(57)【要約】【課題】圧縮クリープ特性等の基本物性を良好に維持したまま耐摩耗性を向上するポリテトラフルオロエチレン配合物、シール部材及び摺動部材を提供すること。【解決手段】  ポリテトラフルオロエチレンに平均粒径１０〜４０μｍの多孔質ブロンズを配合してなることを特徴とするポリテトラフルオロエチレン配合物、該ポリテトラフルオロエチレン配合物からなるシール部材、及び、該ポリテトラフルオロエチレン配合物からなる摺動表面を備える摺動部材。【選択図】なし【特許請求の範囲】
【請求項１】
ポリテトラフルオロエチレンに平均粒径１０〜４０μｍの多孔質ブロンズを配合してなることを特徴とするポリテトラフルオロエチレン配合物。
【請求項２】
更にカーボンブラックを配合してなることを特徴とする請求項１記載のポリテトラフルオロエチレン配合物。
【請求項３】
請求項１又は２記載のポリテトラフルオロエチレン配合物からなることを特徴とするシール部材。
【請求項４】
請求項１又は２記載のポリテトラフルオロエチレン配合物からなる摺動表面を備えることを特徴とする摺動部材。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、ポリテトラフルオロエチレン配合物、シール部材及び摺動部材に関し、より詳しくは、圧縮クリープ特性等の基本物性を良好に維持したまま耐摩耗性を向上するポリテトラフルオロエチレン配合物、シール部材及び摺動部材に関する。
【背景技術】
【０００２】
特許文献１〜３には、ベアリングを構成する金属表面をポリテトラフルオロエチレンでコーティングする技術において、該ポリテトラフルオロエチレンにブロンズや硬質粒子等を配合することが記載されている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００３】
【特許文献１】特開昭６１−２１４２１号公報
【特許文献２】特開２００１−３５５６３４号公報
【特許文献３】特開平３−６８６９３号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
ポリテトラフルオロエチレンは、耐摩耗性に優れるが、例えば建機用シール等として高速、高頻度作動下で使用されると、摩耗の進行によって寿命が短くなることがわかった。
【０００５】
従って、ポリテトラフルオロエチレンには、耐摩耗性の観点で更なる改善の余地が見出される。また、耐摩耗性の改善に際しては、圧縮クリープ特性等の基本物性を良好に維持することも望まれる。
【０００６】
そこで本発明の課題は、圧縮クリープ特性等の基本物性を良好に維持したまま耐摩耗性を向上するポリテトラフルオロエチレン配合物、シール部材及び摺動部材を提供することにある。
【０００７】
また本発明の他の課題は、以下の記載によって明らかとなる。
【課題を解決するための手段】
【０００８】
上記課題は、以下の各発明によって解決される。
【０００９】
１．
ポリテトラフルオロエチレンに平均粒径１０〜４０μｍの多孔質ブロンズを配合してなることを特徴とするポリテトラフルオロエチレン配合物。
２．
更にカーボンブラックを配合してなることを特徴とする前記１記載のポリテトラフルオロエチレン配合物。
３．
前記１又は２記載のポリテトラフルオロエチレン配合物からなることを特徴とするシール部材。
４．
前記１又は２記載のポリテトラフルオロエチレン配合物からなる摺動表面を備えることを特徴とする摺動部材。
【発明の効果】
【００１０】
本発明によれば、圧縮クリープ特性等の基本物性を良好に維持したまま耐摩耗性を向上するポリテトラフルオロエチレン配合物、シール部材及び摺動部材を提供することができる。
【図面の簡単な説明】
【００１１】
【図１】各種ブロンズの走査型電子顕微鏡写真の一例
【図２】実施例の結果を示す散布図
【図３】実施例の結果を示す散布図
【発明を実施するための形態】
【００１２】
以下に、本発明を実施するための形態について詳しく説明する。
【００１３】
本発明のポリテトラフルオロエチレン（以下、ＰＴＦＥともいう）配合物は、ＰＴＦＥに平均粒径１０〜４０μｍの多孔質ブロンズを配合してなる。
【００１４】
本発明のＰＴＦＥ配合物によれば、圧縮クリープ特性等の基本物性を良好に維持したまま耐摩耗性を向上する効果が得られる。
【００１５】
ブロンズの形状に関して、参考として図１に走査型電子顕微鏡写真の一例を示す。図１において、（ａ）は球形ブロンズ、（ｂ）は不定形ブロンズ、（ｃ）は多孔質ブロンズをそれぞれ示している。
【００１６】
図１に示すように、多孔質ブロンズは、球形ブロンズや不定形ブロンズと比較して粒子形状が複雑である。不定形ブロンズは多少不規則な形状をしているだけであるが、多孔質ブロンズは電解銅粉を骨格にしているため粒子形状が極めて複雑である。球形ブロンズや不定形ブロンズがアトマイズ粉であるのに対して、多孔質ブロンズは好ましくは熱処理粉であり、この点でも多孔質ブロンズは他のブロンズと区別される。多孔質ブロンズを構成する熱処理粉は、例えば、粒子を部分的に焼結させた凝集体によって構成され得る。熱処理粉は、具体的には、例えば、電解法によって得られた電解銅粉と、青銅合金粉との混合物に熱処理を施して部分的に焼結させた凝集体によって構成され得る。従って、多孔質ブロンズとしては、粒子自体が孔を有するもの、及び、凝集体を構成する粒子間に孔が形成されているものの一方又は両方の混合物を用いることができる。多孔質ブロンズは、このような複雑な形状によってＰＴＦＥと強く絡み合って、ＰＴＦＥ−ブロンズ複合体を形成し、圧縮クリープ特性等の基本物性を良好に維持したまま耐摩耗性を向上する効果を発揮するものと推定される。球形ブロンズや不定形ブロンズ（比較例１〜８）は、多孔質ブロンズのような複雑な形状を有しないため、ＰＴＦＥと絡み合うことができず、ＰＴＦＥ−ブロンズ複合体を形成することは非常に困難であり、本発明の効果を発揮できない。
【００１７】
多孔質ブロンズは、平均粒径が４０μｍ以下、好ましくは３９μｍ以下であることが本発明の効果を発揮する上で重要であり、４０μｍを超えると引張強さ、破断伸び、圧縮クリープ特性等の基本物性が低下する。多孔質ブロンズの平均粒径の下限は、例えば１０μｍ以上、２０μｍ以上、３０μｍ以上、３６μｍ以上、更には３７μｍ以上とすることができる。平均粒径は、電子顕微鏡写真により測定された粒子径から算術平均により算出した平均直径である。粒子径は、粒子各々の投影面積に等しい円の直径として求められる。上述した凝集体が形成されている場合は、該凝集体を一つの粒子として粒子径を求める。
【００１８】
多孔質ブロンズの配合量は格別限定されないが、本発明の効果を良好に発揮する観点で、例えば、ＰＴＦＥ１００重量部に対して、多孔質ブロンズを４０〜１００重量部配合することができる。
【００１９】
ＰＴＦＥ配合物には、更にカーボンブラックを配合することができる。カーボンブラックを配合する場合、その配合量は格別限定されないが、本発明の効果を良好に発揮する観点で、例えば、ポリテトラフルオロエチレン１００重量部に対して、カーボンブラックを０．１〜５重量部配合することができる。
【００２０】
本発明のＰＴＦＥ配合物は、圧縮クリープ特性等の基本物性を良好に維持したまま耐摩耗性を向上する効果を発揮するため、種々のシール部材として好適に用いられる。ＰＴＦＥ配合物は、特に、互いに相対運動する２部材間の隙間をシールするシール部材として特に好適に用いられる。かかるシール部材（摺動シール部材ともいう）は、前記２部材の少なくとも一方に対して摺接する摺動面を備え、ポリテトラフルオロエチレンに由来する低摩擦化の効果と、耐摩耗性の効果が良好に発揮される。かかる摺動シール部材は、長寿命化の効果をより好適に発揮する観点で、例えば建機用シール等として高速、高頻度作動下で使用されるのに適している。建機用シールとしては、例えば建機用ブレーカ（油圧ブレーカ）等において振動（往復動）するロッド（ピストン）をシールするシールリング等が挙げられる。
【００２１】
更に、本発明のＰＴＦＥ配合物は、圧縮クリープ特性等の基本物性を良好に維持したまま耐摩耗性を向上する効果を発揮するため、種々の摺動部材として好適に用いられる。かかる摺動部材は、ポリテトラフルオロエチレン配合物からなる摺動表面を備えることによって、耐摩耗性に優れる効果が好適に発揮される。摺動部材としては、例えばベアリング（軸受ともいう）等が挙げられる。ベアリングを構成する金属表面を本発明のＰＴＦＥ配合物からなるコーティング層でコーティングすることによって、ポリテトラフルオロエチレンに由来する低摩擦化の効果と、耐摩耗性の効果が良好に発揮される。
【実施例】
【００２２】
以下に、本発明の実施例について説明するが、本発明はかかる実施例により限定されない。
【００２３】
（実施例１）
ＰＴＦＥ（旭硝子社製「フルオンＧ１６３」）、充填剤Ａ及び充填剤Bをヘンシェルミキサーで混合してなる粉体を、１００ｔプレス機（圧力６９ＭＰａ、保圧時間１３５秒）で圧縮成形し、得られた素材を３７５℃で３．０〜３．５時間焼成して試験片とした。
【００２４】
充填剤Ａとしては、平均粒径３８μｍの多孔質ブロンズ（ＭＡＫＩＮ  ＭＥＴＡＬ  ＰＯＷＤＥＲＳ社製「ＤＺＢＰ」）を用いた。また、充填剤Ｂとしては、カーボンブラックを用いた。
【００２５】
ＰＴＦＥ／充填剤Ａ／充填剤Ｂの配合比は、５９．５／４０．０／０．５（ｗｔ％）とした。換算すると、ＰＴＦＥ１００重量部に対して、充填剤Ａの配合量は６７．２重量部、充填剤Ｂの配合量は０．８重量部である。
【００２６】
（比較例１）
実施例１において、充填剤Ａとして、平均粒径３８μｍの多孔質ブロンズに代えて、平均粒径６．５μｍの球形ブロンズ（福田金属箔粉工業社製「ＨＷＱ−４μｍ」）を用いたこと以外は、実施例１と同様にして試験片を得た。
【００２７】
（比較例２）
比較例１において、平均粒径６．５μｍの球形ブロンズに代えて、平均粒径３０μｍの球形ブロンズ（福田金属箔粉工業社製「Ｂｒｏ−Ａｔ−２００」）を用いたこと以外は、比較例１と同様にして試験片を得た。
【００２８】
（比較例３）
比較例１において、平均粒径６．５μｍの球形ブロンズに代えて、平均粒径９６μｍの球形ブロンズ（福田金属箔粉工業社製「Ｂｒｏ−Ａｔ−１００」）を用いたこと以外は、比較例１と同様にして試験片を得た。
【００２９】
（比較例４）
実施例１において、充填剤Ａとして、平均粒径３８μｍの多孔質ブロンズに代えて、平均粒径３２μｍの不定形ブロンズ（福田金属箔粉工業社製「Ｂｒｏ−ＡｔＷ−３５０」）を用いたこと以外は、実施例１と同様にして試験片を得た。
【００３０】
（比較例５）
比較例４において、平均粒径３２μｍの不定形ブロンズに代えて、平均粒径７５μｍの不定形ブロンズ（福田金属箔粉工業社製「Ｂｒｏ−ＡｔＷ−１００」）を用いたこと以外は、比較例４と同様にして試験片を得た。
【００３１】
（比較例６）
実施例１において、平均粒径３８μｍの多孔質ブロンズに代えて、平均粒径４６μｍの多孔質ブロンズ（福田金属箔粉工業社製「Ｂｒｏ−ＡｔＧ−３５０」をふるいにかけて分級し平均粒径４６μｍに調整したもの）を用いたこと以外は、実施例１と同様にして試験片を得た。
【００３２】
（比較例７）
実施例１において、平均粒径３８μｍの多孔質ブロンズに代えて、平均粒径９８μｍの多孔質ブロンズ（福田金属箔粉工業社製「Ｂｒｏ−ＡｔＧ−３５０」をふるいにかけて分級し平均粒径９８μｍに調整したもの）を用いたこと以外は、実施例１と同様にして試験片を得た。
【００３３】
（比較例８）
実施例１において、平均粒径３８μｍの多孔質ブロンズに代えて、平均粒径１１８μｍの多孔質ブロンズ（福田金属箔粉工業社製「Ｂｒｏ−ＡｔＧ−３５０」）を用いたこと以外は、実施例１と同様にして試験片を得た。
【００３４】
＜評価方法＞
実施例及び比較例で得られた各試験片を下記評価項目について評価した。
【００３５】
（１）引張強さ（ＭＰａ）
ＪＩＳ  Ｋ６８９１に準拠して測定した。
【００３６】
（２）破断伸び（％）
ＪＩＳ  Ｋ６８９１に準拠して測定した。
【００３７】
（３）比摩耗量（ｍｍ３／（Ｎ・ｍｍ））
ＪＩＳ  Ｋ７２１８に準拠し、面圧０．８ＭＰａ、周速０．５ｍ／ｓ、温度Ｒ．Ｔ．（室温２０℃）、試験時間２４時間、相手材：Ｓ４５Ｃ（Ｒｚｊｉｓ  １．５μｍ）、無潤滑の条件で測定した。
【００３８】
（４）圧縮クリープ全歪（％）
旧ＡＳＴＭ  Ｄ６２１に準拠して測定した。
【００３９】
（５）圧縮クリープ永久歪（％）
旧ＡＳＴＭ  Ｄ６２１に準拠して測定した。
【００４０】
以上の結果を表１並びに図２及び図３に示す。表１及び図２における比摩耗量に記載された１．１Ｅ−０９は１．１×１０−９のことであり、他の数値も同様である。
【００４１】
図２において、（ａ）はブロンズの形状及び平均粒径が引張強さに与える影響、（ｂ）はブロンズの形状及び平均粒径が破断伸びに与える影響、（ｃ）はブロンズの形状及び平均粒径が比摩耗量に与える影響を散布図として示している。
【００４２】
図３において、（ａ）はブロンズの形状及び平均粒径が全歪（圧縮クリープ特性）に与える影響、（ｂ）はブロンズの形状及び平均粒径が永久歪（圧縮クリープ特性）に与える影響を散布図として示している。
【００４３】
【表１】
2019026664.tif 000002
【００４４】
＜評価＞
表１並びに図２及び図３より、ポリテトラフルオロエチレンに平均粒径４０μｍ以下の多孔質ブロンズを配合した実施例１のポリテトラフルオロエチレン配合剤は、常態値や圧縮クリープ特性等の基本物性を良好に維持したまま耐摩耗性を向上する効果を発揮することがわかる。
【００４５】
更に考察すると、比較例１〜８より、ブロンズの平均粒径が小さいほど引張強さ、破断伸び、圧縮クリープ特性が良化する傾向が見られた。一方で、比摩耗量は、球形ブロンズ（比較例１〜３）では粒径が大きいほど良化する傾向が見られたのに対して、不定形ブロンズ（比較例４、５）及び多孔質ブロンズ（実施例１及び比較例６〜８）では粒径に依存する傾向は見られなかった。次に、形状別に比較すると、引張強さについては形状に依存する傾向は見られなかった。一方で、破断伸び、比摩耗量、圧縮クリープ特性は、多孔質ブロンズが最も優れ、次いで、不定形ブロンズ、球状ブロンズの順であった。これらの結果から、多孔質ブロンズを用いた実施例１では、ブロンズの形状が複雑になることで、ＰＴＦＥとブロンズの絡み合いが強まり、物性が良化したことが推定される。
【図１】
2019026664.tif 000003
【図２】
2019026664.tif 000004
【図３】
2019026664.tif 000005