Ptfe树脂组合物的制作方法
【技术领域】
[0001] 本发明涉及PTFE树脂组合物。更详细而言，涉及可有效用作水栗用唇状密封件的 成型材料等的PTFE树脂组合物。
【背景技术】
[0002] 在汽车的引擎、变速箱、空调等的空调机、冷冻机等的滑动部中，作为密封用构件 使用轴密封材料。对于这种轴密封材料，要求即使在高PV值（PV值：最大表面压力PX最 大周速度V)的严酷环境下，也能减少所密封的流体的泄漏，且耐变形性和耐磨耗性优异。 此外，为了降低驱动力的损失，缓和对于密封系统的热损伤，还要求其具有低摩擦（低滑动 发热）。
[0003] 以往，作为面向这种用途的滑动材料，提出了 PTFE复合材料，其以耐热性、耐化学 试剂性、滑动特性、制造成本等方面优异的聚四氟乙烯[PTFE]作为主要原料，为了改善仅 在PTFE情况下不充分的变形性、磨耗性的特点，在其中配合炭粉末、碳纤维等作为填充材 料。
[0004] 例如，在专利文献1中公开了一种PTFE树脂组合物，其是在PTFE中添加石墨作为 填充材料而成的PTFE组合物，将其烧成制成滑动材料、特别是可在高压下使用的滑动材料 时，为了提供抑制摩擦系数增加、同时耐压性不具有方向性的滑动材料，在PTFE树脂组合 物中包含PTFE 40~94重量％、石墨3~57重量％和碳纤维3~30重量％。
[0005] 另外，在专利文献2中公开了包含PTFE 78~60重量％和碳纤维22~40重量％ 的PTFE树脂组合物，其中记载该PTFE树脂组合物中，通过在PTFE中仅配合规定量的碳纤 维，由此可以有效用作具有优异的耐变形性、密封性和耐磨耗特性的油封用唇材料。
[0006] 但是，将这些PTFE树脂组合物用作汽车冷却水循环栗密封的唇材料的情况下，由 于所要密封的液体不是润滑性优异的油、而是润滑性差的冷却水（以乙二醇水溶液作为主 成分的长效冷却液（LLC))，因此由于滑动发热导致的唇材料软化而导致无法防止碳纤维的 脱落。因此，在使用密封材料时，耐变形性（耐压性）、耐磨耗性和密封性均不能令人满意。
[0007] 专利文献
[0008] 专利文献1 :日本特开2001-294720号公报
[0009] 专利文献2 :日本特开2006-176544号公报
【发明内容】
[0010] 发明所要解决的技术问题
[0011] 本发明的目的在于，提供一种PTFE树脂组合物，其可以有效地用作耐变形性、耐 磨耗性以及对于冷却水的密封性优异的水栗用唇状密封件的成型材料。
[0012] 解决技术问题的手段
[0013] 本发明的目的可以通过含有70~90重量％聚四氟乙烯或改性聚四氟乙烯以及 30~10重量％弯曲状碳纤维的PTFE树脂组合物而实现。
[0014] 发明效果
[0015] 本发明的PTFE树脂组合物可以通过在PTFE或改性PTFE中配合规定量的弯曲状 碳纤维，可以有效地用作耐变形性、耐磨耗性以及对于冷却水的密封性优异的水栗用唇状 密封件，特别是可提供汽车冷却水循环栗用轴密封材料的成型材料。
[0016] 即，对于本发明的由PTFE树脂组合物成型而得的唇状密封件，即使将其用作汽车 冷却水循环栗密封件的情况下，即使在冷却水密封这种严酷的条件下，也可以有效地防止 碳纤维的脱落，在使用时不会发生伴随着变形/磨耗的冷却水渗漏等，可以充分地满足其 密封性。
【附图说明】
[0017] 图1唇状密封件的主要部分的截面图。
[0018] 图2弯曲状碳纤维的电子显微镜照片。
[0019] 附图标记
[0020] 100唇状密封件
[0021] A其腰部
[0022] B PTFE树脂组合物的成型部
【具体实施方式】
[0023] 作为与PTFE同样使用的改性PTFE，使用如下的PTFE :将2重量％以下的具有(；~ (：3的全氟烷基的全氟烷基乙烯基化合物、优选全氟甲基乙烯基醚、六氟丙烯、乙烯等共聚而 成的PTFE。对于这些改性PTFE，采用与PTFE相同的成型加工方法。
[0024] 在PTFE或这些改性PTFE中配合使用规定的碳纤维。作为碳纤维，使用平均纤维 直径约5~20 ym、平均纤维长度约70~200 ym的沥青系、优选高石墨化沥青系的碳纤维， 其形状是非直线状的，优选使用具有约50~1500 ym曲率半径的弯曲状的碳纤维。具有这 种性状的碳纤维可以不是所有碳纤维都是这种性状，优选在全部根数中存在约10%以上， 就可以实现本发明的目的。实际上，可以使用具有这种性状的市售碳纤维。
[0025] 若使用曲率半径比约50 ym要小的碳纤维，则在PTFE材料的压缩成型过程中，碳 纤维折断，无法维持适当的纤维长度。另一方面，若使用曲率半径比约1500 y m要大的碳纤 维，则与PTFE的缠结不充分，无法充分地抑制碳纤维的脱落。应予说明，曲率半径是使用电 子显微镜拍摄2次电子照片，通过图像分析软件分析照片而测定。
[0026] 对于具有这种性状的规定的碳纤维，即使由滑动发热而使唇材料软化、碳纤维的 保持力降低，由于弯曲部分与PTFE缠结，因此难以脱落。具有规定形状的碳纤维以在与 PTFE的总量中约10~30重量％的比例使用。若以该范围以下的配合比例使用碳纤维，则 对于耐磨耗性的效果变得非常小，另一方面，若以该范围以上的配合比例使用，则发生成型 不良、密封件破损、密封件开裂等，密封性降低。
[0027] 另外，作为碳纤维，使用结构材料用途中所广泛使用的PAN系碳纤维、沥青系直线 形状碳纤维时，无法使耐变形性、耐磨耗性、密封性等得到满足。
[0028] 碳纤维在PTFE中的配合只要是可得到碳纤维良好分散的状态的方法即可，可以 采用任意的配合方法，通常使用亨舍尔混合机等的混合剂进行配合，来形成PTFE组合物。
[0029] 唇状密封件的制造如下进行：将包含以上各成分的PTFE组合物投入规定的成型 用模具中，使用压缩成型构件，在约30~lOOMPa、优选约70~80MPa的成型压力下保持约 60~150秒，由此进行预成型，将预成型物在PTFE的熔点（327°C )以上的温度或改性PTFE 的熔点（低于327°C )以上的温度、通常为约350~390°C的温度下烧成约1~6小时左右， 然后切削加工成所需的形状。
[0030] 另外，碳纤维可以是不仅具有曲率、还施加了扭转的碳纤维，此时，可以得到密封 性更为优异的唇状密封件。其中，扭转的意思是指，碳纤维的某一点与相对于该点在纤维的 长度方向上具有特定的距离的点的表面相比时，以螺旋的方式拧转（具有拧转角度）。或 者，意思是指纤维发生拧转。
[0031] 实施例
[0032] 接着，以实施例说明本发明。
[0033] 实施例1
[0034] 将改性PTFE (三井r 1示> 7 口口亇S力；1/制品亍7 口> (注册商标）7〇-J;改 性PTFE)90份（重量；下同）和沥青系弯曲状碳纤维（平均纤维直径13ym、平均纤维长度 90 y m、曲率半径517 y m) 10份通过上述方法配合，然后使用压力机等以约60~70MPa压缩 成型，以烧成炉在360~390°C下烧成3小时。
[0035] 然后，通过切削加工，制作如图所示的唇状密封件，使密封件运转1000小时，实施 密封性评价试验。制品评价按照以下标准进行。
[0036] 耐变形性：
[0037] 目视观察试验后的唇状态，在唇状密封件100内径侧的密封液体侧被弯曲的部分 (腰部A)上，未发现变形的情况记作〇，发现变形的情况记作X，进行评价。
[0038] 耐磨耗性：
[0039] 测定试验后的唇滑动面的磨耗量，将磨耗量低于0. 1mm的情况记作◎，将磨耗量 为0. 1~0. 2mm的情况记作〇，将磨耗量为0. 2~0. 3mm的情况记作A，将磨耗量为0. 3mm 以上的情况记作X，进行评价。
[0040] 密封性：
[0041] 测定从试验开始到试验结束时为止的由密封部渗漏的全部冷却水的量，将渗漏量 低于l〇ml的情况记作〇，将渗漏量为10~20ml的情况记作A，将渗漏量为20ml以上的情 况记作X，进行评价。
[0042] 装配时唇前端部有无裂纹：
[0043] 目视判断。
[0044] 实施例2
[0045] 实施例1中，将改性PTFE量变为70份，将沥青系弯曲状碳纤维变为30份来使用。
[0046] 实施例3
[0047] 实施例1中，代替沥青系弯曲状碳纤维，以相同量使用高石墨化沥青系弯曲状碳 纤维（平均纤维直径13 y m、平均纤维长度90 y m、曲率半径484 y m)。
[0048] 实施例4
[0049] 实施例2中，代替沥青系弯曲状碳纤维，以相同量使用高石墨化沥青系弯曲状碳 纤维（平均纤维直径13 y m、平均纤维长度90 y m、曲率半径484 y m)。
[0050] 实施例5
[0051] 实施例1中，代替改性PTFE，以相同量使用PTFE(三井ri示y7 口口亇S力；L/制 品亍7口> (注册商标）7-J)。
[0052] 实施例6
[0053] 实施例2中，代替改性PTFE，以相同量使用PTFE(三井r1示> 7 口口亇S力；1/制 品亍7口> (注册商标）7-J)。
[0054] 比较例1
[0055] 实施例1中，代替沥青系弯曲状碳纤维，以相同量使用沥青系直线形状碳纤维（平 均纤维直径15ym、平均纤维长度130ym)。
[0056] 比较例2
[0057] 实施例1中，代替沥青系弯曲状碳纤维，以相同量使用PAN系碳纤维（平均纤维直 径9ym、平均纤维长度130ym)。
[0058] 比较例3
[0059] 实施例1中，将改性PTFE量变为95份，将沥青系弯曲状碳纤维变为5份来使用。
[0060] 比较例4
[0061 ] 实施例1中，将改性PTFE量变为65份，将沥青系弯曲状碳纤维变为35份来使用。
[0062] 比较例5
[0063] 实施例3中，将改性PTFE量变为95份，将高石墨化沥青系弯曲状碳纤维变为5份 来使用。
[0064] 比较例6
[0065] 实施例3中，将改性PTFE量变为65份，将高石墨化沥青系弯曲状碳纤维变为35 份来使用。
[0066] 在以上各实施例和比较例中得到的结果连同其组成一起示于以下表1(实施例） 和表2 (比较例）中。
[0067] 表 1
[0068]
【主权项】
1. PTFE树脂组合物，其包含70~90重量％的聚四氟乙烯或改性聚四氟乙烯以及30~ 10重量％的弯曲状碳纤维。2. 权利要求1所述的PTFE树脂组合物，其中，作为改性聚四氟乙烯，使用将2重量％以 下的全氟烷基乙烯基醚、六氟丙烯或乙烯共聚而成的聚四氟乙烯。3. 权利要求1或2所述的PTFE树脂组合物，其中，使用具有50~1500 y m的曲率半径 的沥青系弯曲状碳纤维在全部根数中存在10%以上的碳纤维。4. 权利要求1所述的PTFE树脂组合物，其用作水栗用唇状密封件成型材料。5. 水栗用唇状密封件，其由权利要求4所述的PTFE树脂组合物得到。6. 权利要求5所述的水栗用唇状密封件，其用作汽车冷却水循环栗用轴密封材料。
【专利摘要】PTFE树脂组合物，其包含70～90重量％的聚四氟乙烯或改性聚四氟乙烯以及30～10重量％的弯曲状碳纤维。该PTFE树脂组合物可以通过在PTFE或改性PTFE中配合规定量的弯曲状碳纤维，可以有效地用作可提供耐变形性、耐磨耗性以及对于冷却水的密封性优异的水泵用唇状密封件材料的成型材料。特别是，即使将其用作汽车冷却水循环泵密封件的情况下，即使在冷却水密封这种严酷的条件下，也可以有效地防止碳纤维的脱落，在使用时不会发生伴随着变形/磨耗的冷却水渗漏等，可以充分地满足其密封性。
【IPC分类】C08K3/04, C08L27/18, C08K7/06, F16J15/32
【公开号】CN105051103
【申请号】CN201480016913
【发明人】松本敬宣
【申请人】伊格尔工业股份有限公司
【公开日】2015年11月11日
【申请日】2014年5月2日
【公告号】WO2014185291A1