JP2003147163A - フェノール樹脂成形材料及びそれを用いた摺動部材 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【課題】 摺動特性に優れ、射出成形性の良好な摺動部
材用成形材料及び同成形材料より得られる摺動部材の提
供。 【解決手段】 フェノール樹脂１００質量部及び麩糠類
を原料として得られる多孔性黒鉛化粉末１８０〜５００
質量部を基本組成としてなることを特徴とした射出成形
可能なフェノール樹脂成形材料、及び同フェノール樹脂
成形材料を用いて成形した成形品を焼成してなることを
特徴とする摺動部材。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は、米糠・麩などの麩
糠類を原料とする多孔性黒鉛化粉末を用いた射出成形可
能なフェノール樹脂成形材料（以下成形材料と称す
る。）に関するものであり、さらには該成形材料を用い
て成形・焼成してなる摺動部材に関するものである。

【０００２】

【従来の技術】従来、米糠・麩などの麩糠類の有効利用
の模索として各種の試みがなされているが、大部分が飼
料・肥料及びなめこ、えのき茸等の培地として応用する
農業用に活用されている程度であり、一部で工業用途と
しての検討が続けられている。例えば麩糠類の中でも籾
殻や麦皮の様に粒子の粗いものは小規模には燻燃器を使
用し籾殻燻炭や麦皮燻炭にして土壌改良材及び防湿材と
して使用している。しかしながら米糠のような粒子の細
かい微粉を大量に燻炭化することは困難かつ極めて不均
一で軟質な炭化物しか得られないため工業材料の原料と
しては使用できない。

【０００３】一方、摺動分野においては環境を考慮して
オイルレス化を主体に軽量化・摩擦係数の低減が摺動部
材として強く求められ、また同時にメンテナンスフリー
・高寿命化として耐摩耗性の向上についても求められて
いる。しかしながら、使用用途が多岐にわたる摺動分野
では特に高負荷荷重条件での使用において耐摩耗性と摩
擦係数低減・安定化の両方を兼ね備えた摺動部材用素材
がなくオイルレス化が進んでいないのが現状である。

【０００４】

【発明が解決しようとする課題】そこで、例えば特開平
１０−１０１４５３号公報に記載されているように、麩
糠類に熱硬化性樹脂及び糊料入り水溶液または水を加え
造粒した後、圧縮成形した上不活性ガス雰囲気中または
真空中で焼成、炭化することにより摺動部材として優れ
た硬質多孔性炭素製品が得られることが提唱されてい
る。しかしながら該製品は圧縮成形にて成形されており
量産性に乏しく、そして圧縮成形に限定されるため複雑
な形状の物は得られない。また焼成時の寸法収縮が大き
く、焼成後得られた製品を規格寸法とするため後加工工
程が必要となるという問題があり、更なる改良が求めら
れている。

【０００５】

【課題を解決するための手段】本発明者らは以上のよう
な従来技術の問題点に鑑み、種々研究を重ねた結果、成
形材料中にフェノール樹脂、麩糠類を原料として得られ
る多孔性黒鉛化粉末を特定の割合で配合させることによ
って、量産性に優れ、複雑な形状においても成形できる
射出成形可能な成形材料を得、またこの材料で成形した
成形品をさらに焼成することにより摺動性において優れ
た特性が得られ、また本発明の成形材料で成形・焼成し
た製品は焼成後の収縮率が３％以下で一般的には後加工
工程を必要としないため、非常に量産性に優れているこ
とが見い出され本発明を完成させた。

【０００６】すなわち、本発明は成形材料がフェノール
樹脂１００質量部、麩糠類を原料として得られる多孔性
黒鉛化粉末１８０〜５００質量部として配合し射出成形
が可能とすることを第一の特徴とするものであり、また
麩糠類を原料として得られる多孔性黒鉛化粉末が米糠を
原料とすることを第二の特徴とするものである。また、
本発明は、上記特徴を有する成形材料を用いて射出成形
にて成形した成形品を焼成してなることを特徴とする摺
動部材である。

【０００７】

【発明の実施の形態】以下、本発明について詳細に説明
する。

【０００８】本発明に用いられるフェノール樹脂はレゾ
ール型、ノボラック型のいずれでも良く、また固形状で
も液状でも良い。なかでも多孔性黒鉛化粉末を高充填
し、かつ射出成形を可能とする目的から、平均分子量が
５００〜８００のものが好適に用いられる。またレゾー
ル型フェノール樹脂は得られた製品の焼成時に発生する
ガス成分がノボラック型フェノール樹脂に比べ少なくよ
り好適である。

【０００９】本発明に使用される麩糠類を原料として得
られる多孔性黒鉛化粉末は特に限定されないが米糠を原
料とするものが好適であり、米糠を脱脂後焼成炉として
ロータリキルンを用い、不活性ガス中あるいは真空中に
て５００〜１０００℃で２時間焼成し粉砕後分級し目的
とする粒度分布に分別する。麩糠類を原料として得られ
る多孔性黒鉛化粉末をフェノール樹脂１００質量部に対
し１８０〜５００質量部配合することが好ましい。１８
０質量部より少ないと樹脂成分が増え、焼成時に成形品
にクラックが発生し良好な製品が得られず、５００質量
部を超えると成形材料の流動性が悪くなり射出成形が困
難となる。また、この硬質多孔性黒鉛化粉末は成形及び
焼成工程での膨れ・クラック発生を低減する目的で水分
等の揮発性成分を５％以下にすることが望ましい。

【００１０】本発明の成形材料には、所望により従来成
形材料において慣用されている各種添加剤、例えばヘキ
サメチレンテトラミンなどの硬化剤、ステアリン酸カル
シウム・ステアリン酸亜鉛などの離型剤、酸化マグネシ
ウムなどの硬化促進剤、ヒンダードフェノール系の酸化
防止剤、ヒンダードアミン系の光安定剤及びベンゾトリ
アゾール系の紫外線吸収剤などを添加することができ
る。特に、フェノール樹脂としてノボラック型フェノー
ル樹脂を用いる場合には、ヘキサメチレンテトラミンな
どの硬化剤の添加が必要である。

【００１１】本発明の成形材料は加圧ニーダー、二軸押
出機、ヘンシェルミキサー又はミキシング熱ロール等で
加熱混練し、得られた混練物をパワーミル等を用いて粉
砕することにより製造することができる。

【００１２】本発明の成形材料の成形条件は、ロール混
練温度：７０〜９０℃、射出成形条件に関しシリンダー
温度：前部７０〜９０℃、後部３０〜５０℃、金型温度
（硬化温度）１６０〜１８０℃程度を目安として、選定
する。

【００１３】次に、本発明の摺動部材の製造方法につい
て説明する。本発明の成形材料で射出成形機を用いて所
望形状金型にて成形品を得た後、成形品を焼成炉内にセ
ットし焼成を行う。この際、成形品を構成している麩糠
類やフェノール樹脂が燃焼しないように、焼成炉内は真
空雰囲気もしくは窒素ガス等の不活性ガス雰囲気といっ
た無酸素状態とすることが好ましい。また、焼成条件
は、昇温速度０．１〜０．４℃／分程度を目安として成
形品の形状、厚みに応じて選定し、さらに最終焼成温度
は同様に７００〜１１００℃程度を目安に選定して焼成
後の摺動部材を得る。

【００１４】本発明の成形材料から得られた成形品は、
優れた機械的物性及び摺動特性を有しており、自動車部
品、産業機械部品及び電気・電子部品として好適に使用
可能であるが、上記のような焼成を行うことによってさ
らに優れた摺動性を付与することができる。

【００１５】

【実施例】以下に本発明の実施例を説明するが、本発明
はこれらの実施例に限定されるものではない。

【００１６】尚、各特性の測定は、以下に示す方法に従
って行った。 （１）スパイラルフロー 以下の条件で渦巻き線香状の成形品をトランスファー成
形し、その渦長さをスパイラルフロー値とした。

【００１７】金型：ポット直径１００mm、ピッチ１８m
m、長さ１０００mm 成形条件：金型温度１６５℃、成形圧力５３MPa 、試料
５０ｇ （２）曲げ強度 ＪＩＳＫ６９１１に準拠し、曲げ強度を測定した。 （３）シャルピー衝撃強度 ＪＩＳＫ６９１１に準拠し、シャルピー衝撃強度を測定
した。 （４）比重 ＪＩＳＫ６９１１に準拠し、比重を測定した。 （５）ロックウェル硬度 ＪＩＳＫ６９１１に準拠し、Ｒスケールにてロックウェ
ル硬度を測定した。 （６）射出成形性 上記、曲げ強度、シャルピー衝撃強度測定用試験片を射
出成形にて作成の際、成形性を確認し、作成可能のもの
には○、また作成が不可と確認されたものは×として示
した。 （７）成形品焼成後外観 焼成後の摺動性評価用試験片について、クラックの有無
を確認した。クラックの無いものを○、またクラック発
生が確認されたものは×として示した。 （８）摺動性 焼成後の摺動性評価用試験片（３０mm×２０mm×２mm）
を用いて以下の条件で摺動性を評価した。

【００１８】往復動摩擦摩耗試験機（ＨＥＩＤＯＮ−２
２）にて 荷重：１．９６Ｎ 速度：２mm／ｓ ストローク：５mm 相手材質：ステンレス鋼（表面粗さ［Ｒmax]：３〜５μ
ｍ） の条件で試験を行い、１万サイクル可動時の摩擦係数及
び比摩耗量を測定した。 実施例１ レゾール型フェノール樹脂［旭有機材工業（株）製７０
１改、数平均分子量７５０］１００質量部、多孔性黒鉛
化粉末［三和油脂（株）製、水分量２．９％］３００質
量部、酸化マグネシウム５質量部、ステアリン酸亜鉛５
質量部を配合し均一混合した後、熱ロールにて均一に加
熱混練してシート状にし、冷却後パワーミルで粉砕しグ
ラニュール状の成形材料を得た。

【００１９】得られた成形材料を シリンダー温度：前部８５℃、後部４０℃ 金型温度：１７５℃ 硬化時間：６０秒 の条件で射出成形を行い、性能評価用試験片を作成し
た。

【００２０】次に、摺動性評価用試験片を焼成炉内にセ
ットし、炉内を真空ポンプにて２５mmHgまで脱気した
後、窒素ガスを注入し７６０mmHgとする操作を３回繰り
返し、炉内を完全に窒素ガスに置換した。以後昇温工程
に移り、室温から０．３℃／分で９００℃まで上げ、９
００℃で５時間保持した。その後６００℃まで０．３℃
／分で降温し、６００℃から自然冷却によって炉内温度
が１００℃以下に達した時点で炉より排出し、焼成後の
試験片を得た。

【００２１】得られた試験片について曲げ強度、シャル
ピー衝撃強度、焼成時の外観、摺動性評価した。その結
果を表１に示す。 実施例２〜３ 配合割合を表１に示すように変えた以外は実施例１と同
様にして実施し、成形材料を製造した後各試験片を作成
し性能を評価した。その結果を表１に示す。 比較例１〜４ 配合割合及び配合組成を表１に示すように変え、実施例
１と同様にして実施し、成形材料を製造した後各試験片
を作成し性能を評価した。その結果を表１に示す。

【００２２】

【表１】

【００２３】表１の結果より、実施例１〜３において、
本発明の成形材料を用いた成形品は焼成後の外観も良好
で、摺動特性に優れていることが確認された。

【００２４】一方比較例１で多孔性黒鉛化粉末の配合量
が少ない場合は焼成時にクラックが発生し良好な製品が
得られず、比較例２で多孔性黒鉛化粉末の配合量が多い
場合は射出成形可能な成形材料が得られなかった。ま
た、比較例３で脱脂のみの米糠を用いた場合は試験片作
成時に膨れを生じ良好な成形品が得られなかった。更に
比較例４で多孔性黒鉛粉末の変わりに一般に用いられる
グラファイトを使用したものは焼成後の表面硬度が劣
り、摺動特性において動摩擦係数が高く、摩耗量が多く
良好な結果が得られなかった。

【００２５】

【発明の効果】本発明のフェノール樹脂成形材料は、以
上説明したように、射出成形性が良好で摺動特性に優れ
た摺動部材の量産化が可能となり、自動車部品、産業機
械部品、電気・電子部品として高い需要が期待できる。

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者 村山 順一 山形県天童市田鶴町４丁目２番75号 (72)発明者 鹿野 秀順 山形県天童市大字山2008番地２ Ｆターム(参考） 4F071 AA41 AB03 AF28 AH07 AH12 AH17 EA01 EA06 4J002 CC021 CC041 DA026 FD03 FD04 FD14 FD15 FD16 GM00 GN00 GQ00

Claims (3)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 フェノール樹脂１００質量部及び麩糠類
   を原料として得られる多孔性黒鉛化粉末１８０〜５００
   質量部を基本組成としてなることを特徴とした射出成形
   可能なフェノール樹脂成形材料。
2. 【請求項２】 麩糠類が米糠であることを特徴とする請
   求項１記載のフェノール樹脂成形材料。
3. 【請求項３】 請求項１記載のフェノール樹脂成形材料
   を用いて成形した成形品を焼成してなることを特徴とす
   る摺動部材。