JPH01138256A - 摺動材組成物 - Google Patents

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】 発明の技術分野 本発明は、フッ素樹脂を主成分とする摺動材組成物に関
し、ざらに詳しくは、摩擦係数が低く、耐薬品性と高温
での耐摩耗性とに優れ、軟質金属に対する攻撃性が減少
された摺動材を製造することができるような摺動材組成
物に関づる。

発明の技術的背景ならびにその４題１、ポリテトラフル
オロエチレンなどのフッ素樹脂は、摩擦係数が低く、そ
のうえ化学的にも安定で薬品にも侵されにくく、耐熱性
がよいなど数多くの優れた特性を有している。このよう
な特性をイ１するフッ素樹脂は、軸受なとのｌ言動材を
形成づるために広く用いられている。

ポリテトラフルオロエチレンなどのフッ素樹脂が単独で
用いられてなる摺動材は、表面の摩陳係数が低いという
優れた特性を有しているが、耐摩耗性が低く、相手部材
との繰返し接触することによって摺動材自身が摩耗しや
すく、ざらに、耐クリープ性が不充分であるため、応力
をイ」与しながら長時間摺動させると変形を生じやすく
、フッ素樹脂を単独で用いて摺動材を形成することは難
しい。このため、Ｆｉ！ｌ？！係数が低く、耐薬品性お
よび耐熱性に優れているというフッ素樹脂の特性を保持
しつつ、耐摩耗性および耐クリープ性などの機械的特性
を改良しようとする試みがなされている。

たとえばフッ素樹脂に、ガラス繊維あるいはカーボンＷ
４雑などの比較的硬質の無機質繊維未を配合して機械的
特性を向上させようとする試みがなされている。ところ
がフッ素樹脂に無ｉ質繊維末を配合すると、得られる（
晋動材の耐摩耗性は向上するが、１ｆｆｉ動材の相手部
材として、アルミニウムおよび黄銅などのような軟質金
属が用いられると、１言動時に１雪動材が相手部材を攻
撃し、これによって相手部材としての軟質金属が著しく
摩耗するという問題点があった。しかも、活動材と相手
部材との開動部分が発熱すると、１習動材と軟質金属と
が焼き付けを起こすという問題点′ｂあった。

このような問題点を解決するために、フッ素樹脂にポリ
イミド樹脂を添加した１冨勤材組成物が（２案されてい
る。また、特公昭６１−３８９５７号公報には、オキシ
ベンゾイルポリエステル樹脂と天然鱗片状黒鉛とをフッ
素樹脂に添加した１冨動材組成物が開示されている。こ
のような摺動材組成物から得られた摺動材は、限界ＰＶ
値が高く、かつ相手部材としての軟質金属に対する攻撃
性が低いという優れた特性をイエしているが、ポリイミ
ド樹脂必るい（よオキシベンゾイルポリエステル樹脂は
、耐薬品性が不充分でおり、特にオキシベンゾイルポリ
エステル よって分子内のエステル結合部分が加水分解されやすい
という問題点がおる。もし）ｋ肋材中に含まれるオキシ
ベンゾイルポリエステル樹脂が加水分解されると、活動
材中にオキシベンゾイルポリエステル樹脂を配合した意
義が失われ、活動材の膨潤、変形、摩耗などの増大が起
ってしまう。一方、ポリアリールエーテル樹脂は耐熱性
、耐薬品性に優れており、フッ素樹脂にポリアリールエ
ーテル樹脂が単独で配合された摺動材組成物は、米国文
献［ＰＴＦＥとＰＥＥＫの摩擦と摩耗（ＷＥＡＩ？ＨＡ
ＴＥＲ　１９８５，ＵＳ＾）等で紹介されているか、２
００℃以上の温度で使用した場合摩耗しやすく、また熱
変形を生じやすいという問題点があった。

発明の目的 本発明は、上記のような問題点を解決しようとするもの
であって、摩擦係数が低く、耐薬品性に優れ、しかも２
００℃以上の高温での耐摩耗性が改善され、さらに相手
部材に対する攻撃性が小さいような摺動材を製造するこ
とができる摺動材組成物を提供することを目的としてい
る。

１旦の員１ 本発明に係る摺動材組成物は、フッ素樹脂１００１１１
部に対して、ポリアリールエーテル樹脂と鱗片状黒鉛と
を合計で１０〜１００重一部の量で配合しでなり、かつ
ボリアリールエーテル樹脂と鱗片状黒鉛との重量比が、
９０：１０〜４０：６０の範囲内にあることを特徴とし
ている。

本発明に係る摺動材組成物は、フッ素樹脂を主成分とし
て、これに特定量のボリアリールエーテル樹脂と鱗片状
黒鉛とが配合されてなっているので、摩擦係数が低く、
耐薬品性に優れているというフッ素樹脂の特性は維持さ
れ、しかも２　０　０　’Ｃ以上の高温での耐摩耗性が
改善され、しかも高い限界ＰＶ値を有し、さらに相手部
材に対する攻撃性が減少された活動材を１ｑることかで
きる。

１川り且腔り呈」 以下本発明に係る摺動材組成物について具体的に説明す
る。

本発明の摺動材組成物は、フッ素樹脂を主成分とし、こ
のフッ素樹脂１００重量部に対して、ボリアリールエー
テル樹脂と鱗片状黒鉛とか、合計で１０〜１００重ω部
の範囲内で配合されている。

本発明に用いられるフッ素樹脂としては、具体的には、
ボリテ１〜ラフルオロエチレン（ＰＴＦＥ）、テトラフ
ルオロエチレンとパーフルオロアルキルビニルエーテル
との共重合体で必るＰＦＡ、テトラフルオロエチレンと
ヘキ（Ｊフルオロプロピレンとの共重合体で必るＦＥＰ
、テトラフルオロエチレンとへキサフルオロプロピレン
とパーフルオロビニルエーテルとの共重合体であるＥＰ
Ｅ、エチレンとテトラフルオロエチレンとの共重合体で
必るＥＴＦＥ、またはこれらフッ素樹脂の変性タイプの
フッ素樹脂（たとえばパーフルオロアルキルビニルエー
テル、六フッ化プロピレンなどの少量にて変性されたＰ
ＴＦＥ）などが用いられる。°これらのフッ素樹脂は、
単独で用いられでもよく、組み合わされて用いられても
よい。

これらのうら、特にポリテトラフルオロエチレンが好ま
しい。

このようなフッ素樹脂は、平均粒子径が２０〜９００μ
ｍでおることが好ましい。

本発明に用いられるポリアリールエーテル樹脂は、アリ
ーレン基がエステル結合で結合されてなる樹脂でおり、
具体的な例としては、次式（Ｉ＞の反復単位 ニレンオキシドざらにポリエーテルスルホンなどを挙げ
ることができる。これらのポリアリールエーテル樹脂は
、単独で用いられてもよく、組み合わされて用いられて
もよい。これらのうち特に（Ｉ）の反復単位を有するポ
リエーテルエーテルケ１〜ンが好ましい。また、ポリア
リールエーテル樹脂は、通常、平均粒子径０．１〜５０
０μｍ、好ましくは１〜８０μｍに粉砕され、分級され
て用いられることが望ましい。なお、ポリアリールエー
テル樹脂としては、市販されているＶＩＣＴＲＥＸ■１
５０Ｐ、３８０Ｐあるいは４５０Ｐなどを用いることが
できる。

このようなポリアリールエーテル樹脂は、エーテル結合
によってアリーレン基が結合された構造を有しており、
加水分解されやすいエステル結合を含まないため、耐薬
品性に優れている。

また、本発明に用いられる鱗片状黒鉛は、葉状もしくは
針状なとの形態を呈し、かつ層状構造を有して潤滑性に
優れている。鱗片状黒鉛には、人工鱗片状黒鉛と天然鱗
片状黒鉛とがあり、これらのうち特に天然鱗片状黒鉛が
好ましい。その中でも特に固定炭素を９５＠硲％以上の
闇で含み、平均粒子径が１〜５０μｍ、好ましくは１〜
３０μｍ、より好ましくは１〜１０μ瓦である天然鱗片
状黒鉛が好ましい。なお、天然鱗片状黒鉛としては、商
品名ＣＰＢ−８０，１０００，８０００あるいは５００
０　（申越黒鉛（株））、またはＡＣＰ−１０００，Ａ
ＣＰあるいはＣ８５Ｐ　（日本黒鉛（株））などを用い
ることができる。

このような鱗片状黒鉛は層状構造を有し、かつ純度が高
いため優れた潤滑作用を示す。

本発明の回動材組成物において、ポリアリールエーテル
樹脂と鱗片状黒鉛とは、フッ素樹脂１００重量部に対し
て、合計で１０〜１００ｆｆｉｆｆ１部の範囲内、好ま
しくは１０〜３０重ｉ部の範囲内の配合量で用いられる
ことが望ましい。

ポリアリールエーテル樹脂と鱗片状黒鉛との合計の配合
量が、フッ素樹脂１００＠Ｌｉ部に対して１０重量部よ
り少ないと、得られる摺動材が摩耗しやすくなるため好
ましくなく、一方、１００重量部より多いと、１？られ
る活動材の機械的強度、特に引張強度が低下するため好
ましくない。

また本発明に係る回動材組成物では、ポリアリールエー
テル樹脂と鱗片状黒鉛との重量比は、９０：１０〜４０
　：　６０好ましくは８５：１５〜５０　：　５０の範
囲内におることが好ましい。

鱗片状黒鉛が、ポリアリールエーテル樹脂との重量比で
表わして９０：１０を下回る洛で用いられると、得られ
る摺動材の耐熱性が低下し、しかも活動材の摩擦係数が
高くなって、摩擦材の高温での耐摩耗性が低下するため
好ましくなく、一方、鱗片状黒鉛が、ポリアリールエー
テル樹脂との重量比で表わして４０：６０を超える積で
用いられると、結果としてポリアリールエーテル樹脂の
配合量が低下するので、得られる摺動材の耐摩耗性が低
下する。

なお、本発明の１言動材組成物中には、上記のようなポ
リアリールエーテル樹脂と鱗片状黒鉛以外に、）Ｍ肋材
組成物の添加剤として通常用いられている添加剤を配合
することができる。

本発明に係る）言動材は、ＰＴＦＥのモールディングパ
ウダー、ファインパウダー必るいはＦＥＰ、ＰＦＡ、Ｅ
ＰＥ等の熱溶融性フッ素樹脂などに適用される各種成形
方法によって製造され得る。例えばプレス成形、自動成
形、ゴム型成形、ラム押出成形、ホットコイニング成形
、ペースト押出成形、加熱溶融による押出あるいは割出
成形、トランスファー成形などの通常の成形法が全て適
用可能である。

具体的には、フッ素樹脂がＰＴＦＥである場合には、該
フッ素樹脂と、ボリアリールエーテル樹脂と、鱗片状黒
鉛とを混合し、得られた混合物を所望の形状の型内に充
填し、予備成形を行なった後、焼成すればよい。

フッ素樹脂と、ボリアリールエーテル樹脂と、鱗片状黒
鉛との混合は、ヘンシェルミキサーなどの混合機を用い
て行なうことができる。

また、予備成型は、上記の混合物を所望の、型状の金型
に充填し、通常は１００〜８００Ｋｇ・ｆ／ｃｒｉの押
圧力で加圧することにより行なうことができる。なお、
予備成型の際には、特に加熱する必要はない。このよう
にして摺動材組成物を予備成型した俊、次いで焼成する
と（冨動祠が得られる。

焼成温度は、用いられたフッ素樹脂の融点以上であるこ
とが好ましく、フッ素樹脂がポリテトラフルオロエチレ
ンの場合には３２７〜４００’Ｃであることが好ましい
。焼成時間は、焼成温度および組成物の厚さなどを考慮
して適宜設定することができるが、通常、１０分〜４０
時間である。焼成後、冷却すると本発明に係る）ｆｆｌ
動材が得られる。

このようにして得られた摺動材は、摩擦係数が低く、熱
水、海水、耐重るいはアルカリと接触しても加水分解に
より変質することがなく、しかも２００°Ｃ以上の高温
における耐摩耗性に優れている。また、相手部材と長期
間加圧下に接触しなから摺動じた場合でおっても、相手
部材【こ対りる攻撃性は小さい。

発明の効果 本発明に係る摺動材組成物は、フッ素樹脂１００小足部
に対して、ボリアリールエーテル樹脂と鱗片状黒鉛とを
合計で１０〜１００重品部の弓で配合しでなり、かつポ
リアリールニーケル樹脂と鱗片状黒鉛との小♀比か、９
０：１０〜４０：６０の範囲内にあるので、摩１察係数
か低く、耐某品性に優れており、しかも２００’Ｃ以上
の高温での耐摩耗性が改善され、また相手部材に対づる
攻撃性が小さいという優れた特性を有する摺動材を製造
することができる。

以下、本発明を実施例により説明するが本発明はこれら
実施例に限定されるものではない。

実施例１ 平均粒径２５μｍのポリテトラフルオロエチレン（ＰＴ
ＦＥ）と、平均粒径１０〜５０μｍのポリエーテルエー
テルケトン（ＰＥＥＫ）と、平均粒径６μｍの天然鱗片
状黒１　（Ｇｒ　）とを、表１に示すような組成比でヘ
ンシェルミキサ−を用いて混合することによって（需動
材組成物を調製した。

次いでこの１習動材組成物を型内に入れて室温にて５０
０に’ｊｆ／ｃｍの圧力で予備成形した後、３６０’Ｃ
の電気炉中で、３時間焼成した。焼成後、室温まで冷却
した後、炉中から取出し、摺動材を製造した。

次に、この１習動材から外形２５．６＃、内径２０ｍ、
高さ８ｍの円筒状の試験片を切り出した。

この試験片を松原式摩擦摩耗試験機にセットし、１習速
３０ｍ毎分、荷重５　Ｋｇ　ｆ’　／　ｃｗｔの条件で
、相手部材としてアルミニウム（Ａ５０５２＞を用いて
２時間試験片とアルミニウムとを！習動させた。その後
、ひき続き荷重を５Ｋｇｆ／ｃｄづつ増加させ、５　Ｋ
！ｊ　ｆ　／　ｃｔｔｔ増加させるごとに２時間づつ試
験片とアルミニウムとを摺動させた。

アルミニウムの摩耗粉が出始める直前の段階における荷
重と摺動速度３０ｆｆｌ毎分との積（限界ＰＶ値）、お
よびこのときの発熱温度を表１に示す。

次に、上記と同様の試験片を同じく松Ｉ京式摩隙摩耗試
験機にビットし、１湯速３０ｍ毎分、荷重１０に’ｊｆ
／ｃｔｉの条ｆ’ｌで、相手部材を同じくアルミニウム
（Ａ５０５２）にしてＩｎ動じた。摩１寮係教、摩耗係
数および１時間当りのアルミニウムＩｆ耗弓−を測定し
た 結果を表２に承り。

実施例２ ポリテトラフルオロエチレン（ＰＴＦＥ）と、ポリエー
テルエーテルケトン（Ｐ　Ｅ　Ｅ　Ｋ　）と天然鱗片状
黒ｆｆｌ　（Ｇｒ　）との組成比を、表１に示ｌような
組成比に変えた以外は、実施例１と同様にして、■肋材
組成物を調製し、これを用いてＩＭ動材を製造した。

この活動材から試験片を切り出し、次いで実施例１と同
様にして、限界ＰＶ値、発熱温度を測定した。

結果を表１に示す。また摩１察係数、摩耗係数および１
時間当りのアルミニウム摩耗量を表２に示す。

比較例１〜４ 天然隣片状黒１　（Ｇｒ　）を用いることなく、ポリテ
トラフルオロエチレン（ＰＴＦＥ）と、ポリエーテルエ
ーテルケトン（ＰＥＥＫ）との組成比を表１に示すよう
な組成比に変えた以外は、実施例１と同様にして、活動
材組成物を調製し、これを用いて摺動材を製造した。

この１と肋材から試験片を切り出し、次いで実施例１と
同様にして、限界ＰＶ値、発熱温度を測定した。

結果を表１に示す。また摩擦係数、摩耗係数および１時
間当りのアルミニウム摩耗量を表２に示す。

去−ユ 去−２

Claims (2)

【特許請求の範囲】
1. （１）フッ素樹脂１００重量部に対して、ポリアリール
   エーテル樹脂と鱗片状黒鉛とを合計で１０〜１００重量
   部の量で配合しでなり、かつポリアリールエーテル樹脂
   と鱗片状黒鉛との重量比が、９０：１０〜４０：６０の
   範囲内にあることを特徴とする摺動材組成物。
2. （２）ポリアリールエーテル樹脂が、ポリエーテルエー
   テルケトン樹脂である特許請求の範囲第１項に記載の摺
   動材組成物。