JPS6072952A

JPS6072952A - 摺動部材

Info

Publication number: JPS6072952A
Application number: JP18390983A
Authority: JP
Inventors: Shinya Kawakami; 真也川上; Tatsuhiko Fukuoka; 福岡　辰彦; Osamu Suzuki; 修鈴木
Original assignee: Taiho Kogyo Co Ltd
Current assignee: Taiho Kogyo Co Ltd
Priority date: 1983-09-30
Filing date: 1983-09-30
Publication date: 1985-04-25
Also published as: JPH0115531B2

Abstract

(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるた
め要約のデータは記録されません。

Description

【発明の詳細な説明】（技術分野）本発明は、軸受けとかメカニカルシールに使用される摺
動部材に関する。

〔従来技術〕

熱可塑性樹脂、熱硬化性樹脂をバインダとして使用し、
種々のＩＩ滑剤粉末を含む摺動部材が多数知られている
。従来の摺ａｌ１部材は結合剤である熱硬化性樹脂ある
いは熱可塑性樹脂をマトリックスの主要成分とし、該マ
トリックス中にフッ素樹脂、二硫化モリブデン、グラフ
フィト等の固体ｒＲＷ４剤粉末が分散した組織をもつも
のであった。

〔発明の目的〕

本発明はフッ素樹脂をマトリックス中にｓＩ緒状に分散
させることにより、低い摩擦係数を有する摺動材料が得
られることを発見し、この発見に基づいて達成されたも
のである。本発明は低い摩擦係数をもつフッ素樹脂含有
の摺動部材を提供することを目的とする。

（発明の構成）本発明の摺動部材は、結合剤または結合剤とカーボング
ラファイト粉末の潤滑性粉末との混合体で構成されたマ
トリックス部と該マトリックス部に繊維状に分散したフ
ッ素樹脂とを主成分とすることを特徴とするものである
。

（発明の構成の詳細な説明）本発明のフッ素樹脂は摺動材料の主要成分となるマトリ
ックス中に繊維状に分散している。マトリックス中での
繊維状の分散は、モールディングパウダと称せられる圧
縮成形用ＰＴＦＥ粉末、ファインパウダと称せられる押
出成形用ＰＴＦＥ粉末、ＰＴＦＥディスパージョンと称
せられる含浸用水溶液から注出されたＰ　Ｔ　Ｆ　Ｅ粉
末の１１！以上マトリックス成分とを混練することによ
り得られる。フッ素４１ｍ成分の配合割合は全体を１０
０！ＩＩ間％（以下、％は重量％を、また、特に断らな
い限り全体を１００１Ｊ１％とする）とした場合に０゜
２〜３０％である。０．２％以下の場合には、その効果
が十分でない。また、３０％を越える場合には混練に大
きな力を要し、混練が困難である。

マトリックス、中に分散しているｍＭ状フッ素樹脂の太
さは０．１〜１０μ程度である。なお、繊維状フッ素樹
脂の走査型電子顕微鏡写真図を第１図に示プ。白く繊維
状にみえているのがフッ素樹脂である。なお、この写真
においてはマトリックス部はポリアセタール樹脂である
。

マトリックスは結合剤単独あるいは結合剤と無機物粉末
との混合体で構成される。このマトリックスは上記した
繊維状のフッ素樹脂の媒体となり、摺動部材の母体とな
るものである。

結合剤とらでは熱可塑性ｓｔｍ、熱硬化性樹脂ともに使
用できる。

熱可塑性樹脂としては、ポリアセタール、ポリブチレン
テレフタレート、ナイロン等の樹脂、特に結晶性の樹脂
が好ましい。

熱硬化性樹脂としては、ストレートフェノール帽しエポ
キシ変性フＩノール樹脂、メラミン変性フェノール樹脂
等の変１１Ｌ　−）　、ｆｆ−ノール１ｌｆｆｉ、エポ
キシ樹脂、メラミン樹脂、ユリア樹脂、ポリイミド、ポ
リアミドイミド等の熱硬化性樹脂を使用することができ
る。特にストレートフェノール樹脂、変性フェノール樹
脂が優れたＷ、腺特竹を与える。

結合剤とともにマトリックスを構成するノコ−ボングラ
ファイト粉末等のｒｉ滑ｔ１１ｓｈ末とはカーボングラ
フフィトに代表される固体ｎ滑剤、潤滑油を吸着、ある
い番よ含浸した幼体、耐荷重性向上、耐摩耗性向上ある
いは結合剤の相手材への凝着を防ぐ硬質粉末を挙げるこ
とができる。

ｒａｍ性粉末として代表的なカーボングラファイト粉末
は固体潤滑剤としての作用以外にマトリックスを構成す
る主要成分とすることができる。

カーボングラファイト粉末としては完全な黒鉛ばかりで
なく、不完全な黒鉛、いわゆるカーボングラファイト等
も使用１゛ることができる。結晶的には黒鉛結晶の（０
０２）方向の簡ｎｕｉが３．５００Å以下の黒鉛、好ま
しくは３．３５４より太きく３．４１０より小さい程痕
の黒鉛を使用するのが良い。また、天然黒鉛、人造黒鉛
いずれでもよい。天然黒鉛として知られている土状黒鉛
、鱗状黒鉛、鱗片状黒鉛、塊状黒鉛等いずれも使用する
ことができる。カーボングラフフィトの配合割合は４０
〜７０％、好ましくは５０〜６０％である。カーボング
ラファイトの粒径は０．５〜２００μ、特に２〜１００
μ程度が好ましい。多量の潤滑竹粉末を配合する場合に
は、結合剤として熱硬化性樹脂を用いるのが好ましい。

この場合の熱硬化性樹脂の配合割合は２０〜５０％、特
に２５〜３５％の配合割合が優れている。

他の固体潤滑剤としては二硫化モリブデン、雲母、窒化
硼素等を上げることができる。これらは０．５〜１５％
程度配合できる。特に１〜１０％程度配合したものが優
れている。粒径としては１００μ以下であるのが好まし
い。

ＩＩＩ滑油を吸着、含浸した粉体に用いられる潤滑油と
しては、シリコンオイル、耐熱合成オイル、オレフィン
オイル、パラフィンオイル、一般鉱油等を使用すること
ができる。なお、本発明の含油摺動部材が短期的には１
４０℃程度の成形温度摺動温度となり得ることｂあるた
めに短期間において１４０℃程度の耐熱性を右する油で
あることが好ましい。なお、潤滑油の割合は０．５〜１
５垂開％程度、特に３〜８％稈１１１がよい。

ｒｌｌＷ４油の吸着剤どしては木粉、粉末状のセルロー
ス、表面積の大きい多孔質の有機、無機粉末、層状鉱物
、ｗ４粒状粉末等を使用することができる。

なお、カーボングラファイト粉末も吸着剤として使用で
きる。

硬質粉末としては、炭化珪素、炭化チタン、炭化タング
ステン等の炭化物、窒化珪素、窒化硼素等の窒化物、ア
ルミナ、シリカ、チタニア、マグネシア、酸化マンガン
、酸化カルシウム、酸化鉄、酸化クロム等の酸化物、雲
ｍ　、ガラスピーズ、フェライト、ガラス綴紐、タルク
等を使用することができる。なお、硬質粉末は、実際上
マトリックスを構成する結合剤等の主成分により硬い物
質であれば硬質粉末としての作用を有する。しかし、よ
り硬い物質が好ましい。硬質粉末の粒径は０゜５〜２０
０μ、特に２〜１５０μ程度がよい。配合割合は２５％
以下、５〜２５％程痕、より好ましくは８〜２０％程度
である。

本発明の摺動部材は、−Ｆ記した成分を混合混練し、フ
ッ素樹脂をマトリックス内で繊維状に分散させ、成形型
内で圧縮成形し、あるいは成形型内に射出成形して製造
するとができる。この型成形時に軸受け、あるいはメカ
ニカルシールのシール材として好ましい形状を有するよ
うに型成形することができる。また、型成形後、機械的
に研削あるいは切削して一定の形状に仕上げることもで
きる。

〔発明の効果〕

本発明の摺動部材は、フッ素樹脂が繊維状となっている
ため、従来の粒状に分散したフッ素樹脂に比較して、ｌ
ｌ！擦係数が小さい。従って、従来と同じ摩擦係数を得
るためには少ない割合のフッ素樹脂を配合すればよい。

またフッ素４１１１Ｆｔが繊維状にマトリックス中に分
散しているため、粒子状に分散しているものと比較して
、フッ素樹脂自体がマトリックスより脱落しにくい。市
なわら、摩擦表面に表出した繊維状フッ素樹脂は、大部
分がマトリックス中に存在しているため＊ｍ表面より脱
落しにくい。その上に、使用しているフッ素樹脂が延性
にすぐれた種類のものであるため、摩擦表面で伸び、広
く摩擦表面をフッ素樹脂で被覆ものと考えられる。した
がって、摩擦表面にはフッ素樹脂が集積し、フッ素樹脂
の割合が高くなっているものと考えられる。これが低摩
擦係数を与える要因と思われる。

潤滑油が含浸した粉末が配合されている場合は、この！
ＩＩ滑油が摺動表面に供給されるために摩擦面にｒＩＪ
滑油が供給され（ｌｔ摩擦が達成される。また、潤滑油
は相手材への結合剤の凝着を防止する作用を行なう。

固体１ｆｆｌ滑剤は結合剤中に分散してマトリックスを
形成している。これは結合剤が相手材表面に凝着するの
を防ぐとともに、固体潤滑剤自体が潤滑剤となり、円滑
な摺動を可能とする。固体潤滑剤として黒鉛を使用した
場合には、黒鉛自体が摩擦係数が小さいために低摩擦の
効果が大である。固体潤滑剤として二硫化モリブデンを
使用する場合は、二硫化モリブデン自体が優れた固体潤
滑剤としてしられているように低摩擦化が達成される。

階動部材中に硬質粉末を配合した場合には硬質粉末が相
手材摺動向に凝着した結合剤を削り取る作用を行イＴう
。したがって、硬質物を含有させることにより長時間に
わたって摩擦が安定し、低摩擦が得られる。

本発明の摺動部材中に硬質粉末と固体潤滑剤がハに配合
されている場合には、上記した硬質粉末および固体潤滑
剤としてのそれぞれの効果が発揮される。例えば、結合
剤としてフェノール樹脂を使用した場合に硬質物と固体
潤滑剤はそれぞれ独立する傾向にあるためにフェノール
樹脂中により硬質物と固体潤滑剤が分散し、それだけフ
ェノール樹脂が分散することになりフェノール樹脂の相
手材への凝着の発生を防止できる。なお繊維化したフッ
素樹脂により硬質物の保持が一層強固になり、硬質粉末
の堕落をある程度防止することができる。

なお、本発明の摺動部４Ａの相手材としては、含油した
アルミナのようイ【含油セラミックス材が最も適してい
る。特に、含油アルミナを相手材とするメカニカルシー
ルに本発明の摺動部材を有効に使用することができる。

（試験例１）結合剤としてボリア１？タールを使用し、繊維化フッ素
樹脂としてＰＴＦＥのモールデインクパウダーを用いた
。第１表に示−ｕ’ＮＯ，１〜Ｎｏ、７の配合割合で配
合し、２軸混練押出槻で混練し、その後粒状にして射出
成形した。得られた成形体を切削加工により内径１（３
ｍｌｌ＋、外径２１１Ｉｌ［１１１厚さ７ｍｍの摺動材
を形成した。次に、相手材として焼結アルミナよりなる
アルミプリングを使用し、荷重５ｋｑ、速度０．２ｍ／
秒、水中で１時間のリング−リング式摩擦摩耗試験機に
よる試験を行なった。なお、この試験においては各摺動
部材を固定し、相手材を回転して行なったものである。

これにＪ：す、平均摩擦係数をめた。得られた結果を第
１表番Ｊ示ず。

なお、比較のために、ポリアセタール１００％およびポ
リアセタール８６％と成形体を粉砕した１丁ＦＦパウダ
ーを混練して得た摺動部材を実施例１と同様に製造した
。これらについても実施例１と同様の試験を行ない摩擦
係数をめた。結果を第１表に合せて示す。

得られた摺動材料のＦｆｌ擦係数をみると、Ｎｏ。

１とＮｏ、１０２を比較れするとわかるように、わり”
かに０．２％の繊維上ＰＴＦＥが含まれているだ（〕で
摩擦係数が０．０２低下した。またＮｏ。

６とＮＯ，１０２の比較により、ＰＴＦＥの配合割合は
共に１４％であるが、繊維状のＰＴＦＥを含有ＪるＮｏ
、６の摩擦係数が０．２１であるのに対し、粒子状のＰ
ＴＦＥをもつＮｏ、１０２の摩擦係数は０．３１である
。これにより４１Ｍ状のＰＴＦＥの効果が明らかである
。なお、参考までじＮｏ　Ａの稙ｔｊＩＭ　ｋオの１戊
の十杏只菅♀願瀞鮪Ｚｊ’貞を第１図に、ＮＯ，１０１
の暦動部材の組成の顕微鏡写真を第２図に示Ｊ。第１図
で白い繊維状のものがＰＴＦＦである１、一方策２図で
黒い粒状のものがＰＴＦＥである。

〔試験例２〕結合剤どしてフェノール４も・１脂、エボギシ樹脂およ
びポリアセタールを使用し、カーボングラフフィト粉末
として人造カーボングラフ１イト粉末であるいわゆるカ
ーボングラファイト（粒径８０μ以下）を使用した。そ
して第２表に示ずそれぞれの配合割合でカーボングラフ
ァイト粉末と結合剤を混練して成形粉末を得た。＜ｒお
、混合はヘンセルミキサー等で行ない、その後ホットロ
ール、コニーダ等で混練した。Ｎ（１，９については実
施例１と同様に成形した。その他は通常のフェノール樹
脂の成形方法と同様に１５５℃、成形圧２００ｋｇ／ｃ
ｒ２で約３分成形したものである。

得られた成形体は実施例１ど闘様に切削加工１）、かつ
同様の開動試験を実施した。結果を第２表に合せて示す
。

カーボングラファイト粉末を３０〜７０％配合するこ−
とにより、実施例１の摺動部材と比較し摩擦係数が０．
０２程度低くなるのがわかる。また繊維状Ｆ）　Ｔ　Ｆ
　Ｅが含まれていない場合には、Ｎｏ。

１０３、Ｎｏ、１０４の試料より明らかな様に０゜３７
．０．３２という大きな摩擦係数を示す。しかし、０．
２％のｔａｇ状ＰＴＦＥを配合することにＪ：す、摩擦
係数は０．３２となり、３．１％以上を配合することに
より摩擦係数は０．２４以下となるのがわかる。

（試験例３）試験例２と同じように、フェノール樹脂、エポキシ樹脂
、ポリアセタール、４１Ｈ状ＰＴＦＥ、カーボングラフ
ァイトを用い、さらに硬質粉末として粒径２５μ以下の
シリカおよび粒径１０μ以下のアルミナを用い、第３表
に示す配合割合で各摺動部材を製造した。そして、試験
例１と同様に試験を行なった。

この試験で得られた摩擦係数を第３表に合せて示す。シ
リカを配合することにより摩擦係数が０゜１６〜０，２
６となり、極めて安定しているのが明らかである。また
、繊維状Ｐ　Ｔ　Ｆ　Ｅを配合していないＮｏ、１０５
の囲動部材の摩擦係数０．３５と比較し、ｌ１ｌＩ！Ｉ
察係数が七しく低くなっている。

（試験例４）試験例２の７１ノーｔｉｔ樹脂またはポリアセタール、
カーボングラファイト、繊維状フッ素樹脂に加えて、潤
滑剤として知られている二硫化モリブデン（平均粒径的
５μ）、低分子ｍ４フツ化エチレン樹脂粉末、窒化硼＊
（粒径的１０μ）、シリコン油（カーボングラファイト
に予め含浸吸着させた）を使用して実施例１と同様に摺
動部材を得た。また、得られた摺動部材を試験例１と同
様に試験を行なった。得られた摩擦係数を合せて第４潤
滑剤の添加により摩擦係数がさらに低下して安定し、０
．１１〜０．２３程度の小ざな摩擦係数が得られている
。特にシリコン油を含浸させることにより０．１１とい
う低い摩擦係数をもつものが得られた。

（試験例５〕第１表第２表硬質物としてのシリカまたはアルミナおよび潤滑剤の１
ｆ！または２種を配合した摺動部材を第５表に示す。な
お、８１１５表に示す摺動部材ついても試験例２と同様
にして製造したものである。また、試験例１と同様にし
て得られた試験結果を第５表に合せて示す。摩擦係数が
０．１６〜０．２３と低く安定しているのがわかる。な
お、比較例として示したＮｏ、１０６の摺動部材は摩擦
係数が０゜３３と高い。これはマトリックス中に繊維状
ＰＴＦＥが含まれていないためと思われる。

【図面の簡単な説明】

第１図は試験例１に示すＮ０１４摺動部材の組織を示す
顕微鏡写真図、第２図は比較例の１習動部材の組織を示
す走査型電子顕微鏡写真図である。特許出願人　大豊工業株式会社代理人　弁理士　大川　宏同　弁理士　齢谷　修同　弁理士　丸山明夫第１図Ｐ卒中１Ｍ−−−階−−＋１０．１ｍｍ第２図手続補正Ｗ（方式）昭和５９年２月２３日昭和５　ＩＩ年特許願第１８３９０９号２、発明の名称摺動部材３、補正をする者事件との関係　特許出願人４、代理人〒４６０愛知県名古屋市中村区名駅３丁目３番の４児玉ビル（Ｔ１０５２−５８３−９７２０）昭和５９年
１月１１日（発送日５９年１月３１日）６、補正の対象明細書の図面の簡単な説明の欄７、／補正の内容（１）明細書のｖｔ２１頁第１２行から第１３行にかけ
てｒＮＯ，４摺動部材の細織」とある後に、「の繊維形
状」を挿入する。（２）明細書の第２１頁第１３行から第１４行にかＧｊ
て「比較例の摺動部材の組織」とある後に、Ｐａ子構造
」を挿入する。以上

Claims

【特許請求の範囲】（１）結合剤、または！結合剤とカーボングラファイト
粉末等の潤滑性粉末との混合体で構成されたマトリック
ス部と、該マトリックス部にｍ組状に分散したフッ素樹
脂とを主成分とすることを特徴とする摺動部材。（２）フッ素樹脂の繊維状分散はマトリックス部との混
練により得られたものである特許請求の範囲第１項記載
の摺動部材。（３）全体を１００重１％としたとき、フッ素樹脂は０
．２〜３０重量％の範囲にある特許請求の範囲第１項記
載の摺動部材。（４）結合剤は熱可塑性樹脂である特許請求の範囲第１
項記載の摺動部材。（５）結合剤はポリアセタールである特許請求の範囲第
４項記載の摺動部材。（６）マトリックス部は熱硬化性樹脂とカーボングラフ
ァイト粉末との混合体で構成されている特許請求の範囲
第４項記載の摺動部材。（７）マトリックス部に硬質粉末を含む特許請求の範囲
第６項記載の摺動部材。（８）マトリックス部には固体Ｉｒ１１消剤あるいはｆ
、］滑油を吸着した粉末を含む特許請求の範囲第６項記
載の摺動部材。（９）マトリックス部には硬質粉末および固体潤滑剤あ
るいは潤滑油を吸着した粉末を含む特許請求の範囲第６
項記載の摺りＪ部材。（１０）結合剤は熱硬化性樹脂である特許請求の範囲第
１項記載の摺動部４Ａ　０（１１）結合剤はフェノール樹脂である特許請求の範囲
第１０項記載のＩ！！′ｌ動部祠。（部材）マトリックス部は熱硬化性樹脂とカーボングラ
ファイト粉末どの混合体で構成されている特許請求の範
囲第１０項記載の摺動部材。（１３）マトリックス部は硬質粉末を含む特許請求の範
囲第１０項記載の摺動部材。（１４）マトリックス部は固体ｆＪｔｉｌｌ剤あるいは
′ｒａｍ油を吸着した粉末を含む特許請求の範囲第１０
項記載の摺動部材。（１５）マトリックス部は硬質粉末および固体ｌｌ１ｌ
ｌＩｌ剤または潤滑油を吸着した粉末を含む特許請求の
範囲第１０項記載の摺動部材。