JP3842635B2

JP3842635B2 - バイメタル状樹脂複合摺動材料の高周波誘導加熱による製造方法

Info

Publication number: JP3842635B2
Application number: JP2001376672A
Authority: JP
Inventors: 英知佐藤; 恒哉都築; 弘明小林
Original assignee: Taiho Kogyo Co Ltd
Current assignee: Taiho Kogyo Co Ltd
Priority date: 2001-12-11
Filing date: 2001-12-11
Publication date: 2006-11-08
Anticipated expiration: 2021-12-11
Also published as: JP2003183707A

Description

【０００１】
本発明は、バイメタル状樹脂複合摺動材料の高周波誘導加熱による製造方法に関するものである。
【０００２】
【従来の技術】
連続鋼帯に銅、青銅粉末などを焼結した鋼帯に樹脂材料を含浸し、必要によりMoS₂,黒鉛などを添加して焼成したいわゆるバイメタル状軸受材料は周知であり、ブシュ、ワッシャーなどとして使用されている。ここで連続鋼帯に焼結層が接着された二層構造をバイメタルと称している。焼成温度はポリイミド、ポリアミドイミド、四弗化エチレンなどの樹脂では３００〜５００℃である。この焼成のためには電気炉が使用されている。また、焼成の前に乾燥が行われている。
【０００３】
【発明が解決しようとする課題】
従来の樹脂複合材料の電気抵抗加熱では、昇温速度は400℃までの昇温時間が３分程度であった。昇温速度をより高くし急速加熱を行うと、ヒーターからの輻射加熱及び炉内ガスの対流により樹脂表面が優先的に焼成されるために、ガスが樹脂層内部に閉じ込められ樹脂皮膜が膨れ材料欠陥となる問題があった。
このため、樹脂複合材料を製造する電気抵抗加熱炉は３分以上で400℃まで昇温するように設計されており、長さは約５ｍ程度が必要であった。
【０００４】
【課題を解決するための手段】
本発明者らは、特公平７−２６１２５号公報及び特表平１−５０３１５０号などで提案されている金属焼結のための高周波誘導加熱法に着目し、研究を行った。その結果、非電導性及び非磁性である樹脂材料は、高周波誘導加熱される鋼板からの伝熱により主として加熱されるために樹脂層の裏側から乾燥・焼成が進行すること、焼成後十分な摺動特性が得られることを確認した。
【０００５】
上記の研究に基づく本発明は、金属連続帯上に金属焼結層を介して溶剤を含む樹脂を塗布し、その後乾燥するバイメタル状樹脂複合摺動材料の製造方法において、前記樹脂の乾燥温度までの昇温を高周波誘導加熱により行うことを特徴とするバイメタル状樹脂複合摺動材料の高周波誘導加熱による製造方法である。
さらに、本発明は、金属連続帯上に金属焼結層を介して溶剤を含む樹脂を塗布し、その後乾燥及び焼成するバイメタル状樹脂複合摺動材料の製造方法において、前記樹脂の乾燥温度及び焼成温度までの昇温を高周波誘導加熱により行うことを特徴とするバイメタル状樹脂複合摺動材料の高周波誘導加熱による製造方法である。
前記昇温及び焼成は不活性ガス雰囲気中で行うことが好ましい。
【０００６】
複合樹脂材料の構成は従来のものであってよいが、特に樹脂としてはポリイミド、ポリアミドイミド、四弗化エチレン（PTFE）、ポリエーテルエーテルケトン（PEEK）、ポリエーテルサルフォン（PES）、ポリフェニレンサルファイド（PPS）、パーフルオロアルキルビニルエーテル共重合体（FEP）、テトラフルオロエチレン−ヘキサフルオロプロピレン共重合体(PEP)、ポリ弗化ビニリデン（PVDF）、ポリアセタール（POM）、等を好ましく使用することができる。樹脂の溶剤としてはN−メチル-2-ピロリドン（NMP）、キシレン、トルエン、メチルエチルケトン（MEK）、ジメチルアセトアミド（DMA）、ジメチルスルホキシド等を使用することができる。樹脂の他に、MoS₂,黒鉛、BN、WS₂、PTFE、Pb粉、CF₃等のトライボマテリアルを樹脂と混合して使用することもできる。
金属連続帯も従来と同様に鋼板などの磁性材料連続帯を使用することができる。金属連続帯上には青銅粉末層などを従来と同様に焼結によって形成することができる。
【０００７】
高周波誘導加熱方式としてはソレノイドコイル方式を好ましく使用することができるが、トランスバース方式を使用してもよい。高周波の周波数は１〜４００ｋＨｚであることが好ましい。樹脂の溶剤を蒸発させる乾燥条件は１２０〜２５０℃で０．５〜３０分であり、樹脂の焼成条件は３００〜４５０℃で０．５〜３０分である。
【０００８】
高周波誘導加熱は、金属連続帯などを直接誘導加熱する直接方式と、金属連続帯を通過せしめる管を誘導加熱して管を加熱媒体として樹脂などを加熱する間接方式が可能である。
この管は雰囲気保護管を兼ねてもよい。
直接方式は昇温速度が速い利点がある。
間接方式は保護管が自己発熱するために、高周波加熱後すぐに所定温度となり、この結果常時または数時間前から電力を入れておく必要はない。保護管の加熱効率が良いところから使用電力を削減することができる。
【０００９】
【作用】
高周波誘導直接加熱により、裏金鋼板が400℃まで約０．３秒程度で急速に昇温する。青銅は磁性材料である鉄と比べて高周波誘導を受けがたいが、多少は高周波誘導される。この状態は、樹脂層が青銅層の分みかけ上厚くなり、かつ高周波誘導され易くなっていると表すことができる。実際、青銅層が介在すると樹脂層は昇温され易くなっている。
一方、高周波電流が樹脂に及ぼす影響を調査するために、未硬化のポリイミド樹脂をガラス基板に塗布した状態で高周波誘導したところ、1０分加熱後でも温度はほとんど上昇しなかった。よって、裏金に塗布された状態の樹脂は裏金鋼板からの伝熱により裏側から極短時間で昇温するために、ふくれが発生しないことが確認された。
また、電気伝導性である黒鉛は高周波誘導加熱されるために樹脂層は直接加熱方式で急速に昇温する。
【００１０】
高周波誘導間接加熱は、間接加熱媒体内の保護雰囲気を任意に設定できる。保護雰囲気の設定は例えば次のようにすることができる。（イ）N₂、COなどの非酸化性ガス減圧雰囲気とすることにより、樹脂層内のガスを脱気され易くし、ふくれを防止する。（ロ）前記ガスに若干のハロゲンガスを添加して表面樹脂と反応させることにより、脱気孔を形成してさらにふくれを防止する。
以下、本発明の実施形態を図面を参照して説明する。
【００１１】
【実施例】
図１には本発明を実施する装置の一例を示す。
図中、１は通常鋼板もしくは鋼板表面に銅，青銅粉末などの合金粉末を焼結した裏金である。２，３はそれぞれ裏金を繰り出すアンコイラ及び巻き取るリコイラである。アンコイラ２及びリコイラ３により裏金１は逐次乾燥炉４及び焼成炉５内を通過せしめられる。マッシュ状態の樹脂系材料８は含浸ロール９により裏金１に含浸せしめられる。７は雰囲気保護管であり、内部に不活性ガス雰囲気を保持するとともに、非電気伝導性・非磁性材料から構成することによりそれ自身が高周波誘導されないように、耐火レンガ、セラミックス、石英ガラスなどの材料が選択されている。雰囲気保護管７は炉体で代用することも可能である。
【００１２】
なお、図１におけるヒートパターンは例えば室温→昇温→180℃保持乾燥→昇温→380℃保持焼成である。ここでこれらの全体を高周波誘導加熱で行う方式が図示されている。高周波誘導コイル６は乾燥領域と焼成領域の２回路以上からなり、また作図の都合上同一ピッチで示されているが、温度保持領域や昇温領域ではピッチが異なっていてもよい。
１０は冷却室であり、強制空冷、強制水噴、水冷ジャケット、自然冷却などの単独あるいはこれらの組み合わせにより裏金１をほぼ室温まで冷却する。
【００１３】
図１と同じ装置及び部材は同じ参照符号を付した図２は液状の樹脂又はカーボン系材料を含浸する装置を示している。含浸治具１１はブレード状のものである。
【００１４】
乾燥及び焼成の保持は抵抗加熱方式あるいは雰囲気保護管７を高周波誘導加熱することによってもよい。図１と同じ装置及び部材は同じ参照符号を付した図３において、１２は電気抵抗式焼成炉を示す。したがって、図３に示す装置では高周波誘導加熱により乾燥及び焼成のための昇温を行った後、電気抵抗式加熱炉で焼成保持を行う。
続いて実験例により本発明をさらに詳しく説明する。
【００１５】
【発明の効果】
以上説明したように、本発明の方法はふくれなどの材料欠陥が少なくなる。さらに、本方法により製造された複合樹脂材料の摺動特性は従来のものと同等であり、十分に実用化できる。さらに、焼成炉、乾燥炉の長さを短くすることができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明を実施する乾燥炉及び焼成炉の一実施形態を示す図面である。
【図２】本発明を実施する乾燥炉及び焼成炉の別の実施形態を示す図面である。
【図３】本発明を実施する乾燥炉及び焼成炉のさらに別の実施形態を示す図面である。
【符号の説明】
１―裏金
２−アンコイラ
３−リコイラ
４−乾燥炉
５−焼成炉
７−雰囲気保護管
８−樹脂材料
９−含浸ロール

Claims

金属連続帯上に金属焼結層を介して溶剤を含む樹脂を塗布し、その後乾燥するバイメタル状樹脂複合摺動材料の製造方法において、前記樹脂の乾燥温度までの昇温を高周波誘導加熱により行うことを特徴とするバイメタル状樹脂複合摺動材料の高周波誘導加熱による製造方法。
引続いて乾燥温度での保持を高周波誘導加熱により行うことを特徴とする請求項１記載のバイメタル状樹脂複合摺動材料の高周波誘導加熱による製造方法。
金属連続帯上に金属焼結層を介して溶剤を含む樹脂を塗布し、その後乾燥及び焼成するバイメタル状樹脂複合摺動材料の製造方法において、前記樹脂の乾燥温度及び焼成温度までの昇温を高周波誘導加熱により行うことを特徴とするバイメタル状樹脂複合摺動材料の高周波誘導加熱による製造方法。
引続いて、乾燥温度及び焼成温度での保持を高周波誘導加熱により行うことを特徴とする請求項３記載のバイメタル状樹脂複合摺動材料の高周波誘導加熱による製造方法。
前記金属焼結層を介して溶剤を含む樹脂を塗布した金属連続帯を直接高周波誘導加熱することにより、該金属連続帯を前記樹脂の乾燥温度もしくは焼成温度に昇温しかつ保持することを特徴とする請求項１から４までの何れか１項記載のバイメタル状樹脂複合摺動材料の高周波誘導加熱による製造方法。
前記金属焼結層を介して溶剤を含む樹脂を塗布した金属連続帯を、高周波誘導加熱領域内において、非磁性管内を通過せしめることを特徴とする請求項１から４までの何れか１項記載のバイメタル状樹脂複合摺動材料の高周波誘導加熱による製造方法。
前記金属焼結層を介して溶剤を含む樹脂を塗布した金属連続帯を、高周波誘導加熱領域内において磁性管内を通過せしめ、かつ該磁性管に高周波誘導加熱された電流により該磁性管内を前記樹脂の乾燥温度まで昇温し、かつ保持することを特徴とする請求項１から４までの何れか１項記載のバイメタル状樹脂複合摺動材料の高周波誘導加熱による製造方法。
前記金属焼結層を介して溶剤を含む樹脂を塗布した金属連続帯を高周波誘導加熱領域内において、内部が不活性となっている磁性管内を通過せしめることを特徴とする請求項１から４までの何れか１項記載のバイメタル状樹脂複合摺動材料の高周波誘導加熱による製造方法。