滑动构件的制作方法
【专利说明】滑动构件
[0001]在2014年9月9日提出的日本专利申请2014-183429的说明书、附图及摘要作为参照而包含于此。
技术领域
[0002]本发明涉及油密封件等所使用的滑动构件。
【背景技术】
[0003]在汽车的发动机的旋转轴，为了防止从该旋转轴的端部的漏油或相反地来自外部的尘埃的侵入等而装入油密封件。油密封件要求高耐热性、耐油性。因此，作为油密封件使用的滑动构件的形成材料，主要使用氟橡胶。而且，油密封件为了应对近年来的节能化、长寿命化的要求而要求滑动转矩的大幅降低。
[0004]因此，研究了利用低摩擦性且耐磨损性优异的覆膜将与旋转轴进行滑动的密封唇的滑动面包覆的情况。在日本特开2003-165856号公报中记载了如下情况:由氟橡胶形成半导体器件等制造装置用的封固件(0型密封圈)，且其表面由覆膜来包覆，所述覆膜由硅酮系树脂、氟系树脂、或聚酰亚胺系树脂构成并分散有氟树脂粉末。
[0005]上述的覆膜由于包含作为固体润滑剂发挥作用的氟树脂粉末，因此低摩擦性且耐磨损性也优异。因此，可考虑将上述覆膜应用于油密封件等滑动构件的包覆。
[0006]然而，在油密封件等滑动构件中应用上述以往的覆膜时，存在如下问题:该覆膜无法耐受与以高速旋转的旋转轴等的滑动而在短期间内破裂，或者由于相对于作为基底的油密封件的密接力不足而容易在短期间内剥离。并且当产生破裂时，基于由母材破坏引起的接触方式的变化而密封性能在短期间内可能较大地下降。而且，以破裂为起点而覆膜剥离，从而低摩擦性丧失，滑动转矩在短期间内也可能会大幅上升。
【发明内容】
[0007]本发明的目的之一在于提供一种滑动构件，其滑动时的低摩擦性、耐磨损性优异，而且例如在油密封件的情况下具有能耐受与以高速旋转的旋转轴的滑动而在短期间内不会破裂或剥离的覆膜，因此能维持良好的密封性能且从使用初期开始能够长期间地持续保持该覆膜产生的滑动转矩的降低效果。
[0008]本发明的一方案的滑动构件的结构上的特征在于，由氟橡胶构成，具备:具有与其他构件的滑动面的基体；及至少将所述滑动面包覆的覆膜，该覆膜包含分散有氟树脂粉末的环氧树脂，所述覆膜的划痕硬度(铅笔法)为F?2H。
【附图说明】
[0009]图1是本发明的滑动构件的作为实施方式的一例的油密封件的剖视图。
[0010]图2是表示环氧树脂等的树脂的固化后的覆膜的划痕硬度与作为柔软性的基准的破裂发生了的心轴径的关系的坐标图。
[0011]图3是表示树脂的种类及固化后的覆膜的划痕硬度与作为密封性能的基准的压力的推移的关系的坐标图。
[0012]图4是表示环氧树脂的固化后的覆膜的划痕硬度与滑动转矩的关系的坐标图。
[0013]图5是表示在覆膜中分散的氟树脂粉末的填充率与滑动转矩的关系的坐标图。
【具体实施方式】
[0014]图1是本发明的滑动构件的作为实施方式的一例的油密封件的剖视图。参照图1，该例的油密封件1用于将作为其他构件的旋转轴2与包围该旋转轴2的环状的环体即金属环3之间封固。构成油密封件1的滑动构件S具备基体5和覆膜9。基体5固定在所述金属环3的径向的内端部4且整体由氟橡胶一体形成。覆膜9将该基体5的作为相对于旋转轴2的外周面6的滑动面的锥面7、8包覆。
[0015]而且，当嵌合部11在与包围该金属环3的壳体12之间发生了压缩变形的状态下，金属环3内嵌而固定于上述壳体12。嵌合部11固定于金属环3的径向的外端部10且由氟橡胶一体形成。基体5具备环状的固定部13、环状的密封唇14。固定部13固定于金属环3的径向的内端部4。密封唇14从该固定部13的内周朝向径向的内侧延伸设置而与旋转轴2的外周面6接触。
[0016]其中，固定部13形成为圆板状，从其外周朝向径向的内侧具有收容金属环3的径向的内端部4的环状的凹槽15。上述凹槽15的旋转轴2的轴方向的宽度设定为与金属环3的厚度大体一致或稍小。而且，凹槽15的底的外周的外径设定为与金属环3的径向的内端部4的内径大体一致或稍小。并且，通过上述的设定而固定部13内嵌并固定于金属环3。
[0017]密封唇14具备主唇部16和具有大致板状的截面形状的副唇部17。主唇部16从固定部13的内周朝向径向的内侧且朝向图中的右方向延伸设置。副唇部17从固定部13的内周朝向径向的内侧且朝向图中的左方向延伸设置。其中，在主唇部16的前端侧的内周设有锥面7、锥面18。锥面7从该主唇部16的固定部13侧朝向前端部而内径逐渐减小。锥面18相反地从主唇部16的前端部朝向固定部13侧而内径逐渐减小。通过两锥面7、18的棱线部构成与旋转轴2的外周面6接触的唇部19。
[0018]而且，在主唇部16的唇部19的背面(径向的外面)侧，在其整周设有环状的凹槽20。并且，在该凹槽20内嵌合有限制主唇部16的向径向的外方的变形的卡紧弹簧21。此夕卜，副唇部17的内周作为从该副唇部17的固定部13侧朝向前端部而内径逐渐变大的锥面8。
[0019]如先前说明那样，上述各部中的主唇部16的锥面7和副唇部17的锥面8作为相对于旋转轴2的外周面6的滑动面发挥作用，在本发明中，由覆膜9包覆。覆膜9包含分散有氟树脂粉末22的环氧树脂，划痕硬度为F?2H。划痕硬度的测定方法基于JISK5600-5-4第5部-第4节:划痕硬度(铅笔法)实施。
[0020]以使固化后的划痕硬度成为上述的范围的方式，将在未固化的环氧树脂中分散有氟树脂粉末22的液体状的涂材通过例如喷雾法等向上述两锥面7、8涂敷，之后使环氧树脂发生固化反应，从而形成上述覆膜9。而且，一般是，在制造基体5时，通过该基体5成形为将突起19在整周由薄的氟橡胶的膜连结的形状之后，将该膜切割(唇部切割)而形成唇部19。然而，覆膜9优选通过向上述唇部切割前的锥面7涂敷涂材而形成。
[0021]反之，在唇部切割后形成覆膜9时，基于切割部的不规则的凹凸而在唇部19附近的覆膜9产生厚度的不均，从而可能使密封性能降低。相对于此，若在唇部切割前的平滑的面上形成了厚度均匀的覆膜9之后进行唇部切割，则直至切割部的附近为止形成厚度均匀的覆膜9，从而能够防止密封性能的降低。
[0022]为了使环氧树脂发生固化反应，例如只要对覆膜9进行加热即可。加热的温度优选为100°C以上且230°C以下。加热的温度小于上述范围的话，存在无法使环氧树脂充分固化的情况。在加热的温度超过范围的情况下，有时会影响作为基底的由氟橡胶构成的基体5的特性。
[0023]作为形成覆膜9的环氧树脂，可列举例如双酚A型环氧树脂、双酚F型环氧树脂、苯酚酚醛清漆型环氧树脂、甲酚酚醛清漆型环氧树脂、脂环式环氧树脂、氢化双酚A型环氧树脂、氢化双酚AD型环氧树脂、脂肪族系环氧树脂、由脂肪族或芳香族胺和表氯醇得到的环氧树脂、由脂肪族或芳香族羧酸和表氯醇得到的环氧树脂、复环环氧树脂、含螺环的环氧树脂、环氧改性树脂、溴化环氧树脂等的1种或2种以上。
[0024]特别是从形成液体状的涂材的观点出发，优选使用液体状的环氧树脂。但是，即便在使用固态的环氧树脂的情况下，也可以混合反应性稀释剂、溶剂而调制成液体状的涂材。作为用于使环氧树脂固化的固化剂，可以使用例如脂肪族胺、脂环族胺、环状胺、芳香族胺、聚氨基酰胺、环氧化合物加成聚酰胺、麦克尔加成聚胺、曼尼期加成聚胺及第三胺化合物等胺系固化剂、咪唑化合物、异氰酸酯化合物等的公知的能够使环氧树脂固化的固化剂的1种或将2种以上组合使用。
[0025]将环氧树脂固化之后的覆膜9的划痕硬度限定为F?2H的范围是出于以下的理由。即，划痕硬度小于F的柔软的覆膜9相对于旋转轴2的低摩擦性不充分，因此尽管氟树脂粉末分散，也得不到降低油密封件1的与旋转轴2的滑动转矩的效果。
[0026]而且，上述柔软的覆膜9尽管氟树脂粉末分散，但是由于耐磨损性不充分而容易在比较短的期间内磨损。因此，密封性能容易下降或滑动转矩容易增大。另一方面，划痕硬度超过2H的硬的覆膜9的柔软性不充分。因此，覆膜9无法充分追随氟橡胶的变形等，因而在与旋转轴2滑动时，在短期间内容易破裂或剥离。而且密封性能也下降。
[0027]相对于此，通过将环氧树脂固化后的覆膜9的划痕硬度设为上述的范围，能够向覆膜9赋予良好的低摩擦性，与使氟树脂粉末分散的情况互相作用，降低油密封件1相对于旋转轴2的滑动转矩的效果能够提高。而且，能够提高该覆膜9的柔软性而充分地追随氟橡胶的变形等。覆膜9能够防止在与旋转轴2滑动时在短期间内破裂或剥离的情况，并且也能够维持良好的密封性能。
[0028]为了将环氧树脂固化后的覆膜9的划痕硬度调整为上述的范围，在并用环氧树脂的种类、等级为2种以上的环氧树脂的情况下，只要适当变更其混合比例、固化剂的种类、等级、或固化剂相对于环氧树脂的混合比例、多个固化剂的混合比例等即可。此外，即便取代环氧树脂而使用例如酚醛树脂、硅酮树脂等其他的树脂来形成覆膜，也无法起到与本发明相同的效果。
[0029]例如在酚醛树脂的情况下，即使固化后的覆膜的划痕硬度为F?2H的范围，与由环氧树脂构成的覆膜9相比，覆膜的柔软性也会大幅降低。而且，酚醛树脂相对于氟橡胶不具有与环氧树脂同等的良好的粘结性。另一方面，即便是硅酮树脂也可以使固化后的覆膜的划痕硬度为F?2H。然而，硅酮树脂仍然相对于氟橡胶不具有与环氧树脂同等的良好的粘结性。
[0030]因此，无论是由哪个树脂构成的覆膜，都无法充分追随形成基体的氟橡胶的变形等，在与旋转轴等滑动时在短期间内容易破裂或剥离。而且，相对于旋转轴等无法良好地密接，因此得不到充分的密封性能。作为分散于