JP5084451B2 - 樹脂被覆摺動部材の製造方法及びその製造装置 - Google Patents

Description

本発明は、溶剤を含んだ樹脂組成物を裏金上に塗布後に、又は、溶剤を含んだ樹脂組成物を裏金上に焼結された多孔質焼結部に含浸後に、加熱して溶剤を気化させ（溶剤を含んだ樹脂組成物の乾燥）、焼成することにより製造される樹脂被覆摺動部材の製造方法及びその製造装置に関するものである。

従来、銅又は青銅粉末等を焼結した鋼製の裏金（帯鋼）上に、ＰＴＦＥやＰＡＩ等の樹脂に溶剤（例えば、トルエン）を含んだ樹脂組成物を含浸被覆し、その後乾燥、焼成することにより樹脂被覆摺動部材を製造していた（特表２００２−５２２５９３）。このような樹脂被覆摺動部材の製造に際しては、樹脂組成物に溶剤を添加することは粘度調整や含浸性等のため必要不可欠であり、このため、焼成する前の乾燥工程も必然的なものとなっていた。しかし、乾燥の際に蒸気として発生する溶剤は大気解放や燃焼処理などされていた。
特表２００２−５２２５９３

しかしながら、トルエンのような溶剤を気体（蒸気、気化した状態）で回収しようとすると、トルエン自身の蒸気圧が高いため、容易に空気に溶け込んで回収率が悪くなり、またたとえ回収できたとしても沸点が低いため、乾燥させた温度から沸点まで温度を低下させ、溶剤を結露させるのに、おおがかりな冷却装置が必要になってしまう。また、真空にし、乾燥・回収する手段も考えられるが、摺動部材の製造のような連続成形には、真空に保つのが難しいため、適用が困難である。

また、乾燥性を上げて生産性を向上させようとすると、蒸気圧が高く、沸点が低い溶剤を選択しなければならないが、そのような溶剤は回収するには困難な溶剤であるといえる。乾燥の際に蒸気として発生する溶剤は大気開放や燃焼処理などされており、大気汚染や二酸化炭素の増加などの環境問題につながる。よって、乾燥性（溶剤の速乾性）や生産性と、蒸発した溶剤の回収のし易さとは、相反する関係にあった。

溶剤の乾燥性を上げて生産性を向上させようとすることは、気化させた溶剤の回収を難しくし、環境問題へ悪影響を及ぼすという問題があった。本発明は、上記した事情に鑑みなされたものであり、その目的とするところは、生産性を確保しつつ、且つ溶剤のリサイクルが可能な環境にやさしい樹脂被覆摺動部材の製造方法及びその製造装置を提供することにある。

上記目的を達成するために、請求項１に係る発明は、溶剤を含んだ樹脂組成物を裏金上に塗布後に加熱して溶剤を気化させ、又は裏金上に焼結された多孔質焼結部に含浸後に加熱して溶剤を気化させ、焼成することにより製造される樹脂被覆摺動部材の製造方法において、前記溶剤の蒸気圧が室温時において０．５ｋＰａ以下であり、前記溶剤を含んだ樹脂組成物を、前記裏金上に塗布する又は前記裏金上に焼結された多孔質焼結部に含浸する被覆工程と、前記溶剤及び前記樹脂組成物を加熱する加熱工程と、前記加熱工程で気化した溶剤を吸気し、液化させ、液化された溶剤を回収する回収工程と、を含むことを特徴とする。

また、請求項２に係る発明は、加熱工程は、第一加熱工程と第二加熱工程とからなり、前記第一加熱工程の処理温度よりも、前記第二加熱工程の処理温度が高く、前記第一加熱工程の処理温度は、溶剤の沸点以上であり、前記第二加熱工程の処理温度は、樹脂組成物の主構成物の融点以上分解温度以下であることを特徴とする。なお、この発明において、処理温度とは、樹脂組成物における温度であり、当該工程中においての最高温度を指す。

ここで、上記の回収工程は、原則的に第一加熱工程で溶剤を気化させた直後にその気化した溶剤を吸気し、液化させ、液化された溶剤を回収するが、この第一加熱工程よりも処理温度の高い第二加熱工程においても溶剤が気化する場合には、第二加熱工程で発生する溶剤を吸気し、液化させ、液化された溶剤を回収すれば良い。また、第一加熱工程でのみ回収しても、第二加熱工程でのみ回収しても良い。なお、樹脂被覆摺動部材を連続成形して製造する場合、前記第一加熱工程と第二加熱工程とを含む加熱工程と前記回収工程とは、実際には同時に行われている。

また、請求項３に係る発明は、第一加熱工程及び／又は第二加熱工程で、急速加熱を行うことを特徴とする。

ここで、上記の加熱工程では、ハロゲンランプなどから発生する赤外線の有する電磁波の振動数と溶剤を構成する分子構造の振動数とを共振させて溶剤自身の温度を上昇させることにより、溶剤を急速気化させる方法や、高周波誘導加熱のように溶剤を含んだ樹脂組成物を被覆させた裏金に磁束を浸透させて誘導電流を流し、裏金の電気抵抗によりジュール発熱させて急速加熱を行い、その裏金からの伝熱により、溶剤を急速気化させる方法が挙げられる。急速加熱により短時間で気化させれば、炉体が小さくてすみ、その結果、少体積を吸気すればよいので、効率よく炉内の気化した溶剤を回収することができる。なお、急速加熱時の昇温は、樹脂組成物を２０秒以内にその樹脂組成物の主構成物の融点以上分解温度以下に至らせるのが好ましい。急速気化させるための溶剤の昇温速度は、大きいほど良く、１０℃／ｓｅｃ以上が想定され、通常、１０〜１４００℃／ｓｅｃの範囲で設定される。好ましくは、２０〜４００℃／ｓｅｃの範囲である。このとき、樹脂組成物又は裏金の昇温速度は、２０〜１００℃／ｓｅｃの範囲で設定されることになる。また、急速加熱は、樹脂被覆摺動部材の製造上、第一加熱工程のみで行うことが望ましい。

また、請求項４に係る発明は、樹脂組成物に添加する溶剤の沸点が１５０℃以上である溶剤を用いることを特徴とする。

ここで、前述した通り従来ならば、生産性を向上させるために低沸点で気化しやすい溶剤が使用されてきた。気化した溶剤を回収ができたとしても、結露させるために気体状の溶剤を沸点以下まで強制冷却する必要がある。請求項４に係る発明では、あえて気化し難い沸点の高い溶剤を選択することで、気化好ましくは急速気化させながら、気体状の溶剤を回収する。回収した気体状の溶剤の沸点が高ければ、容易に結露する温度に至りやすく、冷却にかけるエネルギーを少なくでき、液体としての回収が容易になる。

また、請求項１に係る発明は、蒸気圧が室温時において０．５ｋＰａ以下である溶剤を用いることを特徴とする。

ここで、蒸気圧とは気体が液体状態あるいは固体状態と平衡になるような蒸気の圧力である。回収した溶剤の蒸気圧が低いほど、空気に溶け込む量が減り、結露しやすくなり、液体となる蒸気（気体状の溶剤）が増える。

また、請求項５に係る発明は、蒸気圧が室温時において０．５ｋＰａ以下の溶剤を含んだ樹脂組成物を裏金上に塗布後に加熱して溶剤を気化させ又は裏金上に焼結された多孔質焼結部に含浸後に加熱して溶剤を気化させ、焼成することにより製造される樹脂被覆摺動部材の製造装置において、前記溶剤及び前記樹脂組成物を加熱する加熱手段と、前記加熱手段で気化させた溶剤を吸気し、液化させ、液化された溶剤を回収する回収手段と、を有することを特徴とする。

請求項１に係る発明においては、樹脂被覆摺動部材の製造において回収工程を設けることで、樹脂被覆摺動部材の生産性を確保しつつ、かつ溶剤のリサイクルが可能である。環境にやさしい樹脂被覆摺動部材の製造方法を実現することができる。樹脂被覆摺動部材の製造のような連続成形においても溶剤の回収を適切に行うことができる。そのため、生産性を確保しつつ、かつ溶剤のリサイクルが可能な環境にやさしい樹脂被覆摺動部材の製造を実現できる。

また、請求項２に係る発明は、加熱工程は、第一加熱工程と第二加熱工程とからなり、第一加熱工程の処理温度よりも、第二加熱工程の処理温度が高く、第一加熱工程の処理温度は、溶剤の沸点以上であり、第二加熱工程の処理温度は、樹脂組成物の主構成物の融点以上分解温度以下とすることにより、第一加熱工程でほとんどの溶剤を気化させ、第二加熱工程で樹脂組成物の焼成を確実に行うことができる。なお、樹脂組成物としてＰＥＥＫ、ＰＩ、ＰＡＩ、ＰＥＳ、ＰＰＳ、ＰＯＭ等を用いることができ、特にＰＴＦＥが好ましい。

また、請求項３に係る発明においては、急速加熱を行うので、溶剤を効率良く気化させることができる。樹脂組成物の昇温速度が２０〜１００℃／ｓｅｃのときが、溶剤を最も効率良く気化させることができる。また、急速加熱時に回収工程で回収を行うことにより、従来より短い炉内で、即ちより少ない体積内で効率良く気化させた溶剤を効率良く回収することができる。

また、請求項４に係る発明においては、沸点が高い溶剤を用いることで、回収した気体状の溶剤を冷却に膨大なエネルギーを費やすことなく結露させることで、それを液化させ、液体としての回収を容易にすることができる。

また、請求項１に係る発明においては、蒸気圧が室温時において０．５ｋＰａ以下であるような蒸気圧の低い溶剤を用いることで、回収した気体状の溶剤が空気中に溶け込むことなく、それが液化し、効率よく液体としての回収を容易にすることができる。

また、請求項５に係る発明によって、生産性を確保しつつ、かつ溶剤のリサイクルを可能に、樹脂被覆摺動部材を製造することができる。環境にやさしく樹脂被覆摺動部材を製造することができる。

以下、本発明の実施の形態について説明する。図１は、本実施形態に係る樹脂被覆摺動部材の製造工程を示す概略図である。

図１において、アンコイラー１０から送り出された多孔質焼結層を有した裏金１１に樹脂含浸装置１２によって溶剤を含有した樹脂組成物を含浸させる（被覆工程）。その後、内部に赤外線を発する電磁波発振源を有する乾燥炉（第一加熱炉）１３による加熱によって、処理温度２００℃、昇温速度（樹脂組成物）３０℃／ｓｅｃで溶剤を蒸発（気化）させ樹脂組成物を乾燥させる（乾燥工程（第一加熱工程））。乾燥工程で蒸発した溶剤を乾燥炉１３に連通させた回収装置１４で吸気し、液化させ回収する（回収工程）。なお、本実施形態における多孔質焼結層を有した裏金は、例えば、１．２ｍｍの厚み寸法を有する鋼板（裏金）上に、銅合金粉末を厚さ０．３ｍｍで散布し、次いで、還元雰囲気中で７５０〜９００℃の温度に加熱して銅合金粉末を焼結することにより得られたものである。なお、上記した被覆工程において、アンコイラー１０から送り出された多孔質焼結層を有した裏金１１に樹脂含浸装置１２によって溶剤を含有した樹脂組成物を含浸させているが、アンコイラー１０から送り出された裏金１１に樹脂含浸装置１２によって溶剤を含有した樹脂組成物を塗布しても良い。

また、上記した乾燥工程において、乾燥炉１３内に設けられる赤外線発振源としては、ハロゲンランプを使用している。具体的には、炭化水素類のイソパラフィン系やアルコール類、脂肪酸類などの溶剤があり、樹脂はＰＴＦＥである。なお、ハロゲンランプ以外に、クセノンランプ、クセノンフラッシュランプ、マーキュリーランプ等や高周波誘導加熱の乾燥（加熱）手段を用いても良い。

また、上記した回収工程において、用いる溶剤の爆発限界に濃度が至らないように、乾燥炉１３から溶剤の蒸気と乾燥炉１３内に存在する空気を吸気する。吸気したものを回収装置１４内の冷却装置で冷却し、溶剤の蒸気を液化させ、液体として回収する。ただし冷却装置は必ずしも必要ではない。

図１に戻って、上記した乾燥工程の次に乾燥した樹脂組成物を焼成するために焼成炉（第二加熱炉）１５による加熱によって、処理温度３７０℃、昇温速度（樹脂組成物）１００℃／ｓｅｃで焼成する（焼成工程（第二加熱工程））。この焼成工程においては、ＰＴＦＥ樹脂の場合、融点以上、分解温度よりも低い温度で焼成され、熱硬化性樹脂であれば、硬化開始温度以上で焼成する。また、焼成炉１５の構成としては、高周波誘導加熱炉でも良いし、電気炉、ガス炉でも良い。焼成炉１５が高周波誘導加熱炉の場合は、焼成炉１５に回収装置１４を連通させることが好ましい。焼成炉１５が電気炉、ガス炉の場合は、図１に示すように乾燥炉１３に回収装置１４を連通させることが好ましい。

焼成工程に次いで、焼成した樹脂被覆裏金を冷却ゾーン１６で室温に冷却した後コイラー１７で巻き取る。なお、冷却ゾーン１６における冷却は、空冷、水冷、あるいはそれらの組合せで室温まで冷却できればよい。また、冷却ゾーン１６とコイラー１７との間に樹脂被覆裏金の総厚を制御するサイジング工程を入れても良い。

以上、本発明の実施形態について説明してきたが、上記した実施形態においては、樹脂組成物としてＰＴＦＥ樹脂を示したが、ＰＴＦＥ以外に、ＰＥＥＫ、ＰＩ、ＰＡＩ、ＰＥＳ、ＰＰＳ、ＰＯＭ等でも良い。また、裏金は鋼以外の各種金属、合金等でよい。更に、樹脂中にＭｏＳ₂、黒鉛等の固体潤滑剤や、硬質粒子等を混合して使用しても良い。

本実施形態に係る樹脂被覆摺動部材の製造工程を示す概略図である。

１０ アンコイラー
１１ 裏金
１２ 樹脂含浸装置
１３ 乾燥炉
１４ 回収装置
１５ 焼成炉
１６ 冷却ゾーン
１７ コイラー

Claims (5)

1. 溶剤を含んだ樹脂組成物を裏金上に塗布後に加熱して溶剤を気化させ、又は裏金上に焼結された多孔質焼結部に含浸後に加熱して溶剤を気化させ、焼成することにより製造される樹脂被覆摺動部材の製造方法において、
   前記溶剤の蒸気圧が室温時において０．５ｋＰａ以下であり、
   前記溶剤を含んだ樹脂組成物を、前記裏金上に塗布する又は前記裏金上に焼結された多孔質焼結部に含浸する被覆工程と、
   前記溶剤及び前記樹脂組成物を加熱する加熱工程と、
   前記加熱工程で気化した溶剤を吸気し、液化させ、液化された溶剤を回収する回収工程と、
   を含むことを特徴とする樹脂被覆摺動部材の製造方法。
2. 前記加熱工程は、第一加熱工程と第二加熱工程とからなり、
   前記第一加熱工程の処理温度よりも、前記第二加熱工程の処理温度が高く、
   前記第一加熱工程の処理温度は、前記溶剤の沸点以上であり、前記第二加熱工程の処理温度は、前記樹脂組成物の主構成物の融点以上分解温度以下であることを特徴とする請求項１に記載の樹脂被覆摺動部材の製造方法。
3. 前記第一加熱工程及び／又は第二加熱工程は、急速加熱を行うことを特徴とする請求項２に記載の樹脂被覆摺動部材の製造方法。
4. 前記溶剤の沸点が１５０℃以上であることを特徴とする請求項１〜３のいずれかに記載の樹脂被覆摺動部材の製造方法。
5. 蒸気圧が室温時において０．５ｋＰａ以下の溶剤を含んだ樹脂組成物を裏金上に塗布後に加熱して溶剤を気化させ、又は裏金上に焼結された多孔質焼結部に含浸後に加熱して溶剤を気化させ、焼成することにより製造される樹脂被覆摺動部材の製造装置において、
   前記溶剤及び前記樹脂組成物を加熱する加熱手段と、
   前記加熱手段で気化させた溶剤を吸気し、液化させ、液化された溶剤を回収する回収手段と、を有することを特徴とする樹脂被覆摺動部材の製造装置。
   

Images