JPH09194626A - 樹脂複合摺動材 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【課題】 低摩擦係数、低摩耗であり、相手材、特にＡ
ｌ等の軟質相手材に対する攻撃性が極めて小さい樹脂複
合摺動材を提供する。 【解決手段】 ピッチ系等方性炭素繊維（２４００℃以
上で処理）、ピッチ系異方性炭素材（格子面間隔が３．
３５〜３．４５オングストローム）及び樹脂からなる。
（１）原料を、粉体混合、加圧成形、熱処理することま
たは（２）原料を溶融混練またはピッチ系等方性炭素繊
維及びピッチ系異方性炭素材に樹脂を含浸した後、加熱
加圧成形または熱硬化することにより製造される。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は、各種のシールリン
グ、軸受け、プーリー、ギアー等に用いられる樹脂複合
摺動材に関する。

【０００２】

【従来の技術】各種のシールリング、軸受け、プーリ
ー、ギアー等には、ポリテトラフルオロエチレン（ＰＴ
ＦＥ）、ポリフェニレンスルフィド（ＰＰＳ）、ポリオ
キシメチレン（ＰＯＭ）、ポリアミド（ＰＡ）等各種樹
脂の複合材が用いられてきた。樹脂に複合する添加剤と
しては、炭素繊維、アラミド繊維、グラファイト、二硫
化モリブデン、二硫化アンチモン、各種油あるいはＰＴ
ＦＥ等のポリマー等が用いられてきた。

【０００３】特開昭５４−１６１６５６号公報では、高
強度で自己潤滑性を有する摺動材として、カーボン粉末
と黒鉛を含む炭素粉末または顆粒をフッ素樹脂に充填し
て焼成した摺動部用部材が提案されている。特公昭５６
−３７２６０号公報では、高限界ＰＶ値、低摩耗係数、
低動摩擦係数を有する摺動材として、炭素繊維及び二硫
化モリブデンまたはグラファイトを均一に混合した含フ
ッ素共重合体組成物が提案されている。

【０００４】特公昭６０−５７４５２号公報では、高限
界ＰＶ値、耐摩耗性を有する摺動材として、フッ素樹脂
粉末、アスベスト繊維、炭素繊維、炭素粉末を混合成形
した摺動部用部材が提案されている。特公平６−１８９
６４号公報では、金属粉末を含有しない耐摩耗性の摺動
材として、炭素繊維、オイルコークス粉末を含む四フッ
化エチレン樹脂複合材による摺動用部材が提案されてい
る。特公平６−９４５２５号公報では、耐薬品性、耐熱
性、導電性を有し成形加工性の優れた組成物として、平
均粒径０．５μｍ以上の炭素粉末、平均粒径０．１μｍ
未満の炭素微粉末及び直径３〜３０μｍ、平均長さ１０
〜１０００μｍの炭素繊維を含むテトラフルオロエチレ
ン重合体組成物が提案されている。

【０００５】

【発明が解決しようとする課題】上記の摺動材組成物は
鋼を対象（相手材）とした摺動においては、低摩擦係
数、低摩耗の特性を有する。しかし、最近では各種部材
の軽量化を目的として、ステンレスあるいは鋼に替え
て、Ａｌ（アルミニウム）材を用いる動きが活発になっ
てきているところ、Ａｌ材を相手材とする摺動において
は、Ａｌ材が低硬度であるために相手材の摩耗が大きく
なるという欠点を有している。本発明は、上記の事情に
鑑み、材料自身が低摩擦係数、低摩耗であると同時に、
相手材、特にＡｌ材等の軟質相手材に対する攻撃性が極
めて小さい樹脂複合摺動材を提供するものである。

【０００６】

【課題を解決するための手段】本発明者は、上記課題を
解決するために研究を行い、次の樹脂複合摺動材が極め
て優れていることを見いだした。すなわち、本発明は以
下の樹脂複合摺動材にある。

【０００７】１． ピッチ系等方性炭素繊維、ピッチ系
異方性炭素材及び熱可塑性樹脂または熱硬化性樹脂から
なることを特徴とする樹脂複合摺動材。

【０００８】２． ＣｕのＫα線を線源としたＸ線回折
法で測定した格子面間隔ｄ（００２）が３．３５〜３．
４５オングストロームであるピッチ系異方性炭素材を含
んでなる前記項１に記載の樹脂複合摺動材。

【０００９】３． ２４００℃以上で処理されたピッチ
系等方性炭素繊維を含んでなる前記項１または２に記載
の樹脂複合摺動材。

【００１０】４． ピッチ系等方性炭素繊維、ピッチ系
異方性炭素材及び熱可塑性樹脂若しくは熱硬化性樹脂
を、粉体混合した後、加圧成形し、更に熱処理すること
により製造され、ピッチ系等方性炭素繊維を１〜２０重
量％、ピッチ系異方性炭素材を１〜２０重量％及び熱可
塑性樹脂または熱硬化性樹脂を７０〜９５重量％含有す
る前記項１〜３のいずれかに記載の樹脂複合摺動材。

【００１１】５． （１−１）ピッチ系等方性炭素繊
維、ピッチ系異方性炭素材及び熱可塑性樹脂若しくは熱
硬化性樹脂を溶融混練または（１−２）ピッチ系等方性
炭素繊維及びピッチ系異方性炭素材に熱可塑性樹脂若し
くは熱硬化性樹脂を含浸し、（２）加熱加圧成形または
熱硬化することにより製造され、ピッチ系等方性炭素繊
維を１〜５０重量％、ピッチ系異方性炭素材を１〜５０
重量％及び熱可塑性樹脂または熱硬化性樹脂を４０〜９
０重量％含有する前記項１〜３のいずれかに記載の樹脂
複合摺動材。

【００１２】本発明の樹脂複合摺動材は、フィラーを構
成するピッチ系等方性炭素繊維及びピッチ系異方性炭素
材と、マトリックスを構成し、フィラーを結合する樹脂
からなり、好ましくはマトリックス中にフィラーが均一
に分散した構造を有する。樹脂は、熱可塑性樹脂または
熱硬化性樹脂のいずれでもよい。ピッチ系等方性炭素繊
維は、樹脂複合摺動材の補強材として作用し、使用時の
自己摩耗を低減する効果を奏する。ピッチ系異方性炭素
材は、潤滑材として作用し、使用時の相手材の摩耗を低
減する効果を奏する。

【００１３】

【発明の実施の形態】樹脂複合摺動材 〔ピッチ系等方性炭素繊維〕等方性炭素繊維は等方性の
組織を有する炭素繊維である。ピッチ系等方性炭素繊維
は、光学的等方性ピッチを原料として紡糸、不融化、炭
化あるいは黒鉛化することにより製造できる。

【００１４】好ましい実施の形態では、使用時の自己摩
耗を低く抑えながら摺動相手材の摩耗を小さくするため
に、１８００℃以上、好ましくは２４００℃以上（通常
は３０００℃以下）で処理されたピッチ系等方性炭素繊
維を含む。

【００１５】好ましい実施の形態では、樹脂の種類や樹
脂複合摺動材の要求特性に応じて、適宜、酸化処理、プ
ラズマ処理、エポキシ樹脂またはウレタン樹脂等による
サイズ処理、シランカップリング剤、チタネートカップ
リング剤及び変性エラストマー等による表面処理がなさ
れたピッチ系等方性炭素繊維を含む。

【００１６】好ましい実施の形態では、樹脂複合摺動材
の製造方法に応じて、適宜選択された繊維径及び繊維長
を有するピッチ系等方性炭素繊維を含む。好ましい実施
の形態では、繊維径が４〜５０μｍのピッチ系等方性炭
素繊維を含む。繊維径が４μｍ未満または５０μｍを超
える炭素繊維では、補強効果が不十分な場合がある。

【００１７】好ましい実施の形態では、繊維長が５０〜
４００μｍのピッチ系等方性炭素繊維を含む。繊維長が
５０μｍ未満の炭素繊維では、相対的に繊維のアスペク
ト比が小さくなるために補強効果が不十分な場合があ
る。繊維長が４００μｍを超える炭素繊維では、繊維が
均一に分散した樹脂複合摺動材の製造が困難である。

【００１８】好ましい実施の形態では、１〜５０重量
％、好ましくは１〜２０重量％のピッチ系等方性炭素繊
維を含む。ピッチ系等方性炭素繊維の含有量が１重量％
未満であると、補強効果が不十分な場合があり、使用時
の自己摩耗が大きくなりやすい。２０重量％を超える、
特に５０重量％を超えるピッチ系等方性炭素繊維を含む
樹脂複合摺動材では、使用時の軟質相手材の摩耗が大き
くなりやすい。

【００１９】〔ピッチ系異方性炭素材〕ピッチ系異方性
炭素材としては（１）光学的異方性ピッチを原料として
紡糸、不融化、炭化、場合によっては黒鉛化した繊維、
または（２）光学的異方性ピッチを原料として加圧加熱
処理により液晶化された粒子若しくは液晶化された後、
固化粉砕された粒子またはこれらの粒子を炭化若しくは
黒鉛化したものを使用できる。

【００２０】好ましい実施の形態では、ＣｕのＫα線を
線源としたＸ線回折法で測定した格子面間隔ｄ（００
２）が３．３５〜３．４５オングストローム、好ましく
は３．３５〜３．４０オングストロームの範囲にあるピ
ッチ系異方性炭素材を含む。黒鉛単結晶のｄ（００２）
が３．３５オングストロームであるので、それより小さ
い格子面間隔を有する炭素材は実質的に製造できない。
ｄ（００２）が３．４５オングストロームを超えるピッ
チ系異方性炭素材を含む樹脂複合摺動材では、使用時の
軟質相手材に対する攻撃性が大きくなりやすい。

【００２１】好ましい実施の形態では、樹脂の種類や樹
脂複合摺動材の要求特性に応じて、適宜、酸化処理、プ
ラズマ処理、エポキシ樹脂またはウレタン樹脂等による
サイズ処理、シランカップリング剤、チタネートカップ
リング剤及び変性エラストマー等による表面処理がなさ
れたピッチ系異方性炭素材を含む。

【００２２】好ましい実施の形態では、樹脂の種類と樹
脂複合摺動材の製造方法に応じて、適宜選択された粒径
及びアスペクト比（長径／短径の比）を有するピッチ系
異方性炭素材を含む。好ましい実施の形態では、アスペ
クト比が１〜１００のピッチ系異方性炭素材を含む。好
ましい実施の形態では、マイクロトラック法で測定した
粒径が１〜５０μｍのピッチ系異方性炭素材を含む。マ
イクロトラック法で測定した粒径が１μｍ未満である
と、樹脂複合摺動材の使用時に炭素材の剥離脱落が顕著
な場合があるために自己摩耗が大きくなりやすい。アス
ペクト比が１００を超えるかまたはマイクロトラック法
で測定した粒径が５０μｍを超える炭素材を含む樹脂複
合摺動材では、炭素材が均一に分散した樹脂複合摺動材
の製造が困難である。

【００２３】好ましい実施の形態では、１〜５０重量
％、好ましくは１〜２０重量％のピッチ系異方性炭素材
を含む。ピッチ系異方性炭素材の含有量が１重量％未満
であると、使用時の相手材の摩耗を低減する効果が不十
分となりやすい。２０重量％を超える、特に５０重量％
を超えるピッチ系異方性炭素材を含む樹脂複合摺動材で
は、使用時の自己摩耗が大きくなりやすい。

【００２４】〔樹脂〕好ましい実施の形態では、粉体混
合、加圧成形、熱処理の工程を経て成形される樹脂を含
む。粉体混合、加圧成形、熱処理の工程を経て成形され
る樹脂としては、ＰＴＦＥ、ＵＨＭＷＰＥ（超高分子量
ポリエチレン）、フェノール樹脂、ポリイミド、メラミ
ン樹脂等を使用できる。他の好ましい実施の形態では、
溶融混練または含浸及び加熱加圧成形または熱硬化の工
程を経て成形される樹脂を含む。溶融混練または含浸及
び加熱加圧成形または熱硬化の工程を経て成形される樹
脂としては、ＰＰＳ、ＰＯＭ、ＰＡ、ＰＥＥＫ、ＰＥＳ
（ポリエーテルスルホン）、ＰＥＫ（ポリエーテルケト
ン）、ＰＦＡ、ＥＴＦＥ、フェノール樹脂、ポリイミ
ド、エポキシ樹脂、ポリエステル等を使用できる。

【００２５】好ましい実施の形態では、４０〜９５重量
％、好ましくは７０〜９０重量％の熱可塑性樹脂または
熱硬化性樹脂を含む。樹脂の含有量が７０重量％未満、
特に４０重量％未満であると、相対的に樹脂以外の成分
であるフィラーの含有量が大きいため、フィラーが均一
に分散した樹脂複合摺動材の製造が困難である。９０重
量％を超える、特に９５重量％を超える樹脂を含む樹脂
複合摺動材では、相対的にフィラーの含有量が小さいた
め、使用時の自己摩耗及び相手材の摩耗を調節すること
が困難な場合がある。

【００２６】〔その他〕好ましい実施の形態では、樹脂
複合摺動材の要求特性に応じて、適宜、ピッチ系等方性
炭素繊維、ピッチ系異方性炭素材及び樹脂以外に、他の
繊維材料、酸化防止剤、可塑剤、難燃剤、着色剤、増量
剤、潤滑剤、補強材、光安定剤、帯電防止剤、導電性付
与材及び発泡剤等の添加剤を含む。好ましい実施の形態
では、ピッチ系等方性炭素繊維、ピッチ系異方性炭素材
及び樹脂以外の添加剤の含有量が３０重量％以下、好ま
しくは１０重量％以下である。

【００２７】樹脂複合摺動材の製造方法 本発明の樹脂複合摺動材は、ピッチ系等方性炭素繊維、
ピッチ系異方性炭素材及び樹脂または樹脂原料を原料と
して製造できる。本発明の樹脂複合摺動材は、押出混練
法、粉体混合法、ロール混練法、バンバリーミキサーに
よるニーディング法、射出成形法、圧縮成型法、ＳＭＣ
（シートモールディングコンパウンド）法、ＢＭＣ（バ
ルクモールディングコンパウンド）法、プリフォーム成
形法、スタンパブルシート加工法、ハンドレイアップ
法、引抜成形法等により製造できる。

【００２８】本発明の樹脂複合摺動材は、樹脂の種類に
応じて（１）粉体混合、加圧成形及び熱処理を行う方法
により、または（２）溶融混練または含浸及び加熱加圧
成形または熱硬化を行う方法により製造できる。

【００２９】（１）粉体混合、加圧成形及び熱処理を行
う方法では、粉末（繊維）状の原料（ピッチ系等方性炭
素繊維、ピッチ系異方性炭素材、樹脂または樹脂原料
等）を粉体混合した後、加圧成形し、得られた成形体を
熱処理することにより樹脂複合摺動材を製造する。粉体
混合にはヘンシェルミキサー等を使用できる。加圧成形
には一軸プレス等を使用でき、加圧条件は樹脂の種類等
に応じて選択できる。熱処理には電気炉等を使用でき、
熱処理条件は樹脂の種類等に応じて選択できる。

【００３０】（２）溶融混練または含浸及び加熱加圧成
形または熱硬化を行う方法では、原料（ピッチ系等方性
炭素繊維、ピッチ系異方性炭素材、樹脂または樹脂原料
等）を溶融混練したもの、または、フィラー原料（ピッ
チ系等方性炭素繊維、ピッチ系異方性炭素材等）に樹脂
または樹脂原料等を含浸したものを、加熱加圧成形する
かまたは熱硬化させることにより樹脂複合摺動材を製造
する。

【００３１】溶融混練を行う方法には、樹脂または樹脂
原料の溶液を用いる方法も含まれる。溶融混練には、押
出機、バンバリーミキサー、カレンダーロール、ニーダ
ー、ヘンシェルミキサー、アイリッヒミキサー、オムニ
ミキサー等を使用でき、操業条件は樹脂の種類等に応じ
て選択できる。この場合には、溶融混練時に、樹脂また
は樹脂原料に、フィラー原料あるいは他の添加剤をあら
かじめ配合できる。

【００３２】含浸を行う方法では、フィラー原料（炭素
繊維等）の織布、不織布等を基材とし、樹脂または樹脂
原料のみあるいは樹脂または樹脂原料及び一部の添加剤
のみを基材に含浸させることもできる。加熱加圧成形
は、圧縮成形法、射出成形法等により行え、成形条件は
樹脂の種類等に応じて選択できる。熱硬化の条件は、樹
脂の種類等に応じて選択できる。

【００３３】〔樹脂〕樹脂として、ＰＴＦＥ、ＵＨＭＷ
ＰＥ、フェノール樹脂、ポリイミド、メラミン樹脂等を
用いる場合には、粉体混合、加圧成形、熱処理を行う方
法が好適である。一方、樹脂として、ＰＰＳ、ＰＯＭ、
ＰＡ、ＰＥＥＫ、ＰＥＳ、ＰＥＫ、ＰＦＡ、ＥＴＦＥ、
フェノール樹脂、ポリイミド、エポキシ樹脂、ポリエス
テル等を用いる場合には、溶融混練または含浸及び加熱
加圧成形または熱硬化を行う方法が好適である。特に不
飽和ポリエステル、エポキシ樹脂、フェノール樹脂等を
用いる場合には、樹脂の特性上、単純に熱硬化させる方
法を採用できる。この場合でも、圧縮成形、射出成形等
によって加熱加圧成形する方法も採用できる。

【００３４】〔ピッチ系等方性炭素繊維〕好ましい実施
の形態では、樹脂複合摺動材の製造方法に応じて適宜選
択した繊維径及び繊維長を有するピッチ系等方性炭素繊
維を原料として用いる。

【００３５】（１）例えば、粉体混合、加圧成形、熱処
理の工程によって樹脂複合摺動材を製造する場合、樹脂
粉体と繊維の混合を均一に行いかつ補強効果を得るため
に、繊維径４〜５０μｍ、平均繊維長５０〜４００μｍ
のピッチ系等方性炭素繊維を用いることが好ましい。こ
のとき、粉体混合、加圧成形、熱処理の各工程中に繊維
は切断されず、樹脂複合摺動材中のピッチ系等方性炭素
繊維の平均繊維長は実質的に変わらない。

【００３６】繊維径が４μｍ未満の等方性炭素繊維を用
いると、粉体混合の工程上、繊維の供給、混合が困難と
なり、また繊維が切断されやすくなるために、補強効果
が不十分となる場合がある。繊維径が５０μｍを超える
等方性炭素繊維では、相対的に繊維のアスペクト比が小
さいために補強効果が不十分となる場合がある。平均繊
維長が４００μｍを超える等方性炭素繊維を用いると、
繊維が均一に分散した樹脂複合摺動材の製造が困難であ
る。

【００３７】（２）例えば、溶融混練または含浸及び加
熱加圧成形または熱硬化の工程を経て樹脂複合材を製造
する場合、特に溶融混練時に繊維が切断されやすいた
め、繊維径４〜５０μｍ、平均繊維長５０μｍ〜１０ｍ
ｍのピッチ系等方性炭素繊維を用いることが好ましい。

【００３８】繊維径が４μｍ未満の等方性炭素繊維を用
いると、溶融混練の工程上、繊維の供給、混合が困難と
なり、また繊維が切断されやすくなるために補強効果が
不十分となる場合がある。繊維径が５０μｍより大きい
等方性炭素繊維では、相対的に繊維のアスペクト比が小
さいために補強効果が不十分となる場合がある。

【００３９】平均繊維長が５０μｍ未満の等方性炭素繊
維では、相対的に繊維のアスペクト比が小さいために補
強効果が不十分となる場合がある。平均繊維長が１０ｍ
ｍより大きい等方性炭素繊維を用いると、樹脂複合材を
製造する工程上、繊維の供給、混合が困難となる場合が
ある。

【００４０】この方法では、樹脂複合摺動材の製造工程
においてピッチ系等方性炭素繊維が切断されるが、好ま
しい実施の形態では、得られる成形体（樹脂複合摺動
材）中の残存繊維長が５０〜５００μｍである。残存繊
維長が５０μｍ未満であると補強効果が十分でなく、５
００μｍを超える成形体を得ようとすると、繊維が均一
に分散した樹脂複合摺動材の製造が困難である。

【００４１】一方、ピッチ系等方性炭素繊維等のフィラ
ー原料（基材）に樹脂または樹脂原料等を含浸させる場
合、特に、ＳＭＣ法、ＢＭＣ法、スタンパブルシート成
形法、引抜成形法等によって樹脂複合摺動材を製造する
場合は、基材となる長繊維織物、不織布フェルト、抄紙
体等があらかじめ形成されていれば、基材を構成する炭
素繊維の繊維径及び繊維長に制約はない。

【００４２】〔ピッチ系異方性炭素材〕好ましい実施の
形態では、樹脂の種類と樹脂複合摺動材の製造方法に応
じて適宜選択した粒径及びアスペクト比を有するピッチ
系異方性炭素材を原料として用いる。

【００４３】（１）例えば、粉体混合、加圧成形、熱処
理の工程によって樹脂複合摺動材を製造する場合、樹脂
粉体及び炭素繊維との混合を均一に行うために、アスペ
クト比が１〜１００かつマイクロトラック法で測定した
粒径が１〜５０μｍのピッチ系異方性炭素材を用いるこ
とが好ましい。マイクロトラック法で測定した粒径が１
μｍ未満の異方性炭素材を用いると、樹脂複合摺動材の
使用時に炭素材の剥離脱落が顕著となる場合があり、自
己摩耗が大きくなりやすい。アスペクト比が１００を超
えるかまたはマイクロトラック法で測定した粒径が５０
μｍを超える異方性炭素材では、粉体混合時の均一分散
性が不良となりやすい。

【００４４】（２）例えば、溶融混練または含浸及び加
熱加圧成形または熱硬化の工程を経て樹脂複合摺動材を
製造する場合、成形体（樹脂複合摺動材）として要求さ
れる物性に応じて、適宜選択した短径及び長径のピッチ
系異方性炭素材を使用できる。ピッチ系異方性炭素材に
補強効果を期待する場合は、ピッチ系異方性炭素材とし
て平均長径が０．５〜１０ｍｍのピッチ系異方性炭素繊
維を用いることが好ましい。この方法では、樹脂複合摺
動材の製造工程において炭素繊維が切断されるが、好ま
しい実施の形態では、得られる成形体（樹脂複合材）中
の残存繊維長が５０〜５００μｍである。残存繊維長が
５０μｍ未満であると補強効果が十分でなく、５００μ
ｍを超える成形体を得ようとすると、繊維を樹脂中に均
一に分散することが困難である。

【００４５】ピッチ系異方性炭素材に補強効果を特に期
待しない場合は、具体的な溶融混練方法、加熱加圧成形
方法に応じて、適宜選択した短径及び長径の異方性炭素
材を使用できる。但し、好ましい実施の形態では、マイ
クロトラック法で測定した平均粒径が１μｍ以上の異方
性炭素材を用いる。マイクロトラック法で測定した平均
粒径が１μｍ未満の異方性炭素材を用いると、樹脂複合
摺動材の使用時に、炭素材の剥離脱落が顕著となる場合
があり、自己摩耗が大きくなりやすい。

【００４６】一方、ピッチ系等方性炭素繊維及びピッチ
系異方性炭素材からなるフィラー原料（基材）に樹脂ま
たは樹脂原料等を含浸させる場合、特に、ＳＭＣ法、Ｂ
ＭＣ法、スタンパブルシート成形法、引抜成形法等によ
って樹脂複合摺動材を製造する場合は、基材となる長繊
維織物、不織布フェルト、抄紙体等があらかじめ形成さ
れていれば、基材を構成する炭素材の短径及び長径に制
約はない。

【００４７】〔組成〕 （１）粉体混合、加圧成形、熱処理の工程によって樹脂
複合摺動材を製造する場合、ピッチ系等方性炭素繊維の
含有量は１〜２０重量％とすることが好ましい。ピッチ
系等方性炭素繊維の含有量が１重量％未満であると、補
強効果が不十分で使用時に自己摩耗が大きくなりやす
い。ピッチ系等方性炭素繊維の含有量が２０重量％を超
えると、使用時に軟質相手材の摩耗が大きくなりやす
い。

【００４８】ピッチ系異方性炭素材の含有量は１〜２０
重量％とすることが好ましい。ピッチ系異方性炭素材の
含有量が１重量％未満であると、使用時に軟質相手材の
摩耗を低減する効果が不十分となりやすい。ピッチ系異
方性炭素材の含有量が２０重量％を超えると、使用時に
自己摩耗が大きくなりやすい。

【００４９】熱可塑性樹脂または熱硬化性樹脂の含有量
は７０〜９５重量％とすることが好ましい。樹脂の含有
量を７０重量％未満とすると、相対的に樹脂以外のフィ
ラーの含有量が大きくなるため、均一混合性が不良とな
りやすい。樹脂の含有量が９５重量％を超えると、相対
的に樹脂以外のフィラーの含有量が小さくなるため、使
用時の自己摩耗及び相手材摩耗を低減することが困難と
なる。

【００５０】（２）溶融混練または含浸及び加熱加圧成
形または熱硬化の工程を経て樹脂複合摺動材を製造する
場合、ピッチ系等方性炭素繊維の含有量は１〜５０重量
％とすることが好ましい。ピッチ系等方性炭素繊維の含
有量が１重量％未満であると、補強効果が不十分で使用
時に自己摩耗が大きくなりやすい。ピッチ系等方性炭素
繊維の含有量が５０重量％を超えると、使用時に軟質相
手材の摩耗が大きくなりやすい。

【００５１】ピッチ系異方性炭素材の含有量は１〜５０
重量％とすることが好ましい。ピッチ系異方性炭素材の
含有量が１重量％未満であると、使用時に軟質相手材の
摩耗を低減する効果が不十分となりやすい。ピッチ系異
方性炭素材の含有量が５０重量％を超えると、使用時に
自己摩耗が大きくなりやすい。

【００５２】熱可塑性樹脂または熱硬化性樹脂の含有量
は４０〜９０重量％とすることが好ましい。樹脂の含有
量を４０重量％未満とすると、相対的に樹脂以外のフィ
ラーの含有量が大きくなるため、均一混合性が不良とな
りやすい。樹脂の含有量が９０重量％を超えると、相対
的に樹脂以外のフィラーの含有量が小さくなるため、使
用時の自己摩耗及び相手材摩耗を低減することが困難と
なる。

【００５３】

【発明の効果】本発明の樹脂複合摺動材は、使用時に自
己摩耗及び相手材の摩耗が低いという特性を有してお
り、かつ高ＰＶ値での使用が可能である。

【００５４】

【実施例】実施例に基づいて本発明を更に詳細に説明す
る。

【００５５】＜材料＞実施例及び比較例において原料と
して用いた材料は次の通りである。

【００５６】１．ピッチ系異方性炭素材Ａ（繊維） ｄ（００２）：３．３６オングストローム、弾性率：６
６トン／ｍｍ²、繊維径：１１μｍ、平均繊維長：０．
１ｍｍ、マイクロトラック法で測定した平均粒径：３０
μｍ。

【００５７】２．ピッチ系異方性炭素材Ｂ（繊維） ｄ（００２）：３．３６オングストローム、弾性率：６
６トン／ｍｍ²、繊維径：１０μｍ、平均繊維長：０．
７ｍｍ。

【００５８】３．ピッチ系異方性炭素材Ｃ（粒子）／大
阪ガス（株）製ＭＣＭＢ６−２０ ｄ（００２）：３．３６オングストローム、マイクロト
ラック法で測定した平均粒径：６．８μｍ。

【００５９】４．ピッチ系等方性炭素繊維Ａ （株）ドナック製炭素繊維Ｓ−２４９を２８００℃で処
理して得た繊維 弾性率：４トン／ｍｍ²、繊維径：１３μｍ、繊維長：
０．１１ｍｍ。

【００６０】５．ピッチ系等方性炭素繊維Ｂ （株）ドナック製炭素繊維Ｓ−２４９を１８００℃で処
理して得た繊維 弾性率：４トン／ｍｍ²、繊維径：１３μｍ、繊維長：
０．１１ｍｍ。

【００６１】６．ピッチ系等方性炭素繊維Ｃ （株）ドナック製炭素繊維Ｓ−２４９を１０５０℃で処
理して得た繊維 弾性率：４トン／ｍｍ²、繊維径：１３μｍ、繊維長：
０．７ｍｍ。

【００６２】７．ＰＰＳ樹脂／（株）東ソーサスティー
ル製粉末樹脂＃１６０ ８．ＰＴＦＥ樹脂／ダイキン工業（株）製ポリフロンＴ
ＦＥ Ｍ−１５。

【００６３】＜分析、試験方法＞実施例及び比較例にお
いて原料として用いた材料の分析方法及び複合材の試験
方法は次の通りである。

【００６４】１．格子面間隔ｄ（００２） 下記の粉末Ｘ線回折法によって得た回折角度から、ブラ
ッグの式（λ＝２ｄｓｉｎθ）により求めた。試料に１
０重量％のシリコン（Ｓｉ：純度９９．９９％，粒度＜
３５０メッシュ）を添加し、１０〜１５分間混合粉砕し
た。これを試料台に圧着し、理学電機（株）製ＲＡＤ−
ｒＢを用いて回折線を測定した。測定条件は次の通りで
ある。

【００６５】Ｘ線源：Ｃｕ−Ｋα、管電圧：５０ｋＶ、
管電流：１６０ｍＡ、湾曲モノクロメータ：使用、サン
プリング幅：０．０１°、フィックスドタイム：１秒、
発散スリット：１／６°、散乱スリット：１／６°、受
光スリット：０．１５ｍｍ、モノクロ受光スリット：
０．６ｍｍ。

【００６６】２．マイクロトラック法による平均粒径 レーザー回折散乱法を用いた日機装（株）製マイクロト
ラック装置を用いてマイクロトラック法により以下の手
順で測定した。約５０〜３００ｍｇの試料を、界面活性
剤を少量加えた約２５〜５０ｍｌの水中に超音波洗浄装
置で分散させた試料にレーザーを照射し、粒子から得ら
れる回折光のうちレーザーの直進方向に出てくる光の強
度分布を計測し平均粒度を求めた。

【００６７】３．繊維長および繊維径 光学顕微鏡及び画像解析装置を用いて３００本以上の繊
維の繊維長及び繊維径を読みとり、平均値を求めた。

【００６８】４．摩擦摩耗試験 試験器：鈴木式摩擦摩耗試験器 摩擦摩耗相手材：Ａｌ、ＡＤＣ１２実施例１ 上記の材料を用いて、ＰＴＦＥ樹脂の含有量が９０重量
％、ピッチ系等方性炭素繊維Ａの含有量が８重量％、ピ
ッチ系異方性炭素材Ｃ（粒子）の含有量が２重量％とな
るようにヘンシェルミキサーで粉体混合し、一軸プレス
を用いて６００ｋｇ／ｃｍ²で加圧成形後、３７０℃で
２時間焼成（熱処理）して複合材を得た。得られた複合
材から３ｃｍ×３ｃｍ、厚さ５ｍｍの試料を切り出して
摩擦摩耗試験を行った。摩擦摩耗試験は、加重４ｋｇ／
ｃｍ²、滑り速度１ｍ／ｓの条件で２０時間行った。複
合材の摩耗係数及び相手材の摩耗量を表１に示す。

【００６９】実施例２及び３並びに比較例１及び２ 実施例１と同様にして表１に示す組成で複合材を試作
し、摩擦摩耗試験を行った。結果を表１に示す。

【００７０】

【表１】組成（重量％） 実施例１ 実施例２ 実施例３ 比較例１ 比較例２ ピッチ系異方性炭素材Ａ − − ３ − １０ ピッチ系異方性炭素材Ｃ ２ ８ − − − ピッチ系等方性炭素繊維Ａ ８ ２ ７ − − ピッチ系等方性炭素繊維Ｂ − − − １０ − ＰＴＦＥ樹脂 ９０ ９０ ９０ ９０ ９０ 摩耗係数（10^-5×(mm/km)/Pa） ４ ６ ６ ４１ ２２ 相手材摩耗量（10 ^-3×mg/km） ８ ２ ０ ３３ ７ 。

【００７１】実施例４ 上記の材料を用いて、ピッチ系等方性炭素繊維Ｃの含有
量が２０重量％、異方性炭素材Ｂ（繊維）の含有量が１
０重量％、ＰＰＳ樹脂の含有量が７０重量％となるよう
に３７ｍｍの２軸同方向押出機を用いて３１０℃で溶融
混練後、型締め力１００トンの射出成形機で加熱加圧成
形し、５０ｍｍφ、厚さ３ｍｍの板状の複合材試料を試
作し、摩擦摩耗試験を行った。摩擦摩耗試験は、加重５
ｋｇ／ｃｍ²、滑り速度１ｍ／ｓの条件で２０時間行っ
た。複合材の摩耗係数及び相手材Ａｌの摩耗量を表２に
示す。

【００７２】比較例３ 実施例４と同様にして表２に示す組成で複合材を試作
し、摩擦摩耗試験を行った。結果を表２に示す。

【００７３】実施例５ 実施例４と同様にして表２に示す組成で複合材を試作
し、摩擦摩耗試験を行った。摩擦摩耗試験は、加重２ｋ
ｇ／ｃｍ²、滑り速度１ｍ／ｓの条件で２０時間行っ
た。結果を表２に示す。

【００７４】比較例４ 実施例５と同様にして表２に示す組成で複合材を試作
し、摩擦摩耗試験を行った。結果を表２に示す。

【００７５】

【表２】組成（重量％） 実施例４ 比較例３ 実施例５ 比較例４ ピッチ系異方性炭素材Ｂ １０ ３０ １０ ３０ ピッチ系等方性炭素繊維Ｃ ２０ − ２０ −ＰＰＳ樹脂 ７０ ７０ ７０ ７０ 摩耗係数（10^-5×(mm/km)/Pa） １８ 異常摩耗＊ ２４ ４１相手材摩耗量（10 ^-3×mg/km） １２１ 異常摩耗＊ ４９ ５３ ＊：測定不可。

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (51)Int.Cl.⁶ 識別記号 庁内整理番号 ＦＩ 技術表示箇所 Ｆ１６Ｃ 33/20 7123−3Ｊ Ｆ１６Ｃ 33/20 Ａ

Claims (5)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 ピッチ系等方性炭素繊維、ピッチ系異方
   性炭素材及び熱可塑性樹脂または熱硬化性樹脂からなる
   ことを特徴とする樹脂複合摺動材。
2. 【請求項２】 ＣｕのＫα線を線源としたＸ線回折法で
   測定した格子面間隔ｄ（００２）が３．３５〜３．４５
   オングストロームであるピッチ系異方性炭素材を含んで
   なる請求項１に記載の樹脂複合摺動材。
3. 【請求項３】 ２４００℃以上で処理されたピッチ系等
   方性炭素繊維を含んでなる請求項１または２に記載の樹
   脂複合摺動材。
4. 【請求項４】 ピッチ系等方性炭素繊維、ピッチ系異方
   性炭素材及び熱可塑性樹脂若しくは熱硬化性樹脂を、粉
   体混合した後、加圧成形し、更に熱処理することにより
   製造され、ピッチ系等方性炭素繊維を１〜２０重量％、
   ピッチ系異方性炭素材を１〜２０重量％及び熱可塑性樹
   脂または熱硬化性樹脂を７０〜９５重量％含有する請求
   項１〜３のいずれかに記載の樹脂複合摺動材。
5. 【請求項５】 （１−１）ピッチ系等方性炭素繊維、ピ
   ッチ系異方性炭素材及び熱可塑性樹脂若しくは熱硬化性
   樹脂を溶融混練または（１−２）ピッチ系等方性炭素繊
   維及びピッチ系異方性炭素材に熱可塑性樹脂若しくは熱
   硬化性樹脂を含浸し、（２）加熱加圧成形または熱硬化
   することにより製造され、ピッチ系等方性炭素繊維を１
   〜５０重量％、ピッチ系異方性炭素材を１〜５０重量％
   及び熱可塑性樹脂または熱硬化性樹脂を４０〜９０重量
   ％含有する請求項１〜３のいずれかに記載の樹脂複合摺
   動材。