JP3467328B2 - 摺動部材 - Google Patents
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Description
摺動部材に関する。
脂(以下「PTFE樹脂」と略称する)は、自己潤滑性
に優れ、摩擦係数が低く、さらには耐薬品性及び耐熱性
を具有することから、軸受などの摺動部材に広く使用さ
れている。
摺動部材は、耐摩耗性及び耐クリープ性に劣るため、摺
動部材の使用用途に応じ、(1)黒鉛、二硫化モリブデ
ン等の固体潤滑剤及び/又はガラス繊維、炭素繊維など
の補強材をPTFE樹脂に添加したり、(2)金属網状
体の網目及び表面にPTFE樹脂を充填被覆したりして
上記の欠点を補っている。上記(2)からなる摺動部材
は、例えば特公昭55−23740号公報、特公昭53
−35107号公報、特開昭63−57919号公報な
どにおいて公知である。この特公昭55−23740号
公報には、金属織物、フルオロプラスチック及び無機繊
維の強化材を含む材料の組合せからなり、自己潤滑性を
有するライニングフォイルが開示されている。また、特
公昭53−35107号公報には、金属網とこれに焼結
したフルオロポリマとからなる軸受材料としての被覆シ
ートにおいて、金属網の交差線材自体が交差個所で互い
に熱的な作業によって溶結されてなる被覆シートが開示
されている。これら特公昭55−23740号公報及び
特公昭53−35107号公報に開示された技術は、基
体に金網を使用し、この金網の網目及び表面に補強充填
材入りフルオロポリマを充填被覆させたものである。
時伸びが8〜20%であり、ブリネル硬度が35〜65
であるアルミニウム可鍛合金からなる厚さ0.3〜0.
9mmのエキスパンドメタルが、鉛5〜25容量%、ガ
ラス繊維10〜50容量%及びポリテトラフルオロエチ
レン40〜80容量%からなるマトリックスで被覆され
て前記エキスパンドメタルの菱形開口部が前記マトリッ
クスで充填されかつエキスパンドメタルの上に前記マト
リックスからなる厚さ0.01〜0.3mmの摩擦すべ
り層が存在するようにしてなるすべり軸受用材料におい
て、前記マトリックスに粒径範囲が0.1〜1.0μm
の硫化亜鉛又は硫酸バリウム10〜50容量%が含まれ
ていることを特徴とするすべり軸受用材料が開示されて
いる。この特開昭63−57919号公報に開示された
技術は、基体にエキスパンドメタルを使用し、このエキ
スパンドメタルの網目及び表面に補強充填材入りポリテ
トラフルオロエチレンを充填被覆させたものである。
多くの異なった使用条件、例えば乾燥摩擦条件又は油中
ないし油潤滑条件下においては、摩擦係数が低く、満足
する性能を発揮するが、何れも摺動面を形成する樹脂層
が薄膜であることに起因し、摺動部材の耐久性が十分と
は言い難い。
いては、多くのエンジニアリングプラスチック用充填
材、とくに黒鉛や二硫化モリブデン若しくは他の金属硫
化物、金属酸化物、又はガラス繊維や炭素繊維などの無
機繊維が使用されているが、これらの充填材は、樹脂層
の耐摩耗性の向上に寄与するが、その配合量を十分注意
しなければPTFE樹脂固有の低摩擦性を阻害するとい
う問題を惹起する。本発明は、上記実情に鑑みてなされ
たものであり、その目的は摩擦摩耗特性及び耐久性に優
れた摺動部材を提供することにある。
を達成するべく鋭意検討を重ねた結果、金属網状体の網
目及び表面に樹脂組成物を充填被覆してなる摺動部材で
あって、金属網状体としてリン青銅合金からなるエキス
パンドメタルを使用し、このエキスパンドメタルの網目
及び表面に、PTFE樹脂を主成分としこれに一定割合
のガラス繊維、特定のリン酸塩及び硫酸バリウム、場合
によっては更に固体潤滑剤を含有した樹脂組成物を充填
被覆してなる摺動部材は、優れた摺動特性を発揮し得る
との知見を得た。
のであり、その要旨は、金属網状体の網目及び表面に樹
脂組成物を充填被覆してなる摺動部材であって、金属網
状体は、リン青銅合金からなるエキスパンドメタルであ
り、該エキスパンドメタルの網目及び表面に、直径10
〜20μm、長さ30〜100μmのガラス繊維を5〜
30重量%と、粒径1〜10μmのピロリン酸カルシウ
ム及びリン酸水素カルシウムから選択されるリン酸塩を
1〜15重量%と、粒径1〜5μmの沈降性又は簸性硫
酸バリウムを1〜20重量%と、残部がPTFE樹脂か
らなり、ガラス繊維、リン酸塩及び硫酸バリウムの合量
が60重量%以下である樹脂組成物が充填被覆されてな
る摺動部材に存する。
発明の摺動部材における樹脂組成物について説明する。
本発明において、樹脂組成物の主成分をなすPTFE樹
脂としては、主としてファインパウダー、例えば三井デ
ュポンフロロケミカル社製の「テフロン6CJ(商品
名)」、ダイキン工業社製の「ポリフロンF201(商
品名)」、旭硝子社製の「フルオンCD−076(商品
名)」、「フルオンCD−123(商品名)」、「フル
オンCD−4(商品名)」が使用される。
ィングパウダー、例えば、三井デュポンフロロケミカル
社製の「テフロン7AJ(商品名)」を樹脂組成物に対
して20重量%以下の範囲で配合したものも使用でき
る。樹脂組成物中のPTFE樹脂の量は、樹脂組成物か
ら各種充填材の量を差引いた残りの量であり、好ましく
は30〜80重量%、更に好ましくは45〜65重量%
である。
強充填材としてのガラス繊維は、従来から当該技術分野
において通常使用されているガラス繊維、すなわち非晶
質性のケイ酸ガラス及びホウ酸塩ガラスが使用される。
ガラス繊維の直径は10〜20μmのものが好ましく、
とくに直径が10μm前後のものが好適である。ガラス
繊維の長さとしては30〜100μmのものが好まし
い。このようなガラス繊維の具体例としては、旭ファイ
バーグラス社製の「MF06JB1−20」が挙げられ
る。
は、5〜30重量%、好ましくは10〜25重量%、更
に好ましくは15〜20重量%である。配合割合が5重
量%未満の場合は補強効果が十分発揮されず、また30
重量%を超える場合は却って耐摩耗性を損うとともに相
手材を損傷させる欠点が現れる。
のリン酸塩及び硫酸バリウムはそれ自体は、黒鉛や二硫
化モリブデンのような潤滑性を示す物質ではないが、P
TFE樹脂に配合されることにより、相手材との摺動に
おいて、相手材表面(摺動面)へのPTFE樹脂の潤滑
被膜の造膜性を助長する効果と樹脂組成物中の前記ガラ
ス繊維の表面にPTFE樹脂の潤滑被膜を形成し、該ガ
ラス繊維と相手材との直接の接触を防ぐ効果を発揮す
る。本発明において、これらリン酸塩及び硫酸バリウム
はPTFE樹脂と補強充填材としてのガラス繊維に同時
に配合されて初めて上述した効果が発揮されるものであ
ることを確認した。リン酸塩としては、第二リン酸塩、
ピロリン酸塩などの金属塩が挙げられる。塩を形成する
金属としては、アルカリ土類金属が好ましい。具体的に
は、リン酸水素カルシウム(CaHPO4(2H
2O))、ピロリン酸カルシウム(Ca2P2O7)が
最も好ましい。リン酸塩の平均粒径は、通常20μm以
下、好ましくは1〜10μmとされる。そして、リン酸
塩の配合割合は1〜15重量%、好ましくは5〜15重
量%、更に好ましくは10〜15重量%である。
降性又は簸性硫酸バリウムのいずれでもよい。斯かる硫
酸バリウムは、例えば堺化学工業(株)から市販されて
おり、容易に入手することができる。硫酸バリウムの平
均粒径は、通常10μm以下、好ましくは1〜5μmと
される。そして、硫酸バリウムの配合割合は1〜20重
量%、好ましくは5〜20重量%、更に好ましくは10
〜15重量%である。
リウムに、さらに黒鉛(Gr)及び二硫化モリブデン
(MoS2)から選択される固体潤滑剤を配合すること
ができる。この固体潤滑剤は、とくに耐摩耗性の向上に
寄与するもので、配合割合は10重量%以下である。配
合割合が10重量%を超えると、主成分をなすPTFE
樹脂固有の低摩擦性を損う結果となる。
材を使用した摺動部材並びに摺動部材の製造方法につい
て説明する。
刃を有する固定下型と、波形状、台形状、三角形状等の
刃を有する可動上型との間に金属薄板を固定下型に対し
て直角方向に、又は固定下型の刃に対し斜め方向に送入
し、可動上型を上下方向に往復させて金属薄板に切り込
みを入れると同時に切り込みを拡開して規則正しい網目
列を形成したエキスパンドメタルが使用される。
〜2mmのリン青銅合金の薄板にエキスパンド加工を施
し、各辺(ストランド)の長さが0.1〜1.5mm、
厚さが0.1〜1.0mmに形成されたものが好適であ
る。
た各充填材とを混合した後、得られた混合物に石油系溶
剤を加えて撹拌混合する方法により湿潤性が付与された
樹脂組成物を得ることができる。PTFE樹脂粉末と各
充填材との混合は、PTFE樹脂の室温転移点(19
℃)以下、好ましくは10〜18℃の温度で行われ、ま
た得られた混合物と石油系溶剤との撹拌混合も上記と同
様の温度で行われる。斯かる温度条件の採用により、P
TFE樹脂粉末の繊維状化が妨げられ、均一な混合物を
得ることができる。
キシレンの他、脂肪族系溶剤又は脂肪族系溶剤とナフテ
ン系溶剤との混合溶剤が使用される。石油系溶剤の使用
割合は、PTFE樹脂粉末と各充填材との混合物100
重量部に対し15〜30重量部とされる。石油系溶剤の
使用割合が15重量部未満の場合は、後述する金属網状
体への充填被覆工程において、湿潤性が付与された樹脂
組成物の展延性が悪く、その結果、金属網状体への充填
被覆にムラを生じ易くなる。一方、石油系溶剤の使用割
合が30重量部を超える場合は、充填被覆作業が困難と
なるばかりでなく、樹脂組成物の被覆厚さの均一性が損
われたり、樹脂組成物と金属網状体との密着強度が悪く
なる。
(c)の工程を経て製造される。 (a)エキスパンドメタルからなる金属網状体上に、湿
潤性が付与された樹脂組成物を散布し、ローラで圧延し
て金属網状体の網目を樹脂組成物で充填すると共に金属
網状体の表面に一様な厚さの樹脂組成物からなる被覆層
を形成する。この工程において、被覆層の厚さは、樹脂
組成物が最終製品に必要とされる被覆厚さの2〜2.5
倍とされる。
状体を200〜250℃の温度に加熱された乾燥炉内に
数分間保持することにより、石油系溶剤を除去し、その
後、乾燥した樹脂組成物をローラによって所定の厚さに
なるように300〜360kgf/cm2の加圧下で加
圧ローラ処理する。
状体を加熱炉に導入して360〜380℃の温度で数分
ないし10数分間加熱して樹脂組成物の焼成を行った
後、炉から取り出し、再度ローラ処理によって寸法のバ
ラツキを調整し、所望の摺動部材とする。
摺動部材において、金属網状体の表面に形成された樹脂
組成物からなる被覆層の厚さは、通常、0.05〜1.
0mmとされる。このようにして得られた摺動部材は、
適宜の大きさに切断されて平板状態で滑り板として使用
され、また、丸曲げされて円筒状の巻きブッシュとして
使用される。
n、荷重(面圧)150kgf/cm2、試験時間30
時間の無潤滑スラスト試験において、摩擦係数が0.0
60〜0.163、摩耗量が10μm以下であり、ま
た、滑り速度3m/min、荷重(面圧)300kgf
/cm2、試験時間30時間の高荷重下での無潤滑スラ
スト試験において、摩擦係数が0.045〜0.10
5、摩耗量が20μm以下であり、優れた摺動特性を示
す。
するが、本発明は、その要旨を超えない限り、以下の実
施例に限定されるものではない。なお、以下の例におい
て、摺動部材の摺動特性は、つぎの(1)及び(2)の
試験方法により評価した。
そして、摩擦係数については、試験を開始してから1時
間経過以降試験終了までの摩擦係数の変動値を示し、ま
た、摩耗量については、試験時間30時間後の摺動面の
寸法変化量で示した。
そして、摩擦係数については、試験を開始してから1時
間経過以降試験終了までの摩擦係数の変動値を示し、ま
た、摩耗量については、試験時間30時間後の摺動面の
寸法変化量で示した。
0μm以下の「テフロン6CJ」(三井デュポンフロロ
ケミカル社製)、石油系溶剤として、脂肪族溶剤とナフ
テン系溶剤の混合溶剤(エクソン化学社製の商品名「エ
クソール」)を使用した。
される充填材とをヘンシェルミキサー内に供給して撹拌
混合し、得られた混合物100重量部に対して石油系溶
剤20重量部を配合し、PTFE樹脂の室温転移点以下
の温度(15℃)で混合し、充填被覆用樹脂組成物を得
た。
スパンド加工を施し、各辺(ストランド)が0.60m
mの方形状の規則正しい網目を備えた厚さ0.43mm
のエキスパンドメタルを形成し、これを基材とした。
なる基材上に散布供給し、ローラで圧延して基材の網目
を樹脂組成物で充填すると共に基材の表面に樹脂組成物
の被覆層を形成した後、220℃の温度に加熱した熱風
乾燥炉中に5分間保持し、樹脂組成物中の溶剤を除去し
た。ついで、網目及び表面が樹脂組成物で充填被覆され
た基材を加熱炉で360℃、10分間加熱焼成した後、
ローラで加圧処理し、寸法調整及びうねり等の矯正を行
い、表面に0.13mmの厚さの被覆層が形成された基
材を得た。矯正の終了した基材を切断し、一辺が30m
mの摺動板試験片を得た。
図、図2は、図1に示すエキスパンドメタルを基材とし
た摺動部材を示す断面図であり、図中、符号1はエキス
パンドメタル、2は辺(ストランド)、3は網目、4は
エキスパンドメタルの網目及び表面に充填被覆された樹
脂組成物からなる被覆層である。
(2)の結果を表3〜表7に示す。なお、表中の配合割
合は重量%で示す。
動部材は、(1)及び(2)のいずれの試験においても
優れた摺動特性を発揮し、とくに摩耗量は極めて低い値
を示した。一方、比較例の摺動部材は、摩耗量が高い値
を示し、(2)の試験条件では、試験開始後1時間で基
材に切断を生じた。
耗量の極めて少ない優れた摺動特性を発揮する摺動部材
が提供される。
平面図である。
を示す断面図である。
Claims (3)
- 【請求項1】 金属網状体の網目及び表面に樹脂組成物
を充填被覆してなる摺動部材であって、金属網状体は、
リン青銅合金からなるエキスパンドメタルであり、該エ
キスパンドメタルの網目及び表面に、直径10〜20μ
m、長さ30〜100μmのガラス繊維5〜30重量%
と、粒径1〜10μmのピロリン酸カルシウム及びリン
酸水素カルシウムから選択されるリン酸塩1〜15重量
%と、粒径1〜5μmの沈降性又は簸性硫酸バリウム1
〜20重量%と、残部がポリテトラフルオロエチレン樹
脂とからなり、ガラス繊維、リン酸塩及び硫酸バリウム
の合量が60重量%以下である樹脂組成物が充填被覆さ
れていることを特徴とする摺動部材。 - 【請求項2】 樹脂組成物は、直径10〜20μm、長
さ30〜100μmのガラス繊維10〜25重量%と、
粒径1〜10μmのピロリン酸カルシウム及びリン酸水
素カルシウムから選択されるリン酸塩5〜15重量%
と、粒径1〜5μmの沈降性又は簸性硫酸バリウム5〜
20重量%と、ポリテトラフルオロエチレン樹脂45〜
65重量%とを含有する請求項1に記載の摺動部材。 - 【請求項3】 樹脂組成物は、黒鉛及び二硫化モリブデ
ンから選択される固体潤滑剤を10重量%以下含有し、
ガラス繊維、リン酸塩、硫酸バリウム及び固体潤滑剤の
合量が60重量%以下である請求項1又は2に記載の摺
動部材。
Priority Applications (2)
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JP22106594A JP3467328B2 (ja) | 1994-08-23 | 1994-08-23 | 摺動部材 |
US08/516,775 US5616406A (en) | 1994-08-23 | 1995-08-18 | Sliding member |
Applications Claiming Priority (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
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JP22106594A JP3467328B2 (ja) | 1994-08-23 | 1994-08-23 | 摺動部材 |
Publications (2)
Publication Number | Publication Date |
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JPH0860170A JPH0860170A (ja) | 1996-03-05 |
JP3467328B2 true JP3467328B2 (ja) | 2003-11-17 |
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ID=16760947
Family Applications (1)
Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
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JP22106594A Expired - Fee Related JP3467328B2 (ja) | 1994-08-23 | 1994-08-23 | 摺動部材 |
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US (1) | US5616406A (ja) |
JP (1) | JP3467328B2 (ja) |
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