JPS60144363A - ポリイミド系摺動材組成物 - 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】 更に詳しくは、剛熱性に優れブレーキ摺材としてとくに
好適な、マトリ，クスのポリイミドと各種無機充てん材
とからなる複合材に関するものである。

ポリイミド、なかでも分子鎖中に芳香族ｑＶｉｍをもつ
芳香族ポリイミドは、１ｌｌＩｉ′熱性が従来よりも格
段に優れた（例えは取高耐熱温度８１５℃の報告もある
。）新しいエンジニアリングプラメテソクとして知られ
ている。

本発明者らは、かかる高耐熱性のポリイミドをマトリ，
クスとし各種無機光てん材を配合組合せた組成物につピ
研究を□進めた結果、摺動杓として好ましく、とりわけ
ブレーギ摺材として好適な組成物を初めて見い出し本発
明に到達した。すなわち、本発明の要旨は、組成物１ｏ
υ重都部が、マトリックスとしてのポリイミド５０〜９
５重量部と、無機光てん材としてのチクノはカリウムウ
ィスカ、鉱物繊維、アスベスト、＋１１Ｊ　ｓ　Ｂの洋
店（内容に変更なしり鉄粉、タルク、炭酸カルシウム及
びケイ砂からなる群から選ばれた１〜Ｂ成分の合計５〜
５０重り部とからなることｆ特色とするポリイミド系摺
動材組成物にある。

本発明のポリイミド系摺動材組成物のマトリックスとし
ては芳否族ポリイミドを使用するが、さらに肝しくに、
芳香族ポリイミドは一般式ＣＩ）（式中　Ｒ１は４価の
有機基であり　Ｒ１は２価の有機基で、ｎは正の整数を
表わす。） で示される繰返し単位を有するポリイミド重合体であっ
て、前示一般式（１）のポリイミド重合体の繰返し単位
中のＲ１０例としては下記の構造式の基を挙げることが
でき、 明細書の浄書（内容に変更なし） またＲ１の例としては下記の構造式の基を挙げることが
できる。

さらに、前記ポリイミド重合体の繰返し単位のｎとして
はポリイζド瓦合体の面」熱性、機械的強Ｍ’Ｓから１
０以上であって１０００以下が好ましく、又、ＮｌＮ−
ジノチルホルムアミド又は９７楚濃疏ぼ中０．５　ｙ　
／ａ７１の譲度かつ３０℃の温度で（１り足した対数粘
度（ηｉｎｈ　）がｏ５ａｇ／ｙ〜ｌＯｄβ／７の転回
のものが好ましい。

しかして、その共坏例としては、ポリイミド２０８０（
アップジョンし、つ艷め登録１）１“１愕；以下、ｒｐ
：ｃＪ　と略記する。）なとが挙げられる。

捷だ、上記のＰＩに配合組合せる勲槻充てん洞としては
、チタンピカリワムウイス力（犬株化学架品（ａｌ製、
テイスモ；以下、「ＰＴＷ」と略記する。）、加工鉱物
ａ、　紺（Ｊｉｍ　Ｗａｌｔｅｒ社製；以下「ＰＩＡＦ
」と苓君己する。）、アスベスト、獣粉、タルク、炭酸
カルシウム（ｌＩｌｉ！Ｉ称：戻カル）及びケイ砂から
選んたＪ〜３欣分を１史ハ」する。

次に、上記のマ）　ｌ）ックスのＰＩと上記の然機充て
ん材との下記衣−１に示ず扁２〜１７の配合組合せから
耽る三成分糸、三成分糸及び画成分糸の１６糎の本発明
の組成物の圧縮ＩＪ３Ｅ形によって成形加工された試験
片につき、本発明を更に共作的に６冗明するが、本発明
は、その安旨を趙えない限り、これらの実施１タリに限
定されるものではない。−また、比較例とじ又は表−１
の扁１の焦光てんＰＩの同ｉ量に；戎形加上された試験
片を用いた。なお、本明細會中、「％」は特に断わらな
い限り「負搦濠」である。

明細書の７ヤ８（内容に変更なし） 表　＝　１ 表−１に示す無光てんＰＩ又はマトリックスＰＩと無機
光てん材とからなる二〜四成分系の本発明の各組成物の
圧綿成形により成形加工きれた＠試験片は、１＋すえは
下記の７以晰で示すようにして倚られる。

第１段、材料乾燥 表−１に示す無光てんＰＩ材料（扁１）又はマトリック
スＰＩと無機光てん祠とからなる＠配合ＰＩ材料（扁２
〜１７）を、それぞれ１２０℃に２４時］ｉ」以上加熱
して乾燥する。

第２股゛金型加熱 金型を炉に入れ４３０°Ｃで２０　ｍｉｎ加熱する。

第３段：金型を炉から取出す。

第４段：材料投入 加熱金型内に第１段で得た１２Ｕ’ｃに加熱されている
各乾燥材料を別々に投入する。

第５段：金型を成形梃に裟１１ｉＩ」する。

上記の第３佼〜第５段の操作は￥渦中で’ｔｉい約ｌ　
ｍｉｎで完了する。

第６段：圧紬奴形 圧扁成形は、上部３５０℃、下部１５０℃のブレス繊度
及びｓ　ｏ　ｏ　ｋｙｆ／−の圧力下、加圧時間１０　
ｍｉｎで終了する。その間、前半の５　ｍｉｎは加熱下
、後半の５　’ｍｊ、ｎはヒーターを切って行い、かつ
加圧後すぐにカス扱きを約１　ｍｉｎ行う。

第７段：冷却 圧縮成形路“１後、成形機から金型を取出し５ｍ１ｎ冷
却する。

かくして祷られる各試験片の成形品形状はφ６゜Ｘ３ｍ
である。

上記の無光てんＰＩＩ料から侍た試験片（以下、「無光
てんＰＩｊと略記する。）（試験片ｉ１６．１　）及び
各配合ＰＩ材料から得た本発明の試験片（以下、「Ｐ工
複合材」と略記する。）（試１験片扁２〜１７）につき
、マイクロビッカース硬さ及び曲げ賢さ等の機械的性質
の他、とくに摩擦特性を詳しく調べた。

摩擦特性については、伊勝式（銘木式）摩擦・摩耗試験
機と同じ形式のものン用い、ノ拳擦都が當に赴ｆＩεし
てｊ全停・ｊψ耗秋態となる逸脱ずべり摩擦・犀耗試験
としては、相手材５４５Ｃ鋼（機械構造用炭素鋼Ｉ　Ｊ
ＩＳ　Ｇ３１Ｕ２）　と無光てんＰＩ　（試隨片屋１）
又は本発明の各ＰＩ複合材（試験片扉２〜１７）とを摩
擦・摩耗して摩擦係数、ｊ晴れ１°を測定した。なお、
限界ｐｖ値の怠義は次の通りである。すなわち、材料間
にすべり摩擦が続けられると摩擦熱が発生し、とくに而
−ｊ圧力ｐ（ｋ７／ｃｒＡ）、すベリ速度ｖ（ｃｎＩ　
／Ｓｅｃ　）　７）ｉ大きいと、ｐｖμα、ｉ、＜ａは
接触面槓副、蓬は仕事の前当１゛で００２３４Ｃａ１／
にりｆ−ｃｒｎ）に相当する摩擦熱が大きくなり、接触
部の堝１紋か著しく上昇する。プラスナック材料の融点
又（ｄ化学約分Ｆｌ’ｆ　７ｇ度ひいてはｍｌ熱温度は
金属材料に比べて考しく低いため、この上昇温欧に対し
て正常な孝擦状悪が絖けられなくなる。この正常な摩擦
連動がｈｃけられなくなる最小のｐｖの値全限界ｐｖ値
と称している。

比摩耗量は次式（１）によってめた。

Ｖｓ＝Ｖ／Ｐ−Ｌ　・・・・・・・・・・・・・・・　
（１）但し、■ｓ；比摩耗ｔ　＋　１１１１１１”　／
ｋｇｆ　−＋ｕｎ■；ｊ孝耗重　＋　＋ｌＩＩ＋１３ Ｐ　；　筒車　、に９ｆ Ｌ；摩擦距酊＋ＫＩｌ＋ 以上の結果（各々約５〜１０件の平均値）を下記表−２
にまとめて比較表示する。

明創邦の浄書（内′１１（一番更なし）次　−２ （注）相手材（Ｓ４５ｃ鋼）の比摩耗量ＶＳ、Ｓはｐυ
１直１５００の場合のもの。

摩擦係数μと比摩耗量Ｖｓはｐτ値５００の場合のもの
。

曲は強さは支点間距離４０晒の荷重による。

硬さ試験の荷重は５０７゜ 狭−２の結果から、ノボ擦係数μ、比摩耗量ＶＥＩ及び
限界を値につき、無光てんＰＩ（ＡＩ）と本発明の各線
熱機材光てんＰｌ（Ｐｌ　複合相）（扁２〜１７）とを
比較すれば次のようになる。

摩擦係数μについて： 無光てんＰｌ（Ａ　ｌ　）のμの平均値は０２８６であ
り、本発明のＰ１沙合材（Ａ　２〜゛１７）のμは０２
１７７〜０６７８である。幽該Ｐ工１１．Ｑ合材のうち
、三成分系複合材（扁２〜１１）のμはＰＴＷを’１０
％（Ｉ６４ン及び８０％（扁５）充てんしたとき大きい
値を示し、また四成分系俵合材（扁１５〜１７）のμは
二成分系及び三成分系複合材（扁１２〜１４）より大き
な値を示したが、三成分系複合材て゛も鉄粉２（フカ、
ＰＴＷｊＵ％）ｔてんしだ扁１２のμはとくに大きく四
月２分系値合材にほぼ匹敵する値全示した。

連続すべり比屋耗弗Ｖｓについて。

無光１んＰｌ（Ａ　１　）　ＣＩＶＳは３．３２　ｍＡ
７に９ｆ　・：′、（Ｑ、本発明のＰ１複合材（Ａ、　
２〜ｌ　７　）のＶｓｉｌ′ｉ０．１０３〜１４１１ｍ
！／ｋｑｆ−馳でりり、当該ＰＩ抜合材のＶｓは無光て
んＰｌの１　／　２．３５〜１／３２　程１文の似いも
のでるる。当該Ｐ工複合相のなか１゛も、鉄勅２０係、
ＰＴＷｌＯ楚充てんした扁１２は、そのＶｓは０．１．
０３ｍＡ／に９ｆ−馳ととりわり１氏い１直を示し、し
かもその摩擦係数μは上記したようにとくに大きい値の
０４υ：３を示す点で、注目に１１−する。

限界ｐｖ値について： 焦光てんＰ　Ｉ　（Ａ、　ｌ　）の限界ｐｖ値ばＬ　Ｏ
ｔＪ　Ｏ＜ｋｑｔ／ａＡ　）　Ｘ　＜ｃｍ／Ｓ）　＜　
ｒｗ擦ｍｌ（射ｎ　）　ｆ　ｈ　！ｌ）、不発明のＰ１
複合材のうち二成分系及び三、風力系（ｉＫ　２〜１１
及びｊ６１２〜１．４）では大部分の限界ρυ埴は１０
００〜Ｌ　５００　（ｋｇｆ　／’ｃｒＡ　）Ｘ　（Ｌ
でＩ／Ｓ　）−（：りるが、ＰＴＷ、ＰＭＦ’５　％　
（〕１６２　、ノｔｏｖ）　及Ｏ・　、大４旬　１０　
ダ６（扁１１）充てんＰＩ複合材の限界ｐｖ値は１５０
０−２０００　＜ｋｑｆｌｏＡ　）Ｘ　（ｃｎ＋／ｓ　
）であり無光てん−ＰＩの１．５〜２０倍の値を示した
。また、本発明の四成分系ｐｘａ合材（扁１５〜１７）
の限界ｐｖ値は、２５００　（ｋｔｉｆ／ｃｔＡ　）Ｘ
　（ｃｎｌ／Ｓ　）以上であって、試験機の容恣−の関
係でそれ以上の測定ができなかったが、本発明の二成分
系及び三奴分糸ＰＩ被合材の限界ｐｖ値よりもさらに格
段に大きな値を示した。このことは今後の用途開発の見
地からも注目に値する。

一般にエンジニアリングプラスチック材料は、摺動材、
例えばブレーキ箔材として後れた性能を示すためには、
その摩擦係数μは高く、比摩耗量Ｖｓは低く、限界ｐｖ
値は高いことを要し、なかでも高い摩擦係数と１にい比
犀札−ケ示す時性ケ有することが必須であるとされてい
る。

一方、前記秋−２の結果についての上記の説明からも明
らかなように、本発明のｐｘ複合材は、その大部分が、
劇熱性の庖も愛れたエンジニアリンクプラスチックとし
て知られている無光てんＰＩと比べても、１ａＰｌ’ｉ
ｔ：係数は高く、比摩耗量は格段に低く、かつ限界ｐｖ
値は同等もしくは高いことからすれは、摺動材として従
来のエンジニアリンクプラスチ、り月料よりも被れた性
能を示すものであることは明らかである。

しかして本発明のｐＩ４１合拐のなかでも、妖粉２０％
、ＰＴＷＩＯ％充てんしたＡ１２のＰＩ複合材（％許開
求の範囲第２項に示す。）は、摩擦係数が極めて高く、
比摩耗量が最も低く、かつ限界ｐｖ値が良好であるから
、アスベスト裏品が肺ガン誘発の恐れありとして世界的
公害規制の対象となりつつある現状を勘某ずれは、ブレ
ーキ摺材として汎用性のるる最適の俵合Ａδであるとい
える。

−また、四成分系の届１５〜１７のＰＩ・罎合拐（特許
請求の範囲第３項に示す○）は、比ｊ≠耗量が上記した
鉄粉２０％＋ｐＴｗ１ｏ％充てんした扁１２のｐ　ｒ、
　４１合材と比軟すれば劣るもののなお極めて１代＜、
ｊ華擦係数が取高、かつ限昇ｐυ１直が馬具的に高い点
で、−成分としてアスベストを一使用してはいるが、摺
動材等として好適に用いられる可能性の極めて萬い複合
材である。

特許出願人　三菱化成工業株式会社 代理人　弁理士　小　川　恒　部 手続補正書０式つ 昭和８２年４１２日 昭和Ｎ年　、ｐｔ　ｔＷ　［１第ｘｑｌｔ−ｑａ号２　
４Ｅ　四　のん１丁、才・°りづ利”ｔす習１［り木才
身４Ｌ戸〈ｑ勿３、補正をする者 事件との関係特許出願人 ＋Ｈ”４東ＴＡと午４〜゛１区ｊＬっ的ニア１コｇ５番
吋氏　名（名称）０りわ＝＝’２化成工業株式会社へ゛
−ｈＰＩノ片伎必木拮二 ４、代　理　人テｌば ８、補正の内容

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 １、　組成物１００重量部が、マトリックスとしてのポ
   リイミド５０〜９５重１部と、無機光てん材としてのチ
   タン酸カリウムウィスカ、鉱物繊維、アスベスト、鉄粉
   、タルク、炭酸カルシウム及びケイ砂からなる群から選
   ばれた１〜３成分の合計５〜５０重量部とからなること
   を特徴とするポリイミド系摺動材、胤取物。 鉄ＡＯ京−畠部及びチタン眩カリウムウ４’＜ＭＯ重量
   部とからなることを特徴とする特許請求の範囲第１項記
   載のポリイミド系摺動材組成物。 ３　ポリイミＡ　ｏ重１：部と、無機光てん材の鉄＾。 ロ一部及びアスースへ０重量部、並びにタルク、炭酸カ
   ル／ツム及びケイ砂からなる群ヵ１．□ｉゎえ成ゎｄ啄
   。重１０部と７、鯵。 こと葡荷徴とする凋−許論求の範囲第１項記載のポリイ
   ミド系摺動材組成物。