水泵用唇形密封的制作方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001] 本發(fā)明涉及水泵用唇形密封。更具體而言，涉及固定在作為固定側(cè)的殼體、與和該 殼體相對(duì)旋轉(zhuǎn)的軸形成滑動(dòng)狀態(tài)的橡膠狀彈性體制水泵用唇形密封。
【背景技術(shù)】
[0002] 長(zhǎng)效冷卻液（LLC、long-lifecoolant)等水系流體的密封中使用的唇形密封的情 況下，由于滑動(dòng)面的潤(rùn)滑性差，因此由于滑動(dòng)所導(dǎo)致的磨耗大，放熱也大。對(duì)于添加了有機(jī) 酸、特別是2-乙基己酸的LLC而言，唇形密封的軟化或溶脹大，密封性降低。另外，對(duì)于添 加了磷酸鹽或硅酸鹽的LLC而言，磷酸化合物或硅酸鹽化合物在軸上堆積，在與唇形密封 之間產(chǎn)生間隙，結(jié)果密封性降低。
[0003] 為了提高這種情況的潤(rùn)滑性，專利文獻(xiàn)1中記載了在水泵用密封裝置中使用唇部 潤(rùn)滑用的潤(rùn)滑脂的技術(shù)方案。
[0004] 更具體而言，在使LLC等密封流體不會(huì)從機(jī)器內(nèi)側(cè)泄漏到機(jī)器外側(cè)的、安裝在殼 體和軸間的水泵用密封裝置中，作為可以提高密封唇滑動(dòng)部的潤(rùn)滑性、由此可以防止密封 唇提前滑動(dòng)磨耗的密封裝置，其構(gòu)成為：具有多個(gè)密封唇、和含浸有唇部潤(rùn)滑用潤(rùn)滑脂的潤(rùn) 滑脂含浸部件，在多個(gè)密封唇之間的空間部配置潤(rùn)滑脂含浸部件的構(gòu)成；或者具有固定在 軸上的套筒（只y-文)、在套筒上滑動(dòng)的第一及第二密封唇、支承環(huán)、和潤(rùn)滑脂含浸部件， 在作為兩密封唇之間的空間部的、套筒和支承環(huán)在徑向上對(duì)置的徑向間隙部配置潤(rùn)滑脂含 浸部件的構(gòu)成。
[0005] 另一方面，提出了相對(duì)于每100重量份氫化丁腈橡膠，配合總量約為120重量份以 上的炭黑和其它的填充劑，例如石墨、碳纖維、二氧化硅、滑石、粘土、PTFE粉末、活性炭鈣、 硅酸鈣等，提供20°C下的導(dǎo)熱系數(shù)為0. 4W/m*k以上、50%模量為14MPa以上的交聯(lián)物的氫 化丁腈橡膠組合物（參照專利文獻(xiàn)2)，指出由于該交聯(lián)物可以大幅降低滑動(dòng)時(shí)的放熱量， 因而優(yōu)選用作滑動(dòng)用或高壓用密封材料，但是將該交聯(lián)物在LLC等水系流體的密封中用作 唇形密封時(shí)，也不能避免如前面所述的各種性狀的降低。
[0006] 此外，也提出了相對(duì)于100重量份的NBR，含有白炭黑（二氧化硅）1~150重量份 和平均粒徑2 以下且莫氏硬度6以上的無機(jī)化合物0. 5~50重量份的NBR組合物，所 述無機(jī)化合物例如為氧化鋁、碳化硅、碳化鎢、氧化鋯、氧化鐵、氧化鈦、石英粉、氮化鈦、碳 化鈦、碳化鋯等（參照專利文獻(xiàn)3)，記載了該NBR組合物的硫化成型物可以實(shí)現(xiàn)密封材料用 于滑動(dòng)部位時(shí)的長(zhǎng)壽命化及節(jié)能化而不會(huì)損害耐磨耗性，但是將其在LLC等水系流體的密 封中用作唇形密封時(shí)，仍不能避免如前面所述的各種性狀的降低。
[0007] 現(xiàn)有技術(shù)文獻(xiàn) 專利文獻(xiàn) 專利文獻(xiàn)1 :日本特開2008-180342號(hào)公報(bào) 專利文獻(xiàn)2 :日本特開2002-080639號(hào)公報(bào) 專利文獻(xiàn)3 :日本特開2006-037044號(hào)公報(bào)。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0008] 本發(fā)明的目的在于，提供水泵用唇形密封，該水泵用唇形密封為固定在作為固定 側(cè)的殼體、與和該殼體相對(duì)旋轉(zhuǎn)的軸形成滑動(dòng)狀態(tài)的橡膠狀彈性體制唇形密封，其并非利 用結(jié)構(gòu)上的解決方案，而是作為材質(zhì)上的解決方法，可以防止成為轉(zhuǎn)矩或耐LLC性的問題 的橡膠狀彈性體的軟化或體積溶脹、進(jìn)而防止對(duì)旋轉(zhuǎn)軸的堆積物的產(chǎn)生。
[0009] 上述本發(fā)明的目的通過下述水泵用唇形密封達(dá)成，該水泵用唇形密封為固定在作 為固定側(cè)的殼體、與和該殼體相對(duì)旋轉(zhuǎn)的軸形成滑動(dòng)狀態(tài)的橡膠狀彈性體制唇形密封，其 中，該唇形密封是將相對(duì)于每100重量份橡膠狀彈性體，配合有增強(qiáng)性填充劑1~150重量 份、平均粒徑I 以上的非增強(qiáng)性填充劑5~90重量份、偶聯(lián)劑0. 1~5重量份、共交聯(lián) 劑1~15重量份和有機(jī)過氧化物0. 5~10重量份的橡膠組合物硫化成型而成，具有表面 粗糙度Ra(根據(jù)與ISO4287對(duì)應(yīng)的JISB0601)為1~30 的滑動(dòng)面。
[0010] 本發(fā)明的水泵用唇形密封，通過將在橡膠狀彈性體中配合有增強(qiáng)性填充劑、平均 粒徑I 以上的非增強(qiáng)性填充劑、偶聯(lián)劑、共交聯(lián)劑和有機(jī)過氧化物的橡膠組合物硫化成 型，形成具有特定的表面粗糙度（根據(jù)與ISO4287對(duì)應(yīng)的JISB0601)的滑動(dòng)面，從而LLC等水系流體所導(dǎo)致的橡膠材料的軟化或溶脹、對(duì)旋轉(zhuǎn)軸的堆積物的產(chǎn)生都可以有效地得到 抑制。
[0011] 特別是，通過填充劑存在于軸滑動(dòng)面的接觸面來調(diào)整表面粗糙度，因此與通過模 具或送風(fēng)處理等對(duì)硫化橡膠表面的表面粗糙度進(jìn)行加工來調(diào)整不同，即使是易在軸上堆積 的添加了磷酸的LLC，填充劑也會(huì)將堆積物切削的效果持續(xù)，不僅初期，而且在密封磨耗后 也觀察不到堆積，取得這樣的優(yōu)異的效果。進(jìn)而，對(duì)唇形密封的滑動(dòng)面賦予表面粗糙度Ra 為1~30 左右的粗糙度，在此形成液膜而使?jié)櫥瑺顟B(tài)良好，從而轉(zhuǎn)矩降低。另外，由于 轉(zhuǎn)矩降低，滑動(dòng)放熱降低，也可以抑制磨耗。此外，通過添加平均粒徑I 以上的填充劑來 使用，可以抑制橡膠狀彈性體的硬度升高，同時(shí)抑制浸透LLC等水系流體時(shí)的軟化或體積 溶脹。
【具體實(shí)施方式】
[0012] 作為用于形成水泵用唇形密封的橡膠狀彈性體，可以使用氫化丁腈橡膠、EPDM、氟 橡膠等中的至少一種橡膠狀彈性體，優(yōu)選使用氫化丁腈橡膠。其中，作為氫化丁腈橡膠，優(yōu) 選使用不具有末端官能基團(tuán)的氫化丁腈橡膠。
[0013] 作為增強(qiáng)性填充劑，可列舉出例如炭黑、二氧化硅等。此外，使用其平均粒徑為 5nm~150 #m、優(yōu)選為5nm~50 的增強(qiáng)性填充劑。這些增強(qiáng)性填充劑相對(duì)于每100重量份 橡膠狀彈性體，以1~150重量份、優(yōu)選30~70重量份的比例使用。若增強(qiáng)性填充劑的配 合比例少于此，則得不到所需要的橡膠物性值，另一方面若以多于此的比例使用，則橡膠的 密封性降低。
[0014] 作為非增強(qiáng)性填充劑的除增強(qiáng)性填充劑以外的填充劑，可以使用各種非增強(qiáng)性填 充劑，但優(yōu)選使用利用激光分析法測(cè)定的平均粒徑（對(duì)于碳纖維而言為纖維直徑）為Iwm以上、優(yōu)選為1~40 的硅酸鋁（Al2O3 .SiO2)、硅酸鎂（4Si02 .3MgO.H2O)、硅酸鈣（CaSiO3) 等硅酸鹽、碳纖維、氧化鐵、氧化鈦、硅藻土等。通過使用這種平均粒徑的非增強(qiáng)性填充劑， 可以抑制硬度升高，同時(shí)抑制LLC浸透時(shí)的軟化或體積溶脹。另外，通過這種填充劑存在于 滑動(dòng)面，可以將使用添加了磷酸鹽等的LLC時(shí)產(chǎn)生的對(duì)軸的堆積物切削，而持續(xù)抑制堆積。
[0015]進(jìn)而，對(duì)滑動(dòng)面賦予約1~30 左右的粗糙度，通過該粗糙度的作用，形成液膜， 而使?jié)櫥瑺顟B(tài)良好，從而可以降低轉(zhuǎn)矩、降低滑動(dòng)放熱、抑制磨耗等。賦予滑動(dòng)面約1~30 的表面粗糙度可通過調(diào)整填充劑種類、其配合量來進(jìn)行。Ra小于此時(shí)，滑動(dòng)面的潤(rùn)滑狀態(tài) 變差，且堆積物的切削效果變小，因此在滑動(dòng)面上易產(chǎn)生堆積物，密封性變差。另一方面，Ra 大于此時(shí)，滑動(dòng)面的間隙變大，密封性還是變差。
[0016]另一方面，若使用平均粒徑小于I的非增強(qiáng)性填充劑，則堆積物的切削效果減 小，不能確保使用添加了磷酸鹽等的LLC時(shí)的密封性，進(jìn)而