JPH1180480A

JPH1180480A - 潤滑性ゴム組成物

Info

Publication number: JPH1180480A
Application number: JP19175698A
Authority: JP
Inventors: Yoshiro Oki; 芳郎沖; Ichiro Minamoto; 一郎皆元
Original assignee: NTN Corp; NTN Toyo Bearing Co Ltd
Current assignee: NTN Corp
Priority date: 1998-07-07
Filing date: 1998-07-07
Publication date: 1999-03-26

Abstract

(57)【要約】【目的】静・動摩擦特性及び耐摩耗性に優れ、長寿命
である潤滑性ゴム組成物を提供することである。【構成】各種有機合成法にて合成され、室温にてゴム
状弾性を有するフッ素ゴムに、表面にカーボン材が突き
刺さったテトラフルオロエチレン樹脂粉末を配合する。
ＰＴＦＥ１に黒鉛２が全方向に突き刺さっていることか
ら、ゴム基材３内での杭効果を生じ、ゴム基材３と球状
黒鉛との親和性により高強度となる。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】この発明は潤滑性ゴム組成物に関
するものである。

【０００２】

【従来の技術】フッ素ゴム（以下、ＦＰＭと記す。）
は、耐熱性、耐候性、耐油性、耐薬品性および耐オゾン
性に優れる特殊ゴムであり、通常、上記特性が生かされ
る過酷な用途に用いられている。しかし、その殆どは一
般工業用、軍事用、宇宙用、民生用および医療用等の分
野において、シール用途および振動吸収用途に用いられ
ている。また、摺動を兼ねた用途も少なくなく、ほとん
どがオイルまたはグリースとの併用にて用いられてい
る。

【０００３】たとえば、シール部品においては、雰囲気
等の使用条件のみを考慮して、フッ素ゴムの種類の選
択、または充填剤比率による硬度の選択をする程度で材
料が選定されてきた。従って、シール兼摺動部に発生す
るせん断力により発熱が起こり、オイルやグリースが排
出されてスティックスリップが発生し、正常な作動が安
定してされなかったり、異音が発生して問題となってい
る。さらに最悪な結果として、摩耗が進行し、破れ・破
損等が発生し、短期間での交換を行なわざるを得ないも
のがあった。

【０００４】例示すると自動車・二輪車のオイル周辺一
般オイルシール、ガソリン供給系オイルシール、給排気
系シール、エアコン系冷媒用シール、ワイパーブレー
ド、グラスラン、事務機器の電子式複写機のトナー周辺
のシール、トナーブレード、カップジュース自動販売機
の切り替えバルブ用シール、家庭用浄水器・混合栓用シ
ール、一般製造ラインの切り替えバルブ用シール、パン
・餅等混練機用シール、上水・下水用バタフライバルブ
用シール、医療用注射器ピストンシール等の多数があ
る。

【０００５】また、ゴム材料全般のすべり特性改良技術
として、ジエン系合成ゴム等、シール部のシール兼摺動
部表面にテフロンシートを張りつけたものが採用されて
いる（特公昭４６−２３６８１号公報記載）。しかし、
長期にわたり高圧力にさらされるため、接着部の剥離が
問題となっている。また、摺動面が弾性体でないため、
シール性で充分満足されていない。当然、フッ素ゴム表
面への接着は、さらに不安が大きいものであるために実
用化されていない。

【０００６】シール性および低摩擦特性の付与として、
ジエン系ゴム基材にオイルを含浸させたタイプも検討さ
れたが、経時的にオイルが排出され、しだいに摺動抵抗
が大きくなり、スティックスリップ等の発生および破損
発生等の不具合があった。シール部表面へのテフロンコ
ーティングも試みられたが、コーティング膜焼成条件に
対するゴム基材の耐熱性の問題もあり、使用可能な類で
は耐摩耗性が十分ではなかった。また、皮膜の下地への
追従性が十分でなく、部品取り付け時の伸びや運動にて
皮膜剥離がおこる。さらに、ワイパーブレード等にて実
施されている塩素系溶剤による薬液処理あるいはプラズ
マ処理等も考案されたが、いずれも十分ではなかった。

【０００７】特公昭５７−３２９５０号公報記載の発明
にあるようなオレフィン系ポリマーのシール部への融着
も検討されたが、シール性が失われて使用できなかっ
た。一般的に有名な、ジエン系ゴムにテフロン系、シリ
コーン系等の固体潤滑剤を添加し、低摩擦特性を付与さ
せたものが多数考案され、特許出願あるいは学会報告さ
れているが、いずれも若干の低摩擦化は達成されたが、
添加により高硬度となったり、シール性が不十分になっ
たりして、使用に耐え得るものではなかった。また、ゴ
ム基材とのぬれ性が悪いため、引っ張り強度、引き裂き
強度が極端に低下し、耐摩耗性が従来品より劣る等の問
題があるために実際には採用されなかった。シリコーン
ゴム、フッ素ゴムも対象にはなったが、特に有意性は認
められなかった。

【０００８】

【発明が解決しようとする課題】したがって、いずれの
用途においても、静・動摩擦特性に優れ、耐摩耗特性に
も優れ、長寿命で信頼して使用できる潤滑性ゴム材料が
要求され、この発明の課題は、この要求に応え得る潤滑
性ゴム組成物を提供することである。

【０００９】

【課題を解決するための手段】上記の課題を解決するた
めに、この発明は、ＦＰＭと、表面にカーボン材が突き
刺さったテトラフルオロエチレン樹脂粉末とを配合する
構成を採用したものである。以下、その詳細を述べる。

【００１０】まず、この発明におけるＦＰＭとは、各種
有機合成法にて合成され、室温においてゴム状弾性を有
するものであれば広範囲のものを例示できる。このＦＰ
Ｍの分子量は、通常５万以上のものが望ましく、可及的
に高分子量のものが良好な結果を得ることから、より望
ましくは７万以上、特に望ましくは１０〜５０万程度の
ものを用いる。以上の条件に該当する代表例としては、
４フッ化エチレン・プロピレン共重合体（旭硝子社製：
アフラス）、フッ化ビニリデン・６フッ化プロピレン共
重合体（昭和電工社製：バイトン）、フッ化ビニリデン
・６フッ化プロピレン共重合体（モンテフルオス社製：
テクノフロン）、フッ化シリコーンゴム（東芝シリコー
ン社製）、フッ化ビニリデン・６フッ化プロピレン共重
合体（住友スリーエム社製：フローレル）が例示でき
る。

【００１１】表面にカーボン材が突き刺さったテトラフ
ルオロエチレン樹脂とは、例えば、乳化重合終了時にカ
ーボン材と共沈させて凝析・洗浄・乾燥後、表面にカー
ボン材が突き刺さったテトラフルオロエチレン樹脂であ
る。

【００１２】テトラフルオロエチレン樹脂粉末にカーボ
ン材を乾式混合にて混合し、表面にカーボン材が突き刺
さったものでもよい。なお、このカーボン材とは、一般
的な炭素粉から黒鉛までの粉末状のものであり、特に黒
鉛が好ましく、また、ゴム基材に汎用的に用いられるス
トラクチュアの大きいＨＡＦカーボン、ＳＡＦカーボ
ン、ＭＴカーボン等と併用してもよい。

【００１３】図１に示すように、テトラフルオロエチレ
ン樹脂（図中、ＰＴＦＥと表示する）１に黒鉛２が全方
向に突き刺さっていることから、ゴム基材３内での物理
的な杭効果を生じ、ゴム基材と黒鉛の親和性にて単純に
ゴム基材、テトラフルオロエチレン樹脂を混練したもの
よりも高強度のものが得られると考える。

【００１４】この発明におけるＦＰＭとテトラフルオロ
エチレン樹脂の重量比は、ＦＰＭ１００重量部に対して
１０重量部以上１４０重量部未満になることが好まし
い。テトラフルオロエチレン樹脂が１０重量部未満であ
った場合、ＦＰＭに十分な摩擦特性を付与できない。逆
に、１４０重量部を超えるとゴム硬度が高くなり、ゴム
特性がなくなるほか、機械的強度が極端に低下し、実際
の使用に耐えられない。

【００１５】なお、この発明の目的を損なわない範囲
で、以下に列記するような公知の添加剤を配合してもよ
い。 (1) 補強剤例えば、カーボンブラック、シリカ、クレ
ー、炭酸カルシウム、水酸化マグネシウム、水酸化アル
ミニウム、酸化アルミニウム、タルク、マイカ、カオリ
ン、ベントナイト、シラス、ウォラストナイト、炭化ケ
イ素、ガラス粉末、カーボン粉末、ボロン繊維、アラミ
ド繊維等 (2) 加硫助剤例えば、ポリオール、過酸化物、ポリア
ミン等 (3) 加硫促進剤例えば、グアニジン類、イオウ類、ア
ルデヒド−アミン類、亜鉛塩類等 (4) 加硫活性剤例えば、酸化マグネシウム、水酸化カ
ルシウム、酸化鉛等 (5) 可塑剤例えば、フッ化オイル等 (6) 老化防止剤例えば、アミン類、フェノール類等 (7) 相溶化剤 (8) 着色剤。

【００１６】以上の各種原材料を混練する方法は特に限
定するものではなく、通常広く用いられている方法、例
えば、主原料となるＦＰＭ、その他充填剤を個別に順次
あるいは同時にロール混合機、プロペラ混合機、ニーダ
混合機、二軸溶融混合機、その他混合機にて混合すれば
良い。また、このとき摩擦による発熱を防止する意味で
温調器を設置することが望ましい。また、ロール混合機
を使用する場合、仕上げ混合として、薄通しすることが
好ましい。

【００１７】

【作用】この発明における潤滑性ゴム組成物は、ゴム基
材を構成するフッ素ゴムに、表面にカーボン材が突き刺
さったテトラフルオロエチレン樹脂粉末を配合したこと
から、カーボン材が杭となってゴム基材とテトラフルオ
ロエチレン樹脂との混和状態が保持される。

【００１８】

【実施例】以下、この発明を実施例により更に詳細に説
明する。まず、実施例および比較例に用いたフッ素ゴム
（第１必須成分）の基礎配合およびその他の材料を以下
に示す。（１）フッ素ゴム（ＦＰＭ：第１必須成分）フッ化ビニリデン・６フッ化プロピレン共重合体（モンテカチーニ社製：テクノフロンＦ５３５０） 100 重量部ステアリン酸一般工業材 2重量部カーボンＭＴ 5重量部酸化マグネシウム一般工業材 3重量部水酸化カルシウム一般工業材 6重量部（２）カーボン材が突き刺さった状態のＰＴＦＥ粉末
（ＰＴＦＥ／ＧＲ）乳化重合にて重合完了後に平均粒径６μｍの黒鉛と共沈
させ、凝析、洗浄して得られたものである。

【００１９】（３）ＰＴＦＥ旭硝子社製ＰＴＦＥルーブリカントＬ１６９
。

【００２０】〔実施例１〕まず、ロール間隔５〜１０ｍ
ｍ程度に調整したロール混合機にフッ化ビニリデン・６
フッ化プロピレン共重合体を巻き付け、前記した第１必
須成分の配合で各種配合材を混合し、最後にカーボン材
が突き刺さった状態のＰＴＦＥ粉末を表１に示した配合
割合で混練した。

【００２１】なお、表１に示した配合割合は、第１必須
成分である基本組成のＦＰＭ１００重量部に対する充填
比率（重量部）である。

【００２２】その後、ロール間隔を１ｍｍに調整し、薄
通しを１０回行なった。なお、このときの摩擦熱を防止
する目的で、常時、ロール内に冷却水を通し、ロール温
度を６０度以下に保った。

【００２３】次に冷却水を止めてロール内にスチームを
通し、ゴム温度が７０℃以上９０℃以内になるように調
整し、その後、ロール間隔を１ｍｍに狭めて薄通しを１
０回行ない、それぞれ１０ｋｇのコンパウンドを得た。

【００２４】このコンパウンドに対して、縦３００ｍ
ｍ、横３００ｍｍ、厚さ１ｍｍの金型を用い、プレス成
形にて、１次加硫（１５０℃、１０分間、プレス圧３５
ｋｇ／ｃｍ²）および２次加硫（フリー加熱、１８０
℃、５時間）を行ない、加硫が終わった各シートについ
て、摩擦・摩耗特性、弾性体特性を求めた。各試験方法
は以下のとおりである。

【００２５】（１）摩擦・摩耗特性試験得られたシートをφ１７×φ２１（ｍｍ）のリング状に
打ち抜き、φ１７×φ２１×１０（ｍｍ）のアルミ合金
製リングに接着し、摩擦試験片とした。相手材は軸受鋼
（ＳＵＪ２）研磨品とし、スラスト型摩擦摩耗試験にて
評価した。試験条件は周速１．０ｍ／ｍｉｎ、面圧３．
０ｋｇｆ／ｃｍ²、時間１００ｈである。得られた結果
を表１に示した。

【００２６】（２）非粘着特性試験得られた試験片において、水に対する接触角をゴニオメ
ータ式接触角度測定器で測定し、接触角度の大きいもの
ほど非粘着性は良いと判断した。得られた結果を表１に
示した。

【００２７】（３）弾性体特性試験得られた試験片に対してＪＩＳ−Ｋ６３０１に準拠し、
引き張り強度・伸び・硬度（ＪＩＳ−Ａ）を調査した。
得られた結果を表１に示した。

【００２８】

【表１】

【００２９】〔比較例１、２〕実施例１でＰＴＦＥ／Ｇ
Ｒを配合しなかったこと（比較例１）、またはＰＴＦＥ
／ＧＲに代えてＰＴＦＥ粉末を表１に示す割合で配合し
たこと（比較例２）以外は実施例１と全く同様にして、
混合、シート成形、加硫を行ない、試験片を調製した。
そして、試験方法も実施例１と全く同様にして摩擦・摩
耗特性、弾性体特性評価し、得られた結果を表１中に併
記した。

【００３０】表１の結果からも明らかなように、ＦＰＭ
にＰＴＦＥ粉末を添加した比較例２は、ＰＴＦＥ粉末を
添加しなかった比較例１に比べて摩擦係数は低くなった
が、摩耗特性が改善されなかった。

【００３１】これに対して、ＦＰＭにＰＴＦＥ粉末の表
面にカーボン材が突き刺さった状態のＰＴＦＥ／ＧＲを
配合した実施例１は、ＰＴＦＥ粉末を配合した場合（比
較例２）と同程度の低摩擦係数であって摩擦特性に優れ
ており、しかも摩耗特性が改善され、ＦＰＭ本来の一般
物性と共に耐摩耗性も十分に保持していることが確認さ
れた。

【００３２】

【発明の効果】以上述べたように、この発明に係る潤滑
性ゴム組成物は、ＦＰＭ材料として十分なゴム特性を有
しながらも低摩擦係数および耐摩耗特性が優れている。
したがって、シール部品等としてグリースレス等を可能
にし、長期にわたって安定性および信頼性に優れたもの
となる利点がある。

【図面の簡単な説明】

【図１】実施例の模式図

【符号の説明】

１ＰＴＦＥ２黒鉛３ゴム基材

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (51)Int.Cl.⁶ 識別記号ＦＩＣ１０Ｍ 107/38 Ｃ１０Ｍ 107/38

Claims

【特許請求の範囲】

【請求項１】第１必須成分がフッ素ゴムであり、第２
必須成分が表面にカーボン材が突き刺さったテトラフル
オロエチレン樹脂粉末であり、第１必須成分１００重量
部に対して第２必須成分の配合割合が１０重量部以上１
４０重量部未満の範囲である潤滑性ゴム組成物。
【請求項２】第２必須成分が、乳化重合終了後のテト
ラフルオロエチレン樹脂をカーボン材と共沈させること
により、その表面にカーボン材が突き刺さった状態とし
たテトラフルオロエチレン樹脂粉末である請求項１記載
の潤滑性ゴム組成物。