JPS6072958A - 含油摺動部材 - 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】 〔技術分野〕 本発明は、軸受番ノ、メカニカルシール等に使用される
摺動部材に圓するものである。

ｒ　謀寥拮鑑１ メカニカルシール等の摺動材料として、グラフ１イ１へ
粉末、鉛粉末あるいは二硫化モリブデン粉末等の固体潤
滑剤粉末を熱硬化性樹脂で圧縮成形して得られる黒鉛−
固体潤ｆｆｌ剤−熱硬化性樹脂系の摺動材料が知られて
いる。この摺動材料は固体ａｙ＋滑剤の一種でもあるグ
ラファイト粉末を主成分としているために優れた摺動特
性を有づる。しかしながら結合剤として使用リ−る熱硬
化性樹脂が摺動面に凝着し易く、このために摩擦係数の
増加、あるい【よ摩耗量の増大が生じＣいる。この結合
剤σ月習動１１，１における凝着を防止するために摺動
材料中に黒鉛以外の固体ａ１消剤を配合したり、あるい
は炭化物、硬質酸化物、ガラス、ビーズ等の硬質粉末を
添加している。

（発明の目的） 木光明は摺動時にＪ３＆ノる熱硬化性樹脂の凝着が少な
い１習動材料を提供することを目的とり゛る。

〔発明の構成〕

木゛発明の含油ｍ動部材は、カーボングラフアイ１へ粉
末を主成分とする固体粉末と潤滑油と熱硬化性樹脂とを
主要成分とする原料を熱圧縮成形して胃られる熱圧縮成
形体よりなり、 上記潤滑油は上記固体粉末のづくなくとも一部に吸着含
浸されていることを特徴と１６ものである。

〔発明の構成の詳細な説明〕

本発明はグラファイト粉末を主成分とづる固体粉末を必
須構成要素とηる。グラファイト粉末【ま本発明の含油
ｍ動部材の主要成分を構成し、摺動材料の骨格を構成す
るものである。グラファイト粉末としては完全へ黒鉛ば
かりでなく、不完全な黒鉛、いわゆるカーボングラファ
イト等も使用づることができる。結晶的には黒鉛結晶の
＜００２＞方向の面間隔が３．５００人以１ミのｙＡ鉛
を、好ましくは３．３５４から３．４’１０人の黒鉛を
使用するのがよい。黒鉛としては、天然黒鉛、人造黒鉛
いずれでもよい。天然黒鉛として知られている土状黒鉛
、鱗状黒鉛、鱗片状黒鉛、塊状黒鉛等０ずれも使用する
ことができる。カーボングラフ１イトの配合割合は、全
体を１００重ｆｆ１９６（以下、全体は常に１００重爪
９Ｇと１−る。また、％番よ重石％を意味りる）とした
とき、４０〜７０％、りｒましくは５０−６０９６であ
る。カーボングラフアイ（−の粒径は０．５〜２００μ
、特に２〜１００μ程度が好ましい。なお、グラファイ
ト粉末（１後で説明する１ｖｌＫｌ油の吸＠剤として用
いることもできる。

ゲラフンシイ１〜粉末を主成分とする固体粉末の（也の
成分としＣは、潤滑油を吸着する成分を意味し、カーボ
ンブラック、木粉、粉末状のセルロース、表面■への大
きい多孔質の有機、無機の粉末、Ｊ５よび／または繊維
状粉末、層状鉱物等を使用づ′ることがぐきる。なお、
グラ“ノアイト彰）未収タトの固体粉末の割合は、０．
５〜１５％、好ましく（よ３〜８％である。まＩこ粒径
は２０μ以下がりｒ゛ましく＋）、。

本発明の含油ｍ動部材の必須構成要素であるｎ滑油は、
上記しＩこ固体粉末に吸着さｔして（Ａる。ここ【吸着
とは、固体粉末の表面に１４着して（するオ入態、ある
いは固体粉末のボアー、層間等に含ｔａさル・７Ｉ＼ス
損八Ｊへ合Ｊ＞　潤滑油としてはシリコンオイル、耐熱
合成オイル、ＡレフインＡイル、ｌくラワインオイル、
一般の鉱油等を使用づることができる。なお、本発明の
含油摺動部材（よ、□短；引的に１４０℃程麿の成形温
度、摺動潤度となり４胃ることもあるために、短Ｉｌ１
間において１４０℃ｌ！ｉ！度の耐熱性を有することが
好ましい。

他の必須構成要素である熱硬化性樹脂として番よス；−
レートフェノール樹脂、エポキシ変性フェノール樹脂、
メラミン変性］Ｊノール樹脂等の変電牛フェノール樹脂
、エポキシ樹脂、メラミン樹脂、ユリア樹脂、ポリイミ
ド、ポリアミ１：イミド等の熱硬化性樹脂を使用づるこ
とができる。１寺ｔこストレート°フェノール樹脂、変
性フェノール樹脂が優れた摩擦特性を与える。熱硬化性
樹脂の配合ｖ１合は２０〜５０％、特に２５〜３５％の
配合邦１合７Ｊへ優れている。

上記したグラファイト粉末、潤滑油および熱硬化性樹脂
以外に、従来の黒鉛−熱硬化性、樹脂系１旨動材料と同
様に、硬質粉末また番、１固体潤滑稈１を配合すること
ができる。

硬質粉末としては、炭化珪素、炭化チタン、炭化タング
ステン等の炭化物、窒化珪素、窒化１１ＪＩ素等の窒化
物、ノフルミナ、シリカ、チタニア、マグネシア、酸化
マンガン、酸化カルシウム、酸化鉄、酸化クロム等の酸
化物、雲母、ガラスビーズ、フェンイト、ガラス繊維、
タルク等を使用することができる。なお、硬質物とは実
際上熱硬化性樹脂Ｊ３よびカーボングラファイトｊ、り
も硬い物５’Ｊ　Ｔ−あｈ　Ｇ、ｆ　ｒｆ　買物として
の作用を有づ′る。しかし、より硬い物質が好ましい。

硬￥’ｆ物の粒径は０．５〜２００μ、特に２〜１５０
μ程度がよい。配合割合ｔ；Ｌ　２５％以下、５〜２５
％程度、より好ましくは８〜２０％程度ぐある。

固体潤）ｒＪ剤どし−Ｃは、フッ素樹脂、二硫化モリブ
デン、雲０１、窒化硼素等を挙げることができる。

これらは０．５〜１５％程度配合できる。特に１〜１０
％程度配合したものが優れている。粒径としては１００
μ以下が好ましい。なお、フッ素樹脂等は繊維状に配合
されているのがよい。

窒化ｌ１ｌＩＩ素のように同一の物質が本発明でいう固
体粉末、硬化物、固体潤滑剤として２種以上の作用を兼
備するものらある。

本発明の含油１！動部材は、上記した成分を混合し、成
形型内で圧縮成形し、熱硬化性樹脂を硬化させることに
より製３１するとができる。この型成形時に軸受け、あ
るいはメカニカルシールのシール材として好ましい形状
を有づるＪ：うに型成形することが好ましい。また、型
成形後、ｌｊ！！械的に研削あるいは切削し−Ｃ一定の
形状にイ］上げることもできる。

〔発明の効果〕

本Ｊ！明め含油摺動部材においては、固体粉末の少なく
とも一部に潤滑油が含ｔｔ２されてＪ３す、この潤滑油
が摺動表面に供給されるｌこめに、産１察而に潤滑油が
供給され低Ｉ？擦が達成される。また、潤滑油は相手材
への結合剤の凝着を防止りる作用を有づる。特に本発明
の含油摺動部材においては、内部にまで潤滑油が含浸さ
れているために、含油摺動部材が使用により摩耗されＩ
Ｃような場合においても潤滑油の供給が切れるおそれが
少なく、常に優れＩＣ０１消特性を保持する。ま１〔潤
滑油が供給されるため負部容量が増大し、耐久性が向上
する。

含油ｌＦ！動部材申ｔこ硬化物を配合した場合には、硬
化物が相手材摺動面に凝着した熱硬化性樹脂を削り取る
。＜Ｋお、含油１８動部ｌにおいては、含有されている
ｒＩＪ滑油ににつて相手材への熱硬化性樹脂の凝着があ
る程度押えられるが、長期的にみれば相手材に熱硬化性
樹脂が凝￥Ｊづる。硬質側番よこの凝着した熱硬化性樹
脂を初！ＩＩＪの段階で削り取り、削り取った相手劇表
面に潤滑油の供給を可能とし、新たな熱硬化性樹脂の凝
着を防止するものである。

したがつ（、硬質物を含有させることにより長時間にわ
たってＩ？擦が安定し、低摩擦が４りられる。

紳質物の添加は含イラされているｒ１１滑油が少ない場
合にｔト一層その効果が大きい。また、硬質物は＾い荷
Ｉを支えることができるために負荷容がが増大ＦＪ’　
８　ａ 固体潤滑剤は熱硬化性樹脂中に分散し、熱硬化性樹脂の
相手剤への凝着を防ぐとともに、固体潤滑剤自体が潤滑
剤となり、円滑な摺動を可能とづるものである。固体潤
滑剤としてフッ素樹脂を使用した場合には、フッ素樹脂
自体が摩擦係数が小さいために低摩擦の効果が大である
。ま／ｊ、フッ素樹脂は非粘着性に優れているために相
手材に凝着しないという効果もある。なＪ３、フッ素樹
脂は含油摺動部材中に繊維状に分散、保持されているも
のが好ましい。４ＩＮ状とは、始めから繊維となってい
るフッ素樹脂を含浸したものではなく、フッ素樹脂粉末
と熱硬化性樹脂を混練する工程において、フッ晃樹脂粉
末が繊維状に伸び、熱硬化性樹脂中に分散するものであ
る。固体潤滑剤として二硫化モリブデンを使用づる場合
は、二硫化モリブデン自体が優れた吸油性を右するため
に潤滑油の吸着材としての役割も果り−０また、二硫化
モリブデン自体が帰れｌご固体潤滑剤としてしられでい
るように低摩擦化が達成される。

本発明の含油摺動部イ４中に＆１！質粉末と固体ｆＴｌ
滑剤が共に配合されている場合にＧ３Ｌ、上記しｌこ硬
質粉末および固体Ｉ！Ｉ酒剤としてのそれぞれの作用効
果が発揮される。例えば、熱硬化性４８１脂として〕１
ノール４Ｈ脂を使用した場合に、硬質物と固体潤滑剤は
ｎいにより集ることなくそれぞれ独立に分１１？する傾
向にある。このためにフェノール樹脂中ににり均一に硬
質物と固体潤滑剤が分散し、それだ【ノフェノール樹脂
が分断されることになり、フェノール樹脂の相手材への
凝着の発生を防止できる。同体８ｍ酒剤として繊維化し
たフッ素樹脂が配合されている場合には、繊維化したフ
ッ素樹脂により硬質物の保持が一層強固になり、硬質粉
末の脱落をある程度防止することができる。

本発明の含油摺動部材の相手Ｉとしては、含油したアル
ミノのような含油吐うミックス材が最も適している。特
に、含油アルミノ−を相手材とづるメカニカルシールに
本発明の含油摺動部材を有効に使用づることができる。

（試験例１） 熱硬化性樹脂としてフェノール樹脂を使用し、グラファ
イト粉末として人造グラファイト粉末であるいわゆるカ
ーボングラフフィト（粒径１ｏ〜１００μ）を使用し、
ｒｍＦｎ油として耐熱合成油を用いた。これらの原料を
第１表に示すそれぞれの配合割合で、まずｒ８消油を炭
素粉末に含浸さけ、その後、フェノール樹脂と混練し、
粉砕して成形粉末を得た。なお、混合はヘンシＩルミキ
サー等行ない、ボット０−ルで混練しＩこ。粉砕はカッ
タ一式粉砕機で行ない粒径は１．４ａ＋ｏ＋以下とした
。

この後通常のフェノール樹脂の成形方法と同様に１５５
℃、成形圧２００ｋｇ１０ｍｌ　ｒ約３分子ＪＩ圧縮成
形した。得られた成形体を切削加工により内径１６ｍ５
＋、外径２１　＋１１Ｌ　ＦＪさ７ＩＩｌ１１１ノ円板
状Ｍ！ｅ部材とした。

得られた各摺動材料について、リング−リング摩ｍ＊耗
試験機による試験を実施した。この試験の、相手材とし
て、焼結アルミナよりなるアルミナリングを使用し、荷
ｍ　５　ｋｏ、速度０．２１１１／秒、水中で１Ｒ間の
試験を行なった。なお、この試験においては、摺動部材
を固定し、相手材を回転して行なったものである。これ
にＪ、す、平均１ｇ擦係数をめた。

得られた結果を第１表に合せて示り。

試験結果は潤滑油が含浸されていない場合にはＮＯ，ｌ
Ｎ６．２の試料より明らかな様に、０゜４．０．３７と
いう大きな＊療係数を示プした。

しかし、０．５％の潤滑油を含浸させることにより、Ｎ
ｏ、３の試料により明らかなようにＩ！！擦係数は０．
３となり、２％の潤滑油を含浸させることによりＮ０１
８の試料より明らかなように１！！擦係数は０．２０以
下となるのがわかる。

〔試験例２〕 試験例１と同じフェノール帽Ｌカーボングラフ１イＩ〜
、耐熱合成油を用い、さらに硬質粉末とじで粒径１０〜
７０μのシリカを用い、第２表に示１配合割合で各摺動
部材を製造した。そして、試験例１と同様に試験をｆ”
ｊ’　／；ｘっだ。

この試験ぐ冑られた摩擦係数を第２表に合せて示づ。

シリカを配合することにより＊擦係数が０．１０〜０．
１２となり、極めて安定しているのが明らかである。ま
た、シリカを配合していない試験例゛ｌのＮ０８５、Ｎ
ｏ、１０、Ｎｏ、１１等の摺動部材と比較し、摩擦係数
が若干低くなっている傾向がみられる。

（試験例３） 試験例１のフェノール４１ＩＪＩ１１、カーボングラフ
ァイト、耐熱合成油に加えて、フッ素樹脂としてモール
ディングパウダとして知られる４フツ化１ブレン樹脂を
使用し、実施例１と同様に摺動部材を得た。また、得ら
れた摺動部材を試験例１と同様に試験を行なった。

冑られた１１！擦係数を合せて第３表に示１゜フッ素樹
脂の添加により摩擦係数がさらに低下し、０．０９〜０
．１２程度の小さｔＫ摩擦係数が得られている。この摩
擦係数は試験例２でシリカを添加した時に管られる摩擦
係数ｏ、ｉｏ〜０゜１２より少し小さくなっている。

囚体ｒｒＪＦｎ剤として使用したモールディングパウダ
ーのフッ素樹脂に代えて、低分子量のフッ素樹脂、二硫
化モリブデン、マイカ、窒化硼素をそれぞれ゛５％配合
した５　１ｍ類の摺動部材を製造し、同様にして試験を
行ないＦ１！擦係数をめた。得られた結果を第゛１図に
示ず。

なお、参考までに固体Ｐ消削を含１ない、カーボングラ
ファイト５５％、耐熱合成油５％、残部フェノール樹Ｉ
ｌｌよりなる含油ＩＦ！動部材、および試験例３で１！
？られた含油摺動部材の結果を合ゼて第１図に示づ。

１、！ｒ１体潤）け剤を配合づることにより摩擦係数は
小さくなっているのがわかる。しかし、固体１ＩＩＷ４
剤の中ぐは七−ルｆイングパウダー用のフッ毒樹脂が最
す優れ、低分子ｍフッ素樹脂および二硫化モリブデンが
それに続いているのがわかる。

〔試験例４〕 硬質物どしてのシソ力および固体′ｙＪ消剤消削ての廿
−ルディングパウダー用のフッ素樹脂の両者を配合した
摺動部材な第４表に示づ。なお、第４表に示す摺動部材
ついても試験例１と同様にして製造したものである。ま
た、試験例１と同様にして得られた試験結果を第４表に
合せて示す。

摩擦係数が０．０８〜０．０９と極めて低く安定してい
るのがわかる。

上記した試験例１〜４について代表的な摺動部材を選び
、その１！！ｌ動試験の時間経過とＩＩＸ擦係数の関係
を第２図に示す。

第２図において、カーボングラフ、アイト５０％、フェ
ノール樹脂５０％の摺動部材の結果を曲線Ａに、カーボ
ングラファイト６０％と耐熱合成油５％、残部３５％が
フェノール樹脂の摺動部材の結果を曲１１Ｂに、カーボ
ングラファイト５５％、耐熱潤滑油５％、固定粉末とし
てのシリカ１５重邑％、残部２５％がフエノル樹脂とし
た摺動部材の結果を曲ＩＣに、カーボングラファイト５
５％、耐熱合成油５％、モール１インゲタイブのフッ素
樹１ｌＩｔ２％、残部３８％を７１ノール樹脂とした摺
動部材の結果を曲線りに、およびカーボングラファイト
５０％、耐熱合成油５％、七−ルディングタイプのフッ
素樹ｆｌｉ１％、シリカ１５９６、残部２９％をフェノ
ール樹脂とした摺動部材の結果を曲線Ｅとして示す。

第２図Ｊこり潤滑油を含まないカーボングラファイト５
０％フェノールの場合に：Ｃ，Ｌ、曲ｍＡで示さ第１表 第２表 第３表 第４表 れ°Ｃいるように初期から０．４という高い摩擦係数を
示し、経過時間３時間を過ぎたころに凝性にＪ、る摩擦
係数の乱れが明らかである。

また、５％の潤滑油を含む場合については曲線Ｉ’３　
′ｃ７１−されるＪ：うにＩ？ｌ擦係数が０．１５と非
常に小さくなっている。しかし４１１４間を経過するあ
たりｅ徐々にＩ？擦係数が増大し、かつ摩擦係数が乱れ
ているのがわかる。

これに対し【潤滑油にさらにシリカ、フッ素樹脂を含む
ものについては、曲線Ｃ１Ｄ、Ｅで示されるＪンうに、
摩擦係数が０．１程度で、時間経過によっでら摩１察係
数の変動がほとんどなく、かつ＋ｌｌ’　ｌｆｆ１係数
が宥定しているのが４つかる。

【図面の簡単な説明】

第１図は試験例３に承り６秤の固体潤滑剤を配合した含
油摺動部材の１１！擦係数を示づ棒グラフ、第２図は試
験例１．２．３．４に示プ゛代表的な摺動８１；材の時
間経過によるＪ９’擦係数の変動を示づ線図である。 第１図 ＰＴＦＦ　ＰＴＦＦ　ＭＯ５２マイカ　ＢＮ（賦りンつ
（煽町 一礎ｌ！嗅鞘 第１頁の続き

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 （１）カーボングラフファイト粉末を主成分とする固体
   粉末と詞消油と熱硬化性樹脂とを主要成分とする原料を
   熱ＩＥ縮成形して得られる熱圧縮成形体よりなり、 Ｆ記潤滑油は上記固体粉末のすくなくとも一部にｌＪ１
   若含浸さ４’Ｌｔいることを特徴とづる含油１１ＩＩＪ
   部祠。 （２）全体を１００！１ｊｆｆｉ％としたときに、グラ
   ファイト粉末は４０〜７０重量％、′ＩＲ滑油は０゜５
   ・〜１５３１吊％、熱硬化性樹脂は２０〜５０重量％ｒ
   ″ある特許請求の範ＶＪＪ第１項記載の含油摺Ｓ部Ｎ、
   。 （３）全体を１ｏｏ重量％としたとき、グラフ１イ１−
   粉末は５０へ・６０重量％、１１Ｍ１油は３〜８重川％
   用熱硬化性４１ｍは２５・〜３５ｆｆ！ｍ％である（４
   ）グラファイト粉末は黒鉛結晶の（００２）方向の面閤
   隔が３．５００Ａ以下であるｖＩ許請求の範囲第１項記
   載の含油摺動部＄１．。 （５）固体粉末として層状鉱物、本物等の有機物粉末を
   含む特許請求の範囲第１項記載の含油摺動部材。 （６）炭化物、窒化物、ｔＩ！ガ酸化物、ガラス等の硬
   質粉末を２５重量％以下含む特許請求の範囲第１項記載
   の含油病動１ｓ材。 （７）フッ素樹脂、二硫化モリブデン、雲母、窒化硼素
   等の固体潤滑剤を１５ｉ１Ｌｆｆ１％以下含む特許請求
   の範囲第１項記載の含油摺動部材。 （８）　２５　ｍｍ％ＪｆＦ（１）ＷＥｔ’４粉末ト、
   １５ｍｍ％以下の固体潤滑剤を含む特許請求の範囲第１
   項記載の含油摺動部材。