JP2011158886A - 摺動部材およびその製造方法 - Google Patents
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Abstract
【解決手段】 超高分子量ポリエチレン(UHMWPE)粒子の焼結体である多孔体1を含み、摺動面5として多孔体1の表面を備えた摺動部材10において、摺動面5の粒子占有率を50%以下、表面粗さRaを2.0μm以下とする。摺動部材10は、UHMWPE粒子の焼結体を切削加工して得た多孔体を加熱し、摺動面5を加熱前に比べて平滑化して得ることができる。
【選択図】図1
Description
質量基準で、UHMWPE粒子(平均粒子径130μm)100部に対し、カーボンブラック(Cabot社製Vulcan XC72R)の粉末を3部の割合で攪拌混合して、黒色に着色された粉体を得た。この黒色粉体を外径500mm、高さ600mmの金型に充填した。この金型を金属製耐圧容器に入れ、容器内を1000Paまで減圧した。その後、容器内に加熱された水蒸気を導入し、165℃で6時間加熱した。その後、容器内を徐冷し、円筒状の焼結体を得た。この焼結体を、切削加工厚を0.21mmに設定した旋盤を用いて切削加工して、多孔体であるシート状成形体を得た。シート状成形体の厚みは0.21mmであった。次いでシート状成形体を200mm×200mmに裁断した。裁断したシートを10枚積層し、積層体を得た。積層体を2.5kgf/cm2で加圧しながら120℃で120分間加熱した。加熱後、積層体を構成するシートのうち最外層の2枚以外からシート1枚を取り出し、厚さ0.2mmのUHMWPE多孔質シートからなる摺動部材を得た。
200mm×200mmで厚さが1mmのアルミニウム板上に、実施例1と同様にして得た加熱前のシート状成形体を2枚積層させた。その上に同サイズのアルミニウム板を配置し、さらにその上にシート状成形体を2枚積層させた。同様の作業を繰り返し、表面および裏面がアルミニウム板であり、シート状成形体が計10枚、アルミニウム板が計6枚の積層体を得た。この積層体に2.5kgf/cm2の圧力を加え、120℃で120分間加熱した。加熱後、積層体を構成する10枚のシートからシート1枚を取り出し、厚さ0.2mmのUHMWPE多孔質シートからなる摺動部材とした。なお、得られた摺動部材のアルミニウム板に接触していた面を下記の評価の対象である摺動面とした。
UHMWPE粒子にカーボンブラックの粉末を添加しない点と、最終的に得られたUHMWPE多孔質シートの焼結体を界面活性剤水溶液に浸し、乾燥するという工程を加えた点以外は実施例1と同様の方法で、厚さ0.2mmのUHMWPE多孔質シートからなる摺動部材を得た。
実施例1における円筒状の焼結体を、切削加工厚を0.2mmに設定した旋盤を用いて切削加工して、厚さ0.2mmのUHMWPE多孔質シートからなる摺動部材を得た。
実施例1のUHMWPE粒子100部に対してカーボンブラックの粉末を15部(質量基準)添加して、黒色に着色された粉体を得た。この黒色粉体8gを、底面積が200mm×200mmで3mmの深さを有するステンレス製の金型に充填した。そして、この上から199mm×199mm×1mmのステンレス板を乗せ、180℃で15分間加熱し、UHMWPE粒子の焼結体を得た。この焼結体を10kgf/cm2、200℃で10分間加圧する工程を2回繰り返し、厚さ0.22mmの無孔のUHMWPEシートを形成し、これを摺動部材とした。
200mm×200mmで厚さが1mmのアルミニウム板上に、実施例1と同様にして得た加熱前のシート状成形体を1枚積層させた。その上に同サイズのアルミニウム板を配置し、さらにその上にシート状成形体を1枚積層させた。同様の作業を繰り返し、表面および裏面がアルミニウム板であり、シート状成形体が計10枚、アルミニウム板が計11枚の積層体を得た。この積層体を、10kgf/cm2の圧力でプレスしながら、130℃で240分間加圧し、最外層のUHMWPE多孔質シート(厚さ0.19mm)を取り出して、摺動部材とした。
比較例1のUHMWPE粒子(平均粒子径130μm)の代わりにUHMWPE粒子(平均粒子径160μm)を用いた点と、比較例1における容器内に加熱された水蒸気を導入した際の加熱温度を165℃から160℃に変更した点以外は、比較例1と同様の方法で、厚さ0.2mmのUHMWPE多孔質シートからなる摺動部材を得た。
まず3次元光学プロファイラで得られたシートの表面を撮影した。そして、撮影した画像を画像解析ソフト「ImageJ,Igor」によって画像処理(2値化処理)した。次いで2値化処理後の画像から粒体部分を抽出した。最後に抽出した粒体部分の面積を用いて次式によって得られたシート表面の粒子占有率を算出した。なお、抽出した粒体部分の面積は、表面から深さ20μmにおける粒子の占有面積に相当する。
α=S1/S0
α:得られたシートの粒子占有率(%)
S1:2値化処理後における粒体部分を示す部分の面積(m2)
S0:全測定面積(m2)
触針式表面粗さ計((株)東京精密製 サーフコム550A)を用いて、得られたシートの表面のJIS B0601の規定による表面粗さRaを測定した。測定条件は先端径250μm、速度0.3mm/sec、測定長4mmとした。
ロレスタ低抵抗率計(三菱化学製MCP−T610型)を用い、JIS K7194に準拠する方法で、得られたシートの表面の表面抵抗率を測定した。条件はそれぞれリミッタ電圧:90V、測定時間:10sec、測定プローブ:ASP、4端子4探針法で測定した。
摩擦係数測定機(バウデンレーベン型摩擦係数測定装置;「Peeling/Slipping/Scratching TESTER HEIDEN−14」HEIDEN社製)を用いて測定を行った。まず、市販の厚さ25μmのポリイミドフィルムを3mm×20mmに切り取り、両面テープを介して切り取ったポリイミドフィルムの表面を10mmφの鋼球の表面に接着した。次いで、定盤上に得られたシートを配置した。そして、定盤上に配置した得られたシートの上にポリイミドフィルムを接着した鉄球を載せた。ポリイミドフィルムを接着した鉄球を介して、得られたシートにその表面に直交する方向に荷重200gを加えつつ、得られたシートの表面に平行な方向にストローク長50mm、移動速度600m/minで得られたシートの上を往復移動させた。この時の移動方向とは反対方向にかかる摩擦力を測定した。そして、動摩擦係数を次式で算出した。
μ=F/N
μ:動摩擦係数
F:摩擦力(g)
N:荷重(g)
得られたシートの表面上に厚さ20μmのアルミニウム箔を置き、これらを1kgf/cm2×2m/minの条件で加圧回転しているシリコーンゴムコートされたニップロール間に通した。この時にアルミニウム箔にシートの表面形状に起因する凹凸が転写されているか否かを目視で確認し、転写跡が見られない状態を密着性良好、転写跡が明らかに確認される状態を密着不良と判定した。
2 粘着層
3 バリア層
5 摺動面
10,11 摺動部材
Claims (8)
- 超高分子量ポリエチレン粒子の焼結体である多孔体を含み、摺動面として前記多孔体の表面を備えた摺動部材であって、
前記超高分子量ポリエチレン粒子の頂部により規定される前記多孔体の最表面からの深さが20μmとなる前記多孔体の内部面における粒子占有率が50%以下であり、
前記表面の表面粗さRaが2.0μm以下である、摺動部材。 - 前記表面の粒子占有率が20%以上50%以下であり、
前記表面の表面粗さRaが1.0μm以上2.0μm以下である、請求項1に記載の摺動部材。 - 前記多孔体が導電性微粒子を含み、
前記摺動面の表面抵抗率が1×106Ω/□以下である、請求項1または2に記載の摺動部材。 - 画像形成装置の内部に配置される転写パッドであって、
請求項1に記載の摺動部材を備え、
前記摺動部材の摺動面が、中間転写ベルトの一方の面が画像保持媒体と接触して前記中間転写ベルトが担持するトナー像が前記画像保持媒体の表面に転写されるように、前記中間転写ベルトの他方の面側から、走行する前記中間転写ベルトを押圧する、転写パッド。 - 超高分子量ポリエチレン粒子の焼結体である多孔体を含み、摺動面として前記多孔体の表面を備えた摺動部材の製造方法であって、
超高分子量ポリエチレン粒子群を焼結して前記超高分子量ポリエチレン粒子の焼結体を得る第1工程と、
前記焼結体を切削加工して、前記摺動面となる表面を形成するとともに当該表面を備えた多孔体を得る第2工程と、
前記多孔体を加熱して、当該多孔体の前記摺動面となる表面を加熱前と比較して平滑化する第3工程と、を含む摺動部材の製造方法。 - 前記超高分子量ポリエチレン粒子群を水蒸気焼結して前記焼結体を得る、請求項5に記載の摺動部材の製造方法。
- 前記超高分子量ポリエチレン粒子群を構成する超高分子量ポリエチレン粒子の平均粒子径が100μm以上160μm以下である、請求項5または6に記載の摺動部材の製造方法。
- 前記多孔体の前記摺動面となる表面を金属板または樹脂板の表面に接触させながら加熱して平滑化する、請求項5〜7のいずれかに記載の摺動部材の製造方法。
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