JPS6250499B2 - - Google Patents

Description

【発明の詳細な説明】 発明の利用分野 本発明は、前処理された金属基板上に多孔性接
着剤層を介して積層され、圧力と温度を交互に加
えることによつて接着状態に成され固着され、最
終的に前記接着剤層を介して、少くとも0.2mmの
すべり材料表面層が形成されるようにしたポリテ
トラフルオルエチレンと、鉛と、樹脂との好まし
くは粉体混合物または粒体混合物から成る積層す
べり軸受材料の製造方法に関するものである。

従来技術の特徴 可動機械部品から静止機械部品への伝動用機要
械素としての層状すべり軸受は多年にわたつて業
界公知である。これらのすべり軸受は、相異る機
械特性を有する二種の素材から成る。その一方
は、軸受材料を担持して主として荷重支持を保証
する支持体または基板であり、他方は、あらゆる
駆動状態において可動軸受部材と静止軸受部材と
の間の相対運動を撹乱なく保証する軸受材料層で
ある。担持される荷重によつて与えられる軸受応
力と、すべり速度と、構造上の特殊性とに応じ
て、従来すべり軸受においては種々の金属すべり
材料および非金属すべり材料が使用されていた。

もつとも知られた金属材料に属するものは、た
とえば鉛−銅化合物、スズ、カドミウムなどであ
り、非金属材料としては、黒鉛およびフエノール
樹脂またはポリフルオルオレフインの形の特殊樹
脂が知られていた。

種々の軸受材料の欠点を伴なうことなくその利
点を十分に利用するため、高荷重軸受は一般に多
層構造を成し、この場合、保守不要のすべり軸受
にはポリテトラフルオルエチレン（PTFE）の参
加が特に望ましいことが証明されている。このよ
うなすべり軸受とその製造方法は、たとえばDE
−AS第1065182号、GB第1025036号、またはUS
第2691814号から公知である。これらの特許によ
れば、金属担体上に、適当な前処理ののちに、多
孔性青銅粉末層が焼結される。この担体層上に、
結晶性PTFEが単独で、または鉛金属と共に積層
され、この層が加熱下に多孔性焼結青銅層の中に
圧入される。PTFE粒子が一方では担体層と結合
し、他方ではPTFEそのものの機械的特性をより
よく成すため、結晶融点327゜以上の、特に350〜
400゜の温度の熱処理が必要な工程段階と考えら
れる。

これらの公知のすべり軸受（Du−軸受）は、
保守不要で作動するが、その製造が困難でコスト
が高い。青銅粉末の焼結のほか、PTFEの再結晶
のため、すべり軸受全体を一定時間、327゜Ｃ以
上の温度に露出し、そののち無定形状態をうるた
めに急冷しなければならないことが特にエネルギ
ー面の欠点を成す。

また最後に、焼結青銅層上の層の厚さが一般に
50μｍ以下であり、このような薄い層はすべり軸
受材料として実際に使用した際に比較的急速に摩
耗するので、荷重が少くとも部分的に焼結担体層
上に載るが、これは摩擦抵抗を相当に増大する。
また、前記のような厚さのすべり層の場合、研削
加工を実施することが実際上不可能であるが、し
かしこのことは多くの用途においては欠点と見な
される。

DD−PS61393においては、前記のすべり軸受
の欠点を大巾に解決した軸受材料の製造工程が開
示されている。この場合、前処理された金属基板
上に酢酸ブチルベースの樹脂溶解性接着剤が塗布
され、その上に重量比30：57：13のPTFE、鉛ま
たはフエノール樹脂から成る粉状または粒状混合
物が積層され、圧力と温度を交互に加えて固着さ
せる。

この方法は焼結装置なしで実施することがで
き、従つて焼結工程に伴う高温が避けられ、また
より厚いすべり層の故に研削仕上加工を実施する
ことができるが、結晶中に含有される結晶性
PTFEを無定形状態に成しまたこの状態を急冷段
階中保持するため、軸受材料を327゜以上の温度
に加熱する必要がある。

発明の目的 本発明の目的は、技術的工程を簡略化して、も
つぱら無保守駆動で特にすぐれた軸受特性を示す
すべり軸受材料を達成するにある。

発明の本質の説明 本発明の基礎にある課題は、より低い処理温度
をもつて、たとえば100℃以下の処理温度をもつ
て実施することのできるPTFE、鉛およびフエノ
ール樹脂から成るすべり層を有する積層すべり軸
受材料の製造工程を提供するにある。本発明によ
れば、この課題は下記の段階によつて解決され
る。

まず基板と結合した接着剤層の上に、37重量％
の結晶性PTFEと50重量％の鉛粉末と13重量％の
フエノール樹脂とから成るすべり材料混合物の乾
燥した上層を適当な装置中において積層し、 そののち、被覆された基板をフエノール樹脂の
予縮合のため約85℃の温度で60分間、加熱処理
し、 次に、約90℃の温度で20〜40MPaの圧力のもと
に、上層を接着剤層と共に圧着し、 そののち、フエノール樹脂の硬化のため、約
145℃の温度で25分間、無圧加熱処理を実施し、 続いて、90℃の温度と約20〜40MPaの圧力にお
いて、上層を基板に対して後密着させる段階。

すべり材料混合物中の金属成分と非金属成分の
相互のまた基板に対する良好な接着のため、
PTFEの粒径が600μｍ以下、鉛粉末の粒径が80
μｍ以下、フエノール樹脂の粒径が100μｍ以下
であることが望ましい。

好ましくは鋼板から成る基板に対するすべり材
料層および接着剤層の接着は、これらの層の積層
面が粗面に成され、特に研磨されていることによ
つて改良される。本発明の他の特色によれば、す
べり材料混合物は、粉状でなくペースト状で接着
剤層の上に塗布することができる。そのため、フ
エノール樹脂を適当な希釈剤の中に、たとえばア
ルコールの中に溶解させ、これと他の成分を混合
し、これを噴霧しまたはドクターで塗布する。こ
のような流動体処理は、加工に際してのダスト固
定とフエノール樹脂の微細溶解の利点を有する。
しかしこの場合には、その後の処理の前に、室温
またはこれより高い温度で上層の蒸発が必要であ
る。すべり軸受材料の圧縮段階と後密着段階は本
発明によれば25秒間の圧力作用で実施される。本
発明によれば、PTFEと金属添剤とから成る無保
守すべり軸受の公知のすぐれたすべり特性が完全
に保持される。しかし本発明による製造工程を用
いれば、すべり軸受体のこれまでの様な、熱処理
と急冷を用いなくてよい。本発明によれば、結晶
構造から無定形構造への構造変換のために一般に
必要と考えられていたPTFEの結晶融点以上の加
熱処理がなくなるので、フエノール樹脂の参加し
た前記の処理段階において、より高い作業効率が
得られ、また高温処理がないにもかかわらず基板
に対するすべり層の接着が非常にすぐれているこ
とが明かとなつた。いわゆるPTFEの可逆的構造
変換はそれ自体の機械的強化に導き、より高い
PTFE含有量の他の製造技術の軸受材料にとつて
は必要でありまた使用されているが、前述のすべ
り軸受材料の製造工程においては、このような利
点と共に放棄される。それにもかかわらず、無保
守作動条件のもとでは、本質的に長い寿命が無条
件的に得られ、この場合、より密なすべり層の均
質組成が乾燥潤滑剤として作用する。

本発明によつて製造された層状すべり軸受材料
の高い使用価置は、その製造工程における熱負荷
が小であるからフエノール樹脂の熱破壊を完全に
除去することにもよる。また同じく、本発明の方
法を実施する際のもう１つの利点は、すべり軸受
混合物中のフエノール樹脂部分の無圧熱硬化であ
る。これは先行技術のフエノール樹脂加工におい
ては一般的でないが、この場合には、他の工程段
階と結びついて特別の利点をもたらす。

本発明は種々の形で発展させることができ、次
に２実施例についてさらに詳細に説明する。

実施例 １ 1.5mm厚さの鋼板を酸洗液の中で脱脂し、その
のち、その一面を研磨によつて粗面に成した。こ
のように前処理された鋼板の表面上に、それ自体
公知の方法によつて、多孔性金属接着剤を施用し
た。そののち、この接着剤上に、乾燥した均質な
すべり材料混合物を施用した。この混合物は、37
重量％の結晶性PTFEと、50重量％の鉛粉末と、
13重量％のフエノール樹脂とから成り、予じめ強
く混合されていた。装入された材料の粒径は、
PTFEが600μｍ以下、鉛粉末が80μｍ以下、フ
エノール樹脂が100μｍ以下であつた。スプレー
装置またはドクター装置の中で、約2.5mmの上層
を積層した。そののち、フエノール樹脂の予縮合
を実施するため、前記の積層された鋼板を乾燥炉
中で、85℃で60分間加熱処理した。そののち、す
べり材料混合物層を接着剤層と基板に対して、約
90℃の工具温度と20〜40MPaの圧力で、25秒間圧
着した。圧着用プレスの代りに、加熱ローラを備
えたカレンダーを使用することができ、そのロー
ル直径は0.3ｍに達しなければならない。圧着段
階ののち、145℃の温度で25分間、無圧力状態
で、すべり材料混合物中のフエノール樹脂の硬化
を生じる。続いて、硬化した上層を、90゜の温度
と20〜40MPaの圧力作用のもとに、25秒間、あと
密着する。そののち、すべり軸受の全厚がたとえ
ば２mmとなるように、PTFE−鉛−フエノール樹
脂混合物上層の表面を同一厚さまで研削する。

ラミネート状の積層すべり軸受材料を軌道とし
て使用することも、所望の形状に切断し、すべり
軸受ブシユ状に丸く形成し、あるいは、たとえば
スラストワツシヤ状に打抜くことができる。

実施例 ２ 厚さ0.5mmの鋼板を実施例１と同様に前処理
し、接着剤層を施用し、次に、当該すべり軸受の
すべり面のフエノール樹脂を適当な媒質の中に、
たとえばアルコールの中に溶解した。この溶液に
対して前記の他の２成分、すなわちPTFEと鉛粉
末とを、前記の割合で、また場合によつては溶媒
の追加量と共に強く撹拌しながら添加すると、カ
ユ状の粘性体が作られた。これをドクター装置に
よつて、接着剤層の上に約1.5mmの厚さで塗布し
た。次の処理の前に、まず溶剤を、上層の厚さと
外囲温度に応じて数時間蒸発させた。たとえば室
温の場合には５〜20時間蒸発させた。そののち、
実施例１と同様に、予凝縮、圧着、硬化および後
密着から成る事後の処理段階を実施した。場合に
よつては、たとえば１mmの全圧の積層すべり軸受
が製造されるように、研削仕上加工を実施する。

本発明による積層すべり軸受材料は、無保守運
転に際して特にすぐれたすべり特性を示す。本発
明による積層すべり軸受材料と公知の方法によつ
て作られたすべり軸受（DU−軸受）とについて
実施されたすべりテストに際して、本質的に高い
すべり時間が得られた。スラストワツシヤに当接
したピボツトの2.4ｍ／ｓの周速と0.5MPaの比表
面荷重に際して、124μｍの摩耗に至るまで、た
とえば1500〜2500すべり時間が測定されたが、従
来の軸受の場合、同様条件において約250〜400時
間が測定された。

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 １ 前処理された金属基板上に多孔性接着剤層を
   介して積層され、圧力と温度を交互に加えること
   によつて接着状態に成され固着され、最終的に前
   記接着剤層を介して、少なくとも0.2mmのすべり
   材料表面層が形成されるようにしたポリテトラフ
   ルオルエチレン（PTFE）と、鉛と、樹脂、特に
   フエノール樹脂との好ましくは粉体混合物または
   粒体混合物から成る積層すべり軸受材料の製造方
   法において、 (a) まず基板と結合した結合剤層の上に、37重量
   ％の結晶性PTFEと50重量％の鉛粉末と13重量
   ％のフエノール樹脂とから成るすべり材料混合
   物の乾燥した上層を適当な装置中において積層
   する段階と、 (b) そののち、被覆された基板をフエノール樹脂
   の予縮合のため約85℃の温度で60分間、加熱処
   理する段階と、 (c) 次に、約90℃の温度で20乃至40MPaの圧力の
   もとに、上層を結合剤層と共に圧着する段階
   と、 (d) そののち、フエノール樹脂の硬化のため、約
   145℃の温度で25分間、無圧加熱処理を実施す
   る段階と、 (e) 続いて、90℃の温度と約20乃至40MPaの圧力
   において、上層を基板に対して後密着させる段
   階とを含むことを特徴とする方法。 ２ すべり軸受材料混合物において、PTFEの粒
   径は600μｍ以下、鉛粉末の粒径は80μｍ以下、
   フエノール樹脂の粒径は100μｍ以下とすること
   を特徴とする、特許請求の範囲第１項に記載の方
   法。 ３ 前記の処理段階(c)による圧着と処理段階(e)に
   よる後密着は、約25秒の一時的圧力作用のもとに
   生じることを特徴とする、特許請求の範囲第１項
   に記載の方法。 ４ 基板は鋼板であつて、この鋼板は積層側にお
   いて機械的にまたは化学的に粗面に成され、好ま
   しくは研磨されることを特徴とする、特許請求の
   範囲第１項に記載の方法。 ５ 処理段階(a)によるすべり材料の積層の代り
   に、適当な媒質中にフエノール樹脂を溶解し他の
   成分を加えることにより、すべり材料をペースト
   状で接着剤の上にドクターで塗布し、次の予縮合
   段階前に、溶媒が乾燥するまで蒸発させられるこ
   とを特徴とする、特許請求の範囲第１項に記載の
   方法。 ６ すべり軸受材料の表面に対して、好ましくは
   フライス削りによるそれ自体公知の研削仕上げ加
   工を実施することを特徴とする、特許請求の範囲
   第１項ないし第５項のいずれか１項に記載の方
   法。