JPH0649249A - 表面特性を改良したシール及びシールの表面特性の改良方法 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【目的】 自動装置による組付け作業に必要な諸特性を
有する改良されたシール、及び自動装置による組付け作
業に十分に追随することのできない、ゴム状弾性を有す
る従来のシールを、自動装置による組付け作業に好適な
シールに改良するための方法を提供すること。 【構成】 ゴム状弾性体から成るシールの表面に、架橋
したオルガノポリシロキサンの被膜を形成させて成るこ
とを特徴とする表面特性を改良したシール、及びゴム状
弾性体から成るシールの表面に、オルガノポリシロキサ
ン組成物、及び金属有機酸塩を含有する塗布液を塗布し
た後乾燥し、次いで加熱処理することを特徴とするゴム
状弾性体から成るシールの表面特性を改良する方法。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】本発明は合成ゴム等のゴム状弾性
体からなるシールに関し、特に自動装置等による組付け
作業性に優れたシールに関する。

【０００２】

【従来技術】バルブ、シリンダー等の流体圧機器へのシ
ールの組付けに際して、シール材料として用いられる合
成ゴムは、摩擦係数が高く又粘着し易い性質を持ってい
るので、シールを機器に組込む際には、機器の挿入端の
エッジ部との圧接や引掛りによって、シールに亀裂やむ
しれ等が発生し易いという傾向があった。

【０００３】特に、自動装置を用いてシールの組付を行
う場合には、装着されたシールに亀裂やむしれ等の異常
が発生しても、手作業による組付けの場合と異なり完成
された機器の最終検査工程までその異常が発見されない
ので、係る異常の発生を防止するために、シールや機器
の挿入部及び装着溝にグリースや潤滑油を塗布する必要
があった。

【０００４】又、自動組付けにおいては、自動組付装置
のパーツフィーダーによる搬送工程でシール同士が付着
したりパーツフィーダーにはりついたりしてスムーズな
搬送が行われ難いことから、シールの表面にグラファイ
ト、二硫化モリブデン、ポリテトラフルオロエチレン、
ポリエチレン、タルク、ステアリン酸亜鉛、ステアリン
酸カルシウム等の微粉状の固体潤滑剤を付着させたり、
シール表面をハロゲンを含む化学薬品で処理することに
よって付着を防ぐことが行われていた。

【０００５】従って、これらの方法によっては表面を処
理されたシールは、更に、組付け工程でグリースや潤滑
油を塗布する必要があるので二重の手間を要するという
作業上の欠点があった。

【０００６】そこで、自動組付け作業用として、搬送工
程における非粘着性と、組付け工程における潤滑性を合
わせ持った表面特性を有するシールが求められるに至っ
た。このような要求に答える方法として、グラファイ
ト、二硫化モリブデン、ポリテトラフルオロエチレン、
ポリエチレン等の固体潤滑剤の微粉末を、樹脂やエラス
トマー等をバインダーとした溶液に分散させた処理液を
用いて、シール表面に上記固体潤滑剤を含有するエラス
トマー被膜を形成させるという、シールの表面改質方法
が採られている。

【０００７】

【発明が解決しようとする課題】しかしながら、このよ
うな固体潤滑剤を含有するエラストマー被膜を形成する
方法においては、自動組付け作業においてかなりの改善
がみられるものゝ、被膜の厚さや硬さ、或いは固体潤滑
剤の種類によっては挿入時にむしれ等が発生する場合が
あるという欠点がある上、エラストマーバインダーを乾
燥硬化させる加工工程において、エラストマーバインダ
ーが液状から粘調な被膜、更には固体被膜へと変化する
際に、シール同士が接触したりシールが加工装置に接触
することによって被膜傷（タッチマーク）ができ易く、
係る不都合を防止して良好な被膜を形成するためには大
掛かりな加工装置を必要とし、被膜形成のためのコスト
が高くなるという欠点があった。

【０００８】更に、このようにして処理された固体潤滑
剤を含有するエラストマー被膜は、バインダーの種類に
もよるが、一般に伸びが少ないため、組付ける際のシー
ルの伸縮変形により、被膜にひびわれが発生し、シール
本体にまでその亀裂が及ぶこともあるという欠点があっ
た。

【０００９】又、エラストマーバインダーを有機溶剤に
溶解させた場合には、作業者の健康管理、乾燥硬化工程
の防爆化、更には溶剤回収又はその処理が問題となる。
即ち、これら従来からのシール表面の改質方法によって
は、シールが自動組付け工程に送り込まれる搬送装置内
において非粘着であると共に、機器の溝に挿入される組
付装置で十分な潤滑性を発揮し、しかもシールの伸縮性
を、機器に組付けられる際の変形に十分追随できる程度
に維持することは困難であった。

【００１０】本発明者等は、ゴム状弾性を有するシール
の表面に、伸縮性に優れた弾性被膜を作業性良く形成さ
せると共に、該表面に非粘着性と潤滑性を同時に付与す
べく鋭意検討した結果、一定の組成を有する非有機溶剤
の架橋硬化性オルガノポリシロキサン組成物を用いて表
面処理することによって良好な結果を得ることができる
ことを見い出し本発明に到達した。

【００１１】従って、本発明の第１の目的は、自動装置
による組付け作業に必要な諸特性を有する改良されたシ
ールを提供することである。本発明の第２の目的は、自
動装置による組付け作業に十分に追随することのできな
い、ゴム状弾性を有する従来のシールを、自動装置によ
る組付け作業に好適なシールに改良するための方法を提
供することにある。

【００１２】

【課題を解決するための手段】本発明の上記の諸目的
は、ゴム状弾性体から成るシールの表面に、オルガノポ
リシロキサン組成物を架橋させて被膜を形成させて成る
ことを特徴とする表面特性を改良したシール及びシール
の改良方法によって達成された。

【００１３】本発明で使用する処理前のシールは、ゴム
やエラストマーを圧縮成形、圧入成形、射出成形等の方
法により所望する形状に成形した従来のシールである。
処理に当たっては、シールの表面にシールを成形する際
に用いられた離型剤等が残らないように脱脂したり、バ
レル等の物理的な処理によってシール素地表面を調整す
ることが必要である。

【００１４】本発明で使用する架橋硬化性のオルガノポ
リシロキサン組成物は、前記一般式（化２）（式中、Ｒ
¹ 及びＲ² は同種又は異種の一価の炭化水素基を表す。
但し全Ｒ¹ 及びＲ² の５０モル％以上はメチル基であ
り、ｍは正の整数である）

【化２】 で示されると共に、常温で液体であって、分子鎖両末端
が水酸基で封鎖されたジオルガノポリシロキサン；

【００１５】上記オルガノポリシロキサンの水酸基１個
に対して珪素原子に直接結合した水素基を１〜２０個与
えるに充分な量の、一般式Ｈ_a Ｒ³ _b ＳｉＯ_(4-a-b)/2
（式中、Ｒ³ は一価の炭化水素基であり、ａ、ｂはそれ
ぞれ０＜ａ≦１及び１＜ｂ≦３且つ１．５＜ａ＋ｂ＜
２．５で示される正の数であり、Ｒ³ の５０モル％以上
はメチル基である）で示されると共に、１分子当たり珪
素原子に直接結合した水素原子を２個以上有する液状オ
ルガノポリシロキサン；

【００１６】及び前記（化２）で表されるオルガノポリ
シロキサン並びに上記液状ポリシロキサンの合計量１０
０重量部に対して０．１〜１００重量部の金属有機酸
塩；から本質的になる架橋性オルガノポリシロキサン組
成物である。

【００１７】本発明においては、上記Ｈ_a Ｒ³ _b ＳｉＯ
_(4-a-b)/2 で表される液状オルガノポリシロキサンは、
一般式（化３）（式中、Ｒ¹ 及びＲ² は同種又は異種の
一価の炭化水素基を表し、ｎは正の整数である）

【化３】 で示されると共に分子鎖両末端がジオルガノモノハイド
ロジェンシロキサン単位で封鎖されたジオルガノポリシ
ロキサン５〜９５重量％、及び１分子中に珪素原子に直
接結合した水素原子を少なくとも３個含有し、珪素原子
に結合する有機基が一価の炭化水素基であり、且つその
少なくとも５０モル％以上がメチル基である液状オルガ
ノハイドロジェンポリシロキサン９５〜５重量％の２種
類を混合した液状オルガノハイドロジェンポリシロキサ
ンの混合物であることが好ましい。

【００１８】特に、本発明においては、オルガノポリシ
ロキサン組成物が、（化４）

【化４】 で表されるジメチルポリシロキサン、（化５）

【化５】 で表されるメチルハイドロジェンポリシロキサン及び
（化６）

【化６】 で表されるメチルハイドロジェンポリシロキサンの混合
物とし、これに乳化剤及び水を加えたものであることが
好ましい。

【００１９】尚、（化４）で表されるジメチルポリシロ
キサンの２５℃における粘度は１０〜１００，０００ｃ
ｓｔ、（化５）で表されるメチルハイドロジェンの２５
℃における粘度は１０〜１００，０００ｃｓｔ、（化
６）で表されるメチルハイドロジェンポリシロキサンの
２５℃の粘度は１０〜１００，０００ｃｓｔである。

【００２０】塗布液は、上記の如く調整したオルガノポ
リシロキサン組成物を適量の水で希釈して水溶液とし、
次いで該水溶液中に、水に分散させた金属有機酸塩の混
合処理液を加えて調整する。

【００２１】本発明のシールはゴム状弾性体から成る従
来のシールの表面に、オルガノポリシロキサン組成物及
び金属有機酸塩を含有する塗布液を塗布した後乾燥し、
次いで加熱処理することにより製造するものであるの
で、先ず、上記の塗布液をシールに塗布した後これを常
法によって乾燥し、更に１００〜１５０℃の温度で加熱
処理することにより、オルガノポリシロキサン組成物中
の（化４）及び（化５）のジメチルポリシロキサンとメ
チルハイドロジェンポリシロキサンを、金属有機酸塩に
よる触媒作用によって反応させると共に、（化６）を架
橋剤とする脱水素反応により、シール表面に均一なオル
ガノポリシロキサン組成物の架橋被膜を形成させる。

【００２２】即ち、上記加熱処理を行うことによって、
直鎖状重合体の末端官能基の間において触媒の作用によ
る脱水素反応が生じて直鎖状成分が高分子化し、次いで
これが架橋剤と反応することによって良好な伸縮性を持
つゴム状弾性を有する被膜が形成される。

【００２３】本発明で使用されるオルガノポリシロキサ
ン組成物を乳化タイプとすることにより、特に、合成ゴ
ム表面に対する濡れ性を良好なものとし、被膜形成性に
優れたものとすることができる。

【００２４】シールが機器の溝に組付けられれば表面に
形成された被膜の主たる目的は達成されるので被膜自身
の恒久性は必要ないが、シールが流体圧機器に自動組付
けされるために搬送装置で送られたり、組付け装置で装
着溝に挿入されたりする際に受ける変形によって、被膜
がひびわれたり、剥がれ落ちたりしてしまうようでは自
動組付けに供する適切な被膜とはいえない。

【００２５】係る観点から、被膜の厚さは１μｍ以下で
良く、５μｍ以上とした場合には無駄であるのみなら
ず、タッチマーク等の外観不良が生じ易いので好ましく
ない。即ち、被膜の厚みを薄くすれば乾燥時間が短くな
るのでタッチマークができ難くなると同時に、シールの
変形に対して剥離や亀裂が発生し難くなり、装着時のシ
ールの変形に対して十分追随することができる。従っ
て、被膜の厚さは３μｍ以下であることが好ましい。

【００２６】

【発明の効果】シールの表面に形成されたオルガノポリ
シロキサン組成物の被膜は、架橋硬化して弾性追随性を
持った非粘着被膜となるが、ポリシロキサン本来の性質
である潤滑性が損なわれることがないので、シールの表
面特性が改良され、シールを空気や作動油等の流体圧機
器の溝に自動装着装置で装着する際の自動送り、及び自
動挿入が良好に行われる。

【００２７】

【実施例】以下、本発明を実施例によって詳述するが、
本発明はこれによって限定されるものではない。尚、配
合量を示す「部」は「重量部」を示す。

【００２８】実施例１．ゴム弾性材料からなるシールの
表面に、２５℃における粘度が１，０００ｃｓｔである
ジメチルポリシロキサン（７．５部）、２５℃における
粘度が２０ｃｓｔである分子鎖両末端がジメチルハイド
ロジエンシロキサン単位で封鎖されたジメチルポリシロ
キサン（７．５部）及び２５℃における粘度が５０ｃｓ
ｔであるメチルハイドロジェンポリシロキサン（１５
部）にポリオキシエチレンアルキルフェニルエーテルか
らなるノニオン系乳化剤（３部）を添加混合した後、ホ
モジナイザーを用いて乳化した。

【００２９】得られた水性エマルジョン（３３部）に、
酢酸亜鉛１０重量％を含有する反応用触媒の水分散液
（１０部）を混合し、次いで５７部の水を添加して濃度
を調整した。このようにして得られた処理液中に、脱脂
して表面を清浄にした合成ゴム性のシールを浸漬した後
取り出し、温風乾燥した。更に１５０℃の乾燥空気で５
分間処理してシール表面に約１μｍの架橋被膜を形成さ
せた。

【００３０】得られたシールを以下の試験方法によって
評価した結果を表１に示した。被膜の厚さ ：シールの断面を走査型電子顕微鏡写真によ
り測定した。シール表面の潤滑性 ：シールをシート状に成形したもの
を用い、ＡＳＴＭ−Ｄ−１８９８に準じた方法によりシ
ール表面の摩擦系数（μｍ）を測定した。

【００３１】Ｏリングの機器への装着性：図１に示す装
置を用いて、１００ｍｍ／分の一定速度のピストン１を
相手ハウジング３へ押し込む際の力を荷重計４により測
定した。その後、ピストン１を取り外し、Ｏリングの損
傷の状態を目視により観察した。図２はピストン１を相
手ハウジング３に押し込む際に、Ｏリングが経時的には
み出し、変形する状態をＡ、Ｂ及びＣの順で示した説明
図である。

【００３２】非粘着性：パーツフィーダーを用いてシー
ルを搬送し、シール同士が付着したり、シールが搬送路
に貼り着くことによりシールの搬送が阻害されるか否を
目視により観察した。

【００３３】実施例２．２５℃における粘度が１，００
０ｃｓｔであるジメチルポリシロキサン、２５℃におけ
る粘度が２０ｃｓｔである分子鎖両末端がジメチルハイ
ドロジエンシロキサン単位で封鎖されたジメチルポリシ
ロキサン及び２５℃における粘度が５０ｃｓｔであるメ
チルハイドロジェンポリシロキサンの使用量を各々２２
部、３部及び５部とした他は実施例１と全く同様にして
シールを作製し、全く同様にして評価を行った。結果は
表１に示した通りである。

【００３４】比較例１．シール表面に被膜処理を全く行
わない市販のシールについて実施例１と全く同様にして
評価を行った。結果は表１に示した通りである。

【００３５】比較例２．被膜処理に代えて、表面にハロ
ゲンによる化学的表面処理を行ったシールについて実施
例１と全く同様にして評価を行った。結果は表１に示し
た通りである。

【００３６】比較例３．二硫化モリブデンの微粉末固体
潤滑剤をタンブラー法により表面に塗布したシールにつ
いて実施例１と全く同様にして評価を行った。結果は表
１に示した通りである。

【００３７】比較例４．グラファイトの微粉末固体潤滑
剤をタンブラー法により表面に塗布したシールについて
実施例１と全く同様にして評価を行った。結果は表１に
示した通りである。

【００３８】比較例５．ポリテトラフルオロエチレン
（ＰＴＦＥ）の微粉末固体潤滑剤をタンブラー法により
表面に塗布したシールについて実施例１と全く同様にし
て評価を行った。結果は表１に示した通りである。

【００３９】比較例６．二硫化モリブデンの微粉末固体
潤滑剤を含有するエラストマーバインダーをスプレー法
により表面に塗布したシールについて実施例１と全く同
様にして評価を行った。結果は表１に示した通りであ
る。

【００４０】比較例７．グラファイトの微粉末固体潤滑
剤を含有するエラストマーバインダーをスプレー法によ
り表面に塗布したシールについて実施例１と全く同様に
して評価を行った。結果は表１に示した通りである。

【００４１】比較例８．ＰＴＦＥの微粉末固体潤滑剤を
含有するエラストマーバインダーをスプレー法により表
面に塗布したシールについて実施例１と全く同様にして
評価を行った。結果は表１に示した通りである。

【図面の簡単な説明】

【図１】シールの試験装置の説明図である。

【図２】シールをＯリングとして機器へ装着する場合の
シールの変形の状態を示す説明図である。

【符号の説明】

１ ピストン ２ Ｏリング ３ ハウジング ４ 荷重計 ５ ピストンの挿入速度（１００ｍｍ／分）

【表１】

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者 原田 博 千葉県船橋市北本町２−２−１ 株式会社 阪上製作所船橋工場内 (72)発明者 清水 秋雄 千葉県船橋市北本町２−２−１ 株式会社 阪上製作所船橋工場内

Claims (3)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 ゴム状弾性体から成るシールの表面に、
   架橋したオルガノポリシロキサンの被膜を形成させて成
   ることを特徴とする表面特性を改良したシール。
2. 【請求項２】 オルガノポリシロキサン組成物が、一般
   式（化１） 【化１】 （式中、Ｒ¹ 及びＲ² は同種又は異種の一価の炭化水素
   基を表す。但し全Ｒ¹ 及びＲ² の５０モル％以上はメチ
   ル基であり、ｍは正の整数である）で示されると共に、
   常温で液体であって、分子鎖両末端が水酸基で封鎖され
   たジオルガノポリシロキサン；上記オルガノポリシロキ
   サンの水酸基１個に対して珪素原子に直接結合した水素
   を１〜２０個与えるに充分な量の一般式Ｈ_a Ｒ³ _b Ｓｉ
   Ｏ_(4-a-b)/2（式中、Ｒ³ は一価の炭化水素基であり、
   ａ、ｂはそれぞれ０＜ａ≦１及び１＜ｂ≦３且つ１．５
   ＜ａ＋ｂ＜２．５で示される正の数であり、Ｒ³ の５０
   モル％以上はメチル基である）で示されると共に１分子
   当たりの珪素原子に直接結合した水素原子を２個以上有
   する液状オルガノポリシロキサン；及び前記（化１）で
   表されるオルガノポリシロキサン並びに上記液状ポリシ
   ロキサンの合計量１００重量部に対して０．１〜１００
   重量部の金属有機酸塩；から本質的になる架橋性オルガ
   ノポリシロキサン組成物である請求項１に記載のシー
   ル。
3. 【請求項３】 ゴム状弾性体から成るシールの表面に、
   オルガノポリシロキサン組成物及び金属有機酸塩を含有
   する塗布液を塗布した後乾燥し、次いで加熱処理するこ
   とを特徴とするゴム状弾性体から成るシールの表面特性
   を改良する方法。