JPS61231020A - 低摩擦低摩耗性複合材料 - 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】 〔産業上の利用分野〕 この発明は低摩擦低摩耗性複合材料に関するものである
。

〔従来の技術〕

従来、潤滑油の使用できない乾燥摺動部材たとえば軸受
、歯車等にポリテトラフルオロエチレン、ポリイミド、
ポリアミド、ポリアミドイミド、ポリエーテルなどの合
成樹脂が広く用いられているこ・とはよく知られている
が、これら合成樹脂は摩擦係数が小さく、耐摩耗性も良
いと言われるものの実際面で満足できるものではないの
で、通常樹脂単独ではな（てこれらに金属酸化物、二硫
化モリブデン、グラファイト等の固体潤滑剤を配合した
ものが使用される。しかし、このような複合材であって
も、なお耐摩耗性および摩擦特性は共に満足できるもの
ではなく、耐熱性を必要とする場合に窒化ホウ素などが
使用されることもあるがこれとても摩擦係数が大きくて
充分満足できるものとは言えない。

したがって、この発明の出願人は特願昭５８−１６４５
５８号において、ジフェニルボロシロキサンポリマーと
、ジフェニルボロシロキサンポリマー焼成粉との配合物
の予備成形体を焼成した高温槽動部材料を、特願昭５８
−１６４５５９号においてはグラファイト、セラミック
などの耐熱性基材上にジフェニルボロシロキサンポリマ
ーの有機溶媒溶液膜を形成し焼成した摺動部材料を、さ
らに特願昭５８−１６４５６０号においてはジフェニル
ボロシロキサンポリマー焼成粉と、フッ素樹脂、ポリイ
ミド系、ポリアミド系もしくはポリエーテル系などの摺
動部材料用に広く使用されている樹脂との複合材を開示
した。

〔発明が解決しようとする問題点〕

しかし、これら従来の技術においては、曲げ強さ、伸び
等の機械的強度と共に低摩擦、耐摩耗性、さらには価格
等をも含めて満足できる材料が容易には得られないとい
う問題点がある。

〔問題点を解決するための手段〕

上記の問題点を解決するために、この発明はエポキシプ
レポリマー１００重量部とボロシロキサンポリマー焼成
粉５〜９００重量部とを混合し、これにアミンイミド化
合物２〜２０重量部を加えて加熱硬化させ、アミンイミ
ド硬化エポキシ樹脂相の中に固体潤滑剤としてすぐれた
特性を有するボロシロキサンポリマー焼成粉が分散して
いる低摩擦低摩耗性複合材料とする手段を採ったのであ
る。以下その詳細を述べる。

まず、この発明におけるエポキシプレポリマーは特に限
定されるものではなく、通常市販されているエポキシ樹
脂（たとえば、ビスフェノール型、ノボラック型、その
他シクロペンタジェンやシクロヘキセン誘導体、ポリブ
タジろン、乾性油などの不飽和基に過酢酸を用いてエポ
キシ基を導入した系統のものまたはこれらをブレンドし
たもの等のいずれでもよく、商品名として、米国シェル
社製：　　Ｅｐｏｎ、英国シェル社製：　Ｅｐｉｋｏｔ
ｅ、　　スイス国チバ社製：　Ａｒａｌｄｉｔｅ、米国
ミネソタマイニング社製：　５ｃｏｔｃｈｃａｓｔ　等
等がある）を使用することができる。

このようなエポキシプレポリマーは硬化剤と反応して機
械的強、度、耐薬品性のすぐれたものになるが、その性
質は硬化剤の種類、配合割合または硬化条件などによっ
てかなり変化するので、この発明における硬化剤はアミ
ンイミドであることが望ましい。ここで、アミンイミド
は一般式（Ｉ）で表わされるイリド化合物で 〔ただしに、はアルキル基、アリル基、エチニル基もし
くはアラルキル基を、また、ｋ２、Ｋ、およびＲ４はそ
れぞれ同一であっても互に異なってもよくアルキル基、
アラルキル基もしくはヒドロキシアルキル基を表わす。

〕 あって、これを加熱すると（Ｉｔ）式のようにインシア
ナートと三級アミンとに分解する。

したがって、アミンイミドはエポキシ樹脂の一液型潜在
硬化剤として有効であって、硬化反応は通常１３０℃以
上の高温で進行し、その硬化速度はアミンイミドの熱分
解速度に支配されるため、硬化過程において発生する歪
を解消しながら硬化反応が比較的緩慢に進行し、同時に
生成するインシアネートはウレタン結合またはオキサゾ
リドン環を形成してエポキシ樹脂硬化物に高靭性、大き
い破断伸び、高い接着強度などの好ましい諸性質を与え
て、バインダー用に非常に適した樹脂とするのである。

また、この発明のボロシロキサンポリマー焼成粉は一般
式（ｆｆｌ） で表わされるジフェニルボロシロキサンを窒素雰囲気下
９００℃以上で焼成して得られるものであって、耐熱性
と耐摩耗性とを兼備したすぐれた固体潤滑剤であり、通
常Ｓｉ　が３５．４〜４４．８％（重量％、以下同じ）
、Ｃが３５．６〜５４．８％、０が０．３〜１２．２　
％、Ｂが５．３〜５．６％、Ｈが０．５〜０．７％で示
される組成のものである。そして、この焼成粉の粒度は
特に限定するものではない。

以上述べたエポキシプレポリマー、ボロシロキサンポリ
マー焼成粉および硬化剤としてのアミンイミド化合物の
配合割合を限定した理由は、エポキシプレポリマー１０
０重量部に対してボロシロキサンポリマー焼成粉が５重
量部未満の少量°では摩擦係数が大きくなり好ましくな
く逆に９００重置部を越える多量では取り扱い可能な強
度の成形体を得るのが困難で好ましくなく、アミンイミ
ド化合物が２重量部未満では硬化反応に長時間を要し生
産性が悪く、逆に２０重量部を越える多量では硬化反応
が急激に進行し、制御が困難となるので好ましくないか
らである。そして、これら王者を加えて加熱硬化させ所
望の成形体を得るための具体的方法は、たとえば、つぎ
のようにすればよい。すなわち、 ■所定量のエポキシプレポリマーとアミンイミド化合物
とを混合し、５０〜６０℃で攪拌しながら真空脱泡する
。

■焼成したボロシロキサンポリマーを粉砕した後、これ
を充分乾燥する。

■前記■で得られたエポキシプレポリマーとアミンイミ
ド化合物との混合物に、前記■で得られたボロシロキサ
ンポリマー焼成粉を所定量加えて、５０〜６０℃で攪拌
しながら真空脱泡する。

■前記■で得られた混合物を所定の金型に注ぎ、１３０
〜２００℃のもとて樹脂の硬化反応（１２時間以内）を
進める。

といった方法である。

〔実施例〕

実施例１〜５： エポキシプレポリマー（Ｅｐｉｋｏｔｅ　８２８）１０
０重量部に対し、９００℃で焼成し粉砕および乾燥した
ボロシロキサンポリマー焼成粉４５重量部と、下記５種
類のアミンイミド化合物３〜７重量部とを、それぞれ前
記■〜■に示したと同様の操作によって試験片（径３０
ｍｍ、厚３　ｍｍおよび幅Ｉ　Ｑ　ｍｍ　、長さ３　Ｑ
　ｍｍ　、高さ３　ｍｍ　）を作製した。

Ｕ　　　　（）ｌ、ＯＨ ・・・実施例４ 得られた試験片の摩擦係数（μ）をスラスト型摩耗試験
機（Ｎ、Ｔ、Ｎ東洋ベアリング社製−円筒−円盤型摩耗
試験機）によって、相手材５ＵＪ−２、荷重９゜３ｋｇ
ｆ、滑り速度毎分１２８ｍの条件下で求め、また曲げ強
さくｋｇｆ／ｆｍｎ２）は３点曲げ、支点間距離２０　
ｍｍ、クロスヘッド速度毎分４ｍｍの条件下で引張、り
試験機（東洋ボールドウィン社製：ＴＥＮＳ　Ｉ　ＬＯ
Ｎ　万能型引張試験機、ＭＯＤＥＬ　ＵＴＭ−４ＬＳＳ
−７Ｄ−ＤＣ−ＵＴＭ−Ａ（Ｅ）Ｍ）により求め、比摩
耗量Ｋ　（ｍｍｓ／　ｋ　ｇ　ｆ・ｍ）、比重などとと
もに第１表にその結果をまとめた。なお、硬化条件はっ
ぎの３第　　　１　　　表 種とした。

２・・・１５０℃１．５時間＋１１０℃５分＋１８０℃
２時間、ｂ・・・１５０℃　３時間＋１１０℃５分＋１
８０℃２時間、Ｃ・・・１１０℃　３時間＋１５０℃８
時間、リイミド（米国アップジョン社製：ポリイミド２
０８０、三片石油化学工業社製：ケルイミド１０００）
、ポリフェニレンサルファイド（米国フィリップ社製：
ライトンＲ−６）およびポリ四フッ化エチレン（三片７
０ロケミカル社製：テフロン７Ｊ、充填剤なし）の４種
の樹脂を選び、樹脂１００重量部に対し、実施例１〜５
で用いたと同じボロシロキサンポリマー焼成粉４３重量
部を混合分散させた実施例と同形状の試験片を作製し、
摩擦係数（μ）、比摩耗量Ｋ　（ｍｍ’／ｋｇ　ｆ　−
ｍ　）、曲げ強さく　ｋｇｆ　７ｍｍ”）、比重を求め
、得られた結果を第２表にまとめた。この第２表と第１
表とを比較第　　２　　表 すればこの発明のボロシロキサンポリマー焼成粉とアミ
ンイミド硬化エポキシ樹脂とからなる複合材は、第２表
中で最もすぐれた摩擦係数（Ｏ，ＯＳ）を示した比較例
２と同等もしくはそれを遥かに上回る値（０，０８〜０
．０５）のものであることが明らかである。すなわち、
比較例２の比摩耗量には小さい値であっても摩擦係数μ
は実施例１．２および３のいずれよりも大きい値であり
、また曲げ強さも実施例１および３より劣っている。ざ
ら・に、比重に関してもこの発明の複合材料よりも第２
表に示す現在、市販の高分子材料の複合材料の方が大き
い値であって、使用上この発明の複合材料が有利である
ことがわかる。なお、比較例３においては摩耗試験中に
滑り面に溶融現象が認められ、比較例１および２におい
ては熱成形の際いずれも２５０℃以上で長時間に及ぶ高
温処理が必要であった。これに対して、この発明の複合
材料には溶融現象は認められず、硬化のための処理温度
も１１０〜１８０℃程度の低温で充分である。したがっ
て、この発明の複合材料は、省エネルギーの面において
も、また、成形もしくは部品表面へのコーティングに際
しても、きわめて有利である。

比較例５： 従来エポキシ樹脂の硬化剤として広く用いられている４
、４′−メチレンジアニリン３０重量部を、実施例５で
用いたアミンイミド化合物（５）の代わりに用いた以外
は実施例５に準する方法で試験片を作製し、得られた試
験片に対してラジアル型摩耗試験機（Ｎ、　Ｔ、Ｎ、東
洋ベアリング社製：サバン型摩耗試験機）、荷重２　ｋ
ｇｆ、　　滑り速度毎分、１２０ｍの条件下で摩擦摩耗
特性を求めた。対照品として実施例５で得られた試験を
選び、両者の摩擦摩耗特性値を第３表に、また摩擦力の
経時的変化を図に示した。第３表から明らかなように実
施例５で得られた複合材料は比較例５で得られた複合材
料に比べて、摩擦係数μは約１／３であり、比摩耗量は
約１／７０であって、遥かにすぐれた摩擦摩耗特性を示
した。また図における摩擦カ一時間曲線から、実施例５
で得た試験片の曲線Ａが比較例５で得た試験片の曲線Ｂ
よりも経時的にきわめて第　　３　　表 安定して低摩擦低摩耗特性を示すことが明白となった。

〔効果〕

以上のことから明らかなように、固体潤滑剤としてすぐ
れた特性を発揮するボロシロキサンポリマー焼成粉を、
接着特性を始めとし高靭性、可撓性、低温硬化性等にす
ぐれたアミンイミド硬化エポキシ樹脂をバインダーとし
て成形した複合材料はすぐれた自己潤滑性を有し、従来
の材料では得難い低摩擦低摩耗特性を示し、ざらに価格
の面でも非常に安価で成形もしくは部品表面へのコーテ
ィングに際してもきわめて有利であることから、この発
明の意義はきわめて大きいと言える。

【図面の簡単な説明】

図は摩擦力（ｋｇｆ）の経時変化を示す図である。 Ａ・・・実施例５で得られた試験片の摩擦力の変化曲線 Ｂ・・・比較例５で得られた試験片の摩擦力の変化曲線

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. エポキシプレポリマー１００重量部とボロシロキサンポ
   リマー焼成粉５〜９００重量部との混合物にアミンイミ
   ド化合物２〜２０重量部を加えて加熱硬化させたことを
   特徴とする低摩擦低摩耗性複合材料。