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Abstract
Description
本発明は、低摩擦性を有する軸受、すべり板などの摺動部材に関する。 The present invention relates to a sliding member such as a bearing and a sliding plate having low friction.
従来、綿布基材入りフェノール樹脂製すべり部材を得るにあたり、黒鉛や二硫化モリブデン又は四ふっ化エチレン樹脂(以下「PTFE」と略称する)などの固体潤滑剤粉末をフェノール樹脂ワニスに分散含有させたものに綿布基材を浸漬して引上げ、適宜加温して溶剤を逸散してこれら固体潤滑剤が基材に付着含浸せしめられたプリプレグを得、これを成形材料として積層すべり部材とするなどの方法が用いられている。 Conventionally, in order to obtain a phenol resin sliding member containing a cotton cloth base material, a solid lubricant powder such as graphite, molybdenum disulfide or ethylene tetrafluoride resin (hereinafter abbreviated as “PTFE”) is dispersed in a phenol resin varnish. Immerse the cotton cloth base material into the object, pull it up, heat it appropriately and dissipate the solvent to obtain a prepreg in which these solid lubricants are adhered and impregnated on the base material, and use this as a molding material as a laminated sliding member, etc. The method is used.
しかしながら、綿布基材の浸漬、引上げによりプリプレグを形成するに際しての作業性を保つべく、固体潤滑剤の混入割合を比較的低く抑える必要があり、その結果前記公知の方法で得られた固体潤滑剤入りすべり部材では、あまり摩擦係数を低下させることができず、また必ずしも充分な耐摩耗性が得られない。 However, in order to maintain workability when forming the prepreg by dipping and pulling up the cotton fabric base material, it is necessary to keep the mixing ratio of the solid lubricant relatively low, and as a result, the solid lubricant obtained by the above-mentioned known method In the sliding member, the coefficient of friction cannot be lowered so much and sufficient wear resistance cannot always be obtained.
加えて、仮に固体潤滑剤の混入割合を高め得たとしても、単なる浸漬によっては繊維基材の繊維組織間隙に樹脂と固体潤滑剤との混合物が充分には充填されず、また混合物が基材に必ずしも充分には付着され得ず、このようなプリプレグを用いて積層成形すると、得られた成形物が層間剥離を起こす虞があり、その結果すべり部材の機械的強度を著しく低下させる虞がある。 In addition, even if the mixing ratio of the solid lubricant can be increased, the mixture of the resin and the solid lubricant is not sufficiently filled in the fiber structure gap of the fiber base material by simple dipping, and the mixture is not the base material. If the prepreg is used for lamination molding, the resulting molded product may cause delamination, and as a result, the mechanical strength of the sliding member may be significantly reduced. .
このような問題を解決するべく、補強基材に予め合成樹脂ワニスを含浸せしめ、ついでこのワニス含浸基材に固体潤滑剤入りワニスを塗布するか、固体潤滑剤の水分散体を塗布するなどして基材のほぼ表面にのみ固体潤滑剤を付着せしめるという方法がある(特許文献1所載)。しかしながら、この特許文献1に開示された方法においても、すべり部材の低摩擦性、耐摩耗性などが充分とは言い難い。
In order to solve such a problem, a reinforcing base material is impregnated with a synthetic resin varnish in advance, and then a varnish containing a solid lubricant is applied to the varnish-impregnated base material, or an aqueous dispersion of a solid lubricant is applied. There is a method in which a solid lubricant is adhered only to almost the surface of a base material (described in Patent Document 1). However, even in the method disclosed in
上述したすべり部材とは別に、綿布等の織布に樹脂ワニスを含浸したプリプレグを複数枚重ね合わせた基体の表面(摺動面)にPTFE繊維と他の繊維、例えば綿繊維、ガラス繊維などとの交織布を一体に積層してなるすべり部材が提案されている(特許文献2所載)。この特許文献2には、PTFE繊維とPTFE繊維以外の他の繊維からなり、PTFE繊維が表面に60〜85%を占める交織布に熱硬化性合成樹脂25〜40重量%を含浸せしめた樹脂加工PTFE交織布からなる表層材が開示されている。この表層材は、裏材に接合一体化されて使用されることから、裏材との接合面となる裏面にはPTFE繊維以外の繊維を露出させる必要があり、相手材との摺動面となる表面には低摩擦性を発揮するPTFE繊維の露出割合を100%とすることはできない。したがって、摺動面には低摩擦性に寄与しない繊維が露出することになり、低摩擦性を発揮するすべり部材とは言い難いものでる。
In addition to the above-described sliding member, PTFE fibers and other fibers such as cotton fibers and glass fibers are formed on the surface (sliding surface) of a base material in which a plurality of prepregs impregnated with a resin varnish are woven into a woven cloth such as cotton cloth. There has been proposed a sliding member obtained by integrally laminating these unwoven fabrics (Patent Document 2). This
上記特許文献1及び特許文献2に開示されたすべり部材は、特定の用途においては充分使用可能であるが、特に低摩擦性が要求される用途、例えば建築、土木分野における建物や橋梁、高架道路を支持する弾性支承と併用して設置し、当該建物等に加わる地震力を減少させるすべり免震装置への適用は、低摩擦性の観点で到底難しい。
The sliding members disclosed in
本発明は、上記諸点に鑑みてなされたものであり、その目的とするところは、広範囲の分野において、低摩擦性が要求される部位への適用を可能とする低摩擦性を有する軸受、すべり板などの摺動部材を提供することにある。 The present invention has been made in view of the above-described points, and the object of the present invention is to provide a bearing and a slide having a low friction property that can be applied to a portion where low friction property is required in a wide range of fields. The object is to provide a sliding member such as a plate.
本発明の摺動部材は、繊維織布強化熱硬化性合成樹脂の積層体からなる基体と、この基体の一方の表面に一体に接合された表層材と、基体及び表層材に表層材の表面で開口すると共に基体の一部まで伸びて形成された少なくとも一つの凹部又は溝と、この凹部又は溝に充填保持された固体潤滑剤とからなり、固体潤滑剤は、カーボンブラック5〜15重量%と炭化水素系ワックス10〜20重量%と芳香族ポリアミド樹脂粉末1〜5重量%と炭化水素油10〜20重量%と残部常温硬化型エポキシ樹脂とを含んでいることを特徴とする。 The sliding member of the present invention includes a substrate made of a laminate of a fiber woven cloth reinforced thermosetting synthetic resin, a surface layer material integrally bonded to one surface of the substrate, and a surface of the surface material on the substrate and the surface material. And at least one recess or groove formed to extend to a part of the substrate, and a solid lubricant filled and held in the recess or groove. The solid lubricant is 5 to 15% by weight of carbon black. And 10 to 20% by weight of a hydrocarbon wax, 1 to 5% by weight of an aromatic polyamide resin powder, 10 to 20% by weight of a hydrocarbon oil, and the balance of a normal temperature curable epoxy resin.
本発明の摺動部材によれば、摺動面には摺動性に優れた表層材と表層材の表面で開口する凹部又は溝に充填保持された固体潤滑剤とが露出しており、固体潤滑剤中に炭化水素系ワックスに吸収保持された炭化水素油が相手材との摺動により生じる摩擦熱によって摺動面に供給されるので、相手材とは摺動性に優れた表層材と表層材の表面に供給された炭化水素油とを介しての摺動に移行することにより低摩擦性が発揮される。 According to the sliding member of the present invention, the surface layer material excellent in slidability and the solid lubricant filled and held in the recesses or grooves opened on the surface of the surface layer material are exposed on the sliding surface. Since the hydrocarbon oil absorbed and retained in the hydrocarbon wax in the lubricant is supplied to the sliding surface by frictional heat generated by sliding with the counterpart material, the counterpart material is a surface layer material with excellent slidability and Low friction is exhibited by shifting to sliding through the hydrocarbon oil supplied to the surface of the surface material.
本発明の摺動部材において、表層材は、好ましくはポリアミド樹脂シート、より好ましくは12ナイロンシートからなり、更に好ましくはグラファイトを3〜7重量%含有したグラファイト入り12ナイロンシートからなり、該シートの一方の面において基体の一方の表面に一体に接合されているとよい。 In the sliding member of the present invention, the surface layer material is preferably a polyamide resin sheet, more preferably a 12 nylon sheet, and further preferably a 12 nylon sheet containing graphite containing 3 to 7% by weight of graphite. One surface may be integrally joined to one surface of the substrate.
ポリアミド樹脂シート、特に12ナイロンシートはそれ自体低摩擦性を有することから表層材として使用して好適であり、更には3〜7重量%のグラファイトが含有された12ナイロンシートは低摩擦性に加えて耐摩耗性が高められていることから表層材としては好ましい。 A polyamide resin sheet, particularly a 12 nylon sheet, is suitable for use as a surface layer material because it itself has a low friction property. Furthermore, a 12 nylon sheet containing 3 to 7% by weight of graphite has a low friction property. Therefore, it is preferable as a surface layer material because of its improved wear resistance.
また、表層材は、有機繊維からなる織布と該織布の表面及び繊維組織間隙に含浸塗工されたPTFEを含有する熱硬化性合成樹脂とからなる少なくとも一枚の織布シートからなっていてもよい。この織布シートにおいては、熱硬化性合成樹脂に含有されたPTFEが混在されているので、該シートの表面においてPTFEの低摩擦性が発揮される。 Further, the surface layer material is composed of at least one woven fabric sheet composed of a woven fabric made of organic fibers and a thermosetting synthetic resin containing PTFE impregnated and coated on the surface of the woven fabric and the fiber structure gap. May be. In this woven fabric sheet, since PTFE contained in the thermosetting synthetic resin is mixed, the low friction property of PTFE is exhibited on the surface of the sheet.
有機繊維としては、綿繊維、アラミド繊維、ポリエステル繊維及び綿繊維とポリエステル繊維との混紡繊維のいずれかから選択されたものが好ましく、したがって、織布シートにおいて、有機繊維からなる織布としては、綿織布、アラミド繊維織布、ポリエステル繊維織布及び綿繊維とポリエステル繊維との混紡織布のうちの一つから選択されたものが好ましい。 The organic fiber is preferably selected from cotton fiber, aramid fiber, polyester fiber, and a mixed fiber of cotton fiber and polyester fiber. Therefore, in the woven fabric sheet, as the woven fabric made of organic fiber, One selected from cotton woven fabrics, aramid fiber woven fabrics, polyester fiber woven fabrics, and blended woven fabrics of cotton fibers and polyester fibers is preferable.
更に、表層材は、PTFE繊維の織布と有機繊維の織布とが重ね合わされ、かつふっ素樹脂製糸によって縫合一体化された複合織布と該複合織布に、具体的には、該複合織布の表面及び繊維組織間隙に含浸塗工された熱硬化性合成樹脂とからなる複合織布シートからなっていてもよい。この複合織布シートは、有機繊維の織布側において基体の一方の表面に一体に接合されているとよい。 Further, the surface layer material includes a composite woven fabric in which a woven fabric of PTFE fibers and a woven fabric of organic fibers are overlapped and integrated by stitching with a fluorine resin yarn, and specifically, the composite woven fabric. You may consist of the composite woven fabric sheet | seat which consists of the thermosetting synthetic resin impregnated and applied to the cloth surface and the fiber structure space | interval. This composite woven fabric sheet is preferably integrally bonded to one surface of the substrate on the woven fabric side of the organic fiber.
この複合織布シートにおいては、摺動面となる表面はPTFE繊維の織布とふっ素樹脂製糸との露出面となるため、PTFE及びふっ素樹脂の固有の低摩擦性が発揮される。 In this composite woven fabric sheet, the surface serving as the sliding surface is an exposed surface of the PTFE fiber woven fabric and the fluororesin yarn, so that the inherent low friction property of PTFE and fluororesin is exhibited.
この複合織布において、有機繊維の織布としては、前記と同様の織布が使用されるとよい。 In this composite woven fabric, the woven fabric similar to the above may be used as the organic fiber woven fabric.
ふっ素樹脂製糸としては、PTFEからなる糸及び四ふっ化エチレン・六ふっ化プロピレン共重合体(以下「FEP」という)からなる糸のいずれかから選択されるとよく、これらふっ素樹脂製糸は、単糸及び紡糸のいずれか一方であり、おおむね200〜1,200デニールの範囲の糸であることが好ましい。 The fluororesin yarn may be selected from any one of PTFE yarns and yarns made of ethylene tetrafluoride / hexafluoropropylene copolymer (hereinafter referred to as “FEP”). It is either a yarn or a spun yarn, and is preferably a yarn in the range of about 200 to 1,200 denier.
基体と表層材とに表層材の表面で開口すると共に基体の一部まで伸びて形成された少なくとも一つの凹部又は溝に充填保持される固体潤滑剤において、炭化水素系ワックスは、炭素数がおおむね24以上のパラフィン系ワックス、炭素数がおおむね26以上のオレフィン系ワックス、炭素数がおおむね28以上のアルキルベンゼン及びマイクロクリスタリンワックスのうちの少なくとも一つから選択されるとよい。 In the solid lubricant that fills and holds in at least one recess or groove formed in the surface of the base material and the surface material at the surface of the surface material and extending to a part of the base material, the hydrocarbon wax generally has a carbon number. It may be selected from at least one of 24 or more paraffin waxes, olefin waxes having about 26 or more carbon atoms, alkylbenzenes having about 28 or more carbon atoms, and microcrystalline waxes.
固体潤滑剤中の芳香族ポリアミド樹脂粉末は、メタフェニレンジアミンとイソフタル酸クロライドとを縮合重合して得られるメタフェニレンイソフタルアミドの粉末が使用されて好適である。 The aromatic polyamide resin powder in the solid lubricant is preferably a metaphenylene isophthalamide powder obtained by condensation polymerization of metaphenylenediamine and isophthalic acid chloride.
固体潤滑剤中の炭化水素油は、パラフィン系オイル、ナフテン系オイル等の炭化水素系鉱油又はポリ−α−オレフィン、ポリブテン等の炭化水素系合成油であると好ましい。 The hydrocarbon oil in the solid lubricant is preferably a hydrocarbon mineral oil such as paraffinic oil or naphthenic oil or a hydrocarbon synthetic oil such as poly-α-olefin or polybutene.
本発明によれば、摺動面は低摩擦性を有する表層材と該表層材の表面で開口する凹部又は溝に充填保持された固体潤滑剤とが露出しており、凹部又は溝に充填保持された固体潤滑剤中の炭化水素油が摺動摩擦熱によって摺動面に供給される結果、表層材の低摩擦性と固体潤滑剤の低摩擦性とがいかんなく発揮される摺動部材が提供される。 According to the present invention, the sliding surface is exposed to the surface layer material having low friction properties and the solid lubricant filled and held in the recesses or grooves opened on the surface of the surface layer material, and is filled and held in the recesses or grooves. As a result of the hydrocarbon oil contained in the solid lubricant being supplied to the sliding surface by sliding frictional heat, a sliding member is provided that exhibits the low friction of the surface material and the low friction of the solid lubricant. Is done.
次に本発明及びその実施の形態を、図に示す好ましい例に基づいて更に詳細に説明する。なお、本発明はこれら例に何等限定されないのである。 Next, the present invention and its embodiments will be described in more detail based on preferred examples shown in the drawings. The present invention is not limited to these examples.
図1において、平板状の摺動部材1は、繊維織布強化熱硬化性合成樹脂の積層体からなる四角柱の基体2と、基体2の一方の表面3(図5等参照)に一体に接合された表層材4と、基体2及び表層材4に表層材4の表面5で開口すると共に基体2の一部まで伸びて形成された複数個の円柱状の凹部6と、凹部6に充填保持された固体潤滑剤7とからなる。摺動部材1は、図2に示すように円柱をなすものであってもよく、更に凹部6は、図2に示すように互いに直交する二つの直方体の長溝からなる一つの凹部6であってもよい。
In FIG. 1, a flat sliding
図3に示す平板状の摺動部材1の基体2の製造装置において、アンコイラ8に巻かれた繊維織布からなる補強基材9は、送りローラ10によって熱硬化性合成樹脂ワニス11を貯えた容器12に送られ、容器12内に設けられた案内ローラ13及び14によって容器12内に貯えられた熱硬化性合成樹脂ワニス11内を通過せしめられることにより、補強基材9の表面に熱硬化性合成樹脂ワニス11が塗工される。ついで、熱硬化性合成樹脂ワニス11が塗工された補強基材9は送りローラ15によって圧縮ロール16及び17に送られ、圧縮ロール16及び17によって補強基材9の表面に塗工された熱硬化性合成樹脂ワニス11が繊維組織間隙にまで含浸せしめられる。そして、熱硬化性合成樹脂ワニス11が含浸塗布された補強基材9に対して乾燥炉18内で溶剤を飛ばすと同時に樹脂の反応が進められ、これにより成形可能なプリプレグ(樹脂加工基材シート)19が作製される。このようにして得られたプリプレグ19を図4に示すように所望の寸法に切断してこれを複数枚重ね合わせて積層にする。
In the manufacturing apparatus for the
基体2となる補強基材9に用いられる繊維織布としては、綿布(綿繊維織布)、アラミド繊維織布、ポリエステル繊維織布などの有機繊維織布又はガラス繊維布、炭素繊維布などの無機繊維織布が好適である。また、熱硬化性合成樹脂としては、フェノール樹脂、エポキシ樹脂、不飽和ポリエステル樹脂などが好適であり、これら熱硬化性合成樹脂の揮発性溶剤としては、メタノール、アセトン、メチルエチルケトンなど使用する熱硬化性合成樹脂によって適宜選択される。そして、熱硬化性合成樹脂を揮発性溶剤に溶かして形成される熱硬化性合成樹脂ワニスの固形分は、おおむね30〜65重量%であり、樹脂ワニスの粘度は、おおむね800〜5000cP、就中1000〜4000cPが好ましい。
Examples of the fiber woven fabric used for the reinforcing
第一の表層材4は、図5に示すように、ポリアミド樹脂シート40、好ましくは12ナイロン樹脂シートであり、更に好ましくはグラファイトを3〜7重量%含有したグラファイト入り12ナイロン樹脂シートである。このシートは、おおよそ0.5mmの厚さに形成される。
As shown in FIG. 5, the first
第二の表層材4は、図6に示すように、有機繊維からなる織布41aと織布41aの表面及び繊維組織間隙に含浸塗工されたPTFEを含有する熱硬化性合成樹脂41bとからなる織布シート41から形成されている。
As shown in FIG. 6, the second
織布シート41は、基体2の製造方法で使用した図3に示す製造装置と同様の製造装置によって同様の製造方法によって製作される。すなわち、アンコイラ8に巻かれた有機繊維からなる織布41aは、送りローラ10によってPTFE粉末と熱硬化性合成樹脂ワニスとの混合液21を貯えた容器12に送られ、容器12内に設けられた案内ローラ13及び14によって容器12内に貯えられた混合液21内を通過せしめられることにより、織布41aの表面に混合液21が塗工される。ついで、混合液21が塗工された織布41aは送りローラ15によって圧縮ロール16及び17に送られ、圧縮ロール16及び17によって織布41aの表面に塗工された混合液21が繊維組織間隙にまで含浸せしめられる。そして、混合液21が含浸塗布された織布41aに対して乾燥炉18内で溶剤を飛ばすと同時に樹脂の反応が進められ、これにより成形可能なプリプレグ(織布シート41)が作製される。
The
第二の表層材4を形成する有機繊維からなる織布41aに含浸塗工される熱硬化性合成樹脂ワニスに含有されるPTFE粉末は、成形用又は固体潤滑用の粉末が使用されるが、熱硬化性合成樹脂ワニスとの混合における当該熱硬化性合成樹脂ワニスへの均一分散性の観点からは固体潤滑用の粉末が好ましく、その平均粒径はおおよそ1〜50μm、好ましくは1〜30μmである。このようなPTFEの具体例としては、三井デュポンフロロケミカル社製の「テフロン(登録商標)7J(商品名)」及び「TLP−10(商品名)」、旭硝子社製の「フルオンG163(商品名)」、「フルオンL169J(商品名)」、ダイキン工業社製の「ポリフロンM15(商品名)」及び「ルブロンL5(商品名)」、喜多村社製の「KTL610、KTL350、KTL8N(いずれも商品名)」などが挙げられる。
The PTFE powder contained in the thermosetting synthetic resin varnish that is impregnated and applied to the
そして、第二の表層材4を形成する有機繊維からなる織布41aと熱硬化性合成樹脂とPTFEとの割合は、織布25〜35重量%、熱硬化性合成樹脂30〜45重量%、PTFE30〜45重量%が好ましい範囲である。この範囲において、表層材4(織布シート41)としての摩擦摩耗特性の観点から、織布41aと織布41aに含浸塗工される熱硬化性合成樹脂とPTFEとの配合割合が決定される。熱硬化性合成樹脂の配合割合が30重量%未満では表層材4としての接合強度が充分でなく、また45重量%を超えて配合するとPTFEの低摩擦性を損なう虞がある。また、PTFEは表層材4に低摩擦性を付与するものであるが、配合割合が30重量%未満では表層材4に充分な低摩擦性を付与し難く、また45重量%を超えて配合すると、熱硬化性合成樹脂の具有する接合性を低下させ、結果として表層材4の剥離を惹起させる虞がある。
And the ratio of the woven
第三の表層材4は、図7に示すように、PTFE繊維の織布42aと有機繊維の織布42bとが重ね合わされ、かつふっ素樹脂製糸42cによって縫合一体化された複合織布42d(図8及び図9参照)と複合織布42dの表面及び繊維組織間隙に含浸塗工された熱硬化性合成樹脂42eとからなる複合織布シート42から形成されている。
As shown in FIG. 7, the third
複合織布42dにおいて、PTFE繊維の織布42aと有機繊維の織布42bとを縫合一体化するふっ素樹脂製糸42cとしては、PTFEからなる糸及びFEPからなる糸のいずれかが使用され、ふっ素樹脂製糸42cは単糸及び紡糸のいずれか一方であり、おおむね200〜1,200デニールの範囲のものが好適に使用される。そして、両織布42a及び42bはふっ素樹脂製糸42cによって、ぐし縫い、並縫い、本返し縫い、半返し縫い及びステッチング縫いのいずれか一つの方法で縫合一体化される。
In the composite woven
複合織布シート42も、基体2の製造方法で使用した図3に示す製造装置と同様の製造装置によって同様の製造方法によって製作される。すなわち、アンコイラ8に巻かれた複合織布42dは、送りローラ10によって熱硬化性合成樹脂ワニス11を貯えた容器12に送られ、容器12内に設けられた案内ローラ13及び14によって容器12内に貯えられた熱硬化性合成樹脂ワニス11内を通過せしめられることにより、複合織布42dの表面に熱硬化性合成樹脂ワニス11が塗工される。ついで、熱硬化性合成樹脂ワニス11が塗工された複合織布42dは送りローラ15によって圧縮ロール16及び17に送られ、圧縮ロール16及び17によって複合織布42dの表面に塗工された熱硬化性合成樹脂ワニス11が繊維組織間隙にまで含浸せしめられる。そして、熱硬化性合成樹脂ワニス11が含浸塗布された複合織布42dに対して乾燥炉18内で溶剤を飛ばすと同時に樹脂の反応が進められ、これにより成形可能なプリプレグ(複合織布シート42)が作製される。
The composite woven
第二及び第三の表層材4を形成する織布シート41及び複合織布シート42において、有機繊維からなる織布41a及び42bは、綿布、アラミド繊維織布、ポリエステル繊維織布及び木綿(綿繊維)とポリエステル樹脂繊維との混紡織布などが好適に使用される。これら織布41a及び42bの織物組織は、特に限定されるものではなく、平織、斜文織、朱子織などいずれであってもよい。
In the
第一の表層材4を形成するポリアミド樹脂シート40、第二の表層材4を形成する織布シート41及び第三の表層材4を形成する複合織布シート42は、それぞれ所望の寸法に切断され、これを積層体からなる基体2の一方の表面3に載置し、積層方向に加熱、加圧成形して基体2の表面3に一体に接合される。なお、第三の表層材4の複合織布シート42は、有機繊維からなる織布42b側を基体2の表面3に向けて載置される。
The polyamide resin sheet 40 that forms the first
このように基体2の一方の表面3上に一体に接合された第一、第二及び第三の表層材4には、表層材4の表面5で開口すると共に基体2の一部まで伸びた複数個の凹部6が形成される。複数個の凹部6は、表層材4の表面5の面積に占める凹部6の開口部の面積の総和が20〜30%の割合となるように形成される。この凹部6は後述する固体潤滑剤を充填保持するものであり、固体潤滑剤の低摩擦性等の摺動特性を良好に発揮させるためには、表層材4の表面5の面積に占める凹部6の開口部の面積の総和が少なくとも20%必要とされる。しかしながら、表層材4の表面5の面積に占める凹部6の開口部の面積の総和が30%を超えると表層材4の強度低下を来たすことになる。凹部6は、ドリル、バイト等を用いた穴あけ加工によって形成される。
Thus, the first, second, and third
図5は第一の表層材4であるポリアミド樹脂シート40を具備した平板状の摺動部材1の断面図を、図6は第二の表層材4である織布シート41を具備した平板状の摺動部材1の断面図を、図7は第三の表層材4である複合織布シート42を具備した平板状の摺動部材1の断面図を夫々示す。
FIG. 5 is a cross-sectional view of the flat sliding
図10に示す円筒状の摺動部材1は、繊維織布強化熱硬化性合成樹脂の積層体からなる円筒状の基体2と、基体2の内周面3aに一体に接合された表層材4と、基体2及び表層材4に表層材4の表面5で開口すると共に基体2の一部まで伸びて長手方向に沿って配列されて形成された複数個のリング状の溝61と、溝61に充填保持された固体潤滑剤7とからなる。
A cylindrical sliding
図11に示す円筒状の摺動部材1の製造装置において、二本の加熱ローラ22及び22と一本の加圧ローラ23を夫々三角形の頂点に位置するように配置し、その真ん中に芯型24を置いて、芯型24に第一、第二及び第三の表層材4のいずれかを少なくとも一周分捲回し、ついで表層材4の外側にアンコイラ25に巻かれた前記と同様のプリプレグ19を巻き付け、芯型24を一定方向に駆動回転せしめ、二本の加熱ローラ22及び22と加圧ローラ23とによって所望の厚さの積層体からなる基体2を加圧、加熱しながら形成し、これにより内周面に表層材4を一体に接合した円筒状の摺動部材1が作製される。
In the manufacturing apparatus of the cylindrical sliding
このように形成された円筒状の摺動部材1の表層材の表面(内周面)5に、表層材4の表面5で開口し、しかも、長手方向に沿って配列されていると共に基体2の一部まで伸びた複数個の溝61がバイト等を用いた切削加工によって形成される。複数個の溝61は、表層材4の表面5の面積に占める溝61の開口部の面積の総和が20〜30%の割合となるように形成される。この溝61は後述する固体潤滑剤を充填保持するものであり、固体潤滑剤の低摩擦性等の摺動特性を良好に発揮させるためには、表層材4の表面5の面積に占める凹部6の開口部の面積の総和が少なくとも20%必要とされる。しかしながら、表層材4の表面5の面積に占める凹部6の開口部の面積の総和が30%を超えると表層材4の強度低下を来たすことになる。
The surface (inner peripheral surface) 5 of the
表層材4の表面5で開口すると共に基体2の一部まで伸びた複数個の凹部6又は溝61に充填保持される固体潤滑剤7は、カーボンブラック5〜15重量%と炭化水素系ワックス10〜20重量%と芳香族ポリアミド樹脂粉末1〜5重量%と炭化水素油10〜20重量%と残部常温硬化型エポキシ樹脂とを含んでいる。
The
固体潤滑剤の成分中のカーボンブラックは、固体潤滑剤を補強する効果を発揮すると共に後述する炭化水素油を吸収保持する保持体としての役割を発揮する。カーボンブラックとしては、アセチレンブラック、オイルファーネスブラック、サーマルブラック、チャンネルブラック、ガスファーネスブラックなどが挙げられる。特に、一次粒子径が約20nm、DBP吸油量が約100ml/100g、比表面積が約110m2/gを有しているものが好ましい。具体的には、旭カーボン社製の「SUNBLACK X15(商品名)」、三菱化学社製の「MA100(商品名)」が好ましいものとして例示される。そして、カーボンブラックの配合量は、5〜15重量%、好ましくは10〜15重量%である。配合量が5重量%未満では、固体潤滑剤の補強効果が充分発揮されず、また15重量%を超えた場合は、固体潤滑剤の流動性を損ない、凹部又は溝への固体潤滑剤の充填作業性を悪化させる虞がある。 Carbon black in the component of the solid lubricant exhibits the effect of reinforcing the solid lubricant and also serves as a holding body that absorbs and holds hydrocarbon oil described later. Examples of carbon black include acetylene black, oil furnace black, thermal black, channel black, and gas furnace black. Particularly preferred are those having a primary particle diameter of about 20 nm, a DBP oil absorption of about 100 ml / 100 g, and a specific surface area of about 110 m 2 / g. Specifically, “SUNBLACK X15 (trade name)” manufactured by Asahi Carbon Co., Ltd. and “MA100 (trade name)” manufactured by Mitsubishi Chemical Corporation are exemplified as preferable examples. And the compounding quantity of carbon black is 5 to 15 weight%, Preferably it is 10 to 15 weight%. When the blending amount is less than 5% by weight, the reinforcing effect of the solid lubricant is not sufficiently exhibited. When the blending amount exceeds 15% by weight, the fluidity of the solid lubricant is impaired, and the solid lubricant is filled in the recesses or grooves. There is a possibility of deteriorating workability.
炭化水素系ワックスは、固体潤滑剤に低摩擦性を付与すると共にカーボンブラックと同様、後述する炭化水素油を吸収保持する保持体としての役割を発揮する。炭化水素系ワックスとしては、炭素数がおおむね24以上のパラフィン系ワックス、炭素数がおおむね26以上のオレフィン系ワックス、炭素数がおおむね28以上のアルキルベンゼン及びマイクロクリスタリンワックスのうちの少なくとも一つから選択される。炭化水素系ワックスとして、具体的には、日本精蝋社製のパラフィンワックス「150(商品名)」、クラリアントジャパン社製のポリエチレンワックス「リコワックスPE520(商品名)」、日本精蝋社製のマイクロクリスタリンワックス「Hi−Mic−1080(商品名)」、日興ファインプロダクツ社製のポリエチレンワックスとパラフィンワックスとの混合物「ゴデスワックス(商品名)」等が挙げられる。そして、炭化水素系ワックスの配合量は、10〜20重量%、好ましくは15〜20重量%である。配合量が10重量%未満では、固体潤滑剤に低摩擦性を充分付与し得ず、また20重量%を超えて配合すると摺動部材基体に形成された凹部又は溝への固体潤滑剤の接合力を低下させる虞がある。 The hydrocarbon wax imparts low friction to the solid lubricant and, like carbon black, plays a role as a holding body that absorbs and holds hydrocarbon oil described later. The hydrocarbon wax is selected from at least one of paraffin wax having about 24 or more carbon atoms, olefin wax having about 26 or more carbon atoms, alkylbenzene having about 28 or more carbon atoms, and microcrystalline wax. The Specific examples of the hydrocarbon wax include a paraffin wax “150 (trade name)” manufactured by Nippon Seiwa Co., Ltd., a polyethylene wax “Lico Wax PE520 (trade name)” manufactured by Clariant Japan, and a product manufactured by Nippon Seiwa Co., Ltd. Examples thereof include microcrystalline wax “Hi-Mic-1080 (trade name)”, a mixture of polyethylene wax and paraffin wax manufactured by Nikko Fine Products, Ltd. and “Godes wax (trade name)”. And the compounding quantity of hydrocarbon wax is 10 to 20 weight%, Preferably it is 15 to 20 weight%. If the blending amount is less than 10% by weight, the solid lubricant cannot be sufficiently imparted with low friction. If the blending amount exceeds 20% by weight, the solid lubricant is bonded to the recesses or grooves formed on the sliding member base. May reduce power.
芳香族ポリアミド樹脂粉末は、固体潤滑剤に耐摩耗性を付与する効果を発揮する。芳香族ポリアミド樹脂粉末としては、メタフェニレンジアミンとイソフタル酸クロライドとを縮合重合して得られるメタフェニレンイソフタルアミドの粉末で、好ましい例として、例えば帝人社製の「コーネックス(商品名)」等が挙げられる。そして、芳香族ポリアミド樹脂粉末の配合量は、1〜5重量%、好ましくは3〜5重量%である。配合量が1重量%未満では固体潤滑剤に耐摩耗性を充分付与することができず、また配合量が5重量%を超えると、固体潤滑剤の低摩擦性を損なうばかりでなく固体潤滑剤の流動性を損ない、摺動部材基体の凹部又は溝への充填作業性を悪化させる虞がある。 The aromatic polyamide resin powder exhibits the effect of imparting wear resistance to the solid lubricant. The aromatic polyamide resin powder is a metaphenylene isophthalamide powder obtained by condensation polymerization of metaphenylenediamine and isophthalic acid chloride. As a preferable example, for example, “Conex (trade name)” manufactured by Teijin Ltd. Can be mentioned. And the compounding quantity of aromatic polyamide resin powder is 1 to 5 weight%, Preferably it is 3 to 5 weight%. If the blending amount is less than 1% by weight, sufficient wear resistance cannot be imparted to the solid lubricant. If the blending amount exceeds 5% by weight, not only the low friction property of the solid lubricant is impaired but also the solid lubricant. This may impair the fluidity of the sliding member and deteriorate the workability of filling the recess or groove of the sliding member base.
炭化水素油は、固体潤滑剤に低摩擦性を付与するものであり、その潤滑形態としては、固体潤滑剤が埋め込まれた摺動部材と相手材(軸等)との摺動時に発生する摩擦熱により固体潤滑剤から摺動面にスムーズに供給され、摺動面に介在して低摩擦性を与えるものである。炭化水素油としては、具体的には、出光興産社製のパラフィン系オイル「ダイアナプロセスオイルPW(商品名)」、出光興産社製のナフテン系オイル「ダイアナプロセスオイルNS(商品名)」、三井化学社製のポリ−α−オレフィン「ルーカント(商品名)」、日本油脂社製のポリブテン「NAソルベント(商品名)」等が挙げられる。本発明で使用する炭化水素油としては、いわゆる基油のみの使用でもよく、この基油に潤滑油の添加剤として一般に用いられる酸化防止剤、清浄分散剤、粘度指数向上剤、流動点降下剤、摩擦調整剤・油性剤、摩耗防止剤・極圧剤、防錆剤等を配合したものも使用し得る。そして、炭化水素油の配合量は、カーボンブラック及び炭化水素系ワックスに吸収保持されることから比較的多量の配合が可能であり、10〜20重量%、好ましくは15〜20重量%である。配合量が10重量%未満では、固体潤滑剤への低摩擦性の付与が充分でなく、また配合量が20重量%を超えると、成形時に流出(ブリードアウト)すると共に固体潤滑剤の保形性を低下させる虞がある。 Hydrocarbon oil imparts low friction to a solid lubricant, and as a lubrication form, friction generated when a sliding member embedded with a solid lubricant and a counterpart material (such as a shaft) slides. It is smoothly supplied from the solid lubricant to the sliding surface by heat, and is interposed in the sliding surface to give low friction. As hydrocarbon oils, specifically, paraffinic oil “Diana Process Oil PW (trade name)” manufactured by Idemitsu Kosan Co., Ltd., naphthenic oil “Diana Process Oil NS (trade name)” manufactured by Idemitsu Kosan Co., Ltd., Mitsui Examples thereof include poly-α-olefin “Lucanto (trade name)” manufactured by Kagaku Co., Ltd. and polybutene “NA Solvent (trade name)” manufactured by NOF Corporation. As the hydrocarbon oil used in the present invention, only a so-called base oil may be used. Antioxidants, detergent dispersants, viscosity index improvers, pour point depressants generally used as additives for lubricating oils in this base oil. In addition, those containing a friction modifier / oil agent, an anti-wear agent / extreme pressure agent, a rust preventive agent and the like may be used. And since the compounding quantity of hydrocarbon oil is absorbed and hold | maintained by carbon black and hydrocarbon type wax, a comparatively large quantity can be mix | blended, and is 10-20 weight%, Preferably it is 15-20 weight%. If the blending amount is less than 10% by weight, the low-friction property is not sufficiently imparted to the solid lubricant. If the blending amount exceeds 20% by weight, the solid lubricant flows out during molding (bleed out) and the shape of the solid lubricant is retained. There is a risk of reducing the performance.
常温硬化型エポキシ樹脂は、カーボンブラック、炭化水素系ワックス、芳香族ポリアミド樹脂粉末及び炭化水素油の各成分同志を接合する接合剤の役割と固体潤滑剤を凹部又は溝において基体に接合させる接合剤の役割を担うものである。具体的には、常温硬化型の二液性エポキシ樹脂であるレジナス化成社製の「レジナスボンド(商品名)」を挙げることができる。そして、常温硬化型エポキシ樹脂の配合量は、40〜55重量%、好ましくは45〜55重量%である。配合量が40重量%未満では、上記接合剤としての役割が充分発揮されず、また配合量が55重量%を超えると、固体潤滑剤を凹部又は溝において基体に接合させる接合剤としての役割は高まる反面、潤滑に寄与しないエポキシ樹脂が固体潤滑剤の表面に露出する割合が多くなりすぎ、炭化水素系ワックス及び炭化水素油の低摩擦性の効果を失わせることになる。 The room temperature curing epoxy resin is a bonding agent that bonds carbon black, hydrocarbon wax, aromatic polyamide resin powder and hydrocarbon oil to each other, and a bonding agent that bonds a solid lubricant to a substrate in a recess or groove. It plays the role of Specifically, “Resinus Bond (trade name)” manufactured by Resinas Kasei Co., Ltd., which is a two-component epoxy resin that is a room temperature curing type, can be mentioned. And the compounding quantity of a room temperature curing type epoxy resin is 40 to 55 weight%, Preferably it is 45 to 55 weight%. When the blending amount is less than 40% by weight, the role as the above-mentioned bonding agent is not sufficiently exerted, and when the blending amount exceeds 55% by weight, the role as the bonding agent for bonding the solid lubricant to the substrate in the recess or the groove is On the other hand, the proportion of the epoxy resin that does not contribute to lubrication is exposed on the surface of the solid lubricant is excessive, and the low friction effect of the hydrocarbon wax and hydrocarbon oil is lost.
本発明の固体潤滑剤及び摺動部材は、次のようにして形成される。上記の各成分を所定量計量し、ヘンシェルミキサー、スーパーミキサー、ボールミル、ダンブラー等の混合機にて投入し、混合して固体潤滑剤混練物を作製した。この混練物を凹部又は溝が形成された基体の表面に一体に接合された表層材に供給する。ついで、所定の圧力を加えて該混練物を表層材の凹部又は溝に充填し、充填後、所定時間放置して混練物の成分中のエポキシ樹脂の硬化を行わせ、この硬化で該混練物を該凹部又は溝に強固に接合固定することにより、該凹部又は溝に固体潤滑剤を埋め込んだ摺動部材が形成される。 The solid lubricant and the sliding member of the present invention are formed as follows. A predetermined amount of each of the above components was weighed, charged in a mixer such as a Henschel mixer, a super mixer, a ball mill, or a dumbler, and mixed to prepare a solid lubricant kneaded product. This kneaded material is supplied to the surface layer material integrally bonded to the surface of the substrate on which the recess or groove is formed. Next, a predetermined pressure is applied to fill the kneaded material into the recesses or grooves of the surface layer material, and after filling, the epoxy resin in the components of the kneaded material is cured by leaving it for a predetermined time. Is firmly bonded and fixed in the recess or groove, thereby forming a sliding member in which the solid lubricant is embedded in the recess or groove.
次に本発明を実施例に基づいて詳細に説明する。なお、本発明はこれらの実施例に何等限定されないのである。 Next, the present invention will be described in detail based on examples. In addition, this invention is not limited to these Examples at all.
〔基体の作製〕
繊維織布として平織り綿布を準備し、該綿布を送りローラにて、樹脂固形分64.5重量%のフェノール樹脂ワニスを貯えた容器内を通過させて、該綿布の表面に樹脂ワニスを塗工し、圧縮ロールによって綿布の表面に塗工された樹脂ワニスを繊維組織間隙にまで含浸せしめたのち、乾燥炉内で溶剤を飛ばすと同時に樹脂の反応を進め基体プリプレグ(樹脂加工綿布)を得た。このプリプレグを一辺の長さが30mmの方形状に切断し、これを8枚重ね合わせた。
[Preparation of substrate]
A plain woven cotton cloth is prepared as a fiber woven cloth, and the cotton cloth is passed by a feed roller through a container storing a phenol resin varnish having a resin solid content of 64.5% by weight, and the resin varnish is applied to the surface of the cotton cloth. After impregnating the resin varnish coated on the surface of the cotton cloth with a compression roll to the gap between the fiber structures, the solvent was blown in the drying furnace and the reaction of the resin proceeded to obtain a base prepreg (resin-treated cotton cloth). . This prepreg was cut into a square shape having a side length of 30 mm, and 8 sheets thereof were overlapped.
〔表層材の作製〕
第一の表層材
グラファイトを5重量%含有した12ナイロンから厚さ0.5mmのシートを作製し、これを第一の表層材とした。
[Production of surface material]
First surface layer material A sheet having a thickness of 0.5 mm was prepared from 12 nylon containing 5% by weight of graphite, and this was used as the first surface layer material.
第二の表層材
有機繊維からなる織布として、平織綿布を準備し、該綿布を送りローラにて、フェノール樹脂ワニスとPTFE粉末(ダイキン工業社製の「ルブロンL5(商品名)」)との混合樹脂ワニスとを貯えた容器内を通過させ、綿布の表面に混合樹脂ワニスを塗工し、圧縮ロールによって綿布の表面に塗工された混合樹脂ワニスを繊維組織間隙にまで含浸せしめた後、乾燥炉内で溶剤を逸散させると同時に樹脂の反応を進め、綿布30重量%とフェノール樹脂39重量%とPTFE31重量%とからなるプリプレグ(織布シート)を得た。このプリプレグを一辺の長さが30mmの方形状に切断し、これを3枚重ね合わせた。
Second surface layer material As a woven fabric composed of organic fibers, a plain woven cotton fabric is prepared, and the cotton fabric is fed with a phenolic resin varnish and PTFE powder ("Lublon L5 (trade name)" manufactured by Daikin Industries, Ltd.) using a feed roller. After passing through the container storing the mixed resin varnish, coating the mixed resin varnish on the surface of the cotton cloth, and impregnating the mixed resin varnish coated on the surface of the cotton cloth with a compression roll to the fiber tissue gap, The solvent was allowed to dissipate in the drying furnace and at the same time the reaction of the resin proceeded to obtain a prepreg (woven fabric sheet) comprising 30% by weight of cotton cloth, 39% by weight of phenol resin and 31% by weight of PTFE. This prepreg was cut into a square shape having a side length of 30 mm, and three of them were overlapped.
第三の表層材
平織したPTFE繊維の織布と、有機繊維からなる織布として上記と同様の平織綿布とを準備し、PTFE繊維の織布と平織綿布とを重ね合わせた。太さ400デニールのPTFE製糸を準備し、重ね合わされたPTFE繊維の織布と平織綿布とをその重ね合わせ方向に並縫いして縫合一体化した複合織布を作製した。複合織布を送りローラにて、樹脂固形分64.5重量%のフェノール樹脂ワニスを貯えた容器内を通過させ、複合織布の表面に樹脂ワニスを塗工し、圧縮ロールによって複合織布の表面に塗工された樹脂ワニスを繊維組織間隙にまで含浸せしめた後、乾燥炉内で溶剤を逸散させると同時に樹脂の反応を進めプリプレグ(複合織布シート)を得た。このプリプレグを一辺の長さが30mmの方形状に切断した。
Third surface layer material A woven fabric of plain woven PTFE fibers and a plain woven cotton fabric similar to the above as a woven fabric made of organic fibers were prepared, and the woven fabric of PTFE fibers and the plain woven cotton fabric were overlapped. A PTFE yarn having a thickness of 400 denier was prepared, and a composite woven fabric was produced by stitching together the overlapped PTFE fiber woven fabric and plain woven cotton fabric in the overlapping direction. The composite woven fabric is passed by a feed roller through a container storing a phenol resin varnish having a resin solid content of 64.5% by weight, the resin varnish is applied to the surface of the composite woven fabric, and the composite woven fabric is compressed by a compression roll. After the resin varnish coated on the surface was impregnated into the gap between the fiber structures, the solvent was dissipated in the drying furnace and the reaction of the resin proceeded to obtain a prepreg (composite woven fabric sheet). This prepreg was cut into a square shape having a side length of 30 mm.
第一の表層材、第二の表層材及び第三の表層材をそれぞれ基体プリプレグの表面に載置し、厚さ方向(重ね合わせ方向)に成形圧力70kg/cm2、成形温度160℃、成形時間20分間の条件で圧縮成形し、基体と表層材とを一体に接合した積層体を得た。なお、第三の表層材の複合織布シートにおいては、有機繊維からなる織布(平織綿布)側を基体プリプレグの表面に向けて載置した。 The first surface layer material, the second surface layer material, and the third surface layer material are respectively placed on the surface of the base prepreg, a molding pressure of 70 kg / cm 2 in the thickness direction (overlapping direction), a molding temperature of 160 ° C., and molding. The laminate was compression molded under a condition of 20 minutes to obtain a laminate in which the substrate and the surface layer material were joined together. In the composite woven fabric sheet of the third surface layer material, the woven fabric (plain woven cotton fabric) side made of organic fibers was placed facing the surface of the base prepreg.
表面に第一の表層材、第二の表層材及び第三の表層材をそれぞれ接合した積層体の該表層材及び基体に穴あけ加工を施し、直径8mm、深さ0.9mmの円柱状の凹部を4個形成(表層材の表面の面積に占める凹部の開口部の面積の総和は22%)し、それぞれ摺動部材基体I、摺動部材基体II及び摺動部材基体IIIを得た。 A cylindrical concave portion having a diameter of 8 mm and a depth of 0.9 mm is formed by drilling the surface layer material and the substrate of the laminate in which the first surface layer material, the second surface layer material, and the third surface layer material are respectively bonded to the surface. 4 were formed (the total area of the openings of the recesses occupying the surface area of the surface layer material was 22%) to obtain a sliding member base I, a sliding member base II, and a sliding member base III, respectively.
〔固体潤滑剤の作製〕
カーボンブラックとして旭カーボン社製の「SUNBLACK X15(商品名)」10〜15重量%と、炭化水素系ワックスとして日興ファインプロダクツ社製の「ゴデスワックス(商品名)」16〜20重量%と、芳香族ポリアミド樹脂粉末として帝人社製の「コーネックス(商品名)」5重量%と、炭化水素油として出光興産社製のパラフィン系オイル「PW−90(商品名)」及び「PW−380(商品名)」の合量10〜20重量%と、常温硬化型エポキシ樹脂(常温硬化型二液性エポキシ樹脂)としてレジナス化成社製「レジナスボンド(商品名)」40〜55重量%とをヘンシェルミキサーに投入し、混合して固体潤滑剤混練物を作製した。固体潤滑剤混練物の成分組成(重量%)を表1に示す。
(Production of solid lubricant)
Asahi Carbon Co., Ltd. “SUNBLACK X15 (trade name)” 10-15% by weight as carbon black, Nikko Fine Products “Godes Wax (trade name)” 16-20% by weight as hydrocarbon wax, aromatic 5% by weight of Teijin's “Conex (trade name)” as the polyamide resin powder, and Idemitsu Kosan's paraffinic oils “PW-90 (trade name)” and “PW-380 (trade name) as hydrocarbon oils. ) ”And 10 to 20% by weight of“ Resinus Bond (trade name) ”manufactured by Reginas Kasei Co., Ltd. as a room temperature curable epoxy resin (room temperature curable two-part epoxy resin). And mixed to prepare a solid lubricant kneaded product. Table 1 shows the component composition (% by weight) of the solid lubricant kneaded product.
実施例1〜9
表面に4個の円柱状の凹部を備えた摺動部材基体に固体潤滑剤混練物を供給したのち、摺動部材基体と固体潤滑剤混練物に所定の圧力をかけ、室温に放置して固体潤滑剤混練物中の常温硬化型エポキシ樹脂を硬化させ、該摺動部材基体の凹部に固体潤滑剤を充填保持し、これを摺動部材とした。
Examples 1-9
After supplying the solid lubricant kneaded material to the sliding member base body having four cylindrical recesses on the surface, a predetermined pressure is applied to the sliding member base body and the solid lubricant kneaded material, and the solid material is left at room temperature to be solid. The room temperature curable epoxy resin in the lubricant kneaded product was cured, and the solid lubricant was filled and held in the concave portion of the sliding member base, which was used as the sliding member.
〔比較例〕
比較例1
PTFE繊維(400デニール)とガラス繊維(101デニール)とを綾織(斜文織)した交織布(表面にPTFE繊維が占める割合70%、ガラス繊維の割合30%)にフェノール樹脂ワニス(濃度55%)を30重量%(固形分として)含浸せしめて乾燥して得たPTFE交織布プリプレグを一辺の長さが30mmの方形状に切断して表層材とした。
[Comparative example]
Comparative Example 1
PTFE fiber (400 denier) and glass fiber (101 denier) in a twill weave (obliquely weave) cloth (PTFE fiber occupies 70%, glass fiber ratio 30%) and phenol resin varnish (concentration 55%) ) Was impregnated with 30% by weight (as a solid content) and dried to obtain a surface layer material by cutting a PTFE unwoven cloth prepreg into a rectangular shape with a side length of 30 mm.
熱可塑性ポリエステル繊維(65重量%)と綿繊維(35重量%)とよりなる混紡布にフェノール樹脂ワニス(上記と同じ)を45重量%(固形分として)含浸せしめて乾燥してプリプレグを作製し、このプリプレグを一辺の長さが30mmの方形状に切断し、これを10枚重ね合わせて基体とした。 A prepreg is prepared by impregnating 45% by weight (as a solid content) of a phenolic resin varnish (same as above) into a blended fabric made of thermoplastic polyester fiber (65% by weight) and cotton fiber (35% by weight). The prepreg was cut into a square shape with a side length of 30 mm, and 10 sheets of these were stacked to form a substrate.
表層材のPTFE繊維が占める割合70%の側を基体の上に載置し、厚さ方向(重ね合わせ方向)に成形圧力50kg/cm2、成形温度150℃、成形時間5分間の条件で圧縮成形し、基体と表層材とを一体に接合した積層体を得、これを摺動部材とした。 70% of the PTFE fiber in the surface layer material is placed on the base and compressed in the thickness direction (overlapping direction) under conditions of a molding pressure of 50 kg / cm 2 , a molding temperature of 150 ° C., and a molding time of 5 minutes. The laminated body which shape | molded and integrally joined the base | substrate and the surface layer material was obtained, and this was made into the sliding member.
比較例2
織布として、コポリパラフェニレン・3,4’オキシジフェニレン・テレフタルアミド樹脂繊維〔帝人社製の「テクノーラ(商品名)」〕を平織りしたアラミド繊維織布を準備し、該アラミド繊維織布を送りローラにて、エポキシ樹脂とPTFE〔ダイキン工業社製の「ルブロンL5(商品名)」〕との混合樹脂ワニスを貯えた容器内を通過させて、該アラミド繊維織布の表面に混合ワニスを塗工し、圧縮ロールによってアラミド繊維織布の表面に塗工された混合樹脂ワニスを繊維組織間隙にまで含浸せしめた後、乾燥炉内で溶剤を逸散させると同時に樹脂の反応を進め、アラミド繊維織布30重量%とPTFE31重量%とエポキシ樹脂39重量%とからなるプリプレグを作製し、このプリプレグを一辺の長さ30mmの方形状に切断し、これを表層材とした。
Comparative Example 2
As a woven fabric, an aramid fiber woven fabric obtained by plain weaving
前記実施例の基体と同様の一辺の長さが30mmの方形状に切断したプリプレグを10枚重ね合わせて形成した基体の上に表層材を載せ、厚さ方向に成形圧力70kg/cm2、成形温度160℃、成形時間10分間の条件で圧縮成形し、基体と表層材とを一体に接合した積層体を得、これを摺動部材とした。 A surface layer material is placed on a substrate formed by stacking 10 prepregs cut into a rectangular shape with a side length of 30 mm, which is the same as that of the substrate of the above example, and a molding pressure of 70 kg / cm 2 is formed in the thickness direction. Compression molding was performed under the conditions of a temperature of 160 ° C. and a molding time of 10 minutes to obtain a laminate in which the substrate and the surface layer material were integrally joined, and this was used as a sliding member.
次に、上記実施例1乃至9及び比較例1、2の摺動部材について、スラスト試験(1)及び(2)にて摩擦性能を試験した。試験条件を表2及び表3に示し、各試験での試験結果を表4及び表5に示す。 Next, the friction performance of the sliding members of Examples 1 to 9 and Comparative Examples 1 and 2 was tested in the thrust tests (1) and (2). Test conditions are shown in Table 2 and Table 3, and test results in each test are shown in Table 4 and Table 5.
(表2)
試験条件(1)
面 圧 19.6N/mm2(200kgf/cm2)
速 度 0.5m/min
耐久時間 72時間
潤 滑 無潤滑
相手材 SUS304
試験方法 二軸試験機の台上に相手材を固定し、該相手材に摺動部材の固体潤滑剤の充填側(比較例の場合には表層側)を摺動自在に接触させると共に、該摺動部材に面圧が19.6N/mm2となるように荷重を加え、相手材側を上記速度で加振(±50mm)し、12時間毎に摩擦係数を測定した。
(Table 2)
Test conditions (1)
Surface pressure 19.6 N / mm 2 (200 kgf / cm 2 )
Speed 0.5m / min
Endurance time 72 hours Lubrication Non-lubricating material SUS304
Test method A mating material is fixed on the stand of a biaxial testing machine, and the solid lubricant filling side (in the case of a comparative example, the surface layer side) of the sliding member is slidably brought into contact with the mating material. A load was applied to the sliding member so that the surface pressure was 19.6 N / mm 2 , the counterpart material side was vibrated at the above speed (± 50 mm), and the coefficient of friction was measured every 12 hours.
(表3)
試験条件(2)
面 圧 19.6N/mm2(200kgf/cm2)
速 度 30mm/sec〜500mm/sec
潤 滑 実施例1乃至9及び比較例2の摺動部材については潤滑なし
比較例1の摺動部材については摺動面にグリース塗布
相手材 SUS304
試験方法 二軸試験機の台上に相手材を固定し、該相手材に摺動部材の固体潤滑剤の充填側(比較例の場合には表層側)を摺動自在に当接させると共に、摺動部材に面圧が19.6N/mm2(一定)となるように荷重を加え、相手材側を上記速度で加振(ストローク±100mm)し、各速度における摩擦係数を測定した。
(Table 3)
Test conditions (2)
Surface pressure 19.6 N / mm 2 (200 kgf / cm 2 )
Speed 30mm / sec ~ 500mm / sec
Lubrication No lubrication for sliding members of Examples 1 to 9 and Comparative Example 2
For the sliding member of Comparative Example 1, apply grease to the sliding surface.
Test method Fixing the mating material on the stand of the biaxial testing machine, and making the mating material slidably contact the solid lubricant filling side of the sliding member (in the case of the comparative example, the surface layer side), A load was applied to the sliding member so that the surface pressure was 19.6 N / mm 2 (constant), the counterpart material side was vibrated at the above speed (stroke ± 100 mm), and the friction coefficient at each speed was measured.
以上の試験結果から明らかなように、実施例1乃至9は、試験条件(1)の耐久試験においては試験時間を通じて低い摩擦係数で安定した摺動を示し、また試験条件(2)の速度依存性についての試験においても、速度の変化に対して摩擦係数の変動が極めて小さい、換言すれば速度依存性が極めて小さいという結果を示した。一方、比較例1及び2はいずれの試験においても摩擦係数が高い値を示した。とくに試験条件(2)の速度依存性の試験では、速度の変化に応じて摩擦係数の上昇が認められ、速度依存性が極めて大きいという結果を示した。 As is apparent from the above test results, Examples 1 to 9 show stable sliding with a low coefficient of friction throughout the test time in the durability test under the test condition (1), and the speed dependence of the test condition (2). Also in the test on the property, the result showed that the variation of the friction coefficient with respect to the change in speed was extremely small, in other words, the dependence on speed was extremely small. On the other hand, Comparative Examples 1 and 2 showed a high coefficient of friction in both tests. In particular, in the speed dependence test of test condition (2), an increase in the coefficient of friction was observed according to the change in speed, indicating that the speed dependence was extremely large.
この速度依存性の試験結果の良否は、摺動部材のすべり免震装置への適用の可否を左右するもので、速度依存性に優れる摺動部材をすべり免震装置に適用した場合は、すべり出しの加速度を小さく保ったまま免震周期の長周期化が可能となり、大規模な地震による振動から小規模な地震等による振動に対しても構造物への振動の伝達を低減し得、構造物の確実な保護を達成し得るという効果をもたらすものである。 The quality of the speed dependence test results will determine whether or not the sliding member can be applied to a sliding seismic isolation device. If a sliding member with excellent speed dependence is applied to a sliding seismic isolation device, the sliding will start. The seismic isolation cycle can be extended while keeping the acceleration of the earthquake small, and transmission of vibration to the structure can be reduced from vibration due to large-scale earthquakes to vibrations due to small-scale earthquakes, etc. This brings about the effect that reliable protection can be achieved.
以上のとおり、本発明の摺動部材は、広範囲の分野において、低摩擦性が要求される部位への適用を可能とする低摩擦性を有する軸受、すべり板などの摺動部材を提供することができる。 As described above, the sliding member of the present invention provides a sliding member such as a bearing or a sliding plate having a low friction property that can be applied to a part requiring low friction property in a wide range of fields. Can do.
1 摺動部材
2 基体
4 表層材
6 凹部
7 固体潤滑剤
40 ポリアミド樹脂シート
41 織布シート
42 複合織布シート
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