水泵用唇形密封的制作方法
【技术领域】
[0001] 本发明涉及水泵用唇形密封。更具体而言，涉及固定在作为固定侧的壳体、与和该 壳体相对旋转的轴形成滑动状态的橡胶状弹性体制水泵用唇形密封。
【背景技术】
[0002] 长效冷却液（LLC、long-lifecoolant)等水系流体的密封中使用的唇形密封的情 况下，由于滑动面的润滑性差，因此由于滑动所导致的磨耗大，放热也大。对于添加了有机 酸、特别是2-乙基己酸的LLC而言，唇形密封的软化或溶胀大，密封性降低。另外，对于添 加了磷酸盐或硅酸盐的LLC而言，磷酸化合物或硅酸盐化合物在轴上堆积，在与唇形密封 之间产生间隙，结果密封性降低。
[0003] 为了提高这种情况的润滑性，专利文献1中记载了在水泵用密封装置中使用唇部 润滑用的润滑脂的技术方案。
[0004] 更具体而言，在使LLC等密封流体不会从机器内侧泄漏到机器外侧的、安装在壳 体和轴间的水泵用密封装置中，作为可以提高密封唇滑动部的润滑性、由此可以防止密封 唇提前滑动磨耗的密封装置，其构成为：具有多个密封唇、和含浸有唇部润滑用润滑脂的润 滑脂含浸部件，在多个密封唇之间的空间部配置润滑脂含浸部件的构成；或者具有固定在 轴上的套筒（只y-文)、在套筒上滑动的第一及第二密封唇、支承环、和润滑脂含浸部件， 在作为两密封唇之间的空间部的、套筒和支承环在径向上对置的径向间隙部配置润滑脂含 浸部件的构成。
[0005] 另一方面，提出了相对于每100重量份氢化丁腈橡胶，配合总量约为120重量份以 上的炭黑和其它的填充剂，例如石墨、碳纤维、二氧化硅、滑石、粘土、PTFE粉末、活性炭钙、 硅酸钙等，提供20°C下的导热系数为0. 4W/m*k以上、50%模量为14MPa以上的交联物的氢 化丁腈橡胶组合物（参照专利文献2)，指出由于该交联物可以大幅降低滑动时的放热量， 因而优选用作滑动用或高压用密封材料，但是将该交联物在LLC等水系流体的密封中用作 唇形密封时，也不能避免如前面所述的各种性状的降低。
[0006] 此外，也提出了相对于100重量份的NBR，含有白炭黑（二氧化硅）1~150重量份 和平均粒径2 以下且莫氏硬度6以上的无机化合物0. 5~50重量份的NBR组合物，所 述无机化合物例如为氧化铝、碳化硅、碳化钨、氧化锆、氧化铁、氧化钛、石英粉、氮化钛、碳 化钛、碳化锆等（参照专利文献3)，记载了该NBR组合物的硫化成型物可以实现密封材料用 于滑动部位时的长寿命化及节能化而不会损害耐磨耗性，但是将其在LLC等水系流体的密 封中用作唇形密封时，仍不能避免如前面所述的各种性状的降低。
[0007] 现有技术文献 专利文献 专利文献1 :日本特开2008-180342号公报 专利文献2 :日本特开2002-080639号公报 专利文献3 :日本特开2006-037044号公报。
【发明内容】
[0008] 本发明的目的在于，提供水泵用唇形密封，该水泵用唇形密封为固定在作为固定 侧的壳体、与和该壳体相对旋转的轴形成滑动状态的橡胶状弹性体制唇形密封，其并非利 用结构上的解决方案，而是作为材质上的解决方法，可以防止成为转矩或耐LLC性的问题 的橡胶状弹性体的软化或体积溶胀、进而防止对旋转轴的堆积物的产生。
[0009] 上述本发明的目的通过下述水泵用唇形密封达成，该水泵用唇形密封为固定在作 为固定侧的壳体、与和该壳体相对旋转的轴形成滑动状态的橡胶状弹性体制唇形密封，其 中，该唇形密封是将相对于每100重量份橡胶状弹性体，配合有增强性填充剂1~150重量 份、平均粒径I 以上的非增强性填充剂5~90重量份、偶联剂0. 1~5重量份、共交联 剂1~15重量份和有机过氧化物0. 5~10重量份的橡胶组合物硫化成型而成，具有表面 粗糙度Ra(根据与ISO4287对应的JISB0601)为1~30 的滑动面。
[0010] 本发明的水泵用唇形密封，通过将在橡胶状弹性体中配合有增强性填充剂、平均 粒径I 以上的非增强性填充剂、偶联剂、共交联剂和有机过氧化物的橡胶组合物硫化成 型，形成具有特定的表面粗糙度（根据与ISO4287对应的JISB0601)的滑动面，从而LLC等水系流体所导致的橡胶材料的软化或溶胀、对旋转轴的堆积物的产生都可以有效地得到 抑制。
[0011] 特别是，通过填充剂存在于轴滑动面的接触面来调整表面粗糙度，因此与通过模 具或送风处理等对硫化橡胶表面的表面粗糙度进行加工来调整不同，即使是易在轴上堆积 的添加了磷酸的LLC，填充剂也会将堆积物切削的效果持续，不仅初期，而且在密封磨耗后 也观察不到堆积，取得这样的优异的效果。进而，对唇形密封的滑动面赋予表面粗糙度Ra 为1~30 左右的粗糙度，在此形成液膜而使润滑状态良好，从而转矩降低。另外，由于 转矩降低，滑动放热降低，也可以抑制磨耗。此外，通过添加平均粒径I 以上的填充剂来 使用，可以抑制橡胶状弹性体的硬度升高，同时抑制浸透LLC等水系流体时的软化或体积 溶胀。
【具体实施方式】
[0012] 作为用于形成水泵用唇形密封的橡胶状弹性体，可以使用氢化丁腈橡胶、EPDM、氟 橡胶等中的至少一种橡胶状弹性体，优选使用氢化丁腈橡胶。其中，作为氢化丁腈橡胶，优 选使用不具有末端官能基团的氢化丁腈橡胶。
[0013] 作为增强性填充剂，可列举出例如炭黑、二氧化硅等。此外，使用其平均粒径为 5nm~150 #m、优选为5nm~50 的增强性填充剂。这些增强性填充剂相对于每100重量份 橡胶状弹性体，以1~150重量份、优选30~70重量份的比例使用。若增强性填充剂的配 合比例少于此，则得不到所需要的橡胶物性值，另一方面若以多于此的比例使用，则橡胶的 密封性降低。
[0014] 作为非增强性填充剂的除增强性填充剂以外的填充剂，可以使用各种非增强性填 充剂，但优选使用利用激光分析法测定的平均粒径（对于碳纤维而言为纤维直径）为Iwm以上、优选为1~40 的硅酸铝（Al2O3 .SiO2)、硅酸镁（4Si02 .3MgO.H2O)、硅酸钙（CaSiO3) 等硅酸盐、碳纤维、氧化铁、氧化钛、硅藻土等。通过使用这种平均粒径的非增强性填充剂， 可以抑制硬度升高，同时抑制LLC浸透时的软化或体积溶胀。另外，通过这种填充剂存在于 滑动面，可以将使用添加了磷酸盐等的LLC时产生的对轴的堆积物切削，而持续抑制堆积。
[0015]进而，对滑动面赋予约1~30 左右的粗糙度，通过该粗糙度的作用，形成液膜， 而使润滑状态良好，从而可以降低转矩、降低滑动放热、抑制磨耗等。赋予滑动面约1~30 的表面粗糙度可通过调整填充剂种类、其配合量来进行。Ra小于此时，滑动面的润滑状态 变差，且堆积物的切削效果变小，因此在滑动面上易产生堆积物，密封性变差。另一方面，Ra 大于此时，滑动面的间隙变大，密封性还是变差。
[0016]另一方面，若使用平均粒径小于I的非增强性填充剂，则堆积物的切削效果减 小，不能确保使用添加了磷酸盐等的LLC时的密封性，进而