JPH03223397A

JPH03223397A - 摺動部材用ふっ素樹脂組成物

Info

Publication number: JPH03223397A
Application number: JP10467890A
Authority: JP
Inventors: Takashi Nakamaru; 隆中丸; Tadashi Watai; 忠渡井; Masayuki Mutsukawa; 六川　眞佐行
Original assignee: Oiles Industry Co Ltd
Current assignee: Oiles Industry Co Ltd
Priority date: 1989-11-30
Filing date: 1990-04-20
Publication date: 1991-10-02
Anticipated expiration: 2015-01-24
Also published as: JP3003103B2

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、ふっ素樹脂組成物、特にガラス繊維、ガラス
粉末、炭素繊維又は炭素粉末から成る充填剤、及びリン
酸塩を含有する四フッ化エチレン樹脂組成物に関するも
のである。

［従来の技術］四フッ化エチレン樹脂（以下、これをｒＰＴＦＥ」と略
記する。）は耐熱性、耐薬品性に優れているばかりでな
く、摩擦係数が小さく自己潤滑性を有するので、軸受、
歯車のような摺動部材用材料、管、バルブその他の成形
品等、いわゆるエンジニアリングプラスチックの代表的
なものとして各方面に広く利用されている。しかしなが
ら、耐摩耗性は必ずしも充分満足し得るものではなく、
また荷重による変形（クリープ）が大きく、高荷重下又
は高温下における使用が制限される。

従来、この耐摩耗性ならびに耐クリープ性を改善するた
めに、各種の充填剤、例えば、ガラス繊維、ガラスピー
ズ、炭素繊維及び炭素粉末等を添加する試みがなされて
来た。

［発明が解決しようとする課題］しかしながら、ガラス繊維等の充填剤の硬度が高いため
、これらの充填剤が相手材を傷つける場合があり、更に
は、ＰＴＦＥ自身をも削り取ってしまうためアブレッシ
ブ摩耗を引き起す危険性があった。その結果、充填量次
第では、却って摩耗量が増加してしまうという欠点があ
った。

［課題を解決するための手段］上記課題を解決するために、本発明は、充填剤としての
ガラス繊維、ガラス粉末、炭素繊維又は炭素粉末に加え
て、更にリン酸塩を均一混合して成る摺動部材用ふっ素
樹脂組成物を提供するものである。

本発明の摺動部材用ふっ素樹脂組成物は、軸受、カム、
ギアー、すべり板、可撓軸用ライナーチュブ等に好適に
用いることができる。

本発明のふっ素樹脂としては、従来公知の、例えばＰＴ
ＦＥ、ＦＥＰ　（テトラフルオロエチレンへキザフルオ
ロプロピレン共重合体）及びＰＦＡ（テトラフルオロエ
チレン−パーフルオロアルキルエーテル共重合体）等を
挙げることができる。

この中でも、特にＰＴＦＥが好適である。ＰＴＦＥは四
フッ化エチレンの単独重合体であって、アルボフロン（
伊国モンテジソン社製）、テフロン（米国デュポン社製
）、フルオン（英国アイ・シー・アイ社製）及びポリフ
ロン（ダイキン工業社製）等の登録商標名で市販されて
いるふっ素樹脂の一種であって、圧縮成形は可能であっ
ても通常の射出成形は不可能な樹脂である。

本発明のふっ素樹脂組成物の充填剤として使用するガラ
ス繊維又はガラス粉末は、従来から当該技術分野におい
て通常使用されているガラス繊維又はガラス粉末、即ち
非晶質性のケイ酸塩ガラス及びホウ酸塩ガラス等に加え
て、ウオラストナイト、チタン酸カリウムウィスカ等も
含むものである。

ガラス繊維の径（φ）は１〜２０−のものが好ましく、
特に径が１１０１Ｊ前後のものが好適である。

ガラス繊維長（β）としては、２０μｓ〜１關が好まし
く、特に、５０〜３００μｓが好ましい。また、アスペ
クト比としては約　５１以上が望ましい。

ガラス粉末としては当該技術分野で従来から使用されて
いる公知のものを使用することができる。

また、同様に本発明ふっ素樹脂組成物の充填剤として使
用することのできる炭素繊維（ＣＦ）としては、低温（
約１０００〜１５００℃）処理したピッチ系炭素繊維及
び高温（約２０００〜２５００℃）処理したピッチ系炭
素繊維、ＰＡＮ系炭素繊維並びにフェノール系炭素繊維
が好適なものである。

炭素繊維の径（φ）及び繊維長（ρ）は、それぞれ１〜
２０μｓ及び３０μｓ〜３　ｍｍが好ましく、特に径が
約１０ｕＭ前後で長さが約１００−前後のものが好まし
い。

ピッチ系炭素繊維の具体例としては日東紡績■製の商品
名ザイラス（φ＝１２−１Ｒ＝　１００−）、ＰＡＮ系
炭素繊維の具体例としては、三菱レーヨン■製のパイロ
フィル及びフェノール系炭素繊維の具体例としては日本
カイノール■製カイノールＣＦ　＋６Ｂ　Ｔを挙げるこ
とができる。

更に、本発明で充填剤として使用することができる炭素
粉末の好適具体例としては、例えば、鐘紡■製の球状フ
ェノール樹脂であるベルパールＣ６００（ベルパールＲ
８００を６００℃で処理したもの）及びベルバールＣ２
０００（ベルバールＲ８００を２０００℃で処理したも
の）を挙げることができる。

また、平均粒径的１４μｓを有する仮焼コークスも好ま
しい炭素粉末の一例である。

炭素粉末の平均粒径は１〜４０μｓの範囲が好適である
。

本発明で用いる充填剤の添加量としては、適当な耐摩耗
性、耐クリープ性を付与するためには、ガラス繊維及び
ガラス粉末の場合には約１〜４０重量％、特に、約５〜
３０重量％が好ましく、炭素繊維及び炭素粉末の場合は
約１〜３０重量％、特に約２〜２０重量％が好ましい。

本発明のリン酸塩としては、第三リン酸、第ニリン酸、
ピロリン酸、亜リン酸、メタリン酸等の金属塩及びそれ
らの混合物を挙げることができる。

この中でも、第三リン酸、第ニリン酸及びピロリン酸の
金属塩が好ましい。金属としては、アルカリ金属、アル
カリ土類金属及び遷移金属が考えられ、中でもアルカリ
及びアルカリ土類金属が好ましく、特に、Ｌｌ、Ｃａ、
Ｍｇ及びＢａが好ましい。

具体的には、Ｌ　ＩＰ　ＯＳＬ　ｒ　　ＨＰ　Ｏ４，３
４２Ｌ　ｒ　　Ｐ　　ＯＸＣａ　　　（Ｐ　Ｏ４）　２．４
　２　７　　　３Ｃａ　　Ｐ　　Ｏ及びＣａ　ＨＰ　Ｏ（・２　Ｈ２０）
２　２　７　　　　　　　　　　４が本発明で使用するリン酸塩としては最も好ましい。

更にまた、Ｃａ１ｏ（ＰＯ４）６　（ＯＨ）２で表わさ
れるハイドロキシアパタイトも本発明のリン酸塩として
好適に使用することができる。

リン酸塩は、均一に混合するためにも平均粒径２０μｓ
以下のものが好ましい。

また、リン酸塩中に結晶水を有しているものについては
、本発明のふっ素樹脂組成物の焼成温度、即ち、約３６
０〜３８０℃の範囲以上の温度で予め熱処理することに
よって、前記焼成中にリン酸塩の結晶水が蒸発するのを
防ぎ、得られた成形品にクラックが入ることを防止する
ことができる。

リン酸塩の添加量としては、耐摩耗性を向上させるため
に０１〜１５重量９６が好ましく、特に３〜ＩＯ重量％
が好適である。

尚、本発明ふっ素樹脂組成物中の充填剤及びリン酸塩の
合計量は４０重量％を越えないことが好ましい。

本発明で使用するリン酸塩は、モース硬度が２〜４の範
囲にあり、モース硬度が４〜６である充填剤と何らかの
相互作用をすることによって、充填剤が原因となる相手
部材又はふっ素樹脂組成物自体の摩耗を効果的に抑制す
ることができるものと考えられる。

尚、本発明のふっ素樹脂組成物には、ガラス繊維等の充
填剤及びリン酸塩に加えて、当該技術分野で公知である
ところの、成形性、耐摩耗性及び耐荷重性等の向上を図
る目的で使用されるその他の添加剤、例えば二硫化モリ
ブデン及びグラフ。

イト、その他顔料並びに導電性付与材等を適宜、添加混
合することができる。

本発明のふっ素樹脂組成物は、通常公知の方法によって
各種摺動部材に成形加工することができる。

まず、上記のような添加量により混合して得られた混合
粉末を常温にて加圧成形し、圧粉体を製造する。

成形圧力は３００〜８Ｈｋｇ／ＣＭ？の範囲が好ましい
。

得られた圧粉体を焼成する工程は、ふっ素樹脂粉末を溶
融し樹脂粉末混合物を互いに融着させるために実施され
るものであり、通常常圧下、３６０〜３８０℃で２〜３
０時間の範囲内でふっ素樹脂粉末の種類、量等に応じた
条件下で行なわれる。

尚、機械加工は、焼成して得た成形素材を室温まで冷却
させた後、従来の方法、例えば超硬工具を用いる旋盤等
で行ない得る。

本発明を以下の実施例を参照しつつ詳説する。

［実施例１〜２５］種々のリン酸塩及び充填剤を下記の表に示す割合でＰＴ
ＦＥに混合し、ヘンシェルミキサーにより均一に混合し
、該混合粉末を金型内に装填し、成形圧力５００ｋｇ／
ａＪ下で常温成形して圧粉体を成形し、該圧粉体を常圧
下３７０℃で５時間焼成して成形素材を形成し、これを
室温に冷却後加工して辺３０ｗ　Ｘ　３０薗Ｘ厚さ　５
１ｍの板状摺動部材試料片を得た。

これを下記の条件で中空円筒状の軸材（内径２０閣×外
径２５．６閣、材質：　ＳＵＳ　３０４）の端面と摺接
させるスラスト試験を行った。

試験条件速　　度　：　　１１　　ｍ／ｗｉｎ荷重０Ｋｇ／肩時間ｈ＋潤滑ニドライ得られた結果を表に示す。

尚、摩擦係数は試験開始後１〜８時間の変動値を示す。

以上の結果から明らかなように、ガラス繊維等を充填剤
として含むふっ素樹脂組成物に対し、本発明で使用する
リン酸塩を適当量含有させることによって、該樹脂の耐
摩耗性が顕著に改善されたことが判る。

［実施例２６コ本発明のリン酸塩及び充填剤の添加量を変化させて、そ
れに伴いふっ素樹脂組成物の耐摩耗性がどのように変化
するか調べた。尚、スラスト試験の条件は、前記の通り
であった。

得られた結果を、第１図〜第４図に示す。第１図及び第
２図から明らかなように、ガラス繊維及びリン酸塩の添
加割合は、それぞれ１〜４０重量％及び０１〜１５重量
％が好ましいことが判る。

また、第３図及び第４図から、炭素繊維等及びリン酸塩
の添加割合は、それぞれ１〜３０重量％及び０．１〜１
５重量％が好ましいことが分る。

【図面の簡単な説明】

第１図〜第４図はふっ素樹脂組成物のスラスト試験にお
ける摩耗深さを示す図である。尚、第１図のふっ素樹脂組成物においては、ガラス繊維
（ＭＦＡ）１５重量％を含むＰＴＦＥ　（フルオンＧ　
１９Ｇ）中に更に種々の量のリン酸水素カルシウム（無
水）を含有させて測定した値を示す。第２図のふっ素樹脂組成物においては、リン酸水素カル
シウム（無水）５重量％を含む同ＰＴＦＥ中に更に種々
の量のガラス繊維（ＭＦＡ）を含有させて測定した値を
示す。第３図のふっ素樹脂組成物においては、高温処理ＣＦ（
ザイラス）１５重量％を含む同ＰＴＦＥ中に更に種々の
量のピロリン酸カルシウムを含有させて測定した値を示
す。第４図のふっ素樹脂組成物においては、ピロリン酸カル
シウム５重量％を含む同ＰＴＦＥ中に更に種々の量の高
温処理ＣＦ（ザイラス）を含有させて測定した値を示す。第４図

Claims

【特許請求の範囲】（１）ふっ素樹脂にガラス繊維、ガラス粉末、炭素繊維
及び炭素粉末から成る群より選ばれた少なくとも一種の
充填剤、並びにリン酸塩を均一混合してなる摺動部材用
ふっ素樹脂組成物。（２）ふっ素樹脂が四フッ化エチレン樹脂であることを
特徴とする請求項１記載の組成物。（３）リン酸塩がＬｉ＿３ＰＯ＿４、Ｌｉ＿２ＨＰＯ＿
４、Ｌｉ＿４Ｐ＿２Ｏ＿７、Ｃａ＿３（ＰＯ＿４）＿２
、Ｃａ＿２Ｐ＿２Ｏ＿７、ＣａＨＰＯ＿４（・２Ｈ＿２
Ｏ）又はハイドロキシアパタイトのいずれかであること
を特徴とする請求項１又は２記載の組成物。（４）充填
剤がガラス繊維又はガラス粉末であることを特徴とする
請求項１〜３のいずれか一項に記載の組成物。（５）ガラス繊維又はガラス粉末が１〜４０重量％、リ
ン酸塩が０．１〜１５重量％含まれることを特徴とする
請求項４記載の組成物。（６）ガラス繊維又はガラス粉末が５〜３０重量％、リ
ン酸塩が３〜１０重量％含まれることを特徴とする請求
項５記載の組成物。（７）充填剤が炭素繊維又は炭素粉末であることを特徴
とする請求項１〜３のいずれか一項に記載の組成物。（８）炭素繊維又は炭素粉末が１〜３０重量％、リン酸
塩が０．１〜１５重量％含まれることを特徴とする請求
項７記載の組成物。（９）炭素繊維又は炭素粉末が２〜２０重量％、リン酸
塩が３〜１０重量％含まれることを特徴とする請求項８
記載の組成物。