JP2002022017A

JP2002022017A - 摺動部材

Info

Publication number: JP2002022017A
Application number: JP2000204219A
Authority: JP
Inventors: Kazuhiko Kobiki; 一彦木挽; Nobuo Keijo; 伸雄慶上; Hideki Hiraki; 秀樹平木; Yasuyuki Nishimura; 泰幸西村
Original assignee: Mitsubishi Cable Industries Ltd
Current assignee: Mitsubishi Cable Industries Ltd
Priority date: 2000-07-05
Filing date: 2000-07-05
Publication date: 2002-01-23

Abstract

(57)【要約】【課題】ゴム製摺動部材の物性を維持したまま、長期
にわたる自己潤滑性を有する摺動部材を提供することを
目的とする。【解決手段】本発明の摺動部材は、ベースゴムにブリ
ード性潤滑剤を配合してなる内層と、該内層の外周に位
置し、内層からのブリード性潤滑剤のブリードを防止
し、かつ、潤滑性を有するダイヤモンド状炭素からなる
表面層とを有する。即ち本発明の摺動部材は、使用初期
段階ではダイヤモンド状炭素からなる表面層によって摺
動面に対する潤滑性を有し、ダイヤモンド状炭素からな
る表面層が摩耗消滅して内層が露出した後は、該内層か
らブリードしたブリード性潤滑剤によって潤滑性を有す
るものである。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は、長期にわたって自
己潤滑性に優れる摺動部材に関するものである。

【０００２】

【従来技術および発明が解決しようとする課題】油圧機
器の摺動面のシール、空気圧機器の摺動面のシールな
ど、摺動面に用いられる摺動部材には、その特性の一つ
として摺動面に接する部分の摩擦抵抗が小さいこと、つ
まり、摺動が始まる時の抵抗（始動抵抗）及び摺動時の
抵抗（摺動抵抗）が小さいことが求められ、特に空気圧
機器に用いられる場合には１ＭＰa以下の低圧で使用さ
れることが多い。上記摺動部材の材料には、反発力に富
み密封性が良いという利点を有するゴムを主体とするも
のが多いが、ゴム製摺動部材には摩擦抵抗が大きいとい
う問題があった。

【０００３】そこで従来、ゴム製摺動部材の摩擦抵抗を
小さくするため、ゴム製摺動部材に自己潤滑性を付与す
ることが行われており、自己潤滑性を付与する方法とし
て以下に記載する様々な方法がとられてきた。ベースゴムに対し、黒鉛粉末やＰＴＦＥ粉末、二硫化
モリブデン粉末などの固体潤滑剤を多量配合する方法。ベースゴムに対し、オイルやワックス類などの液体潤
滑剤を配合し、表面にブリード（露出）させる方法。ゴム製摺動部材の表面に、化学的処理による表面改質
やコーティングなどによって、潤滑性を有する表面層を
設ける方法。

【０００４】しかし、の方法では、固体潤滑剤の多量
配合によりゴム製摺動部材の引張強さや伸びなどの物性
が低下するという問題があり、またの方法では、ブリ
ード量が調整できないため自己潤滑性が長期にわたり維
持できないという問題があった。またの方法では、ゴ
ム製摺動部材の物性を生かすため表面層の厚さは薄く設
定される場合が多く、その場合、摺動面と接する部分の
表面層はすぐ摩耗消滅してしまい、自己潤滑性が長期に
わたり維持できないという問題があった。

【０００５】結局、従来とられてきた〜のいずれの
方法においても、ゴム製摺動部材の物性を維持したま
ま、ゴム製摺動部材に長期にわたる自己潤滑性を付与す
ることはできなかった。本発明はこれら問題を解消する
ことを課題とするものである。

【０００６】

【課題を解決するための手段】本発明は、ベースゴムに
ブリード性潤滑剤を配合してなる内層と、該内層の外周
に位置し、内層からのブリード性潤滑剤のブリードを防
止し、かつ、潤滑性を有するダイヤモンド状炭素からな
る表面層とを有することを特徴とする摺動部材によっ
て、上記課題を解決するものである。

【０００７】

【発明の実施の形態】即ち、本発明の摺動部材は、使用
初期段階ではダイヤモンド状炭素からなる表面層によっ
て摺動面に対する潤滑性を有するものであり、摺動面に
おけるダイヤモンド状炭素からなる表面層が摩耗消滅し
た後は、ダイヤモンド状炭素からなる表面層が摩耗消滅
した部分では内層が露出して該露出部分からブリード性
潤滑剤がブリードするため、このブリード性潤滑剤によ
って摺動面に対する潤滑性を有するものである。

【０００８】上記のように、本発明においては使用初期
段階とそれ以降で潤滑性を付与する方法が異なるので、
いずれか一方の方法を採用した場合に比べて長期にわた
り自己潤滑性が維持できる。また本発明においては、ブ
リード性潤滑剤は上記露出部分からのみブリードするの
で、ダイヤモンド状炭素からなる表面層がない場合（こ
の場合摺動部材の全面からブリードする）に比べて長期
にわたり自己潤滑性を維持することができる。また、固
体潤滑剤を多量配合することがないため、ゴム製摺動部
材の引張強さや伸びなどの物性を維持したまま、長期の
自己潤滑性を維持することができる。

【０００９】以下に本発明に用いられる材料などについ
て詳細に説明する。本発明の摺動部材に用いられるベー
スゴムとしては、通常この用途に用いられるものであれ
ば特に制限はなく、例えば、アクリロニトリル−ブタジ
エンゴム、水素化アクリロニトリル−ブタジエンゴム、
各種フッ素ゴム、エチレン−プロピレン−ジエン３元重
合体ゴム、アクリルゴムなどが挙げられ、なかでも耐油
性の点から特に水素化アクリロニトリル−ブタジエンゴ
ムが好適に用いられる。

【００１０】また、本発明の摺動部材に用いられるブリ
ード性潤滑剤としては、ベースゴムからブリードし、か
つ、潤滑性を有するものであれば特に制限はなく、通常
滑剤等として用いられているものを用いることができ、
例えば、シリコーンオイルや変性シリコーンオイルなど
の各種オイル類、パラフィンワックスなどのワックス
類、また、脂肪酸や脂肪酸塩、脂肪酸アミドなどの脂肪
酸類が挙げられる。本発明においては上記ブリード性潤
滑剤のなかでも適度のブリード性という点から特に脂肪
酸類が好適に用いられ、そのなかでもコンスタントなブ
リードが得られるという点から脂肪酸アミドがより好適
に用いられる。

【００１１】上記の脂肪酸類を例示すると、脂肪酸とし
ては、ステアリン酸、ヒドロキシステアリン酸などが挙
げられ、また脂肪酸塩としては、ステアリン酸亜鉛など
が挙げられ、また脂肪酸アミドとしては、ベヘン酸アミ
ド、エチレンビスベヘン酸アミド、ステアリン酸アミ
ド、Ｎ−ステアリルアテアリン酸アミドなどが挙げられ
る。

【００１２】また本発明において、上記ブリード性潤滑
剤の配合量はベースゴム１００重量部に対し１〜１０重
量部程度とするのが好ましい。配合量が１重量部未満で
あると十分なブリード量が得られない傾向にあり、１０
重量部を超えるとブリード量が過大となる傾向にあり、
また、加工性が低下する傾向にある。またベースゴムが
アクリロニトリル−ブタジエンゴムや水素化アクリロニ
トリル−ブタジエンゴムである場合には、ブリード性潤
滑剤の配合量はベースゴムとの相溶性の点からベースゴ
ム１００重量部に対し１〜５重量部程度とするのが好ま
しい。

【００１３】また、本発明においては、ベースゴムに対
し上記ブリード性潤滑剤に加えて非ブリード性潤滑剤を
配合してもよい。本発明に用いられる非ブリード性潤滑
剤としては、通常固体潤滑剤として用いられるものであ
れば特に制限はなく、例えば、黒鉛粉末、ＰＴＦＥ粉
末、二硫化モリブデン粉末、シリコン樹脂粉末などが挙
げられる。その配合量は本発明に目的に合う程度、即ち
摺動部材の引張強さや伸びなどの物性を低下させない程
度であれば特に制限はなく、ベースゴム１００重量部に
対し５〜８０重量部程度、引張り強さなどのゴムの物性
維持の点から特に５〜５０重量部程度とすることが好ま
しい。

【００１４】また本発明においては、さらに、硫黄、ジ
ベンゾチアジル−ジスルフィド、テトラメチルチウラム
−ジスルフィドなどの硫黄系加硫剤、ジクミルパーオキ
サイドや２，５−ジ−メチル−２，５−ジ（第３ブチル
パーオキシ）ヘキサンなどの有機過酸化物系架橋剤、マ
レイミド系やメタアクリレート系、アリル系などの架橋
助剤、酸化マグネシウムや水酸化カルシウム、酸化亜鉛
などの受酸剤、カーボンブラックやタルク、クレーなど
の補強剤等、各種添加剤を必要に応じて添加することが
できる。

【００１５】本発明においては、ベースゴムにブリード
性潤滑剤を配合し、必要に応じて上記固体潤滑剤や各種
添加剤をさらに添加し、これらを混合してなる組成物
を、圧縮成型、射出成型、押出成形などの適宜の方法に
より、リング、シート、ガスケットなどの所望の形状に
成型し、本発明の摺動部材における内層とする。

【００１６】本発明の摺動部材は上記内層の外周にダイ
ヤモンド状炭素からなる表面層を有する。ダイヤモンド
状炭素からなる表面層は、内層からの液体潤滑剤のブリ
ードを防止し、かつ、潤滑性を有するものであれば、そ
の形成方法に制限はないが、例えば、イオンプレーテイ
ング法、反応性スパッタリング法、プラズマＣＶＤ法な
どにより形成することができる。

【００１７】形成されたダイヤモンド状炭素からなる表
面層の厚さは、本発明の目的に合う程度、即ち摺動部材
のゴム弾性を低下させない程度であれば特に制限はない
が、例えば、ダイヤモンド状炭素からなる表面層は柔軟
性の点からその厚さは０．１〜５μｍ程度と比較的薄く
することが好ましい。ダイヤモンド状炭素からなる表面
層の厚さは、厚すぎると柔軟性に乏しくなって圧縮など
による内層の変形に追随し難くなる傾向にあり、薄すぎ
ると十分な潤滑効果及び長期の潤滑性が得難い傾向にあ
る。

【００１８】本発明の摺動部材は、各種用途、例えば、
油圧機器の摺動面のシール、空気圧機器の摺動面のシー
ル、自動車等のワイパーブレード、プリンター機やコピ
ー機などのトナーブレード、切替バルブ用シールなどに
用いられる。本発明の摺動部材は上記各種用途のなかで
も、１ＭＰａ以下の低圧で作動することが要求される空
気圧機器の摺動面のシールに特に好適に用いられる。

【００１９】

【実施例】（実施例１）水素化ニトリルゴム１００重量
部に対して、架橋剤２．５重量部、カーボンブラック５
５重量部、可塑剤５重量部、酸化亜鉛５重量部、及びブ
リード性潤滑剤として、脂肪酸アミドを２重量部配合し
た組成物を１６０℃で２０分間圧縮成型し、さらに１５
０℃で４時間オーブン中にて架橋を行い断面Ｄ形状のＤ
リングを作製した。そして、上記試料を内層とし、該内
層上に反応性スパッタリング法により厚さ１μｍのダイ
ヤモンド状炭素からなる表面層を形成して摺動部材とし
た。（実施例２）実施例１の配合組成にさらに非ブリード性
潤滑剤として、二硫化モリブテンを２０重量部添加した
以外は実施例１と同じ摺動部材とした。（比較例１）実施例１の配合組成の脂肪酸アミドを配合
しないこと以外は実施例１と同じ摺動部材とした。（比較例２）実施例１の摺動部材にダイヤモンド状炭素
からなる表面層を形成しないこと以外は実施例１と同じ
摺動部材とした。

【００２０】（潤滑性）自己潤滑性は、上記Ｄリングを
空気圧ピストンの摺動面のシールとして使用し、所定サ
イクル時の摺動抵抗を測定することにより行う。なおピ
ストンの速度は２０ｍｍ／ｍｉｎ、ストロークは２０ｍ
ｍである。

【００２１】上記実施例、比較例のＤリングの自己潤滑
性の評価を行った。評価の結果は、実施例１、２につい
ては、ピストンサイクル数が１０００回経過も摺動抵抗
は、１００Ｎ以下であった。しかし、比較例１、２で
は、ピストンサイクル数が１０００回経過すると摺動抵
抗が１００Ｎを超え、摺動時の抵抗が大きくなった。

【００２２】

【発明の効果】本発明の摺動部材は、ベースゴムにブリ
ード性潤滑剤を配合してなる内層と、該内層の外周に位
置し、内層からのブリード性潤滑剤のブリードを防止
し、かつ潤滑性を有するダイヤモンド状炭素からなる表
面層とを有することによって、ゴム製摺動部材の物性を
維持したまま、長期にわたる自己潤滑性を有することが
できる。また、上記摺動部材は、ダイヤモンド状炭素か
らなる表面層によって摺動面に対する潤滑性を有するも
のであり、摺動面におけるダイヤモンド状炭素からなる
表面層が摩耗消滅した後は、内層からブリードしたブリ
ード性潤滑剤により摺動面に対する潤滑性を有するもの
であることによって、ゴム製摺動部材の物性を維持した
まま、長期にわたる自己潤滑性を有することができる。
また、ブリード性潤滑剤が脂肪酸アミドであることによ
り、コンスタントなブリードが得られるため、より長期
にわたる自己潤滑性を有することができる。また、ベー
スゴムにさらに非ブリード性潤滑剤も配合してなること
により、より長期にわたる自己潤滑性を有することがで
きる。また、本発明の摺動部材は空気圧機器の摺動面の
シールに特に好適に用いられる。

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (51)Int.Cl.⁷ 識別記号ＦＩテーマコート゛(参考）Ｃ１０Ｍ 107/38 Ｃ１０Ｍ 107/38 107/50 107/50 143/12 143/12 147/02 147/02 149/08 149/08 Ｆ１６Ｊ 15/18 Ｆ１６Ｊ 15/18 Ａ // Ｃ１０Ｎ 10:12 Ｃ１０Ｎ 10:12 20:06 20:06 Ｚ 40:02 40:02 50:08 50:08 (72)発明者西村泰幸和歌山県有田市箕島663番地三菱電線工業株式会社箕島製作所内Ｆターム(参考） 3J043 AA11 BA06 CA12 CB13 CB18 CB24 DA01 4H104 AA04A AA19A BE11A CA12C CD02A CD02C CE04C CJ03A EA08A FA06 PA01 PA19 QA21

Claims

【特許請求の範囲】

【請求項１】ベースゴムにブリード性潤滑剤を配合し
てなる内層と、該内層の外周に位置し、内層からのブリ
ード性潤滑剤のブリードを防止し、かつ潤滑性を有する
ダイヤモンド状炭素からなる表面層とを有することを特
徴とする摺動部材。
【請求項２】上記摺動部材は、ダイヤモンド状炭素か
らなる表面層によって摺動面に対する潤滑性を有するも
のであり、摺動面における該表面層が摩耗消滅した後
は、内層からブリードしたブリード性潤滑剤により摺動
面に対する潤滑性を有するものである請求項１に記載の
摺動部材。
【請求項３】ブリード性潤滑剤が脂肪酸アミドである
請求項１または請求項２に記載の摺動部材。
【請求項４】ベースゴムにさらに非ブリード性潤滑剤
も配合してなる請求項１〜３いずれかに記載の摺動部
材。