JP2621899B2 - 無給油摺動部材 - Google Patents

無給油摺動部材

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JP2621899B2
JP2621899B2 JP1106588A JP1106588A JP2621899B2 JP 2621899 B2 JP2621899 B2 JP 2621899B2 JP 1106588 A JP1106588 A JP 1106588A JP 1106588 A JP1106588 A JP 1106588A JP 2621899 B2 JP2621899 B2 JP 2621899B2
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oil
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Description

【発明の詳細な説明】 [産業上の利用分野] 本発明は、無給油軸受や無給油摺動台の加圧摺動面に
用いられる無給油摺動部材に関するものである。
[従来の技術] 第3図は複数個の軸受を備える成形機用型締機の要部
構成を示している。同図において、上半部は型締動作
時、下半部は型開動作時の状態を示している。型締スト
ロークSを増減するためのハンドル10を正転又は逆転操
作すると、型締シリンダ15内のピストン16が前進又は後
退する。ピストン16の前後動は、第1乃至第4の軸受11
〜14を介して可動板17に伝達され、可動板17の前後動に
より型締及び型開の各動作が行われる。型締の際には、
第1乃至第4の軸受11〜14の回転摺動面には平均して50
0Kg/cm2程度の大きな圧力が加わる。また、型締完了後
には、ロックナット18を操作してピストン16の後退を阻
止するものであるが、第1乃至第4の軸受11〜14には以
前として型締に伴う大きな圧力が加わっている。型開時
においては、この大きな圧力が加わった状態で、第1乃
至第4の軸受11〜14を逆転させる必要がある。
このように、成形機用の型締機には多数の軸受11〜14
が設けられており、その回転摺動面には大きな圧力が加
えられる。また、型締シリンダ15とピストン16の間にも
直進摺動面が存在する。
[発明が解決しようとする課題] これらの回転摺動面や直進摺動面には、潤滑油を常時
供給する必要があり、このために、供給用のポンプを常
時運転しておく必要がある。潤滑油の供給が停止した場
合には、摺動面には焼き付きが生じて、以後、使用不能
となることすらある。また、摺動面には廃油がにじみ出
て、環境を汚染するという問題があり、クリーンルーム
での使用は実質的に困難であった。さらに、潤滑油の補
給や廃油の廃棄のために、定期的なメンテナンスが不可
欠であり、保守点検のために多大の時間と労力とコスト
が必要であった。
そこで、摺動面の潤滑性を良好とするために、フッ素
樹脂被覆を施して、摩擦係数を小さくし、潤滑油の供給
を不要とすることが考えられる。しかしながら、フッ素
樹脂は硬度が低いために、加圧摺動面に用いると、短時
間で摩耗してしまうという問題がある。また、フッ素樹
脂は離型性が良好であるので、摺動面の母材から容易に
剥離してしまい、特に、加圧摺動面では到底実用に堪え
ないという問題があった。
本発明はこのような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、加圧摺動面での給油を不要と
した無給油摺動部材を提供することにある。
[課題を解決するための手段] 本発明に係る無給油摺動部材にあっては、上記の課題
を解決するために、第1図に示すように、表面に凹凸を
有するセラミック材1に、シラン系カップリング剤を含
むプライマー2を介してフッ素樹脂3を被覆し、表面に
セラミック材1が露出した部分とフッ素樹脂3で覆われ
た部分とが混在するように研磨して成ることを特徴とす
るものである。
第1図において、破線で示した部分はセラミック材1
の凸部である。表面を研磨する前は、一点鎖線で示す部
分までフッ素樹脂3の被覆が存在する。この表面を研磨
することにより、セラミック材1の凸部とフッ素樹脂3
を削り落として、セラミック材1が露出した部分とフッ
素樹脂3で覆われた部分とが混在するような表面を形成
し、これを摺動面とするものである。
[作 用] 本発明にあっては、このように、表面にセラミック材
1が露出した部分とフッ素樹脂被覆3で覆われた部分と
が混在するように研磨したので、表面に露出したセラミ
ック材1がフッ素樹脂3の摩耗の進行を阻止する作用を
なし、また、フッ素樹脂3が表面の摩擦係数の低減に寄
与し、摺動性を高めるものである。
セラミック材1の凹部に孤立したフッ素樹脂3はエッ
ジが露出しているので、剥離の危険にさらされやすい
が、本発明にあっては、シラン系カップリング剤を含む
プライマー2を介してフッ素樹脂3を被覆してあるの
で、フッ素樹脂3の破壊強度を越えるほどの強い接合強
度が得られ、フッ素樹脂3が剥離する恐れはない。した
がって、加圧摺動面での実用にも堪えるものである。
[実施例] 以下、本発明の実施例について説明する。
第2図は本発明の無給油摺動部材の製造工程図であ
る。ここでは、素地金属の表面にセラミック溶射層を形
成して表面に凹凸を有するセラミック材とし、その上に
フッ素樹脂被覆を施す例について説明する。素地金属
は、例えば、鉄鋼、ステンレス鋼、銅または銅合金、ア
ルミニウムまたはアルミニウム合金よりなる。素地金属
の形状は特に限定されるものではなく、無給油軸受用の
ロール材でも良いし、無給油摺動ベッド用のスラブ材で
も良い。この素地金属の表面に、サンドブラスチング、
ショットブラスチング、または放電加工法、レーザー加
工法、彫刻法などによる表面粗化あるいは特定の模様を
持った表面加工を施す。
この表面粗化あるいは表面加工された素地金属に、例
えば、ニッケル80重量%とクロム20重量%を含むニッケ
ル・クロムの粉末をプラズマ溶射して、アンダーコート
層とする。その後、セラミックの微粒子をプラズマ溶射
して、トップコート層とする。セラミックの微粒子とし
ては、例えば、グレイアルミナ、ホワイトアルミナ、チ
タニア、アルミナ・チタニア、スピネル、ムライト、ジ
ルコニア・イットリア、ジルコニア・マグネシア、ジル
コニア・ムライト、ジルコニア・カルシア、ジルコニア
・シリカ、コバルト・ブルーなどの粉末を用いることが
できる。ここでは、アルミナ96重量%とチタニア2.3重
量%を含むグレイアルミナの粉末を用いた。
素地金属が鉄材である場合には、アンダーコート層と
してニッケル・クロム溶射層を設けることにより、グレ
イアルミナ溶射層の接合強度を高くすることができる。
つまり、鉄材にグレイアルミナを直接溶射すると、鉄材
の表面を事前にブラスチングした場合でもグレイアルミ
ナ溶射層と鉄材との接合強度は僅か1〜2Kg/mm2を示す
に過ぎないが、アンダーコート層としてニッケル・クロ
ム層を設けた場合には、鉄材表面を事前にブラスチング
するという条件下において、3〜5Kg/mm2の接合強度が
得られる。なお、アンダーコート層としては、ニッケル
・アルミ、ニッケル・クロム・アルミを用いることもで
きる。
次に、フッ素樹脂のコーティングを行うが、これに先
立って、プライマーを塗布する。フッ素樹脂としては、
例えば、PFA樹脂を用いる場合には、フルフリルアルコ
ールとフッ素樹脂粉末混合物の水溶液が用いられるが、
これをセラミックの表面に適用しても良好な接着力を示
さない。そこで、カップリング剤と併用することで接着
力を高める方法を検討した。
カップリング剤としては、チタン系、シラン系、アル
ミニウム系、ボロン系のものなどがあるが、特に効果の
大きいものは、シラン系のもので、分子中にアミノ基を
有するものであった。参考までに、実験に供したシラン
カップリング剤を列挙する。ビニル系のカップリング剤
としては、ビニルトリメトキシシラン、ビニルトリエト
キシシラン、ビニルトリス(2−メトキシエトキシ)シ
ラン、アミノ系のカップリング剤としては、N−(2−
アミノエチル)3−アミノプロピルメチルジメトキシシ
ラン、N−(2−アミノエチル)3−アミノプロピルト
リメトキシシラン、3−アミノプロピルトリエトキシシ
ラン、3−グリシドキシプロピルトリメトキシシラン、
3−グリシドキシプロピルメチルジメトキシシラン、2
−(3,4−エポキシシクロヘキシル)エチルトリメトキ
シシラン、その他のカップリング剤としては、3−クロ
ロプロピルメチルジメトキシシラン、3−クロロプロピ
ルトリメトキシシラン、3−メタクリロキシプロピルト
リメトキシシラン、3−メルカプトプロピルトリメトキ
シシランなどがある。
プライマーは、例えば、エアスプレー法により塗布す
る。塗布後、約15分間自然放置した後、250℃で30分間
焼成する。その後、フッ素樹脂を粉体塗装する。フッ素
樹脂のパウダーとしては、各種のものが市販されてお
り、TFE樹脂(四フッ化エチレン樹脂)、PFA樹脂(フッ
化アルコキシエチレン樹脂)、EPE樹脂(フッ化エチレ
ンプロピレンエーテル樹脂)、FEP樹脂(四フッ化エチ
レン六フッ化プロピレン共重合樹脂)などが使用できる
が、ここでは、三井デュポンフロロケミカル社製のPFA
樹脂MP−10を使用した。粉体塗装は、静電ガンにて目標
となる厚みまで塗布するものであるが、予め被覆体を加
熱し、流動浸漬法で塗布しても良い。塗装が完了する
と、炉内で室温から昇温して行き、表面温度が360〜400
℃の範囲内で焼成する。焼成温度が430℃付近になる
と、密着強度が低下してくる。昇温後は、約20分間の保
持時間が必要である。表面温度は焼成前から後まで素材
の端面にてモニターする。炉内の昇温時間は、約60分で
あるが、素材の大きさによって表面温度の昇温時間には
差ができる。焼成後は、炉内から取り出して自然放冷
し、表面を研磨仕上げする。
本発明者は、上述のシラン系カップリング剤を溶剤に
溶解したもの、あるいは 粉末状PFA 約20 重量% 水 約58 重量% フルフリルアルコール 約20 重量% アンモニア 約0.3重量% 界面活性剤 約0.3重量% の混合物にシラン系カップリング剤を1〜5重量%添加
したプライマーを作製し、セラミック皮膜とフッ素樹脂
皮膜との接合強度を調べた。接着力は90゜方向ピール試
験により定量的に求めた。その結果、アミノ系のカップ
リング剤が特に優れており、フッ素樹脂をセラミック皮
膜上に強固に付着させることができることを発見した。
本発明は、この発見に基づいてなされたものであり、
セラミック材の凹部に孤立したフッ素樹脂の剥離を確実
に防止できる接合技術の確立によって初めて実現可能と
なったものである。
応用例 なお、本発明の無給油摺動部材の用途は、無給油軸受
に限定されるものではなく、回転摺動面や直進摺動面に
広く応用することができる。例えば、各種の工作機械
は、ワーク保持台やツール保持台が各々摺動自在となっ
ており、この摺動面に本発明の無給油摺動部材を用いる
こともできる。
第4図はロール表面研磨機の概略構成を示す図であ
る。ロール21は軸受台22におけるロール軸受29により回
転軸が水平方向となるように、支持されている。ロール
21の外周面には鏡面研磨部材23が接触している。この鏡
面研磨部材23はアーム25にて支持されており、水平面内
にて回転自在とされている。アーム25の後部には、鏡面
研磨部材23を回転駆動するためのモータ24が配置されて
おり、アーム25には、モータ24の回転駆動力を鏡面研磨
部材23に伝達するための動力伝達機構を備えてある。ア
ーム25は可動台26に対して上下位置調整自在とされてお
り、大径のロール21を鏡面研磨する際にはアーム25を上
方に移動させ、小径のロール20を鏡面研磨する際にはア
ーム25を下方に移動させるものである。鏡面研磨部材23
はロール21の径の大小に拘わらず、ロール21の回転軸の
略真上に位置することになり、鏡面研磨部材23はロール
21の上表面からロール21に押し付けられる。ロール21は
研磨作業中は回転駆動されており、この回転しているロ
ール21の上表面に押し当てられた鏡面研磨部材23はそれ
自体が回転駆動されながら、ロール2の上表面を拭くよ
うに、水平方向について往復駆動されるものである。こ
のために、アーム25を支持する可動台26は、固定台27に
設けられた摺動面28に沿って往復移動自在となってお
り、研磨作業中においては水平方向について往復駆動さ
れるものである。この摺動面28に本発明の無給油摺動部
材を用いることができる。また、ロール20又は21の回転
軸を支承するロール軸受29の摺動面に本発明の無給油摺
動部材を用いることもできる。
[発明の効果] 本発明に係る無給油摺動部材にあっては、研磨された
表面にセラミック材とフッ素樹脂被覆とが混在するの
で、セラミック材により摩耗の進行を阻止すると共に、
フッ素樹脂被覆により摺動性を高めることができ、加圧
摺動面に用いれば給油を不要とすることができ、廃油に
よる環境の汚染を防止できると共に、給油のためのメン
テナンスを不要とし、取り扱いが容易になるという効果
がある。また、シラン系カップリング剤を含むプライマ
ーを介してフッ素樹脂をセラミック材に被覆したので、
セラミック材の凹部に孤立したフッ素樹脂被覆が剥離す
るおそれがなく、耐久性にも優れるという効果がある。
【図面の簡単な説明】
第1図は本発明の無給油摺動部材の断面図、第2図は同
上の製造工程を示す図、第3図は本発明の無給油摺動部
材を用いる成形機用型締機の要部構成を示す図、第4図
は本発明の無給油摺動部材を用いるロール鏡面研磨機の
側面図である。 1はセラミック材、2はプライマー、3はフッ素樹脂で
ある。
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者 四ツ辻 晃 大阪府大阪市東区内平野町2丁目40番 1101号 有限会社コーキエンジニアリン グ内 (56)参考文献 特開 昭62−270481(JP,A) 特開 昭63−79775(JP,A)

Claims (1)

    (57)【特許請求の範囲】
  1. 【請求項1】表面に凹凸を有するセラミック材に、シラ
    ン系カップリング剤を含むプライマーを介してフッ素樹
    脂を被覆し、表面にセラミック材が露出した部分とフッ
    素樹脂で覆われた部分とが混在するように研磨して成る
    ことを特徴とする無給油摺動部材。
JP1106588A 1988-01-20 1988-01-20 無給油摺動部材 Expired - Lifetime JP2621899B2 (ja)

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