WO1996006898A1 - Sealing member and capped bearing - Google Patents

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    • F16C19/49—Bearings with both balls and rollers

Definitions

  • the present invention relates to sealing members such as seals for rolling bearings and oil seals used for parts for automobiles such as engines or engine catchers, drive shafts, wheels, and power steering, and parts for home electric appliances such as compressor rotary shafts. And a sealed bearing having the same.
  • Sealing materials such as rolling bearing seals and oil seals used for sealed bearings to prevent oil leakage from the rotating shaft lubricating oil, etc.
  • Various innovations have been made.
  • Rolling bearing seals and rotating shaft oil seals for automotive parts, home appliance parts, etc. maintain the above-mentioned sealing properties, heat resistance to withstand long-term use, and durability and oil resistance at the contact surface Sex is essential.
  • Rolling seals and oil seals used in and around engines such as the missions and axles of automobiles are normally kept at 120 to 13 crc during running. When the vehicle is stopped for example, the air-cooling effect may be interrupted and exceed 150 times intermittently. Therefore, heat resistance of mechanical strength is required.
  • Water pump bearing seals, alternator bearing seals, wheel seals, etc. may be exposed to rainwater (sometimes salt water, muddy water), rajuta water (LLC-containing water), etc. and have sufficient water resistance. Sex is essential.
  • Bearing seals and oil seals used in automobile transmissions, transaxles, differentials, etc. require excellent mechanical strength in terms of function and have a maximum temperature of 130 to 140 ° C. Excellent heat resistance is required for continued use in lubricating oil environments.
  • excellent creep resistance (CS) is essential.
  • Car air conditioners For bearing seals and oil seals used for compression nuclei, which are parts of household commercial air conditioners and refrigerators, alternative fluorocarbons have recently been used because fluorocarbon gas as a heat medium causes ozone brow destruction.
  • machine oil for compressors is being changed from the conventional mineral oil type to synthetic lubricating oil polyalkylene glycol (PAG).
  • PAG synthetic lubricating oil polyalkylene glycol
  • Japanese Patent Application Laid-Open Publication No. 1620166 discloses an improved technology of a compressor using PAG as a lubricating oil
  • Japanese Patent Application Laid-Open Publication No. 3-28168 A technology using PAG has been disclosed.
  • PAG may be gasified (vaporized oil or mist) during use. Since gasified PAG and air come into contact at the same time, sufficient PAG resistance is essential for bearing seals and oil seals. .
  • Nitrile rubber which has excellent oil resistance, has been widely used, but NBR does not satisfy the heat resistance, and is not suitable for use around engines, for example, around 150. Was.
  • HNBR hydrogenated NBR
  • HNBR hydrogenated NBR
  • a technique for improving the processability by containing a (meth) acrylate to obtain a modified nitrile rubber is disclosed in US Pat. No. 2,395,17.
  • Japanese Patent Publication No. 472-15979 discloses a technique for obtaining a modified nitrile rubber having excellent heat resistance by copolymerizing butadiene, atarilonitrile, n-chloroacrylonitrile and alkyl acrylate. ing.
  • Japanese Patent Publication No. Sho 60-117174 discloses a technology for imparting heat resistance by copolymerizing conjugated gen, unsaturated nitrile, and unsaturated dicarboxylic acid ester and adding a specific additive. Have been.
  • Japanese Patent Publication No. 62-59 138 discloses that the ratio of butadiene, acrylonitrile, and hydroxyalkyl (meth) acrylate components is limited, and that the viscosity is limited. There is disclosed a technique for obtaining processability by blending a vulcanizing agent and a crosslinking agent with a modified nitrile rubber.
  • Grease used as a lubricating medium for bearings Since grease is used as the base oil, and grease containing diurea is used as a pouching agent, EPAG or chlorinated polyethylene (CM), which is resistant to PAG, is preferred as the material for the sealing plate. A force that has not been described.
  • the lubricating oil PAG When PAG is used as the lubricating oil used in the compressor, for example, in a rotary swash plate type compressor (Fig. 2), the lubricating oil PAG is filled in the interior 11 of the sealer 10 and It helps lubrication of the rotation, but at high temperatures such as when the compressor is used as a car air conditioner, the PAG is gasified and reaches the rolling bearing 12 of the rotation 13 through the gap in the container.
  • the sealing plates 5 and 6 that seal the rolling bearing 2 are always in contact with air. The situation is such that both the gas and the AG gas come into contact at the same time.
  • the material of the sealing plate was nitrile rubber (NBR) having PAG resistance.
  • NBR nitrile rubber
  • NBR also has mineral oil-based grease resistance, and is suitable for this purpose.However, the heat resistance during air heat aging is about 125 at the maximum, and 130 to 150 The problem is that it cannot be applied to compressors for car air conditioners that require high heat resistance.
  • the present invention satisfies the sealing properties, heat resistance, mechanical strength, and oil resistance, which are basic properties as sealing members such as rolling bearing seals and oil seals, and furthermore, has creep resistance and resistance.
  • An object of the present invention is to provide a sealing member such as a rolling bearing seal and a wheel seal having excellent PAG properties.
  • the present invention provides a method for producing butadiene acrylonitrile in which a sealing member contains an organic peroxide as a vulcanizing agent, a metal oxide as a vulcanizing aid, and a basic silicic acid as a reinforcing filler. It has an elastic part formed by molding a modified nitrile rubber.
  • the modified nitrile rubber according to the present invention a part of the constituent monomers of the NBR polymer is replaced with atalylate ((meth) acrylate) which is a constituent monomer of acryloyl.
  • the modified nitrile rubber according to the present invention has, as constituent monomers, an acrylonitrile component and a butadiene component similarly to the conventional NBR.
  • the modified nitrile rubber according to the present invention has an acrylate component as a monomer in addition to the acrylonitrile component and the butadiene component.
  • the acrylate component is not particularly limited as long as it can be used for the modified nitrile rubber, and includes (meth) acrylates. Examples thereof include ethyl acrylate, probyl acrylate, and the like.
  • the acrylonitrile component and the butadiene component preferably have approximately the same weight ratio as ordinary NBR.
  • 1 to 50% by weight of an atarilonitrile component 1 to 50% by weight of a butadiene component It is preferably about 98% by weight, and preferably contains 1 to 90% by weight of the acrylate component.
  • the modified nitrile rubber needs to have a sum of an acrylonitrile component and a butadiene component of 50% by weight or more.
  • a sealing member for a compressor in consideration of PAG resistance one containing 1 to 15% by weight of the above acrylate component is preferable, and one containing 5 to 10% by weight is more preferable.
  • the acrylate component is less than 1% by weight, heat resistance, mechanical strength, oil resistance, creep resistance and PAG resistance are reduced, and if it exceeds 15% by weight, the function as a sealing member is lost. However, none of them can achieve the object of the present invention.
  • the modified nitrile rubber according to the present invention is obtained by crosslinking a polymer by using a metal oxide and an organic peroxide in combination without using a zeolite vulcanizing agent usually used for vulcanizing NBR.
  • the metal oxide examples include magnesium oxide. Magnesium oxide is more preferred for the purposes of the present invention.
  • the metal oxide is preferably used in an amount of 5 to 20 parts by weight based on 100 parts by weight of the modified nitrile rubber. More preferably, it is 6 to 10 parts by weight.
  • the organic peroxide is not particularly limited, and includes, for example, 2,5-dimethyl2.5-di (t-butylvinyl) hexine-1,3,2,5-dimethyl-2,5-di (t —Butylperoxy) hexane, 2,2'-bis (t-butylperoxy) -p-diisopropylbenzene, dicumylva —oxide, g-t-butylperoxide, t-butylbenzoate, 1,1-bis (T-butyl peroxy) 1,3,3,5-trimethyl Cyclohexane, 2,4-dichlorobenzoyl peroxide, benzoyl peroxide, p-chlorobenzoyl peroxide, t-butylperoxybenzoate, tert-butylperoxyisophthalate, etc. be able to. Of these, dicumyl peroxide is preferred.
  • the organic peroxide is used in an amount of 1 to 10 parts by weight, preferably 2 to 5 parts by weight, based on 100 parts by weight of the modified nitrile rubber.
  • a basic silicic acid is used as a filler.
  • Silicic acid is generally a solid acid and often shows acidity, and is poorly water-soluble.
  • the basic silicic acid used in the present invention has a basicity of pH 7 to 10 in an aqueous suspension.
  • examples of such materials include silicic acid (gay sand, clay earth, amorphous silica), synthetic silicic acid (white carbon), aluminum silicate (solidite, kaolin), magnesium silicate, and the like.
  • Talc finely divided talc
  • calcium silicate force Lucyl HM700
  • sodium aluminum silicate Zorex 23, HM500
  • calcium magnesium silicate and the like.
  • the basic silicic acid is preferably used in an amount of 10 to 60 parts by weight, more preferably 30 to 50 parts by weight, based on 100 parts by weight of the modified nitrile rubber.
  • a silane coupling agent In using the above-mentioned metal oxide, organic peroxide, or basic silicic acid in the modified nitrile rubber according to the present invention, a silane coupling agent, a citrus auxiliaries and other additives which are usually used are appropriately used. You may use together.
  • the sealing member of the present invention desirably has a mandrel inside. Thereby, the sealing member of the present invention can obtain rigidity which is a characteristic as a bearing seal and an oil seal.
  • the modified nitrile rubber according to the present invention having the above configuration is also suitable for the adhesiveness to the core metal.
  • the sealing member of the present invention can be applied to any application that requires sealing properties, heat resistance, mechanical strength, oil resistance, creep resistance, and PAG resistance.
  • the sealing member of the present invention is one in which the seal itself slides over the medium to be sealed (so-called contact type), and has a maximum operating temperature of about 130 ° C. continuously, and about 150 ° C. intermittently. A force that is applied to the application and exerts its effect.
  • sealing member of the present invention examples include sealing members used for engines such as water pump bearings, bearings for alternators, bearings for tension pulleys, crankshafts, camshafts, etc .: center bearings, transmitters, etc. Sealing members used for drive shaft systems such as transmission bearings, transmission 'axle' transfer bearings, etc .; Sealing members used for wheel systems such as bearing-integrated hub unit seals: reciprocating (rod) seals, sliding (bin-on) seals Sealing members for use in power steering systems, etc .; compressor sealing members such as compressor seals. BRIEF DESCRIPTION OF THE FIGURES
  • FIG. 1 shows an enlarged view of the rolling bearing.
  • Figure 2 shows a cross-sectional view after rotary swash plate compression.
  • FIG. 3 is a cross-sectional view of the alternator bearing.
  • FIG. 4 is a sectional view of a water pump bearing.
  • Figure 5 shows a cross section of the center bearing.
  • FIG. 6 shows a cross-sectional view of a wheel bearing.
  • FIG. 7 is a sectional view of a tension pulley bearing.
  • FIG. 8 shows a cross-sectional view of a crank bearing.
  • FIG. 9 shows a cross-sectional view of the steering rod seal.
  • FIG. 10 shows a sectional view of the differential axle.
  • the amount of each comparative example was expressed as a ratio by the William abrasion test, with the abrasion loss of the experimental example of the present invention being 100.
  • the cost ratio is represented by a ratio of each ratio example with the experimental example of the present invention as 1.
  • Experimental Example 1 of the present invention shows no thermal curing or dissolution in any of the heat aging test, oil resistance, PAG resistance, and water resistance test as compared with each comparative example, and is excellent in abrasion resistance and cost. It was advantageous.
  • Experimental Example 2 was slightly inferior to Experimental Example 1 of the present invention, but could be used. Comparative Examples 5 to 9 were inferior to Experimental Examples 1 and 2.
  • JSRN640H represents a modified NBR manufactured by Nippon Synthetic Rubber Co., Ltd.
  • JSRN230S represents NBR manufactured by Nippon Synthetic Rubber Co., Ltd.
  • N ip 0 1 AR- 7 2 means ACM manufactured by Zeon Corporation.
  • Zetpo 12 0 20 represents hydrogenated NBR manufactured by Zeon Corporation.
  • V iton E—430 indicates FKM manufactured by Showa Denko DuPont.
  • Nocrack CD refers to an antioxidant manufactured by Ouchi Shinko Chemical Co., Ltd.
  • Nibseal ER represents medium-basic silica manufactured by Nippon Silica Industry Co., Ltd.
  • Carburex # 11120 represents basic silica manufactured by Shionogi & Co., Ltd.
  • Carburex XR represents acidic silica manufactured by Shionogi & Co., Ltd.
  • Park Mill D—40 represents an organic peroxide manufactured by NOF Corporation.
  • Booximon F—40 j represents an organic peroxide manufactured by NOF Corporation.
  • Kyodmag # 150 represents a magnesium oxide manufactured by Kyowa Chemical Industry Co., Ltd.
  • KBM503 J represents a silane coupling agent manufactured by Shin-Etsu Chemical Co., Ltd.”
  • Sainton No. 5 represents an acidic calcined clay manufactured by Egelhadard Minea1s.
  • 1 is an inner ring
  • 2 is an outer ring
  • 3 is a ball
  • 4 is a retainer
  • 5 and 6 are oil seals.
  • the oil seals 5 and 6 are formed of the above-mentioned modified nitrile rubber according to the present invention, and the outer periphery thereof is fixed to the outer ring 2, and the inner periphery thereof slides with the inner ring 1. Then, the inner space 7 is filled with, for example, a greasy grease.
  • the rolling bearing is not limited to the double-row ball bearing shown in FIG. 1, and the present invention can be applied to a single-row ball bearing, a needle roller bearing, a cylindrical roller bearing, and the like.
  • FIG. 2 shows an example in which the sealing member of the present invention is applied to a rotary swash plate compressor.
  • FIG. 3 shows an example in which the sealing member of the present invention is applied to a bearing for an alternator.
  • FIG. 4 shows an example in which the sealing member of the present invention is applied to a bearing for a liter pump.
  • FIG. 5 shows an example in which the sealing member of the present invention is applied to a bearing for centering.
  • FIG. 6 shows an example in which the sealing member of the present invention is applied to an axle bearing.
  • FIG. 1 shows an example in which the sealing member of the present invention is applied to a rotary swash plate compressor.
  • FIG. 3 shows an example in which the sealing member of the present invention is applied to a bearing for an alternator.
  • FIG. 4 shows an
  • FIG. 7 shows an example in which the sealing member of the present invention is applied to a tension pulley bearing.
  • FIG. 8 shows an example in which the sealing member of the present invention is applied to a crank support.
  • FIG. 9 shows an example in which the sealing member of the present invention is applied as a steering rod seal.
  • FIG. 10 shows an example in which the sealing member of the present invention is applied to a bearing of a differential device.
  • Table 5 shows the bearing seal for the electromagnetic clutch shown in Fig. 1, the bearing seal for the alternator shown in Fig. 3, the bearing seal for the water pump shown in Fig. 4, and the bearing seal for the wheel shown in Fig. 6 using the sealing member of the present invention.
  • a comparison was made between the reciprocating oil seal shown in FIG. 9 and a general rotating oil seal (not shown) and conventional seals made of NBR, ACM, hydrogenated NBR, and FKM.
  • the experimental conditions of the various application examples were as follows.
  • the present invention relates to a modified butadiene-acrylonitrile acrylate system containing a sealing member comprising an organic peroxide as a vulcanizing agent, a metal oxide as a vulcanizing aid, and a basic silicic acid as a reinforcing filler. Because it is formed by molding toril rubber, it satisfies the basic properties of a sealing member such as sealing performance, heat resistance, mechanical strength, and oil resistance, and has excellent creep resistance and PAG resistance. Can be provided.

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Description

明細害 密封部材及び密封型蚰受 技術分野
本発明は、 エンジン又はエンジン捕機類、 駆動軸、 ホイール、 パワー ステアリング等の自動車用'部品、 圧縮機回転軸等の家電製品用部品等に 使用する転がり軸受用シール、 オイルシール等の密封部材及びこれを有 する密封型軸受に関する。 背景技術
回転軸の潤滑油の油漏れ等を防止するために密封型轴受等に使用する 転がり軸受用シール、 オイルシール等の密封部材に関しては、 その本来 的特性である密封性及びその維持のための各種の工夫がなされている。 自動車用部品、 家電製品用部品等における転がり軸受用シール、 回転軸 用オイルシールは、 上記密封性を維持させるため、 長期使用に耐えるた めの耐熱性、 及び、 接触面での耐久性と耐油性とが必須のものとなって いる。
自動車のミ ッション、 アクスル等のエンジン及びその近傍で使用され る転がり铀受用シール、 オイルシールにあっては、 走行時には通常 は 1 2 0〜1 3 crcに保たれているが、 例えば、 泱滞等による停車時に は空冷効果が途絶えて断続的に 1 5 0てを超える場合がある。 從つて、 機械的強度の耐熱性が必要となる。 また水ポンプ軸受シール、 オルタネ 一タ軸受シール、 ホイール系シール等にあっては、 雨水 (時として塩水、 泥水) 、 ラジュ一タ水 (L L C含有水) 等に晒される可能性があり充分 な耐水性が必須となる。 自動車トランスミ ッ ショ ン、 トランスアクスル、 ディファ レンシャル 等に使用する軸受シール及びオイルシールにあっては、 機能上優れた機 械的強度が必要であるうえ、 最高温度 1 3 0〜 1 4 0ての潤滑油環境で の使用が継続するため優れた耐熱性が要求される。 また、 油中に含まれ る異物 (コンタミ) を軸受内に侵入させないための工夫が必要であり、 また異物によるシールリ ッブ摩耗を低減させるための工夫も必要となる ことから、 機械的強度、 耐熱性のほか、 優れた耐クリープ性 (C S ) が 必須となる。
自動車パワーステアリング等に使用する密封部材では、 上記の耐熱性 等のほか、 強い内圧に抗するための更に良好な機械的強度が必須となる 自動車クランク、 カムシャフ ト等に使用する軸受シール及びオイルシ ールでは、 上記耐熱性のほか、 ゴムを膨潤させる性質を有するエンジン オイルや燃料油に抗するために、 低ァニリン点性能を有することが必須 となる。
カーエアコン 家庭用業務用エアコン、 冷葳庳等の部品である圧縮核 に使用する軸受シールやオイルシールについては、 近年、 熱媒体として のフロンガスがォゾン眉破壊の原因となるため代替フロンが使用されつ つあることからこれとの相溶性の観点から、 圧縮機用機械油が從来の鉱 油系のものから合成潤滑油ボリアルキレングリコール (P A G ) へと変 更されつつあり、 特関平 3 - 1 6 0 1 8 6号公報には、 潤滑油として P A Gを使用した圧縮機の改良技術が、 また特開平 3— 2 8 1 6 8 8号公 報には、 冷凍装置において合成溷滑油として P A Gを使用する技術が開 示されている。 P A Gは使用時にガス (気化した油あるいはミスト状) 化することがあり、 このガス化 P A Gと空気とが同時に接触するため、 軸受シールやオイルシールには充分な耐 P A G性が必須となっている。
ところで、 上記軸受シールやオイルシールの材料としてはこれまで、 耐油性に優れた二トリルゴム (N B R) が広く用られてきたが、 N B R は耐熱性を満足するものではなく、 例えば、 1 5 0て前後となるェンジ ン回りでの使用には適するものではなかった。 これに代わるものとして 水素化 N B R ( H N B R) の使用が考えられたが、 このものは髙価であ るため、 使用には経済上の問題点があった。
そこで、 アクリルゴム (A C M) やふつ索ゴム (F KM) の使用が提 案されてきたが、 A C Mは機械的強度及び耐水性に難点があり、 F K M は高価であって経済上に難点がある等の欠点を有していた。
N B Rの成分であるブタジェンとアタ リ ロニ ト リルに一定量の
(メタ) ァクリレートを含有させて変性二トリルゴムを得て加工性を向 上させる技術は、 米国特許第 2 3 9 5 0 1 7号明細書に開示されている。 特公昭 4 7 - 2 1 5 7 9号公報には、 ブタジエン、 アタリロニトリル、 な一クロルァクリロ二トリル及びアルキルァクリレートを共重合して耐 熱性に優れた変性二トリルゴムを得る技術が開示されている。 特公 昭 6 0— 1 1 7 4 4号公報には、 共役ジェン、 不飽和二トリル、 不飽和 ジカルボン酸エステルを共重合し、 特定添加剤を含有させて耐熱性を付 与する技術が開示されている。
特公昭 6 2— 5 9 1 3 8号公報には、 ブタジェン、 ァクリロ二トリル、 ヒ ドロキシアルキル (メタ) ァクリレー卜のそれぞれの成分の量比を限 定し、 ム一二一粘度を限定した変性二トリルゴムに加硫剤と架橋剤とを 配合して加工性を獲得する技術が開示されている。
圧縮機に使用される圧縮機回転軸を支持する密封型転がり軸受におい ても、 その密封扳の材料として、 従来は、 溷滑性及び耐熱性に傻れた素 材を使用することのみ留意し、 価格の面からも、 例えば、 アクリルゴム 材等が好ましく用いられていた。
また軸受の潤滑媒体として使用されるグリースとしてはボリ αォレフ ィンを基油とし、 增ちょう剤としてジゥレア等を配合するグリースが用 いられているため、 上記密封板の材料としては、 P AGに耐性を有する EPDMや塩素化ポリエチレン (CM) は好ましいものとはされていな 力、つた。
圧縮機に使用される潤滑油として P AGを使用すると、 例えば、 回転 斜板式圧縮機 (図 2) において、 潤滑油 PAGは密封器 1 0の器内 1 1 に充塡されて回転斜板の回転の潤滑を助けるが、 例えば、 圧縮器をカー エアコンとして使用する等の高温度下においては、 P AGがガス化して 器内の隙間を通して、 回転轴 1 3の転がり轴受 1 2に達する。 上記 PA Gガスが転がり軸受 2 (図 1 ) に達すると、 転がり軸受 2を密封する密 封板 5, 6は、 常に空気と接触する状態にあるので、 密封板 5, 6は空 気と P AGガスとの両者が同時に接触する状況となる。
このような状況においては、 このガス化 P AGと空気とが同時に密封 板に接触するため、 これまでのウレァ系グリースを対象としたァクリル ゴム材製の密封板が腐食し劣化する問題点が生じた。
これを解決する目的で、 上記密封板の材料を耐 P AG特性をもつ二卜 リルゴム (NBR) とすることが考えられた。 NBRは耐鉱油系グリ一 ス性をも有し、 この目的のために好適ではあるが、 空気熱老化での耐熱 性が最大でも 1 2 5で程度であり、 1 3 0~ 1 5 0ての耐熱性が必要で あるとされるカーエアコン用圧縮機に適用することができない問題点が あづた 0
N B Rの代わりに水素化 N B Rを使用することが考えられる力、'、 これ により耐熱性への問題点は解決するものの、 大幅にコストが上がるため、 実用上の無理があった。 発明の開示 このように、 上記技術はいずれも、 軸受シールやオイルシールに応用 しうる材枓を開発する目的のものではなく、 これらに必要な耐熱性、 耐 油性、 耐クリーブ性及び耐 P A G性等を同時に満足させることができな 力、つた。
本発明は、 上記に鑑み、 転がり軸受用シール及びオイルシール等の密 封部材としての基本的性質である密封性、 耐熱性、 機械的強度、 耐油性 を満足し、 しかも、 耐クリープ性及び耐 P A G性に優れた転がり軸受用 シ一ル及びォィルシ一ル等の密封部材を提供するものである。
すなわち本発明は、 密封部材が、 加硫剤として有機過酸化物、 加硫助 剤として金属酸化物、 及び、 補強充塡剤として塩基性けい酸を含有する ブタジェンーァクリロニ卜リルーァクリレー卜系の変性二卜リルゴムを 成形して形成された弾性部を有するものである。
本発明に係る変性二トリルゴムは、 N B Rのポリマーの構成モノマー の一部を、 本来はァクリルゴ厶の構成モノマ一であるアタリ レー ト ( (メタ) アクリル酸エステル) 類に置き換えたものである。
本発明に係る変性二トリルゴムにおいては、 構成モノマ一として、 従 来の N B Rと同様にァクリロニトリル成分とブタジェン成分とを有する。 本発明に係る変性二トリルゴムにおいては、 上記のァクリロニトリル 成分とブタジエン成分の他に、 モノマ一としてァクリレート成分を有す る。 上記ァクリレート成分としては、 変性二トリルゴムに用いること力く できるものであれば特に限定されず、 (メタ) アクリル酸エステル類等 を挙げることができ、 例えば、 ェチルァクリレート、 プロビルァクリレ 一ト、 ブチルァクリレート、 ェチルメタクリレート、 プロビルメタクリ レート、 ブチルメタクリレート、 ;5—ヒ ドロキンェチルァクリレ一ト、 β - tドロキシプロピルァクリレート、 yS—ヒ ドロキシェチルメタクリ レート、 ーヒ ドロキシプロビルメタクリレート、 3—ヒ ドロキシブ口 ピルァクリレート等を挙げることができる。
本発明に係る変性二トリルゴムにおいては、 ァクリロニトリル成分と ブタジェン成分は、 通常の N B Rとほぼ同程度の重量比を有するものが 好ましく、 例えば、 アタリロニトリル成分 1〜5 0重量%、 ブタジエン 成分 1〜9 8重量%程度がよく、 また、 上記ァクリレート成分を 1〜9 0重量%含むものが好ましい。 ただし、 変性二トリルゴムとしては、 ァ クリロニトリル成分とブタジェン成分との和が 5 0重量%以上であるこ とが必要である。 特に耐 P A G性を考慮した圧縮機用の密封部材の場合 は、 上記ァクリレート成分を 1〜 1 5重量%含むものが好ましく、 5〜 1 0重量%含むものが更に好ましい。 上記ァクリレート成分が 1重量% 未満であると、 耐熱性、 機械的強度、 耐油性のほか、 耐クリープ性及び 耐 P A G性が低下し、 1 5重量%を超えると、 密封部材としての機能を 喪失し、 いずれも本発明の目的を達成することができない。
本発明に係る変性二トリルゴムは、 ポリマーを通常 N B Rの加硫に使 用するィォゥ系加硫剤を用いることなく、 金属酸化物及び有機過酸化物 を併用して架橋してなる。
上記金属酸化物としては、 例えば、 酸化マグネシウム等を挙げること ができる。 酸化マグネシウムは、 本発明の目的にはより好ましい。 上記 金属酸化物は、 変性二トリルゴム 1 0 0重量部に対して、 5〜2 0重量 部用いるのがよい。 より好ましくは 6〜1 0重量部である。
上記有機過酸化物としては特に限定されず、 例えば、 2 , 5—ジメチ ルー 2 . 5—ジ ( t—ブチルバ一ォキン) へキシン一 3、 2 , 5—ジメ チルー 2 , 5—ジ ( t—ブチルパーォキシ) へキサン、 2 , 2 ' —ビス ( t—ブチルパーォキシ) 一 p—ジイソプロピルベンゼン、 ジク ミルバ —オキサイ ド、 ジー t—ブチルパーオキサイ ド、 t一ブチルベンゾエー ト、 1 , 1一ビス ( t一ブチルパーォキシ) 一 3 , 3 , 5—トリメチル シクロへキサン、 2 , 4—ジクロルベンゾィルパーオキサイ ド、 ベンゾ ィルパーオキサイ ド、 p—クロルべンゾィルパ一オキサイ ド、 tーブチ ルパーォキシベンゾエート、 ジー t 一ブチルパーォキシィソフタレート 等を挙げることができる。 なかでも、 ジクミルパーオキサイ ドが好まし い。
上記有機過酸化物は、 上記変性二トリルゴム 1 0 0重麓部に対して、 1〜 1 0重量部、 好ましくは 2〜5重量部用いるのがよい。
本発明においては、 充塡剤として、 塩基性けい酸を用いる。
けい酸は、 一般的には固体酸であって酸性を示すものが多く水難溶性 である。 本発明で使用する塩基性けい酸は、 水懸濁液中で p H 7〜 l 0 の塩基性を示すものである。 このようなものとして、 例えば、 シリ 力 (ゲイ砂、 ケィ溧土、 無定形シリカ) 、 合成けい酸 (ホワイ トカーボ ン) 等のほか、 けい酸アルミニウム (ろう石、 カオリン) 、 けい酸マグ ネシゥ厶 (タルク、 微粉タルク) 、 けい酸カルシウム (力ルシル H M 7 0 0 ) 、 けい酸ナトリウムアルミニウム (ゼォレックス 2 3、 H M 5 0 0 ) 、 けい酸カルシウムマグネシウム等を挙げることができる。
上記塩基性けい酸は、 上記変性二トリルゴム 1 0 0重量部に対して、 1 0〜6 0重量部用いるのがよく、 好ましくは 3 0〜5 0重量部用いる のがよい。
本発明に係る変性二トリルゴムに上記金属酸化物、 有機過酸化物、 塩 基性けい酸を使用するに^しては、 通常用いられるシランカツプリング 剤、 架橘助剤その他の添加剤を適宜併用してもよい。
本発明の密封部材は、 その内部に心金を有することが望ましい。 この ことにより、 本発明の密封部材は軸受シール及びオイルシールとしての 特性である剛性を锒得する。 上記構成を有する本発明に係る変性二トリ ルゴ厶は、 上記心金との接着性にも適したものである。 本発明の密封部材は、 密封性、 耐熱性、 機械的強度、 耐油性、 耐クリ ープ性及び耐 P A G性を要するあらゆる用途に適用することができる。 本発明の密封部材は、 シール自身が密封対象の媒体により濶滑するもの (いわゆる接触タイプ) でありかつ最高使用温度が連铳で 1 3 0 °C 程度、 断続で 1 5 0て程度となる用途に適用されてその効果を発揮する 力 非接触タイプのものでもよい。
このような用途の典型例として密封型軸受を挙げることができるが、 これに限定されない。 本発明の密封部材の用途としては、 例えば、 水ポ ンプ軸受、 オルタネータ用軸受、 テンションプーリ用軸受、 クランク紬、 カムシャフ ト等のエンジン及びエンジン捕機類等に用いる密封部材: セ ンタ軸受、 トランスミ ッション軸受、 トランスミ ッション ' アクスル ' トランスファ軸受等の駆動軸系に用いる密封部材;軸受一体型ハブュ二 ッ トシール等のホイール系に用いる密封部材:往復動 (ロッ ド) シール、 摇動 (ビンオン) シール等のパワーステアリング系に用いる密封部材; コンブレッサーシール等の圧縮機用密封部材等を挙げることができる。 図面の簡単な説明
図 1は、 転がり軸受部の拡大図を表す。 図 2は、 回転斜板式圧縮後の 断面図を表す。 図 3は、 オルタネ一タ用軸受の断面図を表す。 図 4は、 ウォータポンプ用軸受の断面図を表す。 図 5は、 センターベアリングの 断面図を表す。 図 6は、 ホイール用軸受の断面図を表す。 図 7は、 テン シヨンプーリ用軸受の断面図を表す。 図 8は、 クランク用軸受の断面図 を表す。 図 9は、 ステアリング用ロッ ドシールの断面図を表す。 図 1 0 は、 ディファレンシャルアクスル装匿の断面図を表す。
1 内輪
2 外輪 3 ボール
4 保持器
5. 6. . . 密封部材 発明を実施するための最良の形態
以下、 実験例を掲げて本発明を更に具体的に説明する。 なお、 実験例 中、 各種の測定は次の方法によった。
物性及び各試験は、 J I S K 6 3 0 1に準拠し評価した。
耐摩耗性試験については、 ウィ リアム摩耗試験により、 本発明実験例 の摩耗损失量を 1 0 0として各比較例の量を比で表した。 コスト比は、 本発明の実験例を 1 として各比铰例を比で表した。
表 1の配合処方の成分より、 6インチロールで混練りを行い、 表 1に 示す加硫条件にて試験片を加工した。 結果を表 2に示した。
本発明の実験例 1は、 各比較例に比べ、 熱老化試験、 耐油、 耐 PAG 性、 耐水性試験いずれにおいても、 熱硬化や溶解が起こらず、 耐摩耗性 にも優れるとともにコスト的にも有利であった。
また、 本発明実験例 1 に用いた変性 N B R (日本合成ゴム社製、 J SR N 6 4 0 H) に、 各種加硫剤、 加硫助剤及び捕強充填剤を添加 した比較実験を行った。 表 3に、 実験例 2、 比较例 5〜 9の配合成分と 加硫条件を示し、 桔果を表 4に示した。
実験例 2のものは、 本発明の実験例 1にはやや劣るものの、 使用には 差し支えなかった。 比較例 5〜9のものは、 実験例 1及び実験例 2より 劣っていた。
表 1及び表 3中、 「J SR N 6 4 0 H」 は、 日本合成ゴム社製変性 NBRを表す。 「J SR N 2 3 0 S」 は、 日本合成ゴム社製 NBRを 表す。 「N i p 0 1 AR- 7 2」 は、 曰本ゼオン社製 ACMを表す。 「 Z e t p o 1 2 0 2 0」 は、 日本ゼォン社製水素化 N B Rを表す。 「V i t o n E— 4 3 0」 は、 昭和電工 ·デュポン社製 F KMを表す。 「ノクラック C D」 は、 大内新興化学工業社製老化防止剤を表す。 「二 ッブシール E R」 は、 日本シリカ工業社製中 ·塩基性シリカを表す。 「カーブレックス # 1 1 2 0」 は、 塩野義製薬社製塩基性シリカを表す。
Γカーブレックス XR」 は、 塩野義製薬社製酸性シリカを表す。 「パ一 ク ミル D— 4 0」 は、 日本油脂社製有機過酸化物を表す。 「ベロキシモ ン F— 4 0 j は、 日本油脂社製有機過酸化物を表す。 「キヨゥヮマグ# 1 5 0」 は、 協和化学工業社製酸化マグネシウムを表す。 「KBM5 0 3 J は、 信越化学工業社製シランカップリング剤を表す。 「サティ ン卜 ン No. 5」 は、 E g e l h a r d M i n e a 1 s社製酸性焼 成クレーを表す。
また表 2中の耐 P AG性試験においては、 日本電装社製 No. 8油を 使用した。
表 2中、 評価は、 下記によった。
〇 優れる
Δ やや劣る
X 劣る
1
配合成分 リ
JSR N64 OH 100
JSR N230 S i nn
N i po 1 AR-72 i nn
Ze t po 1 2020 100
V i t 0 n B - 430 100 ス干ァ U BtP 1 1 1 I
メ ノ ノッ レ 2 2 2 2
5
ニップシール ER 45
補
カープレックス #1120 ς
充
m FEFカーボン
剤
MTカーボン 3 o
{(SI
¾Π«ΗΕϋΙ¾¾ΤΤ 2
加 2
ステアリン »ナトリウム 3
剤 ステアリン酸カリウム 0. 5
パークミル D— 40 3
ベロキシモン F— 40 8
am キ ゥヮマグ# 150 10 3 助剤 *»ί1Λルシゥム 6
KBM503 1 1 1
plffiWDOP 5 5
~Λプレス;! B¾ 180*C norc 180*C 180て 180X;
5分 3分 3分 5分 5分 一プ ¾0¾ 150で 150て 150て 230て
^S] 2,
Figure imgf000014_0001
^1 比 較 例 配合成分(1¾ID 2 5 6 7 8 9
JSR N64 OH 100 100 100 100 100 100 ステアリン酸 1 I 1 1 ] 1 ノクラック CD 2 2 2 2 Z 2
S»華 1号 5 5 ニッブシール ER 45
カープレックス #1120 45 一—― 補
強 カーブレックス XR 一 45
充
SRFカーボン 一—一 一—一 30 — 30 剤
MT力一ボン 一—―一 一 50 一一一 50 サティントン No. 5 90
0. 5 0. 5 加
2 2 硫
剤 mm Kz 2 2 パークミル D— 40 3 3 3 3
滅 キヨゥヮマグ #150 10 10 10 10
助剤 匕カルシウム
KBM503 1 1 1 1 1
^SPJDOP 5 5 5 5 5 5 レス雄 180 \m°c 180Ϊ 180で mv 180で
5分 5分 5分 5分 5分 5分 オーブ:jo« 150て 150*C
m 表 4
Figure imgf000016_0001
実施例
本発明の密封部材を密封型軸受に適用した実施例を図面により説明す る。
図 1において、 1は内輪、 2は外輪、 3はボール、 4は保持器、 5 , 6はオイルシールである。 オイルシール 5 , 6は上記した本発明に係る 変性二トリルゴムで成形され、 その外周が外輪 2に固設され、 その内周 が内輪 1と摺動する。 そして、 内部空間 7には例えばジウレァ系グリー スが充填されている。
なお、 転がり轴受としては、 図 1に示す複列玉軸受に限らず、 単列玉 軸受、 針状ころ軸受又は円筒ころ軸受等にも本発明を適用することがで きる。 図 2には、 本発明の密封部材を回転斜板式圧縮機に適用した例を示す。 図 3には、 本発明の密封部材をオルタネ一タ用軸受に適用した例を示す。 図 4には、 本発明の密封部材をゥ才一タポンプ用軸受に適用した例を示 す。 図 5には、 本発明の密封部材をセンタ ^ァリング用軸受に適用し た例を示す。 図 6には、 本発明の密封部材をアクスル用軸受に適用した 例を示す。 図 7には、 本発明の密封部材をテンショ ンプーリ用軸受に適 用した例を示す。 図 8には、 本発明の密封部材をクランク用卓由受に適用 した例を示す。 図 9には、 本発明の密封部材をステアリ ング用ロッ ドシ ールとして適用した例を示す。 図 1 0には、 本発明の密封部材をディフ アレンシャル装置の軸受に適用した例を示す。 表 5に、 本発明の密封部材を用いた、 図 1に示す電磁クラッチ用軸受 シール、 図 3に示すオルタネータ用軸受シール、 図 4に示す水ポンプ用 軸受シール、 図 6に示すホイール用軸受シール、 図 9に示す往復動用ォ ィルシール、 及び、 図示しないが一般的な回転用オイルシールと、 従来 使用されている NBR、 ACM, 水素化 NBR、 及び、 FKM製シール との比較を示した。 各種適用例の実験条件は、 下記の通りであった。
1 ) 電磁クラッチ用軸受シール:
1 4 0°Cx l 2000 r pmx l 000時間
2) オルタネータ用軸受シール :
1 4 0°C l 8000 rpmx l 000時間
3) 水ポンプ用軸受シール:
1 20。Cx 6 000 r pmx i 000時間 LLC (Lo n g L i f e C o o l a n t) の 50 %水溶液の蒸気吹付
4) ホイール用軸受シール :
1 5 0 0 r pmX 1 0 0 0時間 泥水 (J I S 8種ダスト、 5重量%)
5) 往復動用オイルシール:
1 2 0°CX 8 O kg f /cm2 x l O ' 往復
6 ) 回転用オイルシール:
1 3 0tx 4000 r pm i 000時間ギアオイル (7 5 w— 90 ) 表 5中、 評価は、 下記によった。
〇 : 良好
△ : やや劣る
X 不可
Figure imgf000019_0001
産業上の利用可能性
本発明は、 密封部材を、 加硫剤として有機過酸化物、 加硫助剤として 金属酸化物、 及び、 補強充填剤として塩基性けい酸を含有するブタジェ ンーアクリロニトリルーァクリレート系の変性二トリルゴムを成形して 構成しているので、 密封部材としての基本的性質である密封性、 耐熱性、 機械的強度、 耐油性を満足し、 しかも、 耐クリープ性及び耐 P A G性に 優れた密封部材を提供することができる。

Claims

請求の範囲
1 . 加硫剤として有機過酸化物、 加硫助剤として金属酸化物、 及び、 捕 強充填剤として塩基性けい酸を含有するブタジエンーァクリロニトリル —ァクリレート系の変性二トリルゴムを成形して形成された弾性部を有 することを特徴とする密封部材。
2 . 前記金属酸化物が、 酸化マグネシウムである請求の範囲第 1項記載 の密封部材。
3 . 前記金属酸化物が、 変性二トリルゴム 1 0 0重量部に対して 5 〜 2 0重量部含まれる請求の範囲第 1項記載の密封部材。
4 . 前記有機過酸化物が、 ジクミルパーオキサイ ドである請求の範囲第 1項記載の密封部材。
5 . 前記有機過酸化物が、 変性二トリルゴム 1 0 0重量部に対して 1 〜 1 0重量部含まれる請求の範囲第 1項記載の密封部材。
6 . 前記塩基性けい酸が、 変性二トリルゴム 1 0 0重量部に対して 1 0 〜 6 0重量部含まれる請求の範囲第 1 ¾記載の密封部材。
7 . 前記密封部材が、 その内部に心金を有する請求の範囲第 1項記截の 密封部材。
8 . 密封部材を有する密封型軸受において、 前記密封部材が、 加硫剤と して有機過酸化物、 加硫助剤として金属酸化物、 及び、 補強充塡剤とし て塩基性けい酸を含有するブタジエン一ァクリロ二トリル一ァク リ レー ト系の変性二トリルゴムを成形して形成された弾性部を有するものであ ることを特徵とする密封型軸受。
9 . 前記金厲酸化物が、 酸化マグネシウムである請求の範囲第 8項記截 の密封型軸受。
1 0 . 前記金属酸化物が、 変性二トリルゴム 1 0 0重量部に対して 5〜 2 0重量部含まれる請求の範囲第 8項記載の密封型軸受。
1 1 . 前記有機過酸化物が、 ジクミルパーオキサイ ドである請求の範囲 第 8項記載の密封型轴受。
1 2 . 前記有機過酸化物が、 変性二トリルゴム 1 0 0重量部に対して 1〜 1 0重量部含まれる請求の範囲第 8項記載の密封型軸受。
1 3 . 前記塩基性けい酸が、 変性二トリルゴム 1 0 0重量部に対して 1 0〜 6 0重量部含まれる請求の範囲第 1項記載の密封部材。
1 . 前記密封部材が、 その内部に心金を有する請求の範囲第 8項記載 の密封型軸受。
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