CN107237822A - 滑动部件 - Google Patents

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Abstract

本发明更低价地提供进一步提高耐磨损性的滑动部件。滑动部件1包括由非织造布构成的基材2和在基材2中含浸的由酚醛树脂组成的基础树脂3。非织造布优选为采用热粘法、粘结剂法等制作的粘接型等的、具有耐受滑动部件1的制造工序中施加于基材2的张力的强度的非织造布。此外，非织造布优选用与酚醛树脂的亲和性高的PET纤维制作。此外，酚醛树脂优选添加有能够增加与酚醛树脂的羟基的交联点的螯合剂。

Description

滑动部件
本申请是申请号为201380031866.2、申请日为2013年7月8日、发明名称为“滑动部件”的中国专利申请的分案申请。
技术领域
本发明涉及适合滑动轴承的滑动层等的滑动部件。
背景技术
专利文献1中公开了对于高载荷下的使用可长期地无给油地实现低摩擦的滑动轴承。
该滑动轴承，通过以在表面形成了多孔金属粉末烧结层的金属板作为支持材料，在该支持材料的多孔金属粉末烧结层上形成滑动层而构成。其中，滑动层根据以下的顺序形成。
即，在支持材料的多孔金属粉末烧结层上将作为滑动层的基础树脂的酚醛树脂涂布为规定的厚度。通过在其上配置织造布作为滑动层的基材，使酚醛树脂加热固化，从而形成滑动层，同时使该滑动层与多孔金属粉末烧结层结合。其中，织造布通过对作为润滑性树脂纤维的聚四氟乙烯(以下记载为PTFE)纤维和作为与作为基础树脂的酚醛树脂的粘接性高的增强树脂纤维的聚酰胺(以下记载为PA)纤维进行斜纹织造或缎纹织造而制作。
现有技术文献
专利文献
专利文献1：特开2000-154824号公报
发明内容
发明要解决的课题
织造布至少直至完成前，需要由纤维制作加捻线的工序和由加捻线织造织物的工序，制造成本提高。
此外，PTFE纤维价格比较高，同时润滑性优异，但由于该特性，与作为基础树脂使用的酚醛树脂等的粘接性差。因此，专利文献1中记载的滑动轴承中，作为滑动层的基材，使用了使与酚醛树脂的粘接性高的PA纤维交织于PTFE纤维中的织造布，但该PA纤维价格也比较高。
这样，专利文献1中记载的滑动轴承，由于滑动层的基材的制造成本提高，因此不能低价格地制作。
此外，如专利文献1中记载的滑动轴承那样使用了酚醛树脂作为基础树脂的情况下，由于酚醛树脂的吸湿性高，在高湿环境下，由于用作滑动层的基础树脂的酚醛树脂的吸湿，轴承吸湿溶胀，发生尺寸变化，不能维持轴承的滑动面与对方轴的适当的间隙(轴承间隙)，有可能不能维持所需的性能。
本发明鉴于上述实际情况而完成，其目的在于更低价地提供可长期地实现良好的滑动特性的滑动部件。此外，本发明的另一目的在于提供在高湿环境下使用酚醛树脂作为基础材料的情况下极力地抑制吸湿等引起的尺寸变化，可长期地实现良好的滑动特性的滑动部件。
用于解决课题的手段
为了解决上述课题，本发明的一实施方式中，作为滑动部件的基材，使用了非织造布。其中，根据滑动部件的制造方法，非织造布优选为采用用热使纤维之间熔融而粘接的热粘法、将纤维之间用粘结剂(化学粘合)粘接的粘结剂法等制作的粘接型等的、具有耐受滑动部件的制造工序中施加的张力的强度的非织造布。此外，使用采用热粘法制作的非织造布的情况下，优选使用纤维之间的熔融粘合点没有膜化的非织造布。
纤维之间的熔融粘合点膜化了非织造布，由于熔融粘合点变得平滑，因此与作为基材的非织造布的基础树脂的密合性降低，容易剥离，有可能起因于强度上的问题的耐磨损性、耐久性等滑动特性降低。因此，通过使用纤维之间的熔融粘合点没有膜化的非织造布，基材与基础树脂的锚定效果提高，能够防止基础树脂从基材剥离，耐磨损性、耐久性等滑动特性提高。此外，非织造布优选用价格便宜的聚对苯二甲酸乙二醇酯(以下记载为PET)纤维制作。
此外，本发明的另一实施方式中，作为滑动部件的基础树脂，使用了添加了螯合剂的酚醛树脂。其中，螯合剂使用能够增加与酚醛树脂的羟基的交联点的螯合剂，例如钛的螯合物、钛的醇盐、钛的酰化物等有机钛化合物、锆的螯合物、锆的醇盐、锆的酰化物等有机锆化合物。
发明的效果
非织造布通过使纤维之间粘接或者缠结而制作，不必由纤维作成加捻线、织成织物，因此与织造布相比，制造成本低。此外，使用织造布作为基材的情况下，由于基础树脂难以浸入构成织造布的加捻线的中心，因此不能将基础树脂与基材牢固地粘接。而非织造布由于不存在线圈，纤维均匀地分散，因此通过基础树脂缠绕在1根1根的纤维，从而基材与基础树脂的粘接性提高，滑动部件的强度提高，从而耐磨损性以及耐久性等滑动特性提高。进而如使用了织造布的情形那样，由于加工后加捻线的起毛不发生，因此能够使滑动部件的表面更平滑，因此容易实现流体润滑，水环境下等的液体中的滑动特性也提高。这些效果通过使用非织造布的熔融粘合点没有膜化的非制造布，变得更为显著。因此，根据本发明的一实施方式，通过使用非织造布作为滑动部件的基材，与使用了织造布的情形相比，能够更低价地提供可长期地实现低摩擦特性、耐磨损性、耐久性的提高等良好的滑动特性的滑动部件。
此外，根据本发明的另一实施方式，通过使用酚醛树脂作为滑动部件的基础树脂，在该酚醛树脂中添加使与酚醛树脂的羟基的交联点增加的螯合剂，从而由于交联点的增加，硬度提高，同时PET纤维与酚醛树脂的粘接性提高。此外，由于羟基的减少，防水性提高，能够抑制高湿环境下的酚醛树脂的吸湿引起的尺寸变化。由此，能够提供在高湿环境下也可长期地实现低摩擦特性、耐磨损性、耐久性的提高等良好的滑动特性的滑动部件。
附图说明
图1是示意地表示本发明的一实施方式涉及的滑动部件1的断面结构的图。
图2是用于说明滑动部件1的制造工序的一例的图。
图3是用于说明止推试验的图。
图4是表示对于表2中所示的试验体8A～8D在表1中所示的条件下进行的止推试验的试验结果的图。
图5是表示对于表2中所示的试验体8C、8D进行的弯曲试验的试验结果的图。
具体实施方式
以下对本发明的一实施方式进行说明。
图1是示意地表示本实施方式涉及的滑动部件1的断面结构的图。
本实施方式涉及的滑动部件1例如在滑动轴承中用于构成以玻璃纤维作为基材的树脂板、金属板等支持材料上形成的滑动层的预浸坯料。如图所示，本实施方式涉及的滑动部件1具有片状的基材2、在基材2中含浸的基础树脂3而构成。
将非织造布用于基材2。非织造布，由于通过使纤维之间粘接或缠结而制作，因此与必须由纤维作成加捻线，织成织物的织造布相比，制造成本低。此外，非织造布，由于没有线圈，纤维均匀地分散，因此与织造布相比，能够使滑动部件1的表面更平滑。因此，容易实现流体润滑，滑动部件1的滑动性提高。此外，将织造布用于基材2的情况下，有可能基础树脂3没有浸入到构成织造布的加捻线的中心，将纤维均匀地分散的非织造布用于基材2的情况下，能够使基材2与基础树脂3的接触面积变大，由此能够提高基材2与基础树脂3的粘接性。
在此，根据滑动部件的制造方法，用于基材2的非织造布优选为例如采用用热使纤维之间熔融而粘接的热粘法、将纤维之间用粘结剂(化学粘合)粘接的粘结剂法等制作的粘接型等的、具有可耐受后述的滑动部件1的制造工序中给予的强张力的强度的非织造布。与使用了采用用高压水流使纤维之间缠结的射流喷网成布法、使纤维之间针刺缠结的针刺法等制作的缠结型的非织造布的情形相比，根据滑动部件1的制造工序中给予的张力的强度，能够降低纤维之间的缠结可解开的可能性。
此外，作为基材2，使用采用热粘法制作的非织造布的情况下，优选使用纤维之间的熔融粘合点没有膜化的非织造布。通过将纤维之间的熔融粘合点没有膜化的非织造布用于基材2，在基材2全体中良好地发挥纤维与基础树脂3的锚定效果，密合性提高，从而能够防止基础树脂3从基材2的剥离。
此外，用于基材2的非织造布中，使用了便宜的PET纤维。
对于基础树脂3，优选与PET纤维的亲和性高的酚醛树脂，可进一步添加PTFE粉末。如上所述，将由PET纤维构成的非织造布用于基材2，PET纤维与PTFE纤维相比，润滑性差。因此，通过在基础树脂3中，根据滑动部件1所要求的润滑性能而添加与PTFE纤维相比便宜的PTFE粉末，能够改善滑动部件1的润滑性。
再有，在用于基础树脂3的酚醛树脂中，除了PTFE粉末以外，可添加增加与酚醛树脂的羟基(OH)的交联点的螯合剂。作为这样的螯合剂，可使用例如以下的化学式1中所示的钛螯合物。钛螯合物与酚醛树脂的羟基反应，形成包含O-Ti-O键的交联点。由于这样的交联点的增加，基础树脂3的硬度升高，同时由于羟基的减少，防水性提高，使耐磨损性提高，同时高湿环境下的基础树脂3的溶胀吸湿引起的尺寸变化得到抑制。
[化1]
图2为用于说明滑动部件1的制造工序的一例的图。
首先，将包含PTFE粉末和螯合剂的添加剂添加到酚醛树脂中，调制构成基础树脂3的树脂液4，将其供给到液槽5(S1)。构成树脂液4的各成分的配合比率(质量)，例如，相对于酚醛树脂100，为PTFE粉末20～70、钛螯合物(螯合剂)0.5～10、表面活性剂0.01～0.03、乙醇20。
接下来，通过将成为基材2的由PET纤维构成的非织造布从非织造布辊6拉出，输送到液槽5，浸渍于该液槽5内的树脂液4，从而在非织造布中含浸树脂液4(S2)。然后，将含浸了树脂液4的非织造布输送到保持在100～130℃左右的高温的干燥炉7，使树脂液4内的乙醇蒸发，同时使树脂液4加热固化(S3)。由此，例如，以基材2成为10～50质量％，基础树脂3成为50～90质量％的方式，制作上述构成的滑动部件1。然后，将制作的滑动部件1用辊卷取(S4)。
如上所述，本实施方式涉及的滑动部件1用作例如构成滑动轴承的滑动层的预浸坯料。这种情况下，利用轧制成型机在100～160℃的高温下将预浸坯料卷绕于铁芯，在固化炉中加热到130～180℃，实施固化处理。然后，将铁芯拔出，制作圆筒状的多层滑动部件(轧制成型方法)。或者，将预浸坯料裁切成适当的尺寸，将多张重叠。然后，采用压缩成型机加压，制作板状的多层滑动部件(压缩成型方法)。
本发明人等由基材不同的多个滑动部件制作平板状的试验体(平板)8A～8D，对于这些试验体8A～8D，在以下的表1中所示的条件下进行止推试验，观察此时的磨损状态。
表1
止推试验中，如图3中所示，以用表1中所示的面压在对方材料9的一方的端面(滑动面)挤压试验体8A～8D的方式，边将轴心O方向的载荷N施加于对方材料9，边以表1中所示的旋转速度使对方材料9在围绕轴心O的旋转方向R旋转，测定此时的试验体8A～8D的磨损量和表面剥离的有无。
制作的试验体8A～8D如以下的表2中所示。其中，试验体8B～8D由本实施方式涉及的滑动部件1作成，将采用热粘法制作的非织造布用于基材2。试验体8A是用于确认本实施方式涉及的滑动部件1的性能的比较例，将织造布用于基材2。
全部的试验体8A～8D中，基础树脂3使用了添加有PTFE粉末的酚醛树脂。试验体8A～8C中，对于配合比率(质量)，相对于酚醛树脂100，使PTFE粉末为50，试验体8D中，在基础树脂3中还添加钛螯合物，对于配合比率(质量)，相对于酚醛树脂100，使PTFE粉末为50，使钛螯合物为5。
表2
再有，表2中，非织造布中的膜化的有无的判断通过使用了电子显微镜的观察进行，通过该观察，能够确认在熔融粘合点形成了约500μm四方的平坦区域的情形下判断为存在膜化。
图4是表示对于表2中所示的试验体8A～8D在表1中所示的条件下进行的止推试验的试验结果的图。其中，左侧的纵轴为大气中的磨损量，右侧的纵轴为水中的磨损量。此外，棒状图80A～80D表示试验体8A～8D的大气中的磨损量的试验结果，棒状图81A～81D表示试验体8A～8D的水中的磨损量的试验结果。
如图所示，将非织造布用于基材2的试验体8B～8D，都是大气中的磨损量比将织造布用于基材2的比较例的试验体8A少，大气中，确认显示更优异的性能。认为这是在滑动面中，对于在织造布中看到的起毛、表面的粗糙，通过使用非织造布而能够形成均一、平滑的面，由此耐磨损性提高。
此外，在水中，试验体8B与比较例的试验体8A相比，确认了耐磨损性的提高，在其滑动面发现了表面剥离。另一方面，试验体8C、8D都显示比比较例的试验体8A优异的耐磨损性，此外，在其滑动面也没有发现表面剥离。试验体8B～8D都是将采用热粘法制作的由PET纤维构成的非织造布用于基材1，但试验体8B的非织造布中熔融粘合点已膜化，而试验体8C、8D的非织造布的熔融粘合点没有膜化。因此，试验体8C、8D中，认为由于基材2与基础树脂3的密合性提高，耐磨损性提高。另一方面，试验体8B中，认为由于非织造布的熔融粘合点已膜化，因此熔融粘合点平滑化，与基础树脂3的锚定效果降低，基础树脂3容易从基材2剥离。
再有，试验体8B～8D都是在水中，与比较例的试验体8A相比，耐磨损性提高了，认为这是因为：由于在非织造布中不存在加捻线的线圈，纤维均匀地分散，因此与织造布相比，能够使滑动面更平滑，由此容易实现流体润滑。
此外，试验体8D在大气中和水中的磨损量，相对于试验体8C，耐磨损性都提高了。两者的构成上的不同在于是否在基础树脂3中添加了钛螯合物。对于试验体8D，认为在基础树脂3中添加的钛螯合物与作为基础树脂3的酚醛树脂的羟基反应而使交联点增加，由此基础树脂3的硬度提高，在大气中的耐磨损性提高，同时由于羟基的减少，防水性提高，水中的基础树脂3的溶胀吸湿引起的尺寸变化得到抑制，水中环境下的耐磨损性也提高了。
进而，本发明人等对于表2中所示的试验体8C、8D实施了弯曲试验。
图5是表示对于表2中所示的试验体8C、8D进行的弯曲试验的试验结果的图。其中，左侧的纵轴为弯曲强度，右侧的纵轴为弯曲模量。棒状图82C、82D表示试验体8C、8D的弯曲强度的试验结果，棒状图83C、83D表示试验体8C、8D的弯曲模量的试验结果。
如图所示，在基础树脂3中添加了钛螯合物的试验体8D，与在基础树脂3中没有添加钛螯合物的试验体8C相比，弯曲强度和弯曲模量都提高。通过这样在作为基础树脂3的酚醛树脂中添加钛螯合物，基础树脂3的硬度提高，认为这有助于耐磨损性的提高。
由以上，本发明人等发现，通过将非织造布用于基材2，与将织造布用于基材2的情形相比，能够使基材2与基础树脂3的粘接强度提高，由此，能够提高耐磨损性。此外发现，通过将熔融粘合点没有膜化的非织造布用于基材2，从而能够防止基础树脂3从基材2剥离，由此能够改善滑动部件1的寿命。还发现，通过在作为基础树脂3的酚醛树脂中添加钛螯合物，基础树脂3的硬度和防水性提高，大气中的耐磨损性改善，同时水中环境下的吸湿溶胀得到抑制，能够防止尺寸变化，由此水中的耐磨损性改善。
以上对本发明的实施方式进行了说明。
非织造布，由于通过使纤维之间粘接或者缠结而制作，因此与必须由纤维作成加捻线、织成织物的织造布相比，制造成本低。
此外，使用织造布作为基材的情况下，由于基础树脂难以浸入构成织造布的加捻线的中心，因此不能将基础树脂与基材牢固地粘接。而非织造布由于不存在线圈，纤维均匀地分散，因此通过基础树脂缠绕在1根1根的纤维，从而基材与基础树脂的粘接性提高，滑动部件的强度提高，从而耐磨损性、耐久性等滑动特性提高。进而如使用了织造布的情形那样，由于加工后加捻线的起毛不发生，因此能够使滑动部件的表面更平滑，因此容易实现流体润滑，水中环境下等的液体中的滑动特性也提高。这些效果通过使用非织造布的熔融粘合点没有膜化的非制造布，变得更为显著。
因此，根据本实施方式，通过使用非织造布作为滑动部件的基材，与使用了织造布的情形相比，能够更低价地提供可长期实现低摩擦特性、耐磨损性、耐久性的提高等良好的滑动特性的滑动部件。
此外，本实施方式中，将采用热粘法、粘结剂法等制作的粘接型的非织造布用于基材2的情况下，与采用射流喷网成布法、针刺法等制作的缠结型的非织造布不同，在滑动部件1的制造工序中，由于对基材2施加的张力，纤维之间的缠结可解开的可能性小。因此，能够提高滑动部件1的制造工序中的产率。
此外，本实施方式中，将纤维之间的熔融粘合点没有膜化的采用热粘法制作的非织造布用于基材2的情况下，与将纤维之间的熔融粘合点已膜化的采用热粘法制作的非织造布用于基材2的情形相比，通过与基础树脂3的锚定效果提高，从而密合力提高，由此降低基础树脂3从基材2剥离的可能性，能够实现滑动部件1的长寿命化。
此外，本实施方式中，作为滑动部件1的基材2，使用了由PET纤维构成的非织造布。PET纤维与PTFE纤维相比，价格低，而且与用作基础树脂3的酚醛树脂的亲和性高，因此不必使PA纤维等混合存在。因此，能够更低价地制作非织造布，能够进一步降低滑动部件1的成本。
此外，本实施方式中，作为滑动部件1的基础树脂3，通过使用在酚醛树脂中添加了使与酚醛树脂的羟基的交联点增加的螯合剂的产物，通过交联点的增加，硬度提高，同时由于羟基的减少，防水性提高，因此能够抑制特别是高湿环境下的酚醛树脂的溶胀吸湿引起的尺寸变化。由此，能够提供在水中环境下等的液体中环境下也可长期地实现良好的滑动特性的滑动部件1。
再有，本实施方式中，作为滑动部件1的基础树脂3，使用添加了使与酚醛树脂的羟基的交联点增加的螯合剂的酚醛树脂的情况下，可以将织造布用于基材2。即使在这种情况下，通过基础树脂3的高硬度化和高防水性化，能够提供在水中环境下等的液体中环境下也可长期地实现良好的滑动特性的滑动部件1。
产业上的利用可能性
本发明能够应用于滑动轴承的滑动层等。
附图标记的说明
1：滑动部件、2：基材、3：基础树脂、4：树脂液、5：液槽、6：非织造布辊、7：干燥炉。

Claims (1)

1.滑动部件，包括：
基材；和
浸渍于该基材中的基础树脂，其中
该基材是非织造布；和
该基础树脂由添加有聚四氟乙烯的酚醛树脂组成。
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