(57)【要約】【課題】樹脂材と金属材が摺動する組合せにおいて、樹脂材の摺動面に鏡面加工や表面処理をすることなく、また、耐摩耗性樹脂材を使用することもなく、樹脂材の摩耗を低減する。【解決手段】樹脂材と金属材が摺動する摺動材の組合せにおいて、金属材の摺動面の粗さが１０点平均粗さＲｚ０．５〜６．３μｍであり、樹脂材の摺動面の１０点平均粗さＲｚが金属材よりも大きく、樹脂材の摺動面の粗さを１０点平均粗さＲｚ２〜１８μｍ、減衰谷深さＲｖｋ１〜６μｍの範囲内の値とする。樹脂材と金属材の摺動は無潤滑摺動でよい。【選択図】図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
樹脂材と金属材が摺動する摺動材の組合せにおいて、金属材の摺動面の粗さが１０点平均粗さＲｚ０．５〜６．３μｍであり、樹脂材の摺動面の１０点平均粗さＲｚが金属材よりも大きく、樹脂材の摺動面の粗さを１０点平均粗さＲｚ２〜１８μｍ、減衰谷深さＲｖｋ１〜６μｍの範囲内の値とすることを特徴とする摺動材の組合せ。
【請求項２】
樹脂材と金属材の摺動が無潤滑摺動であることを特徴とする請求項１記載の摺動材の組合せ。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、各種産業機器、事務機器、輸送機器などに使用できる摺動材、特にシール性を必要とする摺動材に利用して有効なもの関する。
【背景技術】
【０００２】
樹脂材と金属材が摺動する場合、樹脂材の摩耗を低減するためには、樹脂材の表面に鏡面加工を施す、表面に耐摩耗性のある表面処理を施す、あるいは耐摩耗性に優れた樹脂材料を使用する、さらには繊維状、塊状の充填材を添加して材料を補強する等、樹脂材の材料そのものを変更する必要がある。しかしながら、耐摩耗性材料への変更、表面処理の付加や鏡面加工などの特殊加工はコストアップになる。
【０００３】
特許文献１では、無潤滑条件での樹脂軸受と金属軸の組合せにおいて、１０点平均粗さ（Ｒｚ表示法）で２０〜５００μｍの二次元的に方向性のない凹凸を樹脂軸受表面に設け、金属軸の表面粗さＲｚを約２〜６μｍとすることで、低摩耗、低摩擦、長寿命が図られている。特許文献２では、樹脂摺動材の表面に、算術平均粗さＲａ２〜２０μｍの潤滑油溜まりを設けることにより、油保持量が増大し、潤滑性を向上させることで耐摩耗性の改善が図られている。
【特許文献１】特開平７−２５９８６１号公報
【特許文献２】特開２００７−２２５０１３号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
樹脂材と金属材が摺動する摺動材の組合せにおいて、金属材表面に粗さがある場合には必ず加工による加工目やバリが生じており、これにより、樹脂材の摩耗が多くなる。特許文献１の樹脂材の粗さでは金属材の加工バリ等の突起部により、樹脂材の摩耗が多くなる場合がある。また、特許文献２では樹脂層における窪みの油溜まりの効果は述べられているが、相手金属材の表面を整える効果や、無潤滑でも樹脂材の摩耗低減ができることについては示唆がない。
【０００５】
本発明者は、金属材に対する樹脂材の摩耗特性に表面性状が大きな影響を及ぼしていることに着目し、金属材の表面粗さが所定の範囲にあるとき、樹脂材の表面粗さを所定の値とすることで樹脂材の摩耗が低減できることを見出した。
【０００６】
本発明は上記点からなされたもので、樹脂材と金属材が摺動する組合せにおいて、樹脂材の摺動面に鏡面加工や表面処理をすることなく、また、耐摩耗性樹脂材を使用することもなく、樹脂材の摩耗を低減することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【０００７】
上記課題を解決するために本発明は次の解決手段を採る。すなわち、
本発明は、樹脂材と金属材が摺動する摺動材の組合せにおいて、金属材の摺動面の粗さが１０点平均粗さＲｚ０．５〜６．３μｍであり、樹脂材の摺動面の１０点平均粗さＲｚが金属材よりも大きく、樹脂材の摺動面の粗さを１０点平均粗さＲｚ２〜１８μｍ、減衰谷深さＲｖｋ１〜６μｍの範囲内の値とすることを特徴とする。
１０点平均粗さＲｚは、ＪＩＳ Ｂ  ０６０１（１９９４）に基づいて求めた値である。減衰谷深さＲｖｋは、ＤＩＮ（ドイツ規格）４７７６に基づいて求めた値である。
【０００８】
樹脂材と金属材の摺動は無潤滑摺動でよい。
【発明の効果】
【０００９】
金属材の摺動面の粗さが１０点平均粗さＲｚ０．５〜６．３μｍであるとき、樹脂材の摺動面に所定の値の粗さを持たせることで、摺動初期の段階で、樹脂材の摺動面の粗さが相手金属材の加工目、加工バリ等の突起部を削り取って速やかに摩滅させ、次いで、樹脂材と金属材の両方に由来する摩耗粉が混合した状態で樹脂材の摺動面の凹部に保持され、これが研磨剤となって、金属材の表面を研磨し、金属材の表面粗さを低減させる。これにより、以降の摺動において、樹脂材の摩耗の進行が緩やかになり、摩耗は低減する。
【００１０】
金属材の摺動面の粗さが６．３μｍＲｚを越えると、金属材の加工目や加工バリ等の樹脂材に対する攻撃性が高くなり、樹脂材の粗さが金属材の加工目や加工バリを摩滅させる効果よりも勝るようになるため、樹脂材の粗さを大きくしても摩耗量低減効果は発現しなくなる。金属材の摺動面の粗さが０．５μｍ未満になると、金属材の加工目や加工バリ等の樹脂材に与える影響が小さいため、樹脂材に粗さを付与しても摩耗量低減効果は発現しなくなる。
【００１１】
樹脂材の摺動面の粗さが１０点平均粗さＲｚ２μｍ未満、減衰谷深さＲｖｋ１μｍ未満になると、金属材の加工目や加工バリ等を摩滅させる能力や摩耗粉を保持する能力が低下するため摩耗は多くなる。金属材の加工バリ等が大きくなると、対応する樹脂材の摺動面の粗さも大きくする必要があるが、樹脂材の摺動面の粗さが１０点平均粗さＲｚ１８μｍ、減衰谷深さＲｖｋ６μｍを越えると、シール性が悪く、また摩耗も多くなる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１２】
以下、本発明の一実施形態を説明する。
【００１３】
樹脂材はＰＥＥＫ樹脂を射出成形して得た。得られた樹脂成形体は外径φ５０ｍｍ、内径φ４６ｍｍ、厚さ２ｍｍのリング形状である。得られた樹脂成形体の摺動面にエメリー紙による研磨やバレル研磨により所定の粗さを付与した。その後、２３０℃、３時間のアニール処理を行った。
【００１４】
上記樹脂材と金属材との摺動試験を行った。摺動試験はピンオンディスク形の摺動試験機（図８参照）を使用した。上記リング成形体を切り出した樹脂材１を治具２に固定し、樹脂材１の外周部が金属材からなるディスク３上に所定の荷重で押接される。この状態で、ディスク３を垂直軸を中心として一定速度で回転させ、樹脂材１の外周部が摺動する状態で供試した。ディスクの材料はＳ４５Ｃを使用した。ディスクの摺動面にはエメリー紙で所定の粗さを付与した。摺動試験は荷重３０Ｎ、速度１ｍ／ｓ、時間１０分、室温で、無潤滑で行った。樹脂材の摩耗量は試験前後の形状、寸法を測定、比較し、算出した。
【００１５】
試験に使用した金属材（ディスク）の摺動面の１０点平均粗さＲｚ、及び樹脂材の摺動面の１０点平均粗さＲｚと減衰谷深さＲｖｋを表１〜表６に示し、樹脂材の摩耗結果を図２〜図７に示す。
【００１６】
金属材の摺動面の粗さが０．５〜６．３μｍＲｚの範囲にあり、樹脂材の摺動面の粗さが金属材の粗さよりも大きく、所定の粗さを有している場合に摩耗量低減効果が発現した。
【００１７】
樹脂材の摺動面の粗さ１．１μｍＲｚと３．５μｍＲｚ、金属材の摺動面の粗さ１．３μｍＲｚでの摺動試験において、摺動開始５秒後の金属材の摺動面（図１参照）を観察すると、樹脂材（粗さ３．５μｍＲｚ）と金属材との摺動の場合、金属材の加工目、加工バリ等が摩滅し、金属材の粗さが減少しているのが認められる。これに対して、樹脂材（粗さ１．１μｍＲｚ）と金属材との摺動の場合、金属材の加工目や加工バリの残存が多く、粗さがそれほど減少していない。
【００１８】
上記理由を考察すると、樹脂材の摺動面に所定の粗さを持たせると、摺動初期の段階で、樹脂材の摺動面の粗さが金属材の加工目、加工バリ等の突起部を速やかに摩滅させ、次いで、樹脂材と金属材の両方に由来する摩耗粉が混合した状態で樹脂材の摺動面の凹部に保持され、これが研磨剤となって、金属材の表面を研磨し、金属材の表面粗さを低減させる。これにより、以降の摺動において、樹脂材の摩耗の進行が緩やかになり、摩耗が低減すると考えられる。
【００１９】
以上より、所定の粗さの樹脂材と金属材の組合せによれば、樹脂材の摺動面に鏡面加工や表面処理をすることなく、また、耐摩耗性樹脂材を使用することもなく、樹脂材の摩耗を低減できる。
【００２０】
【表１】
2010060085.tif 000003
【００２１】
【表２】
2010060085.tif 000004
【００２２】
【表３】
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【００２３】
【表４】
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【００２４】
【表５】
2010060085.tif 000007
【００２５】
【表６】
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【図面の簡単な説明】
【００２６】
【図１】樹脂材（粗さ：１．１μｍＲｚ、３．５μｍＲｚ）と金属材（粗さ：１．３μmＲｚ）との５秒摺動後の金属材の摺動面写真である。
【図２】金属材（粗さ：０．５μｍＲｚ）と樹脂材の摺動試験結果を示すグラフである。
【図３】金属材（粗さ：１．３μｍＲｚ）と樹脂材の摺動試験結果を示すグラフである。
【図４】金属材（粗さ：４．０μｍＲｚ）と樹脂材の摺動試験結果を示すグラフである。
【図５】金属材（粗さ：６．３μｍＲｚ）と樹脂材の摺動試験結果を示すグラフである。
【図６】金属材（粗さ：０．２μｍＲｚ）と樹脂材の摺動試験結果を示すグラフである。
【図７】金属材（粗さ：８．０μｍＲｚ）と樹脂材の摺動試験結果を示すグラフである。
【図８】ピンオンディスク形の摺動試験機の構成を示す図である。
【符号の説明】
【００２７】
１  樹脂材
２  治具
３  ディスク（金属材）
【図１】
2010060085.tif 000009
【図２】
2010060085.tif 000010
【図３】
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【図４】
2010060085.tif 000012
【図５】
2010060085.tif 000013
【図６】
2010060085.tif 000014
【図７】
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【図８】
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