(57)【要約】【課題】  摺動部品用フェノール樹脂成形材料及びこれを成形してなり、優れた摺動特性、耐摩耗性を有する摺動部品を提供する。【解決手段】  フェノール樹脂、ガラス繊維、及び、パラフィンワックスを含有することを特徴とするベーンポンプ摺動部品用フェノール樹脂成形材料であり、前記ガラス繊維の含有量は、成形材料全体に対して２０〜５５重量％であることが好ましく、更に前記パラフィンワックスの含有量は、前記フェノール樹脂成形材料全体に対し、０．１〜３重量％であることが好ましい。【選択図】  なし【特許請求の範囲】
【請求項１】
フェノール樹脂、ガラス繊維、及び、パラフィンワックスを含有することを特徴とする摺動部品用フェノール樹脂成形材料。
【請求項２】
前記ガラス繊維の含有量は、成形材料全体に対して２０〜５５重量％である、請求項１に記載の摺動部品用フェノール樹脂成形材料。
【請求項３】
前記パラフィンワックスの含有量は、成形材料全体に対して、０．１〜３重量％である請求項１又は２に記載の摺動部品用フェノール樹脂成形材料。
【請求項４】
更に、粉末状無機充填材を含有するものである請求項１ないし３のいずれかに記載の摺動部品用フェノール樹脂成形材料。
【請求項５】
請求項１ないし４のいずれかに記載のフェノール樹脂成形材料を成形してなることを特徴とする摺動部品。
【請求項６】
ベーンポンプ用摺動部品である、請求項５に記載の摺動部品。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、摺動部品用フェノール樹脂成形材料及びこれを成形してなる摺動部品に関するものである。
【背景技術】
【０００２】
近年、自動車等に使用される機構部品は、使用環境などから耐熱性や耐摩耗性等が要求されてきている。これらの要求特性を満たすために、セラミックや金属製の部品が用いられていた。しかし、セラミックや金属を用いると部品個体の重量が重くなる、加工に時間がかかる、コストが高い等の問題が挙げられる。そこで、部品の軽量化への移行が進むにつれてプラスチック材料が注目されてきた（例えば、特許文献１、２参照。）。
【０００３】
中でも要求特性を満たす材料としてフェノール樹脂成形材料があり、セラミックや金属の代替材として注目されている。フェノール樹脂成形材料の成形品は耐熱性があり、製品の加工も容易であることからその使用メリットは大きい。要求される特性を付与するために、従来のフェノール樹脂成形材料には充填基材としてガラス繊維や球状シリカ、破砕シリカなどが使用されてきた。この場合、機械的強度は向上するが耐摩耗性が悪化するという問題があり、耐摩耗性が必要な部品には、このようなフェノール樹脂成形材料は使用することができなかった。
【０００４】
【特許文献１】特開２００１−２４１３８９号公報
【特許文献２】特開２００３−１３８０４２号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
本発明は、フェノール樹脂、ガラス繊維、及び、パラフィンワックスを含有する摺動部品用フェノール樹脂成形材料及びそれを成形してなり、優れた摺動特性、耐摩耗性を有する摺動部品を提供するものである。
【課題を解決するための手段】
【０００６】
このような課題は、下記の本発明（１）〜（６）によって達成される。
（１）フェノール樹脂、ガラス繊維、及び、パラフィンワックスを含有することを特徴とする摺動部品用フェノール樹脂成形材料。
（２）前記ガラス繊維の含有量は、成形材料全体に対して２０〜５５重量％である、（１）に記載の摺動部品用フェノール樹脂成形材料。
（３）前記パラフィンワックスの含有量は、成形材料全体に対して、０．１〜３重量％である（１）又は（２）に記載の摺動部品用フェノール樹脂成形材料。
（４）更に、粉末状無機充填材を含有するものである（１）ないし（３）のいずれかに記載の摺動部品用フェノール樹脂成形材料。
（５）（１）ないし（４）のいずれかに記載のフェノール樹脂成形材料を成形してなることを特徴とする摺動部品。
（６）ベーンポンプ用摺動部品である、（５）に記載の摺動部品。
【発明の効果】
【０００７】
本発明は、フェノール樹脂、ガラス繊維、及び、パラフィンワックスを含有することを特徴とする摺動部品用フェノール樹脂成形材料であり、これを成形してなる摺動部品は、優れた摺動特性、耐摩耗性を具備することができる。
また、ガラス繊維の含有量を成形材料全体に対して、２０〜５５重量％にすることで、特に摺動部品の機械的強度を向上させることができる。
更に、パラフィンワックスの含有量を成形材料全体に対して、０．１〜３重量％にすることで、特に摺動部品の摺動特性を更に、向上させることができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【０００８】
以下、本発明の摺動部品用フェノール樹脂成形材料（以下、単に「成形材料」ということがある）及び摺動部品について説明する。
【０００９】
本発明の成形材料は、フェノール樹脂、ガラス繊維、及び、パラフィンワックスを含有することを特徴とする。
本発明の成形材料で用いるフェノール樹脂は、特に限定されるものではないが、例えば、フェノールノボラック樹脂、クレゾールノボラック樹脂、ビスフェノールＡノボラック樹脂等のノボラック型フェノール樹脂、レゾール型フェノール樹脂が挙げられる。これらを単独で使用でき、また併用することもできる。
【００１０】
本発明で用いられる成形材料において、ノボラック型フェノール樹脂（以下、単に「ノボラック樹脂」ということがある）を用いる場合は、通常、硬化剤としてヘキサメチレンテトラミンを使用する。ヘキサメチレンテトラミンは、特に限定されないが、ノボラック樹脂１００重量部に対して１０〜２５重量部使用することが好ましい。更に好ましくは、ノボラック樹脂１００重量部に対して１３〜２０重量部である。上記下限値未満では成形時の硬化に時間を必要とし、また上記上限値を超えると成形品にフクレを生じることがある。
【００１１】
本発明の成形材料には、パラフィンワックスを添加することを特徴とする。
上記パラフィンワックスは、石油の精製工程より製造され、常温で固体のワックスであり、通常、炭素数２０〜４０程度の直鎖状パラフィン系炭化水素を主成分とし、少量の分枝鎖状パラフィンを含むものである。分子量は３００〜５５０程度であり、４０〜１００℃の温度で溶融する性質を有している。
本発明の成形材料に用いるパラフィンワックスは、上記のものを単独で用いることもできるし、混合物として併用することもできる。
【００１２】
また、パラフィンワックスは、摺動特性付与効果が高く、常温で固形であるため取り扱いがしやすい。例えば微粉末化したものを用いることにより、原材料混合物中に容易に分散させることができる。また、パラフィンワックスは低融点であるため、成形時には早期に溶融し、成形品中においてより均一に分散させることができると考えられる。このように良好な分散性により、摺動特性付与効果をより高めることができると考えられる。
【００１３】
上記パラフィンワックスの含有量は、特に限定されないが、成形材料全体に対し、０．１〜３重量％とすることが好ましい。更に好ましくは０．３〜２．５重量％である。上記下限値未満では、パラフィンワックスの分散状態によっては摺動特性付与効果が不十分となることがある。また、上記上限値を超えると流動性が低下して射出成形性が低下し、作業性に問題が生じることがある。
【００１４】
本発明の成形材料には、上記パラフィンワックスに加えて、ガラス繊維を併用する。
上記ガラス繊維の含有量は特に限定されないが、成形材料全体に対して２０〜５５重量％であることが好ましく、さらに好ましくは３５〜５５重量％である。ガラス繊維を上記範囲で配合することにより、摺動部品に基本的に必要な機械的強度を付与することができる。
【００１５】
本発明の成形材料は、上記パラフィンワックス、及び、ガラス繊維を併用することにより、機械的強度及び摺動特性を両立させ、特にベーンポンプ用摺動部品として好適に用いることができるものである。
【００１６】
本発明の成形材料は、更に、上記ガラス繊維以外の無機充填材を添加することができる。
上記ガラス繊維以外の無機充填材としては特に限定されないが、例えば、タルク、焼成クレー、未焼成クレー、マイカ等のケイ酸塩、酸化チタン、アルミナ、シリカ、溶融シリカ等の酸化物、炭酸カルシウム、炭酸マグネシウム、ハイドロタルサイト等の炭酸塩、水酸化アルミニウム、水酸化マグネシウム、水酸化カルシウム等の水酸化物、硫酸バリウム、硫酸カルシウム、亜硫酸カルシウム等の硫酸塩または亜硫酸塩、ホウ酸亜鉛、メタホウ酸バリウム、ホウ酸アルミニウム、ホウ酸カルシウム、ホウ酸ナトリウム等のホウ酸塩、窒化アルミニウム、窒化ホウ素、窒化ケイ素等の窒化物等を挙げることができる。
【００１７】
更に、上記ガラス繊維以外の無機充填材としては、粉末状のものを用いることが好ましい。上記粉末状無機充填材を用いることにより、特に耐摩耗性を向上させることができる。
【００１８】
上記粉末状無機充填材の配合量は特に限定されないが、成形材料全体に対して、１〜３５重量％とすることが好ましい。さらに好ましくは５〜２０重量％である。
これにより、成形品の機械的特性を損なうことなく、耐摩耗性の向上効果を高く発現させることができる。
【００１９】
本発明の成形材料は、上記配合材料の他、本発明の目的を損なわない範囲で、離型剤、硬化助剤、顔料等の添加剤を添加することができる。
【００２０】
本発明の成形材料は、例えば上記に示した材料を予備混合した後、加熱ロールまたは二軸混練機等を用いて加熱混練を行い、冷却後に粉砕または造粒化して得ることができる。
【００２１】
上記成形材料を成形する方法としては特に限定されないが、例えば、射出成形、移送成形、圧縮成形等いずれの方法を用いることもできる。これらの中でも特に、射出成形法が適している。射出成形の成形条件の一例を挙げると、温度が１６０〜１８０℃、圧力１００〜２００ｋｇ／ｃｍ２、硬化時間３０秒間から２分間で、各種成形品を成形することができる。
【００２２】
次に、本発明の成形材料からなる摺動部品について説明する。
本発明の成形材料からなる摺動部品の一例として、ベーンポンプがある。
【００２３】
本発明の成形材料は、上記ベーンポンプを構成する部品の中で、ベーン、ロータ、カムリングなどに好適に用いることができる。これにより、摩耗が少なく摺動特性に優れ、かつベーンポンプ本体や可動部を軽量とすることができる。
上記ベーンポンプが適用される部品の一例としては、例えば自動車部品として用いられるパワーステアリング用ベーンポンプが挙げられる。
パワーステアリング用ベーンポンプとは、自動車のハンドル操舵を軽くするための油圧倍加装置（パワーステアリング）におけるギア部へ油圧を供給する部品である。
【００２４】
次にパワーステアリング用ベーンポンプの概要を図１に示す概略図によって説明する。ポンプ自体は外側に壁のある水車のような構造をしており、壁の内面はカムリングと呼ばれる。内部には何本かの羽根（ベーン）を収納して回転するロータが取付けられている。カムリングは真円ではなくロータは偏芯回転する構造で、ロータが回転すると軸と羽根の間には弱いスプリングが入っているため、羽根はカムリングの壁に沿って伸び縮みしてオイルを運び、油圧を供給する。羽根はスプリングと、ロータと一緒に回る事で起こる遠心力やベーンポンプから発生する油圧を利用することによってカムリングの壁と密着する。ここで発生する最大の摩擦はこの羽根とカムリング間の摺動摩擦で、摩耗性が少ない素材が求められている。本発明の成形材料は、このような用途に好適に用いることができるものである。
【００２５】
次に本発明を実施例及び比較例に基づいて説明する。
【実施例】
【００２６】
１．実施例１
成形材料全体に対して、ノボラック樹脂３４重量％、ヘキサメチレンテトラミン６重量％、ガラス繊維４５重量％、クレー１１重量％、パラフィンワックス１重量％、酸化マグネシウム１重量％、ステアリン酸１重量％、着色剤１重量％を配合し、８５〜９０℃の加熱ロールで５分間混練してシート状にした後、粉砕装置により粉砕して成形材料を得た。
この成形材料を用いて、下記の条件で射出成形を行い、下記の仕様の摺動部品を得た。
（１）射出成形の条件
・温度  １７０℃
・圧力  １２０ｋｇ／ｃｍ２
・硬化時間  １分間
（２）成形した摺動部品の仕様
・ベーン：高さ１１．２ｍｍ、幅７．２ｍｍ、厚み２．０ｍｍ
・ロータ：外径寸法２１．０ｍｍ、厚み１２．０ｍｍ
・カムリング：外径４３．０ｍｍ、厚み１７．０ｍｍ
【００２７】
２．実施例２
パラフィンワックスを０．５重量％に減量し、クレーを１１．５重量％に増量した以外は、実施例１と同様にして成形材料を得て、摺動部品の成形を行った。
【００２８】
３．実施例３
パラフィンワックスを２重量％に増量し、クレーを１０重量％に減量した以外は、実施例１と同様にして成形材料を得て、摺動部品の成形を行った。
【００２９】
４．比較例
成形材料全体に対して、ノボラック樹脂３４重量％、ヘキサメチレンテトラミン６重量％、ガラス繊維４５重量％、クレー１２重量％、酸化マグネシウム１重量％、ステアリン酸１重量％、着色剤１重量％を配合し、８５〜９０℃の加熱ロールで５分間混練してシート状にした後、粉砕装置により粉砕して成形材料を得た。得られた材料を用いて、上記仕様の摺動部品を得た。
【００３０】
実施例及び比較例の配合について、表１に示す。
【００３１】
【表１】
2006328215.tif 000002
【００３２】
〔表の注〕
（１）ノボラック樹脂：住友ベークライト社製  Ａ−１０８２Ｇ、Ａ−１０８７（併用比率  ２５：９）
（２）ヘキサメチレンテトラミン：三菱瓦斯化学社製  ヘキサミン
（３）ガラス繊維：日本板硝子社製  チョップドストランド（平均繊維径１１μｍ、平均繊維長３ｍｍ）
（４）パラフィンワックス：日本精鑞社製  パラフィンワックス  ＨＮＰ−９（融点  ７５℃、平均分子量  ５１８）
（５）クレー：ＩＭＥＲＹＳ社製  ポールスター  ５０１
（５）硬化触媒：酸化マグネシウム
（６）離型剤：ステアリン酸カルシウム
（７）着色剤：カーボンブラック
【００３３】
実施例及び比較例で得られた成形材料及びその成形品について、下記の評価を行った。結果を表２に示す。
【００３４】
【表２】
2006328215.tif 000003
【００３５】
〔表の注〕
（１）射出成形性
実施例及び比較例で得られた成形材料を用いて、以下に示す条件で射出成形を行い、連続成形による射出成形性を確認した。判定は、上記成形条件で１時間連続成形できた場合を良好とし、できなかった場合を不良とした。
〔試験片の成形条件〕
・温度  １７５℃
・圧力  １００ｋｇ／ｃｍ２
・時間  １分間
【００３６】
（２）摺動特性
実施例及び比較例で得られた成形材料を、トランスファー成形（金型温度１７５℃、硬化時間３分）して摺動特性評価用試験材を成形した。摺動特性は、滑り摩耗試験（鈴木式摩耗試験機）により、相手材として「Ｓ−４５Ｃ」を用いて、試験材の摩耗量及び相手材の摩耗量を測定した。
【００３７】
（３）機械的特性
実施例及び比較例で得られた成形材料を用いて、トランスファー成形により特性を測定するための試験片を作製した。成形条件は、金型温度１７５℃、硬化時間３分間とした。成形後各特性の評価を実施した。曲げ強さをＪＩＳ  Ｋ  ６９１１に準拠して測定した。
【００３８】
（４）絶縁特性
ＪＩＳ  Ｋ  ６９１１に準拠して絶縁抵抗を測定した。
【００３９】
実施例１〜３においては、フェノール樹脂、ガラス繊維、及び、パラフィンワックスを含む本発明の成形材料であるため、射出成形性が良好で、得られた成形品は機械的特性を実質レベルに維持しつつ、摺動特性に優れたものとなった。  
一方、パラフィンワックスを含まない比較例は射出成形性に問題があり、摺動特性が劣る結果となった。
【産業上の利用可能性】
【００４０】
本発明は、フェノール樹脂、ガラス繊維、及び、パラフィンワックスを含有することを特徴とするフェノール樹脂成形材料であり、優れた摺動特性、耐摩耗性を有する摺動部品用成形材料を提供するものである。本発明の摺動部品は、優れた摺動特性を有する成形品を得ることができるため、このような特性を要求される自動車のパワーステアリング用ベーンポンプ部品、各種ベーンポンプ部品の他に、ガスメーター部品（分配室、バルブ）の摺動部品として好適に用いられるものである。
【図面の簡単な説明】
【００４１】
【図１】本発明の摺動部品を適用できるベーンポンプの一例
【図１】
2006328215.tif 000004