WO2005121288A1 - 摺動材料およびすべり軸受 - Google Patents

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WO2005121288A1
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sliding
lubricating oil
sliding material
oil
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Hideyuki Tsutsui
Masakazu Hirata
Masaki Egami
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Definitions

  • the present invention relates to a sliding material for forming a sliding member and a sliding bearing using the sliding material, for forming a sliding member used in a low-pressure atmosphere such as a clean atmosphere or a vacuum.
  • the present invention relates to sliding materials, soft mating materials, or sliding bearings that require high rotational accuracy.
  • a low pressure clean atmosphere such as a vacuum
  • vapor generated from a lubricant or scattered fine particles are generated. If present, it adversely affects the performance of precision parts. For this reason, in addition to the above required characteristics, high low dust generation is also required.
  • a low-lubricant liquid lubricant a solid lubricant such as polytetrafluoroethylene, molybdenum disulfide, tungsten disulfide, or gold, silver, lead Soft metals such as are used.
  • a resin material containing a conventional lubricating oil has a heat resistance that can withstand the molding temperature of the resin in order to prevent the lubricating oil from being decomposed during the molding of the sliding member. It was necessary to select a lubricating oil with Therefore, there is a problem that a super engineering plastic having a high molding temperature cannot be used as a resin.
  • the amount of lubricating oil that can be blended is about 10% by volume at the maximum in order to ensure a stable supply of raw material without causing slippage between the resin and the screw during injection molding. In some cases, the amount of lubricating oil was insufficient.
  • Patent Document 1 The resin material containing porous silica impregnated with lubricating oil (Patent Document 1) has been improved so that the amount of lubricating oil can be added in a larger amount than before, but even in that case, the maximum amount of lubricating oil added is 30.
  • the volume is% and there is a possibility that the lubricating oil will be insufficient in a severe use environment.
  • the selection problem of the above-mentioned resin and lubricating oil remains, and it is difficult to use in applications that require heat resistance.
  • the solid lubrication type sliding material used in the clean atmosphere and low pressure atmosphere of the semiconductor manufacturing equipment described above has sufficient sliding characteristics under severe use conditions such as high surface pressure and high speed. I don't have it.
  • polytetrafluoroethylene has a problem of low wear resistance because it melts and wears due to its own sliding heat generation under high speed conditions.
  • Molybdenum disulfide has a problem that a thin coating film is easily peeled off under high surface pressure conditions, which is mainly used as a coating.
  • oil-impregnated sliding materials include sliding bearings such as sintered metal oil-impregnated bearings and resin oil-impregnated bearings.
  • Sintered metal oil-impregnated bearings have advantages such as no fluctuation due to differences in linear expansion and excellent machining accuracy.
  • soft metal shaft counterparts have the drawback of causing shaft wear.
  • resin oil-impregnated bearings have the advantage of having self-lubricating properties by dispersing the lubricating oil in the resin molded body, and having the advantage that the soft material partner does not attack the mating material, while compared to metal materials.
  • the shaft Since a resin material with a large coefficient of linear expansion and water absorption is used, if the operating temperature range is wide, the shaft will be stiff due to shrinkage of the resin at low temperatures. Also, at high temperatures, the expansion from the outer diameter side housing is constrained, the volume expansion escapes to the inner diameter side, the inner diameter dimension becomes smaller, and the shaft becomes stiff.
  • sliding bearings have been developed that take advantage of both and make up for the shortcomings.
  • a sliding surface that slides with a shaft is a porous resin layer, and a sintered metal layer whose outer diameter side is a lubricating oil supply layer is disclosed (Patent Document 2). .
  • Patent Document 1 JP 2002-129183 A
  • Patent Document 2 Japanese Patent Laid-Open No. 2002-364647
  • An object of the present invention is to achieve both a high mechanical strength and a high blending ratio of lubricating oil in a sliding material containing a lubricating oil, and optionally a resin material and a lubricating oil depending on applications and specifications.
  • the ability to combine S is to be able to.
  • Another object of the present invention is to provide a sliding material that does not generate a gas derived from a lubricating oil and has low dust generation even when used under vacuum conditions.
  • Still another object of the present invention relates to a sliding bearing using the above sliding material, and particularly to provide a soft mating member or a sliding bearing that requires high rotational accuracy.
  • the sliding material of the present invention is 30. /.
  • a sliding material obtained by impregnating a resin porous body having the above-described porosity with a lubricating oil, and the resin porous body is formed into a molded body by forming a resin mixed with a pore-forming material. It has a communicating hole obtained by extracting the pore forming material from the molded body using a solvent that dissolves the pore forming material and does not dissolve the resin.
  • the pore-forming material is at least one selected from inorganic salt compounds and organic salt compounds. In particular, it is an alkaline substance.
  • the lubricating oil is characterized by a vapor pressure at 40 ° C is 1. or less 0 X 10- 5 Pa.
  • the sliding bearing of the present invention includes a sliding material having a sliding surface that slides with a counterpart material, and a lubricant supply layer that supports the sliding material and supplies lubricating oil.
  • the moving material is formed of the sliding material of the present invention.
  • the lubricating oil supply layer is formed of a metal sintered body.
  • the sliding material of the present invention is obtained by impregnating a resin porous body having a communication porosity of 30% or more with a lubricating oil, any resin can be selected according to the application and specifications. As a result, a sliding material having excellent strength, heat resistance, low friction coefficient, wear resistance and the like can be obtained.
  • the porous resin body has a communication porosity of 30% or more, the sliding member obtained from the sliding material is supplied with lubricating oil from the sliding material for a long period of time and has excellent durability. Show.
  • the use of a slide bearing or a slide sheet obtained from the sliding material of the present invention for a drive device such as a motor can reduce the force of the device.
  • the lubricating oil impregnated into the sliding material can be vapor pressure at 40 ° C to select the following: 1. 0 X 10- 5 Pa, under vacuum conditions (1. 0 X 10- 4 Pa)
  • the above-mentioned lubricating oil does not evaporate, and it has excellent low dust generation properties.
  • the sliding material has excellent durability and can be used for a long time.
  • the slide bearing using the sliding material of the present invention can continuously supply lubricating oil to the sliding surface for a long period of time. As a result, a low coefficient of friction can be maintained for a long time, and abnormal noise due to metal contact can be suppressed.
  • the resin porous body layer that becomes the sliding surface is obtained by the above-mentioned molding method of the sliding material, the resin and filler can be arbitrarily selected according to the mating shaft and use conditions, and has excellent strength and heat resistance. , Low friction coefficient, wear resistance, etc. can be imparted.
  • the lubricating oil supply layer is formed of a sintered metal, the linear expansion is almost the same as that of a normal housing or shaft metal material. Excellent and does not wear a soft mating shaft.
  • the sliding material of the present invention is obtained by molding a resin containing a pore-forming material into a molded body, and then using the solvent that dissolves the pore-forming material and does not dissolve the resin.
  • the resin porous body having communication holes obtained by extracting the pore-forming material is impregnated with a lubricating oil.
  • the sliding material can be used as a material for any sliding member by selecting a resin and a lubricating oil according to the application and specifications.
  • Sliding members include, for example, sliding bearings, gears, sliding sheets, seal rings, rollers, rolling bearing cages, rolling bearings, linear bearing seals, and ball screw balls. Examples include spacers, rolling bearing races, and various carriages.
  • Face-centered cubic lattices and hexagonal close-packed packing are the most densely packed spheres by point contact, and their filling rate is (volume of sphere ⁇ volume of circumscribed cube) ⁇ (height of regular triangle ⁇ (base) ⁇ (height of the regular tetrahedron ⁇ one side) and both are 74%.
  • the communication hole rate defined as (100-filling rate) is 26%.
  • the above calculation shows the force when considering spheres of the same size.
  • the filling rate is larger than the hexagonal closest packing, and the communication porosity is small.
  • the powdered spherical resin particles are sintered after compression molding, there is no point contact, and the spherical resin particles are deformed and brought into surface contact. For this reason, the filling rate is larger than the hexagonal close-packing, and the communication porosity is smaller. For this reason, the limit of the communication porosity of conventional sintered resin moldings is about 20%.
  • the communication porosity in the present invention is defined as substantially the same definition as the communication porosity described above, and refers to a communication porosity in a state where pores are continuous. That is, it refers to the ratio of the total volume of pores continuous to each other to the resin molded body.
  • the communication porosity was calculated by the method shown in Formula (1) in Equation 1.
  • Pore-forming material Resin Pore Pore-forming material Resin
  • V 2 ′ (W 3 ⁇ W 1 ) I p
  • Equation 1 the meaning of each symbol is shown below.
  • V Volume of the molded body before washing formed by the heat compression molding method
  • V Volume of pore forming material
  • V Volume of the porous material after washing
  • V Volume of pore forming material remaining in the porous body after washing
  • % 30% or more, preferably 30%, by the production method described below.
  • % More preferably a porous resin body having a communicating porosity of 30 to 70% is obtained.
  • a porous resin body that can be used in the present invention is molded using a solvent that dissolves the pore-forming material and does not dissolve the resin after molding a resin containing the pore-forming material into a molded body. It is obtained by extracting pore-forming material from the body.
  • water-soluble powder B having a melting point Y ° C higher than X ° C is blended with resin A having a molding temperature X ° C, and molded at X ° C to form a molded body.
  • a porous material is obtained by extracting water-soluble powder B with water.
  • resin powder and pellets such as thermoplastic resin, thermosetting resin, elastomer or rubber can be used.
  • the particle size and shape of the resin powder and pellets are not particularly limited because they are kneaded with the pore forming material at the time of melting when melt molding. In the case of dry blending and compression molding as it is, an average particle size of 1 to 500 x m is preferable.
  • thermoplastic resin or thermosetting resin examples include polyethylene resins such as low density polyethylene, high density polyethylene, and ultrahigh molecular weight polyethylene, modified polyethylene resins, water-crosslinked polyolefin resins, polyamide resins, and aromatic polyamide resins.
  • elastomer or rubber examples include acrylonitrile butadiene rubber, isoprene rubber, styrene rubber, butadiene rubber, nitrinole rubber, chloroprene rubber, butyl rubber, Vulcanized rubbers such as ril rubber, silicone rubber, fluoro rubber, ethylene propylene rubber, chlorosulfonated polyethylene rubber, chlorinated polyethylene rubber, and epichlorohydrin rubber; polyurethane elastomer, polyester elastomer, polyamide elastomer, Examples of thermoplastic elastomers such as polybutadiene-based elastomers and soft nylon-based elastomers.
  • the pore-forming material has a melting point higher than the molding temperature of the resin, and is blended with the resin to form a molded body, and then dissolved and extracted from the molded body using a solvent that does not dissolve the resin. Any substance can be used.
  • the pore-forming material is preferably an inorganic salt compound, an organic salt compound, or a mixture thereof, and particularly preferably a water-soluble substance that facilitates the washing and extraction process.
  • alkaline substances preferably weakly alkaline substances that can be used as antifungal agents are preferred.
  • weak alkali salts include organic alkali metal salts, organic alkaline earth metal salts, inorganic alkali metal salts, and inorganic alkaline earth metal salts. It is preferable to use organic alkali metal salt or organic alkaline earth metal salt, because even when the unextracted part falls off, it is difficult to damage the relatively soft rolling surface and sliding surface. These metal salts may be used alone or in combination of two or more.
  • a water-soluble weak alkali salt because inexpensive water can be used as a cleaning solvent, and waste liquid treatment at the time of pore formation is facilitated.
  • the pore-forming material should be a substance having a melting point higher than the molding temperature of the resin used.
  • Water-soluble organic alkali metal salts that can be suitably used in the present invention include sodium benzoate (melting point 430 ° C), sodium acetate (melting point 320 ° C), or sodium sebacate (melting point 340 ° C). , Sodium succinate, sodium stearate and the like. Because of its high melting point, compatibility with various resins, and high water solubility, sodium benzoate, vinegar Sodium acid or sodium sebacate is particularly preferred.
  • inorganic alkali metal salts include potassium carbonate, sodium molybdate, potassium molybdate, sodium tungstate, sodium triphosphate, sodium pyrophosphate, sodium metaphosphate, and calcium nitrate.
  • the pore forming material manages the average particle size according to the application of the sliding material. When sliding material is used for sliding bearings, it can be used up to an average particle size of about 1000 x m.
  • the ratio of the pore-forming material is 30% by volume to 90% by volume, preferably 40% by volume to 70% by volume, with respect to the total amount including other materials such as resin powder, porous body forming material and filler. Let's say. If it is less than 30% by volume, the pores of the porous body are difficult to become continuous pores. If it exceeds 90% by volume, the desired mechanical strength cannot be obtained.
  • a filler insoluble in the solvent used for extraction of the pore forming material may be blended.
  • Fibers such as elemental fiber, nitrided nitride fiber, boron nitride fiber, quartz wool, metal fiber, or those knitted into a cloth shape, calcium carbonate, lithium phosphate, lithium carbonate, calcium sulfate, lithium sulfate, talc, silica Minerals such as clay, My power, titanium oxide whisker, potassium titanate whisker, aluminum borate whisker, inorganic whiskers such as calcium sulphate, carbon black, graphite, polyester fiber, polyimide resin and polybenzo
  • Various thermosetting resins such as imidazole resin can be blended.
  • amino acid compounds For the purpose of improving slidability, amino acid compounds, polyoxybenzoyl ester resins, polybenzimidazole resins, liquid crystal resins, aramid resin pulp, polytetrafluoroethylene boron nitride, molybdenum disulfide, molybdenum disulfide. Can contain tungsten.
  • carbon fiber, metal fiber, graphite powder, zinc oxide, aluminum nitride powder or the like may be blended. It is also possible to use a combination of a plurality of the above fillers.
  • an additive calorie that can be widely applied to general synthetic resins with a blending amount that does not inhibit the effect of the present invention.
  • An agent may be used in combination.
  • a mold release agent, a flame retardant, an antistatic agent, a weather resistance improver, an antioxidant, a colorant, a conductivity imparting agent or the like may be added as appropriate, and the method of adding these is not particularly limited. Absent
  • the mixing method of the resin material and the pore forming material is not particularly limited, and a kneading method generally used for mixing the resin such as dry blending and melt kneading can be applied.
  • a method may be used in which the pore-forming material is dissolved in a liquid solvent to form a transparent solution, resin powder is dispersed and mixed in the solution, and then the solvent is removed.
  • the dispersion mixing method is not particularly limited as long as it can be mixed in a liquid, and examples thereof include a ball mill, an ultrasonic disperser, a homogenizer, a juicer mixer, a Henschenore mixer, and the like. It is also effective to add a small amount of a surfactant to suppress the separation of the dispersion. During mixing, ensure the amount of solvent so that the pore-forming material is completely dissolved by mixing.
  • any molding method such as compression molding, injection molding, extrusion molding, blow molding, vacuum molding, transfer molding or the like can be employed. Also, in order to improve workability before molding, it can be processed into pellets or pre-preders.
  • the molding is preferably performed according to the shape of the sliding member as the final product. In addition, the shape is finished by cutting after molding.
  • the intermediate product or the final product is separately provided with chemical or physical treatment such as annealing. Modification for property improvement can be performed by a general treatment. Also
  • pellets or pre-preder In order to improve workability before molding, it may be covered with pellets or pre-preder.
  • the pore-forming material is extracted from the obtained molded body by washing the molded body with a solvent that dissolves the pore-forming material and does not dissolve the resin.
  • solvent for example, water and alcohol solvents, ester solvents, ketone solvents, and the like can be used as solvents compatible with water.
  • resin and pore forming material Depending on the type, it is appropriately selected according to the above conditions.
  • These solvents may be used alone or in combination of two or more. It is preferable to use water because of its advantages such as easy waste liquid treatment and low cost.
  • the portion filled with the pore forming material is dissolved, and a porous resin body having pores formed in the dissolved portion is obtained.
  • the sliding material of the present invention can be obtained by impregnating the porous resin body with a lubricating oil.
  • Examples of the lubricating oil to be impregnated include mineral oils such as spindle oil, refrigerator oil, turbine oil, machine oil, dynamo oil, nophine mineral oil, naphthenic mineral oil, polybutene, polyolefin, alkylbenzene, alkylnaphthalene, and fat.
  • Hydrocarbon synthetic oils such as cyclic compounds, or natural oils and fats, polyol ester oils, phosphate esters, diester oils, polyglycol oils, silicone oils, polyphenyl ether oils, alkyl diphenyl ether oils, fluorinated oils, etc. Any commonly used lubricating oil such as non-hydrocarbon synthetic oil can be used without any particular limitation.
  • Examples of the lubricant when used in vacuum conditions can be used any lubricating oil having a vapor pressure 1. or less 0 X 10- 5 Pa at 40 ° C. If vapor pressure at 40 ° C of the lubricating oil is 1. or less 0 X 10- 5 Pa, it is possible to prevent the divergence of the lubricating oil in vacuum, it can be suitably used even under vacuum conditions.
  • lubricating oil examples include petroleum-based lubricating oil, alkylated cyclopentane-based oil, perfluoropolyether oil and the like highly refined so as to achieve the low vapor pressure.
  • Alkyl cyclopentane oil is preferred because it is a lubricant that can withstand use under vacuum conditions and has excellent heat resistance, chemical resistance, solvent resistance, and load resistance. Also, when the force on the sliding surface and the surface pressure applied are low, perfluoropolyether oil can be suitably used.
  • the alkylated cyclopentane oil is a lubricating oil having a structure shown in the following chemical formula 1.
  • R is a linear or branched alkyl group
  • m is an integer of 3 to 4.
  • alkylated cyclopentane-based oil tri (2-OTA chill dodecyl) cyclopentane (vapor pressure (40 ° C): 1 ⁇ 0 X 10- 8 Pa NYE LUBICANTS Co. NYE S YNTHETIC OIL 2001A) Is mentioned.
  • perfluoropolyether oil either linear or branched may be used as long as the above vapor pressure condition is satisfied.
  • Specific examples of peroxide full O b polyether oil DEMNUM S- 200 (vapor pressure (40 ° C): 1. Made 0 X 10- 6 Pa Daikin Industries, Ltd.), Fomblin ⁇ 1 ⁇ ⁇ eight Rei_140713 ( vapor pressure (40 ° 0: 1. 0 X 10- 9 Pa Solvent Isorekushisu Co.), follower Nburin Z25 (vapor pressure (40.C): 1. manufactured OX 10- 9 Pa Solvent Isorekushisu Inc.), Fomblin Z60 (vapor pressure (40.C): 1.
  • the lubricating oil may be used alone or in combination as long as it satisfies the vapor pressure condition.
  • an extreme pressure agent an antioxidant, a mildew-proofing agent, a pour point depressant, an ashless dispersant, a metal detergent, a surface active agent are added as necessary without departing from the object of the present invention.
  • Agents, wear control agents, etc. As the antioxidant, a phenol type, an amine type, a thio type or the like can be used alone or in combination.
  • the sliding material impregnation method of the present invention may be any method that can impregnate the resin porous body.
  • the pressure reduction impregnation in which the porous resin body is crushed in an impregnation tank filled with lubricating oil and then impregnated under reduced pressure is preferable.
  • high viscosity silicone oil is used, pressure impregnation is possible.
  • the resin material has a molding temperature of 300 ° C from polyethylene resin, polyacetanol resin or the like having a molding temperature of 200 ° C or less.
  • a wide range of polytetrafluoroethylene resins exceeding C and polyether ether ketone resins can be freely selected, and fillers can be blended without the influence of lubricating oil.
  • a resin porous body is reinforced with fibers, it can be made a high-strength sliding material, If high-performance resin and lubricating oil are used, a heat-resistant sliding material can be obtained.
  • the lubricating oil supply layer disposed on the non-sliding surface of the porous resin body layer can be used as long as it has a structure and material that can hold the lubricating oil and supply the lubricating oil to the sliding surface.
  • a suitable lubricating oil supply layer is a sintered metal.
  • the sintered metal body can supply lubricating oil while maintaining excellent dimensional accuracy.
  • the layer thickness of the metal sintered body is made larger than the layer thickness of the resin porous body layer.
  • most of the material forming the slide bearing is a sintered metal.
  • the metal sintered body examples include Fe-based sintered metal, Cu-based sintered metal, Fe-Cu-based sintered metal, and the like, and may include C, Zn, Sn and the like as components. Also, a small amount of binder may be added to improve moldability and releasability. In addition, aluminum-based materials such as Cu, Mg, Si, etc., or metal-synthetic resin materials in which iron powder is bonded with epoxy-based synthetic resins can be used. Furthermore, in order to improve the adhesiveness with the porous resin layer, it is possible to perform surface treatment or use an adhesive or the like as long as it does not hinder molding.
  • Fe-based sintered metal In order to obtain a sliding bearing excellent in mechanical strength and durability as well as high dimensional accuracy and rotational accuracy, an Fe-based sintered metal is preferable.
  • Fe-based means that the Fe content is 90% or more by weight. As long as this condition is satisfied, other components such as Cu, Sn, Zn, and C may be contained.
  • Fe includes stainless steel.
  • the Fe-based sintered metal is formed, for example, by forming a raw material metal powder containing Fe in the above content (a small amount of a binder may be added in order to improve moldability and releasability) into a predetermined shape, It can be formed by subjecting the sintered body obtained by degreasing and firing to post-treatment such as sizing, if necessary. Inside the sintered metal are a large number of internal pores due to a porous structure, and on the surface there are a large number of surface openings formed by opening the internal pores to the outside.
  • the layer thickness of the resin porous body layer is important for maintaining the dimensional accuracy.
  • the layer thickness relationship between the porous resin layer and the lubricating oil supply layer will be described in detail with reference to Table 1.
  • Table 1 shows porous resin body layer 2 (inner diameter: D, outer diameter: D) as the inner layer, and sintered metal layer 3 (inner diameter: D,
  • the clearance between the shaft and the inner layer of the slide bearing was set to 30 / m.
  • the volume expansion of the resin porous body layer 2 is constrained by the metal sintered body layer 3 and escapes to the inner diameter side, so that the gap is reduced.
  • the porous resin layer 2 and the sintered metal layer 3 are in close contact with each other, and the coefficient of linear expansion (/ K) of the studied materials is as follows.
  • Polyethylene (PE) resin used as the inner layer of the bearing 0.00013
  • Polyphenylene sulfide (PPS) resin used as the inner layer of the bearing 0.00006
  • the layer thickness (T) of the resin porous body layer 2 As shown in Table 1, if a resin with a large linear expansion coefficient is used and the layer thickness (T) of the resin porous body layer 2 is increased, the change in the gap increases, which is not preferable because it causes uneven rotation. . For this reason, in order to reduce the gap change, it is necessary to reduce the thickness of the porous resin body layer 2. Although it depends on the value of the linear expansion coefficient of the resin porous body layer 2, the preferred range is that the resin porous body layer 2 has a thickness of 1000 ⁇ m or less, more preferably 500 ⁇ m or less.
  • the metal sintered body and the resin porous body layer having communication holes can be joined as long as they can be fixed to each other.
  • press fitting, pinning, coating, physical retaining, etc. can be employed.
  • oils to be impregnated into the sintered metal or the resin porous body layer examples include oils that can be used for the sliding material.
  • the lubricating oil may contain an extreme pressure agent, an antioxidant, a mildew-proofing agent, a pour point depressant, an ashless dispersant, a metal detergent as necessary, as long as the object of the present invention is not impaired.
  • Surfactants, wear control agents and the like can be blended.
  • As the antioxidant a phenol type, an amine type, a thio type or the like can be used alone or in combination.
  • the impregnation method may be any method that can impregnate the sintered metal and the porous resin layer.
  • the pressure reduction impregnation in which the resin porous body layer and the like are crushed in an impregnation tank filled with lubricating oil and then impregnated under reduced pressure is preferable.
  • high viscosity silicone oil is used, pressure impregnation is possible.
  • FIGS. 1 to 5 are sectional views of the plain bearing.
  • the sliding bearing 1 has a porous resin layer 2 sliding surface and an anti-sliding surface, and a metal sintered body layer 3 serving as a lubricating oil supply layer is formed on the back surface of the porous resin layer 2. Yes.
  • Slide bearings 1 have a flanged bush type (Fig. 1), thrust type (Fig. 2), radial type (Fig. 3), thrust and radial mixed type (Figs. 4 and 5), etc.
  • the optimum bearing shape can be selected according to the shape of the part. Moreover, it can also be made into the shape which provided the groove
  • Ultra high molecular weight polyethylene powder (Miperon XM220 manufactured by Mitsui Chemicals, Inc.) and sodium benzoate powder (reagent manufactured by Wako Pure Chemical Industries, Ltd.) are mixed in a mixer at a volume ratio of 50:50 for 5 minutes. The mixed powder was obtained. This mixed powder was subjected to heat compression molding (200 ° C ⁇ 30 minutes), and then cut into a predetermined molded product ( ⁇ 3 mm ⁇ 13 mm test piece). The molded body was washed with hot water at 80 ° C. for 10 hours with an ultrasonic cleaner to elute the sodium benzoate powder. Thereafter, it was dried at 100 ° C. for 8 hours to obtain a porous body having a communication porosity of 48%.
  • a test piece was obtained by impregnating the porous body with silicone oil (KF96H-6000 (Kinematic viscosity 6000mm 2 / s (25 ° C)) manufactured by Shin-Etsu Chemical Co., Ltd.) at 60 ° C. It was 45% of the total body volume.
  • Polyetheretherketone resin powder 150PF manufactured by Vitatrex Co., Ltd.
  • sodium benzoate powder (reagent manufactured by Wako Pure Chemical Industries, Ltd.) are mixed in a mixer at a volume ratio of 50:50 for 5 minutes. A powder was obtained. This mixed powder was subjected to heat compression molding (360 ° C. X 30 minutes), and then cut into a predetermined molded body (test piece of ⁇ 3 mm ⁇ 13 mm). The molded body was washed with warm water at 80 ° C. for 10 hours with an ultrasonic cleaner to elute the sodium benzoate powder. Thereafter, it was dried at 100 ° C. for 8 hours to obtain a porous body having a communication porosity of 48%.
  • This porous material was vacuum impregnated with silicone oil (KF96H-6000 (kinematic viscosity 6000mm 2 / s (25 ° C)) manufactured by Shin-Etsu Chemical Co., Ltd.) at 60 ° C to obtain a test piece. It was 45% of the total body volume.
  • silicone oil KF96H-6000 (kinematic viscosity 6000mm 2 / s (25 ° C) manufactured by Shin-Etsu Chemical Co., Ltd.
  • Polyetheretherketone resin powder (Vitatrex 150PF), carbon fiber (Toray Co., Ltd. MLD100) and sodium benzoate powder (Wako Pure Chemicals Co., Ltd. reagent) in a volume ratio of 40:10 : 50 minutes of mixing with a mixer for 5 minutes to obtain a mixed powder.
  • This mixed powder was subjected to heat compression molding (360 ° C. X 30 minutes) and then cut into a predetermined molded body ( ⁇ 3 mm ⁇ 13 mm test piece). The molded body was washed with hot water at 80 ° C. for 10 hours with an ultrasonic cleaner to elute the sodium benzoate powder. Thereafter, it was dried at 100 ° C.
  • Polyetheretherketone resin powder 150PF manufactured by Vitatrex Co., Ltd.
  • carbon fiber MLD100 manufactured by Toray Industries, Inc.
  • sodium triphosphate powder sodium tripolyphosphate manufactured by Taihei Chemical Industrial Co., Ltd.
  • This mixed powder was heat compression molded (360 ° C ⁇ 30 minutes), and then cut into a predetermined compact ( ⁇ 3 mm ⁇ 13 mm test piece).
  • the shaped body was washed with hot water at 80 ° C. for 10 hours with an ultrasonic cleaner to elute the sodium triphosphate powder. Thereafter, it was dried at 100 ° C.
  • Polyetheretherketone resin powder (Vitatrex Co., Ltd. 150PF), carbon fiber (Toray Co., Ltd. MLD100) and calcium nitrate powder (Wako Pure Chemicals Co., Ltd. reagent) volume ratio 40: 1 10:
  • a mixed powder was obtained by mixing at a ratio of 50 for 5 minutes with a mixer. This mixed powder was subjected to heat compression molding (360 ° C ⁇ 30 minutes), and then cut into a predetermined molded body ( ⁇ 3 mm ⁇ I 3 mm test piece). The molded body was washed with warm water at 80 ° C. for 10 hours with an ultrasonic cleaner to elute the calcium nitrate powder. Thereafter, it was dried at 100 ° C.
  • Ultra high molecular weight polyethylene powder (Miperon XM220 manufactured by Mitsui Chemicals, Inc.) and silicone oil (KF96H-6000 manufactured by Shin-Etsu Chemical Co., Ltd.) are mixed in a mixer at a volume ratio of 90:10 for 5 minutes and then heated. Compression molding (200 ° CX 30 minutes) was performed, and a predetermined test piece ( ⁇ 3 mm XI 3 mm) was obtained by cutting.
  • a pin-on-disk test was performed on the test pieces produced in Examples 1 to 5 and Comparative Example 1 in which the ⁇ 3mm surface of the test piece was brought into contact with the rotating disk counterpart.
  • the test conditions are shown below.
  • Test piece ⁇ 3mm X 13mm, Orbit diameter 23mm
  • ratio wear amount Te to base is, 50 X 10- 8 mm 3 / (N'm) below There was excellent wear resistance. Also, the coefficient of dynamic friction was as low as 0.05.
  • Polyetheretherketone resin powder 150PF manufactured by Vitatrex
  • sodium benzoate powder (reagent manufactured by Wako Pure Chemical Industries, Ltd.) are mixed in a mixer at a volume ratio of 50:50 for 5 minutes. A powder was obtained. This mixed powder was heat compression molded (360 ° C x 30 minutes), and then cut into a predetermined shaped body (test piece of ⁇ 3 mm x 13 mm). The molded body was washed with hot water at 80 ° C. for 10 hours with an ultrasonic cleaner to elute the sodium benzoate powder. Thereafter, it was dried at 100 ° C. for 8 hours to obtain a porous body having a communication porosity of 48%.
  • a test piece was obtained by vacuum impregnating this porous material with alkyl-cyclopentane oil (NYESYNTHETIC OIL 2001 A manufactured by NYE LUBICANTS).
  • the oil content was 45% with respect to the total volume of the porous body.
  • Example 7 Mix polyether ether ketone resin powder (150PF manufactured by Vitatrex) and sodium benzoate powder (reagent manufactured by Wako Pure Chemical Industries, Ltd.) at a volume ratio of 50:50 in a mixer for 5 minutes. A powder was obtained. This mixed powder was heat compression molded (360 ° C. X 30 minutes), and then cut into a predetermined molded body (a test piece of 3 mm ⁇ 13 mm). The molded body was washed with hot water at 80 ° C. for 10 hours with an ultrasonic cleaner to elute the sodium benzoate powder. Thereafter, it was dried at 100 ° C. for 8 hours to obtain a porous body having a communication porosity of 48%. A test piece was obtained by vacuum impregnating this porous material with perfluoropolyether oil (Fomblin Z60 manufactured by Solvay Solexis). The oil content was 45% with respect to the total volume of the porous body.
  • Polyetheretherketone resin powder (Vitatrex 150PF), carbon fiber (Toray MLD100) and sodium benzoate powder (Wako Pure Chemical Industries, Ltd. reagent) in a volume ratio of 40:10:50 And mixed for 5 minutes to obtain a mixed powder.
  • This mixed powder was subjected to hot compression molding (360 ° C ⁇ 30 minutes), and then cut into a predetermined molded product ( ⁇ 3 mm ⁇ 13 mm test piece).
  • the molded body was washed with warm water at 80 ° C. for 10 hours with an ultrasonic cleaner to elute the sodium benzoate powder. Thereafter, it was dried at 100 ° C. for 8 hours to obtain a porous body having a communication porosity of 48%.
  • the porous body was vacuum impregnated with alkylated cyclopentane oil (NYESYNTHETIC OIL 2001A manufactured by NYE LUBICANTS) to obtain a test piece.
  • the oil content was 45% with respect to the total volume of the porous body.
  • Polyetheretherketone resin powder (Vitatrex 150PF), carbon fiber (Toray MLD100) and sodium triphosphate powder (Taihei Chemical Industry Co., Ltd. sodium tripolyphosphate) in a volume ratio of 40:10:50 And mixed with a mixer for 5 minutes to obtain a mixed powder.
  • This mixed powder was subjected to heat compression molding (360 ° C. X 30 minutes), and then cut into a predetermined compact ( ⁇ 3 mm ⁇ 13 mm test piece).
  • the compact was washed with hot water of 80 ° C. for 10 hours with an ultrasonic cleaner to elute the sodium triphosphate powder. Thereafter, it was dried at 100 ° C. for 8 hours to obtain a porous body having a communication porosity of 48%.
  • Polyetheretherketone resin powder (Vitatrex 150PF), carbon fiber (Toray MLD100) and calcium nitrate powder (Wako Pure Chemical Industries, Ltd. reagent) at a volume ratio of 40:10:50 in a mixer
  • the mixed powder was obtained by mixing for 5 minutes.
  • This mixed powder was heat compression molded (360 ° C x 30 minutes), and then cut into a predetermined shaped body (test piece of 3 mm x 13 mm).
  • the molded body was washed with hot water of 80 ° C. for 10 hours with an ultrasonic cleaner to elute nitrate power powder. Thereafter, it was dried at 100 ° C. for 8 hours to obtain a porous body having a communication porosity of 48%.
  • the porous body was vacuum impregnated with alkylated cyclopentane oil (NYES YNTHETIC OIL 2001A manufactured by NYE LUBICANTS) to obtain a test piece.
  • the oil content was 45% with respect to the total volume of the porous body.
  • Polyphenylene sulfide resin powder (T4AG manufactured by Dainippon Ink Co., Ltd.) and alkylated cyclopentane oil (NYESYNTHETIC OIL 2001A manufactured by NYE LUBICANTS) were mixed in a mixer at a volume ratio of 95: 5 for 5 minutes. After that, heat compression molding (330 ° C ⁇ 30 minutes) was performed, and a predetermined test piece ( ⁇ 3 mm ⁇ 13 mm) was obtained by cutting.
  • test pieces produced in Examples 6 to 10 and Comparative Example 2 were subjected to a vacuum pin-on-disk test in which the ⁇ 3 mm surface of the test piece was brought into contact with the rotating disk counterpart.
  • the test conditions are shown below.
  • the wear amount was calculated from the difference between the pin length before the test and the pin length after the test.
  • the results are shown in Table 3 together with the dynamic friction coefficient.
  • Comparative Example 2 > 3000 (Stopped due to excessive wear) 0.30 As shown in Table 3, all of the specimens of Examples 6 to 10 made of the sliding material of the present invention had a specific wear amount of Comparative Example 2. Compared with small wear resistance, it was excellent. The coefficient of dynamic friction was also low at 0.05.
  • Polyamide (nylon 6) resin powder and sodium benzoate powder were mixed at a volume ratio of 50:50 with a mixer for 5 minutes to obtain a mixed powder.
  • a resin cylinder having an inner diameter ⁇ i> 8 mm X outer diameter ⁇ 8.7 mm X height t3 mm was formed.
  • the molded body was washed with warm water at 80 ° C for 10 hours with an ultrasonic cleaner to elute the sodium benzoate powder. Thereafter, it was dried at 100 ° C. for 8 hours to obtain a porous resin cylinder having a communication porosity of 49%.
  • a sintered metal cylinder (internal porosity: 30%, Cu—Sn type) having an inner diameter of ⁇ 8.5 mm, an outer diameter of ⁇ 16 mm, and a height of t3 mm was prepared.
  • the porous resin cylinder was press-fitted into the sintered metal cylinder, and the inner surface was processed to obtain a plain bearing having an inner diameter c) of 8 mm X outer diameter ⁇ 16 mm X height t3 mm.
  • This plain bearing was immersed in ester oil (manufactured by Nippon Oil & Fats Co., Ltd .: H481R), vacuum impregnation treatment was performed, and oil was sealed in the pores.
  • the clearance between the shaft and plain bearing was 30 im (measured at 25 ° C).
  • the bearing was immersed in water (temperature: 25 ° C) for 150 hours, and the dimensional change (outer diameter part) was measured.
  • the dimensional change was 30 zm or less, it was judged as ⁇ , and when it was larger than 30 zm, it was judged as X.
  • the measurement items are (a) sliding bearing wear, (b) shaft wear, (c) dynamic friction coefficient at the end of the test, (d) shaft stiffening, (e) water absorption Dimensional change at the time (judgment of ⁇ and X) was measured.
  • a sintered metal cylinder with an inner diameter of 8 mm, an outer diameter of 16 mm, and a height of t3 mm (communication porosity: 30%, Cu-Sn type) was used as a sliding bearing.
  • This sintered metal bearing was immersed in ester oil (manufactured by Nippon Oil & Fats: H481R), vacuum impregnation treatment was performed, and oil was sealed in the pores.
  • ester oil manufactured by Nippon Oil & Fats: H481R
  • vacuum impregnation treatment was performed, and oil was sealed in the pores.
  • the friction and wear test and the dimensional change due to standing in water were measured. The results are shown in Table 4.
  • Polyamide (nylon 6) resin powder and sodium benzoate powder were mixed at a volume ratio of 70:30 for 5 minutes with a mixer to obtain a mixed powder.
  • a resin cylinder having an inner diameter ⁇ i> 8 mm, an outer diameter ⁇ 16 mm, and a height t3 mm was formed.
  • the molded body was washed with warm water at 80 ° C for 10 hours with an ultrasonic cleaner to elute the sodium benzoate powder. Thereafter, it was dried at 100 ° C. for 8 hours to obtain a porous resin cylinder having a communication porosity of 29%.
  • This porous resin cylinder was immersed in ester oil (manufactured by Nippon Oil & Fats: H481R), vacuum impregnation treatment was performed, and oil was sealed in the pores.
  • ester oil manufactured by Nippon Oil & Fats: H481R
  • a friction / abrasion test and measurement of dimensional changes due to standing in water were performed under the same conditions as in Example 11. The results are shown in Table 4.
  • Example 11 As shown in Table 4, in Example 11 in which the sintered metal body and the resin porous body layer were used in combination, the wear of the bearing and the counterpart material shaft was eliminated, and the dynamic friction coefficient was as low as about 0.05. Indicates the value. In addition, there is little dimensional change due to water absorption.
  • Comparative Example 3 in which a plain bearing was constructed using only a sintered metal body, the shaft bearing was worn and the coefficient of friction was as high as 0.35.
  • Comparative Example 4 where a plain bearing was constructed using only a porous resin body, there was no wear on the bearing and shaft, but the dimensional change due to water absorption was large and the shaft was stiff.
  • the sliding material of the present invention has excellent heat resistance, low friction coefficient, wear resistance, and the like. Therefore, the sliding bearing, gear, sliding sheet, seal ring, roller, rolling bearing retainer, rolling It can be suitably used as a material for sliding members such as seals for roller bearings, seals for linear motion bearings, spacers inserted between balls of balls and balls, races for rolling bearings, and various carriages.
  • FIG. 1 is a cross-sectional view of a bush type plain bearing with a flange.
  • FIG. 2 is a sectional view of a thrust type plain bearing.
  • FIG. 3 is a sectional view of a radial type plain bearing.
  • FIG. 4 is a sectional view of a thrust and radial mixed type plain bearing.
  • FIG. 5 is a sectional view of a thrust and radial mixed type plain bearing. Explanation of symbols 1 Slide bearing

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Abstract

 本発明の摺動材料は、30%以上の連通孔率を有する樹脂多孔体に潤滑油を含浸してなり、該樹脂多孔体は、気孔形成材が配合された樹脂を成形して成形体とした後、該気孔形成材を溶解し、かつ上記樹脂を溶解しない溶媒を用いて上記成形体から上記気孔形成材を抽出して得られる連通孔を有する。この摺動材料を用いたすべり軸受は、相手材と摺動する摺動面を有する摺動材に上記摺動材料を用い、該摺動材を支持するとともに潤滑油を供給する金属焼結体の潤滑油供給層とを有する。

Description

明 細 書
摺動材料およびすベり軸受
技術分野
[0001] 本発明は摺動部材を形成するための摺動材料およびこの摺動材料を用いたすべり 軸受に関し、清浄雰囲気、真空などの低圧雰囲気下で使用される摺動部材を形成 するための摺動材料、軟質の相手材あるいは高度な回転精度が要求されるすべり軸 受に関する。
背景技術
[0002] 潤滑性樹脂組成物などの摺動材料を成形して得られる摺動部材に求められる機能 は、年々厳しさを増しており、初期状態における優れた低摩擦'低摩耗化と、その初 期摺動性を長期間維持することが強く求められている。上記摺動材料として、潤滑油 を配合した樹脂材料を用いる場合、基材となる樹脂と潤滑油の親和性調整、潤滑油 の導通路となる充填材の配合、混合条件の調整などで摺動特性の向上を目指してき た。近年では、例えば、潤滑油を含浸した多孔質シリカを配合した樹脂材料を用いる ことで、更なる摺動特性の向上を実現させたもの(特許文献 1)が開示されている。
[0003] また、半導体の製造設備などにおける閉された清浄な雰囲気、特に真空などの低 圧の清浄雰囲気で使用される真空用の摺動材料では、潤滑剤から発生する蒸気や 飛散する微粒子が存在すると精密部品の性能に悪影響を及ぼす。このため、上記要 求特性に加えて、高い低発塵性も要求されている。このような摺動材料では、その充 填材として、低蒸気圧の液体潤滑剤や、ポリテトラフルォロエチレン、二硫化モリブデ ン、二硫化タングステンなどの固体潤滑剤、または金、銀、鉛などの軟質金属が使用 されている。
[0004] し力、しながら、従来の潤滑油を配合した樹脂材料は、摺動部材への成形時におい て該潤滑油が分解されることを避けるため、樹脂の成形温度に耐え得る耐熱性を有 する潤滑油を選定する必要があった。よって、樹脂として成形温度の高いスーパーェ ンプラは使用できないとレ、う問題がある。
[0005] また、真空条件下の用途に用いる場合、使用する潤滑油の蒸気圧が、真空条件に 耐え得る程度に低い場合であっても、該潤滑油の分解温度が低い場合では使用で きないという問題があった。
[0006] 繊維補強材などを配合して機械的強度を向上させる場合、該繊維と樹脂との濡れ 性が重要となるが、介在する潤滑油の影響のため十分に強度を向上させることが難 しい。また、射出成形時において樹脂とスクリューの間ですベりを生じさせずに安定し た原料供給量を確保するため、配合できる潤滑油量は最大でも 10体積%程度であ り、使用条件によっては潤滑油量が不足する場合があった。
潤滑油を含浸した多孔質シリカを配合した樹脂材料 (特許文献 1)は、潤滑油配合 量を従来より多量に配合できるよう改善したものであるが、その場合でも潤滑油配合 量は最大で 30体積%であり、過酷な使用環境では潤滑油不足となる可能性がある。 また、上述の樹脂と潤滑油の選定問題は残っており、耐熱性の必要とする用途など における使用は困難である。
[0007] また、上記した半導体の製造設備などの清浄雰囲気や低圧雰囲気に使用されてい る固体潤滑方式の摺動材料は、高面圧や高速などの過酷な使用条件では十分な摺 動特性を有するとはいえない。例えば、ポリテトラフルォロエチレンは高速条件では 自身の摺動発熱により溶融摩耗するため耐摩耗性が低いという問題がある。また二 硫化モリブデンは主にコーティングとして使用される力 高面圧条件では薄いコーテ イング膜が剥離しやすいという問題がある。
[0008] 含油摺動材料の応用例として焼結金属含油軸受ゃ樹脂含油軸受などのすべり軸 受がある。焼結金属含油軸受は、線膨張の相違によるダキツキがない、加工精度に 優れるなどの利点を有する一方、軟質金属の軸相手では、軸を摩耗させるおそれが あるなどの欠点がある。また、樹脂含油軸受は、潤滑油を樹脂成形体中に分散させ ておくことで自己潤滑性を有し、軟質材相手でも相手材を攻撃しないなどの利点を 有する一方、金属材料と比較して線膨張係数、吸水率が大きい樹脂材料を用いるの で、使用温度領域が広い場合、低温時には樹脂の収縮により軸へのダキツキが発生 する。また、高温時には外径側ハウジングからの拘束を受けて、体積膨張が内径側 へ逃げて内径寸法が小さくなり軸へのダキツキが発生する。
このため、両者の利点を生力 つつ、欠点を補ったすべり軸受の開発がなされてい る。例えば回転精度が要求される分野への適用として、金属材料の表面に膜厚が 20 β m程度の樹脂コーティングを施した複層すべり軸受や、優れた寸法精度などを有 しつつ軟質相手材を摩耗させないすべり軸受として、軸と摺動する摺動面は多孔質 樹脂層であり、その外径側が潤滑油供給層となる焼結金属層としたもの(特許文献 2 )などが開示されている。
[0009] しかしながら、近年、事務機器等に使用するすべり軸受に要求される回転精度およ びその耐久性は年々厳しくなつてきており、上記複層すべり軸受であっても固体潤滑 剤の効果がなくなればコーティング膜が剥がれ落ち、下地の金属材料が露出するた め、耐久性に劣るという問題がある。また、摺動面を多孔質樹脂層とした場合でも、該 多孔質樹脂層の連通孔率によっては、上記要求性能を満足するだけの摺動特性が 得られない可能性がある。
特許文献 1 :特開 2002— 129183号公報
特許文献 2:特開 2002— 364647号公報
発明の開示
発明が解決しょうとする課題
[0010] 本発明の目的は、潤滑油を含有する摺動材料において、高機械的強度と潤滑油 高配合とを両立させ、かつ、用途や仕様に応じて樹脂材料と潤滑油とを任意に組み 合せること力 Sできることにある。
本発明の他の目的は、真空条件下での使用においても潤滑油起源のガス発生が なく低発塵性である摺動材料の提供を目的とする。
本発明のさらに他の目的は、上記摺動材料を用いたすべり軸受に関し、特に軟質 の相手材あるいは高度な回転精度が要求されるすべり軸受の提供を目的とする。 課題を解決するための手段
[0011] 本発明の摺動材料は、 30。/。以上の連通孔率を有する樹脂多孔体に潤滑油を含浸 してなる摺動材料であって、上記樹脂多孔体は、気孔形成材が配合された樹脂を成 形して成形体とした後、該気孔形成材を溶解し、かつ樹脂を溶解しない溶媒を用い て成形体から気孔形成材を抽出して得られる連通孔を有することを特徴とする。 また、気孔形成材が無機塩化合物および有機塩ィ匕合物から選ばれる少なくとも 1つ の化合物であり、特にアルカリ性物質であることを特徴とする。
また、真空用途の摺動材料として用いる場合、上記潤滑油は、 40°Cにおける蒸気 圧が 1. 0 X 10— 5Pa以下であることを特徴とする。
[0012] 本発明のすべり軸受は、相手材と摺動する摺動面を有する摺動材と、該摺動材を 支持するとともに潤滑油を供給する潤滑油供給層とを有し、上記摺動材が上記本発 明の摺動材料で形成されてなることを特徴とする。また、上記潤滑油供給層が金属 焼結体で形成されてなることを特徴とする。
発明の効果
[0013] 本発明の摺動材料は、 30%以上の連通孔率を有する樹脂多孔体に潤滑油を含浸 して得られるので、用途や仕様に応じた任意の樹脂を選択できる。この結果、優れた 強度、耐熱性、低摩擦係数、耐摩耗性などを併せもつ摺動材料とできる。
また、上記樹脂多孔体が 30%以上の連通孔率を有するので、該摺動材料から得ら れた摺動部材は、長期間にわたって潤滑油が摺動材料より供給され、優れた耐久性 を示す。また、回転に要するトノレクが小さいので、モータなどの駆動装置に、本発明 の摺動材料により得られたすべり軸受やすべりシートを用いることにより、該装置を小 型ィ匕すること力 Sできる。
また、摺動材料に含浸する潤滑油を 40°Cにおける蒸気圧が 1. 0 X 10— 5Pa以下の ものを選択することができるので、真空条件下(1. 0 X 10— 4Pa)においても上記潤滑 油の蒸発がなく優れた低発塵性を有するとともに、その耐久性にも優れ長期使用が 可能な摺動材料が得られる。
また本発明の摺動材料を用いたすべり軸受は、潤滑油を摺動面に長期間、連続的 に供給できる。その結果、低い摩擦係数を長時間持続でき、金属接触による異音の 発生を抑えることができる。
また、摺動面となる樹脂多孔体層は、上記摺動材料の成形方法で得られるので、 相手軸、使用条件に応じて樹脂および充填材などを任意に選択でき、優れた強度、 耐熱性、低摩擦係数、耐摩耗性などを付与することができる。
また、上記潤滑油供給層が金属焼結体で形成されてなるので、線膨張は通常のハ ウジングあるいは軸の金属材料とほとんど同じであり、寸法精度あるいは回転精度に 優れ、軟質の相手軸を摩耗させることがない。
発明を実施するための最良の形態
[0014] 本発明の摺動材料は、気孔形成材が配合された樹脂を成形して成形体とした後、 該気孔形成材を溶解し、かつ上記樹脂を溶解しない溶媒を用いて上記成形体から 上記気孔形成材を抽出して得られた連通孔を有する樹脂多孔体に潤滑油を含浸さ せることで得られる。
該摺動材料は、樹脂と潤滑油を用途や仕様に応じて選択することにより、任意の摺 動部材の材料として使用することができる。摺動部材としては、例えば、すべり軸受、 歯車、すべりシート、シールリング、ローラ、転がり軸受の保持器、転がり軸受のシ一 ノレ、直動軸受のシール、ボールねじのボールとボールの間に入れるスぺーサ、転が り軸受のレース、各種キャリッジなどが挙げられる。
以下、本発明の摺動材料を構成する樹脂、気孔形成材、充填材、成形方法、抽出 方法などについて説明する
[0015] 球体を点接触により最も密に充填する形態として面心立方格子、六方最密充填が あり、それらの充填率は、(球の体積 ÷外接立方体の体積) ÷ (正三角形の高さ ÷底辺 )÷ (正四面体の高さ ÷一辺)で計算され、共に 74%である。 (100—充填率)として定 義される連通孔率としては 26%になる。
以上の計算は、同一サイズの球体を考えた場合である力 複数のサイズの球体を 充填した場合は、六方最密充填よりも充填率は大きくなり、連通孔率は小さくなる。 また、粉末状の球体樹脂粒子を圧縮成形した後に焼結する場合、点接触はあり得 ず、球体樹脂粒子は変形して面接触する。このため、六方最密充填よりも充填率はよ り大きくなり、連通孔率はより小さくなる。このため従来の焼結樹脂成形体の連通孔率 は 20%程度が限界となっている。
[0016] 本発明における連通孔率は、上記の連通孔率と略同一定義で、かつ気孔が連続し ている状態の連通孔率をいう。すなわち、相互に連続している気孔の総体積が樹脂 成形体に占める割合をいう。
具体的には、連通孔率は数 1内の式(1)に示す方法で算出した。
[数 1] [洗浄前] [洗浄後]
V , , w v3,w3
ヽ r Λ
Figure imgf000007_0002
Figure imgf000007_0001
気孔形成材 樹脂 気孔 気孔形成材 樹脂
連通孔率(%) = ■(1 ) ここで
v3 = v2+ v1
V2' = (W3 -W1 ) I p 上記、数 1において、各符号の意味を以下に示す。
V;加熱圧縮成形法にて成形された洗浄前成形体の体積
P;加熱圧縮成形法にて成形された洗浄前成形体の密度
w;加熱圧縮成形法にて成形された洗浄前成形体の重量
V;樹脂粉末の体積
1
P ;樹脂粉末の密度
1
w;樹脂粉末の重量
1
V;気孔形成材の体積
2
P ;気孔形成材の密度
2
W;気孔形成材の重量
2
V;洗浄後の多孔体の体積
3
W;洗浄後の多孔体の重量
3
V ;洗浄後に多孔体に残存する気孔形成材の体積
2
本発明においては、以下に述べる製造方法により、 30%以上、好ましくは 30 %、より好ましくは 30〜70%の連通孔率を有する樹脂多孔体が得られる。
[0018] 本発明に使用できる樹脂多孔体は、気孔形成材が配合された樹脂を成形して成形 体とした後、該気孔形成材を溶解し、かつ上記樹脂を溶解しない溶媒を用いて成形 体から気孔形成材を抽出して得られる。例えば、成形温度 X°Cの樹脂 Aに、この X°C より高い融点 Y°Cを有する水溶性粉末 Bを配合して、 X°Cで成形して成形体とした後 、該成形体より水溶性粉末 Bを水で抽出して多孔体が得られる。
[0019] 本発明に使用できる樹脂としては、熱可塑性樹脂、熱硬化性樹脂、エラストマ一ま たはゴムなどの樹脂粉末やペレットを使用できる。樹脂粉末、ペレットの粒径や形状 は、溶融成形する場合には、溶融時に気孔形成材と混練されるので、特に限定され るものではない。ドライブレンドしてそのまま圧縮成形する場合には l〜500 x mの平 均粒径が好ましい。
[0020] 熱可塑性樹脂または熱硬化性樹脂としては、例えば、低密度ポリエチレン、高密度 ポリエチレン、超高分子量ポリエチレンなどのポリエチレン樹脂、変性ポリエチレン榭 脂、水架橋ポリオレフイン樹脂、ポリアミド樹脂、芳香族ポリアミド樹脂、ポリスチレン樹 脂、ポリプロピレン樹脂、シリコーン樹脂、ウレタン樹脂、ポリテトラフルォロエチレン樹 脂、クロ口トリフルォロエチレン樹脂、テトラフルォロエチレン.へキサフルォロプロピレ ン共重合体樹脂、テトラフルォロエチレン 'パーフルォロアルキルビニルエーテル共 重合体樹脂、フッ化ビニリデン樹脂、エチレン'テトラフルォロエチレン共重合体樹脂 、ポリアセタール樹脂、ポリエチレンテレフタラート樹脂、ポリブチレンテレフタラート榭 脂、ポリフエ二レンエーテル樹脂、ポリカーボネート樹脂、脂肪族ポリケトン樹脂、ポリ ビュルピロリドン樹脂、ポリオキサゾリン樹脂、ポリフエ二レンサルフイド樹脂、ポリエー テルサルフォン樹脂、ポリエーテルイミド樹脂、ポリアミドイミド樹脂、ポリエーテルエー テルケトン樹脂、熱可塑性ポリイミド樹脂、熱硬化性ポリイミド樹脂、エポキシ樹脂、フ ェノール樹脂、不飽和ポリエステル樹脂、ビュルエステル樹脂などを例示できる。また 、上記合成樹脂から選ばれた 2種以上の材料の混合物、すなわちポリマーァロイなど を例示できる。
[0021] エラストマ一またはゴムとしては、例えば、アクリロニトリルブタジエンゴム、イソプレン ゴム、スチレンゴム、ブタジエンゴム、二トリノレゴム、クロロプレンゴム、ブチルゴム、ァク リルゴム、シリコーンゴム、フッ素ゴム、エチレンプロピレンゴム、クロロスルフォン化ポリ エチレンゴム、塩素化ポリエチレンゴム、ェピクロルヒドリンゴム等の加硫ゴム類;ポリウ レタンエラストマ一、ポリエステノレエラストマ一、ポリアミドエラストマ一、ポリブタジエン 系エラストマ一、軟質ナイロン系エラストマ一等の熱可塑性エラストマ一類が例示でき る。
[0022] 本発明の摺動材料を、真空条件下で使用する場合では、該真空条件下では熱伝 導率が大気中での場合と比較して低くなるので、軸受の使用温度は高くなることが多 レ、。よって上記列挙した樹脂の中で、特にポリテトラフルォロエチレン樹脂、ポリエー テルエーテルケトン樹脂、ポリイミド樹脂などの耐熱性に優れた樹脂が好ましい。
[0023] 気孔形成材としては、樹脂の成形温度よりも高い融点を有し、該樹脂に配合されて 成形体とされた後、その樹脂を溶解しない溶媒を用いて成形体から溶解されて抽出 できる物質であれば使用できる。
気孔形成材は、無機塩化合物、有機塩化合物、またはこれらの混合物であることが 好ましぐ特に洗浄抽出工程が容易となる水溶性物質であることが好ましい。また、ァ ルカリ性物質、好ましくは防鲭剤として使用できる弱アルカリ性物質が好ましい。弱ァ ルカリ塩としては、有機アルカリ金属塩、有機アルカリ土類金属塩、無機アルカリ金属 塩、無機アルカリ土類金属塩などが挙げられる。未抽出分が脱落したときも、比較的 軟らかぐ転動面やすべり面を損傷し難いことから、有機アルカリ金属塩、有機アル力 リ土類金属塩を用いることが好ましい。なお、これらの金属塩は 1種または 2種以上混 合して用いてもよい。また、洗浄用溶媒として安価な水を使用することができ、気孔形 成時における廃液処理などが容易となることから水溶性の弱アルカリ塩を使用するこ とが好ましい。
また、成形時における気孔形成材の溶解を防止するため、気孔形成材は使用する 樹脂の成形温度よりも高い融点の物質を使用する。
[0024] 本発明に好適に用いることができる水溶性有機アルカリ金属塩としては、安息香酸 ナトリウム(融点 430°C)、酢酸ナトリウム(融点 320°C)またはセバシン酸ナトリウム(融 点 340°C)、コハク酸ナトリウム、ステアリン酸ナトリウムなどが挙げられる。融点が高く 、多種の樹脂に対応でき、かつ水溶性が高いという理由から、安息香酸ナトリウム、酢 酸ナトリウムまたはセバシン酸ナトリウムが特に好ましい。
無機アルカリ金属塩としては、例えば、炭酸カリウム、モリブデン酸ナトリウム、モリブ デン酸カリウム、タングステン酸ナトリウム、三リン酸ナトリウム、ピロリン酸ナトリウム、メ タリン酸ナトリウム、硝酸カルシウムなどが挙げられる。
[0025] 気孔形成材は摺動材料の用途に応じた平均粒径を管理する。摺動材料をすベり 軸受に使用する場合、平均粒径が 1000 x m程度までは使用可能である。
[0026] 気孔形成材の割合は、樹脂粉末、多孔体形成材料および充填材などの他の材料 を含めた全量に対して、 30体積%〜90体積%、好ましくは 40体積%〜70体積%と する。 30体積%未満では多孔体の気孔が連続孔になり難ぐ 90体積%をこえると所 望の機械的強度が得られなレ、。
また配合時において、気孔形成材の抽出に使用する溶媒に不溶な充填材を配合 してもよい。
[0027] 例えば摺動材料の摩擦 ·摩耗特性を改善して各種機械物性を向上させる目的で、 ガラス繊維、ピッチ系炭素繊維、 PAN系炭素繊維、ァラミド繊維、アルミナ繊維、ポロ ン繊維、炭化ケィ素繊維、窒化ケィ素繊維、窒化硼素繊維、石英ウール、金属繊維 等の繊維類またはこれらを布状に編んだもの、炭酸カルシウム、リン酸リチウム、炭酸 リチウム、硫酸カルシウム、硫酸リチウム、タルク、シリカ、クレー、マイ力等の鉱物類、 酸化チタンウイスカ、チタン酸カリウムウイスカ、ホウ酸アルミニウムウイスカ、硫酸カル シゥムゥイス力などの無機ウイスカ類、カーボンブラック、黒鉛、ポリエステル繊維、ポリ イミド樹脂やポリべンゾイミダゾール樹脂等の各種熱硬化性樹脂などを配合できる。 また、摺動性を向上させる目的で、アミノ酸化合物やポリオキシベンゾィルポリエス テル樹脂、ポリべンゾイミダゾール樹脂、液晶樹脂、ァラミド樹脂のパルプ、ポリテトラ フルォロエチレンゃ窒化硼素、二硫化モリブデン、二硫化タングステン等を配合でき る。
[0028] また、摺動材料の熱伝導性を向上させる目的で、炭素繊維、金属繊維、黒鉛粉末 、酸化亜鉛、窒化アルミ粉等を配合してもよい。および上記充填材を複数組み合せ て使用することも可能である。
なお、この発明の効果を阻害しない配合量で一般合成樹脂に広く適用しえる添カロ 剤を併用してもよい。例えば離型剤、難燃剤、帯電防止剤、耐候性改良剤、酸化防 止剤、着色剤、導電性付与剤等を適宜添加してもよぐこれらを添加する方法も特に 限定されるものではない
[0029] 樹脂材料と気孔形成材の混合法は特に限定されるものではなくドライブレンド、溶 融混練など樹脂の混合に一般に使用する混練法が適用できる。
また、気孔形成材を液体溶媒中に溶解させて透明溶液とした後、この溶液に樹脂 粉末を分散混合させて、その後、この溶媒を除去する方法を用いることができる。 分散混合させる方法としては、液中混合できる方法であれば特に限定されるもので はなぐボールミル、超音波分散機、ホモジナイザー、ジューサーミキサー、ヘンシェ ノレミキサーなどが例示できる。また、分散液の分離を抑えるために少量の界面活性剤 を添加することも有効である。なお、混合時においては、混合により気孔形成材が完 全に溶解するよう溶媒量を確保する。
[0030] また、溶媒を除去する方法としては、加熱蒸発、真空蒸発、窒素ガスによるパブリン グ、透析、凍結乾燥などの方法を用いることができる。手法が容易で、設備が安価で あることから加熱蒸発により液体溶媒の除去を行なうことが好ましい。
樹脂に気孔成形材を配合した混合物の成形に関しては、圧縮成形、射出成形、押 し出し成形、ブロー成形、真空成形、トランスファ成形などの任意の成形方法を採用 できる。また成形前に作業性を向上させるため、ペレットやプリプレダなどに加工して もよレ、。成形は最終製品である摺動部材の形状に合せて成形することが好ましい。ま た、成形後において切削加工などにより形状仕上げを行なう。
[0031] 特に摺動材料をすベり軸受として使用する場合には、すべり軸受としての潤滑性を 損なわない限り、中間製品または最終製品の形態において、別途、例えばァニール 処理等の化学的または物理的な処理によって性質改善のための変性ができる。また
、成形前に作業性を向上させるため、ペレットやプリプレダなどにカ卩ェしてもよい。
[0032] 得られた成形体からの気孔形成材の抽出は、上記気孔形成材を溶解し、かつ上記 樹脂を溶解しない溶媒で成形体を洗浄することにより行なう。
該溶媒としては、例えば、水、および水と相溶しうる溶媒としてアルコール系、エステ ル系、ケトン系溶媒などを用いることができる。これらの中で、樹脂および気孔形成材 の種類によって上記条件に従い適宜選択される。また、これらの溶媒は 1種または 2 種以上を混合し使用してもよい。廃液処理などが容易、安価などの利点から水を用 レ、ることが好ましい。
該抽出処理を行なうことにより、気孔形成材が充填されていた部分が溶解され、該 溶解部分に気孔が形成された樹脂製多孔体が得られる。
[0033] 本発明の摺動材料は、上記樹脂多孔体に潤滑油を含浸させることで得られる。
含浸する潤滑油としては、例えば、スピンドル油、冷凍機油、タービン油、マシン油 、ダイナモ油、ノ フィン系鉱油、ナフテン系鉱油等の鉱油、ポリブデン、ポリひォレ フィン、アルキルベンゼン、アルキルナフタレン、脂環式化合物等の炭化水素系合成 油、または、天然油脂やポリオールエステル油、リン酸エステル、ジエステル油、ポリ グリコール油、シリコーン油、ポリフエニルエーテル油、アルキルジフエニルエーテル 油、フッ素化油等の非炭化水素系合成油等、一般に使用されている潤滑油であれ ば特に限定することなく使用できる。
[0034] また真空条件下で使用する場合の潤滑油としては、 40°Cにおける蒸気圧が 1. 0 X 10— 5Pa以下である任意の潤滑油を使用できる。潤滑油の 40°Cにおける蒸気圧が 1. 0 X 10— 5Pa以下であると、真空中で潤滑油の発散を防止することができ、真空条件 下でも好適に使用することができる。
上記潤滑油としては、例えば、上記の低蒸気圧となるように高度に精製した石油系 潤滑油、アルキル化シクロペンタン系油、パーフルォロポリエーテル油などが挙げら れる。
真空条件下での使用に十分耐えうる潤滑油であり、耐熱性、耐薬品性、耐溶剤性 および耐荷重性などに優れることからアルキルィ匕シクロペンタン系油を用いることが 好ましレ、。また、摺動面に力、かる面圧が低い場合には、パーフルォロポリエーテル油 を好適に用いることができる。
上記アルキル化シクロペンタン系油は、下記の化 1に示す構造の潤滑油である。
[化 1] 式中、 Rは直鎖状または分岐状のアルキル基であり、 mは 3〜4の整数である。 上記アルキル化シクロペンタン系油の具体例としては、トリ(2—オタチルドデシル) シクロペンタン(蒸気圧(40°C) : 1 · 0 X 10— 8Pa NYE LUBICANTS社製 NYE S YNTHETIC OIL 2001A)が挙げられる。
[0035] パーフルォロポリエーテル油としては、上記蒸気圧条件を満たすものであれば直鎖 状、分岐状のいずれも使用できる。パーフルォロポリエーテル油の具体例としては、 デムナム S— 200 (蒸気圧(40°C) : 1. 0 X 10— 6Pa ダイキン工業社製)、フォンブリン 丫1^¥八〇140713 (蒸気圧(40°0 : 1. 0 X 10— 9Pa ソルべイソレクシス社製)、フォ ンブリン Z25 (蒸気圧(40。C) : 1. O X 10— 9Pa ソルべイソレクシス社製)、フォンブリン Z60 (蒸気圧(40。C) : 1. O X 10— UPa ソルべイソレクシス社製)、クライトツタス 143A C (蒸気圧(40。C) : 1. 0 X 10— 5Pa デュポン社製)、クライトツタス 143AD (蒸気圧(4 0。C) : 8. O X 10— 7Pa デュポン社製)、クライトツタス L220 (蒸気圧(40。C) : 6. 0 X 1 0— 8Pa デュポン社製)などが挙げられる。
[0036] 上記潤滑油は、上記蒸気圧条件を満たすものであれば、単独で、または混合して 使用できる。
上記潤滑油には、本発明の目的を損なわない範囲で必要に応じて、極圧剤、酸化 防止剤、防鲭剤、流動点降下剤、無灰系分散剤、金属系清浄剤、界面活性剤、摩 耗調整剤などを配合できる。酸化防止剤としては、フエノール系、アミン系、ィォゥ系 などを単独または、混合して使用できる。
[0037] 本発明の摺動材料の含浸方法としては、樹脂多孔体の内部まで含浸できる方法で あればよい。潤滑油が満たされた含浸槽に樹脂多孔体を浸潰した後、減圧して含浸 する減圧含浸が好ましい。また、高粘度のシリコーン油などを用いる場合、加圧含浸 すること力 Sできる。これらを組み合せた加圧減圧含浸としてもょレ、。
[0038] 以上のように本発明の摺動材料は、その成形時においては潤滑油を含有していな いため、樹脂材料として成形温度が 200°C以下のポリエチレン樹脂、ポリアセターノレ 樹脂などから、 300°Cをこえるポリテトラフルォロエチレン樹脂、ポリエーテルエーテ ルケトン樹脂などまで広範囲に自由に選択できると共に、充填材も潤滑油の影響なく 配合できる。例えば、樹脂多孔体を繊維強化すれば高強度の摺動材料とでき、耐熱 性の高い樹脂と潤滑油を使用すれば耐熱性摺動材料とできる。
[0039] 以下、本発明のすべり軸受の支持体であり、かつ潤滑油供給層として用いられる金 属焼結体について説明する。
樹脂多孔体層の反摺動面に配設する潤滑油供給層は、潤滑油を保持して摺動面 に潤滑油を供給できる構造、材質であれば使用できる。好適な潤滑油供給層として は金属焼結体が挙げられる。金属焼結体は優れた寸法精度を維持して、潤滑油を 供給できる。また、寸法精度を維持するために、金属焼結体の層厚さは樹脂多孔体 層の層厚さよりも厚くする。本発明のすべり軸受の場合、すべり軸受を形成する材料 の大部分を金属焼結体とする。
金属焼結体としては、 Fe系焼結金属、 Cu系焼結金属、 Fe Cu系焼結金属等が 挙げられ、成分として C、 Zn、 Sn等を含んでもよい。また、成形性や離型性を向上さ せるためバインダーを少量添加してもよレ、。さらに、アルミニウム系で Cu、 Mg、 Si等 を配合した材料や金属 合成樹脂で鉄粉をエポキシ系の合成樹脂で結合させた材 料でもよレ、。さらにまた、樹脂多孔体層との密着性を向上させるため、成形を阻害し ない程度であれば表面処理を行なったり、接着剤等を使用することも可能である。
[0040] 高い寸法精度および回転精度と共に、機械的強度および耐久性に優れたすベり 軸受を得る場合には Fe系焼結金属が好ましい。ここで、「Fe系」とは Feの含有量が 重量比で 90%以上であることを意味する。この条件を満たす限り、 Cu、 Sn、 Zn、 C 等の他の成分を含有していてもよい。また、「Fe」にはステンレスも含まれる。
[0041] Fe系焼結金属は、例えば、 Feを上記の含有量配合した原料金属粉末 (成形性や 離型性を向上させるためバインダーを少量添加してもよい)を所定形状に成形し、脱 脂し、焼成して得られた焼結体に、必要に応じてサイジング等の後処理を施して形成 できる。焼結金属の内部には多孔質組織による多数の内部細孔があり、また、その表 面には内部細孔が外部に開口して形成された多数の表面開孔がある。
[0042] 本発明においては、樹脂多孔体層の層厚さが寸法精度を維持する上に重要となる 。樹脂多孔体層と潤滑油供給層との層厚関係について表 1を用いて詳細に説明する 。表 1は樹脂多孔体層 2 (内径: D、外径: D )を内層に、金属焼結体層 3 (内径: D、
1 2 2 外径: D )を外層に構成したすべり軸受 1の温度変化に伴う軸 4との隙間を検討した 表である。軸 4は直径(D ) φ 7· 97mmのァノレミニゥム合金 (Α5056)を用レ、、 20°Cに
4
おける軸とすべり軸受の内層との隙間を 30 / mとなるように設定した。この状態で全 体を 60°Cに上昇すると、樹脂多孔体層 2の体積膨張分が金属焼結体層 3に拘束さ れ、内径側に逃げるため上記隙間が減少する。なお、樹脂多孔体層 2と金属焼結体 層 3とは隙間なく密着しているものとし、検討した材料の線膨張係数 (/K)は、それ ぞれ以下の通りとする。
軸の材料であるァノレミニゥム合金 (A5056) : 0. 000023
軸受の外層となる金属焼結体 :0. 00002
軸受の内層となるポリエチレン(PE)樹脂 :0. 00013
軸受の内層となるポリフエ二レンスルファイド(PPS)樹脂 :0. 00006
[表 1]
Figure imgf000015_0001
Figure imgf000015_0002
表 1に示すように、線膨張係数の大きい樹脂を使用し、かつ樹脂多孔体層 2の層厚 (T )を厚くすれば、隙間の変化が大きくなるため、回転ムラの原因となり好ましくない 。このため隙間変化を小さくするためには樹脂多孔体層 2の層厚を薄くする必要があ る。樹脂多孔体層 2の線膨張係数の値にもよるが、好ましい範囲は、樹脂多孔体層 2 の層厚は 1000 μ m以下、より好ましくは 500 μ m以下である。
[0044] 金属焼結体と連通孔を有する樹脂多孔体層との接合は、相互に固定できる方法で あれば使用できる。例えば、圧入、ピン止め、コーティング、物理的な抜け止め等を 採用できる。
[0045] 焼結金属あるいは樹脂多孔体層に含浸させる油としては、上記摺動材に用いること ができる油が挙げられる。また、上記潤滑油には、本発明の目的を損なわない範囲 で、必要に応じて、極圧剤、酸化防止剤、防鲭剤、流動点降下剤、無灰系分散剤、 金属系清浄剤、界面活性剤、摩耗調整剤などを配合できる。酸化防止剤としては、 フエノール系、アミン系、ィォゥ系などを単独または、混合して使用できる。
含浸方法としては、焼結金属および樹脂多孔体層の内部まで含浸できる方法であ ればよい。潤滑油が満たされた含浸槽に樹脂多孔体層などを浸潰した後、減圧して 含浸する減圧含浸が好ましい。また、高粘度のシリコーン油などを用いる場合、加圧 含浸すること力できる。これらを組み合せた加圧減圧含浸としてもょレ、。
[0046] 本発明の摺動材料を用いたすべり軸受を図 1〜図 5により説明する。図 1〜図 5は、 それぞれすべり軸受の断面図である。
すべり軸受 1は、摺動面が樹脂多孔体層 2であり、反摺動面であって、樹脂多孔体 層 2の裏面に潤滑油供給層となる金属焼結体層 3がそれぞれ形成されている。
すべり軸受 1の形状としては、フランジ付きブッシュ型(図 1)、スラスト型(図 2)、ラジ アル型(図 3)、スラストおよびラジアル混合型(図 4、図 5)等があり、摺動部の形状に 合せて最適な軸受形状を選択できる。また、摺動面に溝を設けた形状とすることもで きる。
実施例
[0047] 以下、本発明の摺動材料についての実施例を挙げる。
実施例 1
超高分子量ポリエチレン粉末 (三井化学 (株)製ミペロン XM220)と安息香酸ナトリ ゥム粉末 (和光純薬 (株)製試薬)とを体積比 50: 50の割合でミキサーにて 5分間混 合して混合粉末を得た。この混合粉末を、加熱圧縮成形(200°C X 30分)した後、切 削加工にて所定の成形体( φ 3mm X 13mmの試験片)とした。該成形体を 80°Cの 温水で超音波洗浄器にて 10時間洗浄して安息香酸ナトリウム粉末を溶出させた。そ の後 100°Cで 8時間乾燥し連通孔率 48%の多孔体を得た。この多孔体にシリコーン 油(信越化学 (株)製 KF96H-6000 (動粘度 6000mm2/s (25°C) )を 60°Cにて真 空含浸して試験片を得た。含油率は多孔体全体積に対して 45%であった。
[0048] 実施例 2
ポリエーテルエーテルケトン樹脂粉末(ビタトレックス (株)製 150PF)と安息香酸ナ トリウム粉末 (和光純薬 (株)製試薬)とを体積比 50: 50の割合でミキサーにて 5分間 混合して混合粉末を得た。この混合粉末を、加熱圧縮成形(360°C X 30分)した後、 切削加工にて所定の成形体( φ 3mm X 13mmの試験片)とした。該成形体を 80°C の温水で超音波洗浄器にて 10時間洗浄して安息香酸ナトリウム粉末を溶出させた。 その後 100°Cで 8時間乾燥し連通孔率 48%の多孔体を得た。この多孔体にシリコー ン油(信越化学(株)製 KF96H— 6000 (動粘度 6000mm2/s (25°C) )を 60°Cにて 真空含浸して試験片を得た。含油率は多孔体全体積に対して 45%であった。
[0049] 実施例 3
ポリエーテルエーテルケトン樹脂粉末(ビタトレックス (株)製 150PF)と炭素繊維 (東 レ (株)製 MLD100)と安息香酸ナトリウム粉末 (和光純薬 (株)製試薬)とを体積比 4 0 : 10 : 50の割合でミキサーにて 5分間混合して混合粉末を得た。この混合粉末を、 加熱圧縮成形(360°C X 30分)した後、切削加工にて所定の成形体( φ 3mm X 13 mmの試験片)とした。該成形体を 80°Cの温水で超音波洗浄器にて 10時間洗浄し て安息香酸ナトリウム粉末を溶出させた。その後 100°Cで 8時間乾燥し連通孔率 48 %の多孔体を得た。この多孔体にシリコーン油(信越化学 (株)製 KF96H— 6000 ( 動粘度 6000mm2/s (25°C) )を 60°Cにて真空含浸して試験片を得た。含油率は多 孔体全体積に対して 45 %であつた。
[0050] 実施例 4
ポリエーテルエーテルケトン樹脂粉末(ビタトレックス (株)製 150PF)と炭素繊維 (東 レ (株)製 MLD100)と三リン酸ナトリウム粉末 (太平化学産業 (株)製 トリポリリン酸ソ ーダ)とを体積比 40 : 10 : 50の割合でミキサーにて 5分間混合して混合粉末を得た。 この混合粉末を、加熱圧縮成形(360°C X 30分)した後、切削加工にて所定の成形 体( φ 3mm X 13mmの試験片)とした。該成形体を 80°Cの温水で超音波洗浄器に て 10時間洗浄して三リン酸ナトリウム粉末を溶出させた。その後 100°Cで 8時間乾燥 し連通孔率 48%の多孔体を得た。この多孔体にシリコーン油(信越化学 (株)製 KF9 6H- 6000 (動粘度 6000mm2Zs (25°C) )を 60°Cにて真空含浸して試験片を得た 。含油率は多孔体全体積に対して 45%であった。
[0051] 実施例 5
ポリエーテルエーテルケトン樹脂粉末(ビタトレックス (株)製 150PF)と炭素繊維 (東 レ (株)製 MLD100)と硝酸カルシウム粉末 (和光純薬 (株)製試薬)とを体積比 40: 1 0 : 50の割合でミキサーにて 5分間混合して混合粉末を得た。この混合粉末を、加熱 圧縮成形(360°C X 30分)した後、切削加工にて所定の成形体( φ 3mm X I 3mm の試験片)とした。該成形体を 80°Cの温水で超音波洗浄器にて 10時間洗浄して硝 酸カルシウム粉末を溶出させた。その後 100°Cで 8時間乾燥し連通孔率 48 %の多孔 体を得た。この多孔体にシリコーン油(信越化学 (株)製 KF96H— 6000 (動粘度 60 OOmmVs (25°C) )を 60°Cにて真空含浸して試験片を得た。含油率は多孔体全体 積に対して 45%であった。
[0052] 比較例 1
超高分子量ポリエチレン粉末(三井化学 (株)製ミペロン XM220)とシリコーン油( 信越化学 (株)製 KF96H— 6000)とを体積比 90: 10の割合でミキサーにて 5分間混 合した後、加熱圧縮成形(200°C X 30分)し、切削加工にて所定の試験片( φ 3mm X I 3mm)を得た。
[0053] 実施例 1〜実施例 5および比較例 1で作製した試験片について、試験片の φ 3mm 面を回転するディスク相手に接触させるピンオンディスク試験を行なった。試験条件 を以下に示す。
試験片: φ 3mm X 13mm,軌道径 23mm
相手材: Φ 33mm X 6mm, ァノレミニゥム合金 A5056 (表面粗さ Ra = 0. 5 μ m) 面圧: 3MPa 周速: 4. 2m/分
温度:常温(25°C)
時間: 20時間
評価方法として、試験前のピン長さと試験後のピン長さとの差力 摩耗量を計算し た。動摩擦係数と併せて結果を表 2に示す。
[表 2]
Figure imgf000019_0001
表 2に示すように、本発明の摺動材料からなる実施例 1〜実施例 5の試験片は、す ベて比摩耗量が、 50 X 10— 8mm3/ (N'm)以下であり、耐摩耗性に優れていた。また 、動摩擦係数も 0. 05と低い値を示した。
[0054] 以下、真空条件下で用いられる摺動材料についての実施例を挙げる。
実施例 6
ポリエーテルエーテルケトン樹脂粉末(ビタトレックス社製 150PF)と安息香酸ナトリ ゥム粉末 (和光純薬 (株)製試薬)とを体積比 50: 50の割合でミキサーにて 5分間混 合して混合粉末を得た。この混合粉末を、加熱圧縮成形(360°C X 30分)した後、切 削加工にて所定の成形体( φ 3mm X 13mmの試験片)とした。該成形体を 80°Cの 温水で超音波洗浄器にて 10時間洗浄して安息香酸ナトリウム粉末を溶出させた。そ の後 100°Cで 8時間乾燥し連通孔率 48%の多孔体を得た。この多孔体にアルキル ィ匕シクロペンタン油(NYE LUBICANTS社製 NYESYNTHETIC OIL 2001 A)を真空含浸して試験片を得た。含油率は多孔体全体積に対して 45%であった。
[0055] 実施例 7 ポリエーテルエーテルケトン樹脂粉末(ビタトレックス社製 150PF)と安息香酸ナトリ ゥム粉末 (和光純薬 (株)製試薬)とを体積比 50: 50の割合でミキサーにて 5分間混 合して混合粉末を得た。この混合粉末を、加熱圧縮成形(360°C X 30分)した後、切 削加工にて所定の成形体( φ 3mm X 13mmの試験片)とした。該成形体を 80°Cの 温水で超音波洗浄器にて 10時間洗浄して安息香酸ナトリウム粉末を溶出させた。そ の後 100°Cで 8時間乾燥し連通孔率 48%の多孔体を得た。この多孔体にパーフル ォロポリエーテル油(ソルべイソレクシス社製フォンブリン Z60)を真空含浸して試験 片を得た。含油率は多孔体全体積に対して 45%であった。
[0056] 実施例 8
ポリエーテルエーテルケトン樹脂粉末(ビタトレックス社製 150PF)と炭素繊維 (東レ 製 MLD100)と安息香酸ナトリウム粉末 (和光純薬 (株)製試薬)とを体積比 40 : 10 : 50の割合でミキサーにて 5分間混合して混合粉末を得た。この混合粉末を、加熱圧 縮成形(360°C X 30分)した後、切削加工にて所定の成形体( φ 3mm X 13mmの 試験片)とした。該成形体を 80°Cの温水で超音波洗浄器にて 10時間洗浄して安息 香酸ナトリウム粉末を溶出させた。その後 100°Cで 8時間乾燥し連通孔率 48%の多 孔体を得た。この多孔体にアルキル化シクロペンタン油(NYE LUBICANTS社製 NYESYNTHETIC OIL 2001A)を真空含浸して試験片を得た。含油率は多孔 体全体積に対して 45 %であつた。
[0057] 実施例 9
ポリエーテルエーテルケトン樹脂粉末(ビタトレックス社製 150PF)と炭素繊維 (東レ 製 MLD100)と三リン酸ナトリウム粉末 (太平化学産業 (株)製 トリポリリン酸ソーダ) とを体積比 40 : 10 : 50の割合でミキサーにて 5分間混合して混合粉末を得た。この混 合粉末を、加熱圧縮成形(360°C X 30分)した後、切削加工にて所定の成形体( φ 3 mm X 13mmの試験片)とした。該成形体を 80°Cの温水で超音波洗浄器にて 10時 間洗浄して三リン酸ナトリウム粉末を溶出させた。その後 100°Cで 8時間乾燥し連通 孔率 48%の多孔体を得た。この多孔体にアルキル化シクロペンタン油(NYE LUB ICANTS社製 NYESYNTHETIC OIL 2001A)を真空含浸して試験片を得た。 含油率は多孔体全体積に対して 45%であった。 [0058] 実施例 10
ポリエーテルエーテルケトン樹脂粉末(ビタトレックス社製 150PF)と炭素繊維 (東レ 製 MLD100)と硝酸カルシウム粉末 (和光純薬 (株)製試薬)とを体積比 40 : 10 : 50 の割合でミキサーにて 5分間混合して混合粉末を得た。この混合粉末を、加熱圧縮 成形(360°C X 30分)した後、切削加工にて所定の成形体( φ 3mm X 13mmの試 験片)とした。該成形体を 80°Cの温水で超音波洗浄器にて 10時間洗浄して硝酸力 ルシゥム粉末を溶出させた。その後 100°Cで 8時間乾燥し連通孔率 48 %の多孔体を 得た。この多孔体にアルキル化シクロペンタン油(NYE LUBICANTS社製 NYES YNTHETIC OIL 2001A)を真空含浸して試験片を得た。含油率は多孔体全体 積に対して 45 %であつた。
[0059] 比較例 2
ポリフヱニレンサルフイド樹脂粉末(大日本インキ (株)製 T4AG)とアルキル化シクロ ペンタン油(NYE LUBICANTS社製 NYESYNTHETIC OIL 2001A)とを体 積比 95: 5の割合でミキサーにて 5分間混合した後、加熱圧縮成形(330°C X 30分) し、切削加工にて所定の試験片( φ 3mm X 13mm)を得た。
[0060] 実施例 6〜実施例 10および比較例 2で作製した試験片について、試験片の φ 3m m面を回転するディスク相手に接触させる真空ピンオンディスク試験を行なった。試 験条件を以下に示す。
雷式験 : φ dmm X 13mm、軌追径 23mm
ネ目手材: Φ 33mm X 6mm, SUS440C (硬さ: HRC60、表面粗さ: Ra = 0. 5 /i m) 面圧 : IMPa
真空度: 1〜: 10 X 10— 5Pa
周速 : 4. 2mZ分
温度 : 常温(25°C)
時間 : 20時間
評価方法として、試験前のピン長さと試験後のピン長さとの差から摩耗量を計算し た。動摩擦係数と併せて結果を表 3に示す。
[表 3] 比摩耗量
動摩擦係数
( 10"8mm3/ (N - m) )
6 100 0.05
7 100 0.05
実施例 8 200 0.05
9 200 0.05
10 200 0.05
比較例 2 >3000 (摩耗大のため途中停止) 0.30 表 3に示すように、本発明の摺動材料からなる実施例 6〜実施例 10の試験片は、 すべて比摩耗量が比較例 2に比べて小さぐ耐摩耗性に優れていた。また、動摩擦 係数も 0. 05と低い値を示した。
以下、すべり軸受についての実施例を挙げる。
実施例 11
ポリアミド (ナイロン 6)樹脂粉末と安息香酸ナトリウム粉末 (和光純薬 (株)製試薬)と を体積比 50 : 50の割合でミキサーにて 5分間混合して混合粉末を得た。この混合粉 末を用いて、内径 <i> 8mm X外径 Φ 8. 7mm X高さ t3mmの樹脂円筒を成形した。こ の成形体を 80°Cの温水で超音波洗浄器にて 10時間洗浄して安息香酸ナトリウム粉 末を溶出させた。その後 100°Cで 8時間乾燥し連通孔率 49%の樹脂多孔体円筒を 得た。また、内径 Φ 8. 5mm X外径 φ 16mm X高さ t3mmの焼結金属製円筒(連通 孔率:30%、 Cu— Sn系)を用意した。次に、この焼結金属製円筒内部に上記樹脂 多孔体円筒を圧入し、内径面を加工して内径 c) 8mm X外径 φ 16mm X高さ t3mm のすベり軸受を得た。このすベり軸受をエステル油(日本油脂社製: H481R)中に浸 し、真空含浸処理を行ない気孔の部分に油を封入した。
このすベり軸受を用いて以下の条件でラジアルすべり軸受試験を行なった。結果を 表 4に示す。
摩擦 ·摩耗試験条件を以下に示す。
(1)ネ目手材車由: A5056 (ァノレミニゥム合金、: Ra = 0. 8 μ m)、 φ 7. 97mm
(2)荷重 :24. 5N
(3)周速 :3m/分 (4)温度 :50°C
(5)時間 :120時間
なお、軸とすべり軸受の隙間は、 30 i m (25°Cで測定)とした。また、水中(温度: 2 5°C)に軸受を 150時間浸し、寸法変化(外径部)を測定した。寸法変化が 30 z m以 下の場合は〇、 30 z mよりも大きい場合は Xと判定した。測定項目は、(a)すべり軸 受の摩耗の有 ·無、(b)軸の摩耗の有 ·無、(c)試験終了時の動摩擦係数、 (d)軸へ のダキツキ、(e)吸水時の寸法変化(〇、 Xの判定)測定を行なった。
[0062] 比較例 3
内径 φ 8mm X外径 φ 16mm X高さ t3mmの焼結金属製円筒(連通孔率: 30%、 Cu— Sn系)をすベり軸受として使用した。この焼結金属軸受をエステル油(日本油 脂製: H481R)中に浸し、真空含浸処理を行ない気孔の部分に油を封入した。この すべり軸受を用いて実施例 11と同様の条件で摩擦'摩耗試験と水中放置による寸法 変化の測定を行なった。結果を表 4に示す。
[0063] 比較例 4
ポリアミド (ナイロン 6)樹脂粉末と安息香酸ナトリウム粉末 (和光純薬 (株)製試薬)と を体積比 70 : 30の割合でミキサーにて 5分間混合して混合粉末を得た。この混合粉 末を用いて、内径 <i> 8mm X外径 φ 16mm X高さ t3mmの樹脂円筒を成形した。こ の成形体を 80°Cの温水で超音波洗浄器にて 10時間洗浄して安息香酸ナトリウム粉 末を溶出させた。その後 100°Cで 8時間乾燥し連通孔率 29%の樹脂多孔体円筒を 得た。この樹脂多孔体円筒をエステル油(日本油脂製: H481R)中に浸し、真空含 浸処理を行ない気孔の部分に油を封入した。この樹脂多孔体円筒をすベり軸受とし て、実施例 11と同様の条件で摩擦 ·摩耗試験と水中放置による寸法変化の測定を行 なった。結果を表 4に示す。
[表 4] 実施例 1 1 比較例 3 比較例 4
軸受の摩耗 無 有 無
軸の摩耗 無 有 無
動摩擦係数 0.05 0.35 0.1 2
軸へのダキツキ 爐 有
吸水時の寸法変化 〇 〇 X
[0064] 表 4に示すように、金属焼結体と樹脂多孔体層を併用した実施例 11は、軸受およ び相手材軸の摩耗がなぐまた動摩擦係数も 0. 05程度と非常に低い値を示す。ま た、吸水による寸法変化も少ない。
一方、金属焼結体のみですベり軸受を構成した比較例 3は、軸受ゃ軸の摩耗が発 生し、かつ摩擦係数も 0. 35と高い値を示した。また、樹脂多孔体のみですベり軸受 を構成した比較例 4は、軸受、軸の摩耗はないが、吸水による寸法変化が大きく軸へ のダキツキがみられた。
産業上の利用可能性
[0065] 本発明の摺動材料は、優れた耐熱性、低摩擦係数、耐摩耗性などを併せもつので 、すべり軸受、歯車、すべりシート、シールリング、ローラ、転がり軸受の保持器、転が り軸受のシール、直動軸受のシール、ボールねじのボールとボールの間に入れるス ぺーサ、転がり軸受のレース、各種キャリッジなどの摺動部材の材料として好適に用 レ、ることができる。
また、真空条件下においても潤滑油起源のガス発生がなく低発塵性であり、かつ長 期使用が可能であることから、真空条件下で用いられる装置や、クリーンルーム内で 用レ、られる装置などの基幹部品材料として好適に使用できる。
図面の簡単な説明
[0066] [図 1]フランジ付きブッシュ型すベり軸受の断面図である。
[図 2]スラスト型すベり軸受の断面図である。
[図 3]ラジアル型すベり軸受の断面図である。
[図 4]スラストおよびラジアル混合型すベり軸受の断面図である。
[図 5]スラストおよびラジアル混合型すベり軸受の断面図である。 符号の説明 1 すべり軸受
2 樹脂多孔体層 3 金属焼結体層

Claims

請求の範囲
[I] 30。/。以上の連通孔率を有する樹脂多孔体に潤滑油を含浸してなる摺動材料であ つて、
前記樹脂多孔体は、気孔形成材が配合された樹脂を成形して成形体とした後、該 気孔形成材を溶解し、かつ前記樹脂を溶解しない溶媒を用いて前記成形体から前 記気孔形成材を抽出して得られる連通孔を有することを特徴とする摺動材料。
[2] 前記連通孔率が 30〜90%であることを特徴とする請求項 1記載の摺動材料。
[3] 前記気孔形成材は、無機塩ィ匕合物および有機塩化合物から選ばれる少なくとも 1 つの化合物であることを特徴とする請求項 1記載の摺動材料。
[4] 前記気孔形成材は、前記樹脂の成形温度より高い融点を有する物質であることを 特徴とする請求項 3記載の摺動材料。
[5] 前記気孔形成材は、水溶性物質であることを特徴とする請求項 3記載の摺動材料。
[6] 前記水溶性物質は、アルカリ性物質であることを特徴とする請求項 5記載の摺動材 料。
[7] 前記アルカリ性物質は、アルカリ金属塩およびアルカリ土類金属塩から選ばれた少 なくとも 1つの金属塩であることを特徴とする請求項 6記載の摺動材料。
[8] 前記潤滑油は、 40°Cにおける蒸気圧が 1. 0 X 10— 5Pa以下であることを特徴とする 請求項 1記載の摺動材料。
[9] 前記潤滑油がアルキルィ匕シクロペンタン系油であることを特徴とする請求項 8記載 の摺動材料。
[10] 前記潤滑油がパーフルォロポリエーテル油であることを特徴とする請求項 8記載の 摺動材料。
[II] 相手材と摺動する摺動面を有する摺動材と、該摺動材を支持するとともに前記潤滑 油を供給する潤滑油供給層とを有するすべり軸受であって、
前記摺動材が請求項 1記載の摺動材料で形成されてなることを特徴とするすべり軸 受。
[12] 前記潤滑油供給層は金属焼結体で形成されてなることを特徴とする請求項 11記載 のすベり軸受。 前記金属焼結体が鉄系金属の焼結体であることを特徴とする請求項 12記載のす ベり軸受。
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