JPH03157456A - 摺動部材 - 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】 （産業上の利用分野） 本発明は各種回転機械等の摺動部に使用される摺動部材
に関し、特に樹脂製の摺動部材に関するものである。

（従来の技術およびその音量） プラスチック材料は一般に自己潤滑性が優れ、軽量であ
る上に摺動時の騒音が少ないため、軸受、歯車、カム、
ローラーなどの摺動部品において金属の代替材料として
用途を拡大しつつある。しかしながら、プラスチック材
料は金属材料に比べて耐熱温度が低く、剛性などの機械
的強度も低いという欠点を有しているので、その用途は
比較的低負荷の部品に限定されていた。

そのため、耐熱性に優れ、引張強度、曲げ強度、衝撃強
度などの機械的強度が高く、且つ動摩擦係数が低く耐摩
耗性に優れたプラスチック材料の開発が望まれていた。

上記緒特性の中で耐熱性を満足するプラスチック材料と
しては、例えばポリイミド樹脂がある。そして、このポ
リイミド樹脂としては、ビスマレイミドとジアミノジフ
ェニルメタンとの付加反応生成物であるポリアミノビス
マレイミドを付加重合して得られる重合生成物、例えば
ｒローラ・ブーラン社の商品名ケルイミドのもの１、あ
るいは、ビスマレイミドにシアナート基を有するトリア
ジンを組み合わせたもの、例えばｒ三菱瓦斯化学■製の
商品名ＢＴレジンのもの１などの付加反応形の熱硬化性
ポリイミド、あるいは、酸成分として無水トリメリット
酸、ジアミン成分としてジアミノベンゾフェノンを使用
したｒアモコケミカル社の商品名トーロンのもの」など
の可溶可融縮合反応形のポリイミドなどが公知である。

また、ナイロン４６樹脂、ポリフェニレンサルファイド
樹脂、バラオキシベンゾイル樹脂、ポリエーテルサルホ
ン樹脂、ポリサルホン樹脂、ポリエーテルケトン樹脂、
ポリエーテルエーテルケトン樹脂、ボリアリレート樹脂
、芳香族ポリエステル樹脂、フェノール樹脂、エポキシ
樹脂及びこれらの樹脂の中から選んだ２種以上のブレン
ド樹脂などもポリイミド樹脂同様に耐熱性に優れた樹脂
である。

上記樹脂はいずれも耐熱性に優れた樹脂ではあるが、動
摩擦係数は低いとは言えず、耐摩耗性が不十分で、機械
的強度も高いとは言えない。

そこで、プラスチックの機械的強度を向上させる添加剤
として、カーボン繊維、アラミド繊維、ビニロン繊維等
が使用されているが、耐熱性と摩擦摩耗特性を考慮する
と、カーボン繊維が最も好ましい。また、プラスチック
の動摩擦係数を低減させる添加剤（摺動剤ともいう）と
しては、フッ素樹脂、シリコーン化合物、二硫化モリブ
デン、窒化ホウ素、黒鉛、酸化鉛などが使用されている
。

しかし、プラスチックにカーボン繊維を添加しても機械
的強度の向上は十分でなく、また、摺動剤はプラスチッ
クの動摩擦係数をある程度低くすることはできるが、そ
のレベルは十分ではない。これは、プラスチックとカー
ボン繊維または摺動剤との接着性が良くないためである
。

このように耐熱性に優れ、高負荷用途に適した摺動部材
は知られていない。

（発明が解決しようとする課題） 本発明は従来技術の有するこのような問題点に鑑みてな
されたものであり、その目的は、耐熱性に優れ、機械的
強度と摩擦摩耗特性を著しく向上させた摺動部材を提供
することにある。

（課題を解決するための手段） 上記目的を達成するために本発明の要旨は、樹脂１００
重量部に対して炭素材５〜８０重景部重量ッチ１〜２０
重量部を配合した樹脂組成物からなることを特徴とする
摺動部材を第一の発明とし、 上記第一の発明において、樹脂がポリイミド樹脂であっ
て且つ炭素材がカーボン繊維、黒鉛またはその混合物で
あることを特徴とする摺動部材を第二の発明とする。

本発明において用いるポリイミド樹脂は特に限定される
ものではないが、例えば、ロース・ブーラン社製のポリ
アミノビスマレイミド（商品名キネル、ケルイミド）、
三菱瓦斯化学■製のビスマレイミドトリアジン（商品名
ＢＴレジン）、アモコケミカル社製のポリアミドイミド
（商品名トーロン）、三井東圧化学■製のポリイミド（
商品名Ｎｅｗ−ＴＰｒ）、ゼネラルエレクトリックプラ
スチックス社製のポリエーテルイミド（商品名ウルテム
）などを挙げることができる。

また、その他の樹脂としては、ナイロン４６樹脂、ポリ
フェニレンサルファイド樹脂、バラオキシベンゾイル樹
脂、ポリエーテルサルホン樹脂、ポリサルホン樹脂、ポ
リエーテルケトン樹脂、ポリエーテルエーテルケトン樹
脂、ボリアリレート樹脂、芳香族ポリエステル樹脂、フ
ェノール樹脂、エポキシ樹脂及びこれらの樹脂の中から
選んだ２種以上のブレンド樹脂などを挙げることができ
る。

本発明において用いるピッチは、コールタールの蒸溜に
よって油を分溜した後の残留物に特殊な熱処理を施した
ものであり、軟化点が２００“Ｃを超えるものである。

このピッチは市販されているものをそのまま用いること
ができ、例えば、川崎製鉄■製Ｃ−９０１３０を挙げる
ことができる。

また、本発明の樹脂組成物には必要に応じて他の配合剤
を摩擦摩耗特性を著しく損なわない範囲で所定量添加す
ることができる。このような配合剤としては、熱安定剤
、酸化防止剤、滑剤、紫外線吸収剤、帯電防止剤、硬化
促進剤などが挙げられる。

本発明の樹脂組成物を得るには任意の配合方法を用いる
ことができる。通常、これらの配合成分はできるだけ均
一に分散させることが好ましく、その全部を同時にある
いは別々に、例えば、ブレンダー、ニーダ−、ロール、
押出機などで混合し均質化させる方法や、配合成分の一
部を同時にあるいは別々に、例えば、ブレンダ、ニーダ
−、ロール、押出機などで混合し、さらに残りの成分を
これらの混合機あるいは押出機などで混合し均質化させ
る方法を用いることができる。

そして、あらかじめトライブレンドされた樹脂組成物を
加熱した押出機中で熔融混練して均質化した後ストラン
ド状に押出し、次いで所望の長さに切断してベレット化
することもできる。

このようにして得られた樹脂組成物は、通常十分に乾燥
した状態に保たれて成形機ホッパーに投入され、所定の
形状に成形される。

また、樹脂組成物の構成原料をトライブレンドして直接
成形機ホッパー内に投入し、成形機中で溶融混練するこ
ともできる。

（作用） ピッチが樹脂と炭素材の接着性を高め、炭素材の作用に
より樹脂の強度を向上し、且つ摩擦摩耗特性を改善する
。

しかし、炭素材の添加量が５重量部以下では樹脂の強度
向上が十分でなく、摩擦摩耗特性の改善も十分でない。

一方、炭素材を８０重量部以上添加すると、流動性が悪
くなり成形加工性が低下する。

また、ピッチの添加量が１重量部以下では炭素材と樹脂
との接着性は改善されず、一方、ピッチの添加量が２０
重量部以上になると耐熱性が低下するだけでなく、機械
的強度も低くなる。

（実施例） 以下に実施例を挙げて本発明の詳細な説明するが、本発
明はこれら実施例によりなんら限定されるものではない
。

なお、各特性の測定は以下の方法で行った。

■動Ｗｌ擦係数、摩耗量 摩擦摩耗試験機（オリエンチック−製ＥＦＭ−１−ＥＮ
）を用いた。テストピースは円筒状（接触面積２ｃｍ”
）とし、面間荷重は１０ｋｇ／ｃｍ２、線速度は０．２
　ｍ／ｓｅｃ、固定側の材質は５Ｓ−４１、試験時間は
２４時間とした。

摩耗量は試験前後のテストピースの重量変化より求めた
。

■引張強度 ＡＳＴＭ　　Ｄ６３Ｂに従った。

■曲げ強度 ＡＳＴＭ　　Ｄ７９０に従った。

■衝撃強度 ＡＳＴＭ　　Ｄ２５６に従った。

〔実施例１〜３、比較例１〜３〕 表１に示すように、ポリイミド樹脂（ロース・ブーラン
社製ケルイミド）を１００重量部、カーボン繊維（東邦
レーヨン■製ベスファイトＨＴ　Ａ　−Ｃ６−Ｅ　）を
２０重量部、黒鉛（日本黒鉛工業■製天然黒鉛ＥＸＰ−
Ｐ）を３０重量部、ピッチ（川崎製鉄■製Ｃ−９０１３
０）を３０重量部以下の範囲内で配合してブレンダーに
て均一に混合した後、押出機を用いて溶融混合し、ダイ
スから吐出するストランドを切断して成形用ペレットを
得た。

次いで、このベレットから射出成形により特性測定用の
テストピースを成形し、ギヤオーブンにてポストキュア
ーを行った後、動摩擦係数、摩耗量、引張強度、曲げ強
度、衝撃強度の各特性測定試験に供した。この測定結果
を表１に示す。なお、表１の配合を示す数字は重量部を
示す。

〔実施例４〜７、比較例４．５〕 表２に示すように、ポリイミド樹脂（ロース・ブーラン
社製ケルイミド）を１００重量部、ピッチ（川崎製鉄■
製Ｃ−９０１３０）を５重量部、カーボン繊維（東邦レ
ーヨン■製ベスファイトＨＴＡ−Ｃ６−Ｅ）を１００重
量部以下の範囲内で配合して、以下、実施例１〜３およ
び比較例１〜３と同様の方法で特性測定用のテストビ−
スを得、動摩擦係数、摩耗量、引張強度、曲げ強度、衝
撃強度の各特性測定試験に供した。

この測定結果を表２に示す。なお、表２の配合を示す数
字は重量部を示す。

表１゜ 表２ 表１および表２より以下の点が明らかである。

■実施例１〜３は、ポリイミド樹脂１００重量部に対し
てカーボン繊維および黒鉛を合計で５０重量部、ピッチ
を１〜２０重量部配合した樹脂組成物からなるので、動
摩擦係数が低く、摩耗量も少なく、優れた摩擦摩耗特性
を示している。そして、引張強度、曲げ強度、衝撃強度
などの機械的強度も良好である。

■実施例４〜７は、ポリイミド樹脂１００重量部に対し
てピッチを５重量部、カーボン繊維を５〜８０重量部配
合した樹脂組成物からなるので、実施例１〜３と同様に
、動摩擦係数が低く、摩耗量も少なく、優れた摩擦摩耗
特性を示すと共に、引張強度、曲げ強度、衝撃強度など
の機械的強度も良好である。

■比較例１および２はピッチの配合量が少ないので、摩
擦摩耗特性が不良で、機械的強度も低い。

■比較例３はピッチの配合量が３０重量部と多過ぎるの
で、摩擦摩耗特性は良好であるが、機械的強度が低下し
ており、好ましくない。

■比較例４はカーボン繊維の配合量が３重量部と少ない
ために機械的強度が低く、摩擦摩耗特性も良くない。

■比較例５はカーボン繊維の配合量が１００重量部と多
過ぎるので、樹脂組成物の流れが悪く、射出成形でテス
トピースを得ることができなかった。

（発明の効果） １）本発明に係る摺動部材は、樹脂に対して適正量の炭
素材とピッチを配合した樹脂組成物からなるので、炭素
材と樹脂との接着性が向上し、摩擦摩耗特性に優れ、引
張強度、曲げ強度、衝撃強度などの機械的強度が極めて
良好である。

２）　そして、樹脂をポリイミド樹脂とし、炭素材をカ
ーボン繊維、黒鉛またはその混合物とすることにより、
摺動部材の耐熱性、摩擦摩耗特性は一層向上する。

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. １）樹脂１００重量部に対して炭素材５〜８０重量部と
   ピッチ１〜２０重量部を配合した樹脂組成物からなるこ
   とを特徴とする摺動部材２）樹脂がポリイミド樹脂であ
   って且つ炭素材がカーボン繊維、黒鉛またはその混合物
   であることを特徴とする請求項１記載の摺動部材