JPH09500195A - 滑り軸受 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 軸受は、金属支持体、該金属支持体上の焼結層、及び焼結層の気孔中に侵入し、それを覆って軸受面を与えてるライニング層を包含する。ライニング層は２〜１０体積％のフィブリル化アラミド繊維を含むポリテトラフルオロエチレンを含む。

Description

【発明の詳細な説明】 滑り軸受 本発明は、滑り軸受(plain bearing)に関し、特に小さい摩擦、特に静止〔始 動(break-away)〕摩擦を必要とする油潤滑軸受に関する。 ポリテトラフルオロエチレン（今後「ＰＴＦＥ」と呼ぶ）は良好な摩擦特性を 有し、従って、滑り軸受のためのライニング材料として屡々用いられている。し かし、ＰＴＦＥは柔らかくて弱く、単独で用いた場合には摩耗率が許容できない 程大きい。従って、摩耗を減少し、許容可能な軸受寿命を与えるため、ＰＴＦＥ ライニングに一層固い材料を添加しなければならない。 鋼支持体と、その上の多孔質青銅焼結層と、軸受の低摩擦表面を与えるために 焼結層の気孔中に浸透し、焼結層を覆っている(standing proud of)ライニング 層とを含む軸受が知られている。そのような軸受層は、二硫化鉛又はモリブデン を充填したＰＴＦＥを含む。しかし、このような慣用的材料は、油潤滑軸受とし て厳しい条件下で用いた時、エロージョン効果を受ける傾向がある。これは、潤 滑油によってもたらされたキャビテーションによって起こされ、摩擦摩耗によっ てではなく、潤滑油単独の作用により焼結体から充填(filled)ＰＴＦＥが除去さ れる。 英国特許第２，１６６，１４２Ｂ号明細書には、ライニング層にイオン性フッ 化物、例えば、フッ化カルシウムが含有されている場合のこの種の軸受が記載さ れている。このライニング材料は、望ましい低摩擦性を維持しながら、大きな耐 キャビテーションエロージョン性を示している。しかし、更に良好な耐食性を有 するこの種の軸受を与えることが望ましい。 本発明は、金属支持体、その金属支持体上の焼結層、及び焼結層の気孔中に浸 透し、焼結層を覆い、軸受の低摩擦面を与えるライニング層を包含する滑り軸受 において、前記ライニング層が２〜１０体積％のフィブリル化アラミド繊維を含 有するポリテトラフルオロエチレンを含むことを特徴とする滑り軸受を提供する 。 本発明による滑り軸受は、上述の既知の材料よりも大きな耐キャビテーション エロージョン性を示す。 勿論、プラスチック材料に繊維を配合することは、それを補強するためのよく 知られた技術である。しかし、この手段により滑り軸受のＰＴＦＥを補強する方 法は、未だ成功を収めてはいない。この理由は、関連する温度及び圧力に耐える ことができるガラスのような一般的繊維がＰＴＦＥに付着せず、そのためそのよ うな繊維を配合することからは何も利点は得られなかったからである。実際、フ ィブリル化していないアラミド繊維は何等利点を与えない。しかし、本発明は、 フィブリル化したアラミド繊維が、耐キャビテーションエロージョン性を増大す ることが発見されたことに基づいている。フィブリルはＰＴＦＥマトリックス中 に埋め込まれ、その縺れ及び大きなアスペクト比により引き出されることは困難 であることが結論される。 ライニング層は充填剤を含んでいるのが好ましく、充填剤は２８体積％までの 量で存在することができる。例えば、充填剤はフッ化カルシウム又は硫化ポリフ ェニルでもよい。充填剤と繊維との合計は２０体積％に近いのが好ましい。 別法として、充填剤は次のものから選択された重合体材料でもよい： テトラフルオロエチレン・ペルフルオロアルキルビニルエーテル共重合体 テトラフルオロエチレン・ヘキサフルオロプロピレン共重合体 テトラフルオロエチレン プロピレン エーテル重合体 テトラフルオロエチレン・エチレン共重合体 ポリクロロトリフルオロエチレン重合体 ポリクロロトリフルオロエチレン・エチレン共重合体 ヘキサフルオロイソブチレン重合体 ヘキサフルオロイソブチレン・フッ化ビニリデン共重合体、及び ヘキサフルオロプロピレン重合体。 繊維の接着性を改良するため、繊維を濡らし、ライニング層全体に亙って分布 する更に別の重合体材料を含有させ、繊維をその別の重合体材料に接着させるこ とによりライニング層に固定するようにしてもよい。その別の重合体材料は、存 在する重合体材料の１０％〜６０％を形成する硫化ポリフェニレンであるのが好 ましい。その更に別の重合体材料は、表面材料中に全体的に分布した、その別の 重合体材料に富むドメイン(domain)として存在していてもよい。この場合には、 繊維はそれらドメインに接着することにより固定され、それらドメインは余り大 きくてＰＴＦＥを通して引抜くことはできない。 本発明で用いられる繊維の平均的長さは、０．２〜１．０ｍｍであり、フィブ リル化前のそれらの直径は０．０１２ｍｍ〜０．０１５ｍｍであり、フィブリル 化度（カナダ濾水度(Canadian Freeness)として測定）は２００（デュポン社法 ＴＭ０８９４−８４、参考文献ＴＡＰＰＩ−Ｔ−２２７Ｍ−５８）でもよい。 本発明は、本発明による滑り軸受の製造方法において、ライニング層の成分と 有機潤滑剤との泥漿物(mush)を形成し、その泥漿物を焼結層の上に広げ、熱及び 圧力を適用してその泥漿物を前記焼結層の間隙中に押し込み、前記泥漿物を固化 し、滑らかな表面をそれに与えることを包含することを特徴とする製造方法も提 供する。 本発明は、本発明による滑り軸受の製造方法において、ライニング層の成分を 含む混合紙料(blended furnish)から乾燥紙状物を形成し、その紙状物を焼結層 に融着することを包含することを特徴とする製造方法も提供する。 本発明を例示する実施例を次に与える。 実施例１ この例では、ＰＴＦＥ〔ＩＣＩからのフルオン(Fluon)ＧＰ２〕の水性分散物 １リットルを、有機潤滑剤（トルエン）５００ｍｌと、１時間低速混合機中で一 緒に撹拌することにより混合する。この混合物に、１５体積％（ＰＴＦＥ分散物 の固体含有量を基にして）の微粉砕フッ化カルシウムを添加し、その混合物中に 撹拌混入した。次にフィブリル化アラミド繊維〔デュポン社からケブラー(Kevla r)等級Ｉｆ３６８として販売されている〕の水性スラリーを、ハイドロパルパー (hydropulper)中で処理して水性スラリーを形成することにより作り、次にデス ク・リファイニング(disc refining)により必要なフィブリル化度を与え、そし て混合物へ添加し、固体体積(solid volume)で５％の繊維を与えた。 混合物を５分間撹拌し、次に硝酸アルミニウムの１０％水溶液を１０ｍl添加 し、懸濁物を凝集させた。このようにして得られたスラリーを1０分間撹拌し、 次に沈降させた。次に上澄み液を傾瀉し、廃棄して湿潤泥漿物を残した。 泥漿物を、鋼支持体に固定された焼結青銅中間層の上に手で供給した。次にロ ーラーにより熱及び圧力をその泥漿物に適用し、中間層の気孔中へ侵入させ、そ れを固化し、滑らかな表面を与えた。これにより中間層の表面よりも０．０２５ ｍｍ高い表面を持つ軸受物体(bearing material)を与えた。このようにして製造 された軸受は、５体積％のフィブリル化アラミド繊維及び１５体積％のフッ化カ ルシウムを含むＰＴＦＥマトリックスを有するライニング層を持っていた。 軸受物体を円筒状軸受ブッシュ(bush)に形成し、試験により良好な摩擦特性及 び優れた耐キャビテーションエロージョン性を有することが見出された。 実施例２ １リットルのＰＴＦＥ（ＩＣＩからのフルオンＧＰ２）の水性分散物を、５０ ０ｍｌの有機潤滑剤（トルエン）と一緒に、１時間低速混合機中で一緒に撹拌す ることにより混合した。この混合物に３００ｇのＰＰＳ粉末〔ヘキスト社からの フォルトロン(Fortron)〕を添加し、混合物中に撹拌混合した。次にフィブリル 化アラミド繊維〔デュポン社からフィブリル化ケブラーとして販売されているポ リー（ｐ−フェニレンテレフタルアミド）〕の固体２重量％の水性スラリーの３ ．２リットルを混合物に添加した。 混合物を５分間撹拌し、硝酸アルミニウムの１０％水溶液を１０ｍｌ添加し、 懸濁物を凝集させた。このようにして得られたスラリーを１０分間撹拌し、次に 沈降させた。次に上澄み液を傾瀉して廃棄し、湿潤泥漿物を残した。 泥漿物を、鋼支持体に固定された焼結青銅中間層の上に手で広げた。次にロー ラーにより熱及び圧力をその泥漿物に適用し、中間層の間隙中へ侵入させ、それ を固化し、滑らかな表面を与えた。これにより中間層の表面よりも０．０２５ｍ ｍ高い表面を持つ軸受物体を与えた。このようにしてＰＴＦＥ、ＰＰＳ及び補強 繊維を含む表面材料からその表面を形成した。顕微鏡検査によりＰＴＦＥ内にド メインとしてＰＰＳが存在し、それらドメインは表面材料全体に亙って分布して いることが判明した。ＰＰＳは繊維を濡らすので（ＰＴＦＥは濡らさない）、補 強繊維はＰＰＳドメインに接着によりその表面材料に固定されていた。ドメイン は平均して数本の繊維に接着するのに充分な大きさを持っていたので、繊維はド メインによって結合され、表面材料内部に網状組織を形成していた。 軸受物体を円筒状軸受ブッシュに形成し、試験により良好な摩擦特性、大きい 強度、及び良好な耐摩耗性を有することが見出された。 実施例３ 次の成分を高速混合機で混合した。フィブリル化ケブラーパルプの２％水性懸 濁物１リットル、６０体積％を与えるのに充分なＰＰＳ粉末（フォルトロン）、 及び３０体積％を与えるのに充分なＰＴＦＥ粉末（フルオンＬ１６９）。 混合物を、実施例２に記載した混合物と同様な方法で処理し、同じ方法でブッ シュを作り、同様な結果を得た。 実施例４ 実施例２で述べた成分からＰＰＳ粉末を除外したが、その代わり溶融処理が可 能なフルオロカーボン重合体の水性分散物を含有させた。特にフルオロカーボン は、テトラフルオロエチレン・ペルフルオロアルキルビニルエーテル共重合体（ 今後「テフロンＰＦＡ」と呼ぶ）であった。 体積で次の％を持つ表面材料を与えるように成分を調節した：繊維１０％、Ｐ ＴＦＥ８７％、テフロンＰＦＡ３％。 実施例２に述べたようにブッシュを作り、満足できる耐摩耗性を有することが 判明した。 実施例５ 実施例４を繰り返した。但しテフロンＰＦＡを粉末として添加し、撹拌して混 合物に混入した。テフロンＰＦＡの量を、ＰＴＦＥを８０％まで減少させる代わ りに１０％まで増大した。この場合もブッシュは満足すべき結果を与えた。 実施例６ 実施例５を繰り返した。但し繊維含有量を１％まで減少し、非ＰＴＦＥ重合体 の量を１９％まで増大した。テフロンＰＦＡ単独の代わりに、テフロンＰＦＡと 粒状充填剤、微細合成沈降フッ化カルシウムの均質混合物を用いて、体積で１％ の繊維、８０％のＰＴＦＥ、９％のテフロンＰＦＡ、及び１０％のフッ化カルシ ウムを含む組成物を与えた。フッ化カルシウムは、耐摩耗性及び耐キャビテーシ ョンエロージョン性を増大するために含有させた。 実施例７ 実施例６を繰り返した。但し繊維含有量は９％、テフロンＰＦＡは１％（分散 物として添加）、フッ化カルシウムは１０％にした。 実施例８ 乾燥紙状物を混合紙料から製造した。その混合紙料は、紙料の固体として、１ ０重量％で存在する水性懸濁物中のフィブリル化ケブラーパルプ、フォルトロン ＰＰＳ粉末固体４５重量％、フルオンＧＰ２ＰＴＦＥ分散物、固体４５重量％を 包含していた。 長網抄紙機を用いて紙料から巻取紙コイル(continuous paper coil)を作った 。その紙は０．４０ｍｍの乾燥厚さで製造し、乾燥ＰＴＦＥ及びＰＰＳ微粒子が マトリックス内に均一に分布し維持された、フィブリル化ケブラー繊維のマトリ ックスからなっていた。 熱及び圧力を適用して、焼結青銅中間層を有する鋼支持体にその紙を融着し、 結合した。その結果得られたものは、金属支持体の上の層として、０．０２５ｍ ｍの均一な厚さをもつ空隙のないものであった。この複合体ストリップからブッ シュを形成した。 実施例９ 実施例８を繰り返した。但しＰＰＳ粉末の１０％をジフェニルスルホン粉末に よって置き換え、それをＰＰＳ粉末と均質に混合した後、それを混合物へ添加し た。ジフェニルスルホンは溶融相中でＰＰＳのための溶媒として働き、それによ って繊維を濡らすＰＰＳの能力を増大する。 抄紙機を出た後、支持体に結合する前に、その紙を赤外線で加熱し、ミルを通 して圧延し、ＰＰＳ相を溶融及び圧縮することにより強化した。

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (51)Int.Cl.⁶ 識別記号 庁内整理番号 ＦＩ Ｃ０８Ｌ 81/02 ＬＲＬ 7446−4Ｊ Ｃ０８Ｌ 81/02 ＬＲＬ (72)発明者 モイセイ，フィリップ イギリス国シーブイ22 ６ビージー ウオ リックシャー，ラグビィ，ウェントワース ロード ４ (72)発明者 ジョンストン，ジャネット イギリス国ケイエイ３ １ティーティー キルマーノック，ムアー アベニュー 55

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 １．金属支持体、その金属支持体上の焼結層、及び焼結層の気孔中に浸透し、 焼結層を覆う、軸受低摩擦面を与えるライニング層を包含する滑り軸受において 、前記ライニング層が２〜１０体積％のフィブリル化アラミド繊維を含有するポ リテトラフルオロエチレンを含むことを特徴とする滑り軸受。 ２．ライニング層が、２８体積％までの充填剤も含む、請求項１に記載の滑り 軸受。 ３．充填剤がフッ化カルシウムである、請求項２に記載の滑り軸受。 ４．充填剤が、 テトラフルオロエチレン・ペルフルオロアルキルビニルエーテル共重合体 テトラフルオロエチレン・ヘキサフルオロプロピレン共重合体 テトラフルオロエチレン プロピレン エーテル重合体 テトラフルオロエチレン・エチレン共重合体 ポリクロロトリフルオロエチレン重合体 ポリクロロトリフルオロエチレン・エチレン共重合体 ヘキサフルオロイソブチレン重合体 ヘキサフルオロイソブチレン・フッ化ビニリデン共重合体、及び ヘキサフルオロプロピレン重合体 から選択された重合体材料である、請求項２に記載の滑り軸受。 ５．繊維を濡らし、ライニング層全体に分布した、更に別の重合体材料もライ ニング層が含み、その結果、前記別の重合体材料に接着することにより繊維が前 記ライニング層に固定されている、請求項１に記載の滑り軸受物体。 ６．更に別の重合体材料が硫化ポリフェニレンである、請求項５に記載の滑り 軸受。 ７．フィブリル化アラミド繊維が、平均０．２〜１ｍｍの長さを有する、請求 項１〜６のいずれか１項に記載の滑り軸受。 ８．請求項１〜７のいずれか１項に記載の滑り軸受を製造する方法において、 ライニング層の成分と有機潤滑剤との泥漿物を形成し、前記泥漿物を焼結層の上 に広げ、熱及び圧力を加えて前記泥漿物を前記焼結層の間隙中に押し込み、前記 泥漿物を固化し、それに滑らかな表面を与えることを包含することを特徴とする 滑り軸受製造方法。 ９．ライニング層の成分を含む混合紙料から乾燥紙状物質を形成し、前記紙状 物質を焼結層に融着することを含む、請求項１〜７のいずれか１項に記載の滑り 軸受の製造方法。