JPH0617689B2

JPH0617689B2 - 摺動部材用組成物

Info

Publication number: JPH0617689B2
Application number: JP61281902A
Authority: JP
Inventors: 英二佐藤; 博須田; 勝岩倉; 隆前田; 忠明高瀬; 剛古城戸; 俊幸西尾
Original assignee: Oiles Industry Co Ltd
Current assignee: Oiles Industry Co Ltd
Priority date: 1986-11-28
Filing date: 1986-11-28
Publication date: 1994-03-09
Anticipated expiration: 2009-03-09
Also published as: JPS63135616A

Description

【発明の詳細な説明】〔産業上の利用分野〕本発明は、耐熱性が要求される箇所に使用されて好適な
摺動部材用組成物に関するものである。

本発明において、「摺動部材」とは諸種の機械において
荷重と滑りとを受ける箇所に使用される軸受ブッシュ、
すべり板、あるいは荷重と滑りとに加えて密封機能をも
要求される、例えば自動車排気管の球面管継手に使用さ
れるシールリングなどを含むものである。

〔従来の技術〕

従来、この種類の摺動部材としては、金属材料や、黒鉛
その他のセラミックからなる非金属材料や、サーメット
などの複合材料や、更には、四ふっ化エチレン樹脂（Ｐ
ＴＦＥ）や、ポリイミド樹脂などの耐熱プラスチック材
料などが知られている。

これらは、いずれも、耐熱性を有しているが、乾燥摩擦
条件の下においては、摩擦や摩耗に問題があったり、機
械的強度、特に、衝撃強度に難点があったり、相手材と
なじみ性が必ずしも良好でないなどの問題が残されてい
る。

既に、これらの問題を解決するために、例えば、米国特
許第１１３７７３号明細書や、特公昭４４−２３９６６
号公報に開示されているように、黒鉛を特殊処理して得
られる膨張黒鉛を補強材（金属繊維など）と共に造形し
た摺動部材が開発されているが、このものは、耐熱性を
有し、相手材とのなじみ性にすぐれている反面、乾燥摩
擦における摺動時に往々にして異常音を発生するという
欠点がある。

この他に、雲母や石綿などの耐熱材料を、同様に、補強
材と共に造形した摺動部材も知られているが、これらに
ついても同様の問題がある。

また特開昭５７−３３２６７号公報には、グラファイト
と金属繊維綿との混合物をプレス成形によって形成した
摺動部材が開示されているが、このものもまた乾燥摩擦
における摺動時に往々にして異常音を発生するという欠
点がある。

〔発明が解決しようとする問題点〕

この異常音の発生原因について、本発明者らはあらゆる
角度から実験を行った結果、次のことを見出した。

すなわち、この種の摺動部材において、該部材を構成す
る補強材としての金属繊維が摺動面に微細な摩耗粉とし
て堆積し、この摩耗粉が高温で酸化されて酸化物となっ
て摺動面に介在し、摺動面においてアブレッシブに作用
して摩擦摩耗特性を著しく阻害するとともに異常音の発
生を惹起するということである。また、乾燥摩擦条件下
では相手材表面への固体潤滑被膜の造膜性の良否が摩擦
摩耗特性に多大な影響を与えることも見出した。

本発明は、摺動面に油あるいはワックスなどの潤滑油剤
の適用が困難な用途、例えば、常温から高温（３００℃
以上）までの広い温度範囲にわたって乾燥摩擦条件の下
において使用するのに適し、上記の条件の下における使
用の際に、摩擦摩耗特性に優れ、異常音の発生のない摺
動部材用組成物を得ることを目的とするものである。

〔問題点を解決するための手段〕

本発明は、上述した目的を達成するべく次の技術的手段
（構成）を採る。

すなわち、鉄または鉄を主成分とする鉄合金から成るワ
イヤー、ファイバー、ウール、リボン、箔のチヨップあ
るいは粉末から選択される補強材40〜80重量％と炭酸カ
ルシウムおよびあるいは酸化ホウ素粉末２〜30重量％と
フェノール樹脂結合剤３〜15重量％と残部固体潤滑剤粉
末とを混合した混合粉末から成る摺動部材用組成物であ
る。

上述した構成において、主成分をなす固体潤滑剤として
は、黒鉛、二硫化モリブデン、二硫化タングステンなど
が使用され、組成物中に１０〜３５重量％の割合で混合
される。

補強材としての金属製ワイヤー、ファイバー、ウール、
リボン、箔のチヨップおよび粉末は、鉄又は鉄を主成分
とする鉄合金、例えば鉄鋼、ステンレス鋼が使用される
が、これに銅又は銅を主成分とする銅合金、例えば青
銅、リン青銅、鉛青銅、黄銅、アルミ青銅などを混合し
た混合物として使用することもできる。

補強材としてのワイヤー、ファイバーおよびウールのチ
ヨップは、直径２０〜２００μ、長さ１００μ〜１０m
m、リボン及び箔のチヨップは、一辺が１００μ〜３mm
の略方形状、金属粉末は４０〜４００メッシュのものが
使用される。

これら補強材は組成物中に４０〜８０重量％、好ましく
は５０〜７０重量％の割合で混合される。４０重量％以
下では補強材としての効果が乏しく、使用中に割れや形
崩れを生じやすく、また８０重量％以上では摺動面に露
出する割合が多くなり主成分をなす固体潤滑剤の潤滑効
果を低下させる。

組成物中の炭酸カルシウム（ＣａＣｏ_３）およびあるい
は酸化ホウ素（Ｂ_２Ｏ_３）粉末はそれ自体何らの潤滑性
を示さないが、固体潤滑剤および補強材に混合されて該
固体潤滑剤の相手材への被膜の造膜性を助長し、摺動部
材の摩擦摩耗特性を向上させるとともに摩擦によって生
じる補強材の金属摩耗粉の酸化を防止し、該摩耗粉の酸
化に起因する該酸化摩耗粉のアブレッシブな作用を抑制
するという極めて重要な効果を発揮するものである。こ
の摩擦摩耗特性の向上および酸化摩耗粉のアブレッシブ
な作用を抑制するという働きは、摩擦における異常音を
防止するという効果につながるものである。これらはそ
れぞれ単独で又は混合物として組成物中に混合すること
ができ、組成物中に２〜３０重量％、好ましくは５〜２
０重量％の割合で混合される。２重量％以下では上記し
た効果が現れず、また３０重量％以上では主成分をなす
固体潤滑剤の潤滑効果を低下させる。

合成樹脂結合剤としては、フェノール樹脂が使用され、
組成物中に３〜１５重量％、好ましくは７〜１０重量％
の割合で混合される。

つぎに、上述した摺動部材用組成物の適用方法について
以下に述べる。

第１の適用方法は、上記摺動部材用組成物を所望の形状
を有する金型中に充填し、プレス成形して所望の形状を
有する摺動部材とするものである。

また、第２の適用方法は、摺動母材の表面（摺動面）に
すべり層として適用するものである。

すなわち、膨張黒鉛、雲母、石綿などの耐熱材料を金属
繊維、金属ワイヤー又はこれらを織ったり編んだりして
得られる金網からなる補強材料と一体となるように造形
して得られる摺動母材の表面（摺動面）に上記摺動部材
用組成物を一様に被着形成させて摺動部材とするもので
ある。

〔実施例〕

以下、本発明の実施例について説明する。

（実施例）直径１００μ、長さ２mmのスチールウールチヨップ６０
〜７０重量％、炭酸カルシウムおよびあるいは酸化ホウ
素粉末５〜２０重量％、フェノール樹脂粉末７重量％、
残部黒鉛をミキサーに投入し混合して摺動部材用組成物
を作成した。

この組成物を金型中に装填し、プレス成形して一辺が２
０mm、厚さ５mmの方形状の予備成形体を作成した。

ついで、この予備成形体を８０℃の温度に設定した炉内
に３０分間置き予備加熱した後、１８０℃の温度で２時
間、フェノール樹脂を加熱硬化させたのち炉内から取り
出し、一体となった摺動部材を得た。

このようにして得た摺動部材の成分組成を第１表に示
す。

表中のNo.7は比較例を示すものである。

また、表中の摩擦係数および摩擦量（mm）は下記の条件
で行った試験結果で、摩擦係数は試験開始後１時間後の
値をもって示し、摩擦量は試験開始後２０時間後の値を
もって示してある。

（試験条件）荷重５kg/cm² 滑り速度１２m/min 雰囲気温度４００℃ 相手材 SUS304 試験スラスト試験第２表は、上記した試験片について異常音の発生の有無
を判定した結果を示すものである。

異常音の評価は、以下に示すとおりである。

評価記号Ｉ：通常の摩擦音だけで異常音の発生のない
もの。

評価記号 II：試験片に耳を近づけた状態で、摩擦音の
他にかすかに異常音が聴えるもの。

評価記号 III：定位置（試験片から1.5m離れた位置）
では生活環境音に消され、一般には判別しがたいが試験
担当者には異常音として判別できるもの。

評価記号 IV：定位置で誰でも異常音（不快音）として
識別できるもの。

以上の試験結果から分かるように、本発明の組成物から
なる摺動部材は、比較例（No.7）に対して摩擦量が大幅
に低減されるとともに異常音については試験期間中を通
して極めて良好な評価を有している。

異常音の発生について、摩擦初期（なじみ期間）では本
発明にものと比較例のものとは大差ないが、試験時間の
経過とともに異常音の発生に顕著な差が現れた。

これは、試験時間の経過とともに摩擦面に補強材のスチ
ールの摩耗粉が堆積し、酸化されて酸化摩耗粉となり、
この酸化摩耗粉の摩擦面でのアブレッシブな作用によ
り、とくに耐摩耗性を著しく阻害し、異常音の発生にい
たらしめたものである。試験後、摺動部材の表面を観察
したところ、比較例のものはスチールの酸化により赤茶
色に変色しているのが確認された。

また、相手材の表面は、本発明のものは固体潤滑剤（黒
鉛）の薄い被膜が一様に形成されていたのに対し、比較
例のものは表面に酸化摩耗粉による引っ掻き傷のごとき
損傷が全面にわたって認められた。

第３表は、本発明の組成物を自動車排気管の球面管継手
のシールリングに使用した時における揺動トルクと密封
機能について試験した結果を示すもので、曲率半径３０
mmの凸球面部を有するシールリングを一方の管端部に取
りつけ、これに他方の管端部に設けられたステンレス製
の凹球面部とつぎの条件で摺接させた。

押圧力６０kgf 管内ガス圧０．３kg/cm² 揺動角 ±４° 振動数２０ヘルツ１０万サイクル雰囲気温度室温〜４００℃（交番）本発明品は、揺動トルクにおいて効果が現れており、密
封機能においても、ほぼ同程度か、やや向上が見られ
る。

また、この試験においても、比較品（No.7）は試験開始
直後から試験時間中を通して異常音の発生があったが、
本発明品のNo.2、No4については試験開始直後に若干の
異常音の発生が認められたもののその後は全く認められ
ず、No.6については異常音の発生は全く認められなかっ
た。

〔効果〕上述した本発明の摺動部材用組成物は、以下の特有の効
果を有する。

本発明の摺動部材用組成物から構成された摺動部材
は、成分中の炭酸カルシウムおよびあるいは酸化ホウ素
が摺動部材と相手材との摺接において、成分中の固体潤
滑剤の相手材表面への潤滑被膜の造膜性を助長する作用
をなし、結果として該摺動部材の摩擦摩耗特性を向上さ
せる。

成分中の炭酸カルシウムおよびあるいは酸化ホウ素は
摩擦によって生じる成分中の補強材の金属摩耗粉の酸化
を防止し、該摩耗粉の酸化に起因する摺動面での酸化摩
耗粉のアブレッシブな作用を抑制する作用を発揮するた
め、酸化摩耗粉のアブレッシブな作用に起因する摺動面
間における異常音の発生は防止される。

本発明の摺動部材用組成物から構成された摺動部材は
上記効果に加えて密封機能をも有しているので、とくに
自動車用排気管継手におけるシール材として使用するこ
とができる。

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者西尾俊幸神奈川県藤沢市石川1632 オイレス工業株式会社藤沢寮審判の合議体審判長横田和男審判官西村敏彦審判官石井淑久 (56)参考文献特開昭58−34230（ＪＰ，Ａ) 特開昭59−231212（ＪＰ，Ａ)

Claims

【特許請求の範囲】

【請求項１】鉄または鉄を主成分とする鉄合金から成る
ワイヤー、ファイバー、ウール、リボン、箔のチョップ
あるいは粉末から選択される補強材40〜80重量％と炭酸
カルシウムおよびあるいは酸化ホウ素粉末２〜30重量％
とフェノール樹脂結合剤３〜15重量％と残部固体潤滑剤
粉末とを混合した混合粉末から成る摺動部材用組成物。