JPS5984990A - 摺動部材用フエノ−ル樹脂組成物 - 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】 本発明は摺動部材用樹脂組成物、とくにフェノール樹脂
を基体とし、これに補強基材として一定量の炭素繊維、
固体潤滑剤お工ひ熱可塑性合成樹脂、およびこれら成分
に加えてさらに潤滑油を配合した摺動部材用フェノール
樹脂組成物に関するものである。

本発明において摺動部材とは、相手材と低摩擦で摺接す
る面を有し、荷重を支えるが、荷重を他に伝達する部材
を意味し、たとえは軸受ブツシュ、すべり板、カム、歯
車などを包含するものである。

従来より、綿布、石綿、木粉などを補強基材としたフェ
ノール樹脂摺動部材はよく知られておシ、また摺動部材
としての機械的性質の向上を目的としてガラス繊維ある
いは炭素繊維などの補強基材を使用することもよく知ら
れている。

しかしながら、フェノール樹脂を基体とする摺動部材は
一般には、給油あるいは給水などの潤滑条件下でなけれ
ば使用することができない。

それは補強基材そのものけ何んら潤滑性を示さないから
である。

そこで潤滑性の向上を目的として固体潤滑剤、たとえば
黒鉛、二硫化モリブデン、ポリテトラフルオロエチレン
樹脂粉末を配合した摺動部材も種々提案されているが、
これら固体潤滑剤は多量に配合しなければ効果が得られ
ず、また多量の配合は摺動部材の強度を著しく低下させ
る原因となるなど配合割合がとくに１袂となる。

この点を考慮してガラス繊維あるいは炭素繊維を配合し
て強度を補う方策も考えられているが、これら繊維が摩
擦面に露出して相手材、たとえば軸と摺動した場合、相
手材をかじるという欠点を惹起する。

摺動部材において相手材を損傷させることは極力避けな
ければならない性質の一つである。

本発明は上述した点に鑑みなされたもので、フェノール
樹脂を基本とする摺動部材で、とくに摩擦厚朴特性の向
上を計り、相手材を損傷させることのない性質を具有し
た摺動部材用フェノール樹脂組成物を得ることをその技
術的課題とするものである。

」二部技術的課晦を達成するべく本発明の構成、すなわ
ち技術的手段はつきのとおりである。

すなわち、第一の構成はフェノール樹脂を基体とし、こ
れに一定量の炭素繊維、固体潤滑剤おまひ熱５Ｊ塑性合
成樹脂を配合した摺動部材用フェノール樹脂組成物であ
り、そして２へ二の構成はフェノール樹脂を基体とし、
これに一定量の炭素繊維、固体潤滑剤、熱可塑性合成樹
脂および潤滑油を配合した摺動部材用フェノール樹脂組
成物であるさらに具体的には、第一の構成は重量比で炭
素繊維２０〜６０％、固体潤滑剤５〜２０％、熱可塑性
合成樹脂３〜１０％、残部フェノール樹脂からなる摺動
部材用フェノール樹脂組成物であり、そして第二の構成
は重量比で炭素繊維２０〜６０％、固体潤滑剤５〜２０
％、熱可塑性合成樹脂３〜１０％　ｆ？ａ渭油１〜５％
、残部フェノール樹脂からなる摺動部材用フェノール樹
脂組成物である。

上述した構成において、基材としてフェノール樹脂に配
合される炭素繊維はそのもの自木何んら潤滑性を示さな
いが、フェノール樹脂に配合されて機械的性質、とくに
表面硬度を高めるのと、寸法安定性、耐吸水性および熱
伝導性の向上に寄与する。

表面硬度を高めることは摺動部材の耐摩耗性を向上させ
、また寸法安定性、耐吸水性お工ひ熱伝導性の向上は摺
動部材の焼例きなどの防止につながる。

後者の性Ｔ［は、とくに摺動部材が水潤滑条件下で使用
される場合、摺動部材の膨潤、膨波１に起因する寸法変
化、これらに起因する相手材への抱き付き、さらには焼
付きなどの発生を防止するなど重要な性質となる。

この点、前述した従来技術においてＷ％にとして綿布を
使用したフェノール樹脂摺動部材は水潤滑条件下におい
てすぐれた性能を発揮する反面、基材の綿布が水分を吸
収することなどにより膨潤を起し、この膨潤により寸法
変化をきたして相手材に抱き付き、さらには焼付きなど
を起す原因となっていることから、上記性質を具有させ
ることは大幅な改良となる。

この炭素繊維は繊維の長さＬに対する直径りの割合、す
なわちＬ／Ｄ　（アスペクト比）を大きくとれは大きな
機械的強度（赤面高硬度）を有する摺動部材が得られる
反面、繊維があまりに長くなると樹脂との混合が困難と
なり、該繊維の均一分散性がそこなわれ、また成形上の
困難性も生ずるので最適の長さをとることが必要である
。

直径が３０ミクロン以下、望ましくは２０ミタロン以下
の可及的に細いものであって、し巾が１０以上であるこ
とが好ましいことを本発明者らは実験により確認した。

すなわち、このものは巨視的には粉末であるが、微視的
には繊維状のチンプヤーンである。

この炭素繊維の［４／Ｄが１０　、！：　、Ｃも小さく
ガると粉末形状としては繊維粉末から粒状粉末に近づく
ことになり、相手材の摩耗を大きくするばかりでなく、
摺動部材としての耐摩耗性をも害する裏うになろ。

本発明で使用する炭素繊維はアタリｌし系、レーヨン系
、ビニル系などの化学繊維、凍たはその他熱硬化性合成
桐脂を原料として州られたもの、あるいはリグニン、ピ
ンチなどを原料として得られたものである。

そして、配合邦は２０〜６０重量％、就中３０〜５ＯＮ
量チである。

基材としての効果は２０重量％前後から現われ始めるが
、２０３ｘ　ｊ４％以下では基材としての効果が十分発
揮されないのと耐摩耗性の向上に効果が現われない。

又フェノール樹脂の分離を生じやすい。

また、６０重量％を超えて配合すると、摺動部材として
の脆さが現われる等機械的強度を損わない摺動部材とし
て供し鄭い。

固体潤滑剤は上記成分に配合されて自己潤滑性を力える
ものである。

そして固体潤滑剤としては、黒鉛、二硫化モリブデン、
二硫化タングステン、金属石けん、ポリテトラフルオロ
エチレン樹脂粉末から一種もしくは二種以上が選択され
て使用される。

これら固体潤滑剤は摺動部材が前記炭素繊維にＪ：、！
ｌ）表面硬度が直、められているため、摺動部材の摩擦
面においてその潤滑効果がいかんなく発１１Ｆされるが
、摺動部材の使用目的に応じて適宜選択し又使用するこ
とが好ましい。

たとえば、摺動部材が水潤滑や件下で使用される場合に
は、とくに水との良好ななじみ性を有する黒鉛、あるい
は金へ石けん、ポリテトラフルオロエチレン樹脂を選択
し、また油潤滑条件下で使用される場合にけ二硫化モリ
ブデン、二硫化タングステン、ポリテトラフルオロエチ
レン樹脂を選択して使用するなどである。

摩擦特性を向上させんがために固体潤滑剤を多量に配合
することは摺動部材の強度１氏下をきたすことになるた
め、その配合おけとくに注意を必要とする。

本発明では、概ね５〜２０１刀楚の配合停が適当である
ことを実験に、！ニジ確認した。

熱可塑性合成樹脂はフェノール樹脂、炭素繊維および固
体潤滑剤からなる組成物に配合されて非常にユニークな
作用をなす。

すなわち、補強基材としての炭素繊維は摺動部材の機械
的性質および耐摩耗性の向上に寄与することについては
前述したとおりであるが、その反面摺動部材の摩擦面に
露出して相手材との摩擦において相手材をかじるという
欠点を備えている。

この相手材をかじるという性質は相手材を損傷させるこ
とから、摺動部材としてｔｉ極力避けなけれはならない
性質である。

本発明では熱可塑性１合成樹脂を配合し、該合成樹脂を
摺動部材の摩擦面に散在させることにより、上述した炭
素繊維の欠点である相手材をかじるという性質を防止す
るととができたものである。

それは、摩擦面に散在した熱可塑性合成樹脂は相手材と
の摩擦によりその一部が相手材光面に移着して該相手材
光面に熱可塑性合成樹脂の被膜を形成し、該相手材と摺
動部材とはこの熱可塑性合成樹脂被膜を介しての摩擦に
移行するためである。上述した熱可塑性合成樹脂の効果
は、とくに高荷重条例下において顕著に認められること
を実験により確認した。

熱ｏＪ塑性合成樹脂としては、ポリエチレン樹脂、ポリ
プロピレン樹脂などのポリオレフイノ樹脂、ポリアミド
樹脂、ポリアセタール樹脂から選択される。

これら熱可塑性合成樹脂はそのもの自作自己潤滑性を有
することから、上述した効味とともに前記固体潤滑剤と
の併用に、Ｂ＋摩擦特性をより一層向」ニさせることが
できる。

上記熱ｎＪ’　ＤＪ性合成樹脂、とくにポリオレフィン
樹脂は後述する潤滑油と新和性を翁することから、潤滑
油を吸収保持する、あるいは潤滑油を摩擦面に吸着保持
する保持体としての性質を発揮し、摩擦特性（低摩擦係
数）を著しく向上させろ効果がある。

そして、熱可塑性合成樹脂の配合絹は３〜１０ｉＴ絹頭
が適当である。

熱可塑性合成樹脂は前記炭素繊維、固体Ｕｊ渭剤と比較
してその比重が小さいことから、比較的少量の配合で効
果が現われ、多量の配合は前記固体潤滑剤の効果を返っ
て摘うことになる。

潤滑油は上記成分組成に配合されて摩擦特性をより一層
向上させ、摺動部材の乾燥摩擦条件下での使用を可能と
する。

そして、潤滑油は鉱油、合成潤滑油が選択されて使用さ
れ、その配合量は１〜５Ｎ量％が適当である。

ここで、上述した本発明の第１の構成お工ひ第二の構成
からなる摺動部材用フェノール樹脂組成物の成分組成を
表に示せはつぎのとおりである。

上表の第一の構成７＝らなる組成物は、とくに水潤滑あ
るいは油潤滑条件下で、まプξ第二の構成からなる組成
物は、とくに油潤滑あるいは乾燥潤滑条件下で使用され
て好適である。

フェノール樹脂は残部と記載したが、本発明者等の実験
では３０〜５０重量条の範囲で配合することにより好結
果を得ている。

３０算量チ未満では機械的強度が低く、又成形性にも悪
影響が出る。

５０算量チを超え−Ｃ多量に配合すると樹脂の分離を生
じやすく、かえって機械的強度を損う。

これら和成分を高速回転攪拌機に装填し均一に混合させ
たのち、乾燥させて粒状の成形Ｈ料としついでこれを所
望の摺動部材に成形するものである。

以上のように本発明の構成をとることによシ、つぎの裏
うな作用効果が拘られる。

■、基材として炭素繊維を使用することにより、摺動部
材の界面硬度を高め、該摺動部材の耐摩耗性を向上させ
る。

■、抱励動部材摩擦面に熱可塑性合成樹脂が散在して存
在することにより、相手材との摩擦において、相手材ｐ
面に該熱可塑性合成樹脂の被膜が形成され、該被膜を介
しての摩擦となるため、炭素繊維の相手材をかじるとい
う欠点を全く取り除くこと炉できる。

■、上記■と相俟って、固体潤滑剤あるいは固体潤滑剤
および潤滑油により摩擦特性を一層向上させる。

■０寸法安定性、耐吸水性、熱伝導性の向上にエバ　と
くに水潤滑条件下において膨潤、膨潤に起因する寸法変
化、これらに起因する相手材への抱き付き、焼き付きな
どを生じることはない。

以下、実施例について説明する。

（１）２本発明の第一の構成についての実施例〔実施例
Ｉ〕 炭素繊維（県別化学工業社製チョツプドファイバー、Ｃ
Ｆ−ＯＬ、内径１０ミタロン、長さ１００　ミクロン）
４０算量チ、黒鉛１５Ｍ量斧１ポリエチレンＭＶ（脂粉
末（三井石油化学社製／・イゼンクス５０００　Ｈ）７
　ｉｆ量楚、残部フェノール樹脂（固形分５０％のワニ
スとして適用）を高速回転（約１５００回転／分）攪拌
機に装填して均一に混合し、粒状化させた。

ついでとれを熱風乾燥機中で８０〜９０℃の温度で約１
時間乾燥して成形材料を得た。

この成形材料を金型中で温１１ｆ（１５０℃、圧力２０
０Ｋｙ／ａｄ　　で成形し、内径１０ｍ、外径１７＋ｎ
ｙｎ、長さ１３箭の円筒状ブツシュ（摺動部材）を得た
。

〔実施例■〕

炭素繊維（前記実施例Ｉと同様）４０］ｉ量係、ポリテ
トラフルオロエチレン樹脂粉末１０算量チ、金属石けん
５重量％、ポリアミド樹脂（ｌヒナイロン）粉末７Ｍ量
饅、残部フェノール樹脂（固形分５０％のワニスとして
適用〕を前記実施例■と同様の方法に工９内径１０割、
外径１７　ｍｍ　、長さ１３ｍｍの円筒状ブツシュを得
た。

上記実施例Ｉおよび実施例１１で得られた円筒状ブツシ
ュを試験片とし、相手材に８４５Ｃ（機械構造用炭素鋼
）を使用して端面摺接させ、摩擦速度Ｚ　、　６　ｍ／
−ｔｓ、１０分間隔で１０Ｋｉｄづつ荷重を負荷し水中
における摩擦係数の変化を試験した結果を第１図に示す
。

また、水中において摩擦速度２．５ｍ／ｍ、荷重１００
Ｋｇ／ｃｄ、試験時間８時間における摩耗量の変化を試
験した結果を第２図に示す。

第１図お工ひ第２図において、符号Ａは実施例ＩＯ試験
結果を示し、符号Ｂは実施例Ｈの試験結果を示す。なお
、第１図および第２図における符号Ｃは従来品の綿布を
基材とし、これに１０重量％の黒鉛を配合したフェノー
ル樹脂摺動部材を実施例Ｉと同様の寸法に成形して得ら
れた円筒状ブンシュの試験結果である。

試験結果から、本発明の組成物からなる摺動部材は、荷
重の増大に左右されず安定した摩擦係数を示し、摩耗量
は極めて少ないことがわかる。

そして、試験後の相手材には伺んら排傷は認められず、
表面には熱可塑性合成樹脂（ポリエチレン樹脂あるいは
ポリアミド樹脂）の被膜が形成されていた。

一方、従来品は摩擦係数が易く、摩耗量については時間
の経過とともに大幅に増大している。

上記実施例と従来品との水中における膨ｅｌｆについて
試験した結果を第３図に示す。

試験粂件は水温を（イ）℃の温度に加温した促進試験で
行なりた。

図中、符号Ａは実施例１．Ｂは実施例１１、Ｃけ従来品
である。

試験結果から、本発明の組成物からなる摺動部材の膨潤
Ｍ″はきわめて小さい。

以上の実施例および試験結果から、本発明の組成物から
なる摺動部材は、とくに水潤滑条件下において良好な摩
擦摩耗特性を示し、また膨潤量が極めて小さい（寸法安
定性、耐焼き付き性につながる。）など優れた特徴を備
えるものである。

（２ｊ２本発明の第二の構成についての実施例〔実施例
１１［］ 炭素繊維（前記実施例■と同様）３７重猪乞ポリテトラ
フルオロエチレン樹脂粉末１０重阜乞二硫化モリブデン
５重量％、ポリエチレン樹脂（前記実施例１と同様）７
重曹斧、鉱油（ＳＡＥす３０）３重量斧、残部フェノー
ル樹脂（固形分５０％のワニスとして適用）を前記実施
例Ｉと同様の方法で内径１０ｍ、外径１７問、長さ１３
郡の円筒状ブツシュを得た、上記実施例■で得られた円
筒状ブンシュを試験片とし、相手材に５４５Ｃ（機械構
造用炭素鋼）を使用して端面摺接させ、摩擦速度２．６
１偏、１０分間隔で１０ＫｇＺＣＪづつ荷重を負荷し、
始動時摩擦面にグリースを塗布して摩擦係数の変化を試
験した結果を第４図に示す。

図中、符号りは実施例■の試験結果を示し、符号Ｅは前
述した従来品の試験結果を示す。

試験結果から、本発明の組成物からなる摺動部材は常に
低摩擦係数で安定した性能を示しだ。

とくにＭ部面は潤滑油およびグリースによる湿潤性が保
たねていた。

１だ試験後の相手材表面ｔｒｉ伺んら損傷は認められず
、表面には熱可塑性合成樹脂（ポリエチレン樹脂〕の被
膜が形成されていた。

一方、従来品は始動時においてはグリースの潤滑性によ
って比較的低い摩擦係数を示したが、荷重の増太どとも
に摩擦係数が増大する傾向を示した。

それは荷重の増大とともにＭ部面のグリースが該摩擦面
から蛎いだされ、グリースによる潤滑性の欠乏に起因す
るためである。

以上述べた各実施例から、本発明の摺動部材用フェノー
ル樹脂組成物は従来のフェノール樹脂摺動部材の欠点を
取り除くことができたもので、水潤滑条件下、油潤滑条
件下、さらには乾燥摩擦条件下においても優れた性能を
発揮するものである

【図面の簡単な説明】

第１図は本発明品と従来品との摩擦係数の変化を比較し
たグラフ、第２図は本発明品と従来品との摩耗量の変化
を比較したグラフ、第３図は本発明品と従来品との膨潤
量を比較したグラフ、第４図は本発明品と従来品との摩
擦係数の変化を比較したグラフである。

Claims (3)

【特許請求の範囲】
1. （１）、　重量比で炭素繊維２０〜６０％、固体潤滑剤
   ５〜２０チ、熱可塑性合成樹脂３〜１０％、残部フェノ
   ール樹脂からなる摺動部材用フェノール樹脂組成物。
2. （２）、　重量比で炭素繊維２０〜６０％、固体潤滑剤
   ５〜２０襲、熱可塑性合成樹脂３〜１０％、潤滑油１〜
   ５％、残部フェノール樹脂からなる摺動部材用フェノー
   ル樹脂組成物。
3. （３）、固体潤滑剤は黒鉛、二硫化モリブデン、二硫化
   タングステン、ポリテトラフルオロエチレン樹脂、金属
   石けんから一鉋もしくは二種以上が選択される特許請求
   の範囲第１項または第２項記載の指動部材用フェノール
   樹脂組成物。 （４〕、熱用ｐジノ性合成樹脂はポリオレフィン樹脂、
   ポリアミド樹脂、ポリアセタール樹脂から選択される特
   許請求の範囲第１項または第２項記載の摺動部材用フェ
   ノール樹脂組成物。