JPH0124927B2

JPH0124927B2 -

Info

Publication number: JPH0124927B2
Application number: JP57199761A
Authority: JP
Inventors: Yukio Setoguchi; Masayuki Horikawa; Yoshinobu Maemura; Kikuo Sumyoshi
Original assignee: Oiles Industry Co Ltd
Current assignee: Oiles Industry Co Ltd
Priority date: 1982-11-16
Filing date: 1982-11-16
Publication date: 1989-05-15
Also published as: JPS5989825A

Description

【発明の詳細な説明】

本発明は摺動部材用樹脂組成物、とくにフエノ
ール樹脂を基体とし、これに補強基材として炭素
繊維および綿布を配合し、さらに熱可塑性合成樹
脂、固体潤滑剤を配合した摺動部材用フエノール
樹脂組成物、および上記成分に加えてさらに潤滑
油を配合した摺動部材用フエノール樹脂組成物に
関するものである。本発明において摺動部材とは、相手材と低摩擦
で摺接する面を有し、荷重を支えるか、荷重を他
に伝達する部材を意味し、たとえば軸受ブツシ
ユ、すべり板、カム、歯車などを包含するもので
ある。従来より、綿布、石綿、木粉などを補強基材と
したフエノール樹脂摺動部材はよく知られてお
り、また摺動部材としての機械的性質の向上を目
的としてガラス繊維あるいは炭素繊維などの補強
基材を使用することもよく知られている。しかしながら、フエノール樹脂を基体とする摺
動部材は一般には、給油あるいは給水などの潤滑
条件下でなければ使用することができない。それは上述した如き補強基材そのものは何んら
潤滑性を示さないからである。そこで潤滑性の向上を目的として固体潤滑剤、
たとえば黒鉛、二硫化モリブデン、ポリテトラフ
ルオロエチレン樹脂粉末を配合した摺動部材も
種々提案されているが、摺動部材としての摩擦摩
耗特性、機械的強度などの点で必ずしも満足のい
くものではない。たとえば、摩擦特性を向上させるには上記固体
潤滑剤を多量に配合しなければ効果が得られず、
また、多量の配合は摺動部材の機械的強度を著し
く低下させる原因となり、また耐摩耗性を向上さ
せるには硬質の炭素繊維を配合して摺動部材の表
面硬度を高める方法が考えられるが、この炭素繊
維が摩擦面に露出して相手材、たとえば軸と摺動
した場合、相手材をかじる、言い換えれば相手材
を損傷させるという欠点を生ずるなどである。とくに、相手材を損傷させることは摺動部材と
して極力避けなければならない。本発明は上述した点に鑑みなされたもので、フ
エノール樹脂を基体とする摺動部材で、機械的強
度および摩擦摩耗特性の向上を計り、かつ相手材
を損傷させることのない性質を具有した摺動部材
用フエノール樹脂組成物を得ることをその技術的
課題とするものである。上記技術的課題を達成するべく本発明の構成、
すなわち技術的手段はつぎのとおりである。すなわち、第一の構成はフエノール樹脂を基体
とし、これに一定量の炭素繊維、綿布、熱可塑性
合成樹脂および固体潤滑剤を配合した摺動部材用
フエノール樹脂組成物であり、そして第二の構成
はフエノール樹脂を基体とし、これに一定量の炭
素繊維、綿布、熱可塑性合成樹脂、固体潤滑剤お
よび潤滑油を配合した摺動部材用フエノール樹脂
組成物である。さらに具体的には、第一の構成は重量比で炭素
繊維10〜50％、綿布10〜45％、熱可塑性合成樹脂
３〜10％、固体潤滑剤１〜20％、残部フエノール
樹脂からなる摺動部材用フエノール樹脂組成物で
あり、そして第二の構成は重量比で炭素繊維10〜
50％、綿布10〜45％、熱可塑性合成樹脂３〜10
％、固体潤滑剤１〜20％、潤滑油１〜５％、残部
フエノール樹脂からなる摺動部材用フエノール樹
脂組成物である。上述した構成において、補強基材としてフエノ
ール樹脂に配合される炭素繊維および綿布はその
もの自体何んら潤滑性を示さないが、炭素繊維は
フエノール樹脂に配合された機械的性質、とくに
表面硬度を高めて摺動部材の耐摩耗性を向上さ
せ、また綿布は摺動部材としての機械的強度を向
上させる。これら補強基材は摺動部材の使用目的に応じ
て、その配合量が決定される。たとえば、摺動部材が水潤滑条件下で使用され
る場合には該摺動部材の膨潤を考慮して、炭素繊
維を多目にとり、また摺動部材に強度が要求され
る場合には綿布を多目にとるなどである。上述した水潤滑における摺動部材の膨潤を防止
する観点からは、フエノール樹脂の補強基材に炭
素繊維単独を使用することにより達成されるが、
炭素繊維はフエノール樹脂との密着性に劣るた
め、摺動部材としての機械的強度が低く、その使
用にあたつては低荷重条件下に限られるなど、摺
動部材の使用範囲が限定される。そこで、本発明では補強基材として炭素繊維に
加えてフエノール樹脂との密着性の良い綿布を併
用して、炭素繊維の効果を損うことなく摺動部材
の機械的強度を向上させることにより、使用条件
のきびしい、たとえば製鉄所の圧延ローラーの軸
受（ロールネツクブツシユ）の如き衝撃荷重が作
用する用途においてもその使用を可能とするもの
である。このように、補強基材として綿布を併用するこ
とは、水潤滑における摺動部材の潤滑を防止する
観点からは若干犠性となるが、摺動部材の用途範
囲を大幅に拡大することで補なわれる。第１表はフエノール樹脂に対する補強基材と該
補強基材を充填したフエノール樹脂成形物の機械
的性質および水中における潤滑量を試験した結果
である。

【表】表中の潤滑量は水温を60℃の温度に加温し、該
温水中に20日間浸漬したのち、取り出して寸法の
変化量から測定したものである。ここで、フエノール樹脂に対する補強基材の配
合量は最大60重量％まで可能で、この範囲内で前
述した用途に応じて、炭素繊維10〜50重量％、綿
布10〜45重量％配合される。本発明で使用する補強基材としての炭素繊維は
繊維の長さＬに対する直径Ｄの割合、すなわち
Ｌ／Ｄ（アスペクト比）を大きくとれば大きな機
械的強度（表面高硬度）を有する摺動部材が得ら
れる反面、繊維があまりに長くなると樹脂および
綿布との混合が困難となり、該繊維の均一分散性
がそこなわれ、また成形上の困難性も生ずるので
最適の長さをとることが必要である。直径が30ミクロン以下、望ましくは20ミクロン
以下の可及的に細いものであつて、Ｌ／Ｄが10以
上であることが好ましいことを本発明者らは実験
により確認した。すなわち、このものは巨視的には粉末である
が、微視的には繊維状のチツプヤーンである。この炭素繊維のＬ／Ｄが10よりも小さくなると
粉末形状としては繊維粉末から粒状粉末に近づく
ことになり、相手材の摩耗を大きくするばかりで
なく、摺動部材としての耐摩耗性をも害するよう
になる。炭素繊維としては、アクリル系、レーヨン系、
ビニル系などの化学繊維、またはその他熱硬化性
合成樹脂を原料として得られたもの、あるいはリ
グニン、ピツチなどを原料として得られたものが
使用される。熱可塑性合成樹脂はフエノール樹脂、炭素繊維
および綿布からなる組成物に配合されて、とくに
炭素繊維の欠点を補うとともに摺動部材に自己潤
滑性を付与する。すなわち、補強基材としての炭素繊維は摺動部
材の機械的性質および耐摩耗性の向上に寄与する
ことについては前述したとおりであるが、その反
面摺動部材の摩擦面に露出して相手材との摩擦に
おいて相手材をかじるという欠点を備えている。この相手材をかじるという性質は相手材を損傷
させることから、摺動部材としては極力避けなけ
ればならない性質である。本発明では熱可塑性合成樹脂を配合し、該合成
樹脂を摺動部材の摩擦面に散在させることによ
り、上述した炭素繊維の欠点である相手材をかじ
るという性質を防止することができたものであ
る。それは、摩擦面に散在した熱可塑性合成樹脂は
相手材との摩擦によりその一部が相手材表面に移
着して該相手材表面に熱可塑性合成樹脂の被膜を
形成し、該相手材と摺動部材とはこの熱可塑性合
成樹脂被膜を介しての摩擦に移行するためであ
る。上述した熱可塑性合成樹脂の効果は、とくに
高荷重条件下において顕著に認められることを実
験により確認した。熱可塑性合成樹脂としては、ポリエチレン樹
脂、ポリプロピレン樹脂などのポリオレフイン樹
脂、ポリアミド樹脂、ポリアセタール樹脂から選
択される。これら熱可塑性合成樹脂はそのもの自体自己潤
滑性を有することから、上述した効果とともに摺
動部材に自己潤滑性を付与せしめ、後述する固体
潤滑剤との併用により摺動部材の摩擦特性をより
一層向上させるものである。上記熱可塑性合成樹脂、とくにポリオレフイン
樹脂は後述する潤滑油と親和性を有することか
ら、潤滑油を吸収保持する、あるいは潤滑油を摩
擦面に吸着保持する保持体としての性質を発揮
し、摩擦特性（低摩擦係数）を著しく向上させる
効果がある。そして、熱可塑性合成樹脂の配合量は３〜10重
量％が適当である。熱可塑性合成樹脂は前記炭素繊維と比較してそ
の比重が小さいことから、比較的少量の配合で効
果が現われ、多量の配合は後述する固体潤滑剤の
効果を返つて損うことになる。固体潤滑剤は上記成分に配合され、とくに熱可
塑性合成樹脂と協働して摺動部材に自己潤滑性を
付与するものである。そして固体潤滑剤としては、黒鉛、二硫化モリ
ブデン、二硫化タングステン、金属石けん、ポリ
テトラフルオロエチレン樹脂粉末から一種もしく
は二種以上が選択されて使用される。これら固体潤滑剤は摺動部材が前記炭素繊維に
より表面硬度が高められているため、摺動部材の
摩擦面においてその潤滑効果がいかんなく発揮さ
れるが、摺動部材の使用目的に応じて適宜選択し
て使用することが好ましい。たとえば、摺動部材が水潤滑油条件下で使用さ
れる場合には、とくに水との良好ななじみ性を有
する黒鉛、あるいは金属石けん、ポリテトラフル
オロエチレン樹脂を選択し、また油潤滑条件下で
使用される場合には二硫化モリブデン、二硫化タ
ングステン、ポリテトラフルオロエチレン樹脂を
選択して使用するなどである。摩擦特性を向上させんがために固体潤滑剤を多
量に配合することは摺動部材の強度低下をきたす
ことになるため、その配合量はとくに注意を必要
とする。固体潤滑剤の配合量は前記熱可塑性合成樹脂の
配合量とのかね合いで決定されるが、本発明では
概ね１〜20重量％の配合量が適当であることを実
験により確認した。前述した熱可塑性合成樹脂の配合量を上限側に
とつた場合、この固体潤滑剤の配合量を下限側
に、逆に熱可塑性合成樹脂の配合量を下限側にと
つた場合、この固体潤滑剤の配合量を上限側にと
ることにより、両者の相乗効果がいかんなく発揮
される。潤滑油は上記成分組成に配合されて摩擦特性を
より一層向上させ、摺動部材の乾燥摩擦条件下で
の使用を可能とする。そして、潤滑油は鉱油、合成潤滑油が選択され
て使用され、その配合量は１〜５重量％で適当で
ある。ここで、上述した本発明の第一の構成および第
二の構成からなる摺動部材用フエノール樹脂組成
物の成分組成を第２表に示せばつぎのとおりであ
る。

〔実施例〕

炭素繊維（呉羽化学工業社製チヨツプドフアイ
バー、CF―OL、直径10ミクロン、長さ100ミク
ロン）30重量％、綿布10重量％、ポリエチレン樹
脂粉末（三井石油化学社製ハイゼツクス5000H）
70重量％、黒鉛３重量％、残部フエノール樹脂
（固形分50％のワニスとして適用）を高速回転
（1500rpm／min）撹拌機に装填して均一に混合
し、粒状化させた。ついでこれを熱風乾燥機中で80〜90℃の温度で
約１時間乾燥して成形材料を得た。この成形材料を金型中で温度150℃、圧力200
Kg／cm²で成形し、内径10mm、外径17mm、長さ13mm
の円筒状ブツシユ（摺動部材）を得た。〔実施例〕炭素繊維（前記実施例と同様）20重量％、綿
布20重量％、ポリアミド樹脂（11―ナイロン）粉
末３重量％、ポリテトラフルオロエチレン樹脂粉
末７重量％、金属石けん３重量％、残部フエノー
ル樹脂（固形分50％のワニスとして適用）を前記
実施例と同様の方法により内径10mm、外径17
mm、長さ13mmの円筒状ブツシユを得た。上記実施例Ｉおよび実施例で得られた円筒状
ブツシユを試験片とし、相手材にS45C（機械構造
用炭素鋼）を使用して端面摺接させ、摩擦速度26
ｍ／min、10分間隔で10Kg／cm²づつ荷重を負荷
し、水中における摩擦係数の変化を試験した結果
を第１図に示す。また、水中において摩擦速度2.6ｍ／min、荷
重100Kg／cm²、試験時間８時間における摩耗量の
変化を試験した結果を第２図に示す。第１図および第２図において、符号Ａは実施例
の試験結果を示し、符号Ｂは実施例の試験結
果を示す。なお、第１図および第２図における符号Ｃは従
来品の綿布を補強基材とし、これに10重量％の黒
鉛を配合したフエノール樹脂摺動部材を実施例
と同様の寸法に形成して得られた円筒ブツシユの
試験結果である。試験結果から、本発明の組成物からなる摺動部
材は荷重の増大に左右されず、また高荷重下にお
いても安定した低摩擦係数を示し、摩耗量は極め
て少ないことがわかる。そして、試験後の相手材には何んら損傷は認め
られず、表面には熱可塑性合成樹脂および固体潤
滑剤の被膜が形成されていた。一方、従来品は摩擦係数が高く、摩耗量につい
ては時間の経過とともに大幅に増大している。上記実施例と従来品との水中における膨潤量に
ついて試験した結果を第３図に示す。試験方法は水温を60℃の温度に加温し、該温水
中に20日間浸漬したのち、取り出して寸法の変化
割合を測定したものである。図中、符号Ａは実施例，Ｂは実施例，Ｃは
従来品である。なお、符号Ｄは比較のため、補強基材として炭
素繊維40重量％含むフエノール樹脂成形物の膨潤
量を示す。試験結果から、本発明の組成物からなる摺動部
材の水中における膨潤量は補強基材として炭素繊
維単独のものには及ばないが、従来品との比較に
おいては大幅な改良といえる。以上の実施例および試験結果から、本発明の組
成物からなる摺動部材は、水潤滑条件下におい
て、かつ高荷重下において良好な摩擦摩耗特性を
示す。また水中における潤滑量も従来品より少ないこ
とから、前記摩擦摩耗特性と相俟つて摺動部材の
用途範囲を拡大することができるものである。 (2) 本発明の第二の構成についての実施例〔実施例〕炭素繊維（前記実施例と同様）20重量％、綿
布20重量％、ポリエチレン樹脂（前記実施例と
同様）粉末５重量％、二硫化モリブデン３重量
％、鉱油（SAE＃30）２重量％、残部フエノー
ル樹脂（固形分50％のワニスとして適用）を前記
実施例と同様の方法で内径10mm、外径17mm、長
さ13mmの円筒状ブツシユを得た。この円筒状ブツシユを試験片とし、相手材に
S45C（機械構造用炭素鋼）を使用して端面摺接さ
せ、摩擦速度2.6ｍ／min、10分間隔で10Kg／cm²
ずつ荷重を負荷し、始動時摩擦面にグリースを塗
布して摩擦係数の変化を試験した結果を第４図に
示す。図中、符号Ｅは実施例の試験結果を示
し、符号Ｆは前述した従来品の試験結果を示す。試験結果から、本発明の組成物からなる摺動部
材は常に低摩擦係数で安定した性能を示した。とくに摩擦面は潤滑油およびグリースによる湿
潤性が保たれていた。また試験後の相手材表面には何んら損傷は認め
られなかつた。一方、従来品は始動時においてはグリースの潤
滑性によつて比較的低い摩擦係数を示したが、荷
重の増大とともに摩擦係数が増大した。それは荷重の増大とともに摩擦面のグリースが
該摩擦面から追いだされ、グリースによる潤滑性
の欠乏に起因するためである。以上述べた各実施例から、本発明の摺動部材用
フエノール樹脂組成物は摺動部材としての摩擦摩
耗特性および機械的強度を向上させ、衝撃荷重が
作用するようなきびしい条件下においてもその使
用を可能とするもので、水潤滑条件下、油潤滑条
件下、さらには乾燥摩擦条件下において優れた性
能を発揮するものである。

【図面の簡単な説明】

第１図は本発明品と従来品との摩擦係数の変化
を比較したグラフ、第２図は本発明品と従来品と
の摩耗量の変化を比較したグラフ、第３図は本発
明品と従来品との膨潤量を比較したグラフ、第４
図は本発明品と従来品との摩擦係数の変化を比較
したグラフである。Ａ，Ｂ，Ｅ…本発明品、Ｃ，Ｄ，Ｆ…従来品。

Claims

【特許請求の範囲】１重量比で炭素繊維10〜50％、綿布10〜45％、
ポリオレフイン樹脂、ポリアミド樹脂、ポリアセ
タール樹脂から選択される熱可塑性合成樹脂３〜
10％、黒鉛、二硫化モリブデン、二硫化タングス
テン、ポリテトラフルオロエチレン樹脂、金属石
けんから一種もしくは二種以上が選択される固体
潤滑剤１〜20重量％、残部フエノール樹脂からな
る摺動部材用フエノール樹脂組成物。２重量比で炭素繊維10〜50％、綿布10〜45％、
ポリオレフイン樹脂、ポリアミド樹脂、ポリアセ
タール樹脂から選択される熱可塑性合成樹脂３〜
10％、黒鉛、二硫化モリブデン、二硫化タングス
テン、ポリテトラフルオロエチレン樹脂、金属石
けんから一種もしくは二種以上が選択される固体
潤滑剤１〜20重量％、潤滑油１〜５％、残部フエ
ノール樹脂からなる摺動部材用フエノール樹脂組
成物。