JPS635610B2 - - Google Patents

Description

【発明の詳細な説明】 従来使用されている無給油のすべり部材として
は、ナイロン、ポリアセタール、PTFE等の成形
品から作られているが、耐圧荷重が20〜100Kg／
cm²と低く、又PV値も500〜1000Kg／cm²cm／secが
連続運転のとき限度であるというように極めて低
く、高い荷重や衝撃を受ける箇所には用いること
ができなかつた。

そこで本発明は無給油状態で使用でき、且つ高
い耐圧荷重、PV値並びに耐摩耗性を有したすべ
り部材を提供しようとするものである。

以下本発明の一実施例を図面に基づいて詳述す
る。

第１図〜第４図に示すすべり部材１において、
２は潤滑性ポリマーであり、PTFEより成る固形
潤滑剤をポリイミド、ポリビスマレイミド、ポリ
アミドイミド等のイミド系樹脂に混入させたもの
である。

３は織布であつて、第４図ａのようにカーボン
繊維４とアラミツド繊維（Dupont社の商品名：
ケブラー、ノーメツクス等一般名：芳香族ポリア
ミド樹脂）５とが縦横に一本おき又は第４図ｂの
ようにカーボン繊維４が縦にアラミツド繊維５が
横に位置するように織つた混糸の織布である。

この織布３には前記潤滑性ポリマー２を含浸さ
せ、そして焼結して一体的に構成し、すべり部材
１に形成している。

このすべり部材１の製造方法の一例を詳しく説
明する。

先ず、イミド系樹脂の粉末をＮ−メチルピロリ
ドンに溶してマトリツクスとするに当り、ポリイ
ミド樹脂の粉末20部〜30部に対してＮ−メチルピ
ロリドン100部を混合撹拌して固形分15〜25％の
溶液を作り、この溶液100部に対してPTFE粉末
約10部とMOS又はグラフアイト約２〜10部を加
えてボールミル等の粉砕撹拌を行なつて含浸剤を
作る。

一方カーボン繊維４とアラミツド繊維５とを混
糸した織布３を一定幅に裁断し、上記含浸剤に通
し、必要以上の溶液分をローラ等を用いて絞り取
りながら適量を含浸させ、これを120℃〜150℃の
トンネル炉内に10分間乾燥される様に連続含浸と
乾燥が同時に行なわれ、プリプレグ７が完成され
る。

なお、この含浸手段は、前述した連続含浸に限
らず、織布３を短冊状、リボン状に裁断したもの
を含浸剤中にドブ漬け、ハケ塗り等のバツチ式乾
燥炉内で乾燥して作ることもできる。

なお予備乾燥後はプリプレグが必要以上に硬く
ならない様に次工程に進む迄は密閉容器やポリエ
チレン袋に入れておくことが望ましい。

そして例えば、第１図〜第２図に示す様な一体
型の円筒状ベアリングを作る場合は、第５図の成
型装置６を使用してプリプレグ７は成型すべき筒
状のすべり部材１の内径に略等しいホンドレル８
及びマンドレル上面を圧縮する押えローラー９を
作り、夫々の内面に熱油又はヒーター等の発熱部
を設け、ローラー表面が220℃前後の温度でプリ
プレグ７をマンドレルに巻付けながら、必要な肉
厚が得られた段階でプリプレグを切断し、ポリマ
ーの重合が進む迄押えロール９で押えながら空回
しを続けた後、その外周に約１mm厚さのシリコン
ゴムのリボンを引張を与えながら巻付けて、それ
が、巻き戻らないようにバンドで固着した後、マ
ンドレルがついたままで220℃内の炉中で焼結硬
化させる。

硬化した後マンドレル８から製品を抜き出し
220℃で10時間程度硬化させればすべり部材１が
完成する。

以上のようにプリプレグをマンドレルに巻付け
ながら作る一体形の円筒状ベアリングにおいて、
肉厚が厚い場合は全体を固体潤滑剤入りの含浸プ
リプレグを使う必要はなく、すべり面とその摩耗
代以外の肉厚部は、固形潤滑剤を配合しないまゝ
のすべり面と同種のイミド系単味のプリプレグ
（これは約30％Wtの濃度の溶液を含浸し乾燥した
もの）を巻付けた方が、固形分がないので織布の
繊維間への浸透が良く、緻密に含浸される為、圧
縮強度の面から考えてベターである。この場合の
乾燥条件や、加熱条件は固形潤滑剤が配合された
ものと全く同一条件で製作可能である。

一方、第６図に示すような金属リテーナ１１に
上記すべり部材１を接着して金属複合形の円筒状
ベアリングを作る場合は、すべり面及び摩耗代の
層を前記と同様の潤滑性ポリマーを含浸したプリ
プレグとし、その織布３と金属リテーナ１１との
間に固形潤滑剤を配合しない同種のイミド系単味
で作つたプリプレグ１２，１３をはさんだのち、
第７図に示すようにシリコンゴム内径テーパース
リーブ１４PTFE製外径テーパースリーブ１７を
ベアリング内径部に装入させて締付ナツト１９を
回して、シリコンゴムに外圧を与えた状態で200
〜220℃炉中に入れて硬化させ、硬化後、治具か
ら取り出して220℃10時前後でアフタキユアさせ
て完成させる。

以上の実施例では筒状のすべり材料を構成した
場合について説明したが、板状のすべり材料に形
成することもできる。

その場合はプリプレグの積層、加圧、加熱段階
で熱板プレスにより面圧10〜30Kg／cm²で200℃で
10〜30分間加圧加熱することにより板状として成
型する。

上記のように構成したすべり部材１はベースに
硬いイミド系樹脂を用いており、イミド系樹脂が
硬さの割合にはもろい性質があるにもかかわら
ず、強度的に強い織布で補強されているから耐衝
撃性が高く、圧縮強さが2500〜5000Kg／cm²にも達
する強度を有している。

以上本発明を実施例に基づき説明したが、さら
に本発明を詳述する。

まず摺動面に用いるイミド系ポリマー単味で
は、摩擦係数が高く、高荷重用ベアリングの潤滑
性ポリマーとして使用することは出来ないが、弗
素樹脂、二硫化モリブデン、グラフアイト、酸化
鉛、酸化チタン等の少なくとも一種以上の固体潤
滑剤を混入することによつて、摩擦係数を低く
し、かつ耐摩耗性を極めて良くする摺動用ポリマ
ーとなつている。従つて係る潤滑性ポリマーを適
宜の溶剤に溶かした液状潤滑性ポリマーを補強繊
維からなる織布に含浸したものは、すべり部材と
して相乗的な効果が発揮される。

尚、基布はマトリツクスが弱くなつた分丈は強
い材料を用いることにより、高荷重に耐え得るす
べり部材を形成することが可能である。基布とし
ては凡用性のあるガラス繊維は安価であるが、摺
動特性が悪く、PV値1000Kg／cm²cm／sec（600Kg／
cm²、ｍ／min）を越える使用条件に耐え難く、高
荷重用摺動材としては好しくないが、摺動面以外
の接着層や一体形の積層部はガラス繊維がイミド
系樹脂との接着性が良く、しかも強度的に強いイ
ミド系単体ポリマーの使用が出来る為、摺動面以
外に用いられる基布としてガラス織布であつても
強度的な遜色はなく、しかも経済的な積層体を作
ることが出来る。

しかしながら摺動面用の基布としては、ガラス
繊維に比べれば高価ではあるが、強度的に強く、
しかも摺動特性が優れているカーボン織布とアラ
ミツド繊維とを交互に配列させてなる混糸の織布
が最も良い材料で、その内カーボン繊維は高温に
対して強く安定しているので高PV値摺動材料と
云えるが高価であると同時にイミド系樹脂との接
着性が悪い欠点を有している。その為、第４図
ａ，ｂに示す様にイミド樹脂との接着性が良いア
ラミツド繊維とカーボン繊維を交互に配列した混
糸織布で使用することを発見し、高温に強い強度
を有し、スベリ特性、並びに耐摩耗性が、単体材
料からなる織布で作られたものよりも、一段と優
れたベアリングを発明した。

そして、摺動面に用いるポリマーは弗素樹脂、
二硫化モリブデン、グラフアイト、酸化鉛、酸化
チタンの固形潤滑剤を用いてすべり特性を良くし
ているが、これ等の固形潤滑剤は溶剤に溶けない
でポリマー内に分散しており、夫々の粒子の大き
さは数ミクロンから数10ミクロンで、しかも表面
張力が高くなつている為、織布にした状態では繊
維間に含浸しにくくなり、内部に空隙を生じて、
耐摩耗性や、潤滑性をそこなう欠点を有する。そ
の為、織布は出来るだけ薄く目の粗いものが含浸
に好都合であるが、反面作業性が悪く、プリプレ
グを何層にもしなければならないので、本発明の
含浸処理の方法に於て、織布前の単糸の状態で糸
をほぐし乍ら含浸し、これを同時に連続乾燥する
ことにより、より緻密な含浸糸を作り、これを織
布に織つた後、織布の状態で再び含浸することに
より優れたプリプレグとなり、しかも糸の太さも
大きく出来て厚いプリプレグも作る事が出来るか
ら、ベアリングのすべり面層を一層としても摺動
性の良い耐摩耗性のすべり部材を形成することが
可能となる。この製作方法は、縦糸、横糸の時は
どちらか一方の材質を含浸して織布にしても同様
な効果が望める。

この様にして作られたすべり部材はアラミツド
繊維又はカーボン繊維の無含浸単糸の織布で作つ
たものよりも、はるかに耐久性が高くなるが、加
工度は高くなつているので高価となることはやむ
を得ないけれども、それはその使用条件と、設定
寿命によつてどの材料と製造方法かをVA的見地
から選定することによつて、本発明のもたらす意
義があり、本発明では、単糸として炭素繊維糸、
アラミツド繊維糸、弗素樹脂繊維とアラミツド繊
維との混紡糸、炭素繊維とアラミツド系との混紡
糸の何れかから選ばれたものが用いられる。

以上の様に、本発明は補強繊維からなる織布に
PTFE（弗素樹脂）やMoS2グラフアイト、PbO、
TiO等を混合したイミド系樹脂をすべり面層とし
て含浸し、焼結してなるすべり部材であり、前述
の如く、圧縮強さとして2500〜5000Kg／cm²にも達
する強度となるので、PV値して3000Kg／cm²・
ｍ／minを超えるというすぐれた摺動特性、耐荷
重性、耐摩耗性、耐久性を持つた材料を提供した
ことにある。そして、更に基材の組合せと製作方
法を変えることによつて、更に高性能のベアリン
グを提供することを意味している。

【図面の簡単な説明】

図面は本発明の一実施例を示し、第１図は斜視
図、第２図は縦断面図、第３図は第２図の部分拡
大図、第４図ａとｂは混糸の織布の平面図、第５
図はポリマーを含浸したプリプレグを筒状に巻付
けるための成型装置を示す斜視図、第６図は本発
明の他の実施例を示す断面図、第７図は成型用治
具装置を示す断面図である。 ２……潤滑性ポリマー、３……混糸の織布、４
……カーボン繊維、５……アラミツド繊維。

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 １ 弗素樹脂、二硫化モリブデン、グラフアイ
   ト、酸化鉛、酸化チタン等の少なくとも一種以上
   の固体潤滑剤をイミド系樹脂に混入させた液状潤
   滑性ポリマーを、 炭素繊維とアラミツド繊維とを交互に配列させて
   なる混糸の織布に含浸し、焼結して一体的に構成
   したことを特徴とする すべり部材。