JP2016044732A

JP2016044732A - シール部材とその製造方法

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Publication number: JP2016044732A
Application number: JP2014168746A
Authority: JP
Inventors: 紀行馬場; Noriyuki Baba
Original assignee: JTEKT Corp
Current assignee: JTEKT Corp
Priority date: 2014-08-21
Filing date: 2014-08-21
Publication date: 2016-04-04

Abstract

【課題】補強剤による補強効果に優れ、他部材との摺動面の耐摩耗性に優れる上、現状よりも増量剤による増量効果にも優れ、しかも長期の耐熱性にも優れた、オイルシール等のシール部材と、当該シール部材を生産性良く、効率的に製造できる製造方法を提供する。【解決手段】シール部材１は、沈降性硫酸バリウムを含む第１のフッ素ゴム組成物からなる内層２０に、補強剤を含む第２のフッ素ゴム組成物からなり、少なくとも他部材２との摺動面１４、１５、１９を構成する表層２１を積層した。製造方法は、第１のフッ素ゴム組成物と、それより熱伝導率の高い第２のフッ素ゴム組成物とをシール部材の立体形状に対応したプレス型の型間に、第２のフッ素ゴム組成物がプレス加硫時に先に前記プレス型の少なくとも摺動面に対応する面を含む型面に接するように配設してプレス加硫する。【選択図】図１

Description

本発明は、
内部空間と外部空間を貫通する回転軸の貫通部において、上記内部空間を外部空間から画定するためのシール部材に関するものである。

軸回転部で内部空間に存在するオイルを外部空間に対して密封するために、上記内部空間に存在するオイルを外部空間に漏らさないように機能するオイルシールが用いられる。
例えば自動車のエンジン周りの回転軸には、当該回転軸の端部からの油漏れや逆に外部からの埃の浸入等を防止するためにオイルシールが組み込まれる。
かかるエンジン周り用のオイルシールなどには高い耐熱性、耐油性が求められることから、その形成材料としては主にフッ素ゴムが用いられる。

フッ素ゴムからなるオイルシールは、当該フッ素ゴムに、かかるフッ素ゴムを加硫させるための加硫剤、加硫促進助剤、加硫時に発生する酸を吸収するための受酸剤、加工助剤、そして充填剤等を配合したフッ素ゴム組成物を、例えばプレス成形等によって所定の立体形状に成形するとともにフッ素ゴムを加硫させて製造される。
このうち充填剤は、フッ素ゴムの加硫物を補強する補強効果を有しオイルシールの耐摩耗性等を向上させるための補強剤、およびフッ素ゴム組成物を増量（嵩増し）して特に高価なフッ素ゴムの配合割合を少なくすることによりオイルシールの材料コストを低減するための増量剤に大別される。

補強剤としては、例えばカーボンブラックやシリカ等が挙げられる。また増量剤としては珪藻土やウォラストナイト等が用いられる。充填剤としては、かかる補強剤と増量剤とを併用するのが一般的である。
ところが増量剤と補強剤とを併用したフッ素ゴム組成物によって全体を一体に形成したオイルシールは、増量剤による増量効果と補強剤による補強効果との両立が難しいという問題がある。

特に珪藻土やウォラストナイト等の従来の増量剤は、少量の配合でオイルシールが必要以上に硬くなってしまうため多量に配合することができず、十分な増量効果を得ることができない。
また、かかる増量剤とともに補強剤をも併用する場合は、オイルシールの硬さが必要以上に固くなるのを防止するために補強剤自体の配合割合も制限されてしまい、補強効果が不足してオイルシールに十分な耐摩耗性等を付与することもできなくなってしまう。

特許文献１には、他部材との摺動面であるリップの表面（内周面）に、充填剤を多く配合して耐摩耗性を高めたフッ素樹脂外層と、充填剤を配合しないか少ししか配合せずに柔軟性を高めたフッ素樹脂内層とを順に積層したオイルシールが記載されている。
この構成を応用して上記摺動面に、補強剤のみを配合して補強効果を高めた表層を積層して当該摺動面の耐摩耗性を向上するとともに、オイルシール自体には増量剤のみを配合して増量効果を高めることが考えられる。

特開２００６−１５３２０９号公報

しかし珪藻土やウォラストナイト等の従来の増量剤を配合したフッ素ゴム組成物からなるオイルシールは特に高温雰囲気下での硬化劣化が著しく、長期の耐熱性が得られないという問題がある。
これは珪藻土やウォラストナイト等に含まれる不純物からの発生ガスや表面の官能基等によって、オイルシールを形成するフッ素ゴム組成物のｐＨがアルカリ側へ移行するのが原因と考えられる。

また増量剤として珪藻土やウォラストナイト等を使用している以上、増量効果が低いことには変わりはない。
また特許文献１では、オイルシールの摺動面に積層するフッ素樹脂外層（表層）を、１つずつ加硫物の切削によって形成している。また切削痕（線状痕）を生じてシール性が低下するのを防止するべく、上記フッ素樹脂外層の上に、同じく１つずつ加硫物の切削によって形成した柔軟なフッ素樹脂内層を積層している。

そのため特許文献１の構成では生産性が低く、製造コストが嵩むという問題もある。
本発明の目的は、補強剤による補強効果に優れ、他部材との摺動面の耐摩耗性に優れる上、現状よりも増量剤による増量効果にも優れ、しかも長期の耐熱性にも優れた、オイルシール等のシール部材を提供することにある。
また本発明の目的は、かかるシール部材を生産性良く、効率的に製造できる製造方法を提供することにある。

上記課題を解決するため、本発明は沈降性硫酸バリウムを含む第１のフッ素ゴム組成物からなる内層（２０）、および補強剤を含む第２のフッ素ゴム組成物からなり、少なくとも他部材との摺動面（１４）（１５）（１９）を構成する表層（２１）を備えるシール部材（１）である（請求項１）。
前記補強剤はカーボンブラックであるのが好ましい（請求項２）。

本発明のシール部材は、前記内層のもとになる第１のフッ素ゴム組成物（３７）と、当該第１のフッ素ゴム組成物より熱伝導率の高い、前記表層のもとになる第２のフッ素ゴム組成物（３８）とを、前記シール部材の立体形状に対応したプレス型（２３）の型間に、前記第２のフッ素ゴム組成物がプレス加硫時に先に前記プレス型の少なくとも摺動面に対応する面を含む型面（２４）に接するように配設してプレス加硫することにより、前記第２のフッ素ゴム組成物が、前記型面に沿って先に流動されて前記表層が形成されるとともに、前記第１のフッ素ゴム組成物が、前記プレス型の型内の前記表層以外の領域に充てんされて内層が形成されて製造されているのが好ましい（請求項３）。

本発明は、前記内層のもとになる第１のフッ素ゴム組成物と、当該第１のフッ素ゴム組成物より熱伝導率の高い、前記表層のもとになる第２のフッ素ゴム組成物とを、前記シール部材の立体形状に対応したプレス型の型間に、前記第２のフッ素ゴム組成物がプレス加硫時に先に前記プレス型の少なくとも摺動面に対応する面を含む型面に接するように配設してプレス加硫することにより、前記第２のフッ素ゴム組成物を、前記型面に沿って先に流動させて前記表層を形成するとともに、前記第１のフッ素ゴム組成物を、前記プレス型の型内の前記表層以外の領域に充てんして内層を形成する、前記本発明のシール部材の製造方法である（請求項４）。

なおカッコ内の英数字は、後述の実施の形態における対応構成要素等を示す。

請求項１記載の発明によれば、補強剤による補強効果に優れ、他部材との摺動面の耐摩耗性に優れる上、現状よりも増量剤による増量効果にも優れ、しかも長期の耐熱性にも優れたシール部材を提供できる。
すなわち内層を形成する第１のフッ素ゴム組成物に増量剤として配合する沈降性硫酸バリウムは、珪藻土やウォラストナイト等の従来の増量剤よりも熱的に安定であり、かかる沈降性硫酸バリウムを配合した内層は高温雰囲気下での硬化劣化が小さいためシール部材の長期の耐熱性を確保できる。

しかも沈降性硫酸バリウムは従来の増量剤より増量効果にも優れている。
例えば充填剤として増量剤のみを配合したフッ素ゴム組成物によって、日本工業規格ＪＩＳＫ６２５３−３_{：２０１２}「加硫ゴム及び熱可塑性ゴム−硬さの求め方−第３部：デュロメータ硬さ」において規定されたタイプＡ硬さが８０前後の加硫物（内層）を形成する場合、フッ素ゴム１００質量部あたり、珪藻土は２５質量部程度、ウォラストナイトは６０質量部程度しか配合できない。

これに対し沈降性硫酸バリウムは、同程度の硬さの加硫物を形成するために８０質量部程度も配合でき、ゴム組成物を大きく増量して高価なフッ素ゴムの配合割合を少なくし、オイルシールの材料コストを大幅に低減することができる。
ただし沈降性硫酸バリウムを配合した第１のフッ素ゴム組成物からなる内層は、その背反として耐摩耗性が低下する傾向がある。

これに対し本発明では、オイルシールのうち特に他部材との摺動面を、補強剤を含む第２のフッ素ゴム組成物によって構成することにより、その耐摩耗性等を向上できる。
請求項２記載の発明によれば、補強剤としてフッ素ゴムに対する分散性の良いカーボンブラックを使用することで、表層に均一でしかも高い耐摩耗性を付与できる。
請求項３、４記載の発明によれば、上記本発明のシール部材を生産性良く、効率的に製造できる。

すなわち表層用の第２のフッ素ゴム組成物の熱伝導率を、内層用の第１のフッ素ゴム組成物より高めに設定しておくことで、当該第２のフッ素ゴム組成物を、プレス加硫時の熱によって第１のフッ素ゴム組成物より溶融流動しやすくできる。
そのため、かかる第２のフッ素ゴム組成物が第１のフッ素ゴム組成物よりも先にプレス型の少なくとも摺動面に対応する面を含む型面に接するように配設してプレス加硫するだけで、第２のフッ素ゴム組成物を、前記型面に沿って先に流動させて前記表層を形成するとともに、前記第１のフッ素ゴム組成物を、前記プレス型の型内の前記表層以外の領域に充てんして内層を形成できる。

しかも特許文献１の構成では複雑な立体形状を有する表層を形成するのは困難で、表層の形状が簡単なものに限られてしまうのに対し、上記本発明の製造方法によれば、第２のフッ素ゴム組成物が流動できる範囲であれば、どのような複雑な立体形状を有する表層でも形成できるという利点もある。

本発明のシール部材の、実施の形態の一例としてのオイルシールの断面図である。図(a)(b)は、図１の例のオイルシールを本発明の製造方法によって製造する際に使用するプレス型、および当該プレス型を使用した本発明の製造方法の工程の一例を示す断面図である。種々の充填剤を配合したフッ素ゴム組成物からなるサンプルの、ＤＩＮ摩耗試験による摩耗度を示すグラフである。種々の充填剤を配合したフッ素ゴム組成物からなるサンプルの、加熱下での伸び変化率の推移を示すグラフである。

《オイルシール》
図１は、本発明のシール部材の、実施の形態の一例としてのオイルシールの断面図である。
図１を参照して、この例のオイルシール１は、他部材としての回転軸２と、当該回転軸２を取り囲む環状の周囲部材３との間を封止するためのものであって、全体がフッ素ゴムによって形成された、環状の芯金４を内包し、周囲部材３に嵌合される環状のシール本体５、および当該シール本体５の内周から径方向内方へ延設されて回転軸２の外周面６に接触する環状のシールリップ７を備えている。

上記各部のうち芯金４は全体が金属によって一体に形成された、図の嵌合状態において周囲部材３と同心状に配設される筒状部８と、この筒状部８の図において左側の端部から径方向内方に延設された有孔略円板状の内フランジ部９とを備えている。
またシール本体５は、芯金４の筒状部８の外周面を被覆する外筒部１０、および当該外筒部１０と連続して、内フランジ部９の図において左側の側面を被覆する外板部１１を備えている。

上記外筒部１０は、軸方向の中央部が周囲部材３の内径よりわずかに大きくなる膨出形状とされた膨出部１０ａを備えており、それによってシール本体５は周囲部材３に嵌合可能とされている。また膨出部１０ａは全周に亘って厚みが一定に形成されており、それによって芯金４の筒状部８は、シール本体５を周囲部材３に嵌合した際に当該周囲部材３と同心状に配設される。

また外板部１１は、芯金４の内フランジ部９の径方向内方の端部に達しており、当該端部からさらに径方向内方へ向けて環状のシールリップ７が一体に連成されている。
シールリップ７は、上記外板部１１の径方向内側の端部からさらに径方向内方で、かつ図において右方向へ延設された主リップ部１２と、当該主リップ部１２の、シール本体５側の基部の内周から径方向内方で、かつ図において左方向へ延設された略板状の断面形状を有する副リップ部１３とを備えている。

このうち主リップ部１２の先端側の内周には、当該主リップ部１２の基部側から先端部へ向けて内径が徐々に小さくなる、摺動面としてのテーパー面１４と、逆に主リップ部１２の先端部から基端側へ向けて内径が徐々に小さくなる、摺動面としてのテーパー面１５とが設けられて、両テーパー面１４、１５の稜線部により、回転軸２の外周面６に接触するリップ１６が構成されている。

また主リップ部１２の外周のリップ１６の背面には、その全周に亘って環状の凹溝１７が設けられているとともに、この凹溝１７に、主リップ部１２の径方向外方への変形を規制するバックアップリング１８が嵌め合わされている。
また副リップ部１３の内周は、当該副リップ部１３の基部側から先端部へ向けて内径が徐々に小さくなる、摺動面としてのテーパー面１９とされている。

上記シール本体５とシールリップ７は、増量剤としての沈降性硫酸バリウムを含む第１のフッ素ゴム組成物からなる内層２０と、補強剤を含む第２のフッ素ゴム組成物からなる表層２１の２層構造とされている。
このうち表層２１は、主リップ部１２の図において右側の先端面２２から、両テーパー面１５、１４、およびリップ１６を含む主リップ部１２の内周の全面、副リップ部１３のテーパー面１９を含む表裏両面、および外板部１１の図において左側に露出した側面を経て、外筒部１０の外周面まで連続して形成されている。

また内層２０は、上記表層２１と積層された状態で主リップ部１２の外周側を構成するとともに、当該主リップ部１２の基部から、外板部１１を経て外筒部１０まで、表層２１と芯金４との間を埋めるように連続して形成されている。
上記内層２０と表層２１の２層構造とすることにより、先述したように補強剤による補強効果に優れ、他部材との摺動面の耐摩耗性に優れる上、現状よりも増量剤としての沈降硫酸バリウムによる増量効果にも優れ、しかも長期の耐熱性にも優れたオイルシール１が得られる。

〈第１のフッ素ゴム組成物〉
上記内層２０のもとになる、増量剤として沈降性硫酸バリウムを配合した第１のフッ素ゴム組成物には、さらにフッ素ゴムを加硫させるための加硫剤、加硫促進助剤の他、加硫時に発生する酸を吸収するための受酸剤や加工助剤等を配合してもよい。
上記第１のフッ素ゴム組成物を用いて内層２０を形成すると、増量剤として沈降性硫酸バリウムを含むことにより、先に説明したようにその増量効果を向上して、オイルシール１の材料コストを従来に比べてさらに低減できる。また沈降性硫酸バリウムを含む内層２０は従来の、珪藻土やウォラストナイト等を含むものよりも高温雰囲気下での硬化劣化が小さいため当該内層２０の、ひいてはオイルシール１の全体での長期の耐熱性も確保できる。

なお第１のフッ素ゴム組成物には、上記従来の増量剤や、あるいはカーボンブラック、シリカ等の補強剤を少量配合してもよい。ただし内層２０が硬くなりすぎるのを抑制しながら、沈降性硫酸バリウムによる増量効果を最大限に生かすことを考慮すると、第１のフッ素ゴム組成物には、増量剤として沈降性硫酸バリウムのみを単独で配合するとともに、補強剤は配合しないのが好ましい。

（フッ素ゴム）
上記第１のフッ素ゴム組成物のもとになるフッ素ゴムとしては、例えばフッ化ビニリデン−三フッ化塩化エチレン二元共重合体、フッ化ビニリデン−ヘキサフルオロプロピレン二元共重合体、フッ化ビニリデン−ヘキサフルオロプロピレン−テトラフルオロエチレン三元共重合体等のフッ化ビニリデン系（ＦＫＭ）、テトラフルオロエチレン−プロピレン系（ＦＥＰＭ）、テトラフルオロエチレン−パーフルオロビニルエーテル系（ＦＦＫＭ）等の、分子中にフッ素を有し、かつ加硫性を有するとともに、加硫によってゴム弾性を発現する種々のポリマの１種または２種以上が挙げられる。

またフッ素ゴムは、加硫系の種類によってポリオール加硫系、パーオキサイド加硫系、イソシアネート加硫系、ポリアミン加硫系等に分類されるが、このいずれも使用可能である。またフッ素ゴムとしては、既に加硫剤を内添した状態で供給されるものもあり、かかる加硫剤内添タイプのものも使用可能である。
中でも特にフッ化ビニリデン系で、かつポリオール加硫系の加硫剤内添タイプのフッ素ゴムが、汎用性、取扱性に優れる上、ゴム弾性や耐摩耗性、引張強さ等に優れた加硫物を形成できるため好適に使用される。

（沈降性硫酸バリウム）
沈降性硫酸バリウムとしては、フッ素ゴムの増量剤として機能しうる種々の沈降性硫酸バリウムがいずれも使用可能である。特に増量効果と補強効果の兼ね合いの点で、平均粒径が０．１μｍ以上、１μｍ以下程度で、かつＤＢＰ吸油量が１３ｍｌ／１００ｇ以上、２０ｍｌ/１００ｇ以下程度の沈降性硫酸バリウムが好適に使用される。

沈降性硫酸バリウムの配合割合は、増量効果を向上することを考慮すると多いほど好ましいが、多すぎる場合には内層２０が硬くなりすぎてオイルシール１の全体での柔軟性が低下する。そのため増量効果と、内層２０に要求される硬さとの兼ね合いで沈降性硫酸バリウムの配合割合を設定するのが好ましい。
すなわち、従来の増量剤よりも高い増量効果を確保することを考慮すると、沈降性硫酸バリウムの配合割合は、フッ素ゴム１００質量部あたり７０質量部以上であるのが好ましい。

また、例えば先に説明したようにタイプＡ硬さが８０以下程度の内層２０を形成することを考慮すると、沈降性硫酸バリウムの配合割合は、フッ素ゴム１００質量部あたり８０質量部以下であるのが好ましい。
ただし内層２０に求められる硬さが上記の範囲を超える場合には、沈降性硫酸バリウムの配合割合は８０質量部を超えてもよい。

なお配合割合の基準となるフッ素ゴムとして先に説明した加硫剤内添タイプのものを使用する場合は、内添された加硫剤を含む総量を１００質量部として、沈降性硫酸バリウムの配合割合を上記の範囲に設定することとする。以下の加硫促進助剤、受酸剤、加工助剤等についても同様とする。また表層２１のもとになる第２のフッ素ゴム組成物についても同様とする。

（加硫促進助剤、受酸剤、加工助剤）
加硫促進助剤としては、例えばポリオール加硫系の場合、水酸化カルシウムが好適に使用される。
水酸化カルシウムの配合割合は、フッ素ゴム１００質量部あたり３質量部以上であるのが好ましく、１０質量部以下であるのが好ましい。

また受酸剤としては、例えば酸化マグネシウム、酸化鉛（リサージ）等が挙げられる。
受酸剤の配合割合は、フッ素ゴム１００質量部あたり１質量部以上であるのが好ましく、５質量部以下であるのが好ましい。
加工助剤としては種々のワックス等が挙げられる。特に各種グレードのカルナバワックスが好ましい。

加工助剤の配合割合は、フッ素ゴム１００質量部あたり０．５質量部以上であるのが好ましく、５質量部以下であるのが好ましい。
（内層２０のタイプＡ硬さ）
上記第１のフッ素ゴム組成物からなる内層２０のタイプＡ硬さは５０以上であるのが好ましく、８０以下であるのが好ましい。

〈第２のフッ素ゴム組成物〉
表層２１のもとになる第２のフッ素ゴム組成物は、沈降性硫酸バリウムに代えて補強剤を配合すること以外は第１のフッ素ゴム組成物と同様に調製できる。フッ素ゴム、および補強剤以外の添加剤の種類および配合割合も、第１のフッ素ゴム組成物と同様である。
かかる第２のフッ素ゴム組成物を用いて表層２１を形成することにより、先に説明したように沈降性硫酸バリウムを配合したフッ素ゴム組成物からなる内層２０の耐摩耗性の低下を補って、特に他部材との摺動面である各テーパー面１４、１５、１９でのオイルシール１の耐摩耗性等を向上できる。

なお第２のフッ素ゴム組成物には、先に説明した沈降性硫酸バリウム等の増量剤を少量配合してもよい。ただし表層２１が硬くなりすぎるのを抑制しながら、補強剤による補強効果を最大限に生かすことを考慮すると、第２のフッ素ゴム組成物には補強剤のみを配合し、増量剤は配合しないのが好ましい。
（補強剤）
補強剤としてはカーボンブラックやシリカが挙げられる。中でも特に、シリカよりフッ素ゴムに対する分散性が良く、表層２１に均一でしかも高い耐摩耗性を付与できるカーボンブラックが好ましい。

カーボンブラックとしては、フッ素ゴムの補強剤として機能しうる種々のカーボンブラックがいずれも使用可能である。
ただしカーボンブラックの配合によってある程度の増量効果をも確保することを考慮すると、粒子径が９０ｎｍ以上、中でも１００ｎｍ以上、特に１２０ｎｍ以上のカーボンブラックが好ましい。

これより粒子径の小さいカーボンブラックは補強効果が強すぎるため、表層２１に要求される硬さを達成するために配合できる量が少なすぎて適度の増量効果が得られないおそれがある。
なおカーボンブラックの粒子径は、上記範囲でも１５０ｎｍ以下、特に１３０ｎｍ以下であるのが好ましい。

これより粒子径の大きいカーボンブラックは粒子間で十分な相互作用が得られないため表層２１から脱落しやすく、脱落すると耐摩耗性が低下するおそれがある。
またカーボンブラックのＤＢＰ吸油量は２０ｍｌ／１００ｇ以上、特に４０ｍｌ／１００ｇ以上であるのが好ましく、７０ｍｌ／１００ｇ以下、特に４５ｍｌ／１００ｇ以下であるのが好ましい。

この範囲よりＤＢＰ吸油量の小さいカーボンブラックはフッ素ゴム中に均一に分散させるのが難しく、分布に偏りを生じて補強効果が不均一になり、局部的に耐摩耗性が低下したりするおそれがある。
また上記範囲よりＤＢＰ吸油量の大きいカーボンブラックは補強効果が強すぎるため、表層２１に要求される硬さを達成するために配合できる量が少なすぎて適度の増量効果が得られないおそれがある。

カーボンブラックの配合割合は、補強効果を向上することを考慮すると多いほど好ましいが、多すぎる場合には表層２１が硬くなりすぎてオイルシール１の全体での柔軟性が低下する。そのため増量効果と、表層２１に要求される硬さとの兼ね合いでカーボンブラックの配合割合を設定するのが好ましい。
すなわち、表層２１に良好な補強効果を付与することを考慮すると、カーボンブラックの配合割合は、フッ素ゴム１００質量部あたり１０質量部以上、特に３０質量部以上であるのが好ましい。

ただし配合割合が多すぎると表層２１が必要以上に硬くなってしまうため、カーボンブラックの配合割合は、フッ素ゴム１００質量部あたり５０質量部以下、特に４０質量部以下であるのが好ましい。
（表層２１のタイプＡ硬さ）
上記第２のフッ素ゴム組成物からなる表層２１のタイプＡ硬さは６０以上、特に７５以上であるのが好ましく、９５以下であるのが好ましい。

《製造方法》
図２(a)(b)は、図１の例のオイルシールを本発明の製造方法によって製造する際に使用するプレス型、および当該プレス型を使用した本発明の製造方法の工程の一例を示す断面図である。
図１、図２(a)(b)を参照して、この例のプレス型２３は、
オイルシール１の、シール本体５の外板部１１の図１において左側の露出した側面から、シールリップ７の副リップ部１３を介して主リップ部１２の径方向内側のテーパー面１４までの領域の立体形状に対応する、図２(a)において下方へ突出した略円錐台状の型面２４を備えた上型２５、
テーパー面１５から先端面２２、凹溝１７を含むシールリップ７の径方向の外面、芯金４の内フランジ部９の、図１において右側の露出した側面、および上記芯金４の筒状部８の露出した内周面を介してシール本体５の図１において右側の端面２６までの領域の立体形状に対応し、全体が円筒状で、その中心が上記上型２５の型面２４を受容するべく図２(a)において下方へ略すり鉢状に凹入された型面２７を備えた下型２８、および
上記シール本体５の外筒部１０の外周の立体形状に対応する環状の型面２９を備えた環状の中型３０、
を備えている。

このうち中型３０は、図示していないが周方向に複数個のパーツに分割されており、図では中型３０を構成する各パーツがそれぞれ径方向外方へ退避された状態とされている。
また上型２５と下型２８は、リップ１６を構成するテーパー面１４、１５の稜線と一致する上下の平面状の分割面３１、３２で上下に分割されている。
上型２５と中型３０は、シール本体５の外筒部１０の外周面と外板部１１の露出した側面との角部から、上記外周面と連なる円筒状の分割面３３、３４で径方向の内外に分割されている。

さらに下型２８と中型３０は、シール本体５の外筒部１０の外周面と当該外筒部１０の端面２６との角部から図２(a)において下方へ向けて径が徐々に大きくなるテーパー状の分割面３５、３６で径方向の内外に分割されている。
上記プレス型２３を用いて、本発明の製造方法によって図１の例のオイルシール１を製造するには、まず図２(a)に示すように下型２８の型面２７に環状の芯金４をセットする。

次いで芯金４上に、それぞれ円環状に形成した内層２０用の第１のフッ素ゴム組成物３７と、当該第１のフッ素ゴム組成物３７より熱伝導率を高めに設定した表層２１用の第２のフッ素ゴム組成物３８とをこの順にセットする。
第２のフッ素ゴム組成物３８の熱伝導率を第１のフッ素ゴム組成物より高めに設定するには、当該第２のフッ素ゴム組成物３８に配合する補強剤としてカーボンブラックを前述した割合で配合するとともに、第１のフッ素ゴム組成物３７には増量剤としての沈降性硫酸バリウムのみを配合して、カーボンブラック等の熱伝導率を高める成分を配合しないのが、構成が簡単で構成成分が少なくて済むため好ましい。

ただし補強剤として例えばシリカを配合するとともに、補助的にカーボンブラック、カーボンファイバー、カーボンナノチューブ等を少量配合して第２のフッ素ゴム組成物３８の熱伝導率を高めるようにしてもよい。
また補強剤としてカーボンブラックを使用する場合でも、補助的にカーボンファイバー、カーボンナノチューブ等を少量配合して第２のフッ素ゴム組成物３８の熱伝導率を微調整するようにしてもよい。

上記の配合により、例えば第２のフッ素ゴム組成物３８の熱伝導率を０．３７Ｗ／ｍ・Ｋ以上、０．５０Ｗ／ｍ・Ｋ以下程度に調整する。そうすると増量剤としての沈降性硫酸バリウムのみを配合した第１のフッ素ゴム組成物３７（熱伝導率：０．３２Ｗ／ｍ・Ｋ程度）よりも熱伝導率を高めに設定できる。
次いでプレス型２３を構成する上型２５、下型２８、および中型３０をプレス加硫温度に加熱した状態で、まず周方向に分割された中型３０を構成する各パーツを図中に黒矢印で示すように径方向内方へ移動させて円環状の中型３０を構成するとともに、当該中型３０と下型２８を両者の分割面３５、３６で合わせた状態とする。

この状態では上型２５は、中型３０に対して円筒状の分割面３３、３４に沿って上下に摺動可能とされる。
そこで次に、図中に白矢印で示すように上型２５を、上記分割面３３、３４に沿って下方へ移動させると、まず芯金４上の上側にセットした熱伝導率の高い第２のフッ素ゴム組成物３８が上型２５の型面２４と接して加熱溶融され、型面２４、２７、２９に沿って先に流動されて表層２１が形成されるとともに、少し遅れて第１のフッ素ゴム組成物３７が加熱溶融され、プレス型２３の型内の表層２１以外の領域に充てんされて内層２０が形成され（図２(b)）、さらに両層２０、２１を形成するフッ素ゴムが加硫されて、図１に示すオイルシール１が製造される。

上記の製造方法によれば、第２のフッ素ゴム組成物３８の熱伝導率を第１のフッ素ゴム組成物３７より高くし、かつ当該第２のフッ素ゴム組成物３８が先に型面２４と接するようにプレス型２３にセットしてプレス成形するだけで、内層２０と表層２１の２層構造を有し、しかも表層２１が複雑な立体形状を有する図１の例のオイルシール１を生産性良く、効率的に製造できる。

なお本発明の構成は、以上で説明した各図の例に限定されるものではない。
例えば図の例では、オイルシール１の外周側の略全面に表層２１を形成していたが、耐摩耗性を担う表層２１は、摺動面とのその周辺にのみ形成するだけでも構わない。
また本発明の構成は、図１の例のもの以外の種々の形状のオイルシールに適用可能である。

さらに言えば本発明の構成はオイルシールに限定されるものではなく、ダストシールや他の耐摩耗性、耐熱性が要求される種々のシール部材に適用可能であり、固定部のシール部材であってもよい。

〈増量効果、補強効果の検討〉
（フッ素ゴム組成物の調製）
フッ化ビニリデン系で、かつポリオール加硫系の加硫剤内添タイプのフッ素ゴム〔住友スリーエム(株)製のＤｙｎｅｏｎ（登録商標）ＦＥ５６４１Ｑ、二元共重合体、フッ素含有量６５．９％〕１００質量部に、下記表１に示す各成分と、後述する表２に示すいずれか１種の充填剤（補強剤、増量剤）とを配合し、混練してフッ素ゴム組成物を調製した。

表１中の各成分は下記のとおり。
加硫促進助剤：水酸化カルシウム〔近江化学工業(株)製のＣＡＬＤＩＣ＃２０００〕
受酸剤：酸化マグネシウム〔協和化学工業(株)製のキョーワマグ（登録商標）１５０〕
加工助剤：精製カルナバワックス１号粉体
（増量効果の評価）
上記フッ素ゴム組成物を用いて、前出のＪＩＳＫ６２５３−３_{：２０１２}において規定された試験片を作製してタイプＡ硬さ測定する操作を、充填剤の配合割合を違えて実施して、試験片（加硫物）のタイプＡ硬さを７９〜８３の範囲とするのに必要な、フッ素ゴム１００質量部あたりの充填剤の配合割合（質量部）を求めた。結果を表２に示す。

なお表２中の充填剤は下記のとおり。
カーボンブラック：旭カーボン(株)製の旭＃１５〔平均粒子径：１２２ｎｍ、ＤＢＰ吸油量（Ａ法）：４１ｍｌ／１００ｇ〕
珪藻土：白石カルシウム(株)製のＳＴ−Ｃ４９９〔平均粒子径：９．０μｍ〕
ウォラストナイト：ＮＹＣＯＭｉｎｅｒａｌｓ社製のＮＹＡＤ（登録商標）４００〔メジアン径：８μｍ、ＢＥＴ比表面積：１．８ｍ^２／ｇ〕
沈降性硫酸バリウム：堺化学工業(株)製の沈降性硫酸バリウム１００〔平均粒径：０．５μｍ、ＤＢＰ吸油量：１５ｍｌ／１００ｇ〕
表２より、加硫物のタイプＡ硬さを７９〜８３にするために必要な配合割合は沈降性硫酸バリウムが最も多いことから、当該沈降性硫酸バリウムが、上記４種の充填剤の中で最も増量効果に優れていることが確認された。

（補強効果の評価）
充填剤を表２に示す割合で配合したフッ素ゴム組成物を用いて、日本工業規格ＪＩＳＫ６２６４−２_{：２００５}「加硫ゴム及び熱可塑性ゴム−耐摩耗性の求め方−第２部：試験方法」において規定されたＤＩＮ摩耗試験用の試験片（加硫物）を作製し、かかる試験片についてＤＩＮ摩耗試験Ａ法を実施して試験片の摩耗度（％）を求めた。結果を図３に示す。

図３より、摩耗度はカーボンブラックを配合した加硫物が最も低いことから、当該カーボンブラックが、上記４種の充填剤の中で最も補強効果に優れていることが確認された。
〈耐熱性の検討〉
充填剤を表２に示す割合で配合したフッ素ゴム組成物を用いて、日本工業規格ＪＩＳＫ６２５１：２０１０「加硫ゴム及び熱可塑性ゴム−引張特性の求め方」において規定されたダンベル状試験片（加硫物）を作製し、かかる試験片について引張試験を実施して切断時伸び（初期値）を測定した。また同じ試験片を２５０℃のオーブン中で７２時間、３３６時間、５０４時間（沈降性硫酸バリウムのみ）、および１００８時間静置後に切断時伸びを測定して、上記初期値に対する変化率（伸び変化率、％）を求めた。結果を図４に示す。なお図４中の−○−はカーボンブラック、−◇−は沈降性硫酸バリウム、−■−は珪藻土、−▲−はウォラストナイトを、それぞれ配合した試験片の測定結果を示している。

図４より、補強剤としてのカーボンブラックを配合した加硫物は切断時伸びがほとんど変化せず良好な耐熱性を有することが判った。
また他の３種の増量剤の中では沈降性硫酸バリウムを配合した加硫物の切断時伸びの低下率が最も小さいことから、当該沈降性硫酸バリウムが、他の２種の従来の増量剤と比べて最も耐熱性に優れた加硫物を形成できることが判った。

１：オイルシール、２：回転軸、３：周囲部材、４：芯金、５：シール本体、６：外周面、７：シールリップ、８：筒状部、９：内フランジ部、１０：外筒部、１０ａ：膨出部、１１：外板部、１２：主リップ部、１３：副リップ部、１４、１５、１９：テーパー面、１６：リップ、１７：凹溝、１８：バックアップリング、２０：内層、２１：表層、２２：先端面、２３：プレス型、２４、２７、２９：型面、２５：上型、２６：端面、２８：下型、３０：中型、３１、３２、３３、３４、３５、３６：分割面、３７：第１のフッ素ゴム組成物、３８：第２のフッ素ゴム組成物

Claims

沈降性硫酸バリウムを含む第１のフッ素ゴム組成物からなる内層、および補強剤を含む第２のフッ素ゴム組成物からなり、少なくとも他部材との摺動面を構成する表層を備えるシール部材。
前記補強剤はカーボンブラックである請求項１に記載のシール部材。
前記内層のもとになる第１のフッ素ゴム組成物と、当該第１のフッ素ゴム組成物より熱伝導率の高い、前記表層のもとになる第２のフッ素ゴム組成物とを、前記シール部材の立体形状に対応したプレス型の型間に、前記第２のフッ素ゴム組成物がプレス加硫時に先に前記プレス型の少なくとも摺動面に対応する面を含む型面に接するように配設してプレス加硫することにより、前記第２のフッ素ゴム組成物が、前記型面に沿って先に流動されて前記表層が形成されるとともに、前記第１のフッ素ゴム組成物が、前記プレス型の型内の前記表層以外の領域に充てんされて内層が形成された請求項１または２に記載のシール部材。
前記内層のもとになる第１のフッ素ゴム組成物と、当該第１のフッ素ゴム組成物より熱伝導率の高い、前記表層のもとになる第２のフッ素ゴム組成物とを、前記シール部材の立体形状に対応したプレス型の型間に、前記第２のフッ素ゴム組成物がプレス加硫時に先に前記プレス型の少なくとも摺動面に対応する面を含む型面に接するように配設してプレス加硫することにより、前記第２のフッ素ゴム組成物を、前記型面に沿って先に流動させて前記表層を形成するとともに、前記第１のフッ素ゴム組成物を、前記プレス型の型内の前記表層以外の領域に充てんして内層を形成する、前記請求項１ないし３のいずれか１項に記載のシール部材の製造方法。