JPS61266451A - 摺動部材用組成物 - Google Patents

摺動部材用組成物

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JPS61266451A
JPS61266451A JP60108576A JP10857685A JPS61266451A JP S61266451 A JPS61266451 A JP S61266451A JP 60108576 A JP60108576 A JP 60108576A JP 10857685 A JP10857685 A JP 10857685A JP S61266451 A JPS61266451 A JP S61266451A
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tetrafluoroethylene
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Sanae Mori
森 早苗
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Classifications

    • CCHEMISTRY; METALLURGY
    • C08ORGANIC MACROMOLECULAR COMPOUNDS; THEIR PREPARATION OR CHEMICAL WORKING-UP; COMPOSITIONS BASED THEREON
    • C08LCOMPOSITIONS OF MACROMOLECULAR COMPOUNDS
    • C08L27/00Compositions of homopolymers or copolymers of compounds having one or more unsaturated aliphatic radicals, each having only one carbon-to-carbon double bond, and at least one being terminated by a halogen; Compositions of derivatives of such polymers
    • C08L27/02Compositions of homopolymers or copolymers of compounds having one or more unsaturated aliphatic radicals, each having only one carbon-to-carbon double bond, and at least one being terminated by a halogen; Compositions of derivatives of such polymers not modified by chemical after-treatment
    • C08L27/12Compositions of homopolymers or copolymers of compounds having one or more unsaturated aliphatic radicals, each having only one carbon-to-carbon double bond, and at least one being terminated by a halogen; Compositions of derivatives of such polymers not modified by chemical after-treatment containing fluorine atoms
    • C08L27/18Homopolymers or copolymers or tetrafluoroethene

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】 [産業上の利用分野] 本発明は、低摩擦性と耐摩耗性にすぐれた震動部材用組
成物、特に摺動部材、シール材の全体又は一部を成形、
積層、又は含浸被覆するための特定フッ素樹脂系組成物
に関する。
[従来の技術] 従来軸受材等のWJ動部材用の合成樹脂組成物ないしそ
れからなる摺動部材としては、例えば(1)特公昭47
−31097号公報、(2)特公昭52−34698号
公報、(3)特開昭55−166526号公報、及び(
4)特開昭59−103022号公報に開示されている
ものがある。
まず(1)の特公昭47−31097号公報記載のもの
は、ポリテトラフルオロエチレンを連続層とし、これに
ポリイミドを分散させた潤滑性耐摩耗性組成物であって
軸受用に用いられるものであり、(2)の特公昭52−
34698号公報の記載のものはオキシベンゾイルポリ
エステルと、テトラフルオロエチレン、パーフルオロプ
ロピレン、クロロトリフルオロチェレン及びビニリデン
フルオライドからなる群から選ばれた少なくとも1つの
不飽和ハロゲン化単量体の付加重合体であって、少なく
とも204℃(400”F )の温度で熱的に安定であ
り、且つ重合体中のハロゲン単位の少なくとも80モル
%がフッ素であるポリフッ化付加重合体に、オキシベン
ゾイルポリエステルとポリフッ化付加重合体の重量比が
1:100乃至ioo:iの割合で含まれた組成物から
できた潤滑剤のいらないベアリングに関する。
また(3)特開昭55−166526@公報には、テト
ラフルオロエチレン樹脂90〜97重量%、ポリフェニ
レンサルファイド樹脂3〜10重量%からなる合成樹脂
が摺動面に5〜50ミクロン厚さに被着形成された摺動
部材とその製造方法が示されており、(4)特開昭59
− 103°022号公報には、金属裏金の表面に施された
多孔質金属層の孔隙とその表面に、(イ)テトラフルオ
ロエチレン−エチレン共重合体樹脂(ETFE)、フッ
化ビニリデン樹脂(PVDF入クロロトリフルオロエチ
レン樹脂(PCTFE)及びフルオロエチレンプロピレ
ンエーテル樹脂(EPE)からなる群から選ばれた1種
を0.1〜50容量%と、残部の実質的にテトラフルオ
ロエチレン樹脂(PTFE)とからなる組成物、(ロ)
テトラフルオロエチレン−ヘキサフルオロプロピレン共
重合体樹脂(FEP)、テトラフルオロエチレン−パー
クロロアルキルビニルエーテル共重合体樹脂(PFA)
 、ETFE、PVDF、PCTFE及びEPEからな
る群から選ばれた少なくとも1種を0.1〜50容量%
と、残部の実質的にPTFEとからなる組成物、及び(
ハ)FEP、PFA、ETFE、PVDF、PCTFE
及びEPEからなる群から選ばれた少なくとも1種を0
.1〜50容量%と、鉛、錫及びその合金などの低融点
金属潤滑剤、金属酸化物、金属硫化物、金属フッ化物及
びグラファイトなどの固体潤滑剤、カーボンファイバー
などの繊維材料、並びにSiCなどのセラミックスから
なる群から選ばた少なくとも1種を、0.1〜35容量
%と、残部の実質的にPTFEとからなり、PTFE以
外の各成分の合計が0.2〜70容量%である組成物、
のうちのいずれかの含浸被覆用組成物が含浸及び被覆し
て形成された耐摩耗性にすぐれた軸受材料が示されてい
る。
そしてこれらフッ素系樹脂組成物ないしそれからなる摺
動部材は、いずれも潤滑性がありかつ耐摩耗性がすぐれ
他の樹脂からなるものと比べてこの分野の各種用途に広
く利用されている。
[発明が解決しようとする問題点] 上記のとおり(1)〜(4)公報に開示のものはそれな
りに摺動材組成物ないしそれからなる摺動部材として有
用ではあるが、近時これらに要求される性質が多様とな
っていることもふまえると、特に摺動性を支えるために
極めて重要とされる低S擦性及び耐摩耗性の点において
は必ずしも満足できるところまできているとはいえなか
った。
本発明者は、この点に着目しより改善されたものとして
、既に特願59−113949号明細書記載の発明を完
成している。
その要旨は、 金属裏金の表面に施された多孔質金属層の孔隙とその表
面に次の含浸被覆用組成物即ち(イ)  FEP、PF
A、ETFE、PVDF、PCTFEおよびEPEから
なるA群からえらばれた少なくとも一種を合計で0.1
〜50容量%: 複合金属酸化物0.1〜35容量%;及残部が実質的に
PTFEとからなり、 PTFE以外の各成分の合計が0.2〜70容伍%であ
る組成物、 〈口)  FEP、PFA、ETFE、PVDF。
PCTFEおよびEPEからなるA群からえらばれた少
なくとも一種を合計で0.1〜50容伍%; 複合金属酸化物: 金属酸化物;該金属酸化物と上記複合金属酸化物との合
計量は0.1〜35容伍%、及び 残部が実質的にPTFEからなり PTFE以外の各成分の合計が0.2〜70容伍%であ
る組成物、 (ハ)  FEP、PFA、ETFE、PVDF。
PCTFEおよびEPEからなるA群からえらばれた少
なくとも一種を合計で0.1〜50容四%: 複合金属酸化物; Pb、Snおよび/′まlごはその合金などの低融点金
属B滑剤、金属硫化物、金属フッ化物およびグラファイ
トなどの固体潤“滑剤、カーボンファイバーなどのJJ
J維材料、ならびにSICなどのセラミックスからなる
B群から選ばれた少なくとも一種:該B群から選ばれた
少なくとも一種と上記複合金属酸化物との合計量は0.
1〜35容量%、及び 残部が実質的にPTFEからなり PTFE以外の各成分の合計が0.2〜70容伍%であ
る組成物、 (ニ)  FEP、PFA、ETFE、PVDF。
PCTFEおよびEPEからなるA群がうえらばれた少
なくとも一種を合計で0.1〜50容伍%; 複合金属酸化物: 金属酸化物; Pb、Snおよび/またはその合金などの低融点金属潤
滑剤、金属硫化物、金属フッ化物およびグラファイトな
どの固体rIJ滑剤、カーボンファイバーなどのmN材
料、ならびにSICなどのセラミックスからなるB群か
ら選ばれた少なくとも一種;該B群から選ばれた少なく
とも一種と上記複合金属酸化物と上記金属酸化物どの合
計量は0.1〜35容伍、及び 残部が実質的にPTFEとからなり、 PT、FE以外の各成分の合計量が0.2〜70容伍%
である組成物、 のうちのいずれか1つの含浸被覆用組成物が含浸および
被覆して形成された、耐摩耗性にすぐれた慴動材料にあ
るが、これでもまだ要求に対しては低摩擦性及び耐摩耗
性の双方共十分とはいえなかったのである。本発明者が
今回採りあげた解決しようとする問題点も、同じくこの
延長線上にあるのであり、したがって本発明の目的とす
るところは、前記従来の摺動部材用組成物ないし摺動部
材の欠点を改善しより低摩擦性及び耐摩耗性のすぐれた
摺動部材用組成物を提供することにある。
U問題点を解決するための手段コ そして、上記問題点を解決し低摩擦性及び耐摩耗性のす
ぐれた摺動部材組成物ないし摺動部材を提供するために
、本発明は、以下に説明するとおりの特定手段を採用し
たものである。すなわち、第1の発明は、 テトラフルオロエチレン−パーフルオロアルキルビニル
エーテル共重合樹脂(以下PFAという、)、テトラフ
ルオロエチレン−ヘキサフルオロプロピレン共重合樹脂
(以下FEPという。)及びフルオロエチレンプロピレ
ンエーテル樹脂(以下EPEという、、)よりなるA群
から選ばれた少なくともIFmの樹脂の0.1〜50容
員%、オキシベンゾイルポリエステル、ポリフェニレン
サルファイド及び熱硬化性樹脂よりなるB群から選ばれ
た少なくとも1種の樹脂の0.1〜50容伍%並びに残
部が実質的にテトラフルオロエチレン樹脂(以下PTF
Eという。)とからなりこのPTFE以外の各成分の合
計が0.3〜70容伍%である摺動部材用組成物を内容
とし、第2の発明は、PFAlFEP及びEPEよりな
るA群から選ばれた少なくとも1種の樹脂の0.1〜5
0容母%、オキシベンゾイルポリエステル、ポリフェニ
レンサルファイド及び熱硬化性樹脂よりなるB群から選
ばれた少なくとも1種の樹脂の0.1〜50容母%、金
属潤滑剤、金RWI化物、複合金属酸化物、金WA硫化
物、金属弗化物、炭素系固体ff!滑剤、繊維材料及び
セラミックスよりなる0群から選ばれた少なくとも1種
の0.1〜50容母%並びに残部が実質的にPTFEか
らなり、このPTFE以外の各成分の合計が0.3〜7
0容量%である摺動部材用組成物をその内容とする。
そして、両発明共フッ素系樹脂としては、勿論PFA、
FEPおよびEPEからなるA群のもの1種以上とPT
FEを組み合わせた種々の場合すなわちPTFE−PF
A、PTFE−EPE、PTFE−FEP、PTFE−
PFA−EPE。
PTFE−PFA−FEP、PTFE−PFA−EPE
−FEPの組み合わせ配合したものがすべて使用可能で
あるが、これらは焼成段階で相溶して元のPFA、FE
P、EPE、−又はETFE及びその単なる混合物とは
全く異なる別の特性を有する単一物質となるものである
。この点は焼成前は、PTFESPFA、FEP、EP
Eの各々の溶融点(m、ρ)を示すが、一度焼成すると
溶融点は一つとなることからもわかるが、この単一物質
を光学的顕微鏡及び示差走査熱量計(DSC)による分
析で調べてみると、前記各組み合わせ配合物は相溶した
組織となっており、組み合わせ配合物の各成分の境界は
存在しないことがわかる。
すなわち、本願発明の組成物は単純なポリマーブレンド
ではないのである。
なお、上記A群の成分をPFA、FEP及びEPEと特
定したのは、他のフッ素樹脂例えばETFE、PVDF
、PCTFE等又ハソレラヲ含めて摺動部材を成形する
場合(この場合の製品は以下単体又は単体摺動部材とい
う。)に製造工程の焼成段階において分解、亀裂、フク
レ等の著しい変形を生じたり、また機械的強度が著しく
低下することがあるからであるが、あらかじめ製造され
た摺動部材用基体にこれらA群の成分(PFA、FEP
、EPE)を含浸被覆により一体化させる場合(この場
合の製品は複合体又は複合層動部材という。)には、上
記他のフッ素樹脂(ETFE。
PVDF、P6TFE等)を併用することもできる。
このA群の成分の使用長は容量%で全体の0.1〜50
%であるが、この限定理由は、0.1容量%未満の場合
には目的とする低摩擦性、耐摩耗性が著しく低下し、他
方50容母%をこえると耐摩耗性が向上するけれども摩
擦係数と摩擦温度が上昇して摺動特性を低下させるから
である。
ただ、その範囲としては2〜30容量%が特に好ましい
次にB群の成分としては、オキシベンゾイルポリエステ
ル、ポリフェニレンサルファイド又は熱硬化樹脂のいず
れか又はそれらの2種以上の組み合わせが選ばれその使
用量は全体の0,1〜50容母%、好ましくは2〜30
容量%であるが、但しこの量が0.1容量%未謂の場合
は低FJ擦性、耐摩耗性が著しく低下し、また50容母
%をこえると耐摩耗性が向上するけれども摩擦係数が上
昇して摺動特性、軸受特性を低下させることになる。
なお上記熱硬化性樹脂とはポリイミド、ポリアミドイミ
ド、シリコーン樹脂等からなり焼成段階において分解、
亀裂、フクレ等の著しい変形を生じない樹脂を示す。
また0群の成分としての金属潤滑剤、固体潤滑剤、tJ
AN材料、又はセラミックスの使用量も、0.1〜50
容量%、好ましくは2〜30容量%であるが、0.1容
量%未満では耐摩耗性に関し組成物を添加したことによ
る効果が生ぜず添加する意味がない。また、50容母%
をこえて添加すると脆化して実用に適さなくなる。
ナオ、金R潤滑剤とハP b 、 S n 、 Cu 
、 Z n 。
Bi、Cd、ln、l i、及び/又はその合金を示す
。また金属酸化物とは、Zn、AI、Sb。
Y、In、Zr、Mo、Cd、Ca、AQ、Cr。
Go、Ti、Si、Mn、Sn、Ce、w、3i。
Ta、Fe、Cu、Pb、N i、Te、Nb。
Pt、V、Pd、Mg、L i 、の各酸化物を示し、
複合金属酸化物とは、Coo−A l□03、丁’ O
zno  1P bo  T i 02、CoO−8n
O,1tlo−A1203、zno2−$102、 coo−△1203−MqO。
Coo−A I  O−Cr203、 COO−ZnO−MQOl pb  〇 =sb  o  −Ti02.Cr  O
−3b203−TiO2、 Cr203−CIJO−Mr102、 C00−Cr O−Fe203、 COOZ n ON i 02  T j02、Coo
−Or  O−Mn02−Fe203、などであり、金
属弗化物とは、PbF2、AIF  、CdF  、B
aF2などを示し、また炭素系固体′fA滑剤には、弗
化黒鉛、グラファイト、コークス及びカーボン等がおる
。繊維部材とはカーボンファイバー、グラスファイバー
、木綿(セルロース)、アスベスト、ロックウール、チ
タン酸カリウム繊維、芳香族ポリアミドm紺などの天然
及び人工繊維を示し、セラミックスとは5iCSTiC
,TiN、B4 C,BN、Si  N  、AIN、
HfN、TaN、WC1TaC1vc、zrc、などを
示す。
以上の成分を用いるが、更にPTFE以外の各成分の合
計量を0.3〜70容ロ%、好ましくは5〜50容量%
とする必要がある。何故なら、各構成要素の合計で0.
3容は%より小さい場合は添加の効果がなく、この合計
が70容市%をこえると脆化して実用に適さなくかつ各
構成要素の相乗効果が失われて摩擦係数と摩擦温度が上
昇して摺動特性が低下するからである。
これらの成分から組成物を製造するには、乾式法と混式
法の二通りの方法があり、乾式法は単に混合すれば良い
が混式法は、PTFEデスバージョン[PTFE30重
量%、残部70重量%が水である水性分散液]にPTF
E以外の成分と更に必要に応じ表面活性剤、トルエン等
の有機溶剤、硝酸アルミニウム等の凝固剤等を添加混合
してベースト状の混合物とする方法である。本願発明の
組成物は、単体、複合体の製造に用いられるのであるが
、特に複合体製造法としては、含浸被覆する方法の外、
シー1〜に一旦成形して貼合わせる方法等がある。
なお、本発明に使用される裏金は鋼以外の金属でもよく
、また裏金にはメッキなしかまたは銅メツキ以外の他の
金属、合金でもよく、また裏金に形成される多孔質は前
記青銅など銅系合金以外の他の金属、合金を用いてもよ
い。
[実施例コ 以下従来品と本発明実施品とについて、その製造方法と
試験結果を詳述する。
例1(単体製造の場合) 次の工程順で単体摺動部材を成形した。
(a)計量工程 まず表1の組成比の粉末を計量した。
(b)混合工程 混合機(例えばヘンシェルミキサー)で2〜10分間混
合した。
(C)圧粉工程 1.000Kg、”Cm2なる圧縮力でもって直径5Q
mm、長さ5Qmll1寸法の丸棒または外径35mm
、内径15mm、長さ4Qmm寸法の中空丸棒(円筒体
)の圧粉体を製造した。
(d)焼成工程 不活性ガス(例えばN2ガス)または大気(空気)雰囲
気中で常温より徐々に昇温()、327℃〜400℃で
数時間焼成保持後、炉冷する。前記(a)〜<C>の工
程により、単体摺動部材に、1.2<従来品)および社
3〜10(本発明品)を得ることができた。
このものの軸受性能は表1に示し、試験条件を表2に示
した。
例2(複合体製造の場合) 次の各工程により複合摺動部材を製造した。
(a)1.24mm厚さを有する一般構造用低炭素鋼の
表面上に銅メッキを5μm施す工程、(b)前記銅メツ
キ上に銅系粉末を厚さ0.35mmを散布する工程、 (C)前記粉末を大気雰囲気で800〜860℃の温度
で多孔質に焼結する工程、 (d)前記多孔質層の表面上に、表1に示した含浸被覆
用組成物を塗布後、ロール間に通して前記多孔質層の孔
間隙に、または多孔質層の孔隙とその表面上に前記組成
物を含浸および被覆させ、次いで327〜400℃の温
度で2〜5分間焼成し、さらにロールを通過させて厚み
を均一にして総肉厚 1.5011IIllとし、従来品(Nu、11〜13
)および本発明品(Nα、14〜17)を得た。
このものの試験結果を表1に示し、試験条件を表2に示
した。
例3(複合体製造の場合) 次の各工程により複合摺動部材を製造した。
(a)上記例1で作成された直径5Qmm、長さ5Q+
nm寸法の丸棒を例えばスカイビング法等によりQ、5
mm厚さのシートを得る工程、(b)1.0mm厚さを
有する一般構造用低炭素鋼を脱脂後、表面をショツトブ
ラスト、ワニッシャーベルト等により粗面化させる工程
、(C)エポキシ系接着剤にて接着させるか、あるいは
PFA、FEPフィルムを炭素鋼とシートの間に介して
熱圧着させて鋼とシートを接着させる工程。
表2 [発明の効果コ 表1かられかるように、従来品[試!pfNa1.2(
単体)及び試料Nα11〜13(複合体)]と、本本発
明品試料Nα3〜10(単体)及び試料“14〜19(
複合体)1を比較すると、摩擦係数及び摩耗量について
次のとおり本発明の方が明らかに改善されているのであ
る。
まず単体については、従来品Na 1と本発明品のNQ
 3を比較すると、本発明品j4α3は、従来品NQ 
1の組成にただA群に属するEPEを添加含有さけるの
みであるが、摩耗量がNα1の19.0umに対し6.
5μmで約173に減少して耐摩耗性の向上を示してお
り、また摩擦係数も低下し明らかに低摩擦性であるとい
うことができる。
また従来品1llQ2と本発明品Nα4を比較すると、
上記摩擦、摩耗特性について一段と改善されていること
がわかる。更に従来品Na 1ど本発明品Nα5へ・1
0を比較してもいずれも上と同様にf!l擦摩耗   
 ゛特性の向上がみられることがわかる。
同様に複合体については、従来品Nα11と本発明品N
α14を比較づると、本発明品No、 14は従来品N
α11の組成に単にA群に属するEPEを添加含有させ
るのみで摩耗間が1/3.5に減少しており、これは1
li4摩耗性にすぐれていることを示し、かつllj擦
係数も本発明品Nα14の方がかなり低い値となってお
り低摩擦性であることを示しているのである。
また、従来品N012と本発明品Nα15を比較すると
、本発明品N015は従来品Nα12に更にB群に属す
るオキシベンゾイルポリエステルを添加含有させるのみ
で、摩耗量が1/4.5に減少し、かつ摩擦係数も小ざ
く、低I?!擦性を有するということができる。
更に、従来品Nα13と本発明品N017を比較すると
、本発明品〜Q17は従来品N013の組成に単にB群
に属するPPSのみを添加含有させるのみで摩耗■が約
1/2.7に減少し、かつ摩擦係数も低く、低I!!擦
性を示すのである。そのほか本発明の開動部材用組成物
を例1のように単体活動部材として使用(比較的低荷重
用として使用)して−〇よく、また例2のように複合摺
動部材として使用すると、前者(例1)に比し後者(例
2)は金属裏金を備えることによって機械的強度の向上
、熱伝導性の向上を図り耐荷重性、非焼付性2寸法安定
性などの軸受特性を飛躍的に向上させることができる。
なお、例3は例2とほぼ同等の軸受特性を有づる。
本発明の摺動部材用組成物を使用して製造さ4た単体摺
動用部材の用途を具体的に説明すると、0Ala器、自
動車用ショックアブソーバ−用ピストンリング、オイル
シールおよび一般産業用機器であり、複合摺動部材の用
途は、具体的には自信車用ショックアブソーバ−の油圧
シリンダのJ:つな往復活動する機構の軸受、又はシー
ル材、ポンプ用軸受、一般産業用機器、その他油潤滑あ
るいは無潤滑用軸受などの種々の用途に使用し得る。
以上、説明した通り本発明は、実用的、経済的に産業上
極めて有用なものである。

Claims (2)

    【特許請求の範囲】
  1. (1)テトラフルオロエチレン−パーフルオロアルキル
    ビニルエーテル共重合樹脂、テトラフルオロエチレン−
    ヘキサフルオロプロピレン共重合樹脂及びフルオロエチ
    レンプロピレンエーテル樹脂よりなるA群から選ばれた
    少なくとも1種の樹脂の0.1〜50容量%、オキシベ
    ンゾイルポリエステル、ポリフェニレンサルファイド及
    び熱硬化性樹脂よりなるB群から選ばれた少なくとも1
    種の樹脂の0.1〜50容量%並びに残部が実質的にテ
    トラフルオロエチレン樹脂からなりこのテトラフルオロ
    エチレン樹脂以外の各成分の合計が0.3〜70容量%
    である摺動部材用組成物。
  2. (2)テトラフルオロエチレン−パーフルオロアルキル
    ビニルエーテル共重合樹脂、テトラフルオロエチレン−
    ヘキサフルオロプロピレン共重合樹脂及びフルオロエチ
    レンプロピレンエーテル樹脂よりなるA群から選ばれた
    少なくとも1種の樹脂の0.1〜50容量%、オキシベ
    ンゾイルポリエステル、ポリフェニレンサルファイド及
    び熱硬化性樹脂よりなるB群から選ばれた少なくとも1
    種の樹脂の0.1〜50容量%、金属潤滑剤、金属酸化
    物、複合金属酸化物、金属硫化物、金属弗化物、炭素系
    固体潤滑剤、繊維材料及びセラミックスからなるC群か
    ら選ばれた少なくとも1種の0.1〜50容量%、並び
    に残部が実質的にテトラフルオロエチレン樹脂からなり
    、このテトラフルオロエチレン樹脂以外の各成分の合計
    が0.3〜70容量%である摺動部材用組成物。
JP60108576A 1985-05-21 1985-05-21 摺動部材用組成物 Granted JPS61266451A (ja)

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