JPH11514386A

JPH11514386A - 合成樹脂滑り層を持つ軸受のための複合材料の製造方法並びにこれに適するペースト

Info

Publication number: JPH11514386A
Application number: JP8525956A
Authority: JP
Inventors: アダム・アヒム; マン・ホルスト; フックスバーガー・シュテファン
Original assignee: グリコ−メタル−ウエルケ・グリコ・ベー・ファウ・ウント・コンパニー・コマンディトゲゼルシャフト
Priority date: 1995-03-01
Filing date: 1996-02-23
Publication date: 1999-12-07
Anticipated expiration: 2016-02-23
Also published as: KR19980702562A; JP4065558B2; DE19507045C2; EP0813452B1; KR100444894B1; DE19507045A1; EP0813452A1; US5948479A; WO1996026793A1; DE59600967D1; ES2126388T3

Abstract

(57)【要約】本発明の方法に従って、合成樹脂滑り層を形成するために最初にペーストを合成樹脂分散物とフィラーとから製造する。このペーストは有機溶剤を含有しておらず、焼結された多孔質層に塗布される。得られる多層物質を次いで焼結する。有機溶剤を使用しないので、衛生上の危険および火災の危険が著しく減少する。更に、本発明に従って製造される複合体は優れた耐空洞化性を有している。それ故に、軸受の如き無潤滑製品の慣用の用途分野に加えて、これらの複合材料はギヤ式ポンプおよびショックアブソーバーにも使用できる。

Description

【発明の詳細な説明】合成樹脂滑り層を持つ軸受のための複合材料の製造方法並びにこれに適するペースト本発明は、請求項１の上位概念に従う、合成樹脂滑り層を持つ軸受のための複合材料の製造方法並びに、その製造の際に必要とされるペーストに関する。また本発明はこの複合材料の用途にも関する。無潤滑軸受材料は既に公知である。このものの最も慣用の状態では、鋼鉄製支持体の上に設けられた、錫合金または鉛青銅合金より成る多孔質焼結層で構成されている。多孔質焼結層の上に、弗素系重合体と種々のフィラーとより成る混合物を、１０〜３０μm の層が焼結体裏張りの上に形成される様に加工する。無潤滑軸受材料を製造する方法はドイツ特許第１，１３２，７１０号明細書に開示されている。ＰＴＦＥ−分散物（ポリテトラフルオロエチレン−分散物）およびフィラーから製造されるペーストを加圧下に多孔質青銅層の空隙に導入しそして次にこの金属を焼結する。ドイツ特許第１，１３２，７１０号明細書にはＰＴＦＥ−フィラー−ペーストの製法も開示されており、この場合にはフィラーをＰＴＦＥ分散物と５〜６０% の濃度で混合し、次いで分散物を安定化するイオン性湿潤剤と、添加されたフィラーが均一に付着しながらＰＴＦＥを凝集させる不溶性化合物を形成する。この方法の場合には揮発性の有機溶剤、例えばトルエンおよび追加的な場合によっては界面活性物質、例えばエチルフェニルポリグリコールエーテルまたは脂肪アルコールスルホナートを使用できることが記載されている。界面活性物質はより良好に湿潤しそしてそれによってフィラーを均一に混入するために使用される。有機溶剤は、完成品に必要とされる１０〜３０μm の薄い被覆層厚を可能とする所望のペーストコンシステンシーを得るために使用される。大きい負荷の掛かった滑り軸受の場合にはしばしば空洞化によって空隙を生じ、これが短時間の後にエネルギーの放出下にはじける。この放出されるエネルギーは材料の局所的崩壊をもたらし、それによってこの材料より成る構成部材の有効寿命が著しく短縮される。それ故に本発明の課題は、比較的長い有効寿命および改善された耐空洞化性（ｃａｖｉｔａｔｉｏｎｒｅｓｉｓｔａｎｃｅ）を有する欠陥のない合成樹脂層、特に２０μm より薄い該層を製造することができる、合成樹脂層を持つ軸受のための複合材料を製造する方法を提供することである。この課題は、有機溶剤を含まないペーストを使用することによって合成樹脂滑り層を持つ滑り軸受のための複合材料を製造する方法によって解決される。ペーストを製造するためには、イオン性湿潤剤と混合した弗素系熱可塑性樹脂６０重量% までおよび更に水を含有する分散物を弗素系熱可塑性樹脂の容量を基準として５〜５０容量% のフィラー、弗素系熱可塑性樹脂の量を基準として０．１〜１．５重量% の非イオン性湿潤剤および過剰の水と混合し、次いで沈澱剤で沈澱させそして上澄み水を除き、支持体金属を覆う焼結された多孔質金属層の上にペーストを塗布し、そしてこうして得られた多層材料を次いで焼結する。分散物中の非イオン性湿潤剤の割合は弗素系熱可塑性樹脂の量を基準として１〜５重量% の範囲であるのが有利である。使用される弗素系熱可塑性樹脂分散物にぴったりの量の非イオン性湿潤剤を使用することによって、沈澱工程の後にペーストの水の放出を遅くする。弗素系熱可塑性樹脂の量を基準として０．１〜１．５重量% 、好ましくは０．１〜１．０重量% の狭い全濃度範囲の湿潤剤中に、攪拌工程の間の弗素系熱可塑性樹脂の凝集後に、多孔質金属下地の上にそれぞれ所望の厚さでペーストを隙間なく塗布することを可能とする状態とする。非イオン性湿潤剤としてはアルキルポリグリコールエーテルを用いるのが特に有利である。しかしながらアルキルアリールポリグリコールエーテル、アルキルアミンポリグリコールエーテル、アシルポリグリコールエーテル、アルキルアミンオキシド、またはポリアルコールの脂肪酸エステルを使用することも可能である。この目的にはイオン系界面活性物質を用いるのは適していない。何故ならば、イオン系界面活性剤は沈澱工程の間に不溶性化合物が生じることによって不活性化され、従ってペースト濃度にもはや影響を及ぼすことができないからである。弗素系熱可塑性樹脂の場合には、例えＰＴＦＥ（ポリテトラフルオロエチレン）、ＰＦＡ（ポリ（テトラフルオロエチレン−コペルフルオロビニルメチルエール））、ＦＥＰ（ポリ（テトラフルオロエチレン−コヘキサフルオロプロピレン））、ＥＴＦＥ（ポリ（エチレン−アルトテトラフルオロエチレン））またはこれらの混合物が適している。本発明ではＰＴＦＥが特に有利である。分散物中に含まれるイオン性湿潤剤は例えばラウリル硫酸ナトリウムである。フィラーの例には二硫化モリブデン、鉛、酸化鉛、グラファイト、コークス、カーボンブラック、青銅、合成樹脂、並びに繊維物質およびこれらの物質の混合物がある。多孔質金属層、特に青銅より成る層がその上に設けられる支持材料としては鋼鉄、青銅またはアルミニウムが使用できる。この方法の特別な長所は、有機溶剤を使用しないこと、それによって製造に関連する衛生上の危険および火災の危険が著しく低減される。このことは製造装置および作業場所の安全対策の費用が著しく減少することを意味している。以下に実施例によって、種々のＰＴＥＦＥ−フィラー混合物で被覆された複合材料について以下に説明する。その際に種々のフィラーおよび湿潤剤を使用している。実施例１１６Ｌの水、５０ｇのアルキルポリグリコールエーテルおよび５ｋｇの二硫化モリブデンを２１．６ｋｇの４０% 濃度ＰＴＦＥ分散物と均一に混合し、次いで４００ｇの２０% 濃度硝酸アルミニウム溶液を用いるて沈澱させる。５分の沈澱処理時間の後に上澄み水を除き、生じる１５μm の層厚のペーストを金属製ベルトの上に塗布し、次いでこの多層材料を慣用の方法で焼結しそして内径を測定する。本発明に従う複合材料（１）が得られる。本発明の効果を説明するために、ペーストをベースとする三種類の他の複合材料を製造する。実施例２実施例１と同様に複合材料（２）を製造する。製造に必要とされるペーストを、ＰＴＦＥ並びにトルエンおよびイオン性湿潤剤のラウリル硫酸ナトリウムの容量を基準として２０容量% のＭｏＳ₂を使用する。非イオン性湿潤剤を添加しない。実施例３実施例１と同様に本発明の複合材料（３）を製造する。その際にペーストＰＴＦＥはＰＴＦＥの容量を基準として２０容量% のＰｂおよび非イオン性湿潤剤のアルキルポリグリコールエーテルが得られる。有機溶剤は使用しない。実施例４実施例３と同様に従来技術に相応する複合材料（４）を製造し、その際に非湿潤剤を使用しないが、トルエンおよびラウリル硫酸ナトリウムをペーストに添加する。次に比較実験において、複合材料をそれの耐空洞化性（ｃａｂｉｔａｔｉｏｎｒｅｓｉｓｔａｎｃｅ）について試験する。この試験は、ショックアブソーバーにおいて２２ｍｍの内径を持つ１０ｍｍの幅の軸筒について２０００Ｎの横からの負荷および４０ｍｍの許容度および１Ｈｚの傾斜軸運動のもとで実施する。図１に実験結果を掲載する。本発明の複合材料の耐空洞化性は慣用の材料の比較にて著しく改善されていることが判った。結果はペーストから湿分が完全に排除され、その結果ロール加工の間に合成樹脂組成物を効果的に圧縮することが実施できる。残留水を蒸発する際に、有機溶剤を追加的に含有する場合よりも合成樹脂層中に小さい空隙率が得られ、その結果ＰＴＦＥ−粒子の接触面を比較的に多くすることによって完全に焼結する工程が可能となる。これに関連して、完全に剥離した表面が著しく高い靭性を示す。こうして強化された層内部焼結は著しく高い耐空洞化性、例えばショックアブソーバにおけるまたは液圧液ポンプにおける、表面破片の溶け出しを妨害しそして建材の強靭性を向上させる。慣用の無潤滑用途分野、例えば軸受の他に、それ故に複合材料はギヤ式ポンプおよびショックアブソーバーに使用することも可能である。

【手続補正書】特許法第１８４条の８第１項【提出日】１９９７年５月２３日【補正内容】明細書合成樹脂滑り層を持つ軸受のための複合材料の製造方法並びにこれに適するペースト本発明は、請求項１の上位概念に従う、合成樹脂滑り層を持つ軸受のための複合材料の製造方法並びに、その製造の際に必要とされる有機溶剤不含のペーストに関する。また本発明はこの複合材料の用途にも関する。無潤滑軸受材料は既に公知である。このものの最も慣用の状態では、鋼鉄製支持体の上に設けられた、錫合金または鉛青銅合金より成る多孔質焼結層で構成されている。多孔質焼結層の上に、弗素系重合体と種々のフィラーとより成る混合物を、１０〜３０μm の層が焼結体裏張りの上に形成される様に加工する。無潤滑軸受材料を製造する方法はドイツ特許第１，１３２，７１０号明細書に開示されている。ＰＴＦＥ−分散物（ポリテトラフルオロエチレン−分散物）およびフィラーから製造されるペーストを加圧下に多孔質青銅層の空隙に導入しそして次にこの金属を焼結する。ドイツ特許第１，１３２，７１０号明細書にはＰＴＦＥ−フィラー−ペーストの製法も開示されており、この場合にはフィラーをＰＴＦＥ分散物と５〜６０% の濃度で混合し、次いで分散物を安定化するイオン性湿潤剤と、添加されたフィラーが均一に付着しながらＰＴＦＥを凝集させる不溶性化合物を形成する。この方法の場合には揮発性の有機溶剤、例えはトルエンおよび追加的な場合によっては界面活性物質、例えばエチルフェニルポリグリコールエーテルまたは脂肪アルコールスルホナートを使用できることが記載されている。界面活性物質はより良好に湿潤しそしてそれによってフィラーを均一に混入するために使用される。有機溶剤は、完成品に必要とされる１０〜３０μm の薄い被覆層厚を可能とする所望のペーストコンシステンシーを得るために使用される。フランス特許出願公開第２，５６３，４６８号明細書から、一方の側に二軸配向したポリエチレンテトラフタレートをそしてもう一方の側に濾紙を有するＰＴＦＥ−帯状物を最初に製造する方法が公知である。このＰＴＦＥ−帯状物はＰＴＦＥとフィラーとより成る有機溶剤不含のペーストから製造され、その際に水性分散物を使用する。水の一部は既に、帯状物の製造の際に減圧ポンプにより濾紙を通して吸引されている。こうして製造される帯状物を巻取る前に濾紙を除く。何故ならばペーストが水の除去により相当に既に固化しているからである。この帯状物を自由な側から多孔質焼結層に載せ、そしてこの場合に支持物質を同時に除く。次いでＰＴＦＥ−物質の水含有量は既に極めて少ない。得られるＰＴＦＥ滑り層は例えば０．１５ｍｍの厚さを有している。ドイツ特許出願公開第４，１０５，６５７号明細書から、支持体金属およびそれの上に設けられそして表面に含浸被覆層が設けられている多孔質金属層を有する滑り物質が公知である。この含浸被覆層はＰＴＦ、ＥＰＥおよびＦＥＰ並びに鉛およひ残量のＰＴＦＥより成る。摩擦および耐摩耗性並びに耐空洞化性の所望の改善は、ポリマーアローイおよび鉛粉末に依存している。用いる含浸組成物が溶剤を含むかまたは含まないかについては、ドイツ特許出願公開第４，１０５，６５７号明細書に記載されていない。ヨーロッパ特許出願公開第０，４３０，３２４号明細書には、ＰＴＦＥ、青銅、グラファイトおよびＰＶＤＦより成る合成樹脂の製法が開示されている。ＰＶＤＦ−粉末を別の成分と混合しそして２ｍｍの厚さの紐状物として押出成形し、それから顆粒を製造する。この顆粒から次いで、滑り軸受材料の多孔質青銅層の上に設けられる帯状物を製造する。米国特許第４，２０８，４７２号明細書には溶剤を含有する含浸用ペーストが開示されている。ヨーロッパ特許出願公開第０，０４３，１８２号明細書には、金属性容器を製造することに関連して潤滑剤組成物が開示されている。軸受の製造は記載されていない。大きい負荷の掛かった滑り軸受の場合にはしばしば空洞化によって空隙を生じ、これが短時間の後にエネルギーの放出下にはじける。この放出されるエネルギーは材料の局所的崩壊をもたらし、それによってこの材料より成る構成部材の有効寿命が著しく短縮される。それ故に本発明の課題は、フランス特許出願公開第２，５６３，４６８号明細書から、比較的長い有効寿命および改善された耐空洞化性（ｃａｖｉｔａｔｉｏｎｒｅｓｉｓｔａｎｃｅ）を有する欠陥のない合成樹脂層、特に２０μm より薄い該層を製造することができる、ペースト、および合成樹脂層を持つ軸受のための複合材料を製造する方法を提供することである。この課題は、有機溶剤不含のペーストが使用され、そのペーストの製造に非イオン性湿潤剤が使用される合成樹脂滑り層を持つ滑り軸受のための複合材料を製造する方法によって解決される。ペーストを製造するためには、イオン性湿潤剤と混合した弗素系熱可塑性樹脂６０重量% までおよび更に水を含有する分散物を弗素系熱可塑性樹脂の容量を基準として５〜５０容量% のフィラー、弗素系熱可塑性樹脂の量を基準として０．１〜１．５重量% の非イオン性湿潤剤および過剰の水と混合し、次いで沈澱剤で沈澱させそして上澄み水を除き、支持体金属を覆う焼結された多孔質金属層の上にペーストを塗布し、そしてこうして得られた金属材料を次いで焼結する。分散物中の非イオン性湿潤剤の割合は弗素系熱可塑性樹脂の量を基準として１〜５重量% の範囲であるのが有利である。請求の範囲１．合成樹脂滑り層を形成するために、合成樹脂分散物とフィラーとから製造されるペーストを焼結された多孔質金属層の上に塗布する様にして、≦３０μm の厚さの合成樹脂滑り層を持つ軸受のための複合材料を製造する方法において、有機溶剤不含のペーストを使用し、そのペーストの製造に非イオン性湿潤剤を使用することを特徴とする、上記方法。２．イオン性湿潤剤と混合した弗素系熱可塑性樹脂６０重量% までおよび水を含有する分散物を弗素系熱可塑性樹脂の容量を基準として５〜５０容量% のフィラー、弗素系熱可塑性樹脂の量を基準として０．１〜１．５重量% の非イオン性湿潤剤および過剰の水と混合し、次いで沈澱剤で沈澱させそして上澄み水を除き、支持体金属を覆う焼結された多孔質金属層の上にペーストを塗布し、そしてこの多層物質を次いで焼結する、請求項１に記載の方法。３．弗素系熱可塑性樹脂を、該弗素系熱可塑性樹脂の量を基準として１〜５重量% のイオン性湿潤剤と混合する請求項２に記載の方法。４．弗素系熱可塑性樹脂としてＰＴＦＥ、ＰＦＡ、ＦＥＰ、ＥＴＦＥまたはこれらのポリマーで組成される混合物を使用する請求項１に記載の方法。５．非イオン性湿潤剤としてアルキルポリグリコールエーテル、アルキルアリールポリグリコールエーテル、アシルポリグリコールエーテル、アルキルアミンオキシド、またはポリアルコールの脂肪酸エステルを使用する請求項１〜４のいずれか一つに記載の方法。６．非イオン性湿潤剤の割合が弗素系熱可塑性樹脂の量を基準として０．１〜１．０重量% である請求項１〜５のいずれか一つに記載の方法。７．フィラーとして二硫化モリブデン、鉛、酸化鉛、グラファイト、コークス、カーボンブラック、青銅、合成樹脂、繊維物質または上記の物質の混合物を使用する請求項１〜６のいずれか一つに記載の方法。８．フィラーを弗素系熱可塑性樹脂の容量を基準として１５〜４０容量% の量で添加する、請求項１〜７のいずれか一つに記載の方法。９．支持体金属として鋼鉄、青銅またはアルミニウムを使用する、請求項１〜８のいずれか一つに記載の方法。 10．多孔質金属に青銅を用いる請求項１〜９のいずれか一つに記載の方法。 11．請求項１〜１０のいずれか一つに記載の方法に従って製造された複合材料をショックアブソーバーおよびギヤ式ポンプにおいて用いる方法。 12．非イオン性湿潤剤を含有していることを特徴とする、軸受の合成樹脂滑り層の製造用有機溶剤不含ペースト。 13．イオン性湿潤剤と混合した弗素系熱可塑性樹脂、該弗素系熱可塑性樹脂の容量を基準として５〜５０容量% のフィラー、および弗素系熱可塑性樹脂の量を基準として０．１〜１．５重量% の非イオン性湿潤剤を含有する請求項１２に記載のペースト。 14．弗素系熱可塑性樹脂を該弗素系熱可塑性樹脂の量を基準として１〜５重量 % のイオン性湿潤剤と混合する請求項１３に記載のペースト。 15．非イオン性湿潤剤がアルキルポリグリコールエーテル、アルキルアリールポリグリコールエーテル、アシルポリグリコールエーテル、アルキルアミンオキシド、またはポリアルコールの脂肪酸エステルである請求項１２〜１４のいずれか一つに記載のペースト。 16．非イオン性湿潤剤の総含有量が弗素系熱可塑性樹脂の量を基準として０．１〜１．０重量% である請求項１２〜１５のいずれか一つに記載のペースト。 17．弗素系熱可塑性樹脂がＰＴＦＥ、ＰＦＡ、ＦＥＰ、ＥＴＦＥまたはこれらのポリマーより成る混合物である請求項１２〜１６のいずれか一つに記載のペースト。 18．フィラーが二硫化モリブデン、鉛、酸化鉛、グラファイト、コークス、カーボンブラック、青銅、合成樹脂、繊維物質またはこれらの物質の混合物である請求項１２〜１７のいずれか一つに記載のペースト。 19．フィラーが弗素系熱可塑性樹脂の量を基準として１５〜４０容量% の量で存在する、請求項１２〜１８のいずれか一つに記載のペースト。

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者フックスバーガー・シュテファンドイツ連邦共和国、Ｄ−65343 エルトフィレ、マルティンスガッセ、８

Claims

【特許請求の範囲】１．合成樹脂滑り層を形成するために、合成樹脂分散物とフィラーとから製造されるペーストを焼結された多孔質金属層の上に塗布する様にして、合成樹脂滑り層を持つ軸受のための複合材料を製造する方法において、有機溶剤を含まないペーストを使用することを特徴とする、上記方法。２．イオン性湿潤剤と混合した弗素系熱可塑性樹脂６０重量% までおよび水を含有する分散物を弗素系熱可塑性樹脂の容量を基準として５〜５０容量% のフィラー、弗素系熱可塑性樹脂の量を基準として０．１〜１．５重量% の非イオン性湿潤剤および過剰の水と混合し、次いで沈澱剤で沈澱させそして上澄み水を除き、支持体金属を覆う焼結された多孔質金属層の上にペーストを塗布し、そしてこの多層物質を次いで焼結する、請求項１に記載の方法。３．弗素系熱可塑性樹脂を、該弗素系熱可塑性樹脂の量を基準として１〜５重量% のイオン性湿潤剤と混合する請求項２に記載の方法。４．弗素系熱可塑性樹脂としてＰＴＦＥ、ＰＦＡ、ＦＥＰ、ＥＴＦＥまたはこれらのポリマーより成る混合物を使用する請求項１に記載の方法。５．非イオン性湿潤剤としてアルキルポリグリコールエーテル、アルキルアリールポリグリコールエーテル、アシルポリグリコールエーテル、アルキルアミンオキシド、またはポリアルコールの脂肪酸エステルを使用する請求項１〜４のいずれか一つに記載の方法。６．非イオン性湿潤剤の割合が弗素系熱可塑性樹脂の量を基準として０．１〜１．０重量% である請求項１〜５のいずれか一つに記載の方法。７．フィラーとして二硫化モリブデン、鉛、酸化鉛、グラファイト、コークス、カーボンブラック、青銅、合成樹脂、繊維物質または上記の物質の混合物を使用する請求項１〜６のいずれか一つに記載の方法。８．フィラーを弗素系熱可塑性樹脂の容量を基準として１５〜４０容量% の量で添加する、請求項１〜７のいずれか一つに記載の方法。９．支持体金属として鋼鉄、青銅またはアルミニウムを使用する、請求項１〜８のいずれか一つに記載の方法。 10．多孔質金属に青銅を用いる請求項１〜９のいずれか一つに記載の方法。 11．請求項１〜１０のいずれか一つに記載の方法に従って製造された複合材料をショックアブソーバーおよびギヤ式ポンプにおいて用いる方法。 12．有機溶剤を含有していないことを特徴とする、軸受の合成樹脂滑り層の製造用ペースト。 13．イオン性湿潤剤と混合した弗素系熱可塑性樹脂、該弗素系熱可塑性樹脂の容量を基準として５〜５０容量% のフィラー、および弗素系熱可塑性樹脂の量を基準として０．１〜１．５重量% の非イオン性湿潤剤を含有する請求項１２に記載のペースト。 14．弗素系熱可塑性樹脂を該弗素系熱可塑性樹脂の量を基準として１〜５重量 % のイオン性湿潤剤と混合する請求項１３に記載のペースト。 15．非イオン性湿潤剤がアルキルポリグリコールエーテル、アルキルアリールポリグリコールエーテル、アシルポリグリコールエーテル、アルキルアミンオキシド、またはポリアルコールの脂肪酸エステルである請求項１２〜１４のいずれか一つに記載のペースト。 16．非イオン性湿潤剤の総含有量が弗素系熱可塑性樹脂の量を基準として０．１〜１．０重量% である請求項１２〜１５のいずれか一つに記載のペースト。 17．弗素系熱可塑性樹脂がＰＴＦＥ、ＰＦＡ、ＦＥＰ、ＥＴＦＥまたはこれらのポリマーより成る混合物である請求項１２〜１６のいずれか一つに記載のペースト。 18．フィラーが二硫化モリブデン、鉛、酸化鉛、グラファイト、コークス、カーボンブラック、青銅、合成樹脂、繊維物質またはこれらの物質の混合物である請求項１２〜１７のいずれか一つに記載のペースト。 19．フィラーが弗素系熱可塑性樹脂の量を基準として１５〜４０容量% の量で存在する、請求項１２〜１８のいずれか一つに記載のペースト。