JP2003214431A

JP2003214431A - 摺動部材及びその製造方法

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Publication number: JP2003214431A
Application number: JP2002014501A
Authority: JP
Inventors: Nobutaka Hiramatsu; 伸隆平松; Takuya Tanaka; 拓也田中; Hideyuki Nakajima; 秀幸中島; Masahito Fujita; 正仁藤田; Takayuki Shibayama; 隆之柴山
Original assignee: Daido Metal Co Ltd
Current assignee: Daido Metal Co Ltd
Priority date: 2002-01-23
Filing date: 2002-01-23
Publication date: 2003-07-30

Abstract

(57)【要約】【目的】優れた摩擦特性を有すると共に摩擦特性向上
の効果を長時間維持できる摺動部材を提供する。【構成】摺動部材の合成樹脂は、０．１〜５０質量％
の黒鉛と、０．１〜１５質量％のオイルと、残部がＰＴ
ＦＥと、から構成され、摺動部材の製造方法は、少なく
とも、多孔質層に合成樹脂を塗布する塗布工程と、塗布
した合成樹脂を多孔質層に含浸被覆させる含浸工程と、
含浸被覆させた合成樹脂を焼成する焼成工程と、合成樹
脂にオイルを含有させる含油工程と、焼成及び含油した
合成樹脂の緻密化及び前記摺動部材の寸法出しをするた
めのサイジング工程と、からなることにより、オイルが
ポーラスを伝って合成樹脂の内部まで浸透し、オイルが
黒鉛の油保持性によって合成樹脂全体に均一に分散され
るため、摩擦特性向上の効果を長時間維持することがで
きる。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は、裏金の表面に金属
粉末を燒結することにより形成される多孔質層に合成樹
脂を含浸被覆する軸受構造を有する摺動部材及びその製
造方法に関するものである。

【０００２】

【従来の技術】自動車あるいは一般産業用機械等に用い
られる軸受用摺動部材として、合成樹脂によって形成さ
れる摺動部材が知られている。これら自動車あるいは一
般産業用機械等に用いられる摺動部材においては、その
軸受面に高い面圧が加わるため、優れた摩擦特性等が要
求される。このため、このような摺動部材においては、
摩擦特性を向上させるために、種々の充填材を合成樹脂
に添加していた。

【０００３】

【発明が解決しようとする課題】ところが、近年、摺動
部材が用いられる機械等の高速化，高回転化等あるいは
軸受面への高荷重化等に対応し、摺動部材に対してより
一層の高摩擦特性化が要求されるようになっているが、
上記した従来の摺動部材は、その要求に対して満足のい
く性能を発揮できるものではなかった。本発明は、上記
した事情に鑑みなされたものであり、その目的とすると
ころは、より優れた摩擦特性を有すると共に摩擦特性向
上の効果を長時間維持できる摺動部材を提供することに
ある。

【０００４】

【課題を解決するための手段】上記した目的を達成する
ために、請求項１に係る発明においては、裏金の表面に
金属粉末を燒結することにより形成される多孔質層に合
成樹脂を含浸被覆する軸受構造を有する摺動部材におい
て、前記合成樹脂は、０．１〜５０質量％の黒鉛と、
０．１〜１５質量％のオイルと、残部がポリテトラフル
オロエチレンと、から構成されることを特徴とする。こ
のように構成することにより、黒鉛の油保持性によって
合成樹脂中にオイルが保持されるため、オイルの有する
潤滑特性によって摩擦特性を向上させることができる。
また、黒鉛自体の潤滑特性によっても摩擦特性を向上さ
せることができる。

【０００５】また、請求項２に係る発明においては、前
記黒鉛は、膨張化処理により黒鉛層間が拡大されること
により空間を多く持った膨張化黒鉛であることを特徴と
する。このように構成することにより、通常黒鉛と同じ
添加量であっても通常黒鉛と比較して膨張化黒鉛は、よ
り多くのオイルを保持することができるため、摩擦特性
を更に向上させることができる。また、膨張化黒鉛自体
の潤滑特性によっても摩擦特性を向上させることができ
る。

【０００６】また、請求項３に係る発明においては、前
記オイルは、シリコン系オイルであることを特徴とす
る。このように構成することにより、シリコン系オイル
の有する耐熱性により、高温の環境下で摺動部材を使用
した場合であっても、優れた摩擦特性を維持することが
できる。また、シリコン系オイルは、変質し難い性質を
有するため、長期間に亘って優れた摩擦特性を維持する
ことができる。

【０００７】また、請求項４に係る発明においては、前
記合成樹脂は、更に０．１〜１０質量％の有機粉末を含
むことを特徴とする。このように構成することにより、
有機粉末の合成樹脂に対する補強効果により、摩耗特性
を向上させることができる。

【０００８】また、請求項５に係る発明においては、前
記合成樹脂は、更に０．１〜１０質量％の硬質粒子を含
むことを特徴とする。このように構成することにより、
硬質粒子の硬質性により、更に摩耗特性を向上させるこ
とができる。

【０００９】更に、請求項６に係る発明においては、請
求項１乃至請求項５のいずれかに記載の摺動部材の製造
方法であって、少なくとも、前記多孔質層に前記合成樹
脂を塗布する塗布工程と、塗布した前記合成樹脂を前記
多孔質層に含浸被覆させる含浸工程と、含浸被覆させた
前記合成樹脂を焼成する焼成工程と、前記合成樹脂に前
記オイルを含有させる含油工程と、焼成及び含油した前
記合成樹脂の緻密化及び前記摺動部材の寸法出しをする
ためのサイジング工程と、からなることを特徴とする。
このように構成することにより、サイジング工程前でそ
の内部にポーラスが存在する状態の合成樹脂に対し、含
油工程でオイルを含有させるため、オイルがポーラスを
伝って合成樹脂の内部まで浸透し、オイルが合成樹脂全
体に均一に分散される。このため、摩擦特性向上の効果
を長時間維持できる摺動部材を製造することができる。

【００１０】

【発明の実施の形態】以下、本発明の実施の形態につい
て図面を参照して説明する。まず、図１を参照して、第
１実施形態に係る摺動部材１について説明する。図１
は、第１実施形態に係る摺動部材１の断面図である。

【００１１】図１において、摺動部材１は、裏金２，多
孔質層３及び摺動層４をこの順に積層することにより、
形成されている。裏金２は、鋼製のものであり、多孔質
層３は、この裏金２の表面に青銅粉末を０．３ｍｍ厚さ
に散布し、８５０℃で燒結を行うことにより形成される
ものである。

【００１２】摺動層４は、合成樹脂に通常黒鉛又は膨張
化黒鉛を添加したもの、あるいは合成樹脂に通常黒鉛又
は膨張化黒鉛を添加し、さらに有機粉末と硬質粒子のい
ずれか一方又は両方を添加し、オイルとしてシリコン系
オイルを含有させたものにより形成されている。ベース
となる合成樹脂は、ポリテトラフルオロエチレン（以
下、ＰＴＦＥと表示）である。

【００１３】摺動層４に添加される黒鉛は、高い油保持
性を有しており、この油保持性によって合成樹脂中にシ
リコン系オイルが保持され、シリコン系オイルの有する
潤滑特性によって摩擦特性を向上させることができる。
また、黒鉛自体の潤滑特性によっても摩擦特性を向上さ
せることができ、その添加量は、０．１〜５０質量％で
ある。添加量が０．１質量％未満では、添加の効果がな
く、５０質量％を超えた場合には、合成樹脂の強度が弱
くなってしまうため、摩耗特性が低下してしまう。

【００１４】また、摺動層４に添加される膨張化黒鉛
は、通常黒鉛と比較して、更に高い油保持性を有してお
り、通常黒鉛と同じ添加量の場合であってもより多くの
オイルを保持することができるため、摩擦特性を更に向
上させることができる。また、通常黒鉛と同様に、膨張
化黒鉛自体の潤滑特性によっても摩擦特性を向上させる
ことができ、その添加量は、通常黒鉛と同じく、０．１
〜５０質量％である。

【００１５】上記したように、シリコン系オイルによっ
て摺動層４の摩擦特性を向上させることができ、その含
有量は、０．１〜１５質量％である。含有量が０．１質
量％未満では、含有させる効果がなく、また、製造上、
１５質量％以上含有させることができない。

【００１６】また、摺動層４に添加される有機粉末とし
ては、ポリイミド（以下、ＰＩと表示），芳香族ポリエ
ステル，アラミド粉末，ポリフェニレンサルファイド，
ポリエーテルエーテルケトン，フェノール樹脂等のいず
れかであり、この有機粉末によって摩耗特性を向上させ
ることができ、その添加量は、０．１〜１０質量％であ
る。添加量が０．１質量％未満では、添加の効果がな
く、１０質量％を超えた場合には、摩擦特性が低下する
傾向にある。

【００１７】また、摺動層４に添加される硬質粒子とし
ては、アルミナ，酸化チタン，窒化珪素，炭化珪素のい
ずれかであり、この硬質粒子によって摩耗特性を向上さ
せることができ、その添加量は、０．１〜１０質量％で
ある。添加量が０．１質量％未満では、添加の効果がな
く、１０質量％を超えた場合には、摩擦特性が低下する
傾向にある。

【００１８】上記のように構成される摺動層４を有する
摺動部材１の製造方法について図２を参照して説明す
る。図２は、摺動部材１の製造工程を示す概略図であ
る。まず、所定量のＰＴＦＥディスパージョンに、通常
黒鉛又は膨張化黒鉛を加え、また必要に応じて有機粉末
と硬質粒子のいずれか一方又は両方を加えて均一に混合
したＰＴＦＥスラリーを作製する。作製したスラリーを
塗布工程で裏金２の多孔質層３上に塗布し、塗布したス
ラリーを含浸工程でロール圧延により多孔質層３に含浸
被覆させる。多孔質層３にスラリーを含浸被覆させた
後、焼成工程でＰＴＦＥを焼成するが、焼成した時点で
は、ＰＴＦＥの内部には液分蒸発によるポーラスが形成
されている。

【００１９】ＰＴＦＥの内部にポーラスが形成されてい
る状態で、実施例１〜１９においては、次の含油工程で
ＰＴＦＥにシリコン系オイルを含有させるが、このとき
シリコン系オイルがＰＴＦＥのポーラスを伝ってＰＴＦ
Ｅの内部まで浸透するため、シリコン系オイルがＰＴＦ
Ｅ全体に均一に分散される。ＰＴＦＥにシリコン系オイ
ルを含浸させる方法としては、シリコン系オイルを噴霧
する油シャワー、油タンク内のシリコン系オイルに浸漬
させる油浸漬、真空容器内のシリコン系オイルに浸漬さ
せて容器を真空状態にすることによりポーラス中の空気
を抜き、ポーラスにシリコン系オイルを含浸させる真空
含油等がある。なお、含油工程では、ＰＴＦＥを冷却す
るための冷却作用も兼ねている。

【００２０】上記のようにして、ＰＴＦＥにシリコン系
オイルを含浸させた後、次のサイジング工程でロール圧
延により摺動部材１の厚みを均一化すると共に、ＰＴＦ
Ｅを緻密化することにより、摺動層４を有する摺動部材
１が形成される。

【００２１】次に、摺動層４の組成を変えた複数の摺動
部材１の試験試料を用い、スラスト型試験機により行っ
た摩耗特性及び摩擦特性の試験について、表１及び表２
を参照して説明する。表１は、摺動層４の組成を変えて
試験を行った場合の試験結果を示し、表２は、摩耗特性
及び摩擦特性を評価するための試験の条件を示す表であ
る。表１において、摺動層４の摩耗量（単位：μｍ）の
数値が低いほど摩耗特性が優れており、摩擦係数の数値
が低いほど摩擦特性が優れている。

【００２２】試験を行うための試験試料として、表１の
実施例１〜１９に示す摺動層４の組成の異なる試験試料
を用いた。また、比較する試験試料として、比較例１〜
７に示す摺動層４の組成の異なる試験試料を用いた。

【００２３】表１に示す試験試料のうち、ベースとなる
合成樹脂として、実施例１〜１９及び比較例１〜７のす
べてについてＰＴＦＥを用い、実施例１〜６及び比較例
１〜３では、通常黒鉛（日本黒鉛株式会社製，品番：Ａ
ＣＰ，吸油量：５０ｍｌ／１００ｇ）が、実施例７〜１
９及び比較例４〜７では、膨張化黒鉛（日本黒鉛株式会
社製，品番：ＧＲ−１５，吸油量：１２０ｍｌ／１００
ｇ）が添加されている。

【００２４】また、有機粉末として、実施例１２にはＰ
Ｉが、実施例９〜１１，１９及び比較例４には芳香族ポ
リエステルが、実施例１３及び比較例５にはアラミド粉
末が合成樹脂に添加されている。

【００２５】また、硬質粒子として、実施例１４〜１
６，１９及び比較例６にはアルミナが、実施例１７及び
比較例７には酸化チタンが、実施例１８には窒化珪素が
合成樹脂に添加されている。

【００２６】更に、実施例１〜１９では、合成樹脂にシ
リコン系オイル（表中、シリコンオイルと表示）が含有
されている。

【００２７】

【表１】

【００２８】

【表２】

【００２９】表１に示す、摩擦係数及び摩耗量に関する
試験結果から以下のことが判明した。合成樹脂にシリコ
ン系オイルが含有されている場合と含有されていない場
合の比較として、シリコン系オイルが含有されている実
施例１〜１９では、摩擦係数が０．０２〜０．１５，摩
耗量が１〜１３μｍの範囲の値であるのに対し、シリコ
ン系オイルが含有されていない比較例１〜７では、摩擦
係数が０．１９〜０．２９，摩耗量が１２〜２１μｍの
範囲となっている。このように、合成樹脂にシリコン系
オイルを含有させることにより、摩擦特性及び摩耗特性
のいずれも向上させることができる。これを個別に見る
と、実施例２〜４と比較例１〜３を比較した場合に見ら
れるように、通常黒鉛の添加量にかかわらずシリコン系
オイルを含有させることにより摩擦特性及び摩耗特性の
いずれも向上させることができる。また、実施例１１，
１３，１５，１７と比較例４〜７を比較した場合に見ら
れるように、黒鉛を膨張化黒鉛とし、添加される有機粉
末及び硬質粒子の種類や添加量を変えた場合でも、シリ
コン系オイルを含有させることにより摩擦特性及び摩耗
特性のいずれも向上させることができる。

【００３０】また、合成樹脂に有機粉末が添加されてい
る場合と添加されていない場合の比較として、実施例７
と実施例９〜１３を比較した場合、合成樹脂に有機粉末
を添加させると摩擦係数には大きな変化が見られない
が、摩耗量が低くなる。また、実施例９〜１１を比較し
た場合に見られるように、有機粉末の添加量を増加させ
た場合にも同様の傾向が見られる。このように、合成樹
脂に有機粉末を添加し、増加させることにより、摩耗特
性を向上させることができる。

【００３１】また、合成樹脂に硬質粒子が添加されてい
る場合と添加されていない場合の比較として、実施例７
と実施例１４〜１８を比較した場合、合成樹脂に硬質粒
子を添加させると摩擦係数には大きな変化が見られない
が、摩耗量が低くなる。また、実施例１４〜１６を比較
した場合にみられるように、硬質粒子の添加量を増加さ
せた場合にも同様の傾向が見られる。このように、合成
樹脂に硬質粒子を添加し、増加させることにより、摩耗
特性を向上させることができる。

【００３２】また、合成樹脂に有機粉末及び硬質粒子の
両方が添加されている場合と両方とも添加されていない
場合の比較として、実施例７と実施例１９を比較した場
合、合成樹脂に有機粉末及び硬質粒子の両方を添加させ
ると摩擦係数には大きな変化が見られないが、摩耗量が
大幅に低くなる。このように、合成樹脂に有機粉末及び
硬質粒子を添加することにより、摩耗特性を大幅に向上
させることができる。

【００３３】なお、上記した実施例において、合成樹脂
に含有させるオイルとしてシリコン系オイルを用いた
が、これに限らず、フッ素オイル，一般鉱物油等を用い
ても、シリコン系オイルとほぼ同等の結果を得ることが
できた。

【００３４】また、上記した実施例において、有機粉末
及び硬質粒子は、それぞれ１種のみ添加したものを示し
たが、２種あるいは３種添加した場合にも同様に良好な
結果が得られた。ただし、２種あるいは３種添加する場
合でも、その合計値が０．１〜１０質量％の範囲にする
ことが必要である。

【００３５】また、表１の実施例において、黒鉛，有機
粉末，硬質粒子及びシリコン系オイルの添加量の最小値
は１質量％であるが、０．１質量％とした場合にも同様
に良好な結果が得られた。

【００３６】また、表１の実施例において、膨張化黒鉛
の添加量は、１０質量％であるが、添加量を０．１質量
％〜５０質量％の範囲で変化させた場合にも同様に良好
な結果が得られた。

【００３７】

【発明の効果】以上、説明したところから明らかなよう
に、請求項１乃至請求項３に係る発明においては、通常
黒鉛又は膨張化黒鉛の油保持性によって合成樹脂中にオ
イルが保持されるため、オイルの有する潤滑特性によっ
て摩擦特性を向上させることができる。また、通常黒鉛
又は膨張化黒鉛自体の潤滑特性によっても摩擦特性を向
上させることができる。また、オイルをシリコン系オイ
ルとすることにより、シリコン系オイルの有する耐熱性
により、高温の環境下で摺動部材を使用した場合であっ
ても、優れた摩擦特性を維持することができる。また、
シリコン系オイルは、変質し難い性質を有するため、長
期間に亘って優れた摩擦特性を維持することができる。

【００３８】また、請求項４又は請求項５に係る発明に
おいては、有機粉末の合成樹脂に対する補強効果又は硬
質粒子の硬質性により、摩耗特性を向上させることがで
きる。

【００３９】更に、請求項６に係る発明においては、サ
イジング工程前でその内部にポーラスが存在する状態の
合成樹脂に対し、含油工程でオイルを含有させるため、
オイルがポーラスを伝って合成樹脂の内部まで浸透し、
オイルが合成樹脂全体に均一に分散される。このため、
摩擦特性向上の効果を長時間維持できる摺動部材を製造
することができる。

【図面の簡単な説明】

【図１】摺動部材の断面図である。

【図２】摺動部材の製造工程を示す概略図である。

【符号の説明】

１摺動部材２裏金３多孔質層４摺動層

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者中島秀幸愛知県名古屋市北区猿投町２番地大同メタル工業株式会社内 (72)発明者藤田正仁愛知県名古屋市北区猿投町２番地大同メタル工業株式会社内 (72)発明者柴山隆之愛知県名古屋市北区猿投町２番地大同メタル工業株式会社内Ｆターム(参考） 3J011 AA07 DA01 DA02 JA01 JA02 KA01 LA01 MA02 MA12 MA23 QA03 QA05 RA03 SB02 SB03 SC02 SC14 SC16 SD02 SD03 SD04

Claims

【特許請求の範囲】

【請求項１】裏金の表面に金属粉末を燒結することに
より形成される多孔質層に合成樹脂を含浸被覆する軸受
構造を有する摺動部材において、前記合成樹脂は、０．１〜５０質量％の黒鉛と、０．１
〜１５質量％のオイルと、残部がポリテトラフルオロエ
チレンと、から構成されることを特徴とする摺動部材。
【請求項２】前記黒鉛は、膨張化黒鉛であることを特
徴とする請求項１記載の摺動部材。
【請求項３】前記オイルは、シリコン系オイルである
ことを特徴とする請求項１又は請求項２記載の摺動部
材。
【請求項４】前記合成樹脂は、更に０．１〜１０質量
％の有機粉末を含むことを特徴とする請求項１乃至請求
項３のいずれかに記載の摺動部材。
【請求項５】前記合成樹脂は、更に０．１〜１０質量
％の硬質粒子を含むことを特徴とする請求項１乃至請求
項４のいずれかに記載の摺動部材。
【請求項６】請求項１乃至請求項５のいずれかに記載
の摺動部材の製造方法であって、少なくとも、前記多孔
質層に前記合成樹脂を塗布する塗布工程と、塗布した前
記合成樹脂を前記多孔質層に含浸被覆させる含浸工程
と、含浸被覆させた前記合成樹脂を焼成する焼成工程
と、前記合成樹脂に前記オイルを含有させる含油工程
と、焼成及び含油した前記合成樹脂の緻密化及び前記摺
動部材の寸法出しをするためのサイジング工程と、から
なることを特徴とする摺動部材の製造方法。