摺動部材
【課題】広範囲の分野において、低摩擦性が要求される部位への適用を可能とする低摩擦性を有する軸受、すべり板などの摺動部材を提供すること。
【解決手段】平板状の摺動部材1は、繊維織布強化熱硬化性合成樹脂の積層体からなる四角柱の基体2と、該基体2の一方の表面3に一体に接合された表層材4と、該基体2及び表層材4に該表層材4の表面5で開口すると共に基体2の一部まで伸びて形成された複数個の円柱状の凹部6と、該凹部6に充填保持された固体潤滑剤7とからなり、固体潤滑剤7は、カーボンブラック5〜15重量%と炭化水素系ワックス10〜20重量%と芳香族ポリアミド樹脂粉末1〜5重量%と炭化水素油10〜20重量%と残部常温硬化型エポキシ樹脂とを含んでいる。
【解決手段】平板状の摺動部材1は、繊維織布強化熱硬化性合成樹脂の積層体からなる四角柱の基体2と、該基体2の一方の表面3に一体に接合された表層材4と、該基体2及び表層材4に該表層材4の表面5で開口すると共に基体2の一部まで伸びて形成された複数個の円柱状の凹部6と、該凹部6に充填保持された固体潤滑剤7とからなり、固体潤滑剤7は、カーボンブラック5〜15重量%と炭化水素系ワックス10〜20重量%と芳香族ポリアミド樹脂粉末1〜5重量%と炭化水素油10〜20重量%と残部常温硬化型エポキシ樹脂とを含んでいる。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【0001】
本発明は、低摩擦性を有する軸受、すべり板などの摺動部材に関する。
【背景技術】
【0002】
【特許文献1】特公昭39−14852号公報
【特許文献2】特公昭58−35468号公報
【0003】
従来、綿布基材入りフェノール樹脂製すべり部材を得るにあたり、黒鉛や二硫化モリブデン又は四ふっ化エチレン樹脂(以下「PTFE」と略称する)などの固体潤滑剤粉末をフェノール樹脂ワニスに分散含有させたものに綿布基材を浸漬して引上げ、適宜加温して溶剤を逸散してこれら固体潤滑剤が基材に付着含浸せしめられたプリプレグを得、これを成形材料として積層すべり部材とするなどの方法が用いられている。
【0004】
しかしながら、綿布基材の浸漬、引上げによりプリプレグを形成するに際しての作業性を保つべく、固体潤滑剤の混入割合を比較的低く抑える必要があり、その結果前記公知の方法で得られた固体潤滑剤入りすべり部材では、あまり摩擦係数を低下させることができず、また必ずしも充分な耐摩耗性が得られない。
【0005】
加えて、仮に固体潤滑剤の混入割合を高め得たとしても、単なる浸漬によっては繊維基材の繊維組織間隙に樹脂と固体潤滑剤との混合物が充分には充填されず、また混合物が基材に必ずしも充分には付着され得ず、このようなプリプレグを用いて積層成形すると、得られた成形物が層間剥離を起こす虞があり、その結果すべり部材の機械的強度を著しく低下させる虞がある。
【0006】
このような問題を解決するべく、補強基材に予め合成樹脂ワニスを含浸せしめ、ついでこのワニス含浸基材に固体潤滑剤入りワニスを塗布するか、固体潤滑剤の水分散体を塗布するなどして基材のほぼ表面にのみ固体潤滑剤を付着せしめるという方法がある(特許文献1所載)。しかしながら、この特許文献1に開示された方法においても、すべり部材の低摩擦性、耐摩耗性などが充分とは言い難い。
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【0007】
上述したすべり部材とは別に、綿布等の織布に樹脂ワニスを含浸したプリプレグを複数枚重ね合わせた基体の表面(摺動面)にPTFE繊維と他の繊維、例えば綿繊維、ガラス繊維などとの交織布を一体に積層してなるすべり部材が提案されている(特許文献2所載)。この特許文献2には、PTFE繊維とPTFE繊維以外の他の繊維からなり、PTFE繊維が表面に60〜85%を占める交織布に熱硬化性合成樹脂25〜40重量%を含浸せしめた樹脂加工PTFE交織布からなる表層材が開示されている。この表層材は、裏材に接合一体化されて使用されることから、裏材との接合面となる裏面にはPTFE繊維以外の繊維を露出させる必要があり、相手材との摺動面となる表面には低摩擦性を発揮するPTFE繊維の露出割合を100%とすることはできない。したがって、摺動面には低摩擦性に寄与しない繊維が露出することになり、低摩擦性を発揮するすべり部材とは言い難いものでる。
【0008】
上記特許文献1及び特許文献2に開示されたすべり部材は、特定の用途においては充分使用可能であるが、特に低摩擦性が要求される用途、例えば建築、土木分野における建物や橋梁、高架道路を支持する弾性支承と併用して設置し、当該建物等に加わる地震力を減少させるすべり免震装置への適用は、低摩擦性の観点で到底難しい。
【0009】
本発明は、上記諸点に鑑みてなされたものであり、その目的とするところは、広範囲の分野において、低摩擦性が要求される部位への適用を可能とする低摩擦性を有する軸受、すべり板などの摺動部材を提供することにある。
【課題を解決するための手段】
【0010】
本発明の摺動部材は、繊維織布強化熱硬化性合成樹脂の積層体からなる基体と、この基体の一方の表面に一体に接合された表層材と、基体及び表層材に表層材の表面で開口すると共に基体の一部まで伸びて形成された少なくとも一つの凹部又は溝と、この凹部又は溝に充填保持された固体潤滑剤とからなり、固体潤滑剤は、カーボンブラック5〜15重量%と炭化水素系ワックス10〜20重量%と芳香族ポリアミド樹脂粉末1〜5重量%と炭化水素油10〜20重量%と残部常温硬化型エポキシ樹脂とを含んでいることを特徴とする。
【0011】
本発明の摺動部材によれば、摺動面には摺動性に優れた表層材と表層材の表面で開口する凹部又は溝に充填保持された固体潤滑剤とが露出しており、固体潤滑剤中に炭化水素系ワックスに吸収保持された炭化水素油が相手材との摺動により生じる摩擦熱によって摺動面に供給されるので、相手材とは摺動性に優れた表層材と表層材の表面に供給された炭化水素油とを介しての摺動に移行することにより低摩擦性が発揮される。
【0012】
本発明の摺動部材において、表層材は、好ましくはポリアミド樹脂シート、より好ましくは12ナイロンシートからなり、更に好ましくはグラファイトを3〜7重量%含有したグラファイト入り12ナイロンシートからなり、該シートの一方の面において基体の一方の表面に一体に接合されているとよい。
【0013】
ポリアミド樹脂シート、特に12ナイロンシートはそれ自体低摩擦性を有することから表層材として使用して好適であり、更には3〜7重量%のグラファイトが含有された12ナイロンシートは低摩擦性に加えて耐摩耗性が高められていることから表層材としては好ましい。
【0014】
また、表層材は、有機繊維からなる織布と該織布の表面及び繊維組織間隙に含浸塗工されたPTFEを含有する熱硬化性合成樹脂とからなる少なくとも一枚の織布シートからなっていてもよい。この織布シートにおいては、熱硬化性合成樹脂に含有されたPTFEが混在されているので、該シートの表面においてPTFEの低摩擦性が発揮される。
【0015】
有機繊維としては、綿繊維、アラミド繊維、ポリエステル繊維及び綿繊維とポリエステル繊維との混紡繊維のいずれかから選択されたものが好ましく、したがって、織布シートにおいて、有機繊維からなる織布としては、綿織布、アラミド繊維織布、ポリエステル繊維織布及び綿繊維とポリエステル繊維との混紡織布のうちの一つから選択されたものが好ましい。
【0016】
更に、表層材は、PTFE繊維の織布と有機繊維の織布とが重ね合わされ、かつふっ素樹脂製糸によって縫合一体化された複合織布と該複合織布に、具体的には、該複合織布の表面及び繊維組織間隙に含浸塗工された熱硬化性合成樹脂とからなる複合織布シートからなっていてもよい。この複合織布シートは、有機繊維の織布側において基体の一方の表面に一体に接合されているとよい。
【0017】
この複合織布シートにおいては、摺動面となる表面はPTFE繊維の織布とふっ素樹脂製糸との露出面となるため、PTFE及びふっ素樹脂の固有の低摩擦性が発揮される。
【0018】
この複合織布において、有機繊維の織布としては、前記と同様の織布が使用されるとよい。
【0019】
ふっ素樹脂製糸としては、PTFEからなる糸及び四ふっ化エチレン・六ふっ化プロピレン共重合体(以下「FEP」という)からなる糸のいずれかから選択されるとよく、これらふっ素樹脂製糸は、単糸及び紡糸のいずれか一方であり、おおむね200〜1,200デニールの範囲の糸であることが好ましい。
【0020】
基体と表層材とに表層材の表面で開口すると共に基体の一部まで伸びて形成された少なくとも一つの凹部又は溝に充填保持される固体潤滑剤において、炭化水素系ワックスは、炭素数がおおむね24以上のパラフィン系ワックス、炭素数がおおむね26以上のオレフィン系ワックス、炭素数がおおむね28以上のアルキルベンゼン及びマイクロクリスタリンワックスのうちの少なくとも一つから選択されるとよい。
【0021】
固体潤滑剤中の芳香族ポリアミド樹脂粉末は、メタフェニレンジアミンとイソフタル酸クロライドとを縮合重合して得られるメタフェニレンイソフタルアミドの粉末が使用されて好適である。
【0022】
固体潤滑剤中の炭化水素油は、パラフィン系オイル、ナフテン系オイル等の炭化水素系鉱油又はポリ−α−オレフィン、ポリブテン等の炭化水素系合成油であると好ましい。
【発明の効果】
【0023】
本発明によれば、摺動面は低摩擦性を有する表層材と該表層材の表面で開口する凹部又は溝に充填保持された固体潤滑剤とが露出しており、凹部又は溝に充填保持された固体潤滑剤中の炭化水素油が摺動摩擦熱によって摺動面に供給される結果、表層材の低摩擦性と固体潤滑剤の低摩擦性とがいかんなく発揮される摺動部材が提供される。
【発明を実施するための最良の形態】
【0024】
次に本発明及びその実施の形態を、図に示す好ましい例に基づいて更に詳細に説明する。なお、本発明はこれら例に何等限定されないのである。
【0025】
図1において、平板状の摺動部材1は、繊維織布強化熱硬化性合成樹脂の積層体からなる四角柱の基体2と、基体2の一方の表面3(図5等参照)に一体に接合された表層材4と、基体2及び表層材4に表層材4の表面5で開口すると共に基体2の一部まで伸びて形成された複数個の円柱状の凹部6と、凹部6に充填保持された固体潤滑剤7とからなる。摺動部材1は、図2に示すように円柱をなすものであってもよく、更に凹部6は、図2に示すように互いに直交する二つの直方体の長溝からなる一つの凹部6であってもよい。
【0026】
図3に示す平板状の摺動部材1の基体2の製造装置において、アンコイラ8に巻かれた繊維織布からなる補強基材9は、送りローラ10によって熱硬化性合成樹脂ワニス11を貯えた容器12に送られ、容器12内に設けられた案内ローラ13及び14によって容器12内に貯えられた熱硬化性合成樹脂ワニス11内を通過せしめられることにより、補強基材9の表面に熱硬化性合成樹脂ワニス11が塗工される。ついで、熱硬化性合成樹脂ワニス11が塗工された補強基材9は送りローラ15によって圧縮ロール16及び17に送られ、圧縮ロール16及び17によって補強基材9の表面に塗工された熱硬化性合成樹脂ワニス11が繊維組織間隙にまで含浸せしめられる。そして、熱硬化性合成樹脂ワニス11が含浸塗布された補強基材9に対して乾燥炉18内で溶剤を飛ばすと同時に樹脂の反応が進められ、これにより成形可能なプリプレグ(樹脂加工基材シート)19が作製される。このようにして得られたプリプレグ19を図4に示すように所望の寸法に切断してこれを複数枚重ね合わせて積層にする。
【0027】
基体2となる補強基材9に用いられる繊維織布としては、綿布(綿繊維織布)、アラミド繊維織布、ポリエステル繊維織布などの有機繊維織布又はガラス繊維布、炭素繊維布などの無機繊維織布が好適である。また、熱硬化性合成樹脂としては、フェノール樹脂、エポキシ樹脂、不飽和ポリエステル樹脂などが好適であり、これら熱硬化性合成樹脂の揮発性溶剤としては、メタノール、アセトン、メチルエチルケトンなど使用する熱硬化性合成樹脂によって適宜選択される。そして、熱硬化性合成樹脂を揮発性溶剤に溶かして形成される熱硬化性合成樹脂ワニスの固形分は、おおむね30〜65重量%であり、樹脂ワニスの粘度は、おおむね800〜5000cP、就中1000〜4000cPが好ましい。
【0028】
第一の表層材4は、図5に示すように、ポリアミド樹脂シート40、好ましくは12ナイロン樹脂シートであり、更に好ましくはグラファイトを3〜7重量%含有したグラファイト入り12ナイロン樹脂シートである。このシートは、おおよそ0.5mmの厚さに形成される。
【0029】
第二の表層材4は、図6に示すように、有機繊維からなる織布41aと織布41aの表面及び繊維組織間隙に含浸塗工されたPTFEを含有する熱硬化性合成樹脂41bとからなる織布シート41から形成されている。
【0030】
織布シート41は、基体2の製造方法で使用した図3に示す製造装置と同様の製造装置によって同様の製造方法によって製作される。すなわち、アンコイラ8に巻かれた有機繊維からなる織布41aは、送りローラ10によってPTFE粉末と熱硬化性合成樹脂ワニスとの混合液21を貯えた容器12に送られ、容器12内に設けられた案内ローラ13及び14によって容器12内に貯えられた混合液21内を通過せしめられることにより、織布41aの表面に混合液21が塗工される。ついで、混合液21が塗工された織布41aは送りローラ15によって圧縮ロール16及び17に送られ、圧縮ロール16及び17によって織布41aの表面に塗工された混合液21が繊維組織間隙にまで含浸せしめられる。そして、混合液21が含浸塗布された織布41aに対して乾燥炉18内で溶剤を飛ばすと同時に樹脂の反応が進められ、これにより成形可能なプリプレグ(織布シート41)が作製される。
【0031】
第二の表層材4を形成する有機繊維からなる織布41aに含浸塗工される熱硬化性合成樹脂ワニスに含有されるPTFE粉末は、成形用又は固体潤滑用の粉末が使用されるが、熱硬化性合成樹脂ワニスとの混合における当該熱硬化性合成樹脂ワニスへの均一分散性の観点からは固体潤滑用の粉末が好ましく、その平均粒径はおおよそ1〜50μm、好ましくは1〜30μmである。このようなPTFEの具体例としては、三井デュポンフロロケミカル社製の「テフロン(登録商標)7J(商品名)」及び「TLP−10(商品名)」、旭硝子社製の「フルオンG163(商品名)」、「フルオンL169J(商品名)」、ダイキン工業社製の「ポリフロンM15(商品名)」及び「ルブロンL5(商品名)」、喜多村社製の「KTL610、KTL350、KTL8N(いずれも商品名)」などが挙げられる。
【0032】
そして、第二の表層材4を形成する有機繊維からなる織布41aと熱硬化性合成樹脂とPTFEとの割合は、織布25〜35重量%、熱硬化性合成樹脂30〜45重量%、PTFE30〜45重量%が好ましい範囲である。この範囲において、表層材4(織布シート41)としての摩擦摩耗特性の観点から、織布41aと織布41aに含浸塗工される熱硬化性合成樹脂とPTFEとの配合割合が決定される。熱硬化性合成樹脂の配合割合が30重量%未満では表層材4としての接合強度が充分でなく、また45重量%を超えて配合するとPTFEの低摩擦性を損なう虞がある。また、PTFEは表層材4に低摩擦性を付与するものであるが、配合割合が30重量%未満では表層材4に充分な低摩擦性を付与し難く、また45重量%を超えて配合すると、熱硬化性合成樹脂の具有する接合性を低下させ、結果として表層材4の剥離を惹起させる虞がある。
【0033】
第三の表層材4は、図7に示すように、PTFE繊維の織布42aと有機繊維の織布42bとが重ね合わされ、かつふっ素樹脂製糸42cによって縫合一体化された複合織布42d(図8及び図9参照)と複合織布42dの表面及び繊維組織間隙に含浸塗工された熱硬化性合成樹脂42eとからなる複合織布シート42から形成されている。
【0034】
複合織布42dにおいて、PTFE繊維の織布42aと有機繊維の織布42bとを縫合一体化するふっ素樹脂製糸42cとしては、PTFEからなる糸及びFEPからなる糸のいずれかが使用され、ふっ素樹脂製糸42cは単糸及び紡糸のいずれか一方であり、おおむね200〜1,200デニールの範囲のものが好適に使用される。そして、両織布42a及び42bはふっ素樹脂製糸42cによって、ぐし縫い、並縫い、本返し縫い、半返し縫い及びステッチング縫いのいずれか一つの方法で縫合一体化される。
【0035】
複合織布シート42も、基体2の製造方法で使用した図3に示す製造装置と同様の製造装置によって同様の製造方法によって製作される。すなわち、アンコイラ8に巻かれた複合織布42dは、送りローラ10によって熱硬化性合成樹脂ワニス11を貯えた容器12に送られ、容器12内に設けられた案内ローラ13及び14によって容器12内に貯えられた熱硬化性合成樹脂ワニス11内を通過せしめられることにより、複合織布42dの表面に熱硬化性合成樹脂ワニス11が塗工される。ついで、熱硬化性合成樹脂ワニス11が塗工された複合織布42dは送りローラ15によって圧縮ロール16及び17に送られ、圧縮ロール16及び17によって複合織布42dの表面に塗工された熱硬化性合成樹脂ワニス11が繊維組織間隙にまで含浸せしめられる。そして、熱硬化性合成樹脂ワニス11が含浸塗布された複合織布42dに対して乾燥炉18内で溶剤を飛ばすと同時に樹脂の反応が進められ、これにより成形可能なプリプレグ(複合織布シート42)が作製される。
【0036】
第二及び第三の表層材4を形成する織布シート41及び複合織布シート42において、有機繊維からなる織布41a及び42bは、綿布、アラミド繊維織布、ポリエステル繊維織布及び木綿(綿繊維)とポリエステル樹脂繊維との混紡織布などが好適に使用される。これら織布41a及び42bの織物組織は、特に限定されるものではなく、平織、斜文織、朱子織などいずれであってもよい。
【0037】
第一の表層材4を形成するポリアミド樹脂シート40、第二の表層材4を形成する織布シート41及び第三の表層材4を形成する複合織布シート42は、それぞれ所望の寸法に切断され、これを積層体からなる基体2の一方の表面3に載置し、積層方向に加熱、加圧成形して基体2の表面3に一体に接合される。なお、第三の表層材4の複合織布シート42は、有機繊維からなる織布42b側を基体2の表面3に向けて載置される。
【0038】
このように基体2の一方の表面3上に一体に接合された第一、第二及び第三の表層材4には、表層材4の表面5で開口すると共に基体2の一部まで伸びた複数個の凹部6が形成される。複数個の凹部6は、表層材4の表面5の面積に占める凹部6の開口部の面積の総和が20〜30%の割合となるように形成される。この凹部6は後述する固体潤滑剤を充填保持するものであり、固体潤滑剤の低摩擦性等の摺動特性を良好に発揮させるためには、表層材4の表面5の面積に占める凹部6の開口部の面積の総和が少なくとも20%必要とされる。しかしながら、表層材4の表面5の面積に占める凹部6の開口部の面積の総和が30%を超えると表層材4の強度低下を来たすことになる。凹部6は、ドリル、バイト等を用いた穴あけ加工によって形成される。
【0039】
図5は第一の表層材4であるポリアミド樹脂シート40を具備した平板状の摺動部材1の断面図を、図6は第二の表層材4である織布シート41を具備した平板状の摺動部材1の断面図を、図7は第三の表層材4である複合織布シート42を具備した平板状の摺動部材1の断面図を夫々示す。
【0040】
図10に示す円筒状の摺動部材1は、繊維織布強化熱硬化性合成樹脂の積層体からなる円筒状の基体2と、基体2の内周面3aに一体に接合された表層材4と、基体2及び表層材4に表層材4の表面5で開口すると共に基体2の一部まで伸びて長手方向に沿って配列されて形成された複数個のリング状の溝61と、溝61に充填保持された固体潤滑剤7とからなる。
【0041】
図11に示す円筒状の摺動部材1の製造装置において、二本の加熱ローラ22及び22と一本の加圧ローラ23を夫々三角形の頂点に位置するように配置し、その真ん中に芯型24を置いて、芯型24に第一、第二及び第三の表層材4のいずれかを少なくとも一周分捲回し、ついで表層材4の外側にアンコイラ25に巻かれた前記と同様のプリプレグ19を巻き付け、芯型24を一定方向に駆動回転せしめ、二本の加熱ローラ22及び22と加圧ローラ23とによって所望の厚さの積層体からなる基体2を加圧、加熱しながら形成し、これにより内周面に表層材4を一体に接合した円筒状の摺動部材1が作製される。
【0042】
このように形成された円筒状の摺動部材1の表層材の表面(内周面)5に、表層材4の表面5で開口し、しかも、長手方向に沿って配列されていると共に基体2の一部まで伸びた複数個の溝61がバイト等を用いた切削加工によって形成される。複数個の溝61は、表層材4の表面5の面積に占める溝61の開口部の面積の総和が20〜30%の割合となるように形成される。この溝61は後述する固体潤滑剤を充填保持するものであり、固体潤滑剤の低摩擦性等の摺動特性を良好に発揮させるためには、表層材4の表面5の面積に占める凹部6の開口部の面積の総和が少なくとも20%必要とされる。しかしながら、表層材4の表面5の面積に占める凹部6の開口部の面積の総和が30%を超えると表層材4の強度低下を来たすことになる。
【0043】
表層材4の表面5で開口すると共に基体2の一部まで伸びた複数個の凹部6又は溝61に充填保持される固体潤滑剤7は、カーボンブラック5〜15重量%と炭化水素系ワックス10〜20重量%と芳香族ポリアミド樹脂粉末1〜5重量%と炭化水素油10〜20重量%と残部常温硬化型エポキシ樹脂とを含んでいる。
【0044】
固体潤滑剤の成分中のカーボンブラックは、固体潤滑剤を補強する効果を発揮すると共に後述する炭化水素油を吸収保持する保持体としての役割を発揮する。カーボンブラックとしては、アセチレンブラック、オイルファーネスブラック、サーマルブラック、チャンネルブラック、ガスファーネスブラックなどが挙げられる。特に、一次粒子径が約20nm、DBP吸油量が約100ml/100g、比表面積が約110m2/gを有しているものが好ましい。具体的には、旭カーボン社製の「SUNBLACK X15(商品名)」、三菱化学社製の「MA100(商品名)」が好ましいものとして例示される。そして、カーボンブラックの配合量は、5〜15重量%、好ましくは10〜15重量%である。配合量が5重量%未満では、固体潤滑剤の補強効果が充分発揮されず、また15重量%を超えた場合は、固体潤滑剤の流動性を損ない、凹部又は溝への固体潤滑剤の充填作業性を悪化させる虞がある。
【0045】
炭化水素系ワックスは、固体潤滑剤に低摩擦性を付与すると共にカーボンブラックと同様、後述する炭化水素油を吸収保持する保持体としての役割を発揮する。炭化水素系ワックスとしては、炭素数がおおむね24以上のパラフィン系ワックス、炭素数がおおむね26以上のオレフィン系ワックス、炭素数がおおむね28以上のアルキルベンゼン及びマイクロクリスタリンワックスのうちの少なくとも一つから選択される。炭化水素系ワックスとして、具体的には、日本精蝋社製のパラフィンワックス「150(商品名)」、クラリアントジャパン社製のポリエチレンワックス「リコワックスPE520(商品名)」、日本精蝋社製のマイクロクリスタリンワックス「Hi−Mic−1080(商品名)」、日興ファインプロダクツ社製のポリエチレンワックスとパラフィンワックスとの混合物「ゴデスワックス(商品名)」等が挙げられる。そして、炭化水素系ワックスの配合量は、10〜20重量%、好ましくは15〜20重量%である。配合量が10重量%未満では、固体潤滑剤に低摩擦性を充分付与し得ず、また20重量%を超えて配合すると摺動部材基体に形成された凹部又は溝への固体潤滑剤の接合力を低下させる虞がある。
【0046】
芳香族ポリアミド樹脂粉末は、固体潤滑剤に耐摩耗性を付与する効果を発揮する。芳香族ポリアミド樹脂粉末としては、メタフェニレンジアミンとイソフタル酸クロライドとを縮合重合して得られるメタフェニレンイソフタルアミドの粉末で、好ましい例として、例えば帝人社製の「コーネックス(商品名)」等が挙げられる。そして、芳香族ポリアミド樹脂粉末の配合量は、1〜5重量%、好ましくは3〜5重量%である。配合量が1重量%未満では固体潤滑剤に耐摩耗性を充分付与することができず、また配合量が5重量%を超えると、固体潤滑剤の低摩擦性を損なうばかりでなく固体潤滑剤の流動性を損ない、摺動部材基体の凹部又は溝への充填作業性を悪化させる虞がある。
【0047】
炭化水素油は、固体潤滑剤に低摩擦性を付与するものであり、その潤滑形態としては、固体潤滑剤が埋め込まれた摺動部材と相手材(軸等)との摺動時に発生する摩擦熱により固体潤滑剤から摺動面にスムーズに供給され、摺動面に介在して低摩擦性を与えるものである。炭化水素油としては、具体的には、出光興産社製のパラフィン系オイル「ダイアナプロセスオイルPW(商品名)」、出光興産社製のナフテン系オイル「ダイアナプロセスオイルNS(商品名)」、三井化学社製のポリ−α−オレフィン「ルーカント(商品名)」、日本油脂社製のポリブテン「NAソルベント(商品名)」等が挙げられる。本発明で使用する炭化水素油としては、いわゆる基油のみの使用でもよく、この基油に潤滑油の添加剤として一般に用いられる酸化防止剤、清浄分散剤、粘度指数向上剤、流動点降下剤、摩擦調整剤・油性剤、摩耗防止剤・極圧剤、防錆剤等を配合したものも使用し得る。そして、炭化水素油の配合量は、カーボンブラック及び炭化水素系ワックスに吸収保持されることから比較的多量の配合が可能であり、10〜20重量%、好ましくは15〜20重量%である。配合量が10重量%未満では、固体潤滑剤への低摩擦性の付与が充分でなく、また配合量が20重量%を超えると、成形時に流出(ブリードアウト)すると共に固体潤滑剤の保形性を低下させる虞がある。
【0048】
常温硬化型エポキシ樹脂は、カーボンブラック、炭化水素系ワックス、芳香族ポリアミド樹脂粉末及び炭化水素油の各成分同志を接合する接合剤の役割と固体潤滑剤を凹部又は溝において基体に接合させる接合剤の役割を担うものである。具体的には、常温硬化型の二液性エポキシ樹脂であるレジナス化成社製の「レジナスボンド(商品名)」を挙げることができる。そして、常温硬化型エポキシ樹脂の配合量は、40〜55重量%、好ましくは45〜55重量%である。配合量が40重量%未満では、上記接合剤としての役割が充分発揮されず、また配合量が55重量%を超えると、固体潤滑剤を凹部又は溝において基体に接合させる接合剤としての役割は高まる反面、潤滑に寄与しないエポキシ樹脂が固体潤滑剤の表面に露出する割合が多くなりすぎ、炭化水素系ワックス及び炭化水素油の低摩擦性の効果を失わせることになる。
【0049】
本発明の固体潤滑剤及び摺動部材は、次のようにして形成される。上記の各成分を所定量計量し、ヘンシェルミキサー、スーパーミキサー、ボールミル、ダンブラー等の混合機にて投入し、混合して固体潤滑剤混練物を作製した。この混練物を凹部又は溝が形成された基体の表面に一体に接合された表層材に供給する。ついで、所定の圧力を加えて該混練物を表層材の凹部又は溝に充填し、充填後、所定時間放置して混練物の成分中のエポキシ樹脂の硬化を行わせ、この硬化で該混練物を該凹部又は溝に強固に接合固定することにより、該凹部又は溝に固体潤滑剤を埋め込んだ摺動部材が形成される。
【実施例】
【0050】
次に本発明を実施例に基づいて詳細に説明する。なお、本発明はこれらの実施例に何等限定されないのである。
【0051】
〔基体の作製〕
繊維織布として平織り綿布を準備し、該綿布を送りローラにて、樹脂固形分64.5重量%のフェノール樹脂ワニスを貯えた容器内を通過させて、該綿布の表面に樹脂ワニスを塗工し、圧縮ロールによって綿布の表面に塗工された樹脂ワニスを繊維組織間隙にまで含浸せしめたのち、乾燥炉内で溶剤を飛ばすと同時に樹脂の反応を進め基体プリプレグ(樹脂加工綿布)を得た。このプリプレグを一辺の長さが30mmの方形状に切断し、これを8枚重ね合わせた。
【0052】
〔表層材の作製〕
第一の表層材
グラファイトを5重量%含有した12ナイロンから厚さ0.5mmのシートを作製し、これを第一の表層材とした。
【0053】
第二の表層材
有機繊維からなる織布として、平織綿布を準備し、該綿布を送りローラにて、フェノール樹脂ワニスとPTFE粉末(ダイキン工業社製の「ルブロンL5(商品名)」)との混合樹脂ワニスとを貯えた容器内を通過させ、綿布の表面に混合樹脂ワニスを塗工し、圧縮ロールによって綿布の表面に塗工された混合樹脂ワニスを繊維組織間隙にまで含浸せしめた後、乾燥炉内で溶剤を逸散させると同時に樹脂の反応を進め、綿布30重量%とフェノール樹脂39重量%とPTFE31重量%とからなるプリプレグ(織布シート)を得た。このプリプレグを一辺の長さが30mmの方形状に切断し、これを3枚重ね合わせた。
【0054】
第三の表層材
平織したPTFE繊維の織布と、有機繊維からなる織布として上記と同様の平織綿布とを準備し、PTFE繊維の織布と平織綿布とを重ね合わせた。太さ400デニールのPTFE製糸を準備し、重ね合わされたPTFE繊維の織布と平織綿布とをその重ね合わせ方向に並縫いして縫合一体化した複合織布を作製した。複合織布を送りローラにて、樹脂固形分64.5重量%のフェノール樹脂ワニスを貯えた容器内を通過させ、複合織布の表面に樹脂ワニスを塗工し、圧縮ロールによって複合織布の表面に塗工された樹脂ワニスを繊維組織間隙にまで含浸せしめた後、乾燥炉内で溶剤を逸散させると同時に樹脂の反応を進めプリプレグ(複合織布シート)を得た。このプリプレグを一辺の長さが30mmの方形状に切断した。
【0055】
第一の表層材、第二の表層材及び第三の表層材をそれぞれ基体プリプレグの表面に載置し、厚さ方向(重ね合わせ方向)に成形圧力70kg/cm2、成形温度160℃、成形時間20分間の条件で圧縮成形し、基体と表層材とを一体に接合した積層体を得た。なお、第三の表層材の複合織布シートにおいては、有機繊維からなる織布(平織綿布)側を基体プリプレグの表面に向けて載置した。
【0056】
表面に第一の表層材、第二の表層材及び第三の表層材をそれぞれ接合した積層体の該表層材及び基体に穴あけ加工を施し、直径8mm、深さ0.9mmの円柱状の凹部を4個形成(表層材の表面の面積に占める凹部の開口部の面積の総和は22%)し、それぞれ摺動部材基体I、摺動部材基体II及び摺動部材基体IIIを得た。
【0057】
〔固体潤滑剤の作製〕
カーボンブラックとして旭カーボン社製の「SUNBLACK X15(商品名)」10〜15重量%と、炭化水素系ワックスとして日興ファインプロダクツ社製の「ゴデスワックス(商品名)」16〜20重量%と、芳香族ポリアミド樹脂粉末として帝人社製の「コーネックス(商品名)」5重量%と、炭化水素油として出光興産社製のパラフィン系オイル「PW−90(商品名)」及び「PW−380(商品名)」の合量10〜20重量%と、常温硬化型エポキシ樹脂(常温硬化型二液性エポキシ樹脂)としてレジナス化成社製「レジナスボンド(商品名)」40〜55重量%とをヘンシェルミキサーに投入し、混合して固体潤滑剤混練物を作製した。固体潤滑剤混練物の成分組成(重量%)を表1に示す。
【0058】
【表1】
【0059】
実施例1〜9
表面に4個の円柱状の凹部を備えた摺動部材基体に固体潤滑剤混練物を供給したのち、摺動部材基体と固体潤滑剤混練物に所定の圧力をかけ、室温に放置して固体潤滑剤混練物中の常温硬化型エポキシ樹脂を硬化させ、該摺動部材基体の凹部に固体潤滑剤を充填保持し、これを摺動部材とした。
【0060】
〔比較例〕
比較例1
PTFE繊維(400デニール)とガラス繊維(101デニール)とを綾織(斜文織)した交織布(表面にPTFE繊維が占める割合70%、ガラス繊維の割合30%)にフェノール樹脂ワニス(濃度55%)を30重量%(固形分として)含浸せしめて乾燥して得たPTFE交織布プリプレグを一辺の長さが30mmの方形状に切断して表層材とした。
【0061】
熱可塑性ポリエステル繊維(65重量%)と綿繊維(35重量%)とよりなる混紡布にフェノール樹脂ワニス(上記と同じ)を45重量%(固形分として)含浸せしめて乾燥してプリプレグを作製し、このプリプレグを一辺の長さが30mmの方形状に切断し、これを10枚重ね合わせて基体とした。
【0062】
表層材のPTFE繊維が占める割合70%の側を基体の上に載置し、厚さ方向(重ね合わせ方向)に成形圧力50kg/cm2、成形温度150℃、成形時間5分間の条件で圧縮成形し、基体と表層材とを一体に接合した積層体を得、これを摺動部材とした。
【0063】
比較例2
織布として、コポリパラフェニレン・3,4’オキシジフェニレン・テレフタルアミド樹脂繊維〔帝人社製の「テクノーラ(商品名)」〕を平織りしたアラミド繊維織布を準備し、該アラミド繊維織布を送りローラにて、エポキシ樹脂とPTFE〔ダイキン工業社製の「ルブロンL5(商品名)」〕との混合樹脂ワニスを貯えた容器内を通過させて、該アラミド繊維織布の表面に混合ワニスを塗工し、圧縮ロールによってアラミド繊維織布の表面に塗工された混合樹脂ワニスを繊維組織間隙にまで含浸せしめた後、乾燥炉内で溶剤を逸散させると同時に樹脂の反応を進め、アラミド繊維織布30重量%とPTFE31重量%とエポキシ樹脂39重量%とからなるプリプレグを作製し、このプリプレグを一辺の長さ30mmの方形状に切断し、これを表層材とした。
【0064】
前記実施例の基体と同様の一辺の長さが30mmの方形状に切断したプリプレグを10枚重ね合わせて形成した基体の上に表層材を載せ、厚さ方向に成形圧力70kg/cm2、成形温度160℃、成形時間10分間の条件で圧縮成形し、基体と表層材とを一体に接合した積層体を得、これを摺動部材とした。
【0065】
次に、上記実施例1乃至9及び比較例1、2の摺動部材について、スラスト試験(1)及び(2)にて摩擦性能を試験した。試験条件を表2及び表3に示し、各試験での試験結果を表4及び表5に示す。
【0066】
(表2)
試験条件(1)
面 圧 19.6N/mm2(200kgf/cm2)
速 度 0.5m/min
耐久時間 72時間
潤 滑 無潤滑
相手材 SUS304
試験方法 二軸試験機の台上に相手材を固定し、該相手材に摺動部材の固体潤滑剤の充填側(比較例の場合には表層側)を摺動自在に接触させると共に、該摺動部材に面圧が19.6N/mm2となるように荷重を加え、相手材側を上記速度で加振(±50mm)し、12時間毎に摩擦係数を測定した。
【0067】
(表3)
試験条件(2)
面 圧 19.6N/mm2(200kgf/cm2)
速 度 30mm/sec〜500mm/sec
潤 滑 実施例1乃至9及び比較例2の摺動部材については潤滑なし
比較例1の摺動部材については摺動面にグリース塗布
相手材 SUS304
試験方法 二軸試験機の台上に相手材を固定し、該相手材に摺動部材の固体潤滑剤の充填側(比較例の場合には表層側)を摺動自在に当接させると共に、摺動部材に面圧が19.6N/mm2(一定)となるように荷重を加え、相手材側を上記速度で加振(ストローク±100mm)し、各速度における摩擦係数を測定した。
【0068】
【表4】
【0069】
【表5】
【0070】
以上の試験結果から明らかなように、実施例1乃至9は、試験条件(1)の耐久試験においては試験時間を通じて低い摩擦係数で安定した摺動を示し、また試験条件(2)の速度依存性についての試験においても、速度の変化に対して摩擦係数の変動が極めて小さい、換言すれば速度依存性が極めて小さいという結果を示した。一方、比較例1及び2はいずれの試験においても摩擦係数が高い値を示した。とくに試験条件(2)の速度依存性の試験では、速度の変化に応じて摩擦係数の上昇が認められ、速度依存性が極めて大きいという結果を示した。
【0071】
この速度依存性の試験結果の良否は、摺動部材のすべり免震装置への適用の可否を左右するもので、速度依存性に優れる摺動部材をすべり免震装置に適用した場合は、すべり出しの加速度を小さく保ったまま免震周期の長周期化が可能となり、大規模な地震による振動から小規模な地震等による振動に対しても構造物への振動の伝達を低減し得、構造物の確実な保護を達成し得るという効果をもたらすものである。
【0072】
以上のとおり、本発明の摺動部材は、広範囲の分野において、低摩擦性が要求される部位への適用を可能とする低摩擦性を有する軸受、すべり板などの摺動部材を提供することができる。
【図面の簡単な説明】
【0073】
【図1】本発明の摺動部材の平面図である。
【図2】本発明の摺動部材の他の例の平面図である。
【図3】摺動部材の基体の製造工程を示す説明図である。
【図4】プリプレグの積層方法の説明斜視図である。
【図5】本発明の第一の表層材を備えた摺動部材の断面図である。
【図6】本発明の第二の表層材を備えた摺動部材の断面図である。
【図7】本発明の第三の表層材を備えた摺動部材の断面図である。
【図8】複合織布を示す平面図である。
【図9】図8のIX−IX線断面図である。
【図10】本発明の円筒状の摺動部材の断面図である。
【図11】本発明の円筒状の摺動部材の製造装置を示す説明図である。
【符号の説明】
【0074】
1 摺動部材
2 基体
4 表層材
6 凹部
7 固体潤滑剤
40 ポリアミド樹脂シート
41 織布シート
42 複合織布シート
【技術分野】
【0001】
本発明は、低摩擦性を有する軸受、すべり板などの摺動部材に関する。
【背景技術】
【0002】
【特許文献1】特公昭39−14852号公報
【特許文献2】特公昭58−35468号公報
【0003】
従来、綿布基材入りフェノール樹脂製すべり部材を得るにあたり、黒鉛や二硫化モリブデン又は四ふっ化エチレン樹脂(以下「PTFE」と略称する)などの固体潤滑剤粉末をフェノール樹脂ワニスに分散含有させたものに綿布基材を浸漬して引上げ、適宜加温して溶剤を逸散してこれら固体潤滑剤が基材に付着含浸せしめられたプリプレグを得、これを成形材料として積層すべり部材とするなどの方法が用いられている。
【0004】
しかしながら、綿布基材の浸漬、引上げによりプリプレグを形成するに際しての作業性を保つべく、固体潤滑剤の混入割合を比較的低く抑える必要があり、その結果前記公知の方法で得られた固体潤滑剤入りすべり部材では、あまり摩擦係数を低下させることができず、また必ずしも充分な耐摩耗性が得られない。
【0005】
加えて、仮に固体潤滑剤の混入割合を高め得たとしても、単なる浸漬によっては繊維基材の繊維組織間隙に樹脂と固体潤滑剤との混合物が充分には充填されず、また混合物が基材に必ずしも充分には付着され得ず、このようなプリプレグを用いて積層成形すると、得られた成形物が層間剥離を起こす虞があり、その結果すべり部材の機械的強度を著しく低下させる虞がある。
【0006】
このような問題を解決するべく、補強基材に予め合成樹脂ワニスを含浸せしめ、ついでこのワニス含浸基材に固体潤滑剤入りワニスを塗布するか、固体潤滑剤の水分散体を塗布するなどして基材のほぼ表面にのみ固体潤滑剤を付着せしめるという方法がある(特許文献1所載)。しかしながら、この特許文献1に開示された方法においても、すべり部材の低摩擦性、耐摩耗性などが充分とは言い難い。
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【0007】
上述したすべり部材とは別に、綿布等の織布に樹脂ワニスを含浸したプリプレグを複数枚重ね合わせた基体の表面(摺動面)にPTFE繊維と他の繊維、例えば綿繊維、ガラス繊維などとの交織布を一体に積層してなるすべり部材が提案されている(特許文献2所載)。この特許文献2には、PTFE繊維とPTFE繊維以外の他の繊維からなり、PTFE繊維が表面に60〜85%を占める交織布に熱硬化性合成樹脂25〜40重量%を含浸せしめた樹脂加工PTFE交織布からなる表層材が開示されている。この表層材は、裏材に接合一体化されて使用されることから、裏材との接合面となる裏面にはPTFE繊維以外の繊維を露出させる必要があり、相手材との摺動面となる表面には低摩擦性を発揮するPTFE繊維の露出割合を100%とすることはできない。したがって、摺動面には低摩擦性に寄与しない繊維が露出することになり、低摩擦性を発揮するすべり部材とは言い難いものでる。
【0008】
上記特許文献1及び特許文献2に開示されたすべり部材は、特定の用途においては充分使用可能であるが、特に低摩擦性が要求される用途、例えば建築、土木分野における建物や橋梁、高架道路を支持する弾性支承と併用して設置し、当該建物等に加わる地震力を減少させるすべり免震装置への適用は、低摩擦性の観点で到底難しい。
【0009】
本発明は、上記諸点に鑑みてなされたものであり、その目的とするところは、広範囲の分野において、低摩擦性が要求される部位への適用を可能とする低摩擦性を有する軸受、すべり板などの摺動部材を提供することにある。
【課題を解決するための手段】
【0010】
本発明の摺動部材は、繊維織布強化熱硬化性合成樹脂の積層体からなる基体と、この基体の一方の表面に一体に接合された表層材と、基体及び表層材に表層材の表面で開口すると共に基体の一部まで伸びて形成された少なくとも一つの凹部又は溝と、この凹部又は溝に充填保持された固体潤滑剤とからなり、固体潤滑剤は、カーボンブラック5〜15重量%と炭化水素系ワックス10〜20重量%と芳香族ポリアミド樹脂粉末1〜5重量%と炭化水素油10〜20重量%と残部常温硬化型エポキシ樹脂とを含んでいることを特徴とする。
【0011】
本発明の摺動部材によれば、摺動面には摺動性に優れた表層材と表層材の表面で開口する凹部又は溝に充填保持された固体潤滑剤とが露出しており、固体潤滑剤中に炭化水素系ワックスに吸収保持された炭化水素油が相手材との摺動により生じる摩擦熱によって摺動面に供給されるので、相手材とは摺動性に優れた表層材と表層材の表面に供給された炭化水素油とを介しての摺動に移行することにより低摩擦性が発揮される。
【0012】
本発明の摺動部材において、表層材は、好ましくはポリアミド樹脂シート、より好ましくは12ナイロンシートからなり、更に好ましくはグラファイトを3〜7重量%含有したグラファイト入り12ナイロンシートからなり、該シートの一方の面において基体の一方の表面に一体に接合されているとよい。
【0013】
ポリアミド樹脂シート、特に12ナイロンシートはそれ自体低摩擦性を有することから表層材として使用して好適であり、更には3〜7重量%のグラファイトが含有された12ナイロンシートは低摩擦性に加えて耐摩耗性が高められていることから表層材としては好ましい。
【0014】
また、表層材は、有機繊維からなる織布と該織布の表面及び繊維組織間隙に含浸塗工されたPTFEを含有する熱硬化性合成樹脂とからなる少なくとも一枚の織布シートからなっていてもよい。この織布シートにおいては、熱硬化性合成樹脂に含有されたPTFEが混在されているので、該シートの表面においてPTFEの低摩擦性が発揮される。
【0015】
有機繊維としては、綿繊維、アラミド繊維、ポリエステル繊維及び綿繊維とポリエステル繊維との混紡繊維のいずれかから選択されたものが好ましく、したがって、織布シートにおいて、有機繊維からなる織布としては、綿織布、アラミド繊維織布、ポリエステル繊維織布及び綿繊維とポリエステル繊維との混紡織布のうちの一つから選択されたものが好ましい。
【0016】
更に、表層材は、PTFE繊維の織布と有機繊維の織布とが重ね合わされ、かつふっ素樹脂製糸によって縫合一体化された複合織布と該複合織布に、具体的には、該複合織布の表面及び繊維組織間隙に含浸塗工された熱硬化性合成樹脂とからなる複合織布シートからなっていてもよい。この複合織布シートは、有機繊維の織布側において基体の一方の表面に一体に接合されているとよい。
【0017】
この複合織布シートにおいては、摺動面となる表面はPTFE繊維の織布とふっ素樹脂製糸との露出面となるため、PTFE及びふっ素樹脂の固有の低摩擦性が発揮される。
【0018】
この複合織布において、有機繊維の織布としては、前記と同様の織布が使用されるとよい。
【0019】
ふっ素樹脂製糸としては、PTFEからなる糸及び四ふっ化エチレン・六ふっ化プロピレン共重合体(以下「FEP」という)からなる糸のいずれかから選択されるとよく、これらふっ素樹脂製糸は、単糸及び紡糸のいずれか一方であり、おおむね200〜1,200デニールの範囲の糸であることが好ましい。
【0020】
基体と表層材とに表層材の表面で開口すると共に基体の一部まで伸びて形成された少なくとも一つの凹部又は溝に充填保持される固体潤滑剤において、炭化水素系ワックスは、炭素数がおおむね24以上のパラフィン系ワックス、炭素数がおおむね26以上のオレフィン系ワックス、炭素数がおおむね28以上のアルキルベンゼン及びマイクロクリスタリンワックスのうちの少なくとも一つから選択されるとよい。
【0021】
固体潤滑剤中の芳香族ポリアミド樹脂粉末は、メタフェニレンジアミンとイソフタル酸クロライドとを縮合重合して得られるメタフェニレンイソフタルアミドの粉末が使用されて好適である。
【0022】
固体潤滑剤中の炭化水素油は、パラフィン系オイル、ナフテン系オイル等の炭化水素系鉱油又はポリ−α−オレフィン、ポリブテン等の炭化水素系合成油であると好ましい。
【発明の効果】
【0023】
本発明によれば、摺動面は低摩擦性を有する表層材と該表層材の表面で開口する凹部又は溝に充填保持された固体潤滑剤とが露出しており、凹部又は溝に充填保持された固体潤滑剤中の炭化水素油が摺動摩擦熱によって摺動面に供給される結果、表層材の低摩擦性と固体潤滑剤の低摩擦性とがいかんなく発揮される摺動部材が提供される。
【発明を実施するための最良の形態】
【0024】
次に本発明及びその実施の形態を、図に示す好ましい例に基づいて更に詳細に説明する。なお、本発明はこれら例に何等限定されないのである。
【0025】
図1において、平板状の摺動部材1は、繊維織布強化熱硬化性合成樹脂の積層体からなる四角柱の基体2と、基体2の一方の表面3(図5等参照)に一体に接合された表層材4と、基体2及び表層材4に表層材4の表面5で開口すると共に基体2の一部まで伸びて形成された複数個の円柱状の凹部6と、凹部6に充填保持された固体潤滑剤7とからなる。摺動部材1は、図2に示すように円柱をなすものであってもよく、更に凹部6は、図2に示すように互いに直交する二つの直方体の長溝からなる一つの凹部6であってもよい。
【0026】
図3に示す平板状の摺動部材1の基体2の製造装置において、アンコイラ8に巻かれた繊維織布からなる補強基材9は、送りローラ10によって熱硬化性合成樹脂ワニス11を貯えた容器12に送られ、容器12内に設けられた案内ローラ13及び14によって容器12内に貯えられた熱硬化性合成樹脂ワニス11内を通過せしめられることにより、補強基材9の表面に熱硬化性合成樹脂ワニス11が塗工される。ついで、熱硬化性合成樹脂ワニス11が塗工された補強基材9は送りローラ15によって圧縮ロール16及び17に送られ、圧縮ロール16及び17によって補強基材9の表面に塗工された熱硬化性合成樹脂ワニス11が繊維組織間隙にまで含浸せしめられる。そして、熱硬化性合成樹脂ワニス11が含浸塗布された補強基材9に対して乾燥炉18内で溶剤を飛ばすと同時に樹脂の反応が進められ、これにより成形可能なプリプレグ(樹脂加工基材シート)19が作製される。このようにして得られたプリプレグ19を図4に示すように所望の寸法に切断してこれを複数枚重ね合わせて積層にする。
【0027】
基体2となる補強基材9に用いられる繊維織布としては、綿布(綿繊維織布)、アラミド繊維織布、ポリエステル繊維織布などの有機繊維織布又はガラス繊維布、炭素繊維布などの無機繊維織布が好適である。また、熱硬化性合成樹脂としては、フェノール樹脂、エポキシ樹脂、不飽和ポリエステル樹脂などが好適であり、これら熱硬化性合成樹脂の揮発性溶剤としては、メタノール、アセトン、メチルエチルケトンなど使用する熱硬化性合成樹脂によって適宜選択される。そして、熱硬化性合成樹脂を揮発性溶剤に溶かして形成される熱硬化性合成樹脂ワニスの固形分は、おおむね30〜65重量%であり、樹脂ワニスの粘度は、おおむね800〜5000cP、就中1000〜4000cPが好ましい。
【0028】
第一の表層材4は、図5に示すように、ポリアミド樹脂シート40、好ましくは12ナイロン樹脂シートであり、更に好ましくはグラファイトを3〜7重量%含有したグラファイト入り12ナイロン樹脂シートである。このシートは、おおよそ0.5mmの厚さに形成される。
【0029】
第二の表層材4は、図6に示すように、有機繊維からなる織布41aと織布41aの表面及び繊維組織間隙に含浸塗工されたPTFEを含有する熱硬化性合成樹脂41bとからなる織布シート41から形成されている。
【0030】
織布シート41は、基体2の製造方法で使用した図3に示す製造装置と同様の製造装置によって同様の製造方法によって製作される。すなわち、アンコイラ8に巻かれた有機繊維からなる織布41aは、送りローラ10によってPTFE粉末と熱硬化性合成樹脂ワニスとの混合液21を貯えた容器12に送られ、容器12内に設けられた案内ローラ13及び14によって容器12内に貯えられた混合液21内を通過せしめられることにより、織布41aの表面に混合液21が塗工される。ついで、混合液21が塗工された織布41aは送りローラ15によって圧縮ロール16及び17に送られ、圧縮ロール16及び17によって織布41aの表面に塗工された混合液21が繊維組織間隙にまで含浸せしめられる。そして、混合液21が含浸塗布された織布41aに対して乾燥炉18内で溶剤を飛ばすと同時に樹脂の反応が進められ、これにより成形可能なプリプレグ(織布シート41)が作製される。
【0031】
第二の表層材4を形成する有機繊維からなる織布41aに含浸塗工される熱硬化性合成樹脂ワニスに含有されるPTFE粉末は、成形用又は固体潤滑用の粉末が使用されるが、熱硬化性合成樹脂ワニスとの混合における当該熱硬化性合成樹脂ワニスへの均一分散性の観点からは固体潤滑用の粉末が好ましく、その平均粒径はおおよそ1〜50μm、好ましくは1〜30μmである。このようなPTFEの具体例としては、三井デュポンフロロケミカル社製の「テフロン(登録商標)7J(商品名)」及び「TLP−10(商品名)」、旭硝子社製の「フルオンG163(商品名)」、「フルオンL169J(商品名)」、ダイキン工業社製の「ポリフロンM15(商品名)」及び「ルブロンL5(商品名)」、喜多村社製の「KTL610、KTL350、KTL8N(いずれも商品名)」などが挙げられる。
【0032】
そして、第二の表層材4を形成する有機繊維からなる織布41aと熱硬化性合成樹脂とPTFEとの割合は、織布25〜35重量%、熱硬化性合成樹脂30〜45重量%、PTFE30〜45重量%が好ましい範囲である。この範囲において、表層材4(織布シート41)としての摩擦摩耗特性の観点から、織布41aと織布41aに含浸塗工される熱硬化性合成樹脂とPTFEとの配合割合が決定される。熱硬化性合成樹脂の配合割合が30重量%未満では表層材4としての接合強度が充分でなく、また45重量%を超えて配合するとPTFEの低摩擦性を損なう虞がある。また、PTFEは表層材4に低摩擦性を付与するものであるが、配合割合が30重量%未満では表層材4に充分な低摩擦性を付与し難く、また45重量%を超えて配合すると、熱硬化性合成樹脂の具有する接合性を低下させ、結果として表層材4の剥離を惹起させる虞がある。
【0033】
第三の表層材4は、図7に示すように、PTFE繊維の織布42aと有機繊維の織布42bとが重ね合わされ、かつふっ素樹脂製糸42cによって縫合一体化された複合織布42d(図8及び図9参照)と複合織布42dの表面及び繊維組織間隙に含浸塗工された熱硬化性合成樹脂42eとからなる複合織布シート42から形成されている。
【0034】
複合織布42dにおいて、PTFE繊維の織布42aと有機繊維の織布42bとを縫合一体化するふっ素樹脂製糸42cとしては、PTFEからなる糸及びFEPからなる糸のいずれかが使用され、ふっ素樹脂製糸42cは単糸及び紡糸のいずれか一方であり、おおむね200〜1,200デニールの範囲のものが好適に使用される。そして、両織布42a及び42bはふっ素樹脂製糸42cによって、ぐし縫い、並縫い、本返し縫い、半返し縫い及びステッチング縫いのいずれか一つの方法で縫合一体化される。
【0035】
複合織布シート42も、基体2の製造方法で使用した図3に示す製造装置と同様の製造装置によって同様の製造方法によって製作される。すなわち、アンコイラ8に巻かれた複合織布42dは、送りローラ10によって熱硬化性合成樹脂ワニス11を貯えた容器12に送られ、容器12内に設けられた案内ローラ13及び14によって容器12内に貯えられた熱硬化性合成樹脂ワニス11内を通過せしめられることにより、複合織布42dの表面に熱硬化性合成樹脂ワニス11が塗工される。ついで、熱硬化性合成樹脂ワニス11が塗工された複合織布42dは送りローラ15によって圧縮ロール16及び17に送られ、圧縮ロール16及び17によって複合織布42dの表面に塗工された熱硬化性合成樹脂ワニス11が繊維組織間隙にまで含浸せしめられる。そして、熱硬化性合成樹脂ワニス11が含浸塗布された複合織布42dに対して乾燥炉18内で溶剤を飛ばすと同時に樹脂の反応が進められ、これにより成形可能なプリプレグ(複合織布シート42)が作製される。
【0036】
第二及び第三の表層材4を形成する織布シート41及び複合織布シート42において、有機繊維からなる織布41a及び42bは、綿布、アラミド繊維織布、ポリエステル繊維織布及び木綿(綿繊維)とポリエステル樹脂繊維との混紡織布などが好適に使用される。これら織布41a及び42bの織物組織は、特に限定されるものではなく、平織、斜文織、朱子織などいずれであってもよい。
【0037】
第一の表層材4を形成するポリアミド樹脂シート40、第二の表層材4を形成する織布シート41及び第三の表層材4を形成する複合織布シート42は、それぞれ所望の寸法に切断され、これを積層体からなる基体2の一方の表面3に載置し、積層方向に加熱、加圧成形して基体2の表面3に一体に接合される。なお、第三の表層材4の複合織布シート42は、有機繊維からなる織布42b側を基体2の表面3に向けて載置される。
【0038】
このように基体2の一方の表面3上に一体に接合された第一、第二及び第三の表層材4には、表層材4の表面5で開口すると共に基体2の一部まで伸びた複数個の凹部6が形成される。複数個の凹部6は、表層材4の表面5の面積に占める凹部6の開口部の面積の総和が20〜30%の割合となるように形成される。この凹部6は後述する固体潤滑剤を充填保持するものであり、固体潤滑剤の低摩擦性等の摺動特性を良好に発揮させるためには、表層材4の表面5の面積に占める凹部6の開口部の面積の総和が少なくとも20%必要とされる。しかしながら、表層材4の表面5の面積に占める凹部6の開口部の面積の総和が30%を超えると表層材4の強度低下を来たすことになる。凹部6は、ドリル、バイト等を用いた穴あけ加工によって形成される。
【0039】
図5は第一の表層材4であるポリアミド樹脂シート40を具備した平板状の摺動部材1の断面図を、図6は第二の表層材4である織布シート41を具備した平板状の摺動部材1の断面図を、図7は第三の表層材4である複合織布シート42を具備した平板状の摺動部材1の断面図を夫々示す。
【0040】
図10に示す円筒状の摺動部材1は、繊維織布強化熱硬化性合成樹脂の積層体からなる円筒状の基体2と、基体2の内周面3aに一体に接合された表層材4と、基体2及び表層材4に表層材4の表面5で開口すると共に基体2の一部まで伸びて長手方向に沿って配列されて形成された複数個のリング状の溝61と、溝61に充填保持された固体潤滑剤7とからなる。
【0041】
図11に示す円筒状の摺動部材1の製造装置において、二本の加熱ローラ22及び22と一本の加圧ローラ23を夫々三角形の頂点に位置するように配置し、その真ん中に芯型24を置いて、芯型24に第一、第二及び第三の表層材4のいずれかを少なくとも一周分捲回し、ついで表層材4の外側にアンコイラ25に巻かれた前記と同様のプリプレグ19を巻き付け、芯型24を一定方向に駆動回転せしめ、二本の加熱ローラ22及び22と加圧ローラ23とによって所望の厚さの積層体からなる基体2を加圧、加熱しながら形成し、これにより内周面に表層材4を一体に接合した円筒状の摺動部材1が作製される。
【0042】
このように形成された円筒状の摺動部材1の表層材の表面(内周面)5に、表層材4の表面5で開口し、しかも、長手方向に沿って配列されていると共に基体2の一部まで伸びた複数個の溝61がバイト等を用いた切削加工によって形成される。複数個の溝61は、表層材4の表面5の面積に占める溝61の開口部の面積の総和が20〜30%の割合となるように形成される。この溝61は後述する固体潤滑剤を充填保持するものであり、固体潤滑剤の低摩擦性等の摺動特性を良好に発揮させるためには、表層材4の表面5の面積に占める凹部6の開口部の面積の総和が少なくとも20%必要とされる。しかしながら、表層材4の表面5の面積に占める凹部6の開口部の面積の総和が30%を超えると表層材4の強度低下を来たすことになる。
【0043】
表層材4の表面5で開口すると共に基体2の一部まで伸びた複数個の凹部6又は溝61に充填保持される固体潤滑剤7は、カーボンブラック5〜15重量%と炭化水素系ワックス10〜20重量%と芳香族ポリアミド樹脂粉末1〜5重量%と炭化水素油10〜20重量%と残部常温硬化型エポキシ樹脂とを含んでいる。
【0044】
固体潤滑剤の成分中のカーボンブラックは、固体潤滑剤を補強する効果を発揮すると共に後述する炭化水素油を吸収保持する保持体としての役割を発揮する。カーボンブラックとしては、アセチレンブラック、オイルファーネスブラック、サーマルブラック、チャンネルブラック、ガスファーネスブラックなどが挙げられる。特に、一次粒子径が約20nm、DBP吸油量が約100ml/100g、比表面積が約110m2/gを有しているものが好ましい。具体的には、旭カーボン社製の「SUNBLACK X15(商品名)」、三菱化学社製の「MA100(商品名)」が好ましいものとして例示される。そして、カーボンブラックの配合量は、5〜15重量%、好ましくは10〜15重量%である。配合量が5重量%未満では、固体潤滑剤の補強効果が充分発揮されず、また15重量%を超えた場合は、固体潤滑剤の流動性を損ない、凹部又は溝への固体潤滑剤の充填作業性を悪化させる虞がある。
【0045】
炭化水素系ワックスは、固体潤滑剤に低摩擦性を付与すると共にカーボンブラックと同様、後述する炭化水素油を吸収保持する保持体としての役割を発揮する。炭化水素系ワックスとしては、炭素数がおおむね24以上のパラフィン系ワックス、炭素数がおおむね26以上のオレフィン系ワックス、炭素数がおおむね28以上のアルキルベンゼン及びマイクロクリスタリンワックスのうちの少なくとも一つから選択される。炭化水素系ワックスとして、具体的には、日本精蝋社製のパラフィンワックス「150(商品名)」、クラリアントジャパン社製のポリエチレンワックス「リコワックスPE520(商品名)」、日本精蝋社製のマイクロクリスタリンワックス「Hi−Mic−1080(商品名)」、日興ファインプロダクツ社製のポリエチレンワックスとパラフィンワックスとの混合物「ゴデスワックス(商品名)」等が挙げられる。そして、炭化水素系ワックスの配合量は、10〜20重量%、好ましくは15〜20重量%である。配合量が10重量%未満では、固体潤滑剤に低摩擦性を充分付与し得ず、また20重量%を超えて配合すると摺動部材基体に形成された凹部又は溝への固体潤滑剤の接合力を低下させる虞がある。
【0046】
芳香族ポリアミド樹脂粉末は、固体潤滑剤に耐摩耗性を付与する効果を発揮する。芳香族ポリアミド樹脂粉末としては、メタフェニレンジアミンとイソフタル酸クロライドとを縮合重合して得られるメタフェニレンイソフタルアミドの粉末で、好ましい例として、例えば帝人社製の「コーネックス(商品名)」等が挙げられる。そして、芳香族ポリアミド樹脂粉末の配合量は、1〜5重量%、好ましくは3〜5重量%である。配合量が1重量%未満では固体潤滑剤に耐摩耗性を充分付与することができず、また配合量が5重量%を超えると、固体潤滑剤の低摩擦性を損なうばかりでなく固体潤滑剤の流動性を損ない、摺動部材基体の凹部又は溝への充填作業性を悪化させる虞がある。
【0047】
炭化水素油は、固体潤滑剤に低摩擦性を付与するものであり、その潤滑形態としては、固体潤滑剤が埋め込まれた摺動部材と相手材(軸等)との摺動時に発生する摩擦熱により固体潤滑剤から摺動面にスムーズに供給され、摺動面に介在して低摩擦性を与えるものである。炭化水素油としては、具体的には、出光興産社製のパラフィン系オイル「ダイアナプロセスオイルPW(商品名)」、出光興産社製のナフテン系オイル「ダイアナプロセスオイルNS(商品名)」、三井化学社製のポリ−α−オレフィン「ルーカント(商品名)」、日本油脂社製のポリブテン「NAソルベント(商品名)」等が挙げられる。本発明で使用する炭化水素油としては、いわゆる基油のみの使用でもよく、この基油に潤滑油の添加剤として一般に用いられる酸化防止剤、清浄分散剤、粘度指数向上剤、流動点降下剤、摩擦調整剤・油性剤、摩耗防止剤・極圧剤、防錆剤等を配合したものも使用し得る。そして、炭化水素油の配合量は、カーボンブラック及び炭化水素系ワックスに吸収保持されることから比較的多量の配合が可能であり、10〜20重量%、好ましくは15〜20重量%である。配合量が10重量%未満では、固体潤滑剤への低摩擦性の付与が充分でなく、また配合量が20重量%を超えると、成形時に流出(ブリードアウト)すると共に固体潤滑剤の保形性を低下させる虞がある。
【0048】
常温硬化型エポキシ樹脂は、カーボンブラック、炭化水素系ワックス、芳香族ポリアミド樹脂粉末及び炭化水素油の各成分同志を接合する接合剤の役割と固体潤滑剤を凹部又は溝において基体に接合させる接合剤の役割を担うものである。具体的には、常温硬化型の二液性エポキシ樹脂であるレジナス化成社製の「レジナスボンド(商品名)」を挙げることができる。そして、常温硬化型エポキシ樹脂の配合量は、40〜55重量%、好ましくは45〜55重量%である。配合量が40重量%未満では、上記接合剤としての役割が充分発揮されず、また配合量が55重量%を超えると、固体潤滑剤を凹部又は溝において基体に接合させる接合剤としての役割は高まる反面、潤滑に寄与しないエポキシ樹脂が固体潤滑剤の表面に露出する割合が多くなりすぎ、炭化水素系ワックス及び炭化水素油の低摩擦性の効果を失わせることになる。
【0049】
本発明の固体潤滑剤及び摺動部材は、次のようにして形成される。上記の各成分を所定量計量し、ヘンシェルミキサー、スーパーミキサー、ボールミル、ダンブラー等の混合機にて投入し、混合して固体潤滑剤混練物を作製した。この混練物を凹部又は溝が形成された基体の表面に一体に接合された表層材に供給する。ついで、所定の圧力を加えて該混練物を表層材の凹部又は溝に充填し、充填後、所定時間放置して混練物の成分中のエポキシ樹脂の硬化を行わせ、この硬化で該混練物を該凹部又は溝に強固に接合固定することにより、該凹部又は溝に固体潤滑剤を埋め込んだ摺動部材が形成される。
【実施例】
【0050】
次に本発明を実施例に基づいて詳細に説明する。なお、本発明はこれらの実施例に何等限定されないのである。
【0051】
〔基体の作製〕
繊維織布として平織り綿布を準備し、該綿布を送りローラにて、樹脂固形分64.5重量%のフェノール樹脂ワニスを貯えた容器内を通過させて、該綿布の表面に樹脂ワニスを塗工し、圧縮ロールによって綿布の表面に塗工された樹脂ワニスを繊維組織間隙にまで含浸せしめたのち、乾燥炉内で溶剤を飛ばすと同時に樹脂の反応を進め基体プリプレグ(樹脂加工綿布)を得た。このプリプレグを一辺の長さが30mmの方形状に切断し、これを8枚重ね合わせた。
【0052】
〔表層材の作製〕
第一の表層材
グラファイトを5重量%含有した12ナイロンから厚さ0.5mmのシートを作製し、これを第一の表層材とした。
【0053】
第二の表層材
有機繊維からなる織布として、平織綿布を準備し、該綿布を送りローラにて、フェノール樹脂ワニスとPTFE粉末(ダイキン工業社製の「ルブロンL5(商品名)」)との混合樹脂ワニスとを貯えた容器内を通過させ、綿布の表面に混合樹脂ワニスを塗工し、圧縮ロールによって綿布の表面に塗工された混合樹脂ワニスを繊維組織間隙にまで含浸せしめた後、乾燥炉内で溶剤を逸散させると同時に樹脂の反応を進め、綿布30重量%とフェノール樹脂39重量%とPTFE31重量%とからなるプリプレグ(織布シート)を得た。このプリプレグを一辺の長さが30mmの方形状に切断し、これを3枚重ね合わせた。
【0054】
第三の表層材
平織したPTFE繊維の織布と、有機繊維からなる織布として上記と同様の平織綿布とを準備し、PTFE繊維の織布と平織綿布とを重ね合わせた。太さ400デニールのPTFE製糸を準備し、重ね合わされたPTFE繊維の織布と平織綿布とをその重ね合わせ方向に並縫いして縫合一体化した複合織布を作製した。複合織布を送りローラにて、樹脂固形分64.5重量%のフェノール樹脂ワニスを貯えた容器内を通過させ、複合織布の表面に樹脂ワニスを塗工し、圧縮ロールによって複合織布の表面に塗工された樹脂ワニスを繊維組織間隙にまで含浸せしめた後、乾燥炉内で溶剤を逸散させると同時に樹脂の反応を進めプリプレグ(複合織布シート)を得た。このプリプレグを一辺の長さが30mmの方形状に切断した。
【0055】
第一の表層材、第二の表層材及び第三の表層材をそれぞれ基体プリプレグの表面に載置し、厚さ方向(重ね合わせ方向)に成形圧力70kg/cm2、成形温度160℃、成形時間20分間の条件で圧縮成形し、基体と表層材とを一体に接合した積層体を得た。なお、第三の表層材の複合織布シートにおいては、有機繊維からなる織布(平織綿布)側を基体プリプレグの表面に向けて載置した。
【0056】
表面に第一の表層材、第二の表層材及び第三の表層材をそれぞれ接合した積層体の該表層材及び基体に穴あけ加工を施し、直径8mm、深さ0.9mmの円柱状の凹部を4個形成(表層材の表面の面積に占める凹部の開口部の面積の総和は22%)し、それぞれ摺動部材基体I、摺動部材基体II及び摺動部材基体IIIを得た。
【0057】
〔固体潤滑剤の作製〕
カーボンブラックとして旭カーボン社製の「SUNBLACK X15(商品名)」10〜15重量%と、炭化水素系ワックスとして日興ファインプロダクツ社製の「ゴデスワックス(商品名)」16〜20重量%と、芳香族ポリアミド樹脂粉末として帝人社製の「コーネックス(商品名)」5重量%と、炭化水素油として出光興産社製のパラフィン系オイル「PW−90(商品名)」及び「PW−380(商品名)」の合量10〜20重量%と、常温硬化型エポキシ樹脂(常温硬化型二液性エポキシ樹脂)としてレジナス化成社製「レジナスボンド(商品名)」40〜55重量%とをヘンシェルミキサーに投入し、混合して固体潤滑剤混練物を作製した。固体潤滑剤混練物の成分組成(重量%)を表1に示す。
【0058】
【表1】
【0059】
実施例1〜9
表面に4個の円柱状の凹部を備えた摺動部材基体に固体潤滑剤混練物を供給したのち、摺動部材基体と固体潤滑剤混練物に所定の圧力をかけ、室温に放置して固体潤滑剤混練物中の常温硬化型エポキシ樹脂を硬化させ、該摺動部材基体の凹部に固体潤滑剤を充填保持し、これを摺動部材とした。
【0060】
〔比較例〕
比較例1
PTFE繊維(400デニール)とガラス繊維(101デニール)とを綾織(斜文織)した交織布(表面にPTFE繊維が占める割合70%、ガラス繊維の割合30%)にフェノール樹脂ワニス(濃度55%)を30重量%(固形分として)含浸せしめて乾燥して得たPTFE交織布プリプレグを一辺の長さが30mmの方形状に切断して表層材とした。
【0061】
熱可塑性ポリエステル繊維(65重量%)と綿繊維(35重量%)とよりなる混紡布にフェノール樹脂ワニス(上記と同じ)を45重量%(固形分として)含浸せしめて乾燥してプリプレグを作製し、このプリプレグを一辺の長さが30mmの方形状に切断し、これを10枚重ね合わせて基体とした。
【0062】
表層材のPTFE繊維が占める割合70%の側を基体の上に載置し、厚さ方向(重ね合わせ方向)に成形圧力50kg/cm2、成形温度150℃、成形時間5分間の条件で圧縮成形し、基体と表層材とを一体に接合した積層体を得、これを摺動部材とした。
【0063】
比較例2
織布として、コポリパラフェニレン・3,4’オキシジフェニレン・テレフタルアミド樹脂繊維〔帝人社製の「テクノーラ(商品名)」〕を平織りしたアラミド繊維織布を準備し、該アラミド繊維織布を送りローラにて、エポキシ樹脂とPTFE〔ダイキン工業社製の「ルブロンL5(商品名)」〕との混合樹脂ワニスを貯えた容器内を通過させて、該アラミド繊維織布の表面に混合ワニスを塗工し、圧縮ロールによってアラミド繊維織布の表面に塗工された混合樹脂ワニスを繊維組織間隙にまで含浸せしめた後、乾燥炉内で溶剤を逸散させると同時に樹脂の反応を進め、アラミド繊維織布30重量%とPTFE31重量%とエポキシ樹脂39重量%とからなるプリプレグを作製し、このプリプレグを一辺の長さ30mmの方形状に切断し、これを表層材とした。
【0064】
前記実施例の基体と同様の一辺の長さが30mmの方形状に切断したプリプレグを10枚重ね合わせて形成した基体の上に表層材を載せ、厚さ方向に成形圧力70kg/cm2、成形温度160℃、成形時間10分間の条件で圧縮成形し、基体と表層材とを一体に接合した積層体を得、これを摺動部材とした。
【0065】
次に、上記実施例1乃至9及び比較例1、2の摺動部材について、スラスト試験(1)及び(2)にて摩擦性能を試験した。試験条件を表2及び表3に示し、各試験での試験結果を表4及び表5に示す。
【0066】
(表2)
試験条件(1)
面 圧 19.6N/mm2(200kgf/cm2)
速 度 0.5m/min
耐久時間 72時間
潤 滑 無潤滑
相手材 SUS304
試験方法 二軸試験機の台上に相手材を固定し、該相手材に摺動部材の固体潤滑剤の充填側(比較例の場合には表層側)を摺動自在に接触させると共に、該摺動部材に面圧が19.6N/mm2となるように荷重を加え、相手材側を上記速度で加振(±50mm)し、12時間毎に摩擦係数を測定した。
【0067】
(表3)
試験条件(2)
面 圧 19.6N/mm2(200kgf/cm2)
速 度 30mm/sec〜500mm/sec
潤 滑 実施例1乃至9及び比較例2の摺動部材については潤滑なし
比較例1の摺動部材については摺動面にグリース塗布
相手材 SUS304
試験方法 二軸試験機の台上に相手材を固定し、該相手材に摺動部材の固体潤滑剤の充填側(比較例の場合には表層側)を摺動自在に当接させると共に、摺動部材に面圧が19.6N/mm2(一定)となるように荷重を加え、相手材側を上記速度で加振(ストローク±100mm)し、各速度における摩擦係数を測定した。
【0068】
【表4】
【0069】
【表5】
【0070】
以上の試験結果から明らかなように、実施例1乃至9は、試験条件(1)の耐久試験においては試験時間を通じて低い摩擦係数で安定した摺動を示し、また試験条件(2)の速度依存性についての試験においても、速度の変化に対して摩擦係数の変動が極めて小さい、換言すれば速度依存性が極めて小さいという結果を示した。一方、比較例1及び2はいずれの試験においても摩擦係数が高い値を示した。とくに試験条件(2)の速度依存性の試験では、速度の変化に応じて摩擦係数の上昇が認められ、速度依存性が極めて大きいという結果を示した。
【0071】
この速度依存性の試験結果の良否は、摺動部材のすべり免震装置への適用の可否を左右するもので、速度依存性に優れる摺動部材をすべり免震装置に適用した場合は、すべり出しの加速度を小さく保ったまま免震周期の長周期化が可能となり、大規模な地震による振動から小規模な地震等による振動に対しても構造物への振動の伝達を低減し得、構造物の確実な保護を達成し得るという効果をもたらすものである。
【0072】
以上のとおり、本発明の摺動部材は、広範囲の分野において、低摩擦性が要求される部位への適用を可能とする低摩擦性を有する軸受、すべり板などの摺動部材を提供することができる。
【図面の簡単な説明】
【0073】
【図1】本発明の摺動部材の平面図である。
【図2】本発明の摺動部材の他の例の平面図である。
【図3】摺動部材の基体の製造工程を示す説明図である。
【図4】プリプレグの積層方法の説明斜視図である。
【図5】本発明の第一の表層材を備えた摺動部材の断面図である。
【図6】本発明の第二の表層材を備えた摺動部材の断面図である。
【図7】本発明の第三の表層材を備えた摺動部材の断面図である。
【図8】複合織布を示す平面図である。
【図9】図8のIX−IX線断面図である。
【図10】本発明の円筒状の摺動部材の断面図である。
【図11】本発明の円筒状の摺動部材の製造装置を示す説明図である。
【符号の説明】
【0074】
1 摺動部材
2 基体
4 表層材
6 凹部
7 固体潤滑剤
40 ポリアミド樹脂シート
41 織布シート
42 複合織布シート
【特許請求の範囲】
【請求項1】
繊維織布強化熱硬化性合成樹脂の積層体からなる基体と、この基体の一方の表面に一体に接合された表層材と、基体及び表層材に表層材の表面で開口すると共に基体の一部まで伸びて形成された少なくとも一つの凹部又は溝と、この凹部又は溝に充填保持された固体潤滑剤とからなり、固体潤滑剤は、カーボンブラック5〜15重量%と炭化水素系ワックス10〜20重量%と芳香族ポリアミド樹脂粉末1〜5重量%と炭化水素油10〜20重量%と残部常温硬化型エポキシ樹脂とを含んでいることを特徴とする摺動部材。
【請求項2】
表層材は、ポリアミド樹脂シートからなり、該シートの一方の面において基体の一方の表面に一体に接合されている請求項1に記載の摺動部材。
【請求項3】
ポリアミド樹脂シートは、12ナイロンシートからなる請求項2に記載の摺動部材。
【請求項4】
表層材は、有機繊維からなる織布と該織布の表面及び繊維組織間隙に含浸塗工された四ふっ化エチレン樹脂を含有する熱硬化性合成樹脂とからなる少なくとも一枚の織布シートからなる請求項1に記載の摺動部材。
【請求項5】
表層材は、四ふっ化エチレン樹脂繊維の織布と有機繊維の織布とが重ね合わされ、かつふっ素樹脂製糸によって縫合一体化された複合織布と該複合織布に含浸塗工された熱硬化性合成樹脂とからなる複合織布シートからなり、有機繊維の織布側において基体の一方の表面に一体に接合されている請求項1に記載の摺動部材。
【請求項6】
ふっ素樹脂製糸は、四ふっ化エチレン樹脂からなる糸及び四ふっ化エチレン・六ふっ化プロピレン共重合体からなる糸のいずれかから選択されたものである請求項5に記載の摺動部材。
【請求項7】
ふっ素樹脂製糸は、単糸及び紡糸のいずれか一方であり、おおむね200〜1,200デニールの範囲のものである請求項5又は6に記載の摺動部材。
【請求項8】
有機繊維は、綿繊維、アラミド繊維、ポリエステル繊維及び綿繊維とポリエステル繊維との混紡繊維のいずれかから選択されたものである請求項4から7のいずれか一項に記載の摺動部材。
【請求項9】
炭化水素系ワックスは、炭素数がおおむね24以上のパラフィン系ワックス、炭素数がおおむね26以上のオレフィン系ワックス、炭素数がおおむね28以上のアルキルベンゼン及びマイクロクリスタリンワックスのうちの少なくとも一つから選択されたものである請求項1から8のいずれか一項に記載の摺動部材。
【請求項10】
芳香族ポリアミド樹脂粉末は、メタフェニレンジアミンとイソフタル酸クロライドとを縮合重合して得られるメタフェニレンイソフタルアミドの粉末である請求項1から9のいずれか一項に記載の摺動部材。
【請求項11】
炭化水素油は、炭化水素系鉱油又は炭化水素系合成油である請求項1から10のいずれか一項に記載の摺動部材。
【請求項1】
繊維織布強化熱硬化性合成樹脂の積層体からなる基体と、この基体の一方の表面に一体に接合された表層材と、基体及び表層材に表層材の表面で開口すると共に基体の一部まで伸びて形成された少なくとも一つの凹部又は溝と、この凹部又は溝に充填保持された固体潤滑剤とからなり、固体潤滑剤は、カーボンブラック5〜15重量%と炭化水素系ワックス10〜20重量%と芳香族ポリアミド樹脂粉末1〜5重量%と炭化水素油10〜20重量%と残部常温硬化型エポキシ樹脂とを含んでいることを特徴とする摺動部材。
【請求項2】
表層材は、ポリアミド樹脂シートからなり、該シートの一方の面において基体の一方の表面に一体に接合されている請求項1に記載の摺動部材。
【請求項3】
ポリアミド樹脂シートは、12ナイロンシートからなる請求項2に記載の摺動部材。
【請求項4】
表層材は、有機繊維からなる織布と該織布の表面及び繊維組織間隙に含浸塗工された四ふっ化エチレン樹脂を含有する熱硬化性合成樹脂とからなる少なくとも一枚の織布シートからなる請求項1に記載の摺動部材。
【請求項5】
表層材は、四ふっ化エチレン樹脂繊維の織布と有機繊維の織布とが重ね合わされ、かつふっ素樹脂製糸によって縫合一体化された複合織布と該複合織布に含浸塗工された熱硬化性合成樹脂とからなる複合織布シートからなり、有機繊維の織布側において基体の一方の表面に一体に接合されている請求項1に記載の摺動部材。
【請求項6】
ふっ素樹脂製糸は、四ふっ化エチレン樹脂からなる糸及び四ふっ化エチレン・六ふっ化プロピレン共重合体からなる糸のいずれかから選択されたものである請求項5に記載の摺動部材。
【請求項7】
ふっ素樹脂製糸は、単糸及び紡糸のいずれか一方であり、おおむね200〜1,200デニールの範囲のものである請求項5又は6に記載の摺動部材。
【請求項8】
有機繊維は、綿繊維、アラミド繊維、ポリエステル繊維及び綿繊維とポリエステル繊維との混紡繊維のいずれかから選択されたものである請求項4から7のいずれか一項に記載の摺動部材。
【請求項9】
炭化水素系ワックスは、炭素数がおおむね24以上のパラフィン系ワックス、炭素数がおおむね26以上のオレフィン系ワックス、炭素数がおおむね28以上のアルキルベンゼン及びマイクロクリスタリンワックスのうちの少なくとも一つから選択されたものである請求項1から8のいずれか一項に記載の摺動部材。
【請求項10】
芳香族ポリアミド樹脂粉末は、メタフェニレンジアミンとイソフタル酸クロライドとを縮合重合して得られるメタフェニレンイソフタルアミドの粉末である請求項1から9のいずれか一項に記載の摺動部材。
【請求項11】
炭化水素油は、炭化水素系鉱油又は炭化水素系合成油である請求項1から10のいずれか一項に記載の摺動部材。
【図1】
【図2】
【図3】
【図4】
【図5】
【図6】
【図7】
【図8】
【図9】
【図10】
【図11】
【図2】
【図3】
【図4】
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【図6】
【図7】
【図8】
【図9】
【図10】
【図11】
【公開番号】特開2008−38038(P2008−38038A)
【公開日】平成20年2月21日(2008.2.21)
【国際特許分類】
【出願番号】特願2006−215017(P2006−215017)
【出願日】平成18年8月7日(2006.8.7)
【出願人】(000103644)オイレス工業株式会社 (384)
【Fターム(参考)】
【公開日】平成20年2月21日(2008.2.21)
【国際特許分類】
【出願日】平成18年8月7日(2006.8.7)
【出願人】(000103644)オイレス工業株式会社 (384)
【Fターム(参考)】
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