JP2014181291A - 摺動部材とその製造方法 - Google Patents

Abstract

【課題】摺動面がフッ素樹脂からなり、しかも潤滑油の使用量を減らしたり、水系潤滑剤に転換したりしても摩擦トルクが高くなりにくく、また焼き付きを生じにくい摺動部材と、その製造方法とを提供する。
【解決手段】摺動部材１は、その全体をフッ素樹脂によって一体に形成するとともに、被摺動部材との摺動面２に、被摺動部材の摺動方向Ｄの前方へ傾斜させて、多数の針状突起３を形成した。製造方法は、摺動面に、傾斜方向からイオンビームを照射することにより、照射領域のフッ素樹脂を除去して、針状突起を、摺動方向の前方へ傾斜させて形成する。
【選択図】図１

Description

本発明は、フッ素樹脂からなる摺動部材と、その製造方法に関するものである。

環境への負荷を低減するため、例えば被摺動部材と摺動される摺動部材について、潤滑油の使用量を減らしたり、潤滑油から水系潤滑剤へ転換したりすることが求められるようになってきている。
ところが、特に摺動面がポリテトラフルオロエチレン（ＰＴＦＥ）等のフッ素樹脂からなる摺動部材は、潤滑油の使用量を減らしたり、水系潤滑剤に転換したりした環境下において摩擦トルクが高くなったり、焼き付きを生じやすくなったりするという問題がある。

この原因としては、例えば少量の潤滑油の場合、当該潤滑油が、摺動部材と被摺動部材との摺動によって摺動面から除外されて、両部材間が無潤滑で直接に接触する状態となりやすいことが考えられる。
また水系潤滑剤の場合は、そもそもフッ素樹脂が疎水性であって水をはじきやすいことから、やはり摺動部材と被摺動部材との摺動によって摺動面から除外されて、両部材間が無潤滑で直接に接触する状態となりやすく、結果的に摩擦トルクが高くなったり、焼き付きを生じやすくなったりするものと考えられる。

特許文献１には、イオンビームを照射することにより、フッ素樹脂の表面を、当該表面に対して直交方向に突出する多数の針状突起を備えた形状（剣山状）に形成することが記載されている。
フッ素樹脂の表面に多数の針状突起を形成すると、その比表面積が増加するため、かかる表面の、潤滑油や水系潤滑剤に対する親和性を向上できる。

しかし特許文献１では、多数の針状突起を、フッ素樹脂の表面に対して直交方向に突出させて形成しており、かかる表面は、摺動面としては十分に機能し得ない。
すなわち多数の針状突起を設けることで、針状突起を設けない平坦な摺動面に比べて、摩擦トルクが増加する。
また個々の針状突起は、被摺動部材と先端の点で接触しているとともに、被摺動部材の荷重が、主に針状突起の軸方向に加わることから、被摺動部材との摺動によって短期間で摩耗しやすく、摩耗すると比表面積が減少して、潤滑油や水系潤滑剤を保持する機能が失われる。そしてこれらの機能が失われると、被摺動部材との摺動によって、潤滑油や水系潤滑剤が摺動面から除外されて、両部材間が無潤滑で直接に接触する状態となり、摩擦トルクが高くなったり、焼き付きを生じやすくなったりする。

しかも特許文献１には、フッ素樹脂の表面を摺動面として利用することについては一切検討されていない。

特開２０００−１７０９１号公報

本発明の目的は、摺動面がフッ素樹脂からなり、しかも潤滑油の使用量を減らしたり、水系潤滑剤に転換したりしても摩擦トルクが高くなりにくく、また焼き付きを生じにくい摺動部材と、その製造方法とを提供することにある。

上記目的を達成するため、本発明は、全体がフッ素樹脂によって一体に形成され、被摺動部材との摺動面（２）を備えた摺動部材（１）であって、前記摺動面には、多数の針状突起（３）が、前記被摺動部材の摺動方向の前方へ傾斜させて設けられていることを特徴とするものである（請求項１）。なお、カッコ内の英数字は、後述の実施の形態における対向構成要素等を示す。以下、この項において同じ。

本発明によれば、摺動面に多数の針状突起を設けることによってその比表面積を増加させて、潤滑油や水系潤滑剤に対する親和性を高めることができる。
また針状突起は、被摺動部材の摺動方向の前方へ傾斜させて設けられており、針状突起を摺動面に対して直交方向に突出させて形成した場合に比べて、摩擦トルクを小さくすることができる。

また傾斜させた針状突起は、被摺動部材とは、先端の点ではなく、先端近傍の側面の線で接触するとともに、被摺動部材の荷重を、傾斜させた針状部材の変形によって和らげることができるため、被摺動部材との摺動によって短期間で摩耗するおそれがない。
そのため針状突起による、少量の潤滑油や水系潤滑剤を、摺動によって摺動面から除外されないように保持する機能を、長期間に亘って維持しつづけることができる。そして、例えば潤滑油の使用量を減らしたり、水系潤滑剤に転換したりしても保持した潤滑油や水系潤滑剤によって良好な潤滑を確保して、摩擦トルクを高くなりにくくし、また焼き付きを生じにくくすることができる。

前記摺動面（２）は、筒状の外周面、内周面、または平面上に環状に設定されているとともに、前記被摺動部材は、前記環状の摺動面に沿って一方向に摺動回転するものであり、前記針状部材（３）は、前記被摺動部材の摺動方向に沿って環状に、前記摺動方向の前方へ傾斜させて設けられているのが好ましい（請求項２）。
かかる構成とすることにより、摺動回転する被摺動部材に対して、環状の摺動面の全周で、針状突起の摩耗を抑制できる上、環状の摺動面の全周に亘って、被摺動部材の摩擦トルクを一定に維持することができる。

特に水系潤滑剤を使用する場合、前記針状突起（３）の表面を含む前記摺動面（２）は、親水化処理されているのが好ましい（請求項３）。
先に説明したように摺動面は、多数の針状突起が設けられることで比表面積が増加して、潤滑油や水系潤滑剤に対する親和性が向上する。しかしフッ素樹脂は、前述したように本来的に疎水性であって、多数の針状突起が設けられた領域は、疎水性に基づいて超撥水性を示すため、特に水系潤滑剤に対する親和性の向上効果が不十分になる場合がある。

これに対し、針状突起の表面を含む摺動面を親水化処理すると、当該摺動面における、水系潤滑剤に対する親和性を大幅に向上できる。
しかも摺動面の親水化処理は、被摺動部材との摺動を繰り返す針状突起の先端近傍の側面では、比較的短期間で摩滅して失われるおそれがあるが、針状突起のうち、摺動時に被摺動部材と直接に接触しない部分の親水化処理は、短期間で摩滅することがないため、水系潤滑剤を保持する機能を、より長期間に亘って維持しつづけることが可能となる。

本発明は、前記本発明の摺動部材を製造するための製造方法であって、前記摺動面（２）に、前記針状突起（３）の傾斜方向からイオンビーム（１２）を照射することにより、前記領域のフッ素樹脂を除去して、前記針状突起（３）を、前記摺動方向の前方へ傾斜させて形成する工程を含むことを特徴とするものである（請求項４）。
本発明によれば、摺動面に、針状突起の傾斜方向からイオンビームを照射して、照射領域のフッ素樹脂を除去するだけで、摺動面に、被摺動体の摺動方向の前方へ傾斜させて多数の針状突起を形成することができる。そのため本発明の摺動部材の、製造の効率を向上できる。

前記本発明の製造方法によって、先に説明したように多数の針状突起（３）を、環状の摺動面（２）上を摺動回転する被摺動部材の摺動方向に沿って環状に、前記摺動方向の前方へ傾斜させた状態で形成するためには、前記環状の摺動面（２）の周方向の一部を露出させた状態で、前記露出された摺動面（２）に、前記針状突起（３）の傾斜方向からイオンビーム（１２）を照射する作業を、前記摺動面（２）の全周に亘って繰り返せばよい（請求項５）。

前記本発明の製造方法は、さらに前記針状突起（３）の表面を含む前記摺動面（２）を、水のプラズマ（１９）に暴露して親水化処理する工程を含んでいるのが好ましい（請求項６）。
かかる工程を経ることにより、針状突起の表面を含む摺動面を、効率よく親水化できる。

本発明によれば、摺動面がフッ素樹脂からなり、しかも潤滑油の使用量を減らしたり、水系潤滑剤に転換したりしても摩擦トルクが高くなりにくく、また焼き付きを生じにくい摺動部材と、その製造方法とを提供することができる。

本発明の摺動部材の、実施の形態の一例の、摺動面付近を拡大して示す断面図である。 摺動面における、針状突起の傾斜方向の、摺動方向との面方向の関係を説明する平面図である。 本発明の摺動部材の他の例として、平面上に摺動面を環状に設定したものにおける、針状突起の傾斜方向の一例を説明する斜視図である。 本発明の摺動部材の他の例として、筒状の外周面に摺動面を環状に設定したものと、被摺動部材とを組み合わせた状態を示す斜視図である。 本発明の摺動部材の製造方法のうち、イオンビームの照射によって、環状の摺動面に、環状に傾斜させて針状突起を形成する工程を説明する説明図である。 図５の製造工程において、針状突起を環状に傾斜させて形成するために使用するマスクと、摺動部材のもとになるフッ素樹脂板との位置関係を説明する正面図である。 針状突起を形成した摺動面を水のプラズマに暴露して親水化処理する工程を説明する説明図である。 図９〜図１２の電子顕微鏡写真が、本発明の実施例で形成した環状の摺動面のどの位置に該当するものであるかを示す平面図である。 本発明の実施例で環状の摺動面に環状に傾斜させて形成した針状突起の、図８の「図９」地点での電子顕微鏡写真である。 本発明の実施例で環状の摺動面に環状に傾斜させて形成した針状突起の、図８の「図１０」地点での電子顕微鏡写真である。 本発明の実施例で環状の摺動面に環状に傾斜させて形成した針状突起の、図８の「図１１」地点での電子顕微鏡写真である。 本発明の実施例で環状の摺動面に環状に傾斜させて形成した針状突起の、図８の「図１２」地点での電子顕微鏡写真である。 本発明の実施例、比較例で製造した摺動部材の摩擦係数を測定する方法を説明する斜視図である。

図１は、本発明の摺動部材の、実施の形態の一例の、摺動面付近を拡大して示す断面図である。図２は、摺動面における、針状突起の傾斜方向の、摺動方向との面方向の関係を説明する平面図である。
図１を参照して、この例では、摺動部材１の摺動面２に、図中に実線の矢印で示す被摺動部材（図示せず）の摺動方向Ｄの前方へ、摺動面２の法線Ｎから所定の角度θ１分傾斜させて、多数の針状突起３が設けられている。

角度θ１は任意に設定できるものの、先に説明した、針状突起３を傾斜させることによる効果をさらに向上することを考慮すると３０°以上であるのが好ましく、６０°以上であるのが好ましい。
図１、図２を参照して、針状突起３の面方向の傾斜方向は、摺動方向Ｄの前方、すなわち図２中に破線の矢印で示すように、摺動方向Ｄに対して左右９０°より前方であればよいが、先に説明した、針状突起３を傾斜させることによる効果をさらに向上することを考慮すると、摺動方向Ｄに対して左右の角度θ２が４５°以内であるのが好ましく、３０°以内であるのが好ましい。

針状突起３の寸法は任意に設定できる。ただし、摺動面２に多数の針状突起３を設けて比表面積を増加させて、潤滑油や水系潤滑剤に対する親和性を高める効果をできるだけ有効に発現させることを考慮すると、針状突起３の、軸方向の長さ（高さ）は５μｍ以上、特に１５μｍ以上であるのが好ましく、５０μｍ以下、特に３５μｍ以下であるのが好ましい。また最大径は２μｍ以上であるのが好ましく、５μｍ以下であるのが好ましい。

針状突起３の大きさをかかる範囲に調整するには、例えば後述するようにイオンビームの照射によって針状突起３を形成する際の条件、具体的にはイオン化ガスの種類や流量、イオンビームの照射密度や加速電圧、あるいは処理時間等を適宜変更すればよい。
図１の例の摺動部材１によれば、摺動面２に多数の針状突起３を設けることによってその比表面積を増加させて、潤滑油や水系潤滑剤に対する親和性を高めることができる。

また針状突起３を、被摺動部材の摺動方向Ｄの前方へ傾斜させて設けることによって、当該針状突起３が被摺動部材との摺動によって短期間で摩耗するのを防止できる。
そのため針状突起３による、少量の潤滑油や水系潤滑剤を保持する機能を、長期間に亘って維持しつづけることができ、例えば潤滑油の使用量を減らしたり、水系潤滑剤に転換したりしても良好な潤滑を確保して、摩擦トルクを高くなりにくくし、また焼き付きを生じにくくできる。

水系潤滑剤を使用する場合、針状突起３の表面を含む摺動面２は、親水化処理されているのが好ましい。
先に説明したように摺動面２は、多数の針状突起３が設けられることで比表面積が増加して、潤滑油や水系潤滑剤に対する親和性が向上する。しかしフッ素樹脂は、前述したように本来的に疎水性であって、多数の針状突起３が設けられた領域は、疎水性に基づいて超撥水性を示すため、特に水系潤滑剤に対する親和性の向上効果が不十分になる場合がある。

これに対し、針状突起３の表面を含む摺動面２を親水化処理すると、摺動面２における、水系潤滑剤に対する親和性を大幅に向上できる。
しかも摺動面２の親水化処理は、被摺動部材との摺動を繰り返す針状突起３の先端近傍の側面では、比較的短期間で摩滅して失われるおそれがあるが、針状突起３のうち、摺動時に被摺動部材と直接に接触しない部分の親水化処理は、短期間で摩滅することがないため、水系潤滑剤を保持する機能を、より長期間に亘って維持しつづけることが可能となる。

図３は、本発明の摺動部材の他の例として、平面上に摺動面を環状に設定したものにおける、針状突起の傾斜方向の一例を説明する斜視図である。
図３を参照して、この例の摺動部材１は平板状に形成され、図において上側の平面が、摺動面２と直交する中心軸Ｃ１を中心として、図中に実線の矢印で示すように、この例の場合は反時計回りの環状の摺動方向Ｄに被摺動部材（図示せず）を摺動回転させるための環状の摺動面２とされている。

図１を援用して、摺動面２には、環状の摺動方向Ｄに沿って環状に、当該摺動方向Ｄの前方へ傾斜させて、多数の針状突起３が設けられている。
針状突起３の傾斜角度θ１、面方向の傾斜方向の範囲θ２、針状突起３の大きさ等は、先に図１、図２の例で説明したとおりである。
水系潤滑剤を使用する場合、針状突起３を含む摺動面２を親水化処理してもよいことも同様である。

図３の摺動部材１によれば、摺動面２に多数の針状突起３を設けることによってその比表面積を増加させて、潤滑油や水系潤滑剤に対する親和性を高めることができる。
また針状突起３を、例えば環状の被摺動面を有する被摺動部材の、中心軸Ｃ１を中心とした反時計回りの摺動回転の摺動方向Ｄの前方へ傾斜させて設けることによって、当該針状突起３が被摺動部材との摺動によって短期間で摩耗するのを防止できる。

そのため針状突起３による、少量の潤滑油や水系潤滑剤を保持する機能を、長期間に亘って維持しつづけることができ、例えば潤滑油の使用量を減らしたり、水系潤滑剤に転換したりしても良好な潤滑を確保して、摩擦トルクを高くなりにくくし、また焼き付きを生じにくくできる。
図４は、本発明の摺動部材の他の例として、筒状の外周面に摺動面を環状に設定したものと、被摺動部材とを組み合わせた状態を示す斜視図である。

図４を参照して、この例の摺動部材１は円柱状に形成されているとともに、円柱の筒状の外周面が、環状の摺動面２とされている。また被摺動部材４は、摺動部材１の摺動面２に、その全周に亘って接する筒状の内周面（被摺動面）５を備えた円筒状に形成されている。
摺動部材１と被摺動部材４とは、摺動部材１の中心軸Ｃ２を中心として、被摺動部材４が、図中に実線の矢印で示す環状の摺動方向Ｄに、相対的に摺動回転される。具体的には、摺動部材１が固定されて被摺動部材４が摺動方向Ｄに回転されるか、逆に被摺動部材４が固定されて摺動部材１が摺動方向Ｄと逆方向に回転されるか、あるいは両者がそれぞれ逆方向に回転される。

図１を援用して、摺動面２には、環状の摺動方向Ｄに沿って環状に、当該摺動方向Ｄの前方へ傾斜させて、多数の針状突起３が設けられている。
針状突起３の傾斜角度θ１、面方向の傾斜方向の範囲θ２、針状突起３の大きさ等は、先に図１、図２の例で説明したとおりである。
水系潤滑剤を使用する場合、針状突起３を含む摺動面２を親水化処理してもよいことも同様である。

図４の摺動部材１によれば、摺動面２に多数の針状突起３を設けることによってその比表面積を増加させて、潤滑油や水系潤滑剤に対する親和性を高めることができる。
また針状突起３を、被摺動部材４の、中心軸Ｃ２を中心とした摺動回転の摺動方向Ｄの前方へ傾斜させて設けることによって、当該針状突起３が被摺動部材との摺動によって短期間で摩耗するのを防止できる。

そのため針状突起３による、少量の潤滑油や水系潤滑剤を保持する機能を、長期間に亘って維持しつづけることができ、例えば潤滑油の使用量を減らしたり、水系潤滑剤に転換したりしても良好な潤滑を確保して、摩擦トルクを高くなりにくくし、また焼き付きを生じにくくできる。
以上で説明した各図の例の摺動部材１を形成するフッ素樹脂としては、例えばポリテトラフルオロエチレン（ＰＴＦＥ）、テトラフルオロエチレン−パーフルオロアルキルビニルエーテル共重合体（ＰＦＡ）、テトラフルオロエチレン−ヘキサフルオロプロピレン共重合体（ＦＥＰ）、エチレン−フルオロエチレン交互共重合体（ＥＴＦＥ）等が挙げられる。

また各図の例において、針状突起３は、本発明の製造方法により、摺動面２に、針状突起３の傾斜方向からイオンビームを照射して、当該摺動面２を構成するフッ素樹脂を選択的に除去することによって形成される。
図５は、本発明の摺動部材の製造方法のうち、イオンビームの照射によって、図３に示す環状の摺動面に、環状に傾斜させて針状突起を形成する工程を説明する説明図である。また図６は、図５の製造工程において、針状突起を環状に傾斜させて形成するために使用するマスクと、摺動部材のもとになるフッ素樹脂板との位置関係を説明する正面図である。

図５を参照して、かかる工程では、真空チャンバ６内に、摺動部材１のもとになるフッ素樹脂板７を保持するためのホルダ８と、図の場合は３組の加速電極９とを互いに対向させて配設したイオンビーム処理装置１０を用いる。
加速電極９は、図示しない電源から直流電圧が投入されることで、真空チャンバ６内にプラズマ１１を発生させるとともに、発生させたプラズマ１１をホルダ８の方向に加速してイオンビーム１２を生成させて、ホルダ８に保持したフッ素樹脂板７の表面に照射するためのものである。

図１、図３、および図５を参照して、ホルダ８は、保持するフッ素樹脂板７の表面（環状の摺動面２となる）に対して、直交方向から角度θ１分傾斜させた状態でイオンビーム１２を照射するために、イオンビーム１２の照射方向に対して、角度θ１分傾斜させて設けられている。
またホルダ８は、保持したフッ素樹脂板７の、先に説明した摺動部材１の中心軸Ｃ１と一致する中心軸Ｃ３を中心として回転可能とされている。

図３、図５、図６を参照して、ホルダ８の前面には、保持したフッ素樹脂板７の環状の摺動面２の、周方向の一部を、スリット１３を通して露出させ、他を被覆するためのマスク１４が設けられている。
マスク１４は、図６において矩形の両側辺の傾斜角度が、ホルダ８、およびフッ素樹脂板７の傾斜角度と一致し、かつフッ素樹脂板７の摺動面と並行となるように全体を傾斜させた状態で、真空チャンバ６内に固定されている。またスリット１３は、一方の側辺から中心軸Ｃ３へかけて、側辺と直交させて設けられている。

そのため、ホルダ８に保持されたフッ素樹脂板７の摺動面２の一部を、スリット１３を通して露出させた状態でイオンビーム１２を照射すると、イオンビーム１２は、露出された部分に、角度θ１分傾斜した状態で入射され、当該部分に、角度θ１分傾斜された針状突起３が形成される。
かかる工程では、フッ素樹脂板７を、真空チャンバ６内に設けたホルダ８に保持させるとともに、スリット１３で露出された部分以外はマスク１４で被覆した状態で、真空チャンバ６内を、図示しない真空系によって真空引きしながら、イオン化ガスとして、例えばＮ_２ガスを所定の流量となるように導入する。

次いでこの状態で、ホルダ８を、図６中に破線の矢印で示すように一方向に、一定の速度で回転させながら、加速電極９に直流電圧を投入して、真空チャンバ６内にプラズマ１１を発生させるとともに、加速させてイオンビーム１２を生成させ、生成させたイオンビーム１２を、ホルダ８に保持したフッ素樹脂板７の表面に、マスク１４のスリット１３を通して選択的に照射する。

そうすると、ホルダ８の回転に伴って、当該ホルダ８に保持されたフッ素樹脂板７の摺動面２が順次露出されて、露出された摺動面２に、先に説明したように角度θ１分傾斜された針状突起３が順次、環状に形成されて、図３に示す摺動部材１が製造される。
かかる工程における処理の条件は任意に設定できるが、例えばＰＴＦＥからなるフッ素樹脂板７の表面に、先に説明した高さ、および最大径を有する針状突起３を形成するためには、イオン化ガスがＮ_２ガスの場合、その流量は０．５ｓｃｃｍ以上であるの好ましく、２．０ｓｃｃｍ以下であるのが好ましい。また加速電圧は２ｋＶ以上であるのが好ましく、４ｋＶ以下であるのが好ましい。また照射密度は５×１０^１５ｉｏｎｓ／ｃｍ^２以上であるのが好ましく、５×１０^１６ｉｏｎｓ／ｃｍ^２以下であるのが好ましい。さらに照射時間は２０分間以上であるのが好ましく、４０分間以下であるのが好ましい。

なおイオン化ガスとしては、Ｎ_２ガス、Ａｒガス、Ｎｅガス、Ｈｅガス、Ｆ_２ガス等の１種または２種以上が挙げられる。
また、スリット１３の幅は３ｍｍ以上であるのが好ましく、１２ｍｍ以下であるのが好まし。さらに、ホルダ８の回転速度は２ｒｐｍ以上であるのが好ましく、８ｒｐｍ以下であるのが好ましい。

また本発明では、以上の工程で形成した針状突起３の表面を含む摺動面２を、さらに水のプラズマに暴露して親水化処理して摺動部材１を完成させてもよい。これにより、先に説明したようにこれら各面の、特に水系潤滑剤に対する親和性を向上することができる。
図７は、親水化処理の工程を説明する説明図である。
図７を参照して、かかる工程では、真空チャンバ１５内に、先の工程で針状突起３を形成したフッ素樹脂板７を保持するためのホルダ１６を配設するとともに、ホルダ１６を高周波電源１７に接続したプラズマ処理装置１８を用いる。

そして、まずフッ素樹脂板７を、針状突起３を形成した表面（摺動面２）を上側にして、真空チャンバ１５内に設けたホルダ１６上に載置した状態で、真空チャンバ１５内を、図示しない真空系によって真空引きしながら、Ａｒガスと、気化させた水とを、それぞれ所定の流量となるように導入する。
次いでこの状態で、高周波電源１７を駆動させて、真空チャンバ１５内に水のプラズマ１９を発生させる。

そうすると摺動部材１のうち、針状突起３の表面を含む摺動面２が、水のプラズマ１９に暴露されて親水化処理される。
かかる親水化処理の工程における処理の条件は任意に設定できるが、例えばＰＴＦＥからなる摺動部材１の、針状突起３の表面を含む摺動面２を親水化処理するためには、Ａｒの流量が１０ｓｃｃｍ、真空チャンバ１５内の真空度が１０〜１００Ｐａ、好ましくは２０〜５０Ｐａの条件で、高周波出力が１５Ｗ以上であるのが好ましく、２５Ｗ以下であるのが好ましい。また処理時間は１０分間以上であるのが好ましく、２０分間以下であるのが好ましい。

なお本発明は、以上で説明した各図の例には限定されない。
すなわち本発明の構成は、任意の形状を有する摺動面に適用でき、摺動面には、その上を摺動する被摺動部材の摺動方向に応じて、かかる摺動方向の前方へ傾斜させて、多数の針状突起を形成することができる。
例えば図４と同じ円柱体と筒体の組み合わせで、筒体の内周面５に針状突起３を形成して、筒体を摺動部材１、円柱体を被摺動部材４として機能させることもできる。

また、例えば図３に示した平板状の摺動部材１の摺動面２の全面に亘って、同じ方向に傾斜させた針状突起３を形成することもできる。
その場合、図５のイオンビーム処理装置１０を用いて、マスク１４を使用せず、かつホルダ８を回転させずに、摺動面２の全面に同一方向からイオンビーム１２を照射すればよい。

かかる摺動部材１は、摺動面２上を、図示しない被摺動部材が傾斜させた一方向に向けて摺動する用途に使用することができる。
その他、本発明の要旨を逸脱しない範囲で、種々の設計変更を施すことができる。

〈実施例１〉
（針状突起３の形成）
フッ素樹脂板７としては、縦３０ｍｍ×横３０ｍｍ×厚み５ｍｍの平板状のＰＴＦＥ板を用いた。
フッ素樹脂板７の片側の表面に、図１、図３に示すように、当該表面と直交する中心軸Ｃ１を中心として環状に傾斜させて多数の針状突起３を形成して、環状の摺動面２を有する摺動部材１を製造するために、図５に示すイオンビーム処理装置１０と、図６に示すマスク１４とを用意した。

フッ素樹脂板７を、イオンビーム処理装置１０のホルダ８にセットするとともに、マスク１４を真空チャンバ６内に固定した状態で、ホルダ８を一方向に回転させながら、先に説明した手順で、フッ素樹脂板７の表面の、環状の摺動面２となる領域に順次、マスク１４のスリット１３を通して選択的にイオンビームを照射することで、当該照射領域のフッ素樹脂を選択的に除去して多数の針状突起３を形成した。

処理の条件は、イオン化ガス：Ｎ_２、流量：１．０ｓｃｃｍ、加速電圧：３ｋＶ、照射密度：１．０×１０^１６ｉｏｎｓ／ｃｍ^２、照射時間：１２０分間とした。イオンビーム１２の照射角度（＝針状突起３の傾斜角度）θ１は６０°、スリット１３の幅は６ｍｍ、ホルダ８の回転速度は４ｒｐｍに設定した。
（針状突起３の観察）
フッ素樹脂板７の摺動面２の針状突起３を、摺動面２の直交方向から観察した走査型顕微鏡写真を図９〜図１２に示す。なお各図は、それぞれ図８に示した摺動部材１の摺動面２の、図中に記入した該当箇所の走査型電子顕微鏡写真である。

図９〜図１２より、各部の針状突起３が、図８に示す摺動方向Ｄの前方へ、反時計回りに傾斜させて形成されていることが確認された。
〈実施例２、比較例１〉
イオンビーム１２の照射角度θ１を３０°（実施例２）、０°（比較例１）としたこと以外は実施例１と同様にして針状突起３を形成し、摺動部材１を製造した。なお比較例１は、針状突起３を摺動方向前方に傾斜させていない、特許文献１のものに相当する。

〈摩擦係数測定〉
実施例１、２、比較例１で製造した摺動部材１の、環状の摺動面２の、蒸留水中での摩擦係数を、鈴木式摩擦係数試験機を用いた面接触による底面圧の摩擦試験によって測定した。
すなわち図１３を参照して、摺動面２を上にして蒸留水中に水平に配置した摺動部材１の摺動面２上に、ポリアセタール製で外径１１．４ｍｍの相手円筒体（被摺動部材）２０を、その中心軸が、摺動面２の中心軸Ｃ１とほぼ一致するように載置し、相手円筒体２０を、図中に実線の矢印で示す摺動面２と直交方向に０．２５ＭＰａの荷重をかけて摺動面２に接触させながら、筒の中心軸を中心として、図中に破線の矢印で示す、針状突起３の珪砂方向と同方向に回転数５０ｒｐｍ、滑り速度６０ｍｍ／ｓで５分間、回転させて摩擦させた際の摩擦係数を測定した。結果を表１に示す。

表１の実施例１、２、比較例１の結果より、針状突起３を、摺動部材の摺動方向前方に傾斜させることで、摺動面２の面方向と直交させた場合よりも摩擦係数を小さくできることが判った。
また比較例１の針状突起は、被摺動部材と先端の点で接触しているとともに、被摺動部材の荷重が、主に針状突起の軸方向に加わっているため、被摺動部材との摺動によって短期間で摩耗して、摩擦トルクが高くなったり、焼き付きを生じやすくなったりすることが推測された。

これに対し、実施例１、２の傾斜させた針状突起は、被摺動部材とは、先端の点ではなく、先端近傍の側面の線で接触するとともに、被摺動部材の荷重を、傾斜させた針状部材の変形によって和らげることができるため、比較例１のように、被摺動部材との摺動によって短期間で摩耗するおそれがなく、より長期間に亘って、摩擦トルクが高くなったり、焼き付きを生じやすくなったりするのを防止できることが判った。

１：摺動部材、２：摺動面、３：針状突起、４：被摺動部材、５：内周面、６：真空チャンバ、７：フッ素樹脂板、８：ホルダ、９：加速電極、１０：イオンビーム処理装置、１１：プラズマ、１１：外径、１２：イオンビーム、１３：スリット、１４：マスク、１５：真空チャンバ、１６：ホルダ、１７：高周波電源、１８：プラズマ処理装置、１９：プラズマ、２０：相手円筒体、Ｃ１、Ｃ２、Ｃ３：中心軸、Ｄ：摺動方向、Ｎ：法線、θ１、θ２：角度

Claims (6)

1. 全体がフッ素樹脂によって一体に形成され、被摺動部材との摺動面を備えた摺動部材であって、前記摺動面には、多数の針状突起が、前記被摺動部材の摺動方向の前方へ傾斜させて設けられていることを特徴とする摺動部材。
2. 前記摺動面は、筒状の外周面、内周面、または平面上に環状に設定されているとともに、前記被摺動部材は、前記環状の摺動面に沿って一方向に摺動回転するものであり、前記針状部材は、前記被摺動部材の摺動方向に沿って環状に、前記摺動方向の前方へ傾斜させて設けられている請求項１に記載の摺動部材。
3. 前記前記針状突起の表面を含む前記摺動面は、親水化処理されている請求項１または２に記載の摺動部材。
4. 前記請求項１ないし３のいずれか１項に記載の摺動部材の製造方法であって、前記摺動面に、前記針状突起の傾斜方向からイオンビームを照射することにより、前記領域のフッ素樹脂を除去して、前記針状突起を、前記摺動方向の前方へ傾斜させて形成する工程を含むことを特徴とする摺動部材の製造方法。
5. 前記環状の摺動面の、周方向の一部を露出させた状態で、前記露出された摺動面に、前記針状突起の傾斜方向からイオンビームを照射する作業を、前記環状の摺動面の全周に亘って繰り返すことにより、前記針状突起を、前記被摺動部材の摺動方向に沿って環状に、前記摺動方向の前方へ傾斜させて形成する請求項４に記載の摺動部材の製造方法。
6. 前記針状突起の表面を含む前記摺動面を、水のプラズマに暴露して親水化処理する工程を含む請求項４または５に記載の摺動部材の製造方法。