JPS5824619A - しゆう動部材 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるた
め要約のデータは記録されません。

Description

【発明の詳細な説明】 本発明は、しゆ５動部材に関するものである。

ここで、本発明においていう「しゆｂ動部材」とは、荷
重と、滑べりとを受ける箇所に減摩材として使用される
滑べり板、ブシュ、あるいは、荷重と滑べりとＫｔＫ！
えて密封機能をも要求される箇所に減摩及び密封材とし
て使用される使触・形パツキンなどのシールを含むもの
である。

従来、この種類のしゆう動部材としては、金属材料や、
黒鉛その他のセラξックから成る非金属材料や、ナーノ
ットなどの複合材料や、更には、四ふり化エチレン樹脂
（ＰＴＦＥ）や、ボリイイ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、摩擦や摩耗に間［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
材となじみ性が必らずしも良好では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丸め
に、例えば、米国特許第１／ＪｔＪＩＪ号や、特公昭Ｑ
４１−２３９６轟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１種強材と共にＩ！
ｉ形しえしゆ５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、また、
衝撃強度も著しく教養されている度面、−乾燥摩擦にお
けるしゆ５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
材と共に造形したしゅう動部材も知られ−〔いるが、こ
れらについても同様の問題がある・ これは、これらの耐熱材料の静止摩擦係数と。

動摩擦係数との差が大きいこと及びこのような材料から
成るしゆ５動部材どしての構成が、柔軟性を有している
ことなどにその原因があるものと考えられ、更に、しゆ
５動系を構成する各部材の形状及び材料の固有振動数も
影響を与えるものと考えられる。

そこで、本発明の目的は、しゆう動面に泊あるいはワッ
クスなどの潤滑油剤の適用がＷｉ難な用途、例えば、常
温から高温までの広い温度範囲に渡って乾燥摩擦条件の
下において使用するのに適したしゆう動部材を提供する
ことを、主な目的とするもめである。

本発明の他の目的は、上記の条件の下における使用の際
に異常音の発生することのないしゆう動部材を提供する
ことにある。

本発明の更に他の目的は、上述した使用条件の下におい
て、摩擦摩純特性にすぐれたしゆう動部材を提供するこ
とにある。

本発明のなお他の目的は、相手材とのなじみ性にすぐれ
、密封機能を有するしゆう動部材を提供することにある
。

本発明者らは、これらの目的を達成する太めに、従来公
知のしゆう動部材について、その諸性質を鋭意研究した
結果、膨張黒鉛、雲母あるいは石綿などから成る耐熱材
料を補強材料と共に造形して得られるしゆう動体母材表
面を改質することによって、これらの目的のすべてを解
決することに成功し、特に、その諸性質を低下させるこ
となしに異常音の発生を有効に防止することに成功した
。

すなわち、本発明は、膨張黒鉛、雲母、石綿などから成
る耐熱材料の群の内の１種又は−２種以上を混合したも
のを、金属繊維、細線又はこ／’Ｌらの織ったり、編ん
だりして得られる網から成る補強材料と一体となるよう
に造形して得られるしゆう動体母材の表面に、銅、鋼合
金、酸化銅の粉末又はこれらを主成分とする金属粉末と
金属硫化物粉末とを混合して成る潤滑組成物、又は、こ
れらの金属粉末と金属硫化物粉末と四ぶつ化エチレン樹
脂粉末とを混合して成る潤滑へ 組成物を一様に被着形赦させて成ることを、特徴とする
ものである。

以下、本発明をその実施例及びその実験方法を示す添付
の略図などに基づいて詳細に説明する。

まず、本発明におい【、シゆう動体母材の主１１部の一
つを形成する耐熱材料として使用される膨張黒鉛は、特
公昭４１４１−一３９４６号公報に開示されている米国
ユニオンカーバイト社製の膨朕黒鉛粉末、フレーク又は
シートな１どが好適で（ ある。

雲母は、天然若しくは人工雲母粉末（例えｔｔ特公昭Ｊ
ｆ−１３９０４号公報所載）又はシリコンで接合し九マ
イカペーパーが好適である。

石綿は、クリソタイル又はアモサイト系の繊維粉末、ア
スベストペーパー（例えば、十条製紙社製）、又はリボ
ン、シートなどが有効に用いられる。

次ぎに、しゆう動体母材の主要部の一つを構成する補強
材料としての金属繊維、金属細線は、オーステナイト系
の８ＵＢＪＯ亭、８ＵＳ　Ｊ　ｔ　ｂ、７エライト系の
８ＴＪＳ参ＪＯなとのステンレスが用いられ、特に、こ
れらの編組金網は最も好ましいものの一つである。

また、これらの耐熱材料と、補強材料とを使用してしゆ
う動体母材を作るには、この補強材料に、耐熱材料の粉
末又はフレークを混合したり、耐熱材料の粉末又はフレ
ークと揮発性液体とから成るスラリーを用いて補強材料
！被覆したり、あるいは、耐熱材料をあらかじめフィル
ム又はシート状としたものを網状補強材に重ね合わせた
のち、全体を加圧成形し、板状、棒状、リング状、円筒
状、わん状その他種々の形状のしゆう動体母材とする。

この加圧成形工程において、補強材料は互いにからみ合
って一体化するか、それぞれの補強材料が変形してから
み合い、耐熱材料が補強材料の間のすきまに充てんされ
、また、母材表面を一様に覆うようになるように１Ｍ形
されることが重要である。このような状態に加圧成形さ
れると、これらの両者を接合する接着剤を使用すること
なしに、強固に一体に成形され九所望の形状を有するし
ゆう動体母材番得ることができる。

次だし、例えば、特に、補強材料のからみ合いが少なか
ったり、変形によるからみ合いが期待し難い薄板状のし
ゆ５動母材の場合においては、適量の接着剤の使用は有
効である。接着剤は、補強材料にだけ施しておいても良
く、あるいは、耐熱材料に混合しても良く、また、この
両者を併用し−〔も良い、なお、このしゆう動体母材中
に占める耐熱材料の割合は、／、ｔ−１，１重量襲、特
に、−〇〜３０重量弧とすること力１好ましい。

次ぎに、潤滑組成物は、おおむね１００メツシエよりも
細かい微粉末の形で用いられる。若しも、粒度がこれよ
りも大きいと、性能にばら付きが生ずるもので、好まし
くない。

本発明者らは、潤滑組成物としての金属成分の種々の粉
末について実験を行なったが、相手材が鉄系金属材料の
場合、上記の鯛、銅合金、酸化鋼、又は、これらを主成
分とし、これに他の金属粉末を混合したものが、最も効
果のあることを確認し友、シかしながら、これらの金属
粉末は、次ぎに述べる金属硫化物と併用するのでなけれ
ば、効果がないことも確認した。

銅粉末としては、電解爾粉末、アトマイズ銅粉末などが
用いられ、銅合金粉末とし−〔は、青銅粉末、リン青銅
粉末、銅−鉄一マンガン（９１１：４Ｉ：ｈ）粉末など
が好ましく、この他、鉛青銅粉末、黄銅粉末、アＡ／ｌ
ニウム青Ｍ粉末、シルジン青銅粉末なども使用すること
ができる。

また、酸化銅としては、酸化第一銅粉末（Ｃｕ２０）が
好ましいが、酸化第二銅（Ｃｕｂ）粉末も使用すること
ができる。

金属硫化物とし−〔は、通常、固体潤滑剤とじ−〔使用
され一〇いる二硫化モリブデン、二硫化タングステンの
他、硫化アンチモン、硫化セレン、硫化第二鉄、硫化第
一銅、硫化鉛などが有効である。これらの金属硫化物は
、このもの単独では、上記の金属粉末の場合と同様に、
はとんど効果が認められないか、効果の持続性に欠ける
。

これは、母材の表面硬さが金属などに比較して著しく軟
く、ま九、雲母においてはへきかい性を有し−〔いるの
で、これら固体潤滑剤を金属表面に施した場合とはその
挙動が興なり、効果が顕著に１！われないものと考えら
れる。しかしながら、金属硫化物を上記の金属粉末と混
合することＩＫよって、効果が現われるのは、母材の見
質の相手材への移着を防止し、静摩擦係数と動摩擦係数
との差がせばめられるためと推察される− この潤滑組成物中の金属硫化物成分の割合シ象コ〜ＳＯ
重量％、特に、３〜ＪＯ重量襲が好ましい、これは、−
重量弧以下ではその効果が期待できず、！Ｏ重量襲以上
では、潤滑効果の持続性が悪くなるからである。

更に、摩擦特性の改善を図るために、これらのコ成分に
加えて、ＰＴＦ！！粉末を配合することが有効である。

このＰＴＦＩＩ成分の配合は、潤滑組成物の摩擦係数の
低減、耐熱材料の相手材への移着の防止、静摩擦係数と
動摩擦係数との差の縮小などの作用・効果がある他、Ｆ
ＴＦＩｉは滑べり速度に対する摩擦挙動が１食性抵抗」
を示さないので、上述した篩効果と相持って、しゆう動
部材としての「耐着−滑べり性」を著しく教養し、異音
防止に貢献すると考えられる。

ただし、このＰＴＦｌｌを配合したものは、雰囲気温度
が４１００℃を超える長期の使用は避けるべきである。

これは、このような高温雰囲気においては、ＰＴＦＢが
分解し、添加効果が急激に損なわれるばかりではなく、
相手材を腐食させる傾向があるからである。

本発明者らの実験によると、上述したような適用のＰＴ
Ｆｇは、４１ｏｏ℃の温度に１時間暴露後の重量減少は
ｏ、ｏｉ％以下であった。従って、参〇〇℃以下の適用
においては、何んら問題はない、このように、上述した
コ成分系や、Ｊ成分系の潤滑組成物の適用については、
しゆ５動部材としての使用目的、使用条件等を勘案して
選択する必要がある。

このＪ成分から成る潤滑組成物中の金属硫化物の割合は
参〜ＪＯ重量襲、ｐ’ｒｐｇの割合は１〜／！重量襲、
特に、３〜ＩＯ重量襲であることが好ましい。これは、
ＰＴＦＴ！、の割合が７重量−以下では、その添加効果
が十分に現われず、／ｊ重重量級以上添加ても、その効
；果は飽和領域に入り余り変わらなくなるからである。

以上に述べた潤滑組成物をしゆう動部材表面に適用する
には、種々の方法が採用される。

本発明者らは、比較的簡便な方法として、しゆう動部材
表面に接着剤を論付し、次いで、潤滑組成物粉末をこの
表面上に散布して被着させる方法、潤滑組成物粉末と接
着剤とを混合し良ものを揮発性溶剤で適宜権釈し、これ
を母材表面にブラシで塗り、又は、吹き付けるなどの方
法を採用することによって、好結果を得ることのできる
ことを確認しえ。

なお、ここＫＩＤＥ用する接着剤は、数百度の温度にも
耐えるものである必要はない、しゆ５動部材を製造する
段階、あるいは、しゆう動部材を検査したり、包装した
り、輸送したりあるいは使用箇所に組付けるなどの通常
の取扱いにおいて被着した潤滑組成物がはがれたり、脱
落したりすることがなく、まえ、実使用時に荷重や、滑
べりによって容易には母材表面からはがれない程度の接
着強度を有していれば、十分である。

本発明に使用される接着剤としては、エポキシ樹脂、フ
ェノール樹脂、ポリイミド樹脂などの合成樹脂接着剤を
例示することができるが、この他、コーンシロップ、ア
ラビアゴム、にかわあるいはアルギン酸塩なども使用す
ることができる。

このような簡便な被着方法に代え−（、シゆう動部材を
造形する以前の段階において、潤滑組成物を適用する方
法は、一層に好ましいものである。すなわち、シート状
の耐熱材料の表面に接着剤を塗付し、次いで、潤滑組成
物粉末を散布して被着させるか、潤滑組成物粉末に接着
剤を混合したものを揮発性溶剤によって適宜権釈し、こ
れをシート表面にブラシによって塗り。

又は、吹き付けるなどの方法、あるいは、耐熱材料が軟
質で且つ多孔質の膨張黒鉛シート千アスベストペーパー
のような場合には、潤滑組成物の粉末又はこれら粉末か
ら成るスラリーを耐熱材料の表面に供給し、ロールの圧
下によってこれらの粉末粒子を耐熱材料の表面に食い込
ませ九り、含浸させたりすると共にその表面に一体に被
着させるなどの方法が有効に採用し得るものである。

次いで、これを補強材料と共に加圧造形することによっ
てしゆう動体母材表面に潤滑組成物が一様に形成された
しゆう動部材が得られる。

以上に述べ良いずれの方法を採用するにしても。

母材表面におけるＩｉ？Ｉ組成物の厚さは、通常１ｍｍ
　以下、特に、１０ミクロンないし２００電クロンとす
ることが好ましい０本発明のように、柔軟性を有する母
材表面に、上記の潤滑組成物を被着形成させる場合、金
属などの硬い母材表面に固体潤滑剤を被着形成させる場
合に比較してやや厚めに形成させることが好ましい、す
なわち、潤滑組成物の被着厚さが薄いと、しゆう動面に
なじみが出るまでの初期の時点において母材の微視的流
動を生じて耐熱材料が摩擦面に現われ、摩擦面を覆うよ
うな傾向があるため。

潤滑組成物を施した効果にばら付きを生ずるからである
。

また、潤滑組成物の厚さが余り厚過ぎても、この組成物
による摩擦係数の低下、異常音防止効果は、飽和領域に
入っていて意味がない七ｆかりではなく、しゆう動部材
としての耐摩粍性、なじみ性、密封性にも良い影響を与
えない。

次ぎに、添付図面に基づいて、本発明のしゆう動部材の
実験結果を説明する。

図において、ｌは試験片、コはそのしゆ５動面を示すも
のであるが、試験片／は、ｍａＯｏ−ｍｍの８Ｕ８ｊＯ
亭をＩｌ　目に編組し九金網７０重量部に対して耐熱材
料３０重量部から成る圧縮成形品で、そのしゆう動面コ
に、潤滑組成物が被着されている。まえ、図中、Ｊは、
試験片ｌを保持固定させるためのホルダ、参は構台で、
ホルダＪがこれＫＩＮ定されている。ｊは冷間圧延ステ
ンレス鋼板から成る相手材、６は試験片／とのしゆう接
面であり、このしゆう接面は、３００番エメリーペーパ
ー仕上げのものを用いた。この相手材！は、しゆう動面
Ｋｆｍ直な荷重ｐ　（５ｏｋｌＩ１０ｎ”）を与え、矢
印ス及びＢの方向にしゆう動距離ＪＯｍｍ　、毎分３０
サイクルで往復しゆ５動せしめられた。なお、試験雰囲
気温度は、室温からｂ００℃までの間で１１整できるよ
うにした。

第１表は、図に示した実験装置による実験の結果を表示
したものであるが、試験番号ｌからデまでは、比較例で
あり、１０から１７までは、母材として膨張黒鉛とステ
ンレス金網補強材とから成るもの、／ＩＩからλノまで
は母材が雲母とステンレス金網補強材とから成るもの、
また−一からコ！までは石綿とステンレス金鋼補強材と
から成るものである。

潤滑組成−の母材表面への被着は、造形後の母材表面に
！ｉ！着剤としてアラビアゴムを薄く塗布し、次いで、
各組成物粉末を所定量散布したのち、押圧板によって散
布され九粉末表面を押圧して平滑にし、７３０℃の雰囲
気温度で０．３〜１時間保持し、接着剤を固化させると
いう方法を採用した。なお、潤滑組成物の被着厚さｉ！
。

／　Ｉｌ　ＯＮ２２０ミクロンであつ九、また、摩擦係
数及び摩耗量の値は、特記事項がない限り、表示した各
雰囲気温度で３０時間しゆ５動させた時点での測定値で
、異常音の評価は、全試験を通じてのもので、評価記号
Ｉ、Ｉ、■及び■のダ段階をもって示したが、その評価
は、次ぎのとおりである。

評価記号ｌ・・通常の摩擦音だけで、異常音の発生のな
いもの。

評価記号Ｉ・・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■・・定位１ｔ（試験片から八ｊｍｊｌれた位
ｆ）では生活環況音に消されて 一般には識別し難いが、試験当事者 には異常音として判別できるもの。

評価記号■・・定位置で−でも異常音（不快音）として
識別できるもの。

第１表からも理解することができるように、ｆｌｉ滑組
成物の適用がなく、母材だけから成立っているしゆう動
部材でも、雰囲気温度が上昇すると、異常音の発生は消
滅する。雰囲気温度／ｊＯ″ｃ！ｉｔＩ後から異常音は
小さくなり、−００℃に達するまでには、はぼ完全に消
滅する。従って、雰囲気温度ダ００℃の試験においては
、この異常音の発生は全く認められない。

こｎは雰囲気温度が上昇すると、そのしゆう動系におけ
る摩擦抵抗が減小し、静摩擦係数と動摩擦係数との差も
せまくなる丸めと考えられる。ま九、本発明のしゆう動
体母材を構成する耐熱材料においては、上述し九摩擦係
数の差が／　！　ＱＣ近辺においである一定値に達する
ことによって、滑べり振動がおさまり、異常音が消滅し
て行くものと考えられる。しかし、本発明のしゆう動部
材は、常温から高温′までの広い温度範囲で乾燥摩擦で
の使用に供されるものであり、この低温領域における異
常音の発生は防止されなければならないものである。

試験番号ｉｏ以下に表示された本発明の潤滑組成物を適
用したしゅう動部材においては、異常音ρ発生は室温か
ら４１００℃に至る雰囲気温度において完全に防止され
ており、摩耗も低減されている。

第−表は１本発明のしゆう動部材が管継手の球面シール
ベアリングとして使用された時における揺動トルクと密
封機能とについて試験し友結果を示すものであり、曲率
半径Ｊ　Ｏｍｍ　の凸球面部を有するシールベアリング
を一方の管端にはめ、他方の管端ｍＫ設けられたステン
レスからなる四球面部と、次ぎの条件でしゆう接させた
。

押圧力　　　　　参〇＃Ｉ 管内ガス圧　　　０１ＪｋＩ／口２ 揺動角　　　　　±４１゜ 振動数　　　　　コクヘルツ 雰囲気温度室温 第　　−表 潤滑組成物を用いて表面処理を施した本発明のしゆう動
部材は、　ＰＴＴ／Ｂを併用したものが、揺動トルクに
おいて特にその効果が大きく現われており、密封機能に
おい、てほぼ同程度か、基土向上している。まえ、ＷＮ
２表に示した試験結果と同様、本発明品においては、異
常源の発生は全く認められなかつ九。

以上の説明から明らかであるように、本発明によるしゆ
う動部材は、常温から高温までの広い温度範囲で乾燥摩
擦条件の下における使用に適するものであり、従来問題
とされた異常音の発生もなく、摩擦摩耗性にすぐれてい
る他、密封機能をも有するなど多大の効果を奏するもの
である。

図は本発明によるしゆ５動部材の実験装置の１例を示す
ものである。

ｌ・・試験片；−・−しゆう動面１ｊ・・相手材：６・
・しゆう接面。

特許出願人　　　オイレス工業株式会社代　理　人　　
　曽　　我　　道　　照７．−ｊ′ｒし−、１

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 ｌ　膨張黒鉛、雲母、石線などから成る耐熱材料の１種
   又は１種以上を混合し友ものを、金属繊織、細線又はこ
   れらを織つ九り繻んだすして得られる網などから成る補
   強材料にこれと一体となるように造形して得られるしゆ
   う動体の母材表面に、ＩＩ滑組成物を一様に被着形成さ
   せて成ることを特徴とするしゆう動部材ｅ 二　潤滑組成物が鋼、鋼合金、酸化鋼、又は、歳 これらを主成分とする金属粉末と金属酸化物粉末とを混
   合して成る粉末、あるいは、この金属粉末と金属硫化物
   粉末と四ふり化エチレン樹脂粉末とを混合して成る粉末
   である特許−求の範囲第１項記載のしゆう動部材。 ３１１Ｉ滑組成物の厚さが／　ｍｍ　以下、特に。 １ｏ−ｓｏｏｔクロンである響許曽求の＠囲路１又は−
   項記載のしゆ５動部材３