JPS588605A - 合成樹脂多孔質焼結軸受の製造方法 - 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、＃熱１イ１三ならびに高速性にすぐれる合成
樹脂多孔質焼結軸受ならびにその製造方法に関するもの
である。

従来、合成樹脂多孔質焼結軸受としてはポリアミド樹脂
と鉛を主体としたもの、あるいはポリアセタール樹脂と
熱硬化性樹脂を主体としたものが知られている。しかし
ながら、これらは耐熱性ならびに高速性において十分に
満足し得るものではなく、また製造が繁雑であるととも
に軸受としての寸法精度を得がたい欠点があり、さらに
近年軸受の使用条件が苛酷とくに高速高温雰囲気での使
用が多くなり、これらの軸受を適用し難い問題があった
。

本発明はこれらに鑑み、耐熱性ならびに高速性ある。

すなわち、ポリフェニレンサルファイド樹脂、パラオキ
シベンゾイル樹脂、ポリサルホン樹脂、ポリエーテルサ
ルホン樹脂から選ばれた一種もしくは二種以上の熱可塑
性樹脂５０〜９５　ｗｔ％と熱硬化性樹脂５〜５０　ｗ
ｔ％とを混じたもの、あるいはこれら成分比の樹脂を基
体樹脂とし、該基体樹脂に固体潤滑剤５〜６０重量部を
、あるいは補強材１０〜５０重量部を、もしくは該固体
潤滑剤と補強材を両者の合量が７０重量部を超えない範
囲で混じたものを金型で所望の形状に成型圧力９００−
１．６１ＧＯＫ−で成型し、該成型物を常温より熱可塑
性樹脂の融点を０〜５０℃超える温度まで１〜ｂ は段階的な累積昇温雰囲気で焼結し、ついで該焼結晶に
油もしくは固体潤滑剤の懸濁液などの潤滑剤を含浸する
ことを特徴とする合成樹脂多孔質焼結軸受ならびにその
製造方法を提供するものである。

本発明において、熱可塑性樹脂は、耐熱性にすぐれるポ
リフェニレンサルファイド樹脂、パラオキシベンゾイル
樹脂、ポリサルホン樹脂、ポリエーテルサルホン樹脂が
最も好ましく、他の熱可塑性樹脂は耐熱性が低いため、
焼結時ならびに使用時に変形が生じ易くなる。また、該
熱可塑性樹脂は単体で用いる他、これらをブレンドして
用いても良く、該ブレンドを行なうことによって、樹脂
自体の耐熱性、機械的強度ならびに自己潤滑性を改良す
ることができるものである。さらに、熱硬化性樹脂は結
合材の役割をなすため、熱可塑性樹脂との混和性がよく
、かつ該熱可塑性樹脂の融点（ここで、熱可塑性樹脂の
融点とは、結晶性の樹脂においてはその溶融温度を、ま
た非結晶性の樹脂においてはその軟化温度を言うもので
あり、本発明で用いる熱可塑性樹脂の融点を例示すれば
、□ ポリフェニレンサルファイド樹脂２９０℃、パラ第１キ
シベンゾイル樹脂３２０°Ｃ、ポリサルホン樹脂２００
℃、ポリザルホンエーテル樹脂２６０℃である。）５− 近傍の温度において硬化するものであればよく、一般に
用いられているポリイミド樹脂、フェノール樹脂、エポ
キシ樹脂、シリコン樹脂、メラミン樹脂などを用いるこ
とができるものである。

そして、熱可塑性樹脂と熱硬化性樹脂の混合割合は熱可
塑性樹脂５０〜９５　ｗｔ％に対し、熱硬化性樹脂５〜
５０　ｗｔ％が適当で、好ましくは７０〜９０”：１０
〜３０（重量比）が用いられる。

なお、熱可塑性樹脂が９５　ｗｔ％以上で熱硬化性樹脂
が５ｗｔ％以下の場合には、焼結時に流動変形が生じ易
いため好ましくなく、また熱可塑性樹脂が５０　ｗｔ％
以下で熱硬化性樹脂が５０　ｗｔ％以上の場合には、焼
結晶としては良好であるが軸受としての機械的強度が低
下するため好ましくないものであるまた、熱可塑性樹脂
と熱硬化性樹脂を混じた混合樹脂（以下「基体樹脂」と
いう）に混じる固体潤滑剤は軸受性能、とくに乾燥潤滑
性の向上を計るために混じるもので、一般に用いられて
いるフッ素樹脂、グラファイト、二硫化モリブデン粉末
６一 、さらには鉛、インジウムなどの軟質金属粉末などが良
好である。

そして、とれらはいずれか一種もしくは二種以上を用い
ることができるものであり、該固体潤滑剤の混合量は基
体樹脂１００重量部に対し５〜３０重量部が好ましく、
固体潤滑剤の混合量が５重量部以下では軸受性能の向上
が認められず、！、た３０重量部以上では焼結晶の機械
的強度が低下する傾向を生じる。

さらに、基体樹脂に混じる補強材は該基体樹脂の熱変形
性、熱伝導性、表面硬度ならびに機械的性質などの軸受
強度の向上を計るために混じるもノテ、ガラス繊維、炭
素繊維、チタン酸カリファイバーなどの繊維状物質、あ
るいは銅、錫、亜鉛ならびにこれらの合金などよりなる
金属粉、もしくは酸化チタン、酸化亜鉛などの金属酸化
物、さらには硫酸バリウム、炭酸カルシウム、シリカ、
マイカ、タルク、クレーなどの無機材などが良好である
。そして、これらはいずれか一種もしくは二種以上を用
いることができるものであシ、該補強材の混合量は基体
樹脂１００重量部に対し１０〜５０重量部が好ましく、
補強材が１０重量部以下では補強効果が認められず、ま
た５０重量部以上では軸受性能が低下する傾向を生じる
。また、基体樹脂に固体潤滑剤と補強月の両者を混じる
場合は、該基体樹脂１００市量部に対するこれらの合量
は１５〜７０重量部を超えない範囲とすることが好まし
いもので、合金が１５重量部以下では軸受性能の向上な
らびに補強効果が認められず、また７０重量蔀以上では
軸受性能の低下ならびに焼結晶が脆くなる傾向を生じる
ため好ましくない。

そ］−て、これらの混合は樹脂のみの場合、あるいは該
樹脂を基体として固体潤滑剤およびあるいは補強材を混
じる場合のいずれにおいても、熱可塑性樹脂ならびに熱
硬化性樹脂は粉末状あるいは溶液状の状態とし、樹脂の
みの場合は単に両者を混合機で混合する方法が、また該
樹脂を基体として固体潤滑剤およびあるいは補強材金混
じる場合は、あらかじめ熱可塑性樹脂と熱硬化性樹脂を
混合して得られた基体樹脂と固体潤滑剤およびあるいは
補強材を混合機によって混合する方法、あるいは熱可塑
１生樹脂と熱硬化性樹脂ならびに固体潤滑剤およびある
いは補強利を同時に混合機によって混合する方法のいず
れかが採られるものであるこのようにして得られた混合
物は常温で金型に充填して、所望の形状に成型したのち
金型を用いることなく一焼結を行なうものである。

なお、成型における成型圧力は９００−１，６００　Ｋ
９／ｃｒ／Ｉを採用し得るもので、該成型圧力が９００
に一原子では焼結晶に対する潤滑剤の含浸率は大きくな
るが、焼結晶の寸法変化いわゆるバラツキが大きく、か
つ圧縮強度が低下する傾向を生じるため好ましくなく、
また１、６００に？／７以上では寸法精度ならびに圧縮
強度は向上するが、含浸率が低下する傾向にあり望まし
いものではない。

さらに、焼結はその焼結温度を常温より熱可塑性樹脂の
融点を０〜５０℃超える温度まで１〜ｅｃ、’；’ｒの
昇温率で連続的に累積昇温せしめる、あるいは該昇温率
で一定の温度に達した時点で一定の保持９一 時間を持たせるいわゆる段階的に累積昇温せしめるいず
れかの温度条件で行なうものである。

このように累積外温ぜしめて焼結を行なうことにより、
初めに熱硬化性樹脂が徐々に硬化を始めて、その結合で
焼結晶の骨格が形成せしめられ、しかる後熱可塑性樹脂
の融点を０〜５０℃超える温度に達すると該熱可塑性樹
脂が熱硬化性樹脂の骨格に支持されるように融着せしめ
られるため、全体が強固に一体化された多孔質の焼結晶
が得られるものである。

なお、最終焼結温度が熱可塑１生樹脂の融点より０〜５
０℃の範囲を超えて高過ぎると、熱可塑性樹脂の溶融に
よる滲み出しが焼結晶に生じるため好ましくなく、また
外温温度の幅ならびに時間が上記範囲を外れると、焼結
晶に割れ、変形が生じやすくなるものである。

また、焼結雰囲気は一般に行なわれているいずれの方法
でも適用できるものである。

さらに、焼結晶に含浸する潤滑剤は一般に用いられてい
る油などの他にフン素樹脂、二硫化そり１０− ブデンなどの固体潤滑剤を溶媒中に分散させた懸濁液を
含浸せしめることができるものである。

なお、これらの含浸方法としては一般に行なわれている
加熱含咬、真空含浸方法が適用されるものである。

以下、本発明の実施例について説明する。

〈実施例工〉 熱可塑性樹脂として１００メツシーアンダーのポリフェ
ニレンサルファイド樹脂粉末（フィリップス社製、商品
名：ライトンＰ−４）９０ｗｔ％　と熱硬化性樹脂とし
て３５０メツシーアンダーのポリイミド樹脂粉末（ロー
ス　ブーラン社製、商品名二ケルイミド６０１）１０ｗ
ｔ％を混合して混合粉を得た。このようにして得た混合
粉を常温で金型に充填し、径２０咽×外径２５．６１＋
＋＋＋＋×長さ２０關）を得た。そして、該成型品を加
熱炉に入れ、常温（２５℃）より３℃、物の昇温条件で
約１６分間昇温した後、該温度で約１５分間保持する操
作の繰り返しで、段階的に累積昇温せしめて３３０℃ま
で加熱後、炉中で常温にして焼結晶を得た。ついで、該
焼結晶に潤滑剤としてＳＡ］’ｉＥ−＋３０　ｘンジン
オイルを真空含浸せしめて、合成樹脂多孔質焼結軸受と
した。該合成樹脂多孔質焼結軸受の成型圧力に対する寸
法変化（金型寸法を基準とした）、潤滑剤の含浸率なら
びに圧縮強度を測定した結果を第１図にまた、成型圧力
１３００Ｋｙ／ｃｒ／Ｉ　　の合成樹脂多孔質焼結軸受
を相手材：５４５Ｃ（機械構造用炭素鋼鋼材）とし、速
度：　ＩＤｍ／”、荷重：　１０　Ｋｇ／ｃｒｌ　　を
１０分毎に累積負荷する条件で、耐荷重試験を行なった
結果を比較材として行なった市販のポリアミド樹脂多孔
質焼結軸受と対応せしめて第２図に示す。

これらの結果からも明らか々ように、寸法変化、含浸率
ならびに圧縮強度を総合すると、成型圧力は９００〜１
，６００〜／ｃｒ！が適当であり、また軸受性能として
の耐荷重性も１００　Ｋｇ／ｃｒ１．以上（試験機の容
量上１００　Ｋｇ／ｃｒｌで試験を中止した。）を有し
ている。

〈実施例■〉 実施例■で用いた熱可塑性樹脂と熱硬化性樹脂全基体樹
脂とし、該基体樹脂１０８重量部に対し固体潤滑剤とし
てフッ素樹脂粉末（三井フロロケミカル社製、商品名：
デフロン７ＡＪ　）　１０重量部を混合して混合粉を得
、該混合粉を実施例■と同様に金型に充填して、成型圧
力１，３００　Ｋｙ、＞ｃ−ｔｉで成型品を得た。

そして、該成型品を実施例■と同一条件で焼結１−で合
成樹脂多孔質焼結軸受を得、該合成樹脂多孔質焼結軸受
を実施例１と同一条件で耐荷重試験を行なった。その結
果を第２図に示す。

該結果より、実施例■に比べ摩擦係数が若干低下する傾
向を示している。なお、該合成樹脂多孔質焼結軸受の潤
滑剤の含浸率は１３ｖｏ１％であった。

〈実施例■〉 実施例■で用いた樹脂を基体樹脂とし、該基体樹脂１０
０重量部に対し補強材として銅粉（描出金属箔粉工業社
製、Ｏト２５　）　２０重量部ならびに酸化亜鉛（関東
化学薬品社製）１５重量部を混合して混合粉を得、該混
合粉を実施例１１と同一条件で成型焼結して合成樹脂多
孔質焼結軸受を得た。

１３− 該合成樹脂多孔質焼結軸受を実施例■と同一条件で耐荷
重試験を行なった結果、耐荷重性は１００Ｋｙ／ａｌｌ
　以上、摩擦係ｉｌ＆　ハ［１，０９−（１，１２（７
）範囲で実施例■と同様の性能を示したが、摩擦面が実
施例■のものに比１−良好であった。

なお、該合成樹脂多孔質焼結軸受の潤滑剤の含浸率は１
２．４ｖｏ１％であった。

く７実施例■〉 実施例■で用いた樹脂を基体樹脂とし、該基体樹脂１０
０重量部に対し固体潤滑剤としてフッ素樹脂粉末（実施
例■と同一品）１５重量部、また補強材として銅粉（実
施例■と同一品）２５重量部ならびに酸化亜鉛（実施例
■と同一品）　２０重量部を混合して混合粉を得、該混
合粉を実施例■と同一条件で成型焼結１７て、合成樹脂
多孔質焼結軸受を得た。

該合成樹脂多孔質焼結軸受を実施例■と同一条件で試験
した結果番第２図に示す。

該結果より、実施例■から■のものに比べて摩擦係数は
低下し、かつ摩擦面も良好なものであり１４− だ。なお、該合成樹脂多孔質焼結軸受の潤滑剤の含浸率
は１２．５ｖｏ　１％であった。

〈実施例■〉 熱可塑性樹脂として１００メツシーアンダーのバラオキ
シベンゾイル樹脂粉末（日本エコ／　−＃　社製、商品
名：エコノー７１ｚ　Ｂ１０１　）　９０ｗｔ　＾３　
ｆｆｊ　化ｆ／）　桐、ｆ脂として６５０メソシーアン
ダーのポリ４ミド８１　脂粉末（実施例丁と同一品）　
１０ｗｔ％を基体樹脂とし、該基体樹脂１００重量部に
対し固体潤滑剤ならびに補強材を実施例■と同一材を同
一量混合して混合粉を得た。このようにして得た混合粉
を実施例■と同一条件で成型焼結して合成樹脂多孔質焼
結軸受を得、該合成樹脂多孔質焼結軸受を実施例■と同
一条件で耐荷重試験を行なった結果、耐荷重性は１００
　Ｋｙ／ｃｔｆ１以上、摩擦係数は０．０６〜０．０８
の範囲で実施例■の合成樹脂多孔質焼結軸受と同等の性
能を示した。

なお、該合成樹脂多孔質焼結軸受の潤滑剤の含浸率は１
２Ｂ　ｖｏ１％であった。

〈実施例■〉 熱可塑性樹脂として１００メツシーアンダーのポリフェ
ニレンサルファイド樹脂（実施例■と同一品）と熱硬化
性樹脂として６５０メツシユアンダーのボｌＪ４ミド樹
脂粉末（実施例■と同一品〕の混合割合（熱可塑１住樹
脂／熱硬化性樹脂）をｉｏｎ：。

（重量比）から５重量比すつ４５　：　５５まで変化さ
せて基体樹脂を構成し、該基体樹脂１００重量部に対し
補強材を実施例■と同一品を同量混合し、該混合粉を実
施例■と同一金型に常温で充填し、成型圧力１，３００
Ｋｙ／１ｙｆｌで成型品を得た。

該成型品を実施例Ｉと６件で焼結して、基体樹脂の混合
割合が異なる合成樹脂多孔質焼結軸受を得、該合成樹脂
多孔質焼結軸受の混合割合に対する圧環強度定数を測定
した結果′を第６図に示すなお、混合割合がｉｏｏ：ｏ
の試料は焼結時に変形を生じたため測定不可能であった
。

この結果より、軸受としては圧環強度定数が４Ｋｇ７ｍ
１以上あることが望ましいため、熱可塑性樹脂／熱硬化
性樹脂の混合割合は９５〜５０：５〜５０（重量比）が
適当であり、望ましくは９０〜７０　：　１０〜６０が
良好である。

〈実施例Ｖｌｌ’　＞ 実施例■で用いた樹脂を基体樹脂とし、該基体樹脂１０
０重量部に対し固体潤滑剤としてフッ素樹脂粉末（実施
例■と同一品）３重量部と補強材として銅粉（実施例１
［と同一品）５重量部を混じた混合粉を、成型圧力１，
３００Ｋｇ／ｄで成型し、以下実施例■と同一条件で合
成樹脂多孔質焼結軸受を得た該合成樹脂多孔質焼結軸受
の耐荷重試験（条件は実施例■と同じ）ならびに圧環強
度定数を測定した結果を表に示す。

〈実施例■〉 実施例■で用いた樹脂を基体樹脂とし、該基体樹脂１０
０重量部に対し固体潤滑剤としてフッ素樹脂粉末（実施
例１［と同一品）３０重量部と補強材として銅粉（実施
例■と同一品）３０重量部ならびに酸化亜鉛（実施例Ｉ
Ｉと同一品）２０重量部を混じた混合粉を、以下実施例
■と同一条件で成型焼結し１７− て合成樹脂多孔質焼結軸受を得、同様に耐荷重試験なら
びに圧環強度定数を測定した結果を表に示す。

表 この結果より、軸受としての耐荷重性、摩擦係数より固
体潤滑剤としては、基体樹脂１００重量部に対し５〜３
０重量部、補強材としては、基体樹脂１００重量部に対
し１０〜５０重量部が望ましく、かつ固体潤滑剤と補強
材の合量は１５〜７０重量部が望ましいものである。

以上述べたように、本発明の合成樹脂多孔質焼結軸受は
耐熱性にすぐれる熱可塑性樹脂あるいは該樹脂のブレン
ド相と熱硬化性樹脂、あるいはと１８− れらを基体樹脂として固体潤滑剤およびあるいは補強材
を混合して成型焼結した多孔質体であるため、潤滑剤の
含浸率が高くすぐれた軸受性能（高速性、耐荷重性、摩
擦係数９を有し、かつ機械的強度ならびに耐熱性にすぐ
れるため、高温雰囲気での使用が可能どなるものである
。

また、常温で成形（−７だ成型品を金型な用いずに、か
つ累積昇温雰囲気で焼結するため製造が簡易で、かつま
た寸法変化の少ない焼結晶を得ることができるものであ
る。

【図面の簡単な説明】

第１図は、本発明の合成樹脂多孔質焼結軸受の成型圧力
と寸法変化、含浸率ならびに圧縮強度の関係を示すもの
であり、第２図は、本発明の合成樹脂多孔質焼結軸受と
従来品の耐荷重試験結果を示すものであシ、第６図は、
本発明の合成樹脂多１９− 千７　票　をシ　：、！　　＠、４　　　　　＠　　−
２８− ０の　　■　　寸　　〜　　○

Claims (5)

【特許請求の範囲】
1. （１）ポリフェニレンサルファイド樹脂、バラオキシベ
   ンゾイル樹脂、ポリサルホン樹脂、ポリエーテルサルホ
   ン樹脂から選ばれた一種もしくは二棚以上の熱可塑性樹
   脂５０〜９５ｗｔ％と熱硬化性樹脂５〜５０ｗｔ％とか
   らなる合成樹脂多孔質焼結軸受。
2. （２）ポリフェニレンサルファイド樹脂、バラオキシベ
   ンゾイル樹脂、ポリサルホン樹脂、ポリエーテルサルホ
   ン樹脂から選ばれた一種もしくは二種以上の熱可塑性樹
   脂５０〜９５　ｗｔ％と熱硬化性樹脂５〜５０　ｗｔ％
   とを基体樹脂とし、該基体樹脂１００重量部に対し固体
   潤滑剤５〜６０重量部を混じてなる合成樹脂多孔質焼結
   軸受。
3. （３）ホリフェニレンサルファイドｍ脂、　バラオキシ
   ベンゾイル樹脂、ポリサルホン樹脂、ポリエーテルサル
   ホン樹脂から選ばれた一種もしくは二種以上の熱可塑性
   樹脂５０〜９５　ｗｔ％と熱硬化性樹脂５〜５０　ｗｔ
   ％とを基体樹脂とし、該基体樹脂１００重量部に対し補
   強材１０〜５０重量部を混じてなる合成樹脂多孔質焼結
   軸受。
4. （４）　　ポリフェニレンサルファイド樹脂、バラオキ
   シベンゾイル樹脂、ポリサルホン樹脂、ポリエーテルサ
   ルホン樹脂から選ばれた一種もしくは二種以上の熱可塑
   性樹脂５０〜９５　ｗｔ％と熱硬化性樹脂５〜５０　ｗ
   ｔ％とを基体樹脂とし、該基体樹脂１００重量部に対し
   固体潤滑剤５〜３０重量部と補強材１０〜５０重量部を
   両者の合量が７０重量部を超えない範囲で混じてなる合
   成樹脂多孔質焼結軸受。
5. （５）　　ポリフェニレンサルファイド樹Ｊ］Ｌパラオ
   キシベンゾイル樹脂、ポリサルホン樹脂、ポリエーテル
   サルポン樹脂から選ばれた一種もしくは二種以上の熱可
   塑性樹脂５０〜９５　ｗｔ％と熱硬化性樹脂５〜５０　
   ｗｔ％とを混じたもの、あるいはこれら成分比の樹脂を
   基体樹脂とし、該基体樹脂１００重量部に対し固体潤滑
   剤５〜３０重量部を、あるいは補強材１０〜５０重量部
   を、もしくは該固体潤滑剤と補強材を両者の合量が７０
   重量部を超えない範囲で混じたものを、金型で所望の形
   状に成型圧力９００〜１，６００に−で成型し、該成型
   物を熱可塑性樹脂の融点を０〜５０℃超える温度１で１
   〜ｂ は段階的な累積昇温雰囲気で焼結することを特徴とする
   合成樹脂多孔質焼結軸、受の製造方法。