專利名稱：橡膠表面的加工方法及密封構(gòu)件的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及橡膠表面的加工方法及實施了利用該加工方法進行的加工處理的密封構(gòu)件，例如，組裝到軸承的密封圈中的橡膠制密封構(gòu)件的密封唇部的加工方法及實施了利用該加工方法進行的加工處理的橡膠制密封構(gòu)件。
背景技術(shù)：
如前面所述的軸承的密封圈包含有成一體地固定安裝在芯材上的橡膠制密封構(gòu)件，并且所述密封圈介于相對旋轉(zhuǎn)的兩個構(gòu)件(例如，外輪和內(nèi)輪)之間。該密封構(gòu)件經(jīng)由前述芯材嵌裝到前述兩個構(gòu)件中的一個構(gòu)件上，該密封唇部直接或者以經(jīng)由擋油圈彈性接觸的方式組裝到前述兩個構(gòu)件中的另外一個構(gòu)件中，在前述兩個構(gòu)件相對旋轉(zhuǎn)時，密封唇部與前述匹配方構(gòu)件(前述另外一個構(gòu)件或者擋油圈等)彈性滑動接觸，具有將軸承的軸承空間密封的功能。在組裝了前面所述的密封構(gòu)件的密封圈中，為了既保持密封性又減小與匹配方構(gòu)件的滑動接觸阻力，在前述密封唇部相對于前述匹配方構(gòu)件滑動接觸的部分，施加潤滑脂等潤滑劑。并且，為了提高該潤滑劑的保持性，力圖低磨損化及低摩擦化，在密封唇部的滑動接觸部分實施細(xì)的凹凸加工(表面粗糙化處理)。在專利文獻I至3中，記載了實施了這種表面粗糙化處理的密封構(gòu)件。另外，在專利文獻4中，記載了在硫化橡膠的表面照射紫外線激光，以便在橡膠的表面形成微細(xì)的凹凸結(jié)構(gòu)的硫化橡膠的表面處理方法?，F(xiàn)有技術(shù)文獻專利文獻專利文獻I :日本特開2001 - 355740號公報專利文獻2 日本特開2004 - 263738號公報專利文獻3 日本特開2008 - 8455號公報專利文獻4 :日本特許第3380124號公報

發(fā)明內(nèi)容
發(fā)明所要解決的課題過去，作為將橡膠表面粗糙化的方法，實施采用在用于成形橡膠基體材料的金屬模的成形面上進行皺紋加工等，在成形時將皺紋加工面轉(zhuǎn)印到橡膠基體材料上的方法；或者在成形了的橡膠基體材料的表面實施噴砂的噴丸處理或者研磨處理的方法。在專利文獻I中，記載了通過梨皮面加工(暗光澤精加工)、形成螺紋突起或平行突起、或者滾花加工，進行油封的由橡膠彈性體構(gòu)成的密封唇中的滑動面的表面粗糙化，但是，對于其具體的表面粗糙化處理的方法，并沒有記載。另外，在專利文獻2中，記載了在密封圈的由橡膠彈性體構(gòu)成的密封唇中的與匹配方構(gòu)件接觸的接觸面上形成粗加工面，但是，對于其具體的粗加工處理的方法并沒有記載。在專利文獻3中，記載了通過在成形模具的成形面上照射短脈沖激光，形成微細(xì)的凹凸，在將樹脂裝填到該模具中以成形密封構(gòu)件時，通過將形成在模具上的前述凹凸轉(zhuǎn)印到密封構(gòu)件上，在密封構(gòu)件的與內(nèi)輪(匹配方構(gòu)件)接觸的接觸面上形成微細(xì)的凹凸。在將專利文獻3中記載的方法應(yīng)用于橡膠基體材料的表面加工的情況下，成形時的脫模性差，從而，作為成形品的橡膠基體材料的成品率變低，難以穩(wěn)定的批量化生產(chǎn)。在這種情況下，代替激光照射，也采用通過切削加工、蝕刻加工或者噴丸處理，在模具的內(nèi)表面上形成微細(xì)的凹凸，但是，不能任意地控制凹凸的形成形式，從而，難以確保成為密封點的平坦部，因此，在應(yīng)用于密封構(gòu)件的情況下，成為對于密封性缺乏可靠性的主要原因。況且，不可能隔開間隔規(guī)則地形成孔徑小、有一定深度的多個小孔。另外，在對于橡膠基體材料的表面實施噴砂的噴丸處理或者研磨處理的方法的情況下，和前面所述一樣，難以確保成為密封點的平坦部，在應(yīng)用于密封構(gòu)件的情況下，在成為密封性降低的主要原因之外，還成為在前述處理時產(chǎn)生粉塵，該粉塵作為異物殘留在滑動接觸部，阻礙密封性的主要原因。
在專利文獻4中，如前面所述，記載了在硫化橡膠的表面照射紫外線激光，在橡膠的表面上形成微細(xì)的凹凸結(jié)構(gòu)的硫化橡膠的表面處理方法，記載了通過使激光照射中的注量(即通量密度的時間積分)和每單位時間的照射次數(shù)變化，能夠控制前述凹凸結(jié)構(gòu)的形態(tài)的內(nèi)容。但是，這里的微細(xì)的凹凸結(jié)構(gòu)的形成目的，是防止硫化橡膠制品彼此的粘著，或者摩擦系數(shù)的控制等橡膠制品的摩擦學(xué)特性的改善，沒有在經(jīng)由潤滑劑與匹配方構(gòu)件滑動接觸的部分改善潤滑劑的保持性、或者潤滑劑的潤濕性等的意圖。另外，可以設(shè)想，由于存在凸部，所以可以設(shè)想，若應(yīng)用于對相互滑動接觸的部分進行密封的密封構(gòu)件，則在滑動接觸時，產(chǎn)生磨損粉末，或者凸部的存在成為阻礙密封性的主要原因。本發(fā)明是鑒于上述情況做出的，例如，其目的是提供一種橡膠表面的加工方法和利用該方法獲得的密封構(gòu)件，所述方法，對于作為密封構(gòu)件使用的橡膠基體材料的表面，提高介于其與匹配方構(gòu)件之間的潤滑劑的保持性，以便力圖其與匹配方構(gòu)件之間的低摩擦化及低磨損化，并且，對于提高潤滑劑的潤濕適應(yīng)性是有效的。解決課題的手段為了解決上述課題，作為第一個發(fā)明，提出三種形式的橡膠表面的加工方法，以及，作為第二個發(fā)明，提出采用了這些方法中的任一種方法的密封構(gòu)件。根據(jù)作為第一個發(fā)明的第一種形式的橡膠表面的加工方法，其特征在于，通過來自于激光照射裝置的激光照射，在橡膠基體材料的表面以規(guī)則的斑點狀形成多個小孔。另外，根據(jù)作為第一個發(fā)明的第二種形式的橡膠表面的加工方法，其特征在于，通過來自于激光照射裝置的激光照射，剝離除去橡膠基體材料的表層部。進而，根據(jù)作為第一個發(fā)明的第三種形式的橡膠表面的加工方法，通過來自于激光照射裝置的激光照射，在橡膠基體材料的表面以規(guī)則的斑點狀形成多個小孔，并且，通過來自于激光照射裝置的激光照射，剝離除去該橡膠基體材料的表層部。另外，在前述橡膠表面的加工方法中，當(dāng)在前述橡膠基體材料的表面形成多個小孔時，也可以一邊使前述激光照射裝置沿著前述橡膠基體材料以規(guī)定的速度掃描，一邊從前述激光照射裝置間歇地照射激光。在這種情況下，前述激光照射裝置也可以配備有光閘，并且并用前述激光的間歇式照射和該光閘的開閉?；蛘?，也可以在剝離除去前述橡膠基體材料的表層部時，一邊沿著前述橡膠基體材料以規(guī)定的速度掃描前述激光照射裝置，一邊從前述激光照射裝置連續(xù)地照射激光。這里的激光照射裝置的掃描，采用一邊使激光照射裝置移動一邊對固定狀態(tài)的橡膠基體材料進行激光照射的方式，和在使激光照射裝置固定的狀態(tài)下，一邊使橡膠基體材料移動一邊進行激光照射的方式。作為第二個發(fā)明的密封構(gòu)件，是由包含有相對于匹配方構(gòu)件彈性地滑動接觸的密封唇部的橡膠基體材料構(gòu)成的密封構(gòu)件，其特征在于，在 前述密封唇部的相對于前述匹配方構(gòu)件的滑動接觸面上，實施利用前述任一種加工方法進行的加工處理。在這種情況下，前述滑動接觸面的唇端側(cè)部可以作為不實施前述加工處理的非加工區(qū)域。
發(fā)明的效果在根據(jù)第一個發(fā)明的第一種形式的橡膠表面的加工方法中，通過來自于激光照射裝置的激光照射，可以在橡膠基體材料的表面上以規(guī)則的斑點狀形成多個小孔。從而，如第二個發(fā)明那樣，如果在由橡膠基體材料構(gòu)成的密封構(gòu)件的密封唇部中的相對于前述匹配方構(gòu)件的滑動接觸面上實施利用該加工方法進行的加工處理，則可以減少與匹配方構(gòu)件的接觸面積，由此形成低摩擦的密封構(gòu)件。另外，如果使?jié)櫥偷葷櫥瑒┙橛谠撁芊鈽?gòu)件與匹配方構(gòu)件之間，則潤滑劑被保持在多個小孔中，在長期的相互滑動接觸中，保持在小孔中的潤滑劑被逐漸地供應(yīng)，防止其枯竭，實現(xiàn)密封構(gòu)件的低摩擦化、低磨損化。從而，力圖密封構(gòu)件的長壽命化。進而，可以將在滑動時產(chǎn)生的橡膠的研磨粉末或從外部侵入的異物捕捉到小孔中，借此，可以抑制滑動面的損傷或磨損等的發(fā)生。另外，在前述橡膠基體材料的表面形成多個小孔時，一邊使前述激光照射裝置沿著前述橡膠基體材料以規(guī)定的速度掃描，一邊間歇地照射前述脈沖激光，借此，可以簡單地以規(guī)則的斑點狀形成多個小孔。在這種情況下，適當(dāng)?shù)卦O(shè)定激光的照射條件(頻率、時間等)、激光照射的掃描速度，進而，適當(dāng)?shù)卦O(shè)定間歇照射的照射間隔等，借此，研究潤滑劑的保持性、摩擦或者磨損性等，可以根據(jù)適用條件將小孔的開口直徑、深度及形成間隔合理化。作為激光照射裝置，優(yōu)選采用配備有Q開關(guān)的裝置。這是因為，在橡膠的加工中，為了降低熱損傷或提高加工精度，能夠以更短的脈沖振蕩的激光是優(yōu)選的。并且，通過將由于以短脈沖振蕩而具有強的能量的Q開關(guān)振蕩與光閘相組合，可以加深小孔的深度，并且減小開口直徑。另外，可以抑制直到激光掃描速度成為一定為止的小孔形成時的小孔間節(jié)距(小孔間距離)的偏差。進而，在只使用Q開關(guān)的情況下，恒定激光照射時的小孔間節(jié)距成為一定，但是，通過并用小孔間光閘和Q開關(guān)，可以任意改變小孔間節(jié)距。在根據(jù)第一個發(fā)明的第二種形式的橡膠表面的加工方法中，通過來自于激光照射裝置的激光照射，可以簡單地剝離除去橡膠基體材料的表層部。從而，如果如第二個發(fā)明那樣，在由橡膠基體材料構(gòu)成的密封構(gòu)件的密封唇部中的對前述匹配方構(gòu)件的滑動接觸面上實施利用該加工方法進行的加工處理，則由于橡膠表面的所謂表皮層被除去，所以，可以將橡膠表面改性成憎水性及親油性。借此，獲得防止由于使用環(huán)境引起的泥水等的侵蝕的效果，并且，潤滑脂等油性的潤滑劑的潤濕性變得良好，介于其與匹配方構(gòu)件之間的潤滑劑均勻地遍布滑動接觸面，減小其與匹配方構(gòu)件的滑動接觸阻力，改善摩擦或磨損性等。并且，通過一邊使前述激光照射裝置沿著前述橡膠基體材料以規(guī)定的速度掃描，一邊連續(xù)地照射前述激光，可以簡單地除去橡膠基體材料的表層部。在這種情況下，通過適當(dāng)?shù)卦O(shè)定激光照射條件(頻率、時間等)、激光照射的掃描速度，可以根據(jù)應(yīng)用條件任意地將和潤滑劑的潤濕性(憎水性、親油性)合理化。在這種情況下，通過利用脈沖振蕩照射激光，與連續(xù)(CW)振蕩相比，可以減少橡膠的熱損傷。根據(jù)第一個發(fā)明的第三種形式的橡膠表面的加工方法，由于并用前述第一種形式及第二形式的加工方法，所以，如果如第二個發(fā)明那樣，在由橡膠基體材料構(gòu)成的密封構(gòu)件的密封唇部中的相對于前述匹配方構(gòu)件的滑動接觸面上實施利用該加工方法進行的加工處理，則能夠綜合前述效果，則能夠使密封性及潤滑的保持性優(yōu)異，且以低摩擦及低磨損實現(xiàn)長壽命的密封構(gòu)件。在第二個發(fā)明中，在將前述滑動接觸面的唇端側(cè)部作為不實施前述加工處理的非加工區(qū)域的情況下，由于可靠地確保成為密封點的 平坦部，所以，通過該非加工區(qū)域的存在，彌補由前述加工處理引起的密封性的降低。而且，由于利用前述激光照射裝置進行加工處理，所以，通過恰當(dāng)?shù)剡M行激光照射裝置的條件設(shè)定，簡單而且可靠地進行該非加工區(qū)域的形成。


圖I (a) (b) (C)是說明根據(jù)本發(fā)明的橡膠表面的加工方法的概念圖，Ca)是表示該加工方法的第一種形式的一個例子的概念圖，(b)是表示該加工方法的第二種形式的一個例子的概念圖，(C)是表示該加工方法的第三種形式的一個例子的概念圖。圖2是示意地表示用顯微鏡觀察利用該加工方法的第一或第三種形式加工的橡膠基體材料的表面的狀態(tài)的外觀平面圖。圖3是綜合地表示根據(jù)該第一至第三種形式的加工方法的加工條件等的圖示。圖4是總結(jié)在本發(fā)明的加工方法中使用的激光照射裝置中的激光振蕩模式和加工形式的關(guān)系的說明圖。圖5 (a) (b) (C)是表示激光照射裝置的激光照射條件和所形成的小孔的深度的關(guān)系的圖示，(a)表示激光照射開閉光閘的開時間為O. Olms的情況，(b)是該光閘的開時間為O. 05ms的情況，(c)是該光閘的開時間為O. Ims的情況。圖6 (a) (b) (C)是表示激光照射裝置的激光照射條件與所形成的小孔的開口直徑的關(guān)系的圖示，(a)表示激光照射開閉光閘的開時間為O. Olms的情況，(b)是該光閘的開時間為O. 05ms的情況，(c)是該光閘的開時間為O. Ims的情況。圖7 (a)是表示在利用根據(jù)第一種形式的加工方法加工處理過的橡膠基體材料樣品與金屬構(gòu)件之間存在潤滑脂并相互滑動接觸時的摩擦系數(shù)隨時間變化的曲線圖，(b)是表示對于未加工的橡膠基體材料樣品的該摩擦系數(shù)隨時間變化的曲線圖。圖8 (a) (b)是表示利用根據(jù)第二種形式的加工方法加工處理過的橡膠基體材料樣品的表面的親水性及親油性與照射的激光的脈沖頻率的關(guān)系的曲線圖，Ca)是表示將水滴下時，水滴相對于橡膠表面的接觸角與照射的激光的脈沖頻率的關(guān)系，(b)表示將將十六烷滴下時，十六烷相對于橡膠表面的接觸角與照射的激光的脈沖頻率的關(guān)系。圖9是表示將利用本發(fā)明的加工方法處理過的橡膠基體材料應(yīng)用于密封唇的背面密封型的密封圈的一個例子的包含有部分放大圖的剖視圖。
具體實施例方式下面，基于附圖對于本發(fā)明的實施形式進行說明。圖I (a)示意地表示根據(jù)本發(fā)明的橡膠表面的加工方法的第一種形式。即，圖I (a)表示通過一邊使激光照射裝置2沿著橡膠基體材料I的表面Ia在空白箭頭所示的方向上以規(guī)定的速度掃描，一邊每隔適當(dāng)?shù)拈g隔間歇地照射設(shè)定為規(guī)定照射條件的激光，在橡膠基體材料I的表面Ia以規(guī)則的斑點狀形成多個小孔11…的過程。另外，圖I (b)示意地表示根據(jù)本發(fā)明的橡膠表面的加工方法的第二種形式。SP，圖I (b)表示通過一邊使激光照射裝置2沿著橡膠基體材料I的表面Ia在空白箭頭所示的方向上以規(guī)定的速度掃描，一邊連續(xù)地照射被設(shè)定為規(guī)定的照射條件的激光，在橡膠基體材料I的表面Ia形成剝離部12的過程。進而，圖I (C)示意地表示根據(jù)本發(fā)明的橡膠表面的加工方法的第三種形式。即，圖I (C)表示并用根據(jù)前述第一種形式和第二種形式的加工方法，在利用根據(jù)第二種形式的加工方法在橡膠基體材料I的表面Ia形成剝離部12之后，利用根據(jù)第一種形式的加工方法在橡膠基體材料I的表面Ia以規(guī)則的斑點狀形成多個小孔11…的過程。
另外，加工順序并不局限于此，也可以在實施了根據(jù)第一種形式的加工方法之后，實施根據(jù)第二種形式的加工方法。作為前述激光照射裝置2，采用O $ W ^株式會社制的激光加工機KL -7112A，在激光的照射口 2a處配備有能夠根據(jù)預(yù)定的程序控制開閉定時的激光照射開閉光閘(圖中未示出)。在圖I (a) (b) (c)中，示意地表示了作為這種激光加工機的一部分的激光照射裝置2。從而，在利用根據(jù)前述第一種形式或第三種形式的加工方法在橡膠基體材料I的表面Ia形成多個小孔11…的情況下，一邊使激光照射裝置2沿著橡膠基體材料I的表面Ia掃描，一邊以Q開關(guān)振蕩被設(shè)定為規(guī)定的照射條件的激光，以恰當(dāng)?shù)亩〞r開閉前述開閉光閘，照射到前述表面Ia上，借此，可以在橡膠基體材料I的表面Ia以規(guī)則的斑點狀形成多個小孔11…。圖2是示意地表示用顯微鏡觀察利用根據(jù)前述第一種形式或第三種形式的加工方法獲得的橡膠基體材料I的狀態(tài)的外觀平面圖，表示一邊使激光照射裝置2以規(guī)定的速度掃描，一邊以Q開關(guān)振蕩被設(shè)定為規(guī)定的照射條件的激光，以規(guī)定的開閉定時開閉前述開閉光閘，照射激光，借此，在橡膠基體材料I的表面la，具有二維的規(guī)則性地以斑點狀形成一定節(jié)距P的多個小孔11…。圖3綜合地表示根據(jù)前述各種形式的加工方法中的加工條件的一個例子。在這些形式中的任一種形式中，作為橡膠基體材料I使用含有適當(dāng)?shù)奶畛鋭┑腘BR的硫化片。作為基體材料1，并不局限于NBR，也可以采用作為密封構(gòu)件廣泛使用的HNBR、ACM、FKM、EPDM、AEM、VMQ、FVMQ、BR、CR等。作為配備有前述激光照射裝置2的激光加工機，使用被調(diào)整成能夠輸出波長1064nm的激光的YV04激光器。另外，作為激光器的種類，除了 YV04激光器之夕卜，也可以使用波長100 11，OOOnm的YAG激光器、二氧化碳激光器、IS激光器、準(zhǔn)分子激光器、光纖激光器、石英激光器、半導(dǎo)體激光器、盤形激光器、F2激光器等。特別是，YV04激光器通用性高，對于實施本發(fā)明是有用的。激光照射裝置2，在形成小孔I···時(第一種形式及第三種形式)，作為具有前述開關(guān)光閘(間歇式開閉)的裝置使用，在除去表層部時(第二種形式及第三種形式)，作為沒有前述開閉光閘(常開)的裝置使用。間歇地開閉控制該開閉光閘時的光閘的開時間，被控制在O O. 6ms，優(yōu)選被控制在O. 01 O. Ims0另外，激光照射的輸出為20 24A，頻率被設(shè)定成O. I 200kHz。在使激光照射裝置2沿橡膠基體材料I的表面Ia掃描時的掃描速度，為O. 01 28，000mm/s。
通過在這種條件下使激光照射裝置2動作，在第一及第三種形式中，在橡膠基體材料I上，如圖2所示以規(guī)則排列的斑點狀形成多個小孔11，所述小孔11的深度為O. I 500 μ m,優(yōu)選為I 20 μ m ;開口直徑為O. I 100 μ m,優(yōu)選為70 110 μ m ;節(jié)距P為O. I 1000 μ m,優(yōu)選為10 300 μ m。另外，在第二及第三種形式中，在橡膠基體材料I上，除去表層部(表皮層)，如圖I (b) (c)所示，形成剝離部12。圖4是總結(jié)在前述加工方法中使用的激光照射裝置的激光振蕩模式與加工形式的關(guān)系的說明圖。在圖中，作為在發(fā)明的加工方法中優(yōu)選采用的激光振蕩模式，大致分為連續(xù)(CW)模式、脈沖模式、Q開關(guān)模式。另外，作為加工形式，表不了利用作為第一種形式的光閘的小孔的形成及不用光閘的小孔的形成、作為第二種形式的表層部的除去。第三種形式，如前面所述，是并用第一及第二種形式的情況。在圖4中，在利用光閘形成小孔的情況下，在以連續(xù)(CW)模式照射激光的場合，如 圖所示，一邊以規(guī)定的速度掃描照射寬的波形的激光，一邊間歇地打開光閘，在試樣(橡膠基體材料)上形成規(guī)則的小孔。另外，在以脈沖模式照射激光的場合，一邊以規(guī)定的速度掃描照射按頻率控制的激光，一邊間歇地打開光閘，或者一邊同樣地照射按時間控制(通過機械來設(shè)定)的激光，一邊間歇地打開光閘，并均在試樣上形成規(guī)則的小孔。在后一種場合，在激光的脈沖與光閘的打開定時相一致時，在試樣上形成小孔。進而，在以Q開關(guān)模式照射激光的場合，一邊在利用Q開關(guān)設(shè)定成短脈沖的狀態(tài)下以規(guī)定的速度掃描照射激光，一邊間歇地打開光閘，在試樣上形成規(guī)則的小孔。在不用光閘形成小孔的情況下，利用連續(xù)模式的激光照射，不能形成規(guī)則的小孔。在利用脈沖模式的激光照射的場合，以規(guī)定的速度掃描照射按頻率控制或者按時間控制的圖中所示的脈沖圖形的激光，在試樣上形成規(guī)則的小孔。在這種場合，都是對應(yīng)于間歇的各個脈沖來形成小孔。另外，在以Q開關(guān)模式照射激光的場合，以利用Q開關(guān)使與如前面所述采用光閘的情況相比、脈沖間隔大的短脈沖振蕩，以規(guī)定的速度掃描照射該激光，借此，在試樣上形成規(guī)則的小孔。在這種情況下，也是對應(yīng)于間歇的各個脈沖形成小孔。在進行表層部的除去的情況下，在以連續(xù)(CW)模式照射激光的場合，通過以規(guī)定的速度掃描照射激光，進行被激光照射的部位的表層部的剝離。另外，在以脈沖模式照射激光的場合，和前面所述一樣，通過以規(guī)定的速度掃描照射按頻率控制、或者按時間控制的脈沖圖形的激光，進行被激光照射的部位的表層部的剝離。進而，在以Q開關(guān)模式照射激光的場合，利用Q開關(guān)使脈沖間隔小的短脈沖振蕩，以規(guī)定的速度掃描照射該激光，借此，進行被激光照射的部位的表層部的剝離。圖5是表示利用前述激光照射裝置2，在由NBR構(gòu)成的橡膠基體材料I上形成小孔11…時，使光閘的打開時間、激光照射輸出及激光的頻率變化，計測小孔11的深度是如何變化的結(jié)果的曲線圖。通過本圖可以理解，光閘打開時間越長、激光照射輸出越大、或者激光的頻率越大，則小孔11的深度變得越大。從而，通過適當(dāng)?shù)卣{(diào)整這些因素，可以進行小孔11的恰當(dāng)?shù)纳疃鹊目刂?。圖6是表示在利用前述激光照射裝置2在由NBR構(gòu)成的橡膠基體材料I上形成小孔11…時，使光閘的打開時間、激光照射輸出及激光的頻率變化，計測小孔11的開口直徑是如何變化的結(jié)果的曲線圖。通過本圖可以理解，光閘的打開時間越長、激光照射輸出越大，則小孔11的開口直徑變得越大，但是，不依賴于激光的頻率。從而，通過適當(dāng)?shù)卣{(diào)整這些依存的因素，小孔11的恰當(dāng)?shù)拈_口直徑的控制成為可能。特別是，對于潤滑脂的保持性，由于與小孔11的開口直徑相比，深度的影響更大，所以，能夠在利用光閘開閉時間及激光照射輸出設(shè)定恰當(dāng)?shù)拈_口直徑的基礎(chǔ)上，使激光的頻率變化，設(shè)定恰當(dāng)?shù)纳疃?。圖7 (a)表示在利用根據(jù)本發(fā)明的第一種形式的加工方法獲得的前述橡膠基體材料樣品上涂布O. 005g的潤滑脂，在施加50g的負(fù)荷的狀態(tài)下使直徑IOmm的金屬(SUS304)球在該涂布面上沿著直徑IOmm的圓旋轉(zhuǎn)(圓周速度261. 66mm/sec),測定在橡膠基體材料與金屬球之間產(chǎn)生的摩擦系數(shù)的結(jié)果。作為測定該摩擦系數(shù)的裝置，使用株式會社> ^力制的摩擦磨損試驗機(FPR - 2100型)。這里使用的橡膠基體材料樣品，是通過前述激光照射裝置2的掃描速度和開閉光閘的開閉定時的設(shè)定，將小孔11的節(jié)距P設(shè)定為200 μ m，以50kHz的頻率進行激光照射，以使得小孔11的深度為4 5 μ m、小孔11的開口直徑為70 75μπι的方式，適當(dāng)?shù)卦O(shè)定光閘打開時間及激光照射輸出而加工制成的。另外，圖7 (b)表示作為比較例，對于未加工的橡膠基體材料用同樣的方法測定摩擦系數(shù)的結(jié)果。 由圖7 (a) (b)的結(jié)果可以理解，在利用本發(fā)明的加工方法制成的橡膠基體材料樣品的情況下，與未加工的樣品相比，初始的摩擦系數(shù)降低，隨著時間的推移也是穩(wěn)定的。這意味著，利用本發(fā)明的加工方法制成的橡膠基體材料，在相對于金屬等匹配方構(gòu)件經(jīng)由潤滑脂滑動接觸時，潤滑脂的保持性良好，實現(xiàn)滑動接觸時的低摩擦及低磨損化。圖8 (a) (b)表示對于利用根據(jù)本發(fā)明的第二種形式的加工方法獲得的前述橡膠基體材料樣品的表面的親水性及親油性，研究其與加工處理時的激光照射的頻率的關(guān)系的結(jié)果。圖8 (a)表示，將水的小滴向通過各種頻率的激光的連續(xù)照射除去了表層部的樣品的表面上，測定水滴在橡膠基體材料表面上的接觸角的結(jié)果。由該結(jié)果可以理解，越提高激光照射的頻率，加工表面的親水性變得越差，憎水性越增大。另外，圖8 (b)表示，將十六烷的小滴向通過各種頻率的激光的連續(xù)照射除去了表層部的樣品的表面上，測定十六烷滴在橡膠基體材料表面上的接觸角的結(jié)果。由該結(jié)果可以理解，越提高激光照射的頻率，加工表面的親油性變得越好，當(dāng)超過20kHz時，十六烷與橡膠基體材料的表面親和，液滴形狀崩潰，在橡膠基體材料的表面上擴散。這樣，在利用第二種形式的加工方法加工橡膠基體材料的表面時，通過適當(dāng)?shù)卦O(shè)定激光照射的頻率，可以根據(jù)使用目的恰當(dāng)?shù)乜刂破浔砻娴脑魉约坝H油性。特別是，在軸承的密封圈等的密封唇部中使用的情況下，通過提高憎水性，對于阻止從外部向軸承內(nèi)部的泥水等的侵入是有效的，另外，通過提高親油性，與作為潤滑劑使用的潤滑脂等的親和性提高，其潤滑效果變得更顯著。另外，在利用根據(jù)并用第一種形式及第二種形式的第三種形式的加工方法獲得的橡膠基體材料的情況下，如果將其應(yīng)用于前述密封圈等的密封唇部，則利用第一種形式的加工方法得到的潤滑脂的保持性得到改善、力圖滑動接觸時的低摩擦化及低磨損化的效果、與由第二種形式的加工方法得到的憎水性及親油性提高的效果疊加，實現(xiàn)長壽命化，并且，作為密封構(gòu)件獲得具有極為優(yōu)異的適應(yīng)性的密封唇部。圖9表示將實施了本發(fā)明的橡膠表面的加工方法的橡膠基體材料應(yīng)用于背面密封型的密封圈的密封唇部的情況下的例子。圖例的密封圈3，例如，是安裝在可自由旋轉(zhuǎn)地支承汽車的車輪的軸承部的密封圈。該密封圈3由以下部分構(gòu)成金屬制擋油圈4，所述金屬制擋圈4成一體地套裝到成為旋轉(zhuǎn)側(cè)的內(nèi)輪或軸(圖中均未示出)上；芯材5，所述芯材5成一體地內(nèi)嵌到成為固定側(cè)的外輪(圖中未示出)上；橡膠制的密封構(gòu)件9，所述密封構(gòu)件9成一體地固定安裝于該芯材5上，并且配備有與前述擋油圈4彈性滑動接觸地形成的三個密封唇部6 8。圖例的密封構(gòu)件9，作為密封唇部，包括兩個側(cè)(軸向)唇部6、7，所述側(cè)唇部6、7與擋油圈4的軸向面彈性接觸；一個潤滑脂(徑向)唇部8，所述潤滑脂唇部8與擋油圈4的徑向面彈性接觸。在這些密封唇部6 8和擋油圈4的彈性滑動接觸部，施加潤滑脂G。在圖中，雙點劃線表示這些密封唇部6 8未彈性變形的原本的形狀的狀態(tài)。在側(cè)唇部6、7的與擋油圈(匹配方構(gòu)件)4滑動接觸的滑動接觸面6a上，實施利用前述加工方法進行的加工處理。放大部表示側(cè)唇部6的所述滑動接觸部分。在側(cè)唇部6的滑動接觸面6a上，實施根據(jù)前述第一種實施形式的加工方法的加工處理。即，在該滑動接觸面6a上以規(guī)則的斑點狀形成多個小孔61···，前述施加的潤滑油脂G介于該滑動接觸面6a及小孔61···之間。通過內(nèi)輪或軸的旋轉(zhuǎn)，擋油圈4與側(cè)唇部6的滑動接觸面6a相對地滑動接觸。這時，由于在滑動接觸面6a上形成有多個小孔61…，所以，與擋油圈4的接觸面積少，因此，擋油圈4的旋轉(zhuǎn)轉(zhuǎn)矩變小。而且，由于在彼此的滑動接觸部存在潤滑油脂G，所、以，借助該潤滑作用，抑制旋轉(zhuǎn)轉(zhuǎn)矩的增大。進而，如前面所述，借助由多個小孔61…產(chǎn)生的潤滑脂保持性和低磨損性及低摩擦性，長時間保持這種低旋轉(zhuǎn)轉(zhuǎn)矩，并且，在滑動時發(fā)生的橡膠的磨損粉末、或從外部侵入的異物可以被所述小孔61…捕捉，可以使密封構(gòu)件9長壽命化。前述密封唇部6中的滑動接觸面6a的唇端側(cè)部(外周側(cè)自由端部)為不實施前述加工處理的非加工區(qū)域6b。該非加工區(qū)域6b為沿著徑向具有規(guī)定寬度D的平坦部，該非加工區(qū)域6b成為所謂的密封點，由于前述加工處理而引起的密封性的降低，通過該非加工區(qū)域6b的存在而得到補償。從而，該規(guī)定寬度D被設(shè)定成比密封所必需的最小允許寬度大，比低轉(zhuǎn)矩化所必需的最大允許寬度小。并且，由于在滑動接觸面6a上，通過前述激光加工，利用所希望的規(guī)則的圖形形成多個小孔61···，所以，通過考察由這些小孔61…產(chǎn)生的前述效果，能夠可靠地確保非加工區(qū)域6b，恰當(dāng)?shù)卦O(shè)定其規(guī)定的寬度D，借此，可以擴大其設(shè)計自由度。另外，如果代替根據(jù)第一種形式的加工方法，利用根據(jù)第二種形式的加工方法對前述滑動接觸面6a進行加工處理，則如前面所述，通過除去表層部、即表皮層，增大憎水性及親油性，借此，阻止泥水等從外部向軸承內(nèi)部侵入的效果被更加強化，如前面所述，通過除去表層部、即表皮層，增大憎水性及親油性，并且，潤滑脂對滑動接觸面6a的親和性變得良好，潤滑脂的潤滑效果也變得更加顯著。借此，更加強化阻止泥水等從外部向軸承內(nèi)部侵入的效果，并且，潤滑脂對滑動接觸面6a的親和性變得良好，潤滑效果也變得更加顯著。進而，如果實施根據(jù)前述第三種形式的加工方法，則根據(jù)第一種形式的加工方法及根據(jù)第二種形式的加工方法的效果復(fù)合，飛躍性地提高密封圈中的密封構(gòu)件的適應(yīng)性。另外，在圖9中，表示實施了本發(fā)明的加工處理的橡膠基體材料為包含有構(gòu)成背面密封型的密封圈3的密封唇部6 8的密封構(gòu)件9的例子，但是，并不局限于此，也可以應(yīng)用于其它結(jié)構(gòu)的密封構(gòu)件，借此，可以獲得同樣的效果。另外，在圖9中，以應(yīng)用于內(nèi)輪側(cè)旋轉(zhuǎn)、外輪側(cè)固定的軸承的背面密封型的密封圈作為例子，但是，不言而喻，本發(fā)明也能夠應(yīng)用于適合于將這些旋轉(zhuǎn)、固定關(guān)系顛倒的軸承的背面密封型的密封圈中。附圖標(biāo)記說明
I橡膠基體材料Ia表面11小孔12剝離部2激光照射裝置4擋油圈(匹配方構(gòu)件)
6 8 密封唇部6a表面6b非加工區(qū)域61小孔9密封構(gòu)件
權(quán)利要求
1.一種橡膠表面的加工方法，其特征在于，通過來自于激光照射裝置的激光照射，在橡膠基體材料的表面，以規(guī)則的斑點狀形成多個小孔。
2.一種橡膠表面的加工方法，其特征在于，通過來自于激光照射裝置的激光照射，將橡膠基體材料的表層部剝離除去。
3.一種橡膠表面的加工方法，其特征在于，通過來自于激光照射裝置的激光照射，在橡膠基體材料的表面，以規(guī)則的斑點狀形成多個小孔，并且，通過來自于激光照射裝置的激光照射，將該橡膠基體材料的表層部剝離除去。
4.如權(quán)利要求I或3所述的橡膠表面的加工方法，其特征在于， 當(dāng)在橡膠基體材料的表面形成多個小孔時，一邊使前述激光照射裝置沿著前述橡膠基體材料以規(guī)定的速度掃描，一邊從前述激光照射裝置間歇地照射激光。
5.如權(quán)利要求4所述的橡膠表面的加工方法，其特征在于， 前述激光照射裝置配備有光閘，且并用前述激光的間歇照射和該光閘的開閉。
6.如權(quán)利要求2或3所述的橡膠表面的加工方法，其特征在于， 在剝離除去前述橡膠基體材料的表層部時，一邊使前述激光照射裝置沿著前述橡膠基體材料以規(guī)定的速度掃描，一邊從前述激光照射裝置連續(xù)地照射激光。
7.—種密封構(gòu)件，所述密封構(gòu)件由橡膠基體材料構(gòu)成,所述橡膠基體材料包含有相對于匹配方構(gòu)件彈性地滑動接觸的密封唇部，其特征在于， 對于前述密封唇部的相對于前述匹配方構(gòu)件的滑動接觸面，實施利用權(quán)利要求I至6中任何一項所述的加工方法進行的加工處理。
8.如權(quán)利要求7所述的密封構(gòu)件，其特征在于， 前述滑動接觸面的唇端側(cè)部被形成為不實施前述加工處理的非加工區(qū)域。
全文摘要
一種橡膠表面的加工方法，由第一種形式、第二種形式和第三種形式中的任一種形式構(gòu)成，其中，所述第一種形式，通過來自于激光照射裝置(2)的激光照射，在橡膠基體材料(1)的表面(1a)以規(guī)則的斑點狀形成多個小孔(11…)，所述第二種形式，通過來自于激光照射裝置(2)的激光照射，將橡膠基體材料(1)的表層部剝離除去，所述第三種形式并用所述第一形式及第二形式。另外，提供一種密封構(gòu)件(6)，所述密封構(gòu)件包含有實施了利用所述這些加工方法中的任一個方法進行的加工處理的密封唇部。
文檔編號C08J7/00GK102666684SQ20108005218
公開日2012年9月12日 申請日期2010年11月16日 優(yōu)先權(quán)日2009年11月20日
發(fā)明者山本智久, 日野實, 橫田理津子, 水戶岡豐, 淺沼千尋, 片山龍雄 申請人:內(nèi)山工業(yè)株式會社