JPS6360248B2 - - Google Patents

Description

【発明の詳細な説明】

本発明は、鋼などの裏金表面に摺動面層として
四ふつ化エチレン樹脂（PTFE）繊維を含む交織
布が被着された複層軸受において、とくにその接
着層が改良された複層軸受ならびにその製造方法
に関する。 従来、PTFE繊維を含む交織布を鋼などの裏金
に被着させた軸受は種々開発されており、主とし
て低速、高負荷条件下で使用され、相当の成績を
納めている。 しかしながら、この種の軸受においては、接着
技術の巧拙が品質のバラ付きを生じ、軸受性能の
低下を招来し易いことが知られている。 すなわち、打抜き、切断、曲げ、切削（面取り
加工など）等の加工工程で、あるいは軸受として
使用している際に、摺動面積の剥離を生じたりあ
るいは接着層の厚さのバラ付きが摺動面に影響し
て相手材との「当り」が一様でなく、異常摩耗の
原因となるなどPTFE交織布の長所が生かしきれ
ないという問題があつた。 PTFE交織布を摺動面としたものは、普通のす
ばり軸受においてしばしば採用されている「すり
合わせ」や刃物加工による「当り出し」という手
法は、繊維の切断を伴なうことになるから採用で
きない。 したがつて、PTFE交織布を如何に確実にしか
も精度よく裏金に被着せしめるかが大きな課題で
あり、仮りに万一精度上の問題が多少残つても、
これを吸収し得るような構成であることがとくに
望まれる。 この種の複層軸受では、また、使用する接着剤
の種類によつても摩擦摩耗特性が影響を受ける。 たとえば、エポキシ樹脂は接着強度そのものに
ついては申し分ないが、このものを接着剤として
使用した複層軸受は、摩擦摩耗特性が今ひとつよ
くないこと、製品間に性能のバラ付きを生じ易い
などの問題がある。接着層は摺動面に対して直接
には無関係と考えられるが、このような問題を生
ずる理由は、接着層が一様な平滑な面になりにく
い（強い凝集力のため塗工後一様な薄膜を保ちに
くい）こと、エポキシ樹脂自体摩擦摩耗特性が良
いとはいえないので、交織布を透して摩擦面に僅
かに浸み出した樹脂が悪影響を及ぼしているこ
と、などが考えられる。 また、フエノール樹脂は、この種の複層軸受に
もつとも普通に用いられているが、柔軟性がない
から衝撃が加わつた場合に脆い傾向があること
と、とくに巻きブツシユを得る場合では、曲率半
径の小さいものでは接着層に無理がかかり剥離を
生じ易いこと、などの問題がある。 本発明者らは、この接着層について種々実験の
結果、PTFE交織布が具有する低摩擦、耐摩耗特
性を十分に発揮させることができる接着層の組合
わせを見出し、本発明をなすに至つたものであ
る。 すなわち、PTFE繊維を含む交織布が、金属裏
金表面から順次フエノキシ樹脂、そして変性フエ
ノール樹脂の接着層によつて接着されて成ること
を特徴とした複層軸受ならびにその製造方法を提
供するものである。 本発明に使用される金属裏金は、一般構造用圧
延鋼板、冷間圧延鋼板、冷間ステンレス鋼板など
専ら鋼薄板が用いられるが、使用目的に応じては
鋼以外のたとえば銅合金、アルミニウム合金など
の金属薄板も使用することができる。 この金属裏金は、接着層を設けるに当つて、常
法にしたがつて表面処理が施される。 本発明で表面処理とは、グリツトブラストなど
による粗面形成のほかとくに裏金として鋼を使用
した場合は、燐酸塩被膜や四三酸化鉄被膜の形
成、あるいは銅合金粉末を焼結などの手段によつ
て該鋼表面に多孔質層として形成させたものなど
を含む。 この裏金上に施される接着層は、該裏金に接し
てフエノキシ樹脂層そしてこのフエノキシ樹脂層
に接して変性フエノール樹脂層の順序となるが、
変性フエノール樹脂層はPTFE交織布に塗工され
ものによつて形成される。 フエノキシ樹脂は、ビスフエノールＡとエピク
ロールヒドリンの縮合によつて得られる線状ポリ
マーで、つぎの構造式を有している。 ｎは100〜700の値であり、本発明ではｎが140
前後の重合度のものを用いている。 このものは、金属に対する接着性にすぐれ、ま
た可撓性、耐衝撃性にもすぐれている。また寸法
安定性、低収縮性を有しており本発明の複層軸受
に使用される接着層としてとくに好適である。 フエノキシ樹脂は、アミノ基をもつた樹脂（た
とえば、ベンゾグアナミン樹脂など）を用いて架
橋させ、熱硬化性樹脂としての適用もあるが、本
発明では上述した特性を活かして、熱可塑性樹脂
（融点190℃）としての適用をはかつている。これ
を金属裏金上に施すに当つては、フエノキシ樹脂
を揮発性有機溶剤に溶解させたワニスの形で適用
される。 本発明者らは、東都化成社から販売されている
「フエノトート」YP―50EK―35（商品名）を使用
し好結果を得ている。このものは平均分子量約
40000のフエノキシ樹脂固形分を35重量％含むメ
チルエチルケトン溶液で、このままあるいは必要
に応じて適宜希釈して使用する。 本発明に使用される変性フエノール樹脂は、と
くに柔軟性が賦与されたフエノール樹脂を意味
し、フエノールホルムアルデヒド樹脂にゴムをブ
レンドしたもの、あるいはアルデヒド成分として
フルフラールを使用したもの、メチロール基をエ
ーテル化したベンゼン可溶性樹脂などを例示する
ことができる。 ゴムブレンド体としては、アクリロニトリル・
ブタジエン共重合物（NBR）のジアセトン溶液
を苛性ソーダ触媒によるフエノールホルムアルデ
ヒド初期縮合物に加えて（必要に応じてその他の
助剤を加える）さらに該初期縮合物の反応を進
め、55℃で粘度がおおむね8000〜9000センチポア
ズとしたものである。 本発明者らは、昭和ユニオン合成社から販売さ
れている変性フエノール樹脂ワニス「BLS3135」
（商品名）を使用し好結果を得ている。 PTFE繊維を含む交織布は、PTFE糸とPTFE
以外の糸との交織布であつて、摺動面となる布表
面に面積比で少くとも50％以上、好ましくは70％
以上のPTFE成分が存在するものである。これに
反して接着面となる布裏面は、面積比で少くとも
50％以上、好ましくは70％以上のPTFE以外の糸
が表われている。 PTFE以外の糸としては、芳香族ポリアミド繊
維、ポリエステル繊維などの比較的耐熱性、耐摩
耗性にすぐれた有機繊維からなる糸、そして場合
によつてはガラス、炭素繊維など無機繊維からな
る糸が使用される。 PTFE以外の糸は、PTFE糸の機械的強度およ
び耐摩耗性の乏しい点を改善する目的、および裏
金への接着強度を高める目的で交織されるもので
ある。 次にPTFE交織布を金属裏金にに接着させる方
法ついて述べる。 常法による脱脂、表面処理を施した厚さ１ミリ
メートルの冷間圧延鋼板に、フエノキシ樹脂ワニ
スを吹き付けによつて一次塗工した。この一次塗
工の目的は裏金表面の微小凹凸を埋めること、そ
して引続いて行なわれるフエノキシ樹脂の転写塗
工を確実なものにするために行なわれる。 指触乾燥後の塗工膜厚は0.02ミリ前後であつ
た。 次に、ポリエステルフイルムを用意し、フイル
ム表面にはフエノキシ樹脂ワニスをコーターマシ
ンを用いて一様に塗工した。 塗工膜を指触乾燥させたのち、上記一次塗工面
に重ねて190℃の温度で20Kg／cm²の圧力で熱板間
に挾んで加圧後冷却し、ポリエステルフイルムを
剥ぎ取り、二次塗工膜として転写を完了した。こ
の転写による二次塗工膜の形成は、きわめて平滑
なしかも厚さの一様な接着層が得られるという特
徴があり、本発明のフエノキシ樹脂接着層を得る
のにきわめて重要である。 一方、PTFE糸とポリエステル糸（PET、ポ
リエチレンテレフタレート）との交織布を用意し
（布表面のPTFE糸面積％約70、裏面のPET糸面
積％約70）、変性フエノール樹脂ワニス
「BLS3135」を布の裏面にコーターマシンを用い
て塗工した。 該樹脂ワニスは、布裏面には一部含浸を伴なつ
て一様に塗工されるが、布表面には可及的に浸み
出しがないようにすることが重要である。そのた
めには、該樹脂ワニスの濃度、粘度、塗工速度な
どを調整する必要がある。 塗工後、指触乾燥させ変性フエノール樹脂分35
重量％PTFE交織布分65重量％から成るプリプレ
ツグを得た。 このようにして得られたプリプレツグを、上述
した裏金上の二次塗工面に重ね合わせ、プレスの
熱板間に挾んで150℃の温度、20Kg／cm²の圧力で
15分間保持した。これを100℃以下の温度に冷却
したのち成形物を熱板から取り出し、所望の複層
板を得た。 プリプレツグを裏金に被着させる際の成形温度
は、フエノキシ樹脂の融点190℃以下の温度、通
常100〜170℃の温度、加圧力は５〜40Kg／cm²が好
ましいことを実験によつて確認した。 このようにして得られた複層板の接着層の厚さ
は、おおむね0.04ミリメートルであり、きわめて
再現性もよかつた。 接着層の厚さは、複層軸受の摩擦摩耗特性およ
び接着強度に影響を及ぼす。したがつて、接着層
の厚さは、このような性能を最大に発揮させる観
点から決定されなければならないが、この観点に
平行して接着層形成の作業性を考慮しなければな
らない。 これらの観点を総合して、種々実験の結果、接
着層の厚さは0.02ミリメートルないし0.10ミリメ
ートルの範囲、就中0.03ないし0.07ミリメートル
とすることがもつとも好ましいことが分つた。 この接着層の厚さ範囲では、厚さが薄いほど摩
擦摩耗特性ならびに接着強度にすぐれるが、この
範囲を超えて薄くすると作業性が悪く、再現性よ
く薄層を形成させるには高度の技術を必要とする
ので一般的でない。 また、厚く形成させることは、上述した性能を
悪くするばかりでなく作業性もまた悪くなるか
ら、上述した範囲を超えて厚い接着層を形成させ
ることは、特別な目的がない限り無意味である。 本発明の複層軸受は、上述した方法によつて得
られた複層板をそのまま、または適宜の大きさに
切断または打抜きして平板状のすべり板、ワツシ
ヤーなどとして使用することができるが、本発明
では、とくに複層板をＵ曲げや丸曲げして半割メ
タルあるいは巻きブツシユとしての適用に真価が
発揮される。 すなわち、本発明の複層軸受は、切断、打抜き
あるいは面取りを施すために行なわれる端縁部の
刃物加工よつても被着層の剥離は全くないが、相
当に小さな曲率半径たとえば２〜３ミリメートル
の強度の曲げにも接着強度の低下や剥離などの不
都合を生ずることがなかつた。 しかも、その摺動面は相手軸材との馴染み性が
よく、この種の複層軸受において往々にして生じ
易い始動初期における摩擦係数のバラ付きや変動
は全くといつてよいほど認められなかつた。定常
摩擦状態においての低摩擦、およびその安定性に
すぐれることは重要であが、この初期摩擦の問題
は案外見過ごされ易い。 すなわち、間歇すべりや正転逆転が繰返される
用途では、この始動初期における摩擦係数のバラ
付きや変動は起動トルクの増大を招くことにな
り、軸受性能の良し悪しが機械や装置の性能に大
きく影響する。 本発明の複層軸受は、接着層の可撓性、適度の
柔軟性、そしてそのすぐれた平滑性と接着強度の
高いことが相乗的に働いてPTFEが具有する特性
が十分に生かされ、しかもその弱点が十分に補わ
れて、この種の他の複層軸受に比較してすぐれた
軸受性能を発揮するのである。 下表は、面圧200Kg／cm²、すべり速度2m／min
の条件で、機械構造用炭素鋼を相手軸材として乾
燥摩擦（潤滑油なし）させたときの比較試験の結
果について示したものである。なお、摺動面を構
成するPTFE交織布（PTFE糸以外の糸として
PET糸使用）は、PTFE露出面積が70％、裏金
は厚さ１ミリメートルの冷間圧延鋼板でいずれも
同じものを用いている。 表から分るように、本発明品は始動初期の摩擦
係数（μ₁）と定常状態ににおける摩擦係数（μ₂）
に差がなく（実測上、摩擦係数の変動は２×10^-2
以

【表】 数分後剥離
下）であり、摩耗も小さい。 これに反して、フエノール樹脂、エポキシ樹脂
を接着層としたものは、定常状態に達したのちは
その摩擦係数にそれほど大きな差はないが、始動
初期の摩擦係数が異常に高い。 この高い摩擦係数は始動の瞬間に測定され、直
ちに0.1前後に降下するが、それでもなお１〜２
時間は最大0.15程度までの摩擦係数の変動が続
く。 この現象は、相手材との馴染みがよくないこと
に原因があると思われ、摩耗量が大きいのも、摩
擦係数が定常状態に達するまでの間に進行した摩
耗が大きく影響している。 なお、ゴム弾性を有するゴムのりを接着剤とし
たものは摩擦係数が定常状態に到達する以前に摺
動面層のずれを生じた（部分剥離を生じていた）
ので、試験開始数分後に試験を中止した。 第１図は、本発明の複層軸受を模型的に示した
拡大縦断面図で、１は金属裏金、２はフエノキシ
樹脂接着層、３は変性フエノール樹脂接着層、４
はPTFE交織布そして５は摺動面である。 変性フエノール樹脂接着層は、交織布裏面を一
様に濡らし、その一部は織布内部に含浸してい
る。 図中、δは接着層の厚さを示し、交織布裏面上
の変性フエノール樹脂塗工層と金属裏金上のフエ
ノキシ樹脂塗工層とから成る。 交織布層を内側にして巻くと第２図に示す巻き
ブツシユ複層軸受６が得られる。 以上説明したように、本発明の複層軸受は鋼な
どの裏金上にフエノキシ樹脂転写層と変性フエノ
ール樹脂との組合わせによる接着層をもち、
PTFE交織布を摺動面とする軸受であつて、きわ
めて優れた軸受性能を発揮する。

【図面の簡単な説明】

第１図は、本発明の複層軸受を模型的に示した
拡大縦断面図、第２図は巻きブツシユ複層軸受と
しての適用例を示す斜視図である。 １……金属裏金、２……フエノキシ樹脂接着
層、３……変性フエノール樹脂接着層、４……
PTFE交織布、５……摺動面、６……巻きブツシ
ユ複層軸受。

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 １ 鋼などの金属裏金表面に摺動面層として四ふ
   つ化エチレン樹脂繊維を含む交織布が被着された
   複層軸受において、該交織布が金属裏金表面から
   順次フエノキシ樹脂そして変性フエノール樹脂の
   接着層によつて接着されて成ることを特徴とした
   複層軸受。 ２ 鋼などの金属裏金を表面処理する工程、表面
   処理が施された裏金にフエノキシ樹脂を薄層とし
   て転写塗工する工程、四ふつ化エチレン樹脂繊維
   を含む交織布の一方の面に変性フエノール樹脂を
   薄層として塗工する工程、ついで該変性フエノー
   ル樹脂塗工面をフエノキシ樹脂層に重ね合わせて
   フエノキシ樹脂の融点以下の温度で加熱加圧し、
   該変性フエノール樹脂を硬化させて交織布を裏金
   に接着させる工程から成ることを特徴とした複層
   軸受の製造方法。