JPS6011061B2 - 摺動部材組成物 - Google Patents

Description

【発明の詳細な説明】 本発明は、例えば無給油すべり軸受の如き摺動部材の組
成物に関し、高負荷条件下に於いても、良好な潤滑性、
耐摩耗性を示し、機械的強度、耐熱性等に優れた摺動部
材を提供することを目的としてなされたものである。

従来、無給油すべり軸受としては、ＰＴＦＥ、ポリアミ
ド、ポリアセタール、ポリブチレンテレフタレート、ポ
リカーボネート等の合成樹脂が広く使用されていて、こ
れらはいづれも自己潤滑性と耐摩耗性に優れた性質を有
するが、機械的強度その他に欠点がある為に、上記の性
質を充分に発揮させ得る使用範囲は、低速、低荷重の領
域に限定され、高速、高負荷条件下での使用には耐え得
ない。

この為に、上記樹脂類について、耐摩擦、耐摩耗を改良
し、負荷限界の向上を図る試みとして、グラフアィト、
二硫化モリブデン等の固体潤滑剤や潤滑油を配合して用
いることが行われているが、樹脂自体が耐荷重性や耐熱
性に乏しい故に負荷能力の向上には限りがある。

又近年新しいエンジニアリーングプラスチックとして、
ＰＰＳ樹脂が注目され、その具有する優れた機械的強度
、耐熱性を生かし負荷能力の高い軸受材料が指向されて
きている。

即ち、Ｐ塔樹脂自体は自己潤滑性が乏しい為に、これを
軸受部材として使用する為には、潤滑剤などの添加によ
って潤滑性を付与することを要し、例えば潤滑剤として
、グラフアィト、ＰＴＦＥ樹脂、二硫化モリブデン、錫
油等を、それぞれ単独又は併用して添加し、或いは補強
材として、ガラス繊維、カーボン繊維等を複合させた材
料が開発されいる。

しかしながら、これらの材料も高負荷条件で良好な摩擦
、摩耗特性を発揮させる為には「未だ十分とは云い難い
。

例えば、補強材を含有さず「上記潤滑剤の１種もしくは
２種以上が添加された材料は、比較的良好な軸受特性を
呈するが、機械的強度に乏しく、耐荷重性、耐摩耗性に
欠点がある。

又補強材としてガラス繊維、若しくはカーボン繊維を用
い上記潤滑剤の１種又は２種以上を複合させた材料は、
機械的強度は向上するが、ガラス繊維やカーボン繊維は
摩擦係数を高める額向を示し、軸受特性を低下させる。

本発明者等は「上述した従来技術の欠点に鑑み、ＰＰＳ
樹脂の特性を損うことなく、これに更に軸受特性を具有
させるべく、鋭意研究を行った結果、Ｐ塔樹脂に芳香族
ポリァミド繊維、ＰＴＦＥ樹脂、金属酸化物及び金属粉
を添加することにより、優れた軸受特性を発揮し、かし
つ高負荷条件下でも充分使用に耐えることを見出し、更
に実験を重ねて、本発明に係る沼勤材組成物を完成する
に至ったものである。ここに芳香族ポリアミド繊維は、
すぐれた耐熱性と強靭性を有する有機質繊維であって、
ＰＰＳ樹脂に添加複合すれば、これを補強し機械的強度
を向上させるのみならず、軸受特性の安定化に寄与し、
ガラス繊維やカーボン繊維の如き無機質繊維の添加にみ
られる様な摩擦係数の増大による軸受性能の低下を来た
すことなく「寧ろこれを向上させる効果を生ずる。

この様な芳香族ポリアミド繊維の具体例としては、ケプ
ラー４９、ノーメツクス（米国デュポン社）、コーネッ
クス（帝人社）等が挙げられる。

又芳香族ポリアミド繊維の添加量は５〜３０％、就中１
０〜２０％が適切である。尚、以下に示す％は特にこと
わらない限り重量百分率を表すものとする。ＰＴＦＥ樹
脂は通常いわゆる固体潤滑剤として市販されている微粉
末状のものを用い、ＰＰＳ樹脂に添加すれば摩擦係数を
著しく低下させる効果がある。

本発明に係る組成物に使用するＰＴＦＥ樹脂の具体例と
してはルプロンＬ（ダイキン工業社）、ＴＬＰ（三井フ
ロロケミカル社）、ポリミスト（アラィドケミカル社）
、フルオンブリカント（ＩＣＩ社）等があげられる。

ＰＴＦＥ樹脂の含有量は１５〜３０％、就中２０〜２５
％が適切である。

又本発明に於いて使用する金属酸化物は、タルク、カオ
リン、雲母、亜鉛連蔓、ベンガラ、酸化マグネシウム、
酸化チタン、酸化鉛等で之等は「ＰＴＦＥ樹脂と共にＰ
笛樹脂に添加されて耐摩耗性及び耐荷重性を向上させる
。

金属酸化物の含有量は１０〜３０％、就中１５〜２５％
が適切であって、かつＰＴＦＥ樹脂及び金属酸化物両者
の添加による相乗効果は、ＰＴＦＥ樹脂に対する金属酸
化物の割合が同量乃至１′２量で顕著であって、この範
囲外に於ては耐摩耗性又は機械的強度の何れかに欠陥を
生じる。

次に金属粉としては、銅又は銅合金系の金属粉末が好ま
しく、Ｐ塔樹脂に添加されて、其の熱伝導性を高め、摺
動面の摩擦蓄熱を減少させ、其の結果負荷限界を向上さ
せる効果を生じる。

金属粉の添加量は１〜３０％就中５〜２０％が適切であ
る。

尚「各素材の各種添加割合より成る組成物について、実
験測定した結果、上記各範囲外の添加がなされると、そ
れぞれの物質の長所が現出せず、若しくは、欠点が現わ
れて、満足な軸受特性並びに機械的強度等が期待し難い
。

即ち芳香族ポリアミド繊維が５％以下の場合は、充分な
軸受強度は得られず、３０％以上の場合は成形性が失わ
れる。次にＰＴＦＥ樹脂の添加割合が１０％以下では摩
擦係数の低下に寄与せず、３０％以上となると耐摩耗性
、並に機械的強度の低下をもたらす。又金属酸化物の添
加割合を１０％以下とすると耐摩耗性、耐荷重性の向上
効果が現われず、３０％以上とすると摩擦係数を増大さ
せる傾向を示す。更に金属粉１％以下では熱伝導性の向
上が期待できず、３０％以上では摩擦係数を増加させる
額向を示す等の結果が判明した。以上述べた様な実験結
果に基いて本発明に係る摺動部材組成物の構成が完成さ
れたものである。

以下に本発明に係る摺動部村組成物について製造方法、
横成並びに其の効果について実施の例に基いて説明する
。尚、下記の実施例及び比較例には、ＰＰＳ樹脂として
そは何れも米国フィリップスベトローリアム社から市販
されている商品名ラィトンを使用した。

実施例 ４５部（重量比）Ｐ茂
樹脂芳香族ポリァミド繊維 １碇都Ｑ
ぎみ灘事やＰＴＦＥ樹脂
２５部ポリミストＦ−５（アラィド ケミカル社製） 一酸化鉛 １５部ブロン
ズ粉 ５部合計 １０碇
部 をスーパーミキサーで混合した後、該混合物を溶融漉練
し、粉砕して成形原料を得た。

此の成形原料をィンラィンスクリュー式射出成形機を用
いて、金型温度１４０℃、成形温度３１０ｑｏの成形条
件下にブッシュ状軸受試験片を製造し「以下に示す試験
条件により軸受試験を行った。

又、該試験片の圧環強度を下記算式により求めそれ等の
結果と、後述する各種比較例１．ロ．ｍの試験片による
測定結果とについて其の軸受特性及び機械的強度を比較
したところ別表（測定結果比較表）に示す通りであった
。上記測定試験の試験条件は次の通りである。軸受試験
‘１｝摩耗係数、比摩耗量の測定試験機 ラジアル・ジ
ャーナル型試験機 試験片寸法 ？２０×少２３×１５（柵）荷重
５ｋ９ｆ／地すべり速度
３０の／ｍｊｎ試験時間
連続７餌時間相手村 構造用炭素鋼（
Ｓ４＄）潤滑 無潤滑軸受
試験【２１ 負荷限界（許容最大ＰＶ値）の測定試験機
ラジアル・ジャーナル型試験機 試験片寸法 ◇２０×◇２３×１５（肋）負荷
方法 ３０分毎に累積負荷相手材
構造用炭素鋼（Ｓ４弦）潤滑
無潤滑尚、ブッシュ圧環強度の算式は次の通
りである。

圧環強度（な９ｆ／柳２〉ｉ卒≧言２ 式中Ｗ・・・圧壊される荷重（ｋ９） Ｌ・・・軸受長（側） ○…軸受外径（肌） Ｔ…肉厚 （側） 次に上記実施例に対する比較例として、以下の如く３種
のブッシュ状軸受試験片を前記実施例と同様の方法で製
作し、実施例と同一条件下に軸受試験及び圧環強度の測
定を行った。

比較例Ｉ Ｐ塔樹脂 ７碇都ＰＴ
ＦＥ樹脂 ３＄部比較例Ｏ Ｐ塔樹脂
５５部ガラス繊維
３碇部ＰＴＦＥ樹脂 １５部
比較例ｍ Ｐ鴎樹脂 ５５部カーボ
ン繊維 ３碇部ＰＴＦＥ樹脂
１５部 測定結果比較表 以上詳述したように、本発明に係る摺敷部材組成物より
なる軸受は、従来品に比し摩擦係数、耐摩耗性等の軸受
特性、負荷限界、圧環強度等の機級的強度が何れも極め
て優秀であって、本発明は高速、高荷重等の高負荷条件
下においても実用可能な摺動部材を提供したものである
。

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 １ ポリフエニレンサルフアイド樹脂（以下ＰＰＳ樹脂
   という）を主体とし、４フツ化エチレン重合体樹脂（以
   下ＰＴＦＥ樹脂という）、金属酸化物、芳香族ポリアミ
   ド繊維、金属粉末を必須構成要素として含有することを
   特徴とする摺動部材組成物。 ２ ＰＴＦＥ樹脂の含有量を１５〜３０ｗｔ％、金属酸
   化物の含有量を１０〜３０ｗｔ％とし、かつＰＴＦＥ樹
   脂／金属酸化物の配合比を１〜２とする特許請求の範囲
   第１項記載の摺動部材組成物。 ３ 芳香族ポリアミド繊維の含有量を５〜２５ｗｔ％と
   する特許請求の範囲第１項記載の摺動部材組成物。 ４ 金属粉末の含有量を１〜３０ｗｔ％とする特許請求
   の範囲第１項記載の摺動部材組成物。