JPS63139923A

JPS63139923A - 高分子系摺動材

Info

Publication number: JPS63139923A
Application number: JP28837886A
Authority: JP
Inventors: Hiroshi Fujiwara; 寛藤原; Osamu Matsumoto; 理松本; Manabu Imon; 井門　学; Takeshi Noguchi; 野口　猛史
Original assignee: Maruzen Petrochemical Co Ltd
Current assignee: Maruzen Petrochemical Co Ltd
Priority date: 1986-12-02
Filing date: 1986-12-02
Publication date: 1988-06-11

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、新規な高分子系摺動材に関する。

さらに詳しくは、摺動面がポリビニルフェノール類のメ
チレン基による架橋硬化物を成形材料としてなる摺動材
に関する。なお、ここで言う摺動材とは字句どおり摺り
合って動（部材を意味し、換言するならば移動固体面と
接触する部材の意であり、軸受等低摩擦性の要求される
通常の摺動材のみならずブレーキ、クラッチ等適度の摩
擦性が要求される部材（摩擦材）をも含むものである。

これらに共通して要求される性能は、耐熱性、耐摩耗性
等である。

（従来の技術）軸受、カム、ローラー、歯車、バッキング等に用いられ
る高分子系摺動材あるいはブレーキ、クラッチ等に用い
られる高分子系摩擦材の成形材料としては、フェノール
樹脂、エポキシ叫脂、ポリイミド樹脂、フッ素樹脂、不
飽和ポリエスチル樹脂、ポリアミド樹脂、ポリアセター
ル樹脂、ポリエーテルケトン樹脂等が−゛般的ある。

しかし、これらの樹脂は、耐熱性、摩擦特性、耐摩耗性
、加工性あるいは価格等の面からみて、当該成形材料と
して満足できるものとはいい難い。例えば、フェノール
樹脂は、低価格で、低摩擦係数およびかなりの耐摩耗性
を示し、かつ高温での機械的強度も強く、広く実用に供
されているが、熱的経時劣化が早いという問題がある。

ポリイミド樹脂は、ｒｉ＋熱性、摩擦特性、耐摩耗性に
優れているが、加工性に劣り、また高価であるという問
題がある。また、フッ素樹脂は、低摩擦係数を示すが、
耐摩耗性、加工性、摩擦調整剤あるいは摩耗調整剤との
親和性等に問題がある。さらにまた、エポキシ樹脂は、
高温摺動時に部分的溶融を生じるという問題がある。

最近では、大聖産業機械、精密電気機器、自動車等の分
野において、ますます高負荷、高速、高温等厳しい使用
条件に耐え得る摺動材あるいは摩擦材が望まねている。

かかる要望に応えるものとして、勃開昭５４−１２２３
９７号公報に、ポリビニルフェノール類とエポキシ樹脂
との硬化物からなる摺動材形成材料が記載され又いる。

このポリビニルフェノール類とエポキシ樹脂との硬化物
は、当該成形材料としてかなり優れた特性を有している
とはいえ、耐摩耗性が未だ十分とはいい難い。

（解決しようとする問題点）本発明者等は、上記のごとき問題点の解決されたいわゆ
る摺動材あるいは摩擦けの成形材料を提供すべ（神々検
討した結果、ポリビニルフェノール類のメチレン基によ
る架橋硬化物が、当該成形材料として優れた性能を有し
ていて、例えば従来から広く実用に供されている通常の
フェノール樹脂よりも優ねた耐熱性を有しており、また
ポリビニルフェノール類とエポキシ樹脂との硬化物より
も優れた耐摩耗性を有していること等を見出して本発明
を完成した。

（問題点を解決するための手段）したがって、本発明の要旨は、摺動面がポリビニルフェ
ノール類のメチレン基による架橋硬化物を成形材料とし
てなることを特徴とする耐熱耐摩耗性高分子系摺動材に
存する。。

本発明の摺動材に用いる架橋硬化物の原料でアルポリビ
ニルフェノール類としては、オルソ、メタあるいはパラ
体のビニルフェノールの単独重合体、これら各異性体の
共重合体が用いられ、耐熱性がよいので特にポリパラビ
ニルフェノールが好ましく用いられる。また、ビニルフ
ェノールと他の重合性モノマー、例えばスチレン、ビニ
ルトルエン、アクリル酸、アクリル酸エステル、メタク
リル酸、メタクリル酸エステル、アクリロニトリル、無
水マレイン酸、酢酸ビニルあるいはマレイミド類等との
共重合体を用いることもできる。この他の重合性七ツマ
−との共重合体におい又は、ビニルフェノール単位が４
０モル％以上のものが適当である。さらにまた、上記の
単独重合体あるいは共重合体の７エノール核にブロム、
クロル、アルキル基あるいはアラルキル基等の置換基を
有するものも用いることができ、ブロム化ポリパラビニ
ルフェノールは好ましく用いられる、これらポリビニル
フェノール類の分子量は特に制限する必要はないが１通
常重量平均分子量、がｉ、ｓｏｏ〜ｉｏ、ｏｏ。

の範囲が好ましい。

ポリビニルフェノール類のメチレン基による架橋硬化物
の形成は、ポリビニルフェノール類とホルムアルデヒド
の灰石によって行なうことができる。すなわち、ポリビ
ニルフェノール類とへキサメチレンテトラミンの混合物
を加熱硬化させる方法、あるいはポリビニルフェノール
類を予め塩基性触媒の存在下でホルムアルデヒドと灰石
させ、生成したポリビニルフェノール類のヒドロキシメ
チル化物を加熱硬化させる方法等によっ℃達成すること
ができる。

ヘキサメチレンテトラミンを用いる場合、ポリビニルフ
ェノール類とへキサメチレンテトラミンとの配合割合は
、この混合物の硬化物にいわゆる摺動材あるいは摩擦材
の成形材料として要求される物性およびこの混合物の硬
化条件によって選択される。一般に、ヘキサメチレンテ
トラミンの配合量が少な過ぎると、硬化物の機械的強度
が弱く、耐熱性が低く、耐摩耗性も劣り、一方へキサメ
チレンテトラミンの配合量が多過ぎると、硬化速度が過
大となり、硬化物形成時の作業性に問題が生じる。通常
、ヘキサメチレンテトラミンの配合量は、ポリビニルフ
ェノール類に対して５〜２０重号％の範囲が適当である
。

また、予めホルムアルデヒドによってポリビニルフェノ
ール類をヒドロキシメチル化し、このヒドロキシメチル
化物を加熱硬化させる場合において、ポリビニルフェノ
ール類へのヒドロキシメチル基の導入率も、その硬化物
に摺動材あるいは摩擦材の成形材料として要求される物
性およびその硬化条件によって選択される。一般的にい
って、このポリビニルフェノール類へのヒドロキシメチ
ル基の導入率についても、当該導入率が少な過ぎたり多
過ぎたりすると、上記へキサメチレンテトラミンを用い
る場合においてへキサメチレンテトラミンの配合量か少
な過ぎたり多過ぎたりしたときと同様の問題が生じる。

通常、このヒドロキシメチル基の導入率は、フェノール
核当り０．２〜１．０個の範囲が適当である。また、ポ
リビニルフェノール類のホルムアルデヒドによるヒドロ
キシメチル化の際に用いる塩基性触媒としては、例えば
水酸化ナトリウム、水酸化カルシウム、水酸化マグネシ
ウム、アンモニア水あるいはアミン等を用いることがで
きる。

本発明におけるポリビニルフェノール類のメチレン基に
よる硬化物には、必要に厄じ、硬化前の配合物の流動性
、その硬化速度あるいは硬化後の硬化物の物性等を調整
する目的で種々の変性用樹脂を含有させることができる
。この樹脂トしては、官能基を有し、ポリビニルフェノ
ール類あるいはホルムアルデヒドと反応し、ポリビニル
フェノール類のメチレン基による硬化物からなるポリマ
ーマトリックスと化学的に結合するようなものであるこ
とが望ましい。この樹脂の例としては、フェノールノボ
ラック樹脂およびその変性物、末端カルボキシル基ある
いは末端アミンを有するブタジェン−アクリロニトリル
共重合体等があげられる。この含有させる樹脂は、一種
でも二椎以上を組合わせて用いてもよい。また、この含
有させる樹脂は、本発明の摺動材に用いる成形材料の硬
化前の配合物に添加すわばよい。添加する量は、ポリビ
ニルフェノール類に対して５０重量％以下が適当である
。

また、本発明におけるポリビニルフェノール類のメチレ
ン基による硬化物は、単独でも摺動材あるいは摩擦材と
して使用することもできるが、通常は、機械的強度およ
び耐摩耗性を増強するために、アスベスト、スチール繊
維、ガラス繊維、炭素繊維、有機繊維等の補強基材と共
に摺動材あるいは摩擦材として用いられ、またいわゆる
摺動材、すなわち低摩擦性摺動材めとするときは摩擦係
数を低下させるために、黒鉛、二硫化モリブデン、フッ
素樹脂の粉末等の低摩擦係数付与剤、あるいはいわゆる
摩擦材、すなわち適度の摩擦性が要求される摺動材とす
るときは適度の摩擦係数を保持させるために、鉄粉、銅
粉等の金属粉、硫酸バリウム、炭酸カルシウム、アルミ
ナ等の摩擦係数増大剤等の摩擦調整Ａｌｌが含有させら
れる。なお、黒鉛は、機械的強度をも増大するので、補
強基材としての働きも兼備している。そのほか、硬化促
進ｉす、醋型薊、音・振動抑制剤、防錆剤、充填剤等も
必要に応じ適宜配合することができる。これら補強基材
、摩擦１！ａ整剤、そのほかの配合ハ１ｊは、本発明の
成形材料の硬化前の配合物に加えねばよい。

硬化物を得るための硬化方法は目的に応じて種々の方法
を採用し得る。例えば、上記ポリビニルフェノール類と
へキサメチレンテトラミンの混合物あるいはポリビニル
フェノール類のホルムアルデヒドによるヒドロキシメチ
ル化物に、必要に応じて上記変性用樹脂、補強基材、摩
擦調整剤、そのほかの配合剤等を加えて乾式あるいは湿
式でよく混合して硬化用配合物を調整し、この硬化用配
合物を注型成形あるいは金型中で圧縮成型して硬化物を
得ることができる。また、ポリビニルフェノール類とへ
キサメチレンテトラミンの混合物あるいはポリビニルフ
ェノール類のヒドロキシメチル化物に、必要に厄じて変
性用樹脂、摩擦調整剤、そのほかの配合剤等を加えてよ
く混合して配合物を調整し、この配合物を紐状あるいは
布状の補強基材に含浸させ、七〇含浸物を必要に厄じ【
積層して圧縮成型することによって硬化物としてもよい
。硬化物の形状を板状、膜状、塊状、多孔賀状等任意の
形状にし得ることは無論である。硬化物を得るための硬
化温度は７０〜２５０℃の範囲が適当であり、通常１２
０〜２００℃の範囲が好ましく、硬化時間は１分〜１０
時間程度、通常好ましくは５分〜３時間程度である。ま
た、硬化反応は、１段で行なってもよいし、部分硬化を
行なったのち硬化を完結させるというように２段で行な
ってもよい。場合によっては、例えば金型等から取り出
したのち、さらに後硬化操作を行なってもよい。かくし
て得られた硬化物は、その物性に石じて、例えば軸受、
カム、ローラー、歯車、バッキング等の摺動材として、
あるいは例えばブレーキ、クラッチ等の摩擦材として好
適に用いることができる。

（発明の効果）本発明のポリビニルフェノール類のメチレン基による架
橋硬化物を成形材料としてなるいわゆる摺動材および摩
擦材は、従来の摺動材あるいは摩擦材の高分子系成形材
料の問題点が改善されており、高性能、特に耐熱性、耐
摩耗性に優れ、かつ安価であって、本発明によれば高性
能の摺動材あるいは摩擦材を安価に構成することができ
る。

（実施例）以下、本発明のいわゆる摺動材および摩擦材の製造方法
およびその性能について実施例によりさらに具体的に説
明する。本発明は、無論これらの実施例によって制限さ
れるものではない。

実施例１（摺動材）ポリパラビニルフェノール（重量平均分子量２、ｏｏｏ
）ｓ４．ｐおよびヘキサメチレンテトラミン６Ｉを１４
０℃に加熱したブラストミル中で５分間混線した。この
混練物を粉砕し、金型に入れ、１８０℃、２００ｋｌ？
／ｃｒｉで２時間加熱圧縮し、厚さ５Ｍ＋ｍの成形板を
得た。これを２５ｎ角にカットして試験片としたのち、
摩擦性能試験機により摩擦係数および摩耗率を測定した
。

測定条件は次のとおりである。

試験片接触材質；パーライト組織炭素鋼すべり速度ニア
、５ｍ／秒接触圧；４に９／ｃＩｉ温　　度；１５０℃ 測定結果は、摩擦係数０．３３、摩耗率０．６×１０−
７ｃｔｒｆ’　／に９　ｆ　ｍであった。この摩擦係数
および摩耗率のいずれも、後記比較例１に示すポリパラ
ビニルフェノールとエポキシ樹脂との硬化物のそれらに
比べて小さく、本笑施例の硬化物が摺動材として優れた
性能を有することがわかる。

比較例１（特開昭５４−１２２３９７号に従った摺動材
）ポリパラビニルフェノール（重量平均分子量２．０００
）４０．９およびビスフェノールＡジグリシジルエーテ
ル６０．９を攪拌して均一にしたのち、減圧下１３０℃
で脱泡し、次いで硬化促進剤としてＢＦ３・２−メチル
イミダゾール錯体０．４ｇを加えて混合した。この混合
物を金型に入れ、２００℃、２０ｋｌ？／ＣＦ＆で０．
５時間圧縮加熱し工厚さ５朋の成形板を得た。これを２
５朋角にカットして試験片としたのち、実施例１と同じ
条件で摩擦性能を測定した。その結果、摩擦係数は０．
４２、／、”１ｆｆｉ耗率は１．４　Ｘ　１０　　ｃｒ
ｒ？／に９　ｆ　ｍでありた。

実施例２（摺動材）ポリパラビニルフェノール（重量平均分子量２、ｏｏｏ
）２７ｇ、ヘキサメチレンテトラミン３ｇおよび黒鉛粉
末２０．９から、実施例１と同様の硬化条件にて同様の
試験片を得た。この試験片について、接触圧を６ｋｌ？
／ｃｒｉｌとした以外実施例１と同じ条件で摩擦性能を
測定したところ、摩擦係数は０．１５、摩耗率は０．９
　Ｘ　１０　　ｃｒｆ／ＸＩ　ｆ　ｍであった。

また、上記と同一の配合、同一硬化条件で、厚さ４ｆｌ
、巾１０龍の試験片を調製し、２５０℃の空気浴槽内で
熱劣化試験を行ない、加熱前後の曲げ強度をＪＩＳ　Ｋ
　６９１１に準拠して測定した。その結果、１５０時間
加熱後の曲げ強度保持率は５８％であった。

ポリパラビニルフェノールの代りにフェノールノボラッ
ク樹脂（重量平均分子な８５０）を用いた以外上記と同
一の配合、同一硬化条件で、厚さ４關、巾１０＋ｉの試
験片を調整し、上記と同様に熱劣化試験を行ない、加熱
前後の曲げ強度を測定したところ、１５０時間加熱後の
曲げ強度保持率は３３％であった。

上記加熱後の曲げ強度保持率から、ポリパラビニルフェ
ノールのメチレン架橋硬化物を成形材料とした場合は、
通常のフェノール樹脂を成形材料とした場合に比べて耐
熱ａＫ優れることがわかる。

実施例３（ブレーキ材）ポリパラビニルフェノール（重量平均分子ｉ２．０００
）９，９．ヘキサメチレンテトラミンＩＩｉ、黒鉛粉末
１０．９をプラストミル中にて１５０℃で５分間混練し
たのち粉砕し、それをスチール繊維（平均径５０μ、平
均長さ３　ｍｍ　）５０９、鉄粉２０．９．硫酸バリウ
ム　１０．９と高速攪拌羽根で乾式混合した。得られた
混合物を金型に入れ１８０℃、２００ｋｌ？／ｉで３時
間加熱圧縮し、厚さ５ｆｌのセミメタリック仕様の自動
車用ディスクブレーキパッド試験片を得た。

これを２５ｍ角にカットして、ＪＩＳ　Ｄ　４４１１に
準拠して下記両足条件で摩擦性能を測定した。

その結果を第１および２図に示した。

試験片接触材質；パーライト組織炭素鋼すべり速度；７
．５ｍ／秒接触圧　　；６匈／ｄ温度；１００℃、１５０℃、２００’Ｃ１２５０℃ 第１および２図から、摩擦係数は温度が変わっても安定
で、適当な値を示し、摩耗率は低く、特に温度が高くな
っても上昇せず、セミメタリックブレーキパッドとして
好ましい摩擦性能を備えていることがわかった。

実施例４（ブレーキ材）ポリパラビニルフェノールの水酸化ナトリウム水溶液を
６０℃に加熱し【ホルムアルデヒドを加えて２時間攪拌
したのち、希塩酸で中和し、生成した沈澱な濾過、水洗
、乾燥し、かくしてヒ）”　ｏ　＊　シ、１１チル基導
入率０．３（フェノール核当りのヒドロキシメチル基の
数）のポリパラビニルフェノール誘導体（重量平均分子
ｆｉ１６，５００）を得た。

この誘導体１０．９、黒鉛粉末１０，９、スチール繊維
（平均径５０μ、平均長さ３ｍｍ）５０Ｊｌ、鉄粉２０
９、硫酸バリウム１０ＩＩを高速攪拌羽根で乾式混合し
、その混合物を金型に入れ、１８０℃、２００ｋｌ？／
ｉで３時間加熱圧縮し、厚さ５ｆｉのセミメタリック仕
様の自動車用ディスクブレーキパッド試験片を得た。こ
れを２５ｎ角にカットして、ＪＩＳ　　Ｄ　　４４１１
に準拠して実施例３と同様の条件で摩擦性能を測定した
。

その結果を第１および２図に示した。

ｇｇＩ：ｔｔｆよび２図から、摩擦係数は温度が変わっ
ても安定で、適当な値を示し、摩れ率は低く、％に温度
が高くなっても上昇せず、セミメタリックブレーキパッ
ドとして好ましい摩擦性能を備えていることがわかった
。

実施例５（摺動材）パラビニルフェノールとスチレンの共重合体（ハラビニ
ルフェノール単位　５４モル％、重量平均分子量２，１
００）２７Ｆ、ヘキサメチレンテトラミン２ｇおよび黒
鉛粉末２ｏｌから、実施例１と同様にし℃試験片を得た
。この試験片について、接触圧を６に９／ｃｒＩとした
以外実ｈ１ｆ！ＡＪｌと同じ条件で摩擦性能を測定した
ところ１．９擦係数は０．１８、摩耗率は１．２　Ｘ　
１０　　ｍ／に９　ｆ　ｍであった。

【図面の簡単な説明】

第１図は、実施例３および４で得られた摩擦性能測定結
果のうち摩擦係数を縦軸に、温度を横軸にとって示した
グラフであり、そして第２図は実施例３および４で得ら
れた摩擦性能測定結果のうち摩耗率を縦軸に、温度を横
軸にとって示したグラフであり、両図中「・」なるプロ
ットは実施例３の測定結果であり、「×」なるプロット
は実施例４の測定結果である。杓許出願人　丸善石油化学株式会社暴Ｉ凹纂２凹

Claims

【特許請求の範囲】

（１）摺動面がポリビニルフェノール類のメチレン基に
よる架橋硬化物を成形材料としてなることを特徴とする
耐熱耐摩耗性高分子系摺動材。
（２）該摺動材が低摩擦性摺動材である特許請求の範囲
第１項に記載の摺動材。
（３）該硬化物中に補強基材および／または低摩擦係数
付与剤を含む特許請求の範囲第２項に記載の摺動材。
（４）該摺動材がブレーキまたはクラッチである特許請
求の範囲第１項に記載の摺動材。
（５）該硬化物中に補強基材および／または摩擦係数増
大剤を含む特許請求の範囲第４項に記載の摺動材。
（６）該ポリビニルフェノール類がポリパラビニルフェ
ノールである特許請求の範囲第１項ないし第５項のいず
れかに記載の摺動材。