JP5026215B2 - 摺動部材用繊維強化樹脂組成物及び積層摺動部材 - Google Patents
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Description
(1)ポリエステル繊維が加水分解、アミン分解、加アルコール分解等を受けやすい性質を利用し、カルボキシル基、水酸基、アミド基の数を増やし、水系接着剤RFL(レソルシル・ホルマリン・ラテックス)との濡れ性を良くしたり、あるいは反応性を賦与し接着性を向上させる化学処理
(2)電子線、紫外線、低温プラズマによる物理処理
(3)イソシアネート系化合物による表面処理
(4)エチレンウレア、エチレンウレタン、フェニルウレタン等による表面処理
(5)アルカリによる表面処理
・作業上、毒性が著しい場合がある。
・処理溶液が温湿度による影響を受け易く安定性がない。
・処理液を多量に必要とするため高コストとなる。
・ポリエステル繊維自体を劣化させる場合がある。
よって、ポリエステル繊維の表面処理方法として、十分な接着性向上効果が得られかつ安全性もある技術は、確立されているとは言い難い。これらの問題点は、このような繊維強化樹脂組成物を利用して製造される積層摺動部材の問題点でもある。
本発明による摺動部材用繊維強化樹脂組成物(以下、単に「繊維強化樹脂組成物」と称する場合がある)は、レゾール型フェノール樹脂50〜63重量%を、補強基材であるポリエステル繊維織布50〜37重量%に含浸させて形成されたものである。このレゾール型フェノール樹脂は、ビスフェノールAを50〜100モル%含むフェノール類とホルムアルデヒド類とをアミン類を触媒として合成されたものである。加えて、このレゾール型フェノール樹脂は、ゲルパーミエーションクロマトグラフィー測定による数平均分子量Mnが500〜1000でありかつ重量平均分子量Mwと数平均分子量Mnの比としての分散度Mw/Mnが2.5〜15である。
上記のポリエステル繊維織布の量は、同時に、繊維強化樹脂組成物中に含まれるレゾール型フェノール樹脂の含有量が50〜63重量%となることを意味するが、この範囲もまた好適である。レゾール型フェノール樹脂の含有量が50重量%未満では、積層摺動部材への成形性(製造)に支障をきたし、また63重量%を超えると積層摺動部材の機械的強度を低下させる。
図1に示す製造装置において、アンコイラ1に巻かれたポリエステル繊維織布からなる補強基材2は、送りローラ3によってレゾール型フェノール樹脂ワニス4を貯えた容器5に送られ、容器5内に設けられた案内ローラ6及び7によって容器5内に貯えられたレゾール型フェノール樹脂ワニス4内を通過させられることにより、補強基材2の表面に該レゾール型フェノール樹脂ワニス4が塗布される。続いて、レゾール型フェノール樹脂ワニス4が塗工された補強基材2は送りローラ8によって圧縮ロール9及び10に送られ、圧縮ロール9及び10の間を通過させられることにより、補強基材2の表面に塗布されたレゾール型フェノール樹脂ワニス4が、繊維組織隙間にまで含浸させられる。さらに、レゾール型フェノール樹脂ワニス4を塗布含浸された補強基材2が乾燥炉11内を通過させられることにより、溶剤を飛ばすと同時に樹脂ワニス4の反応を進行させる。これにより、成形可能な繊維強化樹脂組成物からなるプリプレグ(樹脂加工基材)12が作製される。
補強基材は、縦糸及び横糸として綿番手20の紡績糸を使用し、縦糸の打ち込み本数を43本/インチ、横糸の打ち込み本数を42本/インチとし平織にて作製したポリエステル繊維織布を使用した。
その後、0.015MPaの減圧下で80℃の温度まで昇温して水分の除去を行った。
次いで、メタノール64gを添加して常圧下で85℃の温度まで昇温し、4時間縮合反応させて濃縮し、これを樹脂固形分60重量%になるようにメタノールで希釈してレゾール型フェノール樹脂を作製した。
得られたレゾール型フェノール樹脂のGPC測定による数平均分子量Mnは900、分子量分布の分散度Mw/Mnは5.6であった。フェノール類中のビスフェノールAは、100モル%である。
以上により、補強基材としてのポリエステル繊維織布40重量%とレゾール型フェノール樹脂60重量%とからなる成形可能な繊維強化樹脂組成物のプリプレグ(樹脂加工基材)12を作製した。
得られた積層成型物に機械加工を施し、一辺が30mm、厚さが5mm平板状の積層摺動部材を作製した。
上記実施例1と同様のセパラブルフラスコに、ビスフェノールA160gと37%ホルムアルデヒド水溶液79gを投入し、撹拌しながらトリエチルアミン1.3gを投入したのち、常圧下で昇温し100℃の還流条件下で1時間縮合反応させた。その後一旦冷却し、フェノール32gと37%ホルムアルデヒド水溶液30gとトリエチルアミン0.3gとを投入した。次いで、常圧下で昇温し100℃の還流条件下で2時間縮合反応を行った後、0.015MPaの減圧下で80℃の温度まで昇温して水分の除去を行った。次いで、メタノール24gを投入し常圧下で90℃の温度まで昇温し4時間縮合反応させて濃縮し、これを樹脂固形分60重量%になるようにメタノールで希釈してレゾール型フェノール樹脂を作製した。
得られたレゾール型フェノール樹脂のGPC測定による数平均分子量Mnは720、分子量分布の分散度Mw/Mnは14.3であった。フェノール類中のビスフェノールAは、67.4モル%である。
上記実施例1と同様のセパラブルフラスコに、ビスフェノールA160gとブチルフェノール18gと37%ホルムアルデヒド水溶液91gを投入し、撹拌しながらトリエチルアミン1.4gを投入した後、常圧下で昇温し100℃の還流条件下で1.5時間縮合反応させた。その後一旦冷却し、フェノール42gと37%ホルムアルデヒド水溶液39g、トリエチルアミン0.4gを投入した。次いで、常圧下で昇温し100℃の還流条件下で1.5時間縮合反応を行った後、0.015MPaの減圧下で80℃の温度まで昇温して水分の除去を行った。次いで、メタノール24gを投入し常圧下で90℃の温度まで昇温し4時間縮合反応させて濃縮し、これを樹脂固形分60重量%になるようにメタノールで希釈してレゾール型フェノール樹脂を作製した。
得られたレゾール型フェノール樹脂のGPC測定による数平均分子量Mnは680、分子量分布の分散度Mw/Mnは11.8であった。フェノール類中のビスフェノールAは、55.4モル%である。
上記実施例1で得た繊維強化樹脂組成物からなるプリプレグと同様のプリプレグを作製した。従って、この繊維強化樹脂組成物は、ポリエステル繊維織布40重量%とレゾール型フェノール樹脂60重量%とからなり、レゾール型フェノール樹脂のGPC測定による数平均分子量Mnは900、分子量分布の分散度Mw/Mnは5.6である。フェノール類中のビスフェノールAは、100モル%である。
上記図5に示すロールド成形装置を使用して、予め150℃の温度に加熱し外径が40mmの芯型19の外周面に、上記プリプレグを、基材巻きローラ21より予め150℃の温度に加熱された加熱ローラ17を介して供給し、5MPaの圧力を掛けて加圧ローラ18で15周巻き付けてロールド成形を行った。次いで、円筒状の積層体を芯型19に保持した状態で150℃の雰囲気温度に調整した加熱炉で加熱硬化せしめたのち冷却し、芯型19を抜き取り、円筒状の積層体を作製した。この円筒状の積層体に機械加工を施し、内径40mm、外径50mm、長さ30mmの円筒状の積層摺動部材を作製した。
上記実施例2で得た繊維強化樹脂組成物からなるプリプレグと同様のプリプレグを作製した。従って、この繊維強化樹脂組成物は、ポリエステル繊維織布40重量%とレゾール型フェノール樹脂60重量%とからなり、レゾール型フェノール樹脂のGPC測定による数平均分子量Mnは720、分子量分布の分散度Mw/Mnは14.3である。フェノール類中のビスフェノールAは、67.4モル%である。
上記図5に示すロールド成形装置を使用して、予め150℃の温度に加熱し外径が40mmの芯型19の外周面に、上記プリプレグを、基材巻きローラ21より予め150℃の温度に加熱された加熱ローラ17を介して供給し、以下上記実施例4と同様にして内径40mm、外径50mm、長さ30mmの円筒状の積層摺動部材を作製した。
上記実施例3で得た繊維強化樹脂組成物からなるプリプレグと同様のプリプレグを作製した。従って、この繊維強化樹脂組成物は、ポリエステル繊維織布40重量%とレゾール型フェノール樹脂60重量%とからなり、レゾール型フェノール樹脂のGPC測定による数平均分子量Mnは680、分子量分布の分散度Mw/Mnは11.8である。フェノール類中のビスフェノールAは、55.4モル%である。
上記図5に示すロールド成形装置を使用して、予め150℃の温度に加熱し外径が40mmの芯型17の外周面に、上記プリプレグを、基材巻きローラ21より予め150℃の温度に加熱された加熱ローラ15を介して供給し、以下上記実施例4と同様にして内径40mm、外径50mm、長さ30mmの円筒状の積層摺動部材を作製した。
補強基材は、縦糸及び横糸として綿番手20の紡績糸を使用し、縦糸の打ち込み本数を60本/インチ、横糸の打ち込み本数を60本/インチで平織して作製した細糸織布(綿)を使用した。
得られたレゾール型フェノール樹脂のGPC測定による数平均分子量Mnは600、分子量分布の分散度Mw/Mnは3.4であった。フェノール類中のビスフェノールAは、0モル%である。
上記実施例1と同様のセパラブルフラスコに、ビスフェノールA160gと37%ホルムアルデヒド水溶液71gとを投入し、撹拌しながらトリエチルアミン1.3gを投入した後、常圧下で昇温し100℃の還流条件下で1時間縮合反応させた。その後一旦冷却し、フェノール32gと37%ホルムアルデヒド水溶液29gとトリエチルアミン0.3gとを投入した。次いで常圧下で昇温し100℃の還流条件下で2時間縮合反応を行った後、0.015MPaの減圧下で80℃の温度まで昇温して水分を除去した。次いで、メタノール24gを投入し、常圧下で90℃の温度まで昇温して5.5時間縮合反応させて濃縮し、これを樹脂固形分60重量%になるようにメタノールで希釈してレゾール型フェノール樹脂を作製した。
得られたレゾール型フェノール樹脂のGPC測定による数平均分子量Mnは1100、分子量分布の分散度Mw/Mnは16.7であった。フェノール類中のビスフェノールAは、67.4モル%である。
上記比較例1で得た繊維強化樹脂組成物からなるプリプレグと同様のプリプレグを作製した。従って、この繊維強化樹脂組成物は、細糸織布(綿)40重量%とレゾール型フェノール樹脂60重量%とからなり、レゾール型フェノール樹脂のGPC測定による数平均分子量Mnは600、分子量分布の分散度Mw/Mnは3.4である。フェノール類中のビスフェノールAは、0モル%である。
上記図5に示すロールド成形装置を使用して、予め150℃の温度に加熱し外径が40mmの芯型19の外周面に、上記プリプレグを、基材巻きローラ21より予め150℃の温度に加熱された加熱ローラ18を介して供給し、以下上記実施例4と同様にして内径40mm、外径50mm、長さ30mmの円筒状の積層摺動部材を作製した。
上記比較例2で得た繊維強化樹脂組成物からなるプリプレグと同様のプリプレグを作製した。従って、この繊維強化樹脂組成物は、細糸織布(綿)40重量%とレゾール型フェノール樹脂60重量%とからなり、レゾール型フェノール樹脂のGPC測定による数平均分子量Mnは1100、分子量分布の分散度Mw/Mnは16.7である。フェノール類中のビスフェノールAは、67.4モル%である。
上記図5に示すロールド成形装置を使用して、予め150℃の温度に加熱し外径が40mmの芯型19の外周面に、上記プリプレグを、基材巻きローラ21より予め150℃の温度に加熱された加熱ローラ17を介して供給し、以下上記実施例4と同様にして内径40mm、外径50mm、長さ30mmの円筒状の積層摺動部材を作製した。内径40mm、外径50mm、長さ30mmの円筒状の積層摺動部材を作製した。
次に、上記の実施例1乃至実施例6及び比較例1乃至比較例4の積層摺動部材について、水中における膨潤量(%)及び機械的強度を試験した結果を説明する。
GPC装置:東ソー社製HLC−8120
カラム:東ソー社製TSKgel G3000HXL〔排除限界分子量(ポリスチレン換算)1×103〕1本に続けて、TSKgel G2000HXL〔排除限界分子量(ポリスチレン換算)1×104〕2本使用
検出器:東ソー社製のUV−8020
(注2)表2中の圧環強さは、JIS K2507の規定に準拠して求めた値である。
図9は、実施例4と同じレゾール型フェノール樹脂(ビスフェノールA100モル%、分子量Mn900、分散度Mw/Mn5.6)を用いて、フェノール樹脂とポリエステル繊維織布の割合を変化させて、実施例4と同様の円筒状積層部材(内径40mm、外径50mm、長さ30mm)を作製し、圧環強さをJIS K2507の規定に準拠して測定した結果を示すグラフである。
有機繊維を基材とする強化フェノール樹脂の圧環強度は一般的に最大で160MPa程度が限界であり、図9に示すように、レゾール型フェノール樹脂が50〜60重量%(ポリエステル繊維織布が50〜40重量%)の範囲では、約200MPaの圧環強さが得られ、樹脂が60重量%より増加するにつれて機械的強度が低下するものの、樹脂が63%(ポリエステル繊維織布が37%)の比率においても上記160MPaを充分上回る180MPaの圧環強さを示しており、優位差が認められる。
4 ワニス
12 繊維強化樹脂組成物(プリプレグ)
16 平板状の積層摺動部材
22 円筒状の積層摺動部材
Claims (7)
- ビスフェノールAを50〜100モル%含むフェノール類とホルムアルデヒド類とをアミン類を触媒として合成され、ゲルパーミエーションクロマトグラフィー測定による数平均分子量Mnが500〜1000でありかつ重量平均分子量Mwと数平均分子量Mnの比としての分散度Mw/Mnが2.5〜15であるレゾール型フェノール樹脂50〜63重量%を、ポリエステル繊維織布50〜37重量%に対し含浸してなる摺動部材用繊維強化樹脂組成物。
- 前記ポリエステル繊維織布が、ポリエステル繊維の紡績糸からなる織布である請求項1に記載の摺動部材用繊維強化樹脂組成物。
- 前記ポリエステル繊維織布は、ポリエステル繊維のフィラメント糸からなる織布である請求項1に記載の摺動部材用繊維強化樹脂組成物。
- 前記フェノール類が前記ビスフェノールA以外のフェノール類を含む場合、該ビスフェノールA以外のフェノール類が、フェノール、クレゾール、エチルフェノール、アミノフェノール、レゾルシノール、キシレノール、ブチルフェノール、トリメチルフェノール、カテコール及びフェニルフェノールからなる群から選択された1又は複数のフェノール類である請求項1〜3のいずれかに記載の摺動部材用繊維強化樹脂組成物。
- 前記ホルムアルデヒド類が、ホルマリン、パラホルムアルデヒド、サリチルアルデヒド、ベンズアルデヒド及びp−ヒドロキシベンズアルデヒドからなる群から選択された1又は複数のホルムアルデヒド類である請求項1〜4のいずれかに記載の摺動部材用繊維強化樹脂組成物。
- 前記アミン類が、トリエチルアミン、トリエタノールアミン、ベンジルメチルアミン及びアンモニア水からなる群から選択された1又は複数のアミン類である請求項1〜5のいずれかに記載の摺動部材用繊維強化樹脂組成物。
- 請求項1〜6のいずれかに記載の摺動部材用繊維強化樹脂組成物を複数枚積層し互いに接合することにより形成された積層摺動部材。
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