(57)【要約】【課題】良好な機械的特性を維持しつつ、摺動特性の向上が達成された樹脂製部材２４の提供。【解決手段】樹脂製部材２４は、相手部材に摺接する摺接面２６を有する樹脂製部材２４であって、基材ポリマーとしてポリフェニレンサルファイドを含む樹脂組成物からなる本体２８と、当該本体２８の周囲に位置し前記摺接面２６を有する表面層３０とを備えており、前記表面層３０が前記樹脂組成物の変性物であり、Ｘ線光電子分光法によって得られる前記摺接面２６の構成元素が炭素元素、窒素元素、酸素元素及び硫黄元素からなり、当該構成元素における当該酸素元素の存在割合が１５原子％以上である。【選択図】図３
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
相手部材に摺接する摺接面を有する樹脂製部材であって、
基材ポリマーとしてポリフェニレンサルファイドを含む樹脂組成物からなる本体と、当該本体の周囲に位置し前記摺接面を有する表面層とを備えており、
前記表面層が前記樹脂組成物の変性物であり、
Ｘ線光電子分光法によって得られる前記摺接面の構成元素が炭素元素、窒素元素、酸素元素及び硫黄元素からなり、当該構成元素における当該酸素元素の存在割合が１５原子％以上であることを特徴とする、樹脂製部材。
【請求項２】
前記摺接面の構成元素における硫黄元素の存在割合が、１０原子％以上である、請求項１に記載の樹脂製部材。
【請求項３】
前記摺接面からの深さが２ｎｍである位置の構成元素に前記酸素元素が含まれており、当該位置における当該酸素元素の存在割合が３．０原子％以上である、請求項１又は２に記載の樹脂製部材。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、樹脂製部材に関する。
【背景技術】
【０００２】
転がり軸受では、外輪と内輪との間に複数の転動体が介在している。転がり軸受では、これら転動体の保持のために、保持器が用いられる。転がり軸受において、保持器は転動体に摺接している。
【０００３】
装置の密封のために用いられるシールとして、例えば、往復運動する箇所や回転運動する箇所に装着されるシール（以下、運動用シール）がある。この装置において、運動用シールは相手部材に摺接している。
【０００４】
保持器や運動用シールは、相手部材に摺接する部材である。この相手部材に摺接する部材として、軽量化の観点から、樹脂組成物からなる部材（以下、樹脂製部材という。）を用いることがある。
【０００５】
樹脂製部材は、金属製部材に比べて潤滑油に対して濡れにくい。樹脂製部材は摺動特性に劣る傾向にある。軽量化のために樹脂製部材を採用しても、潤滑性能を十分に発揮できない恐れがある。そこで、摺動特性の向上のために、樹脂製部材の濡れ性を改善することが試みられている（例えば、特許文献１）。
【０００６】
特許文献１では、表面処理によって樹脂製部材の表面粗さを増加させて、濡れ性を改善することが検討されている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００７】
【特許文献１】特開２０１６−１２１３３０公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００８】
近年、環境対策のために潤滑油量を削減する、摩擦対策のために低粘度の潤滑油を採用する等の動きもあり、樹脂製部材に対する潤滑環境は苛酷になっている。このため、樹脂製部材には、摺動特性だけでなく、耐熱性、化学的安定性等の材料特性のさらなる向上が求められている。
【０００９】
耐熱性及び化学的安定性に優れる樹脂として、ポリフェニレンサルファイドを基材ポリマーとして含む樹脂組成物（以下、ＰＰＳ樹脂ともいう。）が知られている。ＰＰＳ樹脂からなる樹脂製部材は、機械的特性に優れている。しかし、この樹脂製部材は自己潤滑性に劣り、この樹脂製部材の摺動特性は十分なレベルにあるとは言い難い。固体潤滑剤を添加すれば摺動特性は向上するが、この場合、機械的特性が低下する恐れがある。
【００１０】
本発明は、このような実状に鑑みてなされたものであり、良好な機械的特性を維持しつつ、摺動特性の向上が達成された樹脂製部材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】
【００１１】
本発明に係る樹脂製部材は、相手部材に摺接する摺接面を有する樹脂製部材であって、基材ポリマーとしてポリフェニレンサルファイドを含む樹脂組成物からなる本体と、当該本体の周囲に位置し前記摺接面を有する表面層とを備えており、前記表面層が前記樹脂組成物の変性物であり、Ｘ線光電子分光法によって得られる前記摺接面の構成元素が炭素元素、窒素元素、酸素元素及び硫黄元素からなり、当該構成元素における当該酸素元素の存在割合が１５原子％以上であることを特徴としている。
【００１２】
この樹脂製部材では、前述の通り、本体は、基材ポリマーとしてポリフェニレンサルファイドを含む樹脂組成物からなる。この樹脂製部材は、良好な機械的特性を有している。
【００１３】
この樹脂製部材では、前述の通り、表面層は前記樹脂組成物の変性物である。化学構造の特定はできていないが、この表面層の摺接面は構成元素として窒素元素を含んでおり、この摺接面の構成元素における酸素元素の存在割合は１５原子％以上である。
【００１４】
ところで、表面層が設けられていない従来の樹脂製部材（以下、従来品）では、その表面の構成元素に窒素元素は含まれていない。その上、この構成元素における酸素元素の存在割合は３．０原子％未満である。つまり、本発明の樹脂製部材は、摺接面の構成元素に従来品表面の構成元素に含まれていない窒素元素が含まれ、しかもこの摺接面の構成元素における酸素元素の存在割合は従来品表面の構成元素における酸素元素の存在割合よりも大きいという特徴を有している。
【００１５】
本発明者らは、本発明の樹脂製部材の濡れ性について評価を行い、この樹脂製部材が、従来品に比べて、水に対しても、鉱油に対しても良く濡れることを確認している。この知見から、本発明の樹脂製部材の表面層（詳細には摺接面）が濡れ性の改善に寄与しているのは明らかである。
【００１６】
濡れ性の改善は、摺動特性の向上を招来する。つまり、本発明の樹脂製部材では、摺動特性の向上が達成される。しかも前述したように、この樹脂製部材の本体は基材ポリマーとしてポリフェニレンサルファイドを含む樹脂組成物からなり、この樹脂製部材は良好な機械的特性を有している。この樹脂製部材では、良好な機械的特性を維持しつつ、摺動特性の向上が達成される。この樹脂製部材は、苛酷な潤滑環境にも十分に耐えうる。
【００１７】
この樹脂製部材では、好ましくは、前記摺接面の構成元素における硫黄元素の存在割合は、１０原子％以上である。従来品表面の構成元素における硫黄原子の存在割合は１０原子％未満であり、この摺接面の構成元素における硫黄元素の存在割合は従来品表面の構成元素における硫黄元素の存在割合よりも大きい。前述したように、本発明の樹脂製部材は、従来品に比べて、水に対しても、鉱油に対しても良く濡れる。つまり、この樹脂製部材の摺接面は濡れ性の改善に効果的に寄与する。この樹脂製部材では、摺動特性の一層の向上を図ることができる。
【００１８】
この樹脂製部材では、好ましくは、前記摺接面からの深さが２ｎｍである位置の構成元素に前記酸素元素が含まれており、当該位置における当該酸素元素の存在割合が３．０原子％以上である。この樹脂製部材では、酸素原子の量が本体の構成元素に含まれる酸素原子の量よりも多い状態が、摺接面のみならず、表面層の内部にまで形成されている。この樹脂製部材では、使用により摩耗しても、濡れ性の変化は小さい。この樹脂製部材では、摺動特性が良好に維持される。
【発明の効果】
【００１９】
以上の説明から明らかなように、本発明の樹脂製部材では、良好な機械的特性を維持しつつ、摺動特性の向上が達成されるという優れた効果を奏する。すなわち、本発明によれば、良好な機械的特性を維持しつつ、摺動特性の向上が達成された樹脂製部材を得ることができる。
【図面の簡単な説明】
【００２０】
【図１】図１は、本発明の一実施形態に係る玉軸受が示された縦断面図である。
【図２】図２は、本発明の樹脂製部材としての保持器の斜視図である。
【図３】図３は、保持器の一部が示された部分拡大断面図である。
【図４】図４は、Ｘ線光電子分光法によって樹脂製部材の深さ方向に酸素元素の存在割合を計測した結果が示されたグラフである。
【図５】図５は、Ｘ線光電子分光法によって得た樹脂製部材のＳ２ｐスペクトルが示されたグラフである。
【図６】図６は、水に対する濡れ性の評価結果が示されたグラフである。
【図７】図７は、鉱油に対する濡れ性の評価結果が示されたグラフである。
【図８】図８は、摩擦トルクの計測結果が示されたグラフである。
【図９】図９は、摩擦トルク計測のための試験装置が示された概略図である。
【発明を実施するための形態】
【００２１】
以下、適宜図面が参照されつつ、好ましい実施形態に基づいて本発明が詳細に説明される。
【００２２】
［玉軸受］
図１には、本発明の樹脂製部材の実施の一形態に係る玉軸受２の一部が示されている。玉軸受２は、外輪４と、内輪６と、複数の玉８と、保持器１０とを備えている。複数の玉８は、外輪４と内輪６との間に介在している。保持器１０は、環状である。この保持器１０には、それぞれの玉８を保持するポケット１２が複数設けられている。これらのポケット１２は、周方向に等間隔で配置されている。
【００２３】
外輪４の内周面には、外輪軌道面１４が形成されている。内輪６の外周面には、内輪軌道面１６が形成されている。複数の玉８は、それぞれの中心が玉軸受２の軸心Ｃを中心とする一つのピッチ円Ｐ上に位置するように配置されている。これらの玉８は、外輪軌道面１４及び内輪軌道面１６を転動する。保持器１０は、これらの玉８を転動自在に保持している。玉８は全て同じものであり、外輪４と内輪６とは同心状に設けられている。
【００２４】
図２は、保持器１０の斜視図である。保持器１０には、周方向複数箇所に（図例では１０箇所）ポケット１２が形成されている。それぞれのポケット１２において、玉８が保持されている。保持器１０の全体形状は環状であり、ポケット１２は軸方向一方側（図１及び図２では左側）に開口している。この保持器１０は、いわゆる冠型として構成されている。
【００２５】
保持器１０は、円環状の環状部１８と、この環状部１８から軸方向一方側に突出する複数の柱部２０とを有している。周方向に隣り合う柱部２０と環状部１８とによって、前述のポケット１２が構成されている。このポケット１２は、玉８の表面（球面）にほぼ沿った凹曲面形状のポケット面２２を有している。
【００２６】
この玉軸受２では、玉８は、ポケット１２内に押し入れられることにより、保持器１０に保持される。玉軸受２において、玉８は、ポケット面２２と接触しつつ、ポケット１２内を転動する。言い換えれば、保持器１０はポケット面２２において玉８に摺接する。
【００２７】
この玉軸受２では、保持器１０が本発明の樹脂製部材２４である。前述したように、保持器１０はポケット面２２において玉８に摺接する。このポケット面２２は、相手部材である玉８に摺接する摺接面２６である。この樹脂製部材２４としての保持器１０は、相手部材に摺接する摺接面２６を有している。
【００２８】
［樹脂製部材２４］
図３には、樹脂製部材２４としての保持器１０の断面の一部が示されている。この図３において、紙面の左側が保持器１０の軸方向一方側に相当する。図示されていないが、玉軸受２では、この保持器１０の左側に玉８が位置することになる。以下、この図３に基づいて、本発明の樹脂製部材２４について説明する。
【００２９】
この樹脂製部材２４は、本体２８と、表面層３０とを備えている。表面層３０は、本体２８の周囲に位置している。この樹脂製部材２４では、表面層３０が本体２８全体を覆っている。この樹脂製部材２４は、本体２８と表面層３０とからなる。
【００３０】
この樹脂製部材２４では、その表面、すなわち表面層３０の外面が前述のポケット面２２、すなわち摺接面２６である。この表面層３０は、相手部材に摺接する摺接面２６を有している。
【００３１】
この樹脂製部材２４は、樹脂組成物から形成される。以下、この樹脂製部材２４のための樹脂組成物について詳述する。
【００３２】
［樹脂組成物］
この樹脂製部材２４では、樹脂組成物は、基材ポリマーとしてポリフェニレンサルファイド（以下、ＰＰＳともいう。）を含んでいる。この樹脂組成物では、基材ポリマーは、ＰＰＳ以外に他のポリマーを含むことができる。他のポリマーとしては、特に制限はないが、例えば、ポリテトラフルオロエチレン（ＰＴＦＥ）、ポリアミド（ＰＡ）、ポリエーテルエーテルケトン（ＰＥＥＫ）、ポリイミド（ＰＩ）、ポリアミドイミド（ＰＡＩ）等が挙げられる。なお、基材ポリマーがＰＰＳ以外に他のポリマーを含む場合、この基材ポリマーは、ＰＰＳが主成分となるように構成される。良好な機械的特性の発揮の観点から、基材ポリマー全量に対するＰＰＳの量の比率は、６０質量％以上が好ましく、８０質量％以上がより好ましく、９０質量％以上がさらに好ましい。特に好ましくは、基材ポリマーがＰＰＳのみで構成されることである。
【００３３】
この樹脂製部材２４のための樹脂組成物は、基材ポリマー以外に、補強剤を含むことができる。この補強剤としては、例えば、ガラス繊維、炭素繊維等の強化繊維が挙げられる。樹脂組成物が補強剤を含む場合、機械的特性及び加工性が効果的に整えられる観点から、樹脂組成物全量に対する補強剤の量の比率は５質量％以上が好ましく、６０質量％以下が好ましい。
【００３４】
この樹脂製部材２４では、樹脂組成物は、前述の補強剤以外に、必要に応じて、エラストマー、可塑剤、離型剤、着色防止剤等の通常の添加剤も含むことができる。この場合、添加剤の配合量は、樹脂製部材２４の要求仕様に応じて適宜決められる。
【００３５】
この樹脂製部材２４では、本体２８は前述の樹脂組成物からなる。この本体２８の周囲に位置する表面層３０もこの樹脂組成物からなるが、詳細には、この樹脂組成物の変性物である。以下、この表面層３０について詳述する。
【００３６】
［樹脂製部材２４の表面層３０］
前述したように、この樹脂製部材２４では、表面層３０は摺接面２６を有している。下記の表１には、Ｘ線光電子分光法によって得られる、この摺接面２６の構成元素の一例（以下、実施品ともいう。）が、従来の樹脂製部材（以下、従来品ともいう。）の表面の構成元素と対比して示されている。従来品は、本発明の表面層３０が設けられていないこと以外は、本発明の樹脂製部材２４と同様にして得られる。従来品の表面の材質は、本発明の樹脂製部材２４における本体２８の材質と同じなので、表１に示された従来品の構成元素は、本発明の本体２８の構成元素を表しているとも解釈できる。
【００３７】
本発明において、実施品摺接面２６及び従来品表面の構成元素は、Ｘ線光電子分光分析装置（アルバック・ファイ社製の商品名「ＶｅｒｓａＰｒｏｂｅ  ＩＩＩ」）による分析（単色化Ａｌ  Ｘ線源（２５Ｗ）、０．０５ｅＶ／ｓｔｅｐ）を行なうことで得られている。
【００３８】
【表１】
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【００３９】
表１に示されているように、従来品では、その表面の構成元素は炭素元素、酸素元素及び硫黄元素からなる。これに対して、実施品、すなわち本発明の樹脂製部材２４では、摺接面２６の構成元素は炭素元素、窒素元素、酸素元素及び硫黄元素からなる。本発明の摺接面２６の構成元素には、従来品表面の構成元素には含まれていない窒素元素が含まれている。従来品表面の構成元素は本発明の樹脂製部材２４における本体２８の構成元素に対応するので、本体２８の構成元素は炭素元素、酸素元素及び硫黄元素からなり、本発明の摺接面２６の構成元素には、本発明の本体２８には含まれていない窒素元素が含まれているということができる。この表１に示されているように、実施品では、摺接面２６の構成元素における窒素元素の存在割合は４．３原子％である。炭素元素の存在割合が６３．９原子％なので、この摺接面２６においては、炭素元素１００原子に対して窒素元素は６．７原子存在している。
【００４０】
表１に示されているように、従来品では、その表面の構成元素における酸素元素の存在割合は２．９原子％である。炭素元素の存在割合が８８．４原子％なので、炭素元素１００原子に対して酸素元素は３．３原子存在している。これに対して、実施品、すなわち本発明の樹脂製部材２４では、摺接面２６の構成元素における酸素元素の存在割合は、２１．２原子％である。炭素元素の存在割合が６３．９原子％なので、炭素元素１００原子に対して酸素元素は３３．２原子存在している。本発明の摺接面２６には、従来品表面に比して、酸素元素が多く含まれている。従来品表面の構成元素は本発明の樹脂製部材２４における本体２８の構成元素に対応するので、本発明の摺接面２６には、本発明の本体２８に比して、酸素元素が多く含まれている。
【００４１】
表１に示されているように、従来品では、その表面の構成元素における硫黄元素の存在割合は８．８原子％である。炭素元素の存在割合が８８．４原子％なので、炭素元素１００原子に対して酸素元素は１０．０原子存在している。これに対して、実施品、すなわち本発明の樹脂製部材２４では、摺接面２６の構成元素における硫黄元素の存在割合は１０．７原子％である。炭素元素の存在割合が６３．９原子％なので、炭素元素１００原子に対して硫黄元素は１６．７原子存在している。本発明の摺接面２６には、従来品表面に比して、硫黄元素が多く含まれている。従来品表面の構成元素は本発明の樹脂製部材２４における本体２８の構成元素に対応するので、本発明の摺接面２６には、本発明の本体２８に比して、硫黄元素が多く含まれている。
【００４２】
図４には、Ｘ線光電子分光法によって樹脂製部材２４の深さ方向に酸素元素の存在割合が計測された結果が示されている。この図４には、本発明の樹脂製部材２４に関して２例（実施品Ｎｏ．１及び実施品Ｎｏ．２）の計測結果が、従来品の計測結果とともに示されている。なお、このグラフの縦軸は酸素元素の存在割合であり、このグラフの横軸は摺接面２６からの深さである。本発明においては、Ｘ線光電子分光法による分析条件が、１回の分析で１ｎｍ樹脂製部材２４を掘り進むように調整されているので、このグラフの横軸は分析回数にも相当する。
【００４３】
本発明においては、酸素元素の存在割合の深さ方向の分析では、島津製作所社製の商品名「ＡＸＩＳ−ＵＬＴＲＡ」が用いられ、Ａｒガスクラスターイオン銃（ＧＣＩＢ：Ａｒ２０００＋、５ｋｅＶ）によるスパッタ法が併用されている。
【００４４】
図４に示されているように、従来品では、表面から内部に向かって、構成元素における酸素元素の存在割合はほぼ一定（約１原子％）で推移している。これに対して、実施品Ｎｏ．１では、構成元素における酸素元素の存在割合は、摺接面２６において最も大きく、１９原子％である。摺接面２６からの深さが１ｎｍとなる位置においては、酸素の存在割合は１０原子％である。この摺接面２６からの深さが２ｎｍとなる位置においては、酸素の存在割合は６．５原子％である。この摺接面２６からの深さが３ｎｍとなる位置においては、酸素の存在割合は４．３原子％である。この摺接面２６からの深さが４ｎｍとなる位置においては、酸素の存在割合は３．５原子％である。この摺接面２６からの深さが５ｎｍとなる位置においては、酸素の存在割合は２．８原子％である。そして、この摺接面２６からの深さが１０ｎｍとなる位置においては、酸素の存在割合は２．３原子％である。摺接面２６（すなわち表面）と、この摺接面２６からの深さが１０ｎｍとなる位置との間の領域では、実施品Ｎｏ．１の構成元素における酸素元素の存在割合は、深さ方向に徐々に減少していくものの、従来品よりも大きい。そして、この摺接面２６からの深さが１０ｎｍとなる位置よりもさらに深い位置では、酸素元素の存在割合はほぼ一定（１〜２原子％）に推移している。実施品Ｎｏ．２においても、実施品Ｎｏ．１と同じく、構成元素における酸素元素の存在割合は、摺接面２６において最も大きく、１５．５原子％である。摺接面２６からの深さが１ｎｍとなる位置においては、酸素の存在割合は７．８原子％である。この摺接面２６からの深さが２ｎｍとなる位置においては、酸素の存在割合は４．８原子％である。この摺接面２６からの深さが３ｎｍとなる位置においては、酸素の存在割合は３．３原子％である。この摺接面２６からの深さが４ｎｍとなる位置においては、酸素の存在割合は２．５原子％である。この摺接面２６からの深さが５ｎｍとなる位置においては、酸素の存在割合は２．０原子％である。そして、この摺接面２６からの深さが１０ｎｍとなる位置においては、酸素の存在割合は１．３原子％である。摺接面２６（すなわち表面）と、この摺接面２６からの深さが１０ｎｍとなる位置との間の領域では、実施品Ｎｏ．２の構成元素における酸素元素の存在割合は、深さ方向に徐々に減少していくものの、従来品よりも大きい。そして、この摺接面２６からの深さが１０ｎｍとなる位置よりもさらに深い位置では、酸素元素の存在割合はほぼ一定（１〜２原子％）に推移している。
【００４５】
前述したように、実施品Ｎｏ．1及び実施品Ｎｏ．２のいずれにおいても、摺接面２６からの深さが１０ｎｍとなる位置よりもさらに深い位置では、酸素元素の存在割合はほぼ一定（１〜２原子％）に推移している。この知見に基づけば、本発明の樹脂製部材２４では、表面層３０の厚さは１０ｎｍ程度であると言うことができる。具体的には、この樹脂製部材２４では、表面層３０の厚さは５ｎｍ以上１５ｎｍ以下、好ましくは、８ｎｍ以上１２ｎｍ以下である。
【００４６】
図５には、Ｘ線光電子分光法によって得た樹脂製部材２４の摺接面２６のＳ２ｐスペクトルの一例が示されている。この図５において、横軸は結合エネルギーであり、縦軸は強度の相対値である。なお、この図５には、比較のために、従来品表面のＳ２ｐスペクトルも示されている。Ｓ２ｐスペクトルの計測には、前述の、Ｘ線光電子分光分析装置（アルバック・ファイ社製の商品名「ＶｅｒｓａＰｒｏｂｅ  ＩＩＩ」）が用いられている。
【００４７】
従来品では、１６３ｅｖ付近にピーク（以下、ピークＡという）が確認されている。このピークＡは、硫黄−炭素結合に起因する。図５に示されているように、このピークＡは、実施品、すなわち樹脂製部材２４の摺接面２６においても確認されている。この実施品には、１６８ｅｖ付近にもピーク（以下、ピークＢという）が確認されている。従来品には、このピークＢは確認されていない。ピークＢは硫黄−酸素結合に起因する。本発明の樹脂製部材２４における摺接面２６には、従来品表面に存在しない、硫黄−酸素結合が存在している。従来品表面の構成元素は本発明の樹脂製部材２４における本体２８の構成元素に対応するので、本発明の摺接面２６には、本発明の本体２８に存在しない、硫黄−酸素結合が存在している。
【００４８】
本発明者らは、本発明の樹脂製部材２４について、濡れ性の評価を行っている。図６には、本発明の樹脂製部材２４の水に対する濡れ性の評価結果の一例が示されている。具体的には、本発明の樹脂製部材２４の水に対する濡れ性として実施品の水に対する接触角が、前述の従来品の水に対する接触角と対比して示されている。図７には、本発明の樹脂製部材２４の鉱油に対する濡れ性の評価結果の一例が示されている。具体的には、実施品の鉱油に対する接触角が、従来品の鉱油に対する接触角と対比して示されている。
【００４９】
本発明において、接触角は、２３℃の温度下で、評価用に準備した平板状の樹脂製部材２４の表面、すなわち摺接面２６に、評価液体を１μリットル滴下して得た液滴の実体顕微鏡写真を用いて計測されている。評価液体としての水には、精製水が用いられている。評価液体としての鉱油には、ＪＸＴＧエネルギー社製の商品名「クリセフオイル」が用いられている。
【００５０】
図６に示されているように、実施品では、従来品に比して水に対する接触角は小さい。つまり、実施品は従来品に比して水に濡れやすい。図７に示されているように、実施品では、従来品に比して鉱油に対する接触角は小さい。つまり、実施品は従来品に比して鉱油に濡れやすい。本発明の樹脂製部材２４は、従来の樹脂製部材よりも、水に対しても、鉱油に対しても濡れやすい。
【００５１】
図６に示された評価結果によれば、実施品の水に対する接触角は、従来品の水に対する接触角の７６％程である。これに対して、図７に示された評価結果によれば、実施品の鉱油に対する接触角は、従来品の鉱油に対する接触角の５０％程である。本発明の樹脂製部材２４では、特に、鉱油に対する濡れ性が効果的に改善されている。
【００５２】
以上説明したように、本発明に係る樹脂製部材２４は、相手部材に摺接する摺接面２６を有する樹脂製部材２４であって、基材ポリマーとしてポリフェニレンサルファイドを含む樹脂組成物からなる本体２８と、当該本体２８の周囲に位置し前記摺接面２６を有する表面層３０とを備えており、前記表面層３０が前記樹脂組成物の変性物であり、Ｘ線光電子分光法によって得られる前記摺接面２６の構成元素が炭素元素、窒素元素、酸素元素及び硫黄元素からなり、当該構成元素における当該酸素元素の存在割合が１５原子％以上であることを特徴としている。
【００５３】
この樹脂製部材２４では、前述の通り、本体２８は、基材ポリマーとしてポリフェニレンサルファイドを含む樹脂組成物からなる。この本体２８を有する樹脂製部材２４は、良好な機械的特性を有している。
【００５４】
この樹脂製部材２４では、前述の通り、表面層３０は前記樹脂組成物の変性物である。化学構造の特定はできていないが、この表面層３０の摺接面２６は構成元素として窒素元素を含んでおり、この摺接面２６の構成元素における酸素元素の存在割合は１５原子％以上である。この表面層３０が設けられていない従来の樹脂製部材、すなわち従来品の表面の構成元素には窒素元素は含まれていない上に、この構成元素における酸素元素の存在割合は３．０原子％未満である。この樹脂製部材２４は、摺接面２６の構成元素に従来品表面の構成元素に含まれていない窒素元素が含まれ、しかもこの摺接面２６の構成元素における酸素元素の存在割合は従来品表面の構成元素における酸素元素の存在割合よりも大きいという特徴を有している。
【００５５】
前述したように、本発明者らは、本発明の樹脂製部材２４の濡れ性について評価を行い、この樹脂製部材２４が、従来品に比べて、水に対しても、鉱油に対しても良く濡れることを確認している。この知見から、本発明の樹脂製部材２４の表面層３０（詳細には摺接面２６）が濡れ性の改善に寄与しているのは明らかである。
【００５６】
本発明者らは、本発明の樹脂製部材２４の摺動特性について、評価を行っている。図８には、本発明の樹脂製部材２４の摺動特性の評価結果の一例が示されている。具体的には、本発明の樹脂製部材２４の摺動特性として、前述の実施品の摩擦トルクが、前述の従来品の摩擦トルクと対比して示されている。
【００５７】
図８に示された摩擦トルクは、図９に示された試験装置３２を用いて得られている。この試験装置３４は、試験用軸受３４が収容されるハウジング３６と、アキシアル荷重を負荷するためのスプリング３８と、摩擦トルク計測のためのロードセル４０とを備えている。この摩擦トルクの計測では、アキシアル荷重を４４Ｎの一定荷重とし、室温（２３℃〜２７℃）にて、１８００ｍｉｎ−１の回転速度で１８００秒、内輪が回転させられている。そしてハウジング３６に作用する接線力をロードセル４０で計測し、ハウジング３６の外形寸法を乗じることで、摩擦トルクが算出されている。なお、試験用軸受３４には、冠型樹脂保持器を有する非接触シール付きの深溝玉軸受６２０２（内径＝１５ｍｍ、外径＝３５ｍｍ、幅＝１１ｍｍ）が使用されている。本発明の樹脂製部材２４からなる保持器を用いて得た摩擦トルクが実施品の摩擦トルクであり、従来の樹脂製部材からなる保持器を用いて得た摩擦トルクが従来品の摩擦トルクである。
【００５８】
図８に示されているように、実施品では、従来品に比して摩擦トルクが小さい。具体的には、実施品の摩擦トルクは、従来品の摩擦トルクの８０％程である。本発明の樹脂製部材２４では、摺動特性の向上が図られている。
【００５９】
図８の評価結果から明らかなように、濡れ性の改善は摺動特性の向上を招来する。つまり、本発明の樹脂製部材２４では、摺動特性の向上が達成される。しかも前述したように、この樹脂製部材２４の本体２８は基材ポリマーとしてポリフェニレンサルファイドを含む樹脂組成物からなり、この樹脂製部材２４は良好な機械的特性を有している。この樹脂製部材２４では、良好な機械的特性を維持しつつ、摺動特性の向上が達成される。この樹脂製部材２４は、苛酷な潤滑環境にも十分に耐えうる。
【００６０】
前述したように、この樹脂製部材２４では、摺接面２６の構成元素には従来品表面の構成元素に含まれていない窒素元素が含まれており、この摺接面２６を有する樹脂製部材２４は従来品よりも水に対しても鉱油に対しても濡れやすい。良好な摺動特性の発揮の観点から、摺接面２６の構成元素における窒素元素の存在割合は４．０原子％以上が好ましく、８．０原子％以上がより好ましい
【００６１】
前述したように、この樹脂製部材２４では、摺接面２６の構成元素における酸素元素の存在割合は１５原子％以上であり、この摺接面２６を有する樹脂製部材２４は従来品よりも水に対しても鉱油に対しても濡れやすい。良好な摺動特性の発揮の観点から、摺接面２６の構成元素における酸素元素の存在割合は２０原子％以上が好ましい。
【００６２】
この樹脂製部材２４では、好ましくは、前記摺接面２６の構成元素における硫黄元素の存在割合は、１０原子％以上である。従来品表面の構成元素における硫黄原子の存在割合は１０原子％未満であり、この摺接面２６の構成元素における硫黄元素の存在割合は従来品表面の構成元素における硫黄元素の存在割合よりも大きい。前述したように、本発明の樹脂製部材２４は、従来品に比べて、水に対しても、鉱油に対しても良く濡れる。つまり、この樹脂製部材２４の摺接面２６は濡れ性の改善に効果的に寄与する。この樹脂製部材２４では、摺動特性の一層の向上を図ることができる。良好な摺動特性の発揮の観点から、摺接面２６の構成元素における硫黄元素の存在割合は１５原子％以上がより好ましい。
【００６３】
この樹脂製部材２４では、好ましくは、前記摺接面２６からの深さが２ｎｍである位置の構成元素に前記酸素元素が含まれており、当該位置における当該酸素元素の存在割合が３．０原子％以上である。この樹脂製部材２４では、酸素原子の量が本体２８の構成元素に含まれる酸素原子の量よりも多い状態が、摺接面２６のみならず、表面層３０の内部にまで形成されている。この樹脂製部材２４では、使用により摩耗しても、濡れ性の変化は小さい。この樹脂製部材２４では、摺動特性が良好に維持される。良好な摺動特性の維持の観点から、摺接面２６からの深さが２ｎｍである位置における酸素元素の存在割合は４．０原子％以上がより好ましく、５．０原子％以上がより好ましい。
【００６４】
以上の説明から明らかなように、本発明の樹脂製部材２４では、良好な機械的特性を維持しつつ、摺動特性の向上が達成されるという優れた効果を奏する。すなわち、本発明によれば、良好な機械的特性を維持しつつ、摺動特性の向上が達成された樹脂製部材２４を得ることができる。
【００６５】
前述したように、本発明の樹脂製部材２４における表面層３０は本体２８をなす樹脂組成物の変性物である。この樹脂製部材２４は、樹脂組成物を用いて使用目的に適合した形状の素形材を形成し、この素形材について表面処理を施すことで得られる。この樹脂製部材２４では、以上説明したような元素で構成された摺接面２６、すなわち表面層３０が形成されるのであれば、表面処理の方法に、特に、制限はない。なお、本発明の樹脂製部材２４の説明に用いた実施品は、ＰＰＳを基材ポリマーとして含む樹脂組成物を用いて形成した素形材について、原料ガスに空気（又は窒素と酸素とを体積比で４／１で混合した混合ガス）を用いたプラズマ処理を施すことで得られている。このプラズマ処理は、プラズマ処理装置を用いて行われる。このプラズマ処理装置としては、例えば、アリオス社製の商品名「プラズマ表面改質装置」が挙げられる。
【産業上の利用可能性】
【００６６】
以上説明された樹脂製部材では、良好な機械的特性を維持しつつ、摺動特性の向上が達成されているので、この樹脂製部材は運動用シールへの適用も可能である。
【符号の説明】
【００６７】
２：玉軸受、４：外輪、６：内輪、８：玉、１０：保持器、１２：ポケット、１４：外輪軌道面、１６：内輪軌道面、１８：環状部、２０：柱部、２２：ポケット面、２４：樹脂製部材、２６：摺接面、２８：本体、３０：表面層、３２：試験装置、３４：試験用軸受、３６：ハウジング、３８：スプリング、４０：ロードセル
【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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【図６】
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【図７】
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【図８】
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【図９】
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