JPS5965616A - 自己潤滑性を有する摺動部材の製造方法 - 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】 □するものである。

ここで、摺動部材とけ、機械、装置、構造物等に使用さ
れ，荷重と滑りとを受ける滑り板、プッシュなどの軸受
あるいはこれらの機能に加えて密封機能をも要求される
接触型パツキンなどのシールを含むものである。

従来、摺動面に油あるいはグリースなどの潤滑剤の適用
が回船であったり、適用を嫌う用途に使用される摺動部
材としては、 （１）＠鉄や銅合金あるいはステンレス鋳物などから成
るベースメタルに穴や溝をあけ、これらの穴や溝に黒鉛
や、二硫化モリブデンあるいは四ふつ化エチレン樹脂（
ＰＴＦＥ）などの固体潤滑剤を充填保持させたもの （１１）多情の固体＠滑剤を配した焼結合金（「サーメ
ット」と称されることがある） （！ｉｆ）　　Ｐ　Ｔ　Ｆ　Ｅ繊維と他の繊維とを組合
わせた交織布を基体に接着剤を用いてはシ付けた９、他
の手段によって両者を合体させたりしたものなどが知ら
れている。

ここで、（１）による摺動部材は、穴あけや、溝切り作
業に手間がかかり、固体潤滑剤の埋込みや充填も煩雑で
あるばかりでなく、充填させた固体潤滑剤が往々にして
脱落するなどして潤滑機能に支障をきたしたり、あるい
は、摺動距離が小さな場合には良好な潤滑効果が得られ
ないなどの問題があった。

（１；）による摺動部材は、固体潤滑剤の配合割合が多
くなると、焼結体の機械的強度、特に、衝撃強度や１曲
げ強度を著しく損うという問題か解決されずに残されて
いる。

壕だ、製造設備が大がかりになり、多種小量生産には不
向きであるという問題もある。

（１１）による摺動部材は、接着方法やその作業性に間
閣がある。

すなわち、ＰＴＦＥの低摩擦性を有効に発揮させるには
、接着剤は可及的に交織布表面に浸み出してこないよう
にしなければならないこと。

接着にバラ付きがなく均一に所定の接着強度を有してい
なければならないことなどが要求されるが、これには技
術的にかなシ難しい問題を残している。

接着剤を用いる代わりに、基体と合金化したり、化学反
応を生じさせて一体化を図る試み（特公昭ｌ１７−ｊｔ
Ｏｇ９３号公報）もなされているが、製作が煩雑で、生
産性に問題があるばかりでなく、製品の用途が限られ、
高温時の使用に難点があるなどの問題を残す。

本発明は、これら公知の技術における種々の問題を解決
し、常温から高温に至るまでの広い温度範囲において乾
燥摩擦条件の下において使用するのに適した自己潤滑性
を有する摺動部材を得ることを第一の目的とするもので
ある。

捷だ、本発明は、乾燥摩擦条件の下において、ビビリ指
動による摩擦異音（スティック・スリップによる摩擦異
音）の発生のない摺動部材を得ることを第二の目的とす
るものである。

更に、本発明は、摺動面におけるふっ素樹脂糸（固体潤
滑剤としての機能を黒だす）の占める面積割合を、摺動
部材の機械的強度をほとんど低下させることなく容易に
、しかも、大巾に変えることのできる摺動部材を得るこ
とを第三の目的とするものである。

本発明による摺動部材は、これらの目的を達成するため
に、金属細線を織ったり、編んだりして得られる網Ａと
、金属細線とふっ素樹脂糸とを共にして織ったり１編ん
だりして得られる網Ｂとを用意し、網Ｂだけを単独Ｋか
、又は、網Ａと網Ｂとを組合わせだものかを複数枚重ね
合わせるか、巻回するかしたのち、重ね合わせ面に沿う
方向、又は、咎回体の軸線に沿う方向に金型内において
強圧して実質的に網目を閉塞させると共に層間の金属細
線を互いに絡み合わせて圧縮・成形物とし、少なくとも
摺動面となる成形物表面には、金型に押圧されて金属細
線とふっ素樹脂糸とが均一に混在した平滑な面が形成さ
れて成ることを特徴とするものである。

以下１本発明をその実施例及びその製作工程などを示す
添附図面の第１〜７図に基づいて詳細に説明する。

まず、本発明に使用される金属細線は、目的、用途に応
じて最適のものが選択されるが、特に。

鉄系金属細線としてステンレス鋼線が、また。

銅合金系金属細線として黄銅、洋白、ぺＩＪ　ＩＪウム
青銅、リン青銅、白銅などから成る細線が。

それぞれ、使用され、その他、アルミニウム合金細線も
用いられる。

通常の用途には、銅合金細線が、甘た。高温琢囲気や腐
食性雰囲気の条件の下においては、スデンレス鋼細線や
白銅細線などが、更に、比較的高速滑り条件の下におい
てはアルミニウム合金線などが、それぞれ、奨用される
。

細線の線径は、θ、／〜θ、Ｓ朋程度のものが網を形成
させ、摺動部材に適用する上で最も適している。すなわ
ち、余り細過ぎると、網を作る際に製造上の困難さが増
すばかりではなく、摺動部材の摺動面を弱くし、反対に
、余り太過ぎると、同様に網の製造が困難となるばかり
ではなく、摺動面の平滑性が損なわれるからである。

次ぎに、ふっ素樹脂糸は、四ふつ化エチレン樹脂糸や、
四ふつ化エチレン六ふつ化プロピレン共重合体から成る
糸とし、単糸でも、紡糸でも良いが、上述した線径の金
属細線との組合わせにおいては、おおむねコθＯ〜へコ
θθデニルの範囲のものが好ましい。寸だ、この糸を金
属細線と組み合わせるには、次ぎのコ方法が考えられる
。

Ａ、織った網とする方法（第１図参照）タテ線（タテ糸
）として、金属細線／ａと、ふっ素樹脂糸２ａとを一組
としたものを使用し、ヨコ線（ヨコ糸）として、同様に
、金属細線／ｂと、ふっ素樹脂糸２ｂとを一組としたも
のを使用するが、両者をそれぞれタテ線及びヨコ線とし
別々知使用しても良い。

Ｂ１編んだ網とする方法（第２図参照）金属細線／Ｃと
、ふっ素樹脂糸コＣとを一組として袋状に編み上げる（
図はその展開図を示しである）。なお１編んだ網におい
ては、ふっ素樹脂糸２Ｃは、編組機に金属細線／Ｃと同
様の条件で供給しても引張りを受け、金部細線ＩＣの網
目間に存在する態様となっている。

才だ、このような方法によって作られた網の網目の太き
さとしては１通常、３〜４　ｎ＋程度が良いが、ここで
、「網目」は、金属細線／、ＦＬ、／ｂ、ＩＱ間の寸法
を指すものとする。この場合、網目を余り大きくすると
１巻回して圧縮・成形する際、圧縮比が大きくなって金
型キャビティを深くしなければならないなどの不利が生
じ、反対に、余り細かいと、圧縮・成形後の細線の絡み
合いが不光分となり、成形物に方向性を生じやすく、層
割れなどの不都合をきたす恐れがあるので良くない。

また、金属細線／ＦＬ、、／ｂ、／、と、ふっ素樹脂糸
、Ｉａ、２ｂ、２Ｃとの組合わせとしては、金属細線１
本に対して、ふっ素樹脂糸１本、あるいは前者７本に対
して後者２本を用いるなど種々の組合わせが可能である
。更に、金属細線を異種金属のものを組合わせて使用す
ることも可能である。

また、このようにして圧縮・成形によって作られた摺動
部材の表面に表われる金属部分と、ふっ素樹脂部分との
面積割合は、後述する成形条件によって得られる摺動部
材においては、その面積割合は、前者の１Ｏ−４ｊ％に
対して後者、３Ａ−９０％が典型的である。

この面積割合は。

（イ）金属細線の線径 （ロ）金属細線に対するふっ素樹脂糸の組合わせ本数 ←ｊ　ふっ素樹脂糸のデニル数 に）ふっ素樹脂糸の断面形状 （ホ）ふっ素樹脂糸が単糸であるか紡糸であるかの相違 （へ）　紡糸である場合には、そのフィラメント数と、
よりの強弱 などによって種々異なってくる。

例えば、単糸と紡糸とにおいては、同じデニル数の糸で
あっても、後者を用いた網を使用して得た摺動部材の方
が、ふっ素樹脂部の面積割合は大きくなる。

これは、圧縮・成形の際に、紡糸に「はぐれ」を生ずる
ためで、「はぐれ」が著しくなると、摺動向が毛羽立っ
たような状態となるので、注意を必要とする。

この毛羽立ちを生じたものは、摩擦係数には悪影響を与
えることはないが、耐摩耗性に影響するばかりではなく
、外観が団くない（商品価値の低下）という問題を生ず
る。なお、この毛羽立ちは、本発明による摺動部材を室
温成形によって製造する場合には、避けることはできな
い。しかしながら、ふっ素樹脂糸としてＦＴＦＥ　％用
いた場合には、　　ＦＴＦＢの焼成温度すなわち２６θ
〜３θθＣＫｉで金型温度を上げた、いわゆる「ホット
プレス」方式を採用すれば、この微細な毛羽は互いに融
着し、毛羽立ちは消失するが、成形費が増加するという
問題もある。

このような観点から、本発明による摺動部材の製造に当
たっては、特に、単糸を用いることが好ましい。

壕だ、ふっ素樹脂部の面積割合の変更要求に対しては、
金属細線の線径は一定としておき、ふっ素樹脂糸のデニ
ル数と、組合わせ本数とを変更することによってこれに
対処することが、最も典型的であり、推奨される方法で
ある。

７例を挙げると、θ、−ざ闘の線径を有するステンレス
細線（ＳＵＳ　３０’ｌ　）　７本に対して、ｌ１００
デニルのＦＴＦＦｉ単糸コ本を組合わせて３ｆｆｌｉ！
目に編んだ網を巻回し、これを巻回積層体の軸線方向に
Ｊｊ−ｔ／（Ｂ２の圧力によって圧縮−成形（圧縮比７
５％）して得た摺動部材の摺動面におけるＰＴＦＦｉ部
の占める面積割合は、約７５チであった。

なお、第２図に示した網（ステンレス細線／Ｃ７本に対
して、ＦＴＩＦＢ糸、２ＣＩ本の組合わせから成り、そ
の他の条件は上記と同じ）を使用して得た摺動部材の摺
動面は、ＰＴＦＦｉ部の占める面積割合は約４１Ｓ％で
あった。

ここで、本発明による摺動部材におけるふっ素樹脂糸の
作用及び効果について説明する。

ふっ素樹脂（特に、ＰＴＦＥ　）は、摩擦係数が極めて
小さい物質であり、黒鉛や二硫化モリブデンなどと同様
、固体潤滑剤としても使用されていることは１周知のと
おりであるが、この他、（イ）静摩擦係数（μＢ）と、
動摩擦係数（μｋ）との差がないこと （ロ）他の多くのプラスチック材料が示す「負性抵抗」
　（摩擦速度Ｖの増加に対して、摩擦係数μにの示す曲
線が負こう配を示すこと一第Ｊ図参照）を示さず、正こ
う配をとること（第３図において、実線及び鎖線は、そ
れぞれ、ＰＴＦＥ及び他のプラスチック材料を示す）の
埜動（特性ともいえる）をも示す。

この（イ）及び（ロ）の特性は、摩擦時に「スティック
・スリップ」を生じさせないので、摩擦異音を生じさせ
ない。これに対し、負性抵抗を示すものは、往々にして
摩擦娠動音（鳴き）を発生させる。壕だ、両摩擦係数μ
８、稲の差の大きいものも同様である。

従って、他の低摩擦物質を使用した場合は、摩擦係数の
低減には有効であっても、スティック・スリップによる
摩擦異音の発生を防止することは困難である。更に、ふ
っ素樹脂をふっ素樹脂糸の形によって摺動面に配したも
のは、ふっ素樹脂をペレット（成形物）や、粉末コーチ
ングとして摺動向に配した場合に比較して、耐摩耗性に
優れている。これは、糸の形での適用は、ふっ素樹脂分
子が配向しているために強度が高く、耐摩耗性に好影響
を与えたものと考えられる。

このようにして得られる金網と、ふっ素樹脂糸との共織
シ又は共編みの網を用いて本発明の摺動部材を作るには
１次ぎのいずれかの工程が必要である・ 所定の大きさの網を積み重ねて積層体とし。

これを金型に入れて積層面（重ね合わせ面）に沿った方
向に押圧して圧縮・成形を行なう。

この場合、摺動向となる面にだけ、ふっ素樹脂糸を配し
た網を用い、その他（中間層及び裏面など）には普通の
金網（ふっ素樹脂糸を配してない）を用いることができ
る。これは、おおむね、方形状の摺動部材を得る場合に
採用される方法である。この場合における成形条件の１
例を挙げると、次ぎのとおりである。

成形温度　　　室　温 成形圧力　　　ｌ〜Ｊ　ｔ／儂２ 成形時間　　　２〜Ｓ秒 圧縮比　６θ〜ｇｓ％ る場合 ＋＋）　　巻回軸（丸棒、角棒）を用い、その回りに、
例えば、第１図に示すような網、あるいは、袋編みした
網をつぶして得られる綱を巻き付けることによって巻回
積層体１０（第ダ図）を作り、これを金型に入れＳ巻回
積層体ＩＯの軸線方向に押圧して圧縮・成形することに
よって、第３図に示すような摺動部材２０が得られる。

この場合、摺動面となる面（例えば、外周面、あるいは
、内局面）にだけ、ふっ素樹脂糸を配した網を少なくと
も−巻き分用い、その他にはふっ素樹脂糸を配してない
普通の金網を用いることもできる。

この方法は、筒状（円筒、角筒、部分球面筒など）の摺
動部材２０を得るのに適している。また、この摺動部材
コＯの縦断面は、第６図に示すとおりであるが、図中、
／ｄは押圧された細線、２ｄは押圧されたふっ素樹脂糸
を表わすものである。

なお、この方法における成形条件は、（１）の場合と同
一で良い。

（１１）　　巻回軸を用いることなく、帯状の網を中実
状態に巻回してを回積層体を作り、これを金型に入れて
巻回積層体の軸線方向に押圧して圧縮成形する。この場
合、上記（１）と同様に、摺動面となる面（例えば、外
周面）にだけ、ふっ素樹脂糸を配した網を用いることも
できる。

この方法は、柱状、盤状、方形状その他ブロツク状の摺
動部材を得るのに適している。

なお、この方法による場合は、上記〔Ｉ〕で得られる方
形状の摺動部材と同形状のものを得ることができるが１
巻回積層体を圧縮・成形した本方法による成形物の方が
強度的に優れている。

この方法における成形条件も、〔Ｉ〕の場合と同一であ
る。

この方法は、筒状の網を使用した場合にだけ採用し得る
方法であり１例えば、第一図に展開図によって示された
第７図に示すような筒状の袋編みされた網３０を、矢印
Ｘによって示すように一端部から巻き返して巻回積層体
とし、これを金型内において圧縮・成形する方法である
がその成形条件は、（１）の場合と同じである。

この方法は、巻回積層体を得る際の作業性に若干難点が
あるが、得られた摺動部材の機械的強度は大きい。この
方法は、（ＩＩ）−（１）と同様、筒状又はドーナツ状
あるいはワッシャー状の摺動部材を得るのに適している
。

以下１本発明を実施例について説明する。

（１）金属細線 （イ）線径０．２　ｒ　ｔＩＩＩ（Ｄ　ＳＵＳ　、３０
１１．Ｘ　テ：／　ｖ　スｆ、１４ｆｉｐ（ロ）線径０
９２９順のＮＥＩＷ　Ｓ−Ｈ洋白線（１１）ふっ素樹脂
糸 （イ）　コθＯデニルＰＴＦＨｉ単糸（潤工社製、商品
名［ボアテックスＹＯＯ２Ｔｌ」） （口ｌ　　ｑｏθデニルＰＴＩＦＥ単糸（同上、商品名
［ボアテックスＹθθりＴ／Ｊ） ←→　４ｔｏｏデニルＰＴＦＥ紡糸（東し社製、商品名
［トヨフロン〈フィラメント数６θ本〉」）輔）組合わ
せ 金属細線７本に対して、ＰＴＦＥ糸／〜λ本（１ｖ）網
の形態 上記組合わせによる３龍網目を有する袋編みによる網 （Ｖ）　　摺動部材 上記網をそれぞれローラーによって径方向に押しつぶし
て帯状としたものを晋回して巻回積層体とし、これを金
型に装着してプレスによって２．ｋ　ｔ１０Ｒ２の押圧
力によって巻回積層体の軸線方向に圧縮成形した。

１０θ＝Ｑ％〕は、７４’％と一定とした。

得られたブツシュ状摺動部材の内径面を摺動面として試
験に供した。

表に、以下の試験条件で試験した結果を示す。

試験条件 荷　　　重　　　　　　ｓｏ　　　ｋｇ／（支）２滑り
速度　　　　コ、、ｇ　　ｍ／ｍ１ｉｘ雰囲気温度　　
　　、２ｓｏ　　　［１’（ただし、比較品■だけは室
温） 相手材　　ＳＵＳ、？Ｏダ 試験時間　　　　２０　時間 摺動部材においては、摩擦係数と摩耗量とは一般に二律
背反的な面があるが、表から分かるように、本発明によ
るものは、比較品とほぼ同等以上の性能を示しており、
特Ｋ、摩擦係数と摩耗量とを合わせて評価した場合、均
衡のとれた性能を示していることは、明らかなところで
ある。

号た、比較品に比べて、製作が極めて容易であり、ふっ
素樹脂部の露出（摺動面に占める面積割合）も広範囲に
渡って極めて容易に変化させたものをイＭることができ
る。

比較品■、Ｖにおいては、ＰＴＦＢ部の割合を多くする
と、ペース金属部が刺着るので（機械加工時の刃物の影
響、あるいは、小孔を互いに接近して設けなければなら
ないので、金属部が弱くなる）、摺動部材としての耐摩
耗性や、耐荷重性に悪影響が出やすい。これに反し、本
発明によるものは、ＰＴＦＩ！！部の多少によるベース
金属部の弱１りなどの影響は極めて少ない。甘だ、比較
品■は、製作が極めて困難であシ、更に、比較品■に比
べて１本発明においては、使用するふっ素樹脂の耐熱温
度の上限まで使用に劇えるが、比較品■け耐熱性に欠け
る。

本発明の摺動部材は、以上に述べたとおり、金属細線と
、ふっ素樹脂糸との物理的組合わせから成るものである
ので、同一材料から成る鋳物や、焼結合金にふっ素樹脂
を配したものと比較して機械的強度が総体的に上回わる
ものではないが、普通に使用される使用条件（数百ｋｇ
／ａｔｂ２に達する負荷条件とか、極めて高度の寸法精
度が要求されるがどの場合を除く）においては、十分な
強度を保持する。特に、衝撃強度に対しては、通常の試
験においては破壊することなく（じん性を有している）
、シかも、衝撃下においてふっ素樹脂部が脱落するなど
の恐れは全くない。

また、本発明による摺動部材は、網目がほとんど完全に
つぶされ、しかも、ふっ素樹脂糸が金属細線間を充填す
るものであるので、実質的に通気性を有していない。

本発明の摺動部材は、既に述べたように、油や、グリー
スなどの潤滑剤の適用が困難であったり、その適用を嫌
う用途に自己潤滑性を発揮して有効に使用し得る点に特
徴を有するものであるが、常温における使用や、潤滑油
剤の適用ができないことを意味するものではない。

更に、本発明による摺動部材は、上述したように、通気
性は持たないが、若しも必要であるならば、潤滑油を数
重量％程度捷で含浸させ、含油摺動部材としての適用も
可能である。更に、通気性を持た々いので、接触型パツ
キンなどのシール材としての適用も可能である。

【図面の簡単な説明】

第１図は、金網と、ふっ素樹脂糸とを織ることによって
得られた網の平面図。 第２図は、袋編みした同様の網の展開図。 第３図は、摩擦速度と摩擦係数との間の関係をＦＴＦＦ
！と他のプラスチック材料とについて示した線図。 第１図は、第２図に示す網を巻回することによって得た
晋回積層体の斜視図、 第５図は、第１図の巻回積層体を軸線方向に圧縮成形す
ることによって得た摺動部材の斜視図。 第を図は、第３図に示す摺動部材の拡大縦断面図、 第７図は、金属細線と、ふっ素樹脂糸とを袋編みした網
をその一端から巻き返しているところを示す斜視図であ
る。 ＩＱ、ｌｂ＋　　ＩＯ−一一冶溌ち細線　；　　ン４．
ｚｂ、２Ｃ−−−５・・１財脂累。 特許出願人　　オイレス■業株式会社 第３図 第４図

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 ／　金属細線を織ったり、編んだりして得られる網（Ａ
   ）と、金属細線とふっ素樹脂糸とを共にして織ったり、
   編んだりして得られる網（Ｂ）とを用意し、網（Ｂ）だ
   けか、又は、網（Ｎと網（Ｂ）とを組合わせたものかを
   複数枚重ね合わせるか、巻回するかしたのち、重ね合わ
   せ面に沿う方向又は巻回体の軸碧に沿う方向に金型内に
   おいて強圧して笑質的に網目を閉塞させると共に層間の
   金属細線を互いに絡み合わせて圧縮・成形物とし、少な
   くとも摺動面となる成形物の表面には、金型に押圧され
   て金属細線とふっ素樹脂糸とが均一に混在した平滑な面
   が形成されて成ることを特徴とした自己潤滑性を有する
   摺動部材。 ２　金属細線が、ステンレス鋼線、銅合金線、アルミニ
   ウム合金線から成る特許請求の範囲第１項記載の自己潤
   滑性を有する摺動部材。 ３　ふっ素樹脂糸が、四ふっ化エチレン樹脂糸、四ふつ
   化エチレン六ふつ化プロピレン共重合体から成る糸であ
   る特許請求の範囲第１項記載の自己潤滑性を有する摺動
   部材。 久　金属細線とふっ素樹脂糸との摺動向に占める面積割
   合が、金属部／　０−Ａ　ｊチ、樹脂部３３〜９０％で
   ある特許請求の範囲第１項記載の自己潤滑性を有する摺
   動部材。