JPH038668B2

JPH038668B2 -

Info

Publication number: JPH038668B2
Application number: JP60149205A
Authority: JP
Inventors: Osamu Jinno; Tatsuhiko Fukuoka
Original assignee: Taiho Kogyo Co Ltd
Current assignee: Taiho Kogyo Co Ltd
Priority date: 1985-07-09
Filing date: 1985-07-09
Publication date: 1991-02-06
Also published as: JPS6210165A

Description

【発明の詳細な説明】

〔産業上の利用分野〕本発明は樹脂軸受材料に関するものであり、さ
らに詳しく述べるならば繊維添加樹脂材料、およ
び含油材料、ならびにその製造に関するものであ
る。〔従来の技術〕フエノール樹脂、ポリアミド樹脂（ナイロン）、
ふつ素樹脂、ポリアセタール、ポリカーボネート
等の樹脂は低級の軸受材料として一般に使用され
ており、またこれらの樹脂に鉛、黒鉛、MoS₂、
繊維等を混入させ、軸受特性をある程度向上させ
たプラスチツク軸受材料も同様に使用されてい
る。プラスチツクに混入される繊維としては炭素
繊維、ガラス繊維、綿が用いられていた。また、含油軸受材料としてはポリアセタールに
潤滑油を混入させたものが知られている。特公昭46−5321号公報には、含油軸受材料を製
造する際に熱可塑性樹脂を軟化点以上に加熱し
て、潤滑油と撹拌後冷却することによつて潤滑油
を均一に分散させることを要旨とする含油軸受材
料の製法が記載されている。さらに、プラスチツク材料にポリテトラフルオ
ロエチレン（PTFE）を充てんさせることにより
すべり特性を向上させることも知られている。〔発明が解決しようとする問題点〕一般に、プラスチツク軸受材料は、金属軸受材
料と比較すると、軽量であり、また無潤滑でも使
用できるという長所がある反面、強度が低くまた
PV値が低いために大きな荷重を受ける軸受には
適していないという短所がある。よつて、プラス
チツク軸受材料の長所を活かしながら短所を改良
することができれば、プラスチツク軸受材料（以
下、軸受材料と略称する）の用途が広がり、軸受
装置の性能向上・信頼性増大に寄与するところが
大である。従来の樹脂主体の軸受材料に鉛、MoS₂、黒鉛
等を添加した軸受材料は、摩擦係数はある程度低
くなつているものの、鉛等は樹脂の強化にほとん
ど寄与しないためにこれらの添加物はむしろ樹脂
の強度を低下せしめ、さらに高荷重下で摩擦係数
が増加し、焼付き易いという弱点がある。さらに、従来のガラス繊維、炭素繊維、綿等の
繊維混入軸受材料は、材料強化されているものの
鋼軸などの相手材を摩耗させる傾向が顕著であ
り、さらに軸受材料自身の摩耗量も多い。上述の
繊維の中では綿は軸受材料および相手材の摩耗量
が比較的少ないが十分ではない。また、従来の繊
維混入軸受材料の摩擦係数はスラスト荷重試験下
では高くなる傾向があり、PV値は下がる傾向に
ある。さらにまた含油軸受材料は従来の繊維添加軸受
材料よりも摩耗係数および摩耗特性の面ですぐれ
ているが、耐荷重性が不十分であり、高荷重条件
下で摩擦係数が増大する傾向があり、焼付を起こ
し易い。なお、含油軸受材料の耐荷重性および高
荷重下の摺動特性は繊維混入軸受材料よりはすぐ
れているために、比較的苛酷な摺動条件下で含油
軸受材料は使用可能であるが、さらに苛酷な摺動
条件下での使用を意図しようとすると、従来の含
油軸受材料は摺動特性が不十分となるのである。また、好油性繊維に含油させた軸受材料も上述
の点で摺動特性上不十分である。本発明者等は、潤滑油が軸受材料成分として最
も効果的に摺動特性を向上させている技術の水準
の延長として、ポリアセタールに含油させた軸受
材料を作製し、その他の材料と比較実験を行な
い、次の結果を得た。

〔問題点を解決する手段〕

本発明は、芳香族ポリアミド繊維パルプをから
みをとるように切断して熱可塑性樹脂を混合する
ことにより、樹脂軸受の性能が高めるとの知見に
基づいて完成されたものである。本発明の樹脂軸受材料は、芳香族ポリアミド繊
維と熱可塑性樹脂とを含み、前記芳香族ポリアミド繊維がからみをとるよう
に切断した平均長0.5mm以下の繊維であり、かつ、
この繊維が前記熱可塑性樹脂中に実質的にからみ
のない状態で分散されており、前記熱可塑性樹脂がポリアセタール、ポリアミ
ド、ポリカーボネート、ポリフエニレンスルフイ
ド、ポリブチルテレフタレートおよび超高分子ポ
リエチレンからなる群から選ばれる少なくとも１
種からなり、かつ、前記芳香族ポリアミド繊維が0.05〜25％
であり、前記熱可塑性樹脂が残部であることを特
徴とする。本発明に係る樹脂軸受材料の製造方法は、ポリアセタール、ポリアミド、ポリカーボネー
ト、ポリフエニレンスルフイド、ポリブチルテレ
フタレートおよび超高分子ポリエチレンからなる
群から選ばれる少なくとも１種の熱可塑性樹脂と
芳香族ポリアミド繊維パルプとを混合する工程、熱可塑性樹脂と芳香族ポリアミド繊維を混練し
て混練物を形成する工程、前記混練物を押出しし、前記芳香族ポリアミド
繊維パルプを押出し方向に配向させる工程、押出し方向の平均長さが0.5mm以下となる長さ
で切断し、樹脂中の繊維の平均長さを0.5mm以下
とするとともに、前記芳香族ポリアミド繊維が熱
可塑性樹脂中に実質的にからみのない状態で分散
されてなる樹脂素材を得る工程、その後、前記樹脂素材を所定の形状に成形する
工程、を含むことを特徴とする。〔作用〕第１図イおよびロはそれぞれ本発明および先願
の樹脂軸受材料の一試片の組織を顕微鏡で観察
し、模写した図面である。先願の材料においては
パルプ１が熱可塑性樹脂内に団子状にはらみあつ
て存在している部分１ａがあるが、本発明の材料
においてはパルプ１は団子状のからみがなくかつ
切断された短繊維形態で分散されている。これら
の材料の軸受特性を比較したところ本発明材料の
方がすぐれた軸受特性が得られた。以下、本発明
者の実験に基づいて軸受特性を説明する。第８図は下記条件による摩耗量を示すグラフで
ある。条件試験機−スラスト摩擦摩耗試験機荷重−30Kgｆ時間−100時間摩擦速度−0.2ｍ／sec 供試料No.１〜No.５は以下のとうりである。試料 No.１−ポリアセタール単体 No.２−ポリアセタール＋4wt％含油 No.３−本発明（ポリアセタール＋4wt％含油＋
2wt％芳香族ポリアミド繊維） No.４−ポリアセタール＋4wt％含油＋2wt％芳
香族ポリアミド繊維チツプ（平均長２mm） No.５−先願（ポリアセタール＋4wt％含油＋長
パルプ状芳香族ポリアミド繊維）第８図により芳香族ポリアミド繊維パルプの団
子状のからみをとるように切断したをのを混合す
る（No.３）ことによつて、摩耗量およびそのばら
つきが先願のものより少なくなることが分かる。
また、含油により摩耗量は減少するが、芳香族ポ
リアミド繊維混合材の三種は何れも摩耗量はさら
に減少する。また、摩耗量が多い先願の材料を調べたとこ
ろ、パルプのからみ部にて極所破壊が起こつて、
そこから摩耗が進行していることが認められた。第９図は下記試験条件による耐荷重性を示すグ
ラフである。条件試験機スラスト試験機荷重増加法−５Kg／hr増加スラスト速度−0.2ｍ／sec 第９図より、芳香族ポリアミド繊維パルプのか
らみをとるように切断すると、限界荷重値が高く
なりかつそのばらつきが少なくなることが分か
る。第１０図は下記試験条件により摩擦係数を測定
した結果を示すグラフである。条件荷重−30Kgｆ速度−0.2ｍ／sec 時間−100時間第１０図より摩擦係数のばらつきは供試材によ
り大きな差はないが、本発明材（No.３）は低い摩
擦係数を可能にすることが分かる。第８図−第１０図を参照として説明したよう
に、本発明によると荷重（耐荷重性）、摩擦係数、
摩耗量（耐摩耗性）の何れにおいてもすぐれた性
能が得られる。以下さらに具体的に本発明を説明
する。〔実施例〕以下、本発明に係る軸受材料の成分について詳
しく説明する。芳香族ポリアミド繊維は「ケブラー」（デユポ
ン社登録商標）、「コーネツクス」（帝人株式会社
登録商標）等として知られており、アラミド繊維
として、通称されている。以下の説明ではこの通
称を用いる。アラミド繊維の高強度等のすぐれた
性質を活用した各種用途が提案されているが、摩
擦材としての使用、すなわち安定した高い摩擦係
数とすぐれた耐摩耗性および相手材の非研磨作用
が要求される部位として知られている自動車のド
ラムブレーキ、鉄道車両のブレーキシユーとして
の用途が多く提案されている。かかる用途ではア
ラミド繊維は単体もしくは適宜結合剤で一体化さ
れて適用される。これに対して、軸受材料に用い
た場合アラミド繊維は、安定した低に摩擦係数、
高いPV値、すぐれた耐摩耗性および相手材の非
摩耗性を、スラストタイプ、ジヤーナルタイプの
何れの軸受においても示す。本発明における軸受材料基材としての熱可塑性
樹脂は、ポリアセタール（POM）、ポリアミド樹
脂（PA）、ポリカーボネート（PC）、ポリフエニ
レンスルフイド（PPS）、ポリブチルテレフタレ
ート（PBT）および超高分子ポリエチレン
（UHDPE）からなる群から選択された少なくと
も１種のものである。本発明の軸受材料は上記基本成分の他に、以下
の成分の１種以上を含有することができる。潤滑油：合成油、鉱油などの潤滑油を軸受材料
に混入することによつて、さらに低い摩擦係数と
高いPV値が得られる。ポリテトラフルオロエチレン（PTFE）：摩擦
係数と摩耗量を抵下させる成分として使用され
る。固体潤滑油：MoS₂、黒鉛、金属セツケン
（例えばステアリン酸亜鉛またはリチウム）など
の固体潤滑油により摩擦係数をさらに低下させる
ことができる。なお、黒鉛は、少量の場合は潤滑
油保持効果により、多量の場合は潤滑効果が顕著
になる。活性炭：原料混合物の成形性を向上させる成分
としてまた潤滑油保持成分として活性炭を使用す
る。以下、各成分の好ましい含有量について説明す
る。含有量は重量％であり、アラミド繊維、
PTFEおよび固体潤滑剤を総称して固形分とい
う。アラミド繊維の含有量は0.05〜25％が好まし
い。この含有量が0.05％未満であると、アラミド
繊維の上述の効果が不十分であり、一方25％を超
えると、アラミド繊維と熱可塑性樹脂の混錬が困
難になる。さらに好ましい含有量は0.1〜15％、
最も好ましい含有量は0.5〜５％である。潤滑油の好ましい含有量は最大25％である。こ
の含有量が25％を超えると、軸受材料の強度が低
下することに伴なつて耐荷重性が損われ、本発明
材の特長とする摺動特性が得られなくなる。さら
に、好ましい含有量は0.5〜15％、最も好ましい
含有量は２〜10％である。 PTFEの好ましい含有量は最大25％である。こ
の含有量が25％を超えると摩耗が増加し、負荷能
力が低下することになる。さらに好ましいPTFE
の含有量は0.5〜15％、最も好ましい含有量は２
〜10％である。活性炭および／または黒鉛は原料の混合物の成
形性の改善と負荷能力を改善する成分である。特
に潤滑油が４％以上でこれらの効果は著しい。黒
鉛および活性炭の量は潤滑油10部に対して、重量
比で、黒鉛１〜５部、好ましくは3.5〜4.0部、活
性炭１〜４部、好ましくは2.5〜3.5部とするのが
よい。上記含有量範囲内において固形分が35％以下で
あることが成形体の安定性上好ましい。固形分の寸法については、その混練が可能であ
れば、特に制限はないが、通常用いられる固形分
の寸法は次のとおりである：アラミド繊維−平均
長さ0.5mm以下、径30μm以下；黒鉛および二硫化
モリブデン−80メツシユアンダー。さらに、本発明に係る軸受材料の製造法の例に
ついて述べる。 20メツシユ以下のポリアセタールと平均長２mm
程度のパルプを所定量湿式混合し、混合物を100
〜110℃で数時間、好ましくは10時間以上乾燥し、
二軸スクリユー型混錬機で温度170〜190℃（ポリ
アセタールの融点以上）で混錬した後適当な径例
えば２〜３mm程度に連続押出しを行ない水等で冷
却する。続いて冷却部を切断機に給送し、好まし
くは0.5mm以下の長さに切断することによつて平
均長0.5mm以下のパルプを得る。このパルプの平
均長は好ましくは0.3mm以下、より好ましくは0.2
mm以下である。パルプのからみがとれる理由とし
ては、樹脂の流れに沿つてパルプが配行するよう
に連続押出しした後、押出し方向と直角に切断す
ることによつてからみ箇所も短かく切断される。
従つて、団子状のからみ部分がなくなる。さら
に、必要であれば潤滑油、黒鉛等を添加混錬して
さらに押出しを行なう。これらの潤滑油、黒鉛等
の添加混錬は最初の混錬時に行なつてもよい。但
し、混錬押出時の温度を上記170〜190℃より約10
℃以上低い温度で行なうことが望ましいために、
２回目の混錬直前に潤滑油等を添加することが好
ましい。２回目の押出材を射出成形することによ
つて軸受製造用素材を得る。上記素材を所定軸受形状に加工する。加工は射
出成形で行うか、射出成形したものを切断、切
削、研削等の通常の加工方法にて行う。本発明に係る軸受材料の用途は、相手材が鋼、
非鉄金属、セラミツク等、潤滑条件はドライまた
はウエツトである従来の軸受材料のあらゆる用途
に使用される。従来の軸受材料と同様にドライ潤
滑条件下では含油材料を通常使用する。また、特
に高荷重下で使用する場合は、アラミド繊維の含
有量を多くし、PTFEを含有させた軸受材料が望
ましい。以下、本発明の実施例を説明する。実施例１熱可塑性樹脂として、ポリアセタール
（POM）、ポリカーボネート（PC）、ポリフエニ
レンスルフイド（PPS）、ポリブチルテレフタレ
ート（PBT）、および超高分子ポリエチレン
（UHDPE）を用い、アラミド繊維（特記しない
限り、パルプのからみをとつたもの）を用い、そ
の他の任意成分を加えた例を以下説明する。なお、試験条件は、摩擦係数および摩耗量につ
いては、試験機−ボール盤スラストテスタ、速度
−0.2ｍ／sec、荷重30Kgであり、また負荷能力は
第９図のデータの測定条件と同じであつた。

【表】

〔発明の効果〕

従来、含油（プラスチツク）軸受材料を上まわ
る特性の（プラスチツク）軸受材料が出現するこ
とが、当業界で切望されていたが、含油軸受材料
の特性はそれなりにすぐれたものであるため、こ
れを上まわる材料は提供されなかつた。本発明は
このような要望に応えるものであり、かかる材料
を提供するとともにすぐれた摺動特性を与える芳
香族ポリアミド繊維の構造を見出したことの工業
的意義は大きい。

【図面の簡単な説明】

第１図イおよびロはそれぞれ本発明と先願の芳
香族ポリアミド繊維の構造を示す図面、第２図は
摩擦係数の荷重変化を示すグラフ、第３図は第１
図と同様のグラフ、第４図は限界CV値の速度依
存性を示すグラフ、第５図は摩擦係数の時間変化
を示すグラフ、第６図は第４図と同様のグラフ、
第７図は摩耗量の時間変化を示すグラフで、第８
図、第９図および第１０図は、負荷能力を示す荷
重、摩擦係数および摩耗量を、No.１（ポリアセタ
ール単体）、No.２（含油ポリアセタール）、No.３（本
発明）、No.４（含油ポリアセタール＋芳香族ポリア
ミド繊維チツプ）、No.５（先願−含油ポリアセター
ル＋長パルプ芳香族ポリアミド繊維チツプ）につ
いて示すグラフである。１……パルプ、１ａ……からみ。

Claims

【特許請求の範囲】１芳香族ポリアミド繊維と熱可塑性樹脂とを含
む樹脂軸受材料において、前記芳香族ポリアミド繊維がからみをとるよう
に切断した平均長0.5mm以下の繊維であり、かつ、
この繊維が前記熱可塑性樹脂中に実質的にからみ
のない状態で分散されており、前記熱可塑性樹脂がポリアセタール、ポリアミ
ド、ポリカーボネート、ポリフエニレンスルフイ
ド、ポリブチルテレフタレートおよび超高分子ポ
リエチレンからなる群から選ばれる少なくとも１
種からなり、かつ、前記芳香族ポリアミド繊維が0.05〜25％
であり、前記熱可塑性樹脂が残部であることを特
徴とする樹脂軸受材料。２ 0.5〜15％の潤滑油が添加されている、請求
項１記載の樹脂軸受材料。３ 25％以下の固体潤滑剤が添加されている、請
求項１または２に記載の樹脂軸受材料。４固体潤滑剤がポリテトラフルオロエチレン、
二硫化モリブデン、黒鉛および金属セツケンから
選ばれる少なくとも１種からなる、請求項３記載
の樹脂軸受材料。５潤滑油10部に対して１〜４部の活性炭が添加
されている、請求項２記載の樹脂軸受材料。６芳香族ポリアミド繊維と熱可塑性樹脂とを含
む樹脂軸受材料の製造方法において、ポリアセタール、ポリアミド、ポリカーボネー
ト、ポリフエニレンスルフイド、ポリブチルテレ
フタレートおよび超高分子ポリエチレンからなる
群から選ばれる少なくとも１種の熱可塑性樹脂と
芳香族ポリアミド繊維パルプとを混合する工程、熱可塑性樹脂と芳香族ポリアミド繊維を混練し
て混練物を形成する工程、前記混練物を押出しし、前記芳香族ポリアミド
繊維パルプを押出し方向に配向させる工程、押出し方向の平均長さが0.5mm以下となる長さ
で切断し、樹脂中の繊維の平均長さを0.5mm以下
とするとともに、前記芳香族ポリアミド繊維が熱
可塑性樹脂中に実質的にからみのない状態で分散
されてなる樹脂素材を得る工程、その後、前記樹脂素材を所定の形状に成形する
工程、を含むことを特徴とする樹脂軸受材料の製造方
法。