JP2017179065A - Molding material for slide member and slide member - Google Patents
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Abstract
Description
本発明は、摺動部材用成形材料及び摺動部材に関する。 The present invention relates to a molding material for a sliding member and a sliding member.
従来、産業機器、事務機器、輸送機器等の摺動部品として、金属製部品が多用されてきた。しかし近年では、小型化、低コスト化及び軽量化といったニーズに応えるため、樹脂製部品に代替される傾向にある。摺動部品に用いられる樹脂には、熱可塑性樹脂、熱硬化性樹脂等があるが、金属製部品を代替するような高荷重や高速条件下では、熱可塑性樹脂は溶融してしまうため、形状保持性能は熱硬化性樹脂の方が優れている。その中でもフェノール樹脂成形材料は、耐熱性、寸法精度、コスト及び軽量化のバランスに優れた材料として各種の分野において幅広く用いられている。 Conventionally, metal parts have been frequently used as sliding parts for industrial equipment, office equipment, transportation equipment, and the like. However, in recent years, in order to meet the needs of downsizing, cost reduction, and weight reduction, there is a tendency to be replaced with resin parts. Resin used for sliding parts includes thermoplastic resin, thermosetting resin, etc., but the thermoplastic resin melts under high load and high speed conditions that replace metal parts. The holding performance of the thermosetting resin is superior. Among them, phenol resin molding materials are widely used in various fields as materials excellent in balance between heat resistance, dimensional accuracy, cost, and weight reduction.
摺動部材は、相手部材を含め、どんなに平滑に見えても表面には粗さがあり、これが摩耗に影響してくる。この摩耗は、初期摩耗から、摩耗が一定になる定常摩耗へ移行するが、静止状態から動き始めにおいては摩擦力が増加するため、初期トルクの増大により摺動部材の摩耗量が増えるという問題があった。また、この初期トルクの増大により機器の起動時における機器への過負荷が起こり、起動トラブルに発展するおそれがあった。 The sliding member, including the mating member, has a rough surface no matter how smooth it looks, and this affects the wear. This wear shifts from the initial wear to the steady wear where the wear is constant, but the frictional force increases at the start of movement from the stationary state, so there is a problem that the amount of wear of the sliding member increases due to the increase of the initial torque. there were. Further, the increase in the initial torque may cause an overload on the device at the time of starting the device, which may lead to a start-up trouble.
このような初期トルクを低減するために、例えば特許文献1では、相手部材との摺接面にコート層を形成し、その耐久性を高めるためにコート層の中に硬質かつ潤滑性のある材質よりなる球状粒子を導入し、相手部材の摩耗を抑止する手法を提案している。しかしながら、コート層を形成するには専用の機械が必要であり、製造工程が増え、製造に費用、手間及び時間が掛かってしまうという不都合がある。
In order to reduce such initial torque, for example, in
また、特許文献2には、平均アスペクト比で1.5〜10の扁平比をもつフッ素樹脂粒子(特にPTFE製)とバインダー樹脂とからなる摺動材料が記載されている。フッ素樹脂粒子は相手部材に移着し、この移着により形成される膜と母材とのせん断によって低摩擦を発現している。フッ素樹脂粒子自体が低摩擦であるので、初期なじみは良好である。しかし、フッ素樹脂粒子は摩擦熱により溶融変形を起こすため、連続使用する場合や高温環境下では摺動部材の寿命が短くなる。特に、オイル等の潤滑成分が使用できない環境(以下、「ドライ環境」という)では、摩擦熱により溶融し、耐焼付き性が低下してしまうという不都合がある。
本発明は、以上のような事情に基づいてなされたものであり、その目的は、低速、高荷重かつドライ環境での摺動特性に優れ、初期トルクを低減させることで摩擦安定性を向上させ、かつ摺動時の騒音の抑えられた摺動部材用成形材料及び摺動部材を提供することにある。 The present invention has been made on the basis of the circumstances as described above, and its purpose is to improve the friction stability by reducing the initial torque by being excellent in sliding characteristics in a low speed, high load and dry environment. Another object of the present invention is to provide a molding material for a sliding member and a sliding member in which noise during sliding is suppressed.
上記課題を解決するためになされた発明は、フェノール樹脂と、リン酸エステルと、ピッチ系炭素繊維とを含有する摺動部材用成形材料である。 The invention made to solve the above problems is a molding material for a sliding member containing a phenol resin, a phosphate ester, and pitch-based carbon fibers.
本発明の摺動部材用成形材料は、基材となるフェノール樹脂に加え、リン酸エステル及びピッチ系炭素繊維を含有する。フェノール樹脂は熱硬化性樹脂であり急激な温度上昇による変形が少ない。リン酸エステルは、低速、高荷重かつドライ環境での摺動特性を向上させ、また、ピッチ系炭素繊維との組み合わせにより、摩擦の低減に寄与する。ピッチ系炭素繊維は、低荷重かつドライ環境での起動トルクの低減に寄与し、また、摺動部材の強度を向上させる。従って、当該摺動部材用成形材料は、フェノール樹脂、リン酸エステル及びピッチ系炭素繊維を組み合わせることで、低速、高荷重かつドライ環境での摺動特性に優れ、初期トルクを低減させることで摩擦安定性を向上させ、かつ摺動時の騒音を抑えることができる。 The molding material for a sliding member of the present invention contains a phosphate ester and pitch-based carbon fibers in addition to a phenol resin as a base material. Phenol resin is a thermosetting resin and is not easily deformed by a rapid temperature rise. Phosphate ester improves sliding characteristics in a low speed, high load and dry environment, and contributes to friction reduction by combination with pitch-based carbon fiber. The pitch-based carbon fiber contributes to a reduction in starting torque in a low load and dry environment, and improves the strength of the sliding member. Therefore, the molding material for sliding members is excellent in sliding characteristics in low speed, high load and dry environment by combining phenol resin, phosphate ester and pitch-based carbon fiber, and friction is reduced by reducing initial torque. Stability can be improved and noise during sliding can be suppressed.
上記フェノール樹脂100質量部に対する上記リン酸エステルの含有量は、0.5質量部以上10質量部以下が好ましい。リン酸エステルの含有量を上記範囲とすることで、当該摺動部材用成形材料の低速、高荷重かつドライ環境での摺動特性を向上させることができる。 As for content of the said phosphate ester with respect to 100 mass parts of said phenol resins, 0.5 mass part or more and 10 mass parts or less are preferable. By setting the content of the phosphate ester within the above range, the sliding property of the molding material for the sliding member can be improved at low speed, high load, and dry environment.
上記リン酸エステルは、トリフェニルホスフェート及びトリクレジルホスフェートの少なくとも一方であることが好ましい。リン酸エステルとして上記特定のものを用いることで、当該摺動部材用成形材料の低速、高荷重かつドライ環境での摺動特性をより向上させることができる。 The phosphate ester is preferably at least one of triphenyl phosphate and tricresyl phosphate. By using the above-mentioned specific phosphoric acid ester, it is possible to further improve the sliding characteristics of the molding material for the sliding member at low speed, high load, and dry environment.
上記ピッチ系炭素繊維の平均繊維長は、0.005mm以上1mm以下であることが好ましい。ピッチ系炭素繊維の平均繊維長を上記特定範囲とすることで、摺動部材の強度及び摺動特性を共に良好なものとすることができる。 The average fiber length of the pitch-based carbon fibers is preferably 0.005 mm or more and 1 mm or less. By setting the average fiber length of the pitch-based carbon fibers in the specific range, both the strength and sliding characteristics of the sliding member can be improved.
上記ピッチ系炭素繊維は、メソフェーズピッチ系炭素繊維であることが好ましい。ピッチ系炭素繊維として、上記特定のものを用いることで、摺動部材の強度をより良好なものとすることができる。 The pitch-based carbon fiber is preferably a mesophase pitch-based carbon fiber. By using the specific carbon fiber as the pitch-based carbon fiber, the strength of the sliding member can be improved.
当該摺動部材用成形材料は、黒鉛をさらに含有することが好ましい。上記黒鉛は、固体潤滑剤として寄与する。当該摺動部材用成形材料は、黒鉛をさらに含有することにより、定常摩耗に移行した際に安定した摩擦係数を有することができる。 It is preferable that the molding material for the sliding member further contains graphite. The graphite contributes as a solid lubricant. The molding material for the sliding member can further have a stable coefficient of friction when it shifts to steady wear by further containing graphite.
上記フェノール樹脂の質量に対する上記ピッチ系炭素繊維及び上記黒鉛の合計質量の比は、1以上2以下であることが好ましい。フェノール樹脂に対するピッチ系炭素繊維及び黒鉛の含有比を上記特定範囲とすることで、摩擦係数を低減し、また、強度を維持することができる。 The ratio of the total mass of the pitch-based carbon fiber and the graphite to the mass of the phenol resin is preferably 1 or more and 2 or less. By setting the content ratio of the pitch-based carbon fiber and the graphite to the phenol resin within the specific range, the friction coefficient can be reduced and the strength can be maintained.
上記フェノール樹脂におけるフェノール類モノマーとフェノール類ダイマーとの合計含有量は20質量%以下であることが好ましい。また、上記フェノール樹脂における重量平均分子量(Mw)の数平均分子量(Mn)に対する比(Mw/Mn)は1.5以上20以下であることが好ましい。上記フェノール類モノマーとフェノール類ダイマーとの合計含有量及び/又は上記比(Mw/Mn)を上記範囲とすることで、低分子成分であるフェノール類モノマー及びフェノール類ダイマーが摩擦に影響を及ぼすのを低減することができる。 The total content of the phenolic monomer and the phenolic dimer in the phenolic resin is preferably 20% by mass or less. Moreover, it is preferable that ratio (Mw / Mn) with respect to the number average molecular weight (Mn) of the weight average molecular weight (Mw) in the said phenol resin is 1.5-20. By setting the total content of the phenolic monomer and the phenolic dimer and / or the ratio (Mw / Mn) in the above range, the phenolic monomer and the phenolic dimer, which are low molecular components, affect the friction. Can be reduced.
従って、当該摺動部材用成形材料から形成された摺動部材は、自動車部品、OA機器等の摺動部品として好適に用いることができる。 Therefore, the sliding member formed from the molding material for the sliding member can be suitably used as a sliding component for automobile parts, OA equipment and the like.
本発明によれば、低速、高荷重かつドライ環境での摺動特性に優れ、初期トルクを低減させることで摩擦安定性を向上させ、かつ摺動時の騒音の抑えられた摺動部材用成形材料及び摺動部材を提供することができる。 According to the present invention, the molding for a sliding member is excellent in sliding characteristics in a low speed, high load and dry environment, the initial torque is reduced, the friction stability is improved, and the noise during sliding is suppressed. Materials and sliding members can be provided.
以下、本発明の摺動部材用成形材料及びその製造方法並びに当該摺動部材用成形材料から形成された摺動部材及びその製造方法について詳説する。 Hereinafter, the molding material for a sliding member of the present invention and the manufacturing method thereof, the sliding member formed from the molding material for the sliding member, and the manufacturing method thereof will be described in detail.
<摺動部材用成形材料>
当該摺動部材用成形材料は、フェノール樹脂と、リン酸エステルと、ピッチ系炭素繊維とを含有する。当該摺動部材用成形材料は、好適成分として、黒鉛を含有していてもよく、本発明の効果を損なわない範囲において、その他の任意成分を含有していてもよい。以下、各成分について説明する。
<Sliding member molding material>
The molding material for the sliding member contains a phenol resin, a phosphate ester, and pitch-based carbon fibers. The molding material for sliding member may contain graphite as a suitable component, and may contain other optional components as long as the effects of the present invention are not impaired. Hereinafter, each component will be described.
[フェノール樹脂]
フェノール樹脂は、フェノール類とアルデヒド類とを原料としたオリゴマーであり、後述する硬化工程により硬化させることで三次元架橋構造を形成し、不溶不融の状態となる。フェノール樹脂としては、ノボラック型フェノール樹脂、レゾール型フェノール樹脂等が挙げられる。レゾール型フェノール樹脂としては、例えばメチロール型フェノール樹脂、ジメチレンエーテル型フェノール樹脂等が挙げられる。これらの中で、加工時の欠けを発生し難くする観点から、ジメチレンエーテル型フェノール樹脂が好ましい。フェノール樹脂としては、これらの中で、摺動部材の摩耗を抑制し易く、かつ限界PV値を向上し易い観点から、ノボラック型フェノール樹脂が好ましい。フェノール樹脂は、1種単独で又は2種以上を組み合わせて用いることができる。
[Phenolic resin]
The phenol resin is an oligomer using phenols and aldehydes as raw materials, and forms a three-dimensional cross-linked structure by being cured by a curing process described later, and becomes insoluble and infusible. Examples of the phenol resin include novolac type phenol resins and resol type phenol resins. Examples of the resol type phenol resin include methylol type phenol resin and dimethylene ether type phenol resin. Among these, dimethylene ether type phenol resin is preferred from the viewpoint of making it difficult to cause chipping during processing. Among these, a novolac type phenol resin is preferable from the viewpoint of easily suppressing wear of the sliding member and improving the limit PV value. A phenol resin can be used individually by 1 type or in combination of 2 or more types.
フェノール類としては、例えばクレゾール、エチルフェノール、キシレノール、p−t−ブチルフェノール、オクチルフェノール、ノニルフェノール、ドデシルフェノール等のアルキルフェノール、p−フェニルフェノール、フェノールなどが挙げられる。これらの中で、フェノールが好ましい。フェノール類は、1種単独で又は2種以上を組み合わせて用いることができる。 Examples of phenols include cresol, ethylphenol, xylenol, pt-butylphenol, octylphenol, nonylphenol, alkylphenols such as dodecylphenol, p-phenylphenol, and phenol. Of these, phenol is preferred. Phenols can be used alone or in combination of two or more.
アルデヒド類としては、例えばホルムアルデヒド、パラホルムアルデヒド等が挙げられる。これらの中で、パラホルムアルデヒドが好ましい。アルデヒド類は、1種単独で又は2種以上を組み合わせて用いることができる。 Examples of aldehydes include formaldehyde and paraformaldehyde. Of these, paraformaldehyde is preferred. Aldehydes can be used singly or in combination of two or more.
フェノール樹脂の数平均分子量(Mn)の下限としては、400が好ましく、600がより好ましい。上記Mnの上限としては、1,200が好ましく、900がより好ましい。フェノール樹脂のMnが上記下限未満の場合、摺動部材の耐ヒートショック性が不十分となるおそれがある。逆に、フェノール樹脂のMnが上記上限を超える場合、材料製造時の作業性が悪くなるおそれがある。なお、フェノール樹脂の数平均分子量及び後述の重量平均分子量は、ゲル濾過クロマトグラフの面積法により測定される値である。 As a minimum of the number average molecular weight (Mn) of a phenol resin, 400 is preferable and 600 is more preferable. As an upper limit of the Mn, 1,200 is preferable, and 900 is more preferable. When Mn of a phenol resin is less than the said minimum, there exists a possibility that the heat shock resistance of a sliding member may become inadequate. On the other hand, when the Mn of the phenol resin exceeds the above upper limit, workability at the time of material production may be deteriorated. In addition, the number average molecular weight of a phenol resin and the below-mentioned weight average molecular weight are the values measured by the area method of a gel filtration chromatograph.
フェノール樹脂の重量平均分子量(Mw)の下限としては400が好ましく、1,000がより好ましく、1,500がさらに好ましい。上記Mwの上限としては、9,000が好ましく、5,000がより好ましく、4,000がさらに好ましい。フェノール樹脂のMwが上記下限未満の場合、摺動部材への成形が困難となるおそれがある。逆に、フェノール樹脂のMwが上記上限を超える場合、材料製造時の作業性が悪くなるおそれがある。 The lower limit of the weight average molecular weight (Mw) of the phenol resin is preferably 400, more preferably 1,000, and even more preferably 1,500. The upper limit of the Mw is preferably 9,000, more preferably 5,000, and further preferably 4,000. When the Mw of the phenol resin is less than the above lower limit, it may be difficult to form the sliding member. On the other hand, when the Mw of the phenol resin exceeds the above upper limit, workability at the time of manufacturing the material may be deteriorated.
フェノール樹脂のMwのMnに対する比(Mw/Mn:分散比)の下限としては、1.5が好ましく、3がより好ましく、5がさらに好ましい。上記比の上限としては、20が好ましく、15がより好ましく、10がさらに好ましい。上記Mw/Mnを上記範囲とすることで、摩擦係数をより低減することができ、その結果、摩耗量をより低減することができる。 As a minimum of ratio (Mw / Mn: dispersion ratio) of Mw of Mw of a phenol resin, 1.5 is preferred, 3 is more preferred, and 5 is still more preferred. The upper limit of the ratio is preferably 20, more preferably 15, and even more preferably 10. By setting the Mw / Mn in the above range, the friction coefficient can be further reduced, and as a result, the wear amount can be further reduced.
フェノール樹脂におけるフェノール類モノマーとフェノール類ダイマーとの合計含有量の上限としては、20質量%が好ましく、12質量%がより好ましく、6質量%がさらに好ましい。上記合計含有量の下限としては、例えば0.1質量%である。フェノール類モノマー及びフェノール類ダイマーの合計含有量を上記範囲とすることで、摩擦係数をより低減することができる。なお、フェノール類モノマー及びフェノ―ル類ダイマーの合計含有量は、ゲル濾過クロマトグラフの面積法により測定される値である。 The upper limit of the total content of the phenolic monomer and the phenolic dimer in the phenolic resin is preferably 20% by mass, more preferably 12% by mass, and even more preferably 6% by mass. The lower limit of the total content is, for example, 0.1% by mass. By setting the total content of the phenolic monomer and the phenolic dimer in the above range, the friction coefficient can be further reduced. The total content of phenolic monomers and phenolic dimers is a value measured by the area method of gel filtration chromatography.
フェノール樹脂のMw/Mnが上記範囲であること、及び上記フェノール樹脂におけるフェノール類モノマーとフェノール類ダイマーの合計含有量が上記範囲であることを共に満たすことが特に好ましい。フェノール樹脂におけるMw/Mn及びフェノール類モノマーとフェノール類ダイマーの合計含有量を共に上記範囲とすることで、摩擦係数をさらに低減することができ、その結果、摩耗量をさらに低減することができる。 It is particularly preferable that Mw / Mn of the phenol resin is in the above range and that the total content of the phenolic monomer and the phenolic dimer in the phenol resin is in the above range. By setting the total content of Mw / Mn and phenolic monomer and phenolic dimer in the phenol resin within the above ranges, the friction coefficient can be further reduced, and as a result, the wear amount can be further reduced.
(フェノール樹脂の製造方法)
フェノール樹脂の製造方法としては、例えばフェノール類、アルデヒド類及び触媒の混合液を調製する工程(調製工程)と、上記調製した混合液を還流温度で縮合反応させる工程(縮合反応工程)と、縮合反応後の混合液からモノマー等を除去する工程(除去工程)とを備える製造方法等が挙げられる。
(Phenolic resin production method)
As a method for producing a phenol resin, for example, a step of preparing a mixed solution of phenols, aldehydes and a catalyst (preparation step), a step of condensing the prepared liquid mixture at a reflux temperature (condensation reaction step), a condensation A manufacturing method provided with the process (removal process) of removing a monomer etc. from the liquid mixture after reaction is mentioned.
除去工程におけるモノマー等を除去する方法としては、例えばメチルイソブチルケトン等の有機溶媒の縮合反応後の混合液への添加により有機溶媒層(上層)と水溶液層(下層)とに相分離させる工程と、上記上層を水洗する工程と、減圧蒸留等で上層からメチルイソブチルケトン等の有機溶媒を除去する工程とを備える方法、縮合反応後の混合液の減圧蒸留により水及びモノマーを除去する工程を備える方法等が挙げられる。 As a method for removing monomers and the like in the removal step, for example, a step of phase-separating into an organic solvent layer (upper layer) and an aqueous solution layer (lower layer) by addition to a mixed solution after the condensation reaction of an organic solvent such as methyl isobutyl ketone , A method comprising a step of washing the upper layer with water and a step of removing an organic solvent such as methyl isobutyl ketone from the upper layer by distillation under reduced pressure, and a step of removing water and monomers by vacuum distillation of the mixed solution after the condensation reaction Methods and the like.
ノボラック型フェノール樹脂を合成する場合、触媒としては、例えば塩酸、硫酸、リン酸等の無機酸、シュウ酸、パラトルエンスルホン酸、ベンゼンスルホン酸、キシレンスルホン酸等の有機酸、酸化亜鉛、塩化亜鉛、酸化マグネシウム、酢酸亜鉛等の酸性無機塩などの酸触媒などが挙げられる。これらの中で、無機酸が好ましく、リン酸がより好ましい。混合液におけるアルデヒド類のフェノール類に対するモル比の下限としては、例えば0.75である。上記モル比の上限としては、例えば0.95である。 When synthesizing a novolak-type phenol resin, examples of the catalyst include inorganic acids such as hydrochloric acid, sulfuric acid, and phosphoric acid, organic acids such as oxalic acid, paratoluenesulfonic acid, benzenesulfonic acid, and xylenesulfonic acid, zinc oxide, and zinc chloride. And acid catalysts such as acidic inorganic salts such as magnesium oxide and zinc acetate. Among these, inorganic acids are preferable, and phosphoric acid is more preferable. The lower limit of the molar ratio of aldehydes to phenols in the mixed solution is, for example, 0.75. The upper limit of the molar ratio is, for example, 0.95.
レゾール型フェノール樹脂を合成する場合、触媒としては、例えば水酸化ナトリウム、水酸化カリウム、水酸化リチウム等のアルカリ金属水酸化物などのアルカリ触媒などが挙げられる。混合液におけるアルデヒド類のフェノール類に対するモル比の下限としては、例えば1.1である。上記モル比の上限としては、例えば4.0である。 When synthesizing a resol type phenol resin, examples of the catalyst include alkali catalysts such as alkali metal hydroxides such as sodium hydroxide, potassium hydroxide, and lithium hydroxide. The lower limit of the molar ratio of aldehydes to phenols in the mixed solution is, for example, 1.1. The upper limit of the molar ratio is, for example, 4.0.
混合液における触媒の含有量の下限としては、フェノール類100質量部に対して、例えば0.05質量部である。上記含有量の上限としては、例えば70質量部である。 The lower limit of the content of the catalyst in the mixed solution is, for example, 0.05 part by mass with respect to 100 parts by mass of the phenols. As an upper limit of the said content, it is 70 mass parts, for example.
混合液には、さらにエチレングリコール等の添加剤を加えてもよい。混合液における添加剤の含有量の下限としては、フェノール類100質量部に対して、例えば40質量部である。上記含有量の上限としては、例えば60質量部である。 You may add additives, such as ethylene glycol, to a liquid mixture further. As a minimum of content of an additive in a liquid mixture, it is 40 mass parts with respect to 100 mass parts of phenols, for example. As an upper limit of the said content, it is 60 mass parts, for example.
縮合反応における反応時間の下限としては、例えば2時間である。上記反応時間の上限としては、例えば12時間である。 The lower limit of the reaction time in the condensation reaction is, for example, 2 hours. The upper limit of the reaction time is, for example, 12 hours.
[リン酸エステル]
リン酸エステルとしては、例えばリン酸モノエステル、リン酸ジエステル、リン酸トリエステル等が挙げられる。また、リン酸エステルは、縮合リン酸エステルであってもよい。これらの中で、リン酸トリエステルが好ましい。リン酸トリエステルとしては、例えばトリクレジルホスフェート、トリフェニルホスフェート、トリキシレニルホスフェート、クレジルジフェニルホスフェート、クレジルジ2,6−キシレニルホスフェート等が挙げられる。これらの中で、低速、高荷重かつドライ環境での摺動特性により優れる観点から、トリフェニルホスフェート及びトリクレジルホスフェートが好ましい。リン酸エステルは1種を単独で用いてもよく、2種以上を併用してもよい。
[Phosphate ester]
Examples of the phosphoric acid ester include phosphoric acid monoester, phosphoric acid diester, and phosphoric acid triester. Further, the phosphate ester may be a condensed phosphate ester. Of these, phosphate triesters are preferred. Examples of phosphoric acid triesters include tricresyl phosphate, triphenyl phosphate, trixylenyl phosphate, cresyl diphenyl phosphate, cresyl di-2,6-xylenyl phosphate, and the like. Among these, triphenyl phosphate and tricresyl phosphate are preferable from the viewpoint of excellent sliding characteristics in a low speed, high load and dry environment. Phosphoric acid ester may be used individually by 1 type, and may use 2 or more types together.
リン酸エステルの含有量の下限としては、フェノール樹脂100質量部に対して、0.5質量部が好ましく、2質量部がより好ましく、3質量部がさらに好ましい。上記含有量の上限としては、10質量部が好ましく、8質量部以下がより好ましく、7質量部がさらに好ましい。リン酸エステルの含有量を上記範囲とすることで、当該摺動部材用成形材料の低速、高荷重かつドライ環境での摺動特性を向上させることができる。リン酸エステルの含有量が上記下限未満の場合、摩耗量が増加し、摩擦係数等の摺動特性が悪化するおそれがある。リン酸エステルの含有量が上記上限を超える場合、製造時の作業性が低下するおそれがある。 As a minimum of content of phosphate ester, 0.5 mass part is preferred to 2 mass parts with respect to 100 mass parts of phenol resin, 2 mass parts are more preferred, and 3 mass parts are still more preferred. As an upper limit of the said content, 10 mass parts is preferable, 8 mass parts or less are more preferable, and 7 mass parts is further more preferable. By setting the content of the phosphate ester within the above range, the sliding property of the molding material for the sliding member can be improved at low speed, high load, and dry environment. When the phosphate ester content is less than the above lower limit, the wear amount increases, and the sliding characteristics such as the friction coefficient may be deteriorated. When the content of the phosphate ester exceeds the above upper limit, the workability during production may be reduced.
[ピッチ系炭素繊維]
ピッチ系炭素繊維は、ピッチを原料とする炭素繊維であり、黒鉛結晶構造を有している。当該摺動部材用成形材料は、ピッチ系炭素繊維を含有することで、低速、高荷重かつドライ環境で初期の動摩擦係数を低減できる。
[Pitch-based carbon fiber]
Pitch-based carbon fibers are carbon fibers that use pitch as a raw material, and have a graphite crystal structure. By including the pitch-based carbon fiber, the sliding member molding material can reduce the initial dynamic friction coefficient at a low speed, a high load, and a dry environment.
ピッチ系炭素繊維は、紡糸に供するピッチの結晶状態により、メソフェーズピッチ系炭素繊維と等方性ピッチ系炭素繊維とに分類される。メソフェーズピッチ系炭素繊維は、構成分子が液晶状態となって配向しており、偏光顕微鏡で観察すると光学的に異方性を示す。これに対し、等方性ピッチ系炭素繊維は、構成分子がランダムに配向しており、光学的に等方性である。これらのうち、等方性ピッチ系炭素繊維はその構造上、メソフェーズピッチ系炭素繊維に比べ、機械特性(強度、弾性率)が低いものであるため、ピッチ系炭素繊維としては、メソフェーズピッチ系炭素繊維が好ましい。 Pitch-based carbon fibers are classified into mesophase pitch-based carbon fibers and isotropic pitch-based carbon fibers depending on the crystal state of the pitch used for spinning. The mesophase pitch-based carbon fiber is oriented in a constituent liquid crystal state and optically anisotropic when observed with a polarizing microscope. On the other hand, the isotropic pitch-based carbon fiber is optically isotropic because the constituent molecules are randomly oriented. Among these, isotropic pitch-based carbon fibers are structurally lower in mechanical properties (strength, elastic modulus) than mesophase pitch-based carbon fibers, and therefore, as pitch-based carbon fibers, mesophase pitch-based carbon is used. Fiber is preferred.
また、ピッチ系炭素繊維は、その炭素源により、例えば石油系、石炭系等に分類される。これらの中で、ドライ環境が求められる用途においては、油分のより少ない石炭系が好ましい。 Further, pitch-based carbon fibers are classified into petroleum-based, coal-based, etc., for example, depending on the carbon source. Among these, in applications where a dry environment is required, a coal system with less oil is preferable.
当該摺動部材用成形材料においては、摺動部材の剛性を向上させるため、ピッチ系炭素繊維に加え、PAN系炭素繊維を併用してもよい。この場合、PAN系炭素繊維の含有量の上限としては、ピッチ系炭素繊維100質量部に対して、50質量部が好ましく、35質量部がより好ましい。上記含有量の下限としては、例えば1質量部である。 In the molding material for the sliding member, in order to improve the rigidity of the sliding member, a PAN-based carbon fiber may be used in combination with the pitch-based carbon fiber. In this case, the upper limit of the content of the PAN-based carbon fiber is preferably 50 parts by mass and more preferably 35 parts by mass with respect to 100 parts by mass of the pitch-based carbon fiber. As a minimum of the above-mentioned content, it is 1 mass part, for example.
ピッチ系炭素繊維の平均繊維長は特に限定されないが、平均繊維長の下限としては、0.005mmが好ましく、0.01mmがより好ましく、0.05mmがさらに好ましい。上記平均繊維長の上限としては、1mmが好ましく、0.8mmがより好ましく、0.5mmがさらに好ましい。ピッチ系炭素繊維の平均繊維長を上記範囲とすることで、摺動部材の強度及び摺動特性を共に良好なものとすることができる。ピッチ系炭素繊維の平均繊維長が上記下限未満の場合、摺動部材の強度が不十分となり、摺動特性が低下するおそれがある。逆に、ピッチ系炭素繊維の平均繊維長が上記上限を超える場合、摺動部材から上記炭素繊維が剥がれ易くなり、その結果、摺動特性が低下するおそれがある。なお、ピッチ系炭素繊維は、材料を添加する前は、通常、一定の繊維長を有しているが、混練粉砕して摺動部材用成形材料を得た時点では、繊維が折れること等により、混練粉砕前とは平均繊維長は異なる。本発明におけるピッチ系炭素繊維の平均繊維長とは、材料を混練粉砕した後の摺動部材用成形材料における平均繊維長を意味する。 The average fiber length of the pitch-based carbon fibers is not particularly limited, but the lower limit of the average fiber length is preferably 0.005 mm, more preferably 0.01 mm, and even more preferably 0.05 mm. The upper limit of the average fiber length is preferably 1 mm, more preferably 0.8 mm, and even more preferably 0.5 mm. By setting the average fiber length of the pitch-based carbon fibers in the above range, both the strength and sliding characteristics of the sliding member can be improved. When the average fiber length of the pitch-based carbon fiber is less than the lower limit, the strength of the sliding member becomes insufficient, and the sliding characteristics may be deteriorated. Conversely, when the average fiber length of the pitch-based carbon fibers exceeds the above upper limit, the carbon fibers are easily peeled off from the sliding member, and as a result, the sliding characteristics may be deteriorated. In addition, pitch-based carbon fibers usually have a certain fiber length before adding the material, but when the molding material for the sliding member is obtained by kneading and pulverizing, the fibers break. The average fiber length is different from that before kneading. The average fiber length of the pitch-based carbon fiber in the present invention means an average fiber length in the molding material for sliding member after kneading and pulverizing the material.
ピッチ系炭素繊維の平均繊維径の下限としては、1μmが好ましく、3μmがより好ましく、6μmがさらに好ましい。上記平均繊維径の上限としては、18μmが好ましく、15μmがより好ましく、12μmがさらに好ましい。ピッチ系炭素繊維の平均繊維径が上記下限未満の場合、摺動部材の強度が不十分となり、また、摺動特性が低下するおそれがある。逆に、ピッチ系炭素繊維の平均繊維径が上記上限を超える場合、摩耗粉として脱落しやすくなるおそれがある。 As a minimum of the average fiber diameter of pitch type carbon fiber, 1 micrometer is preferred, 3 micrometers is more preferred, and 6 micrometers is still more preferred. The upper limit of the average fiber diameter is preferably 18 μm, more preferably 15 μm, and still more preferably 12 μm. When the average fiber diameter of the pitch-based carbon fiber is less than the above lower limit, the strength of the sliding member becomes insufficient, and the sliding characteristics may be deteriorated. On the contrary, when the average fiber diameter of the pitch-based carbon fiber exceeds the above upper limit, there is a possibility that it will easily fall off as wear powder.
ピッチ系炭素繊維の含有量の下限としては、フェノール樹脂100質量部に対して、50質量部が好ましく、80質量部がより好ましく、100質量部がさらに好ましい。上記含有量の上限としては、400質量部が好ましく、250質量部がより好ましく、200質量部がさらに好ましい。ピッチ系炭素繊維の含有量が上記下限未満の場合、摺動部材の強度が不十分となるおそれがある。逆に、ピッチ系炭素繊維の含有量が上記上限を超える場合、摺動部材への成形が困難となるおそれがある。 As a minimum of content of pitch system carbon fiber, 50 mass parts is preferred to 100 mass parts of phenol resin, 80 mass parts is more preferred, and 100 mass parts is still more preferred. As an upper limit of the said content, 400 mass parts is preferable, 250 mass parts is more preferable, 200 mass parts is further more preferable. When content of pitch-type carbon fiber is less than the said minimum, there exists a possibility that the intensity | strength of a sliding member may become inadequate. On the contrary, when the content of the pitch-based carbon fiber exceeds the upper limit, it may be difficult to form the sliding member.
[黒鉛]
黒鉛は、当該摺動部材用成形材料において、摺動部材の摩擦係数を低減する固体潤滑材として機能する。当該摺動部材用成形材料は、黒鉛をさらに含有することにより、定常摩耗に移行した際に安定した摩擦係数を有することができる。黒鉛としては、例えば鱗片状黒鉛、鱗状黒鉛、土状黒鉛等の天然黒鉛でもよく、人造黒鉛でもよい。これらの中でも、天然黒鉛が好ましく、土状黒鉛がより好ましい。黒鉛は1種単独で又は2種以上を組み合わせて用いることができる。
[graphite]
In the molding material for the sliding member, graphite functions as a solid lubricant that reduces the friction coefficient of the sliding member. The molding material for the sliding member can further have a stable coefficient of friction when it shifts to steady wear by further containing graphite. The graphite may be natural graphite such as flaky graphite, scaly graphite, earthy graphite, or artificial graphite. Among these, natural graphite is preferable and earth graphite is more preferable. Graphite can be used alone or in combination of two or more.
黒鉛の含有量の下限としては、フェノール樹脂100質量部に対して、10質量部が好ましく、20質量部がより好ましく、30質量部がさらに好ましい。上記含有量の上限としては、90質量部が好ましく、80質量部がより好ましく、70質量部がさらに好ましい。黒鉛の含有量が上記下限未満の場合、摺動部材の摩擦係数が増加するおそれがある。逆に、黒鉛の含有量が上記上限を超える場合、摺動部材の強度が低下するおそれがあり、また、摩耗し易くなるおそれがある。 As a minimum of content of graphite, 10 mass parts are preferred to 20 mass parts with respect to 100 mass parts of phenol resin, 20 mass parts are more preferred, and 30 mass parts are still more preferred. As an upper limit of the said content, 90 mass parts is preferable, 80 mass parts is more preferable, and 70 mass parts is further more preferable. When the graphite content is less than the above lower limit, the friction coefficient of the sliding member may increase. On the other hand, when the graphite content exceeds the above upper limit, the strength of the sliding member may be reduced, and it may be easily worn.
また、当該摺動部材用成形材料が黒鉛を含有する場合、ピッチ系炭素繊維及び黒鉛の各々が炭素系充填剤であることから、フェノール樹脂の質量と、ピッチ系炭素繊維及び黒鉛の合計質量との比を、特定の範囲とすることが好ましい。摩擦係数を低減し、また強度を維持する観点から、上記フェノール樹脂の質量に対する上記ピッチ系炭素繊維及び上記黒鉛の合計質量の比の下限としては、1が好ましく、1.2がより好ましい。上記比の上限としては、2が好ましく、1.8がより好ましい。 Moreover, when the molding material for the sliding member contains graphite, since each of the pitch-based carbon fiber and graphite is a carbon-based filler, the mass of the phenol resin and the total mass of the pitch-based carbon fiber and graphite The ratio is preferably in a specific range. From the viewpoint of reducing the coefficient of friction and maintaining strength, the lower limit of the ratio of the total mass of the pitch-based carbon fiber and the graphite to the mass of the phenol resin is preferably 1, and more preferably 1.2. The upper limit of the ratio is preferably 2, and more preferably 1.8.
(その他の任意成分)
当該摺動部材用成形材料が含有していてもよいその他の任意成分としては、例えば硬化剤、充填材、離型剤、硬化促進剤、カップリング剤、溶媒等が挙げられる。
(Other optional ingredients)
Examples of other optional components that may be contained in the molding material for the sliding member include a curing agent, a filler, a release agent, a curing accelerator, a coupling agent, and a solvent.
硬化剤は、フェノール樹脂の硬化反応を促進する。フェノール樹脂がノボラック型フェノール樹脂である場合、当該摺動部材用成形材料は、通常、硬化剤を含有する。硬化剤としては、例えばヘキサメチレンテトラミン等が挙げられる。当該摺動部材用成形材料が硬化剤を含有する場合、硬化剤の含有量の下限としては、フェノール樹脂100質量部に対して、5質量部が好ましい。上記含有量の上限としては、20質量部が好ましい。 The curing agent accelerates the curing reaction of the phenol resin. When the phenolic resin is a novolac type phenolic resin, the molding material for the sliding member usually contains a curing agent. Examples of the curing agent include hexamethylenetetramine. When the said molding material for sliding members contains a hardening | curing agent, as a minimum of content of a hardening | curing agent, 5 mass parts is preferable with respect to 100 mass parts of phenol resins. As an upper limit of the said content, 20 mass parts is preferable.
充填材は、摺動部材の強度、耐久性等を向上する。充填材としては、例えば上記炭素繊維及び黒鉛以外の炭素材、エラストマー、炭酸カルシウム、クレー、タルク、シリカ、アルミナ、ガラス繊維、アラミド繊維等が挙げられる。 The filler improves the strength and durability of the sliding member. Examples of the filler include carbon materials other than the above carbon fibers and graphite, elastomers, calcium carbonate, clay, talc, silica, alumina, glass fibers, and aramid fibers.
離型剤は、摺動部材の離型性を向上する。離型剤としては、例えばステアリン酸カルシウム、ステアリン酸亜鉛等が挙げられる。 The release agent improves the releasability of the sliding member. Examples of the mold release agent include calcium stearate and zinc stearate.
硬化促進剤は、フェノール樹脂の硬化反応をより促進する。硬化促進剤としては、例えば酸化マグネシウム、消石灰等が挙げられる。 The curing accelerator further accelerates the curing reaction of the phenol resin. Examples of the curing accelerator include magnesium oxide and slaked lime.
<摺動部材用成形材料の製造方法>
当該摺動部材用成形材料の製造方法としては、公知の各種方法が挙げられる。当該摺動部材用成形材料の製造方法としては、具体的には、例えば上述の各種成分を加圧ニーダー、ミキシングロール、二軸押出機等で加熱溶融させて混練した後、得られる混練物をシート状に成形し、このシート状成形品をさらにペレタイザー、パワーミル等を用いて粉砕する方法等が挙げられる。
<Method for producing molding material for sliding member>
As a method for producing the molding material for the sliding member, various known methods can be mentioned. Specifically, as a method for producing the molding material for the sliding member, for example, the above-mentioned various components are heated and melted with a pressure kneader, a mixing roll, a twin-screw extruder, and the like, and then kneaded. Examples include a method of forming into a sheet shape and further pulverizing the sheet-shaped product using a pelletizer, a power mill or the like.
<摺動部材>
当該摺動部材は、上述の当該摺動部材用成形材料から形成される。当該摺動部材の形状としては、特に限定されないが、例えば円板状、角板状、円柱状、角柱状、リング状等が挙げられる。また、当該摺動部材の用途としては、特に限定されないが、好適なものとして、例えばスラストワッシャー、プーリ、軸受、ギア、歯車、ベアリング、ポンプ部品、斜板等が挙げられる。
<Sliding member>
The said sliding member is formed from the said molding material for said sliding members. Although it does not specifically limit as a shape of the said sliding member, For example, disk shape, square plate shape, column shape, prismatic shape, ring shape etc. are mentioned. Further, the use of the sliding member is not particularly limited, but preferable examples include a thrust washer, a pulley, a bearing, a gear, a gear, a bearing, a pump component, and a swash plate.
<摺動部材の製造方法>
当該摺動部材の製造方法は、当該摺動部材用成形材料を成形する工程(成形工程)と、上記摺動部材用成形材料が含有するフェノール樹脂を硬化させる工程(硬化工程)とを備え、上記硬化工程を上記成形工程と同時又は上記成形工程後に行う。なお、上記成形工程前に、当該摺動部材用成形材料を溶融混練する工程(溶融混練工程)をさらに備えてもよい。
<Sliding member manufacturing method>
The sliding member manufacturing method includes a step of molding the sliding member molding material (molding step) and a step of curing the phenol resin contained in the sliding member molding material (curing step). The curing step is performed simultaneously with the molding step or after the molding step. In addition, you may further provide the process (melt-kneading process) of melt-kneading the said molding material for sliding members before the said formation process.
(溶融混練工程)
本工程では、当該摺動部材用成形材料を溶融混練する。当該摺動部材用成形材料を溶融混練する方法としては、例えば上述の各種成分を加圧ニーダー、ミキシングロール、二軸押出機等で加熱溶融させて混練した後、得られる混練物をシート状に成形し、上記得られたシート状成形品をさらにペレタイザー、パワーミル等を用いて粉砕することによる方法等が挙げられる。
(Melting and kneading process)
In this step, the molding material for the sliding member is melt-kneaded. As a method for melt-kneading the molding material for the sliding member, for example, the above-mentioned various components are heated and melted with a pressure kneader, a mixing roll, a twin-screw extruder, etc., and then kneaded, and the resulting kneaded material is formed into a sheet. Examples thereof include a method by molding and further pulverizing the obtained sheet-like molded product using a pelletizer, a power mill or the like.
(成形工程)
本工程では、当該摺動部材用成形材料を成形する。当該摺動部材用成形材料を成形する方法としては、特に限定されないが、例えば射出成形、移送成形、圧縮成形等が挙げられる。これらの中で、射出成形が好ましい。射出成形により成形する場合、シリンダー前部の温度の下限としては、例えば70℃である。上記温度の上限としては、例えば120℃である。シリンダー後部の温度の下限としては、例えば30℃である。上記温度の上限としては、例えば60℃である。
(Molding process)
In this step, the molding material for the sliding member is molded. Although it does not specifically limit as a method of shape | molding the said molding material for sliding members, For example, injection molding, transfer molding, compression molding, etc. are mentioned. Of these, injection molding is preferred. When molding by injection molding, the lower limit of the temperature at the front of the cylinder is, for example, 70 ° C. The upper limit of the temperature is 120 ° C., for example. The lower limit of the temperature at the rear of the cylinder is, for example, 30 ° C. The upper limit of the temperature is, for example, 60 ° C.
(硬化工程)
本工程では、上記摺動部材用成形材料が含有するフェノール樹脂を硬化させる。フェノール樹脂を硬化させる方法としては、通常、フェノール樹脂を加熱する方法等が挙げられる。上記加熱の温度の下限としては、例えば150℃である。上記温度の上限としては、例えば200℃である。また、上記加熱の時間の下限としては、例えば30秒である。上記時間の上限としては、例えば90秒である。
(Curing process)
In this step, the phenol resin contained in the molding material for sliding member is cured. As a method of curing the phenol resin, a method of heating the phenol resin is usually mentioned. The lower limit of the heating temperature is, for example, 150 ° C. The upper limit of the temperature is, for example, 200 ° C. The lower limit of the heating time is, for example, 30 seconds. The upper limit of the time is, for example, 90 seconds.
成形後に得られる成形品はアフターキュアすることが好ましい。アフターキュアを施すことで、摺動部材の摺動特性をより向上することができる。アフターキュアの方法としては、例えば加熱する方法等が挙げられる。上記加熱の温度の下限としては、例えば150℃である。上記温度の上限としては、例えば230℃ある。上記加熱の時間としては、例えば3時間である。上記時間の上限としては、例えば24時間である。 The molded product obtained after molding is preferably after-cured. By applying after cure, the sliding characteristics of the sliding member can be further improved. Examples of the after-curing method include a heating method. The lower limit of the heating temperature is, for example, 150 ° C. The upper limit of the temperature is 230 ° C., for example. The heating time is, for example, 3 hours. The upper limit of the time is, for example, 24 hours.
以下、実施例により本発明を具体的に説明するが、本発明は以下の実施例によって限定されるものではない。なお、実施例における「部」及び「%」は、特に断らない限り「質量部」及び「質量%」を示す。また、本明細書において質量部を用いて配合量を説明する場合、特に断らない限りフェノール樹脂100質量部に対する質量部である。 EXAMPLES Hereinafter, although an Example demonstrates this invention concretely, this invention is not limited by a following example. In the examples, “parts” and “%” indicate “parts by mass” and “% by mass” unless otherwise specified. Further, in the present specification, when the blending amount is described using parts by mass, it is part by mass with respect to 100 parts by mass of the phenol resin unless otherwise specified.
<フェノール樹脂の製造>
[製造例1](ノボラック型フェノール樹脂(1)の製造)
温度計、攪拌装置及びコンデンサーを備えた反応容器内に、フェノール193部、92%パラホルムアルデヒド57部(ホルムアルデヒド/フェノールのモル比:0.85)、89%リン酸116部(フェノールに対する質量比:0.6)及びエチレングリコール96.5部(フェノールに対する質量比:0.5)をそれぞれ仕込んだ後、攪拌混合を行った。次いで、攪拌混合により形成された白濁状態(二相混合物)の下で、徐々に還流温度まで昇温し、さらに同温度で10時間縮合反応を行なった。反応停止後、攪拌混合しながらメチルイソブチルケトンを反応混合物に添加して縮合生成物を溶解した。その後、攪拌混合を停止して内容物を分液フラスコ内に移して静置し、メチルイソブチルケトン溶液層(上層)とリン酸水溶液層(下層)に分離させた。次いで、リン酸水溶液層を除去し、メチルイソブチルケトン溶液層を数回水洗してリン酸を除いた後、再び内容物を反応容器内に戻し、減圧蒸留によりメチルイソブチルケトンを完全に除去して213.5部のノボラック型フェノール樹脂(1)を得た。このノボラック型フェノール樹脂(1)は、数平均分子量が755であり、分散比が1.63であった。
<Manufacture of phenolic resin>
[Production Example 1] (Production of novolak-type phenolic resin (1))
In a reaction vessel equipped with a thermometer, a stirrer and a condenser, 193 parts of phenol, 57 parts of 92% paraformaldehyde (molar ratio of formaldehyde / phenol: 0.85), 116 parts of 89% phosphoric acid (mass ratio to phenol: 0.6) and 96.5 parts of ethylene glycol (mass ratio with respect to phenol: 0.5) were respectively added, followed by stirring and mixing. Next, under a cloudy state (two-phase mixture) formed by stirring and mixing, the temperature was gradually raised to the reflux temperature, and a condensation reaction was further performed at the same temperature for 10 hours. After the reaction was stopped, methyl isobutyl ketone was added to the reaction mixture with stirring and mixing to dissolve the condensation product. Then, stirring and mixing were stopped, and the contents were transferred to a separation flask and allowed to stand, and separated into a methyl isobutyl ketone solution layer (upper layer) and a phosphoric acid aqueous solution layer (lower layer). Next, the phosphoric acid aqueous solution layer is removed, and the methyl isobutyl ketone solution layer is washed several times with water to remove phosphoric acid. Then, the contents are returned to the reaction vessel again, and the methyl isobutyl ketone is completely removed by vacuum distillation. 213.5 parts of a novolac type phenol resin (1) was obtained. This novolac type phenol resin (1) had a number average molecular weight of 755 and a dispersion ratio of 1.63.
[製造例2](ノボラック型フェノール樹脂(2)の製造)
温度計、攪拌装置及びコンデンサーを備えた反応容器内に、フェノール193部、37%ホルマリン142部(ホルムアルデヒド/フェノールのモル比:0.85)及び蓚酸0.97部(フェノールに対して0.5質量%)をそれぞれ仕込んだ後、徐々に還流温度(98〜102℃)まで昇温し、同温度で6時間の縮合反応を行った。次いで、減圧濃縮を行ったところ、199部(仕込みフェノールに対して103質量%)のノボラック型フェノール樹脂(2)が得られた。このフェノール樹脂の数平均分子量は512、分散比は7.5であった。
[Production Example 2] (Production of Novolac Type Phenolic Resin (2))
In a reaction vessel equipped with a thermometer, a stirrer and a condenser, 193 parts of phenol, 142 parts of 37% formalin (formaldehyde / phenol molar ratio: 0.85) and 0.97 parts of oxalic acid (0.5% relative to phenol) (Mass%) was charged, and then the temperature was gradually raised to the reflux temperature (98 to 102 ° C.), and a condensation reaction was performed at the same temperature for 6 hours. Subsequently, when vacuum concentration was performed, 199 parts (103 mass% with respect to the charged phenol) of novolac type phenol resin (2) was obtained. The number average molecular weight of this phenol resin was 512, and the dispersion ratio was 7.5.
[製造例3](レゾール型フェノール樹脂の製造)
温度計、攪拌装置、還流冷却器を備えた反応容器内に、フェノール100部、92%パラホルムアルデヒド52部(ホルムアルデヒド/フェノールのモル比:1.50)、塩化亜鉛0.12部(フェノールに対して0.12質量%)、酢酸マンガン0.28部(フェノールに対して0.28質量%)及び水8部(フェノールに対して8質量%)をそれぞれ仕込んだ後、攪拌混合を行った。次に、徐々に還流温度まで昇温し、さらに同温度で3.5時間反応を行った。次いで、減圧下、3.5時間脱水縮合反応を行い、冷却後、固形レゾール型フェノール樹脂を得た。このレゾール型フェノール樹脂の数平均分子量は777、分散比は11.47であった。
[Production Example 3] (Production of resol-type phenol resin)
In a reaction vessel equipped with a thermometer, a stirrer, and a reflux condenser, 100 parts of phenol, 52 parts of 92% paraformaldehyde (formaldehyde / phenol molar ratio: 1.50), 0.12 part of zinc chloride (based on phenol) 0.12% by mass), 0.28 parts of manganese acetate (0.28% by mass with respect to phenol) and 8 parts of water (8% by mass with respect to phenol) were respectively added, followed by stirring and mixing. Next, the temperature was gradually raised to the reflux temperature, and the reaction was further performed at the same temperature for 3.5 hours. Subsequently, dehydration condensation reaction was performed under reduced pressure for 3.5 hours, and after cooling, a solid resol type phenol resin was obtained. The number average molecular weight of this resol type phenol resin was 777, and the dispersion ratio was 11.47.
[フェノール樹脂の特性]
上記製造例1〜3で得られた各種フェノール樹脂の特性を下記試験法により測定した。得られた結果を表1に示す。なお、表1の分散比、フェノール類モノマーの含有量及びフェノール類ダイマーの含有量は、以下の測定方法によって得た値である。
[Characteristics of phenolic resin]
The characteristics of the various phenol resins obtained in Production Examples 1 to 3 were measured by the following test methods. The obtained results are shown in Table 1. In addition, the dispersion ratio of Table 1, content of a phenolic monomer, and content of a phenol dimer are the values obtained by the following measuring methods.
(分散比)
ゲル濾過クロマトグラフ(東ソー社の「SC−8020シリーズビルドアップシステム」、カラム:「G2000Hxl」及び「G4000Hxl」、検出器:UV254nm、キャリヤー:テトラヒドロフラン(1mL/分)、カラム温度:38℃)を用いて標準ポリスチレン換算の重量平均分子量(Mw)及び数平均分子量(Mn)を求め、分散比(Mw/Mn)を算出した。
(Dispersion ratio)
Using a gel filtration chromatograph (“SC-8020 series build-up system” manufactured by Tosoh Corporation, column: “G2000Hxl” and “G4000Hxl”, detector: UV254 nm, carrier: tetrahydrofuran (1 mL / min), column temperature: 38 ° C.) Thus, the weight average molecular weight (Mw) and the number average molecular weight (Mn) in terms of standard polystyrene were determined, and the dispersion ratio (Mw / Mn) was calculated.
[フェノール類モノマー及びフェノール類ダイマーの含有量]
分子量分布の全面積に対するフェノール類モノマーとフェノール類ダイマーとの合計面積を百分率で表示する面積法によって測定した。
[Contents of phenolic monomers and phenolic dimers]
The total area of the phenolic monomer and the phenolic dimer with respect to the total area of the molecular weight distribution was measured by an area method displaying the percentage.
<摺動部材用成形材料の製造>
[実施例1]
下記表2及び表3に示すように、ノボラック型フェノール樹脂(1)100質量部、リン酸エステルとしてのトリフェニルホスフェート(東京化成工業社)5質量部、ピッチ系炭素繊維(三菱樹脂社の「K6371T」、繊維長3.0mm、石炭系メソフェーズピッチ系炭素繊維)50質量部、グラファイト(黒鉛)(日本黒鉛工業社の「青P」)100質量部、ヘキサメチレンテトラミン11質量部及びステアリン酸カルシウム4質量部を配合し、均一に混合した。次に、得られた混合物を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てグラニュール状の摺動部材用成形材料を得た。なお、混練粉砕後のピッチ系炭素繊維の平均繊維長は0.1mmである。
<Manufacture of molding materials for sliding members>
[Example 1]
As shown in Table 2 and Table 3 below, 100 parts by mass of novolak type phenol resin (1), 5 parts by mass of triphenyl phosphate (Tokyo Chemical Industry Co., Ltd.) as a phosphate ester, pitch-based carbon fiber (“Mitsubishi Resin's“ K6331T ", fiber length 3.0 mm, coal-based mesophase pitch-based carbon fiber) 50 parts by mass, graphite (graphite) (" Blue P "from Nippon Graphite Industry Co., Ltd.) 100 parts by mass, hexamethylenetetramine 11 parts by mass and
得られた摺動部材用成形材料を、以下の成形条件で射出成形して、硬化し、試験片を得た。
(成形条件)
シリンダー温度:前部90℃、後部40℃
金型温度 :170℃
硬化時間 :60秒
The obtained molding material for sliding member was injection molded under the following molding conditions and cured to obtain a test piece.
(Molding condition)
Cylinder temperature: front 90 ° C, rear 40 ° C
Mold temperature: 170 ° C
Curing time: 60 seconds
[実施例2〜20及び比較例1〜7]
実施例1において、各成分の種類及び配合量を表2及び表3のように変更した以外は、実施例1と同様にして摺動部材用成形材料を製造した。なお、実施例2〜20及び比較例1〜7で用いた各成分について以下に示す。
PAN系炭素繊維:(東レ社の「T−008A」、繊維長3mm)、混練粉砕後の摺動部材用成形材料における平均繊維長0.1mm
ピッチ系炭素繊維:(三菱樹脂社の「K6371T」、繊維長3mm、石炭系メソフェーズピッチ系炭素繊維)、混練粉砕後の摺動部材用成形材料における平均繊維長0.3mm
ピッチ系炭素繊維:(三菱樹脂社の「K6371T」、繊維長3mm、石炭系メソフェーズピッチ系炭素繊維)、混練粉砕後の摺動部材用成形材料における平均繊維長1.0mm
トリクレジルホスフェート:(大八化学工業社)
[Examples 2 to 20 and Comparative Examples 1 to 7]
In Example 1, the molding material for sliding members was manufactured like Example 1 except having changed the kind and compounding quantity of each component like Table 2 and Table 3. FIG. In addition, it shows below about each component used in Examples 2-20 and Comparative Examples 1-7.
PAN-based carbon fiber: ("T-008A" manufactured by Toray Industries Inc.,
Pitch-based carbon fiber: (Mitsubishi Resin “K6331T”,
Pitch-based carbon fiber: (Mitsubishi Resin “K6331T”,
Tricresyl phosphate: (Daihachi Chemical Industry Co., Ltd.)
<評価>
上記得られた試験片を用いて、下記方法に従い、限界PV値、最大トルク/起動トルク・比及び音鳴きについて各評価を行った。評価結果を表2及び表3に示す。
<Evaluation>
Using the obtained test piece, according to the following method, each evaluation was made on the limit PV value, the maximum torque / starting torque / ratio, and the noise. The evaluation results are shown in Tables 2 and 3.
[限界PV値]
限界PV値は、図1に示すスラスト摩擦摩耗測定装置X1により測定した。スラスト摩擦摩耗測定装置X1は、試験片X2と、この試験片X2の上面に配設される相手部材X3とを備える。相手部材X3は、形状が外径26.6mm、内径20mm、高さ15mmの中空円筒で、材質はS45Cの炭素鋼である。試験片X2と相手部材X3との間は無潤滑(ドライ環境)とした。相手部材X3は、上部から試験面圧Aを受けつつ試験速度Bで回転させた。試験面圧Aは、試験開始時には4.9MPaとし、20分毎に0.33m/sずつ段階的に上昇させた。異常摩耗による摩耗粉の発生及び/又は2倍以上の摩擦係数増加が観察されたときの試験面圧A×試験速度Bを算出し、この値を限界PV値(MPa・m/s)とした。限界PV値(MPa・m/s)は、数値が大きいほど摺動特性に優れることを示し、8(MPa・m/s)以上の場合は「良好」と、4(MPa・m/s)以上8(MPa・m/s)未満の場合は「可」と、4(MPa・m/s)未満の場合は「不十分」と評価できる。
[Limit PV value]
The limit PV value was measured by the thrust friction wear measuring apparatus X1 shown in FIG. The thrust friction wear measuring device X1 includes a test piece X2 and a mating member X3 disposed on the upper surface of the test piece X2. The mating member X3 is a hollow cylinder having an outer diameter of 26.6 mm, an inner diameter of 20 mm, and a height of 15 mm, and is made of S45C carbon steel. There was no lubrication (dry environment) between the test piece X2 and the counterpart member X3. The mating member X3 was rotated at the test speed B while receiving the test surface pressure A from above. The test surface pressure A was 4.9 MPa at the start of the test, and was increased stepwise by 0.33 m / s every 20 minutes. The test surface pressure A × test speed B when the generation of abrasion powder due to abnormal wear and / or a friction coefficient increase of 2 times or more was observed was calculated, and this value was defined as the limit PV value (MPa · m / s). . The limit PV value (MPa · m / s) indicates that the larger the value, the better the sliding characteristics. When the value is 8 (MPa · m / s) or more, “good” and 4 (MPa · m / s) If it is less than 8 (MPa · m / s), it can be evaluated as “possible”, and if it is less than 4 (MPa · m / s), it can be evaluated as “insufficient”.
[最大トルク/起動トルク・比]
図1に示すスラスト摩擦摩耗測定装置X1において、速度と荷重を一定にした試験で摩擦力を測定した。トルクは摩擦力を以下の式で算出したものである。
トルク値=摩擦力(kgf)×9.81×相手部材X3の半径(m)
また、最大トルクの定義及び起動トルクの定義は以下とする。
最大トルク:試験開始後5分間の間で得られた最大トルク値
起動トルク:試験開始5秒後のトルク値
最大トルク/起動トルク・比は、数値が1に近いほど、摩擦安定性が高いことを示し、3以下の場合は「良好」と、3を超える場合は「不十分」と評価できる。
[Maximum torque / starting torque / ratio]
In the thrust frictional wear measuring apparatus X1 shown in FIG. 1, the frictional force was measured by a test with constant speed and load. Torque is a frictional force calculated by the following equation.
Torque value = frictional force (kgf) x 9.81 x radius of mating member X3 (m)
The definition of the maximum torque and the definition of the starting torque are as follows.
Maximum torque: Maximum torque value obtained within 5 minutes after the start of the test Starting torque:
[音鳴き]
図1に示すスラスト摩擦摩耗測定装置X1において、速度と荷重を一定にした試験で摩擦力を測定する際、10名のパネラーが、音鳴き状態を以下の基準で評価し、これらの平均レベルで優劣を評価した。
音鳴き(○):終始音鳴きの発生が認められなかった
音鳴き(△):微小な音鳴きの発生が認められた
音鳴き(×):終始激しい音鳴きの発生が認められた
[Sound]
In the thrust friction wear measuring apparatus X1 shown in FIG. 1, when measuring the frictional force in a test with a constant speed and load, ten panelists evaluated the squealing condition according to the following criteria, Superiority or inferiority was evaluated.
Sound (○): No sound was generated all the time. Sound (△): A small sound was generated. Sound (×): Violent sound was observed from time to time.
表2に示した限界PV値の結果から、リン酸エステル及びピッチ系炭素繊維の何れかを含有していない比較例1〜3の摺動部材用成形材料に対して、実施例1〜8の摺動部材用成形材料は高い限界PV値を有していることが分かる。従って、実施例1〜8の摺動部材用成形材料は、低速、高荷重かつドライ環境での摺動特性に優れると判断される。 From the result of the limit PV value shown in Table 2, with respect to the molding materials for sliding members of Comparative Examples 1 to 3 that did not contain either phosphate ester or pitch-based carbon fiber, Examples 1 to 8 It can be seen that the molding material for the sliding member has a high limit PV value. Therefore, it is judged that the molding materials for sliding members of Examples 1 to 8 are excellent in sliding characteristics at low speed, high load, and dry environment.
表4に示したPAN系炭素繊維のみを使用した場合には、低速低荷重(比較例4)、低速高荷重(比較例5)及び高速低荷重(比較例6)のどの条件においても起動トルクは小さいものの、最大トルクが大きくなるために摩擦安定性の指標が1から離れてしまい、さらには摺動に際して大きな音鳴きが発生する。これに対し、表3に示したピッチ系炭素繊維のみを使用した場合(実施例9〜11)、どの条件においても起動トルク及び摩擦安定性が向上し、発生する音鳴きに関しても顕著に抑制されていることが分かる。代表例として、比較例4と実施例9との摩擦安定性についての対比グラフを図2に示す。図2からも摩擦安定性に大きな違いがあることが分かる。これは、ピッチ系炭素繊維がPAN系炭素繊維よりも潤滑性能が優れ、固体潤滑材として作用していると考えられる。 When only the PAN-based carbon fiber shown in Table 4 is used, the starting torque is obtained under any conditions of low speed and low load (Comparative Example 4), low speed and high load (Comparative Example 5), and high speed and low load (Comparative Example 6). However, since the maximum torque is increased, the index of friction stability is deviated from 1, and a loud noise is generated during sliding. On the other hand, when only the pitch-based carbon fibers shown in Table 3 are used (Examples 9 to 11), the starting torque and the friction stability are improved under any condition, and the generated noise is remarkably suppressed. I understand that As a representative example, a comparison graph for the friction stability between Comparative Example 4 and Example 9 is shown in FIG. FIG. 2 also shows that there is a great difference in friction stability. This is presumably because pitch-based carbon fibers have better lubricating performance than PAN-based carbon fibers and act as solid lubricants.
本発明の摺動部材用成形材料は、優れた加工性及び摺動特性を有するため、摺動部材の成形材料として好適に用いることができる。また、当該摺動部材用成形材料から形成された摺動部材は優れた摺動特性を有するため、自動車用やOA機器用等の摺動部品として好適に用いることができる。 Since the molding material for sliding members of the present invention has excellent processability and sliding properties, it can be suitably used as a molding material for sliding members. Moreover, since the sliding member formed from the said molding material for sliding members has the outstanding sliding characteristic, it can be used suitably as sliding components for motor vehicles, OA equipment, etc.
X1 限界PV値測定装置
X2 試験片
X3 相手部材
A 試験面圧
B 試験速度
X1 limit PV value measuring device X2 test piece X3 mating member A test surface pressure B test speed
Claims (10)
The sliding member formed from the molding material for sliding members of any one of Claims 1-9.
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Citations (9)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
JPH10278070A (en) * | 1997-04-07 | 1998-10-20 | Nippon Oil Co Ltd | Manufacture of carbon fiber-reinforced composite material |
JPH10316842A (en) * | 1997-05-21 | 1998-12-02 | Ntn Corp | Heat-resistant and lubricating resin composition |
JPH11286597A (en) * | 1998-04-03 | 1999-10-19 | Kawasaki Steel Corp | Resin composition having excellent slidableness and flame retardance and resin molded article |
WO2007055338A1 (en) * | 2005-11-11 | 2007-05-18 | Hitachi Chemical Co., Ltd. | Resin molding material |
JP2009138013A (en) * | 2007-12-03 | 2009-06-25 | Toyota Central R&D Labs Inc | Sliding material and belt for wet-type continuously variable transmission |
JP2011116956A (en) * | 2009-10-26 | 2011-06-16 | Asahi Organic Chemicals Industry Co Ltd | Phenol resin-molding material and sliding member |
WO2014024992A1 (en) * | 2012-08-10 | 2014-02-13 | 旭有機材工業株式会社 | Sliding member molding material and sliding member |
WO2014069124A1 (en) * | 2012-11-02 | 2014-05-08 | 旭有機材工業株式会社 | Resin composition, as well as carbon fiber-reinforced composite material precursor, carbon fiber-reinforced material, and carbon fiber-reinforced carbon material obtained using said resin composition |
JP2016226180A (en) * | 2015-05-29 | 2016-12-28 | 旭有機材株式会社 | Conductive slide member, manufacturing method thereof, and alternator |
-
2016
- 2016-03-29 JP JP2016066400A patent/JP2017179065A/en active Pending
Patent Citations (9)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
JPH10278070A (en) * | 1997-04-07 | 1998-10-20 | Nippon Oil Co Ltd | Manufacture of carbon fiber-reinforced composite material |
JPH10316842A (en) * | 1997-05-21 | 1998-12-02 | Ntn Corp | Heat-resistant and lubricating resin composition |
JPH11286597A (en) * | 1998-04-03 | 1999-10-19 | Kawasaki Steel Corp | Resin composition having excellent slidableness and flame retardance and resin molded article |
WO2007055338A1 (en) * | 2005-11-11 | 2007-05-18 | Hitachi Chemical Co., Ltd. | Resin molding material |
JP2009138013A (en) * | 2007-12-03 | 2009-06-25 | Toyota Central R&D Labs Inc | Sliding material and belt for wet-type continuously variable transmission |
JP2011116956A (en) * | 2009-10-26 | 2011-06-16 | Asahi Organic Chemicals Industry Co Ltd | Phenol resin-molding material and sliding member |
WO2014024992A1 (en) * | 2012-08-10 | 2014-02-13 | 旭有機材工業株式会社 | Sliding member molding material and sliding member |
WO2014069124A1 (en) * | 2012-11-02 | 2014-05-08 | 旭有機材工業株式会社 | Resin composition, as well as carbon fiber-reinforced composite material precursor, carbon fiber-reinforced material, and carbon fiber-reinforced carbon material obtained using said resin composition |
JP2016226180A (en) * | 2015-05-29 | 2016-12-28 | 旭有機材株式会社 | Conductive slide member, manufacturing method thereof, and alternator |
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