JP2023148321A - 摺動部品用フェノール樹脂成形材料および摺動部品 - Google Patents

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Abstract

【課題】摩耗しにくい摺動部品を製造可能な樹脂成形材料を提供する【解決手段】フェノール樹脂と、無機粒子と、を少なくとも含み、前記無機粒子は、シリカ粒子を少なくとも含み、当該摺動部品用フェノール樹脂成形材料の全不揮発成分中の前記シリカ粒子の比率が、１～２５質量％であり、以下の条件（１）で算出した、αＭＤ、及びαＴＤから算出される、αＴＤ／αＭＤの値が、１．０～１．５である、摺動部品用フェノール樹脂成形材料。条件（１）：まず、当該摺動部品用フェノール樹脂成形材料を用いて、ゲート寸法：８×３ｍｍ、射出圧力：１５０ＭＰａ、金型温度：１７５℃、充填時間：４秒の条件による射出成形により、長手方向がＭＤ方向になるようにして、８０×１０×４ｍｍの成形体を作製し、当該成形体から１０×１０×４ｍｍの試験片を作製する。次に、乾燥炉温度：２２０℃、保持時間：4時間の条件で熱処理を実施する。次に、熱機械分析装置ＴＭＡを用いて、圧縮モードで５℃／分の昇温速度で熱膨張を測定し、２５℃から１５０℃の範囲における、ＭＤ方向の線膨張係数であるαＭＤと、ＴＤ方向の線膨張係数であるαＴＤを算出する。【選択図】なし

Description

本発明は、摺動部品用フェノール樹脂成形材料および摺動部品に関する。
従来、自動車などに使用される機構部品には、耐熱性、耐摩耗性が要求されていた。これらの特性を満たすための材料として、従来の機構部品には、セラミックや金属が用いられていた。しかしながら、セラミックや金属製の機構部品は、個体重量が重く、加工に時間がかかり、コストが高い等といった種々の問題点を有している。こうした問題点を解決する手段として、部品の軽量化や複雑な形状の部品が容易に成形可能という観点から、プラスチック材料製の機構部品が注目されている。
機構部品を形成する場合に用いる材料として、耐熱性や耐摩耗性といった観点から、プラスチック材料の中でも特に、フェノール樹脂成形材料が注目されている。フェノール樹脂成形材料を用いる機構部品は、セラミックや金属製の機構部品と比べて、個体重量が軽く、加工が容易であり、プラスチック材料の中でも高耐熱性であるといった点で優れている。
フェノール樹脂成形材料を用いて成形した機構部品の摩耗特性および耐水性を向上させる技術として、特許文献１に記載の技術がある。
特許文献１には、フェノール樹脂成形材料に固体潤滑材である黒鉛を配合して摩耗特性を向上させる技術が開示されている。
特開２００５－４７９７１号公報
ロータリーポンプやトロコイドポンプ等における歯車などの摺動部品を、樹脂成形材料で形成する場合、摺動部品の摩耗が懸念される。
本発明の目的の１つは、摩耗しにくい摺動部品を製造可能な樹脂成形材料を提供することである。
本発明によれば、以下に示す摺動部品用フェノール樹脂成形材料、および摺動部品が提供される。
［１］
摺動部品用フェノール樹脂成形材料であって、
フェノール樹脂と、無機粒子と、を少なくとも含み、
前記無機粒子は、シリカ粒子を少なくとも含み、
当該摺動部品用フェノール樹脂成形材料の全不揮発成分中の前記シリカ粒子の比率が、１～２５質量％であり、
以下の条件（１）で算出した、αＭＤ、及びαＴＤから算出される、αＴＤ／αＭＤの値が、１．０～１．５である、摺動部品用フェノール樹脂成形材料。
条件（１）：
まず、当該摺動部品用フェノール樹脂成形材料を用いて、ゲート寸法：８×３ｍｍ、射出圧力：１５０ＭＰａ、金型温度：１７５℃、充填時間：４秒の条件による射出成形により、長手方向がＭＤ方向になるようにして、８０×１０×４ｍｍの成形体を作製し、当該成形体から１０×１０×４ｍｍの試験片を作製する。
次に、上記試験片に対して、乾燥炉温度：２２０℃、保持時間：4時間の条件で熱処理を実施する。
次に、熱機械分析装置ＴＭＡを用いて、圧縮モードで５℃／分の昇温速度で熱膨張量を測定し、２５℃から１５０℃の範囲における、ＭＤ方向の線膨張係数であるαＭＤと、ＴＤ方向の線膨張係数であるαＴＤを算出する。
［２］
上記［１］に記載の摺動部品用フェノール樹脂成形材料であって、
（αＭＤ＋αＴＤ）／２の値が１０～２０ｐｐｍ／Kである、摺動部品用フェノール樹脂成形材料。
［３］
上記［１］または［２］に記載の摺動部品用フェノール樹脂成形材料であって、
前記シリカ粒子は、球状のシリカ粒子を含む、摺動部品用フェノール樹脂成形材料。
［４］
上記［１］乃至［３］のいずれかに記載の摺動部品用フェノール樹脂成形材料であって、
前記シリカ粒子の平均粒径は、０．０５～０．５μｍである、摺動部品用フェノール樹脂成形材料。
［５］
上記［１］乃至［４］のいずれかに記載の摺動部品用フェノール樹脂成形材料であって、
さらに、繊維状フィラーを含む、摺動部品用フェノール樹脂成形材料。
［６］
上記［１］乃至［５］のいずれかに記載の摺動部品用フェノール樹脂成形材料であって、
さらに、ガラス繊維を含む、摺動部品用フェノール樹脂成形材料。
［７］
上記［１］乃至［６］のいずれかに記載の摺動部品用フェノール樹脂成形材料であって、
さらに、フッ素樹脂を含む、摺動部品用フェノール樹脂成形材料。
［８］
上記［１］乃至［７］のいずれかに記載の摺動部品用フェノール樹脂成形材料であって、
当該摺動部品用フェノール樹脂成形材料の全不揮発成分中の前記無機粒子の比率が、６０～８５質量％である、摺動部品用フェノール樹脂成形材料。
［９］
上記［１］乃至［８］のいずれかに記載の摺動部品用フェノール樹脂成形材料を用いて製造された摺動部品。
本発明によれば、摩耗しにくい摺動部品を製造可能な樹脂成形材料が提供される。
以下、本発明の実施形態について、詳細に説明する。
本明細書中、数値範囲の説明における「X～Y」との表記は、特に断らない限り、X以上Y以下のことを表す。
［摺動部品用フェノール樹脂成形材料］
本実施形態に係る摺動部品用フェノール樹脂成形材料は、
フェノール樹脂と、無機粒子と、を少なくとも含み、
前記無機粒子は、シリカ粒子を少なくとも含み、
当該摺動部品用フェノール樹脂成形材料の全不揮発成分中の前記シリカ粒子の比率が、１～２５質量％であり、
当該摺動部品用フェノール樹脂成形材料において、以下の条件（１）で算出した、αＭＤ、及びαＴＤから算出される、αＭＤ／αＴＤの値が、１．０～１．５である。
条件（１）：
まず、当該摺動部品用フェノール樹脂成形材料を用いて、ゲート寸法：８×３ｍｍ、射出圧力：１５０ＭＰａ、金型温度：１７５℃、充填時間：４秒の条件による射出成形により、長手方向がＭＤ方向になるようにして、８０×１０×４ｍｍの成形体を作製し、当該成形体から１０×１０×４ｍｍの試験片を作製する。
次に、乾燥炉温度：２２０℃、保持時間：４時間の条件で熱処理を実施する。
次に、熱機械分析装置ＴＭＡを用いて、圧縮モードで５℃／分の昇温速度で熱膨張量を測定し、２５℃から１５０℃の範囲における、ＭＤ方向の線膨張係数であるαＭＤと、ＴＤ方向の線膨張係数であるαＴＤを算出する。
本実施形態に係る摺動部品用フェノール樹脂成形材料から得られる摺動部品は、摩耗量が低減される。
上記の摺動部品とは、例えばロータリーポンプやトロコイドポンプ等における歯車である。
摩耗量が低減される理由について、詳細は不明であるが、以下のように説明することができる。まず、シリカ粒子が配合されることにより、得られる摺動部品が摩耗しにくくなる。また、αＴＤ／αＭＤの値が１．０～１．５であることにより、摩擦熱で摺動部品が高温になった場合でも摺動部品の膨張が等方的となり、摺動部品の一部のみに過度な力がかかりにくくなる。以上により、摺動部品の摩耗量が低減される。
本実施形態に係る摺動部品用フェノール樹脂成形材料は、適切な原料を適量用い、適切な製造方法を経ることで製造することができる。原料としては、上述のシリカ粒子を適量用いることに加え、その他の無機粒子（無機フィラー）や繊維状フィラーなどを適量用いることが好ましい。これら原料を適切に配合することにより、αＴＤ／αＭＤの値が１．０～１．５である摺動部品用フェノール樹脂成形材料を製造しやすい。原料の配合についてより具体的には後掲の実施例を参照されたい。
［（αＭＤ＋αＴＤ）／２］
また、本実施形態に係る摺動部品用フェノール樹脂成形材料は、上述した条件（１）で算出した、αＭＤ、及びαＴＤから算出される、（αＭＤ＋αＴＤ）／２の値が、１０～２０ｐｐｍ／Kであることが好ましく、１２～１８ｐｐｍ／Kであることがより好ましい。
αＴＤ／αＭＤの値が上述の範囲以内であることにより、当該摺動部品用フェノール樹脂成形材料から得られる摺動部品の摩耗量がより低減される。
［フェノール樹脂］
フェノール樹脂としては、例えば、レゾール型フェノール樹脂や、ノボラック型フェノール樹脂が挙げられる。
摺動部品用フェノール樹脂成形材料は、上述したフェノール材料を含むことにより、摺動部品用フェノール樹脂成形材料として、高い流動性が確保される。
上記レゾール型フェノール樹脂としては、例えば、フェノール類とアルデヒド類とをアルカリ条件下または弱酸性下で反応させて得られるものが用いられる。
上記フェノール類としては、例えば、フェノール環数は１核体、２核体または３核体などのいずれでもよく、フェノール性水酸基数は、１個でも２個以上でもよい。
上記フェノール類の一例としては、特に限定されないが、例えば、フェノール；オルソクレゾール、メタクレゾール、パラクレゾール等のクレゾール；２、３－キシレノール、２、４－キシレノール、２、５－キシレノール、２、６－キシレノール、３、５－キシレノール等のキシレノール；２，３，５－トリメチルフェノール、２－エチルフェノール、４－エチルフェノール、２－イソプロピルフェノール、４－イソプロピルフェノール、ｎ－ブチルフェノール、イソブチルフェノール、ｔｅｒｔ－ブチルフェノール、ヘキシルフェノール、オクチルフェノール、ノニルフェノール、フェニルフェノール、ベンジルフェノール、クミルフェノール、アリルフェノール、カルダノール、ウルシオール、ラッコール等のアルキルフェノール；１－ナフトール、２－ナフトール等のナフトール；フルオロフェノール、クロロフェノール、ブロモフェノール、ヨードフェノール等のハロゲン化フェノール、ｐ－フェニルフェノール、アミノフェノール、ニトロフェノール、ジニトロフェノール、トリニトロフェノール等の１価フェノール置換体；ビスフェノールＳ、ビスフェノールＦ、ビスフェノールＡ、ビスフェノールＣ、ビスフェノールＺ、ビスフェノールＥ等のビスフェノール；レゾルシン、アルキルレゾルシン、ピロガロール、カテコール、アルキルカテコール、ハイドロキノン、アルキルハイドロキノン、フロログルシン、ジヒドロキシナフタリン、ナフタレン等の多価フェノール；などが挙げられる。これらを単独で用いても２種以上を組み合わせて用いてもよい。これらの中でも、フェノール類は、フェノール、クレゾール、キシレノール、アルキルフェノールおよびビスフェノールからなる群より選ばれる１種以上を含むことが好ましく、安価な観点から、フェノール、クレゾール、ブチルフェノール、ビスフェノールＡを用いることがより好ましい。
上記アルデヒド類としては、特に限定されないが、例えば、ホルマリンやパラホルムアルデヒド等のホルムアルデヒド；トリオキサン、アセトアルデヒド、パラアルデヒド、プロピオンアルデヒド、ポリオキシメチレン、クロラール、ヘキサメチレンテトラミン、フルフラール、グリオキザール、ｎ－ブチルアルデヒド、イソブチルアルデヒド、ｔｅｒｔ－ブチルアルデヒド、カプロアルデヒド、アリルアルデヒド、ベンズアルデヒド、クロトンアルデヒド、アクロレイン、テトラオキシメチレン、フェニルアセトアルデヒド、ｏ－トルアルデヒド、サリチルアルデヒド等が挙げられる。これらのアルデヒド類は単独または２種以上を組み合わせて使用してもよい。この中でも、アルデヒド類は、ホルムアルデヒドまたはアセトアルデヒドを含むことが好ましく、生産性および安価な観点から、ホルマリンまたはパラホルムアルデヒドを用いることがより好ましい。
フェノール類とアルデヒド類とをアルカリ性条件下で反応させる場合、アルカリ性触媒を用いることができる。
上記アルカリ性触媒としては、特に限定はされないが、例えば、水酸化ナトリウム、水酸化リチウム、水酸化カリウム、アンモニア水、モノメチルアミン、ジメチルアミン、トリメチルアミン、モノエチルアミン、ジエチルアミン、メチルエチルアミン、トリエチルアミンなどのアミン、カルシウム、マグネシウム、バリウムなどのアルカリ土類金属の酸化物及び水酸化物、炭酸ナトリウム、ヘキサメチレンテトラミンなどのアルカリ性物質を用いることができる。これらを単独で用いても２種以上を組み合わせて用いてもよい。例えば、水酸化ナトリウムを用いてもよい。
また、フェノール類とアルデヒド類とを弱酸性下で反応させる場合、亜鉛系触媒を用いることができる。
上記亜鉛系触媒としては、特に限定されず、二価金属塩触媒であればいずれも使用できるが、例えば、酢酸亜鉛や蟻酸亜鉛等を用いることができる。これらを単独で用いても２種以上を組み合わせて用いてもよい。例えば、酢酸亜鉛の水和物を用いてもよい。
上記アルカリ性触媒または上記亜鉛系触媒の添加量は、フェノール類１００質量％に対し、例えば、０．０１質量％～２０質量％としてもよく、好ましくは０．１質量％～１０質量％とすることができる。
上記ノボラック型フェノール樹脂としては、フェノール類とアルデヒド類とを、無触媒、酸性触媒または遷移金属触媒の存在下で反応させて得られる樹脂であれば、特に限定されない。
上記ノボラック型フェノール樹脂としては、例えば、未変性フェノール系樹脂、クレゾール樹脂、レゾルシノール樹脂、キシレノール樹脂、クレゾール・キシレノール樹脂、クレゾール変性フェノール系樹脂、レゾルシノール変性フェノール系樹脂、キシレノール変性フェノール系樹脂、アルキルフェノール系樹脂、アルキルフェノール変性フェノール系樹脂、ビスフェノール変性フェノール系樹脂、カシュー油変性フェノール系樹脂、トール油変性フェノール系樹脂、ロジン変性フェノール系樹脂、テルペン油変性フェノール系樹脂、ランダムノボラック型フェノール樹脂、ハイオルソノボラック型フェノール樹脂、または下記に示すフェノール類を２種以上使用した樹脂を用いることができる。また、これら樹脂は、２種以上の樹脂を混合したものを使用しても良い。
なお、このノボラック型フェノール樹脂は、例えば、フェノール類に対するアルデヒド類のモル比（アルデヒド類／フェノール類）が０．５以上１．０以下となるように制御した上で、反応させて得ることができる。
上記フェノール類としては、フェノール性水酸基を備えるモノマーに由来するものであれば限定されない。
このようなフェノール類としては、具体的には、フェノール；ｏ－ジヒドロキシベンゼン、ｍ－ジヒドロキシベンゼン、ｐ－ジヒドロキシベンゼンなどのジヒドロキシベンゼン；ｏ－クレゾール、ｍ－クレゾール、ｐ－クレゾールなどのクレゾール；エチルフェノール、ブチルフェノール、オクチルフェノール、ノニルフェノールなどのアルキルフェノール；キシレノール；３－ペンタデシルフェノール、３－ペンタデシルフェノールモノエン、３－ペンタデシルフェノールジエン、３－ペンタデシルフェノールトリエンなどのカシューオイルの含有成分；１，３－ジヒドロキシ－５－ペンタデシルベンゼン、１，３－ジヒドロキシ－５－ペンタデシルベンゼンモノエン、１，３－ジヒドロキシ－５－ペンタデシルベンゼンジエン、１，３－ジヒドロキシ－５－ペンタデシルベンゼントリエンといったカルドールの含有成分；２－メチル－１，３－ジヒドロキシ－５－ペンタデシルベンゼン、２－メチル－１，３－ジヒドロキシ－５－ペンタデシルベンゼンモノエン、２－メチル－１，３－ジヒドロキシ－５－ペンタデシルベンゼンジエン、２－メチル－１，３－ジヒドロキシ－５－ペンタデシルベンゼントリエンといったメチルカルドールの含有成分；ウルシオール；ビスフェノールＡ；ビスフェノールＦ；ビスフェノールＳなどが挙げられる。フェノール類としては、上記具体例のうち、１種または２種以上を組み合わせて用いることができる。
上記アルデヒド類としては、従来公知のものを用いることができ、例えば、ホルムアルデヒド、パラホルムアルデヒド、アセトアルデヒド、パラアルデヒド、ブチルアルデヒド、クロトンアルデヒド、ベンズアルデヒド、サリチルアルデヒド等のアルデヒド化合物；ヘキサメチレンテトラミンなどのアルデヒド化合物の発生源となる物質などを用いることができる。アルデヒド類としては、上記具体例のうち、１種または２種以上を組み合わせて用いることができる。
上記酸性触媒としては、例えば、酢酸、シュウ酸などの有機酸；塩酸、硫酸、リン酸などの鉱物酸；ジエチル硫酸；パラトルエンスルホン酸、パラフェノールスルホン酸、ベンゼンスルホン酸、メタンスルホン酸などの有機スルホン酸；１－ヒドロキシエチリデン－１，１'－ジホスホン酸、２－ホスホノブタン－１，２，４－トリカルボン酸などの有機ホスホン酸などを用いることができる。酸性触媒としては、上記具体例のうち、１種または２種以上を組み合わせて用いることができる。
上記遷移金属触媒としては、例えば、コバルト、ニッケル、クロム、マンガン、亜鉛、銅、カルシウム、マグネシウム、バリウムおよびこれらの塩が挙げられる。この塩としては、例えば、酢酸塩などの有機塩類、ハロゲン化物、酸化物などが挙げられる。塩としては、具体的には、塩化亜鉛、酢酸亜鉛、酢酸マンガン、酢酸マグネシウム、酸化マグネシウムなどが挙げられる。塩としては、上記具体例のうち、１種または２種以上を組み合わせて用いることができる。
フェノール樹脂の含有量の下限値は、摺動部品用フェノール樹脂成形材料の不揮発成分全体に対して、例えば、１０質量％以上であり、好ましくは１５質量％以上であり、より好ましくは１８質量％以上である。また、フェノール樹脂の含有量の上限値は、摺動部品用フェノール樹脂成形材料の不揮発成分全体に対して、例えば、３０質量％以下であり、好ましくは２７質量％以下であり、より好ましくは２４質量％以下である。これにより、耐熱性、機械的特性、耐溶剤性、成形性および寸法安定性等のバランスをより良好にすることができる。
［フッ素樹脂］
摺動部品用フェノール樹脂成形材料は、フッ素樹脂をさらに含んでもよい。
フッ素樹脂は、例えば、ポリテトラフルオロエチレンが挙げられる。
フッ素樹脂を含む場合、フッ素樹脂の含有量の下限値は、摺動部品用フェノール樹脂成形材料の不揮発成分全体に対して、例えば、０．５質量％以上であり、好ましくは１質量％以上であり、より好ましくは１．５質量％以上である。また、フッ素樹脂の含有量の上限値は、摺動部品用フェノール樹脂成形材料の不揮発成分全体に対して、例えば、１０質量％以下であり、好ましくは８質量％以下であり、より好ましくは６質量％以下である。
［無機粒子］
無機粒子としては、例えば、粒形の無機充填材を用いることができ、ガラスビーズ、ガラスパウダー、炭酸カルシウム、タルク、シリカ、水酸化アルミニウム、焼成クレーおよびマイカなどを用いることができる。
摺動部品用フェノール樹脂成形材料は、上述した無機粒子を含むことにより当該摺動部品用フェノール樹脂成形材料から得られる摺動部品の機械的強度を向上させることができる。
また、上述の無機粒子は、シリカ粒子を少なくとも含むことにより当該摺動部品用フェノール樹脂成形材料から得られる摺動部品の耐摩擦性をより向上させることができる。
シリカ粒子の含有量の下限値は、摺動部品用フェノール樹脂成形材料の不揮発成分全体に対して、例えば、１質量％以上であり、好ましくは２質量％以上であり、より好ましくは３質量％以上である。また、シリカ粒子の上限値は、摺動部品用フェノール樹脂成形材料の不揮発成分全体に対して、例えば、２５質量％以下であり、好ましくは２０質量％以下であり、より好ましくは１５質量％以下である。
また、上述のシリカ粒子は、球状のシリカ粒子を含んでいることがより好ましい。
また、上述のシリカ粒子の平均粒径は、０．０５～０．５μｍであることが好ましく、０．０８～０．４μｍであることがより好ましく、０．１～０．３μｍであることが最もより好ましい。なお、平均粒径は、カタログ値がある場合にはその値を採用することができる。カタログ値が無い場合にはレーザー回折散乱法により求めることができる
無機粒子の含有量の下限値は、摺動部品用フェノール樹脂成形材料の不揮発成分全体に対して、例えば、６０質量％以上であり、好ましくは６５質量％以上であり、より好ましくは７０質量％以上である。また、無機粒子の含有量の上限値は、摺動部品用フェノール樹脂成形材料の不揮発成分全体に対して、例えば、８５質量％以下であり、好ましくは８２質量％以下であり、より好ましくは８０質量％以下である。
［繊維状フィラー］
本実施形態に係る摺動部品用フェノール樹脂成形材料は、繊維状フィラーをさらに含んでもよい。
繊維状フィラーとしては、ガラス繊維、炭素繊維、繊維状のワラストナイトおよびロックウール等を用いることができる。この中でも、ガラス繊維を含むことが特に好ましい。この繊維状のフィラーの数平均繊維径としては、たとえば１０～１５μｍであり、数平均繊維長としては、たとえば５０μｍ～３０００μｍのものが配合される。
このような繊維状フィラーを用いることで、当該摺動部品用フェノール樹脂成形材料から得られる摺動部品の機械的強度をさらに向上させることができる。
繊維状フィラーを含む場合、繊維状フィラーの含有量の下限値は、摺動部品用フェノール樹脂成形材料の不揮発成分全体に対して、例えば、５質量％以上であり、好ましくは１０質量％以上であり、より好ましくは１５質量％以上である。また、繊維状フィラーの含有量の上限値は、摺動部品用フェノール樹脂成形材料の不揮発成分全体に対して、例えば、４５質量％以下であり、好ましくは３５質量％以下であり、より好ましくは２５質量％以下である。
［硬化剤］
本実施形態に係る摺動部品用フェノール樹脂成形材料は、硬化剤をさらに含んでもよい。この硬化剤としては、例えば、ヘキサメチレンテトラミン、ヘキサメチレンテトラミンとフェノール誘導体との付加物、及びヘキサメトキシメチロールメラミンなどのアミン系のアルデヒド供給源、若しくは、パラホルムアルデヒド、及びポリアセタール樹脂などのアルデヒド供給源等が挙げられる。
［その他の成分］
また、本実施形態に係る摺動部品用フェノール樹脂成形材料は、必要に応じて、通常の熱硬化性樹脂成形材料に使用される各種添加剤を含んでもよい。具体的には、ステアリン酸、ステアリン酸カルシウム、ポリエチレンなどの離型剤、酸化マグネシウム、水酸化カルシウムなどの硬化助剤、カーボンブラックなどの着色剤、黒鉛などの固体潤滑剤、充填材と熱硬化性樹脂との接着性を向上させるための密着性向上剤、もしくはカップリング剤、溶剤等を配合してもよい。
［摺動部品用フェノール樹脂成形材料の製造方法］
本実施形態に係る摺動部品用フェノール樹脂成形材料は、たとえば上述した各成分を配合して、均一に混合後、ロール、コニーダ、二軸押出し機等の混練装置単独またはロールと他の混合装置との組み合わせで加熱溶融混練した後、造粒または粉砕することにより製造することができる。
［摺動部品およびその製造方法］
本実施形態のフェノール樹脂成形材料を用いて成形品を製造する成形工程により、摺動部品（成形品）を製造することができる。
成形工程は、上述の成形材料を加熱して溶融させることにより行う。具体的には、トランスファー成形や圧縮成形などの公知の成形法を適用して、摺動部品（成形品）を製造することができる。
上述の成形材料は、ロータリーポンプやトロコイドポンプ等における歯車などの液体潤滑環境となる摺動部品の製造に好ましく用いられる。
以上、本発明の実施形態について述べたが、これらは本発明の例示であり、上記以外の様々な構成を採用することができる。
以下、実施例により本発明をさらに具体的に説明するが、本発明の範囲はこれらの実施例等に限定されるものではない。
まず、各実施例及び各比較例で用いた原料成分を以下に示す。
（Ａ）ノボラック型フェノール樹脂：住友ベークライト株式会社製「ＰＲ－５１３０５」（数平均分子量：９００）
（Ｂ）ヘキサメチレンテトラミン：ＣＨＡＮＧ ＣＨＵＮ ＰＥＴＲＯＣＨＥＭＩＣＡＬ．ＣＯ．ＬＴＤ社製「ＨＥＸＡＭＩＮＥ」
（Ｃ）シリカ粒子：ＥＬＫＥＭ社製「ＳＩＤＩＳＴＡＲ」（平均粒径：０．１５μｍ）
（Ｄ）無機フィラーＡ：イメリス社製「ポールスター５０１」（焼成クレー）
（Ｅ）無機フィラーＢ：ユニチカ社製「ＵＢ－１３ＬＡ」（ガラスビーズ）
（Ｆ）ガラス繊維：日東紡績社製「ＣＳ３Ｅ４７９」（数平均繊維径：１１μｍ、数平均繊維長：３ｍｍ）
（Ｇ）カーボン繊維：東邦テナックス社製「ＨＴ Ｃ４１３」（数平均繊維径：７μｍ、数平均繊維長：６ｍｍ）
（Ｈ）ポリテトラフルオロエチレン：喜多村社製「ＫＴ－３００Ｍ」
（Ｉ）黒鉛：西村黒鉛社製「特微粉＃９０」（土状黒鉛）
（Ｊ）ステアリン酸カルシウム：日東化成工業社製「Ｃａ－Ｓｔ」
（Ｋ）カーボンブラック：三菱化学社製「＃５」
各実施例、及び各比較例について、以下の表１に示す配合量に従って各成分を配合した材料混合物を回転速度の異なる加熱ロールで混練し、シート状に冷却した。
なお、加熱ロールの混練条件は、回転速度は高速側／低速側２０／１４ｒｐｍ、温度は高速側／低速側９０／２０℃で、混練時間は５～１０分間とした。
冷却後、得られたシート状の混練物を粉砕することにより、顆粒状の成形材料を得た。
各実施例、及び各比較例について、下記に示す算出及び測定を行った。それぞれの結果を表１に示す。
［αＴＤ／αＭＤ］
各実施例、及び各比較例について、以下の条件（１）で算出したαＭＤ、及びαＴＤから算出される、αＴＤ／αＭＤの値を算出した。
条件（１）：
まず、当該摺動部品用フェノール樹脂成形材料を用いて、ゲート寸法：８×３ｍｍ、射出圧力：１５０ＭＰａ、金型温度：１７５℃、充填時間：４秒の条件による射出成形により、長手方向がＭＤ方向になるようにして、８０×１０×４ｍｍの成形体を作製し、当該成形体から１０×１０×４ｍｍの試験片を作製した。
次に、上記試験片に対して、乾燥炉温度：２２０℃、保持時間：４時間の条件で熱処理を実施した。
次に、熱機械分析装置ＴＭＡを用いて、圧縮モードで５℃／分の昇温速度で熱膨張量を測定し、２５℃から１５０℃の範囲における、ＭＤ方向の線膨張係数であるαＭＤと、ＴＤ方向の線膨張係数であるαＴＤを算出した。
［（αＭＤ＋αＴＤ）／２］
各実施例、及び各比較例について、上述の条件（１）で算出した、αＭＤ、及びαＴＤから算出される、（αＭＤ＋αＴＤ）／２の値を算出した。
［引張強度］
各実施例、及び各比較例について、以下の条件（２）で作製した試験片について、ＩＳＯ ５２７－１，２に準拠し、引張強度を測定した。
条件（２）：
まず、射出圧力：１５０ＭＰａ、金型温度：１７５℃、硬化時間：５０秒の条件による射出成形により、ＩＳＯ ３１６７に示されるＡ型ダンベル形状の試験片を作製した。
次に、上記試験片に対して、乾燥炉温度：１８０℃、保持時間：８時間の条件でアニール処理を実施した。
［曲げ強度］
各実施例、及び各比較例について、条件（２）と同様にして試験片を作製した。
続いて、得られた試験片について、ＩＳＯ １７８に準拠し、曲げ強度を測定した。
［曲げ弾性率］
各実施例、及び各比較例について、条件（２）と同様にして試験片を作製した。
続いて、得られた試験片について、ＩＳＯ １７８に準拠し、曲げ弾性率を測定した。
［耐オイル性］
各実施例、及び各比較例について、条件（２）と同様にして試験片を作製した。
次に、その試験片をエンジンオイル（０Ｗ－２０）に１５０℃で１０００時間浸漬させた。
エンジンオイル（０Ｗ－２０）に浸漬させていない試験片と浸漬させた試験片について、ＩＳＯ ５２７－１，２に準拠し、引張強度を測定した。
エンジンオイル（０Ｗ－２０）に浸漬させていない試験片の引張強度をσＡとし、エンジンオイル（０Ｗ－２０）に浸漬させた試験片の引張強度をσＢとし、（σＢ／σＡ）×１００の値を耐オイル性として測定した。
［動摩擦係数］
各実施例、及び各比較例について、射出圧力：１５０ＭＰａ、金型温度：１７５℃、硬化時間：６０秒の条件による射出成形により、４２ｍｍ×４２ｍｍ×３ｍｍ厚の板状試験片を作製した。
次に、上記板状試験片に対して、乾燥炉温度：２２０℃、保持時間：４時間の条件で熱処理を実施した。
次に、この試験片を用いて、ＪＩＳ Ｋ ７２１８のＡ法に準拠して、中空円筒試験片となる相手材をＳ４５Ｃとし、試験速度：０．５ｍ／ｓｅｃ、試験荷重：１５０Ｎとし、板状試験片と中空円筒試験片との接触面には、エンジンオイル（０Ｗ－２０）で満たされるように浸漬させた状態として、動摩擦係数を測定した。
［摩耗量］
各実施例、及び各比較例について、射出圧力：１５０ＭＰａ、金型温度：１７５℃、硬化時間：６０秒の条件による射出成形により、１００ｍｍΦ×１ｍｍ厚の形状の試験片を作製した。
次に、上記試験片に対して、乾燥炉温度：２２０℃、保持時間：４時間の条件で熱処理を実施した。
次に、この試験片を用いて、ＪＩＳ Ｋ ７２０４に準拠して、摩耗輪：ＣＳ－１７、荷重：１ｋｇ、回転速度：６０ｒｐｍ、回転数：１０００回の条件によるテーバー摩耗試験を実施した。試験前後の試験片の重量減少量を測定し、その重量減少量を密度で除することで、摩耗体積を算出し、摩耗量とした。
Figure 2023148321000001
以上、本実施例に係る摺動部品用フェノール樹脂成形材料から得られた摺動部品は、引張強度、曲げ強度、曲げ弾性率等の諸性能を維持しつつ、さらに液体潤滑環境での摺動性に優れ、摩耗しにくいことが確認できた。

Claims (9)

  1. 摺動部品用フェノール樹脂成形材料であって、
    フェノール樹脂と、無機粒子と、を少なくとも含み、
    前記無機粒子は、シリカ粒子を少なくとも含み、
    当該摺動部品用フェノール樹脂成形材料の全不揮発成分中の前記シリカ粒子の比率が、１～２５質量％であり、
    以下の条件（１）で算出した、αＭＤ、及びαＴＤから算出される、αＴＤ／αＭＤの値が、１．０～１．５である、摺動部品用フェノール樹脂成形材料。
    条件（１）：
    まず、当該摺動部品用フェノール樹脂成形材料を用いて、ゲート寸法：８×３ｍｍ、射出圧力：１５０ＭＰａ、金型温度：１７５℃、充填時間：４秒の条件による射出成形により、長手方向がＭＤ方向になるようにして、８０×１０×４ｍｍの成形体を作製し、当該成形体から１０×１０×４ｍｍの試験片を作製する。
    次に、上記試験片に対して、乾燥炉温度：２２０℃、保持時間：4時間の条件で熱処理を実施する。
    次に、熱機械分析装置ＴＭＡを用いて、圧縮モードで５℃／分の昇温速度で熱膨張量を測定し、２５℃から１５０℃の範囲における、ＭＤ方向の線膨張係数であるαＭＤと、ＴＤ方向の線膨張係数であるαＴＤを算出する。
  2. 請求項１に記載の摺動部品用フェノール樹脂成形材料であって、
    （αＭＤ＋αＴＤ）／２の値が１０～２０ｐｐｍ／Kである、摺動部品用フェノール樹脂成形材料。
  3. 請求項１または２に記載の摺動部品用フェノール樹脂成形材料であって、
    前記シリカ粒子は、球状のシリカ粒子を含む、摺動部品用フェノール樹脂成形材料。
  4. 請求項１～３のいずれか１項に記載の摺動部品用フェノール樹脂成形材料であって、
    前記シリカ粒子の平均粒径は、０．０５～０．５μｍである、摺動部品用フェノール樹脂成形材料。
  5. 請求項１～４のいずれか１項に記載の摺動部品用フェノール樹脂成形材料であって、
    さらに、繊維状フィラーを含む、摺動部品用フェノール樹脂成形材料。
  6. 請求項５に記載の摺動部品用フェノール樹脂成形材料であって、
    前記繊維状フィラーがガラス繊維を含む、摺動部品用フェノール樹脂成形材料。
  7. 請求項１～６のいずれか１項に記載の摺動部品用フェノール樹脂成形材料であって、
    さらに、フッ素樹脂を含む、摺動部品用フェノール樹脂成形材料。
  8. 請求項１～７のいずれか１項に記載の摺動部品用フェノール樹脂成形材料であって、
    当該摺動部品用フェノール樹脂成形材料の全不揮発成分中の前記無機粒子の比率が、６０～８５質量％である、摺動部品用フェノール樹脂成形材料。
  9. 請求項１～８のいずれか１項に記載の摺動部品用フェノール樹脂成形材料を用いて製造された摺動部品。
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