專利名稱：密封圈的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及密封圈，特別是從使用開始經(jīng)過(guò)長(zhǎng)時(shí)間可實(shí)現(xiàn)穩(wěn)定的滑動(dòng)轉(zhuǎn)矩的密封圈。本發(fā)明的密封圈特別適用于作為普通或大型汽車的動(dòng)力轉(zhuǎn)向的閥裝置中使用的密封圈使用。另外，本發(fā)明的密封圈，除此以外，由于從開始使用經(jīng)過(guò)長(zhǎng)時(shí)間可實(shí)現(xiàn)對(duì)于相對(duì)材料的耐磨性和穩(wěn)定的磨蝕抗力，因此作為自動(dòng)變速機(jī)構(gòu)(automatictransmission)用密封圈，或減振器用密封圈特別適用。
另一方面，密封圈可在如

圖1中概略斷面圖所示的情況下使用。即，密封圈1是嵌入旋轉(zhuǎn)部分或滑動(dòng)部分的相對(duì)運(yùn)動(dòng)的2個(gè)部件(機(jī)殼2和密封圈主體設(shè)備3)之間，密封油4的環(huán)狀部件。圖1中，密封圈1卷繞在密封圈主體設(shè)備3上，在與機(jī)殼2之間形成滑動(dòng)面。使用中，如圖2所示，雖然密封圈主體設(shè)備3是相對(duì)于機(jī)殼2旋轉(zhuǎn)的，但是在承受來(lái)自于油4的較高油壓并進(jìn)一步反復(fù)正反旋轉(zhuǎn)時(shí)，使用中的滑動(dòng)轉(zhuǎn)矩變大，長(zhǎng)時(shí)間使用的結(jié)果是密封圈1的端部被削減產(chǎn)生突出部分5(圖3)，在機(jī)殼2用鋁等軟質(zhì)金屬制成時(shí)，機(jī)殼2被磨損，產(chǎn)生凹部6(圖4)，會(huì)發(fā)生油4的泄漏。
這類密封圈的諸問題，特別是在重視汽車的動(dòng)力轉(zhuǎn)向裝置等運(yùn)動(dòng)時(shí)的感覺或安全性的裝置中，正成為重要的需解決課題。
另外，即使在承受的來(lái)自于油4的壓力相對(duì)低時(shí)，如密封圈主體設(shè)備3相對(duì)于機(jī)殼2高速旋轉(zhuǎn)時(shí)，長(zhǎng)時(shí)間使用的結(jié)果，如果機(jī)殼2是由鋁等軟質(zhì)金屬制成時(shí)，機(jī)殼2被磨損，同樣會(huì)產(chǎn)生凹部6，發(fā)生油4的泄漏。
這樣的密封圈的問題，特別是在汽車的自動(dòng)變速機(jī)構(gòu)等重視運(yùn)轉(zhuǎn)時(shí)安全性的裝置中，正成為重要的課題。
另外，在作為圖5中的概略斷面圖顯示的相對(duì)運(yùn)動(dòng)的2個(gè)部件是活塞7和氣缸8，它們之間嵌入密封圈1密封油4的同時(shí)，活塞7相對(duì)于氣缸8反復(fù)往復(fù)運(yùn)動(dòng)的情況下使用時(shí)，使用中在密封圈1和氣缸8之間的滑動(dòng)面產(chǎn)生的磨蝕抗力(滑動(dòng)阻力)變大，長(zhǎng)時(shí)間使用的結(jié)果，如圖6所示，密封圈1的端部被削減，即使在氣缸8是由相對(duì)硬的碳素鋼制成時(shí)，氣缸8也會(huì)被磨損，生成凹部9，發(fā)生油4泄漏。
這樣的密封圈的諸問題，特別是在減振器等重視運(yùn)轉(zhuǎn)時(shí)的安全性的裝置中，正成為重要的課題。
作為滿足前述要求的特性的密封圈用PTFE組合物，已知以前提出的申請(qǐng)有(1)PTFE粉末/聚酰亞胺(PI)粉末/碳纖維(特開平9-208929號(hào)公報(bào)等)(2)PTFE粉末/芳香族聚羥基苯甲酸酯(polyoxybenzoylester)類耐熱性樹脂粉末/碳纖維(特公平1-13494號(hào)公報(bào)，特開平11-21408號(hào)公報(bào))(3)PTFE粉末/石墨粉末/碳纖維(特開平5-239440號(hào)公報(bào))。
但是，特別是在所謂油壓在8MPa以上的高壓下，密封圈的破損或相對(duì)材料(機(jī)殼)的磨損在相對(duì)短的時(shí)間內(nèi)發(fā)生，現(xiàn)有的PTFE組合物被認(rèn)為在耐久性方面有一定的限制。
另外，在所謂旋轉(zhuǎn)數(shù)7000rpm以上的高滑動(dòng)環(huán)境下，相對(duì)材料的磨損會(huì)在較短時(shí)間內(nèi)發(fā)生，現(xiàn)有的PTFE組合物被認(rèn)為在耐久性方面有一定的限制。
另外，在油壓8MPa以上的高壓下往復(fù)滑動(dòng)反復(fù)操作的環(huán)境下，同樣，現(xiàn)有的PTFE組合物被認(rèn)為在耐久性方面有一定的限制。
本發(fā)明的目的是提供，滑動(dòng)轉(zhuǎn)矩變化小，而且在高油壓環(huán)境下或高旋轉(zhuǎn)數(shù)環(huán)境下，高速往復(fù)運(yùn)動(dòng)環(huán)境下，即使長(zhǎng)時(shí)間使用也不破損，相對(duì)材料的磨損量小的密封圈。該密封圈是打破了現(xiàn)有特性界限的產(chǎn)品。
作為PTFE粉末，優(yōu)選改性的PTFE粉末，作為石墨粉末，優(yōu)選天然石墨。
本發(fā)明的密封圈，作為汽車動(dòng)力轉(zhuǎn)向的閥裝置用密封圈，可特別發(fā)揮其特性。
這里，汽車用動(dòng)力轉(zhuǎn)向的閥裝置是指，如圖1所示的，具備機(jī)殼2，密封圈主體設(shè)備3，介于機(jī)殼2和密封圈主體設(shè)備3之間的密封油4的樹脂制密封圈1形成的動(dòng)力轉(zhuǎn)向的閥裝置。所述閥裝置的特征在于，前述密封圈1是用含有PTFE粉末40～94重量％、芳香族聚羥基苯甲酸酯類耐熱性樹脂粉末3～30重量％和石墨粉末3～30重量％的PTFE樹脂組合物構(gòu)成的。
另外，本發(fā)明涉及的密封圈，在用作為通常的密封圈耐久性評(píng)價(jià)試驗(yàn)條件的下述條件1運(yùn)行滑動(dòng)周期時(shí)，在20萬(wàn)周期不破損，從滑動(dòng)轉(zhuǎn)矩的初期變動(dòng)穩(wěn)定下來(lái)開始到20萬(wàn)周期之間的滑動(dòng)轉(zhuǎn)矩為在其間最大滑動(dòng)轉(zhuǎn)矩的75％以上的范圍內(nèi)，20萬(wàn)周期后，相對(duì)材料的磨損深度為15μm以下。(條件1)試驗(yàn)裝置基于齒軌和副齒輪式動(dòng)力轉(zhuǎn)向裝置的密封圈耐久性評(píng)價(jià)試驗(yàn)機(jī)油壓12MPa油溫120℃油種類動(dòng)力轉(zhuǎn)向流體周期正旋轉(zhuǎn)95rpm×2秒和反旋轉(zhuǎn)95rpm×2秒形成的周期作為1個(gè)周期。相對(duì)材料鋁模鑄件(JIS H5302)密封圈嵌入部件碳素鋼(JIS G4051)密封圈外徑36.4mm、寬度1.5mm、高度1.80mm。
本發(fā)明的密封圈耐久性評(píng)價(jià)試驗(yàn)使用前述形狀的密封圈(外徑36.4mm、寬度1.5mm、高度1.80mm)進(jìn)行，它是現(xiàn)在在日本作為主要使用形狀的密封圈，除此以外，也可使用外徑36.2mm、寬度1.25mm、高度1.83mm的密封圈或外徑38.4mm、寬度1.45mm、高度2.00mm的密封圈。即使在使用這些形狀的密封圈時(shí)，盡管形狀不同，得到的測(cè)定結(jié)果基本相同。
作為密封圈耐久性評(píng)價(jià)試驗(yàn)機(jī)，使用按照實(shí)際的汽車中使用的動(dòng)力轉(zhuǎn)向閥裝置(實(shí)際機(jī)器)構(gòu)成的試驗(yàn)機(jī)。按照實(shí)際機(jī)器的結(jié)構(gòu)是指，只有密封圈嵌入部分與滑動(dòng)部分與實(shí)際機(jī)器具有相同結(jié)構(gòu)的試驗(yàn)機(jī)(以下，對(duì)于其它試驗(yàn)機(jī)也同樣如此)。在作為汽車的動(dòng)力轉(zhuǎn)向閥裝置的情況下，不論是何種車，只要是齒軌和副齒輪式動(dòng)力轉(zhuǎn)向，由于密封圈嵌入部分和滑動(dòng)部分具有與其相同的結(jié)構(gòu)，通過(guò)使用這樣的試驗(yàn)機(jī)進(jìn)行評(píng)價(jià)，可評(píng)價(jià)適用于實(shí)際機(jī)器時(shí)的特性。實(shí)際的閥裝置是，例如光洋精工(株)發(fā)行的“ENGINEERING JOURNAL No.148、p92(1995)”的圖5(a)中其斷面圖所示的那樣。
另外，本發(fā)明還涉及特別是作為在12MPa以上的油壓下操作的大型汽車的動(dòng)力轉(zhuǎn)向閥裝置用密封圈，要求在高油壓下的轉(zhuǎn)矩變化小的密封圈。
作為大型汽車的動(dòng)力轉(zhuǎn)向裝置用密封圈，在下述條件2下運(yùn)行滑動(dòng)周期時(shí)，在20萬(wàn)周期不破損，從滑動(dòng)轉(zhuǎn)矩的初期變動(dòng)穩(wěn)定下來(lái)開始到20萬(wàn)周期之間的滑動(dòng)轉(zhuǎn)矩為在其間最大滑動(dòng)轉(zhuǎn)矩的75％以上的范圍內(nèi)，從滑動(dòng)轉(zhuǎn)矩的初期變動(dòng)穩(wěn)定下來(lái)開始到20萬(wàn)周期之間油壓15MPa時(shí)的最大滑動(dòng)轉(zhuǎn)矩Tmax15和油壓12MPa時(shí)的最大滑動(dòng)轉(zhuǎn)矩Tmax12之比Tmax15/Tmax12不足1.5。(條件2)試驗(yàn)裝置基于齒軌和副齒輪式動(dòng)力轉(zhuǎn)向裝置的密封圈耐久性評(píng)價(jià)試驗(yàn)機(jī)油壓12MPa和15MPa油溫120℃油種類動(dòng)力轉(zhuǎn)向流體周期正旋轉(zhuǎn)95rpm×2秒和反旋轉(zhuǎn)95rpm×2秒形成的周期作為1個(gè)周期。相對(duì)材料碳素鋼(JIS G3445)密封圈嵌入部件碳素鋼(JIS G4051)密封圈外徑36.4mm、寬度1.5mm、高度1.80mm。
另外，本發(fā)明的密封圈適于用作自動(dòng)變速機(jī)構(gòu)用密封圈。
這里的自動(dòng)變速裝置是指，具備機(jī)殼2、密封圈主體設(shè)備3、介于機(jī)殼2和密封圈主體設(shè)備3之間的密封油4的樹脂制密封圈1形成的自動(dòng)變速裝置。所述裝置的特征在于，前述密封圈1是用含有PTFE粉末40～94重量％、芳香族聚羥基苯甲酸酯類耐熱性樹脂粉末3～30重量％和石墨粉末3～30重量％的PTFE樹脂組合物構(gòu)成的。
作為這樣的自動(dòng)變速裝置用密封圈，在下述條件3下進(jìn)行旋轉(zhuǎn)滑動(dòng)時(shí)，在500小時(shí)未破損，500小時(shí)后相對(duì)材料的磨損深度在10μm以下。(條件3)試驗(yàn)裝置基于自動(dòng)變速裝置的密封圈耐久性評(píng)價(jià)試驗(yàn)機(jī)油壓2MPa油溫120℃油種類自動(dòng)變速裝置流體旋轉(zhuǎn)數(shù)8000rpm相對(duì)材料鋁模鑄件(JIS H5302)密封圈嵌入部件鑄鐵(JIS G5501)密封圈外徑50mm、寬度2mm、高度2mm。
另外，本發(fā)明的密封圈適于用作進(jìn)行高旋轉(zhuǎn)數(shù)的往復(fù)運(yùn)動(dòng)(沖程)的減振器用密封圈。
這里的減振器裝置是指，具備氣缸8、活塞7、介于氣缸8和活塞7之間的密封油4的樹脂制密封圈1形成的減振器裝置。該裝置的特征在于，前述密封圈1是用含有PTFE粉末40～94重量％、芳香族聚羥基苯甲酸酯類耐熱性樹脂粉末3～30重量％和石墨粉末3～30重量％的PTFE樹脂組合物構(gòu)成的。
作為這樣的密封圈，用下述條件4進(jìn)行往復(fù)滑動(dòng)沖程時(shí)，在500萬(wàn)沖程未破損，從滑動(dòng)阻力的初期變動(dòng)穩(wěn)定下來(lái)開始到500萬(wàn)沖程之間，其中的最大滑動(dòng)阻力Fmax不到其間的最小滑動(dòng)阻力Fmin的1.5倍，500萬(wàn)沖程后的漏油量在15ml以下。(條件4)試驗(yàn)裝置基于減振器裝置的密封圈耐久性評(píng)價(jià)試驗(yàn)機(jī)油壓10MPa油溫100℃油種類減振器用油沖程長(zhǎng)60mm加振頻率3Hz相對(duì)材料碳素鋼(JIS G4051)密封圈嵌入部件鑄鐵(JIS G5501)密封圈外徑28.5mm、寬度7.4mm、高度0.8mm(適用活塞直徑25mm)。
圖2是顯示旋轉(zhuǎn)圖1所示裝置時(shí)密封圈一般發(fā)生的變化的局部截面示意簡(jiǎn)圖。
圖3是顯示旋轉(zhuǎn)圖1所示裝置時(shí)發(fā)生的密封圈的破損狀態(tài)的局部截面示意簡(jiǎn)圖。
圖4是顯示旋轉(zhuǎn)圖1所示裝置時(shí)發(fā)生的相對(duì)材料(機(jī)殼)的磨損狀態(tài)的局部截面示意簡(jiǎn)圖。
圖5是將本發(fā)明的密封圈安裝在減振器裝置中時(shí)的局部截面示意簡(jiǎn)圖。
圖6是顯示使圖5所示裝置往復(fù)運(yùn)動(dòng)時(shí)發(fā)生的密封圈與相對(duì)材料(氣缸)的磨損狀態(tài)的局部截面示意簡(jiǎn)圖。
圖7顯示的是在耐久性試驗(yàn)中使用的實(shí)施例1的密封圈的滑動(dòng)轉(zhuǎn)矩變化曲線圖。
圖8顯示的是在耐久性試驗(yàn)中使用的實(shí)施例2的密封圈的滑動(dòng)轉(zhuǎn)矩變化曲線圖。
圖9顯示的是在耐久性試驗(yàn)中使用的實(shí)施例3的密封圈的滑動(dòng)轉(zhuǎn)矩變化曲線圖。
圖10顯示的是在耐久性試驗(yàn)中使用的比較例1的密封圈的滑動(dòng)轉(zhuǎn)矩變化曲線圖。
圖11顯示的是在耐久性試驗(yàn)中使用的比較例2的密封圈的滑動(dòng)轉(zhuǎn)矩變化曲線圖。
圖12顯示的是在耐久性試驗(yàn)中使用的比較例3的密封圈的滑動(dòng)轉(zhuǎn)矩變化曲線圖。
圖13顯示的是在耐久性試驗(yàn)中使用的比較例4的密封圈的滑動(dòng)轉(zhuǎn)矩變化曲線圖。
圖14顯示的是在耐久性試驗(yàn)中使用的實(shí)施例4的密封圈在油壓12MPa和15MPa時(shí)的滑動(dòng)轉(zhuǎn)矩變化曲線圖。
圖15顯示的是在耐久性試驗(yàn)中使用的比較例5的密封圈在油壓12MPa和15MPa時(shí)的滑動(dòng)轉(zhuǎn)矩變化曲線圖。
圖16顯示的是在耐久性試驗(yàn)中使用的比較例6的密封圈在油壓12MPa和15MPa時(shí)的滑動(dòng)轉(zhuǎn)矩變化曲線圖。
圖17顯示的是在耐久性試驗(yàn)中使用的比較例7的密封圈在油壓12MPa和15MPa時(shí)的滑動(dòng)轉(zhuǎn)矩變化曲線圖。
圖18顯示的是在實(shí)施例5的自動(dòng)轉(zhuǎn)向裝置用耐久性試驗(yàn)中使用的密封圈的切斷局部平面示意簡(jiǎn)圖。
作為改性PTFE，可列舉含有0.001～1重量％的式(1)所示全氟乙烯基醚單元-CF2-CF(-O-X)- (1)(式中，X表示碳原子數(shù)1～6的全氟烷基或碳原子數(shù)4～9的全氟烷氧基烷基)的不能熔融成形的改性PTFE。
作為全氟乙烯基醚的具體例，可列舉例如，全氟(甲基乙烯基醚)(PMVE)、全氟(乙基乙烯基醚)(PEVE)、全氟(丙基乙烯基醚)(PPVE)、全氟(丁基乙烯基醚)(PBVE)等全氟(烷基乙烯基醚)等。
PTFE粉末的平均粒徑為10～120μm，優(yōu)選10～50μm。
作為本發(fā)明混合的芳香族聚羥基苯甲酸酯類耐熱性樹脂粉末，從耐熱性、耐化學(xué)性、耐磨損性優(yōu)秀的觀點(diǎn)考慮，例如，優(yōu)選具有結(jié)構(gòu)單元(I) 的樹脂粉末。除該結(jié)構(gòu)單元(I)外，也可以是含有結(jié)構(gòu)單元(II)和/或(III)的物質(zhì) (式中，X是-O-，m是0或1，n是0或1)。作為市售品，有例如Smikasuper(住友化學(xué)工業(yè)(株)制)，Econol(Carbo random公司制)等。作為平均粒徑，從樹脂粉末的分散性良好或所得密封圈的強(qiáng)度優(yōu)秀的觀點(diǎn)考慮，為1～300μm，優(yōu)選5～150μm，特別優(yōu)選10～50μm。
芳香族聚羥基苯甲酸酯類耐熱性樹脂粉末，可以是用有機(jī)硅烷偶合劑等表面處理過(guò)的物質(zhì)，或者也可以是經(jīng)過(guò)各種防水處理的粉末。
作為石墨粉末，可列舉例如天然石墨、人造石墨、膨脹石墨、氟化石墨、球狀碳、氟化碳、石墨晶須等。特別優(yōu)選天然石墨。石墨粉末的平均粒徑為0.1～500μm，特別優(yōu)選5～20μm。
PTFE粉末和芳香族聚羥基苯甲酸酯類耐熱性樹脂粉末和石墨粉末的混合比例(重量％)，為40～94/3～30/3～30(合計(jì)100重量％)，優(yōu)選70～90/5～15/5～15，特別優(yōu)選75～90/5～15/5～10。如果芳香族聚羥基苯甲酸酯類耐熱性樹脂粉末過(guò)多的話，會(huì)損壞PTFE本來(lái)的特性，如果過(guò)少，耐磨損性變差。如果石墨粉末過(guò)多，容易損傷鋁等軟質(zhì)金屬相對(duì)材料，過(guò)少的話，耐久性降低。
在本發(fā)明中，作為填充材料雖然只有芳香族聚羥基苯甲酸酯類耐熱性樹脂粉末和石墨粉末2種就是必要且充分的，但是，只要不損壞本發(fā)明的目的效果，也可混合其他填充材料。
這些粉末可通過(guò)常規(guī)方法混合，根據(jù)需要進(jìn)行造粒形成密封圈成形用樹脂粉末，通過(guò)各種成形法，例如壓縮成形，柱塞式擠出成形法，等壓成形法、熱壓印加工成形法等公知的成形法成形為密封圈。在任一種成形法中，最終的成形品都是煅燒而成的。在本發(fā)明中，作為煅燒溫度，采用323～400℃，優(yōu)選350～385℃。
如此得到的密封圈在前述試驗(yàn)條件1下測(cè)定時(shí)是，(A)20萬(wàn)次滑動(dòng)周期不破損，(B)在1萬(wàn)周期到20萬(wàn)周期之間的滑動(dòng)轉(zhuǎn)矩為在其間最大滑動(dòng)轉(zhuǎn)矩的75％以上，優(yōu)選80％以上的范圍。
(C)20萬(wàn)周期后的相對(duì)材料的磨損深度為15μm以下，優(yōu)選10μm以下，特別優(yōu)選5μm以下的產(chǎn)品。
具有全部該3個(gè)特性的密封圈，是遠(yuǎn)遠(yuǎn)超過(guò)傳統(tǒng)界限的劃時(shí)代的密封圈。
另外，在卡車等大型汽車或挖土機(jī)或推土機(jī)等特殊車輛等大型動(dòng)力轉(zhuǎn)向裝置的閥中，在轉(zhuǎn)動(dòng)方向盤時(shí)等，要承受高油壓。為了即使在承受這樣的高油壓時(shí)，也能夠順利地轉(zhuǎn)動(dòng)方向盤，希望相對(duì)于大的油壓變化，滑動(dòng)轉(zhuǎn)矩的變化小。
本發(fā)明的密封圈是在這樣的大型動(dòng)力轉(zhuǎn)向中也可適用的產(chǎn)品，在前述條件2下進(jìn)行滑動(dòng)周期時(shí)，在20萬(wàn)周期不破損，在從滑動(dòng)轉(zhuǎn)矩的初期變化穩(wěn)定下來(lái)開始到20萬(wàn)周期之間的滑動(dòng)轉(zhuǎn)矩為在其間最大滑動(dòng)轉(zhuǎn)矩的75％以上，優(yōu)選80％以上的范圍，在從滑動(dòng)轉(zhuǎn)矩的初期變化穩(wěn)定下來(lái)開始到20萬(wàn)周期之間油壓15MPa時(shí)的最大滑動(dòng)轉(zhuǎn)矩Tmax15與油壓12MPa時(shí)的最大滑動(dòng)轉(zhuǎn)矩Tmax12之比Tmax15/Tmax12不足1.5，優(yōu)選1.3以下。
這里，“從滑動(dòng)轉(zhuǎn)矩的初期變化穩(wěn)定下來(lái)開始”是指，在高壓下的滑動(dòng)試驗(yàn)中，從開始滑動(dòng)到約5萬(wàn)周期為止，滑動(dòng)轉(zhuǎn)矩不穩(wěn)定，存在滑動(dòng)轉(zhuǎn)矩的急劇上升，除去這樣的不穩(wěn)定的初期變動(dòng)。
作為適用本發(fā)明密封圈的裝置，作為汽車用可列舉油壓式動(dòng)力轉(zhuǎn)向裝置，自動(dòng)變速機(jī)構(gòu)，發(fā)動(dòng)機(jī)活塞環(huán)，減振器等，作為工業(yè)機(jī)械用可列舉油壓氣缸等。這些中，作為要求所謂滑動(dòng)時(shí)的阻力低，對(duì)相對(duì)材料的磨損小，在高壓(8MPa以上)下密封變形小，且即使長(zhǎng)時(shí)間使用油泄漏也少的特性的汽車動(dòng)力轉(zhuǎn)向閥裝置用密封圈是適用的。
另外，即使作為以前不存在的在高壓下也具有穩(wěn)定的滑動(dòng)特性的密封圈的大型汽車(卡車、汽車、拖車等)等大型動(dòng)力轉(zhuǎn)向閥裝置用，也可提供初期滑動(dòng)轉(zhuǎn)矩變化小的密封圈。
另外，本發(fā)明的密封圈作為重視安全性，需要耐久性的自動(dòng)變速機(jī)構(gòu)用密封圈或減振器用密封圈等也是適用的。
即，按照本發(fā)明，可提供用前述條件3進(jìn)行旋轉(zhuǎn)滑動(dòng)時(shí)，500小時(shí)不破損，500小時(shí)后相對(duì)材料的磨損深度在10μm以下，優(yōu)選5μm以下的自動(dòng)變速機(jī)構(gòu)用密封圈。
另外，按照本發(fā)明，可提供用前述條件4進(jìn)行往復(fù)滑動(dòng)沖程時(shí)，500萬(wàn)沖程未破損，從滑動(dòng)阻力的初期變動(dòng)穩(wěn)定下來(lái)開始到500萬(wàn)沖程之間，其中的最大滑動(dòng)阻力Fmax不到其中的最小滑動(dòng)阻力Fmin的1.5倍，優(yōu)選1.3倍以下，500萬(wàn)沖程后的漏油量在15ml以下，優(yōu)選10ml以下的減振器用密封圈。
下面，基于實(shí)施例對(duì)本發(fā)明進(jìn)行說(shuō)明，但本發(fā)明并不限于這些實(shí)施例。
使用該成形用樹脂粉末，壓縮成形，制備試驗(yàn)用密封圈(內(nèi)徑33.4mm、外徑36.4mm、高1.8mm的圈)。對(duì)該試驗(yàn)用密封圈按照前述條件1進(jìn)行耐久性試驗(yàn)。結(jié)果如表1所示。試驗(yàn)方法試驗(yàn)裝置基于齒軌和副齒輪式動(dòng)力轉(zhuǎn)向裝置的密封圈耐久性評(píng)價(jià)試驗(yàn)機(jī)油壓12MPa油溫120℃油種類動(dòng)力轉(zhuǎn)向流體(日石三菱(株)制的ロデオPSF)滑動(dòng)周期正旋轉(zhuǎn)95rpm×2秒和反旋轉(zhuǎn)95rpm×2秒形成的周期作為1個(gè)周期。相對(duì)材料鋁模鑄件ADC12(JIS H5302)密封圈嵌入部件碳素鋼S45C(JIS G4051)密封圈外徑36.4mm、寬度1.5mm、高度1.8mm。評(píng)價(jià)特性(耐久時(shí)間)
將密封圈破損(漏油)時(shí)的滑動(dòng)周期作為耐久時(shí)間。20萬(wàn)周期不破損時(shí)停止。(滑動(dòng)轉(zhuǎn)矩變化)記錄密封了油的2根密封圈以95rpm(2秒鐘)旋轉(zhuǎn)時(shí)的旋轉(zhuǎn)轉(zhuǎn)矩，從初期急劇的轉(zhuǎn)矩上升完成后(7千～2萬(wàn)5千周期)開始到20萬(wàn)周期為止期間的轉(zhuǎn)矩變化作為滑動(dòng)轉(zhuǎn)矩變化。
將滑動(dòng)周期作為橫軸、滑動(dòng)轉(zhuǎn)矩(N·m)作為縱軸用圖表示測(cè)定結(jié)果(圖7)。
另外，調(diào)查從1萬(wàn)周期到20萬(wàn)周期之間的最大滑動(dòng)轉(zhuǎn)矩Tmax和最小滑動(dòng)轉(zhuǎn)矩Tmin，滑動(dòng)轉(zhuǎn)矩的最大變化用(Tmin/Tmax)×100(％)表示。(相對(duì)材料的最大磨損深度)用表面粗糙度測(cè)定機(jī)(ミツトョ(株)制的サ一フテストSV-600)測(cè)定密封圈破損時(shí)或在20萬(wàn)周期停止時(shí)的相對(duì)材料(鋁模鑄件)的磨損部分(相當(dāng)于圖4的凹部6)中的最大深度(μm)。
(密封圈突出量)除去中途破損(漏油)的產(chǎn)品，調(diào)查在20萬(wàn)周期停止時(shí)的密封圈突出部分(相當(dāng)于圖2和圖3的突出部分5)的長(zhǎng)度(mm)。(最終斷面形狀)密封圈破損(漏油)時(shí)或在20萬(wàn)周期停止時(shí)切斷密封圈，考查其斷面形狀。
另外，在表1(表2～表4也同樣)使用的填充材料的縮寫符號(hào)如下。
POB芳香族聚羥基苯甲酸酯類耐熱性樹脂粉末(Smikasuper，住友化學(xué)工業(yè)(株)制，平均粒徑20μm)GR天然石墨粉末(中越石墨(株)制的CPB-3000，平均粒徑9μm)CF碳纖維((株)クレハ制的M2006S，平均纖維直徑15μm，平均纖維長(zhǎng)度100μm)GRA人造石墨粉末(日本碳(株)制的EG-1C，平均粒徑35μm)BZ青銅粉末(福田金屬(株)制的SD-200，平均粒徑20μm)PI聚酰亞胺粉末(旭汽巴(株)制的KELIMIDE 1050，平均粒徑20μm)
表1

實(shí)施例4對(duì)實(shí)施例3制備的密封圈(PTFE粉末90份+POB5份+天然石墨5份)在前述試驗(yàn)條件2下(相對(duì)材料使用碳素鋼STKM13(JIS G3445))，分別施加油壓12MPa和15MPa，與實(shí)施例1相同，在各個(gè)油壓下測(cè)定耐久時(shí)間、滑動(dòng)轉(zhuǎn)矩變化(同一油壓)，最大滑動(dòng)轉(zhuǎn)矩(Tmax)、最小滑動(dòng)轉(zhuǎn)矩(Tmin)和Tmin/Tmax×100(％)，進(jìn)一步計(jì)算出油壓15MPa時(shí)的最大滑動(dòng)轉(zhuǎn)矩(Tmax15)和油壓12MPa時(shí)的最大滑動(dòng)轉(zhuǎn)矩(Tmax12)之比(Tmax15/Tmax12)。
結(jié)果如表2和圖14(滑動(dòng)轉(zhuǎn)矩變化的曲線)所示。比較例5～7按照表2所示組成制備密封圈，與實(shí)施例4相同，在條件2下，分別在油壓12MPa和15MPa下與實(shí)施例1同樣測(cè)定耐久時(shí)間、滑動(dòng)轉(zhuǎn)矩變化(同一油壓)，最大滑動(dòng)轉(zhuǎn)矩(Tmax)、最小滑動(dòng)轉(zhuǎn)矩(Tmin)和Tmin/Tmax×100(％)，進(jìn)一步計(jì)算出油壓15MPa時(shí)的最大滑動(dòng)轉(zhuǎn)矩(Tmax15)和油壓12MPa時(shí)的最大滑動(dòng)轉(zhuǎn)矩(Tmax12)之比(Tmax15/Tmax12)。
結(jié)果如表2和圖15～17(滑動(dòng)轉(zhuǎn)矩變化的曲線)所示。
表2

實(shí)施例5將用1重量％的全氟(丙基乙烯基醚)改性的PTFE粉末(平均粒徑30μm)80重量份和芳香族聚羥基苯甲酸酯類耐熱性樹脂粉末(Smikasuper，住友化學(xué)工業(yè)(株)制，平均粒徑20μm)15重量份和天然石墨(中越石墨(株)制的CPB-3000，平均粒徑9μm)5重量份經(jīng)定法預(yù)混合，接著進(jìn)行造粒，制備成形用樹脂粉末。
使用該成形用樹脂粉末，壓縮成形，制備試驗(yàn)用密封圈(內(nèi)徑46mm、外徑50mm、厚2mm的圈，該圈在1處相對(duì)于切線成30度角切斷，切斷間隔為0.1mm，參見圖18)。對(duì)該試驗(yàn)用密封圈按照前述條件3進(jìn)行耐久性試驗(yàn)。結(jié)果如表3所示。試驗(yàn)方法試驗(yàn)裝置基于自動(dòng)變速裝置的密封圈耐久性評(píng)價(jià)試驗(yàn)機(jī)油壓2MPa油溫120℃油種類自動(dòng)變速機(jī)構(gòu)流體(日石三菱(株)制的ATF D4)旋轉(zhuǎn)數(shù)8000rpm相對(duì)材料鋁模鑄件ADC12(JIS H5302)密封圈嵌入部件鑄鐵FC205(JIS G5501)密封圈外徑50mm、寬度2mm、高度2mm。評(píng)價(jià)特性(耐久時(shí)間)將密封圈破損(漏油)時(shí)的滑動(dòng)周期作為耐久時(shí)間。500小時(shí)不破損時(shí)中途停止。(相對(duì)材料的最大磨損深度)用表面粗糙度測(cè)定機(jī)(ミツトョ(株)制的サ一フテストSV-600)測(cè)定密封圈破損時(shí)或在500小時(shí)中途停止時(shí)的相對(duì)材料(鋁模鑄件)的磨損部分(相當(dāng)于圖4的凹部6)中的最大深度(μm)。
表3

實(shí)施例8將用1重量％的全氟(丙基乙烯基醚)改性的PTFE粉末(平均粒徑30μm)80重量份和芳香族聚羥基苯甲酸酯類耐熱性樹脂粉末(Smikasuper，住友化學(xué)工業(yè)(株)制，平均粒徑20μm)15重量份和天然石墨(中越石墨(株)制的CPB-3000，平均粒徑9μm)5重量份經(jīng)定法預(yù)混合，接著進(jìn)行造粒，制備成形用樹脂粉末。
使用該成形用樹脂粉末，壓縮成形，制備試驗(yàn)用密封圈(內(nèi)徑13.7mm、外徑28.5mm、厚0.8mm的圈)。對(duì)該試驗(yàn)用密封圈按照前述條件4進(jìn)行耐久性試驗(yàn)。結(jié)果如表4所示。試驗(yàn)方法試驗(yàn)裝置基于減振器裝置的密封圈耐久性評(píng)價(jià)試驗(yàn)機(jī)活塞內(nèi)徑25mm油壓10MPa油溫100℃油種類減振器用油沖程長(zhǎng)度60mm。將1次往復(fù)作為一個(gè)沖程。加振頻率3Hz相對(duì)材料碳素鋼S45C(JIS H4051)密封圈嵌入部件鑄鐵FC250(JIS G5501)密封圈外徑28.5mm、寬度7.4mm、高度0.8mm(適用活塞直徑25mm)。評(píng)價(jià)特性(耐久時(shí)間)將密封圈破損(漏油、不能維持油壓的狀態(tài))時(shí)的滑動(dòng)沖程數(shù)作為耐久時(shí)間。500萬(wàn)沖程不破損時(shí)中途停止。(滑動(dòng)阻力變化)將卷在活塞上的密封圈和氣缸內(nèi)面相對(duì)往復(fù)運(yùn)動(dòng)時(shí)產(chǎn)生的摩擦阻力值中在各沖程中最大的值作為該沖程中的滑動(dòng)阻力，調(diào)查從初期急劇的滑動(dòng)阻力上升結(jié)束后(有時(shí)直到50萬(wàn)沖程時(shí)觀察到)開始到500萬(wàn)沖程(或者破損)為止的最大滑動(dòng)阻力Fmax和最小滑動(dòng)阻力Fmin，將滑動(dòng)阻力的最大變化用(Fmin/Fmax)×100(％)表示。(漏油量)500萬(wàn)沖程完成后，回收從油室漏出的油，用量筒測(cè)量。
表4

產(chǎn)業(yè)上的可利用性本發(fā)明的密封圈，即使在高壓下使用密封圈的突出變形小，相對(duì)材料即使是軟金屬，也可抑制對(duì)相對(duì)材料的磨損，因此可得到長(zhǎng)時(shí)間穩(wěn)定的密封效果，另外，由于低摩擦且滑動(dòng)轉(zhuǎn)矩變化小，特別是在高油壓時(shí)滑動(dòng)轉(zhuǎn)矩變化小，因此可大幅度提高動(dòng)力轉(zhuǎn)向閥裝置、特別是大型汽車的動(dòng)力轉(zhuǎn)向的操作性、應(yīng)答性。
另外，本發(fā)明的密封圈即使作為以高旋轉(zhuǎn)數(shù)滑動(dòng)的密封圈的自動(dòng)變速機(jī)構(gòu)用密封圈或往復(fù)滑動(dòng)環(huán)境下要求密封的減振器用密封圈，也可發(fā)揮以前沒有的優(yōu)秀性能。
權(quán)利要求
1.密封圈，含有聚四氟乙烯粉末40～94重量％、芳香族聚羥基苯甲酸酯類耐熱性樹脂粉末3～30重量％和石墨粉末3～30重量％。
2.權(quán)利要求1記載的密封圈，其中聚四氟乙烯粉末是用與四氟乙烯可共聚的單體改性的聚四氟乙烯的粉末。
3.權(quán)利要求1或2記載的密封圈，其中石墨粉末為天然石墨。
4.權(quán)利要求1～3任一項(xiàng)中記載的密封圈，是汽車動(dòng)力轉(zhuǎn)向的閥裝置用密封圈。
5.權(quán)利要求3或4記載的密封圈，是在進(jìn)行下述條件的滑動(dòng)周期時(shí)，20萬(wàn)周期不破損，從1萬(wàn)周期到20萬(wàn)周期之間的滑動(dòng)轉(zhuǎn)矩為在其間最大滑動(dòng)轉(zhuǎn)矩的75％以上的范圍，20萬(wàn)周期后，相對(duì)材料的磨損深度為15μm以下。注試驗(yàn)裝置基于齒軌和副齒輪式動(dòng)力轉(zhuǎn)向裝置的密封圈耐久性評(píng)價(jià)試驗(yàn)機(jī)油壓12MPa油溫120℃油種類動(dòng)力轉(zhuǎn)向流體周期正旋轉(zhuǎn)95rpm×2秒和反旋轉(zhuǎn)95rpm×2秒形成的周期作為1個(gè)周期相對(duì)材料鋁模鑄件(JIS H5302)密封圈嵌入部件碳素鋼(JIS G4051)密封圈外徑36.4mm、寬度1.5mm、高度1.80mm。
6.權(quán)利要求1～3任一項(xiàng)中記載的密封圈，是在12MPa以上的油壓下操作的大型汽車的動(dòng)力轉(zhuǎn)向閥裝置用密封圈，在下述條件下進(jìn)行滑動(dòng)周期時(shí)，20萬(wàn)周期不破損，從滑動(dòng)轉(zhuǎn)矩的初期變動(dòng)穩(wěn)定下來(lái)開始到20萬(wàn)周期之間的滑動(dòng)轉(zhuǎn)矩為在其間的最大滑動(dòng)轉(zhuǎn)矩的75％以上的范圍內(nèi)，從滑動(dòng)轉(zhuǎn)矩的初期變動(dòng)穩(wěn)定下來(lái)開始到20萬(wàn)周期之間的油壓15MPa時(shí)的最大滑動(dòng)轉(zhuǎn)矩Tmax15和油壓12MPa時(shí)的最大滑動(dòng)轉(zhuǎn)矩Tmax12之比Tmax15/Tmax12不足1.5。注試驗(yàn)裝置基于齒軌和副齒輪式動(dòng)力轉(zhuǎn)向裝置的密封圈耐久性評(píng)價(jià)試驗(yàn)機(jī)油壓12MPa和15MPa油溫120℃油種類動(dòng)力轉(zhuǎn)向流體周期正旋轉(zhuǎn)95rpm×2秒和反旋轉(zhuǎn)95rpm×2秒形成的周期作為1個(gè)周期相對(duì)材料碳素鋼(JIS G3445)密封圈嵌入部件碳素鋼(JIS G4051)密封圈外徑36.4mm、寬度1.5mm、高度1.80mm。
7.權(quán)利要求1～3任一項(xiàng)中記載的密封圈，是自動(dòng)變速機(jī)構(gòu)用密封圈，用下述條件進(jìn)行旋轉(zhuǎn)滑動(dòng)時(shí)，在500小時(shí)未破損，500小時(shí)后相對(duì)材料的磨損深度在10μm以下。注試驗(yàn)裝置基于自動(dòng)變速裝置的密封圈耐久性評(píng)價(jià)試驗(yàn)機(jī)油壓2MPa油溫120℃油種類自動(dòng)變速機(jī)構(gòu)用流體旋轉(zhuǎn)數(shù)8000rpm相對(duì)材料鋁模鑄件(JIS H5302)密封圈嵌入部件鑄鐵(JIS G5501)密封圈外徑50mm、寬度2mm、高度2mm。
8.權(quán)利要求1～3任一項(xiàng)中記載的密封圈，是減振器用密封圈，用下述條件進(jìn)行往復(fù)滑動(dòng)沖程時(shí)，在500萬(wàn)沖程未破損，從滑動(dòng)阻力的初期變動(dòng)穩(wěn)定下來(lái)開始到500萬(wàn)沖程之間的最大滑動(dòng)阻力Fmax不到其間的最小滑動(dòng)阻力Fmin的1.5倍，500萬(wàn)沖程后的漏油量在15ml以下。注試驗(yàn)裝置基于減振器裝置的密封圈耐久性評(píng)價(jià)試驗(yàn)機(jī)油壓10MPa油溫100℃油種類減振器用油沖程長(zhǎng)度60mm加振頻率3Hz相對(duì)材料碳素鋼(JIS G4051)密封圈嵌入部件鑄鐵(JIS G5501)密封圈外徑28.5mm、寬度7.4mm、高度0.8mm(適用活塞直徑25mm)。
全文摘要
公開了一種含有聚四氟乙烯粉末40～94重量%、芳香族聚羥基苯甲酸酯類耐熱性樹脂粉末3～30重量%和石墨粉末3～30重量%的密封圈。該密封圈即使在高壓下使用,密封圈的突出變形小,相對(duì)材料即使是軟金屬,也可抑制對(duì)相對(duì)材料的磨損,因此可得到長(zhǎng)時(shí)間穩(wěn)定的密封效果,而且低摩擦且滑動(dòng)轉(zhuǎn)矩變化小,從而可大幅度提高密封裝置的操作性、應(yīng)答性,作為動(dòng)力轉(zhuǎn)向用密封圈或作為以高旋轉(zhuǎn)數(shù)滑動(dòng)的自動(dòng)變速機(jī)構(gòu)用密封圈或往復(fù)滑動(dòng)環(huán)境下要求密封的減振器用密封圈是適用的。
文檔編號(hào)F16J15/10GK1379850SQ00814417
公開日2002年11月13日 申請(qǐng)日期2000年10月19日 優(yōu)先權(quán)日1999年10月21日
發(fā)明者柳口富彥, 助川勝通, 淺野道男 申請(qǐng)人:大金工業(yè)株式會(huì)社