JP5026216B2 - 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、補強基材であるポリエステル繊維織布に対し、レゾール型フェノール樹脂と四フッ化エチレン樹脂とを含む樹脂組成物を含浸させて形成されたものである。特に、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。
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によって容器5に送られる。容器5内には、四フッ化エチレン樹脂粉末を均一に分散したレゾール型フェノール樹脂ワニス4が貯えられている。そして、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。
(1)試料の作製
下記の通り、実施例1〜5及び比較例1、2の平板状積層摺動部材、及び、実施例6〜8及び比較例3、4の円筒状積層摺動部材の各試料を作製した。
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(固形分60重量%のワニス)を作製した。
実施例1〜3では、使用したフェノール類中のビスフェノールAのモル比率は、100モル%である。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。
以上により、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)を作製した。
実施例1は、ポリエステル繊維織布が30重量%、PTFEが15重量%、残部のレゾール型フェノール樹脂が55重量%である。
実施例2は、ポリエステル繊維織布が30重量%、PTFEが23重量%、残部のレゾール型フェノール樹脂が47重量%である。
実施例3は、ポリエステル繊維織布が30重量%、PTFEが30重量%、残部レゾール型フェノール樹脂が40重量%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(固形分60重量%のワニス)を作製した。
実施例4では、使用したフェノール類中のビスフェノールAのモル比率は、67.4モル%である。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。
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とトリエチルアミン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(固形分60重量%のワニス)を作製した。
実施例5では、使用したフェノール類中のビスフェノールAのモル比率は、55.4モル%である。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。
上述の実施例2で得たプリプレグと同様のプリプレグを用いた。
実施例6の繊維強化樹脂組成物の成分組成は、ポリエステル繊維織布が30重量%、PTFEが23重量%、残部のレゾール型フェノール樹脂が47重量%である。
上述の実施例4で得たプリプレグと同様のプリプレグを用いた。
実施例7の繊維強化樹脂組成物の成分組成は、ポリエステル繊維織布が30重量%、PTFEが23重量%、残部のレゾール型フェノール樹脂が47重量%である。
上述の実施例5で得たプリプレグと同様のプリプレグを用いた。
実施例8の繊維強化樹脂組成物の成分組成は、ポリエステル繊維織布が30重量%、PTFEが23重量%、残部のレゾール型フェノール樹脂が47重量%である。
補強基材として、縦糸及び横糸を綿番手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。
補強基材として、上記比較例1と同様の細糸織布(綿)を使用した。
上述の比較例1で得たプリプレグと同様のプリプレグを用いた。
比較例3の繊維強化樹脂組成物の成分組成は、細糸織布(綿)が30重量%、黒鉛が5重量%、残部のレゾール型フェノール樹脂が65重量%である。
上述の比較例2で得たプリプレグと同様のプリプレグを用いた。
比較例4の繊維強化樹脂組成物の成分組成は、細糸織布(綿)が30重量%、黒鉛が5重量%、残部のレゾール型フェノール樹脂が65重量%である。
次に、上記した実施例1〜8及び比較例1〜4の積層摺動部材について、摩擦摩耗特性、水中における膨潤量(%)及び機械的強度を試験した方法及び結果を説明する。
スラスト試験を行い、表1に記載の条件で摩擦係数及び摩耗量を測定した。摩耗量については、試験時間30時間の終了後の寸法変化量で示した。
ジャーナル揺動試験を行い、表2に記載の条件で摩擦係数及び摩耗量を測定した。摩耗量については、試験時間100時間の終了後の寸法変化量で示した。
水温20℃の水中に120日間浸漬し、その後取出して寸法変化率及び重量変化率を測定した。
上記摩擦摩耗試験及び膨潤量の試験結果を表3及び表4に示す。
表3及び表4において、レゾール型フェノール樹脂の数平均分子量Mn及び分散度Mw/Mnの測定は、GPCにより測定し、数値はポリスチレン標準物質による検量線から算出した。計測装置等は以下の通りである。
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3中の比較例1、2のスラスト試験の潤滑(ドライ)条件での*印を付した摩擦係数は、試験時間30時間に到達する前に摩擦係数が急激に上昇し、試験を中止したため、急激に上昇する前の摩擦係数の値を示し、摩耗量は試験を中止した時点の摩耗量の値を示したものである。
(注3)表4中の比較例3、4の面圧29.4MPaでのジャーナル揺動試験においては、試験開始直後に摩擦係数が急激に上昇し、試験を中止したため、摩擦係数及び摩耗量の測定ができなかった。
(注4)表4中の圧環強さは、JIS K2507の規定に準拠して求めた値である。
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
19 強化繊維織物樹脂組成物(積層基体用プリプレグ)
20 平板状の複合積層摺動部材
22 円筒状の積層摺動部材
30 円筒状の複合積層摺動部材
Claims (8)
- 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と、四フッ化エチレン樹脂とを配合した樹脂組成物を、ポリエステル繊維織布に対し含浸してなる摺動部材用繊維強化樹脂組成物。
- 前記レゾール型フェノール樹脂を40〜60重量%、前記四フッ化エチレン樹脂を10〜30重量%、及び前記ポリエステル繊維織布を25〜35重量%含む、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又は2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1〜3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1〜4のいずれかに記載の摺動部材用繊維強化樹脂組成物。
- 前記四フッ化エチレン樹脂が、高分子量四フッ化エチレン樹脂又は低分子量四フッ化エチレン樹脂のいずれかである、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。
- 全体形状が平板状でありかつ少なくとも摺動面において請求項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層積層した積層摺動部材。
- 全体形状が円筒状でありかつ少なくとも摺動面において請求項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層巻回した積層摺動部材。
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