WO2014013900A1 - 摺動部材 - Google Patents

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WO2014013900A1
WO2014013900A1 PCT/JP2013/068617 JP2013068617W WO2014013900A1 WO 2014013900 A1 WO2014013900 A1 WO 2014013900A1 JP 2013068617 W JP2013068617 W JP 2013068617W WO 2014013900 A1 WO2014013900 A1 WO 2014013900A1
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phenol resin
sliding
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周作 西室田
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オイレス工業株式会社
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Definitions

  • the present invention relates to a sliding member suitable for a sliding layer of a sliding bearing.
  • Patent Document 1 discloses a sliding bearing capable of realizing low friction without lubrication for a long period of time when used under a high load.
  • This sliding bearing is constituted by forming a sliding layer on the porous metal powder sintered layer of the backing material using a metal plate having a porous metal powder sintered layer formed on the surface as a backing material.
  • the sliding layer is formed by the following procedure.
  • a phenol resin is applied to a predetermined thickness as a base resin of the sliding layer on the porous metal powder sintered layer of the backing material.
  • a woven fabric is disposed thereon as a base material for the sliding layer, and the phenolic resin is heated and cured to form a sliding layer and to bond the sliding layer to the porous metal powder sintered layer.
  • the woven fabric is a polyamide (hereinafter referred to as PA) which is a reinforced resin fiber having high adhesion between polytetrafluoroethylene (hereinafter referred to as PTFE) fiber which is a lubricating resin fiber and a phenol resin which is a base resin. Description) Fabricated by twill or satin weaving fibers.
  • a woven fabric requires at least a process of making a twisted yarn from a fiber and a process of weaving a fabric from the twisted yarn, which increase the manufacturing cost.
  • PTFE fiber is relatively expensive and excellent in lubricity, but due to its characteristics, it has poor adhesion to a phenol resin or the like used as a base resin. Therefore, in the sliding bearing described in Patent Document 1, a woven fabric obtained by interweaving a PTFE fiber with a PA fiber having high adhesion to a phenol resin is used as a base material of the sliding layer. Expensive.
  • the present invention has been made in view of the above circumstances, and an object thereof is to provide a sliding member capable of realizing good sliding characteristics over a long period of time at a lower cost. Another object of the present invention is to provide a sliding member that can suppress a dimensional change due to moisture absorption or the like as much as possible and achieve good sliding characteristics for a long time when a phenol resin is used as a base material in a high humidity environment. Is to provide.
  • a nonwoven fabric was used as the base material of the sliding member.
  • the non-woven fabric may be an adhesive type produced by a thermal bond method in which fibers are bonded together by heat, a binder method in which fibers are bonded by a binder (chemical bond), or the like. It is preferable to have a strength that can withstand the tension applied in the manufacturing process of the sliding member.
  • the nonwoven fabric produced by the thermal bond method it is preferable to use the thing in which the fusion
  • the nonwoven fabric is preferably made of inexpensive polyethylene terephthalate (hereinafter referred to as PET) fiber.
  • a phenol resin to which a chelating agent is added is used as the base resin of the sliding member.
  • the chelating agent can increase the crosslinking point with the hydroxyl group of the phenol resin, for example, an organic titanium compound such as titanium chelate, titanium alkoxide, titanium acylate, zirconium chelate, zirconium alkoxide, zirconium acylate.
  • Organic zirconium compounds such as are used.
  • Non-woven fabrics are produced by bonding or entanglement of fibers, and it is not necessary to create a twisted yarn from the fibers and weave the fabric. Therefore, the manufacturing cost is lower than that of the woven fabric. Further, when the woven fabric is used as the base material, the base resin cannot easily penetrate into the center of the twisted yarn constituting the woven fabric, and thus the base resin and the base material cannot be firmly bonded. In contrast, non-woven fabrics have no stitches and fibers are evenly dispersed, so that the base resin is entangled with each fiber, improving the adhesion between the base material and the base resin, and sliding. By improving the strength of the member, sliding characteristics such as wear resistance and durability are improved.
  • the surface of the sliding member can be made smoother.
  • the sliding property inside is also improved. These effects become more prominent by using a non-woven fabric fusion point that is not formed into a film. Therefore, according to one aspect of the present invention, by using a non-woven fabric as the base material of the sliding member, compared with the case where a woven fabric is used, low friction characteristics, wear resistance, improved durability, etc. over a long period of time. It is possible to provide a sliding member capable of realizing good sliding characteristics at a lower cost.
  • a phenol resin is used as the base resin of the sliding member, and a crosslinking agent is added to the phenol resin by adding a chelating agent that increases the crosslinking point with the hydroxyl group of the phenol resin.
  • the increase improves the hardness and improves the adhesion between the PET fiber and the phenol resin.
  • the water repellency is increased by the reduction of the hydroxyl group, and the dimensional change due to the moisture absorption of the phenol resin in a high humidity environment can be suppressed.
  • FIG. 1 is a diagram schematically showing a cross-sectional structure of a sliding member 1 according to an embodiment of the present invention.
  • FIG. 2 is a diagram for explaining an example of the manufacturing process of the sliding member 1.
  • FIG. 3 is a diagram for explaining the thrust test.
  • FIG. 4 is a diagram showing test results of a thrust test performed on the specimens 8A to 8D shown in Table 2 under the conditions shown in Table 1.
  • FIG. 5 is a diagram showing test results of a bending test performed on the test bodies 8C and 8D shown in Table 2.
  • FIG. 1 is a diagram schematically showing a cross-sectional structure of the sliding member 1 according to the present embodiment.
  • Non-woven fabric is used for the substrate 2. Since a nonwoven fabric is produced by bonding or intertwining fibers, the manufacturing cost is lower than that of a woven fabric in which a twisted yarn needs to be created from the fibers and woven into a fabric. Moreover, since the nonwoven fabric has no stitches and the fibers are uniformly dispersed, the surface of the sliding member 1 can be made smoother than that of the woven fabric. For this reason, it becomes easy to implement
  • the base resin 3 may not penetrate into the center of the twisted yarn constituting the woven fabric, but the non-woven fabric in which the fibers are uniformly dispersed is used. When used for 2, the contact area between the base material 2 and the base resin 3 can be increased, whereby the adhesion between the base material 2 and the base resin 3 can be improved.
  • the nonwoven fabric used for the base material 2 is, for example, a thermal bond method in which fibers are melted and bonded together by heat, a binder method in which fibers are bonded by a binder (chemical bond), or the like.
  • the adhesive type has a strength that can withstand a strong tension given in the manufacturing process of the sliding member 1 described later.
  • the manufacturing process of the sliding member 1 is more than the case of using a spunlace method in which fibers are entangled with a high-pressure water stream, or a tangled nonwoven fabric produced by a needle punch method in which fibers are tangled by needle ring. The possibility of untangling of the fibers can be reduced by the strength of the tension applied in.
  • the nonwoven fabric produced by the thermal bond method it is preferable to use a material in which the fusion point between the fibers is not formed into a film.
  • a non-woven fabric in which the fusion point between the fibers is not formed into a film the anchor effect between the fiber and the base resin 3 is satisfactorily exhibited in the whole base material 2, and the adhesion is improved. Peeling of the base resin 3 from the material 2 can be prevented.
  • the base resin 3 is preferably phenol having high affinity with PET fibers, and may further contain PTFE powder.
  • a non-woven fabric made of PET fibers is used for the base material 2, but the PET fibers are inferior in lubricity compared to PTFE fibers. Therefore, the lubricity of the sliding member 1 can be improved by adding to the base resin 3 PTFE powder that is cheaper than the PTFE fiber according to the lubricating performance required for the sliding member 1.
  • a chelating agent that increases the crosslinking point with the hydroxyl group (OH) of the phenol resin may be added to the phenol resin used for the base resin 3.
  • a chelating agent for example, a titanium chelate represented by the following chemical formula 1 is used. The titanium chelate reacts with the hydroxyl group of the phenol resin to form a crosslinking point composed of an O—Ti—O bond.
  • the increase in the number of cross-linking points increases the hardness of the base resin 3, increases the water repellency due to the decrease in hydroxyl groups, improves wear resistance, and changes in dimensions due to swelling and absorption of the base resin 3 in a high humidity environment. Is suppressed.
  • FIG. 2 is a diagram for explaining an example of the manufacturing process of the sliding member 1.
  • an additive containing PTFE powder and a chelating agent is added to a phenol resin to prepare a resin liquid 4 constituting the base resin 3, and this is supplied to the liquid tank 5 (S1).
  • the blending ratio (mass) of each component constituting the resin liquid 4 is, for example, PTFE powder 20 to 70, titanium chelate (chelating agent) 0.5 to 10 and surfactant 0.01 to 0.03, ethanol 20.
  • the nonwoven fabric made of PET fibers as the base material 2 is pulled out from the nonwoven fabric roll 6 and sent to the liquid tank 5 and immersed in the resin liquid 4 in the liquid tank 5 to impregnate the nonwoven fabric with the resin liquid 4 (S2). ). Then, the nonwoven fabric impregnated with the resin liquid 4 is sent to a drying furnace 7 maintained at a high temperature of about 100 to 130 ° C. to evaporate the ethanol in the resin liquid 4 and to heat and cure the resin liquid 4 (S3).
  • the sliding member 1 having the above-described configuration is manufactured so that the base material 2 is 10 to 50% by mass and the base resin 3 is 50 to 90% by mass. And the produced sliding member 1 is wound up with a roll (S4).
  • the sliding member 1 is used as, for example, a prepreg constituting a sliding layer of a sliding bearing.
  • the prepreg is wound around the iron core at a high temperature of 100 to 160 ° C. by a rolled molding machine and heated to 130 to 180 ° C. in a curing furnace to be subjected to a curing process. Thereafter, the iron core is pulled out to produce a cylindrical multilayer sliding member (rolled molding method). Or a prepreg is cut
  • the inventors prepared flat specimens (flat plates) 8A to 8D from a plurality of sliding members having different base materials, and these specimens 8A to 8D were subjected to the conditions shown in Table 1 below. A thrust test was performed, and the wear state at that time was observed.
  • the load N in the direction of the axis O is such that the specimens 8A to 8D are pressed by one end face (sliding face) of the mating member 9 with the surface pressure shown in Table 1.
  • the prepared specimens 8A to 8D are as shown in Table 2 below.
  • the test bodies 8B to 8D are made from the sliding member 1 according to the present embodiment, and the base material 2 uses a nonwoven fabric produced by a thermal bond method.
  • the test body 8A is a comparative example for confirming the performance of the sliding member 1 according to the present embodiment, and a woven fabric is used for the base material 2.
  • the base resin 3 was a phenol resin added with PTFE powder.
  • the blending ratio (mass) is PTFE powder 50 with respect to the phenol resin 100, and in the test body 8D, titanium chelate is further added to the base resin 3, and the blending ratio (mass) is set to the phenol resin 100.
  • PTFE powder 50 and titanium chelate 5 were used.
  • FIG. 4 is a diagram showing a test result of a thrust test performed on the specimens 8A to 8D shown in Table 2 under the conditions shown in Table 1.
  • the vertical axis on the left is the amount of wear in the atmosphere
  • the vertical axis on the right is the amount of wear in water.
  • the bar graphs 80A to 80D show the test results of the wear amount of the test bodies 8A to 8D in the atmosphere
  • the bar graphs 81A to 81D show the test results of the wear amount of the test bodies 8A to 8D in water. .
  • test bodies 8B to 8D using the nonwoven fabric for the base material 2 have less wear in the atmosphere than the test body 8A of the comparative example using the woven cloth for the base material 2, and the atmosphere Among them, it was confirmed that the performance was more excellent. It is considered that the fluffing and surface roughness seen on the woven fabric can be made uniform and smooth on the sliding surface by using a non-woven fabric, thereby improving the wear resistance.
  • the specimen 8B showed improved wear resistance as compared with the specimen 8A of the comparative example, but surface peeling was observed on the sliding surface.
  • each of the test bodies 8C and 8D showed wear resistance superior to that of the test body 8A of the comparative example, and surface peeling was not observed on the sliding surface.
  • a non-woven fabric made of PET fibers produced by a thermal bond method is used as the base material 1.
  • the non-woven fabric of the test body 8B has a film-formed fusion point. In the test bodies 8C and 8D, the fusion point of the nonwoven fabric is not formed into a film.
  • test bodies 8C and 8D it is considered that the wear resistance is improved due to the improved adhesion between the base material 2 and the base resin 3.
  • the test body 8B since the fusion point of the nonwoven fabric is made into a film, the fusion point is smoothed, the anchor effect with the base resin 3 is lowered, and the base resin 3 is easily peeled off from the base material 2. It is thought that.
  • test bodies 8B to 8D have improved wear resistance in water compared to the test body 8A of the comparative example because the nonwoven fabric has no knitted yarn and the fibers are uniformly dispersed. Therefore, it is considered that the sliding surface can be made smoother than that of the woven fabric, which makes it easier to realize fluid lubrication.
  • the test specimen 8D has improved wear resistance with respect to the test specimen 8C in any amount of wear in air and water.
  • the difference in configuration between the two is whether or not titanium chelate is added to the base resin 3.
  • the titanium chelate added to the base resin 3 reacts with the hydroxyl group of the phenol resin that is the base resin 3 to increase the cross-linking point, thereby increasing the hardness of the base resin 3 in the atmosphere. It is considered that the wear resistance in the water is improved, the water repellency is increased due to the reduction of the hydroxyl group, the dimensional change due to the swelling and moisture absorption of the base resin 3 in water is suppressed, and the wear resistance in the underwater environment is also improved.
  • the specimen 8D in which the titanium chelate is added to the base resin 3 has both a higher bending strength and a higher flexural modulus than the specimen 8C in which the titanium chelate is not added to the base resin 3. .
  • the hardness of the base resin 3 is increased, which is considered to contribute to the improvement of the wear resistance.
  • the present inventors can improve the adhesive strength between the base material 2 and the base resin 3 by using a non-woven fabric for the base material 2 as compared with the case where a woven fabric is used for the base material 2. Thereby, it discovered that abrasion resistance could be improved. Moreover, it is possible to prevent the base resin 3 from being peeled off from the base material 2 by using a non-woven fabric with no fusion point formed on the base material 2, thereby improving the life of the sliding member 1. I found out that I can do it.
  • the hardness and water repellency of the base resin 3 are increased, the wear resistance in the air is improved, and the hygroscopic swelling in the underwater environment is suppressed. It has been found that the change in dimensions can be prevented, thereby improving the wear resistance in water.
  • Non-woven fabrics are produced by bonding or entanglement of fibers, so that the manufacturing cost is lower than that of woven fabrics in which a twisted yarn must be created from the fibers and woven into the fabric.
  • the base resin cannot easily penetrate to the center of the twisted yarn constituting the woven fabric, and thus the base resin and the base material cannot be firmly bonded.
  • non-woven fabrics have no stitches and fibers are evenly dispersed, so that the base resin is entangled with each fiber, improving the adhesion between the base material and the base resin, and sliding.
  • sliding characteristics such as wear resistance and durability are improved.
  • the surface of the sliding member can be made smoother, so that fluid lubrication can be easily realized, and the liquid in an underwater environment etc. The sliding property inside is also improved.
  • the present embodiment by using a non-woven fabric as the base material of the sliding member, compared with the case where a woven fabric is used, low friction characteristics, wear resistance, improved durability, etc. over a long period of time.
  • a sliding member capable of realizing good sliding characteristics can be provided at a lower cost.
  • an adhesive type nonwoven fabric produced by a thermal bond method, a binder method or the like is used for the substrate 2
  • an entangled type nonwoven fabric produced by a spunlace method, a needle punch method or the like Unlikely, in the manufacturing process of the sliding member 1, there is little possibility that the fibers are untangled by the tension applied to the base material 2. For this reason, the yield in the manufacturing process of the sliding member 1 can be improved.
  • melting point of fibers is not formed into a film
  • the thermal bond method in which the fusion point of fibers is formed into a film Compared with the case where the non-woven fabric produced in step 1 is used for the base material 2, the anchoring effect with the base resin 3 is enhanced, thereby improving the adhesion, and the base resin 3 may be peeled off from the base material 2. Thus, the life of the sliding member 1 can be extended.
  • a nonwoven fabric made of PET fibers is used as the base material 2 of the sliding member 1.
  • the PET fiber is less expensive than the PTFE fiber and has high affinity with the phenol resin used as the base resin 3, so that it is not necessary to mix PA fiber or the like. For this reason, it becomes possible to produce a nonwoven fabric more cheaply, and the cost of the sliding member 1 can further be reduced.
  • the base resin 3 of the sliding member 1 by using a phenol resin to which a chelating agent for increasing the crosslinking point with the hydroxyl group of the phenol resin is used, the hardness is increased by increasing the crosslinking point.
  • the water repellency is increased due to the decrease in hydroxyl groups, the dimensional change due to the swollen moisture absorption of the phenol resin in a high humidity environment can be suppressed.
  • the sliding member 1 which can implement
  • the base resin 3 of the sliding member 1 when a phenol resin to which a chelating agent that increases the crosslinking point with the hydroxyl group of the phenol resin is used as the base resin 3 of the sliding member 1, a woven fabric is used for the base material 2. It may be used. Even in this case, by providing the base resin 3 with high hardness and high water repellency, it is possible to provide the sliding member 1 capable of realizing good sliding characteristics over a long period of time in a liquid environment such as an underwater environment. it can.
  • the present invention is applicable to a sliding layer of a sliding bearing.

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Abstract

　より耐摩耗性を向上させた摺動部材をより安価に提供する。摺動部材１は、不織布からなる基材２と、基材２に含浸されたフェノール樹脂からなるベース樹脂３と、を備えている。不織布は、サーマルボンド法、バインダ法等で作製された接着タイプ等の、摺動部材１の製造工程において基材２に加えられるテンションに耐える強度を有するものであることが好ましい。また、不織布は、フェノール樹脂との親和性の高いＰＥＴ繊維で作製することが好ましい。また、フェノール樹脂は、フェノール樹脂の水酸基との架橋点を増加させることができるキレート剤が添加されていることが好ましい。

Description

摺動部材
　本発明は、滑り軸受の摺動層等に好適な摺動部材に関する。
　特許文献１には、高荷重での使用に対して長期に亘り無給油で低摩擦を実現可能な滑り軸受が開示されている。
　この滑り軸受は、表面に多孔質金属粉末焼結層が形成された金属板をバッキング材として、このバッキング材の多孔質金属粉末焼結層上に摺動層を形成することにより構成される。ここで、摺動層は、以下の手順により形成される。
　すなわち、バッキング材の多孔質金属粉末焼結層上に、摺動層のベース樹脂としてフェノール樹脂を所定の厚さに塗布する。その上に摺動層の基材として織布を配置して、フェノール樹脂を加熱硬化させることにより、摺動層を形成するとともに、この摺動層と多孔質金属粉末焼結層とを結合させる。ここで、織布は、潤滑性樹脂繊維であるポリテトラフルオロエチレン（以下、ＰＴＦＥと記載）繊維と、ベース樹脂であるフェノール樹脂との接着性の高い強化樹脂繊維であるポリアミド（以下、ＰＡと記載）繊維とを、綾織りまたは朱子織りすることで作製される。
特開２０００－１５４８２４号公報
　ところで、織布は、少なくとも完成するまでに、繊維から撚り糸を作る工程、および撚り糸から布地を織る工程が必要であり、製造コストが嵩む。
　また、ＰＴＦＥ繊維は、比較的高価であるとともに、潤滑性には優れるが、その特性ゆえベース樹脂として使用されるフェノール樹脂等との接着性が劣っている。そこで、特許文献１に記載の滑り軸受では、摺動層の基材として、フェノール樹脂との接着性が高いＰＡ繊維をＰＴＦＥ繊維に織り交ぜた織布を用いているが、このＰＡ繊維も比較的高価である。
　このように、特許文献１に記載の滑り軸受は、摺動層の基材の製造コストが嵩むため、安価に作製することができない。
　また、特許文献１に記載の滑り軸受のようにベース樹脂としてフェノール樹脂を用いた場合、フェノール樹脂は吸湿性が高いため、高湿環境下において、摺動層のベース樹脂として用いられるフェノール樹脂の吸湿により軸受が吸湿膨潤して、寸法変化を起こし、軸受の摺動面と相手軸との適正なクリアランス（軸受隙間）を維持できなくなり、所望の性能を維持できなくなる可能性がある。
　本発明は上記事情に鑑みてなされたものであり、その目的は、長期に亘り良好な摺動特性を実現可能な摺動部材をより安価に提供することにある。また、本発明の他の目的は、高湿環境下においてフェノール樹脂をベース材料として用いる場合に、吸湿等による寸法変化を極力抑制し、長期に亘り良好な摺動特性を実現可能な摺動部材を提供することにある。
　上記課題を解決するために、本発明の一態様では、摺動部材の基材として不織布を用いた。ここで、摺動部材の製造方法によっては、不織布は、繊維同士を熱で溶かして接着するサーマルボンド法、繊維同士をバインダ（ケミカルボンド）で接着するバインダ法等で作製された接着タイプ等の、摺動部材の製造工程において加えられるテンションに耐える強度を有するものであることが好ましい。また、サーマルボンド法で作製された不織布を用いる場合には、繊維同士の融着点がフィルム化していないものを用いることが好ましい。
　繊維同士の融着点がフィルム化しているものは、融着点が平滑になっているため、基材である不織布のベース樹脂への密着性が低下し、剥離しやすくなり、強度上の問題に起因する耐摩耗性、耐久性等の摺動特性が低下する可能性がある。したがって、繊維同士の融着点がフィルム化していない不織布を用いることによって、基材とベース樹脂とのアンカー効果が高くなり、ベース樹脂が基材から剥離するのを防止することができ、耐摩耗性、耐久性等の摺動特性が向上する。また、不織布は、安価なポリエチレンテレフタレート（以下、ＰＥＴと記載）繊維で作製することが好ましい。
　また、本発明の他の態様では、摺動部材のベース樹脂として、キレート剤が添加されたフェノール樹脂を用いた。ここで、キレート剤には、フェノール樹脂の水酸基との架橋点を増加させることができるもの、例えばチタンキレート、チタンアルコキシド、チタンアシレートなどの有機チタン化合物や、ジルコニウムキレート、ジルコニウムアルコキシド、ジルコニウムアシレートなどの有機ジルコニウム化合物が用いられる。
　不織布は、繊維同士を接着あるいは絡合させることにより作製され、繊維から撚り糸を作成して布地を織る必要がないため、織布に比べて製造コストが安い。また、織布を基材として用いた場合は、ベース樹脂が、織布を構成する撚り糸の中心にまで浸み込みにくいため、ベース樹脂と基材を強固に接着することができない。これに対して不織布は、編み目がなく、繊維が均一に分散しているため、繊維の１本１本にベース樹脂が絡むことで、基材とベース樹脂との接着性が向上し、摺動部材の強度が向上することにより、耐摩耗性ならびに耐久性等の摺動特性が向上する。さらに織布を用いた場合のように、加工後に撚り糸の毛羽立ちが発生しないため、摺動部材の表面をより平滑にすることができるので、流体潤滑が実現しやすくなり、水環境下等の液体中における摺動特性も向上する。これらの効果は、不織布の融着点がフィルム化していなものを用いることにより、より顕著なものとなる。したがって、本発明の一態様によれば、摺動部材の基材として不織布を用いることにより、織布を用いた場合に比べて、長期に亘り低摩擦特性、耐摩耗性、耐久性の向上等の良好な摺動特性を実現可能な摺動部材を、より安価に提供できる。
　また、本発明の他の態様によれば、摺動部材のベース樹脂としてフェノール樹脂を用い、このフェノール樹脂にフェノール樹脂の水酸基との架橋点を増加させるキレート剤を添加することにより、架橋点の増加によって硬度が向上するとともに、ＰＥＴ繊維とフェノール樹脂との接着性が向上する。また、水酸基の減少により撥水性が高くなり、高湿環境下におけるフェノール樹脂の吸湿による寸法変化を抑制することができる。これにより、高湿環境下においても長期に亘り低摩擦特性、耐摩耗性、耐久性の向上等の良好な摺動特性を実現可能な摺動部材を提供できる。
図１は、本発明の一実施の形態に係る摺動部材１の断面構造を模式的に示した図である。 図２は、摺動部材１の製造工程の一例を説明するための図である。 図３は、スラスト試験を説明するための図である。 図４は、表２に示す試験体８Ａ～８Ｄに対して、表１に示す条件にて行ったスラスト試験の試験結果を示す図である。 図５は、表２に示す試験体８Ｃ、８Ｄに対して行った曲げ試験の試験結果を示す図である。
　以下に、本発明の一実施の形態について説明する。
　図１は、本実施の形態に係る摺動部材１の断面構造を模式的に示した図である。
　本実施の形態に係る摺動部材１は、例えば滑り軸受において、ガラス繊維を基材とする樹脂板、金属板等のバッキング材上に形成された摺動層を構成するプリプレグに用いられる。図示するように、本実施の形態に係る摺動部材１は、シート状の基材２と、基材２に含浸されたベース樹脂３と、を備えて構成される。
　基材２には不織布が用いられる。不織布は、繊維同士を接着あるいは絡合させることにより作製されるため、繊維から撚り糸を作成して布地に織る必要がある織布に比べて製造コストが安い。また、不織布は、編み目がなく、繊維が均一に分散しているため、織布に比べて、摺動部材１の表面をより平滑にすることができる。このため、流体潤滑を実現しやすくなり、摺動部材１の摺動性が向上する。また、織布を基材２に用いた場合は、織布を構成する撚り糸の中心にまでベース樹脂３が浸み込まない可能性があるが、繊維が均一に分散している不織布を基材２に用いた場合では、基材２とベース樹脂３との接触面積が大きくすることができ、これにより、基材２とベース樹脂３との接着性を向上させることができる。
　ここで、摺動部材の製造方法によっては、基材２に用いる不織布は、例えば、繊維同士を熱で溶かして接着するサーマルボンド法、繊維同士をバインダ（ケミカルボンド）で接着するバインダ法等で作製された接着タイプ等の、後述する摺動部材１の製造工程において与えられる強いテンションに耐える強度を有するものであることが好ましい。繊維同士を高圧水流で絡合させるスパンレース法、繊維同士をニードルリングして絡合させるニードルパンチ法等で作製された絡合タイプの不織布を用いた場合よりも、摺動部材１の製造工程において与えられるテンションの強さによって繊維同士の絡みがほどける可能性を低減することができる。
　また、基材２として、サーマルボンド法で作製された不織布を用いる場合には、繊維同士の融着点がフィルム化していないものを用いることが好ましい。繊維同士の融着点がフィルム化していない不織布を基材２に用いることにより、基材２全体において繊維とベース樹脂３とのアンカー効果が良好に発揮され、密着性が向上することにより、基材２からのベース樹脂３の剥離を防止することができる。
　また、基材２に用いる不織布には、安価なＰＥＴ繊維を用いた。
　ベース樹脂３には、ＰＥＴ繊維との親和性の高いフェノールが好適であり、さらにＰＴＦＥ粉末が添加されていてもよい。上述したように、基材２には、ＰＥＴ繊維からなる不織布が用いられるが、ＰＥＴ繊維は、ＰＴＦＥ繊維に比べて潤滑性が劣る。そこで、ベース樹脂３に、ＰＴＦＥ繊維に比べて安価なＰＴＦＥ粉末を、摺動部材１に要求される潤滑性能に応じて添加することにより、摺動部材１の潤滑性を改善することができる。
　なお、ベース樹脂３に用いるフェノール樹脂には、ＰＴＦＥ粉末に加えて、フェノール樹脂の水酸基（ＯＨ）との架橋点を増加させるキレート剤が添加されていてもよい。このようなキレート剤として、例えば、以下の化１に示すチタンキレートが用いられる。チタンキレートは、フェノール樹脂の水酸基と反応して、Ｏ－Ｔｉ－Ｏ結合からなる架橋点を形成する。このような架橋点の増加によってベース樹脂３の硬度が高くなるとともに、水酸基の減少により撥水性が高くなり、耐摩耗性を向上させるとともに、高湿環境下におけるベース樹脂３の膨潤吸湿による寸法変化が抑制される。
Figure JPOXMLDOC01-appb-C000001
　図２は、摺動部材１の製造工程の一例を説明するための図である。
　まず、ＰＴＦＥ粉末およびキレート剤を含む添加剤をフェノール樹脂に添加して、ベース樹脂３を構成する樹脂液４を調製し、これを液槽５に供給する（Ｓ１）。樹脂液４を構成する各成分の配合比率（質量）は、例えば、フェノール樹脂１００に対して、ＰＴＦＥ粉末２０～７０、チタンキレート（キレート剤）０．５～１０、界面活性剤０．０１～０．０３、エタノール２０である。
　つぎに、基材２となるＰＥＴ繊維からなる不織布を不織布ロール６から引き出して液槽５に送り、この液槽５内の樹脂液４に浸すことにより、不織布に樹脂液４を含浸する（Ｓ２）。それから、樹脂液４を含浸した不織布を、１００～１３０℃程度の高温に保たれた乾燥炉７に送り、樹脂液４内のエタノールを蒸発させるとともに、樹脂液４を加熱硬化させる（Ｓ３）。これにより、例えば、基材２が１０～５０質量％、ベース樹脂３が５０～９０質量％となるように、上記構成の摺動部材１を作製する。そして、作製した摺動部材１をロールで巻き取る（Ｓ４）。
　上述したように、本実施の形態に係る摺動部材１は、例えば滑り軸受の摺動層を構成するプリプレグとして用いられる。この場合、プリプレグは、ロールド成形機により１００～１６０℃の高温下で鉄心に巻き取られ、硬化炉において１３０～１８０℃に加熱されて硬化処理が施される。その後、鉄心が引き抜かれて、円筒状の複層摺動部材が作製される（ロールド成形方法）。あるいは、プリプレグは、適当な寸法に裁断され、複数枚重ね合わされる。その後、圧縮成形機により加圧され、プレート状の複層摺動部材が作製される（圧縮成形方法）。
　本発明者等は、基材の異なる複数の摺動部材から平板状の試験体（平板）８Ａ～８Ｄを作製し、これらの試験体８Ａ～８Ｄに対して、以下の表１に示す条件においてスラスト試験を行い、そのときの摩耗状態を観察した。
Figure JPOXMLDOC01-appb-T000002
　スラスト試験では、図３に示すように、表１に示す面圧で相手材９の一方の端面（摺動面）で試験体８Ａ～８Ｄが押圧されるように、軸心Ｏ方向の荷重Ｎを相手材９に加えながら、表１に示す回転速度で相手材９を軸心Ｏ回りの回転方向Ｒに回転させ、そのときの試験体８Ａ～８Ｄの摩耗量および表面剥離の有無を測定している。
　作製した試験体８Ａ～８Ｄは、以下の表２に示すとおりである。ここで、試験体８Ｂ～８Ｄは、本実施の形態に係る摺動部材１から作成されたものであり、基材２には、サーマルボンド法により作製した不織布を用いている。試験体８Ａは、本実施の形態に係る摺動部材１の性能を確認するための比較例であり、基材２には織布を用いている。
　すべての試験体８Ａ～８Ｄにおいて、ベース樹脂３にはＰＴＦＥ粉末を添加したフェノール樹脂を用いた。試験体８Ａ～８Ｃでは、配合比率（質量）をフェノール樹脂１００に対してＰＴＦＥ粉末５０とし、試験体８Ｄでは、ベース樹脂３にさらにチタンキレートを添加して、配合比率（質量）をフェノール樹脂１００に対してＰＴＦＥ粉末５０、チタンキレート５とした。
Figure JPOXMLDOC01-appb-T000003
　なお、表２において、不織布におけるフィルム化の有無の判断は、電子顕微鏡を使った観察により行い、この観察により、融着点に約５００μｍ四方の平坦領域が形成されていることが確認できた場合にフィルム化ありと判断することとした。
　図４は、表２に示す試験体８Ａ～８Ｄに対して、表１に示す条件にて行ったスラスト試験の試験結果を示す図である。ここで、左側の縦軸は大気中における摩耗量であり、右側の縦軸は水中における摩耗量である。また、棒グラフ８０Ａ～８０Ｄは、試験体８Ａ～８Ｄの大気中における摩耗量の試験結果を示しており、棒グラフ８１Ａ～８１Ｄは、試験体８Ａ～８Ｄの水中における摩耗量の試験結果を示している。
　図示するように、基材２に不織布を用いた試験体８Ｂ～８Ｄは、いずれも、大気中の摩耗量が、基材２に織布を用いた比較例の試験体８Ａよりも少なく、大気中において、より優れた性能を示すことが確認された。これは、摺動面において、織布にみられる毛羽立ちや表面の荒れを、不織布を用いることで均一で平滑な面にすることができ、これによって耐摩耗性が向上したと考えられる。
　また、水中において、試験体８Ｂは比較例の試験体８Ａと比べて耐摩耗性の向上が認められるが、その摺動面には表面剥離が見られた。一方、試験体８Ｃ、８Ｄは、いずれも、比較例の試験体８Ａより優れた耐摩耗性を示しており、また、その摺動面には表面剥離も見られなかった。試験体８Ｂ～８Ｄは、ともにサーマルボンド法により作製されたＰＥＴ繊維からなる不織布が基材１に用いられているが、試験体８Ｂの不織布では融着点がフィルム化しているのに対して、試験体８Ｃ、８Ｄは、不織布の融着点がフィルム化していない。このため、試験体８Ｃ、８Ｄでは、基材２とベース樹脂３との密着性が向上したことにより、耐摩耗性が向上したと考えられる。一方、試験体８Ｂでは、不織布の融着点がフィルム化しているため、融着点が平滑化し、ベース樹脂３とのアンカー効果が低下して、ベース樹脂３が基材２から剥離しやすくなったものと考えられる。
　なお、試験体８Ｂ～８Ｄのいずれもが、水中において、比較例の試験体８Ａと比べて耐摩耗性が向上しているのは、不織布に、撚り糸の編み目がなく、繊維が均一に分散しているため、織布に比べて摺動面をより平滑にすることができ、これにより流体潤滑を実現しやすくなるためと考えられる。
　また、試験体８Ｄは、大気中および水中のいずれの摩耗量においても、試験体８Ｃに対して耐摩耗性が向上している。両者の構成上の違いは、ベース樹脂３にチタンキレートが添加されているか否かである。試験体８Ｄは、ベース樹脂３に添加されているチタンキレートが、ベース樹脂３であるフェノール樹脂の水酸基と反応して架橋点を増加させ、これにより、ベース樹脂３の硬度が高くなって大気中での耐摩耗性が向上するとともに、水酸基の減少により撥水性が高くなり、水中におけるベース樹脂３の膨潤吸湿による寸法変化が抑制され、水中環境下における耐摩耗性も向上したものと考えられる。
　さらに、本発明者等は、表２に示す試験体８Ｃ、８Ｄに対して曲げ試験を実施した。
　図５は、表２に示す試験体８Ｃ、８Ｄに対して行った曲げ試験の試験結果を示す図である。ここで、左側の縦軸は曲げ強さであり、右側の縦軸は曲げ弾性率である。棒グラフ８２Ｃ、８２Ｄは、試験体８Ｃ、８Ｄの曲げ強さの試験結果を示しており、棒グラフ８３Ｃ、８３Ｄは、試験体８Ｃ、８Ｄの曲げ弾性率の試験結果を示している。
　図示するように、ベース樹脂３にチタンキレートが添加された試験体８Ｄは、ベース樹脂３にチタンキレートが添加されていない試験体８Ｃに比べて、曲げ強さおよび曲げ弾性率ともに高くなっている。このように、ベース樹脂３であるフェノール樹脂にチタンキレートを添加することにより、ベース樹脂３の硬度が高くなり、このことが耐摩耗性の向上に貢献しているものと考えられる。
　以上のことから、本発明者等は、基材２に不織布を用いることにより、基材２に織布を用いる場合に比べて基材２とベース樹脂３の接着強度を向上させることができ、これにより、耐摩耗性を向上させることができることを見出した。また、融着点がフィルム化されていない不織布を基材２に用いることにより、ベース樹脂３が基材２から剥離するのを防止することができ、これにより、摺動部材１の寿命を改善できることを見出した。さらに、ベース樹脂３であるフェノール樹脂にチタンキレートを添加することにより、ベース樹脂３の硬度および撥水性が高くなり、大気中の耐摩耗性が改善するとともに、水中環境下における吸湿膨潤が抑制されて寸法変化を防止でき、これにより水中の耐摩耗性が改善することを見出した。
　以上、本発明の実施の形態を説明した。
　不織布は、繊維同士を接着あるいは絡合させることにより作製されるため、繊維から撚り糸を作成して布地に織る必要がある織布に比べて製造コストが安い。
　また、織布を基材として用いた場合は、ベース樹脂が、織布を構成する撚り糸の中心にまで浸み込みにくいため、ベース樹脂と基材を強固に接着することができない。これに対して不織布は、編み目がなく、繊維が均一に分散しているため、繊維の１本１本にベース樹脂が絡むことで、基材とベース樹脂との接着性が向上し、摺動部材の強度が向上することにより、耐摩耗性、耐久性等の摺動特性が向上する。さらに織布を用いた場合のように、加工後に撚り糸の毛羽立ちが発生しないため、摺動部材の表面をより平滑にすることができるため、流体潤滑が実現しやすくなり、水中環境下等の液体中における摺動特性も向上する。これらの効果は、不織布の融着点がフィルム化していなものを用いることにより、より顕著なものとなる。
　したがって、本実施の形態によれば、摺動部材の基材として不織布を用いることにより、織布を用いた場合に比べて、長期に亘り低摩擦特性、耐摩耗性、耐久性の向上等の良好な摺動特性を実現可能な摺動部材を、より安価に提供できる。
　また、本実施の形態において、サーマルボンド法、バインダ法等で作製された接着タイプの不織布を基材２に用いた場合、スパンレース法、ニードルパンチ法等で作製された絡合タイプの不織布と異なり、摺動部材１の製造工程において、基材２に加えられるテンションにより繊維同士の絡みがほどけてしまう可能性が少ない。このため、摺動部材１の製造工程における歩留りを向上させることができる。
　また、本実施の形態において、繊維同士の融着点がフィルム化していないサーマルボンド法で作製された不織布を基材２に用いた場合、繊維同士の融着点がフィルム化しているサーマルボンド法で作製された不織布を基材２に用いた場合に比べて、ベース樹脂３とのアンカー効果が高くなることにより密着力が向上し、これにより、ベース樹脂３が基材２から剥離する可能性を低くして、摺動部材１の長寿命化を図ることができる。
　また、本実施の形態において、摺動部材１の基材２として、ＰＥＴ繊維からなる不織布を用いている。ＰＥＴ繊維は、ＰＴＦＥ繊維に比べて安価であり、また、ベース樹脂３として用いたフェノール樹脂との親和性が高いので、ＰＡ繊維等を混在させる必要もない。このため、不織布をより安価に作製することが可能となり、摺動部材１のコストをさらに低減させることができる。
　また、本実施の形態において、摺動部材１のベース樹脂３として、フェノール樹脂にフェノール樹脂の水酸基との架橋点を増加させるキレート剤が添加されたものを用いることにより、架橋点の増加によって硬度が高くなるとともに、水酸基の減少により撥水性が高くなるため、特に高湿環境下におけるフェノール樹脂の膨潤吸湿による寸法変化を抑制することができる。これにより、水中環境下等の液体中環境下においても長期に亘り良好な摺動特性を実現可能な摺動部材１を提供することができる。
　なお、本実施の形態において、摺動部材１のベース樹脂３として、フェノール樹脂の水酸基との架橋点を増加させるキレート剤が添加されたフェノール樹脂を用いる場合には、基材２に織布を用いてもよい。この場合でも、ベース樹脂３の高硬度化および高撥水性化により、水中環境下等の液体中環境下においても長期に亘り良好な摺動特性を実現可能な摺動部材１を提供することができる。
　本発明は、滑り軸受の摺動層等に適用可能である。
　１：摺動部材、２：基材、３：ベース樹脂、４：樹脂液、５：液槽、６：不織布ロール、７：乾燥炉

Claims (8)

  1. 　不織布からなる基材と、
    　前記基材に含浸されたベース樹脂と、を有する
    　ことを特徴とする摺動部材。
  2. 　請求項１に記載の摺動部材であって、
    　前記基材は、サーマルボンド法もしくはバインダ法で作製された接着タイプの不織布である
    　ことを特徴とする摺動部材。
  3. 　請求項２に記載の摺動部材であって、
    　前記サーマルボンド法で作製された接着タイプの不織布は、融着点がフィルム化されていない
    　ことを特徴とする摺動部材。
  4. 　請求項１に記載の摺動部材であって、
    　前記基材は、スパンレース法もしくはニードルパンチ法で作製された絡合タイプの不織布である
    　ことを特徴とする摺動部材。
  5. 　請求項１ないし４のいずれか一項に記載の摺動部材であって、
    　前記ベース樹脂は、フェノール樹脂であり、
    　前記基材は、ＰＥＴ繊維からなる不織布である
    　ことを特徴とする摺動部材。
  6. 　請求項５に記載の摺動部材であって、
    　前記ベース樹脂には、フェノール樹脂の水酸基との架橋点を増加させるキレート剤が添加されている
    　ことを特徴とする摺動部材。
  7. 　基材と、前記基材に含浸された、フェノール樹脂からなるベース樹脂と、を有し、
    　前記ベース樹脂には、フェノール樹脂の水酸基との架橋点を増加させるキレート剤が添加されている
    　ことを特徴とする摺動部材。
  8. 　請求項６または７に記載の摺動部材であって、
    　前記キレート剤は、チタンキレートである
    　ことを特徴とする摺動部材。
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