JPH0559387A - 潤滑被覆用組成物 - Google Patents

潤滑被覆用組成物

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JPH0559387A
JPH0559387A JP24827391A JP24827391A JPH0559387A JP H0559387 A JPH0559387 A JP H0559387A JP 24827391 A JP24827391 A JP 24827391A JP 24827391 A JP24827391 A JP 24827391A JP H0559387 A JPH0559387 A JP H0559387A
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resin
graphite
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wear
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JP24827391A
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Seiichi Nakamura
誠一 中村
Minoru Harada
稔 原田
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Nikkiso Co Ltd
Sumico Lubricant Co Ltd
Original Assignee
Nikkiso Co Ltd
Sumico Lubricant Co Ltd
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Abstract

(57)【要約】 【目的】 補強材を配合して被膜の摩耗を減少させ、且
つ摩擦係数を大幅には増大させずにしかも相手部品がア
ルミニウム等の軟質金属製であっても相手部品の摩耗を
著しくは増大させない潤滑被覆用組成物を提供する。 【構成】 ポリアミドイミド樹脂又はポリイミド樹脂
と、該樹脂100重量部に対して二硫化モリブデン、グ
ラファイト、四弗化エチレン樹脂のうち少なくとも1つ
を30〜100重量部と、グラファイトウィスカーを2
〜15重量部とを含有することを特徴とする潤滑被覆用
組成物。

Description

【発明の詳細な説明】
【0001】
【産業上の利用分野】本発明は各種摺動部品の片方の表
面に塗布して被膜を形成し、摩擦係数を低減するために
用いる塗料タイプの補強材を含有する潤滑被覆用組成物
に関する。
【0002】
【従来の技術】各種機械装置の摺動部位には、一般に潤
滑剤を供給することが行われている。従来提供されてい
る潤滑剤のうち、塗料タイプのものは一般的に乾性被膜
潤滑剤と称され、主に合成樹脂及び固体潤滑剤よりな
り、重荷重領域で焼付防止のために使用されるものと、
軽荷重領域で摩擦係数の低減、耐食性の向上を目的に使
用されるものとに分かれる。
【0003】軽荷重領域で使用されるものは、被膜の寸
法精度を高く保つために被膜の摩耗を極力抑えることが
重要であり、この為に合成樹脂の選定及び合成樹脂と固
体潤滑剤との比率の選定が大切である。固体潤滑剤が多
い組成では、被膜の摩擦係数が小さくなるけれども固体
潤滑剤が多い為に被膜自体が軟らかくなり過ぎて被膜の
摩耗が多くなり、一方固体潤滑剤が少ない組成では、被
膜の硬度は硬くなるが固体潤滑剤が少ない為に摩擦係数
が減少せず、従って被膜の摩耗が多くなってしまい、合
成樹脂と固体潤滑剤との比率を自由に選択出来ない制限
があった。
【0004】最近の機械装置はより高性能を追及するた
め、各種摺動部位に課せられる条件が、以前に増して高
荷重、高速になり、潤滑被膜の摩耗が増大し、被膜寿命
が著しく短くなって来た。被膜の耐摩耗性を向上させる
には、特開平2−155958号公報、特開平2−212633号公報
に見られるように被膜の中に補強材として炭素繊維、カ
ーボンブラック、二酸化ケイ素、酸化アルミニウム、チ
タン酸カリウム繊維、セルロース系繊維を配合すること
が実施されているが、被膜の摩耗は大幅に減少するもの
の、補強材を配合することによって摩擦係数が大幅に増
大したり、相手金属の摩耗を著しく増大させるといった
マイナス面も発生しており、完全な解決策は見いだされ
ていない。特に、前記のような苛酷な条件下で且つ相手
部品がアルミニウム等の軟質金属の場合でも、相手部品
の摩耗を増加させないで潤滑作用を行うのは非常に困難
であった。
【0005】
【発明が解決しようとする課題】本発明は、補強材を配
合して被膜の摩耗を減少させ、且つ摩擦係数を大幅には
増大させずにしかも相手部品がアルミニウム等の軟質金
属製であっても相手部品の摩耗を著しくは増大させない
潤滑被覆用組成物を提供することを目的とする。
【0006】
【課題を解決するための手段】本発明による潤滑被覆用
組成物は、ポリアミドイミド樹脂又はポリイミド樹脂
と、該樹脂100重量部に対して二硫化モリブデン、グ
ラファイト、四弗化エチレン樹脂のうちの少なくとも1
つを30〜100重量部と、グラファイトウィスカーを
2〜15重量部とを含有する点に特徴がある。
【0007】
【作用】本発明の潤滑被覆用組成物を構成する成分のう
ち、熱硬化性樹脂としては、耐摩耗性の点で硬質のもの
が良く、樹脂単独の被膜で鉛筆引っ掻き値(JIS K
5400、鉛筆を45°傾けた状態で1kgの荷重を掛
けながら試料表面を引っ掻いて、表面の硬度を鉛筆の濃
度記号で示した値)が4H以上なければ、固体潤滑剤を
配合することで被膜自身が軟らかくなり実用性に向かな
くなる。この鉛筆引っ掻き値で4H以上を満足させる樹
脂として具体的には、ビスフェノールA型・フェノール
ノボラック型・オルソクレゾール型・多官能型のエポキ
シ樹脂、ノボラック型・レゾール型のフェノール樹脂、
ポリアミドイミド樹脂、ポリイミド樹脂、ビスマレイン
イミド・トリアジン樹脂(BT樹脂)等を挙げることが
出来る。これらの熱硬化性樹脂は一種を単独で用いて
も、二種以上を組み合わせて用いても良い。しかし本発
明においては、潤滑用被膜の密着性、耐熱性、耐油性、
更には樹脂単独のフィルムにおける鉛筆引っ掻き値が6
H以上と高いことから、ポリアミドイミド樹脂又はポリ
イミド樹脂を用いるものである。
【0008】固体潤滑剤としては周知のMoS2、グラ
ファイト、四弗化エチレン樹脂(PTFE)を単独又は混
合して用いる。固体潤滑剤の配合割合が樹脂100重量
部に対して30重量部未満では摩擦係数の低減があまり
期待出来ず、逆に摩擦抵抗により摩耗量の増加を生じ
る。一方固体潤滑剤の配合割合が100重量部を超える
と、摩擦係数の低減はあるものの、被膜自体が軟らかく
なり過ぎる点と、樹脂の減少に伴う密着力の低下によっ
て摩耗量が増加するので、固体潤滑剤は30〜100重
量部である必要がある。
【0009】グラファイトウィスカーは、例えば特公昭
62−49363号公報に記載されているような方法で製造さ
れる気相炭素繊維或はこれを1000〜3000℃で黒
鉛化したものである。グラファイトウィスカーの配合割
合が樹脂100重量部に対して2重量部未満では被膜の
補強材としての効果が低下し、15重量部を超えると摩
擦係数の低減効果を損ない、逆に被膜の摩耗を増大させ
てしまうので、グラファイトウィスカーの配合割合は2
〜15重量部であることが必要である。又、グラファイ
トウィスカーの補強材としての効果を充分に生かすには
5〜10重量部とするのが望ましい。
【0010】グラファイトウィスカーは黒鉛化度合によ
り、黒鉛網面の面間隔(d002)が3.35〜3.55Å、
黒鉛網面の厚さ(Lc)が30Å以上の結晶構造を有する
ものが得られるが、本発明においては、d002が3.35
〜3.42Å、Lcが500Å以上のものが被膜の摩耗
防止と相手金属を摩耗させないという点でこれを用いる
のが好ましい。ここで、グラファイトウィスカーの黒鉛
網面の面間隔(d002)及び黒鉛網面の厚さ(Lc)は学振
法で測定した値である。即ち学振法とは試料粉末及び高
純度シリコン粉末を連続してX線回折し、それらのX線
回折線図形よりグラファイトウィスカーの真の回折角及
び半値幅を測定し、これらよりd002、Lcを求める方
法である。又、グラファイトウィスカーの形状は直径
0.2〜5μm好ましくは0.3〜3μmで、そのアスペ
クト比(長さ/直径の比率)の平均値が2〜100好ま
しくは5〜30のものが塗料中への均一な分散、被膜の
強度と表面粗さ、作業性等において好適である。
【0011】尚、結合樹脂と固体潤滑剤及びグラファイ
トウィスカーを配合する際適量の溶剤及びカップリング
剤、レベリング剤等の添加剤を用いて、配合工程を容易
にし、且つ容易に使用出来る粘度に調整することが出来
る。使用する溶剤は樹脂を完全に溶解させるN-メチル-
2-ピロリドン(以下NMPと略記する)だけでは蒸発
が遅いため均一な被膜を形成することが難しい。そこで
溶剤系全体でNMPの配合割合を50〜70重量%、そ
の他にNMPほどの溶解性はないが比較的溶解性の高い
N,N-ジメチルホルムアミド(以下DMFと略記する)
を5〜20重量%配合し、残りの溶剤としてはキシレ
ン、トルエン等の蒸発の早い溶剤を用いれば、特に溶剤
の種類は限定しない。組成物と溶剤との配合割合である
が、製造上及びエアースプレー等の作業性から、組成物
100重量部に対して、溶剤200〜400重量部程度
が適量であるが、被膜形成できる程度であれば制限はな
い。カップリング剤及びレベリング剤の添加量は全組成
の約1重量%で良い。
【0012】
【実施例】
実施例1 相手部品(ブロック材質)がスチール製の場合の実施例
である。表1(試験番号1〜35)に示した合成樹脂1
00重量部を250〜350重量部の溶剤(NMP、D
MF、キシレン等の混合物)に溶解したものに、合成樹
脂100重量部に対し固体潤滑剤と補強材としてグラフ
ァイトウィスカーを加え、更にカップリング剤、レベリ
ング剤を約1%配合し、これらを高速撹拌機(高速ディ
スパー)により予備撹拌し、次いで5リットルのビーズ
ミルにて2時間分散して塗布用試料とし、これを各約1
kg使用した。
【0013】使用した原料の物性を下記する。 合成樹脂:(A)ポリアミドイミド樹脂 縮合タイプ、密度=1.46g/cm3 引張り強さ=1670kg/
cm2 (B)ポリイミド樹脂 付加タイプ、密度=1.60g/cm3 引張り強さ=800kg/c
2 固体潤滑剤:(a)グラファイト 人造黒鉛、50%平均粒径=3.5μm (b)PTFE 分子量=35000〜100000 粒子平均径2.5μm、密度=2.28g/cm3 (c)MoS2 ヘンダーソン鉱山産、六方晶系 50%平均粒径=0.45μm 補強材:(イ)グラファイトウィスカーA 平均直径=1.0μm、平均長さ20μm d002=3.35Å Lc=1000Å以上 (ロ)グラファイトウィスカーB 平均直径=1.0μm、平均長さ20μm d002=3.41Å Lc=530Å (ハ)グラファイトウィスカーC 平均直径=1.0μm、平均長さ20μm d002=3.52Å Lc=40Å 溶剤:NMP、DMF、キシレンは総て工業用グレード
のものを使用した。
【0014】前記の塗布用試料を直径35mm、幅8.
2mm、重さ約22gの鋼製リングの円筒面にエアース
プレーにて約15μmの厚みに塗布し、230℃×30
分の条件で処理し、溶剤等を揮発し合成樹脂を硬化させ
て鋼製リングの表面に潤滑用被膜を形成させた。
【0015】ASTM D-2714-68の試験方法に
従い、この鋼製リングを1500rpmで回転させ、1
00℃で約6.4mm×15.8mm×10.2mmの鋼
製のブロック(重量約7.8g)を、6.4mm×15.
8mmの面の長手方向が鋼製リングの直径方向と平行す
るようにして円筒面に11.34kgfの荷重をかけな
がら鋼製リングに押し付けた状態で、ロードセルにより
摩擦力を測定し、この値を荷重で割った値により摩擦係
数を求めた。摩擦係数の測定の前後のリング、ブロック
の重量変化より摩耗量を測定し、ブロックの表面に出来
た痕の幅及び深さをダイヤモンド針接触式表面粗さ計で
測定した。
【0016】比較例として、補強材を用いない場合、固
体潤滑量に過不足を生じた場合、補強材として(ニ)カ
ーボンファイバー、(ホ)SiCウィスカー、(ヘ)チ
タン酸カリウム繊維を用いた場合、合成樹脂として
(C)エポキシ樹脂、(D)フェノール樹脂、(E)シ
リコーン樹脂を用いた組成(表1、試験番号36〜4
7)について同様に実施した。
【0017】使用した原料の物性等を下記する。 合成樹脂:(C)エポキシ樹脂(硬化条件は180℃×
30分) フェノールノボラック型、硬化剤ジアミノジフェニルメ
タン エポキシ当量176〜181、引張り強度=562kg
/cm2 密度=1.23g/cm3 (D)フェノール樹脂(硬化条件は200℃
×30分) ノボラック型、引張り強度=700kg/cm2 密度=1.83g/cm3 (E)シリコーン樹脂(硬化条件は250℃
×30分) ポリマータイプ:ジメチルポリシロキサン 引張り強度=280kg/cm2、密度=1.87g/c
3 補強材:(ニ)カーボンファイバー 平均繊維径=7.0μm、平均長さ=160μm 出発原料:アクリロニトリル、密度=1.77g/cm3 (ホ)SiCウイスカー 繊維径=0.2〜0.5μm、繊維長さ=50〜200μ
m 結晶:β型、密度=3.19g/cm3 (ハ)チタン酸カリウム繊維 繊維径=0.2〜0.5μm、繊維長さ=10〜20μm 白色針状結晶、密度=3.3g/cm3
【0018】
【表1】 試験 合成樹脂 固体潤滑剤 補強材 摩擦 摩耗量 ブロック痕 備 番号 種類 種類 重量部 種類 重量部 係数 リンク゛ フ゛ロック 幅 深さ (mg) (μm) 考 ─────────────────────────────────── 1 A a 100 イ 15 0.075 3.4 0.1 250 0.3 2 A a 100 イ 3 0.050 3.8 <0.1 200 0.2 3 A a 80 イ 10 0.065 2.5 0.1 240 0.3 4 A a 80 イ 5 0.060 2.4 <0.1 230 0.2 5 A a 60 イ 2 0.050 4.5 <0.1 210 0.2 6 A a 50 イ 6 0.055 1.2 <0.1 220 0.2 7 A b 50 イ 6 0.060 2.3 0.1 240 0.3 8 A b 40 イ 10 0.075 1.6 0.1 250 0.3 9 A b 40 イ 4 0.065 2.2 0.1 240 0.3 10 A b 30 イ 15 0.095 1.9 0.2 280 0.4 11 A b 30 イ 3 0.095 2.4 0.1 250 0.3 12 A c 90 イ 6 0.060 3.7 <0.1 200 0.2 本 13 A c 80 イ 6 0.060 2.5 <0.1 210 0.2 14 A c 70 イ 6 0.065 2.3 <0.1 220 0.2 発 15 A c 60 イ 6 0.070 2.0 0.1 240 0.3 16 A c 50 イ 6 0.070 2.0 0.1 230 0.2 明 17 A a 40 b 20 イ 6 0.050 1.6 <0.1 210 0.2 例 18 A a 20 c 40 イ 6 0.060 1.8 <0.1 220 0.2 19 A b 20 c 40 イ 6 0.055 1.7 <0.1 200 0.2 20 A b 20 c 20 a 20 イ 6 0.055 1.7 <0.1 210 0.2 21 A a 60 ロ 6 0.050 1.9 <0.1 230 0.2 22 A b 60 ロ 6 0.065 2.7 0.1 240 0.3 23 A c 60 ロ 6 0.070 2.3 0.1 240 0.3 24 A a 60 ハ 6 0.050 4.3 <0.1 220 0.2 25 A b 60 ハ 6 0.045 5.0 <0.1 210 0.2 26 A c 60 ハ 6 0.055 4.9 <0.1 230 0.2 27 B a 80 イ 10 0.070 2.4 0.1 230 0.2 28 B a 60 イ 2 0.055 4.3 <0.1 220 0.2 29 B a 50 イ 6 0.055 0.9 <0.1 210 0.2 30 B b 50 イ 6 0.055 1.8 0.1 240 0.3 31 B b 40 イ 5 0.065 2.0 0.1 240 0.3 32 B c 90 イ 6 0.060 3.3 <0.1 210 0.2 33 B a 40 b 20 イ 6 0.055 1.3 <0.1 210 0.2 34 B a 30 b 30 イ 6 0.050 1.9 <0.1 200 0.2 35 B a 40 b 10 c 10 イ 6 0.050 1.6 <0.1 200 0.2 ─────────────────────────────────── 36 A a 60 − − 0.050 6.7 <0.1 200 0.2 37 A b 110 イ 6 0.045 7.3 0.1 240 0.3 38 A b 25 イ 6 0.120 6.3 0.2 270 0.3 39 A a 60 イ 16 0.105 3.9 0.3 290 2.4 40 A a 60 ニ 8 0.125 1.4 2.3 890 0.9 比 41 A a 60 ニ 4 0.095 1.6 1.7 630 0.7 42 A a 60 ニ 2 0.070 1.9 1.0 510 0.5 較 43 A a 60 ホ 6 0.105 1.2 1.7 570 0.7 44 A a 60 ヘ 8 0.110 1.1 0.9 460 0.5 例 45 C c 60 イ 6 0.085 10.4 0.1 240 0.3 46 D c 60 イ 6 0.100 9.6 0.2 260 0.3 47 E c 60 イ 6 0.120 14.3 0.5 330 0.4
【0019】表1の試験番号1〜35及び36〜39と
の比較により、ポリアミドイミド樹脂又はポリイミド樹
脂及びグラファイトウィスカーを用いた場合、グラファ
イト、PTFE、MoS2のいずれの固体潤滑剤でも、
本発明の潤滑被覆用組成物は相手金属がスチールの場合
に摩擦係数が高くなり過ぎず、リングの摩耗量が少なく
(即ち潤滑被覆の強度が高く)、又ブロックの摩耗量が
少なく且つブロック痕の幅、深さが小さく(即ち相手金
属を攻撃せず)、優秀な潤滑被覆用組成物であることが
分かる。
【0020】表1の試験番号40〜44の結果より、グ
ラファイトウィスカー以外の補強材を用いたときには摩
擦係数が高い場合があったり、ブロックの摩耗量が大き
く、ブロック痕が大きく、相手金属を攻撃してしまう状
態となり、潤滑被覆用組成物としては十分でないことが
分かる。
【0021】表1の試験番号45〜47の結果より、ポ
リアミドイミド樹脂、ポリイミド樹脂以外の場合、リン
グの摩耗量が大きく、即ち潤滑被覆の強度が十分ではな
いことが分かる。
【0022】実施例2 相手部品(ブロック材質)がアルミニウム製の場合の実
施例である。ハイシリコンアルミ材(Si:17%、C
u:4.5%、Mg:0.5%含有、硬度HRB 80)
で作られた、スチールの場合のブロック(重量約2.7
g)と同じ寸法のものを用いた。表2の組成のものにつ
いて、同様に摩擦係数、摩耗量、ブロック痕の幅及び深
さを測定した。比較例として、補強材を入れない場合、
補強材としてカーボンファイバー、チタン酸カリウム繊
維を用いた場合について測定した。
【0023】
【表2】 試験 合成樹脂 固体潤滑剤 補強材 摩擦 摩耗量 ブロック痕 備 番号 種類 種類 重量部 種類 重量部 係数 リンク゛ フ゛ロック 幅 深さ 考 (mg) (μm) ────────────────────────────────── 48 A a 80 イ 10 0.065 2.3 <0.1 690 0.7 49 A a 80 イ 5 0.065 2.6 <0.1 640 0.6 50 A a 60 イ 2 0.055 4.6 <0.1 730 0.8 51 A a 50 イ 15 0.085 1.8 <0.1 790 0.9 本 52 A a 50 イ 6 0.050 0.9 <0.1 710 0.8 53 A b 50 イ 6 0.050 2.3 <0.1 690 0.7 発 54 A b 40 イ 10 0.075 1.5 <0.1 790 0.9 55 A b 40 イ 5 0.070 2.1 <0.1 730 0.8 明 56 A c 50 イ 6 0.065 2.1 <0.1 730 0.8 57 A a 40 例 b 20 イ 6 0.045 1.5 <0.1 740 0.8 58 A a 20 c 40 イ 6 0.060 1.9 <0.1 630 0.6 59 A c 40 b 20 イ 6 0.055 1.9 <0.1 750 0.8 60 A a 20 b 20 c 20 イ 6 0.050 1.8 <0.1 730 0.8 61 B a 80 イ 10 0.070 2.0 <0.1 700 0.7 62 B a 50 イ 6 0.055 0.9 <0.1 720 0.8 63 B b 50 イ 6 0.060 1.7 <0.1 700 0.7 64 A a 60 ロ 6 0.055 2.4 <0.1 760 0.8 65 A b 60 ロ 6 0.050 2.7 0.1 800 0.9 66 A a 60 ハ 6 0.055 4.0 0.1 850 1.0 67 A c 60 ハ 6 0.070 3.9 0.1 870 1.1 ────────────────────────────────── 68 A a 60 − − 0.050 5.8 <0.1 810 1.0 69 A a 60 イ 16 0.100 3.7 0.1 940 1.2 比 70 A a 60 ニ 2 0.105 1.1 0.3 1320 3.4 較 71 A a 60 ヘ 4 0.060 1.3 0.2 1120 2.6 例
【0024】表2の試験番号48〜67及び68〜71
との比較により次のことが分かる。 補強材としてグラファイトウィスカー以外のものを用
いた時はリングの摩耗量は少なく出来るが、ブロックの
摩耗量及び痕の幅、深さが大きくなり、即ち相手金属を
かなり攻撃してしまうことが分かる。 本発明の潤滑被覆用組成物は、補強材を用いない場合
よりも、ブロック痕の幅、深さがやや大きい場合もある
が、ブロック摩耗量を殆ど増加させずにリングの摩耗量
を小さくすることが出来、即ち相手金属が軟質金属であ
るアルミニウムの場合でもあっても摩耗量を殆ど増加さ
せずに潤滑被覆の摩耗が小さくなることが分かる。
【0025】
【発明の効果】以上のごとく本発明による潤滑被覆用組
成物によれば、従来の潤滑被覆用組成物よりも潤滑被覆
の摩耗量を減少させることが可能であり、即ち潤滑被覆
の寿命を延ばすことが可能であり、この際に相手部品が
アルミニウム等の軟質金属であってもその摩耗量を殆ど
増加させない利点がある。
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (51)Int.Cl.5 識別記号 庁内整理番号 FI 技術表示箇所 C10M 147:02) C10N 10:12 20:06 30:06 40:06

Claims (2)

    【特許請求の範囲】
  1. 【請求項1】 ポリアミドイミド樹脂又はポリイミド樹
    脂と、該樹脂100重量部に対して二硫化モリブデン、
    グラファイト、四弗化エチレン樹脂のうち少なくとも1
    つを30〜100重量部と、グラファイトウィスカーを
    2〜15重量部とを含有することを特徴とする潤滑被覆
    用組成物。
  2. 【請求項2】 グラファイトウィスカーの黒鉛網面の面
    間隔(d002)が3.35〜3.42Å、黒鉛網面の厚さ(L
    c)が500Å以上、平均直径が0.2〜5μm、アスペ
    クト比の平均値が2〜100である請求項1記載の潤滑
    被覆用組成物。
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