WO2006046773A1

WO2006046773A1 - 摺動部材および摺動部材の製造方法

Info

Publication number: WO2006046773A1
Application number: PCT/JP2005/020172
Authority: WO
Inventors: Hitotoshi Murase; Toshihisa Shimo; Makoto Kato; Kenzo Fukumori
Original assignee: Kabushiki Kaisha Toyota Jidoshokki
Priority date: 2004-10-27
Filing date: 2005-10-27
Publication date: 2006-05-04
Also published as: EP1813663B1; EP1813663A4; US8420579B2; CN101048483A; US20080194437A1; CN101048483B; DE602005022751D1; EP1813663A1

Abstract

本発明の摺動部材は、基材と、該基材の少なくとも摺動面側に形成され、ポリアミドイミド樹脂と該ポリアミドイミド樹脂中に均一に分散した有機化層状粘土鉱物とからなる樹脂組成物と、該樹脂組成物に保持される固体潤滑剤と、からなる摺動層と、を有する新規な摺動部材である。この際、樹脂組成物の１００～２００℃における平均線膨張率は、５×１０−５／℃以下であるのが好ましい。また、本発明の摺動部材の製造方法は、上記した本発明の摺動部材の製造方法であって、ポリアミドイミド樹脂と該ポリアミドイミド樹脂を溶解する溶媒とからなる樹脂溶液と、固体潤滑剤粉末と、有機化層状粘土鉱物と、の混合物からなる塗料組成物を基材の少なくとも摺動面側に塗布する塗料組成物塗布工程と、前記塗料組成物の溶媒を除去して摺動層を形成する摺動層形成工程と、からなる。

Description

明細書摺動部材ぉよぴ摺動部材の製造方法技術分野

本発明は、各種装置の摺動部に用いられる摺動部材およびその製造方法に関するものである。技術背景

ポリアミドイミド榭脂は、耐熱性や機械的強度に優れ、自己潤滑'卜生を有する樹脂材料である。そのため、各種装置の摺動部材に用いられることが多い。

摺動部材は、たとえば、特開平 1 1一 1 3 6 3 8号公報に開示されているように、基材と、固体潤滑剤とこれを保持するバインダーであるポリアミドイミド樹脂とからなる摺動層と、を有する。このような摺動層は、通常、樹脂ワニスに固体潤滑剤を混合した塗料組成物を基材の摺動面側に塗布することにより得られる。また、ポ.リアミドイミド樹脂にポリフエ-レンスルフィド樹脂やポリアリーレンスルフィド樹脂を配合した成形材料から射出成形により作製される部材もある。たとえば、特開 2 0 0 1— 3 0 2 9 1 4号公報には、ポリアミドイミド樹脂とポリ了リーレンスルフィド樹脂とからなる成形材料に膨潤性層状珪酸塩を有機カチオンで処理した有機粘土複合体を含有させた樹脂組成物からなる摺動用リングが記載されている。ところが、射出成形では、加熱溶融した材料を型に注入して成形するため、形状に対する自由度が無く、また、摺動層が薄い必要力 Sある摺動部品には対応できない、また、部品との接着性を確保するのが困難である。また、上記のようなポリマープレンド系では、マトリックスとしてのポリアミドィミド樹月旨とプレンドするポリマーが異なるためにブレンドしたポリマーの影響で機械的物性低下や耐熱†生が劣る。

そして、近年では、これまで以上の信頼性を確保するために、摺動部材の特性のさらなる向上が求められている。発明の開示

本発明は、上記事情に鑑み、従来よりも優れた特性を有する新規な摺動部材、および、その製造方法を提供することを目的とする。

本発明者等は、鋭意研究し試行錯誤を重ねた結果、ポリアミドイミド樹脂に有機化層状粘土鉱物を均一に分散させた樹脂組成物を摺動層に用いることにより、摺動部材の特性をより一層向上させ得ることを見出した。

すなわち、本発明の摺動部材は、基材と、該基材の少なくとも摺動面側に形成され、ポリアミドイミド樹脂と該ポリアミドイミド樹脂中に均一に分散した有機化層状粘土鉱物とからなる樹脂組成物と、該樹脂組成物に保持される固体潤滑剤と、からなる摺動層と、を有することを特徴とする。

ここで、「有機化層状粘土鉱物」とは、層間にインター力レートされた有機物 (有機カチオン）を有する層状粘土鉱物である。層状粘土鉱物は、通常、多数のシートが積層した層状構造（層間距離 d = 1 2 n m) をしているが、有機化層状粘土鉱物は、層間に有機カチオンがィンタ一力レートされることにより層間が膨潤する。この様な有機化層状粘土鉱物は、有機物との相溶性が高いので、ポリアミドイミド榭脂中で各層の層間距離が広がる、場合によってはポリアミドイミド樹脂中で各層が剥離してバラパラになる。その結果、有機化層状粘土鉱物は、ポリアミドイミド樹脂中に均一に分散することができる。

この際、上記摺動層を構成する樹脂組成物の 1 0 0〜2 0 0 °Cにおける平均線膨張率は、 5 X 1 0— ⁵/°C以下であるのが好ましい。

そして、本発明の摺動部材の製造方法は、上記した本発明の摺動部材の製造方法であって、ポリアミドイミド樹脂と該ポリアミドイミド樹脂を溶解する溶媒とからなる樹脂溶液と、固体潤滑剤と、有機化層状粘土鉱物と、の混合物からなる塗料組成物を基材の少なくとも摺動面側に塗布する塗料組成物塗布工程と、前記塗料組成物の溶媒を除去して摺動層を形成する摺動層形成工程と、からなることを特徴とする。

本発明の摺動部材ぉよび摺動部材の製造方法によれば、有機化された層状粘土鉱物は、ポリアミドイミド樹脂中に均一に分散する。ポリアミドイミド樹脂中に分散した層状粘土鉱物は無機物であるため、上記樹脂組成物は耐摩耗性に優れる。その結果、摺動層の耐摩耗性が向上するため、摺動特十生に優れた摺動部材が^ =られる。

そして、特に、樹脂組成物の 1 0 0〜2 0 0 °Cにおける平均線膨張率が、 5 X 1 0— ⁵Z°C以下であれば、摺動により摺動層の温度が上昇しても摺動層の熱 B 張が小さい。したがって、高温下での使用時に発生する搢動層の剥離を防止することができる。

なお、本発明の摺動部材の摺動層は、基板に形成された摺動層であり、ポリァミドイミド樹脂と溶媒とからなる樹脂溶液に固体潤滑剤と有機化層状粘土鉱とを混合した塗料組成物を基板に塗布することにより形成されるものである。ぞのため、射出成形により製造される摺動部材とは異なるものであり、特開 2 0 0 1 - 3 0 2 9 1 4号公報のように、ポリアミドィミド樹脂にポリフエ二レンスノレフィド樹脂やポリアリーレンスルフィド榭脂を添加しなくてもよい。また、耐 1¾性に優れるポリアミドイミド榭脂であっても製造が容易である。図面の簡単な説明

以下の詳細な説明および添付の図面を参照することにより、本発明をよりく理解することができる。以下に、図面の簡単な説明をする。

第 1図は、摺動部材の作製に用いた P A I樹脂および有機化クレイからなフィルム試験片 aおよび gの X線回折測定結果である。

第 2図は、摺動部材の作製に用いた P A I樹脂および有機化クレイからなフイルム試験片 aおよび eの粘弾性測定結果を示すグラフである。

第 3図は、摺動部材の摺動特性の評価に用いた試験装置を説明する模式図である。 - 第 4図は、摺動部材A〜N， X 1〜X 5について、無潤潸焼き付き試験の;倍果を示すグラフである。

第 5図は、摺動部材 X Iおよび摺動部材 Hについて、オイル潤滑試験の結^:を示すグラフである。

第 6図は、フィルム試験片 a , cおよび e， f について、バインダー樹脂 O引張強度を示すグラフである。第 7図は、フィルム試験片 a , cおよび e , f について、バインダー樹脂の弓 I 張弾性率を示すグラフである。

第 8図は、フィルム試験片 a〜 eについて、バインダー樹脂の熱膨張率を示すグラフである。発明を実施のするための最良の形態

本発明をより詳細に説述するために、以下に、本発明の摺動部材および摺動 § 材の製造方法を実施するための最良の形態を説明する。

[摺動部材]

本発明の摺動部材は、主として、基材と摺動層とを有する。

基材は、各種装置の摺動部品であれば形状等に特に限定はないが、金属製でるのが好ましい。たとえば、鉄や鋼、アルミニウムや M g、 C u、 Z n、 S i 、 M n等を含むアルミニウム合金、銅や Z n、 A l 、 S n、 M n等を含む銅合金どが好ましい。そして、基材は、特に、圧縮機の摺動部品であるのが好ましい。すなわち、本発明の摺動部材は、圧縮機の摺動部材とすることができる。たとえば、本発明の摺動部材は、斜板式圧縮機の斜板に用いることができる。また、才発明の摺動部材は、圧縮機のシユーに用いることができる。斜板式圧縮機の斜ォ反とシユーとは、潤滑油がないドライ状態で相互に摺動する場合がある。このような非常に厳しい無潤滑状態で摺動する場合であっても、焼付きや摩耗などを起こさないことが望まれる。本発明の摺動部材を斜板式圧縮機の斜板ゃシユー等に月いることで、斜板式圧縮機に要求される条件を十分に満たすことができる。

上記の他、圧縮機の駆動軸を支持する軸受にも用いることができる。また、ピストン式圧縮機の駆動軸に一体的に軸支されると共に駆動軸をビストン式圧縮ヰ幾のハウジングに回転可能に枢支され駆動軸と同期回することで圧縮室と吸入压力領域との間のガス通路を開閉可能とするロータリーバルブや、ビストン式圧蕭機のビストンに用いることもできる。

そして、摺動層は、上記基材の少なくとも摺動面側に形成される。

摺動層は、ポリアミドイミド樹脂と該ポリアミドイミド樹脂中に均一に分散した有機化層状粘土鉱物とからなる樹脂組成物と、該樹脂組成物に保持される固体潤滑剤と、からなる。すなわち、樹脂組成物は、固体潤滑剤を保持するバインダ一の役割を果たす。

樹脂組成物に用いることができるポリアミドイミド樹脂に特に限定はな" 1/、が、ジイソシァネート法ゃ酸ク口リド法など通常の方法で製造できる。なかでも、重合性やコストの点からジイソシァネート法が好ましい。また、ポリアミドイミド樹脂の数平均分子量は、 1 0 , 0 0 0以上が好ましく、より好ましくは 1 2 , 0 0 0以上、さらに好ましくは 1 4 , 0 0 0以上である。数平均分子量が 1 0， 0 0 0未満であると、可撓性および耐熱性が低下する傾向がある。そして、本発明では、ポリアミドイミド樹脂の数平均分子量が高い程、摺動特性は向上するが、 3 5 , 0 0 0以下であるのが好ましい。 3 5， 0 0 0より大きくなると、最終的に得られる摺動部材用の塗料組成物の粘度が高くなり塗装時の作業性が劣る。重合に使用される有機溶剤としては、 n—メチルー 2—ピロリドン、ジメチルァセトアミド、ジメチルホルムァミド等のァミド系溶剤、ジメチルスルホォキシド、スルホラン等のィォゥ系溶剤、ニトロメタン、二トロエタン等の二ト口系溶剤、ジグライム、テトラヒドロフラン等のエーテル系溶剤、シクロへキサノン、メチルェチルケトン等のケトン系溶剤、ァセトニトリル、プロピオ二トリノレ等の二トリル系溶剤の他、 γプチ口ラタトンゃテトラメチルゥレア等の比較的誘電率の高い溶剤の単独または混合溶剤として用いることが好ましいが、さらにキシレン、トルエン等の比較的誘電率の低い溶剤を混合して用いても構わない。

反応温度は通常 5 0〜2 0 0 °Cが好ましく、反応を促進するために 3毂ァミン類、アルカリ金属、アルカリ土類金属類、コバルト、スズ、亜鉛などの金属、半金属化合物などの存在下で行ってもよい。

本発明のポリアミドィミド樹脂を得るには、酸成分モノマーとしてトリメリツト酸無水物を用いるが、溶剤に対する溶解性や重合性を付与するために、ンユウ酸、マロン酸、コハク酸、グルタル酸、アジピン酸、ピメリン酸、スベリン酸、ァゼライン酸、セバシン酸、ゥンデカン二酸、ドデカン二酸、トリデカン二酸などの脂肪族ジカルボン酸、イソフタル酸、 5— t e r t—ブチルー 1， 3ベンゼンジカルボン酸、テレフタル酸、ジフエニルメタン 4， 4 ' ジカルボン酸、フエ二ルメタン 2， 4 ' ジカノレポン酸、ジフエニルメタン 3， 4 ' ジカノレボン酸、ジフェニノレメタン 3， 3，ジカノレボン酸、 1, 2ジフエニノレエタン 4, 4，ジカルボン酸、 1, 2ジフエニノレエタン 2， 4 ' ジカノレボン酸、 1, 2ジフエ-ルェタン 3, 4' ジカルボン酸、 1， 2ジフエエルエタン 3, 3 ' ジカ/レボン酸、 2, 2 ' ビス（4カルボキシフエニル）プロパン、 2_ (2カルボキシフエニル） 2—

(4カルポキシフエ二ノレ）プロパン、 2— （3力ノレボキシフエ-ノレ） 2 - (4力ノレボキシフエ二ノレ）プロパン、ジフエニルエーテノレ 4, 4，ジカノレボン酸、ジフェニルエーテル 2， 4ジカルボン酸、ジフエニルエーテル 3， 4ジカルボン酸、ジフエニルエーテノレ 3， 3 ' ジカルボン酸、ジフエニルスノレホン 4， 4 ' ジカ / ボン酸、ジフエニノレスルホン 2， 4ジカルボン酸、ジフエニルスルホン 3 , .4ジ力ノレボン酸、ジフエニノレスノレホン 3, 3 ' ジカノレボン酸、ベンゾフエノン 4, 4 ' ジカルボン酸、ベンゾフエノン 2, 4ジカルボン酸、ベンゾフエノン 3, 4ジカルボン酸、ベンゾフエノン 3, 3 ' ジカノレポン酸、ピリジン 2, 6ジカルボン酸、ビス [ (4カルボキシ）フタルイミド] 4， 4 ' ジフエニルエーテル、ビス

[ (4カルボキシ) フタルイミド] a, a ' メタキシレン等の芳香族ジカルボン酸、ブタン 1， 2， 4 トリカルボン酸、ナフタレン一 1， 2， 4 トリカルボン酸およびこれらの無水物、ブタン 1， 2， 3， 4テトラカルボン酸、ピロメリット酸、ベンゾフエノン 3， 3 ' ， 4, 4，テトラ力ノレボン酸、ジフエニルエーテ zレ 3， 3，， 4， 4，テトラカルボン酸、ビフエ二ノレ 3， 3，， 4, 4，テトラ力ルボン酸、ビフエニル 2, 2，， 3， 3 ' テトラカルボン酸、ナフタレン 2, 3 , 6, 7テトラカルボン酸、ナフタレン 1， 2, 4, 5テトラカルボン酸、ナフタレン 1， 4， 5, 8テトラカルボン酸およびこれらの二無水物、エチレングリコールビスアンヒドロトリメリテート、プロピレンダリコールビスアンヒドロトリメリテート、ポリエチレングリコールビスアンヒドロトリメリテート、ポリプロピレングリコーノレビスアンヒドロトリメリテート等のァノレキレングリコールビスアンヒドロトリメリテート等の一種または二種以上の混合物を共重合することができる。

一方、ァミン成分としては、 m—フエ二レンジァミン、 p—フエ二レンジアミン、ォキシジァニリン、メチレンジァ-リン、へキサフルォロイソプロピリデンジァ-リン、ジァミノ m—キシレン、ジァミノ p—キシレン、 1, 4ナフタレンジァミン、 1 ， 5ナフタレンジァミン、 2 , 6ナフタレンジアミン、 2 , 7ナフタレンジァミン、 2 , 2，ビス ( 4アミノフエニル) プロパン、 2 ， 2 ' ビス

(ァミノフエ二ノレ）へキサフルォロプロノヽ。ン、 4 , 4 ' ジアミノジフエニルスレホン、 4 ， 4，ジアミノジフエ-ノレエーテノレ、 3 ， 3 ' ジアミノジフエニルス, ホン、 3 , 4ジアミノビフエエル、 4 ， 4，ジァミノべンゾフエノン、へキサメチレンジァミン、テトラメチレンジァミン、イソホロンジァミン、 3 , 4ジアミノジフエニルエーテル、イソプロピリデンジァニリン、 3 , 3，ジァミノべンゾフエノン、ジシク口へキシノレ 4 , 4 ' ジァミン、 4 , 4 ' ジァミノジフエニノレメタン、 0— トリジン、 2 , 4 トリレンジァミン、 1 ， 3 -ビス ( 3アミノフエノキシ）ベンゼン、 1 ， 3—ビス（4アミノフエノキシ）ベンゼン、 1 , 4一ビス

( 4アミノフエノキシ) ベンゼン、 2 , 2—ビス [ 4— ( 4アミノフエノキシ）フエニル] プロノくン、 2 ， 2一ビス [ 4 一（ 4アミノフエノキシ）フエニル] スノレホン、 4 ， 4，ビス ( 4アミノフエノキシ) ビフエニル、 2 ， 2—ビス [ 4—

( 4アミノフエノキシ) フエニル] へキサフルォロプロパン、 4 ， 4 ' ジァミノジフエニルスルフイド、 3 ， 3 ' ジアミノジフエニルスルフイドあるいはこれらのジイソシァネートの単独または二種以上の混合物を共重合することができる。これらのイソシァネート成分またはァミン成分の中では反応性、耐摩耗性、溶危军性、価格などの点からジフエ-ルメタンジイソシァネートが最も好ましい。

上記ポリアミドィミド樹脂中に分散する有機化層状粘土鉱物に特に限定はなレ、が、有機ォニゥムイオンによって有機化された層状粘土鉱物であるのが好ましレ、。ここで、層状粘土鉱物は、いわゆる層状フイロ珪酸塩である。たとえば、モンモリロナイト、サボナイト、ヘクトライト、バイデライト、スティブンサイト、ノントロナイト等のスメクタイト系の層状粘土鉱物や、バーミキユラィト、ハロィサイト、膨潤性マイ力、カオリナイト等がある。これらは、天然のものでも、合成されたものでも良い。したがって、有機化層状粘土鉱物は、有機ォニゥムィオンによって有機化されたナトリゥム型モンモリロナイトゃナトリゥム型マイ力などであるのが好ましレ、。ナトリゥム型モンモリロナイトは天然に広く存在し、ナトリゥム型マイ力は合成品として安定に供給されており、入手しやすいので、有機化層状粘土鉱物の原材料として好ましい。有機ォニゥムイオンは、炭素数が 6以上であることが好ましく、たとえば、ァルキルォニゥムイオンが代表的である。炭素数が 6未満であると、層間にポリアミドイミド樹脂が入り込む（インター力レートする）のが困難で、各層が剥離して分散できない恐れがある。また、有機ォニゥムイオンは、炭素数が 1 0以上であることがさらに好ましい。炭素数が 1 0以上であると、粘土層の親水性を有機ォニゥムイオンが遮蔽するために、ポリアミドイミド樹脂との相溶性が高まる。また、有機ォニゥムイオンは、水酸基等の極性基を含有するものがさらに好ましレ、。水酸基等の極性基を含有する場合には、ポリアミドイミド榭脂のアミド基ゃイミド基との相互作用が高まり、粘土層の分散やアミド基ゃィミド基との水素結合により、機械的物性等が向上するためである。

ォニゥムイオンとしては、 1〜 4級のアンモニゥムイオンで、たとえば、へキシルアンモニゥムイオン、ォクチノレアンモニゥムイオン、 2ーェチノレへキシノレアンモニゥムィオン、ドデシルアンモニゥムイオン、ドデシ/レトリメチルアンモニクムイオン、ラウリルアンモニゥムイオン、ォクタデシノレアンモニゥムイオン、ジォクチルジメチルアンモニゥムイオン、トリオクチルアンモニゥムイオン、ジォクタデシルジメチルアンモニゥムイオン、トリオクチノレアンモニゥムイオン、ジォクタデシルジメチルァンモニゥムイオン (別称：ジステアリルジメチルアンモニゥム）、トリォクタデシルアンモニゥムイオン、ベンジノレジメチルォクタデシルアンモニゥムィオン、メチルォクタデシルビス一 2—ヒドロキシノレアンモニゥムイオン、アンモニゥムドデカン酸等を用いることができる。

また、ホスフヱニゥムイオンを用いてもよい。ホスフエウムイオンとしてはたとえば、テトラェチルホスフエ-ゥムイオン、トリェチ /レベンジルホスフエ二ゥムイオン、テトラ一 n—プチノレホスフエユウムイオン、トリー n—ブチノレへキサデシノレホスフエニゥムイオン、トリ一 n—プチノレべンジ /レホスフエニゥムィォン等を用いることができる。

層状粘土鉱物は、各層の層間が十分に広がった状態または各層が分離した状態でポリアミドイミド樹脂中で均一に分散して樹脂組成物を構成するため、層間が大きく膨潤していることが好ましく、層状粘土鉱物の陽ィ才ン交換容量を、 5 0 〜2 0 0ミリ当量 1 0 0 g、さらには 7 0〜1 5 0ミリ当量 / 1 0 0 gとすると好ましい。陽イオン交換容量が上記範囲にあれば、有機ォニゥムイオンのィ才ン交換による有機化が十分に成されるため、有機化層状粘土鉱物はポリアミドィミド樹脂中に良好に分散する。

なお、陽イオン交換容量が 200ミリ当量 /1 00 gを超えると、粘土層の陰電荷と粘土層間にある陽イオンとの結合数が増えるために、層状粘土鉱物の層間の結合力が強くなり、有機ォユウムイオンのイオン交換による層間への介入が困難となって、結果的に層状粘土鉱物の膨潤が不十分となる可能性がある。

樹脂組成物は、摺動層全体を 1 00重量％としたときに、 1 0〜70重量％、さらに好ましくは 20〜60重量％であるとよい。また、有機化層状粘土鉱物は、樹脂組成物を 1 00重量％としたときに、少なくとも 1重量％以上添加されているのが好ましく、少なくとも 3〜20重量％添カロされているとさらに好ましい。 1重量％未満だと性能が不十分になり、 20重量％以上だと分散性が悪くなることがある。有機化層状粘土鉱物が上記範囲で添加されていれば、有機化層状粘土鉱物を添加しないポリアミドイミド樹脂よりも熱 β彭張率が/ j、さく、ヤング率が大きい樹脂組成物となる。

樹脂組成物に保持される固体潤滑剤は、黒鉛やタルクなどの層状構造物、 P b、 Ag、 C u等の軟質金属やその化合物、ポリテトラフルォロエチレン（PTF E) 、パーフルォロアルコキシアルカン（PFA) 、エチレンーテトラフルォロエチレンコポリマー (ETFE) 、ノーフノレオ口エチレン一プロペンコポリマー (FEP) 、ポリビ-リデンフルオラィド（PVDF) 、エチレン一クロ口トリフルォロエチレンコポリマー（ECTFE) 等などのフッ素ィ匕合物など、固体潤滑剤として通常用いられているものであればよく、フッ素撒脂、二硫化モリブデン、およびグラフアイトのうちの少なくとも 1種を含むのが好ましい。特に、本発明の摺動部材を無潤滑状態で使用する際には、固体潤滑斉 IJとして P T F Eを用いるのが好ましい。また、固体潤滑剤は、粉末状で樹脂組成物中に分散するのがよく、平均一次粒径が 0. 1〜2◦ μπι、好ましくは 0. l 〜1 0 / mの粉末を用いるのがよい。

なお、固体潤滑剤は、摺動層全体を 100重量％としたときに、 10〜90重量。 /₀、さらに好ましくは 20〜70重量％保持されているのがよレ、。そして、上記構成を有する本発明の摺動部材において、摺動層を構成する樹脂組成物の 1 0 0〜 2 0 0 °Cにおける平均線膨張率は、有機化層状粘土鉱物を添カロしないポリアミドイミド樹脂よりも小さく、 5 X 1 0一⁵/。 C以下であるのが好ましい。樹脂組成物の熱膨張率が上記範囲であれば、搢動部材を高温条件で使用する場合、また、摺動により摺動層の温度が上昇した場合であっても、摺動層の熱膨張による摺動層の剥離を防止することができる。

また、樹脂組成物のヤング率（引張弾性率）が単体のポリアミドイミド樹脂よりも大きく、 2 5 0 O M P a以上であるのが好ましい。樹脂組成物のヤング率が低すぎると耐摩耗性は低下する傾向にある。また、高いヤング率を有する樹脂組成物からなる摺動層は、衝撃が加わっても摺動層が変形しやすく、変形することにより衝撃を受ける面積が増加し、面圧を低下させることができる。

なお、本発明の摺動部材は、上記の実施の形態に限定されるものではなく、他の構成を追加してもよい。たとえば、摺動面側の表面に表面処理が施されている基材ゃ表面に摺動層とは別の中間層を有する基材を用いてもよいし、また、さらに、酸化チタン、硫酸バリウム、炭酸カルシウム、アルミナ、酸化ケィ素、酸化鉄、酸化クロム等の無機粒子、硫化亜鉛（Z n S ) や硫化銀（A g ₂ S ) 等の硫黄含有金属化合物等の極圧剤、染料、顔料などの着色剤、界面活性剤、分散剤、酸化防止剤、難燃剤、帯電防止剤、レべリング剤、潸泡剤、シランカップリング剤おょぴエポキシ樹脂、フエノール樹脂、メラミン脂、多官能イソシァネート等の架橋剤などのうち何れかまたは全ての添加剤を攛動層が含有するようにしてあよい。

[摺動部材の製造方法]

本発明の摺動部材の製造方法は、上記摺動部材の製造方法であって、塗料組成物塗布工程と摺動層形成工程とからなる。

塗料組成物塗布工程は、 '塗料組成物を基材の少なくとも摺動面側に塗布するェ程である。塗料組成物は、樹脂溶液と、固体潤滑剤と、有 f幾化層状粘土鉱物と、の混合物からなる。樹脂溶液は、ポリアミドイミド樹脂とそのポリアミドイミド樹脂を溶解する溶媒とからなる樹脂溶液であれば特に限定はない。上述のポリアミドイミド樹脂（P A I樹脂）と、この P A I樹脂を溶解する溶媒と、からなる、いわゆる P A I樹脂ワニスであるのが望ましい。この際、溶媒としては、使用するポリアミドイミド樹脂、さらには添加する有機化層状粘土鉱物が可溶である n 一メチル _ 2—ピロリドン、キシレン等の極性溶媒であればよい。これらの溶媒は、単独で用いてもよいし、混合溶媒で用いてもよ、。

塗料組成物を混合する際には、樹脂溶液に上記の有機化層状粘土鉱物を投入し混合後上記の固体潤滑剤を投入して再び混合してもよいし、あるいは、樹脂溶液に固体潤滑剤および有機化層状粘土鉱物を一度に全部投入して混合してもよい。塗料組成物を混合する際には、一般的なポールミルミキサーを用いて混合すればよい。少なくとも有機化層状粘土鉱物を樹脂溶液に投入して混合することにより、層状粘土鉱物の有機化された部分がポリアミドイミド樹脂となじむ（相溶する）ことによって有機化層状粘土鉱物の各層の層間距離がよりいつそう広がり、場合によっては各層が剥離してバラバラになり、樹月旨溶液中に均一に分散する。その結果、ポリアミドイミド樹脂に有機化層状粘土鉱物が均一に分散した摺動層が得られる。また、固体潤滑剤も樹脂溶液中に均一に分散される。

また、塗料組成物を基材に塗布する方法に特に限定はなく、塗布法、フローコート法、スプレーコート法、スピンコート法、ローノレコート法などの通常の塗工法により対象部分に塗料組成物を塗布すればよい。

なお、基材の摺動面側には、メツキ処理、溶射処理、陽極酸化処理、化成処理、又は粗面形成処理などの表面処理を施してもよい。また、基材と摺動層との間に位置する中間層を形成してもよい。

摺動層形成工程は、上記塗料組成物の溶媒を除去して摺動層を形成する工程である。摺動層は、基材に塗布されだ塗料組成物を乾燥（必要に応じて焼成）し、硬ィ匕させることにより得られる。この際、乾燥条伴等は、樹脂溶液の溶媒の種類に応じて最適な条件を適宜選択すればよい。以下に、本発明の摺動部材およぴ摺動部材の製造方法の実施例を比較例とともに説明する。

[有機化クレイ（有機化層状粘土鉱物）の作製]

層状粘土鉱物としてナトリウム型モンモリロナイト（ク-ミネ工業製クニピア F (No. 8のみ Southern Clay Products社製有機化クレイ Cloisite30B) ) 、ナトリウム型マイ力（コープケミカル製 ME 100) を、また、有機ォニゥム塩として表 1に記載の有機カチオンを準備した。それらを水中で攪拌 .混合し、陽イオン交換容量が 1 1 0ミリ当量 /1 00 gとなるようにして、層状粘土鉱物のナトリウムイオンを有機ォニゥムイオンでイオン交換し、 No. 1〜10の有機化クレイを作製した。なお、表 1において、 No. 1 1は、有機化されていないナトリゥム型モンモリ口ナイトである。

〔表 1〕

[摺動部材の作製]

PA I樹脂ワニスとして日立化成工業株式会社製 HP C— 5000 (PA I樹脂の数平均分子量： 1 9000、固形分濃度： 37 w t %、溶媒： n—メチルー 2—ピロリドンおよびキシレン）を用いた。この PA I樹脂ワニスに有機化クレィを投入し、ミキサー（シンキー製、自転公転方式スパーミキサーあわとり練太郎）により、 3分間攪拌後 30秒間脱泡して混合物を得た。得られた混合物に固体潤滑剤粉末を投入し、ボールミルを用いて 3時間混合して塗料組成物を得た, 塗料組成物をアルミニウム合金（A390) からなる円板状の基材（φ 90πι m、厚さ 5mm) の摺動面に塗布し、 80 °Cで 30分乾燥後 200 °Cで 1時間焼成して、表 2に示す組成（溶媒除去後の割合）を有する摺動層をもつ摺動部材 A 〜Lを得た。また、有機化されていないナトリウム型モンモリロナイト（Nol l) を用いた他は同様にして、摺動部材 X4を作製した。

また、用いる P A I樹脂の数平均分子量を 12000または 8000とした他は、上記手順と同様にして摺動部材M、 Nおよび X 5を得た。

なお、表 2において、摺動部材 X I〜X 3は、有機化クレイを含有していない比較例であり、 P A I樹脂ワニスに固体潤滑剤粉末を投入し、ボールミルを用いて 3時間混合して得られた塗料糸且成物を用いた他は、摺動部材 A〜Lと同様にして作製した。この際、摺動部材 X 2では、 PA I樹脂ワニスとして日立化成工業株式会社製 H PC— 4250 (P A I樹脂の数平均分子量： 1 8000、固形分濃度： 37w t%、溶媒： n_メチル一2—ピロリドンおよびキシレン）を用いた。

また、摺動部材〜1^, X：！〜 X 5において、摺動面に形成された摺動層の膜厚は 15 μιηであった。

〔表 2〕

[フィルム試験片の作製]

上記 P A I樹脂ワニス（P A I樹脂は H P C— 5 0 0 0 (数平均分子量： 1 9 0 0 0 ) または H P C— 4 2 5 0 (数平均分子量： 1 8 0 0 0 ) ) と有機化クレィとを、溶媒除去後の糸且成が表 3に記載の割合となるように調製し、同様な方法で上記ミキサーにより混練し、混合物を得た。得られた混合物をバーコ一ターで塗布し、 8 0。Cで 3 0分乾燥後 2 0 0 °Cで 1時間焼成してフィルム試験片 a〜 g を得た。これらのうち、フィルム試験片 a〜(！は透明であり、有機化クレイが P A I樹脂中に均一に分散していることを目視で確認することができた。フイノレム試験片 gは表面にブッ（凝集物）があり、均一に分散できていないことが確窗、できた。

なお、フィルム試験片 a〜 gは、摺動層の固体潤滑剤粉末を保持するバインダ一樹脂（樹脂組成物）である

〔表 3〕

[評価]

(X線回折測定）

PA I樹脂中での有機化クレイの分散状態を確認するために、フィルム試験片 aおよび gに対して X線回折測定を行った。このときの回折チャートを図 1に示す。なお、測定には、理学電気株式会社製 R A D— Bを使用し、 CuK X線を用レヽ管電圧： 3 OkV、管電流： 3 OmA、スリツト幅： DS:0.17 RS:0.15mm SS :0.17mm、とし、 2 0— Θ法により行った。

図 1からわかるように、層状粘土鉱物が無処理（No. 1 1) であるフィルム試験片 gではナトリウム型モンモリロナイトの（001) 面に起因する回折線 (29 =6. 7) が観察される。しかし、フィルム試験片 aの場合では、（00 1) 面に起因する回折線は見られなかった。このことから、有機化クレイ No. 8は、層間が開き、もはや層状構造をとつておらず、ポリアミドイミド樹脂中に均一に分散していると考えられる。

(粘弾性測定）

機械的特性を評価するために、フィルム試験片 aおよび eに対して粘弾性測疋を行った。測定結果を図 2に示す。なお、測定には、セイコーインスツルメンッ社製 DMSを用い、チャック間距離： 2 Omm, 測定周波数： 1Η ζ、引張荷重： 50mNとし、室温（25 C) から 280°Cまで 3 C/分で昇温させた。また、試料（フィルム試験片）の幅は 4mm、厚さは 50 つであった。

フィルム試験片 aとフィルム試験片 eとの違いは、有機化クレイの添加の有無である。図 2より、 P A I樹脂に有機化クレイを添加することにより、室温から 220°C付近の範囲で、弾性率が 1. 5倍程度向上することがわかる。

[摺動部材の評価]

本発明の摺動部材を評価するために、摺動部材A〜N, X 1〜X 5について、摺動特性を評価した。

(無潤滑焼き付き試験）

各摺動部材に対して無潤滑焼き付き試験を行った。具体的には、図 3に示す試験装置を用い、台座部 7に固定された軸受鋼（SUJ 2) からなるシユー 6の上面で回転軸 5を基材 1側から固定した各摺動部材を軸回りに回転させて、摺動層 2とシユー 6の上面とを摺接させた。そして、滑り速度 1 Om/s、荷重 200 ONとし、荷重 200 ONに到達してから焼き付きが発生するまでの時間を測定した。結果を表 2および図 4に示す。

P A I樹脂の数平均分子量が 19000の本実施例の摺動部材 A〜Lは、試験時間が 150秒以上となっても焼き付きが発生しなかった。したがって、摺動部材 A〜Lの摺動層は耐焼付き性に優れ、摺動部材 A〜Lは、有機化クレイが添加されていない摺動部材 X Iおよび X2よりも摺動特性に優れる。また、摺動部材 Mと摺動部材 X 3の摺動層では、固体潤滑剤粉末の使用量は同じであるが、低分子量（8000) の PA I樹脂を用いた。摺動部材 Mと摺動部材 X 3との焼き付き試験結果より、有機化クレイの添カ卩により、耐焼き付き性が向上することが分かった。

すなわち、有機化クレイの添加により、用いる樹脂の分子量にかかわらず、耐焼き付き性は向上した。そして、その効果は、樹脂の分子量が大きい（1000 0以上）と、より顕著であった。

また、摺動部材 X4および X5のように、有機化されていないナトリウム型モンモリロナイト（No. 1 1) を添カ卩しても、耐焼き付き性を向上させる効果は見られなかった。

なお、固体潤滑剤粉末としては、摺動特性への影響が特に大きい PTFEを、各摺動部材において同じ割合となるように用いた（表 2) 。そのため、各摺動部材において、固体潤滑剤粉末の配合量による摺動特性の差は、まとんどない。

(オイル潤滑試験）

摺動部材 Hおよぴ摺動部材 XIに対して、オイル潤滑試験を行った。図 3に示す試験装置を用い、滑り速度 1 0mZ s、荷重 500 ON (3000秒で到達）とし、冷凍機油潤滑下で摩擦係数を測定した。測定結果を図 5 こ示す。なお、荷重が 5000 Nに到達後の摩擦係数は、摺動部材 Hは 0. 06〜 0. 08、摺動部材 X 1は 0. 13〜0. 15であった。

本実施例の摺動部材 Hでは、'試験時間が 10000秒を超えても焼き付きが発生しなかったが、摺動部材 XIでは、 6000秒を超えたところで焼き付きが発生した。また、本実施例の摺動部材 Hは、摺動部材 X 1よりも庫擦係数が小さく、摺動性に優れる。

[バインダ一樹脂の評価]

本発明の摺動部材において、摺動層を構成するバインダ一樹月旨を評価するために、フィルム試験片 a〜 f について、機械的特性を評価した。

(引張試験）

フィルム試験片 a、 c、 e、 f に対して、引張試験を行った。各フィルム試験片は、幅 4mm、厚さ 50μπιとし、チャック間距離： 20mm、引張速度 1〇 mmZ分として測定を行った。なお、測定温度は室温（25°C〕とした。測定結果を、図 6 (引張強度）、図 7 (引張弾性率）、およぴ表 4に示す。

図 6より、各フィルム試験片の引張強度に大きな差はなかったが、図 7に示すように、 P A I樹脂に分散した有機化クレイの添加量によって引張弾性率（縦弾性係数）に変化が生じた。 PAI樹脂に有機化クレイを分散させたことにより、引張弾性率は 250 OMP a以上となる（フィルム試験片 aおよび c ) 。

(線膨張率測定）

フィルム試験片 a〜 f に対して、 100〜 200 °Cにおける平均線膨張率を測定した。各フィルム試験片は、幅 2mm、厚さ 50 μπιとし、熱機械分析装置 (ΤΜΑ) により、チャック間距離： 10mm、引張荷重： 1 00mN、昇温速度： 1ひ。 C/分として測定を行った。測定結果を図 8および表 4に示す。図 8では、横軸が a、 b… eの順で有機化クレイの添加量が減少する（eは添加無し）。すなわち、有機化クレイの添加により 1 ◦ 0〜2 0 0 °Cにける平均線膨張率は 5 X 1 0— ⁵/°C以下となり、 P A I樹脂に分散している有極化クレイの量が多い程、熱膨張率は小さくなる。

〔表 4〕

(塗膜評価）

フィルム試験片 I〜νιに対して、塗装被膜外観を観察した。 Ι〜 Γめ各フィルム試験片は、 P A I樹脂の数平均分子量の異なる P A I樹脂ワニスに有機化クレィ N o . 8を投入し、ミキサー（シンキー製、自転公転方式スーパーミキサーあわとり練太郎）により、 3分間攪拌後 3 0秒間脱泡して混合物を得 t。得られた混合物に固体潤滑剤粉末を投入し、ボールミルを用いて 3時間混合して塗料組成物を得た。塗料組成は、 P A I樹脂： 1 3 w t %、有機化クレイ： 1 w t %、硫化モリブデン： 1 0 w t %、グラフアイト： 7 w t %、 P T F E ： 3 w t %、 n ーメチル一 2—ピロリドン： 5 7 w t %である。得られた塗料組成を相対湿度 4 0 %、温度 2 5 °Cの環境下でバーコ一ターで P E Tフィルムに塗し、 3 0分後の塗装皮膜外観を観察した。結果を表 5に示す。

数平均分子量が 3 6 0 0 0になると、外観が悪くなり、塗料安定' や塗装作業性が劣ると考えられる。〔表 5〕フィルム数平均分子量外観

I 8000 〇

I 12000 〇 m 19000 〇

IV 24000 〇

V 31000 〇

VI 36000 X (ゲル化)

Claims

請求の範囲

1.

基材と、

該基材の少なくとも摺動面側に形成され、ポリアミドイミド樹脂と該ポリアミドィミド樹脂中に均一に分散した有機化層状粘土鉱物とからなる樹脂組成物と、該樹脂組成物に保持される固体潤滑剤と、力らなる摺動層と、

を有することを特徴とする摺動部材。

2.

前記樹脂組成物の 100〜200°Cにおける平均線膨張率は、 5 X 10— ⁵/°C 以下である請求の範囲第 1項記載の摺動部材。

3.

前記固体潤滑剤は、フッ素樹脂、二硫化モリブデン、およびグラフアイトのうちの少なくとも 1種を含む請求の範囲第 1項記載の摺動部材。

4.

前記固体潤滑剤は、少なくともポリテトラフルォロエチレンを含む請求の範囲第 1項記載の摺動部材。，

5.

前記ポリアミドイミド樹脂の数平均分子量は、 10， 000〜 35, 000である請求の範囲第 1項記載の摺動部材。

6.

前記有機化層状粘土鉱物は、有機ォユウムイオンによって有機化されたナトリゥム型モンモリ口ナイトまたはナトリゥム型マイ力である請求の範囲第 1項記載の摺動部材。

7.

前記有機ォニゥムィオンは水酸基を含有する特許請求の範囲第 6項記載の摺動部材。

8.

前記基材は、圧縮機の摺動部品である請求の範囲第 1項記載の摺動部材。 9. 前記摺動部品は、斜板式圧縮機の斜板である請求の範囲第 8項記載の摺動部材。 1 0 .

前記摺動部品は、圧縮機のシユーである請求の範囲第 8項記載の摺動部材。前記摺動部品は、圧縮機の駆動軸または該駆動軸を支持する軸受である請求の範囲第 8項記載の摺動部材。

1 2 .

前記摺動部品は、ビストン式圧縮機のビストンである請求の範囲第 8項記載の摺動部材。

1 3 .

ポリアミドイミド樹脂と該ポリアミドイミド樹脂を溶解する溶媒とからなる榭脂溶液と、固体潤滑剤と、有機化層状粘土鉱物と、の混合物からなる塗料組成物を基材の少なくとも摺動面側に塗布する塗料組成物塗布工程と、

前記塗料組成物の溶媒を除去して摺動層を形成する摺動層形成工程と、からなることを特敷とする摺動部材の製造方法。

1 4 .

前記塗料組成物の固体潤滑剤は、フッ素樹脂、二硫化モリブデン、およぴグラ 'ファイトのうちの少なくとも 1種を含む請求の範囲第 1 3項記載の摺動部材の製造方法。

1 5 .

前記塗料組成物の固体潤滑剤は、少なくともポリテトラフルォロエチレンを含む請求の範囲第 1 3項記載の摺動部材の製造方法。

1 6 .

前記塗料組成物の有機化層状粘土鉱物は、有機ォニゥムイオンによって有機ィ匕されたナトリゥム型マイ力またはナトリゥム型モンモリロナイトである請求の乾囲第 1 3項記載の摺動部材の製造方法。

1 7 .

前記有機才-ゥムイオンは水酸基を含有する特許請求の範囲第 1 6項記載の ί習動部材の製造方法。

18.

前記樹脂溶液の溶媒は、 n_メチル一2—ピロリドンおよびキシレンのうちの少なくとも 1種を含む請求の範囲第 1 3項記載の摺動部材製造方法。

19.

前記ポリアミドイミド樹脂の数平均分子量は、 1 0, 00 0〜35, 000である請求の範囲第 13項記載の摺動部材の製造方法。