JP5216170B2 - 摺動部材 - Google Patents
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Description
一方、肉厚の積層物を作成し、その厚さ方向における断面を摺動面として利用する場合もあった。この場合には積層された織布の厚さ方向の断面が摺動面に暴露される。したがって、マトリックス樹脂と織布の界面に直接摺動力が加わるため、摺動部材の機械的特性などに対して、織布の面と平行な面を摺動面として使用する場合とは異なる特性が求められる。
このような使用方法の代表的な例としては、ベーン式モータのベーンがあげられる。中でもベーン式エアモータは、10,000rpm以上の非常な高回転でモータのロータと接触すること、またドライエア環境下で使用されるという2つの要因のため使用環境は過酷であり、短期間での摺動部材(ベーン材)の交換が必要であった。
ベーン式エアモータは、円筒状内周面によって画定されるロータ室を有する筒状体及び該筒状体の両端を閉じるように設けられる端壁からなるロータハウジングと、ロータ室に対し偏心させて回転可能に取り付けられたベーン付きロータと、を有し、円筒状内周面に設けた空気供給開口から圧搾空気をロータ室内に供給し、該圧搾空気により該ベーン付きロータを回転駆動し、ロータの回転駆動を終えた圧搾空気を該円筒状内周面に開口する空気排出開口からロータ室外へ排出するようになっている(特許文献1)。
またビスフェノールAを使用したフェノール樹脂をマトリックス材として使用した組成物が提案された(特許文献3)。しかし、この組成物は摺動部材としての積層物の厚さ方向断面を摺動面として使用する際の要件については全く開示していない。
好ましい態様において、本発明の摺動部材は該ポリエステル繊維織布を25−35重量%、該レゾール型フェノール樹脂を40−60重量%、該ポリフッ素化エチレン樹脂を10−30重量%の範囲で含む。
さらに好ましい態様において、本発明の摺動部材は該レゾール型フェノール樹脂と該ポリフッ素化エチレン樹脂を上記の範囲内において100:20−100:45の重量比率で使用する。
すなわち最も好ましい態様においては、本発明の摺動部材は、補強材がポリエステル繊維織布であり、マトリックス樹脂がフェノール類原料としてビスフェノールAを50−100モル%で含むレゾール型フェノール樹脂硬化物およびポリフッ素化エチレン樹脂であり、該ポリエステル繊維織布を25−35重量%、該レゾール型フェノール樹脂を40−60重量%、該ポリフッ素化エチレン樹脂を10−30重量%の範囲で含み、かつ該レゾール型フェノール樹脂と該ポリフッ素化エチレン樹脂を100:20−100:45の重量比率で使用する。
好適には、前記レゾール型フェノール樹脂はフェノール類原料としてビスフェノールAを90−100モル%、最も好ましくはほぼ100モル%で含む。また好適には前記ポリフッ素化エチレン樹脂は四フッ化エチレン樹脂である。
少なくとも積層物の厚さ方向断面を摺動面とする摺動部材とは、積層物の厚さ方向の断面に加えて、積層物の表面、すなわち積層物中のポリエステル繊維織布の表面に沿った面においても摺動力が加えられる摺動部材を意味する。また摺動力が積層物の厚さ方向の断面および積層物の表面に対して垂直方向だけではなく、斜め方向から加えられる場合も包含される。
さらに好ましい態様においては、使用されるフェノール樹脂は、硬化される前の状態において、GPC測定による数平均分子量Mnが500から1000であり、かつ分散度Mw/Mnが2.5から15である。この範囲において摺動部材の機械的特性と製造時の作業性が最適となる。
本発明で使用されるポリエステル繊維織布は、ポリエステル繊維を常法により紡糸した織布が使用できる。ポリエステル繊維は一般にジカルボン酸成分とジオール成分を重縮合することにより得られる。ジカルボン酸成分としてはテレフタル酸、イソフタル酸、ナフタレン2,6−ジカルボン酸などを使用することができる。またジオール成分としてはエチレングリコール、ハイドロキノン、ビスフェノールA、ビフェニルなどを使用することができる。また両成分をかねるものとしてはp−ヒドロキシ安息香酸、2−オキシ−6−ナフトエ酸などを使用することができる。代表的なポリエステルとしては、テレフタル酸とエチレングリコールを主成分とするポリエチレンテレフタレート(PET)があげられる。
本発明で使用されるレゾール型フェノール樹脂は、フェノール類原料の一部としてビスフェノールAを使用したものである。フェノール類原料としてビスフェノールAを50−100モル%で含むレゾール型フェノール樹脂とは、原料フェノール類の50−100モル%の量でビスフェノールAを使用して製造したレゾール型フェノール樹脂である。好ましい態様では、フェノール類原料としてビスフェノールAを80−100モル%、より好ましくは90−100モル%、最も好ましくは100モル%で含む。ビスフェノールAの量が少ないとポリエステル繊維織布との親和性が不足し、得られる摺動部材の特性、特には機械的特性が低下する。
これらのポリフッ素化エチレン樹脂は単独または二種以上を混合して使用することができる。また混合使用する場合の割合は、得られる製品の評価を行うことにより当業者により実験的に容易に決定することができる。
本発明で使用されるレゾール型フェノール樹脂とポリフッ素化エチレン樹脂との混合は、一般に揮発性溶剤に溶解されたレゾール型フェノール樹脂と、ポリフッ素化エチレン樹脂を公知の方法で混合することにより行うことができる。なお、揮発性溶剤に溶解されたレゾール型フェノール樹脂の固形分は一般に約30−65重量%であり、溶液の粘度は約800−8000cP、好ましくは1000−4000cPにされる。ポリエステル繊維織布に含浸する方法は公知の任意の方法が使用できる。たとえば樹脂溶液を保持する容器にポリエステル繊維織布を浸漬し、その後不要な樹脂溶液をロールなどにより除去し、その後必要に応じて溶剤を除去してプリプレグを作成し、ついで所定の枚数のプリプレグを加熱加圧下に保持して樹脂を硬化する方法によることもできる。硬化条件は一般的には120−180℃、4−9MPaである。硬化後の積層物はポリエステル繊維織布の積層厚さ方向が摺動面となるように切削され、本発明にかかる積層物の厚さ方向断面を摺動面とする摺動部材が形成される。
実施例1
試料の作成
補強基材としては、縦糸およ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成したポリエステル繊維織布を使用した。
攪拌機、温度計および冷却管を備えたセパラブルフラスコに、ビスフェノールA300gと37%ホルムアルデヒド水溶液192gを投入し、撹拌しながら25%アンモニア水溶液9gを投入した後、常圧下で昇温し90℃の温度に到達後、2.5時間縮合反応をさせた。その後、0.015MPaの減圧下で80℃の温度まで昇温して水分を除去した。
ついで、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の固形分60重量%のワニスを作成した。
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。なお、GPCの測定条件は後述の通りである。
PTFEとして低分子量PTFE(喜多村社製KTL−8N(商品名))粉末を分散させて混合溶液を作った。得られた混合溶液でポリエステル繊維織布を含浸させた後、乾燥炉内で溶剤を飛ばすと同時に樹脂の反応を進め、プリプレグを得た。
得られたプリプレグを金型内において10枚重ねて積層した。その後温度160℃、圧力7MPaで加圧成形して積層成形物を得た。得られた積層物は所定形状に切削された後、各試験に供された。
GPC測定方法:
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)1000]1本に続けて、TSKgel G2000HXL[排除限界分子量(ポリスチレン換算)10000]2本使用。
検出器:東ソー社製のUV−8020
分子量の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。
曲げ強度、引張強度、引張歪の測定:JIS K6911の規定に準拠して求めた。
実機耐久試験:
積層成形物から所定のブレード材の形状に切り出し、エアモータに取り付け、ドライエアを使用して実機による耐久試験を行った。試験開始からブレード材の破断または摩耗等により使用不可となるまでの時間を耐久時間とし、また、試験時のブレード材の平均回転数を回転数として表1に示す。尚、本実機耐久試験においては、積層成形物の厚さ方向断面が摺動面となるようにブレード材を作成し、試験を実施した。
実験の結果を表1に示す。
Claims (12)
- 補強材がポリエステル繊維織布であり、マトリックス樹脂がフェノール類原料としてビスフェノールAを50−100モル%で含むレゾール型フェノール樹脂硬化物およびポリフッ素化エチレン樹脂である、少なくとも積層物の厚さ方向断面を摺動面とする摺動部材。
- 該ポリエステル繊維織布を25−35重量%、該レゾール型フェノール樹脂を40−60重量%、該ポリフッ素化エチレン樹脂を10−30重量%の範囲で含む、請求項1記載の摺動部材。
- 該レゾール型フェノール樹脂と該ポリフッ素化エチレン樹脂とはその重量の比率が100:20−100:45の範囲で使用される、請求項2記載の摺動部材。
- 該レゾール型フェノール樹脂がフェノール類原料としてビスフェノールAを90−100モル%含むものである、請求項1から3のいずれか1項記載の摺動部材。
- 該ポリフッ素化エチレン樹脂が四フッ化エチレン樹脂である、請求項1から4のいずれか1項記載の摺動部材。
- ベーン用摺動部材である、請求項1から5のいずれか1項記載の摺動部材。
- エアモータ用ベーン用摺動部材である、請求項1から6のいずれか1項記載の摺動部材。
- フェノール類原料としてビスフェノールAを50−100モル%で含むレゾール型フェノール樹脂およびポリフッ素エチレン樹脂の混合物を、ポリエステル繊維織布に含浸する工程、得られた含浸物を加熱加圧条件下で硬化する工程、およびポリエステル繊維織布の積層厚さ方向が摺動面となるように切削する工程を含む、少なくとも積層物の厚さ方向断面を摺動面とする摺動部材の製造方法。
- 該ポリエステル繊維織布を25−35重量%、該レゾール型フェノール樹脂を40−60重量%、該ポリフッ素エチレン樹脂を10−30重量%の範囲で使用する、請求項8記載の製造方法。
- 該レゾール型フェノール樹脂と該ポリフッ素化エチレン樹脂とはその重量比率が100:20−100:45の範囲で使用される、請求項8または9記載の製造方法。
- 該ポリフッ素化エチレン樹脂がポリ四フッ化エチレン樹脂である、請求項8から10のいずれか1項記載の摺動部材の製造方法。
- 請求項1から5のいずれか1項に記載される摺動部材の、少なくとも積層物の厚さ方向断面を摺動面として使用する摺動方法。
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