(57)【要約】【課題】低速、高荷重かつドライ環境での摺動特性に優れ、初期トルクを低減させることで摩擦安定性を向上させ、かつ摺動時の騒音の抑えられた摺動部材用成形材料及び摺動部材の提供を目的とする。【解決手段】本発明は、フェノール樹脂と、リン酸エステルと、ピッチ系炭素繊維とを含有する摺動部材用成形材料である。上記フェノール樹脂１００質量部に対する上記リン酸エステルの含有量は、０．５質量部以上１０質量部以下であることが好ましい。上記リン酸エステルは、トリフェニルホスフェート及びトリクレジルホスフェートの少なくとも一方であることが好ましい。上記ピッチ系炭素繊維の平均繊維長は、０．００５ｍｍ以上１ｍｍ以下であることが好ましい。上記ピッチ系炭素繊維は、メソフェーズピッチ系炭素繊維であることが好ましい。【選択図】図２
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
フェノール樹脂と、リン酸エステルと、ピッチ系炭素繊維とを含有する摺動部材用成形材料。
【請求項２】
上記フェノール樹脂１００質量部に対する上記リン酸エステルの含有量が、０．５質量部以上１０質量部以下である請求項１に記載の摺動部材用成形材料。
【請求項３】
上記リン酸エステルが、トリフェニルホスフェート及びトリクレジルホスフェートの少なくとも一方である請求項１又は請求項２に記載の摺動部材用成形材料。
【請求項４】
上記ピッチ系炭素繊維の平均繊維長が、０．００５ｍｍ以上１ｍｍ以下である請求項１、請求項２又は請求項３に記載の摺動部材用成形材料。
【請求項５】
上記ピッチ系炭素繊維が、メソフェーズピッチ系炭素繊維である請求項１から請求項４のいずれか１項に記載の摺動部材用成形材料。
【請求項６】
黒鉛をさらに含有する請求項１から請求項５のいずれか１項に記載の摺動部材用成形材料。
【請求項７】
上記フェノール樹脂の質量に対する上記ピッチ系炭素繊維及び上記黒鉛の合計質量の比が、１以上２以下である請求項６に記載の摺動部材用成形材料。
【請求項８】
上記フェノール樹脂におけるフェノール類モノマーとフェノール類ダイマーとの合計含有量が２０質量％以下である請求項１から請求項７のいずれか１項に記載の摺動部材用成形材料。
【請求項９】
上記フェノール樹脂における重量平均分子量（Ｍｗ）の数平均分子量（Ｍｎ）に対する比（Ｍｗ／Ｍｎ）が１．５以上２０以下である請求項１から請求項８のいずれか１項に記載の摺動部材用成形材料。
【請求項１０】
請求項１から請求項９のいずれか１項に記載の摺動部材用成形材料から形成された摺動部材。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、摺動部材用成形材料及び摺動部材に関する。
【背景技術】
【０００２】
従来、産業機器、事務機器、輸送機器等の摺動部品として、金属製部品が多用されてきた。しかし近年では、小型化、低コスト化及び軽量化といったニーズに応えるため、樹脂製部品に代替される傾向にある。摺動部品に用いられる樹脂には、熱可塑性樹脂、熱硬化性樹脂等があるが、金属製部品を代替するような高荷重や高速条件下では、熱可塑性樹脂は溶融してしまうため、形状保持性能は熱硬化性樹脂の方が優れている。その中でもフェノール樹脂成形材料は、耐熱性、寸法精度、コスト及び軽量化のバランスに優れた材料として各種の分野において幅広く用いられている。
【０００３】
摺動部材は、相手部材を含め、どんなに平滑に見えても表面には粗さがあり、これが摩耗に影響してくる。この摩耗は、初期摩耗から、摩耗が一定になる定常摩耗へ移行するが、静止状態から動き始めにおいては摩擦力が増加するため、初期トルクの増大により摺動部材の摩耗量が増えるという問題があった。また、この初期トルクの増大により機器の起動時における機器への過負荷が起こり、起動トラブルに発展するおそれがあった。
【０００４】
このような初期トルクを低減するために、例えば特許文献１では、相手部材との摺接面にコート層を形成し、その耐久性を高めるためにコート層の中に硬質かつ潤滑性のある材質よりなる球状粒子を導入し、相手部材の摩耗を抑止する手法を提案している。しかしながら、コート層を形成するには専用の機械が必要であり、製造工程が増え、製造に費用、手間及び時間が掛かってしまうという不都合がある。
【０００５】
また、特許文献２には、平均アスペクト比で１．５〜１０の扁平比をもつフッ素樹脂粒子（特にＰＴＦＥ製）とバインダー樹脂とからなる摺動材料が記載されている。フッ素樹脂粒子は相手部材に移着し、この移着により形成される膜と母材とのせん断によって低摩擦を発現している。フッ素樹脂粒子自体が低摩擦であるので、初期なじみは良好である。しかし、フッ素樹脂粒子は摩擦熱により溶融変形を起こすため、連続使用する場合や高温環境下では摺動部材の寿命が短くなる。特に、オイル等の潤滑成分が使用できない環境（以下、「ドライ環境」という）では、摩擦熱により溶融し、耐焼付き性が低下してしまうという不都合がある。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００６】
【特許文献１】特開平５−２４７６６７公報
【特許文献２】特開２００５−１８７６１７公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００７】
本発明は、以上のような事情に基づいてなされたものであり、その目的は、低速、高荷重かつドライ環境での摺動特性に優れ、初期トルクを低減させることで摩擦安定性を向上させ、かつ摺動時の騒音の抑えられた摺動部材用成形材料及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】
【０００８】
上記課題を解決するためになされた発明は、フェノール樹脂と、リン酸エステルと、ピッチ系炭素繊維とを含有する摺動部材用成形材料である。
【０００９】
本発明の摺動部材用成形材料は、基材となるフェノール樹脂に加え、リン酸エステル及びピッチ系炭素繊維を含有する。フェノール樹脂は熱硬化性樹脂であり急激な温度上昇による変形が少ない。リン酸エステルは、低速、高荷重かつドライ環境での摺動特性を向上させ、また、ピッチ系炭素繊維との組み合わせにより、摩擦の低減に寄与する。ピッチ系炭素繊維は、低荷重かつドライ環境での起動トルクの低減に寄与し、また、摺動部材の強度を向上させる。従って、当該摺動部材用成形材料は、フェノール樹脂、リン酸エステル及びピッチ系炭素繊維を組み合わせることで、低速、高荷重かつドライ環境での摺動特性に優れ、初期トルクを低減させることで摩擦安定性を向上させ、かつ摺動時の騒音を抑えることができる。
【００１０】
上記フェノール樹脂１００質量部に対する上記リン酸エステルの含有量は、０．５質量部以上１０質量部以下が好ましい。リン酸エステルの含有量を上記範囲とすることで、当該摺動部材用成形材料の低速、高荷重かつドライ環境での摺動特性を向上させることができる。
【００１１】
上記リン酸エステルは、トリフェニルホスフェート及びトリクレジルホスフェートの少なくとも一方であることが好ましい。リン酸エステルとして上記特定のものを用いることで、当該摺動部材用成形材料の低速、高荷重かつドライ環境での摺動特性をより向上させることができる。
【００１２】
上記ピッチ系炭素繊維の平均繊維長は、０．００５ｍｍ以上１ｍｍ以下であることが好ましい。ピッチ系炭素繊維の平均繊維長を上記特定範囲とすることで、摺動部材の強度及び摺動特性を共に良好なものとすることができる。
【００１３】
上記ピッチ系炭素繊維は、メソフェーズピッチ系炭素繊維であることが好ましい。ピッチ系炭素繊維として、上記特定のものを用いることで、摺動部材の強度をより良好なものとすることができる。
【００１４】
当該摺動部材用成形材料は、黒鉛をさらに含有することが好ましい。上記黒鉛は、固体潤滑剤として寄与する。当該摺動部材用成形材料は、黒鉛をさらに含有することにより、定常摩耗に移行した際に安定した摩擦係数を有することができる。
【００１５】
上記フェノール樹脂の質量に対する上記ピッチ系炭素繊維及び上記黒鉛の合計質量の比は、１以上２以下であることが好ましい。フェノール樹脂に対するピッチ系炭素繊維及び黒鉛の含有比を上記特定範囲とすることで、摩擦係数を低減し、また、強度を維持することができる。
【００１６】
上記フェノール樹脂におけるフェノール類モノマーとフェノール類ダイマーとの合計含有量は２０質量％以下であることが好ましい。また、上記フェノール樹脂における重量平均分子量（Ｍｗ）の数平均分子量（Ｍｎ）に対する比（Ｍｗ／Ｍｎ）は１．５以上２０以下であることが好ましい。上記フェノール類モノマーとフェノール類ダイマーとの合計含有量及び／又は上記比（Ｍｗ／Ｍｎ）を上記範囲とすることで、低分子成分であるフェノール類モノマー及びフェノール類ダイマーが摩擦に影響を及ぼすのを低減することができる。
【００１７】
従って、当該摺動部材用成形材料から形成された摺動部材は、自動車部品、ＯＡ機器等の摺動部品として好適に用いることができる。
【発明の効果】
【００１８】
本発明によれば、低速、高荷重かつドライ環境での摺動特性に優れ、初期トルクを低減させることで摩擦安定性を向上させ、かつ摺動時の騒音の抑えられた摺動部材用成形材料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】
【００１９】
【図１】限界ＰＶ値の測定装置を示す模式図である。
【図２】実施例９及び比較例４の摺動部材用成形材料の摩擦安定性を示すグラフである。
【発明を実施するための形態】
【００２０】
以下、本発明の摺動部材用成形材料及びその製造方法並びに当該摺動部材用成形材料から形成された摺動部材及びその製造方法について詳説する。
【００２１】
＜摺動部材用成形材料＞
当該摺動部材用成形材料は、フェノール樹脂と、リン酸エステルと、ピッチ系炭素繊維とを含有する。当該摺動部材用成形材料は、好適成分として、黒鉛を含有していてもよく、本発明の効果を損なわない範囲において、その他の任意成分を含有していてもよい。以下、各成分について説明する。
【００２２】
［フェノール樹脂］
フェノール樹脂は、フェノール類とアルデヒド類とを原料としたオリゴマーであり、後述する硬化工程により硬化させることで三次元架橋構造を形成し、不溶不融の状態となる。フェノール樹脂としては、ノボラック型フェノール樹脂、レゾール型フェノール樹脂等が挙げられる。レゾール型フェノール樹脂としては、例えばメチロール型フェノール樹脂、ジメチレンエーテル型フェノール樹脂等が挙げられる。これらの中で、加工時の欠けを発生し難くする観点から、ジメチレンエーテル型フェノール樹脂が好ましい。フェノール樹脂としては、これらの中で、摺動部材の摩耗を抑制し易く、かつ限界ＰＶ値を向上し易い観点から、ノボラック型フェノール樹脂が好ましい。フェノール樹脂は、１種単独で又は２種以上を組み合わせて用いることができる。
【００２３】
フェノール類としては、例えばクレゾール、エチルフェノール、キシレノール、ｐ−ｔ−ブチルフェノール、オクチルフェノール、ノニルフェノール、ドデシルフェノール等のアルキルフェノール、ｐ−フェニルフェノール、フェノールなどが挙げられる。これらの中で、フェノールが好ましい。フェノール類は、１種単独で又は２種以上を組み合わせて用いることができる。
【００２４】
アルデヒド類としては、例えばホルムアルデヒド、パラホルムアルデヒド等が挙げられる。これらの中で、パラホルムアルデヒドが好ましい。アルデヒド類は、１種単独で又は２種以上を組み合わせて用いることができる。
【００２５】
フェノール樹脂の数平均分子量（Ｍｎ）の下限としては、４００が好ましく、６００がより好ましい。上記Ｍｎの上限としては、１，２００が好ましく、９００がより好ましい。フェノール樹脂のＭｎが上記下限未満の場合、摺動部材の耐ヒートショック性が不十分となるおそれがある。逆に、フェノール樹脂のＭｎが上記上限を超える場合、材料製造時の作業性が悪くなるおそれがある。なお、フェノール樹脂の数平均分子量及び後述の重量平均分子量は、ゲル濾過クロマトグラフの面積法により測定される値である。
【００２６】
フェノール樹脂の重量平均分子量（Ｍｗ）の下限としては４００が好ましく、１，０００がより好ましく、１，５００がさらに好ましい。上記Ｍｗの上限としては、９，０００が好ましく、５，０００がより好ましく、４，０００がさらに好ましい。フェノール樹脂のＭｗが上記下限未満の場合、摺動部材への成形が困難となるおそれがある。逆に、フェノール樹脂のＭｗが上記上限を超える場合、材料製造時の作業性が悪くなるおそれがある。
【００２７】
フェノール樹脂のＭｗのＭｎに対する比（Ｍｗ／Ｍｎ：分散比）の下限としては、１．５が好ましく、３がより好ましく、５がさらに好ましい。上記比の上限としては、２０が好ましく、１５がより好ましく、１０がさらに好ましい。上記Ｍｗ／Ｍｎを上記範囲とすることで、摩擦係数をより低減することができ、その結果、摩耗量をより低減することができる。
【００２８】
フェノール樹脂におけるフェノール類モノマーとフェノール類ダイマーとの合計含有量の上限としては、２０質量％が好ましく、１２質量％がより好ましく、６質量％がさらに好ましい。上記合計含有量の下限としては、例えば０．１質量％である。フェノール類モノマー及びフェノール類ダイマーの合計含有量を上記範囲とすることで、摩擦係数をより低減することができる。なお、フェノール類モノマー及びフェノ―ル類ダイマーの合計含有量は、ゲル濾過クロマトグラフの面積法により測定される値である。
【００２９】
フェノール樹脂のＭｗ／Ｍｎが上記範囲であること、及び上記フェノール樹脂におけるフェノール類モノマーとフェノール類ダイマーの合計含有量が上記範囲であることを共に満たすことが特に好ましい。フェノール樹脂におけるＭｗ／Ｍｎ及びフェノール類モノマーとフェノール類ダイマーの合計含有量を共に上記範囲とすることで、摩擦係数をさらに低減することができ、その結果、摩耗量をさらに低減することができる。
【００３０】
（フェノール樹脂の製造方法）
フェノール樹脂の製造方法としては、例えばフェノール類、アルデヒド類及び触媒の混合液を調製する工程（調製工程）と、上記調製した混合液を還流温度で縮合反応させる工程（縮合反応工程）と、縮合反応後の混合液からモノマー等を除去する工程（除去工程）とを備える製造方法等が挙げられる。
【００３１】
除去工程におけるモノマー等を除去する方法としては、例えばメチルイソブチルケトン等の有機溶媒の縮合反応後の混合液への添加により有機溶媒層（上層）と水溶液層（下層）とに相分離させる工程と、上記上層を水洗する工程と、減圧蒸留等で上層からメチルイソブチルケトン等の有機溶媒を除去する工程とを備える方法、縮合反応後の混合液の減圧蒸留により水及びモノマーを除去する工程を備える方法等が挙げられる。
【００３２】
ノボラック型フェノール樹脂を合成する場合、触媒としては、例えば塩酸、硫酸、リン酸等の無機酸、シュウ酸、パラトルエンスルホン酸、ベンゼンスルホン酸、キシレンスルホン酸等の有機酸、酸化亜鉛、塩化亜鉛、酸化マグネシウム、酢酸亜鉛等の酸性無機塩などの酸触媒などが挙げられる。これらの中で、無機酸が好ましく、リン酸がより好ましい。混合液におけるアルデヒド類のフェノール類に対するモル比の下限としては、例えば０．７５である。上記モル比の上限としては、例えば０．９５である。
【００３３】
レゾール型フェノール樹脂を合成する場合、触媒としては、例えば水酸化ナトリウム、水酸化カリウム、水酸化リチウム等のアルカリ金属水酸化物などのアルカリ触媒などが挙げられる。混合液におけるアルデヒド類のフェノール類に対するモル比の下限としては、例えば１．１である。上記モル比の上限としては、例えば４．０である。
【００３４】
混合液における触媒の含有量の下限としては、フェノール類１００質量部に対して、例えば０．０５質量部である。上記含有量の上限としては、例えば７０質量部である。
【００３５】
混合液には、さらにエチレングリコール等の添加剤を加えてもよい。混合液における添加剤の含有量の下限としては、フェノール類１００質量部に対して、例えば４０質量部である。上記含有量の上限としては、例えば６０質量部である。
【００３６】
縮合反応における反応時間の下限としては、例えば２時間である。上記反応時間の上限としては、例えば１２時間である。
【００３７】
［リン酸エステル］
リン酸エステルとしては、例えばリン酸モノエステル、リン酸ジエステル、リン酸トリエステル等が挙げられる。また、リン酸エステルは、縮合リン酸エステルであってもよい。これらの中で、リン酸トリエステルが好ましい。リン酸トリエステルとしては、例えばトリクレジルホスフェート、トリフェニルホスフェート、トリキシレニルホスフェート、クレジルジフェニルホスフェート、クレジルジ２，６−キシレニルホスフェート等が挙げられる。これらの中で、低速、高荷重かつドライ環境での摺動特性により優れる観点から、トリフェニルホスフェート及びトリクレジルホスフェートが好ましい。リン酸エステルは１種を単独で用いてもよく、２種以上を併用してもよい。
【００３８】
リン酸エステルの含有量の下限としては、フェノール樹脂１００質量部に対して、０．５質量部が好ましく、２質量部がより好ましく、３質量部がさらに好ましい。上記含有量の上限としては、１０質量部が好ましく、８質量部以下がより好ましく、７質量部がさらに好ましい。リン酸エステルの含有量を上記範囲とすることで、当該摺動部材用成形材料の低速、高荷重かつドライ環境での摺動特性を向上させることができる。リン酸エステルの含有量が上記下限未満の場合、摩耗量が増加し、摩擦係数等の摺動特性が悪化するおそれがある。リン酸エステルの含有量が上記上限を超える場合、製造時の作業性が低下するおそれがある。
【００３９】
［ピッチ系炭素繊維］
ピッチ系炭素繊維は、ピッチを原料とする炭素繊維であり、黒鉛結晶構造を有している。当該摺動部材用成形材料は、ピッチ系炭素繊維を含有することで、低速、高荷重かつドライ環境で初期の動摩擦係数を低減できる。
【００４０】
ピッチ系炭素繊維は、紡糸に供するピッチの結晶状態により、メソフェーズピッチ系炭素繊維と等方性ピッチ系炭素繊維とに分類される。メソフェーズピッチ系炭素繊維は、構成分子が液晶状態となって配向しており、偏光顕微鏡で観察すると光学的に異方性を示す。これに対し、等方性ピッチ系炭素繊維は、構成分子がランダムに配向しており、光学的に等方性である。これらのうち、等方性ピッチ系炭素繊維はその構造上、メソフェーズピッチ系炭素繊維に比べ、機械特性（強度、弾性率）が低いものであるため、ピッチ系炭素繊維としては、メソフェーズピッチ系炭素繊維が好ましい。
【００４１】
また、ピッチ系炭素繊維は、その炭素源により、例えば石油系、石炭系等に分類される。これらの中で、ドライ環境が求められる用途においては、油分のより少ない石炭系が好ましい。
【００４２】
当該摺動部材用成形材料においては、摺動部材の剛性を向上させるため、ピッチ系炭素繊維に加え、ＰＡＮ系炭素繊維を併用してもよい。この場合、ＰＡＮ系炭素繊維の含有量の上限としては、ピッチ系炭素繊維１００質量部に対して、５０質量部が好ましく、３５質量部がより好ましい。上記含有量の下限としては、例えば１質量部である。
【００４３】
ピッチ系炭素繊維の平均繊維長は特に限定されないが、平均繊維長の下限としては、０．００５ｍｍが好ましく、０．０１ｍｍがより好ましく、０．０５ｍｍがさらに好ましい。上記平均繊維長の上限としては、１ｍｍが好ましく、０．８ｍｍがより好ましく、０．５ｍｍがさらに好ましい。ピッチ系炭素繊維の平均繊維長を上記範囲とすることで、摺動部材の強度及び摺動特性を共に良好なものとすることができる。ピッチ系炭素繊維の平均繊維長が上記下限未満の場合、摺動部材の強度が不十分となり、摺動特性が低下するおそれがある。逆に、ピッチ系炭素繊維の平均繊維長が上記上限を超える場合、摺動部材から上記炭素繊維が剥がれ易くなり、その結果、摺動特性が低下するおそれがある。なお、ピッチ系炭素繊維は、材料を添加する前は、通常、一定の繊維長を有しているが、混練粉砕して摺動部材用成形材料を得た時点では、繊維が折れること等により、混練粉砕前とは平均繊維長は異なる。本発明におけるピッチ系炭素繊維の平均繊維長とは、材料を混練粉砕した後の摺動部材用成形材料における平均繊維長を意味する。
【００４４】
ピッチ系炭素繊維の平均繊維径の下限としては、１μｍが好ましく、３μｍがより好ましく、６μｍがさらに好ましい。上記平均繊維径の上限としては、１８μｍが好ましく、１５μｍがより好ましく、１２μｍがさらに好ましい。ピッチ系炭素繊維の平均繊維径が上記下限未満の場合、摺動部材の強度が不十分となり、また、摺動特性が低下するおそれがある。逆に、ピッチ系炭素繊維の平均繊維径が上記上限を超える場合、摩耗粉として脱落しやすくなるおそれがある。
【００４５】
ピッチ系炭素繊維の含有量の下限としては、フェノール樹脂１００質量部に対して、５０質量部が好ましく、８０質量部がより好ましく、１００質量部がさらに好ましい。上記含有量の上限としては、４００質量部が好ましく、２５０質量部がより好ましく、２００質量部がさらに好ましい。ピッチ系炭素繊維の含有量が上記下限未満の場合、摺動部材の強度が不十分となるおそれがある。逆に、ピッチ系炭素繊維の含有量が上記上限を超える場合、摺動部材への成形が困難となるおそれがある。
【００４６】
［黒鉛］
黒鉛は、当該摺動部材用成形材料において、摺動部材の摩擦係数を低減する固体潤滑材として機能する。当該摺動部材用成形材料は、黒鉛をさらに含有することにより、定常摩耗に移行した際に安定した摩擦係数を有することができる。黒鉛としては、例えば鱗片状黒鉛、鱗状黒鉛、土状黒鉛等の天然黒鉛でもよく、人造黒鉛でもよい。これらの中でも、天然黒鉛が好ましく、土状黒鉛がより好ましい。黒鉛は１種単独で又は２種以上を組み合わせて用いることができる。
【００４７】
黒鉛の含有量の下限としては、フェノール樹脂１００質量部に対して、１０質量部が好ましく、２０質量部がより好ましく、３０質量部がさらに好ましい。上記含有量の上限としては、９０質量部が好ましく、８０質量部がより好ましく、７０質量部がさらに好ましい。黒鉛の含有量が上記下限未満の場合、摺動部材の摩擦係数が増加するおそれがある。逆に、黒鉛の含有量が上記上限を超える場合、摺動部材の強度が低下するおそれがあり、また、摩耗し易くなるおそれがある。
【００４８】
また、当該摺動部材用成形材料が黒鉛を含有する場合、ピッチ系炭素繊維及び黒鉛の各々が炭素系充填剤であることから、フェノール樹脂の質量と、ピッチ系炭素繊維及び黒鉛の合計質量との比を、特定の範囲とすることが好ましい。摩擦係数を低減し、また強度を維持する観点から、上記フェノール樹脂の質量に対する上記ピッチ系炭素繊維及び上記黒鉛の合計質量の比の下限としては、１が好ましく、１．２がより好ましい。上記比の上限としては、２が好ましく、１．８がより好ましい。
【００４９】
（その他の任意成分）
当該摺動部材用成形材料が含有していてもよいその他の任意成分としては、例えば硬化剤、充填材、離型剤、硬化促進剤、カップリング剤、溶媒等が挙げられる。
【００５０】
硬化剤は、フェノール樹脂の硬化反応を促進する。フェノール樹脂がノボラック型フェノール樹脂である場合、当該摺動部材用成形材料は、通常、硬化剤を含有する。硬化剤としては、例えばヘキサメチレンテトラミン等が挙げられる。当該摺動部材用成形材料が硬化剤を含有する場合、硬化剤の含有量の下限としては、フェノール樹脂１００質量部に対して、５質量部が好ましい。上記含有量の上限としては、２０質量部が好ましい。
【００５１】
充填材は、摺動部材の強度、耐久性等を向上する。充填材としては、例えば上記炭素繊維及び黒鉛以外の炭素材、エラストマー、炭酸カルシウム、クレー、タルク、シリカ、アルミナ、ガラス繊維、アラミド繊維等が挙げられる。
【００５２】
離型剤は、摺動部材の離型性を向上する。離型剤としては、例えばステアリン酸カルシウム、ステアリン酸亜鉛等が挙げられる。
【００５３】
硬化促進剤は、フェノール樹脂の硬化反応をより促進する。硬化促進剤としては、例えば酸化マグネシウム、消石灰等が挙げられる。
【００５４】
＜摺動部材用成形材料の製造方法＞
当該摺動部材用成形材料の製造方法としては、公知の各種方法が挙げられる。当該摺動部材用成形材料の製造方法としては、具体的には、例えば上述の各種成分を加圧ニーダー、ミキシングロール、二軸押出機等で加熱溶融させて混練した後、得られる混練物をシート状に成形し、このシート状成形品をさらにペレタイザー、パワーミル等を用いて粉砕する方法等が挙げられる。
【００５５】
＜摺動部材＞
当該摺動部材は、上述の当該摺動部材用成形材料から形成される。当該摺動部材の形状としては、特に限定されないが、例えば円板状、角板状、円柱状、角柱状、リング状等が挙げられる。また、当該摺動部材の用途としては、特に限定されないが、好適なものとして、例えばスラストワッシャー、プーリ、軸受、ギア、歯車、ベアリング、ポンプ部品、斜板等が挙げられる。
【００５６】
＜摺動部材の製造方法＞
当該摺動部材の製造方法は、当該摺動部材用成形材料を成形する工程（成形工程）と、上記摺動部材用成形材料が含有するフェノール樹脂を硬化させる工程（硬化工程）とを備え、上記硬化工程を上記成形工程と同時又は上記成形工程後に行う。なお、上記成形工程前に、当該摺動部材用成形材料を溶融混練する工程（溶融混練工程）をさらに備えてもよい。
【００５７】
（溶融混練工程）
本工程では、当該摺動部材用成形材料を溶融混練する。当該摺動部材用成形材料を溶融混練する方法としては、例えば上述の各種成分を加圧ニーダー、ミキシングロール、二軸押出機等で加熱溶融させて混練した後、得られる混練物をシート状に成形し、上記得られたシート状成形品をさらにペレタイザー、パワーミル等を用いて粉砕することによる方法等が挙げられる。
【００５８】
（成形工程）
本工程では、当該摺動部材用成形材料を成形する。当該摺動部材用成形材料を成形する方法としては、特に限定されないが、例えば射出成形、移送成形、圧縮成形等が挙げられる。これらの中で、射出成形が好ましい。射出成形により成形する場合、シリンダー前部の温度の下限としては、例えば７０℃である。上記温度の上限としては、例えば１２０℃である。シリンダー後部の温度の下限としては、例えば３０℃である。上記温度の上限としては、例えば６０℃である。
【００５９】
（硬化工程）
本工程では、上記摺動部材用成形材料が含有するフェノール樹脂を硬化させる。フェノール樹脂を硬化させる方法としては、通常、フェノール樹脂を加熱する方法等が挙げられる。上記加熱の温度の下限としては、例えば１５０℃である。上記温度の上限としては、例えば２００℃である。また、上記加熱の時間の下限としては、例えば３０秒である。上記時間の上限としては、例えば９０秒である。
【００６０】
成形後に得られる成形品はアフターキュアすることが好ましい。アフターキュアを施すことで、摺動部材の摺動特性をより向上することができる。アフターキュアの方法としては、例えば加熱する方法等が挙げられる。上記加熱の温度の下限としては、例えば１５０℃である。上記温度の上限としては、例えば２３０℃ある。上記加熱の時間としては、例えば３時間である。上記時間の上限としては、例えば２４時間である。
【実施例】
【００６１】
以下、実施例により本発明を具体的に説明するが、本発明は以下の実施例によって限定されるものではない。なお、実施例における「部」及び「％」は、特に断らない限り「質量部」及び「質量％」を示す。また、本明細書において質量部を用いて配合量を説明する場合、特に断らない限りフェノール樹脂１００質量部に対する質量部である。
【００６２】
＜フェノール樹脂の製造＞
［製造例１］（ノボラック型フェノール樹脂（１）の製造）
温度計、攪拌装置及びコンデンサーを備えた反応容器内に、フェノール１９３部、９２％パラホルムアルデヒド５７部（ホルムアルデヒド／フェノールのモル比：０．８５）、８９％リン酸１１６部（フェノールに対する質量比：０．６）及びエチレングリコール９６．５部（フェノールに対する質量比：０．５）をそれぞれ仕込んだ後、攪拌混合を行った。次いで、攪拌混合により形成された白濁状態（二相混合物）の下で、徐々に還流温度まで昇温し、さらに同温度で１０時間縮合反応を行なった。反応停止後、攪拌混合しながらメチルイソブチルケトンを反応混合物に添加して縮合生成物を溶解した。その後、攪拌混合を停止して内容物を分液フラスコ内に移して静置し、メチルイソブチルケトン溶液層（上層）とリン酸水溶液層（下層）に分離させた。次いで、リン酸水溶液層を除去し、メチルイソブチルケトン溶液層を数回水洗してリン酸を除いた後、再び内容物を反応容器内に戻し、減圧蒸留によりメチルイソブチルケトンを完全に除去して２１３．５部のノボラック型フェノール樹脂（１）を得た。このノボラック型フェノール樹脂（１）は、数平均分子量が７５５であり、分散比が１．６３であった。
【００６３】
［製造例２］（ノボラック型フェノール樹脂（２）の製造）
温度計、攪拌装置及びコンデンサーを備えた反応容器内に、フェノール１９３部、３７％ホルマリン１４２部（ホルムアルデヒド／フェノールのモル比：０．８５）及び蓚酸０．９７部（フェノールに対して０．５質量％）をそれぞれ仕込んだ後、徐々に還流温度（９８〜１０２℃）まで昇温し、同温度で６時間の縮合反応を行った。次いで、減圧濃縮を行ったところ、１９９部（仕込みフェノールに対して１０３質量％）のノボラック型フェノール樹脂（２）が得られた。このフェノール樹脂の数平均分子量は５１２、分散比は７．５であった。
【００６４】
［製造例３］（レゾール型フェノール樹脂の製造）
温度計、攪拌装置、還流冷却器を備えた反応容器内に、フェノール１００部、９２％パラホルムアルデヒド５２部（ホルムアルデヒド／フェノールのモル比：１．５０）、塩化亜鉛０．１２部（フェノールに対して０．１２質量％）、酢酸マンガン０．２８部（フェノールに対して０．２８質量％）及び水８部（フェノールに対して８質量％）をそれぞれ仕込んだ後、攪拌混合を行った。次に、徐々に還流温度まで昇温し、さらに同温度で３．５時間反応を行った。次いで、減圧下、３．５時間脱水縮合反応を行い、冷却後、固形レゾール型フェノール樹脂を得た。このレゾール型フェノール樹脂の数平均分子量は７７７、分散比は１１．４７であった。
【００６５】
［フェノール樹脂の特性］
上記製造例１〜３で得られた各種フェノール樹脂の特性を下記試験法により測定した。得られた結果を表１に示す。なお、表１の分散比、フェノール類モノマーの含有量及びフェノール類ダイマーの含有量は、以下の測定方法によって得た値である。
【００６６】
（分散比）
ゲル濾過クロマトグラフ（東ソー社の「ＳＣ−８０２０シリーズビルドアップシステム」、カラム：「Ｇ２０００Ｈｘｌ」及び「Ｇ４０００Ｈｘｌ」、検出器：ＵＶ２５４ｎｍ、キャリヤー：テトラヒドロフラン（１ｍＬ／分）、カラム温度：３８℃）を用いて標準ポリスチレン換算の重量平均分子量（Ｍｗ）及び数平均分子量（Ｍｎ）を求め、分散比（Ｍｗ／Ｍｎ）を算出した。
【００６７】
［フェノール類モノマー及びフェノール類ダイマーの含有量］
分子量分布の全面積に対するフェノール類モノマーとフェノール類ダイマーとの合計面積を百分率で表示する面積法によって測定した。
【００６８】
【表１】
2017179065.tif 000003
【００６９】
＜摺動部材用成形材料の製造＞
［実施例１］
下記表２及び表３に示すように、ノボラック型フェノール樹脂（１）１００質量部、リン酸エステルとしてのトリフェニルホスフェート（東京化成工業社）５質量部、ピッチ系炭素繊維（三菱樹脂社の「Ｋ６３７１Ｔ」、繊維長３．０ｍｍ、石炭系メソフェーズピッチ系炭素繊維）５０質量部、グラファイト（黒鉛）（日本黒鉛工業社の「青Ｐ」）１００質量部、ヘキサメチレンテトラミン１１質量部及びステアリン酸カルシウム４質量部を配合し、均一に混合した。次に、得られた混合物を熱ロールにて均一に加熱混練してシート状にし、冷却後、パワーミルで粉砕してグラニュール状の摺動部材用成形材料を得た。なお、混練粉砕後のピッチ系炭素繊維の平均繊維長は０．１ｍｍである。
【００７０】
得られた摺動部材用成形材料を、以下の成形条件で射出成形して、硬化し、試験片を得た。
（成形条件）
シリンダー温度：前部９０℃、後部４０℃
金型温度      ：１７０℃
硬化時間      ：６０秒
【００７１】
［実施例２〜２０及び比較例１〜７］
実施例１において、各成分の種類及び配合量を表２及び表３のように変更した以外は、実施例１と同様にして摺動部材用成形材料を製造した。なお、実施例２〜２０及び比較例１〜７で用いた各成分について以下に示す。
ＰＡＮ系炭素繊維：（東レ社の「Ｔ−００８Ａ」、繊維長３ｍｍ）、混練粉砕後の摺動部材用成形材料における平均繊維長０．１ｍｍ
ピッチ系炭素繊維：（三菱樹脂社の「Ｋ６３７１Ｔ」、繊維長３ｍｍ、石炭系メソフェーズピッチ系炭素繊維）、混練粉砕後の摺動部材用成形材料における平均繊維長０．３ｍｍ
ピッチ系炭素繊維：（三菱樹脂社の「Ｋ６３７１Ｔ」、繊維長３ｍｍ、石炭系メソフェーズピッチ系炭素繊維）、混練粉砕後の摺動部材用成形材料における平均繊維長１．０ｍｍ
トリクレジルホスフェート：（大八化学工業社）
【００７２】
＜評価＞
上記得られた試験片を用いて、下記方法に従い、限界ＰＶ値、最大トルク／起動トルク・比及び音鳴きについて各評価を行った。評価結果を表２及び表３に示す。
【００７３】
［限界ＰＶ値］
限界ＰＶ値は、図１に示すスラスト摩擦摩耗測定装置Ｘ１により測定した。スラスト摩擦摩耗測定装置Ｘ１は、試験片Ｘ２と、この試験片Ｘ２の上面に配設される相手部材Ｘ３とを備える。相手部材Ｘ３は、形状が外径２６．６ｍｍ、内径２０ｍｍ、高さ１５ｍｍの中空円筒で、材質はＳ４５Ｃの炭素鋼である。試験片Ｘ２と相手部材Ｘ３との間は無潤滑（ドライ環境）とした。相手部材Ｘ３は、上部から試験面圧Ａを受けつつ試験速度Ｂで回転させた。試験面圧Ａは、試験開始時には４．９ＭＰａとし、２０分毎に０．３３ｍ／ｓずつ段階的に上昇させた。異常摩耗による摩耗粉の発生及び／又は２倍以上の摩擦係数増加が観察されたときの試験面圧Ａ×試験速度Ｂを算出し、この値を限界ＰＶ値（ＭＰａ・ｍ／ｓ）とした。限界ＰＶ値（ＭＰａ・ｍ／ｓ）は、数値が大きいほど摺動特性に優れることを示し、８（ＭＰａ・ｍ／ｓ）以上の場合は「良好」と、４（ＭＰａ・ｍ／ｓ）以上８（ＭＰａ・ｍ／ｓ）未満の場合は「可」と、４（ＭＰａ・ｍ／ｓ）未満の場合は「不十分」と評価できる。
【００７４】
［最大トルク／起動トルク・比］
図１に示すスラスト摩擦摩耗測定装置Ｘ１において、速度と荷重を一定にした試験で摩擦力を測定した。トルクは摩擦力を以下の式で算出したものである。
トルク値＝摩擦力（ｋｇｆ）×９．８１×相手部材Ｘ３の半径（ｍ）
また、最大トルクの定義及び起動トルクの定義は以下とする。
最大トルク：試験開始後５分間の間で得られた最大トルク値
起動トルク：試験開始５秒後のトルク値
最大トルク／起動トルク・比は、数値が１に近いほど、摩擦安定性が高いことを示し、３以下の場合は「良好」と、３を超える場合は「不十分」と評価できる。
【００７５】
［音鳴き］
図１に示すスラスト摩擦摩耗測定装置Ｘ１において、速度と荷重を一定にした試験で摩擦力を測定する際、１０名のパネラーが、音鳴き状態を以下の基準で評価し、これらの平均レベルで優劣を評価した。
音鳴き（○）：終始音鳴きの発生が認められなかった
音鳴き（△）：微小な音鳴きの発生が認められた
音鳴き（×）：終始激しい音鳴きの発生が認められた
【００７６】
【表２】
2017179065.tif 000004
【００７７】
【表３】
2017179065.tif 000005
【００７８】
【表４】
2017179065.tif 000006
【００７９】
表２に示した限界ＰＶ値の結果から、リン酸エステル及びピッチ系炭素繊維の何れかを含有していない比較例１〜３の摺動部材用成形材料に対して、実施例１〜８の摺動部材用成形材料は高い限界ＰＶ値を有していることが分かる。従って、実施例１〜８の摺動部材用成形材料は、低速、高荷重かつドライ環境での摺動特性に優れると判断される。
【００８０】
表４に示したＰＡＮ系炭素繊維のみを使用した場合には、低速低荷重（比較例４）、低速高荷重（比較例５）及び高速低荷重（比較例６）のどの条件においても起動トルクは小さいものの、最大トルクが大きくなるために摩擦安定性の指標が１から離れてしまい、さらには摺動に際して大きな音鳴きが発生する。これに対し、表３に示したピッチ系炭素繊維のみを使用した場合（実施例９〜１１）、どの条件においても起動トルク及び摩擦安定性が向上し、発生する音鳴きに関しても顕著に抑制されていることが分かる。代表例として、比較例４と実施例９との摩擦安定性についての対比グラフを図２に示す。図２からも摩擦安定性に大きな違いがあることが分かる。これは、ピッチ系炭素繊維がＰＡＮ系炭素繊維よりも潤滑性能が優れ、固体潤滑材として作用していると考えられる。
【産業上の利用可能性】
【００８１】
本発明の摺動部材用成形材料は、優れた加工性及び摺動特性を有するため、摺動部材の成形材料として好適に用いることができる。また、当該摺動部材用成形材料から形成された摺動部材は優れた摺動特性を有するため、自動車用やＯＡ機器用等の摺動部品として好適に用いることができる。
【符号の説明】
【００８２】
Ｘ１  限界ＰＶ値測定装置
Ｘ２  試験片
Ｘ３  相手部材
Ａ    試験面圧
Ｂ    試験速度
【図１】
2017179065.tif 000007
【図２】
2017179065.tif 000008