JPH09278907A - 摺動部材 - Google Patents

摺動部材

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JPH09278907A
JPH09278907A JP8089767A JP8976796A JPH09278907A JP H09278907 A JPH09278907 A JP H09278907A JP 8089767 A JP8089767 A JP 8089767A JP 8976796 A JP8976796 A JP 8976796A JP H09278907 A JPH09278907 A JP H09278907A
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Abstract

(57)【要約】 【課題】 優れた耐摩擦性、耐摩耗性及び耐荷重性を有
する摺動部材の提供。 【解決手段】 電離性放射線を照射したフッ素樹脂によ
って摺動部材を構成する。

Description

【発明の詳細な説明】
【0001】
【発明の属する技術分野】本発明は無潤滑軸受やダイナ
ミックシール等に使用されるフッ素樹脂からなる摺動部
材に関し、特に、耐摩擦性、耐摩耗性及び耐荷重に優れ
た摺動部材に関する。
【0002】
【従来の技術】フッ素樹脂は耐薬品性や耐熱性に優れて
おり、産業用、民生用の各種用途に広く利用されてい
る。
【0003】しかし、フッ素樹脂は摺動環境下では摩耗
やクリープ変形等により使用できないケースがある。
【0004】このため、フッ素樹脂に充填剤を加えたこ
とにより摩耗やクリープ変形を改善することが採用され
てきている。
【0005】
【発明が解決しようとする課題】しかし、充填剤を加え
る方法では、充填剤がフッ素樹脂固有の優れた性質を低
下させるため、その利用範囲が制限されることが多く、
必ずしも満足の行くものではなかった。
【0006】従って、本発明の目的は、優れた耐摩擦
性、耐摩耗性及び耐荷重性を有し、しかも、フッ素樹脂
本来の良好な特性を有するフッ素樹脂系摺動部材を提供
することにある。
【0007】
【課題を解決するための手段】本発明は上記の目的を達
成するため、電離性放射線を照射したフッ素樹脂によっ
て構成した摺動部材を提供するものである。
【0008】特定の条件下で、テトラフルオロエチレン
重合体に電離性放射線を照射し、これによって破断伸び
や破壊強度の劣化を抑制した改質テトラフルオロエチレ
ン重合体を得るための方法が提案されているが(特開平
6−116423号、特開平7−118423号、特開
平7−118424号)、本発明はこの放射線によって
改質されたフッ素樹脂を摺動部材として使用したところ
に、発明としての特異点を置くものである。
【0009】
【発明の実施の形態】本発明においては、電離性放射線
としては、γ線、電子線、X線、中性子線、あるいは高
エネルギーイオン等が使用される。
【0010】また、本発明に使用されるフッ素樹脂とし
ては、テトラフルオロエチレン系重合体(以下PTFE
という)、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)系共重合体(以下PFAとい
う)、あるいはテトラフルオロエチレン−ヘキサフルオ
ロプロピレン系共重合体(以下FEPという)が挙げら
れる。
【0011】上記PTFEの中には、パーフルオロ(ア
ルキルビニルエーテル)、ヘキサフルオロプロピレン、
(パーフルオロアルキル)エチレン、あるいはクロロト
リフルオロエチレン等の共重合性モノマーに基づく重合
単位を0.2モル%以下含有するものも含まれる。
【0012】また、上記共重合体形式のフッ素樹脂の場
合、その分子構造の中に少量の第3成分を含むことは有
り得る。
【0013】本発明摺動部材のベースとなるこれらフッ
素樹脂の使用形態としては、それぞれ単独で使用する場
合と、2種または2種以上の混合物の形で使用する場合
の双方がある。
【0014】また、上記単一のフッ素樹脂または相互に
混合したフッ素樹脂に対して、他の耐熱性材料を混合し
てもよい。この場合、電離性放射線照射は最終的な混合
物に対して行ってもよく、フッ素樹脂に対して予め電離
性放射線を照射してから他の耐熱性材料と混合してもよ
い。
【0015】他の耐熱性材料としては、酸素不在下にお
いて300°C以上に耐えられるものであることが好ま
しく、具体的にはエチレン−テトラフルオロエチレン系
共重合体、エチレン−クロロトリフルオロエチレン系共
重合体、プロピレン−テトラフルオロエチレン系共重合
体、ビニリデンフロライド−ヘキサフルオロプロピレン
−テトラフルオロエチレン系共重合体等の含フッ素共重
合体、あるいはポリイミド、芳香族ポリアミド、ポリア
リーレンスルフィド、芳香族ポリエステル等の高分子材
料が使用される。
【0016】他の耐熱性材料として、無機系材料を使用
してもよい。
【0017】本発明による摺動部材の用途としては、例
えば無潤滑軸受、ダイナミックシール、複写機用ロー
ル、あるいはベアリングパッドなどがあげられ、従来、
フッ素樹脂の適用が困難であった用途での使用が期待さ
れる。
【0018】本発明の摺動部材を得るための具体的な方
法としては、フッ素樹脂から所定形状に予備成型品を製
造し、次にこれを焼成した後、電離性放射線を照射する
方法が多くの場合に採用されるが、場合によっては予め
電離性放射線を照射したフッ素樹脂粉末を他の耐熱性材
料と混合し、これを摺動部材の形状に成型したり、ある
いはフッ素樹脂シートに電離性放射線を照射した後にこ
れをシート状摺動部材の形状に打ち抜くなど色々な手段
が採用できる。
【0019】電離性放射線の照射は酸素不在のもとで行
うことが望ましく、また、その照射線量は1KGy〜1
0MGyの範囲内であることが望ましい。
【0020】そしてさらに、フッ素樹脂の低摩擦性、耐
摩耗性および耐荷重特性を改善する観点からすると、こ
の電離性放射線のより好ましい照射線量は、10KGy
〜1500KGyの範囲内が望ましい。
【0021】また、電離性放射線の照射を行うに際して
は、フッ素樹脂をその結晶融点以上に加熱しておくこと
が望ましい。
【0022】すなわち、例えばフッ素樹脂としてPTF
Eを使用する場合には、この材料の結晶融点である32
7°Cよりも高い温度にフッ素樹脂を加熱した状態で電
離性放射線を照射することが望ましく、あるいはまた、
PFAやFEPを適用する場合には、前者が310°
C、後者が275°Cに特定される結晶融点よりも高い
温度に加熱して、放射線を照射することが望ましい。
【0023】フッ素樹脂をその結晶融点以上に加熱する
ことは、フッ素樹脂を構成する主鎖の分子運動を活発化
させることになり、その結果、分子間の架橋反応を効率
良く促進させることが可能となる。
【0024】但し、過度の加熱は、逆に分子主鎖の切断
と分解を招くようになるので、このような解重合現象の
発生を抑制する意味合いから、加熱温度はフッ素樹脂の
結晶融点よりも10〜30°C高い範囲内に抑えるべき
である。
【0025】
【実施例】
【0026】[実施例1〜6]厚さ0.5mmの市販の
PTFEシートに対して、0.01トール以下の真空中
(すなわち酸素不在下)で340°Cの加熱温度のも
と、照射線量が50KGy(実施例1)、100KGy
(実施例2)、300KGy(実施例3)、500KG
y(実施例4)、1000KGy(実施例5)および1
500KGy(実施例6)となるように電子線を照射
し、各実施例それぞれのシート状摺動部材を得た。
【0027】表1にこれら実施例1〜6によって得られ
た摺動部材と、実施例1〜6で使用された市販のPTF
Eシート(比較例1。放射線照射なし)とを対象にして
行った摩擦係数および摩耗係数測定試験結果を示す。
【0028】試験はスラスト型摩擦摩耗試験装置を使用
し、SUS304製の円筒状リング(外径φ25.6m
m、内径φ20.6mm)により実施例1〜6および比
較例1のそれぞれの被試験シートに対して2.5kg/
cm2の圧力を加え、速度0.5m/secの条件のも
とに行った。
【0029】このときの圧力と速度の乗数値PV値は、
1.25kg・m/cm2・secであった。
【0030】そして試験時間2時間後の被試験シートの
重量減少を測定した後、この被試験シートの減少重量を
減少容量に換算し、これを円筒状リングの接触面積で除
して摩耗深さを算出した。
【0031】摩耗係数K(m・sec/MPa/m/h
r×10-6)は、W=KPVTの摩耗の関係式により求
めた。
【0032】なお、式中Wは摩耗深さ(m)、Pは荷重
(MPa)、Vは速度(m/sec)、Tは時間(h
r)である。
【0033】
【表1】
【0034】[実施例7〜10]SUS304の板に融
着固定した厚さ50ミクロンのPFAフィルム(商品
名:アフロンP−63P、旭硝子社製)を対象にそれぞ
れ所定線量の電子線を照射し、各実施例の摺動部材を得
た。
【0035】電子線照射はいずれも0.01トール以下
の真空下において行われ、その加熱温度と照射線量は、
実施例7が320°Cと100KGy、実施例8が32
0°Cと1000KGy、実施例9が330°Cと50
0KGy、そして実施例10が350°Cと100KG
yである。
【0036】これら実施例7〜10における摺動部材の
摩擦と摩耗の特性を、比較例2との対比において表2に
示す。
【0037】なお、比較例2としては、実施例7〜10
において使用されたPFAフィルム(電子線未照射物)
を使用した。
【0038】また、摩擦と摩耗は、実施例7、8の場合
が表1におけるのと同じスラスト型摩擦摩耗試験装置を
使用して摩擦係数を測定し、実施例9、10については
ビンオンディスク型摩擦摩耗試験装置を用いて摩耗特性
を測定した。
【0039】この場合の摩耗特性は、ボール直径φ1/
4インチ(φ6.350mm)、荷重0.2kg、周速
5m/min、時間10hrの条件のもとで測定し、そ
のときの摩耗深さをもって特性値とした。
【0040】なお、比較例2については、実施例7、8
と同じくスラスト型摩擦摩耗試験装置を使用しての摩擦
係数測定試験と、実施例9、10における摩耗特性試験
の双方について試験をした。
【0041】
【表2】
【0042】[実施例11]テトラフルオロエチレンと
パーフルオロ(アルキルビニルエーテル)とから構成さ
れる重合単位比が99.9対0.1モル比のPTFEの
モールディングパウダー(商品名:テフロン70J、三
井・デュポンフロロケミカル社製。平均粒子径50ミク
ロン)を予備成型し、これを焼成することによって径φ
100mm、高さ100mmのブロックを製作した。
【0043】次にこのブロックから0.5mm厚のシー
トを切り出し、これに電子線を照射することによってシ
ート状の摺動部材を得た。
【0044】照射は0.01トール以下の真空下、34
0°Cの加熱のもとに行われ、線量100KGyの放射
線が照射された。
【0045】[実施例12]平均粒子径40ミクロンの
PTFEモールディングパウダー(商品名:フルオンG
190、旭硝子社製)に対し、0.01トール以下の真
空下、350°Cの加熱温度のもとで線量100KGy
の電子線を照射した。
【0046】次いでこの粉末を約20ミクロンの平均粒
子径になるまでジェットミルで粉砕した後、300°C
で12時間熱処理し、高温揮発成分(約0.1%)を除
去した。
【0047】次にこのようにして得られた電子線処理粉
末を電子線未照射のPTFEモールディングパウダーに
対して10重量%添加して混合粉末を作り、予備成型、
焼成の工程を経て、厚さ2mmの摺動部材シートを得
た。
【0048】以上の実施例11および12によって得ら
れたシートを対象にして行った摩擦係数と摩耗係数の測
定試験結果を表3に示す。
【0049】なお、表中の比較例3は、実施例11にお
いてブロックから切り出されたシートを、電子線照射す
ることなくそのまま試験試料として供したものである。
【0050】摩擦と摩耗の特性評価は、表1の場合と同
じスラスト型摩擦摩耗試験装置を使用して行った。
【0051】
【表3】
【0052】
【発明の効果】以上説明した本発明によれば、表1〜3
それぞれにおける実施例と比較例の対比からも明らかな
ように、比較例のいずれもが異常摩耗もしくは大きな摩
耗深さを示しているのに対して、本発明による摺動部材
の場合にはいずれも良好な潤滑性を裏付ける低い摩擦係
数のもと、優れた耐摩耗性を有していることが認められ
る。このことは本発明がこの種摺動部材の応用範囲を広
げるうえにおいて大きく貢献することを意味しているも
のである。
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者 瀬口 忠男 群馬県高崎市綿貫町1233番地 日本原子力 研究所高崎研究所内 (72)発明者 笠井 昇 群馬県高崎市綿貫町1233番地 日本原子力 研究所高崎研究所内 (72)発明者 中山 明成 茨城県日立市日高町5丁目1番1号 日立 電線株式会社パワーシステム研究所内 (72)発明者 柳生 秀樹 茨城県日立市日高町5丁目1番1号 日立 電線株式会社パワーシステム研究所内 (72)発明者 田畑 米穂 東京都中野区本町4−48−17−701 (72)発明者 乙幡 和重 東京都新宿区高田馬場4丁目40番13号 株 式会社レイテック内 (72)発明者 池田 重利 東京都新宿区高田馬場4丁目40番13号 株 式会社レイテック内 (72)発明者 大島 明博 栃木県塩谷郡塩谷町道下822 (72)発明者 両角 三春 神奈川県川崎市幸区塚越3丁目474番地2 旭硝子株式会社玉川分室内 (72)発明者 野村 真澄 神奈川県川崎市幸区塚越3丁目474番地2 旭硝子株式会社玉川分室内

Claims (4)

    【特許請求の範囲】
  1. 【請求項1】電離性放射線を照射したフッ素樹脂によっ
    て構成したことを特徴とする摺動部材。
  2. 【請求項2】前記フッ素樹脂が、テトラフルオロエチレ
    ン系重合体、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)系共重合体、またはテトラ
    フルオロエチレン−ヘキサフルオロプロピレン系共重合
    体であることを特徴とする請求項第1項記載の摺動部
    材。
  3. 【請求項3】前記フッ素樹脂が、酸素不在のもとで照射
    線量1KGy〜10MGyの範囲内において電離性放射
    線を照射されたものであることを特徴とする請求項第1
    項記載の摺動部材。
  4. 【請求項4】前記フッ素樹脂が、酸素不在のもとで且つ
    その結晶融点以上に加熱された状態において電離性放射
    線を照射されたものであることを特徴とする請求項第1
    項記載の摺動部材。
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