JPH11293268A

JPH11293268A - 摺動部材

Info

Publication number: JPH11293268A
Application number: JP10095750A
Authority: JP
Inventors: Iori Nakabayashi; 伊織中林; Nobutake Hiroe; 暢威廣江; Koji Kawakami; 弘二川上; Takehiko Mitsuyoshi; 威彦三吉
Original assignee: Toray Fine Chemicals Co Ltd; Toray Industries Inc
Current assignee: Toray Fine Chemicals Co Ltd; Toray Industries Inc
Priority date: 1998-04-08
Filing date: 1998-04-08
Publication date: 1999-10-26

Abstract

(57)【要約】【課題】本発明は、高荷重無潤滑状態の摺動条件下にお
いても相手面を傷つけることのない摩擦係数の低い摺動
部材を提供せんとするものである。【解決手段】本発明の摺動部材は、単糸繊維径５０μｍ
以下のフッ素樹脂繊維を含む繊維集合体および合成樹脂
からなる複合体において、合成樹脂の割合が２０〜７０
重量％であることを特徴とするものである。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は、自動車、建設機
械、その他産業用機械の軸受等の摺動部材に関するもの
である。

【０００２】

【従来の技術】一般に摺動部材とは、軸受特性を主とす
る低摩擦摺り性、耐焼付性、耐摩耗性等の諸性能を有す
る軸受、スラストワッシャー、その他の類似物を構成す
る部材を総称し、一般には、油膜潤滑すなわち給油軸受
の様に使用される場合や、水潤滑での使用、さらには潤
滑材のない状態で満足な摺り性を有するような材料を全
て指すものである。

【０００３】これら摺動部材としては、フッ素樹脂やフ
ェノール系合成樹脂等の合成樹脂に綿、アスベスト繊
維、およびガラス繊維等を充填したもの、あるいはこれ
らの繊維の織物、不織布等の布帛状のものを基材として
用いたものを成形して使用されてきた。しかしながら該
方法では、耐摩耗性には優れているもの、充填材並びに
基材として用いた繊維の摩擦係数が高いため、摺動材の
摩擦抵抗が大きくなり、相手面を傷つけてしまうといっ
た問題が生じた。

【０００４】上記問題を解決する手段として、特開昭５
３−１２５４８８号公報によれば４フッ化エチレンとエ
チレンの交互共重合体（以下ＥＴＦＥと略す）の繊維、
糸又は布を基材の一部としたフェノール系合成樹脂を含
浸硬化したすべり面材料が提案されている。該公報に記
載された技術は、従来の摺動部材に用いる充填材並びに
基材、つまり綿、アスベスト繊維、およびガラス繊維等
の摩擦係数が高いためおきる問題点を改善するため、基
材の一部に低摩擦係数のＥＴＦＥ繊維を用いたものであ
る。しかしながら、該公報に記載された技術では、ＥＴ
ＦＥ繊維の繊維径が太いため、十分に摩擦係数の低い摺
動部材を提供することができない。つまり、単位面積当
たり相手面と接触するＥＴＦＥ繊維の量が少なくなる。
そのため、摺動部材としての摩擦係数を十分低いものに
できず、相手面を傷つける等の問題が生じる。

【０００５】

【発明が解決しようとする課題】本発明は、かかる従来
技術の背景に鑑み、高荷重無潤滑状態の摺動条件下にお
いても相手面を傷つけることのない摩擦係数の低い摺動
部材を提供せんとするものである。

【０００６】

【課題を解決するための手段】本発明は、かかる課題を
解決するために次のような解決手段を採用するものであ
る。すなわち、本発明の摺動部材は、単糸繊維径が５０
μｍ以下のフッ素樹脂繊維を含む繊維集合体および合成
樹脂からなる複合体において、合成樹脂の割合が２０〜
７０重量％であることを特徴とする摺動部材を提供する
ものである。

【０００７】

【発明の実施の形態】本発明は、前記課題、すなわち、
高荷重無潤滑状態の摺動条件下においても相手面を傷つ
けることのない摩擦係数の低い摺動部材について、鋭意
検討し、フッ素樹脂繊維を含む繊維集合体および合成樹
脂からなる複合体にしてみたところ、意外にも、かかる
課題を一挙に解決することを究明したものである。

【０００８】本発明のフッ素樹脂繊維は、単糸繊維径が
５０μｍ以下の繊維を含む繊維集合体で使用されるもの
であり、かつ、かかる繊維集合体を合成樹脂と複合させ
た複合体で使用する。その場合に重要なことは、該合成
樹脂の割合を２０〜７０重量％、好ましくは３０〜６０
重量％の範囲にすることであり、かかる合成樹脂割合と
することにより、高荷重無潤滑状態の摺動条件下でも相
手面を傷つけることのない、耐摩耗性に優れ摩擦特性の
低い摺動部材を提供することができる。

【０００９】この範囲より合成樹脂の量が少ないと、摺
動面で接触する繊維の量が多く、耐摩耗性が悪くなり長
期間の使用に耐えない。また、この範囲より合成樹脂の
量が多いと、摺動面に露出する繊維の量が少なく、摺動
部材の摩擦係数が高く摩擦抵抗の大きなものとなり、相
手面に傷をつける等の問題が生じる。

【００１０】そして、上記した合成樹脂としては、熱可
塑性樹脂や熱硬化性樹脂等のいずれのものでも使用可能
である。熱可塑性樹脂としては、ポリエチレン系樹脂、
ポリスチレン系樹脂、ポリエステル系樹脂、ポリアミド
系樹脂、ポリイミド系樹脂、あるいはポリフェニレンサ
ルファイド樹脂等が挙げられる。

【００１１】熱硬化性樹脂としては、ホルマリン系樹
脂、尿素系樹脂、あるいはフェノール系樹脂等が挙げら
れる。特に好ましくは、繊維とのなじみ、あるいは摩擦
特性の面から、ポリアミド系樹脂やポリフェニレンサル
ファイド樹脂あるいはフェノール系樹脂が良い。

【００１２】また、上記したフッ素樹脂繊維の単糸繊維
径は、相手面との接触の際の摩擦抵抗を小さくするた
め、５０μｍ以下のものを用いる必要がある。さらに好
ましくは、繊維径を３０μｍ以下とすることがより摺動
性に優れた摺動部材を得るために好ましい。繊維径が５
０μｍより大きい場合、摺動部材表面の単位面積当たり
の繊維の充填密度が低くなり、摩擦抵抗を小さくするこ
とができない。そのため、相手面を傷つける等の問題が
生じる。

【００１３】本発明で用いられる繊維集合体には、フッ
素樹脂繊維の樹脂等との低濡れ性を向上させることや、
コストダウンを目的にフッ素樹脂繊維の低摩擦特性を損
なわない範囲で、他の素材を交織、混撚、あるいは混綿
等することが可能である。そのフッ素樹脂繊維の割合と
しては、４０重量％以上が好ましい。さらに好ましく
は、繊維集合体に６０重量％以上のフッ素樹脂繊維を含
むことが良い。繊維集合体の中でしめるフッ素樹脂繊維
の割合が４０重量％より少なくなると、相手材に接触す
る繊維量がフッ素樹脂繊維に比べ他素材繊維の方が多く
なる。そのため、摺動部材の摩擦抵抗が大きくなり相手
面を傷つけてしまう。他素材繊維としては、含浸した樹
脂を硬化させ成形する際の加工温度に耐える素材の繊維
が好ましく、天然繊維、再生繊維、半合成繊維、合成繊
維あるいは無機繊維のいずれのものでも良い。

【００１４】本発明で用いられるフッ素樹脂繊維は、重
合体のくり返し構造体のうち、９０％がフッ素原子を主
鎖または側鎖に１個以上有する繊維であればいずれの繊
維でも良いが、摩擦係数の最も低いＰＴＦＥ樹脂の繊維
を使用することが好ましい。また、本発明の効果を損な
わない範囲で他のポリマー、添加剤を混合した繊維でも
よく、混繊系でもよい。また、本発明でいうＰＴＦＥ
は、次の様な構造を有するポリマーである。

【００１５】

【化１】これは、いくつかあるフッ素樹脂の中で最も摩擦係数が
低く、また融点が３２７℃と最も耐熱性の高いものであ
る。ＰＴＦＥ繊維とは、このＰＴＦＥポリマーを紡糸あ
るいはフィルム割繊し繊維状にしたものである。

【００１６】また繊維集合体とは、繊維を用いたシート
状のもの全てのことであり、具体的には、織物、編物、
フェルト、あるいは不織布が好ましく、さらに好ましく
は、フェルトまたは不織布を用いることが、合成樹脂を
含浸硬化した後の摺動部材表面の繊維充填密度の面から
良い。

【００１７】上記した繊維集合体の密度は、０．１〜
１．５ｇ／ｃｍ³であることが好ましく、さらに好まし
くは、０．２〜１．０ｇ／ｃｍ³であることが合成樹脂
の含浸性の面から良い。この範囲より、繊維集合体の密
度が低いと、摺動部材の表面の単位面積当たりの繊維の
充填密度が低くなり、摩擦抵抗が高くなる。そのため相
手面を傷つけるという問題が発生する。また、この範囲
より繊維集合体の密度が高い場合、合成樹脂の含浸性が
悪く、摺動部材とした場合、耐摩耗性が悪く長期間の使
用に耐えない。

【００１８】上記した複合体の動摩擦係数は、そのもの
の滑り易さ、さらには相手面を傷つける原因として考え
られる。したがって、摺動性の面から、動摩擦係数を
０．２以下とするのが好ましい。動摩擦係数が０．２を
超える場合、相手材及び摺動部材自体の摩耗量が多く、
相手材の摺動面の傷つけが大きい。また、摺動部材とし
て使用するには、摩擦抵抗が大きく好ましくない。動摩
擦係数を０．２以下とするため、あらかじめ摺動部材の
表面を研磨等することにより、フッ素樹脂繊維を露出さ
せることも可能である。

【００１９】このようにして作成した摺動部材は、フッ
素樹脂繊維を含む繊維集合体に２０〜７０重量％の合成
樹脂からなる複合体であるため、フッ素樹脂繊維のもつ
低摩擦係数のため摩擦抵抗が低く、合成樹脂との複合体
のため耐摩耗性に優れるという特徴を有している。つま
り、高荷重下の摺動において耐摩耗性に優れ、長期間低
い摩擦係数を維持することが可能である。

【００２０】この摺動部材としては、軸受け殻、軸受け
ステッププレート、ブッシュ、リング等のすべり特性を
必要とする部分へ用いることができる。具体的には、ト
ラックローラ、船舶の船尾管軸受け、航空機補助翼の軸
受け、または土木・建築・鉱山機械等に用いるワッシ
ャ、さらには電子写真装置等の加熱定着部にもちいるこ
とができる。

【００２１】特に、上記した摺動部材を列車等の車輌に
おいて、人や荷物を載せる積載部と車輪のついた台車の
接触部に用いることにより、接触する積載部および台車
が傷つくことなくスムーズに動く。また、潤滑剤のない
状態で長期間低い摩擦係数を維持することが可能である
ため、長期間摺動部材に関するメンテナンスを削減する
ことが可能である。

【００２２】

【実施例】次に本発明を実施例によって、さらに詳細に
説明する。

【００２３】実施例１平均繊維長７０ｍｍ、平均繊維径２１μｍのＰＴＦＥ繊
維（東レ・ファインケミカル株式会社製「トヨフロ
ン」）の短繊維を８０重量％、平均繊維長２７ｍｍ、平
均繊維径１３μｍのメキシコ綿を２０重量％で混綿し、
カーディングマシンでウェブを形成し、ニドルパンチ法
で不織布を作成した。

【００２４】また、この不織布５０重量％に対してフェ
ノール樹脂を５０重量％含浸し、１０ｋｇ／ｃｍ²の加
圧化のもと１２０℃で樹脂を硬化させ、摺動部材を作成
した。

【００２５】実施例２実施例１に用いたものと同じＰＴＦＥ繊維の短繊維７５
重量％、平均繊維長１１０ｍｍ、平均繊維径１３μｍの
炭素繊維（大阪ガスケミカル株式会社製「ドナカー
ボ」）の短繊維を２５重量％で混綿し、実施例１と同様
にして不織布を作成した。また、この不織布５０重量％
に対してフェノール樹脂５０重量％含浸し、実施例１と
同様にして摺動部材を作成した。

【００２６】実施例３実施例１で用いたものと同じＰＴＦＥ繊維１００重量％
を用い、実施例１と同様にして不織布を作成した。ま
た、この不織布５０重量％に対してフェノール樹脂５０
重量％含浸し、実施例１と同様にして摺動部材を作成し
た。

【００２７】実施例４実施例３で作成した不織布と同じ不織布７０重量％に対
して、ポリフェニレンサルファイド樹脂３０重量％を含
浸し、温度２８５℃、圧力１０ｋｇ／ｃｍ²のもとでプ
レスして摺動部材を作成した。

【００２８】実施例５平均繊度４００Ｄ、フィラメント数６０本（単糸繊維径
２１μｍ）のＰＴＦＥ繊維（東レ・ファインケミカル株
式会社製「トヨフロン」）のマルチフィラメント、およ
び４０／２^Sの綿繊維を用いて、タテ糸にＰＴＦＥ繊維
を、ヨコ糸に綿繊維を使い、織密度タテ１５０本／イン
チ、ヨコ１００本／インチで６／３変則綾ヨコ２重織物
を作成した。また、この織物５０重量％に対してフェノ
ール樹脂５０重量％含浸し、実施例１と同様にして摺動
部材を作成した。

【００２９】実施例６平均繊維長５１ｍｍ、平均繊度４３μｍのＰＴＦＥ繊維
１００重量％を用い実施例１と同様にして不織布を作成
した。この不織布５０重量％に対してフェノール樹脂５
０重量％含浸し、実施例１と同様にして摺動部材を作成
した。

【００３０】比較例１平均繊維径１６０μｍのＥＴＦＥ繊維のモノフィラメン
トをタテ糸およびヨコ糸に用い、織密度タテおよびヨコ
共に１５０本／インチで平織物を作成した。この織物５
０重量％に対してフェノール樹脂５０重量％含浸し、実
施例１と同様にして摺動部材を作成した。

【００３１】比較例２フェノール系合成樹脂製摺動部材として、フェノール樹
脂中にアスベスト繊維を５０重量％分散をさせたものを
実施例１と同様に硬化成型してフェノール樹脂成型品を
作成した。

【００３２】実施例１〜６、および比較例１〜２で作成
した摺動部材を０．９ｃｍ×０．９ｃｍ角の試験片に裁
断し、荷重１２５０ｇ／ｃｍ²、摺動速度４５０ｍｍ／
ｍｉｎ、摺動距離５ｍｍ、相手材にＳＵＳ３０４製の板
を用い、繰返し往復摺動５万回毎に、新東科学株式会社
製「表面性測定機トライボギアＴＹＰＥ：１４Ｄ
Ｒ」を用いて、繰返し摺動時と同一の条件で動摩擦係数
の測定を行った。結果を次表に示す。

【００３３】

【表１】また、耐摩耗性評価として上記繰返し１５万回往復摺動
後の摺動部材の摩耗くず、及び相手材表面の傷つきにつ
いて観察を行った。結果を次表に示す。

【００３４】

【表２】上記の２つの表に見られるように、比較例１は、単糸繊
維径１６０μｍの繊維を用いているため、接触面で接触
する繊維の量が少く、動摩擦係数は、フッ素樹脂繊維で
あるＥＴＦＥ繊維の特徴が活かされず、フェノール樹脂
の影響を受け、０．２以下にはならなかった。さらに、
相手材への傷つきも若干認められ耐摩耗性も好ましくな
かった。また、比較例２は、アスベスト繊維を５０重量
％含むフェノール樹脂を成型したものであるため、充填
した繊維の摩擦係数が高く、動摩擦係数、並びに耐摩耗
性は悪い結果を示した。一方、実施例のものは、単糸繊
維径５０μｍ以下のフッ素樹脂繊維を４０重量％以上含
む繊維集合体に２０〜７０重量％の合成樹脂を含浸した
ものであるため、摺動部材の摩擦係数は、初期および繰
り返し１５万回往復摺動回数後の動摩擦係数が０．２以
下と良好なものであり、また、磨耗くず、相手材の傷つ
き共にほとんどなく良好な摺動特性を示すものであっ
た。

【００３５】

【発明の効果】本発明によれば、長期間使用することが
できる耐久性に優れた摺動部材を提供することができ
る。

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者川上弘二滋賀県大津市大江１丁目１番１号東レ株式会社瀬田工場内 (72)発明者三吉威彦滋賀県大津市大江１丁目１番１号東レ株式会社瀬田工場内

Claims

【特許請求の範囲】

【請求項１】単糸繊維径が５０μｍ以下のフッ素樹脂繊
維を含む繊維集合体および合成樹脂からなる複合体であ
って、合成樹脂の割合が２０〜７０重量％であることを
特徴とする摺動部材。
【請求項２】複合体中の合成樹脂の割合が３０〜６０重
量％であることを特徴とする請求項１に記載の摺動部
材。
【請求項３】フッ素樹脂繊維の単糸繊維径が３０μｍ以
下であることを特徴とする請求項１または２に記載の摺
動部材
【請求項４】繊維集合体にフッ素樹脂繊維を４０重量％
以上含むことを特徴とする請求項１〜３のいずれかに記
載の摺動部材。
【請求項５】繊維集合体にフッ素樹脂繊維を６０重量％
以上含むことを特徴とする請求項１〜４のいずれかに記
載の摺動部材
【請求項６】フッ素樹脂繊維がポリ４フッ化エチレン繊
維であることを特徴とする請求項１〜５のいずれかに記
載の摺動部材。
【請求項７】繊維集合体が織物、編物、不織布、および
フェルトから選ばれた少なくとも１種であることを特徴
とする請求項１〜６のいずれかに記載の摺動部材
【請求項８】繊維集合体の密度が０．１〜１．５ｇ／ｃ
ｍ³であることを特徴とする請求項１〜７のいずれかに
記載の摺動部材。
【請求項９】繊維集合体の密度が０．２〜１．０ｇ／ｃ
ｍ³であることを特徴とする請求項１〜７のいずれかに
記載の摺動部材。
【請求項１０】複合体の動摩擦係数が０．２以下である
ことを特徴とする請求項１〜９のいずれかに記載の摺動
部材。
【請求項１１】摺動部材が、列車等の車輌において、人
や荷物を載せる積載部と台車の接触部に用いるものであ
る請求項１〜１０のいずれかに記載の摺動部材。