JPH058219B2

JPH058219B2 -

Info

Publication number: JPH058219B2
Application number: JP60108576A
Authority: JP
Inventors: Sanae Mori
Original assignee: Daido Metal Co Ltd
Current assignee: Daido Metal Co Ltd
Priority date: 1985-05-21
Filing date: 1985-05-21
Publication date: 1993-02-01
Also published as: DE3616360C2; GB2177099B; JPS61266451A; DE3616360A1; GB8612339D0; US4703076A; GB2177099A

Description

【発明の詳細な説明】

〔産業上の利用分野〕本発明は、低摩擦性と耐摩耗性にすぐれた摺動
部材用組成物、特に摺動部材、シール材の全体又
は一部を成形、積層、又は含浸被覆するための特
定フツ素樹脂系組成物に関する。〔従来の技術〕従来軸受材等の摺動部材用の合成樹脂組成物な
いしそれからなる摺動部材としては、例えば(1)特
公昭47−31097号公報、(2)特公昭52−34698号公
報、(3)特開昭55−166526号公報、及び(4)特開昭59
−103022号公報に開示されているものがある。まず(1)の特公昭47−31097号公報記載のものは、
ポリテトラフルオロエチレンを連続層とし、これ
にポリイミドを分散させた潤滑性耐摩耗性組成物
であつて軸受用に用いられるものであり、(2)の特
公昭52−34698号公報の記載のものはオキシベン
ゾイルポリエステルと、テトラフルオロエチレ
ン、パーフルオロプロピレン、クロロトリフルオ
ロエチレン及びビニリデンフルオライドからなる
群から選ばれた少なくとも１つの不飽和ハロゲン
化単量体の付加重合体であつて、少なくとも204
℃（400〓）の温度で熱的に安定であり、且つ重
合体中のハロゲン単位の少なくとも80モル％がフ
ツ素であるポリフツ化付加重合体に、オキシベン
ゾイルポリエステルとポリフツ化付加重合体の重
量比が１：100乃至100：１の割合で含まれた組成
物からできた潤滑剤のいらないベアリングに関す
る。また(3)特開昭55−166526号公報には、テトラフ
ルオロエチレン樹脂90〜97重量％、ポリフエニレ
ンサルフアイド樹脂３〜10重量％からなる合成樹
脂が摺動面に５〜50ミクロン厚さに被着形成され
た摺動部材とその製造方法が示されており、(4)特
開昭59−103022号公報には、金属裏金の表面に施
された多孔質金属層の孔〓とその表面に、(イ)テト
ラフルオロエチレン−エチレン共重合樹脂
（ETFE）、フツ化ビニリデン樹脂（PVDF）、ク
ロロトリフルオロエチレン樹脂（PCTFE）及び
テトラフルオロエチレン−ヘキサフルオロプロピ
レン−ペルフルオロアルキルビニルエーテル共重
合樹脂（EPE）からなる群から選ばれた１種を
0.1〜50容量％と、残部の実質的にテトラフルオ
ロエチレン樹脂（PTFE）とからなる組成物、(ロ)
テトラフルオロエチレン−ヘキサフルオロプロピ
レン共重合樹脂（FEP）、テトラフルオロエチレ
ン−パーフルオロアルキルビニルエーテル共重合
樹脂（PFA）、ETFE、PVDF、PCTFE及び
EPEからなる群から選ばれた少なくとも１種を
0.1〜50容量％と、残部の実質的にPTFEとから
なる組成物、及び(ハ)FEP、PFA、ETFE、
PVDF、PCTFE及びEPEからなる群から選ばれ
た少なくとも１種を0.1〜50容量％と、鉛、錫及
びその合金などの低融点金属潤滑剤、金属酸化
物、金属硫化物、金属フツ化物及びグラフアイト
などの固体潤滑剤、カーボンフアイバーなどの繊
維材料、並びにSiCなどのセラミツクスからなる
群から選ばれた少なくとも１種を、0.1〜35容量
％と、残部の実質的にPTFEとからなり、PTFE
以外の各成分の合計が0.2〜70容量％である組成
物、のうちのいずれかの含浸被覆用組成物が含浸
及び被覆して形成された耐摩耗性にすぐれた軸受
材料が示されている。そしてこれらフツ素系樹脂組成物ないしそれか
らなる摺動部材は、いずれも潤滑性がありかつ耐
摩耗性がすぐれ他の樹脂からなるものと比べてこ
の分野の各種用途に広く利用されている。〔発明が解決しようとする問題点〕上記のとおり(1)〜(4)公報に開示のものはそれな
りに摺動材組成物ないしそれからなる摺動部材と
して有用ではあるが、近時これらに要求される性
質が多様となつていることもふまえると、特に摺
動性を支えるために極めて重要とされる低摩擦性
及び耐摩耗性の点においては必ずしも満足できる
ところまできているとはいえなかつた。本発明者は、この点に着目しより改善されたも
のとして、既に特開60−258297号明細書記載の発
明を完成している。その要旨は、金属裏金の表面に施された多孔質金属層の孔〓
とその表面に次の含浸被覆用組成物即ち (イ) FEP、PFA、ETFE、PVDF、PCTFEおよ
びEPEからなるＡ群からえらばれた少なくと
も一種を合計で0.1〜50容量％：複合金属酸化物0.1〜35容量％；及び残部が
実質的にPTFEとからなり、PTFE以外の各成
分の合計が0.2〜70容量％である組成物、 (ロ) FEP、PFA、ETFE、PVDF、PCTFEおよ
びEPEからなるＡ群からえらばれた少なくと
も一種を合計で0.1〜50容量％；複合金属酸化物；金属酸化物；該金属酸化物と上記複合金属酸
化物との合計量は0.1〜35容量％、及び残部が実質的にPTFEからなりPTFE以外の
各成分と合計が0.2〜70容量％である組成物、 (ハ) FEP、PFA、ETFE、PVDF、PCTFEおよ
びEPEからなるＡ群からえらばれた少なくと
も一種を合計で0.1〜50容量％；複合金属酸化物； Pb、Snおよび／またはその合金などの低融
点金属潤滑剤、金属硫化物、金属フツ化物およ
びグラフアイトなどの固体潤滑剤、カーボンフ
アイバーなどの繊維材料、ならびにSiCなどの
セラミツクスからなるＢ群から選ばれた少なく
とも一種；該Ｂ群から選ばれた少なくとも一種
と上記複合金属酸化物との合計量は0.1〜35容
量％、及び残部が実質的にPTFEからなりPTFE以外の
各成分の合計が0.2〜70容量％である組成物、 (ニ) FEP、PFA、ETFE、PVDF、PCTFEおよ
びEPEからなるＡ群からえらばれた少なくと
も一種を合計で0.1〜50容量％；複合金属酸化物；金属酸化物； Pb、Snおよび／またはその合金などの低融
点金属潤滑剤、金属硫化物、金属フツ化物およ
びグラフアイトなどの固体潤滑剤、カーボンフ
アイバーなどの繊維材料、ならびにSiCなどの
セラミツクスからなるＢ群から選ばれた少なく
とも一種；該Ｂ群から選ばれた少なくとも一種
と上記複合金属酸化物と上記金属酸化物との合
計量は0.1〜35容量％、及び残部が実質的にPTFEからなり、PTFE以外
の各成分の合計が0.2〜70容量％である組成物、のうちのいずれか１つの含浸被覆用組成物が含浸
および被覆して形成された、耐摩耗性にすぐれた
摺動部材にあるが、これでもまだ要求に対しては
低摩擦性及び耐摩耗性の双方共十分とはいえなか
つたのである。本発明者が今回採りあげた解決し
ようとする問題点も、同じくこの延長線上にある
のであり、したがつて本発明の目的とするところ
は、前記従来の摺動部材用組成物ないし摺動部材
の欠点を改善しより低摩擦性及び耐摩耗性のすぐ
れた摺動部材用組成物を提供することにある。〔問題点を解決するための手段〕そして、上記問題点を解決し低摩擦性及び耐摩
耗性のすぐれた摺動部材組成物ないし摺動部材を
提供するために、本発明は、以下に説明するとお
りの特定手段を採用したものである。すなわち、
第１の発明は、溶融性のないテトラフルオロエチ
レン樹脂（PTFE）をベース成分とし、これに溶
融性のあるＡ群のフツ素樹脂及びＢ群の樹脂を配
合させてなる摺動部材用組成物であつて、テトラ
フルオロエチレン−パーフルオロアルキルビニル
エーテル共重合樹脂（PFA）、テトラフルオロエ
チレン−ヘキサフルオロプロピレンエーテル共重
合樹脂（FEP）及びテトラフルオロエチレン−
ヘキサフルオロプロピレン−ペルフルオロアルキ
ルビニルエーテル共重合樹脂（EPE）よりなる
Ａ群から選ばれた少なくとも１種の溶融性フツ素
樹脂の１〜25容量％、オキシベンゾイルポリエス
テル、ポリフエニレンサルフアイド並びに熱硬化
性樹脂としてポリイミド樹脂、ポリアミドイミド
樹脂及びシリコン樹脂よりなるＢ群から選ばれた
少なくとも１種の樹脂の１〜25容量％、並びに残
部としてテトラフルオロエチレン樹脂の少なくと
も55容量％を含む摺動部材用組成物を内容とし、
第２の発明は、溶融性のないテトラフルオロエチ
レン樹脂をベース成分とし、これに溶融性のある
Ａ群のフツ素樹脂、Ｂ群の樹脂及びＣ群の添加剤
を配合させてなる摺動部材用組成物であつて、テ
トラフルオロエチレン−パーフルオロアルキルビ
ニルエーテル共重合樹脂、テトラフルオロエチレ
ン−ヘキサフルオロプロピレンエーテル共重合樹
脂及びテトラフルオロエチレン−ヘキサフルオロ
プロピレン−ペルフルオロアルキルビニルエーテ
ル共重合樹脂よりなるＡ群から選ばれた少なくと
も１種の溶融性フツ素樹脂の１〜25容量％、オキ
シベンゾイルポリエステル、ポリフエニレンサル
フアイド並びに熱硬化性樹脂としてポリイミド樹
脂、ポリアミドイミド樹脂及びシリコン樹脂より
なるＢ群から選ばれた少なくとも１種の樹脂の１
〜25容量％、金属潤滑剤、金属酸化物、複合金属
酸化物、金属硫化物、金属フツ化物、炭素系固体
潤滑剤、繊維材料及びセラミツクスよりなる群か
ら選ばれた少なくとも１種の0.5〜25容量％、並
びに残部としてテトラフルオロエチレン樹脂の少
なくとも55容量％を含む摺動部材用組成物をその
内容とする。そして、両発明共フツ素系樹脂としては、勿論
溶融性のあるPFA、FEP及びEPEからなるＡ群
のもの１種以上と溶融性のないPTFEを組み合わ
せた種々の場合すなわちPTFE−PFA、PTFE−
EPE、PTFE−FEP、PTFE−PFA−EPE、
PTFE−PFA−FEP、PTFE−PFA−EPE−
FEPの組み合わせ配合したものがすべて使用可
能であるが、これらは焼成段階で相溶して元の
PFA、FEP、EPE、又はPTFE及びその単なる
混合物とは全く異なる別の特性を有する単一物質
となるものである。この点は焼成前は、PTFE、
PFA、FEP、EPEの各々の溶融点（m.p.）を示
すが、一度焼成すると溶融点は一つとなることか
らもわかるが、この単一物質を光学的顕微鏡及び
示差走査熱量計（DSC）による分析で調べてみ
ると、前記各組み合わせ配合物は相溶した組織と
なつており、組み合わせ配合物の各成分の境界は
依存しないことがわかる。すなわち、本願発明の
組成物は単純なポリマーブレンドではないのであ
る。なお、上記Ａ群の溶融性フツ素樹脂成分を
PFA、FEP及びEPEと特定したのは、他のフツ
素樹脂例えばETFE、PVDF、PCTFE等又はそ
れらを含めて摺動部材を成形する場合（この場合
の製品は以下単体又は単体摺動部材という。）に
製造工程の焼成段階において分解、亀裂、フクレ
等の著しい変形を生じたり、また機械的強度が著
しく低下することがあるからであるが、あらかじ
め製造された摺動部材用基体にこれらＡ群の成分
（PFA、FEP、EPE）を含浸被覆により一体化さ
せる場合（この場合の製品は複合対又は複合摺動
部材という。）には、上記他のフツ素樹脂
（ETFE、PVDF、PCTFE等）を併用することも
できる。このＡ群の成分の使用量は容量％で全体の１〜
25％であるが、この限定理由は、１容量％未満の
場合には目的とする低摩擦性、耐摩耗性が得られ
ず、他方25容量％をこえると耐摩耗性が向上する
けれども摩擦係数と摩擦温度が上昇して摺動特性
を低下させる傾向がでてくるからである。次にＢ群の成分としては、オキシベンゾイルポ
リエステル、ポリフエニレンサルフアイド又は熱
硬化性樹脂のいずれか又はそれらの２種以上の組
み合わせが選ばれその使用量は全体の１〜25容量
％であるが、但しこの量が１容量％未満の場合は
低摩擦性、耐摩耗性が低下し、また25容量％をこ
えると耐摩耗性が向上するけれぼも摩擦係数が上
昇して摺動特性、軸受特性を低下させることにな
るからである。なお上記熱硬化性樹脂とは既述のとおりポリイ
ミド樹脂、ポリアミドイミド樹脂及びシリコーン
樹脂であつて、焼成段階において分解、亀裂、フ
クレ等の著しい変形を生じない樹脂を指す。またＣ群の成分としての金属潤滑剤、固体潤滑
剤、繊維材料、セラミツクス等の使用量も、0.5
〜25容量％であるが、0.5容量％未満では耐摩耗
性に関し組成物を添加したことによる効果が生ぜ
ず添加する意味がない。また、25容量％をこえて
添加すると脆化してくるからである。なお、金属潤滑剤とはPb、Sn、Cu、Zn、Bi、
Cd、In、Li、及び／又はその合金を示す。また
金属酸化物とは、Zn、Al、Sb、Ｙ、In、Zr、
Mo、Cd、Ca、Ag、Cr、Co、Ti、Si、Mn、
Sn、Ce、Ｗ、Bi、Ta、Fe、Cu、Pb、Ni、Te、
Nb、Pt、Ｖ、Pd、Mg、Li、の各酸化物を示し、
複合金属酸化物とは、CoO−Al₂O₃、TiO₂−
ZnO₂、PbO−TiO₂、CoO−SnO₂、MgO−
Al₂O₃、ZrO₂−SiO₂、CoO−Al₂O₃−MgO、CoO
−Al₂O₃−Cr₂O₃、CoO−ZnO−MgO、Pb₃O₄−
Sb₂O₃−TiO₂、Cr₂O₃−Sb₂O₃−TiO₂、Cr₂O₃−
CuO−MnO₂、CoO−Cr₂O₃−Fe₂O₃、CoO−
ZnO₂−NiO₂−TiO₂、CoO−Cr₂O₃−MnO₂−
Fe₂O₃、などであり、金属弗化物とは、PbF₂、
AlF₃、CdF₂、BaF₂などを示し、また炭素系固体
潤滑剤には、弗化黒鉛、グラフアイト、コークス
及びカーボン等がある。繊維部材とはカーボンフ
アイバー、グラスフアイバー、木綿（セルロー
ス）、アスベスト、ロツクウール、チタン酸カリ
ウム繊維、芳香族ポリアミド繊維などの天然及び
人工繊維を示し、セラミツクスとはSiC、TiC、
TiN、B₄C、BN、Si₃N₄、AlN、HfN、TaN、
WC、TaC、VC、ZrC、などを示す。以上の成分を用いるが、更に残部としての
PTFEの量を少なくとも55容量％とする必要があ
り、即ちPTFE以外の各成分の合計量を45容量％
未満に押えなければならない。何故なら、この合
計が45容量％をこえると脆化し、かつ各構成要素
の相乗効果が失われ摩擦係数と摩擦温度が上昇し
て摺動特性が低下するからである。これらの成分から組成物を製造するには、乾式
法と混式法の二通りの方法があり、乾式法は単に
混合すれば良いが混式法は、PTFEデスパージヨ
ン〔PTFE30重量％、残部70重量％が水である水
性分散液〕にPTFE以外の成分と更に必要に応じ
表面活性剤、トルエン等の有機溶剤、硝酸アルミ
ニウム等の凝固剤等を添加混合してペースト状の
混合物とする方法である。本願発明の組成物は、
単体、複合体の製造に用いられるのであるが、特
に複合体製造法としては、含浸被覆する方法の
外、シートに一旦成形して貼合わせる方法等があ
る。なお、本発明に使用される裏金は鋼以外の金属
でもよく、また裏金にはメツキなしかまたは銅メ
ツキ以外の他の金属、合金でもよく、また裏金に
形成される多孔質は前記青銅など銅系合金以外の
他の金属、合金を用いてもよい。〔実施例〕以下従来品と本発明実施品とについて、その製
造方法と試験結果を詳述する。例１（単体製造の場合）次の工程順で単体摺動部材を成形した。 (a) 計量工程まず表１の組成比の粉末を計量した。 (b) 混合工程混合機（例えばヘンシエルミキサー）で２〜
10分間混合した。 (c) 圧粉工程 1.000Kg／cm²なる圧縮力でもつて直径50mm、
長さ50mm寸法の丸棒または外径35mm、内径15
mm、長さ40mm寸法の中空丸棒（円筒体）の圧粉
体を製造した。 (d) 焼成工程不活性ガス（例えばN₂ガス）または大気
（空気）雰囲気中で常温より徐々に昇温し、327
℃〜400℃で数時間焼成保持後、炉冷する。前
記(a)〜(c)の工程により、単体摺動部材No.１、２
（従来品）およびNo.３〜10（本発明品）を得るこ
とができた。このものの軸受性能は表１に示し、試験条件
を表２に示した。例２（複合体製造の場合）次の各工程により複合摺動部材を製造した。 (a) 1.24mm厚さを有する一般構造用低炭素鋼の表
面上に銅メツキを5μｍ施す工程、 (b) 前記銅メツキ上に銅系粉末を厚さ0.35mmを散
布する工程、 (c) 前記粉末を大気雰囲気で800〜860℃の温度で
多孔質に焼結する工程、 (d) 前記多孔質層の表面上に、表１に示した含浸
被覆用組成物を塗布後、ロール間に通して前記
多孔質層の孔間〓に、または多孔質層の孔〓と
その表面上に前記組成物を含浸および被覆さ
せ、次いで327〜400℃の温度で２〜５分間焼成
し、さらにロールを通過させて厚みを均一にし
て総肉厚1.50mmとし、従来品（No.11〜13）およ
び本発明品（No.14〜17）を得た。このものの試
験結果を表１に示し、試験条件を表２に示し
た。例３（複合体製造の場合）次の工程により複合摺動部材を製造した。 (a) 上記例１で作成された直径50mm、長さ50mm寸
法の丸棒を例えばスカイビング法等により0.5
mm厚さのシートを得る工程、 (b) 1.0mm厚さを有する一般構造用低炭素鋼を脱
脂後、表面をシヨツトブラスト、リニツシヤー
ベルト等により粗面化させる工程、 (c) エポキシ系接着剤にて接着させるか、あるい
はPFA、FEPフイルムを炭素鋼とシートの間
に介して熱圧着させて鋼とシートを接着させる
工程。

【表】

〔発明の効果〕

表１からわかるように、従来品〔試料No.１、２
（単体）及び試料No.11〜13（複合体）〕と、本発明
品〔試料No.３〜10（単体）及び試料14〜19（複合
体）〕を比較すると、摩擦係数及び摩耗量につい
て次のとおり本発明の方が明らかに改善されてい
るのである。まず単体については、従来品No.１と本発明のNo.
３を比較すると、本発明品No.３は、従来品No.１の
組成にただＡ群に属する溶融性のあるEPEを添
加含有されるのみであるが、摩耗量がNo.１の
19.0μｍに対し6.5μｍで約1/3な減少して耐摩耗性
の向上を示しており、また摩擦係数も低下し明ら
かに低摩擦性であるということができる。また従来品No.２と本発明品No.４を比較すると、
上記摩擦、摩耗特性について一段と改善されてい
ることがわかる。更に従来品No.１と本発明品No.５
〜10を比較してもいずれも上と同様に摩擦摩耗特
性の向上がみられることがわかる。同様に複合体については、従来品No.11と本発明
品No.14を比較すると、本発明品No.14は従来品No.11
の組成に単にＡ群に属するEPEを添加含有させ
るのみで摩耗量が1/3.5に減少しており、これは
耐摩耗性にすぐれていることを示し、かつ摩擦係
数も本発明品No.14の方がかなり低い値となつてお
り低摩擦性であることを示しているのである。また、従来品No.12と本発明品No.15を比較する
と、本発明品No.15は従来品No.12に更ちＢ群に属す
るオキシベンゾイルポリエステルを添加含有させ
るのみで、摩耗量が1/4.5に減少し、かつ摩擦係
数も小さく、低摩擦性を有するということができ
る。更に、従来品No.13と本発明品No.17を比較する
と、本発明品No.17は従来品No.13の組成に単にＢ群
に属するPPSのみを添加含有させるのみで摩耗量
が約1/2.7に減少し、かつ摩擦係数も低く、低摩
擦性を示すのである。そのほか本発明の摺動部材
用組成物を例１のように単体摺動部材として使用
（比較的低荷重用として使用）してもよく、また
例２のように複合摺動部材として使用すると、前
者（例１）に比し後者（例２）は金属裏金を備え
ることによつて機械的強度の向上、熱伝導性の向
上を図り耐荷重性、非焼付性、寸法安定性などの
軸受特性を飛躍的に向上させることができる。なお、例３は例２とほぼ同等の軸受特性を有す
る。本発明の摺動部材用組成物を使用して製造され
た単体摺動用部材の用途を具体的に説明すると、
OA機器、自動車用シヨツクアブソーバー用ピス
トンリング、オイルシールおよび一般産業用機器
であり、複合摺動部材の用途は、具体的には自動
車用シヨツクアブソーバーの油圧シリンダのよう
な往復摺動する機構の軸受、又はシール材、ポン
プ用軸受、一般産業用機器、その他油潤滑あるい
は無潤滑用軸受などの種々の用途に使用し得る。以上、説明した通り本発明は、実用的、経済的
に産業上極めて有用なものである。

Claims

【特許請求の範囲】１溶融性のないテトラフルオロエチレン樹脂を
ベース成分とし、これに溶融性のあるＡ群のフツ
素樹脂及びＢ群の樹脂を配合させてなる摺動部材
用組成物であつて、テトラフルオロエチレン−パ
ーフルオロアルキルビニルエーテル共重合樹脂、
テトラフルオロエチレン−ヘキサフルオロプロピ
レン共重合樹脂及びテトラフルオロエチレン−ヘ
キサフルオロプロピレン−ペルフルオロアルキル
ビニルエーテル共重合樹脂よりなるＡ群から選ば
れた少なくとも１種の溶融性フツ素樹脂の１〜25
容量％、オキシベンゾイルポリエステル、ポリフ
エニレンサルフアイド並びに熱硬化性樹脂として
ポリイミド樹脂、ポリアミドイミド樹脂及びシリ
コン樹脂よりなるＢ群から選ばれた少なくとも１
種の樹脂の１〜25容量％、並びに残部としてテト
ラフルオロエチレン樹脂の少なくとも55容量％を
含む摺動部材用組成物。２溶融性のないテトラフルオロエチレン樹脂を
ベース成分とし、これに溶融性のあるＡ群のフツ
素樹脂、Ｂ群の樹脂及びＣ群の添加剤を配合させ
てなる摺動部材用組成物であつて、テトラフルオ
ロエチレン−パーフルオロアルキルビニルエーテ
ル共重合樹脂、テトラフルオロエチレン−ヘキサ
フルオロプロピレン共重合樹脂及びテトラフルオ
ロエチレン−ヘキサフルオロプロピレン−ペルフ
ルオロアルキルビニルエーテル共重合樹脂よりな
るＡ群から選ばれた少なくとも１種の溶融性フツ
素樹脂の１〜25容量％、オキシベンゾイルポリエ
ステル、ポリフエニレンサルフアイド並びに熱硬
化性樹脂としてポリイミド樹脂、ポリアミドイミ
ド樹脂及びシリコン樹脂よりなるＢ群から選ばれ
た少なくとも１種の樹脂の１〜25容量％、金属潤
滑剤、金属酸化物、複合金属酸化物、金属硫化
物、金属フツ化物、炭素系固体潤滑剤、繊維材料
及びセラミツクスよりなる群から選ばれた少なく
とも１種の0.5〜25容量％、並びに残部としてテ
トラフルオロエチレン樹脂の少なくとも55容量％
を含む摺動部材用組成物。