JPH0252927B2 - - Google Patents

Description

【発明の詳細な説明】

〔産業上の利用分野〕 この発明は低摩擦低摩耗性複合材料に関するも
のである。 〔従来の技術〕 従来、潤滑油の使用できない乾燥摺動部材たと
えば軸受、歯車等にポリテトラフルオロエチレ
ン、ポリイミド、ポリアミド、ポリアミドイミ
ド、ポリエーテルなどの合成樹脂が広く用いられ
ていることはよく知られているが、これら合成樹
脂は摩擦係数が小さく、耐摩耗性も良いと言われ
るものの実際面で満足できるものではないので、
通常樹脂単独ではなくてこれらに金属酸化物、二
硫化モリブデン、グラフアイト等の固体潤滑剤を
配合したものが使用される。しかし、このような
複合材であつても、なお耐摩耗性および摩擦特性
は共に満足できるものではなく、耐熱性を必要と
する場合に窒化ホウ素などが使用されることもあ
るがこれとても摩擦係数が大きくて充分満足でき
るものとは言えない。 したがつて、この発明の出願人は特願昭58−
164558号において、ジフエニルボロシロキサンポ
リマーと、ジフエニルボロシロキサンポリマー焼
成粉との配合物の予備成形体を焼成した高温摺動
部材料を、特願昭58−164559号においてはグラフ
アイト、セラミツクなどの耐熱性基材上にジフエ
ニルボロシロキサンポリマーの有機溶媒溶液膜を
形成し焼成した摺動部材料を、さらに特願昭58−
164560号においてはジフエニルボロシロキサンポ
リマー焼成粉と、フツ素樹脂、ポリイミド系、ポ
リアミド系もしくはポリエーテル系などの摺動部
材料用に広く使用されている樹脂との複合材を開
示した。 〔発明が解決しようとする問題点〕 しかし、これら従来の技術においては、曲げ強
さ、伸び等の機械的強度と共に低摩擦、耐摩耗
性、さらには価格等をも含めて満足できる材料が
容易には得られないという問題点がある。 〔問題点を解決するための手段〕 上記の問題点を解決するために、この発明はエ
ポキシプレポリマー100重量部とボロシロキサン
ポリマー焼成粉５〜900重量部とを混合し、これ
にアミンイミド化合物２〜20重量部を加えて加熱
硬化させ、アミンイミド硬化エポキシ樹脂相の中
に固体潤滑剤としてすぐれた特性を有するボロシ
ロキサンポリマー焼成粉が分散している低摩擦低
摩耗性複合材料とする手段を採つたのである。以
下その詳細を述べる。 まず、この発明におけるエポキシプレポリマー
は特に限定されるものではなく、通常市販されて
いるエポキシ樹脂（たとえば、ビスフエノール
型、ノボラツク型、その他シクロペンタジエンや
シクロヘキセン誘導体、ポリブタジエン、乾性油
などの不飽和基に過酢酸を用いてエポキシ基を導
入した系統のものまたはこれらをブレンドしたも
の等のいずれでもよく、商品名として、米国シエ
ル社製：Epon、英国シエル社製：Epikote、スイ
ス国チバ社製：Araldite、米国ミネソタマイニン
グ社製：Scotchcast等等がある）を使用すること
ができる。 このようなエポキシプレポリマーは硬化剤と反
応して機械的強度、耐薬品性のすぐれたものにな
るが、その性質は硬化剤の種類、配合割合または
硬化条件などによつてかなり変化するので、この
発明における硬化剤はアミンイミドであることが
望ましい。ここで、アミンイミドは一般式（）
で表わされるイリド化合物で 〔ただしR₁はアルキル基、アリル基、エチニ
ル基もしくはアラルキル基を、また、R₂，R₃お
よびR₄はそれぞれ同一であつても互に異なつて
もよくアルキル基、アラルキル基もしくはヒドロ
キシアルキル基を表わす。〕 あつて、これを加熱すると（）式のようにイソ
シアナートと三級アミンとに分解する。 したがつて、アミンイミドはエポキシ樹脂の一
液型潜在硬化剤として有効であつて、硬化反応は
通常130℃以上の高温で進行し、その硬化速度は
アミンイミドの熱分解速度に支配されるため、硬
化過程において発生する歪を解消しながら硬化反
応が比較的緩慢に進行し、同時に生成するイソシ
アネートはウレタン結合またはオキサゾリドン環
を形成してエポキシ樹脂硬化物に高靭性、大きい
破断伸び、高い接着強度などの好ましい諸性質を
与えて、バインダー用に非常に適した樹脂とする
のである。 また、この発明のボロシロキサンポリマー焼成
粉は一般式（） で表わされるジフエニルボロシロキサンを窒素雰
囲気下900℃以上で焼成して得られるものであつ
て、耐熱性と耐摩耗性とを兼備したすぐれた固体
潤滑剤であり、通常Siが35.4〜44.8％（重量％、
以下同じ）、Ｃが35.6〜54.8％、Ｏが0.3〜12.2％、
Ｂが5.3〜5.6％、Ｈが0.5〜0.7％で示される組成
のものである。そして、この焼成粉の粒度は特に
限度するものではない。 以上述べたエポキシプレポリマー、ボロシロキ
サンポリマー焼成粉および硬化剤としてのアミン
イミド化合物の配合割合を限定した理由は、エポ
キシプレポリマー100重量部に対してボロシロキ
サンポリマー焼成粉が５重量部未満の少量では摩
擦係数が大きくなり好ましくなく逆に900重量部
を越える多量では取り扱い可能な強度の成形体を
得るのが困難で好ましくなく、アミンイミド化合
物が２重量部未満では硬化反応に長時間を要し生
産性が悪く、逆に20重量部を越える多量では硬化
反応が急激に進行し、制御が困難となるので好ま
しくないからである。そして、これら三者を加え
て加熱硬化させ所望の成形体を得るための具体的
方法は、たとえば、つぎのようにすればよい。す
なわち、 所定量のエポキシプレポリマーとアミンイミ
ド化合物とを混合し、50〜60℃で撹拌しながら
真空脱泡する。 焼成したボロシロキサンポリマーを粉砕した
後、これを充分乾燥する。 前記で得られたエポキシプレポリマーとア
ミンイミド化合物との混合物に、前記で得ら
れたボロシロキサンポリマー焼成粉を所定量加
えて、50〜60℃で撹拌しながら真空脱泡する。 前記で得られた混合物を所定の金型に注
ぎ、130〜200℃のもとで樹脂の硬化反応（12時
間以内）を進める。 といつた方法である。 〔実施例〕 実施例 １〜５ エポキシプレポリマー（Epikote828）100重量
部に対し、900℃で焼成し粉砕および乾燥したボ
ロシロキサンポリマー焼成粉45重量部と、下記５
種類のアミンイミド化合物３〜７重量部とを、そ
れぞれ前記〜に示したと同様の操作によつて
試験片（径30mm、厚３mmおよび幅10mm、長さ30
mm、高さ３mm）を作成した。 得られた試験片の摩擦係数（μ）をスラスト型
摩耗試験機（N.T.N東洋ベアリング社製：円筒
−円盤型摩耗試験機）によつて、相手材SUJ−
２、荷重9.3Kgｆ、滑り速度毎分128ｍの条件下で
求め、また曲げ強さ（Kgｆ／mm²）は３点曲げ、支
点間距離20mm、クロスヘツド速度毎分４mmの条件
下で引張り試験機（東洋ボールドウイン社製：
TENSILON万能型引張試験機、MODEL UTM
−4LSS−7D−DC−UTM−Ａ（Ｅ）Ｍ）により
求め、比摩耗量Ｋ（mm³／Kgｆ・ｍ）、比重などと
ともに第１表にその結果をまとめた。なお、硬化
条件はつぎの３

【表】 種とした。 ａ……150℃1.5時間＋110℃５分＋180℃２時
間、 ｂ……150℃３時間＋110℃５分＋180℃２時間、 ｃ……110℃３時間＋150℃８時間、 比較例 １〜４ 現在市販されている耐摩擦摩耗性高分子材の
内、ポリイミド（米国アツプジヨン社製：ポリイ
ミド2080、三井石油化学工業社製：ケルイミド
1000）、ポリフエニレンサルフアイド（米国フイ
リツプ社製：ライトンＲ−６）およびポリ四フツ
化エチレン（三井フロロケミカル社製：テフロン
7J、充填剤なし）の４種の樹脂を選び、樹脂100
量部に対し、実施例１〜５で用いたと同じボロシ
ロキサンポリマー焼成粉43重量部を混合分散させ
た実施例と同形状の試験片を作製し、摩擦係数
（μ）、比摩耗量Ｋ（mm³／Kgｆ・ｍ）、曲げ強さ
（Kgｆ／mm²）、比重を求め、得られた結果を第２表
にまとめた。この第２表と第１表とを比較

【表】 すればこの発明のボロシロキサンポリマー焼成粉
とアミンイミド硬化エポキシ樹脂とからなる複合
材は、第２表中で最もすぐれた摩擦係数（0.08）
を示した比較例２と同等もしくはそれを遥かに上
回る値（0.08〜0.05）のものであることが明らか
である。すなわち、比較例２の比摩耗量Ｋは小さ
い値であつても摩擦係数μは実施例１，２および
３のいずれよりも大きい値であり、また曲げ強さ
も実施例１および３より劣つている。さらに、比
重に関してもこの発明の複合材料よりも第２表に
示す現在市販の高分子材料の複合材料の方が大き
い値であつて、使用上この発明の複合材料が有利
であることがわかる。なお、比較例３においては
摩擦試験中に滑り面に溶融現象が認められ、比較
例１および２においては熱成形の際いずれも250
℃以上で長時間に及ぶ高温処理が必要であつた。
これに対して、この発明の複合材料には溶融現象
は認められず、硬化のための処理温度も110〜180
℃程度の低温で充分である。したがつて、この発
明の複合材料は、省エネルギーの面においても、
また、成形もしくは部品表面へのコーテイングに
際しても、きわめて有利である。 比較例 ５ 従来エポキシ樹脂の硬化剤として広く用いられ
ている４，4′−メチレンジアニリン30重量部を、
実施例５で用いたアミンイミド化合物(5)の代わり
に用いた以外は実施例５に準ずる方法で誌験片を
作製し、得られた試験片に対してラジアル型摩耗
試験機（N.T.N.東洋ベアリング社製：サバン型
摩耗試験機）、荷重２Kgｆ、滑り速度毎分120ｍの
条件下で摩擦摩耗特性を求めた。対照品として実
施例５で得られた試験を選び、両者の摩擦摩耗特
性値を第３表に、また摩擦力の経時的変化を図に
示した。第３表から明らかなように実施例５で得
られた複合材料は比較例５で得られた複合材料に
比べて、摩擦係数μは約1/3であり、比摩耗量は
約1/70であつて、遥かにすぐれた摩擦摩耗特性を
示した。また図における摩擦力−時間曲線から、
実施例５で得た試験片の曲線Ａが比較例５で得た
試験片の曲線Ｂよりも経時的にきわめて安定して
低摩擦低摩耗特性を示すことが明白となつた。

〔効果〕

以上のことから明らかなように、固体潤滑剤と
してすぐれた特性を発揮するボロシロキサンポリ
マー焼成粉を、接着特性を始めとし高靭性、可撓
性、低温硬化性等にすぐれたアミンイミド硬化エ
ポキシ樹脂をバインダーとして成形した複合材料
はすぐれた自己潤滑性を有し、従来の材料では得
難い低摩擦低摩耗特性を示し、さらに価格の面で
も非常に安価で成形もしくは部品表面へのコーテ
イングに際してもきわめて有利であることから、
この発明の意義はきわめて大きいと言える。

【図面の簡単な説明】

図は摩擦力（Kgｆ）の経時変化を示す図であ
る。 Ａ……実施例５で得られた試験片の摩擦力の変
化曲線、Ｂ……比較例５で得られた試験片の摩擦
力の変化曲線。

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. １ エポキシプレポリマー100重量部とボロシロ
   キサンポリマー焼成粉５〜900重量部との混合物
   にアミンイミド化合物２〜20重量部を加えて加熱
   硬化させたことを特徴とする低摩擦低摩耗性複合
   材料。