいう)に無機粒子が偏在した弾性部材を作製することができる。
(第2手法)
 上記熱硬化性ウレタン原料と上記無機粒子とを混合した原料組成物Aと、上記熱硬化性ウレタン原料のみからなる原料組成物Bとを別々に調製する。
 次に、得られた原料組成物A及びBのいずれか一方の原料組成物を遠心成形機に投入し、所定の条件で熱硬化性ウレタン原料を半硬化させる。続いて、未投入であった他方の原料組成物を遠心成形機に投入し、所定の条件で硬化させることにより、円筒状のウレタン系組成物を成形する。
 その後、ウレタン系組成物をシート状に展開し、所定のサイズに裁断することにより、弾性部材とする。
 この第2手法では、熱硬化性ウレタン原料と無機粒子との比重差が小さい場合であっても無機粒子を偏在させることができる。
 上記第2手法では、無機粒子として熱硬化性ウレタン原料より比重の重い無機粒子を配合する場合には、無機粒子を含有する原料組成物Aを先に投入する。一方、無機粒子として熱硬化性ウレタン原料より比重の軽い無機粒子を配合する場合には、無機粒子を含有しない原料組成物Bを先に投入する。これにより、金型面側又はエアー側のいずれかに無機粒子が偏在した弾性部材を作製することができる。
 これらの第1、第2手法では、成形温度(硬化時間)、成形機の回転速度等を調製することによって、無機粒子の偏在状態を調節することができる。
 また、上記第1手法、及び、第2手法において、成形機に投入する前の熱硬化性ウレタン原料は、ポリオール成分及びイソシアネート成分を未反応のまま含んでいても良いし、両者が反応したウレタンプレポリマーとして含んでいてもよい。即ち、熱硬化性ウレタン原料の硬化は、ワンショット法で行ってもよいし、プレポリマー法で行ってもよい。
 上記弾性部材の硬度(JIS A 硬度)は、55~90°が好ましい。
 上記弾性部材の硬度が55°未満では、工作機械の摺動面上を摺動する際に変形してしまい、切り粉等の侵入を確実に防止することができないことがある。一方、上記弾性部材の硬度が90°を超えると弾性部材が硬すぎるため、摺動時に破損してしまうことがある。より好ましい弾性部材の硬度は、65~80°である。
 上記JIS A 硬度は、JIS K 7312に準じて、スプリング式タイプA硬さ試験機により測定される値である。
 上記弾性部材の反発弾性は、10%~50%が好ましい。
 上記弾性部材の反発弾性を上記範囲とすることにより、摺動時における異音(ビビり音)の発生を抑制しやすくなる。より好ましい反発弾性は、20%~40%である。
 上記反発弾性は、JIS K 7312に準拠して測定された値である。
(接着剤層)
 上記弾性部材と上記支持部材とを固定する接着剤層としては特に限定されず、各部材の材質を考慮して適宜選択すればよい。
 上記接着剤層としては、例えば、EVA系、ポリアミド系又はポリウレタン系のホットメルト接着剤や、硬化型接着剤等により形成されたもの、更には両面テープにより形成されたもの等が挙げられる。
 上記接着剤層の厚さは特に限定されないが、50~500μmが好ましい。
(第2実施形態)
 本実施形態に係る工作機械用シール部材は、板状の弾性部材における無機粒子の分散状態が第1実施形態とは異なる。
 図4(a)は、第2実施形態の工作機械用シール部材を示す側面図であり、図4(b)は、図4(a)に示した工作機械用シール部材が備える弾性部材の要部を模式的に示す断面図である。
 図4(a)に示すように、工作機械用シール部材20は、板状の支持部材21と、支持部材21の片面に接着剤層23を介して固定された弾性部材22とを備える。
 弾性部材22は板状の部材であり、厚さ方向(図4(a)中、左右方向)で対向する第1面24及び第2面25を有し、第1面24の縁部22a(弾性部材22の第1面24と先端面22cとがなすエッジ部の近傍)で相手部材と当接するともに、第2面25の縁部22b(弾性部材22の第2面25と先端面22cとがなすエッジ部の近傍)でも相手部材と当接する。工作機械用シール部材20は、第1面24及び第2面25がともに相手部材との当接面となる。
 弾性部材22は、熱硬化性ポリウレタンと無機粒子とを含む組成物からなり、無機粒子が弾性部材22中に分散している。このとき無機粒子は2種類の無機粒子26A,26Bからなる。弾性部材22は、図4(b)に示すように、当接面(第1面)24側に無機粒子26Aが偏在し、当接面(第2面)25側に無機粒子26Bが偏在している。
 具体的には、第1面(当接面)24側から第2面(当接面)25側に向かって、弾性部材22を第1外側層27A、中間層28及び第2外側層27Bに厚さ方向で3等分した際に、無機粒子26Aのほとんどが第1外側層27Aに含有され、無機粒子26Bのほとんどが第2外側層27Bに含有され、中間層28がごくわずかしか無機粒子を含有しないように、無機粒子26A,26Bが偏在している。
 第1外側層27A内では、中間層28側から当接面24側に向かって無機粒子26Aの含有量が徐々に増加し、一部の無機粒子26Aは当接面24側に露出している。更に、第2外側層27B内では、中間層28側から当接面25側に向かって無機粒子26Bの含有量が徐々に増加し、一部の無機粒子26Bは、当接面25側に露出している。
 なお、本実施形態に係る工作機械用シール部材において、中間層28は全く無機粒子を含有していなくてもよい。
 弾性部材22を備えた工作機械用シール部材20は、熱硬化性ポリウレタンによって耐摩耗性が良好となるとともに、無機粒子26A、26Bによって相手部材との摺動抵抗が低くなる。そのため、工作機械用シール部材20は、長期間に亘って優れたシール性能を確保することができる。
 加えて、工作機械用シール部材20は、第1面24及び第2面25がともに相手部材と摺動するのに適した面となっている。そのため、工作機械用シール部材20は、例えば、工作機械のドア等に取り付けるカバーシールとして好適に使用することができる。
 本実施形態の工作機械用シール部材の構成部材は、第1実施形態の工作機械用シール部材とほぼ同様であるが、弾性部材22において、第1面24側にも第2面25側にも無機粒子が偏在している点で異なる。
 弾性部材22は、このような構成とするために無機粒子として2種類の無機粒子26A,26Bを含有している。
 具体的には、弾性部材22は、熱硬化性ウレタンより比重の重い無機粒子(例えば、酸化セリウム粒子等)と、熱硬化性ウレタンより比重の軽い無機粒子(例えば、酸化バルーン等)とを含有している。そのうえで、比重の重い無機粒子が第1面24側又は第2面25側のいずれか一方に偏在し、比重の軽い無機粒子が他方に偏在している。
 弾性部材22は、第1実施形態における第1手法と同様の方法により作製することができる。即ち、上記熱硬化性ウレタン原料と上記の2種類の無機粒子とを混合して原料組成物を調製した後、得られた原料組成物を第1手法と同様に成形して弾性部材を作製すればよい。
 この場合、比重の重い無機粒子が成型機の金型面側に偏在し、比重の軽い粒子がエアー側に偏在した弾性部材を作製することができる。
 弾性部材22は、例えば、下記の第3手法によっても作製することができる。
(第3手法)
 上記熱硬化性ウレタン原料と上記熱硬化性ウレタン原料より比重の重い無機粒子とを混合した原料組成物Aと、上記熱硬化性ウレタン原料と上記熱硬化性ウレタン原料より比重の軽い無機粒子とを混合した原料組成物Bとを別々に調製する。
 次に、得られた原料組成物Aを遠心成形機に投入し、所定の条件で熱硬化性ウレタン原料を半硬化させる。続いて、原料組成物Bを遠心成形機に投入し、所定の条件で硬化させることにより、円筒状のウレタン系組成物を成形する。
 その後、ウレタン系組成物をシート状に展開し、所定のサイズに裁断することにより、弾性部材とする。
 上記第3手法でも、比重の重い無機粒子が成型機の金型面側に偏在し、比重の軽い粒子がエアー側に偏在した弾性部材を作製することができる。
 工作機械用シール部材20は、工作機械において、上述したカバーシールのみならず、リップシール、スライドシール、テレスコシール等として使用することができる。
(他の実施形態)
 本発明の実施形態は、これらの実施形態に限定されることなく特許請求の範囲に記載された発明の範囲内において適宜変更できるものである。
 本発明の実施形態に係る工作機械用シール部材が備える弾性部材は、上記弾性部材を厚さ方向に2等分した際に、いずれか一方の無機粒子の含有量が他方の無機粒子の含有量よりも多くなっていればよい。
 本発明の実施形態に係る工作機械用シール部材は、必ずしも第1、第2実施形態の工作機械用シール部材のように、板状の弾性部材の当接面側の全体に無機粒子が存在している必要はない。上記工作機械用シール部材は、板状の弾性部材の当接部付近の領域(例えば、弾性部材の先端面から5~10mmの領域)にのみ無機粒子が存在しており、この領域の厚さ方向において無機粒子が偏在していてもよい。
 この場合も、相手部材との摺動抵抗の低減、及び、長期間に亘るシール性の維持を図ることができる。
 このように構成された弾性部材を作製する場合には、例えば、金型と2つの注型機を用意し、最初に熱硬化性ウレタン原料と上記無機粒子とを混合した原料組成物を、弾性部材の当接部及びその付近となる部分に注型し、次に、上記熱硬化性ウレタン原料のみからなる原料組成物を残りの部分に注型し、その後、硬化処理を行えばよい。
 第1及び第2実施形態の工作機械用シール部材では、弾性部材を遠心成形により一体的に作製していたが、上記弾性部材は、無機粒子の含有率(単位厚さあたりの含有量)が異なる熱硬化性ポリウレタンと無機粒子とを含むシートを複数枚作製し、これらを接着剤で貼り合わせたものであってもよい。しかしながら、複数枚のシートを貼りあわせた場合、適切な弾性変形や強度を確保することが難しく、弾性部材に反りが発生するおそれもある。そのため、上記弾性部材は、無機粒子を含有する1枚の板状体(硬化物)からなるものが好ましい。
 以下、実施例によって本発明の実施形態をさらに具体的に説明するが、本発明は以下の実施例に限定されるものではない。
 ここでは、弾性部材を作製して特性を評価するとともに、作製した弾性部材を用いて工作機械用シールを製造して摩擦係数を測定した。
<弾性部材の作製>
(ウレタンプレポリマーの調製)
 ポリエチレンアジペートエステルジオール(三洋化成工業(株)製、サンエスター2620、水酸基価56.1mgKOH/g)100重量部に、ピュアMDI(東ソー(株)製、ミリオネートMT)を30.5重量部添加し、70℃雰囲気下で、減圧脱泡し、撹拌しつつ8時間反応させて、プレポリマーAを得た。
(弾性部材Aの作製)
 105℃に加温したプレポリマーA100重量部に、70℃の1,4-BD(三井化学社製、1,4-ブタンジオール)6.37重量部及びTMP(三菱瓦斯化学社製、トリメチロールプロパン)0.197重量部、並びに、70℃に加温した酸化セリウム粒子(太陽鉱工社製、セリコCH-601、粒子径2μm)5.32重量部を添加し、120秒間撹拌混合して原料組成物A1を調製した。
 これとは別に、酸化セリウム粒子を配合しなかった以外は、原料組成物A1の調製と同様にして原料組成物A2を調製した。
 原料組成物A1を155℃に加熱した遠心成形機の金型に注型し、15分間加熱して原料組成物A1を半硬化させた。続いて、原料組成物A2を遠心成型機に投入し、60分間加熱して円筒状の硬化物を得た。その後、円筒状の硬化物の一か所を切断して板形に展開し、送風オーブン内にて110℃、12時間の条件で後架橋を行った。最後に、所定のサイズに裁断し、弾性部材Aを作製した。
 なお、弾性部材Aでは、原料組成物A1による硬化物の厚さを0.8mmとし、原料組成物A2による硬化物の厚さを0.7mmとした。
(弾性部材Bの作製)
 酸化セリウム粒子として、セリコCH-601に代えて、セリコCH-BS302(太陽鉱工社製、粒子径3μm)を用いた以外は、原料組成物A1の調製と同様にして原料組成物B1を調製した。その後、この原料組成物B1を原料組成物A1に代えて使用した以外は、弾性部材Aの作製と同様にして弾性部材Bを作製した。
(弾性部材Cの作製)
 酸化セリウム粒子の配合量を15.99重量部に変更した以外は、原料組成物A1の調製と同様にして原料組成物C1を調製した。その後、この原料組成物C1を原料組成物A1に代えて使用した以外は、弾性部材Aの作製と同様にして弾性部材Cを作製した。
(弾性部材Dの作製)
 105℃に加温したプレポリマーA100重量部に、70℃の1,4-BD(三井化学社製)6.37重量部及びTMP(三菱瓦斯化学社製)0.197重量部、並びに、70℃に加温した酸化セリウム粒子(太陽鉱工社製、セリコCH-BS302)3.20重量部を添加し、120秒間撹拌混合して原料組成物Dを調製した。
 その後、原料組成物Dを155℃に加熱した遠心成形機の金型に注型し、60分間加熱して円筒状の硬化物を得た。その後、円筒状の硬化物の一か所を切断して板形に展開し、送風オーブン内にて110℃、12時間の条件で後架橋を行った。最後に、所定のサイズに裁断し、弾性部材Dを作製した。なお、弾性部材Dの厚さは1.5mmとした。
(弾性部材Eの作製)
 105℃に加温したプレポリマーA100重量部に、70℃の1,4-BD(三井化学社製)6.37重量部及びTMP(三菱瓦斯化学社製)0.197重量部、並びに、70℃に加温したガラスビーズバルーン(巴工業社製、ホウケイ酸ガラス Q-cel5020、粒子径60μm)0.266重量部を添加し、120秒間撹拌混合して原料組成物Eを調製した。
 その後、原料組成物Eを155℃に加熱した遠心成形機の金型に注型し、60分間加熱して円筒状の硬化物を得た。その後、円筒状の硬化物の一か所を切断して板形に展開し、送風オーブン内にて110℃、12時間の条件で後架橋を行った。最後に、所定のサイズに裁断し、弾性部材Eを作製した。なお、弾性部材Eの厚さは1.5mmとした。
(弾性部材Fの作製)
 ガラスビーズバルーンの配合量を0.139重量部に変更した以外は、原料組成物Eの調製と同様にして原料組成物Fを調製した。その後、この原料組成物Fを原料組成物Eに代えて使用した以外は、弾性部材Eの作製と同様にして弾性部材Fを作製した。
(弾性部材Gの作製)
 ガラスビーズバルーンに代えて、フライアッシュバルーン(巴工業社製、セノライトFS150(20)、粒子径60μm)1.07重量部を配合した以外は、原料組成物Eの調製と同様にして原料組成物Gを調製した。その後、この原料組成物Gを原料組成物Eに代えて使用した以外は、弾性部材Eの作製と同様にして弾性部材Gを作製した。
(弾性部材Hの作製)
 フライアッシュバルーンとして、セノライトFS150(20)に代えて、セノライトQK75(巴工業社製、粒子径30μm)を用いた以外は、原料組成物Gの調製と同様にして原料組成物Hを調製した。その後、この原料組成物Hを原料組成物Gに代えて使用した以外は、弾性部材Gの作製と同様にして弾性部材Hを作製した。
(弾性部材Iの作製)
 105℃に加温したプレポリマーA100重量部に、70℃の1,4-BD(三井化学社製)6.37重量部及びTMP(三菱瓦斯化学社製)0.197重量部、並びに、70℃に加温したガラスビーズバルーン(Q-cel5020)0.266重量部及び酸化セリウム粒子(セリコCH-BS302)3.20重量部を添加し、120秒間撹拌混合して原料組成物Iを調製した。
 その後、原料組成物Iを155℃に加熱した遠心成形機の金型に注型し、60分間加熱して円筒状の硬化物を得た。その後、円筒状の硬化物の一か所を切断して板形に展開し、送風オーブン内にて110℃、12時間の条件で後架橋を行った。最後に、所定のサイズに裁断し、弾性部材Iを作製した。なお、弾性部材Iの厚さは1.5mmとした。
(弾性部材Jの作製)
 ガラスビーズバルーンに代えて、フライアッシュバルーン(セノライトQK75)1.07重量部を配合した以外は、原料組成物Iの調製と同様にして原料組成物Jを調製した。その後、この原料組成物Jを原料組成物Iに代えて使用した以外は、弾性部材Iの作製と同様にして弾性部材Jを作製した。
(弾性部材Kの作製)
 無機粒子を含有しない上記原料組成物A2のみを用いて、厚さを1.5mmの弾性部材Kを作製した。
 このとき、原料組成物A2は、原料組成物Dを用いた弾性部材Dの作製と同様の条件で成形し、弾性部材Kを作製した。
<弾性部材の評価>
(1)反りの評価
 100mm×100mmに裁断された各弾性部材(厚さは1.5mm)を定盤上に、反りによって端面が浮き上がる向きで載置した。
 この状態で端面の浮き上がりの最大値を、厚みゲージを用いて計測して反り量とした。
 結果を表1に示した。なお、この評価で反り量が0.4mm以下であれば工作機械用シール部材として好適に使用することができる。
(2)耐クーラント性の評価           
 約10mm×20mmに裁断された各弾性部材(厚さは1.5mm)の重量を精秤し、その後、50℃のクーラント液(商品名「クリアカット R-H-10P」(ネオス社製)の10倍希釈品)に浸漬した。200時間経過後、弾性部材を取り出し、付着したクーラント液を拭き取った後、再度重量を精秤して、浸漬による重量増加率(%)を算出した。
 結果を表1に示した。なお、この評価では、重量増加率が10%未満であれば耐クーラント性が良好と判断することができる。
(3)無機粒子の含有状態の確認
 各弾性部材をスライス機(フォーチュナ社製 スプリッティングマシンNAF470G)を用いて厚さ方向に3等分にスライスし、金型面側層(第1外側層)と、中間層と、エアー側層(第2外側層)とに切り分けた。次に、各層を約10mm×10mmに裁断して測定試料とした。
 まず各試料の重量(重量A)を精秤した。その後、試料を計量済のるつぼにいれた状態で、高温オーブンにて600℃/1時間の条件で加熱した。これにより熱硬化性ポリウレタンを燃焼させた。冷却後、燃焼残渣の重量(重量B)を精秤し、無機粒子の重量とした。
 上記重量A及びBに基づき、下記式(1)にて、各層における、熱硬化性ポリウレタン100重量部に対する無機粒子の含有量を算出した。算出値は、小数点以下1位に丸めた。結果は表1に示した。
 無機粒子の含有量(PHR)=[B/(A-B)]×100・・・(1)
<工作機械用シール部材の製造と動摩擦係数の評価>
(実施例1~10及び比較例1)
 ここでは、図4に示した構造の工作機械用シール部材20を製造した。
 まず、厚さ0.8mmの鋼板(神戸製鋼所製、グリーンコートGX-K2)を20mm×60mmに裁断し、板状の支持部材21を得た。
 次に、30mm×60mm×1.5mmの弾性部材22(弾性部材A~Kのいずれか)を、接着材層(両面テープ:日東電工社製、No.500)23を介して支持部材21に固定し、工作機械用シール部材20を製造した。このとき各弾性部材A~Kについて、作製時に金型側に位置した面が、弾性部材22の第1面24となるように弾性部材22を支持部材21に固定した。
 なお、各実施例/比較例で採用した弾性部材の種類は表1に示した通りである。
(比較例2)
 市販の工作機械用シール部材(ニッタ社製、LP-22ST)を評価対象とした。
(比較例3)
 市販の工作機械用シール部材(ニッタ社製、GW-LPV1)を評価対象とした。
 実施例1~10及び比較例1~3の工作機械用シール部材について動摩擦係数を下記の方法により測定した。
 上記動摩擦係数は、ヘイドン式表面性試験機(HEIDON-14DR型、新東化学社製)を用いて測定した。図5(a)は、実施例1~10及び比較例1の工作機械用シール部材の動摩擦係数を測定する方法を示す模式図であり、図5(b)は、比較例2、3の工作機械用シール部材の動摩擦係数を測定する方法を示す模式図である。
 実施例1~10及び比較例1の工作機械用シール部材の動摩擦係数
(1)金型面側の動摩擦係数
 図5(a)に示すように、工作機械用シール部材20の当接部22a(エッジ部)を、弾性部材22の第1面24と表面仕上げ鋼板60の表面60aとのなす角が25°となるように表面仕上げ鋼板60に接触させ、工作機械用シール部材20に、支持部材21の上側から鉛直方向下向きに、100g/20mm幅の垂直荷重をかけて当接部22aを表面仕上げ鋼板60に圧接させた。
 その後、表面仕上げ鋼板60を、25mm/secの移動速度で水平移動させ(移動方向は、図5(a)中、左から右)、下記計算式に基づき、動摩擦係数を算出した。
 動摩擦係数=摺動開始後0.3秒以降の水平荷重平均値/垂直荷重
 結果を表1に示した。
(2)エアー側の動摩擦係数
 工作機械用シール部材20の上下の向きを反転させた以外は、金型面側の動摩擦係数の測定と同様にしてエアー側の動摩擦係数を測定した。
 即ち、工作機械用シール部材20の第2面25側の当接部22b(エッジ部)を、弾性部材22の第2面25と表面仕上げ鋼板60の表面60aとのなす角が25°となるように表面仕上げ鋼板60に接触させて測定を行った。
 比較例2、3の工作機械用シール部材の動摩擦係数
 図5(b)に示すように、工作機械用シール部材70のエッジ部74を、リップ部72の裏面と表面仕上げ鋼板60の表面60aとのなす角が25°となるように表面仕上げ鋼板60に接触させ、工作機械用シール部材70に、芯金71の上側から鉛直方向下向きに、100g/20mm幅の垂直荷重をかけてエッジ部74を表面仕上げ鋼板60に圧接させた。
 その後、表面仕上げ鋼板60を、25mm/secの移動速度で水平移動させ(移動方向は、図5(b)中、左から右)、上記計算式に基づき動摩擦係数を算出した。結果を表1に示した。
 動摩擦係数の測定は、いずれも温度20~25℃、相対湿度40~55%の環境下で行った。
 また、各測定は、乾燥条件下及び湿潤条件下のそれぞれで行った。
 乾燥条件下の測定は、表面仕上げ鋼板60の表面60aが清浄な状態にある乾式条件下で行った。
 一方、湿式条件下の測定は、表面仕上げ鋼板60の表面60aがクーラントで濡れている状態で行った。具体的には、表面仕上げ鋼板の工作機械用シール部材の当接部との接触部分に「クリアカット R-H-10P」の10倍希釈品を約5ml滴下した状態で行った。
 動摩擦係数の測定結果については、○:0.50以下、△:0.50超え~0.80以下、×:0.80超え、と判断し、表1に付記した。
Figure JPOXMLDOC01-appb-T000001
 表1に示したように、熱硬化性ポリウレタンと無機粒子とを含有し、無機粒子が偏在した弾性部材は、反りの発生がほとんどなく、耐クーラント性に優れることが明らかとなった。この弾性部材を備えた工作機械用シール部材は、厚さ方向に対向する2つの面のうち、少なくとも一方の面の動摩擦係数が低いことも明らかとなった。
 そのため、本発明の実施形態に係る工作機械用シール部材では、相手部材との摺動抵抗を低くすることができ、長期間に亘ってシール性能を確保することができる。
 10、20 工作機械用シール部材
 11、21 支持部材
 12、22 弾性部材
 12a、22a、22b 縁部(当接部)
 12c、22c 先端面
 13、23 接着剤層
 14、24 第1面(当接面)
 15、25 第2面
 16、26A、26B 無機粒子
 17A、27A 第1外側層
 17B、27B 第2外側層
 18、28 中間層
 100 テレスコカバー

Claims (6)

  1.  支持部材と、前記支持部材に一体化された板状の弾性部材とを備え、
     前記板状の弾性部材は、厚さ方向で対向する2つの面のうちの少なくとも一方の面を、縁部が相手部材と当接する当接面とする工作機械用シール部材であって、
     前記弾性部材は、熱硬化性ポリウレタンと無機粒子とを含む組成物からなり、
     前記無機粒子は、前記弾性部材の厚さ方向において、前記当接面側に偏在していることを特徴とする工作機械用シール部材。
  2.  前記板状の弾性部材は、当該弾性部材を厚さ方向において外側に位置する第1外側層及び第2外側層とこれらの外側層に挟まれた中間層とに3等分した際に、第1外側層における前記無機粒子の含有量が前記中間層における前記無機粒子の含有量よりも多くなるように構成されており、
     前記第1外側層の外側表面を前記当接面とする請求項1に記載の工作機械用シール部材。
  3.  前記無機粒子として、無機酸化物粒子、又は、無機バルーンを含む請求項1又は2に記載の工作機械用シール部材。
  4.  前記無機粒子として、酸化セリウム粒子を含み、
     前記酸化セリウム粒子の含有量は、前記熱硬化性ポリウレタン100重量部に対して2~20重量部である請求項1又は2に記載の工作機械用シール部材。
  5.  前記第2外側層における前記無機粒子の含有量が前記中間層における前記無機粒子の含有量よりも多くなるように構成されており、
     前記第2外側層の外側表面を前記当接面とする請求項2に記載の工作機械用シール部材。
  6.  前記無機粒子として、無機酸化物粒子、及び、無機バルーンを含み、
     前記第1外側層が前記中間層よりも多く含有する無機粒子が、無機酸化物粒子及び無機バルーンのいずれか一方であり、
     前記第2外側層が前記中間層よりも多く含有する無機粒子が、無機酸化物粒子及び無機バルーンのいずれか他方である、請求項5に記載の工作機械用シール部材。
PCT/JP2016/084820 2016-02-08 2016-11-24 工作機械用シール部材 WO2017138218A1 (ja)

Priority Applications (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
CN201680079161.1A CN108472782B (zh) 2016-02-08 2016-11-24 工作机械用密封部材

Applications Claiming Priority (2)

Application Number Priority Date Filing Date Title
JP2016022075A JP6174175B1 (ja) 2016-02-08 2016-02-08 工作機械用シール部材
JP2016-022075 2016-02-08

Publications (1)

Publication Number Publication Date
WO2017138218A1 true WO2017138218A1 (ja) 2017-08-17

Family

ID=59505191

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
PCT/JP2016/084820 WO2017138218A1 (ja) 2016-02-08 2016-11-24 工作機械用シール部材

Country Status (4)

Country Link
JP (1) JP6174175B1 (ja)
CN (1) CN108472782B (ja)
TW (1) TWI704310B (ja)
WO (1) WO2017138218A1 (ja)

Families Citing this family (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US11421177B2 (en) * 2018-11-02 2022-08-23 Eagle Industry Co., Ltd. Sliding member for sealing and seal device

Citations (4)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JPH07306616A (ja) * 1994-05-13 1995-11-21 Fuji Xerox Co Ltd 画像形成装置用ブレードおよびその製造方法
JPH1151194A (ja) * 1997-07-31 1999-02-23 Nippon Mektron Ltd ピストンパッキン
JP3160541U (ja) * 2010-03-02 2010-07-01 有限会社すがい鉄工所 工作機械用ワイパー
JP2014008575A (ja) * 2012-06-29 2014-01-20 Mitsuboshi Belting Ltd ワイパーとその製造方法

Family Cites Families (5)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN101603595B (zh) * 2008-06-10 2013-08-21 宁波安密密封件有限公司 机械密封件及其制造方法
CN102093699A (zh) * 2010-12-17 2011-06-15 绍兴文理学院 无机颗粒填料改性的聚氨酯耐磨耐水性密封材料及其制备方法
JP5947471B2 (ja) * 2014-02-06 2016-07-06 バンドー化学株式会社 工作機械用シール部材
WO2015194278A1 (ja) * 2014-06-17 2015-12-23 バンドー化学株式会社 研磨パッド及び研磨パッドの製造方法
CN104817840A (zh) * 2015-04-29 2015-08-05 中国科学院兰州化学物理研究所 一种水润滑轴承用高承载及减振耐磨高分子复合材料

Patent Citations (4)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JPH07306616A (ja) * 1994-05-13 1995-11-21 Fuji Xerox Co Ltd 画像形成装置用ブレードおよびその製造方法
JPH1151194A (ja) * 1997-07-31 1999-02-23 Nippon Mektron Ltd ピストンパッキン
JP3160541U (ja) * 2010-03-02 2010-07-01 有限会社すがい鉄工所 工作機械用ワイパー
JP2014008575A (ja) * 2012-06-29 2014-01-20 Mitsuboshi Belting Ltd ワイパーとその製造方法

Also Published As

Publication number Publication date
TW201730462A (zh) 2017-09-01
JP2017140659A (ja) 2017-08-17
CN108472782B (zh) 2020-04-14
CN108472782A (zh) 2018-08-31
TWI704310B (zh) 2020-09-11
JP6174175B1 (ja) 2017-08-02

Similar Documents

Publication Publication Date Title
JP5611386B2 (ja) 電子写真装置用クリーニングブレード及びその製造方法
US8303372B2 (en) Polishing pad
JP5947471B2 (ja) 工作機械用シール部材
JP6177464B1 (ja) 工作機械用シール部材
JP6174175B1 (ja) 工作機械用シール部材
US9539693B2 (en) Polishing pad
EP3189090B1 (en) Polyurethane mats
JP5707522B1 (ja) 籾摺りロール
TWI763899B (zh) 工作機械用密封部材
JP2008070634A (ja) 電子写真装置用クリーニングブレード及びその製造方法
JP2006320982A (ja) 研磨パッド
JP6822779B2 (ja) 工作機械用シール部材
JP4942170B2 (ja) 研磨パッド
JP5510962B2 (ja) ブレード部材
CN108137770B (zh) 工作机械用密封构件
JP2023013080A (ja) 工作機械用シール部材
JP5872057B2 (ja) 電子写真装置用ブレード、及び、その製造方法
JP2006343411A (ja) 電子写真装置用クリーニングブレード及びその製造方法

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: 16889919

Country of ref document: EP

Kind code of ref document: A1

NENP Non-entry into the national phase

Ref country code: DE

122 Ep: pct application non-entry in european phase

Ref document number: 16889919

Country of ref document: EP

Kind code of ref document: A1