JPH0238636B2

JPH0238636B2 -

Info

Publication number: JPH0238636B2
Application number: JP57193443A
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: 1982-11-05
Filing date: 1982-11-05
Publication date: 1990-08-31
Also published as: JPS5984990A

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一定
量の炭素繊維、固体潤滑剤および熱可塑性合成樹
脂、およびこれら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、二酸化モリブデン、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、これら固体潤滑剤は多量
に配合しなければ効果が得られず、また多量の配
合は摺動部材の強度を著しく低下させる原因とな
るなど配合割合がとくに重要となる。この点を考慮してガラス繊維あるいは炭素繊維
を配合して強度を補う方索も考えられているが、
これら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、相手材をかじるという欠点を
惹起する。摺動部材において相手材を損傷させることは極
力避けなければならない性質の一つである。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、とくに摩
擦摩耗特性の向上を計り、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、固体潤滑剤およ
び熱可塑性合成樹脂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、固体潤滑剤、熱可塑性合成樹脂および潤滑油
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１の構成は重量比で直径
が10ミクロン以下でアスペクト比（Ｌ／Ｄ）が10
以上の炭素繊維20〜60％、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
上が選択された固体潤滑剤５〜20％、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
から選択された熱可塑性合成樹脂３〜10％、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２の構成は重量比で直
径が10ミクロン以下でアスペクト比（Ｌ／Ｄ）が
10以上の炭素繊維20〜60％、黒鉛、二硫化モリブ
テン、二硫化タングステン、ポリテトラフルオロ
エチレン樹脂から一種もしくは二種以上が選択さ
れた固体潤滑剤５〜20％、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
れた熱可塑性合成樹脂３〜10％、金属石けん潤滑
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、基材としてフエノール
樹脂に配合される炭素繊維はそのもの自体何んら
潤滑性を示さないが、フエノール樹脂に配合され
て機械的性質、とくに表面硬度を高めるのと、寸
法安定性、耐吸水性および熱伝導性の向上に奇与
する。表面硬度を高めることは摺動部材の耐摩耗性を
向上させ、また寸法安定性、耐吸水性および熱伝
導性の向上は摺動部材の焼付きなどの防止につな
がる。後者の性質は、とくに摺動部材が水潤滑条件下
で使用される場合、摺動部材の膨潤に起因する寸
法変化、これらに起因する相手材への抱き付き、
さらには焼付きなどの発生を防止するなど重要な
性質となる。この点、前述した従来技術において基材として
綿布を使用したフエノール樹脂摺動部材は水潤滑
条件下においてすぐれた性能を発揮する反面、基
材の綿布が水分を吸収することなどにより膨潤を
起し、この膨潤により寸法変化をきたして相手材
に抱き付き、さらには焼付きなどを起す原因とな
つていることから、上記性質を具有させることは
大幅な改良となる。この炭素繊維は繊維の長さＬに対する直径Ｄの
場合、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硬度（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。本発明で使用する炭素繊維はアクリル系、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
たものである。そして、配合量は20〜60重量％、就中30〜50重
量％である。基材としての効果は20重量％前後から現われ始
めるが、20重量％以下では基材としての効果が十
分発揮されないのと耐摩耗性の向上に効果が現わ
れない。又フエノール樹脂の分離を生じやすい。また、60重量％を超えて配合すると、摺動部材
としての脆さが現われる等機械的強度を損わない
摺動部材として供し難い。固体潤滑剤は上記成分に配合されて自己潤滑性
を与えるものである。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。本発明では、概ね５〜20重量％の配合量が適当
であることを実験により確認した。熱可塑性合成樹脂はフエノール樹脂、炭素繊維
および固体潤滑剤からなる組成物に配合されて非
常にユニークな作用をなす。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るものであ
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前
記固体潤滑剤との併用により摩擦特性をより一層
向上させることができる。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、固体潤滑剤
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、多量の配合は前記固体
潤滑剤の効果を返つて損うことになる。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％が適当で
ある。ここで、上述した本発明の第１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フアイバ
ー、CF―OL、直経10ミクロン、長さ100ミクロ
ン）40重量％、黒鉛15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）７
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（約1500回転／分）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）40重量％、ポ
リテトラフルオロエチレン樹脂粉末10重量％、金
属石けん５重量％、ポリアミド樹脂（11―ナイロ
ン）粉末７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17mm、長さ13mmの円
筒状ブツシユを得た。上記実施例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
2.6ｍ／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
例と同様の寸法に成形して得られた円筒状ブツ
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安定した摩擦係数
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（ポリエチレ
ン樹脂あるいはポリアミド樹脂）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。試験条件は水温を60℃の温度に加温した促進試
験で行なつた。図中、符号Ａは実施例、Ｂは実施例、Ｃは
従来品である。試験結果から、本発明の組成物からなる摺動部
材の膨潤量はきわめて小さい。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、とくに水潤滑条件下に
おいて良好な摩擦摩耗特性を示し、また膨潤量が
極めて小さい（寸法安定性、耐焼き付き性につな
がる。）など優れた特徴を備えるものである。 (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）37重量％、ポ
リテトラフルオロエチレン樹脂粉末10重量％、二
硫化モリブテン５重量％、ポリエチレン樹脂（前
記実施例と同様）７重量％、鉱油（SAE＃30）
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で
内径10mm、外径17mm、長さ13mmの円筒状ブツシユ
を得た。上記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2.6ｍ／min、10
分間隔で10Kg／cm²づつ荷重を負荷し、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Ｄは実施例の試験結果を示し、符
号Ｅ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は何んら損傷は認めら
れず、表面には熱可塑性合成樹脂（ポリエチレン
樹脂）の被膜が形成されていた。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数を示したが、
荷重の増大とともに摩擦係数が増大する傾向を示
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従来のフエノール樹脂摺
動部材の欠点を取り除くことができたもので、水
潤滑条件下、油潤滑条件下、さらには乾燥摩擦条
件下においても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，Ｃ…本発明品、Ｃ，Ｅ…従来品。

Claims

【特許請求の範囲】１重量比で直径が10ミクロン以下でアスペクト
比（Ｌ／Ｄ）が10以上の炭素繊維20〜60％、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た固体潤滑剤５
〜20％、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た熱可塑性合成
樹脂３〜10％、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重量比で直径が10ミクロン以下でアスペクト
比（Ｌ／Ｄ）が10以上の炭素繊維20〜60％、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から一種もしくは
二種以上が選択された固体潤滑剤５〜20％、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た熱可塑性合成樹脂３〜10
％、金属石けん潤滑油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。