JPH1163238A

JPH1163238A - 高分子複合摺動部材とこれを用いたダブルベルト式プレス装置

Info

Publication number: JPH1163238A
Application number: JP9220445A
Authority: JP
Inventors: Yutaka Shimomori; 裕下森; Atsushi Shiiba; 淳椎葉
Original assignee: Shin Etsu Polymer Co Ltd; Shin Etsu Chemical Co Ltd
Current assignee: Shin Etsu Polymer Co Ltd; Shin Etsu Chemical Co Ltd
Priority date: 1997-08-15
Filing date: 1997-08-15
Publication date: 1999-03-05

Abstract

(57)【要約】（修正有）【課題】高温高圧に充分に耐え得る強度を持ち、ベルト
との摩擦抵抗が小さくてベルトを傷つけず、ベルトへの
追従性およびシール性が良好で、圧力媒体にも侵されな
い高分子複合摺動部材と、これをシール部材として用い
たダブルベルト式プレス装置を提供する。【解決手段】この高分子複合摺動部材は、45〜65重量％
のポリエーテルサルホンと15〜25重量％のポリテトラフ
ルオロエチレンと20〜30重量％の芳香族ポリエステルホ
モポリマーとからなるか、75〜95重量％のピロメリット
酸二無水物型ポリイミドと５〜15重量％のポリテトラフ
ルオロエチレンと０〜10重量％のグラファイトとからな
るものである。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は、ダブルベルト式プ
レス装置などでの圧力媒体のシール部材として有用な、
高温高圧成形に際して優れた耐久性を有する高分子複合
摺動部材（以下、単に摺動部材と略す）とこれを用いた
ダブルベルト式プレス装置に関するものである。

【０００２】

【従来の技術】本発明の摺動部材の一用途であるダブル
ベルト式プレス装置の概略を、図４に示した縦断面正面
図及び図５に示した図４のＡ−Ａ矢視線に沿う縦断面側
面図に基づいて説明する。これらの図において41ａ、41
ｂはロール、42はロール41ａ、41ｂにより回動するステ
ンレスなどからなる無端のベルト、43は２本のベルト42
で上下に挟持されてその回動と共に図４の矢印方向へ移
動する被処理物、44はこの挟持部45において両ベルト42
の外側にそれぞれ設けられた加圧室、46は各加圧室44の
周囲を画する側壁、47は各加圧室44を前後に分割する中
仕切り壁、48は加圧室44に内蔵されている加圧冷却油、
潤滑油等の圧力媒体、49は加圧室44の各壁46、47のベル
ト42に面する縁に沿って装着されているシール部材で、
圧力媒体48が加圧室44から漏出するのを防止している。
50及び51はそれぞれ圧力媒体48の加圧室44への供給口及
び排出口である。

【０００３】この種の用途でのシール部材の要求特性に
は、第１に成形条件（圧力、温度）に耐えうる強度を保
持していること、第２にベルトとの摩擦係数が小さくベ
ルトを傷つけないこと、第３にベルトへの追従性がよい
こと、第４に圧力媒体のシール性がよいこと、第５に圧
力媒体に侵されないことなどが挙げられる。従来、この
ような特性を備えたシール部材としては、ポリテトラフ
ルオロエチレン（以下ＰＴＦＥとする）樹脂、エポキシ
樹脂、ウレタン樹脂、シリコーン樹脂などをベースに、
グラファイト、二硫化モリブデン、ＰＴＦＥ粉末を添加
して複合化したり、炭素繊維、ガラス繊維、合成繊維な
どの各種繊維で作られた布、マット、不織布などに合成
樹脂材料やゴム系材料を含浸あるいは積層処理したもの
などが用いられていた。

【０００４】ダブルベルト式プレス装置による従来の主
な製品は、メラミン樹脂、ジアリルフタレート樹脂、不
飽和ポリエステル樹脂、ウレタン樹脂などの熱硬化性樹
脂をベースとした、金属シート、布、不織布、印刷シー
トなどとの積層シートで、その際の成形条件は一般に圧
力20kg/cm²以下、温度160 ℃以下であったから、上記の
シール部材で十分であった。

【０００５】しかし、近年ダブルベルト式プレス装置に
よる製品は熱可塑性樹脂の占める割合いが増加し、それ
に伴い製品内容も多岐にわたって来ている。熱可塑性樹
脂において低収縮化、内部歪緩和を目的とする場合は、
極力高温で成形する必要があり、例えば塩化ビニル樹脂
の場合、温度 180℃前後、圧力30kg/cm²を必要とした。
またポリカーボネート、ポリメチルペンテンポリマー、
ポリアリール、ポリブチレンテレフタレートなどの耐熱
性熱可塑性樹脂の、表面艶付けやラミネートの内部歪緩
和などを目的とする場合は、温度 200℃前後、圧力30kg
/cm²以上で成形する必要があった。さらに熱硬化性樹脂
においても用途面から益々高温、高圧での成形が要求さ
れてきている。

【０００６】従来、ステンレスベルトとの摩擦係数が小
さく、かつステンレスベルトを傷つけない最適な材料と
して知られている、ＰＴＦＥを代表とするフッ素系樹脂
の素材自体の耐熱性、機械強度は、 160℃、30kg/cm²が
条件的な限界である。同様の見地から、ポリアミドイミ
ド、芳香族ポリエステルコポリマー、ポリフェニレンサ
ルファイドなどの樹脂も不適当であり、またガラス繊
維、炭素繊維、アラミド繊維などの強化材の使用はステ
ンレスベルトを傷つけることから不適当である。このよ
うに、従来のシール部材において 160℃以上の温度でも
十分なシール機能を果す材料となると極めて限られてい
るため、摩擦係数の比較的高い材料を採用する結果とな
り、ベルトの裏面とシール部材間に生ずる摩擦力によっ
て、ベルトやシール部材を破損させる原因となってい
た。

【０００７】

【発明が解決しようとする課題】本発明の目的は上記し
た従来の課題を解決するもので、高温高圧に充分に耐え
得る強度を持ち、かつベルトとの摩擦抵抗が小さくベル
トを傷つけず、ベルトへの追従性およびシール性が良好
で、圧力媒体にも侵されないシール部材として好適な、
摺動部材及びこれを用いたダブルベルト式プレス装置を
提供するものである。

【０００８】

【課題を解決するための手段】本発明の請求項１ないし
３に記載の摺動部材は、45〜65重量％のポリエーテルス
ルホンと15〜25重量％のＰＴＦＥと20〜30重量％の芳香
族ポリエステルホモポリマーとからなるもの、75〜95重
量％のピロメリット酸二無水物（以下ＰＭＤＡとする）
型ポリイミドと５〜25重量％のＰＴＦＥとからなるも
の、または75〜95重量％のＰＭＤＡ型ポリイミドと５〜
15重量％のＰＴＦＥと 0.1〜10重量％のグラファイトと
からなることを特徴とする。

【０００９】上記摺動部材を用いたダブルベルト式プレ
ス装置は、請求項４に記載の通り、被処理物を上下に挟
持して回動する２本のベルトを備え、挟持部における両
ベルトの外側にそれぞれ圧力媒体を内蔵した加圧室を備
えてなるダブルベルト式プレス装置であって、加圧室を
構成する各側壁のベルトに対向する縁に沿って、その少
なくとも一部に、請求項１ないし請求項３のいずれかに
記載の少なくとも１種の摺動部材が、圧力媒体用シール
部材として装着されてなるものであることを特徴とす
る。

【００１０】上記ダブルベルト式プレス装置は、請求項
５に記載の通り、各加圧室が中仕切り壁で前後に分割さ
れていて、前部加圧室の前部の側壁、中仕切り壁及び後
部加圧室の後部の側壁の各縁に沿って請求項２または３
記載の摺動部材が用いられ、残りの側壁の各縁に沿って
請求項１記載の摺動部材が用いられてなるものであるこ
とを好適とする。

【００１１】

【発明の実施の形態】本発明者らは、上記課題の解決の
ため、ポリイミド、全芳香族ポリエステル、ポリエーテ
ルスルホン、ポリアミドイミドなどの各種の耐熱性プラ
スチックに、グラファイト、硫化モリブデンなどの潤滑
助剤を加えて成形加工して得られるものについて、シー
ル部材としての実用化の可能性を検討した結果、上記摺
動部材が、自己潤滑性と柔軟性とを備え、摺動特性、耐
熱機械強度のバランスが良好であること、さらに請求項
１記載の摺動部材では温度 190℃、圧力 100kg/cm²の、
請求項２または３記載の摺動部材では温度 220℃、圧力
100kg/cm²の、各条件下でもシール部材としてなんら問
題のないことを確認し、本発明に到達した。

【００１２】これをさらに説明すると、前記請求項１記
載の発明で用いられるポリエーテルスルホンは、ジクロ
ロジフェニルスルホンの重縮合反応によって得られる非
晶性熱可塑性ポリマーで、下記化１に示す化学構造（式
中のｎは正の整数を示す、以下化２〜化４も同じ）のも
のである。

【化１】このガラス転移温度は 225℃、比重は1.37で耐熱性に優
れ、熱変形温度は 203℃（18.6kg/cm²）で機械的強度に
も優れている。この化合物の市販品としては例えば住友
化学工業社製の品番 4100Gなどが知られている。

【００１３】同様の芳香族ポリエステルホモポリマー
は、パラオキシ安息香酸の重縮合反応によって得られる
結晶性ポリマーで、下記化２に示す化学構造のものであ
る。

【化２】この比重は1.44で 400℃以下の温度では殆ど流動せず、
耐摩耗性、自己潤滑性に優れている。引張強度は常温で
150〜 200kg/cm²とそれほど強くなく、硬度もショアー
Ｄ87と比較的柔軟な材料である。この化合物の市販品と
しては例えば住友化学工業社製の品番E101などが知られ
ている。

【００１４】請求項２の発明に用いられるＰＭＤＡ型ポ
リイミドは、芳香族ジアミンとテトラカルボン酸二無水
物との重縮合反応によって得られるポリマーで、下記化
３に示す化学構造のものである。

【化３】この比重は1.43で耐熱性に著しく優れ 500℃まで分解し
ない。引張強度は常温にて 700〜 900kg/cm²である。こ
の化合物の市販品としては例えばデュポン社製の品番SP
-1などが知られている。

【００１５】ＰＴＦＥはテトラフルオロエチレンの重合
によって得られ、下記化４に示す化学構造のものであ
る。

【化４】この比重は2.13〜2.22、融点は 327℃、引張強度は常温
にて 140〜 350kg/cm²である。

【００１６】ポリエーテルスルホンをベースとしたＰＴ
ＦＥ、全芳香族ポリエステルホモポリマーの複合体は、
適宜の条件下で混練押出ししてペレット化した後、押出
成形機にてブロック状に成形し切削加工するか射出成形
することにより、最終製品の摺動部材とすることができ
る。またＰＭＤＡ型ポリイミドをベースとした、ＰＴＦ
ＥまたはＰＴＦＥとグラファイトの複合体は、圧縮成形
機によりブロック状に成形した後、切削加工して最終製
品とすることができる。

【００１７】本発明の摺動部材は、ステンレスベルトと
の摩擦抵抗が極めて小さく、かつステンレスベルトを傷
つけないという優れた摺動特性を有するが、これは各構
成材料の摩擦係数が小さいこと、全体として最低限の耐
熱強度を保持しつつ極力柔軟性を持たせたことによるも
のと考えられる。一方、請求項１記載の摺動部材では、
ＰＴＦＥと全芳香族ポリエステルホモポリマーが摩擦係
数の低減、柔軟性の付与に作用し、ポリエーテルスルホ
ンがバインダーとしての働きと耐熱強度の維持に作用す
るものと考えられる。他方、請求項２または３記載の摺
動部材では、摩擦係数の低減の付与にＰＴＦＥとグラフ
ァイトとが作用し、柔軟性の付与に主としてＰＴＦＥ、
従としてＰＭＤＡ型ポリイミドが作用し、さらに主とし
てＰＭＤＡ型ポリイミドがバインダーとしての働きと耐
熱強度の維持に作用するものと考えられる。

【００１８】次に、本発明の摺動部材を用いたダブルベ
ルト式プレス装置について、図１〜図３に基づいて説明
する。図１は、図４及び図５に示したのと同様のダブル
ベルト式プレス装置の加圧室を構成する各壁のベルトに
対向する縁に沿って、本発明の摺動部材をシール部材と
して装着したときの状態を示す拡大縦断面図、図２は図
１に示したシール部材の背面斜視説明図である。これら
の各図において、１は加圧室２の側壁で、ベルト３に対
向する縁に沿って、その端面にＵ字状の溝４を備え、こ
の溝４内にシール部材５が背圧油Ａの油溜り６を介して
上下方向に摺動自在に装着されている。シール部材５の
内部にはベルト３との接触面へのフロート油Ｂの供給通
路７、８、９及び供給溝10が設けられていて、加圧室２
内よりシール部材５とベルト３との間隙11に漏出しよう
とする圧力媒体Ｃを、シール部材５の押圧とフロート油
Ｂの供給圧力とによって阻止している。

【００１９】加圧室２を構成する側壁には、図３に示す
ように、周囲を画する側壁12と加圧室２を前・後部加圧
室21、22に分割する中仕切り壁13とがあり、それぞれの
側壁12、13のベルトに対向する縁に沿って、その少なく
とも一部に、請求項１ないし請求項３記載の少なくとも
１種の摺動部材がシール部材として装着される。しか
し、前部加圧室21の前部の側壁、中仕切り壁13及び後部
加圧室22の後部の側壁の各縁［特には図３（ｃ）で塗り
つぶした領域］には、高温に耐え、強度に優れた請求項
２または３記載の摺動部材を用い、残りの側壁の各縁
［特には図３（ｃ）で斜線の領域］は比較的低温で済む
ので、経済的な請求項１記載の摺動部材を用いるのが好
ましい。

【００２０】

【実施例】以下、本発明を実施例及び比較例によりさら
に具体的に説明する。なお各例で用いた物性の測定方法
は次の通りである。・摩擦係数：松原式摩擦摩耗試験機で、圧力 100kg/cm²、周速６m/分、潤滑油にルーカントHC40（三井石油化学社製）を使用して測定。・硬度：ロックウェルまたはショアー硬度。・高温圧縮強度：所定の温度に保持しながら10分間 100kg/cm²の荷重をかけ圧縮変形率を測定。・引張強度、曲げ強度、圧縮強度：ＡＳＴＭ法により測定。

【００２１】実施例１．55重量％のポリエーテルスルホ
ンと20重量％のＰＴＦＥと25重量％の芳香族ポリエステ
ルホモポリマーとからなる樹脂組成物を成形加工したと
ころ、表１に示す基本物性を有する摺動部材が得られ
た。これをダブルベルト式プレス装置（使用ベルトの材
質はSUS304、厚さ 0.8mm〜 1.5mm）のシール部材用に切
削加工して、図１に示す加圧室の側壁端面の溝に装着
し、温度 190℃、圧力 100kg/cm²、速度20m/分にてポリ
カーボネートシートを通したところ、ベルトの傷、シー
ル部材の変形・破損、さらには駆動負荷の異常も見られ
ず、生産上何ら問題のないことが確認された。

【００２２】実施例２．85重量％のＰＭＤＡ型ポリイミ
ドと10重量％のＰＴＦＥと15重量％のグラファイトとか
らなる樹脂組成物を成形加工したところ、表１に示す基
本物性を有する摺動部材が得られた。これを実施例１と
同様に切削加工し、同様に加圧室の側壁にシール部材と
して装着し、温度 220℃、圧力 100kg/cm²、速度20m/分
にてポリカーボネートシートを通したところ、実施例１
と同様何ら生産上問題のないことが確認された。

【００２３】実施例３〜４および比較例１〜12．表１〜
４に示す配合の樹脂組成物について実施例１と同様に成
形加工したところ、各表に併記した通りの基本物性を有
する成形品が得られた。これを実施例１と同様に切削加
工して実機にシール部材として装着し、最高温度 220
℃、最高圧力 100kg/cm²、最高速度20m/分でポリカーボ
ネートシートを通したところ、各表に併記した通りの結
果が得られた。

【００２４】

【表１】

【００２５】

【表２】

【００２６】

【表３】

【００２７】

【表４】

【００２８】実機において、ベルトとシール部材の間に
は潤滑油が強制的に供給されているが、実際上は必ずし
も理想的な油膜が形成されているとは限らず、無潤滑状
態をも想定した材料の選択が必要である。例えば比較例
２、３および４に見られるように、潤滑油を使用した場
合の摩擦係数は比較的小さいにもかかわらず無潤滑状態
において摩擦係数が大きいものは、ベルトとの摩擦抵抗
が大きくベルトを傷つける主因となっていることが推定
される。

【００２９】実施例１の結果が非常によいのは、潤滑油
を使用した場合も無潤滑状態のときも摩擦係数が非常に
小さい値で安定していることと、硬度がそれほど高くな
いことが原因と考えられる。また実施例２では無潤滑状
態の摩擦係数が若干高い傾向にあるにもかかわらず、結
果が非常によいのは、これを部材の柔らかさで助けてい
るためと考えられる。

【００３０】これらの各例にあるように、種々の組成の
組合せについて実験を行った結果、前記本発明の組成比
率の組合せの範囲内のものでは使用に耐え得るシール部
材となり、この範囲を超えた場合はベルトの傷が発生し
やすくなったり耐熱的に問題が発生することを確認し
た。

【００３１】実機試験シール部材用に実施例１、同３及び比較例１で得られた
各試料を準備し、それぞれ外形寸法（縦×横×長さ）：
25×25×1025(mm)、フロート油供給通路８：内径 6.0mm
（比較例１のシール部材のみ内径８mmの SUS管を装
着）、同９…内径 2.0mm（比較例１のシール部材のみ内
径 1.0mm）、フロート油供給溝10：深さ 1.0mm、幅14m
m、長さ 169mmで、図１及び図２に示す形状のシール部
材を作製し、図３（ａ）〜（ｃ）に示す配置で加圧室の
壁に装着した。なお、各図において白抜きが比較例１、
斜線が実施例１、黒塗りが実施例３でそれぞれ得られた
シール部材を表す。

【００３２】図３（ａ）に示すシール部材の配置では、
応急的に、加圧室に入る直前のベルトの裏面に冷却油を
当てて、比較例１によるシール部材を熱から保護して、
ベルト速度５m/分、入口温度 175〜 180℃で試験を行っ
たところ、長さ1000ｍの走行までは、駆動負荷が32Ａ前
後と低位で安定し負荷の異常やシール部材及びベルトの
損傷は認められなかった。図３（ｂ）に示すシール部材
の配置では、上記と同様のベルト速度及び入口温度で試
験を行ったところ、長さ約50,000ｍの走行まではシール
部材やベルトの損傷は認められなかった。しかし、さら
に長期間走行させたところ、加圧室入口の両側側壁にお
ける実施例１によるシール部材においてクラックの発生
が認められた。この原因について、コーナー部分はフロ
ート油圧による押し上げ面積が最も少ない部分で、構造
的に他の場所よりも大きな圧力がかかるため、実施例１
によるシール部材では耐えられなかったと判断し、図３
（ｃ）に示すシール部材の配置で再度試験を行った。そ
の結果は長期走行試験でも如何なる異常も認められなか
った。

【００３３】

【発明の効果】本発明のポリエーテルスルホンをベース
とした摺動部材では温度 190℃、圧力100kg/cm²、速度2
0m/分の条件で、またＰＭＤＡ型ポリイミドをベースと
した摺動部材では温度 220℃、圧力100kg/cm² 、速度20
m/分の条件で、ダブルベルト式プレス装置のシール部材
としてそれぞれ実用化が可能となった。このことからポ
リカーボネート、ポリメチルペンテンポリマー、ポリア
リール、ポリブチルテレフタレートなどの耐熱性熱可塑
樹脂の、表面艶付けラミネートや内部歪緩和などの処理
が容易となり、さらに本発明の摺動部材は耐久性に優れ
ていることからコスト的にも有利であり、産業上の効果
が大きい。

【図面の簡単な説明】

【図１】ダブルベルト式プレス装置の加圧室の側壁に本
発明の摺動部材をシール部材として装着したときの状態
を示す拡大縦断面図である。

【図２】図１で使用したシール部材の背面斜視説明図で
ある。

【図３】（ａ）〜（ｃ）はそれぞれ図１に示した加圧室
を構成する側壁に各種のシール部材を配置・装着したと
きの平面図である。

【図４】本発明の摺動部材の一用途であるダブルベルト
式プレス装置の一例を示す概略縦断面図である。

【図５】図４に示した装置のＡ−Ａ矢視線に沿う概略縦
断面図である。

【符号の説明】

１…側壁、２…加圧室、３…
ベルト、４…溝、５…シール部材、
６…油溜り、７、８、９…供給通路、 10
…供給溝、 11…間隙、12…側壁、
13…中仕切り壁、 21…前部加圧室、22…後部
加圧室、Ａ…背圧油、Ｂ…フロート油、
Ｃ…圧力媒体、41ａ、41ｂ…ロール、
42…ベルト、 43…被処理物、44…加圧室、
45…挟持部、 46…側壁、47…中仕
切り壁、 48…圧力媒体、 49…シール部
材、50…供給口、 51…排出口。

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (51)Int.Cl.⁶ 識別記号ＦＩＣ０８Ｌ 79/08 Ｃ０８Ｌ 79/08 81/06 81/06 Ｃ０９Ｋ 3/10 Ｃ０９Ｋ 3/10 ＭＣ１０Ｍ 107/38 Ｃ１０Ｍ 107/38 // Ｃ１０Ｎ 40:02 40:34 50:08

Claims

【特許請求の範囲】

【請求項１】45〜65重量％のポリエーテルスルホンと15
〜25重量％のポリテトラフルオロエチレンと20〜30重量
％の芳香族ポリエステルホモポリマーとからなることを
特徴とする高分子複合摺動部材。
【請求項２】75〜95重量％のピロメリット酸二無水物型
ポリイミドと５〜25重量％のポリテトラフルオロエチレ
ンとからなることを特徴とする高分子複合摺動部材。
【請求項３】75〜95重量％のピロメリット酸二無水物型
ポリイミドと５〜15重量％のポリテトラフルオロエチレ
ンと 0.1〜10重量％のグラファイトとからなることを特
徴とする高分子複合摺動部材。
【請求項４】被処理物を上下に挟持して回動する２本の
ベルトを備え、挟持部における両ベルトの外側にそれぞ
れ圧力媒体を内蔵した加圧室を備えてなるダブルベルト
式プレス装置であって、加圧室を構成する各側壁のベル
トに対向する縁に沿って、その少なくとも一部に、請求
項１ないし請求項３のいずれかに記載の少なくとも１種
の高分子複合摺動部材が、圧力媒体用シール部材として
装着されてなるダブルベルト式プレス装置。
【請求項５】各加圧室が中仕切り壁で前後に分割されて
なり、前部加圧室の前部の側壁、中仕切り壁及び後部加
圧室の後部の側壁の各縁に沿って請求項２または３記載
の高分子複合摺動部材が用いられ、残りの側壁の各縁に
沿って請求項１記載の高分子複合摺動部材が用いられて
なる請求項４記載のダブルベルト式プレス装置。