JP3428919B2 - 摺動部材 - Google Patents

摺動部材

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JP3428919B2 JP04752199A JP4752199A JP3428919B2 JP 3428919 B2 JP3428919 B2 JP 3428919B2 JP 04752199 A JP04752199 A JP 04752199A JP 4752199 A JP4752199 A JP 4752199A JP 3428919 B2 JP3428919 B2 JP 3428919B2
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Description

【発明の詳細な説明】
【0001】
【発明の属する技術分野】本発明は、長期にわたって自
己潤滑性に優れる摺動部材に関するものである。
【0002】
【従来技術および発明が解決しようとする課題】油圧機
器の摺動面のシール、空気圧機器の摺動面のシールな
ど、摺動面に用いられる摺動部材には、その特性の一つ
として摺動面に接する部分の摩擦抵抗が小さいこと、つ
まり、摺動が始まる時の抵抗(始動抵抗)及び摺動時の
抵抗(摺動抵抗)が小さいことが求められ、特に空気圧
機器では10kgf/cm2以下の低圧で使用されるこ
とが多いためこの要求が強い。上記摺動部材にはゴム材
料を主体とするものもあるが、このようなゴム製摺動部
材は反発力に富み、密封性が良いという利点がある反
面、摩擦抵抗が大きいという問題があった。
【0003】そこで従来、ゴム製摺動部材の摩擦抵抗を
小さくするため、ゴム製摺動部材に自己潤滑性を付与す
ることが行われており、自己潤滑性を付与する方法とし
て以下に記載する様々な方法がとられてきた。 ベースゴムに対し、黒鉛粉末やPTFE粉末、二硫化
モリブデン粉末などの固体潤滑剤を多量配合する方法。 ベースゴムに対し、オイルやワックス類などの液体潤
滑剤を配合し、表面にブリードさせる方法。 ゴム製摺動部材の表面に、化学的処理による表面改質
やコーティングなどによって、潤滑性を有する表面層を
設ける方法。
【0004】しかし、の方法では、固体潤滑剤の多量
配合によりゴム製摺動部材の引張強さや伸びなどの物性
が低下するという問題があり、またの方法では、ブリ
ード量が調整できないため自己潤滑性が長期にわたり維
持できないという問題があった。またの方法では、ゴ
ム製摺動部材の物性を生かすため表面層の厚さは薄く設
定される場合が多く、その場合、摺動面に接する部分の
表面層はすぐ摩耗消滅してしまい、自己潤滑性が長期に
わたり維持できないという問題があった。
【0005】結局、従来とられてきた〜のいずれの
方法においても、ゴム製摺動部材の物性を維持したま
ま、ゴム製摺動部材に長期にわたる自己潤滑性を付与す
ることはできなかった。本発明はこの問題を解消するこ
とを課題とするものである。
【0006】
【課題を解決するための手段】本発明は、ベースゴムに
ブリード性潤滑剤を配合してなる内層と、該内層の外周
に位置し、内層からのブリード性潤滑剤のブリードを防
止し、かつ、潤滑性を有する表面層と、からなることを
特徴とする摺動部材によって、上記課題を解決するもの
である。
【0007】
【発明の実施の形態】即ち、本発明の摺動部材は、使用
初期段階では表面層によって摺動面に対する潤滑性を有
するものであり、摺動面における表面層が摩耗消滅した
後は、表面層が摩耗消滅した部分では内層が露出して該
露出部分からブリード性潤滑剤がブリードするため、こ
のブリード性潤滑剤によって摺動面に対する潤滑性を有
するものである。
【0008】上記のように、本発明においては使用初期
段階とそれ以降で潤滑性を付与する方法が異なるので、
いずれか一方の方法を採用した場合に比べて長期にわた
り自己潤滑性が維持できる。また本発明においては、ブ
リード性潤滑剤は上記露出部分からのみブリードするの
で、表面層がない場合(この場合摺動部材の全面からブ
リードする)に比べて長期にわたり自己潤滑性を維持す
ることができる。また、固体潤滑剤を多量配合すること
がないため、ゴム製摺動部材の引張強さや伸びなどの物
性を維持したまま、長期の自己潤滑性を維持することが
できる。
【0009】以下に本発明に用いられる材料などについ
て詳細に説明する。本発明の摺動部材に用いられるベー
スゴムとしては、通常この用途に用いられるものであれ
ば特に制限はなく、例えば、アクリロニトリル−ブタジ
エンゴム、水素化アクリロニトリル−ブタジエンゴム、
各種フッ素ゴム、エチレン−プロピレン−ジエン3元重
合体ゴム、アクリルゴムなどが挙げられ、なかでも耐油
性の点から特にアクリロニトリル−ブタジエンゴムが好
適に用いられる。
【0010】また、本発明の摺動部材に用いられるブリ
ード性潤滑剤としては、ベースゴムからブリードし、か
つ、潤滑性を有するものであれば特に制限はなく、通常
滑剤等として用いられているものを用いることができ、
例えば、シリコーンオイルや変性シリコーンオイルなど
の各種オイル類、パラフィンワックスなどのワックス
類、また、脂肪酸や脂肪酸塩、脂肪酸アミドなどの脂肪
酸類が挙げられる。本発明においては上記ブリード性潤
滑剤のなかでも適度のブリード性という点から特に脂肪
酸類が好適に用いられ、そのなかでもコンスタントなブ
リードが得られるという点から脂肪酸アミドがより好適
に用いられる。
【0011】上記の脂肪酸類を例示すると、脂肪酸とし
ては、ステアリン酸、ヒドロキシステアリン酸などが挙
げられ、また脂肪酸塩としては、ステアリン酸亜鉛など
が挙げられ、また脂肪酸アミドとしては、ベヘン酸アミ
ド、エチレンビスベヘン酸アミド、ステアリン酸アミ
ド、N−ステアリルアテアリン酸アミドなどが挙げられ
る。
【0012】また本発明において、上記ブリード性潤滑
剤の配合量はベースゴム100重量部に対し1〜10重
量部程度とするのが好ましい。配合量が1重量部未満で
あると十分なブリード量が得られない傾向にあり、10
重量部を超えるとブリード量が過大となる傾向にあり、
また、加工性が低下する傾向にある。またベースゴムが
アクリロニトリル−ブタジエンゴムや水素化アクリロニ
トリル−ブタジエンゴムである場合には、ブリード性潤
滑剤の配合量はベースゴムとの相溶性の点からベースゴ
ム100重量部に対し1〜5重量部程度とするのが好ま
しい。
【0013】また、本発明においては、ベースゴムに対
し上記ブリード性潤滑剤に加えて非ブリード性潤滑剤を
配合してもよい。本発明に用いられる非ブリード性潤滑
剤としては、通常固体潤滑剤として用いられるものであ
れば特に制限はなく、例えば、黒鉛粉末、PTFE粉
末、二硫化モリブデン粉末、シリコン樹脂粉末などが挙
げられる。その配合量は本発明に目的に合う程度、即ち
摺動部材の引張強さや伸びなどの物性を低下させない程
度であれば特に制限はなく、ベースゴム100重量部に
対し5〜80重量部程度、引張り強さなどのゴムの物性
維持の点から特に5〜50重量部程度とすることが好ま
しい。
【0014】また本発明においては、さらに、硫黄、ジ
ベンゾチアジル−ジスルフィド、テトラメチルチウラム
−ジスルフィドなどの硫黄系加硫剤、ジクミルパーオキ
サイドや2,5−ジ−メチル−2,5−ジ(第3ブチル
パーオキシ)ヘキサンなどの有機過酸化物系架橋剤、マ
レイミド系やメタアクリレート系、アリル系などの架橋
助剤、酸化マグネシウムや水酸化カルシウム、酸化亜鉛
などの受酸剤、カーボンブラックやタルク、クレーなど
の補強剤等、各種添加剤を必要に応じて添加することが
できる。
【0015】本発明においては、ベースゴムにブリード
性潤滑剤を配合し、必要に応じて上記固体潤滑剤や各種
添加剤をさらに添加し、これらを混合してなる組成物
を、圧縮成型、射出成型、押出成形などの適宜の方法に
より、リング、シート、ガスケットなどの所望の形状に
成型し、本発明の摺動部材における内層とする。
【0016】本発明の摺動部材は上記内層の外周に表面
層を有する。表面層は、内層からの液体潤滑剤のブリー
ドを防止し、かつ、潤滑性を有するものであれば、その
材料及び形成方法に制限はなく、以下の〜のような
表面層が例示される。 上記内層の外表面にカップリング剤を塗布、焼付し
て、カップリング剤の層を形成させ、これを表面層とす
るもの。 上記内層の外表面にフッ素樹脂系コーティング剤を塗
布、焼付して、フッ素樹脂を主体とする層を形成させ、
これを表面層とするもの。 上記内層の外表面に珪素化合物を塗布、焼付して、珪
素化合物の層を形成させ、これを表面層とするもの。
【0017】上記表面層に用いられるカップリング剤
としては、本発明の目的に合うものであれば特に制限は
なく、シランカップリング剤、チタネートカップリング
剤、アルミニウムカップリング剤などが挙げられる。本
発明においては上記カップリング剤の中でもシランカッ
プリング剤が好適に用いられ、このシランカップリング
剤としては例えば、γ−(2−アミノエチル)アミノプ
ロピルトリメトキシシラン、γ−メルカプトプロピルト
リメトキシシラン、ビニルトリアセテートキシシランな
どが挙げられる。
【0018】また、上記表面層に用いられるフッ素樹
脂系コーティング剤としては、本発明の目的に合うもの
であれば特に制限はなく、例えば、ポリテトラフルオロ
エチレン、ポリビニリデンフルオライド、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
合体などのフッ素樹脂を溶剤等に分散させたコーティン
グ剤、またこのコーティング剤に、ヘキサフルオロプロ
ピレン−ビニリデンフルオライド共重合体ゴム、ヘキサ
フルオロプロピレン−ビニリデンフルオライド−テトラ
フルオロエチレン三元重合体ゴムなどのフッ素ゴムや、
ポリアミド樹脂、ポリイミド樹脂、ポリアミドイミド樹
脂、フェノール樹脂などの樹脂類などを添加したものな
どが挙げられる。
【0019】また、上記表面層に用いられる珪素化合
物としては、本発明の目的に合うものであれば特に制限
はなく、例えば、信越化学社製のKS774、KS70
0、KM722、ダイキン工業社製のダイフリーME4
13、ダイフリーME810、ダイフリーME443、
などが挙げられる。
【0020】表面層の形成方法に特に制限はないが、本
発明においては、上記した各種表面層形成材料を内層の
外表面に塗布、焼付して表面層を形成する方法が好まし
い。上記のように塗布焼付することにより、表面層が強
固なものとなり、表面層が外部のグリースや潤滑剤、ま
たは内層のブリード性潤滑剤などで溶解し難いという効
果がある。塗布方法としては特に制限はなく、例えば、
刷毛などによる塗布、スプレーなどによる噴霧塗布、漬
浸塗布などが挙げられる。また、焼付方法についても特
に制限はなく、100〜160℃程度で0.5〜8時間
程度加熱して焼付することが挙げられる。
【0021】上記のように形成した表面層の厚さは、本
発明の目的に合う程度、即ち摺動部材のゴム弾性を低下
させない程度であれば特に制限はなく、表面層を形成す
る材料などによって適宜設定すればよい。例えば上記
、の表面層とする場合には柔軟性の点からその厚さ
は0.1〜5μm程度と比較的薄くすることが好まし
く、また、例えば上記の表面層とする場合には均一性
の点からその厚さは10〜40μm程度と比較的厚くす
ることが好ましい。表面層の厚さは、厚すぎると柔軟性
に乏しくなって圧縮などによる内層の変形に追随し難く
なる傾向にあり、薄すぎると十分な潤滑効果及び長期の
潤滑性が得難い傾向にある。
【0022】本発明の摺動部材は、各種用途、例えば、
油圧機器の摺動面のシール、空気圧機器の摺動面のシー
ル、自動車等のワイパーブレード、プリンター機やコピ
ー機などのトナーブレード、切替バルブ用シールなどに
用いられる。本発明の摺動部材は上記各種用途のなかで
も、10kgf/cm2以下の低圧で作動することが要
求される空気圧機器の摺動面のシールに特に好適に用い
られる。
【0023】
【実施例】(実施例1〜2、比較例1〜3)表1に示す
組成の組成物を160℃で20分間圧縮成型し、さらに
150℃で4時間オーブン中にて架橋を行い断面D形状
のDリングを作製した。そして、実施例1、2、比較例
2においては上記Dリングを内層とし、該内層上に表面
層を形成した。なお表面層の材料及び形成方法について
は以下の通りである。
【0024】表面層:上記Dリングの外表面にフッ素
樹脂系コーティング剤をスプレー塗布し、その後170
℃で50分間加熱して焼付を行い、フッ素樹脂を主体と
する表面層を形成させた。なお表面層の厚さは約30μ
mであった。 表面層:上記Dリングの外表面に珪素化合物をスプレ
ー塗布し、150℃で1時間加熱して焼付を行い、珪素
化合物の表面層を形成させた。なお表面層の厚さは約5
μmであった。
【0025】上記実施例、比較例のDリングの自己潤滑
性の評価を行った。なお、評価結果は表1に示す。 (潤滑性)自己潤滑性は、上記Dリングを空気圧ピスト
ンの摺動面のシールとして使用し、所定サイクル時の摺
動抵抗を測定することにより行う。なおピストンの速度
は20mm/min、ストロークは20mmである。
【0026】
【表1】
【0027】
【発明の効果】本発明の摺動部材は、ベースゴムにブリ
ード性潤滑剤を配合してなる内層と、該内層の外周に位
置し、内層からのブリード性潤滑剤のブリードを防止
し、かつ潤滑性を有する表面層と、からなることによっ
て、ゴム製摺動部材の物性を維持したまま、長期にわた
る自己潤滑性を有することができる。また、上記摺動部
材は、表面層によって摺動面に対する潤滑性を有するも
のであり、摺動面における表面層が摩耗消滅した後は、
内層からブリードしたブリード性潤滑剤により摺動面に
対する潤滑性を有するものであることによって、ゴム製
摺動部材の物性を維持したまま、長期にわたる自己潤滑
性を有することができる。また、ブリード性潤滑剤が脂
肪酸アミドであることにより、コンスタントなブリード
が得られるため、より長期にわたる自己潤滑性を有する
ことができる。また、表面層は、表面層形成材料を内層
の外周に塗布した後、焼付することにより形成されるこ
とにより、表面層が強固なものとなり、より長期にわた
る自己潤滑性を有することができる。また、ベースゴム
にさらに非ブリード性潤滑剤も配合してなることによ
り、より長期にわたる自己潤滑性を有することができ
る。また、本発明の摺動部材は空気圧機器の摺動面のシ
ールに特に好適に用いられる。
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (56)参考文献 特開 平9−40807(JP,A) (58)調査した分野(Int.Cl.7,DB名) F16J 15/16 F16C 29/00 - 31/06

Claims (6)

    (57)【特許請求の範囲】
  1. 【請求項1】 ベースゴムにブリード性潤滑剤を配合し
    てなる内層と、該内層の外周に位置し、内層からのブリ
    ード性潤滑剤のブリードを防止し、かつ潤滑性を有する
    表面層と、からなることを特徴とする摺動部材。
  2. 【請求項2】 上記摺動部材は、表面層によって摺動面
    に対する潤滑性を有するものであり、摺動面における表
    面層が摩耗消滅した後は、内層からブリードしたブリー
    ド性潤滑剤により摺動面に対する潤滑性を有するもので
    ある請求項1に記載の摺動部材。
  3. 【請求項3】 ブリード性潤滑剤が脂肪酸アミドである
    請求項1または請求項2に記載の摺動部材。
  4. 【請求項4】 表面層は、表面層形成材料を内層の外周
    に塗布した後、焼付することにより形成される請求項1
    〜3いずれかに記載の摺動部材。
  5. 【請求項5】 ベースゴムにさらに非ブリード性潤滑剤
    も配合してなる請求項1〜4いずれかに記載の摺動部
    材。
  6. 【請求項6】 空気圧機器の摺動面のシールに用いられ
    る請求項1〜5いずれかに記載の摺動部材。
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