(57)【要約】【課題】広範囲の使用条件においても、優れた摩擦摩耗特性を発揮する摺動部材用樹脂組成物及び摺動部材を提供する。【解決手段】硫酸バリウム１０〜３０重量％、炭化フェノール樹脂１０〜２５重量％、固体潤滑剤１〜１０重量％、残部が四ふっ化エチレン樹脂からなる摺動部材用樹脂組成物及び前記摺動部材用樹脂組成物を成形してなる摺動部材。【選択図】  なし【特許請求の範囲】
【請求項１】
硫酸バリウム１０〜３０重量％と、炭化フェノール樹脂１０〜２５重量％と、固体潤滑剤１〜１０重量％と、残部四ふっ化エチレン樹脂とからなる摺動部材用樹脂組成物。
【請求項２】
炭化フェノール樹脂が粒状のフェノール・ホルムアルデヒド樹脂を不活性雰囲気中において少なくとも２０００℃の温度で焼成して炭素化したものである請求項１に記載の摺動部材用樹脂組成物。
【請求項３】
固体潤滑剤が二硫化モリブデン、黒鉛及び窒化ホウ素から選択される請求項１又は２に記載の摺動部材用樹脂組成物。
【請求項４】
請求項１から３のいずれかに記載の摺動部材用樹脂組成物を成形してなる摺動部材。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、乾燥摩擦条件下において優れた摩擦摩耗特性を発揮する摺動部材用樹脂組成物および摺動部材に関する。
【背景技術】
【０００２】
【特許文献１】特公昭４７−３１０９７号公報
【特許文献２】特公昭６０−４８５４１号公報
【特許文献３】特公平０７−１０７４０９号公報
【０００３】
従来より、四ふっ化エチレン樹脂は自己潤滑性に優れ摩擦係数が極めて低く、さらに優れた耐薬品性及び耐熱性を具有することから、軸受等の摺動部材用途として広く使用されている。しかしながら、この四ふっ化エチレン樹脂単独からなる摺動部材は耐摩耗性や耐クリープ性の点で劣ることから、これらの欠点を解消する目的でこれまでにも種々の充填材が提案されている。
【０００４】
例えば、四ふっ化エチレン樹脂に対する充填材として、ポリイミド樹脂を使用し、四ふっ化エチレン樹脂の連続相にポリイミド樹脂を分散させてなる成形組成物が特許文献１に提案されている。また、他の充填材として、粒径１０〜２００μｍのカーボン微小球を使用し、これを四フッ化エチレン樹脂に５〜２０重量％の割合で配合した四フッ化エチレン樹脂ファインパウダーが特許文献２に提案されている。さらに、充填材として、予め不活性ガス雰囲気中で３５０〜５５０℃の温度で熱処理したフェノール樹脂粉末を使用し、これをふっ素樹脂と混合した混合物を焼成してなる摺動部材の製造方法が特許文献３に提案されている。
【０００５】
上述した従来の充填材を配合した四ふっ化エチレン樹脂製摺動部材は、四ふっ化エチレン樹脂単独からなる摺動部材に比べ、とくに耐摩耗性を大幅に向上させるものであるが、摺動部材の使用条件によっては、摩擦摩耗特性に大きな差が生じるという欠点を有している。
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００６】
本発明は、前記諸点に鑑みてなされたものであり、その目的とするところは、乾燥摩擦条件下であって、広範囲の使用条件においても優れた摩擦摩耗特性を発揮する摺動部材用樹脂組成物および摺動部材を提供することにある。
【課題を解決するための手段】
【０００７】
本発明者は、種々検討を重ねた結果、主成分としての四ふっ化エチレン樹脂に特定量の硫酸バリウム及び炭化フェノール樹脂を配合した樹脂組成物、又はこれらにさらに二硫化モリブデン、黒鉛及び窒化ホウ素から選択される固体潤滑剤を特定量配合した樹脂組成物からなる摺動部材が、優れた摩擦摩耗特性を発揮することを見出した。
【０００８】
本発明は、上記知見に基づき完成されたものであり、その第一の要旨は、硫酸バリウム１０〜３０重量％と、炭化フェノール樹脂１０〜２５重量％と、固体潤滑剤１〜１０重量％と、残部四ふっ化エチレン樹脂から成ることを特徴とする摺動部材用樹脂組成物に存する。
【０００９】
また、第二の要旨は、上記摺動部材用樹脂組成物を成形して成ることを特徴とする摺動部材に存する。
【００１０】
以下、本発明を説明する。先ず、摺動部材用樹脂組成物について説明する。本発明の摺動部材用樹脂組成物は、硫酸バリウムと、炭化フェノール樹脂と、主成分としての四ふっ化エチレン樹脂とを配合して成り、好適には、更に耐摩耗充填材としての二硫化モリブデン、黒鉛及び窒化ホウ素から選択される固体潤滑剤を配合して成る。
【００１１】
本発明において、樹脂組成物の主成分をなす四ふっ化エチレン樹脂としては、モールディングパウダー又はファインパウダーとして主に成形用に使用される四ふっ化エチレン樹脂が使用される。モールディングパウダー用四ふっ化エチレン樹脂としては、三井デュポンフロロケミカル社製の「テフロン（登録商標）７−Ｊ」、「テフロン（登録商標）７０−Ｊ」など、ダイキン工業社製の「ポリフロンＭ−１２（商品名）」など、旭硝子社製の「フルオンＧ１６３（商品名）」などが挙げられる。ファインパウダー用四ふっ化エチレン樹脂としては、三井デュポンフロロケミカル社製の「テフロン（登録商標）６ＣＪ」など、ダイキン工業社製の「ポリフロンＦ２０１（商品名）」など、旭硝子社製の「フルオンＣＤ０７６」、「フルオンＣＤ０９０（商品名）」などが挙げられる。
【００１２】
樹脂組成物中の四ふっ化エチレン樹脂の配合量は、樹脂組成物から後述する充填材の配合量を差引いた残りの量であり、好ましくは５０重量％以上、より好ましくは５５〜７０重量％である。
【００１３】
硫酸バリウム（ＢａＳＯ４）としては、例えば、堺化学工業（株）から「ＢＭＨ６０」、「ＢＭＨ８０」、「ＢＭＨ１００」（いずれも商品名）として市販されており、容易に入手することができる。硫酸バリウムの平均粒径は、通常１０μｍ以下、好ましくは５〜１０μｍである。この硫酸バリウムそれ自体は、例えば、黒鉛や二硫化モリブデンのような潤滑性を示す物質ではないが、四ふっ化エチレン樹脂に配合されることにより、相手材との摺動において、相手材表面（摺動面）への四ふっ化エチレン樹脂の潤滑被膜の造膜性を助長する効果を発揮するものである。そして、硫酸バリウムの配合量は、通常１０〜３０重量％、好ましくは１０〜１５重量％である。配合量が１０重量％未満の場合は、相手材表面への潤滑被膜の造膜性に効果が乏しく、四ふっ化エチレン樹脂の耐摩耗性を向上させる作用が発現しない。また、配合量が３０重量％を超える場合は、四ふっ化エチレン樹脂が具有する低摩擦性を損ない、また耐摩耗性を低下させる虞がある。
【００１４】
炭化フェノール樹脂は、粒状のフェノール・ホルムアルデヒド樹脂を不活性雰囲気で少なくとも２０００℃の温度で炭化焼成した平均粒径１５〜２０μｍ、マイクロビッカース硬度２１４を呈する球状ないし粒状の炭素微粒子である。この炭化フェノール樹脂としては、例えば、鐘紡社製の「ベルパールＣ−２０００（商品名）」が挙げられる。炭化フェノール樹脂は、四ふっ化エチレン樹脂に一様に分散含有されて、とくに、四ふっ化エチレン樹脂の欠点である耐摩耗性、耐クリープ性を大幅に向上させる効果を発揮する。そして、炭化フェノール樹脂の配合量は、通常１０〜２５重量％、好ましくは１０〜１５重量％である。配合量が１０重量％未満の場合は、耐摩耗性を向上させる作用が発現しない。また、配合量が２５重量％を超える場合は、樹脂組成物中に占める割合が多くなりすぎ、相手材との摺動において、相手材を損傷させるなどの欠点が発現する虞がある。
【００１５】
固体潤滑剤は、二硫化モリブデン（ＭｏＳ２）、黒鉛（Ｇｒ）及び窒化ホウ素（ＢＮ）から選択される。これら固体潤滑剤の配合による効果は、摺動部材の耐摩耗性及び耐荷重性を高め、高荷重条件での使用を可能とすることである。そして、固体潤滑剤の配合量は、通常１〜１０重量％、好ましくは２〜５重量％である。配合量が１重量％未満の場合は、上記効果が発現されず、また配合量が１０重量％を超える場合は、摺動部材の強度低下を来す虞がある。
【００１６】
図１は、上記硫酸バリウム及び炭化フェノール樹脂をそれぞれ１５重量％の割合で配合した四ふっ化エチレン樹脂に対する二硫化モリブデンの配合量と摩耗量との関係について、荷重（面圧）６０ｋｇｆ／ｃｍ２、すべり速度１０ｍ／ｍｉｎ、試験時間２０時間の条件でスラスト試験を行なった結果をプロットしたもの、図２は、同様に荷重（面圧）１０ｋｇｆ／ｃｍ２、すべり速度４５ｍ／ｍｉｎ、試験時間２０時間の条件でスラスト試験を行なった結果をプロットしたもので、いずれの実験においても摩耗量の変化曲線は下に凸の傾向を示すことを確認した。
【００１７】
また、本発明においては、上記充填材に加えて、さらに、低摩擦性を付与する目的で、低分子量の四ふっ化エチレン樹脂を配合することができる。低分子量の四ふっ化エチレン樹脂は、放射線照射などにより高分子量の四ふっ化エチレン樹脂（前述のモールディングパウダー又はファインパウダー）を分解又は四ふっ化エチレン樹脂の重合時に分子量を調節して、分子量を低下させた四ふっ化エチレン樹脂である。具体的には、三井デュポンフロロケミカル社製の「ＴＬＰ−１０Ｆ（商品名）」など、ダイキン工業社製の「ルブロンＬ−５（商品名）」など、旭硝子社製の「フルオンＬ１６９（商品名）」など、喜多村社製の「ＫＴＬ−８Ｎ（商品名）」などが挙げられる。この低分子量の四ふっ化エチレン樹脂は、粉砕し易く、分散性がよい。低分子量の四ふっ化エチレン樹脂の配合量は、通常１〜１０重量％、好ましくは３〜７重量％である。低分子量の四ふっ化エチレン樹脂の配合量が、１重量％未満の場合は、低摩擦性の付与が充分発揮されない。また、配合量が１０重量％を超える場合は、却って耐摩耗性を低下させる虞がある。
【００１８】
摺動部材用樹脂組成物は、ヘンシェルミキサー、スーパーミキサー、ボールミル、タンブラーミキサー等の混合機によって、上述の各成分を所定量混合して得られる。
【００１９】
本発明の摺動部材は、前述の摺動部材用樹脂組成物を所望の金型内に装填し、常温で圧縮成形して圧粉体を作製し、この圧粉体を常圧下３６０〜４００℃の温度で焼成することにより作製される。
【発明の効果】
【００２０】
本発明によれば、乾燥摩擦条件下であって、広範囲の使用条件においても優れた摩擦摩耗特性を発揮する摺動部材用樹脂組成物および摺動部材が提供される。
【発明を実施するための最良の形態】
【００２１】
以下、実施例により本発明を詳細に説明するが、本発明は、その要旨を超えない限り、以下の実施例に限定されるものではない。なお、以下の例において、摺動部材の摺動特性（摩擦摩耗特性）は、つぎの（１）〜（３）の試験方法により評価した。
【００２２】
スラスト試験（１）〜（３）：表１から表３に記載の条件下で摩擦係数及び摩耗量を測定した。そして、摩擦係数については、安定時の摩擦係数を示し、摩耗量については、試験終了後の試験片（摺動部材）の寸法変化量で示した。
【００２３】
【表１】
2005112932.tif 000002
【００２４】
【表２】
2005112932.tif 000003
【００２５】
【表３】
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【実施例】
【００２６】
実施例１〜８
四ふっ化エチレン樹脂粉末として、旭硝子社製の「フルオンＧ１６３（商品名）」を使用し、この四ふっ化エチレン樹脂粉末に、平均粒径８μｍの硫酸バリウム〔堺化学社製の「ＢＭＨ−８０（商品名）」〕１０〜３０重量％、平均粒径１５μｍの炭化フェノール樹脂〔鐘紡社製の「ベルパールＣ−２０００（商品名）〕１０〜２５重量％及び二硫化モリブデン、黒鉛及び窒化ホウ素から選択した固体潤滑剤２重量％をヘンシェルミキサーに投入し混合して混合物を得た。
【００２７】
この混合物を内部に中空円筒部を備えた金型内に装填し、成形圧力５００ｋｇｆ／ｃｍ２で常温成形して直径４０ｍｍ、長さ１００ｍｍの円柱状圧粉体を作製したのち、この円柱状圧粉体を焼成炉において３７０℃の温度で３時間焼成し、円柱状成形体を得た。この成形体に機械加工を施し、直径４０ｍｍ、厚さ５ｍｍの試験片（摺動部材）を作製した。これらの試験片（摺動部材）の成分組成及び上記試験１〜３による試験結果を表４〜表５に示す。
【００２８】
実施例９〜１１
四ふっ化エチレン樹脂粉末として、上記実施例と同様の四ふっ化エチレン樹脂粉末を使用し、この四ふっ化エチレン樹脂粉末に、平均粒径８μｍの硫酸バリウム（上記実施例と同じ）１５重量％、平均粒径１５μｍの炭化フェノール樹脂（上記実施例と同じ）１５重量％、固体潤滑剤として二硫化モリブデン２重量％を配合し、さらに低分子量の四ふっ化エチレン樹脂粉末として旭硝子社製の「フルオンＬ１６９（商品名）」３〜７重量％を配合し、ヘンシェルミキサーに投入し混合して混合物を得た。以下、上記実施例と同様の方法で、直径４０ｍｍ、厚さ５ｍｍに試験片（摺動部材）を得た。この試験片（摺動部材）の成分組成及び上記試験１〜３による試験結果を表６に示す。
【００２９】
比較例１
四ふっ化エチレン樹脂粉末として、上記実施例と同様の四ふっ化エチレン樹脂粉末を使用し、この四ふっ化エチレン樹脂粉末に、粒状のフェノール・ホルムアルデヒド樹脂を不活性雰囲気で４００℃の温度で炭化焼成した平均粒径１５μｍの炭化フェノール樹脂（特許文献３所載）２０重量％配合し、ヘンシェルミキサーにて混合して混合物を得た。以下、上記実施例と同様の方法で、直径４０ｍｍ、厚さ５ｍｍに試験片（摺動部材）を得た。この試験片（摺動部材）の成分組成及び上記試験１〜３による試験結果を表７に示す。
【００３０】
比較例２
四ふっ化エチレン樹脂粉末として、上記実施例と同様の粉末を使用し、この四ふっ化エチレン樹脂粉末に、鱗片状黒鉛粉末２０重量％配合し、ヘンシェルミキサーにて混合して混合物を得た。以下、上記実施例と同様の方法で、直径４０ｍｍ、厚さ５ｍｍに試験片（摺動部材）を得た。この試験片（摺動部材）の成分組成及び上記試験１〜３による試験結果を表７に示す。
【００３１】
【表４】
2005112932.tif 000005
【００３２】
【表５】
2005112932.tif 000006
【００３３】
【表６】
2005112932.tif 000007
【００３４】
【表７】
2005112932.tif 000008
【００３５】
上述の試験結果から、本発明の樹脂組成物を成形してなる摺動部材は、乾燥摩擦条件下における広範囲の使用条件において、優れた摩擦摩耗特性を示した。また、試験後の相手材表面（摺動面）には潤滑被膜が形成されているのが確認され、損傷等は認められなかった。比較例からなる摺動部材は摩耗量が多く、広範囲の使用条件では使用に供し難いものである。
【図面の簡単な説明】
【００３６】
【図１】二硫化モリブデンの配合量と摩耗量の関係を示すグラフである。
【図２】二硫化モリブデンの配合量と摩耗量の関係を示すグラフである。
【図１】
2005112932.tif 000009
【図２】
2005112932.tif 000010