JPH02305884A

JPH02305884A - オイルシール用シール部材およびその製造方法

Info

Publication number: JPH02305884A
Application number: JP1126488A
Authority: JP
Inventors: Shigeyuki Ono; 茂之小野
Original assignee: N O K SOGO GIJUTSU KENKYUSHO KK
Current assignee: N O K SOGO GIJUTSU KENKYUSHO KK
Priority date: 1989-05-19
Filing date: 1989-05-19
Publication date: 1990-12-19
Anticipated expiration: 2013-07-30
Also published as: JP2781204B2

Abstract

(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるた
め要約のデータは記録されません。

Description

【発明の詳細な説明】〔産業上の利用分野〕本発明はオイルシール用シール部材およびその製造方法
に関し、特に、回転又は往復動する軸の外周に摺動して
軸の油側と大気側とをシールするオイルシール用シール
部材およびその製造方法に関するものである。

〔従来技術および解決しようとする課題〕−ａに、オイ
ルシールは、第３図に示すように、軸５の外側のハウジ
ング６に配設されて、回転又は往復動する軸５の外周に
摺動して軸５の油側と大気側とをシールする環状のシー
ルリップ部２を有する弾性材からなるシール部材１と、
このシール部材ｌのシールリップ部２に軸５への抱き締
め力を付与するばね３と、前記シール部材ｌに埋設され
てシール部材ｌを補強する金属環４とから構成されてい
る。

そして、前記シール部材１は、従来、基材となるゴム材
１）に、充填剤１２および加硫剤その他の助剤などを添
加し混練したものを加硫成形することにより製造されて
おり、オイルシールとしてのシールＩＩｓ能は、前記軸
５の外周に接触するシールリップ部２の摺動面の形態、
すなわち、その摺動面に表出する前記充填剤１２の粒径
やその形状などにより左右されることが知られている。

〔中村研へ；日ゴム協誌、６２゜７４〜８．３（１９８
９）参照〕一般に、前記充填剤１２としては、偏平形状の天然の無
機化合物の微粒子が用いられているが、この無機化合物
の微粒子は、その粒径分布カ大きく、また、アスペクト
比も広い分布を持っており、このため無機化合物の微粒
子を充填剤１２としてゴム剤１）中に分散配合したシー
ル部材ｌにあっては、そのシールリップ部２のＩＳ動面
に表出する無機化合物の微粒子が均一な粒径およびアス
ペクト比を持っていないので、所望のシール性能を存す
るものを再現性よく加硫成形することが非常に困難であ
った。

また、前記シール部材ｌを射出成形により製造する工程
は、第４図に示すように、１）＋それぞれ計量したゴム
材１）と無機化合物の微粒子からなる充填剤１２とをバ
ッチで混練するバッチ混練工程、（２）前記（１）の工
程で得られた混練物を冷却して加硫剤を投入してロール
で混練するロール混練工程、（３）前記（２）の工程で
得られた混練物を冷却して押出し機により押出し、帯状
の生地ゴムを得る工程、（４）前記＋３）の工程で得ら
れた帯状の生地ゴムを射出成形機に入れ加硫成形する成
形工程とからなっている。

しかしながら、上記のようなシール部材ｌの製造工程に
あっては、前記（２）のロール混練工程において、人手
作業が必要になるとともに、そのロールに作業員が挟み
こまれる危険性が大きく、また、（３）の工程で製造し
た生地ゴムを次の（４）の工程の射出成形機に入れる際
に、生地ゴムの運搬、投入の作業もあって煩雑であり、
さらに、前記（２）〜（４）の工程において、ゴム材ｌ
ｌ中に化学的および物理的に安定化した状態で充填剤１
２を混練配合する操作は、熟練した作業員の経験とかん
とによって行われており、従来のシール部材ｌの製造工
程では、熟練した作ｆＪ員の人手が多く必要であり、作
業の危険性も大きく、さらに、（１）〜（３）の工程は
約１００分程度の長時間の工程であるため、その製造工
程の簡略化および短縮化が要求されているという問題点
を有していた。

本発明は上記のような従来のもののもつ問題点を解決し
たものであって、従来の天然の無機化合物の微粒子から
なる充填剤に代えて、室温でゴム状弾性を示すポリマー
中でミクロ分散相を形成する室温で固体のポリマーを充
填剤として用いて、その室温で固体のポリマーの微粒子
を前記ゴム状弾性を示すポリマー中に均一に分散すると
ともに、このミクロ分散相を所定の条件下で配向させる
ことにより、充填剤であるポリマーの微粒子の粒径、分
散状態およびアスペクト比などをその製造工程において
任意に制ｊＩＩ可能とし、混練から加硫成形まで一貫し
た製造工程で管理でき、製造工程を大幅に簡略化できる
オイルシール用シール部材およびその製造方法を提供す
ることを目的としている。

〔課題を解決するための手段〕

上記の目的を達成するために本発明のオイルシール用シ
ール部材は、回転又は往復動する軸の外周に摺動して軸
の油側と大気側とをシールするオイルシール用シール部
材であって、このオイルシール用シール部材は、室温で
固体である第１のポリマーの微粒子が、前記第１のポリ
マーと非相溶性の室温でゴム状弾性を示す第２のポリマ
ー中に、配向した状態で均一に分散されている手段を有
しており、また、本発明のオイルシール用シール部材の
製造方法は・回転又は往復動する軸の外周に摺動して軸
の油側と大気側とをシールするオイルシール用シール部
材の製造方法であって、室温で固体である第１のポリマ
ーと、この第１のポリマーと非相溶性の室温でゴム状弾
性を示す第２のポリマーとを両ポリマーの融点温度以上
で混練し、前記第１のポリマーの微粒子を第２のポリマ
ー中に均一に分散してミクロ分散相を形成した混練物を
調製し、続いて、この混練物に加硫剤を添加してさらに
混練し、次いで、この加硫剤添加混練物を成形型内で、
前記第１のポリマーの軟化点温度付近で剪断応力を作用
し、前記＠２のポリマー中に均一に分散する第１のポリ
マーの微粒子を配向させた状態で加硫成形する手段を有
している。

〔作用〕

本発明は上記の手段を採用したことにより、シール部材
は、母材となる室温でゴム状弾性を示す第２のポリマー
中に室温で固体の第１のポリマーの微粒子がほぼ均一な
粒径で、かつ、配向された状態で分散され、そのシール
部材の摺動面に表出する前記第１のポリマーの微粒子に
より、所定のシール機能を有することとなり、また、こ
のシール部材の製造に際しては、前記第２のポリマー中
における第１のポリマーの微粒子の粒径、分散状態およ
び配向状態を、その製造工程における混練時および成形
時の温度、時間、剪断応力などを１ｔＩｌ′ｍすること
により任意に制御でき、所望のシール性能を付与するこ
とができることとなる。

〔実施例〕

以下、図面に示す本発明の実施例について説明する。

第１図には本発明のオイルシール用シール部材の製造工
程が示されていて、まず、室温で固体である第１のポリ
マーＡの所定量と、室温でゴム状弾性を示す第２のポリ
マーＢの所定量とをそれぞれ溶融化した状態でｉｆ！練
機の中に入れる。

そして、上記の第１および第２のポリマーＡ１Ｂを、両
ポリマーＡ、Ｂの融点温度以上で車軸または２軸の混’
ａｍで混練する第１の混練工程により、前記第１のポリ
マーＡの微粒子が第２のポリマーＢ中に均一に分散した
ミクロ分散相を形成した混練物を調製する。

次いで、この第１の混練工程でＵ４ｉ１シた混練物を所
定温度に降温した後、加硫剤を添加し、第２の混練工程
により混練する。

さらに、この加硫剤を添加して混練した加硫剤混練物を
、プレス成形機、射出成形機などの成形機に入れ、前記
第１のポリマーＡの軟化点温度付近に加熱した状態で剪
断応力を作用し、前記第２のポリマーＢ中に分散したミ
クロ分散相である第１のポリマーＡの微粒子を配向させ
、その状態で加硫成形する。

上記の第１の混練工程から加硫成形工程の前までの時間
は、２０〜３０分程度である。

上記の室温で固体の第１のポリマーＡおよび室温でゴム
状弾性を示す第２のポリマーＢは、それぞれ複数のポリ
マーからなってもよい。

前記第１のポリマー八と第２のポリマーＢの組合せの例
としては、第１のポリマー八としてのポリスチレン（Ｐ
　Ｓ）と第２のポリマーＢとしてのポリエチルアクリレ
ート　（ＰＥＡ）　、第１のポリマーＡとしてのポリプ
ロピレン（ＰＰ）と第２のポリマーＢとしてのエチレン
−プロピレンゴム（ＥＰＤＭ）、第１のポリマーＡとし
てのポリスチレン（Ｐ　Ｓ）と第２のポリマーＢとして
のポリジメチルシロキサン（ＰＤＭＳ）、第１のポリマ
＝Ａとしてのポリエチレン（ＰＥ）と第２のポリマーＢ
としてのイソプレンゴム（ＩＲ）またはブタジェンゴム
（ＢＲ）、第１のポリマーＡとしてのポリエチレン（Ｐ
　Ｅ）　　と第２のポリマーＢとしてのエチレン−プロ
ピレンゴム（ＥＰＤＭ）、第１のポリマーＡとしてのフ
ッ素ゴムとポリスチレンとの混合物と第２のポリマーＢ
としてのポリエチレン（ＰＥ）などが代表的なものとし
て挙げられる。

また、上記の第１ポリマー八と第２のポリマーＢとの混
合割合は、前記第２のポリマーＢ中に第１のポリマーＡ
の微粒子が相分離した状態で分散配合されてミクロ分散
相を形成する範囲であればいずれの割合でもよいが、両
ポリマーＡ、Ｂの合計量に対して第２のポリマーＢの割
合が６０重量部以上であり、好ましくは７０！Ｉ！量部
以上であり、さらに好ましくは７０〜８５重量部である
。

前記第１の混練工程における混練温度および剪断応力は
、第１のポリマーＡと第２のポリマーＢのそれぞれの溶
融状態における固有粘度お、よび目的とする第１のポリ
マーＡの微粒子の粒径などを考慮して適宜の条件を選択
することができる。

前記第１の混練工程の後、加硫剤を添加する前に混練物
・を所定温度に降温するが、この時の温度は混練物中の
第１のポリマーへの微粒子の分散状態が安定に保持され
るとともに、加硫剤を混練配合が可能な温度であり、降
温の方法は、前記第１のポリマーＡの微粒子の凝集がお
きないように、徐々に降温するより短時間で降温するこ
とが好ましい。

したがって、加硫剤を添加した後の第２の混練工程にお
ける混練温度および剪断応力は、加硫剤を混練配合する
とともに、第１のポリマーＡの微粒子の分散状態が保持
される範囲で適宜の条件を選択することができる。

前記加硫成形工程においては、前記第１のポリマーＡの
軟化点温度付近に加熱した状態で加硫剤添加混練物に剪
断応力を作用するが、この時の剪断応力の大きさは、前
記第２のポリマーＢ中の第１のポリマーＡの微粒子を配
向させる大きさであればよく、目的とする配向の程度に
応じて、温度などを考慮して適宜の大きさの剪断応力を
選択することができ、具体的な剪断応力を作用させる手
段としては、二輪または車軸押し出し成形機などを用い
て、成形機内に加硫剤Ｉｎ　Ｗ物を装填する際の押出し
圧などによっても配向させることができ、また、シール
リップ部２の摺動面を形成する成形機内の部分を回転可
能としてその回転力により剪断応力を作用させてもよい
。

上記の工程で製造される本発明によるオイルシール用シ
ール部材にあっては、第１の混練工程で、母材となる室
温でゴム状弾性を示す第２のポリマーＢ中に室温で固体
の第１のポリマーＡの微粒子が、第２図＋ａｌに示すよ
うに、ミクロ分散相としてほぼ均一な粒径で均一に分散
されており、次の第２の混練工程ではその状態が保持さ
れ、次いで、最後の加硫成形工程で前記第１のポリマー
Ａの微粒子が変形して配向する剪断応力が作用して、第
２図山）に示すように、第１のポリマーＡの微粒子が偏
平な一定のアスペクト比を有した状態となり、その状態
で加硫成形されるものであり、得られた本発明によるシ
ール部材ｌの摺動面には、第１のポリマーへの微粒子が
第２のポリマーＢ中に偏平に変形して配向された状態で
均一に分散しており、軸５の外周に摺動する際に所定の
安定したシール機能を有することとなる。

また、本発明のオイルシール用シール部材の製造方法に
あっては、従来の天然の無機化合物の微粒子を充填剤と
して含存したオイルシール用シール部材に比べて、オイ
ルシール用シール部材としてのシール性能を左右する充
填剤である第１のポリマーＡの微粒子の粒径、分散状態
およびアスペクト比を、混練工程における温度、剪断応
力の大きさ、混練時間および加硫成形工程における剪断
応力の大きさなどを変化させることで確実に制御するこ
とができるので、熟練作業員の経験′やかんなどの不確
定要素がなく、品質が一定で安定したシール性能を有す
るシール部材を安定的に供給することができることとな
る。

さらに、本発明のオイルシール用シール部材の製造工程
は、ロール状の混練物を人手によって運搬したり、成形
機中に搬入などの操作をする必要がなく、工程の無駄な
時間を省略でき、簡略化できるとともに、ロール混練時
におけるローラーによるまきこみゃ挟み込みの危険性が
ないので工程の安全性を向上でき、混練から加硫成形ま
で一貫した製造ラインで製造できるので、その製造工程
をロボットの導入などによる無人化が容易で、工程の大
幅な簡略化が可能となり、さらに、上記の第１の混練工
程から加硫成形工程の前までの時間は、２０〜３０分程
度であり、従来の製造工程に比べて大幅な工程短縮化が
可能である。

また、前記第１のポリマーＡとして、たとえば、低温特
性の良好な樹脂材料と耐摩耗特性の良好な樹脂材料との
２種類を混合したものを用いることにより、両特性にす
ぐれたシール部材を得ることも可能となる。

以下、実験例により本発明をさらに具体的に説明する。

実験例前記第１のポリマーＡとして、平均分子量？、７５Ｘ１
０’の単分散ポリスチレン（融点約２００℃、軟化点約
１８０℃）　（東ソ社製）を２０重■部と、第２のポリ
マーＢとして、平均分子ｆｉｔ１．０ＸＩＯ”の架橋サ
イトなしのポリエチルアクリレート（融点約１）０℃）
　（日本メタトロン社製）を８０重全部とを窒素雰囲気
下、２００℃でそれぞれ溶融し、インターナルミキサー
にいれ、４Ｑｒｐｍで約１０分間、混練温度２００℃で
混練した。（前記第１および第２のポリマーの総量はイ
ンターナルミキサーの容量の８０％で行った。）得られた混練物における第１のポリマーへの微粒子の粒
径は、光学顕微鏡観察により８〜２０μｍの範囲であり
、非相溶状態で前記第２のポリマーＢ中に第１のポリマ
ーＡの微粒子がミクロ相分離構造を有していることを確
認した。

次に、前記の混練物を１００℃に降温した後、この混練
物に、加硫剤および加硫促進剤として、イオウ０．３重
量部、ステアリン酸ナトリウム０．５重量部、ステアリ
ン酸カリウム０．５重置部を添加し、１００℃で１０分
間混練した。

次に、上記の加硫剤添加混練物を二軸またはＪ４ｉ軸押
し出し成形機に入れ、この二軸または車軸押し出し成形
機により、０．７ｋｇ／ｍ以上（トルク値で）、好まし
くは０．７〜１．２ｋｇ／ｍの剪断応力を作用した後、
１８０℃で５分間加硫成形した。

上記で得られた加硫成形物であるオイルシール用シール
部材１のシールリップ部２の断面および摺動面は、第２
図色）に示したように、室温でゴム状弾性を示す第２の
ポリマーＢ中に、室温で固体の第１のポリマーＡの微粒
子が配向された状態で均一に分散されていた。

〔発明の効果〕

本発明は上記のように構成したので、従来の天然の無機
化合物の微粒子を充填剤として含有したオイルシール用
シール部材に比べて、本発明のシール部材の摺動面には
、充填剤となる第１のポリマーの微粒子がほぼ均一な粒
径で分散され、かつ、配向された状態であるので、安定
したシール４！Ｓ１能を有するものであり、また、この
オイルシール用シール部材のシール性能を左右する充填
剤である第１のポリマーの微粒子の粒径、分散状態およ
びアスペクト比を、混練工程における温度、剪断応力の
大きさ、混練時間および加硫成形工程における剪断応力
などを変化することで確実に制御することができるので
、熟練作業員の経験やかんなどの不確定要素がなく、品
質が一定で安定したシール性能を有するシール部材を安
定的に供給することができるものであり、さらに、ロー
ル状のａ練物を人手によって運搬したり、成形機中に搬
入などの扼作をする必要力λなくて工程の無駄な時間を
省略できて前略化できるとともに、ロール混練時におけ
るローラーによるまきこみゃ挟み込みなどの危険性がな
いので工程の安全性を向上できる。

また、混練から加硫成形まで一貫した製造ラインで製造
できるので、その製造工程はロボ−／　）の導入などに
よる無人化が容易で、工程の大幅な筒略化が可能となり
・さらに・従来の製造工程に比べて大幅な工程短縮化が
可能であるなどのすぐれた効果を有するものである。

【図面の簡単な説明】

第１図は本発明のオイルシール用シール部材の製造工程
を示す工程説明図、第２図は本発明の方法により製造し
たオイルシール用シール部材の断面を光学顕微鏡で見た
模式図、第３図は−ＩＷのオイルシールの構造を説明す
る図、第４図は従来のオイルシール用シール部材の製造
工程を説明する工程説明図である。１・・・・・・シール部材２・・・・・・シールリップ部３・・・・・・ばね４・・・・・・金属環５・・・・・・軸６・・・・・・ハウジングＡ・・・・・・ｍｌのポリマーＢ・・・・・・第２のポリマー１）・・・・・・ゴム材１２・・・・・・充填材（無機化合物）特　　許　　出
　　願　　人第１図６智第２図（ｂ）琶こ勾方勤− 手続補正書（膀 ■、事件の表示　　　　　　平成　１年特許願　第１２
６４８８号２、発明の名称　　　　　　オイルシール用
シール部材およびその製造方法３、補正をする者羽生との関係　　　特許出願人　。住所　　　　　　東京都港区芝大門１丁目１２番１５号
氏名　（名称）　　株式会社エヌ・オー・ケー綜合技術
研究所４、代理人　　　■１０２１鯨２６２−４７６１
）住所　　　　　　　東京都千代田区九段南３丁目８番
１３号５、補正命令の日付　　　　自発７、補正の内容（１）明細書の「特許請求の範囲」を男１賑の１ｌｌｌ
り補正する。（２）同書第７頁第３行目の「状態で均一に分散」を［
４だ片で分ｔｉ！ｔ、、Ｊと補正する。（３）同書同頁第２行目の「中に均一に」を「中に」と
補正する。（４）　　同書同頁第２行目の「中に均一に」を「中に
」と補正する。（５）同書第１）頁第１行目の「フン素ゴムとポリスチ
レンとの混合物」を「ポリスチレンまたはポリエチレン
」と補正する。（６）　　同書同頁第２行目の「ポリエチレン（ＰＥ）
Ｊを「フッ素ゴム」と補正する。（７）同書第１６頁第６行目の「架橋サイトなしの」を
「架橋サイトを有する」と補正する。（８）　　同書同頁第２行目〜第７行目の「ポリエチル
アクリレート」の後にｒ　（ＰＡ４０１）Ｊを加入する
。（９）同書第１７頁第６行目〜第８行目のｒｏ、７に、
ｇ／ｍ以上〜０．７〜１．２ｋｇ／ｍｌを「回転数１４
Ｏｒｐｍで総エネルギーが３００ＭＪ／ｍ’　Ｊと補正
する。８、添付書類の目録ｆｌ）別紙　　　　　　　　　　・・・・・・１通別紙特許請求の範囲（１）　　回転又は往復動する軸（５）の外周に摺動し
て軸（５）の油側と大気側とをシールするオイルシール
用シール部材（１）であって、このオイルシール用シー
ル部材（１）は、室温で固体である第１のポリマー（Ａ
）の微粒子が、前記第１のポリマー（Ａ）と非相溶性の
室温でゴム状弾性を示す第２のポリマー（Ｂ）中に、配
向した状態で分散されていることを特徴とするオイルシ
ール用シール部材。（２）　　回転又は往復動する軸（５）の外周に摺動し
て軸（５）の油側と大気側とをシールするオイルシール
用シール部材（１）の製造方法であって、室温で固体で
ある第１のポリマー（Ａ）と、この第１のポリマー（Ａ
　）と非相溶性の室温でゴム状弾性を示す第２のポリマ
ー（Ｂ）とを両ポリマー（Ａ）、（Ｂ）の融点温度以上
で混練し、前記第１のポリマー（Ａ＞の微粒子を第２の
ポリマー（Ｂ）中に分散してミクロ分散相を形成した混
練物を調製し、続いて、この混練物に加硫剤を添加して
さらに混練し、次いで、この加硫剤添加混練物を成形型
内で、前記第１のポリマー（Ａ）の軟化点温度付近で剪
断応力を作用し、前記第２のポリマー（Ｂ）中に分散す
る第１のポリマー（Ａ）の微粒子を配向させた状態で加
硫成形することを特徴とするオイルシール用シール部材
の製造方法。

Claims

【特許請求の範囲】

（１）回転又は往復動する軸（５）の外周に摺動して軸
（５）の油側と大気側とをシールするオイルシール用シ
ール部材（１）であって、このオイルシール用シール部
材（１）は、室温で固体である第１のポリマー（Ａ）の
微粒子が、前記第１のポリマー（Ａ）と非相溶性の室温
でゴム状弾性を示す第２のポリマー（Ｂ）中に、配向し
た状態で均一に分散されていることを特徴とするオイル
シール用シール部材。
（２）回転又は往復動する軸（５）の外周に摺動して軸
（５）の油側と大気側とをシールするオイルシール用シ
ール部材（１）の製造方法であって、室温で固体である
第１のポリマー（Ａ）と、この第１のポリマー（Ａ）と
非相溶性の室温でゴム状弾性を示す第２のポリマー（Ｂ
）とを両ポリマー（Ａ）、（Ｂ）の融点温度以上で混練
し、前記第１のポリマー（Ａ）の微粒子を第２のポリマ
ー（Ｂ）中に均一に分散してミクロ分散相を形成した混
練物を調製し、続いて、この混練物に加硫剤を添加して
さらに混練し、次いで、この加硫剤添加混練物を成形型
内で、前記第１のポリマー（Ａ）の軟化点温度付近で剪
断応力を作用し、前記第２のポリマー（Ｂ）中に均一に
分散する第１のポリマー（Ａ）の微粒子を配向させた状
態で加硫成形することを特徴とするオイルシール用シー
ル部材の製造方法。