JP3908687B2

JP3908687B2 - Fluoro rubber compound

Info

Publication number: JP3908687B2
Application number: JP2003106904A
Authority: JP
Inventors: 健太溝口
Original assignee: Gomuno Inaki Co Ltd
Current assignee: Gomuno Inaki Co Ltd
Priority date: 2003-04-10
Filing date: 2003-04-10
Publication date: 2007-04-25
Anticipated expiration: 2023-04-10
Also published as: JP2004307765A

Description

【０００１】
【産業上の利用分野】
本発明は、ふっ素ゴム系配合物及び当該ふっ素ゴム系配合物から成形されてなる挿入装着シールゴム部品に関する。
【０００２】
本明細書においては、上記ふっ素ゴム系配合物から成形される挿入装着シールゴム部品として、主としてＯリングを例に採り説明するが、本発明はこれに限定されるものではない。即ち、低い挿入抵抗特性（いわゆる良好な装着性）を要求される種々の汎用ゴム部品（例えば、リップパッキン）が例示可能である。また、本発明のふっ素ゴム系配合物は、挿入装着シールゴム部品以外の用途（例えば、ダイヤフラム）にも適用可能である。
【０００３】
【従来の技術】
ふっ素ゴムは、耐熱性、耐薬品性、電気絶縁性等に優れているため、Ｏリング等で代表される挿入装着シールゴム部品の材料として好適に使用されている。
【０００４】
図１にＯリング（ゴム部品）１２を用いた部材組み付け方法の一例を模式図として示す。図１の如く、挿入用部材（ピストン）１４を被挿入用部材（シリンダ）１６に挿入装着して部材相互間のシールを行う場合、Ｏリング１２が高い摩擦係数を有すると、挿入力が大となり組み付け性が悪く、さらにはＯリング１２自身が破断するおそれがあることが指摘されている。一般的にゴム材料（加硫ゴム）は摩擦係数が高いため、上記問題を解決することを目的として、従来、いくつかの提案がなされている。
【０００５】
例えば、▲１▼オイルやグリースをＯリング１２あるいは部材１４、１６に塗布する方法、▲２▼ポリテトラフルオロエチレンコーティングなどでＯリング１２の表面処理を行う方法、▲３▼合成ワックスや脂肪酸アミド等の固体潤滑剤を含有するゴム組成物を用いてＯリング１２を得る方法（特許文献１等参照）、▲４▼オイル等を含有するゴム組成物を用いてＯリング１２を得る方法（特許文献２等参照）等が検討されつつある。しかし、上記方法は、それぞれ下記の如き問題点を有している。
【０００６】
上記▲１▼、▲２▼の如く塗布、表面処理を用いる方法は、生産工程の増加に伴うコスト上昇に繋がるため経済的ではない。また、上記▲３▼の固体潤滑剤を用いる方法は、圧縮永久歪みの低下等、本来のゴム物性が低下してしまう。さらに上記▲４▼のオイルを使用する方法は、製造工程におけるロール混練作業性の低下（非粘着性によるロール巻き悪化）を避けるために、ゴム組成物中のオイル含有量を制限する必要があり、ゴム部品の摩擦係数低下のため（潤滑性確保のため）に充分なオイル量を含有させることができない。
【０００７】
さらに、架橋（加硫）温度の高いふっ素ゴムをゴム組成物のポリマー成分として使用する際に上記▲３▼、▲４▼の方法を適用すると、ゴム組成物の架橋時（特に高温雰囲気下におけるポスト加硫時）において、含有されたオイル、固体潤滑剤が分解、揮発し、ゴム部材１２の潤滑性を低下させる傾向も見られる。
【０００８】
【特許文献１】
特開昭６２−２７７４４８号公報
【特許文献２】
特開２００１−３４８４６０公報
【０００９】
【発明の開示】
本発明は、上記にかんがみて、ふっ素ゴムの有する本来のゴム物性及び製造工程におけるロール混練作業性を低下させることなく、ゴム部品の潤滑性を確保することのできるふっ素ゴム系配合物、及び、当該ふっ素ゴム系配合物から成形されてなる挿入装着シールゴム部品を提供することを目的とする。
【００１０】
本発明者らは、上記目的（課題）を解決するために、鋭意開発に努力をした結果、油状パーフルオロポリエーテルを潤滑性改善剤として添加することにより、上記課題が解決できることを知見して、下記構成のふっ素ゴム系配合物及び該ふっ素ゴム系配合物から成形されてなる挿入装着シールゴム部品に想到した。
【００１１】
本発明のふっ素ゴム系配合物は、ふっ素ゴム系配合物において、ふっ素ゴム１００質量部に油状パーフルオロポリエーテル０．５〜３０質量部が他の副資材とともに添加されたものであることを特徴とする。油状パーフルオロポリエーテルを所定量添加することによりすることにより、ふっ素ゴムの有する本来のゴム物性及び製造工程におけるロール混練作業性を低下させることなく、ゴム部材の潤滑性を確保することのできるふっ素ゴム系配合物を提供することができる。
【００１２】
上記構成において、ふっ素ゴムが三元系ふっ素ゴム、特に分子末端よう素であるよう素系であるとともに、有機過酸化物架橋系であることが望ましい。ゴム部品の潤滑性、ゴム物性維持効果及びゴム組成物のロール混練作業性がより良好になるためである。
【００１３】
上記構成において、平均分子量（Ｍ_n）が１５００以上である油状パーフルオロポリエーテルを好適に使用することができる。下記構造式で示される側鎖タイプの油状パーフルオロポリエーテルを好適に使用することができる。より潤滑性（ゴム部品挿入性）を確保し易いためである。
【００１４】
【化２】

【００１５】
上記条件を満たす油状パーフルオロポリエーテルを潤滑性改善剤として使用することで、Ｏリング等の製造に好適に適用可能なふっ素ゴム系配合物を得ることができる。また、体積変化率を目標値以下とすることができる。
【００１６】
一方、本発明の挿入装着シールゴム部品は、上記記載のふっ素ゴム系配合物から成形されてなることを特徴とするものである。そして、当該ゴム部品はＯリングとして好適なものである。
【００１７】
【構成の詳細な説明】
以下、本発明のふっ素ゴム系配合物（ふっ素ゴム系組成物）及び挿入装着シールゴム部品について、詳細に説明を行う。以下の説明で配合単位は、特に断らない限り「質量」単位である。
【００１８】
本発明のふっ素ゴム系配合物は、潤滑性改善剤として油状パーフルオロポリエーテル（以下「油状ＰＦＰＥ」と称す。）を所定量、他の副資材とともに添加したことを特徴とするものである。ここで油状（オイル状）とは、常温液状ばかりでなく、ペーストやグリースの如く常温で流動性を有する半固状のものを含む。
【００１９】
ふっ素ゴムは、工業的に製造される範囲のものであれば、いずれのふっ素ゴムでも適用可能である。
【００２０】
具体的には、二元系ふっ素ゴムとして、ビニリデンフルオライド−クロロトリフルオロエチレン系（ＶＤＦ−ＣＴＦＥ系）、ビニリデンフルオライド−ヘキサフルオロプロピレン系（ＶＤＦ−ＨＦＰ系）、テトラフルオロエチレン−パーフルオロ（アルキルビニルエーテル）系（ＴＦＥ−ＰＡＶＥ系）、テトラフルオロエチレン−プロピレン系（ＴＦＥ−Ｐｒ系）を；
三元系ふっ素ゴムとして、ビニリデンフルオライド−ヘキサフルオロプロピレン−テトラフルオロエチレン系（ＶＤＦ−ＨＦＰ−ＴＦＥ系）、ビニリデンフルオライド−パーフルオロ（アルキルビニルエーテル）−テトラフルオロエチレン系（ＶＤＦ−ＰＡＶＥ−ＴＦＥ系）、テトラフルオロエチレン−プロピレン−ビニリデンフルオライド系（ＴＦＥ−Ｐｒ−ＶＤＦ系）を；
その他、含フッ素シリコーン系、含フッ素サーモプラスチックエラストマ−等を例示でき、これらの中から一種又は複数選択して使用することができる。
【００２１】
上記のうち、特に三元系ふっ素ゴムであることが望ましい。ゴム部品の潤滑性、ゴム物性維持効果及びゴム組成物のロール混練作業性がより良好になるためである。
【００２２】
また、上記ふっ素ゴムの架橋系は、ポリアミン架橋系、ポリオール架橋系、有機過酸化物架橋系（パーオキサイド架橋系）等、汎用の架橋系が適応可能である。これらのうちで、特に分子末端よう素であるよう素系であるとともに、有機過酸化物架橋系であることが望ましい。ゴム部品の潤滑性、ゴム物性維持効果及びゴム組成物のロール混練作業性がより良好になるためである。
【００２３】
潤滑性改善剤として添加する油状ＰＦＰＥは、主鎖中にエーテル結合を有するポリマーである。本発明の如くゴム成分の一部として添加されることで、ふっ素ゴムの有する本来のゴム物性及び製造工程におけるゴム組成物のロール混練作業性を低下させることなく、成形されるゴム部品の潤滑性を確保することができる。
【００２４】
油状ＰＦＰＥの具体例としては、例えば下記化学式で示される如く、四フッ化エチレン（パーフルオロエチレン）から合成される直鎖タイプのものがある。
【００２５】
【化３】

【００２６】
上記直鎖タイプの油状ＰＦＰＥを使用する場合、平均分子量（Ｍ_n）４０００以上のものを好適に使用できる。Ｏリング等に好適に適用可能なふっ素ゴム系配合物を得ることができるからである。また、体積変化率を目標値以下とすることができる。
【００２７】
一方、下記化学式の如く六ふっ化プロピレンから合成される側鎖を有するタイプも存在する。本発明のふっ素ゴム系配合物材料としては、上記直鎖タイプに比してより、潤滑性の見地からからより好適に使用できる。
【００２８】
【化４】

【００２９】
上記側鎖を有するタイプの油状ＰＦＰＥを使用する場合、平均分子量（Ｍ_n）１５００以上、望ましくは２０００以上、より望ましくは４０００以上、さらに望ましくは６０００以上のものを好適に使用できる。上記同様、Ｏリング等に好適に適用可能なふっ素ゴム系配合物を得ることができるからである。特に、Ｍ_nを６０００以上としたときは、体積変化率を高度の目標値以下（例えば、＋０．２％以下）とすることが可能となる。
【００３０】
また、油状ＰＦＰＥの平均Ｍ_nの上限は、油状であれば、特に限定されず、通常約１００００以下、望ましくは約８５００以下とする。
【００３１】
上記油状ＰＦＰＥの添加量は、ふっ素ゴム１００部に対して１〜３０部、望ましくは２〜２０部、さらに望ましくは４〜１８部である。添加量が少なすぎると、ゴム配合物から成形されるゴム部品に充分な潤滑性を付与することができず、逆に添加量が多すぎると、製造工程におけるゴム配合物のゴム混練作業性が低下する。
【００３２】
本発明のふっ素ゴム系配合物には、上記ゴム成分（ポリマー成分）に加え、その他必要に応じて適宜、充填剤（補強剤、補強充填剤等を含む）、加工助剤、架橋剤、架橋助剤等の副資材を、必要量添加することができる。
【００３３】
ゴムの充填剤は、補強剤としての機能を有するものが多く、例えばカーボンブラック、シリカ、クレー、タルク、けい酸、けい酸塩、水酸化カルシウム、炭酸カルシウム等が用いられる。
【００３４】
加工助剤としては、例えば酸化亜鉛、ステアリン酸、ポリエチレングリコール、油状ポリブタジエン等が用いられる。
【００３５】
また、架橋剤としては、ゴム成分として使用されるふっ素ゴムの種類に応じて適宜選択すればよいが、本発明においては有機過酸化物系架橋剤を好適に使用できる。例えば、１，３−ビス（第３ブチルパーオキシイソプロピル）ベンゼン、１，４−（第３ブチルパーオキシイソプロピル）ベンゼン、第３ブチルヒドロキシパーオキサイド、ジクミルパーオキサイド、２，５−ジメチルヘキサン−２，５−ジヒドロパーオキサイド、１，１−ビス（第３ブチルパーオキシ）−３，３，５−トリメチルシクロヘキサン等が用いられる。
【００３６】
また、上記有機化酸化物架橋剤を使用した場合、架橋助剤として、例えばトリメチロールプロパントリアクリレート、トリメチロールプロパントリメタクリレート、トリアリルイソシアヌレート、ジアリルフタレート、Ｎ，Ｎ−ｍ−フェニレンジマレイミド等の多官能性不飽和化合物を使用することができる。
【００３７】
一方、本発明の挿入装着シールゴム部品は、上記記載のふっ素ゴム系配合物から成形されてなることを特徴とするものである。即ち、上記記載のふっ素ゴム系配合物を目的の形状に成形し、汎用法の架橋（加硫）方法を用いて架橋することで挿入装着シールゴム部品を得ることができる。
【００３８】
ゴム配合物の架橋は、例えば上記ゴム配合物をオープンロール等で混練して目的の形状に成形したのち、一次架橋（例えば、約１５０〜２００℃×５〜１０min）を行い、ついでポスト加硫（二次架橋）（例えば、約１５０〜２３０℃×１〜２４ｈ）を行うことでゴム部品とすることができる。
【００３９】
上記架橋後、ゴム配合物中に含有されている油状ＰＦＰＥは、ゴム部品表面にブリードし、ゴム部品表面の摩擦係数を低下させる。よって、オイルやグリースを塗布しなくても、潤滑性に優れ、挿入装着性が良好なゴム部品となる。
【００４０】
なお、ふっ素ゴムは一般的に物性向上のため、上記の如く高温で長時間ポスト加硫が行われるが、油状ＰＦＰＥは耐熱性に優れており、ポスト加硫温度下においても、分解や揮発等が起こらない。よって、従来使用されていたオイル、固体潤滑剤等の潤滑性付与剤と異なり、架橋に伴いゴム部品の潤滑性低下をひき起こすことがない。
【００４１】
上記の如く、本発明のふっ素ゴム系配合物から成形される挿入装着シールゴム部品は、潤滑性の良好なゴム部品であるため部材装着性が良好である。よって、オイルやグリースの塗布、あるいは表面処理等の必要性がなく、製造工程増加に伴うコスト上昇の問題も解消できる。
【００４２】
このような特徴を有する本発明のふっ素ゴム系配合物は、オイルシール、トナーシール、Ｏリング、パッキン等の成形材料として有効に用いることができる。
【００４３】
【試験例・実施例】
以下、本発明のふっ素ゴム系配合物の効果を確認するために行った試験例・実施例について説明を行う。
【００４４】
＜試験例＞
油状ＰＦＰＥの平均分子量（Ｍ_n）がゴム部品の体積変化率に与える影響を確認するため、下記処方よりなるゴム配合物をオープンロールで混練し、１７０℃で６分間架橋したのち、１５０℃で２時間のポスト加硫を行い、得られた厚さ２０ｍｍ×５０ｍｍ×２ｍｍの架橋ゴムを各試験例のゴム試験片とした。
【００４５】

得られたゴム試験片を、JIS K6258「加硫ゴムの浸漬試験方法」に準拠し、６０℃×７０ｈの条件で浸漬試験（表１に示す各分子量のパーフルオロポリエーテルに浸漬）を行い、さらに、JIS K6268「加硫ゴム−密度測定」に準拠し、ゴム試験片の体積変化を測定した。結果を表１及び図３に示す。
【００４６】
【表１】

【００４７】
表１から、平均分子量（Ｍ_n）が低いほど、体積変化率が大きくなることがわかる。本発明においては、体積変化率の目標値（＋０．２％）を達成するため、分子量４０００以上の側鎖タイプの油状ＰＦＰＥを使用することが望ましいことが分かる。
【００４８】
＜実施例・比較例＞
本発明の効果を確認するために、それぞれ下記の如く各実施例・比較例のゴム試験片を作成して物性評価を行った。ゴム試験片は以下の如く作成した。
【００４９】
下記表２（実施例１〜６）及び表３（比較例１〜４）に記載された処方のゴム配合物をオープンロールで混練し、１７０℃で６min架橋したのち、１５０℃で２時間のポスト加硫を行い、得られた厚さ２ｍｍの架橋ゴムシート及び内径φ６．６ｍｍ、線径φ２．４ｍｍのＯリング１２をゴム試験片とした。
【００５０】
なお、各実施例、参照例、比較例で使用した組成物中の成分を列記する。
【００５１】
・ふっ素ゴム：ダイキン工業製品「ダイエルＬＴ３０２」（ＶＤＦ−ＰＡＶＥ三元系ゴム）
・カーボンブラック：Ｎ９９０
・過酸化物：日本油脂製品「パークミルＤ」
・架橋助剤：日本化成製品「タイク」
・油状ＰＦＰＥ
：実施例１〜３…アウジモント製品「フォンブリンＹＲ１８００」
：実施例４…アウジモント製品「フォンブリンＹ４５」
：参照例１…アウジモント製品「フォンブリンＹ０４」
：参照例２…ダイキン工業製品「デムナムＳ６５」
・クロロトリフルオロエチレン：ダイキン工業製品「ダイフロイル＃２０」
・シリコーンオイル：東レダウコーニング製品「ＳＨ２００ＣＶ１００００ＣＳ」
・脂肪酸アマイド：花王製品「アーモスリップＥ」
【００５２】
【表２】

【００５３】
【表３】

【００５４】
上記各ゴム試験片を用いて、常態物性等の各種項目についての評価及び測定を行った。項目及び測定・評価方法を以下に記す。
【００５５】

・挿入力（摩擦力）：図２に示す試験機を用いて、挿入用部材１４にＯリング１２を装着し、室温下において被挿入用部材１６に押し込んで（押込速度１０ｍｍ／ｍｉｎ）測定を行った。なお、治具の溝寸法については、JIS B2401に従った。
【００５６】
・圧縮永久歪性：JIS K6262 （１３０℃×７２時間）に従った。
【００５７】
・その他の常態物性：それぞれ、JIS K6251、JIS K6253に従った。
【００５８】
結果を表４に示す。
【００５９】
【表４】

【００６０】
表４の結果より、本発明に相当する実施例（油状ＰＦＰＥ添加）では、良好なロール混練作業性、圧縮永久歪性を維持しながら、低い挿入力（良好な潤滑性）を示していることが分かる。特に、分子量６０００以上の側鎖タイプのパーフルオロポリエーテルを添加した場合（実施例１・２・３）は、より低い挿入力を示すことが分かる。
【００６１】
一方、比較例１（潤滑剤無添加処方）は、ロール混練作業性は良好であるが挿入力が高いことが分かる。比較例２（クロロトリフルオロエチレン添加）は、挿入力は低くなる傾向にあるが、圧縮永久歪性が悪いことが分かる。比較例３（シリコーンオイル添加）は、挿入力は低いがロール混練作業性が悪く、圧縮永久歪性も悪化傾向にあることが分かる。比較例４（脂肪酸アマイド添加）は、ロール混練作業性は良好であるが、挿入力が高く、圧縮永久歪性も悪いことが分かる。
【図面の簡単な説明】
【図１】Ｏリング１２を用いた部材組み付け方法の一例を示す模式図である。
【図２】試験例２における挿入力（摩擦力）試験機の模式図である。
【図３】各分子量のパーフルオロポリエーテルのふっ素ゴムに対する体積変化率の試験結果を示すグラフ図である。
【符号の説明】
１２Ｏリング（ゴム部品）
１４挿入用部材
１６被挿入用部材[0001]
[Industrial application fields]
The present invention relates to a fluorine rubber compound and an insertion mounting seal rubber part formed from the fluorine rubber compound.
[0002]
In the present specification, an O-ring is mainly described as an example of an insertion-mounted seal rubber part molded from the above-described fluororubber compound, but the present invention is not limited to this. That is, various general-purpose rubber parts (for example, lip packing) that require low insertion resistance characteristics (so-called good wearability) can be exemplified. Moreover, the fluororubber-based compound of the present invention can be applied to uses other than insertion-mounted seal rubber parts (for example, diaphragms).
[0003]
[Prior art]
Since fluoro rubber is excellent in heat resistance, chemical resistance, electrical insulation, etc., it is suitably used as a material for insertion mounting seal rubber parts represented by O-rings.
[0004]
FIG. 1 schematically shows an example of a member assembling method using an O-ring (rubber part) 12. As shown in FIG. 1, when an insertion member (piston) 14 is inserted and mounted in a member to be inserted (cylinder) 16 to seal between the members, if the O-ring 12 has a high coefficient of friction, the insertion force is large. As a result, it has been pointed out that the assembling property is poor and the O-ring 12 itself may be broken. Since rubber materials (vulcanized rubber) generally have a high coefficient of friction, several proposals have heretofore been made for the purpose of solving the above problems.
[0005]
For example, (1) a method of applying oil or grease to the O-ring 12 or the

members

14 and 16, (2) a method of surface-treating the O-ring 12 with polytetrafluoroethylene coating, (3) a synthetic wax or fatty acid amide A method of obtaining an O-ring 12 using a rubber composition containing a solid lubricant such as (see Patent Document 1 etc.), (4) a method of obtaining an O-ring 12 using a rubber composition containing oil or the like (patent (See Document 2 etc.). However, each of the above methods has the following problems.
[0006]
The methods using coating and surface treatment as described in the above (1) and (2) are not economical because they lead to cost increase accompanying an increase in production steps. Further, the method using the solid lubricant of the above (3) deteriorates the original rubber physical properties such as a decrease in compression set. Furthermore, in the method using the oil of the above (4), it is necessary to limit the oil content in the rubber composition in order to avoid deterioration in roll kneading workability in the production process (deterioration of roll winding due to non-adhesiveness). In addition, a sufficient amount of oil cannot be contained to reduce the friction coefficient of rubber parts (to ensure lubricity).
[0007]
Furthermore, when the above methods (3) and (4) are applied when using a fluorine rubber having a high crosslinking (vulcanization) temperature as the polymer component of the rubber composition, the rubber composition is crosslinked (particularly in a high-temperature atmosphere). In the post vulcanization), the contained oil and solid lubricant are decomposed and volatilized, and the tendency of reducing the lubricity of the rubber member 12 is also observed.
[0008]
[Patent Document 1]
JP 62-277448 A [Patent Document 2]
Japanese Patent Laid-Open No. 2001-348460
DISCLOSURE OF THE INVENTION
In view of the above, the present invention is a fluororubber-based compound capable of ensuring the lubricity of rubber parts without lowering the original rubber physical properties of the fluororubber and roll kneading workability in the production process, and It is an object of the present invention to provide an insertion mounting seal rubber part formed from the fluoro rubber compound.
[0010]
As a result of diligent efforts to solve the above object (problem), the present inventors have found that the above problem can be solved by adding oily perfluoropolyether as a lubricity improver. The present inventors have conceived a fluorine rubber compound having the following constitution and an insertion mounting seal rubber part formed from the fluorine rubber compound.
[0011]
The fluororubber compound of the present invention is characterized in that in the fluororubber compound, 0.5 to 30 parts by mass of an oily perfluoropolyether is added together with other auxiliary materials to 100 parts by mass of the fluororubber. And By adding a predetermined amount of oily perfluoropolyether, fluorine can ensure the lubricity of the rubber member without deteriorating the original rubber physical properties of the fluoro rubber and roll kneading workability in the manufacturing process. A rubber-based compound can be provided.
[0012]
In the above configuration, it is desirable that the fluorine rubber is a ternary fluorine rubber, particularly an iodine system which is molecular terminal iodine, and an organic peroxide crosslinking system. This is because the lubricity of rubber parts, the rubber property maintaining effect, and the roll kneading workability of the rubber composition become better.
[0013]
In the above configuration, an oily perfluoropolyether having an average molecular weight (M _n ) of 1500 or more can be preferably used. A side chain type oily perfluoropolyether represented by the following structural formula can be preferably used. This is because it is easier to ensure lubricity (rubber part insertion property).
[0014]
[Chemical 2]

[0015]
By using an oily perfluoropolyether that satisfies the above conditions as a lubricity improver, a fluororubber compound that can be suitably applied to the production of O-rings and the like can be obtained. Further, the volume change rate can be set to a target value or less.
[0016]
On the other hand, the insertion-attached seal rubber part of the present invention is characterized by being molded from the above-described fluoro rubber compound. The rubber part is suitable as an O-ring.
[0017]
[Detailed description of configuration]
Hereinafter, the fluororubber-based composition (fluororubber-based composition) and the insertion-mounted seal rubber part of the present invention will be described in detail. In the following description, the blending unit is a “mass” unit unless otherwise specified.
[0018]
The fluororubber-based composition of the present invention is characterized in that a predetermined amount of an oily perfluoropolyether (hereinafter referred to as “oily PFPE”) is added as a lubricity improver together with other auxiliary materials. Here, oily (oil-like) includes not only liquid at room temperature but also semi-solid material having fluidity at room temperature such as paste and grease.
[0019]
Any fluoro rubber can be used as long as it is within the range of industrial production.
[0020]
Specifically, as the binary fluorine rubber, vinylidene fluoride-chlorotrifluoroethylene (VDF-CTFE), vinylidene fluoride-hexafluoropropylene (VDF-HFP), tetrafluoroethylene-perfluoro ( Alkyl vinyl ether) type (TFE-PAVE type), tetrafluoroethylene-propylene type (TFE-Pr type);
As ternary fluorine rubber, vinylidene fluoride-hexafluoropropylene-tetrafluoroethylene (VDF-HFP-TFE), vinylidene fluoride-perfluoro (alkyl vinyl ether) -tetrafluoroethylene (VDF-PAVE-TFE) ), Tetrafluoroethylene-propylene-vinylidene fluoride system (TFE-Pr-VDF system);
Other examples include fluorine-containing silicones, fluorine-containing thermoplastic elastomers, and the like, and one or more can be selected and used from these.
[0021]
Of the above, ternary fluorine rubber is particularly desirable. This is because the lubricity of rubber parts, the rubber property maintaining effect, and the roll kneading workability of the rubber composition become better.
[0022]
In addition, a general crosslinking system such as a polyamine crosslinking system, a polyol crosslinking system, and an organic peroxide crosslinking system (peroxide crosslinking system) can be applied to the crosslinking system of the fluoro rubber. Among these, it is particularly preferable that the iodine is a molecular terminal iodine and an organic peroxide crosslinking system. This is because the lubricity of rubber parts, the rubber property maintaining effect, and the roll kneading workability of the rubber composition become better.
[0023]
Oily PFPE added as a lubricity improver is a polymer having an ether bond in the main chain. By being added as a part of the rubber component as in the present invention, the lubricity of the rubber parts to be molded without lowering the original rubber physical properties of the fluoro rubber and roll kneading workability of the rubber composition in the production process. Can be secured.
[0024]
As a specific example of oily PFPE, there is a linear type synthesized from tetrafluoroethylene (perfluoroethylene) as shown by the following chemical formula.
[0025]
[Chemical 3]

[0026]
When the above linear type oily PFPE is used, those having an average molecular weight (M _n ) of 4000 or more can be suitably used. This is because it is possible to obtain a fluorine rubber compound that can be suitably applied to an O-ring or the like. Further, the volume change rate can be set to a target value or less.
[0027]
On the other hand, there is a type having a side chain synthesized from propylene hexafluoride as shown in the following chemical formula. The fluororubber-based compound material of the present invention can be used more suitably from the viewpoint of lubricity than the above linear type.
[0028]
[Formula 4]

[0029]
When the oily PFPE having the side chain is used, those having an average molecular weight (M _n ) of 1500 or more, desirably 2000 or more, more desirably 4000 or more, and further desirably 6000 or more can be suitably used. This is because, as described above, it is possible to obtain a fluorine rubber compound that can be suitably applied to an O-ring or the like. In particular, when M _{n is set} to 6000 or more, the volume change rate can be set to a high target value or less (for example, + 0.2% or less).
[0030]
The upper limit of the average M _n of the oily PFPE is not particularly limited as long as it is oily, and is usually about 10,000 or less, preferably about 8500 or less.
[0031]
The amount of the oily PFPE added is 1 to 30 parts, preferably 2 to 20 parts, more preferably 4 to 18 parts with respect to 100 parts of the fluoro rubber. If the addition amount is too small, sufficient lubricity cannot be imparted to the rubber part molded from the rubber compound. Conversely, if the addition amount is too large, the rubber compounding workability of the rubber compound in the production process is reduced. descend.
[0032]
In addition to the rubber component (polymer component) described above, the fluororubber-based compound of the present invention includes other fillers (including reinforcing agents and reinforcing fillers), processing aids, crosslinking agents, and crosslinking agents as necessary. A necessary amount of auxiliary materials such as auxiliaries can be added.
[0033]
Many rubber fillers have a function as a reinforcing agent. For example, carbon black, silica, clay, talc, silicic acid, silicate, calcium hydroxide, calcium carbonate and the like are used.
[0034]
Examples of processing aids include zinc oxide, stearic acid, polyethylene glycol, and oily polybutadiene.
[0035]
The cross-linking agent may be appropriately selected according to the type of fluoro rubber used as the rubber component, but in the present invention, an organic peroxide-based cross-linking agent can be preferably used. For example, 1,3-bis (tert-butylperoxyisopropyl) benzene, 1,4- (tert-butylperoxyisopropyl) benzene, tert-butylhydroxyperoxide, dicumyl peroxide, 2,5-dimethylhexane- 2,5-dihydroperoxide, 1,1-bis (tertiarybutylperoxy) -3,3,5-trimethylcyclohexane and the like are used.
[0036]
Further, when the above-mentioned organic oxide crosslinking agent is used, examples of the crosslinking aid include trimethylolpropane triacrylate, trimethylolpropane trimethacrylate, triallyl isocyanurate, diallyl phthalate, N, Nm-phenylene dimaleimide and the like. Of polyfunctional unsaturated compounds can be used.
[0037]
On the other hand, the insertion-attached seal rubber part of the present invention is characterized by being molded from the above-described fluoro rubber compound. That is, an insertion-mounted seal rubber part can be obtained by molding the above-described fluororubber-based compound into a desired shape and crosslinking using a general-purpose crosslinking (vulcanization) method.
[0038]
The rubber compound is crosslinked by, for example, kneading the rubber compound with an open roll or the like to form a desired shape, followed by primary crosslinking (for example, about 150 to 200 ° C. × 5 to 10 minutes), and then post-vulcanization. By performing (secondary crosslinking) (for example, about 150 to 230 ° C. × 1 to 24 hours), a rubber part can be obtained.
[0039]
After the cross-linking, the oily PFPE contained in the rubber compound bleeds on the surface of the rubber part and reduces the friction coefficient on the surface of the rubber part. Therefore, even without applying oil or grease, the rubber part has excellent lubricity and good insertion and mounting properties.
[0040]
Fluoro rubber is generally post-vulcanized at high temperatures for a long time to improve its physical properties, but oily PFPE is excellent in heat resistance and decomposes, volatilizes, etc. even at post-vulcanization temperatures. Does not happen. Therefore, unlike the conventionally used lubricity imparting agents such as oil and solid lubricant, the lubricity of rubber parts is not lowered due to crosslinking.
[0041]
As described above, the insertion mounting seal rubber part molded from the fluororubber-based compound of the present invention is a rubber part having good lubricity, and therefore has good member mounting characteristics. Therefore, there is no need for application of oil or grease, surface treatment, or the like, and the problem of cost increase accompanying an increase in the manufacturing process can be solved.
[0042]
The fluororubber compound of the present invention having such characteristics can be effectively used as a molding material for oil seals, toner seals, O-rings, packings and the like.
[0043]
[Test Examples / Examples]
Hereinafter, test examples and examples performed for confirming the effects of the fluororubber-based compound of the present invention will be described.
[0044]
<Test example>
In order to confirm the influence of the average molecular weight (M _n ) of oily PFPE on the volume change rate of rubber parts, a rubber compound having the following formulation was kneaded with an open roll, crosslinked at 170 ° C. for 6 minutes, and then at 150 ° C. Post-vulcanization was performed for 2 hours, and the obtained crosslinked rubber having a thickness of 20 mm × 50 mm × 2 mm was used as a rubber test piece for each test example.
[0045]

The obtained rubber test piece was subjected to a dip test (immersion in perfluoropolyether of each molecular weight shown in Table 1) under the conditions of 60 ° C. × 70 h in accordance with JIS K6258 “Method of immersion test for vulcanized rubber” Furthermore, the volume change of the rubber test piece was measured according to JIS K6268 “vulcanized rubber-density measurement”. The results are shown in Table 1 and FIG.
[0046]
[Table 1]

[0047]
From Table 1, it can be seen that the lower the average molecular weight (M _n ), the larger the volume change rate. In the present invention, it can be seen that it is desirable to use a side chain type oily PFPE having a molecular weight of 4000 or more in order to achieve the target value of volume change rate (+ 0.2%).
[0048]
<Examples and comparative examples>
In order to confirm the effects of the present invention, rubber test pieces of each of the examples and comparative examples were prepared and evaluated for physical properties as follows. A rubber test piece was prepared as follows.
[0049]
The rubber compounds having the formulations described in the following Table 2 (Examples 1 to 6) and Table 3 (Comparative Examples 1 to 4) were kneaded with an open roll, crosslinked at 170 ° C. for 6 minutes, and then at 150 ° C. for 2 hours. Post-vulcanization was performed, and the obtained crosslinked rubber sheet having a thickness of 2 mm and an O-ring 12 having an inner diameter of 6.6 mm and a wire diameter of 2.4 mm were used as rubber test pieces.
[0050]
In addition, the component in the composition used by each Example, the reference example, and the comparative example is listed.
[0051]
・ Fluorine rubber: Daikin Industries product “DAIEL LT302” (VDF-PAVE ternary rubber)
・ Carbon black: N990
・ Peroxide: Japanese fat and oil product “Park Mill D”
・ Crosslinking aid: Nippon Kasei's product “Tyke”
・ Oil PFPE
: Examples 1 to 3 ... Augmont product "Fomblin YR1800"
: Example 4 ... Augmont product "Fomblin Y45"
： Reference example 1 … Augmont product “Fomblin Y04”
: Reference example 2 ... Daikin Industrial Products "DEMNUM S65"
・ Chlorotrifluoroethylene: Daikin Industrial Product “Daifloil # 20”
・ Silicone oil: Toray Dow Corning product “SH200CV10000CS”
・ Fatty acid amide: Kao product “Armoslip E”
[0052]
[Table 2]

[0053]
[Table 3]

[0054]
Using each of the rubber test pieces, various items such as normal properties were evaluated and measured. Items and measurement / evaluation methods are described below.
[0055]

Insertion force (friction force): Using the testing machine shown in FIG. 2, the O-ring 12 is attached to the insertion member 14 and pushed into the member 16 to be inserted at room temperature (pushing speed 10 mm / min). went. The groove dimensions of the jig were in accordance with JIS B2401.
[0056]
-Compression set: According to JIS K6262 (130 ° C x 72 hours).
[0057]
-Other normal properties: JIS K6251 and JIS K6253, respectively.
[0058]
The results are shown in Table 4.
[0059]
[Table 4]

[0060]
From the results of Table 4, in Examples corresponding to the present invention (addition of oily PFPE), a low insertion force (good lubricity) is exhibited while maintaining good roll kneading workability and compression set. I understand. In particular, it can be seen that when a side chain type perfluoropolyether having a molecular weight of 6000 or more is added (Examples 1, 2 and 3 ), the insertion force is lower.
[0061]
On the other hand, it can be seen that Comparative Example 1 (prescription without additive) has good roll kneading workability but high insertion force. In Comparative Example 2 (chlorotrifluoroethylene added), the insertion force tends to be low, but the compression set is poor. It can be seen that Comparative Example 3 (with silicone oil added) has a low insertion force but poor roll kneading workability and tends to deteriorate the compression set. It can be seen that Comparative Example 4 (addition of fatty acid amide) has good roll kneading workability but high insertion force and poor compression set.
[Brief description of the drawings]
FIG. 1 is a schematic view showing an example of a member assembling method using an O-ring 12;
2 is a schematic diagram of an insertion force (friction force) testing machine in Test Example 2. FIG.
FIG. 3 is a graph showing the test results of the volume change rate of perfluoropolyether of various molecular weights with respect to fluoro rubber.
[Explanation of symbols]
12 O-ring (Rubber parts)
14 Insertion member 16 Insertion member

Claims

An insertion mounting seal rubber part formed from a fluoro rubber-based rubber compound ,
The rubber compound is an organic peroxide crosslinking system in which an oily perfluoropolyether (PFPE) is added to a ternary fluorine rubber (rubber component) together with other auxiliary materials,
The oily PFPE is a side chain type represented by the following structural formula and has an average molecular weight (Mn) of 4000 to 10,000,
An insertion mounting seal rubber part characterized in that the compounding amount with respect to 100 parts by mass of the rubber component is 1 to 18 parts by mass.

The insertion mounting seal rubber part according to claim 1, wherein the oily PFPE has an average molecular weight (Mn) of 6000 to 8500.

3. The insert mounting seal rubber component according to claim 2, wherein the fluoro rubber is iodine based on molecular end iodine.

4. The insertion mounting seal rubber part according to claim 1, wherein the rubber part is an O-ring.