JPH0480062B2

JPH0480062B2 -

Info

Publication number: JPH0480062B2
Application number: JP59220400A
Authority: JP
Inventors: Osamu Jinno; Tatsuhiko Fukuoka
Original assignee: Taiho Kogyo Co Ltd
Current assignee: Taiho Kogyo Co Ltd
Priority date: 1984-10-22
Filing date: 1984-10-22
Publication date: 1992-12-17
Also published as: US4877813A; JPS6198767A; US4737539A

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、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。含有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、潤滑油と攪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）本発明者等はプラスチツク軸受材料の摺動特性
を改良すべく、従来の軸受材料の特性を詳しく調
査した。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
材料よりも摩擦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有
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、例えば金属軸受材料と
競合しようとすると、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。また、従来のプラスチツク軸受材料は、特に苛
酷な摺動条件においては、負荷能力が不十分出有
るという問題があつた。含油軸受材料では耐久性
が犠牲になると考えられており、そのため負荷能
力もそれなりの水準にまでしか発揮することがで
きず、結局単純な潤滑性による低摩擦性しか期待
されていなかつた。特開昭59−159846号に開示されている如く、各
種添加剤を来い号する試みもあるが、ポリカーボ
ネートの配合により射出後の光沢は向上するもの
の、軸受性能の大幅な向上を何ら期待できるもの
ではなく、ポリアセタール本来の特性を劣化させ
ない程度に配合する程度のことが考えられていた
のである。また、ポリカーボネート自体は軸受特
性が充分ではない。ガラス繊維や炭素繊維の配合では、苛酷な条件
においては、通常の条件で期待される体摩耗性で
すら低下を来し、負荷能力は未添加の場合よりも
低くなるという問題があつた。（問題点を解決するための手段）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。

【表】試験条件は次のとおりであつた。スラスト試験荷重−20Kg 速度−0.2m／sec 時間−15hrs 本発明者等は、繊維の効果が少ないところから
潤滑油混入方法について種々工夫したが第１表の
特性を抜本的に改善するに至らなかつた。そこ
で、さらに、各種添加成分について鋭意研究した
ところ、芳香族ポリアミド繊維を添加したポリア
セタールについて、摩擦係数0.35、摩耗量4.4mｇ
の値を得た。この特性は含油ポリアセタールより
良くないので、本発明者等は芳香族ポリアミド繊
維も従来の炭素繊維と類似の作用を有しており、
芳香族ポリアミド繊維混入軸受材料は含油軸受材
料を凌ぐ摺動特性をもたないではないかと考えた
が、軸受材料の実用条件に近い条件で各種試験を
行なつたところ、意外にも芳香族ポリアミド繊維
はきわめて優れた作用をもつことを見出した。以下、本発明者等の実験結果を第１図−第５図
により説明する。第１図は、ポリアセタール単体（−○−）、市
販の含油ポリアセタール（−▲−）、および本発
明により芳香族ポリアミド繊維と少量の潤滑油と
黒鉛を混入したポリアセタール（−●−）の摩擦
係数変化を示すグラフである。摩擦係数測定条件
は、速度−0.2m／sec、荷重５Kg／hrの割合で増
加、潤滑−ドライの条件である。第１図より、本発明の芳香族ポリアミド繊維混
入ポリアセタールは荷重が40Kgを越えても摩擦係
数が安定しており、荷重の増大とともに摩擦係数
が低下する傾向すら認められる。第２図は、第１図より速度を増加させて
0.67m／secにし、荷重増加速度を2.5Kg／hrにし
た、第１図と同様の試験結果を示すグラフであ
る。第２図から、本発明の芳香族ポリアミド繊維混
入ポリアセタールは安定した低摩擦係数を示すこ
とが分かる。なお、このポリアセタールは荷重約
25Kgにて焼付現象を示した。第３図は上述の三種ポリアセタールの限界PV
値の滑り速度依存性を示すグラフである。第３図
より、本発明の芳香族ポリアミド繊維混入ポリア
セタールは全滑り速度範囲で市販の含油ポリアセ
タールの２倍以上の限界PV値を有することが分
かる。第４図は、市販の含油ポリアセタール（−▲
−）および本発明の芳香族ポリアミド繊維混入ポ
リアセタール（−●−）の定荷重スラスト試験下
における摩擦係数変化を示すグラフである。な
お、試験条件は、試験機−ボール盤スラストテス
ター、速度−0.2m／sec、荷重−20Kgであつた。第４図より、本発明の芳香族ポリアミド繊維混
入ポリアセタールの摩擦係数は市販の含油ポリア
セタールよりも安定した低い値を示している。第５図は、ブシユジヤーナル試験における摩擦
係数変化を示す第４図と同様のグラフである。な
お、試験条件は、試験機−つりがね式ジヤーナル
試験機、荷重3.4Kg（一定）、回転数−300rpm、
相手材SUS−304、であつた。第５図より、本発明の芳香族ポリアミド繊維混
入ポリアセタールの摩擦係数は市販の含有ポリア
セタールよりも安定して低いことが分かる。第６図は摩耗量の変化を示すグラフである。試
験条件は第５図と同様であつた。第６図より、本発明の芳香族ポリアミド繊維は
初期摩耗の後、市販の含油ポリアセタールよりも
摩耗が少なくなることが分かる。第１図−第６図を参照とした上記説明より、芳
香族ポリアミド繊維はポリアセタールに、特に高
荷重下で、安定した低摩擦性、高いPV値、およ
び安定した低い摩耗量を与えるものであることが
分かる。特に、芳香族ポリアミドは、ほとんどす
べての特性に関し、潤滑油よりもすぐれた特性を
付与する点で注目される。さらに、芳香族ポリア
ミド繊維のみを混入した材料についても同様の性
質を確認できた。本発明は上述の知見により完成したものであつ
て、その要旨は２％以上10％未満の潤滑油、0.5
〜15％の芳香族ポリアミド繊維および残部のポリ
アセタールからなる樹脂軸受材料である。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）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い摩擦係数、
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
何れにおいても示す。また、アラミド繊維はヤーン、パルプ、チヨツ
プ繊維の何れかの形態で入手できるが、本発明は
パルプをそのまま用いるかあるいはチヨツプを適
当な長さ、例えば３mm以下、に切断して用いる。潤滑油としては、合成油および鉱物油のいずれ
をも用いることができる。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。ポリテトラフルオロエチレン（PTFE）：摩擦
係数と摩耗量を低下させる成分として、固体潤滑剤：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
どの固体潤滑剤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。 PTFEの好ましい含有量は最大25％である。こ
の含有量が25％を越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。 PTFEを除く固体潤滑剤の好ましい含有量は最
大10％である。この含有量が10％を越えると軸受
材料の強度が低下する。さらに好ましい含有量は
0.1〜５％、最も好ましい含有量は0.5〜３％であ
る。活性炭の好ましい含有量は最大15％である。こ
の含有量が15％を越えると、軸受材料の強度が低
下する。さらに好ましい含有量は0.5〜10％、最も好ま
しい含有量は１〜15％である。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−長さ
３mm以下、径20〜30μm：黒鉛および二硫化モリ
ブデン−80メツシユアンダー。本発明に係る軸受材料の製造方法および用途に
ついて述べる。所定原料成分を攪拌混練した後、混合物を押出
しによつてペレツト化した後、所定軸受形状に加
工する。加工は切断、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、各成分の作用、特に相互作用について説
明する。（作用）ポリアセタール樹脂は、それ自身ある程度の摺
動特性を有するとともに、アラミド繊維を保持す
る基材となつて、その摺動特性を発揮させる。ア
ラミド繊維はそれ自身すぐれた耐摩耗性を有して
おり、さらに上記基材中に分散された状態で基材
をある種の分散強化により強化して耐荷重性を高
める。このような分散状態にあるアラミド繊維の
先端は軸受成形体表面からけばだつた状態でわず
かに突出しているために、摺動初期での摩耗量が
試験条件初期では多くなることもある。しかし、
摺動が進行するとけばが削り取られ、上述の耐荷
重性にすぐれた成形体表面が相手材と接触するよ
うになる。このような接触状態において摩擦係数
は安定し、高速および／または高荷重摺動下にお
いても焼付は容易には起こらなくなる。また、潤
滑油を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。本発明の任意成分は、それぞれが有する作用
を、上述の基本組成からなる材料の作用に附加す
るものである。よつて、多くの成分を含有させた
軸受材料はさらに改良された摺動特性を有する。
特に、PTFE、固体潤滑剤を含有させた軸受材料
は、上述の最も好ましい含有量範囲で、含有鉄系
焼結材料の長所を有し、さらに従来の（プラスチ
ツク）軸受材料の長所を上まわる程度のきわめて
すぐれた特性を有する。以下、本発明の実施例を説明する。実施例１ポリアセタール樹脂（POM）と潤滑油（オイ
ル）およびアラミド繊維よりなる樹脂軸受材料
の、アラミド繊維配合量を変化させた際の性能を
第２表により説明する。

【表】

【表】表中のNo.で１〜12は本発明、比１〜比４は比較
例、従１〜従２は従来技術の樹脂軸受材料であ
る。第２表より明らかなように、本願の如くアラミ
ド繊維を0.5〜15％として潤滑油と組合せると、
従来技術から予期できない程度に負荷能力を大幅
に向上させることができる。この範囲において、
アラミド繊維の添加量が多くなると負荷能力は向
上していく。しかし、比較例で示される如く、多量に添加し
すぎると逆に負荷能力の低下傾向が見られ、従来
の含油軸受に対して負荷能力の向上効果は期待で
きなくなり、また添加量が少なすぎても組合せの
効果が見られない。実施例２次に、ポリアセタール樹脂（POM）と潤滑油
（オイル）およびアラミド繊維よりなる樹脂軸受
材料の、潤滑油の配合量を変化させた際の性能を
第３表に説明する。

【表】表中のNo.で21〜32は本発明、比５〜比９は比較
例、従１〜従９は従来技術の樹脂軸受材料であ
る。第３表より、本願の如く、潤滑油を２〜10％未
満としてアラミド繊維と組合せると、著しく負荷
能力を向上させることができる。この範囲におい
て、潤滑油の添加量が多くなると負荷能力は向上
していくが、５％を超えると負荷能力の性能低下
傾向がある。比較例である比６や比８の如く10％
添加すると負荷能力は実質的に十分改善されな
い。この点から、10％未満の潤滑油添加が好まし
い。また、添加量が少なすぎても組合せの効果が
見られない。実施例３更に、ポリアセタール樹脂（POM）と潤滑油
（オイル）およびアラミド繊維にPTFEを添加し
た樹脂軸受材料の性能を第４表により説明する。

【表】表中のNo.で、41〜53は本発明、比７は比較例、
従１〜従２は従来技術の樹脂軸受材料である。第４表より、本願の如くアラミド繊維との組合
せにおいて、PTFEと潤滑油が共存した場合に更
に負荷能力が高まることが分かる。但し、多すぎるPTFEの添加は負荷能力を逆に
低下させるため、PTFEの配合は0.5〜15％とす
るのが好ましい。どうしても優れた低摩擦性が確
保したい場合でも、最大25％までとするのがよ
い。最も好ましい含有量は２〜10％である。実施例４次に、熱可塑性樹脂および配合繊維として各種
材料を使用した場合の樹脂軸受材料の性能を第５
表により説明する。

【表】

【表】表中のNo.で、21は本発明、比10および比７は比
較例、従１〜従４は従来技術の樹脂軸受材料であ
る。第５表より、ポリアセタール以外の樹脂とし
て、PC（ポリカーボネート）を用いた比10の場合
は潤滑油を配合しているにも拘らず、本発明に劣
るのはもとより、比７（潤滑油を配合しないポリ
アセタール＋アラミド）よりも負荷能力や耐摩耗
性に劣る。このように、潤滑油とアラミド繊維の組合せ効
果を、十分に発揮させるにはポリアセタール樹脂
を用いる必要がある。また、上記結果から、潤滑油のみの添加は、摩
擦係数をある程度低減することが期待できるのみ
であり、負荷能力については同等レベルもしくは
逆に低下することがある。飛躍的に向上させるた
めには、本願の組合せにより初めて有効であるこ
とが分かる。一方、炭素繊維やガラス繊維を配合したもの
は、過酷な摺動条件下では、純粋なポリアセター
ルにすら各性能が大きく劣る。実施例５ポリアセタール樹脂と潤滑油（オイル）および
アラミド繊維に、他の添加物（固体潤滑剤）を添
加した樹脂軸受材料の性能を第６表により説明す
る。なお、黒鉛および２硫化モリブデンは−250
メツシユであつた。

【表】

〔発明の効果〕

従来、含油（プラスチツク）軸受材料を上回る
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きたが、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
を上回る材料は提供されなかつた。また、ポリア
セタール樹脂そのものも、それなりの特性を有し
ており、従来の改良も、同等レベルの改善が多か
つた。本発明は、このような要望に応えるものであ
り、潤滑油と芳香族ポリアミド繊維を適量ポリア
セタール樹脂に配合することにより、その相乗効
果によつて極めて高い負荷能力を持つた樹脂軸受
材料を得ることができたものであり、他の軸受特
性である摩擦係数や耐摩耗性も含油樹脂軸受材料
と同等以上の性能を発揮することができるもので
あり、この結果として過酷な条件下であつても樹
脂軸受の耐久性を飛躍的に延ばすことができるこ
ととなり、かかる材料を提供したことの工業的意
義は大きい。

【図面の簡単な説明】

第１図は摩擦係数の荷重変化を示すグラフ、第
２図は第１図と同様のグラフ、第３図は限界CV
値の速度依存性を示すグラフ、第４図は摩擦係数
の時間変化を示すグラフ、第５図は第４図と同様
のグラフ、第６図は摩耗量の時間変化を示すグラ
フである。

Claims

【特許請求の範囲】１２％以上10％未満の潤滑油、0.5〜15％の芳
香族ポリアミド繊維および残部のポリアセタール
からなる樹脂軸受材料。２ 0.1〜25％の固体潤滑剤が添加されている、
請求項１記載の樹脂軸受材料。３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２記載
の樹脂軸受材料。