JPH10159854A

JPH10159854A - 複合滑り軸受

Info

Publication number: JPH10159854A
Application number: JP31380096A
Authority: JP
Inventors: Shunichi Isobe; 俊一磯部; Satoru Fukuzawa; 覚福澤
Original assignee: NTN Corp; NTN Toyo Bearing Co Ltd
Current assignee: NTN Corp
Priority date: 1996-11-25
Filing date: 1996-11-25
Publication date: 1998-06-16

Abstract

(57)【要約】【課題】薬液中でも摩耗することなく使用でき、低摩
擦な滑り軸受を安価で提供する。【解決手段】耐薬品性合成樹脂に固体潤滑剤を添加し
た樹脂組成物からなる軸受部材２と、耐薬品性合成樹脂
に充填材を添加した樹脂組成物からなるハウジング部材
３とを一体化して複合滑り軸受１とした。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明が属する技術分野】本発明は軸受部材とハウジン
グ部材とからなる複合滑り軸受に関するもので、より詳
しくは、染色機械におけるロール軸受のように主に腐食
雰囲気下で使用される複合滑り軸受に関する。

【０００２】

【従来の技術】たとえば染色機械の染色工程や水洗工程
等では、使用される薬液（染料あるいは洗剤）によって
は酸性やアルカリ性のものがあるため、これらの工程で
ロールを支持する軸受には耐薬品性が必要である。ま
た、グリース等の潤滑剤が薬液に溶かされてしまうので
転がり軸受は使用できない。このため、従来、一般にカ
ーボンメタルと呼ばれる黒鉛を主成分としバインダー樹
脂で結着させた材料による滑り軸受を使用していた。

【０００３】

【発明が解決しようとする課題】しかし、カーボンメタ
ルは薬液中での耐摩耗性が十分でなく、たとえば６ヵ月
に１回程度の頻度で軸受の交換を余儀なくされている。

【０００４】そこで、本発明の課題は、薬液中でも摩耗
することなく長期間使用でき、低摩擦な滑り軸受を安価
で提供することにある。

【０００５】

【課題を解決するための手段】上記課題を解決するた
め、本発明では、耐薬品性合成樹脂に固体潤滑剤を添加
した樹脂組成物からなる軸受部材と、耐薬品性合成樹脂
に充填材を添加した樹脂組成物からなるハウジング部材
とを一体化して複合滑り軸受としたものである（請求項
１）。

【０００６】軸受部材とハウジング部材を一体化するた
めには、嵌合、圧入、超音波溶着、接着、ねじ溝等の既
知の手段のうち適当なものを選択して採用することがで
きる。たとえば、円筒形の軸受部材を、ハウジング部材
の円筒形の内孔に嵌合することによって両者を一体化す
ることができる（請求項２）。この場合、軸受部材の外
周面の一部に軸方向全長にわたって延びるキー面を設
け、一方、ハウジング部材の内周面の一部に軸方向全長
にわたって延びるキー面を設けておくことにより（請求
項３）、キー面どうしが互いに係合して軸受部材のまわ
り止めの役割を果たす。また、軸受部材の円筒部の一端
にフランジを設け、一方、ハウジング部材の内孔の一端
に環状凹部を設けておくことにより（請求項４）、軸受
部材の円筒部をハウジング部材の内孔に嵌合する際に、
フランジが環状凹部に受け止められ、軸受部材の軸方向
の位置決めがなされる。

【０００７】また、軸受部材の少なくとも外周面に開口
した径方向の孔を設け、かつ、ハウジング部材に径方向
に貫通する孔を設け、これらの孔どうしを整列させて両
孔に共通的に係合部材を嵌合させることにより軸受部材
とハウジング部材を一体化することもできる（請求項
５）。この場合、ハウジング部材に対する軸受部材の軸
方向および径方向の両方の位置決め固定が係止部材によ
ってなされる。

【０００８】耐薬品性合成樹脂とは、各種薬品に侵され
ず、かつ、吸水による寸法変化の小さい合成樹脂を指
す。そのような合成樹脂としては、ポリフェニレンスル
フィド樹脂（請求項６）、ポリイミド樹脂、ポリエチレ
ンテレフタレート樹脂やポリブチレンテレフタレート等
の不飽和ポリエステル、ポリプロピレン樹脂、ポリアミ
ドイミド樹脂、芳香族ポリエーテルケトン樹脂、ポリア
セタール樹脂、テトラフルオロエチレン−パーフルオロ
アルキルビニルエーテル共重合体、ポリテトラフルオロ
エチレン等の各種フッ素樹脂等が挙げられる。この中で
特に好ましいのは、耐薬品性が最も高いポリフェニレン
スルフィド樹脂である。

【０００９】軸受部材の樹脂組成物に添加する固体潤滑
剤としては、耐薬品性があり摩擦係数を低減させ得るも
のであれば種類を限定することなく採用することができ
る。具体的には、ポリテトラフルオロエチレン（請求項
７）、二硫化モリブデン、グラファイト、フッ化黒鉛な
どが挙げられる。

【００１０】ハウジング部材の樹脂組成物に添加する充
填材としては、耐薬品性があるものであれば種類や形状
を限定することなく採用することができる。具体的に
は、炭素繊維、ガラス繊維、チタン酸カリウムウィス
カ、シリカ、酸化チタン、ガラスビーズ、芳香族ポリア
ミド樹脂、グラファイト、タルク、クレー、炭酸カルシ
ウム、活性炭などが挙げられる。この中でも補強効果の
ある繊維状（ウイスカを含む。）の充填剤が好ましい
（請求項８）。なお、軸受部材の樹脂組成物にも、潤滑
性を損なわない程度に固体潤滑剤以外の各種充填材を添
加してもよい。

【００１１】

【発明の実施の形態】図１に示すように、軸受部材２と
ハウジング部材３とで複合滑り軸受１を構成する。軸受
部材２は円筒形の内周面をもった円筒部２２と、円筒部
２２の一端に形成したフランジ部２４とを備えている。
さらに、円筒部２２の外周面は、円筒部の全長にわたっ
て軸方向に延びる平坦なキー面２２ａを備えている。

【００１２】ハウジング部材３は内部を貫通する内孔３
２を備えている。内孔３２は軸方向に延びる平坦なキー
面３２ａを有しており、このため横断面が円形の一部を
切除した形状を呈する（図１（Ｂ））。内孔３２の一端
は、ハウジング部材３の一側面に形成された環状凹部３
４と連通している。

【００１３】軸受部材２の円筒部２２をハウジング部材
３の内孔３２に挿入して嵌合させ、これにより両者を一
体化させる。このとき、軸受部材２のフランジ２４がハ
ウジング部材３の環状凹部３４に受け止められて軸受部
材２の軸方向の位置決めがなされ、また、両者のキー面
２２ａ，３２ａどうしが係合して軸受部材２の回り止め
がなされる。

【００１４】図２に示す後述の実施例では、円筒形の軸
受部材をハウジング部材の内孔に嵌合させて両者を一体
化するとともに、軸受部材２０を径方向に貫通する孔４
０ａとハウジング部材３０を径方向に貫通する孔４０ｂ
とに共通的に係合部材４０を嵌合させて、ハウジング部
材３０に対する軸受部材２０の軸方向および周方向の両
方に関して回り止めをしている。

【００１５】なお、嵌合による一体化としては、ゆるみ
ばめ、中間ばめ、しまりばめのいずれの方法で嵌合・一
体化してもよい。軸受部材とハウジング部材とを一体化
することにより、軸受部材には主に摺動特性を重視した
組成配合の材料を選択することができ、一方、ハウジン
グ部材には軸受部材や軸等より受ける荷重に耐えるため
の機械的構造特性を重視した組成配合材とすることがで
きる。そして、二つの別部材とすることで軸受部材が摩
耗しても簡単に軸受部材の補修・点検等を行うこともで
きる。その場合、比較的簡単に交換のできる嵌合量とす
ることが好ましく、たとえば０．０１〜０．１ｍｍのす
きま量に設定して各々一体化することもできるが、いず
れの一体化方法であってもよい。

【００１６】この発明に用いる耐薬品性合成樹脂とし
て、まず、ポリフェニレンスルフィド樹脂を一例とする
ポリアリーレンスルフィド系樹脂（以下、ＰＡＳ樹脂と
称する。）は、一般的に化１で示される合成樹脂であ
る。ここで、化１中のＰｈは、たとえば下記化２〜化７
に示されるものがあげられる。

【００１７】

【化１】

【００１８】

【化２】

【００１９】

【化３】

【００２０】

【化４】

【００２１】

【化５】

【００２２】

【化６】

【００２３】

【化７】

【００２４】ＰＡＳ樹脂は、化１で示される繰り返し単
位が７０モル％以上のものがよく、９０モル％以上１０
０モル％以下、もしくは１００モル％未満のものが好ま
しい。繰り返し単位が７０モル％未満では、期待する性
質の組成物が得られなくなるので好ましくない。また、
化１のＰｈは化２からなるものが好ましい。

【００２５】このような重合体を得るには既によく知ら
れた方法を使用すればよいが、たとえば、硫化ナトリウ
ムとｐ−ジクロロベンゼンとをＮ−メチルピロリドン、
ジメチルアセトアミド等のアミド系溶媒もしくはスルホ
ラン等のスルホン系溶媒中で反応させるのが好適であ
る。なお、重合体の結晶性に影響を与えない範囲で、例
えば、化８〜化１２に示される共重合成分を３０モル％
未満、好ましくは１０モル％未満で１モル％以上含ませ
てもよい。

【００２６】

【化８】

【００２７】

【化９】

【００２８】

【化１０】

【００２９】

【化１１】

【００３０】

【化１２】

【００３１】このようなＰＡＳ樹脂は、たとえば、特公
昭４４−２７６７１号公報や特公昭４５−３３６８号公
報に開示されているようなハロゲン置換芳香族化合物と
硫化アルカリとの反応、特公昭４６−２７２５５号公報
に開示されているような芳香族化合物を塩化硫黄とのル
イス酸触媒共存下における縮合反応、または米国特許第
３，２７４，１６５号明細書に開示されているような、
チオフェノール類のアルカリ触媒もしくは銅塩等の共存
下における縮合反応等によって合成されるが、目的に応
じて具体的な方法を任意に選択することができる。

【００３２】また、耐熱性や低バリ性を向上させるた
め、ＰＡＳ樹脂は、部分的交差結合、すなわち、部分架
橋を行なうことが好ましい。ＰＡＳ樹脂に部分的交差結
合を形成させるために行う架橋をする方法としては、た
とえば、空気中における融点以下での加熱または架橋
剤、分岐剤を添加する方法があげられる。このようにし
て得られた架橋性のＰＡＳ樹脂の溶融粘度は例えば１０
００〜５０００ポイズであり、好ましくは２０００〜４
０００ポイズである。溶融粘度が１０００ポイズより小
さいと、１５０℃以上の高温域で耐クリープ特性などの
機械的特性が低下し、変形しやすいので好ましくない。
また、５０００ポイズより大きいと、成形性が劣り、ま
た柔軟性が低下して好ましくないと考えられる。なお、
溶融粘度の測定は、測定温度３００℃、オリフィスが穴
径１ｍｍ、長さ１０ｍｍ、測定荷重２０ｋｇ／ｃｍ2 、
予熱時間６分の条件下で、高化式フローテスタにて行わ
れることが好ましいが、他の方法で測定してもよい。

【００３３】また、部分的交差結合を有するＰＡＳ樹脂
の熱安定性は、上記の溶融粘度測定条件にて、予熱６分
後と３０分後の溶融粘度の変化率が−５０％〜１５０％
の範囲であることが好ましい。なお、変化率は下記の式
で表される。変化率＝（Ｐ30−Ｐ4 ）／Ｐ4 ×１００（Ｐ4 ：予熱６分後の測定値、Ｐ30：予熱３０分後の測
定値）以上のような条件を満足する部分的交差結合を有するＰ
ＡＳ樹脂としては、たとえば、トープレン社製：Ｔ４、
Ｔ４ＡＧ、ＴＸ−００７等をあげることができる。

【００３４】ＰＡＳ樹脂の重量平均分子量としては例え
ば２００００〜４５０００のものがよく、２５０００〜
４００００のものが好ましい。重量平均分子量が２００
００より小さいときは耐熱性の点で好ましくなく、ま
た、重量平均分子量が４５０００より大きいときは複雑
な精密な寸法精度に対する成形性の点で好ましくない。
ＰＰＳ樹脂としては、例えば旭硝子社製Ｍ２１００を挙
げることができる。

【００３５】この発明に用いる他の耐薬品性合成樹脂で
あるポリイミド樹脂は化１３の式で示され、化１４の式
で示される芳香族エーテルジアミンと一種以上のテトラ
カルボン酸二無水物の反応によって得られるポリアミド
酸を脱水環化して得られるものである。

【００３６】

【化１３】

【００３７】

【化１４】

【００３８】このようなポリイミド樹脂のうち、ポリイ
ミド樹脂の市販品（化１３の式におけるＲ₁〜Ｒ₄がすべ
て水素であるもの）としては、三井東圧化学社製：ＡＵ
ＲＵＭが挙げられる。

【００３９】上記耐薬品性合成樹脂の全組成物中の好ま
しい配合割合は３０〜８８重量％である。３０重量％未
満だと上記組成物からなる成形体の強度が低下してしま
い、８８重量％を越えると所定の充填剤を添加しても補
強効果が得られず、成形体の耐摩耗性が劣ることになる
からである。

【００４０】この発明に用いられるパーフルオロ系フッ
素樹脂は、ポリテトラフルオロエチレン（以下、ＰＴＦ
Ｅと称する。）に代表されるフッ素系樹脂である。この
樹脂は、骨格である炭素原子の周囲をすべてフッ素原子
または微量の酸素原子で取り囲まれた状態であり、Ｃ−
Ｆ間の強固な結合により、フッ素系樹脂のなかでも比較
的耐熱温度が高く、また、低摩擦係数、非粘着性、耐薬
品性等の諸特性に優れている。ＰＴＦＥは、四フッ化エ
チレン単独重合体で、それ単独では射出成形不可能な樹
脂であるが、その熱分解温度は例えば約５０８〜５３８
℃である。

【００４１】パーフルオロ系フッ素樹脂としては、ＰＴ
ＦＥ以外に、テトラフルオロエチレン−パーフルオロア
ルキルビニルエーテル共重合体（ＰＦＡ、熱分解温度約
４６４℃）、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（ＦＥＰ、熱分解温度約４１９℃以
上）、テトラフルオロエチレン−ヘキサフルオロプロピ
レン−パーフルオロアルキルビニルエーテル共重合体
（ＥＰＥ、熱分解温度約４４０℃）等があげられる。ま
た、これらに加えて、ポリクロロトリフルオロエチレン
（ＰＣＴＦＥ、熱分解温度約３４７〜４１８℃）、テト
ラフルオロエチレン−エチレン共重合体（ＥＴＦＥ、熱
分解温度約３４７℃以上）、クロロトリフルオロエチレ
ン−エチレン共重合体（ＥＣＴＦＥ、熱分解温度約３３
０℃以上）、ポリビニリデンフルオライド（ＰＶＤＦ、
熱分解温度約４００〜４７５℃）、ポリビニルフルオラ
イド（ＰＶＤ、熱分解温度約３７２〜４８０℃）等を混
合してもよい。

【００４２】また、パーフルオロ系フッ素樹脂は、上記
フッ素樹脂のモノマーのたとえば約１：１０から１０：
１の重合割合で２種類以上の共重合体や、３元共重合体
などのフッ素化ポリオレフィンなどであってもよく、こ
れらは、固体潤滑剤としての特性を示す。これらのなか
でも、ＰＴＦＥは、耐熱性、耐薬品性、非粘着性、低摩
擦係数などの諸特性にすぐれており好ましい。

【００４３】これらのパーフルオロ系フッ素樹脂は、微
分熱分解開始温度が比較的高く好ましい。たとえば、Ｐ
ＴＦＥ、ＰＶＤＦの熱分解点はそれぞれ約４９０℃、約
３５０℃であり、これらの微分熱分解開始温度は、それ
ぞれ約５５５℃、約４６０℃を示し、なかでも、ＰＴＦ
Ｅ、ＰＦＡ、ＦＥＰ等は高温特性にすぐれていて好まし
い。このため、上記樹脂を含む組成物を溶融して成形体
とする過程での熱履歴に比較的耐え得る。とくに、ＰＴ
ＦＥの分解点は、融点が２８０〜２９０℃前後のＰＡＳ
樹脂より１００〜２００℃高く、ＰＡＳ樹脂と溶融混合
するときにほとんど分解しないので好ましい。

【００４４】これらのパーフルオロ系フッ素樹脂を２〜
２５重量部、好ましくは５〜２５重量部添加すること
で、機械的特性にすぐれ、標準品等で圧縮強さが５０〜
２００ＭＰａ程度の良好な耐クリープ特性および耐熱
性、耐油性や耐薬品性等にすぐれる特性に加えて、耐衝
撃性、耐疲労性、耐摩耗性および低摩擦性等を向上させ
ることもできると考えられる。

【００４５】添加量が２重量部未満では、これらの効果
が期待できず、自己潤滑性および耐摩耗性等の摺動特性
の改良が顕著に認められない。また、２５重量部を越え
ると、これらの溶融粘度等により造粒時や射出成形時に
溶融成形機等のシリンダにかかる負荷が大きく、成形性
が悪くなり、安定した造粒性、射出成形性および寸法精
度が期待できず、機械的特性が低下する場合がある。

【００４６】ＰＴＦＥを粉末状にして耐薬品性合成樹脂
に添加する場合は、粉末状にすればその形状や大きさを
とくに限定することなく用いることができるが、均一な
分散特性、また、凝集発生による分散不良を避ける理由
から、粒状で粒径が１μｍ以上７０μｍ以下、好ましく
は、平均粒径が１０〜５０μｍのものが、樹脂組成を均
一にするために好ましい。

【００４７】また、バージン材のＰＴＦＥ粉末に代え、
再生ＰＴＦＥ粉末をも良好に用いることができる。再生
ＰＴＦＥ粉末とは、バージン材を一度焼成した後、粉砕
して得られる粉末であり、このものは繊維状になりにく
い性質を有しており、配合し樹脂組成物を良好な溶融粘
度に維持するので、再生ＰＴＦＥ粉末のみばかりでな
く、バージン材に再生ＰＴＦＥ粉末を添加した場合にお
いても、成形性を改善する上ですぐれた添加剤となり得
ると考えられる。このようなＰＴＦＥとしては、例えば
喜多村社製ＫＴ４００Ｈ等を挙げることができる。

【００４８】再生ＰＴＦＥ粉末の全組成物中の配合割合
は、２〜２５重量％がよい。２％未満だと、摺動特性、
耐摩耗性の問題点を有し、２５重量％を越えると、成形
性等の問題点を有する。

【００４９】なお、上記材料以外の添加剤として、この
発明の効果を阻害しない範囲内で、たとえば機械的強度
および熱安定性などの向上ならびに着色等の目的で増量
剤、粉末充填剤および顔料など３５０℃程度以上の高温
で安定な物質を適宜混合してもよい。たとえば、樹脂組
成物の潤滑性をさらに改良するために、耐摩耗性の改良
剤を配合することができる。この耐摩耗性改良剤の具体
例としては、カーボン、マイカ、ウォラストナイト、リ
ン酸塩、炭酸塩、ステアリン酸塩、超高分子量ポリエチ
レン、硫酸カルシウムなどのウィスカ、金属酸化物の粉
末などを例示することができる。また、必要であれば、
軸受部材に炭素繊維を混合してもよいが、必ずしも軸受
部材に繊維状充填材を混合しなくともよい。このような
添加剤を添加する際の残部耐薬品性合成樹脂は、約４０
重量％を下回らないようにすることが好ましい。

【００５０】これらの耐薬品性合成樹脂に対して各種の
添加物を添加混合する方法はとくに限定するものではな
く、通常広く用いられている方法、たとえば主成分とな
る樹脂、その他の諸原料をそれぞれ個別に、またはヘン
ッシェルミキサー、ボールミル、タンブラーミキサー等
の混合機によって適宜乾式混合した後、溶融混合性のよ
い射出成形機もしくは溶融押出成形機に供給するか、ま
たは、あらかじめ熱ロール、ニーダ、バンバリーミキサ
ー、溶融押出機などで溶融混合するなどの方法を利用す
ればよい。

【００５１】さらに、前記の組成物を成形する際には、
とくに成形方法を限定するものではなく、圧縮成形、押
出成形、射出成形等の通常の方法、または組成物を溶融
混合した後、これをジェットミル、冷凍粉砕機等によっ
て粉砕し、所望の粒径に分級することも可能である。な
かでも射出成形法は、生産性にすぐれ、安価な成形体を
提供することができる。

【００５２】また、このようにして得られたペレットな
どの粒は、成形前に後述の熱処理と同程度の乾燥処理を
施してもよい。充分にペレット等の粒から水分などを蒸
発させることで、成形体の膨れや強度低下を防ぐことが
できると考えられる。

【００５３】そして、このようにして得られた成形体
は、熱固定および成形時のひずみを除いて高温使用時の
寸法安定性を確保するため、約８０〜２６０℃、具体的
には使用温度より１０℃〜５０℃高い温度で約０．１〜
２４時間程度のアニール熱処理をしておいてもよい。な
お、実際の使用温度が耐薬品性合成樹脂材のガラス転移
点より低い温度条件下で使用される場合、例えば薬液体
の凝固点（−２０℃〜０℃）以上、沸点（１００℃〜１
２０℃）以下のような温度条件下にて使用される場合に
は、生産性効率を考慮して熱処理工程を省略してもよ
い。

【００５４】一方、比較的高温下で使用されるばあい
で、熱処理が必要とされる場合等には熱処理を行えばよ
い。その場合、アニール熱処理温度が成形体の熱変形温
度よりも約２０〜３０℃程度を越えると、樹脂にかかる
熱履歴の影響が大きくなり好ましくないと考えられ、こ
れ以下で熱処理することが好ましい。熱処理時は、前記
所定の温度に達する前に、たとえば常温、約８０℃、約
１３０℃、約１８０℃、約２２０℃、約２３０℃という
ように、数段階に分けて、約１５〜１８０分程度の範囲
で、約１５〜６０分毎に徐々に昇温し、前記温度範囲内
の最適な温度にて、前記時間の範囲で温度を一定に保持
してもよい。その場合の最高温度の保持時間は、約１５
〜４８０分程度であればよい。最高温度の保持時間が所
定時間よりも短時間であると、樹脂の結晶化が不十分と
なって寸法安定性が悪くなり、所定時間よりも長時間で
あると、反りなどの不適当な熱変形が起こり、また、電
気炉などのエネルギー消費量の増大や製造時間の長時間
化からみても製造コストの低減を図ることが難しくな
る。

【００５５】また、前記した数段階ごとに昇温した時に
そのときの温度で保持してもよい。このようにすると、
成形体内にわずかに取り込まれた水分を乾燥させること
ができ、その後、結晶化させることができる。一方、短
時間で急激に加熱して熱処理を終了させることは好まし
くない。前記水分が沸点を越えて気化し、その際の体積
膨張によって成形体に膨れなどの不具合が発生する可能
性が高くなるからである。

【００５６】結晶化工程後の冷却は、前記昇温時と逆の
段階を経て冷却してもよく、または約６０〜１８０分程
度の時間をかけて連続的に徐冷してもよい。

【００５７】以上のような熱処理工程を行うことによ
り、成形体の膨れなどの不具合の発生を極力防ぐととも
に、樹脂の結晶化を確実かつ徐々に進行させて、成形体
の寸法安定性を高めて寸法精度の高い軸支持用成形体を
提供することもできる。一方、前述のように使用温度条
件が低い場合、例えば−１０℃〜１１０℃の範囲で薬品
雰囲気中もしくは薬液中で使用されるのであれば、前記
熱処理を行わずに、前記理由と同様に省略すれば製造効
率が上がりコストダウンにもつながる。なお、前記温度
範囲内でも必要ならば熱処理を施してもよい。

【００５８】また、成形体（軸受部材）と相手部材の少
なくとも一方の摺動面の表面粗さは、Ｒｍａｘ、Ｒａ、
Ｒｚ等のＪＩＳで定義された評価法によって測定され、
約１８μｍ以下であり、約１５μｍ以下が好ましく、約
１３μｍ以下がより好ましい。なぜなら、表面粗さが前
記所定範囲を越えると、摺動面に傷が多く付くようにな
り、これは摩耗の原因になると考えられるからである。
なお、表面粗さの下限値は、加工時の効率性も考慮し
て、約１μｍ以上、好ましくは約７μｍ程度以上であれ
ばよい。

【００５９】相手材表面の仕上げ加工などの工程に長時
間を要するので、効率的でないことや樹脂材の転移膜の
形成に影響される可能性もあるため、摩耗に影響されな
いような仕様や条件であれば、約２３μｍ程度の範囲以
下としてもよいとも推定される。

【００６０】次に、繊維状充填剤について説明する。こ
の発明に用いられる炭素系ファイバの一例である炭素繊
維は、例えば現在汎用されている１０００℃以上、好ま
しくは１２００〜１５００℃の高温に耐えるものであれ
ば、レーヨン系、ポリアクリロニトリル系、リグニンポ
バール系混合物、特殊ピッチ系など原料の種類の如何に
よらず使用することができる。そして、その形状は長短
いずれの単繊維であっても、クロス、フェルト、ペー
パ、ヤーン等のように一次加工を経た編織布、不織布、
糸、紐等の製品形態をしたものであってもよく、また、
これらから切断して製造したものでもよい。

【００６１】また、その材質を特に制限することなく、
ピッチ系、ＰＡＮ系、黒鉛質のいずれであってもよく、
たとえば、繊維径約４〜２０μｍ、繊維長約１０〜１０
００μｍ、好ましくは１０〜５００μｍのものであれ
ば、前記樹脂組成物中に均一に分散し、これを充分に補
強するので適当である。

【００６２】適当な弾性率、引張強度等の機械的特性と
相手材への攻撃性や成形時の樹脂組成物の流動性等を考
慮して、炭素繊維径は、平均約５〜１４μｍ、また繊維
長は約１０〜５００μｍであることが好ましい。

【００６３】炭素繊維は、上記に示したような種々の有
機高分子繊維を平均１０００〜３０００℃程度に焼成し
て生成される。この構造は、主に炭素原子六角網平面か
ら構成される。この網平面が繊維軸に平行に近く配列し
たものとして、高配高、異方性を有するＰＡＮ系や液晶
ピッチ系の炭素繊維があげられ、一方、この網平面が乱
雑に集合したものとして、等方性を有するピッチ系炭素
繊維があげられる。

【００６４】高配向、異方性の炭素繊維は、特定の方向
の弾力性や引張強度に対して高く優れており、等方性の
炭素繊維は、全方向から受ける荷重に対しても比較的耐
えうる。

【００６５】ピッチ系炭素繊維は、たとえば、石油精製
で副生される石油ピッチ等のような構造上無定形の等方
性ピッチ系炭素繊維と、一定方向の構造、たとえば光学
異方性に異方性ピッチ系炭素繊維があげられる。

【００６６】等方性ピッチ系炭素繊維は、石油系、石炭
系、合成品系、液化石炭系等に分類され、それらの原料
を溶融紡糸でピッチ繊維にして、不融化処理をした後
に、炭素化することにより製造される。

【００６７】また、液晶ピッチ系炭素繊維は、ピッチ類
を不活性化気相中で加熱し、３５０〜５００℃で液晶状
態とした後、固化してコークスとする。これを溶融紡糸
して酸化雰囲気で加熱すると酸化繊維となって不溶不融
の繊維となり、さらにこれを例えば不活性気相中で約１
０００℃以上に加熱する方法等により製造される。

【００６８】これらは、例えば引張弾性率が平均２５〜
５０ＧＰａ程度の低弾性率から平均１００〜５００ＧＰ
ａ程度の中・高弾性率のものを、また、引張強度が平均
５００〜１０００ＭＰａ程度の低強度から平均１５００
〜３５００ＭＰａ程度の中・高強度のものを、要求によ
り選択することができ、このような引張強度等の機械的
特性に優れた繊維を所定の樹脂組成物に混合することに
より、適切な機械的強度を有する軸支持用成形体を得る
ことができる。

【００６９】このようなピッチ系炭素繊維の例として
は、呉羽化学社製：クレカＭ１０７ＴやＭ２０７Ｓ等の
「クレカ」（商品名）シリーズ全般があげられる。

【００７０】また、ＰＡＮ系炭素繊維は、リアクリロニ
トリル繊維等のアクリル系繊維を加熱して焼く方法で製
造することができる。加熱温度によって所定の引張弾性
率を得ることができ、たとえば、約２０００℃で加熱し
て、引張弾性率を平均１００〜５００ＧＰａ、温度設定
により平均２００〜４００ＧＰａとすることもできる。
したがって、ＰＡＮ系炭素繊維は、高い引張弾性率の繊
維である。また、これは加熱温度により引張強度は平均
２０００〜６０００ＭＰａの範囲のものも得られ、要求
により平均３０００〜５０００ＭＰａの範囲のものを製
造することもできると考えられる。これらの数値が低す
ぎると圧縮クリープ等に関する補強が期待できず、これ
らの数値が高すぎると硬質の相手材を攻撃することも予
想される。

【００７１】このＰＡＮ系炭素繊維の例としては、東邦
レーヨン社製「ベスファイト」（商品名）シリーズ全般
があげられ、その具体例としては、ベスファイトＨＴＡ
−ＣＭＦ−００４０−Ｅ、ベスファイトＨＴＡ−ＣＭＦ
−０１６０−Ｅ、ベスファイトＨＴＡ−ＣＭＦ−１００
０−Ｅ、ベスファイトＨＴＡ−Ｃ６−Ｅ等（いずれも、
繊維径７〜８μｍ）があげられる。また、東レ社製の
「トレカ」（商品名）シリーズ全般もあげられ、その具
体例としては、トレカＭＬＤ−３００、トレカＭＬＤ−
１０００等があげられる。

【００７２】これらの炭素繊維の有する引張強度として
は、５００〜１０００ＭＰａが好ましく、ビッカース硬
度（Ｈｖ）は４００〜６００が好ましい。引張強度が５
００ＭＰａより小さいときやビッカース硬度（Ｈｖ）が
４００より小さいときは、炭素繊維を添加する補強効果
が期待できず、引張強度が１０００ＭＰａより大きいと
きやビッカース硬度（Ｈｖ）が６００より大きいとき
は、相手材を攻撃して摩耗させることが考えられ、好ま
しくない。

【００７３】これらの炭素繊維は、酸やアルカリ等の薬
品類の影響を受けにくく、また、耐摩耗性も有してい
る。

【００７４】なお、これらの炭素繊維と前記耐薬品性合
成樹脂との密着性を高め、成形体の機械的特性等を向上
させるために、これらの炭素繊維の表面をエポキシ系樹
脂、ポリアミド系樹脂、ポリカーボネート系樹脂、ポリ
アセタール系樹脂等含有の処理剤やシラン系カップリン
グ剤等により表面処理を施してもよい。しかし、薬品に
よってはこれを省略してもよい。

【００７５】上記炭素繊維のなかで、引張強度が５００
〜１０００ＭＰａ、引張弾性率２５〜５０ＧＰａの範囲
にあるものが特に好ましい。引張強度、引張弾性率が下
限値以下では炭素繊維による補強効果が得られず、上限
値以上では相手材等の耐摩耗性に劣るからである。その
ような理由から、より具体的にはピッチ系炭素繊維が好
ましい。

【００７６】上記炭素繊維の全組成物中の配合割合は１
０〜４５重量％、好ましくは１０〜３０重量％である。
１０重量％未満では補強性がほとんど向上せず、４５重
量％を越える多量では溶融流動性が著しく低下して成形
性が悪くなるからである。このような炭素繊維は摺動
材、構造材のいずれにも使用できるが、適度な諸特性に
より摺動系材料の補強材として使用することが好まし
い。

【００７７】また、この発明に用いる繊維状充填剤の一
例である繊維状強化材、例えばガラス繊維は、Ｓｉ
Ｏ₂、Ｂ₂Ｏ₃、Ａｌ₂Ｏ₃、ＣａＯ、Ｎａ₂Ｏ、Ｋ₂Ｏ、Ｍ
ｇＯ、Ｆｅ₂Ｏ₃などを成分とする無機ガラスから得られ
るものであり、一般に無アルカリガラス（Ｅガラス）、
含アルカリガラス（Ｃガラス、Ａガラス）などを用いる
こともできるが、耐薬品性等を考慮し、無アルカリガラ
スであってもよい。

【００７８】無アルカリガラスは、例えばＳｉＯ₂が約
５２〜５６重量％、Ｂ₂Ｏ₃が約８〜１３重量％、Ａｌ₂
Ｏ₃が約１２〜１６重量％、ＣａＯが約１５〜２５重量
％、Ｎａ₂ＯまたはＫ₂Ｏが０を越え約１重量％以下、Ｍ
ｇＯが０を越え約６重量％以下を含有している。これ
は、組成物中にアルカリ成分をほとんど含んでいないホ
ウケイ酸ガラスであり、アルカリ成分がほとんど入って
いないので耐薬品性に優れるものと考えられる。また、
ガラス繊維の引張強さは、約２５００〜５０００ＭＰ
ａ、無アルカリガラスは平均して約３５００ＭＰａであ
る。また、ガラス繊維の弾性率は７０〜９０ＧＰａ、無
アルカリガラスは平均して約７４〜７７ＧＰａである。
そのような点から無アルカリガラスは耐薬品性、引張強
度、弾性率、量産性、価格等の点で総合的に優れたもの
である。

【００７９】この発明で無アルカリガラスを用いる場合
には、その繊維長が約０．０１〜０．７ｍｍのものが好
ましく、より好ましくは０．１〜０．５ｍｍである。ま
た、その繊維径は、約５〜１５μｍが好ましく、より好
ましくは約６〜１３μｍである。なぜなら、繊維径が約
１５μｍを越える大径のもの、または繊維長が約０．７
ｍｍを越えるものを用いると、耐薬品性合成樹脂と混合
する際に均一分散させることが難しくなり、不均一分散
の組成物では成形も困難になるからである。繊維径が５
μｍ未満であったり、繊維長が０．０１ｍｍより短い
と、組成物に所要の圧縮クリープ等の機械的強度が期待
できない。ガラス繊維としては、例えば旭ファイバーグ
ラス社製ＧＦ−ＭＦ−ＫＡＣ−Ｌ１５０等を挙げること
ができる。

【００８０】また、例えば前記ガラス繊維等の繊維材
は、その配合割合を、繊維長に応じて所定の割合で分布
させることが好ましく、例えば繊維の全体重量（１００
重量部）のうち、繊維長が０．１ｍｍ未満のものが１〜
１０重量部、０．１ｍｍ以上０．３ｍｍ未満のものは１
〜５０重量部、０．３ｍｍ以上０．５ｍｍ未満のものは
１０〜６０重量部、０．５ｍｍ以上０．７ｍｍ以下のも
のは５〜７０重量部、０．７ｍｍを越えるものは１〜１
０重量部というように分布していてもよい。繊維全体量
のうち、繊維長が０．１〜０．５ｍｍ、または０．２〜
０．７ｍｍのものが５０〜１００重量％、好ましくは７
０〜１００重量％の割合で組成物中に含有されていれ
ば、適度な機械的強度を有する軸支持体になるので好ま
しい。

【００８１】ここで、耐薬品性合成樹脂に対するガラス
繊維の添加量は１０〜７０重量％であることが好まし
く、特に構造部材のようなハウジング部材に添加する場
合、３０〜６０重量％であることが好ましい。なぜなら
ガラス繊維の添加量が１０重量％未満では、成形物の機
械的性質はほとんど向上せず、また７０重量％を越える
多量では、軸支持用樹脂成形体として成立しにくいから
である。このようなガラス繊維は、摺動材、構造材のい
ずれにも入っていてもよいが、相手軸材の損傷性も考慮
するとハウジング部材に適用して構造材系の補強材とし
て使用することが好ましい。

【００８２】以上の組成物でもって製造した軸受支持体
は、例えばｐＨ７を除く雰囲気中や液中で使用しても特
に問題ない。具体的にはｐＨ０〜６の酸性、もしくはｐ
Ｈ８〜１４の塩基性のｐＨ値で使用でき、さらに実用的
には、ｐＨ２〜６の酸性、もしくはｐＨ８〜１２の薬品
雰囲気内で使用可能の滑り軸受を提供することができ
る。そして、このような軸受部材は、ステンレス鋼、ア
ルミニウム合金鋼等のように耐腐食性に優れ、軟質系の
ような非鉄合金鋼を摺動相手材とするものに適用しても
相手摺動材が損傷しにくいというような特性も備えてい
る。

【００８３】

【実施例】実施例として、図２に示すように、内径２
４．０ｍｍ、外径３２．０ｍｍ、長さ４５ｍｍの円筒形
の軸受部材２０を、端面が一辺５０ｍｍの正方形で長さ
５０ｍｍの直方体形状のハウジング部材３０の内孔に嵌
合し、直径５ｍｍのピン４０で回り止め、抜け止めをし
た複合滑り軸受１０を製作した。実施例１、２、３につ
いては、軸受部材２０とハウジング部材３０をそれぞれ
表１に示す割合（重量％）で各材料を配合した後、二軸
押出機により造粒し、射出成形によって成形した。そし
て、ハウジング部材３０の内孔に軸受部材２０をすきま
量０．０３〜０．０５ｍｍの嵌合量でもって一体化し
た。

【００８４】

【表１】

【００８５】実施例１、２、３および比較例１で使用し
た材料は具体的には次のとおりである。ポリフェニレンスルフィド樹脂（ＰＰＳ）：旭硝子社製
Ｍ２１００ポリイミド樹脂（ＰＩ）：三井東圧化学社製ＡＵＲＵＭ
４５０ポリブチレンテレフタレート（ＰＢＴ）：ＧＥプラスチ
ック社製バロックス３１０ポリテトラフルオロエチレン樹脂粉末（ＰＴＦＥ）：喜
多村社製ＫＴ４００Ｈ二硫化モリブデン：住鉱潤滑剤社製ＭＯＳ２−１０−２
０タルク：クラウンタルク社製ＰＰ炭素繊維：呉羽化学工業社製Ｍ１０７Ｔ（ピッチ系炭素
繊維、繊維径１８μｍ）ガラス繊維：旭ファイバーグラス社製ＧＦ−ＭＦ−ＫＡ
Ｃ−Ｌ１５０比較例２は、従来技術であるカーボンメタル製の軸受を
研削加工で形成したものであり、実施例のようにハウジ
ング部材と軸受部材とからなる複合構造ではない。比較
例で使用したカーボンメタルは、大和田カーボン工業社
製ＯＣカーボンＣ７０である。

【００８６】評価試験は、１００℃の希塩酸（ｐＨ＝
４．５）中において、実施例および比較例の滑り軸受で
相手軸（材質＝ＳＵＳ３１６、面粗さ１１ｓ）を支持
し、荷重１００ｋｇｆ、回転数１３０ｒｐｍの条件で８
４０時間運転を行った。

【００８７】試験後の摩耗深さを表１に併記する。な
お、摩耗深さは、図２（Ｂ）の矢印位置よりタリロンド
測定器により測定した軸受部材の内径摩耗量である。比
較例の摩耗深さが２．２０や５．１４ｍｍであったのに
対して、実施例１〜３の摩耗深さはいずれも約２／３以
下である。

【００８８】

【発明の効果】主に薬液中で用いられる滑り軸受を、耐
薬品性合成樹脂に固体潤滑剤を添加した樹脂組成物から
なる軸受部材と、耐薬品性合成樹脂に充填剤を添加した
樹脂組成物からなるハウジング材とを一体化させて複合
滑り軸受としたことによって、表１に示した試験結果か
らも裏付けられるとおり、軸受の耐摩耗性が飛躍的に向
上した。

【図面の簡単な説明】

【図１】複合滑り軸受の縦断面図（Ａ）、図１（Ａ）の
Ｂ−Ｂ断面図（Ｂ）、側面図（Ｃ）、平面図（Ｄ）であ
る。

【図２】試験に供した実施例の複合滑り軸受を示し、
（Ａ）は縦断面図、（Ｂ）は横断面図である。

【符号の説明】

１、１０複合滑り軸受２、２０軸受部２２円筒部２２ａキー面２４フランジ３、３０ハウジング部３２内孔３２ａキー面３４環状凹部４０ピン（係止部材）４０ａ径方向孔４０ｂ径方向孔

Claims

【特許請求の範囲】

【請求項１】耐薬品性合成樹脂に固体潤滑剤を添加し
た樹脂組成物からなる軸受部材と、耐薬品性合成樹脂に
充填剤を添加した樹脂組成物からなるハウジング部材と
を一体化した複合滑り軸受。
【請求項２】前記軸受部材が円筒形で、前記ハウジン
グ部材が円筒形の内孔を有し、前記軸受部材を前記内孔
に嵌合したことを特徴とする請求項１の複合滑り軸受。
【請求項３】前記軸受部材が外周面の少なくとも一部
に軸方向全長にわたって延びるキー面を有し、前記ハウ
ジング部材が内周面の少なくとも一部に軸方向全長にわ
たって延びるキー面を有し、前記キー面どうしが係合し
ていることを特徴とする請求項２の複合滑り軸受。
【請求項４】前記軸受部材が円筒部の一端にフランジ
を有し、前記ハウジング部材が内孔の一端に前記フラン
ジを受け止める環状凹部を有していることを特徴とする
請求項２または３の複合滑り軸受。
【請求項５】前記軸受部材の少なくとも外周面に開口
した径方向の孔を設け、かつ、前記ハウジング部材に径
方向に貫通する孔を設け、前記孔どうしを整列させて両
孔に共通的に係合部材を嵌合させることにより前記軸受
部材と前記ハウジング部材を一体化したことを特徴とす
る請求項２の複合滑り軸受。
【請求項６】前記耐薬品性合成樹脂がポリフェニレン
スルフィド樹脂であることを特徴とする請求項１、２、
３、４または５の複合滑り軸受。
【請求項７】前記固体潤滑剤がポリテトラフルオロエ
チレンであることを特徴とする請求項６の複合滑り軸
受。
【請求項８】前記充填剤が繊維状充填剤であることを
特徴とする請求項１、２、３、４または５の複合滑り軸
受。