JP6520707B2 - 複合摺動材およびｏａ機器用耐熱性複合摺動材 - Google Patents

Description

本発明は、低摩擦特性を有する複合摺動材およびその複合摺動材をＯＡ機器に組み込んで適用される耐熱性複合摺動材に関する。

従来から低摩擦性が求められる摺動材として、フッ素樹脂を摺動部材の基材表層にラミネートやコーティングをしたものや、フッ素樹脂を繊維化し織物、編物、不織布のように布帛として摺動部材の基材表面に配置させたものが使用されている。

しかしながら、フッ素樹脂のラミネートやコーティングではフッ素樹脂膜が薄く、かつ非接着性のため、基材表面から剥がれやすい欠点がある。

一方、布帛化したフッ素樹脂繊維を基材となる摺動部材と複合させて使用する技術も開示されている。例えば特許文献１では、複写機、プリンタ等の画像形成装置等に組み込まれるトナー定着装置に使用される加圧用低摩擦摺動部材として、例えば多孔質のフッ素樹脂の織物を摺動部材表面に使用している。特許文献２では、自動車のスタビライザーバーに使用される防振ゴムの摩擦を低減するため、防振ゴム表面にフッ素系繊維を含む布帛を装着する技術が示されている。

さらに、摺動材用途ではないが、織物や繊維材料と樹脂部材とを一体化させる製造技術があり、例えば、特許文献３には、繊維編織物などの表層の裏面から熱可塑性樹脂を射出して基材を成形してなる積層物の製造方法が示されている。

日本国特開２０１０−１６４９９９号公報 日本国特開２００８−１５０７２４号公報 日本国特開昭５９−０９５１２６号公報

以上の特許文献１および２に例示したように、基材となる摺動部材の表面をフッ素繊維布帛で被覆した低摩擦摺動材が提案されているが、フッ素繊維が非粘着性の特性を持つことから、基材との接着性、固着性が課題となる場合が多い。

特許文献１では、フッ素繊維織物に係止穴を複数設け、その係止穴に対応した位置に係止片を基材に設けることで、フッ素繊維織物を摺動部材表面に係止させている。特許文献２では、フッ素系繊維を含む布帛の他方の表面が熱融着性繊維を含むことで防振ゴムに対する接着性を向上させている。

以上のように、非粘着性の特性を持つフッ素繊維布帛を、基材となる摺動部材表面に取り付けるときの接着性改良のための工夫が提案されているが、高い摺動外力のもと、耐久性や耐摩耗性を維持するための接着性を得るには充分ではなく、手間やコストの問題も残る。

一方で、特許文献３では、表層の繊維織編物と基材となる成形材料のいずれもを熱可塑性樹脂とし、表層の裏面から基材を射出して成形することで表層を加熱軟化させ一体的に融着させている。表層と基材とを同一材料とすることでさらに密着性を上げているが、表層に熱可塑性樹脂とは別にフッ素樹脂繊維などの低摩擦材を配置させる技術ではなく、摺動部材として低摩擦性や長寿命を発揮させるものでもない。

以上のことを鑑み、本発明は、基材となる樹脂製摺動部材と低摩擦繊維織物とを一体化させ接着性に優れる低摩擦複合摺動材を提供することを課題とする。

かかる課題を解決するため本発明は、次の構成を有する。

（１）繊維織物と樹脂部材とを複合させた複合摺動材であって、前記繊維織物は摺動面となる表面層と、樹脂部材と接着されている裏面層とを有した多層織物であり、前記表面層は主としてフッ素樹脂繊維で構成され、前記裏面層は主として耐熱性繊維で構成され、前記複合摺動材の繊維織物と樹脂部材およびその複合界面を横断する断面を観察したとき、該断面において、他の繊維を介することなく前記樹脂部材と隣接する位置にある１本の耐熱性繊維Ａを構成する全単糸本数に対する、前記樹脂部材を構成する樹脂および隣接単糸のいずれとも密接していない前記耐熱性繊維Ａ中の単糸本数の比率をＲ１としたとき、Ｒ１が０〜７０％の範囲内である複合摺動材。

（２）前記複合摺動材の繊維織物と樹脂部材およびその複合界面を横断する断面を観察したとき、該断面における前記耐熱性繊維のうち、直交する耐熱性繊維を介することで前記樹脂部材と隣接していない位置にある、１本の耐熱性繊維Ｂを構成する全単糸本数に対する、前記樹脂部材から連続する樹脂および隣接単糸のいずれとも密接していない前記耐熱性繊維Ｂ中の単糸本数の比率をＲ２としたとき、Ｒ２が１０〜１００％の範囲内であり、かつＲ２がＲ１よりも大きい（１）に記載の複合摺動材。

（３）前記樹脂部材が、耐熱性を有する熱可塑性樹脂である（１）または（２）に記載の複合摺動材。

（４）前記耐熱性繊維に使用される樹脂と樹脂部材に使用される樹脂とが、同一素材の熱可塑性樹脂で構成される（１）から（３）のいずれかに記載の複合摺動材。

（５）前記熱可塑性樹脂がポリフェニレンサルファイド樹脂または液晶ポリエステル樹脂である（３）または（４）に記載の複合摺動材。

（６）上記（１）から（５）のいずれかに記載の複合摺動材を、ＯＡ機器用途に用いるＯＡ機器用耐熱性複合摺動材。

本発明によれば、基材となる樹脂製部材とフッ素樹脂繊維の多層織物とを適正な形態で一体化させることで接着性を高め、低摩擦性、耐久性、耐摩耗性が維持される耐熱性低摩擦複合摺動材を提供することができる。

図１は本発明の実施の形態を説明するための複合摺動材の一例の断面模式図である。

以下、本発明の実施の形態について、図１を参照して説明する。図１は本発明の実施の形態を説明するための複合摺動材の一例の断面模式図である。

図１は、フッ素樹脂繊維ならびに耐熱性繊維のいずれにもマルチフィラメントを使用した２重織物の一例を模式的に示している。繊維が紡績糸であっても模式的には同様である。

本発明による複合摺動材は、基材となる樹脂部材４の摺動面に繊維織物３を一体化させてなる複合摺動材である。

繊維織物３は摺動面となる表面層１と樹脂部材接着面となる裏面層２とを有した多層織物である。多層織物とは、２種以上の繊維を用いた織物であって、表面層を構成する繊維と裏面層を構成する繊維との比率が異なる構造をとることのできる織物のことであり、表面層と裏面層とからなる２重織物をはじめとする多重織物や、サテン織、綾織、ヨコ二重組織、タテ二重組織、などの織物も該当する。

本発明の複合摺動材を構成する該多層織物において、表面層１は摺動特性を高めるために主としてフッ素樹脂繊維５で構成され、織物の裏面層２は接着性を高めるために主として耐熱性繊維で構成されている。裏面層２が主として耐熱性繊維で構成されるということは、すなわち裏面層に配置され露出するフッ素樹脂繊維が相対的に少ないことである。これにより、非粘着性のフッ素樹脂繊維の露出を少なくすることで裏面層２と樹脂部材４との接着性を高めることができる。多層織物の裏面から観察される繊維のうち、フッ素樹脂繊維の占める面積割合は５０％以下であることが好ましく、２５％以下であることがさらに好ましい。

図１において、耐熱性繊維８は、樹脂部材４と隣接する位置にあり、耐熱性繊維７は、耐熱性繊維８と直交しており、耐熱性繊維６は、他の耐熱性繊維７を介することで樹脂部材４と隣接していない位置にある。なお、耐熱性繊維６，７，８は、マルチフィラメントまたは紡績糸の形態を有するものが挙げられ、これらは複数本の単糸から構成されるものである。ここでいう「単糸」とは、繊維形状の最小単位であり、マルチフィラメントを構成する１本ずつの長繊維形状のモノフィラメントや、紡績糸を構成する１本ずつの短繊維形状のモノフィラメントのことを指す。図１においてはマルチフィラメントを構成する各単糸が丸断面で示されている。

本発明に用いるフッ素樹脂繊維としてはポリテトラフルオロエチレン繊維が好ましく用いられる。ポリテトラフルオロエチレン繊維を構成する素材としては、テトラフルオロエチレンのホモポリマー、または全体の９０モル％以上、好ましくは９５モル％以上がテトラフルオロエチレンであるコポリマーが挙げられるが、摺動特性の点からテトラフルオロエチレン単位の含有量は多い方が好ましく、ホモポリマーであることがより好ましい。

上記テトラフルオロエチレンに共重合可能な単量体としては、トリフルオロエチレン、トリフルオロクロロエチレン、テトラフルオロプロピレン、ヘキサフルオロプロピレンなどのフッ化ビニル化合物やさらにプロピレン、エチレン、イソブチレン、スチレン、アクリロニトリルなどのビニル化合物があげられるが、これらに限定する必要はない。かかる単量体の中でもフッ化ビニル化合物、それもフッ素含有量の多い化合物であることが繊維摩擦特性の上から好ましい。

本発明で用いる耐熱性繊維とは、摺動部材として使用されるときに発生する摺動摩擦熱、高温物体が摺動対象物であるとき伝導される熱、あるいは摺動部を含む装置が意図的に加熱されるときの熱など、熱による影響を受けたとしても、溶融、軟化、分解、燃焼などを起しにくい性能を有する繊維のことを指し、例えば融点あるいは熱分解温度がおおむね２７０℃以上の樹脂または無機材料で構成される繊維がこれに該当する。具体例としては、ポリパラフェニレンテレフタルアミド、ポリメタフェニレンイソフタルアミド、ガラス、カーボン、ポリパラフェニレンベンゾビスオキサゾール（ＰＢＯ）、ポリフェニレンサルファイド（ＰＰＳ）、液晶ポリエステルなどの液晶ポリマー（ＬＣＰ）、などで構成される繊維が用いられる。

本発明における複合摺動材は、繊維織物３と樹脂部材４とが強固に接着されており、その接着度合いは、複合摺動材を繊維織物３と樹脂部材４およびその複合界面を横断する任意の断面（タテ断面）における裏面層２の状態に影響を受ける。すなわち、樹脂部材４を構成する樹脂が裏面層２の各単糸の全周または一部と密接していることが有効である。また、樹脂と密接していない単糸であっても隣接単糸と熱融着していることで裏面層としての強度が確保され、接着強度の向上に寄与できる。単糸同士が熱融着すると、単糸断面で見ると単糸同士の接触部が点接触から線接触に移行し、接触部は界面が消失するとともにいわゆるネック成長が進行し、緩い曲率を持つ。本発明においては、単糸同士が熱融着している状態を単糸同士の密接と称する。

本発明においては、上記タテ断面において、他の耐熱性繊維を介することなく前記樹脂部材と隣接する位置にある１本の耐熱性繊維Ａを構成する全単糸本数に対する、樹脂部材を構成する樹脂および隣接単糸のいずれとも密接していない耐熱性繊維Ａ中の単糸本数の比率をＲ１としたとき、Ｒ１が０〜７０％の範囲内とすることが有効である。

上記Ｒ１の測定について、図１を用いて説明する。まず、耐熱性繊維のうち、他の耐熱性繊維７を介することなく樹脂部材４と隣接する位置にある１本の耐熱性繊維Ａを無作為に選ぶ（例えば図１中、耐熱性繊維８のいずれか）。その耐熱性繊維Ａの断面において、該耐熱性繊維Ａである１本のマルチフィラメントを構成する全ての単糸（モノフィラメント）に関し、樹脂部材４の樹脂および各単糸に隣接する隣接単糸のいずれともと密接していない単糸の比率をＲ１とする。本発明においては上記のとおりＲ１は０〜７０％の範囲内であり、好ましくは０〜５０％である。

樹脂部材の樹脂と密接していない単糸とは、樹脂がその単糸の全周または一部と密接していない単糸のことであり、単糸断面において断面周囲の一部でも樹脂と接触していることが観察されれば、密接していると判断する。

隣接単糸と密接していない単糸とは、隣接単糸と熱融着していない単糸のことであり、隣接単糸と接触していない単糸だけでなく、単糸同士が接触しているように見えても、熱融着の生じていない場合も、密接していないと判断する。熱融着が生じていないことは、接触部にネック成長による緩い曲率を持ったネックが見られないこと、あるいは接触部に両単糸を分かつ界面が観察されることで判断できる。

Ｒ１が７０％より大きいと単糸への樹脂による接着度合いや単糸同士の融着度合いが不足してしまい、繊維織物と樹脂部材との接着性が不十分である。Ｒ１は５０％以下であれば、さらに接着性が強固となり好ましい。

上記のように単糸周囲への樹脂による密接の状態や互いに隣接する単糸同士による熱融着状態により接着性が決定されるが、一体化されたときの単糸の状態を定量的に計測することはむずかしい場合があるため、本発明では、逆に一体化に至っていない単糸に着目し、その比率を現認し制御することによって優れた効果を確実に得られるようにするものである。

単糸およびその集合体である繊維への樹脂による密接の状態は、繊維織物の繊維や織りの条件、樹脂の種類などに影響を受けるが、樹脂を加熱溶融や成形させるときの加熱温度、樹脂温度、加圧条件などによっても制御できる。

一方で、耐熱性繊維を構成する各単糸の間に存在する空隙は、表面層に位置するフッ素樹脂繊維が、摺動外力を受けて摩耗したときに摩耗欠落片の待避先となり摺動性の維持すなわち耐久性に有効に作用する。そこで摺動性能の観点からも、耐熱性繊維の各単糸の間に存在する空隙も制御することが好ましい。すなわち本発明では、下記方法で測定されるＲ２の値を制御することが好ましい。

まず、耐熱性繊維のうち、他の耐熱性繊維７が介在することで樹脂部材と隣接していない位置にある１本の耐熱性繊維Ｂを不作為に選ぶ（例えば図１中、耐熱性繊維６のいずれか）。その耐熱性繊維Ｂの断面において、この１本のマルチフィラメントを構成する全ての単糸（モノフィラメント）の本数に対し、樹脂部材から連続する樹脂および各単糸に隣接する隣接単糸のいずれとも密接していない単糸本数の比率をＲ２としたとき、Ｒ２が１０〜１００％の範囲内であり、かつＲ２＞Ｒ１であることが好ましい。これにより、裏面層２の耐熱性繊維において接着性を確保したうえで、適切な位置にある耐熱性繊維の各単糸間に空隙の確保もでき、摺動性のよりいっそうの維持、長寿命化を図ることができる。Ｒ２は３０〜１００％の範囲内かつＲ２＞Ｒ１であればなお好ましい。耐熱性繊維Ｂを構成する全単糸数や単糸径によって状態は異なることもあるが、Ｒ２が１０％未満だと摺動性の維持、耐久性に寄与する空隙が不足し、Ｒ２を３０％以上とすることで有効に作用する空隙の確保はより確実となる。

樹脂部材４は、複合摺動材の基材となるもので、かつ構造部材としての機械的強度を有し、装置内に組み込まれ作動するための複雑形状にも成形可能であり、かつ前記繊維織物の単糸間空隙にも浸透し接着性を確保することも求められる。そのために樹脂部材４は熱可塑性樹脂で構成されることが好ましい。熱可塑性樹脂は加熱溶融させることで、圧縮成形や射出成形に供することができ、同時に繊維織物３の裏面層２の繊維間空隙や繊維を構成する単糸間空隙に浸透し単糸と密接し固着させることができる。このうち、射出成形は、樹脂部材４としての自由な賦形が可能であり、特に好ましい。

ここで、熱可塑性樹脂としては、塩化ビニル樹脂、ポリスチレン、ＡＢＳ樹脂、ポリエチレン、ポリプロピレン、ポリアミド樹脂、ポリカーボネート樹脂、ポリエチレンテレフタレート（ＰＥＴ）やポリブチレンテレフタレート（ＰＢＴ）などのポリエステル、ポリフェニレンサルファイド（ＰＰＳ）、ポリエーテルエーテルケトン（ＰＥＥＫ）、液晶ポリエステルなどの液晶ポリマー、非晶ポリアリレート、ポリエーテルイミドなど、さらには熱可塑性ポリウレタン、ブタジエンゴム、ニトリルゴム、ネオプレン、ポリエステル等の合成ゴムまたはエラストマーあるいはこれらの混合物などが使用できる。

樹脂部材４は、摺動部材として使用される際に発生する熱や意図的な加熱により高温になる可能性があるため、耐熱性を有する熱可塑性樹脂であることが好ましい。ここでいう耐熱性を有する熱可塑性樹脂とは、融点がおおむね２７０℃以上の熱可塑性樹脂のことをいい、ＰＰＳ、ＰＥＥＫ、液晶ポリエステルなどの液晶ポリマー（ＬＣＰ）、非晶ポリアリレート、ポリエーテルイミドなどから選択できる。さらに樹脂部材４には、耐熱性を具備していることに加え、射出成形等の溶融成形によって得られる成形品としての特性も求められる。そのためにはＰＰＳまたは液晶ポリエステルがより好ましい。

ＰＰＳ樹脂は、耐熱性があるとともに、強度や剛性が極めて高く耐摩耗性にも優れ、耐薬品性、耐加水分解性など過酷な環境下でも耐久性を有する素材である。

液晶ポリマーである液晶ポリエステル樹脂は、高い耐熱性とともに、良好な耐薬品性や耐衝撃性を有し、寸法安定性にも秀でていることから複雑形状、微細形状への加工を要する高精度精密部品への適用にも最適な素材である。

また、繊維織物３の裏面層２に主として配置される耐熱性繊維に使用される素材は、樹脂部材４を構成する熱可塑性樹脂に対して、親和性、相溶性といった相性のよいものが好ましい。親和性、相溶性の良否は、化学的親和力の高い末端基の有無や、分子レベルでの構造の近似の有無により判断できる。例えば、アミド結合、エステル結合やスルフィド結合といった同じ結合様式を有するものは相溶性が高いと判断される。

さらに、耐熱性繊維に使用される素材は、樹脂部材４に適用する熱可塑性樹脂と同一素材の熱可塑性樹脂であることが好ましい。ここで同一素材というのは、主たる構成材料が同一の熱可塑性樹脂材料であることを指しており、繊維あるいは織物にするときや、樹脂あるいは成形品にするときの工程、添加物、出発原料などにより、副構成材料に差異があっても構わない。

耐熱性繊維と樹脂部材用樹脂の両者が熱可塑性樹脂でありかつ同一素材であることにより、両者は充分な親和性、接着性を有することができ、さらには、繊維織物の裏面層２にて、樹脂部材４の熱可塑性樹脂が溶融・含浸する際、繊維織物裏面層も近似条件の熱負荷を受けることがあり、その場合、隣接単糸同士が熱融着により一体化する可能性が高くなり、接着性向上に寄与する。

本発明において、耐熱性繊維にも樹脂部材４にも用いられる耐熱性を有する同一の熱可塑性樹脂としては、ＰＰＳ樹脂または液晶ポリエステル樹脂が適している。

以上、基材となる樹脂製摺動部材と低摩擦フッ素樹脂繊維織物とが一体化した低摩擦複合摺動材は、繊維織物の低摩擦性および耐熱性と、基材となる樹脂部材の構造部材特性や射出成形性などの特徴を有し、これらはＯＡ機器用途の摺動材の要求性能に応えるものであり、機械的、熱的な工程をコンパクトな装置内に納めて処理するＯＡ機器用途に最適な摺動材である。特にＯＡ機器のうち、複写機やプリンタ等の画像形成装置等、さらにはそれら装置に組み込まれるトナー定着装置において、未定着トナー像を担持した記録紙を通過させ、未定着トナー像に対して加圧と加熱とを行う工程の摺動材としての適用に最適である。

以下、本発明の実施例を比較例と共に説明する。

なお、本実施例で用いる各種特性の測定方法は、以下のとおりである。

（１）複合摺動材のタテ断面における樹脂および隣接単糸と密接していない単糸の比率（Ｒ１、Ｒ２）
平板状の複合摺動材を、織物のヨコ方向およびタテ方向にそれぞれカットしたタテ断面（複合摺動材を繊維織物と樹脂部材およびその複合界面を横断するようにカットした断面）において、樹脂部材と織物裏面層に位置する耐熱性繊維のタテ糸断面近傍およびヨコ糸断面近傍が観察できる試験体を準備し、走査型電子顕微鏡（ＳＥＭ）で撮影する。

そのタテ糸断面近傍、ヨコ糸断面近傍それぞれの撮影写真において、タテ糸、ヨコ糸それぞれが、他の耐熱性繊維を介することなく樹脂部材と隣接している位置にある、無作為に選択した任意の１本の耐熱性繊維（Ａ）を構成する全単糸数に対し、樹脂部材から連続している樹脂および隣接単糸のいずれとも密接していないことが観察される耐熱性繊維（Ａ）中の単糸の本数を数え、全単糸数に対する比率を百分率で表す。タテ糸断面近傍、ヨコ糸断面近傍それぞれｎ＝３の視野において上記百分率を平均し、Ｒ１とする。

なお、単糸断面での密接の有無の観察に際し、単糸断面周囲の一部でも樹脂と接触していることが観察されれば樹脂と密接していると判断する。また、単糸同士においては、隣接単糸と接触していたとしても、ネック成長により緩い曲率を持ったネックが確認できない単糸、あるいは、両単糸接触部に両単糸を分かつ界面が観察される場合は、隣接単糸と密接していないと判断する。

走査型電子顕微鏡は、日立製Ｓ−３５００Ｎ形で、倍率を２００倍、解像度６４０×４８０、走査速度８０／１００ｓの条件とした。

また、上記同様にタテ糸断面近傍、ヨコ糸断面近傍それぞれの撮影写真において、タテ糸、ヨコ糸それぞれが、直交する耐熱性繊維を介することで樹脂部材に隣接していない位置にある耐熱性繊維を無作為に選び、その１本の耐熱性繊維（Ｂ）を構成する全単糸数に対し、樹脂部材から連続している樹脂および隣接単糸のいずれとも密接していないことが観察される耐熱性繊維（Ｂ）中の単糸の本数を数え、全単糸数に対する比率を百分率で表す。タテ糸断面近傍、ヨコ糸断面近傍それぞれｎ＝３の視野において上記百分率を平均し、Ｒ２とする。

なお、耐熱性繊維の全単糸数は、１本の繊維中の単糸の大部分が樹脂または単糸同士で一体化されている箇所では現認が困難な場合があるが、その場合は、対象とする耐熱性繊維と同一で、樹脂部材から充分遠い位置にあり各単糸の断面輪郭が鮮明に観察される繊維において、その全単糸数を確認することで計測精度を上げることができる。

（２）樹脂部材と繊維織物とのはく離強さ
ＪＩＳ Ｌ１０２１−９：２００７に規定されたＢ法に準じて計測する。試験体は、複合摺動材の平板から５０ｍｍ×１５０ｍｍ×３ｍｍのサイズに切り出した。あらかじめ長さ１５０ｍｍのうちの８０ｍｍ分の繊維織物を樹脂部材からはく離させたあと、はく離させた繊維織物の端部と樹脂部材それぞれを引張試験機の上下のつかみで挟む。

その後、１００ｍｍ／ｍｉｎの一定速度で引っ張り，５０ｍｍ長さをはく離する。５０ｍｍをはく離するときの最大荷重（Ｎ）を記録する。

繊維織物のタテ方向とヨコ方向とではく離強さが異なる場合もあるので、はく離方向が繊維織物のタテ方向になる試験体とヨコ方向になる試験体とをそれぞれ３体ずつ作製し、計６体の計測値の平均をはく離強さとする。

（３）摩擦係数と摩耗量（リング摩耗試験)
ＪＩＳ Ｋ７２１８：１９８６（プラスチックの滑り摩耗試験方法）Ａ法に準じて求める。リング摩耗試験機は、オリエンテック製ＭＯＤＥＬ：ＥＦＭ−III−ＥＮを用い、摩擦荷重１０ＭＰａ、摩擦速度１０ｍｍ／秒にて試験を行い摩擦摺動距離１００ｍまでの摺動トルクを測定する。

相手材はＳ４５Ｃで作られた、外径 ２５．６ｍｍ、内径 ２０ｍｍ、長さ １５ｍｍ の中空円筒形状の表面をサンドペーパで磨き、粗さ測定器（ミツトヨ製ＳＪ−２０１）にて測定し０．８μｍ±０．１Ｒａの範囲としたものを使用する。

試験体は、複合摺動材の平板から３０ｍｍ×３０ｍｍ×３ｍｍのサイズに３体を切り出し試験に供する。

摩擦係数は、測定された摺動トルクから安定部分の摩擦係数を計算し、摩耗量は、試験前後の減量を計測し、それぞれ３体の平均値をとる。摩擦係数が、０．１０〜０．１５であるものを◎、０．１６〜０．２０であるものを○、０．２１〜０．２５であるものを△、０．２６以上または摩滅して織物が破れたものを×と判定し、摩耗量については、減量が４．０ｍｇ以下であるものを◎、４．１〜５．０ｍｇであるものを○、５．１〜６．０ｍｇであるものを△、６．１ｍｇ以上であるものを×と判定し、その指標も表１の枠外に記載した

実施例１
繊維織物の表面層を構成するフッ素樹脂繊維として４４０ｄｔｅｘ、６０フィラメント、撚糸数３００ｔ／ｍのポリテトラフルオロエチレン（ＰＴＦＥ）繊維をタテ糸、ヨコ糸に用い、織物の裏面層を構成する熱可塑性樹脂繊維として２２０ｄｔｅｘ、５０フィラメント、撚糸数１３０ｔ／ｍのポリフェニレンサルファイド（ＰＰＳ）繊維をタテ糸、ヨコ糸に用い、それぞれの織り密度がタテ７０＋７０（フッ素樹脂繊維織物タテ＋ＰＰＳ繊維織物タテ（本／２．５４ｃｍ））、ヨコ６０＋６０（フッ素樹脂繊維織物ヨコ＋ＰＰＳ繊維織物ヨコ（本／２．５４ｃｍ））、フッ素樹脂繊維織物とＰＰＳ繊維織物の絡み合いはフッ素樹脂繊維織物とＰＰＳ繊維織物のタテ糸を絡み糸として結合の頻度が０．２となるように、レピア織機にて２重平織物を製作した。その後８０℃の精練槽にて精練を行い、２００℃でセットした。

次いで、１００ｍｍ×１５０ｍｍ×３ｍｍサイズの平板が成形可能な射出成形金型を装着した射出成形機（株式会社日本製鋼所製Ｊ１１０ＡＤ−１１０Ｈ）により、平板状の複合摺動材の試験体を次の要領で作製した。まずはインサート成形の要領で金型のコア（可動型）側に上記繊維織物を裏面が型内に向くように取り付け、そののち、ＰＰＳ樹脂をキャビティー内に射出し、繊維織物と樹脂平板とが一体化した複合摺動材を得た。このときの射出成形条件は、シリンダ設定温度３２０℃、金型温度１３０℃、射出圧力１５０ＭＰa、射出速度２０ｍｍ／ｓｅｃとした。

ここでＰＰＳ樹脂としては、東レ製“トレリナ“（登録商標）Ａ６０４を使用した。

実施例２
射出成形条件において、射出速度を５ｍｍ／ｓｅｃに変更する以外は、実施例１と同様とした。

実施例３
射出成形条件において、射出速度を１０ｍｍ／ｓｅｃに変更する以外は、実施例１と同様とした。

実施例４
射出成形条件において、射出速度を３０ｍｍ／ｓｅｃに変更する以外は、実施例１と同様とした。

比較例１
実施例１における織物のヨコ糸織り密度がヨコ６０＋６０（フッ素樹脂繊維織物ヨコ＋ＰＰＳ繊維織物ヨコ（本／２．５４ｃｍ））であるのに対し、ヨコ８０＋８０（フッ素樹脂繊維織物ヨコ＋ＰＰＳ繊維織物ヨコ（本／２．５４ｃｍ））に変更し、それ以外の製織条件は実施例１と同様にして織物を得た。これを実施例１と同様の射出成形条件により、複合摺動材を得た。

実施例５
樹脂部材として射出成形に供する熱可塑性樹脂を、液晶ポリエステル樹脂に変更し、かつ射出成形条件においてシリンダ設定温度を３３０℃、射出圧力１００ＭＰa、に変更する以外は、実施例１と同様とした。

ここで液晶ポリエステル樹脂としては、東レ製“シベラス”（登録商標）ＬＸ７０Ｔ３５Ｈを使用した。

比較例２
織物裏面層を構成する熱可塑性樹脂繊維として２２０ｄｔｅｘ、４８フィラメント、無撚りのポリエチレンテレフタレート（ＰＥＴ）繊維をタテ糸、ヨコ糸に用いるよう変更し、それ以外の製織条件は実施例１と同様として繊維織物を得た。さらに、樹脂部材として射出成形に供する熱可塑性樹脂をポリブチレンテレフタレート（ＰＢＴ）樹脂に変更し、かつ射出成形条件において、シリンダ設定温度を２６０℃に変更する以外は、実施例１と同様として複合摺動材を得た。

ここでポリブチレンテレフタレート（ＰＢＴ）樹脂としては、東レ製“トレコン”（登録商標）１１０１Ｇ−３０を使用した。

比較例３
射出成形条件において、射出速度を５ｍｍ／ｓｅｃに変更する以外は、比較例２と同様とした。

以上実施例１〜５、比較例１〜３で作製した複合摺動材について、織物裏面層において樹脂および隣接単糸と密接していない単糸の比率Ｒ１とＲ２の計測、はく離強さ試験、リング摩耗試験を実施した結果を表１に示す。

このように実施例１〜４は、射出成形時の射出速度を変更することで金型内への充填時の樹脂温度が変わるため繊維間隙への含浸度合いが変わり、樹脂および隣接単糸と密接していない単糸の比率Ｒ１、Ｒ２も変わるが、本発明の範囲内にあることを示している。実施例５では、樹脂部材の樹脂種を液晶ポリエステル樹脂に変更しているが、それに応じてシリンダ温度も最適化し、樹脂および隣接単糸と密接していない単糸の比率Ｒ１、Ｒ２が、本発明の範囲内にあることを示している。一方の比較例１では、繊維織物と樹脂部材の素材種および射出成形条件が実施例１と同じであるが、繊維織物におけるヨコ糸の織密度を上げることでＲ１が本発明の範囲外にある。比較例２、３は、織物裏面層を構成するＰＥＴ繊維が本発明で規定する耐熱性繊維の範囲から外れており、さらに比較例３では、Ｒ１が本発明の範囲外にある。

その結果、実施例１〜５は、樹脂部材と繊維織物との接着性に優れ、かつ低摩擦係数かつ低摩耗の耐久性のよい摺動材であることが確認できた。

一方、比較例１，３は、繊維織物への樹脂含浸度合いが低すぎたため、接着性が劣り、摩耗試験時もはく離が起因となり摺動特性が劣っている。

また、比較例２、３は、耐熱性繊維ではないＰＥＴ繊維が使用されており、耐熱性摺動部材用途には適さない。

なお、実施例１〜５に使用した繊維織物は、その裏面１ｃｍ×１ｃｍの範囲をキーエンス製マイクロスコープＶＨＸ−２０００にて１５倍に拡大した写真をもとに、観察される繊維のうち、フッ素樹脂繊維とＰＰＳ繊維とで塗り分け、フッ素樹脂繊維の占める面積割合を調べたところ、いずれも１０％であった。

１・・・表面層
２・・・裏面層
３・・・繊維織物
４・・・樹脂部材
５・・・フッ素樹脂繊維
６・・・耐熱性繊維
７・・・耐熱性繊維
８・・・耐熱性繊維

Claims (6)

1. 繊維織物と樹脂部材とを複合させた複合摺動材であって、前記繊維織物は摺動面となる表面層と、樹脂部材と接着されている裏面層とを有した多層織物であり、前記表面層は主としてフッ素樹脂繊維で構成され、前記裏面層は主として耐熱性繊維で構成され、
   前記複合摺動材の繊維織物と樹脂部材およびその複合界面を横断する断面を観察したとき、該断面において、他の繊維を介することなく前記樹脂部材と隣接する位置にある１本の耐熱性繊維Ａを構成する全単糸本数に対する、前記樹脂部材を構成する樹脂および隣接単糸のいずれとも密接していない前記耐熱性繊維Ａ中の単糸本数の比率をＲ１としたとき、Ｒ１が０〜７０％の範囲内である複合摺動材。
2. 前記複合摺動材の繊維織物と樹脂部材およびその複合界面を横断する断面を観察したとき、該断面における前記耐熱性繊維のうち、直交する繊維を介することで前記樹脂部材と隣接していない位置にある、１本の耐熱性繊維Ｂを構成する全単糸本数に対する、前記樹脂部材から連続する樹脂および隣接単糸のいずれとも密接していない前記耐熱性繊維Ｂ中の単糸本数の比率をＲ２としたとき、Ｒ２が１０〜１００％の範囲内であり、かつＲ２がＲ１よりも大きい請求項１に記載の複合摺動材。
3. 前記樹脂部材が、耐熱性を有する熱可塑性樹脂からなることを特徴とする請求項１または２に記載の複合摺動材。
4. 前記耐熱性繊維に使用される樹脂と樹脂部材に使用される樹脂とが、同一素材の熱可塑性樹脂からなるものである請求項１から３のいずれかに記載の複合摺動材。
5. 前記熱可塑性樹脂がポリフェニレンサルファイド樹脂または液晶ポリエステル樹脂であることを特徴とする請求項３または４に記載の複合摺動材。
6. 上記請求項１から５のいずれかに記載の複合摺動材を、ＯＡ機器用途に用いるＯＡ機器用耐熱性複合摺動材。

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