JP3449223B2 - 摺動用受け部材の製造法と摺動用受け部材のための成形材料の製造法 - Google Patents

摺動用受け部材の製造法と摺動用受け部材のための成形材料の製造法

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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、樹脂製の摺動用受
け部材(例えば、スラストワッシャ、軸受、歯車)の製
造法に関する。また、摺動用受け部材を成形するための
成形材料の製造法に関する。
【0002】
【従来の技術】樹脂製のスラストワッシャは、例えば、
トランスミッションのリテーナとミッションケースとの
間に摺動用受け部材として用いられ、摺動特性と強度が
要求される。摺動面には、当該面を斜め方向からこする
ように圧縮の力が加えられるので、前記強度として、圧
縮強度に加えて、特に曲げ強度が要求される。相手歯車
に噛み合う歯車の歯面も前記と同様の摺動面であるの
で、同様の特性が要求される。従来、スラストワッシャ
の製造法としては、次のような技術がある。
【0003】(1)フェノール樹脂と補強繊維と黒鉛を
混合混練して粒状の成形材料を調製し、これを射出成形
してスラストワッシャの形状とする。補強繊維としては
アラミド繊維とガラス繊維が併用されるが、強度を高め
るためのアラミド繊維の配合量は多くても5wt%程度に
制限され、ガラス繊維主体の補強繊維の使用となってい
る。アラミド繊維の配合を多くすると、強度の大きいア
ラミド繊維が射出成形のシリンダ内やゲートで切断され
ず、スクリューに絡みつき、また、ゲートに滞留してし
まうからである。 (2)フェノール樹脂と補強繊維と黒鉛を混合混練して
粒状の成形材料を調製し、これを圧縮成形してスラスト
ワッシャの形状とする。粒状の成形材料の圧縮成形で
は、補強繊維としてアラミド繊維を主体にしても、上記
射出成形の場合のような問題はないので、強度の向上を
期待できる。しかし、アラミド繊維は強度が大きいがた
めに、粒状の成形材料を製造する混合混練工程の剪断力
では容易に切断されず、アラミド繊維に絡みついたフェ
ノール樹脂が大きな塊状となり、補強繊維が均一に分散
した粒状の成形材料の製造が難しい。 (3)フェノール樹脂粉末と補強繊維と黒鉛粉末とを必
須成分とし、これらを液中に分散して抄造した成形材料
を加熱加圧成形してスラストワッシャの形状とする。補
強繊維としてアラミド繊維とガラス繊維の併用が提案さ
れている(特許第2570524号公報)。
【0004】
【発明が解決しようとする課題】上記(1)の製造法で
は、アラミド繊維を多く配合できない。強度を確保する
ためにガラス繊維の配合を多くすると、必然的に黒鉛の
配合を減らさざるを得ないので、良好な摺動性を確保で
きない。一方、摺動性を確保するために黒鉛の配合を増
やすと、必然的にガラス繊維の配合を減らさざるを得な
いので、良好な強度を確保できない。上記(2)の製造
法では、良好な強度と摺動性を一応期待できるが、未だ
不十分である。上記(3)の製造法でも、良好な強度と
摺動性を期待できるが、補強繊維としてガラス繊維を使
用する限りは摺動性の向上は望めず、強度と摺動性を高
いレベルに維持するための最適な配合は開示されていな
い。ガラス繊維の使用は、動摩擦係数を大きくする方向
に作用し、摺動特性の改善には限度がある。
【0005】本発明が解決しようとする課題は、フェノ
ール樹脂と補強繊維と黒鉛の配合を最適化し、抄造によ
り製造した成形材料を用いることにより、強度(特に曲
げ強度)と摺動性を高いレベルに維持した摺動用受け部
材を製造することである。また、前記摺動用受け部材の
ための成形材料を製造することである。
【0006】
【課題を解決するための手段】上記課題を解決するため
に、本発明に係る方法では、(a)フェノール樹脂粉末
と、(b)補強繊維として実質的にアラミド繊維と、
(c)黒鉛粉末とを必須成分とし、これらを液中に分散
して抄造した成形材料を所定形状に加熱加圧成形して摺
動用受け部材を製造する。各成分は、フェノール樹脂2
5〜35wt%、アラミド繊維30〜40wt%、黒鉛25
〜35wt%の範囲内でそれぞれ選択する。上記方法によ
り製造した摺動用受け部材は、次に述べるように、種々
の作用の総合により強度(曲げ強度)を大きくすること
ができ、また、動摩擦係数を小さくして摺動性を高める
ことができる。
【0007】まず、補強繊維として強度の大きいアラミ
ド繊維だけを実質的に使用することが、摺動用受け部材
の強度を大きくすることに寄与している。加えて、液中
に分散したアラミド繊維を抄造した成形材料は、その厚
さ方向全体にわたり、アラミド繊維の長さ方向と成形材
料の面方向がほぼ一致している。この成形材料をその厚
さ方向に加熱加圧成形した摺動用受け部材においても、
前記アラミド繊維の方向が維持される。すなわち、摺動
用受け部材の面方向とアラミド繊維の長さ方向とは、摺
動用受け部材の厚さ方向全体にわたってほぼ一致してい
る。また、抄造した成形材料を筒状にし、その軸方向に
加熱と共に加圧して歯車を成形する場合にも、アラミド
繊維の長さ方向が筒状成形材料の周面方向に沿ってお
り、筒状成形材料がその状態を保持したまま歯車の歯を
形づくる成形空間に充填される。従って、成形した歯車
の歯面方向とアラミド繊維の長さ方向がよく一致する。
これらの状態は、摺動用受け部材の曲げ強度を大きくす
る上で極めて好都合である。射出成形による摺動用受け
部材においては、その表面では補強繊維の長さ方向と摺
動用受け部材の面方向が一致しているが、内部では補強
繊維の長さ方向と摺動用受け部材の厚さ方向とが一致し
ている。従って、補強繊維は、摺動用受け部材の曲げ強
度を大きくすることに対して有効に作用しているとはい
えない。また、粒状の成形材料の圧縮成形による摺動用
受け部材においては、補強繊維の長さ方向は、特定の方
向には揃っていない。補強繊維は、ランダムな方向を向
いているので、摺動用受け部材の曲げ強度を大きくする
ことに対して有効に作用しているとはいえない。
【0008】上述のように、本発明に係る方法において
は、アラミド繊維を摺動用受け部材の曲げ強度の向上に
有効に作用させることができる。従って、黒鉛を多量に
配合しても強度の低下は少ない。黒鉛を多量に配合して
動摩擦係数を小さくし、良好な摺動性を確保することが
可能となる。また、アラミド繊維はガラス繊維のように
動摩擦係数を大きくする方向には作用しない。補強繊維
として実質的にアラミド繊維だけを使用することも、摺
動性を良好にすることにつながっている。加えて、アラ
ミド繊維の長さ方向は、摺動用受け部材の面方向とほぼ
一致しているので、このことも摺動用受け部材の動摩擦
係数を小さくすることに寄与するのである。既に述べた
のように、粒状の成形材料の圧縮成形による摺動用受け
部材においては、その表面で、全ての補強繊維の長さ方
向が摺動用受け部材の面方向と一致しているわけではな
い。補強繊維はランダムな方向を向いている(摺動用受
け部材の面方向を向いているものもあれば厚さ方向を向
いているものもある)ので、動摩擦係数を小さくする上
で不利である。
【0009】上記アラミド繊維と黒鉛の配合割合は、強
度と摺動性の双方を高いレベルに維持するための最適な
割合の範囲である。フェノール樹脂の配合量の下限値2
5wt%は、成形を良好にする上で必要な量である。しか
し、フェノール樹脂は、動摩擦係数を大きくする方向に
働くので、配合量を35wt%以下に制限する必要があ
る。
【0010】
【発明の実施の形態】本発明に係る方法を実施するに当
たり、フェノール樹脂粉末の粒子径は、1〜100μm
が適当であるが、抄造するときに分散させることができ
れば特に限定するものではない。また、黒鉛粉末の粒子
径は、1〜50μmが適当であるが、抄造するときに分
散させることができれば特に限定するものではない。さ
らに、アラミド繊維は、繊維径5〜20μm、繊維長1
〜6mmが適当であるが、抄造するときに分散させること
ができれば特に限定するものではない。抄造に際して
は、フェノール樹脂粉末と黒鉛粉末と補強繊維として実
質的にアラミド繊維を使用するが、他に着色剤等の添加
剤を適宜配合してもよい。成形材料の抄造は、上記成分
を水中に分散させて行なう。これらを金網上に漉き、シ
ート状の成形材料を抄造することができる。抄造後に乾
燥する。
【0011】スラストワッシャを成形するときには、そ
のまま成形金型に仕込むことができる所定形状に打ち抜
いた上記シート状の成形材料を前記金型に仕込んで、そ
の厚さ方向に加熱加圧成形する。詳細は、後述する実施
例に記載したとおりである。
【0012】歯車を成形するときには、上記シート状成
形材料を筒状にして成形金型に仕込み、加熱加圧成形す
る。中心には、金属製のブッシュを配置する。加圧方向
は、前記筒状にした成形材料の軸方向である。当該加圧
により、筒状成形材料が歯車の歯を形づくる成形空間に
充填される。成形した歯車には必要に応じて切削加工を
施して、歯車の形状寸法を整える。上記の方法におい
て、歯車の歯を成形により形成せずに、後から切削加工
により形成してもよい。この場合は、まず、筒状成形材
料をその軸方向に加圧する加熱加圧成形を行ない、円盤
状の成形品を製造する。そして、その円盤の周囲に切削
加工により歯を形成する。
【0013】
【実施例】
実施例1〜5,比較例1〜3,従来例1 フェノール樹脂粉末(粒径7〜13μm,鐘紡製「ベル
パールS890」)とまっすぐな(チョップ状)アラミ
ド繊維(径13μm,繊維長3mm)と黒鉛粉末(粒径1
〜20μm)と着色剤を表1に示した配合割合(重量
比)で水に分散し、これを抄造してシート状の成形材料
とした。尚、従来例1では、補強繊維としてアラミド繊
維のほかにガラス繊維(径9μm,繊維長3mm)を使用
した。抄造後に乾燥して水分を除去した成形材料は、厚
さ6mm、単位重量1450g/m2である。尚、前記乾燥
は、フェノール樹脂の硬化反応が進まない温度範囲(常
温)で行なった。この成形材料を外径68mm,穴径58
mmのドーナツ形状に打抜き加工したものを3枚重ねて加
熱加圧成形(直圧成形)し、外径70mm,穴径56mm,
厚さ3mmのスラストワッシャとした。その特性を表1に
示す。
【0014】
【表1】
【0015】従来例2,3 フェノール樹脂とチョップ状アラミド繊維(繊維径13
μm,繊維長3mm)とガラス繊維(繊維径9μm,繊維
長3mm)と着色剤を表2に示した配合割合(重量比)で
混合混練し、粒状の成形材料とした。これを射出成形し
て上記実施例と同寸法のスラストワッシャの形状とし
た。その特性を表2に示す。アラミド繊維の配合量は、
支障なく射出成形を行なえる限界量近くに設定した。
【0016】従来例4 フェノール樹脂とチョップ状アラミド繊維(繊維径13
μm,繊維長3mm)と着色剤を表2に示した配合割合
(重量比)で混合混練し、粒状の成形材料とした。これ
を圧縮成形して上記実施例と同寸法のスラストワッシャ
の形状とした。その特性を表2に示す。
【0017】
【表2】
【0018】上記表1,2は、以下のことを示してい
る。比較例1,2は、アラミド繊維と黒鉛粉末が所定の
配合割合の範囲にないと、強度と摺動性を高いレベルに
維持できないことを示している。比較例3は、フェノー
ル樹脂の配合量が多くなると、摺動性が低下することを
示しており、また、フェノール樹脂の配合量を多くした
分、アラミド繊維の配合量が少なくなって、強度も低下
することを示している。従来例1は、抄造による成形材
料を使用する場合であっても、ガラス繊維の使用が強度
を十分に確保するのに不利であり、また、摺動性を低下
させることを示している。従来例2,3は、射出成形に
よる場合はアラミド繊維の配合量を少なくせざるを得
ず、強度と摺動性の確保をできないことを示している。
従来例4は、補強繊維としてアラミド繊維だけを使用す
るにも拘わらず、粒状の成形材料の圧縮成形による場合
は、強度と摺動性の確保が不十分であることを示してい
る。
【0019】
【発明の効果】表1,2から明らかなように、本発明に
係る方法によれば、フェノール樹脂粉末と補強繊維とし
て実質的にアラミド繊維と黒鉛粉末を必須成分として、
これらを水中に分散し抄造した成形材料を加熱加圧成形
すること、および、フェノール樹脂粉末とアラミド繊維
と黒鉛粉末の配合割合を特定したことにより、強度が大
きく摺動性が極めて優れた摺動用受け部材を製造するこ
とができる。

Claims (4)

    (57)【特許請求の範囲】
  1. 【請求項1】(a)フェノール樹脂粉末と、(b)補強
    繊維として実質的にアラミド繊維と、(c)黒鉛粉末と
    を必須成分とし、これらを液中に分散して抄造した成形
    材料を所定形状に加熱加圧成形してなり、 フェノール樹脂の含有量を25〜35wt%、アラミド繊
    維の含有量を30〜40wt%、黒鉛の含有量を25〜3
    5wt%の範囲内でそれぞれ選択することを特徴とする摺
    動用受け部材の製造法。
  2. 【請求項2】摺動用受け部材がスラストワッシャであ
    り、抄造した成形材料をその厚さ方向に加圧する請求項
    1記載の摺動用受け部材の製造法。
  3. 【請求項3】摺動用受け部材が歯車であり、抄造した成
    形材料を筒状にしてその軸方向に加圧する請求項1記載
    の摺動用受け部材の製造法。
  4. 【請求項4】(a)フェノール樹脂粉末と、(b)補強
    繊維として実質的にアラミド繊維と、(c)黒鉛粉末と
    を必須成分とし、これらを液中に分散して抄造してな
    り、 フェノール樹脂の含有量を25〜35wt%、アラミド繊
    維の含有量を30〜40wt%、黒鉛の含有量を25〜3
    5wt%の範囲内でそれぞれ選択することを特徴とする摺
    動用受け部材のための成形材料の製造法。
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