(57)【要約】【課題】有害物質を発生することなく、構成部材を分離することができる樹脂軸受、樹脂軸受の製造方法および樹脂軸受の構成部材分離方法を提供する。【解決手段】実施形態の樹脂軸受１０は、金属材料からなる基材２０と、基材２０に接合され、多孔質の金属材料からなる中間層３０とを備える。さらに、樹脂軸受１０は、一部が中間層３０に含浸され、熱溶融性フッ素樹脂からなる接合層４０と、接合層４０によって、中間層３０を介して基材２０と接合された非溶融性フッ素樹脂からなる摺動層５０とを備える。【選択図】図１
2014152914.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
金属材料からなる基材と、
前記基材に接合され、多孔質の金属材料からなる中間層と、
一部が前記中間層に含浸され、熱溶融性フッ素樹脂からなる接合層と、
前記接合層によって、前記中間層を介して前記基材と接合された非溶融性フッ素樹脂からなる摺動層と
を具備することを特徴とする樹脂軸受。
【請求項２】
前記摺動層の前記接合層側が多孔質層で形成され、当該多孔質層内に前記接合層の一部が含浸していることを特徴とする請求項１記載の樹脂軸受。
【請求項３】
前記熱溶融性フッ素樹脂の融点が３８０℃よりも低いことを特徴とする請求項１または２記載の樹脂軸受。
【請求項４】
前記熱溶融性フッ素樹脂が、パーフロロアルコキシアルカン（ＰＦＡ）、テトラフルオロエチレン・ヘキサフルオロプロピレン共重合体（ＦＥＰ）またはテトラフルオロエチレン・エチレン共重合体（ＥＴＦＥ）であることを特徴とする請求項１乃至３のいずれか１項記載の樹脂軸受。
【請求項５】
前記非溶融性フッ素樹脂が、ポリテトラフルオロエチレン（ＰＴＦＥ）であることを特徴とする請求項１乃至４のいずれか１項記載の樹脂軸受。
【請求項６】
前記接合層が、セラミックスからなる充填材を含有していることを特徴とする請求項１乃至５のいずれか１項記載の樹脂軸受。
【請求項７】
前記摺動層が、セラミックスからなる充填材を含有していることを特徴とする請求項１乃至６のいずれか１項記載の樹脂軸受。
【請求項８】
粉末状の非溶融性フッ素樹脂を板状に圧縮形成し、焼成して摺動層を形成する工程と、
金属材料からなる基材に、多孔質の金属材料からなる中間層を接合する工程と、
前記中間層上、または前記中間層上および前記中間層の空孔に、接合層を形成するための熱溶融性フッ素樹脂を配置する工程と、
前記熱溶融性フッ素樹脂上に、前記摺動層を配置する工程と、
前記基材、前記中間層、前記熱溶融性フッ素樹脂および前記摺動層からなる積層体を、３８０℃よりも低くかつ前記熱溶融性フッ素樹脂が溶融する温度で加熱して、前記熱溶融性フッ素樹脂を溶融し、前記中間層の空孔に含浸させ、前記基材と前記摺動層を接合する工程と
を具備することを特徴とする樹脂軸受の製造方法。
【請求項９】
一方の表面側に偏在して球状または繊維状の熱溶融性フッ素樹脂からなる樹脂部材を含有する粉末状の非溶融性フッ素樹脂を、板状に圧縮形成する工程と、
圧縮形成された板状部材を焼成するとともに、前記樹脂部材を溶融し、外部に流出させて空孔を形成して摺動層を形成する工程と、
金属材料からなる基材に、多孔質の金属材料からなる中間層を接合する工程と、
前記中間層上、または前記中間層上および前記中間層の空孔に、接合層を形成するための熱溶融性フッ素樹脂を配置する工程と、
前記空孔側が前記接合層を形成するための前記熱溶融性フッ素樹脂側となるように、前記熱溶融性フッ素樹脂上に、前記摺動層を配置する工程と、
前記基材、前記中間層、前記熱溶融性フッ素樹脂および前記摺動層からなる積層体を、３８０℃よりも低くかつ前記熱溶融性フッ素樹脂が溶融する温度で加熱して、前記熱溶融性フッ素樹脂を溶融し、前記中間層の空孔および前記摺動層の空孔に含浸させ、前記基材と前記摺動層を接合する工程と
を具備することを特徴とする樹脂軸受の製造方法。
【請求項１０】
前記熱溶融性フッ素樹脂の融点が３８０℃よりも低いことを特徴とする請求項８または９記載の樹脂軸受の製造方法。
【請求項１１】
前記熱溶融性フッ素樹脂が、パーフロロアルコキシアルカン（ＰＦＡ）、テトラフルオロエチレン・ヘキサフルオロプロピレン共重合体（ＦＥＰ）またはテトラフルオロエチレン・エチレン共重合体（ＥＴＦＥ）であることを特徴とする請求項８乃至１０のいずれか１項記載の樹脂軸受の製造方法。
【請求項１２】
前記非溶融性フッ素樹脂が、ポリテトラフルオロエチレン（ＰＴＦＥ）であることを特徴とする請求項８乃至１１のいずれか１項記載の樹脂軸受の製造方法。
【請求項１３】
請求項１乃至７のいずれか１項記載の樹脂軸受の構成部材を分離する樹脂軸受の構成部材分離方法であって、
３８０℃よりも低くかつ前記接合層を形成する前記熱溶融性フッ素樹脂が溶融する温度に、前記樹脂軸受を加熱し、前記熱溶融性フッ素樹脂を溶融して外部に流出させ、前記中間層が接合された前記基材と前記摺動層とを分離することを特徴とする樹脂軸受の構成部材分離方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明の実施形態は、樹脂軸受、樹脂軸受の製造方法および樹脂軸受の構成部材分離方法に関する。
【背景技術】
【０００２】
近年、発電機器の性能および効率の向上や、環境負荷低減などを目的とした設計が進められている。従来の発電機器などに使用されているすべり軸受の材料としては、スズ（Ｓｎ）系ホワイトメタルが広く使用されている。
【０００３】
このようなすべり軸受においては、軸受面圧や回転速度の増大に伴って、油潤滑から水潤滑へ使用環境が変化している。すべり軸受材料においても、ホワイトメタルに代えて、樹脂材料（例えば、四フッ化エチレン：ＰＴＦＥ）が用いられている。
【０００４】
軸受において、金属基材の表面に樹脂からなる摺動層を接合する場合、両者の熱膨張係数の差が大きいため、接合界面において熱応力による剥離が生じることがある。このような剥離を抑制するために、金属基材と摺動層とを多孔質の中間層を介して接合する方法が提案されている。この場合、摺動層は、中間層上に形成されるが、その一部は、金属基材の表面に形成された中間層に含浸されている。
【０００５】
摺動層をＰＴＦＥで形成する場合、ＰＴＦＥの粉末を所定の形状に圧縮形成し、その後、ＰＴＦＥの焼成温度である３７０℃に加熱して焼成する。軸受の使用過程で、摺動層のすべり面に摺動傷や焼付きなどが発生した場合、すべり面を機械加工によって補修し、再利用している。一方、摩耗が進行し、寿命に達した軸受は、廃棄される。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００６】
【特許文献１】特許第３１９４８６６号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００７】
上記した廃棄処分される軸受において、金属基材とＰＴＦＥからなる摺動層とを加熱して分離する場合、３８０℃以上の温度おいてＰＴＦＥの分解が促進される。しかしながら、３８０℃以上の温度でテトラフルオロエチレンやヘキサフルオロプロピレン、４８０℃前後の温度でパーフルオロイソブチレン、５００℃前後の温度でフッ化カルボニルのガスが検出される。これらの分解ガスは、有毒であり、特にパーフルオロイソブチレン、フッ化カルボニルは、極めて高い毒性を有する。
【０００８】
このようなことから、ＰＴＦＥからなる摺動層を溶融して金属基材と分離し、金属基材を回収することができない。そのため、従来、このような軸受は、埋設処分されている。また、規格や基準を満たさない軸受も同様に、埋設処分されている。
【０００９】
本発明が解決しようとする課題は、有害物質を発生することなく、構成部材を分離することができる樹脂軸受、樹脂軸受の製造方法および樹脂軸受の構成部材分離方法を提供することである。
【課題を解決するための手段】
【００１０】
実施形態の樹脂軸受は、金属材料からなる基材と、前記基材に接合され、多孔質の金属材料からなる中間層とを備える。さらに、樹脂軸受は、一部が前記中間層に含浸され、熱溶融性フッ素樹脂からなる接合層と、前記接合層によって、前記中間層を介して前記基材と接合された非溶融性フッ素樹脂からなる摺動層とを備える。
【図面の簡単な説明】
【００１１】
【図１】第１の実施の形態の樹脂軸受の断面を模式的に示した図である。
【図２】第１の実施の形態の樹脂軸受における他の構成の中間層を上方から見たときの平面図である。
【図３】図２のＡ−Ａ断面を示す図である。
【図４】図２のＢ−Ｂ断面を示す図である。
【図５】第１の実施の形態の樹脂軸受の製造工程を説明するための、各工程における図１に相当する断面を模式的に示した図である。
【図６】第１の実施の形態の樹脂軸受の製造工程を説明するための、各工程における図１に相当する断面を模式的に示した図である。
【図７】第１の実施の形態の樹脂軸受の製造工程を説明するための、各工程における図１に相当する断面を模式的に示した図である。
【図８】第１の実施の形態の樹脂軸受の製造工程を説明するための、各工程における図１に相当する断面を模式的に示した図である。
【図９】第１の実施の形態の樹脂軸受の製造工程を説明するための、各工程における図１に相当する断面を模式的に示した図である。
【図１０】第１の実施の形態の樹脂軸受の製造工程を説明するための、各工程における図１に相当する断面を模式的に示した図である。
【図１１】第２の実施の形態の樹脂軸受の断面を模式的に示した図である。
【図１２】第２の実施の形態の樹脂軸受の製造工程を説明するための、各工程における図１１に相当する断面を模式的に示した図である。
【図１３】第２の実施の形態の樹脂軸受の製造工程を説明するための、各工程における図１１に相当する断面を模式的に示した図である。
【図１４】第２の実施の形態の樹脂軸受の製造工程を説明するための、各工程における図１１に相当する断面を模式的に示した図である。
【図１５】第２の実施の形態の樹脂軸受の製造工程を説明するための、各工程における図１１に相当する断面を模式的に示した図である。
【図１６】第２の実施の形態の樹脂軸受の製造工程を説明するための、各工程における図１１に相当する断面を模式的に示した図である。
【発明を実施するための形態】
【００１２】
以下、本発明の実施の形態について図面を参照して説明する。
【００１３】
（第１の実施の形態）
図１は、第１の実施の形態の樹脂軸受１０の断面を模式的に示した図である。ここでは、図１に示すように、例えば、スラスト軸受のように、摺動層が平らな形状のときの樹脂軸受を例示して説明する。
【００１４】
図１に示すように、第１の実施の形態の樹脂軸受１０は、金属材料からなる基材２０と、この基材２０に接合され、多孔質の金属材料からなる中間層３０と、一部が中間層３０に含浸された接合層４０と、接合層４０によって、中間層３０を介して基材２０と接合された摺動層５０とを備えている。
【００１５】
基材２０を構成する金属材料としては、摺動層５０を構成する樹脂材料よりも強度、剛性などの機械的性質が高く、軸受装置の他の金属系部材との締結や結合が容易であることから、例えば、アルミニウム、銅、Ｎｉ、Ｔｉ、Ｃｏ、アルミニウム合金、銅合金、Ｎｉ合金、Ｔｉ合金、Ｃｏ合金、炭素鋼、ステンレス鋼などを使用することができる。
【００１６】
中間層３０は、多孔質構造の金属材料で構成され、基材２０の一方の表面２１に、例えば、ろう付けや固相拡散接合などによって接合されている。中間層３０は、例えば、金属材料からなる複数の球状部材や繊維状部材を基材２０の表面２１上に、接合することで形成される。また、中間層３０は、例えば、金属材料で構成された３次元網目構造体などで構成されてもよい。中間層３０の空孔３１には、図１に示すように、接合層４０を構成する材料の一部が含浸している。
【００１７】
なお、中間層３０の構造は、これらに限られるものではない。図２は、第１の実施の形態の樹脂軸受１０のおける他の構成の中間層３０を上方から見たときの平面図である。図３は、図２のＡ−Ａ断面を示す図である。図４は、図２のＢ−Ｂ断面を示す図である。
【００１８】
図２〜図４に示すように、中間層３０は、孔部３２を有する板材３３と、孔部３４を有する板材３５とを、それぞれの孔部３２、３４の一部が重なって連通するように積層されて接合された接合材で構成されてもよい。なお、接合材は、基材２０の表面２１に接合されている。
【００１９】
図２に示すように、板材３３、３５は、例えば、それぞれ６０°千鳥状に同径の円形の孔部３２、３４が形成されている。板材３３は、板材３３の孔部３２が、正三角形を形成するように配列された板材３５の３つの孔部３４にまたがるように、板材３５に積層されている。そして、孔部３２は、３つの孔部３４とそれぞれ連通されている。中間層３０の孔部３２、３４には、接合層４０を構成する材料の一部が含浸する。この接合層４０を構成する材料の一部が含浸する孔部３２、３４は、空孔として機能する。中間層３０をこのような構成とすることで、基材２０に対する摺動層５０の結合強度をより高めることが可能となる。
【００２０】
なお、孔部３２と孔部３４との重なり部分の構成は上記した構成に限られるものではない。孔部３２および孔部３４の構成は、孔部３２と孔部３４とが重なり合う部分と重なり合わない部分を備え、基材２０に対する摺動層５０の結合強度を高める構成であればよい。
【００２１】
中間層３０を構成する金属材料としては、摺動層５０を構成する樹脂材料よりも強度、剛性などの機械的性質が高く、軸受の金属系の基材との接合が容易であることから、例えば、アルミニウム、銅、Ｎｉ、Ｔｉ、Ｃｏ、アルミニウム合金、銅合金、Ｎｉ合金、Ｔｉ合金、Ｃｏ合金、炭素鋼、ステンレス鋼などを使用することができる。中間層３０は、例えば、熱膨張などを考慮して、基材２０を構成した金属材料と同じ材料で構成されてもよい。
【００２２】
接合層４０を構成する材料としては、例えば、粉末状、粒状または板状の熱溶融性フッ素樹脂などを使用することができる。この熱溶融性フッ素樹脂は、融点が３８０℃よりも低いものが使用される。具体的には、熱溶融性フッ素樹脂として、例えば、パーフロロアルコキシアルカン（ＰＦＡ）（融点：３０５℃）、テトラフルオロエチレン・ヘキサフルオロプロピレン共重合体（ＦＥＰ）（融点：２６０℃）またはテトラフルオロエチレン・エチレン共重合体（ＥＴＦＥ）（融点：２７０℃）などを使用することができる。
【００２３】
接合層４０は、図1に示すように、中間層３０の空孔３１に含浸された部分と、中間層３０よりも摺動層５０側の部分とを備えている。このように、接合層４０の一部は、上記した熱溶融性フッ素樹脂を溶融し、中間層３０の空孔３１に含浸させることで形成されている。
【００２４】
摺動層５０は、例えば、タービンロータなどの摺動部材と摺動する摺動面５１を有している。摺動層５０を構成する材料としては、例えば、非溶融性フッ素樹脂などを使用することができる。具体的には、非溶融性フッ素樹脂として、例えば、ポリテトラフルオロエチレン（ＰＴＦＥ）（焼成温度：３７０℃）などを使用することができる。
【００２５】
摺動層５０は、粉末状の非溶融性フッ素樹脂を、例えば平板状、円筒状、または球面状などに常温で圧縮形成し、焼成することで形成される。焼成は、有毒な分解ガスを発生する温度（３８０℃）よりも低い温度（３７０℃）で行われる。なお、圧縮形成は、例えば、熱間加圧や冷間加圧などによって行われる。
【００２６】
ここで、上記した接合層４０、摺動層５０は、セラミックスからなる充填材を含有しもよい。すなわち、接合層４０は、充填材を含有する熱溶融性フッ素樹脂で構成され、摺動層５０は、充填材を含有する非溶融性フッ素樹脂で構成されている。
【００２７】
充填材としては、例えば、セラミックスの繊維、粒子またはウイスカなどを使用することができる。セラミックスとしては、機械的性質および摺動特性の向上の理由から、例えば、炭素、ガラス、アルミナ、炭化珪素、チタン酸カリウム、ホウ酸アルミニウム、酸化亜鉛、窒化ホウ素、二硫化モリブデンなどを使用することが好ましい。
【００２８】
接合層４０においては、熱溶融性フッ素樹脂１００質量部に対して、充填材を５〜４０      質量部含有することが好ましい。摺動層５０においては、熱溶融性フッ素樹脂１００質量部に対して、充填材を５〜４０質量部含有することが好ましい。
【００２９】
上記した範囲で充填材を含有することで、摺動層５０においては、機械的特性および耐摩耗性を向上させることができる。また、軸受荷重の変化のよる軸受クリアランスの変化をできるだけ小さく維持するため、軸受部材の圧縮弾性率を高めることが必要な場合がある。このような場合、接合層４０に上記した範囲で充填材を含有することで、軸受部材の圧縮弾性率を高めることができる。
【００３０】
次に、樹脂軸受１０の製造方法について説明する。
【００３１】
図５〜図１０は、第１の実施の形態の樹脂軸受１０の製造工程を説明するための、各工程における図１に相当する断面を模式的に示した図である。
【００３２】
まず、平面上に設置された所定の形状の金型６０内に、粉末状の非溶融性フッ素樹脂を所定量充填する。ここで、非溶融性フッ素樹脂中の充填材の分散状態および作業性の理由から、粉末の平均粒径は、５μｍ〜５０μｍであることが好ましい。なお、平均粒径は、メディアン粒径である。この平均粒径は、例えばレーザー回折粒度分布測定法などで測定される。
【００３３】
続いて、例えば熱間加圧や冷間加圧などによって、充填された粉末を、圧縮形成して一体化し、図５に示すように、成形体７０を形成する。そして、成形体７０を金型６０から取り出し、非溶融性フッ素樹脂であるＰＴＦＥの焼成温度（３７０℃）で所定時間加熱して焼成する。これによって、摺動層５０が得られる。なお、焼成は、成形体７０を金型６０内に配置した状態で行ってもよい。
【００３４】
続いて、図６に示すように、基材２０の一方の表面２１上に中間層３０を接合する。接合は、例えば、ろう付けや固相拡散接合などによって行う。そして、図７に示すように、平面上に設置された所定の形状の金型６０内に、中間層３０が接合された基材２０を配置する。
【００３５】
次に、図８に示すように、中間層３０上に、接合層４０を形成するための、熱溶融性フッ素樹脂からなる板状部材８０を配置する。ここでは、熱溶融性フッ素樹脂が板状部材８０からなる一例を示したが、熱溶融性フッ素樹脂が粉末状や粒状の場合には、熱溶融性フッ素樹脂は、中間層３０上および中間層３０の空孔に配置される。ここで、粉末状や粒状の熱溶融性フッ素樹脂の平均粒径は、熱溶融性フッ素樹脂中の充填材の分散状態および作業性の理由から、５μｍ〜５０μｍであることが好ましい。なお、平均粒径は、メディアン粒径である。この平均粒径は、例えばレーザー回折粒度分布測定法などで測定される。
【００３６】
続いて、図９に示すように、板状部材８０上に、すでに作製された摺動層５０を積層する。金型６０内に配置された、基材２０、中間層３０、板状部材８０および摺動層５０からなる積層体を、３８０℃よりも低くかつ熱溶融性フッ素樹脂が溶融する温度で加熱する。これにより、熱溶融性フッ素樹脂からなる板状部材８０が溶融する。そして、図１０に示すように、溶融した板状部材８０の一部が中間層３０の空孔に含浸し、残りが摺動層５０と中間層３０の間に存在する。これにより、接合層４０は、図1０に示すように、中間層３０の空孔３１に含浸された部分と、中間層３０よりも摺動層５０側の部分とを備える。摺動層５０は、熱溶融性フッ素樹脂が溶融後固化することで、接合層４０によって中間層３０を介して基材２０に接合される。
【００３７】
熱溶融性フッ素樹脂を溶融する際、雰囲気圧力を５０ＭＰａ程度加圧することが好ましい。これによって、溶融した熱溶融性フッ素樹脂を中間層３０の空孔内に均等かつ的確に含浸させることができる。
【００３８】
ここで、例えば、図２に示す中間層３０を備えた場合には、溶融した板状部材８０の一部が中間層３０の孔部３２、３４に含浸し、残りが摺動層５０と中間層３０の間に存在する、接合層４０を構成する。そして、最後に、金型６０を取り外す。
【００３９】
上記した工程を経て樹脂軸受１０が製造される。なお、非溶融性フッ素樹脂や熱溶融性フッ素樹脂が充填材を含有する場合においても、樹脂軸受１０の製造方法は、上記した製造方法と同じである。
【００４０】
次に、樹脂軸受１０の構成部材を分離する構成部材の分離方法について説明する。
【００４１】
構成部材の分離は、例えば、寿命に達した樹脂軸受１０や不良品と判定された樹脂軸受１０に対して実施される。まず、３８０℃よりも低くかつ接合層４０を形成する熱溶融性フッ素樹脂が溶融する温度に、樹脂軸受１０を加熱する。加熱された熱溶融性フッ素樹脂は、溶融して外部に流出する。加熱する温度は、例えば、熱溶融性フッ素樹脂の融点に設定される。
【００４２】
ここで、樹脂軸受１０を加熱する温度は、摺動層５０を構成するＰＴＦＥの分解が促進され、有毒ガスを発生し始める温度（３８０℃）よりも低い温度である。また、摺動層５０を形成する非溶融性フッ素樹脂は、溶融や気化することなく、固体状態を維持している。
【００４３】
熱溶融性フッ素樹脂が外部に流出することで、接合層４０が無くなり、中間層３０が接合された基材２０と、摺動層５０との接合状態が解除される。そのため、中間層３０が接合された基材２０と、摺動層５０とを分離することができる。これによって、例えば、中間層３０が接合された基材２０を再利用することができる。
【００４４】
第１の実施の形態の樹脂軸受１０においては、有害ガスなどを発生することなく、樹脂軸受１０の構成部材を分離して、再利用することができる。また、樹脂軸受１０においては、接合強度を維持して摺動層５０の剥離を防止することができる。
【００４５】
（第２の実施の形態）
図１１は、第２の実施の形態の樹脂軸受１１の断面を模式的に示した図である。ここでは、図１１に示すように、例えば、スラスト軸受のように、摺動層が平らな形状のときの樹脂軸受を例示して説明する。なお、第１の実施の形態の樹脂軸受１０の構成と同一の構成部分には、同一の符号を付して重複する説明を省略または簡略する。
【００４６】
第２の実施の形態の樹脂軸受１１は、摺動層５０の構成が異なる以外は、第１の実施の形態の樹脂軸受１０の構成と同一であるので、主にこの異なる構成について説明する。
【００４７】
図１１に示すように、第２の実施の形態の樹脂軸受１１は、第１の実施の形態の樹脂軸受１０と同様に、基材２０と、中間層３０と、接合層４０と、摺動層９０とを備えている。
【００４８】
摺動層９０は、接合層４０を構成する熱溶融性フッ素樹脂を溶融することで、接合層４０によって中間層３０を介して基材２０と接合されている。摺動層９０は、例えば、タービンロータなどの摺動部材と摺動する摺動面９２を有している。また、摺動層９０の接合層４０側が多孔質層９１で形成されている。そして、この多孔質層９１内に接合層４０の一部が含浸している。そのため、図１１においては、摺動層９０の多孔質層９１内に含有された部分を接合層４０として示しているため、符号４０の一部が示す部分と、符号９１が示す部分とが重複している。
【００４９】
ここで、摺動層９０を形成する材料などは、第１の実施の形態の摺動層５０と同じである。また、第１の実施の形態と同様に、接合層４０や摺動層９０は、セラミックスからなる充填材を含有しもよい。
【００５０】
次に、樹脂軸受１１の製造方法について説明する。
【００５１】
図１２〜図１６は、第２の実施の形態の樹脂軸受１１の製造工程を説明するための、各工程における図１１に相当する断面を模式的に示した図である。
【００５２】
まず、粉末状の非溶融性フッ素樹脂に、球状または繊維状の熱溶融性フッ素樹脂からなる樹脂部材１００を添加して混合し、混合粉末１０１を作製する。ここで、非溶融性フッ素樹脂は、前述した摺動層５０を形成する材料と同じである。樹脂部材を形成する熱溶融性フッ素樹脂は、非溶融性フッ素樹脂であるＰＴＦＥの焼成温度（３７０℃）以下の温度で溶融するものであればよい。例えば、熱溶融性フッ素樹脂として、前述した接合層４０を形成する熱溶融性フッ素樹脂と同様に、具体的には、熱溶融性フッ素樹脂として、例えば、パーフロロアルコキシアルカン（ＰＦＡ）（融点：３０５℃）、テトラフルオロエチレン・ヘキサフルオロプロピレン共重合体（ＦＥＰ）（融点：２６０℃）またはテトラフルオロエチレン・エチレン共重合体（ＥＴＦＥ）（融点：２７０℃）などを使用することができる。
【００５３】
熱溶融性フッ素樹脂が球状の場合、熱溶融性フッ素樹脂の平均粒径（メディアン粒径）は、接合強度および作業性の理由から、０．５ｍｍ〜５ｍｍであることが好ましい。熱溶融性フッ素樹脂が繊維状の場合、熱溶融性フッ素樹脂の繊維長さは、接合強度、製造性および作業性の理由から、３ｍｍ〜５ｍｍであることが好ましい。
【００５４】
混合粉末１０１においては、非溶融性フッ素樹脂１００質量部に対して、樹脂部材１００を５０〜１００質量部含有することが好ましい。樹脂部材１００をこの範囲で含有することで、摺動層９０の一方の表面側に適切な多孔質層９１を形成することができる。
【００５５】
続いて、図１２に示すように、平面上に設置された所定の形状の金型６０内に、粉末状の非溶融性フッ素樹脂を所定量充填する。充填された非溶融性フッ素樹脂のからなる層上に、混合粉末１０１を所定量充填する。なお、ここでは、球状の熱溶融性フッ素樹脂を使用したときの一例を示している。
【００５６】
続いて、例えば熱間加圧や冷間加圧などによって、充填された粉末を、圧縮形成して一体化し、成形体１１０を形成する。ここで、接合強度、信頼性の理由から、混合粉末１０１によって形成された層の厚さは、圧縮形成後、０．５ｍｍ〜５ｍｍ程度であることが好ましい。
【００５７】
そして、図１３に示すように、成形体１１０を金型６０から取り出し、非溶融性フッ素樹脂であるＰＴＦＥの焼成温度（３７０℃）で所定時間加熱して焼成する。この際、焼成温度に加熱された樹脂部材１００は、溶融して外部に流出する。なお、例えば、溶融した樹脂部材１００が流出しやすいように、成形体１１０を所定の方向に傾けた状態で、焼成してもよい。樹脂部材１００が流出した部分は、図１４に示すように、空孔１２０となり、多孔質層９１を構成する。このようにして、摺動層９０が形成される。
【００５８】
続いて、第１の実施の形態と同様に、図１５に示すように、平面上に設置された所定の形状の金型６０内に、中間層３０が接合された基材２０、熱溶融性フッ素樹脂からなる板状部材８０、摺動層９０の順に積層する。この際、摺動層９０は、空孔１２０側、すなわち多孔質層９１側が板状部材８０側となるように配置される。
【００５９】
続いて、この積層体を、３８０℃よりも低くかつ熱溶融性フッ素樹脂が溶融する温度で加熱する。これにより、熱溶融性フッ素樹脂からなる板状部材８０が溶融する。そして、図１６に示すように、溶融した板状部材８０の一部が中間層３０の空孔および摺動層９０の多孔質層９１の空孔１２０に含浸し、残りが摺動層９０と中間層３０の間に存在する。これにより、接合層４０は、図１６に示すように、中間層３０の空孔３１に含浸された部分と、摺動層９０の空孔１２０に含浸された部分と、中間層３０よりも摺動層５０側の部分とを備える。摺動層９０は、熱溶融性フッ素樹脂が溶融後固化することで、接合層４０によって中間層３０を介して基材２０に接合される。
【００６０】
なお、熱溶融性フッ素樹脂を溶融する際の雰囲気圧力などの条件は、第１の実施の形態と同じである。そして、最後に、金型６０を取り外す。
【００６１】
上記した工程を経て樹脂軸受１１が製造される。なお、非溶融性フッ素樹脂や熱溶融性フッ素樹脂が充填材を含有する場合においても、樹脂軸受１１の製造方法は、上記した製造方法と同じである。
【００６２】
ここで、樹脂軸受１１の構成部材を分離する構成部材分離方法は、第１の実施の形態で説明した方法と同じ方法である。そして、この方法を施すことで、中間層３０が接合された基材２０と、摺動層９０とを分離することができる。これによって、例えば、中間層３０が接合された基材２０を再利用することができる。
【００６３】
第２の実施の形態の樹脂軸受１１においては、有害ガスなどを発生することなく、樹脂軸受１０の構成部材を分離して、再利用することができる。また、樹脂軸受１０においては、接合強度を維持して摺動層５０の剥離を防止することができる。
【００６４】
上記した実施の形態では、摺動層が平らな形状のときの樹脂軸受１０、１１を例示して説明したが、樹脂軸受１０、１１の用途はこれに限られるものではない。実施の形態の樹脂軸受１０、１１の構成は、例えば、ジャーナル軸受に適用することもできる。例えば、タービンロータのジャーナル軸受に適用する場合、例えば、図１や図１１に対応する断面の樹脂軸受の形状は、タービンロータの曲率に対応して円弧状となる。そして、タービンロータと摺動する内周面に、摺動層５０、９０が形成される。また、実施の形態の樹脂軸受１０、１１の構成は、例えば、水車、風車、発電機、ポンプなどの回転機器の軸受として適用することができる。
【００６５】
（接合強度などの評価）
次に、実施の形態の樹脂軸受において、所定の接合強度を維持していること、および各構成部材に分離可能であることを説明する。
【００６６】
まず、実施の形態の樹脂軸受における接合強度について説明する。なお、ここでは、接合強度をせん断強度によって評価した。
【００６７】
ここでは、次に示すように、樹脂軸受を製造した。なお、ここでは、図１に示した樹脂軸受１０を使用して各評価を行った。ここで、使用した樹脂軸受１０の製造工程を図１および図５〜図１０を参照して説明する。
【００６８】
まず、平面上に設置された所定の形状の金型６０内に、平均粒径が２５μｍの粉末状のポリテトラフルオロエチレン（ＰＴＦＥ）を充填し、熱間加圧によって、圧縮形成して一体化し、図５に示すように、成形体７０を形成した。そして、成形体７０を金型６０から取り出し、ＰＴＦＥの焼成温度（３７０℃）で２時間加熱して焼成した。これによって、厚さが３ｍｍの摺動層５０を得た。
【００６９】
続いて、ステンレス鋼（ＳＵＳ３１６）からなる、厚さが１０ｍｍの基材２０の一方の表面２１上に、Ａｇ−５６質量％Ｃｕからなるろう材を塗布した。ろう材が塗布された表面２１上に、ステンレス鋼（ＳＵＳ３１６）からなる直径が１ｍｍの複数の鋼球を散布した。鋼球が表面２１上に散布された基材２０を、１０５０℃の温度で、１０−３Ｐａの真空中で加熱した。そして、図６に示すように、複数の鋼球を基材２０の表面２１に結合し、複数の空孔を有する多孔質からなる、厚さが１ｍｍの中間層３０を形成した。この中間層３０が接合された基材２０を、図７に示すように、平面上に設置された所定の形状の金型６０内に配置した。
【００７０】
次に、図８に示すように、中間層３０上に、接合層４０を形成するための、パーフロロアルコキシアルカン（ＰＦＡ）からなる、厚さが１．５ｍｍの板状部材８０を配置した。この板状部材８０上に、図９に示すように、すでに作製した摺動層５０を積層した。
【００７１】
金型６０内に配置された、基材２０、中間層３０、板状部材８０および摺動層５０からなる積層体を、温度が３０５℃、圧力（ゲージ圧）が０．１ＭＰaの条件で加熱した。これによって、板状部材８０が溶融し、図１０に示すように、溶融した板状部材８０の一部は、中間層３０の空孔に含浸し、残りは、摺動層５０と中間層３０の間に存在した。これにより、接合層４０は、図1０に示すように、中間層３０の空孔３１に含浸された部分と、中間層３０よりも摺動層５０側の部分とを備えた。
【００７２】
摺動層５０は、ＰＦＡが溶融後固化することで、接合層４０によって中間層３０を介して基材２０に接合された。最後に、金型６０を取り外して、樹脂軸受１０を得た。この樹脂軸受１０において、接合層４０の厚さは、中間層３０に含有された部分も含めて２ｍｍであった。
【００７３】
また、上記した製造方法と同じ製造方法で、摺動層５０を構成するＰＴＦＥおよび接合層４０を構成するＰＦＡのそれぞれに、炭素からなる、繊維長さが３ｍｍ程度、繊維径が１０μｍ程度の繊維を含有した樹脂軸受１０も製造した。摺動層５０においては、ＰＴＦＥ１００質量部に対して、充填材である繊維を４０質量部含有した。接合層４０においては、ＰＦＡ１００質量部に対して、充填材である繊維を２０質量部含有した。この場合も、基材２０、中間層３０、接合層４０および摺動層５０の厚さは、それぞれ前述した充填材を含有しない場合と同じとした。
【００７４】
製造した樹脂軸受１０に対して、摺動層５０と基材２０における接合界面のせん断強度を測定した。せん断強度は、せん断強度は、ＪＩＳ  Ｋ６８５２に準じて測定した。
【００７５】
また、樹脂軸受１０における圧縮弾性率も測定した。ここでいう圧縮弾性率とは、圧縮応力に応じたひずみの変化率を意味する。圧縮弾性率は、ＪＩＳ  Ｋ７１８１に準じてよって測定した。
【００７６】
測定の結果、充填材を含有しない場合、せん断強度は１０ＭＰａであり、圧縮弾性率は６ＧＰａであった。充填材を含有した場合、せん断強度は１２ＭＰａであり、圧縮弾性率は１０ＧＰａであった。
【００７７】
充填材を含有した場合および含有しない場合の双方ともに、せん断強度は、従来の樹脂軸受と同程度の値が得られた。ここで、中間層を有さず、基材と、接合層と、摺動層とからなる従来の樹脂軸受における一般的なせん断強度は、５ＭＰａ程度である。また、充填材を含有することで圧縮弾性率が向上することがわかった。
【００７８】
次に、実施の形態の樹脂軸受の構成部材を分離可能であることについて説明する。
【００７９】
ここで、製造した樹脂軸受１０を、３２５℃の温度で加熱した。この温度は、３８０℃よりも低くかつ接合層４０を形成するＰＦＡが溶融する温度である。加熱されたＰＦＡは、溶融して外部に流出した。そして、接合層４０が無くなり、中間層３０が接合された基材２０と、摺動層５０との接合状態が解除された。そして、中間層３０が接合された基材２０と、摺動層５０とを分離することができた。これによって、中間層３０が接合された基材２０は、再利用可能な状態となった。
【００８０】
以上説明した実施形態によれば、有害物質を発生することなく、構成部材を分離することが可能となる。
【００８１】
本発明のいくつかの実施形態を説明したが、これらの実施形態は、例として提示したものであり、発明の範囲を限定することは意図していない。これら新規な実施形態は、その他の様々な形態で実施されることが可能であり、発明の要旨を逸脱しない範囲で、種々の省略、置き換え、変更を行うことができる。これら実施形態やその変形は、発明の範囲や要旨に含まれるとともに、特許請求の範囲に記載された発明とその金等の範囲に含まれる。
【符号の説明】
【００８２】
１０，１１…樹脂軸受、２０…基材、２１…表面、３０…中間層、３１，１２０…空孔、３２，３４…孔部、３３，３５…板材、４０…接合層、５０…摺動層、５１，９２…摺動面、６０…金型、７０…成形体、８０…板状部材、９０…摺動層、９１…多孔質層、１００…樹脂部材、１０１…混合粉末、１１０…成形体。
【図１】
2014152914.tif 000003
【図２】
2014152914.tif 000004
【図３】
2014152914.tif 000005
【図４】
2014152914.tif 000006
【図５】
2014152914.tif 000007
【図６】
2014152914.tif 000008
【図７】
2014152914.tif 000009
【図８】
2014152914.tif 000010
【図９】
2014152914.tif 000011
【図１０】
2014152914.tif 000012
【図１１】
2014152914.tif 000013
【図１２】
2014152914.tif 000014
【図１３】
2014152914.tif 000015
【図１４】
2014152914.tif 000016
【図１５】
2014152914.tif 000017
【図１６】
2014152914.tif 000018