(57)【要約】      （修正有）【課題】静摩擦力と動摩擦力の関係を制御可能な摺動部材及びこの摺動部材を使用した軸受を提供する。【解決手段】摺動部材１は、金属基材２と、金属基材２の一の面に形成される多孔質層３と、多孔質層３を被覆する摺動層５を備える。摺動層５は、鉛を含まない樹脂組成物４で形成され、樹脂組成物４は、ピッチ系炭素繊維とフッ素樹脂を含み、さらに、アラミド繊維、酸化鉄、二硫化モリブデン、黒鉛、亜鉛または亜鉛合金のいずれか、または、２以上の組み合わせを含み、ピッチ系炭素繊維を０．５ｗｔ％以上１７ｗｔ％以下で含み、フッ素樹脂以外の添加物の合計添加量が２５ｖｏｌ％以下である。【選択図】図１
2019108438.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
鉛を含まない樹脂組成物で形成され、
前記樹脂組成物は、ピッチ系炭素繊維とフッ素樹脂を含み、さらに、アラミド繊維、酸化鉄、二硫化モリブデン、黒鉛、亜鉛または亜鉛合金のいずれか、または、２以上の組み合わせを含み、
樹脂組成物の重量を１００としたとき、
ピッチ系炭素繊維を０．５ｗｔ％以上１７ｗｔ％以下で含み、
アラミド繊維を含む場合、添加量が０ｗｔ％超１４ｗｔ％以下、
酸化鉄を含む場合、添加量が０ｗｔ％超３７ｗｔ％以下、
二硫化モリブデンを含む場合、添加量が０ｗｔ％超２０ｗｔ％以下、
黒鉛を含む場合、添加量が０ｗｔ％超１０ｗｔ％以下、
亜鉛または亜鉛合金を含む場合、添加量が０ｗｔ％超４０ｗｔ％以下であり、
残部がフッ素樹脂であり、
フッ素樹脂以外の添加物の合計添加量が２５ｖｏｌ％以下である
ことを特徴とする摺動部材。
【請求項２】
金属基材と、
前記金属基材の一の面に形成される多孔質層と、
前記多孔質層を被覆する摺動層を備え、
前記多孔質層は、金属単体または合金組成物で形成され、
前記摺動層は、鉛を含まない樹脂組成物で形成され、
前記樹脂組成物は、ピッチ系炭素繊維とフッ素樹脂を含み、さらに、アラミド繊維、酸化鉄、二硫化モリブデン、黒鉛、亜鉛または亜鉛合金のいずれか、または、２以上の組み合わせを含み、
樹脂組成物の重量を１００としたとき、
ピッチ系炭素繊維を０．５ｗｔ％以上１７ｗｔ％以下で含み、
アラミド繊維を含む場合、添加量が０ｗｔ％超１４ｗｔ％以下、
酸化鉄を含む場合、添加量が０ｗｔ％超３７ｗｔ％以下、
二硫化モリブデンを含む場合、添加量が０ｗｔ％超２０ｗｔ％以下、
黒鉛を含む場合、添加量が０ｗｔ％超１０ｗｔ％以下、
亜鉛または亜鉛合金を含む場合、添加量が０ｗｔ％超４０ｗｔ％以下であり、
残部がフッ素樹脂であり、
フッ素樹脂以外の添加物の合計添加量が２５ｖｏｌ％以下である
ことを特徴とする摺動部材。
【請求項３】
前記ピッチ系炭素繊維は、繊維径が５μm以上２０μm以下、繊維長が１０μm以上１５０μm以下、アスペクト比が２以上２０以下である
ことを特徴とする請求項１または請求項２に記載の摺動部材。
【請求項４】
前記フッ素樹脂は、ポリテトラフルオロエチレンである
ことを特徴とする請求項１〜請求項３の何れか１項に記載の摺動部材。
【請求項５】
金属基材と、
前記金属基材の一の面に形成される多孔質層と、
前記多孔質層を被覆する摺動層を備え、
前記摺動層を内側として環状とし、円筒状の内周面が前記摺動層で構成される軸受において、
前記多孔質層は、金属単体または合金組成物で形成され、
前記摺動層は、鉛を含まない樹脂組成物で形成され、
前記樹脂組成物は、ピッチ系炭素繊維とフッ素樹脂を含み、さらに、アラミド繊維、酸化鉄、二硫化モリブデン、黒鉛、亜鉛または亜鉛合金のいずれか、または、２以上の組み合わせを含み、
樹脂組成物の重量を１００としたとき、
ピッチ系炭素繊維を０．５ｗｔ％以上１７ｗｔ％以下で含み、
アラミド繊維を含む場合、添加量が０ｗｔ％超１４ｗｔ％以下、
酸化鉄を含む場合、添加量が０ｗｔ％超３７ｗｔ％以下、
二硫化モリブデンを含む場合、添加量が０ｗｔ％超２０ｗｔ％以下、
黒鉛を含む場合、添加量が０ｗｔ％超１０ｗｔ％以下、
亜鉛または亜鉛合金を含む場合、添加量が０ｗｔ％超４０ｗｔ％以下であり、
残部がフッ素樹脂であり、
フッ素樹脂以外の添加物の合計添加量が２５ｖｏｌ％以下である
ことを特徴とする軸受。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、相手材を摺動可能に支持する摺動部材及びこの摺動部材を使用した軸受に関する。
【背景技術】
【０００２】
摺動部材としては、裏金となる鋼板上にＣｕ系合金の粉末を焼結させた２層構造、いわゆるバイメタル構造と称す摺動材料が多く使用されてきた。この場合、Ｃｕ系合金粉末を焼結した金属層の表面が摺動面となるために、従来使用されてきたＣｕ系合金粉末は、Ｐｂ（鉛）の添加により良好な摺動性を確保していた。
【０００３】
一方、Ｐｂの人体に対する有害性から、近年Ｐｂの使用が様々な分野で規制されており、摺動部材でも、Ｐｂを使用しない材料が提案されている。このようなＰｂを使用しない摺動材料として、樹脂材料を使用した摺動部材が提案されている（例えば、特許文献１参照）。
【０００４】
従来の樹脂材料を用いた摺動部材は、裏金となる鋼板上にＣｕ系合金の粉末を多孔質に焼結させ、樹脂に添加剤を混練した樹脂組成物を多孔質層に含浸させて焼成した３層構造の構成である（例えば、特許文献２参照）。この場合、樹脂層の表面が摺動面となる。樹脂組成物としては、耐熱性を考慮してフッ素樹脂であるポリテトラフルオロエチレン（ＰＴＦＥ）が一般的に使用される。このようなＰＴＦＥを含浸させた摺動部材が、例えば、自動車等のショックアブソーバ等の摺動部に使用される。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００５】
【特許文献１】特開昭６２−１２７２２７号公報
【特許文献２】特開２０１０−１５９８０８号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００６】
自動車等に組み込まれるショックアブソーバでは、路面の変化等に追従して変位するサスペンション機構の動きが伝達されて往復運動を行うピストンロッドをガイドするガイドブッシュに摺動部材が用いられる。
【０００７】
ショックアブソーバでは、外部からの入力に対して液体の粘性抵抗を利用して、振動を減衰している。一方、ピストンロッドの往復運動をガイドするガイドブッシュで生じる摩擦力が、自動車等の乗り心地に影響を及ぼすことが判ってきた。
【０００８】
すなわち、静止しているピストンロッドを動かそうとする際に働く静摩擦力と、ピストンロッドが動いている際に働く動摩擦力の関係が、自動車等の乗り心地に影響を及ぼす。
【０００９】
本発明は、静摩擦力と動摩擦力の関係を制御可能な摺動部材及び軸受を提供することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【００１０】
本発明者らは、摺動層を形成する樹脂組成物に、所定量のピッチ系炭素繊維を含むことで、静摩擦力を大きくすることができ、かつ、静摩擦力と動摩擦力の関係を制御できることを見出した。
【００１１】
そこで、本発明は、鉛を含まない樹脂組成物で形成され、樹脂組成物は、ピッチ系炭素繊維とフッ素樹脂を含み、さらに、アラミド繊維、酸化鉄、二硫化モリブデン、黒鉛、亜鉛または亜鉛合金のいずれか、または、２以上の組み合わせを含み、樹脂組成物の重量を１００としたとき、ピッチ系炭素繊維を０．５ｗｔ％以上１７ｗｔ％以下で含み、アラミド繊維を含む場合、添加量が０ｗｔ％超１４ｗｔ％以下、酸化鉄を含む場合、添加量が０ｗｔ％超３７ｗｔ％以下、二硫化モリブデンを含む場合、添加量が０ｗｔ％超２０ｗｔ％以下、黒鉛を含む場合、添加量が０ｗｔ％超１０ｗｔ％以下、亜鉛または亜鉛合金を含む場合、添加量が０ｗｔ％超４０ｗｔ％以下であり、残部がフッ素樹脂であり、フッ素樹脂以外の添加物の合計添加量が２５ｖｏｌ％以下である摺動部材である。
【００１２】
また、本発明は、金属基材と、金属基材の一の面に形成される多孔質層と、多孔質層を被覆する摺動層を備え、多孔質層は、金属単体または合金組成物で形成され、摺動層は、鉛を含まない樹脂組成物で形成され、樹脂組成物は、ピッチ系炭素繊維とフッ素樹脂を含み、さらに、アラミド繊維、酸化鉄、二硫化モリブデン、黒鉛、亜鉛または亜鉛合金のいずれか、または、２以上の組み合わせを含み、樹脂組成物の重量を１００としたとき、ピッチ系炭素繊維を０．５ｗｔ％以上１７ｗｔ％以下で含み、アラミド繊維を含む場合、添加量が０ｗｔ％超１４ｗｔ％以下、酸化鉄を含む場合、添加量が０ｗｔ％超３７ｗｔ％以下、二硫化モリブデンを含む場合、添加量が０ｗｔ％超２０ｗｔ％以下、黒鉛を含む場合、添加量が０ｗｔ％超１０ｗｔ％以下、亜鉛または亜鉛合金を含む場合、添加量が０ｗｔ％超４０ｗｔ％以下であり、残部がフッ素樹脂であり、フッ素樹脂以外の添加物の合計添加量が２５ｖｏｌ％以下である摺動部材である。
【００１３】
ピッチ系炭素繊維は、繊維径が５μm以上２０μm以下、繊維長が１０μm以上１５０μm以下、アスペクト比が２以上２０以下であることが好ましい。
【００１４】
また、フッ素樹脂は、ポリテトラフルオロエチレンであることが好ましい。
【００１５】
更に、本発明は、金属基材と、金属基材の一の面に形成される多孔質層と、多孔質層を被覆する摺動層を備え、摺動層を内側として環状とし、円筒状の内周面が摺動層で構成される軸受において、多孔質層は、金属単体または合金組成物で形成され、摺動層は、鉛を含まない樹脂組成物で形成され、樹脂組成物は、ピッチ系炭素繊維とフッ素樹脂を含み、さらに、アラミド繊維、酸化鉄、二硫化モリブデン、黒鉛、亜鉛または亜鉛合金のいずれか、または、２以上の組み合わせを含み、樹脂組成物の重量を１００としたとき、ピッチ系炭素繊維を０．５ｗｔ％以上１７ｗｔ％以下で含み、アラミド繊維を含む場合、添加量が０ｗｔ％超１４ｗｔ％以下、酸化鉄を含む場合、添加量が０ｗｔ％超３７ｗｔ％以下、二硫化モリブデンを含む場合、添加量が０ｗｔ％超２０ｗｔ％以下、黒鉛を含む場合、添加量が０ｗｔ％超１０ｗｔ％以下、亜鉛または亜鉛合金を含む場合、添加量が０ｗｔ％超４０ｗｔ％以下であり、残部がフッ素樹脂であり、フッ素樹脂以外の添加物の合計添加量が２５ｖｏｌ％以下である軸受である。
【発明の効果】
【００１６】
本発明では、所定量のピッチ系炭素繊維が添加されることで、静摩擦力を大きくすることができ、かつ、静摩擦力に対する動摩擦力の変化率を少なく抑え、更に摩耗を抑えることができる。これにより、本発明の摺動部材がショックアブソーバに適用されると乗り心地を向上させることができる。
【図面の簡単な説明】
【００１７】
【図１】本実施の形態の摺動部材の一例を示す断面組織図である。
【図２】本実施の形態の軸受の一例を示す斜視図である。
【図３】本実施の形態の軸受の一例を示す断面図である。
【図４】静摩擦力と動摩擦力の関係を示すグラフである。
【図５】動摩擦力と静摩擦力を測定する試験機の一例を示す構成図である。
【発明を実施するための形態】
【００１８】
以下、図面を参照して、本発明の摺動部材の実施の形態、及び、本発明の摺動部材が適用された軸受の実施の形態について説明する。
【００１９】
＜本実施の形態の摺動部材の構成例＞
本実施の形態の摺動部材は、鉛を含まない樹脂組成物で形成され、樹脂組成物は、ピッチ系炭素繊維とフッ素樹脂を含み、さらに、アラミド繊維、酸化鉄、二硫化モリブデン、黒鉛、亜鉛または亜鉛合金のいずれか、または、２以上の組み合わせを含む。
【００２０】
樹脂組成物は、ピッチ系炭素繊維を０．５ｗｔ％以上１７ｗｔ％以下で含み、アラミド繊維を含む場合、添加量が０ｗｔ％超１４ｗｔ％以下、酸化鉄を含む場合、添加量が０ｗｔ％超３７ｗｔ％以下、二硫化モリブデンを含む場合、添加量が０ｗｔ％超２０ｗｔ％以下、黒鉛を含む場合、添加量が０ｗｔ％超１０ｗｔ％以下、亜鉛または亜鉛合金を含む場合、添加量が０ｗｔ％超４０ｗｔ％以下であり、残部がフッ素樹脂であり、フッ素樹脂以外の添加物の合計添加量が２５ｖｏｌ％以下である。本実施の形態の摺動部材は、金属基材の表面を被覆する形態、金属基材の表面に設けた金属の多孔質を被覆する形態で使用される。
【００２１】
図１は、本実施の形態の摺動部材の一例を示す断面組織図である。本実施の形態の摺動部材１は、金属基材２と、金属基材２の一の面である表面に金属単体または合金組成物で形成される多孔質層３と、多孔質層３を樹脂組成物４で被覆した摺動層５を備える。
【００２２】
多孔質層３は、金属基材２の表面に、金属粉末が焼結されて形成される。金属基材２は、本例ではＦｅ（鉄）系の板材にＣｕ（銅）がめっきされた銅めっき鋼板が使用される。多孔質層３を形成する金属粉末は、Ｃｕ単体またはＣｕを主成分とした合金が使用され、本例ではＣｕ−Ｓｎ系合金粉が使用される。
【００２３】
多孔質層３の製造方法としては、Ｃｕ−Ｓｎ系合金粉が所定の厚さで銅メッキ鋼板上に散布され、Ｃｕ−Ｓｎ系合金粉が散布された銅メッキ鋼板が焼結炉で焼結される。これにより、銅メッキ鋼板上に、所定の厚さでＣｕ−Ｓｎ系合金の多孔質層３が形成される。
【００２４】
摺動層５は、多孔質層３に樹脂組成物４が所定の厚さで含浸され、多孔質層３に含浸された樹脂組成物４が焼成されて形成される。樹脂組成物４は、本例では、樹脂と添加剤が混合される。樹脂としては、フッ素樹脂の一例としてポリテトラフルオロエチレン（ＰＴＦＥ）が使用される。
【００２５】
樹脂組成物４は、必須の添加剤としてピッチ系炭素繊維を含む。また、他の必須の添加剤として、アラミド繊維、酸化鉄、二硫化モリブデン、黒鉛、亜鉛または亜鉛合金のいずれか、または、２以上の組み合わせを含む。
【００２６】
摺動層５の製造方法としては、金属基材２の表面に形成された多孔質層３上に、所定の量の樹脂組成物４が供給され、樹脂組成物４が多孔質層３に押圧されることで、樹脂組成物４が多孔質層３に含浸される。多孔質層３上に供給される樹脂組成物４の量は、後述する樹脂組成物４の焼成後に、多孔質層３が摺動層５の表面から露出しない厚さで多孔質層３を被覆する量である。
【００２７】
摺動層５は、樹脂組成物４に含まれる樹脂の融点を超える温度で加熱されることで、樹脂を溶融させると共に有機溶剤を揮発させた後、樹脂を硬化させることで形成される。樹脂組成物４を所定の温度で加熱して摺動層５を形成することを焼成と称す。なお、樹脂として使用されるポリテトラフルオロエチレンの融点は、３２７℃である。
【００２８】
摺動層５は、本例では焼成炉を使用して、ポリテトラフルオロエチレンの融点を超える温度で樹脂組成物４が加熱されることで焼成される。
【００２９】
摺動部材１は、本例では、多孔質層３を形成する金属粉末の全ての粒径を、１５〜１８０μｍ、好ましくは、２５〜１５０μｍ程度の範囲にある金属粉末を用いることができる。また、摺動部材１は、このような粒径の金属粉末で形成される多孔質層３の厚さＴ１を、０．０６〜０．３５ｍｍ程度とすることができる。多孔質層３の厚さは、金属粉末が少なくとも２個以上重なって焼結され得る厚さである。
【００３０】
更に、摺動部材１は、摺動層５の厚さＴ２を、０．０８〜０．４３ｍｍ程度とすることができる。ここで、摺動層５の厚さＴ２とは、金属基材２の表面からの厚さである。摺動層５の厚さは、多孔質層３が露出しないように、多孔質層３の厚さより平均して厚く設定される。なお、本例では、摺動層５の厚さＴ２は０．３ｍｍとした。  
【００３１】
＜本実施の形態の軸受の構成例＞
図２は、本実施の形態の軸受の一例を示す斜視図、図３は、本実施の形態の軸受の一例を示す断面図であり、本実施の形態の摺動部材１の使用例を示す。
【００３２】
本実施の形態の軸受７は、図１で説明した摺動部材１を、摺動層５を内側として環状に構成される。軸受７は、円筒状の内周面を形成する摺動層５で相手材である軸８を支持する。軸受７は、軸８が直線運動により摺動する形態である。
【００３３】
本実施の形態の軸受７は、自動車等に使用されるショックアブソーバと称す振動減衰器に用いられる軸受であり、ショックアブソーバにおいて、路面の変化等に追従して変位するサスペンション機構の動きが伝達されて往復運動を行うピストンロッドをガイドするガイドブッシュの摺動部として用いられる。
【００３４】
摺動部材１は、ピストンロッドである軸８が摺動の相手材となり、摺動層５を形成する樹脂組成物４が直接または油等の流体を介して相手材と接触する。摺動部材１の相手材は、ステンレス、Ｆｅ等の表面が、メッキ等の方法によりＣｒ（クロム）で被覆された構成、Ｔｉ（チタン）で被覆された構成である。また、相手材は、Ｃｒ、Ｔｉの単体または合金であっても良い。
【００３５】
図４は、静摩擦力と動摩擦力の関係を示すグラフである。図４において、縦軸が摩擦力(Ｎ)、横軸がストローク(mm)である。自動車等に用いられるショックアブソーバでは、サスペンションが路面の変化等に追従することで、ピストンロッドが往復運動を行う。ピストンロッドが往復運動を行うことで、ピストンロッドが静止する状態が存在する。
【００３６】
このため、ショックアブソーバに用いられるガイドブッシュでは、図４に破線で示すように、静摩擦力Ｆｓ２に対する動摩擦力Ｆｍ２の変化率が大きい場合、自動車等の乗り心地が悪いと感じられる。また、静摩擦力Ｆｓ２が小さい場合も、自動車等の乗り心地が悪いと感じられる。静摩擦力Ｆｓ２が大きく、かつ、静摩擦力Ｆｓ２に対する動摩擦力Ｆｍ２の変化率が少ないと、自動車等の乗り心地が向上する。
【００３７】
そこで、ガイドブッシュを構成する軸受７として使用される摺動部材１において、ピストンロッドである軸８が接触し、ピストンロッドの往復運動をガイドする摺動層５を形成する樹脂組成物４に、ピッチ系炭素繊維を添加する。以下、樹脂組成物４について詳細に説明する。
【００３８】
[フッ素樹脂]
樹脂組成物４のベース樹脂となるフッ素樹脂は、優れた摺動特性を有する合成樹脂として周知であり、摺動摩擦による発熱に対し耐熱性が十分に確保されるため、摺動部材の樹脂組成物のベース樹脂としてＰＴＦＥ樹脂、ＰＦＡ共重合樹脂、ＦＥＰ共重合樹脂、ＥＴＦＥ共重合樹脂が多く用いられている。
【００３９】
ＰＴＦＥ樹脂の市販品としては、ポリフロン（登録商標） D-210C、F-201（ダイキン工業社製）、Ｆｌｕｏｎ（登録商標） ＡＤ９１１Ｄ（旭硝子社製）、テフロン（登録商標） ３１ＪＲ、６Ｃ−Ｊ（三井・デュポンフロロケミカル社製）等を挙げることができる。
【００４０】
［ピッチ系炭素繊維］
ピッチ系炭素繊維（ＣＦ）は、静摩擦力の値、及び、静摩擦力と動摩擦力の変化率を改善するため、摺動層５を形成する樹脂組成物４において必須の添加剤である。ピッチ系炭素繊維は、直接または油等の流体を介して相手材と接触する摺動層５を形成する樹脂組成物４に、機能性付与材及び強化材として使用される。
【００４１】
樹脂組成物４は、ピッチ系炭素繊維を０．５ｗｔ％以上１７ｗｔ％以下で含むことが好ましい。また、ピッチ系炭素繊維は、繊維径が５μm以上２０μm以下、繊維長が１０μm以上１５０μm以下、アスペクト比が２以上２０以下であることが好ましい。
【００４２】
ピッチ系炭素繊維は、高強度、高弾性率で、耐摩耗性が高く、かつ、固体振動数が高く、振動減衰能力優れる。ピッチ系炭素繊維が持つこれらの特性により、樹脂組成物４に所定量のピッチ系炭素繊維を含むことで、静摩擦力を大きくすることができ、また、静摩擦力と動摩擦力の変化率を低減することができる。これにより、静摩擦力の値、及び、静摩擦力と動摩擦力の変化率を改善し、摺動特性を改善することができる。
【００４３】
ピッチ系炭素繊維の添加量が０．５ｗｔ％未満では、静摩擦力と動摩擦力の変化率が大きくなり、また、自己摩耗量が増加する。ピッチ系炭素繊維の添加量が１７ｗｔ％を超えると、静摩擦力が過大となる。また、分散性の阻害及び多孔質層への含浸性が悪くなる。なお、ピッチ系炭素繊維の繊維長が１５０μｍを超えると、多孔質層への含浸性が悪くなり、樹脂組成物４から脱落する。なお、ピッチ系炭素繊維の市販品としては大阪ガスケミカルのＤＯＮＡＣＡＲＢＯ、三菱ケミカルのダイアリード等を挙げることができる。
【００４４】
［アラミド繊維］
アラミド繊維は、静摩擦力の値、及び、静摩擦力と動摩擦力の変化率を改善し、摺動特性を改善するため、所定量のアラミド繊維を含んでも良い。ピッチ系炭素繊維以外の必須の添加剤の中で、アラミド繊維を含む場合、添加量は０ｗｔ％超１４ｗｔ％以下であることが好ましい。
【００４５】
樹脂組成物４は、所定量のアラミド繊維を添加することで、ピッチ系炭素繊維の添加により静摩擦力の値を改善すること、及び、静摩擦力と動摩擦力の変化率を改善することを阻害することなく、耐摩耗性を高くすることができ、静摩擦力の値を大きくし、かつ、静摩擦力と動摩擦力の変化率を低減させることができる。
【００４６】
アラミド繊維を添加する場合、添加量が１４ｗｔ％を超えると、均一な分散を阻害するようになるので、その結果、耐摩耗特性が低下する。なお、アラミド繊維の市販品としては、東レ・デュポン社製のケブラー（登録商標）,帝人のトワロン（登録商標）等を挙げることができる。
【００４７】
［酸化鉄］
ピッチ系炭素繊維以外の必須の添加剤の中で、酸化鉄（ＦｅＯ２、Ｆｅ２０３）を含む場合、添加量は０ｗｔ％超３７ｗｔ％以下であることが好ましい。
【００４８】
樹脂組成物４は、所定量の酸化鉄を添加することで、ピッチ系炭素繊維の添加により静摩擦力の値を改善すること、及び、静摩擦力と動摩擦力の変化率を改善することを阻害することなく、摺動性を低下させることができ、静摩擦力の値を大きくし、かつ、静摩擦力と動摩擦力の変化率を低減させることができる。
【００４９】
酸化鉄を添加する場合、添加量が３７ｗｔ％を超えると多孔質層への含浸工程で含浸性が悪くなる。なお、市販品としては、森下弁柄工業の弁柄カラーシリーズ等を挙げることができる。
【００５０】
［二硫化モリブデン］
ピッチ系炭素繊維以外の必須の添加剤の中で、二硫化モリブデン（ＭｏＳ２）を含む場合、添加量は０ｗｔ％超２０ｗｔ％以下であることが好ましい。
【００５１】
樹脂組成物４は、所定量の二硫化モリブデンを添加することで、ピッチ系炭素繊維の添加により静摩擦力の値を改善すること、及び、静摩擦力と動摩擦力の変化率を改善することを阻害することなく、摩擦抵抗を低下させることができる。
【００５２】
二硫化モリブデンを添加する場合、添加量が２０ｗｔ％を超えると多孔質層への含浸工程で含浸性が悪くなる。なお、市販品としては、太陽鉱工社製のＨ／ＧＭｏＳ２、ダイゾー社製の二硫化モリブデンパウダーシリーズ等を挙げることができる。
【００５３】
［黒鉛］
ピッチ系炭素繊維以外の必須の添加剤の中で、黒鉛（Ｃ）を含む場合、添加量は０ｗｔ％超１０ｗｔ％以下であることが好ましい。
【００５４】
樹脂組成物４は、所定量の黒鉛を添加することで、ピッチ系炭素繊維の添加により静摩擦力の値を改善すること、及び、静摩擦力と動摩擦力の変化率を改善することを阻害することなく、摩擦抵抗を低下させることができる。
【００５５】
黒鉛を添加する場合、添加量が１０ｗｔ％を超えると多孔質層への含浸工程で含浸性が悪くなる。なお、市販品としては、日本黒鉛工業のＧＲＡＰＨＩＴＥ ＰＯＷＤＥＲシリーズ等を挙げることができる。
【００５６】
［亜鉛、亜鉛合金］
ピッチ系炭素繊維以外の必須の添加剤の中で、亜鉛（Ｚｎ）または亜鉛合金（Ｚｎ合金）を含む場合、添加量は０ｗｔ％超４０ｗｔ％以下であることが好ましい。また、ＺｎまたはＺｎ合金の粒径は、フッ素樹脂への分散性及び樹脂組成物からなる樹脂層の厚さを考慮すると、１μｍ以上５０μｍ以下であることが好ましく、１μｍ以上２５μｍ以下がより好ましい。
【００５７】
Ｚｎ合金は、Ｚｎ合金の重量を１００としたとき、Ａｌを３．５ｗｔ％以上４．３ｗｔ％以下、Ｃｕを０．７５ｗｔ％以上１．２５ｗｔ％以下、Ｍｇを０．０２０ｗｔ％以上０．０６ｗｔ％以下、Ｆｅを０．１０ｗｔ％以下で含み、残部がＺｎ及び不可避不純物からなる。
【００５８】
または、Ｚｎ合金は、Ｚｎ合金の重量を１００としたとき、Ａｌを３．５ｗｔ％以上４．３ｗｔ％以下、Ｃｕを０．２５ｗｔ％以下、Ｍｇを０．０２０ｗｔ％以上０．０６ｗｔ％以下、Ｆｅを０．１０ｗｔ％以下で含み、残部がＺｎ及び不可避不純物からなる。
【００５９】
樹脂組成物４は、所定量のＺｎ合金を添加することで、ピッチ系炭素繊維の添加により静摩擦力の値を改善すること、及び、静摩擦力と動摩擦力の変化率を改善することを阻害することなく、静摩擦力と動摩擦力の変化率を低減することができる。
【００６０】
Ｚｎ合金を添加する場合、添加量が４０ｗｔ％を超えると多孔質層への含浸工程で含浸性が悪くなり、その結果として耐摩耗性が低下する。
【実施例】
【００６１】
表１に示す実施例１〜５及び比較例１〜４の組成の摺動部材を使用してガイドブッシュを作成し、静摩擦力、及び、静摩擦力と動摩擦力の変化率を測定した。
【００６２】
（１）検証方法
図５は、動摩擦力と静摩擦力を測定する試験機の一例を示す構成図である。試験機１０は、試験対象として、ガイドブッシュ８が支持台１１と負荷部１２に取り付けられ、ガイドブッシュ８を介してロッド１３を支持する支持台１１の間で、ガイドブッシュ８を介して負荷部１２で横荷重が与えられる。そして、横荷重を与えてロッド１３を図示しない加振器で振動させた時の摩擦力をロードセル１４で測定した。
【００６３】
実施例１〜実施例５では、繊維径１３μｍ、平均繊維長４０μｍ、アスペクト比３のピッチ系炭素繊維を使用した。実施例１〜実施例５のピッチ系炭素繊維としては、例えば、大阪ガスケミカルのＤＯＮＡＣＡＲＢＯ、品番Ｓ−２４０４Ｎが挙げられる。比較例３、比較例４では、実施例１〜実施例５と同じピッチ系炭素繊維を使用した。
【００６４】
測定条件
相手材：Ｓ４５Ｃ＋硬質クロムメッキ、表面粗さＲｚ０．３μｍ
加振器：０．００１ｍ／ｓｅｃ（ストローク５ｍｍ）
横荷重：９８Ｎ（１０ｋｇｆ）、１９６Ｎ（２０ｋｇｆ）、２９４Ｎ（３０ｋｇｆ）
潤滑油：ショックアブソーバ用オイル
【００６５】
（２）判定基準
（１）静摩擦力
〇：荷重２９４Ｎ時の静摩擦力が４０Ｎ以上８０Ｎ以下
×：荷重２９４Ｎ時の静摩擦力が４０Ｎ未満または８０Ｎ超
（２）静摩擦力と動摩擦力の変化率
〇：２０％以下
×：２０％超
【００６６】
【表１】
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【００６７】
表１に示すように、繊維径１３μｍ、平均繊維長４０μｍ、アスペクト比３のピッチ系炭素繊維を使用した各実施例において、ピッチ系炭素繊維を３．５ｗｔ％、アラミド繊維を１．６ｗｔ％、酸化鉄を２０．２ｗｔ％、二硫化モリブデンを３．７ｗｔ％含み、残部がフッ素樹脂（ＰＴＦＥ）であり、フッ素樹脂以外の添加物の合計添加量が２０ｖｏｌ％である実施例１では、静摩擦力を大きくして所望の値にすることができ、かつ、静摩擦力と動摩擦力の変化率を低減することができることが判った。
【００６８】
ピッチ系炭素繊維を３．５ｗｔ％、アラミド繊維を１．７ｗｔ％、酸化鉄を２０．６ｗｔ％、黒鉛を１．７ｗｔ％含み、残部がフッ素樹脂であり、フッ素樹脂以外の添加物の合計添加量が１８．５ｖｏｌ％である実施例２でも、静摩擦力を所望の値にすることができ、かつ、静摩擦力と動摩擦力の変化率を低減することができることが判った。
【００６９】
ピッチ系炭素繊維を０．５ｗｔ％、アラミド繊維を３ｗｔ％、酸化鉄を２５ｗｔ％含み、残部がフッ素樹脂であり、フッ素樹脂以外の添加物の合計添加量が１８．８５ｖｏｌ％である実施例３でも、静摩擦力を所望の値にすることができ、かつ、静摩擦力と動摩擦力の変化率を低減することができることが判った。なお、亜鉛合金としては、上記した組成の合金が適宜選択して利用できる。本例の場合、Ｚｎ−３．８９Ａｌ−０．０５Ｃｕ−０．０５Ｍｇ−０．０１Ｆｅを用いた。
【００７０】
ピッチ系炭素繊維を１１ｗｔ％、亜鉛合金を１４．２ｗｔ％含み、残部がフッ素樹脂であり、フッ素樹脂以外の添加物の合計添加量が２０ｖｏｌ％である実施例４でも、静摩擦力を所望の値にすることができ、かつ、静摩擦力と動摩擦力の変化率を低減することができることが判った。
【００７１】
ピッチ系炭素繊維を１７ｗｔ％、酸化鉄を７ｗｔ％含み、残部がフッ素樹脂であり、フッ素樹脂以外の添加物の合計添加量が２４．６ｖｏｌ％である実施例５でも、静摩擦力を所望の値にすることができ、かつ、静摩擦力と動摩擦力の変化率を低減することができることが判った。なお、実施例１〜実施例５のいずれも、自己摩耗及び相手材の摩耗が抑制されていた。
【００７２】
これに対して、フッ素樹脂が１００ｗｔ％である比較例１では、静摩擦力を大きくして所望の値にすることができず、かつ、静摩擦力と動摩擦力の変化率も増加することが判った。
【００７３】
また、ピッチ系炭素繊維を含まず、亜鉛合金を６ｗｔ％含み、残部がフッ素樹脂であり、フッ素樹脂以外の添加物の合計添加量が２ｖｏｌ％である比較例２でも、静摩擦力を大きくして所望の値にすることができず、かつ、静摩擦力と動摩擦力の変化率も増加することが判った。
【００７４】
更に、ピッチ系炭素繊維を２０ｗｔ％、アラミド繊維を１５ｗｔ％含み、残部がフッ素樹脂であり、フッ素樹脂以外の添加物の合計添加量が４３．８ｖｏｌ％である比較例３では、静摩擦力と動摩擦力の変化率が低減する傾向はみられたが、静摩擦力が過大であることが判った。
【００７５】
また、ピッチ系炭素繊維を９ｗｔ％、酸化鉄を３５ｗｔ％含み、残部がフッ素樹脂であり、フッ素樹脂以外の添加物の合計添加量が３２．５ｖｏｌ％である比較例４でも、静摩擦力と動摩擦力の変化率が低減する傾向はみられたが、静摩擦力が過大であることが判った。
【００７６】
よって、ピッチ系炭素繊維を本発明の範囲で含み、さらに、アラミド繊維、酸化鉄、二硫化モリブデン、黒鉛、亜鉛または亜鉛合金のいずれか、または、２以上の組み合わせを本発明の範囲内で含んでも、フッ素樹脂以外の添加物の合計添加量が２５ｖｏｌ％を超えると、静摩擦力を所望の値にすることができないことが判った。
【００７７】
なお、ＰＡＮ系の炭素繊維では、静摩擦力と動摩擦力の変化率が低減する傾向はみられたが、静摩擦力の値を所望の値にすることはできなかった。
【００７８】
これにより、繊維径が５μm以上２０μm以下、繊維長が１０μm以上１５０μm以下、アスペクト比が２以上２０以下であるピッチ系炭素繊維を０．５ｗｔ％以上１７ｗｔ％以下で含み、さらに、アラミド繊維、酸化鉄、二硫化モリブデン、黒鉛、亜鉛または亜鉛合金のいずれか、または、２以上の組み合わせを本発明の範囲内で含み、フッ素樹脂以外の添加物の合計添加量を２５ｖｏｌ％以下とすることにより、静摩擦力を大きくして所望の値にすることができ、かつ、静摩擦力と動摩擦力の変化率を低減することができることが判った。
【符号の説明】
【００７９】
１・・・摺動部材、１０・・・軸受、２・・・金属基材、３・・・多孔質層、４・・・樹脂組成物、５・・・摺動層、７・・・軸受  
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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