(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
スチールファイバーもしくはウールのチョップ４０〜８０重量％とＢ２Ｏ３の量が４０〜７０重量％の範囲のほうけい酸ガラス粉末３〜２０重量％と黒鉛粉末１５〜５０重量％との混合物からなる摺動部材用組成物。
【請求項２】
フェノール樹脂粉末が０．３〜２重量％の割合で配合されている請求項１に記載の摺動部材用組成物。
【請求項３】
金属フッ化物粉末が０．２〜１重量％の割合で配合されている請求項１又は２に記載の摺動部材用組成物。
【請求項４】
金属フッ化物は、フッ化リチウム、フッ化ナトリウム、フッ化カリウム、フッ化カルシウムから選択されたものである請求項３に記載の摺動部材用組成物。
【請求項５】
リン酸塩粉末が０．２〜１重量％の割合で配合されている請求項１及至４のいずれか一項に記載の摺動部材用組成物。
【請求項６】
リン酸塩は、リン酸カルシウム、リン酸リチウム、ピロリン酸カルシウムから選択されたものである請求項５に記載の摺動部材用組成物。
【請求項７】
スチールファイバーもしくはウールのチョップ４０〜８０重量％とＢ２Ｏ３の量が４０〜７０重量％の範囲のほうけい酸ガラス粉末３〜２０重量％と黒鉛粉末１５〜５０重量％との混合物を所望の形状に圧縮成形してなる摺動部材。
【請求項８】
前記圧縮成形後、焼成してなる請求項７に記載の摺動部材。
【請求項９】
フェノール樹脂粉末が０．３〜２重量％の割合で含有されている請求項７又は８に記載の摺動部材。
【請求項１０】
金属フッ化物粉末が０．２〜１重量％の割合で含有されている請求項７及至９のいずれか一項に記載の摺動部材。
【請求項１１】
金属フッ化物は、フッ化リチウム、フッ化ナトリウム、フッ化カリウム、フッ化カルシウムから選択されたものである請求項１０に記載の摺動部材。
【請求項１２】
リン酸塩粉末が０．２〜１重量％の割合で含有されている請求項７及至１１のいずれか一項に記載の摺動部材。
【請求項１３】
リン酸塩は、リン酸カルシウム、リン酸リチウム、ピロリン酸カルシウムから選択されたものである請求項１２に記載の摺動部材。
【請求項１４】
潤滑油が１〜３重量％の割合で含有されている請求項７乃至１３のいずれか一項に記載の摺動部材。
【請求項１５】
表面に固体潤滑剤よりなるすべり層が形成されている請求項７乃至１３のいずれか一項に記載の摺動部材。
【請求項１６】
固体潤滑剤は、窒化ホウ素、黒鉛およびポリテトラフルオロエチレンから選択された少なくとも１種である請求項１５に記載の摺動部材。
【請求項１７】
中央部に貫通孔を備え、外面に部分凸球面部を備えた、自動車の排気管継手に使用される球帯状シール体であって、スチールファイバーもしくはウールのチョップ４０〜８０重量％とＢ２Ｏ３の量が４０〜７０重量％の範囲のほうけい酸ガラス粉末３〜２０重量％と黒鉛粉末１５〜５０重量％との混合物を圧縮成形して形成されていることを特徴とする球帯状シール体。
【請求項１８】
前記圧縮成形後、焼成してなる請求項１７に記載の球帯状シール体。
【請求項１９】
中央部に貫通孔を備え、外面に部分凸球面部を備えた、自動車の排気管継手に使用される球帯状シール体であって、円筒状に捲回して形成された金属メッシュからなる円筒状補強材と、スチールファイバーもしくはウールのチョップ４０〜８０重量％とＢ２Ｏ３の量が４０〜７０重量％の範囲のほうけい酸ガラス粉末３〜２０重量％と黒鉛粉末１５〜５０重量％との混合物とからなり、該混合物は円筒状補強材のメッシュ目を充填しかつ該円筒状補強材を覆って充填され、該円筒状補強材と混合物とは圧縮成形されて構造的一体化されていることを特徴とする球帯状シール体。
【請求項２０】
前記圧縮成形して構造的一体化した後、焼成してなる請求項１９に記載の球帯状シール体。
【請求項２１】
フェノール樹脂粉末が０．３〜２重量％の割合で含有されている請求項１７乃至２０のいずれか一項に記載の球帯状シール体。
【請求項２２】
金属フッ化物粉末が０．２〜１重量％の割合で含有されている請求項１７乃至２１のいずれか一項に記載の球帯状シール体。
【請求項２３】
金属フッ化物は、フッ化リチウム、フッ化ナトリウム、フッ化カリウム、フッ化カルシウムから選択されたものである請求項２２に記載の球帯状シール体。
【請求項２４】
リン酸塩粉末が０．２〜１重量％の割合で含有されている請求項１７乃至２３のいずれか一項に記載の球帯状シール体。
【請求項２５】
リン酸塩は、リン酸カルシウム、リン酸リチウム、ピロリン酸カルシウムから選択されたものである請求項２４に記載の球帯状シール体。
【請求項２６】
潤滑油が１〜３重量％の割合で含有されている請求項１７及至２５のいずれか一項に記載の球帯状シール体。
【請求項２７】
部分凸球面部の表面に固体潤滑剤よりなるすべり層が形成されてなる請求項１７乃至２５のいずれか一項に記載の球帯状シール体。
【請求項２８】
固体潤滑剤は、窒化ホウ素、黒鉛およびポリテトラフルオロエチレンから選択された少なくとも１種である請求項２７に記載の摺動部材。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、耐熱性が要求される箇所に使用されて好適な摺動部材用組成物および該組成物を使用した摺動部材ならびに球帯状シール体に関するものである。本発明において摺動部材とは、諸種の機械において荷重と滑りとを受ける箇所に使用される軸受ブッシュ、スベリ板、あるいは荷重と滑りとに加えて密封機能をも要求される、例えば自動車排気管の球面継手に使用される球帯状シールなどを含むものである。
【０００２】
【発明が解決しようとする課題】
従来、この種類の摺動部材としては、金属材料や、黒鉛その他のセラミックからなる非金属材料や、サーメットなどの複合材料や、さらには四ふっ化エチレン樹脂（ＰＴＦＥ）や、ポリイミド樹脂などの耐熱プラスチック材料などが知られている。これらは、いずれも耐熱性を有しているが、乾燥摩擦条件の下においては、摩擦や摩耗に問題があったり、機械的強度、とくに衝撃強度に難点があったり、相手材とのなじみ性が必ずしも良好でないなどの問題が残されている。
【０００３】
すでに、これらの問題を解決するために、例えば、米国特許第１１３７７３号明細書や特公昭４４−２３９６６号公報に開示されているように、黒鉛を特殊処理して得られる膨張黒鉛を補強材（金属繊維など）と共に造形した摺動部材が開発されているが、このものは耐熱性を有し、相手材とのなじみ性が優れている反面、乾燥摩擦における摺動時に往々にして異常音を発生するという欠点がある。
【０００４】
また、特開昭５７−３３２６７号公報には、黒鉛と金属繊維との混合物をプレス成形によって形成した摺動部材が開示されているが、このものもまた乾燥摩擦における摺動時に往々にして異常音を発生するという欠点がある。
【０００５】
本発明は、前記諸点に鑑みてなされたものであって、常温から６００℃までの広い温度範囲にわたって乾燥摩擦条件の下において使用するのに適し、上記の条件の下における使用の際に、摩擦摩耗特性に優れ、異常音の発生のない摺動部材用組成物および該組成物を使用した摺動部材ならびに球帯状シール体を得ることを目的とするものである。
【０００６】
【課題を解決するための手段】
本発明者は、上記の目的を達成するべく鋭意検討を重ねた結果、スチールファイバーもしくはウールのチョップとほうけい酸ガラスと黒鉛との圧縮成形物からなる摺動部材および球帯状シール体は、乾燥摩擦条件の下での使用において、異常摩擦音を発生することなく優れた摩擦摩耗特性を発揮し、さらには密封性をも発揮し得るとの知見を得た。本発明は、斯かる知見に基づき完成されたものであり、各発明の要旨は次の通りである。
【０００７】
本発明の第１の要旨は、スチールファイバーもしくはウールのチョップ４０〜８０重量％とＢ２Ｏ３の量が４０〜７０重量％の範囲のほうけい酸ガラス粉末３〜２０重量％と黒鉛粉末１５〜５０重量％とからなることを特徴とする摺動部材用組成物に存する。
【０００８】
また、本発明の第２の要旨は、スチールファイバーもしくはウールのチョップ４０〜８０重量％とＢ２Ｏ３の量が４０〜７０重量％の範囲のほうけい酸ガラス粉末３〜２０重量％と黒鉛粉末１５〜５０重量％との混合物を所望の形状に圧縮成形してなる摺動部材に存する。
【０００９】
さらに、本発明の第３の要旨は、中央部に貫通孔を備え、外面に部分凸球面部を備えた、とくに自動車の排気管継手に使用される球帯状シール体であって、スチールファイバーもしくはウールのチョップ４０〜８０重量％とＢ２Ｏ３の量が４０〜７０重量％の範囲のほうけい酸ガラス粉末３〜２０重量％と黒鉛粉末１５〜５０重量％との混合物を圧縮成形して形成されてなる球帯状シール体、あるいは中央部に貫通孔を備え、外面に部分凸球面部を備えた、とくに自動車の排気管継手に使用される球帯状シール体であって、円筒状に捲回して形成された金属メッシュからなる円筒状補強材と、スチールファイバーもしくはウールのチョップ４０〜８０重量％とＢ２Ｏ３の量が４０〜７０重量％の範囲のほうけい酸ガラス粉末３〜２０重量％と黒鉛粉末１５〜５０重量％との混合物とからなり、該混合物は円筒状補強材のメッシュ目を充填しかつ該円筒状補強材を覆って充填され、該円筒状補強材と混合物とは圧縮成形されて構造的一体化されてなる球帯状シール体に存する。
【００１０】
【発明の実施の形態】
本発明において、スチールファイバーもしくはウールのチョップは、直径２０〜２００μｍ、長さ１００μｍ〜１０ｍｍのものが使用される。このスチールファイバーもしくはウールのチョップは、主として補強材としての役割を果たすもので、組成物中に４０〜８０重量％、好ましくは５０〜７０重量％の割合で配合される。４０重量％以下では補強材としての効果が乏しく使用中に割れや型崩れを生じやすく、また８０重量％以上では摺動面に露出する割合が多くなり、後述する黒鉛の潤滑効果を低下させる。
【００１１】
組成物中のほうけい酸ガラスは、高温領域、例えば４００〜６００℃の領域で使用される摺動部材あるいはシール体において、それ自身潤滑剤としての作用を発揮するとともに黒鉛の高温での酸化消耗を防止する作用を発揮する。また、ガラスの粘稠性により、成形体（摺動部材あるいはシール体）の結合力を増強させる作用を発揮する。このほうけい酸ガラスは、ＳｉＯ2−Ｂ2Ｏ3−Ｎａ2Ｏの３成分系に基づいているが、本発明ではＢ2Ｏ3の量が４０〜７０重量％の範囲が好ましいことを確認した。Ｂ2Ｏ3の量が４０重量％未満ではガラスの軟化点が高くなりすぎ、黒鉛の高温での酸化消耗を防止する作用が減少し、また７０重量％を越えるとガラス自体の吸湿性が高くなり、取扱い上不具合を生ずる。そして、このほうけい酸ガラスは組成物中に、３〜２０重量％、好ましくは５〜１５重量％である。３重量％未満では上記の効果が発揮されず、また２０重量％を越えると特に摩擦性能を低下させ、異常摩擦音の発生の原因ともなる。
【００１２】
上記スチールファイバーもしくはウールのチョップとほうけい酸ガラスは、主成分をなす黒鉛に配合されて摺動部材用組成物が形成される。この主成分をなす黒鉛は組成物中に１５〜５０重量％、好ましくは２５〜４０重量％の割合で配合される。１５重量％未満では潤滑性が悪く相手材との摺動において往々にして異常摩擦音を発生しやすく、また摩擦面が粗くなることから、特に球帯状シール体への応用においてはガス漏れ量を多くするという欠点を惹起する。５０重量％を越えると成形物の強度が不充分となる。
【００１３】
本発明の摺動部材用組成物においては、スチールファイバーもしくはウールのチョップとほうけい酸ガラスと黒鉛との混合物に対し、さらに一定割合のフェノール樹脂、金属フッ化物、リン酸塩を配合することにより、摩擦摩耗特性、異常摩擦音の発生防止作用、製造作業性の一層の向上を図ることができる。
【００１４】
フェノール樹脂は、とくに該組成物を使用して摺動部材あるいはシール体を成形する際の製造作業性の向上を目的に配合されるものである。すなわち、アルコール液に溶融させたフェノール樹脂を、スチールファイバーもしくはウールのチョップとほうけい酸ガラス粉末と黒鉛粉末との混合物に配合し、攪拌混合して該混合物を造粒粉とするものである。このように造粒粉とすることにより、混合物の流動性がよくなり、取扱い性が増し、成形作業時の金型への充填を容易に行なうことができる。このフェノール樹脂の配合量は前記組成物に対し０．３〜２重量％の割合が好ましい。０．３重量％未満では該混合物を造粒粉とすることができず、また２重量％を越えて配合しても混合物の造粒に対する効果の増加は望めないばかりか、返って耐熱性を低下させる原因となる。
【００１５】
金属フッ化物およびリン酸塩は、それ自体潤滑性を示さないが、黒鉛に対して僅か０．２重量％前後の配合で、温度に対する摩擦係数の変化を防ぎ、黒鉛皮膜形成能を助長し、乾燥摩擦における皮膜の耐久性を増すなどの効果が現れてくる。１重量％を越える配合では、相手材への黒鉛皮膜の移着量が多くなり、返って潤滑性能上マイナスの面が出てくる。したがって、金属フッ化物およびリン酸塩の配合量は、それぞれ０．２〜１重量％が好ましい。この金属フッ化物およびリン酸塩は前記組成物にそれぞれ単独で、あるいは両者を同時に配合してもよい。そして、金属フッ化物としてはフッ化リチウム、フッ化ナトリウム、フッ化カリウム、フッ化カルシウムから選択され、またリン酸塩としてはリン酸カルシウム、リン酸リチウム、ピロリン酸カルシウムから選択される。
【００１６】
つぎに、本発明の摺動部材および球帯状シール体について説明する。摺動部材および球帯状シール体は前記組成物を所望の形状を有する金型内に充填し、圧縮成形することにより形成される。また、成形後、大気中あるいは非酸化性雰囲気中において５５０〜９００℃で５〜６０分間焼成すると、より強度の高いものが得られる。これは、ほうけい酸ガラスが溶融して他の物質粒子を結合させるためである。したがって、摺動部材、球帯状シール体に高い強度が要求される場合には成形後焼成することが望ましい。
【００１７】
これら摺動部材および球帯状シール体においては、成形後あるいは焼成後、含油処理することにより該摺動部材および球帯状シール体に１〜３重量％の潤滑油を含有させることができる。このように含油させることにより、とくに球帯状シール体においては摩擦初期における異常摩擦音の発生を防止する効果が発揮される。また、潤滑油の含浸に代えて、摺動部材および球帯状シール体の表面に、窒化ホウ素、黒鉛およびポリテトラフルオロエチレンから選択された少なくとも１種からなる固体潤滑剤よりなる滑り層を形成させても、含油処理と同様の効果が得られる。
【００１８】
【実施例】
以下、本発明を実施例によりさらに詳細に説明する。なお、本発明はこれら実施例に何ら限定されないのである。
〔実施例１〜６〕
直径３５μｍ、長さ０．５ｍｍのスチールファイバー５０〜６０重量部、ほうけい酸ガラス粉末５〜１０重量部、フェノール樹脂の１４％アルコール溶液１４重量部、残部黒鉛粉末２８〜４３重量部とをミキサーに投入し混合して造粒し、スチールファイバー５０〜６０重量％、ほうけい酸ガラス５〜１０重量％、フェノール樹脂２重量％、残部黒鉛からなる摺動部材用組成物を作製した。この組成物を金型中に装填し、成形圧力３トン／ｃｍ2でプレス成形して一辺が２０ｍｍ、厚さ５ｍｍの方形状の摺動部材を得た。このようにして得た摺動部材成分組成を表１に示す。
（以下余白）
【００１９】
【表１】
0003937473.tif 000002
【００２０】
〔実施例７〜１２〕
直径３５μｍ、長さ０．５ｍｍのスチールファイバー６０重量部、ほうけい酸ガラス粉末７〜１０重量部、フェノール樹脂の１４％アルコール溶液１４重量部、金属フッ化物（フッ化ナトリウム）０．６重量部およびまたはリン酸塩（リン酸リチウム）０．６重量部、残部黒鉛粉末２６．８〜３０．４重量部とをミキサーに投入し混合して造粒し、スチールファイバー６０重量％、ほうけい酸ガラス７〜１０重量％、フェノール樹脂２重量％、金属フッ化物０．６重量％およびまたはリン酸塩０．６重量％、残部黒鉛からなる摺動部材用組成物を作製した。この組成物を金型中に装填し、成形圧力３トン／ｃｍ2でプレス成形して一辺が２０ｍｍ、厚さ５ｍｍの方形状の摺動部材を得た。このようにして得た摺動部材成分組成を表２に示す。
【００２１】
【表２】
0003937473.tif 000003
【００２２】
表１および表２の摩擦係数および摩耗量は、下記の条件で行なった試験結果で、摩擦係数は試験開始後１時間後の値をもって示し、摩耗量は試験開始後２０時間後の値をもって示した。
〔試験条件〕
荷重        ５ｋｇｆ／ｃｍ2       滑り速度  １２ｍ／ｍｉｎ
雰囲気温度  ６００℃              相手材    ＳＵＳ３０４
試験        スラスト試験
【００２３】
〔実施例１３〜１６〕
前記実施例５、７、９および１１の摺動部材を、シリコニット炉に入れ、窒素雰囲気中において６７０℃で１５分間熱処理し、焼成された摺動部材を得た。該摺動部材について上記と同様のスラスト試験を行ない、摩擦係数および摩耗量を測定した結果を表３に示す。
【００２４】
【表３】
0003937473.tif 000004
【００２５】
〔実施例１７〜２２〕
前記実施例２、５、７、９、１４および１５の摺動部材を、潤滑油（エンジンオイル）を蓄えた恒温槽中に浸漬し、該潤滑油を常温から８０℃まで加熱して含油処理を施し、３重量％の潤滑油を含有させた摺動部材を得た。該摺動部材について、上記と同様のスラスト試験を行ない、摩擦係数および摩耗量を測定した結果を表４に示す。
（以下余白）
【００２６】
【表４】
0003937473.tif 000005
【００２７】
〔実施例２３〜２８〕
平均粒径７μｍの窒化ホウ素粉末５６．７重量％、平均粒径０．６μｍのアルミナ粉末１０重量％、平均粒径０．３μｍのポリテトラフルオロエチレン３３．３重量％からなる潤滑組成物を固形物として３０重量％分散含有した水性ディスパージョン（窒化ホウ素１７重量％、アルミナ３重量％、ポリテトラフルオロエチレン１０重量％、水分７０重量％）を作製した。該水性ディスパージョンを前記実施例２、５、７、９、１４および１５の摺動部材の摺動面に塗布にて被覆した後乾燥して、摺動面に窒化ホウ素５６．７重量％、アルミナ１０重量％、ポリテトラフルオロエチレン３３．３重量％からなる固体潤滑剤すべり層が形成された摺動部材を得た。該摺動部材について、上記と同様のスラスト試験を行ない、摩擦係数および摩耗量を測定した結果を表５に示す。
【００２８】
【表５】
0003937473.tif 000006
【００２９】
〔実施例２９〕
直径３５μｍ、長さ０．５ｍｍのスチールファイバー６２重量部、ほうけい酸ガラス粉末７重量部、フェノール樹脂の１４％アルコール溶液１４重量部、金属フッ化物（フッ化カルシウム）０．６重量部、残部黒鉛粉末２８．４重量部とをミキサーに投入し混合して造粒し、スチールファイバー６２重量％、ほうけい酸ガラス７重量％、フェノール樹脂２重量％、金属フッ化物０．６重量％、残部黒鉛からなる摺動部材用組成物を作製した。この組成物を金型中に装填し、成形圧力３トン／ｃｍ2でプレス成形して内径が１０ｍｍ、外径が１６ｍｍ、長さが９ｍｍの円筒状試験片を得た。
【００３０】
〔実施例３０〕
実施例２９の試験片に実施例１３と同様の熱処理を施し、焼成された円筒状試験片を得た。
【００３１】
〔実施例３１および３２〕
実施例２９および３０の試験片に実施例１７と同様の含油処理を施し、潤滑油を含有させた円筒状試験片を得た。
【００３２】
実施例２９〜３２の円筒状試験片について圧環強さを測定した。測定はＪＩＳＺ２５０７に準じて行なった。結果を表６に示す。
【００３３】
【表６】
0003937473.tif 000007
【００３４】
〔実施例３３〕
直径１００μｍ、長さ２ｍｍのスチールウールチョップ５７重量部、ほうけい酸ガラス粉末７重量部、フェノール樹脂の１４％アルコール溶液１４重量部、金属フッ化物（フッ化ナトリウム）０．６重量部、残部黒鉛粉末（３３．４重量部）とをミキサーに投入し混合して造粒し、スチールウールチョップ５７重量％、ほうけい酸ガラス７重量％、フェノール樹脂２重量％、金属フッ化物０．６重量％、残部黒鉛からなる摺動部材用組成物を作成した。ついで、内面に円筒壁面２と円筒壁面２の端部に連続する部分凹球壁面３と部分凹球壁面３と連続する貫通孔４とを備え、貫通孔４に段付きコア５を嵌挿することにより内部に中空円筒部６と中空円筒部６に連なる球帯状中空部７とが形成された金型１（図１）を用意し、金型１の球帯状中空部７および中空円筒部６とにわたって前記組成物を充填したのち、該組成物を成形圧力３トン／ｃｍ2で圧縮成形した。圧縮成形後、金型１から成形物を取り出し、内面に貫通孔１１を備え、外面に部分凸球面部１２を備えた球帯状シール体１０（図２）を得た。
【００３５】
〔実施例３４〕
線径０．３ｍｍのステンレス鋼線を使用し、メッシュ目が５ｍｍの袋状編組メッシュを作成した。この袋状編組メッシュをローラーを通してシート状にしたのち、これを円筒状に２回捲回して該袋状編組メッシュからなる円筒状補強材１３（図３）を形成した。該円筒状補強材１３を段付きコア５の外周面に嵌挿し、該コア５を金型１の貫通孔４に挿入して、該円筒状補強材１３を金型１の球帯状中空部７内に位置せしめた。ついで、前記実施例３３と同様の組成物を金型１の球帯状中空部７および中空円筒部６にわたって充填したのち、該組成物を成形圧力３トン／ｃｍ2で圧縮成形した（図４）。圧縮成形後、金型１から成形物を取り出し、内面に貫通孔１１を備え、外面に部分凸球面部１２を備えるとともに該貫通孔１１側に円筒状補強材１３を一体に備え、該組成物と円筒状補強材１３とが構造的一体化された球帯状シール体１０（図５）を得た。
【００３６】
〔実施例３５〕
上記実施例３３で得た球帯状シール体を、潤滑油（エンジンオイル）を蓄えた恒温槽中に浸漬し、該潤滑油を常温から８０℃まで加熱して含油処理を施し、３重量％の潤滑油を含有させた含油球帯状シール体を得た。
【００３７】
〔実施例３６〕
平均粒径７μｍの窒化ホウ素粉末５６．７重量％、平均粒径０．６μｍのアルミナ粉末１０重量％、平均粒径０．３μｍのポリテトラフルオロエチレン３３．３重量％からなる潤滑組成物を固形物として３０重量％分散含有した水性ディスパージョン（窒化ホウ素１７重量％、アルミナ３重量％、ポリテトラフルオロエチレン１０重量％、水分７０重量％）を作製した。該水性ディスパージョンを上記実施例３３で得た球帯状シール体の部分凸球面部の表面に塗布にて被覆した後乾燥して、内面に貫通孔を備え外面に部分凸球面部を備えると共に、該部分凸球面部の表面に窒化ホウ素５６．７重量％、アルミナ１０重量％、ポリテトラフルオロエチレン３３．３重量％からなる固体潤滑剤すべり層が形成された球帯状シール体を得た。
【００３８】
上記実施例３３、３４、３５および３６で得た球帯状シール体の揺動トルク（ｋｇｆ−ｃｍ）、密封機能（ガス漏れ量ｌ（リットル）／ｍｉｎ）および異常音の発生の有無について試験した結果について述べる。
〔試験装置〕
球帯状シール体を一方の管端部に取付け、これに他方の管端部に設けられた凹球面部と下記の条件で摺接させ、当該継手部分の揺動トルクおよび当該継手部分からのガス漏れ量ならびに異常音の発生について試験した。試験装置（球帯状シール体を球面継手に装着した状態）を図６に示す。図６において、エンジン側に連結された上流側排気管１００の外周面には管端部１０１を残してフランジ２００が立設されており、該管端部１０１には球帯状シール体１０が貫通孔１１を嵌合させ、部分凸球面部１２の大径側端面を該フランジ２００に当接させて着座せしめられている。上流側排気管１００と相対向してマフラー側に連結され、端部に凹球面部３０２と凹球面部３０２の開口部周縁にフランジ部３０３を備えた径拡大部３０１が一体に形成された下流側排気管３００が凹球面部３０２を球帯状シール体１０の部分凸球面部１２に摺接させて配置されている。上、下流側排気管１００、３００には、一端がフランジ２００に固定され、他端が径拡大部３０１のフランジ部３０３を挿通して配された一対のボルト４００とボルト４００とフランジ部３０３との間に配された一対のコイルバネ５００とにより、下流側排気管３００には常時、上流側排気管１００方向にバネ力が付勢されている。
【００３９】
〔試験条件〕
コイルバネによる押圧力    ６０ｋｇｆ
揺動角                    ±３゜
振動数                    １２ヘルツ
雰囲気温度（図６に示す凹球面部の外表面温度）    室温〜６００℃
【００４０】
〔試験方法〕
１２ヘルツの振動数で±３゜の揺動運動を１回として室温で４５，０００回行なったのち、該揺動運動を継続しながら雰囲気温度を６００℃まで昇温し（昇温中の揺動回数４５，０００回）、該雰囲気温度が６００℃に到達した時点で１１５，０００回の揺動運動を行い、ついで該揺動運動を継続しながら雰囲気温度を室温まで降温（降温中の揺動回数４５，０００回）するという全揺動回数２５０，０００回を１サイクルとして４サイクル行なう。
【００４１】
〔ガス漏れ試験方法〕
図６に示す試験装置（球面継手）の上流側排気管１００側から０．５ｋｇｆ／ｃｍ2の圧力でエアーを供給し、球面継手部位での１分間当たりの漏れ量（ｌ（リットル）／ｍｉｎ）を測定する。
【００４２】
〔異常音の評価〕
球面継手部位での異常音の発生の有無の評価は次のようにして行った。
評価記号      Ｉ：通常の摩擦音だけで異常音の発生のないもの。
評価記号    ＩＩ：試験片に耳を近づけた状態で、摩擦音の他にかすかに異常音が聴えるもの。
評価記号  ＩＩＩ：定位置（試験片から１．５ｍ離れた位置）では生活環境音に消され、一般には判別しがたいが試験担当者には異常音として判別できるもの。
評価記号    ＩＶ：定位置で誰でも異常音（不快音）として識別できるもの。
【００４３】
表７は上記試験結果を示す表である。
（以下余白）
【００４４】
【表７】
0003937473.tif 000008
【００４５】
表７中、１は揺動回数０〜２５０，０００回での結果、２は揺動回数２５０，０００〜５００，０００回での結果、３は揺動回数５００，０００〜７５０，０００回での結果、４は７５０，０００〜１，０００，０００回での結果を示したものである。この試験結果から、実施例３３、３４、３５および３６の球帯状シール体は、試験後の相手材（凹球面部）表面に、組成物中の黒鉛皮膜が薄膜として形成されているのが確認された。この黒鉛皮膜が相手材に形成されていることは、球帯状シール体と相手材との間に密接な摺接が行われていることを意味し、継手部位からのガス漏れ量が極めて少なく、異常音の発生防止に効果が現れているものと考えられる。このことは、自動車排気管の球面継手のシール体として要求される条件を満足するものである。
【００４６】
〔実施例３７〕
直径３５μｍ、長さ０．５ｍｍのスチールファイバー６２重量部、ほうけい酸ガラス粉末７重量部、フェノール樹脂の１４％アルコール溶液１４重量部、金属フッ化物（フッ化カルシウム）０．６重量部、残部黒鉛粉末（２８．４重量部）とをミキサーに投入し混合して造粒し、スチールファイバー６２重量％、ほうけい酸ガラス７重量％、フェノール樹脂２重量％、金属フッ化物０．６重量％、残部黒鉛からなる摺動部材用組成物を作成した。ついで、実施例３３と同様の方法により、内面に貫通孔を備え外面に部分凸球面部を備えた球帯状シール体を得た。該シール体をシリコニット炉に入れ、窒素雰囲気中において６７０℃で１７分間熱処理をして、焼成された球帯状シール体を得た。
【００４７】
〔実施例３８〕
摺動部材用組成物として前記実施例３７と同様の組成物を用い、実施例３４と同様の方法により、内面に貫通孔を備え外面に部分凸球面部を備えるとともに該貫通孔側に円筒状補強材を一体に備え、該組成物と円筒状補強材とが構造的一体化された球帯状シール体を得た。該シール体に前記実施例３７と同様の熱処理を施し、焼成された球帯状シール体を得た。
【００４８】
〔実施例３９〕
上記実施例３７で得た球帯状シール体を、潤滑油（エンジンオイル）を蓄えた恒温槽中に浸漬し、該潤滑油を常温から８０℃まで加熱して含油処理を施し、３重量％の潤滑油を含有させた含油球帯状シール体を得た。
【００４９】
〔実施例４０〕
上記実施例３７で得た球帯状シール体の部分凸球面部の表面に、実施例３６と同様の水性ディスパージョンを塗布にて被覆した後乾燥して、内面に貫通孔を備え外面に部分凸球面部を備えると共に、該部分凸球面部の表面に窒化ホウ素５６．７重量％、アルミナ１０重量％、ポリテトラフルオロエチレン３３．３重量％からなる固体潤滑剤すべり層が形成された球帯状シール体を得た。
【００５０】
上記実施例３７、３８、３９および４０で得た球帯状シール体の揺動トルク（ｋｇｆ−ｃｍ）、密封機能（ガス漏れ量ｌ（リットル）／ｍｉｎ）および異常音の発生の有無について前記試験方法により調べた。その結果を表８に示す。
（以下余白）
【００５１】
【表８】
0003937473.tif 000009
【００５２】
表８中、１は揺動回数０〜２５０，０００回での結果、２は揺動回数２５０，０００〜５００，０００回での結果、３は揺動回数５００，０００〜７５０，０００回での結果、４は７５０，０００〜１，０００，０００回での結果を示したものである。この試験結果から、実施例３７、３８、３９および４０の球帯状シール体は、揺動トルクが低く安定しており、ガス漏れ量も少なく、異常音の発生もなく、自動車排気管の球面継手のシール体として要求される条件を満足するものである。
【００５３】
【発明の効果】
本発明の摺動部材用組成物および該組成物からなる摺動部材ならびに球帯状シール体は、摩擦摩耗特性に優れ、異常音の発生がなく、常温から６００℃までの広い温度範囲にわたって乾燥摩擦条件の下において使用するのに適しているものである。
【図面の簡単な説明】
【図１】球帯状シール体を作成するための金型を示す断面図である。
【図２】球帯状シール体を示す断面図である。
【図３】円筒状補強材を示す斜視図である。
【図４】球帯状シール体を作成するための金型を示す断面図である。
【図５】球帯状シール体を示す断面図である。
【図６】試験装置（排気管の球面継手）を示す一部断面図である。
【符号の説明】
１０  球帯状シール体
１３  円筒状補強材
【図１】
0003937473.tif 000010
【図２】
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【図３】
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【図４】
0003937473.tif 000013
【図５】
0003937473.tif 000014
【図６】
0003937473.tif 000015