JP6067307B2 - 複層摺動部材の製造方法 - Google Patents
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Description
本発明は、すべり軸受等の摺動部材に関し、特に、バッキング材上に摺動層が形成された複層摺動部材およびその製造方法に関する。
特許文献１には、高荷重条件下での使用に対して長期に亘り無給油で低摩擦性能を実現可能な複層すべり軸受が開示されている。この複層すべり軸受は、以下の手順で作製される。
バッキング材である金属板上に多孔質構造の金属粉末焼結層を形成して、この金属粉末焼結層上に、バインダとしてフェノール樹脂を所定の厚さに塗布する。さらに、その上に、摺動層を形成する交織布を配置し、加圧せずに加熱硬化させて、金属粉末焼結層と交織布とを結合させる。ここで、交織布は、潤滑性樹脂繊維であるＰＴＦＥ（ポリテトラフルオロエチレン）繊維と、フェノール樹脂との親和性の高い強度特性に優れた樹脂繊維であるＰＡ（ポリアミド）繊維とを、ＰＴＦＥ繊維が摺動方向に沿って配列し、かつＰＡ繊維の一部が摺動面に点在して露出するように綾織りまたは朱子織りという特殊な織り方をすることで製造される。
しかしながら、特許文献１に記載の複層すべり軸受では、交織布を構成する強度強化樹脂繊維として、フェノール樹脂との親和性が高いが、繊維素材としては比較的高価なＰＡ繊維を用いている。また、ＰＴＦＥ繊維が摺動方向に沿って配列し、かつＰＡ繊維の一部が摺動面に点在して露出するようにＰＴＦＥ繊維とＰＡ繊維とを綾織りまたは朱子織りするという特殊な織り方で交織布を製造する必要がある。このため、交織布の材料および製造コストが高くなる。
また、バインダであるフェノール樹脂を金属粉末焼結層上に配する交織布に含浸させる必要があるため、金属粉末焼結層上にこのフェノール樹脂を一定時間所定の厚さに保持可能な状態に塗布する必要があり、交織布に含浸させるフェノール樹脂には高粘度のものを使用しなければならない。このため、金属粉末焼結層上にフェノール樹脂をスムーズに塗布することができない。また、高粘度のフェノール樹脂には、ガス等による気泡が溜まりやすく、複層すべり軸受の品質に影響する可能性がある。
さらに、特許文献１に記載の複層すべり軸受は、高荷重での使用に対して長期に亘り無給油で低摩擦を実現可能であるが、摺動層が樹脂材料により形成されているため、長期に亘る高荷重条件下での使用では、摺動層にクリープ変形が生じる可能性がある。このため、高荷重条件下の使用途中で、摺動層に大きな寸法変化が発生し、摺動面と軸の外周面との隙間が適正隙間より大きくなり、摺動性能が著しく低下する可能性がある。
本発明は上記事情に鑑みてなされたものであり、その目的は、低コストで効率的に安定した品質で製造可能であり、かつ高荷重での使用に対して寸法変化量の小さい複層摺動部材およびその製造方法を提供することにある。
上記課題を解決するために、本発明の複層摺動部材では、バッキング材の表面に形成され、織布にフェノール樹脂を含浸させた摺動層を、予めこの摺動層の厚さ方向に加圧して塑性変形させておく。例えば、バッキング材上にバインダを塗布し、さらにその上に、強度強化樹脂繊維としてＰＥＴ（ポリエチレンテレフタレート）繊維を含んだ織布にフェノール樹脂を含浸させた後、乾燥させて形成したプリプレグを少なくとも一枚積層して、使用時の想定荷重の最大値よりも大きい力で加圧しながら加熱硬化させることにより、強制的に塑性変形された摺動層をバッキング材上に形成する。あるいは、バッキング材上にバインダを塗布し、さらにその上に、強度強化樹脂繊維としてＰＥＴ繊維を含んだ織布にフェノール樹脂を含浸させた後、乾燥させて形成したプリプレグを少なくとも一枚積層して、加圧しながら加熱硬化させることにより、摺動層をバッキング材上に形成し、それから、バッキング材上に形成された摺動層を使用時の想定される最大の荷重よりも大きい力で加圧することにより、この摺動層を強制的に塑性変形させる。
ここで、バインダには、プリプレグに用いたフェノール樹脂との親和性が高く、かつ低粘度の熱硬化性樹脂（低粘度フェノール樹脂、エポキシ樹脂等）が用いられる。また、織布には、潤滑性能を付与するための樹脂繊維としてＰＴＦＥ繊維が、摺動層に要求される摺動性能に応じて織り込まれていてもよい。また、バッキング材として金属板を用いる場合には、この金属板の表面に金属粉末焼結層を形成して、この金属粉末焼結層を金属板と摺動層との間に介在させてもよい。
例えば、本発明の一態様は、バッキング材上に摺動層が形成された複層摺動部材の製造方法であって、
前記バッキング材の表面にバインダを塗布する工程と、
前記バッキング材の前記表面上に、強度強化樹脂繊維としてＰＥＴ繊維を含んだ織布にフェノール樹脂を含浸させて形成したプリプレグを少なくとも一枚積層して、当該バッキング材と当該プリプレグとの積層体を、使用時の最大荷重よりも大きな力で加圧しながら加熱硬化させることにより、前記バッキング材の前記表面に塑性変形された前記摺動層を形成する工程と、を有し、
前記バインダには、前記プリプレグに用いられているフェノール樹脂より低粘度の熱硬化性樹脂が用いられ、
前記バッキング材は、表面に金属粉末焼結層が形成された金属板であり、
前記摺動層を形成する工程は、前記金属粉末焼結層が塑性変形する面圧よりも小さい面圧で前記積層体を加圧しながら加熱硬化させる。
前記バッキング材の表面にバインダを塗布する工程と、
前記バッキング材の前記表面上に、強度強化樹脂繊維としてＰＥＴ繊維を含んだ織布にフェノール樹脂を含浸させて形成したプリプレグを少なくとも一枚積層して、当該バッキング材と当該プリプレグとの積層体を、使用時の最大荷重よりも大きな力で加圧しながら加熱硬化させることにより、前記バッキング材の前記表面に塑性変形された前記摺動層を形成する工程と、を有し、
前記バインダには、前記プリプレグに用いられているフェノール樹脂より低粘度の熱硬化性樹脂が用いられ、
前記バッキング材は、表面に金属粉末焼結層が形成された金属板であり、
前記摺動層を形成する工程は、前記金属粉末焼結層が塑性変形する面圧よりも小さい面圧で前記積層体を加圧しながら加熱硬化させる。
また、本発明の他の態様は、バッキング材上に摺動層が形成された複層摺動部材の製造方法であって、
前記バッキング材の表面にバインダを塗布する工程と、
前記バッキング材の前記表面上に、強度強化樹脂繊維としてＰＥＴ繊維を含んだ織布にフェノール樹脂を含浸させて形成したプリプレグを少なくとも一枚積層して、当該バッキング材と当該プリプレグとの積層体を加圧しながら加熱硬化させることにより、前記バッキング材の前記表面に前記摺動層を形成する工程と、使用時の最大荷重よりも大きい力で前記摺動層が形成されたバッキング材を加圧して当該摺動層を塑性変形させる工程と、を有し、
前記バインダには、前記プリプレグに用いられているフェノール樹脂より低粘度の熱硬化性樹脂が用いられている。
前記バッキング材の表面にバインダを塗布する工程と、
前記バッキング材の前記表面上に、強度強化樹脂繊維としてＰＥＴ繊維を含んだ織布にフェノール樹脂を含浸させて形成したプリプレグを少なくとも一枚積層して、当該バッキング材と当該プリプレグとの積層体を加圧しながら加熱硬化させることにより、前記バッキング材の前記表面に前記摺動層を形成する工程と、使用時の最大荷重よりも大きい力で前記摺動層が形成されたバッキング材を加圧して当該摺動層を塑性変形させる工程と、を有し、
前記バインダには、前記プリプレグに用いられているフェノール樹脂より低粘度の熱硬化性樹脂が用いられている。
本発明によれば、強度強化樹脂繊維として比較的安価なＰＥＴ繊維を含み、さらに特殊な織り方を要求されない織布を用いているため、織布の材料および製造コストを下げることができる。また、摺動層となる織布に予めフェノール樹脂を含浸させたプリプレグを用いており、バインダを金属粉末焼結層上に配された織布に含浸させる必要がないため、一定時間バインダを所定の厚さに保持しておく必要がなく、低粘度のバインダを使用することができる。このため、バインダを金属粉末焼結層上にスムーズに塗布することができるので、複層摺動部材の製造効率が向上するとともに、ガス等による気泡がバインダに巻き込まれ難いので、複層摺動部材の品質をさらに向上させることができる。また、摺動層となるプリプレグを使用時の想定される荷重よりも大きい力で加圧することにより予め塑性変形させているので、高荷重条件下での長期の使用においても、摺動層のクリープ変形を防止でき、これにより摺動層の寸法変化量を小さくすることができるため、摺動面と軸の外周面との適正隙間を維持でき、長期にわたり摺動特性を良好に維持することができる。
以下に、本発明の実施の形態について、図面を参照して説明する。
図１は、本実施の形態に係る複層摺動部材１の断面図である。
図示するように、本実施の形態に係る複層摺動部材１は、バッキング材である鋼板等の金属板２と、摺動層を形成するプリプレグ３と、金属板２およびプリプレグ３を互いに接合するバインダ５と、を有する。
金属板２の一方の表面（プリプレグ３と対向する表面）２１上には、多孔質構造の金属粉末焼結層（例えば、球状の金属粉末４１を焼結した球形状金属粉末焼結層）４が形成されている。
バインダ５は、金属板２の一方の表面２１の金属粉末焼結層４上に塗布され、この金属粉末焼結層４の表面または金属粉末焼結層４中に含浸している。このバインダ５には、プリプレグ３に用いる後述のフェノール樹脂と親和性が高く、かつこのフェノール樹脂よりも低粘度の熱硬化性樹脂が用いられる。このような熱硬化性樹脂としては、低粘度フェノール樹脂、エポキシ樹脂等がある。例えば、プリプレグ３に用いたフェノール樹脂よりも低粘度の、低粘度フェノール樹脂（例えば群栄工業（株）製のレヂトップＰＬ・４２２２）にエポキシ樹脂改質剤（例えばカネカ（株）製のカネエースＭＸ−１２５）が添加されたものを用いてもよい。
プリプレグ３は、金属板２の一方の表面２１の金属粉末焼結層４上に、バインダ５を介して積層されている。このプリプレグ３は、樹脂を織布に含浸させて乾燥させ、それから使用時の想定される荷重よりも大きい力で加圧することにより強制的に塑性変形させたものである。織布には、強度強化樹脂繊維としてＰＥＴ繊維が用いられており、さらに、潤滑性樹脂繊維としてＰＴＦＥ繊維が、複層摺動部材１に要求される摺動性能に応じた割合で織り込まれている。このような織布として、例えば、ＰＴＦＥ繊維の片より糸とＰＥＴ繊維の片より糸とをより合わせた双糸をたて糸およびよこ糸として織り上げた織布が用いられる。また、織布に含浸させる樹脂には、織布に用いたＰＥＴ繊維との親和性が高く、かつ強度特性の優れたフェノール樹脂が用いられる。このようなフェノール樹脂としては、例えば、レゾール型フェノール樹脂が挙げられ、さらに、このレゾール型フェノール樹脂にＰＴＦＥ粉末等の潤滑性樹脂粉末を添加したものを使用してもよい。
つぎに、上記構成の複層摺動部材１の製造方法について説明する。
［第一の製造方法］
図２は、本実施の形態に係る複層摺動部材１の第一の製造方法による製造工程を説明するための図である。
図２は、本実施の形態に係る複層摺動部材１の第一の製造方法による製造工程を説明するための図である。
第一の製造方法による製造工程には、順次行われる塗布工程Ｓ１、揮発・乾燥工程Ｓ２、および加圧・加熱硬化工程Ｓ３が含まれている。
＜塗布工程Ｓ１＞
金属板２の一方の表面２１上の金属粉末焼結層４上に、刷毛、ヘラ６等を使ってバインダ５を塗布する。これにより、金属板２の一方の表面２１上の金属粉末焼結層４にバインダ５を含浸させる。ここで用いるバインダ５は、プリプレグ３に用いたフェノール樹脂と親和性が高く、かつ低粘度の熱硬化性樹脂であり、例えば、低粘度フェノール樹脂である群栄工業（株）製のレヂトップＰＬ・４２２２にエポキシ樹脂改質剤であるカネカ（株）製のカネエースＭＸ−１２５が添加されたものである。
金属板２の一方の表面２１上の金属粉末焼結層４上に、刷毛、ヘラ６等を使ってバインダ５を塗布する。これにより、金属板２の一方の表面２１上の金属粉末焼結層４にバインダ５を含浸させる。ここで用いるバインダ５は、プリプレグ３に用いたフェノール樹脂と親和性が高く、かつ低粘度の熱硬化性樹脂であり、例えば、低粘度フェノール樹脂である群栄工業（株）製のレヂトップＰＬ・４２２２にエポキシ樹脂改質剤であるカネカ（株）製のカネエースＭＸ−１２５が添加されたものである。
＜揮発・乾燥工程Ｓ２＞
バインダ５が塗布された金属粉末焼結層４を具備した金属板２を加熱して、バインダ５に含まれる溶剤（メタノール）を揮発させる。それから、この金属粉末焼結層４を具備した金属板２を乾燥炉に入れて、バインダ５を含浸した金属粉末焼結層４を具備した金属板２を一次乾燥させる。
バインダ５が塗布された金属粉末焼結層４を具備した金属板２を加熱して、バインダ５に含まれる溶剤（メタノール）を揮発させる。それから、この金属粉末焼結層４を具備した金属板２を乾燥炉に入れて、バインダ５を含浸した金属粉末焼結層４を具備した金属板２を一次乾燥させる。
＜加圧・加熱硬化工程Ｓ３＞
バインダ５を含浸した金属板２上の金属粉末焼結層４上にプリプレグ３を積層し、この積層体を、圧縮成型機により、プリプレグ３を金属板２上の金属粉末焼結４上に押し付ける方向に、複層摺動部材１の使用時の最大荷重想定値よりも大きい力（たとえば、許容応力よりも大きな面圧）で加圧しながら加熱する。これにより、プリプレグ３内のフェノール樹脂およびバインダ５を硬化させる。このとき、金属粉末焼結層４から滲み出たバインダ５が、このバインダ５と親和性の高いフェノール樹脂を用いたプリプレグ３に強固に結合するともに、金属粉末焼結層４に含浸したバインダ５が金属粉末焼結層４および金属板２の表面２１に強固に結合する。その結果、金属板２およびプリプレグ３が、金属粉末焼結層４およびバインダ５を介して互いに強固に接合する。また、複層摺動部材１の使用時の最大荷重想定値よりも大きい力で加圧することにより、摺動層が強制的に塑性変形される。ここで、複層摺動部材１がトグル軸受に用いられる場合、許容応力は、通常、１トン／平方センチメートル程度である。ただし、ここで用いる加圧力は少なくとも金属板２と摺動層との接合強度より小さい面圧とし、加圧の際に摺動層が金属板２から剥離しないようにする。また、金属粉末焼結層４および金属板２の圧縮強度を超えない面圧とし、好ましくは、摺動層のみが塑性変形し、金属粉末焼結層４および金属板２は塑性変形しないようにする。金属粉末焼結層４あるいは金属板２が塑性変形すると、クラックが発生して、複層摺動部材１の摺動性能、耐久性等に影響する可能性があるためである。
バインダ５を含浸した金属板２上の金属粉末焼結層４上にプリプレグ３を積層し、この積層体を、圧縮成型機により、プリプレグ３を金属板２上の金属粉末焼結４上に押し付ける方向に、複層摺動部材１の使用時の最大荷重想定値よりも大きい力（たとえば、許容応力よりも大きな面圧）で加圧しながら加熱する。これにより、プリプレグ３内のフェノール樹脂およびバインダ５を硬化させる。このとき、金属粉末焼結層４から滲み出たバインダ５が、このバインダ５と親和性の高いフェノール樹脂を用いたプリプレグ３に強固に結合するともに、金属粉末焼結層４に含浸したバインダ５が金属粉末焼結層４および金属板２の表面２１に強固に結合する。その結果、金属板２およびプリプレグ３が、金属粉末焼結層４およびバインダ５を介して互いに強固に接合する。また、複層摺動部材１の使用時の最大荷重想定値よりも大きい力で加圧することにより、摺動層が強制的に塑性変形される。ここで、複層摺動部材１がトグル軸受に用いられる場合、許容応力は、通常、１トン／平方センチメートル程度である。ただし、ここで用いる加圧力は少なくとも金属板２と摺動層との接合強度より小さい面圧とし、加圧の際に摺動層が金属板２から剥離しないようにする。また、金属粉末焼結層４および金属板２の圧縮強度を超えない面圧とし、好ましくは、摺動層のみが塑性変形し、金属粉末焼結層４および金属板２は塑性変形しないようにする。金属粉末焼結層４あるいは金属板２が塑性変形すると、クラックが発生して、複層摺動部材１の摺動性能、耐久性等に影響する可能性があるためである。
以上により、バッキング材である金属板２上の金属粉末焼結層４上に、使用時の想定される荷重よりも大きい力で加圧することにより強制的に塑性変形されたプリプレグ３からなる摺動層を形成して複層摺動部材１が完成する。
［第二の製造方法］
図３は、本実施の形態に係る複層摺動部材１の第二の製造方法による製造工程を説明するための図である。
図３は、本実施の形態に係る複層摺動部材１の第二の製造方法による製造工程を説明するための図である。
第二の製造方法による製造工程には、順次行われる塗布工程Ｓ１、揮発・乾燥工程Ｓ２、加圧・加熱硬化工程Ｓ３’、および加圧工程（後工程）Ｓ４が含まれている。ここで、塗布工程Ｓ１および揮発・乾燥工程Ｓ２は、図２に示す第一の製造方法による製造工程の塗布工程Ｓ１および揮発・乾燥工程Ｓ２と同様であるので、その説明を省略する。
＜加圧・加熱硬化工程Ｓ３’＞
バインダ５を含浸した金属板２上の金属粉末焼結層４上にプリプレグ３を積層し、この積層体を、圧縮成型機により、プリプレグ３を金属板２に押し付ける方向に加圧しながら加熱する。これにより、プリプレグ３のフェノール樹脂およびバインダ５を硬化させる。このとき、金属粉末焼結層４から滲み出たバインダ５が、このバインダ５と親和性の高いフェノール樹脂を用いたプリプレグ３に強固に結合するともに、金属粉末焼結層４に浸透したバインダ５が金属粉末焼結層４および金属板２の表面２１に強固に結合する。その結果、金属板２およびプリプレグ３が、金属粉末焼結層４およびバインダ５を介して互いに強固に接合する。
バインダ５を含浸した金属板２上の金属粉末焼結層４上にプリプレグ３を積層し、この積層体を、圧縮成型機により、プリプレグ３を金属板２に押し付ける方向に加圧しながら加熱する。これにより、プリプレグ３のフェノール樹脂およびバインダ５を硬化させる。このとき、金属粉末焼結層４から滲み出たバインダ５が、このバインダ５と親和性の高いフェノール樹脂を用いたプリプレグ３に強固に結合するともに、金属粉末焼結層４に浸透したバインダ５が金属粉末焼結層４および金属板２の表面２１に強固に結合する。その結果、金属板２およびプリプレグ３が、金属粉末焼結層４およびバインダ５を介して互いに強固に接合する。
＜加圧工程（後工程）Ｓ４＞
バッキング材である金属板２の金属粉末焼結層４上に、プリプレグ３からなる摺動層が形成されたならば、圧縮成型機により、複層摺動部材１の使用時の最大荷重想定値よりも大きい力（たとえば、許容応力よりも大きな面圧）でこれを加圧して、摺動層を強制的に塑性変形させる。ただし、第一の製造方法による製造工程の加圧・加熱硬化工程Ｓ３で述べたように、この加圧工程時に加える荷重は少なくとも金属板２と摺動層との接合強度より小さい面圧とし、加圧の際に摺動層が金属板２から剥離しないようにする。また、金属粉末焼結層４および金属板２の圧縮強度を超えない面圧とし、好ましくは、摺動層のみが塑性変形し、金属粉末焼結層４および金属板２は塑性変形しないようにする。なお、摺動層が形成された金属板２を加圧する際に、複層摺動部材１の使用環境における温度を考慮した温度で加熱してもよい。使用時の温度を考慮した温度下で加圧し、摺動層を塑性変形させることで、複層摺動部材１の使用中に摺動層がクリープ変形する可能性をさらに低減することができる。
バッキング材である金属板２の金属粉末焼結層４上に、プリプレグ３からなる摺動層が形成されたならば、圧縮成型機により、複層摺動部材１の使用時の最大荷重想定値よりも大きい力（たとえば、許容応力よりも大きな面圧）でこれを加圧して、摺動層を強制的に塑性変形させる。ただし、第一の製造方法による製造工程の加圧・加熱硬化工程Ｓ３で述べたように、この加圧工程時に加える荷重は少なくとも金属板２と摺動層との接合強度より小さい面圧とし、加圧の際に摺動層が金属板２から剥離しないようにする。また、金属粉末焼結層４および金属板２の圧縮強度を超えない面圧とし、好ましくは、摺動層のみが塑性変形し、金属粉末焼結層４および金属板２は塑性変形しないようにする。なお、摺動層が形成された金属板２を加圧する際に、複層摺動部材１の使用環境における温度を考慮した温度で加熱してもよい。使用時の温度を考慮した温度下で加圧し、摺動層を塑性変形させることで、複層摺動部材１の使用中に摺動層がクリープ変形する可能性をさらに低減することができる。
以上により、バッキング材である金属板２上の金属粉末焼結層４上に、プリプレグ３からなる摺動層を形成し、さらにこの摺動層を使用時の想定される荷重よりも大きい力で加圧することにより強制的に塑性変形させて複層摺動部材１が完成する。
以上、本発明の実施の形態を説明した。
本実施の形態では、プリプレグ３の織布の強化樹脂繊維として比較的安価なＰＥＴ繊維を用いているので、織布の材料コストが削減され、結果として、複層摺動部材１のコストを下げることができる。また、金属板２の表面２１上の金属粉末焼結層４に塗布するバインダ５との親和性のよいフェノール樹脂を織布に含浸させたプリプレグ３を用いているので、プリプレグ３の織布には、バインダ５との親和性の高い繊維の一部を織布表面上内に点在させるような特殊な織り方が要求されない。このことによっても、織布の製造コストも削減され、複層摺動部材１のコストをさらに下げることができる。
また、プリプレグ３の織布の強度強化樹脂繊維であるＰＥＴ繊維と親和性のよいフェノール樹脂がプリプレグ３の織布に予め含浸させてあるため、金属板２の一方の表面２１上の金属粉末焼結層４に塗布したバインダ５を織布に浸透させる必要がない。したがって、金属粉末焼結層４上に一定時間バインダ５を所定の厚さに保持しておく必要がないため、低粘度のバインダ５を使用することができ、金属粉末焼結層４上にバインダ５をスムーズに塗布することができる。このため、複層摺動部材１の製造効率が向上する。
また、本実施の形態では、低粘度のバインダ５を用いることにより、ガス等による気泡がバインダ５内に巻き込まれ難くなるため、複層摺動部材１の品質に与える影響を低減することができる。
また、本実施の形態において、プリプレグ３の織布の強度強化樹脂繊維として用いるＰＥＴ繊維には伸縮性があるので、例えば複層摺動部材１を円筒状に曲げてすべり軸受を形成した場合、この曲げ加工によって金属板２とプリプレグ３との間に生ずる応力がＰＥＴ繊維の伸縮により吸収される。これにより、金属板２上の金属粉末焼結層４上からのプリプレグ３の剥離を防止することができる。
また、本実施の形態において、複層摺動部材１の使用時の最大荷重想定値よりも大きい力で加圧することにより、製造時に摺動層を強制的に塑性変形させているので、複層摺動部材１の高荷重条件下での長期の使用により摺動層がクリープ変形する可能性を低減できる。このため、高荷重条件下での長期の使用においても寸法変化量を小さく抑えることができ、このような苛酷な条件下においても、良好な摺動性能を維持できる複層摺動部材１を実現できる。
また、本実施の形態において、プリプレグ３の織布には、潤滑性樹脂繊維としてＰＴＦＥ繊維を、複層摺動部材１に要求される摺動性能に応じた割合で織り込んでいるため、用途に応じた所望の摺動性能を有する複層摺動部材１を実現することができる。
また、本実施の形態では、金属板２の表面２１に金属粉末焼結層４を形成しているので、例えば複層摺動部材１を円筒状に曲げてすべり軸受とする場合、この曲げ加工によって金属板２とプリプレグ３との間に生ずる応力を、金属粉末焼結層４の金属粉末４１間の空隙が適度に潰れることにより吸収することができる。これにより、金属板２からのプリプレグ３の剥離をさらに効果的に防止することができる。
また、本実施の形態では、プリプレグ３に用いるフェノール樹脂にＰＴＦＥ粉末等の潤滑性樹脂粉末を添加して分散させているので、プリプレグ３の織布に用いる高価な潤滑性樹脂繊維であるＰＴＦＥ繊維等の量を少なくすることができる。これにより、織布のコストをさらに下げることができ、複層摺動部材１全体としてのコストをさらに低減することができる。また、要求される摺動性能によっては、織布からＰＴＦＥ繊維等の潤滑性樹脂繊維を完全に省略することも可能であり、これにより、より安価な複層摺動部材１を実現できる。
また、本実施の形態では、加圧・加熱硬化工程Ｓ３に先立って揮発・乾燥工程Ｓ２を行うことにより、金属板２上の金属粉末焼結層４上に塗布されたバインダ５に含まれる溶剤を揮発させているので、加圧・加熱硬化工程Ｓ３において、ガス等による気泡がバインダ５内に形成される可能性をさらに低減することができる。これにより、バインダ５が複層摺動部材１の品質に与える影響をさらに小さくできる。
なお、本発明は上記の実施の形態に限定されるものではなく、その要旨の範囲内で数々の変形が可能である。
例えば、上記の実施の形態において、金属板２の表面２１に形成している金属粉末焼結層４を省略し、金属板２の表面２１に直接バインダ５でプリプレグ３を接着してもよい。このような複層摺動部材１を円筒状に曲げてすべり軸受とした場合に、この曲げ加工によって金属板２とプリプレグ３との間に生ずる応力は、プリプレグ３の織布の強化樹脂繊維として用いたＰＥＴ繊維の伸縮により吸収されるため、金属板２からのプリプレグ３の剥離を防止することができる。また、金属粉末焼結層４を省略することにより、加圧・加熱硬化工程Ｓ３における加圧による金属粉末焼結層４のクリープを考慮する必要がなくなる。
また、上記の実施の形態では、一枚のプリプレグ３で摺動層を形成しているが、複数のプリプレグ３で摺動層を形成するようにしてもよい。すなわち、加圧・加熱硬化工程Ｓ３において、バインダ５が塗布された金属板２の一方の表面２１上または金属粉末焼結層４上にプリプレグ３を複数枚積層し、この積層体を、圧縮成型機により、プリプレグ３を金属板２に押し付ける方向に加圧しながら加熱して、各層のプリプレグ３のフェノール樹脂およびバインダ５を硬化させる。このようにすることで、金属板２上に肉厚の摺動層を形成することが可能となり、これにより、例えば、摺動面の切削加工による、円筒状のすべり軸受の内径調節の自由度が広がり、また寸法精度を向上させることができる。
また、上記の実施の形態においては、後加工の容易な金属板２をバッキング材として用いているが、複層摺動部材１の用途に応じて、他の素材をバッキング材として用いてもよい。
なお、以上においては、本実施の形態に係る複層摺動部材１の用途として円筒状のすべり軸受の材料を例に挙げているが、本実施の形態に係る複層摺動部材１の層状構造は、摺動性能を要求される様々な部品に適用可能である。
１：複層摺動部材、２：金属板（バッキング材）、３：プリプレグ（摺動層）、４：金属粉末焼結層、５：バインダ、６：ヘラ、２１：金属板２の表面、４１：金属粉末
Claims (7)
- バッキング材上に摺動層が形成された複層摺動部材の製造方法であって、
前記バッキング材の表面にバインダを塗布する工程と、
前記バッキング材の前記表面上に、強度強化樹脂繊維としてＰＥＴ繊維を含んだ織布にフェノール樹脂を含浸させて形成したプリプレグを少なくとも一枚積層して、当該バッキング材と当該プリプレグとの積層体を、使用時の最大荷重よりも大きな力で加圧しながら加熱硬化させることにより、前記バッキング材の前記表面に塑性変形された前記摺動層を形成する工程と、を有し、
前記バインダには、前記プリプレグに用いられているフェノール樹脂より低粘度の熱硬化性樹脂が用いられ、
前記バッキング材は、表面に金属粉末焼結層が形成された金属板であり、
前記摺動層を形成する工程は、前記金属粉末焼結層が塑性変形する面圧よりも小さい面圧で前記積層体を加圧しながら加熱硬化させる
ことを特徴とする複層摺動部材の製造方法。 - バッキング材上に摺動層が形成された複層摺動部材の製造方法であって、
前記バッキング材の表面にバインダを塗布する工程と、
前記バッキング材の前記表面上に、強度強化樹脂繊維としてＰＥＴ繊維を含んだ織布にフェノール樹脂を含浸させて形成したプリプレグを少なくとも一枚積層して、当該バッキング材と当該プリプレグとの積層体を加圧しながら加熱硬化させることにより、前記バッキング材の前記表面に前記摺動層を形成する工程と、使用時の最大荷重よりも大きい力で前記摺動層が形成されたバッキング材を加圧して当該摺動層を塑性変形させる工程と、を有し、
前記バインダには、前記プリプレグに用いられているフェノール樹脂より低粘度の熱硬化性樹脂が用いられている
ことを特徴とする複層摺動部材の製造方法。 - 請求項２に記載の複層摺動部材の製造方法であって、
前記バッキング材は、表面に金属粉末焼結層が形成された金属板であり、
前記摺動層を塑性変形させる工程は、前記金属粉末焼結層が塑性変形する面圧よりも小さい面圧で前記摺動層が形成されたバッキング材を加圧する
ことを特徴とする複層摺動部材の製造方法。 - 請求項１ないし３のいずれか一項に記載の複層摺動部材の製造方法であって、
前記摺動層を形成する工程に先立って、前記バッキング材に塗布された前記バインダに含まれる溶剤を揮発させる工程をさらに有する
ことを特徴とする複層摺動部材の製造方法。 - 請求項１ないし４のいずれか一項に記載の複層摺動部材の製造方法であって、
前記プリプレグに用いられているフェノール樹脂は、レゾール型フェノール樹脂である
ことを特徴とする複層摺動部材の製造方法。 - 請求項１ないし５のいずれか一項に記載の複層摺動部材の製造方法であって、
前記織布には、潤滑性樹脂繊維としてＰＴＦＥ繊維が織り込まれている
ことを特徴とする複層摺動部材の製造方法。 - 請求項１ないし６のいずれか一項に記載の複層摺動部材の製造方法であって、
前記熱硬化性樹脂は、フェノール樹脂あるいはエポキシ樹脂である
ことを特徴とする複層摺動部材の製造方法。
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