(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
金属支持体、その金属支持体上の焼結層、及び焼結層の気孔中に浸透し、焼結層を覆う、軸受低摩擦面を与えるライニング層を包含する滑り軸受において、
前記ライニング層がポリテトラフルオロエチレンのマトリックスおよびそのマトリックスに埋め込まれたフィブリル化アラミド繊維により構成され、
フィブリル化アラミド繊維は、ライニング層の２〜10体積％の量でライニング層に存在することを特徴とする滑り軸受。
【請求項２】
ライニング層が、28体積％までの充填剤も含む、請求項１に記載の滑り軸受。
【請求項３】
充填剤がフッ化カルシウムである、請求項２に記載の滑り軸受。
【請求項４】
充填剤が、
テトラフルオロエチレン・ペルフルオロアルキルビニルエーテル共重合体
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
テトラフルオロエチレンプロピレンエーテル重合体
テトラフルオロエチレン・エチレン共重合体
ポリクロロトリフルオロエチレン重合体
ポリクロロトリフルオロエチレン・エチレン共重合体
ヘキサフルオロイソブチレン重合体
ヘキサフルオロイソブチレン・フッ化ビニリデン共重合体、及び
ヘキサフルオロプロピレン重合体
から選択された重合体材料である、請求項２に記載の滑り軸受。
【請求項５】
ライニング層が、繊維を濡らし、ライニング層全体に分布した硫化ポリフェニレンも含み、その結果、硫化ポリフェニレンに接着することにより繊維が前記ライニング層に固定されている、請求項１に記載の滑り軸受物体。
【請求項６】
フィブリル化アラミド繊維が、平均0.2〜1mmの長さを有する、請求項１〜５のいずれか１項に記載の滑り軸受。
【請求項７】
請求項１〜６のいずれか１項に記載の滑り軸受を製造する方法において、ライニング層の成分と有機潤滑剤との泥漿物を形成し、前記泥漿物を焼結層の上に広げ、熱及び圧力を加えて前記泥漿物を前記焼結層の間隙中に押し込み、前記泥漿物を固化し、それに滑らかな表面を与えることを包含することを特徴とする滑り軸受製造方法。
【請求項８】
ライニング層の成分を含む混合紙料から乾燥紙状物質を形成し、前記紙状物質を焼結層に融着することを含む、請求項１〜６のいずれか１項に記載の滑り軸受の製造方法。
【発明の詳細な説明】
本発明は、滑り軸受（plain bearing）に関し、特に小さい摩擦、特に静止〔始動（break−away）〕摩擦を必要とする油潤滑軸受に関する。
ポリテトラフルオロエチレン（今後「PTFE」と呼ぶ）は良好な摩擦特性を有し、従って、滑り軸受のためのライニング材料として屡々用いられている。しかし、PTFEは柔らかくて弱く、単独で用いた場合には摩耗率が許容できない程大きい。従って、摩耗を減少し、許容可能な軸受寿命を与えるため、PTFEライニングに一層固い材料を添加しなければならない。
鋼支持体と、その上の多孔質青銅焼結層と、軸受の低摩擦表面を与えるために焼結層の気孔中に浸透し、焼結層を覆っている（standing proud of）ライニング層とを含む軸受が知られている。そのような軸受層は、二硫化鉛又はモリブデンを充填したPTFEを含む。しかし、このような慣用的材料は、油潤滑軸受として厳しい条件下で用いた時、エロージョン効果を受ける傾向がある。これは、潤滑油によってもたらされたキャビテーションによって起こされ、摩擦摩耗によってではなく、潤滑油単独の作用により焼結体から充填（filled）PTFEが除去される。
英国特許第2,166,142B号明細書には、ライニング層にイオン性フッ化物、例えば、フッ化カルシウムが含有されている場合のこの種の軸受が記載されている。このライニング材料は、望ましい低摩擦性を維持しながら、大きな耐キャビテーションエロージョン性を示している。しかし、更に良好な耐食性を有するこの種の軸受を与えることが望ましい。
本発明は、金属支持体、その金属支持体上の焼結層、及び焼結層の気孔中に浸透し、焼結層を覆う、軸受低摩擦面を与えるライニング層を包含する滑り軸受において、前記ライニング層がポリテトラフルオロエチレンのマトリックスおよびそのマトリックスに埋め込まれたフィブリル化アラミド繊維により構成され、フィブリル化アラミド繊維は、ライニング層の２〜10体積％の量でライニング層に存在することを特徴とする滑り軸受を提供する。
本発明による滑り軸受は、上述の既知の材料よりも大きな耐キャビテーションエロージョン性を示す。
勿論、プラスチック材料に繊維を配合することは、それを補強するためのよく知られた技術である。しかし、この手段により滑り軸受のPTFEを補強する方法は、未だ成功を収めてはいない。この理由は、関連する温度及び圧力に耐えることができるガラスのような一般的繊維がPTFEに付着せず、そのためそのような繊維を配合することからは何も利点は得られなかったからである。実際、フィブリル化していないアラミド繊維は何等利点を与えない。しかし、本発明は、フィブリル化したアラミド繊維が、耐キャビテーションエロージョン性を増大することが発見されたことに基づいている。フィブリルはPTFEマトリックス中に埋め込まれ、その縺れ及び大きなアスペクト比により引き出されることは困難であることが結論される。
ライニング層は充填剤を含んでいるのが好ましく、充填剤は28体積％までの量で存在することができる。例えば、充填剤はフッ化カルシウム又は硫化ポリフェニルでもよい。充填剤と繊維との合計は20体積％に近いのが好ましい。
別法として、充填剤は次のものから選択された重合体材料でもよい：
テトラフルオロエチレン・ペルフルオロアルキルビニルエーテル共重合体
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
テトラフルオロエチレン  プロピレン  エーテル重合体
テトラフルオロエチレン・エチレン共重合体
ポリクロロトリフルオロエチレン重合体
ポリクロロトリフルオロエチレン・エチレン共重合体
ヘキサフルオロイソブチレン重合体
ヘキサフルオロイソブチレン・フッ化ビニリデン共重合体、及び
ヘキサフルオロプロピレン重合体。
繊維の接着性を改良するため、繊維を濡らし、ライニング層全体に亙って分布する更に別の重合体材料を含有させ、繊維をその別の重合体材料に接着させることによりライニング層に固定するようにしてもよい。その別の重合体材料は、存在する重合体材料の10％〜60％を形成する硫化ポリフェニレンであるのが好ましい。その更に別の重合体材料は、表面材料中に全体的に分布した、その別の重合体材料に富むドメイン（domain）として存在していてもよい。この場合には、繊維はそれらドメインに接着することにより固定され、それらドメインは余り大きくてPTFEを通して引抜くことはできない。
本発明で用いられる繊維の平均的長さは、0.2〜1.0mmであり、フィブリル化前のそれらの直径は0.012mm〜0.015mmであり、フィブリル化度（カナダ濾水度（Canadian Freeness）として測定）は200（デュポン社法TM0894−84、参考文献TAPPI−Ｔ−227M−58）でもよい。
本発明は、本発明による滑り軸受の製造方法において、ライニング層の成分と有機潤滑剤との泥漿物（mush）を形成し、その泥漿物を焼結層の上に広げ、熱及び圧力を適用してその泥漿物を前記焼結層の間隙中に押し込み、前記泥漿物を固化し、滑らかな表面をそれに与えることを包含することを特徴とする製造方法も提供する。
本発明は、本発明による滑り軸受の製造方法において、ライニング層の成分を含む混合紙料（blended furnish）から乾燥紙状物を形成し、その紙状物を焼結層に融着することを包含することを特徴とする製造方法も提供する。
本発明を例示する実施例を次に与える。
実施例１
この例では、PTFE〔ICIからのフルオン（Fluon）GP2〕の水性分散物１リットルを、有機潤滑剤（トルエン）500mlと、１時間低速混合機中で一緒に撹拌することにより混合する。この混合物に、15体積％（PTFE分散物の固体含有量を基にして）の微粉砕フッ化カルシウムを添加し、その混合物中に撹拌混入した。次にフィブリル化アラミド繊維〔デュポン社からケブラー（Kevlar）等級If368として販売されている〕の水性スラリーを、ハイドロパルパー（hydropulper）中で処理して水性スラリーを形成することにより作り、次にデスク・リファイニング（disc refining）により必要なフィブリル化度を与え、そして混合物へ添加し、固体体積（solid volume）で５％の繊維を与えた。
混合物を５分間撹拌し、次に硝酸アルミニウムの10％水溶液を10ml添加し、懸濁物を凝集させた。このようにして得られたスラリーを10分間撹拌し、次に沈降させた。次に上澄み液を傾瀉し、廃棄して湿潤泥漿物を残した。
泥漿物を、鋼支持体に固定された焼結青銅中間層の上に手で供給した。次にローラーにより熱及び圧力をその泥漿物に適用し、中間層の気孔中へ侵入させ、それを固化し、滑らかな表面を与えた。これにより中間層の表面よりも0.025mm高い表面を持つ軸受物体（bearing material）を与えた。このようにして製造された軸受は、５体積％のフィブリル化アラミド繊維及び15体積％のフッ化カルシウムを含むPTFEマトリックスを有するライニング層を持っていた。
軸受物体を円筒状軸受ブッシュ（bush）に形成し、試験により良好な摩擦特性及び優れた耐キャビテーションエロージョン性を有することが見出された。
実施例２
１リットルのPTFE（ICIからのフルオンGP2）の水性分散物を、500mlの有機潤滑剤（トルエン）と一緒に、１時間低速混合機中で一緒に撹拌することにより混合した。この混合物に300gのPPS粉末〔ヘキスト社からのフォルトロン（Fortron）〕を添加し、混合物中に撹拌混合した。次にフィブリル化アラミド繊維〔デュポン社からフィブリル化ケブラーとして販売されているポリ−（ｐ−フェニレンテレフタルアミド）〕の固体２重量％の水性スラリーの3.2リットルを混合物に添加した。
混合物を５分間撹拌し、硝酸アルミニウムの10％水溶液を10ml添加し、懸濁物を凝集させた。このようにして得られたスラリーを10分間撹拌し、次に沈降させた。次に上澄み液を傾瀉して廃棄し、湿潤泥漿物を残した。
泥漿物を、鋼支持体に固定された焼結青銅中間層の上に手で広げた。次にローラーにより熱及び圧力をその泥漿物に適用し、中間層の間隙中へ侵入させ、それを固化し、滑らかな表面を与えた。これにより中間層の表面よりも0.025mm高い表面を持つ軸受物体を与えた。このようにしてPTFE、PPS及び補強繊維を含む表面材料からその表面を形成した。顕微鏡検査によりPTFE内にドメインとしてPPSが存在し、それらドメインは表面材料全体に亙って分布していることが判明した。PPSは繊維を濡らすので（PTFEは濡らさない）、補強繊維はPPSドメインに接着によりその表面材料に固定されていた。ドメインは平均して数本の繊維に接着するのに充分な大きさを持っていたので、繊維はドメインによって結合され、表面材料内部に網状組織を形成していた。
軸受物体を円筒状軸受ブッシュに形成し、試験により良好な摩擦特性、大きい強度、及び良好な耐摩耗性を有することが見出された。
実施例３
次の成分を高速混合機で混合した。フィブリル化ケブラーパルプの２％水性懸濁物１リットル、60体積％を与えるのに充分なPPS粉末（フォルトロン）、及び30体積％を与えるのに充分なPTFE粉末（フルオンL169）。
混合物を、実施例２に記載した混合物と同様な方法で処理し、同じ方法でブッシュを作り、同様な結果を得た。
実施例４
実施例２で述べた成分からPPS粉末を除外したが、その代わり溶融処理が可能なフルオロカーボン重合体の水性分散物を含有させた。特にフルオロカーボンは、テトラフルオロエチレン・ペルフルオロアルキルビニルエーテル共重合体（今後「テフロンPFA」と呼ぶ）であった。
体積で次の％を持つ表面材料を与えるように成分を調節した：繊維10％、PTFE87％、テフロンPFA3％。
実施例２に述べたようにブッシュを作り、満足できる耐摩耗性を有することが判明した。
実施例５
実施例４を繰り返した。但しテフロンPFAを粉末として添加し、撹拌して混合物に混入した。テフロンPFAの量を、PTFEを80％まで減少させる代わりに10％まで増大した。この場合もブッシュは満足すべき結果を与えた。
実施例６
実施例５を繰り返した。但し繊維含有量を１％まで減少し、非PTFE重合体の量を19％まで増大した。テフロンPFA単独の代わりに、テフロンPFAと粒状充填剤、微細合成沈降フッ化カルシウムの均質混合物を用いて、体積で１％の繊維、80％のPTFE、９％のテフロンPFA、及び10％のフッ化カルシウムを含む組成物を与えた。フッ化カルシウムは、耐摩耗性及び耐キャビテーションエロージョン性を増大するために含有させた。
実施例７
実施例６を繰り返した。但し繊維含有量は９％、テフロンPFAは１％（分散物として添加）、フッ化カルシウムは10％にした。
実施例８
乾燥紙状物を混合紙料から製造した。その混合紙料は、紙料の固体として、10重量％で存在する水性懸濁物中のフィブリル化ケブラーパルプ、フォルトロンPPS粉末固体45重量％、フルオンGP2PTFE分散物、固体45重量％を包含していた。
長網抄紙機を用いて紙料から巻取紙コイル（continuous paper coil）を作った。その紙は0.40mmの乾燥厚さで製造し、乾燥PTFE及びPPS微粒子がマトリックス内に均一に分布し維持された、フィブリル化ケブラー繊維のマトリックスからなっていた。
熱及び圧力を適用して、焼結青銅中間層を有する鋼支持体にその紙を融着し、結合した。その結果得られたものは、金属支持体の上の層として、0.025mmの均一な厚さをもつ空隙のないものであった。この複合体ストリップからブッシュを形成した。
実施例９
実施例８を繰り返した。但しPPS粉末の10％をジフェニルスルホン粉末によって置き換え、それをPPS粉末と均質に混合した後、それを混合物へ添加した。ジフェニルスルホンは溶融相中でPPSのための溶媒として働き、それによって繊維を濡らすPPSの能力を増大する。
抄紙機を出た後、支持体に結合する前に、その紙を赤外線で加熱し、ミルを通して圧延し、PPS相を溶融及び圧縮することにより強化した。