(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
摺動部材被覆組成物が、樹脂被覆層を形成する被覆組成物であって、該樹脂被覆層を形成する成分が７１〜７８ｗｔ％の耐熱性樹脂からなる結合剤、３〜５ｗｔ％のポリテトラフルオロエチレンおよび１９〜２４ｗｔ％の二硫化モリブデンから成り、かつ、レーザー回折散乱式粒度分布測定法により測定した前記ポリテトラフルオロエチレンの平均粒子径が、０．１μｍ以上０．５μｍ未満の範囲であり、
レーザー回折散乱式粒度分布測定法により測定した前記二硫化モリブデンの粒子径が、０．５〜３．０μｍの範囲であると共に、
前記耐熱性樹脂が、ポリアミドイミド樹脂、ポリイミド樹脂からなる群から選択される耐熱性樹脂の１種類または２種類以上を含有し、
前記摺動部材被覆組成物から形成される樹脂被覆層を摺動部位の少なくとも一部に有する内燃機関用ピストンであって、
前記摺動部位が、ピストンスカート部であり、
前記摺動部位の下地の中心線平均粗さ（Ｒａ）が、０．２〜１．５μｍであり、
前記ピストンスカート部の面圧が大きいスラスト側の摺動面に、前記ポリテトラフルオロエチレンと前記二硫化モリブデンとの配合量が少ない第一の固体潤滑剤からなる前記摺動部材被覆組成物から形成される樹脂被覆層が設けられてなると共に、
前記ピストンスカート部の面圧が小さい反スラスト側の摺動面に、前記ポリテトラフルオロエチレンと前記二硫化モリブデンとの配合量が多い第二の固体潤滑剤からなる前記摺動部材被覆組成物から形成される樹脂被覆層が設けられてなることを特徴とする内燃機関用ピストン。
【請求項２】
請求項１において、
前記第一の固体潤滑剤が、３〜４ｗｔ％の前記ポリテトラフルオロエチレンと、１９〜２１ｗｔ％の前記二硫化モリブデンとからなると共に、
前記第二の固体潤滑剤が、４〜５ｗｔ％の前記ポリテトラフルオロエチレンと、２１〜２４ｗｔ％の前記二硫化モリブデンとからなることを特徴とする内燃機関用ピストン。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、低摩擦係数、耐摩耗性及び密着性を併有する摺動部材被覆組成物に関し、内燃機関用の摺動部材、例えばシリンダボア及びピストンスカート部において、ピストンスカート部の表面に樹脂被覆層を形成するために好適に利用することのできる摺動部材被覆組成物、摺動部材及び内燃機関用ピストンに関する。
【背景技術】
【０００２】
内燃機関において、高回転、高圧縮比、軽量化及び燃費向上対策として、軽合金部品や小型化部品を使用する要請が年々高まっている。これに伴い摺動部品表面に対する耐摩耗性、耐焼付き性等の摺動特性を従来にも増して改善する必要性が高まっている。
【０００３】
また、ガソリン燃料事情の悪化に伴い、内燃機関用代替燃料としてアルコール燃料の使用が考慮されている。この対応策として、アルコール燃料使用時における耐食性、耐摩耗性に優れたシリンダボア、ピストンスカート部等の内燃機関用摺動部材の必要性が高まっており、多くの研究がなされている。
【０００４】
このような内燃機関用摺動部材において、例えばシリンダボア及びピストンスカート部の双方の摺動面に同一金属が含まれていると、同一金属同士の凝着により焼付きが発生しやすいという問題がある。この同一金属同士の凝着を防ぐために、例えばピストンスカート部の表面に樹脂被覆層を形成する試みがなされている。そして、この樹脂被覆層の摺動特性を改善する方法として、従来より固体潤滑剤の配合について種々検討されている。
【０００５】
結合剤としてポリイミド樹脂又はシリコン樹脂等の耐熱性樹脂を５０〜７３ｗｔ％とし、固体潤滑剤としてポリテトラフルオロエチレン（ＰＴＦＥ）を３〜１５ｗｔ％、二硫化モリブデン（ＭｏＳ2）を２０〜３０ｗｔ％及びグラファイト（Ｃ）を２〜８ｗｔ％加え、全固体潤滑剤の総和が２７〜５０ｗｔ％となるように配合して樹脂被覆層の耐久性を向上させ得る摺動用樹脂組成物が開示されている（特許文献１）。
【０００６】
【特許文献１】特開平０７−９７５１７号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００７】
しかしながら、前記固体潤滑剤の配合割合を増加させると前記結合剤との結合力が低下し、摺動により摺動用樹脂組成物からなる樹脂被覆層が脱落して摩耗量が増加し、摩擦係数を増加させる、という問題がある。
【０００８】
また、前記固体潤滑剤として前記ポリテトラフルオロエチレン（ＰＴＦＥ）を増加させると、摩擦係数が増加し、摺動用樹脂組成物からなる樹脂被覆層の剥離が発生する、という問題がある。
【０００９】
また、前記固体潤滑剤として前記グラファイトを配合すると、樹脂被覆層の強度が低下することに加え、被覆層の表面が粗くなり、摩擦係数の増加、摩耗量の増加が発生する場合があった。
【００１０】
更には、各々の前記固体潤滑剤の粒子径が大きいと樹脂被覆層の表面粗さが大きくなり、得られる被覆層の摩擦係数の増加、又は摩耗量の増加が発生する、という問題がある。
【００１１】
本発明は、前記問題に鑑み、固体潤滑剤としてポリテトラフルオロエチレン（ＰＴＦＥ）、二硫化モリブデン（ＭｏＳ2）を用い、固体潤滑剤の配合比を最適化し、低摩擦係数化及び高耐摩耗性化を可能とする摺動部材被覆組成物、摺動部材及び内燃機関用ピストンを提供することを課題とする。
【課題を解決するための手段】
【００１２】
本発明に係る内燃機関用ピストンは、摺動部材被覆組成物が、樹脂被覆層を形成する被覆組成物であって、該樹脂被覆層を形成する成分が７１〜７８ｗｔ％の耐熱性樹脂からなる結合剤、３〜５ｗｔ％のポリテトラフルオロエチレンおよび１９〜２４ｗｔ％の二硫化モリブデンから成り、かつ、レーザー回折散乱式粒度分布測定法により測定した前記ポリテトラフルオロエチレンの平均粒子径が、０．１μｍ以上０．５μｍ未満の範囲であり、レーザー回折散乱式粒度分布測定法により測定した前記二硫化モリブデンの粒子径が、０．５〜３．０μｍの範囲であると共に、前記耐熱性樹脂が、ポリアミドイミド樹脂、ポリイミド樹脂からなる群から選択される耐熱性樹脂の１種類または２種類以上を含有し、前記摺動部材被覆組成物から形成される樹脂被覆層を摺動部位の少なくとも一部に有する内燃機関用ピストンであって、前記摺動部位が、ピストンスカート部であり、前記摺動部位の下地の中心線平均粗さ（Ｒａ）が、０．２〜１．５μｍであり、前記ピストンスカート部の面圧が大きいスラスト側の摺動面に、前記ポリテトラフルオロエチレンと前記二硫化モリブデンとの配合量が少ない第一の固体潤滑剤からなる前記摺動部材被覆組成物から形成される樹脂被覆層が設けられてなると共に、前記ピストンスカート部の面圧が小さい反スラスト側の摺動面に、前記ポリテトラフルオロエチレンと前記二硫化モリブデンとの配合量が多い第二の固体潤滑剤からなる前記摺動部材被覆組成物から形成される樹脂被覆層が設けられてなることを特徴とする。
【００１８】
本発明に係る内燃機関用ピストンにおいては、前記第一の固体潤滑剤が、３〜４ｗｔ％の前記ポリテトラフルオロエチレンと、１９〜２１ｗｔ％の前記二硫化モリブデンとからなると共に、前記第二の固体潤滑剤が、４〜５ｗｔ％の前記ポリテトラフルオロエチレンと、２１〜２４ｗｔ％の前記二硫化モリブデンとからなることを特徴とする。
【発明の効果】
【００１９】
本発明によれば、前記結合剤及び前記固体潤滑剤の配合比を最適化すると共に、各々の前記固体潤滑剤であって、その粒子径が小さいものを選択することにより、前記摺動部材被覆組成物を部材表面に塗布後に硬化させてなる樹脂被覆層の部材に対する密着性を向上させると共に、その摩耗量を低減することができる。
【００２０】
また、各々の前記固体潤滑剤であって、その粒子径が小さいものを選択することにより、前記摺動部材被覆組成物を硬化させてなる樹脂被覆層の表面に前記固体潤滑剤を均等に配置することができ、摩擦係数を低減することができる。
【００２１】
また、前記固体潤滑剤であって、その粒子径が小さいものを選択することにより、前記摺動部材被覆組成物を硬化させてなる樹脂被覆層の表面粗さＲａを小さくすることができ、更に摩擦係数を低減することができる。また、前記摺動部材被覆組成物を硬化させてなる樹脂被覆層の相手材との摺動抵抗が減少するため、前記樹脂被覆層の摩耗量を低減することができる。
【００２２】
また、エンジンのピストンスカート部に前記摺動部材被覆組成物を用いることにより、前記樹脂被覆層と前記ピストンスカート部の前記樹脂と塗布表面との密着性を向上させ、摩擦係数を低下させることができるため、エンジンの燃費の向上を図ることができる。また、耐摩耗性の向上により、前記樹脂被覆層の摩滅を抑制することができるため、相手ボア面への攻撃性を低減でき、ボア面の鏡面化が防止できる。また、前記シリンダボアとの間で耐焼付き性の向上を図ることができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００２３】
以下、この発明につき図を参照しつつ詳細に説明する。なお、この実施の形態及び実施例によりこの発明が限定されるものではない。また、下記実施の形態及び実施例における構成要素には、当業者が容易に想定できるもの、あるいは実質的に同一のものが含まれる。
また、以下、単に「粒子径」とは、レーザー回折散乱式粒度分布測定法により測定した体積累積平均粒子径Ｄ50（メジアン径）を表すものであり、「表面粗さＲａ」または「下地粗さＲａ」は、ＪＩＳ  Ｂ０６０１−１９９４に準じて測定された中心平均粗さ（Ｒａ）を表すものである。
【００２４】
まず、本発明の実施の形態に係る摺動部材被覆組成物について、説明する。
本発明の実施の形態に係る摺動部材被覆組成物は、樹脂被覆層を形成する組成物であって、該樹脂被覆層を形成する成分がその重量百分率で７１〜７８ｗｔ％の耐熱性樹脂からなる結合剤、３〜５ｗｔ％のポリテトラフルオロエチレンおよび１９〜２４ｗｔ％の二硫化モリブデンからなり、前記ポリテトラフルオロエチレンの粒子径が、０．１〜２．０μｍの範囲であり、前記二硫化モリブデンの粒子径が、０．５〜３．０μｍの範囲であることを特徴とするものである。
ここで、前記の「樹脂被覆層を形成する成分」は、前記耐熱性樹脂からなる結合剤、ポリテトラフルオロエチレンおよび二硫化モリブデン等の不揮発性成分であって、硬化前にこれらの成分を分散させるための溶媒を含まない。
【００２５】
本実施の形態に係る摺動部材被覆組成物は、樹脂被覆層を形成する成分として、７１〜７８ｗｔ％の耐熱性樹脂からなる結合剤を含んでなるものである。該結合剤は任意の１種類または２種類以上の耐熱性樹脂を含んでなるものであり、耐熱性樹脂としてポリアミドイミド樹脂、ポリイミド樹脂、ポリエーテルイミド樹脂、ポリエーテルスルホン樹脂、ポリエーテルエーテルケトン樹脂、フェノール樹脂、シリコーン樹脂又はエポキシ樹脂からなる群から選択される耐熱性樹脂の１種類または２種類以上が好適に用いられる。
【００２６】
特に、ポリアミドイミド樹脂又はポリイミド樹脂からなる結合剤の使用が好適である。また、該結合剤は任意の有機溶媒に溶解して本発明の摺動部材被覆組成物に配合することが好ましい。該有機溶媒の種類および、耐熱性樹脂からなる結合剤の濃度は任意であるが、有機溶媒は揮発性の非プロトン系極性溶媒類等であることが好ましい。
【００２７】
また、耐熱性樹脂を１０〜５０ｗｔ％の濃度で有機溶媒に溶解して本発明の摺動部材被覆組成物に配合することが好ましく、有機溶媒としてＮ‐メチル‐２‐ピロリドン（ＮＭＰ）を選択することが、得られる摺動部材被覆組成物の均一性および樹脂被覆層の均一性の観点からも特に好ましい。
【００２８】
また、本実施の形態に係る摺動部材被覆組成物は、樹脂被覆層を形成する成分として、３〜５ｗｔ％のポリテトラフルオロエチレン（ＰＴＦＥ）を含有する。ポリテトラフルオロエチレン（ＰＴＦＥ）の配合割合として前記の臨界的範囲を選択することにより、図１に示すように、摩擦係数μを最も低くすることができる。なお、前記範囲外では、樹脂被覆層の摩擦係数μが増加する。
【００２９】
また、本実施の形態に係る摺動部材被覆組成物は、小粒径の固体潤滑剤であるポリテトラフルオロエチレン（ＰＴＦＥ）を含んでなることを特徴とする。即ち、該ポリテトラフルオロエチレン（ＰＴＦＥ）のレーザー回折散乱式粒度分布測定法により測定した体積累積平均粒子径Ｄ50（粒子径）は、０．１〜２．０μｍの範囲であることが必要である。図１５に示すように、粒子径が前記臨界的範囲にある、小粒径のポリテトラフルオロエチレン（ＰＴＦＥ）を選択することにより、摩擦係数μが０．０３以下とすることができる。
【００３０】
該ポリテトラフルオロエチレン（ＰＴＦＥ）の粒子径は、０．１〜２．０μｍの範囲であることが必要であるが、樹脂組成物への配合性およびポリテトラフルオロエチレン（ＰＴＦＥ）粒子の調製し易さの見地から、その粒子径が、０．１〜１．０μｍの範囲にあることが好ましく、０．１〜０．５μｍの範囲にあることが特に好ましい。尚、かかる小粒径のポリテトラフルオロエチレン（ＰＴＦＥ）粒子は、市販のポリテトラフルオロエチレン（ＰＴＦＥ）粒子を機械力を用いて粉砕することにより、容易に調製することができる。
【００３１】
更に、本実施の形態に係る摺動部材被覆組成物は、樹脂被覆層を形成する成分として、１９〜２４ｗｔ％の二硫化モリブデン（ＭｏＳ2）を含有する。図２に示すように、二硫化モリブデン（ＭｏＳ2）の配合割合として前記の臨界的範囲を選択することにより、摩擦係数μが十分低くなるためである。二硫化モリブデン（ＭｏＳ2）の配合割合が前記下限未満では、摩擦係数μが十分低下せず、前記上限を超えても摩擦係数μはそれ以上低下しないからである。
【００３２】
本実施の形態に係る摺動部材被覆組成物は、小粒径の固体潤滑剤である二硫化モリブデン（ＭｏＳ2）を含有してなることを特徴とする。即ち、該二硫化モリブデン（ＭｏＳ2）のレーザー回折散乱式粒度分布測定法により測定した体積累積平均粒子径Ｄ50（粒子径）は、０．５〜３．０μｍの範囲であることが必要である。図１４に示すように、粒子径が前記の臨界的範囲内にある二硫化モリブデン（ＭｏＳ2）を選択することにより、部材と樹脂被覆層の密着性が高く、摩擦係数μが０．０３以下となり、摩耗量も低くなるためである。
【００３３】
該二硫化モリブデン（ＭｏＳ2）の粒子径は０．５〜３．０μｍの範囲であることが必要であるが、樹脂組成物への配合性および二硫化モリブデン（ＭｏＳ2）粒子の入手し易さの見地から、その粒子径が０．５〜２．０μｍの範囲にあることが好ましく、１．３〜１．７μｍの範囲にあることが特に好ましい。尚、かかる小粒径の二硫化モリブデン（ＭｏＳ2）粒子は、市販の二硫化モリブデン（ＭｏＳ2）粒子を機械力を用いて粉砕することにより、容易に調製することができる。
【００３４】
本実施の形態に係る摺動部材被覆組成物は、前記の結合剤、ポリテトラフルオロエチレン（ＰＴＦＥ）および二硫化モリブデン（ＭｏＳ2）を前記の所定の量を調合し、適宜の有機溶剤を溶媒とし、機械力を用いて均一に攪拌・混合することにより調製することができる。尚、該組成物の製造時に、結合剤は予め有機溶媒中に溶解した形態で配合することが好ましい。
【００３５】
前記摺動部材被覆組成物の調製に供される有機溶媒としては、揮発性の非プロトン系極性溶媒類等が好適に用いられる。具他的には、アセトン、メチルエチルケトン、メチルイソブチルケトン、シクロヘキサノン等のケトン類、酢酸メチル、酢酸エチル等のエステル類、トルエン、キシレン等の芳香族炭化水素類、メチルクロロホルム、トリクロロエチレン、トリクロロトリフルオエタン等の有機ハロゲン化合物類、Ｎ‐メチル‐２‐ピロリドン（ＮＭＰ）、メチルイソピロリドン（ＭＩＰ）、ジメチルホルムアルデヒド（ＤＭＦ）、ジメチルアセトアルデヒド（ＤＭＡＣ）が例示され、Ｎ‐メチル‐２‐ピロリドン（ＮＭＰ）が特に好ましく使用できる。また、これら有機溶媒は単独あるいは混合して使用することができる。
【００３６】
前記摺動部材被覆組成物を調製するための機械力を得るための装置、均一に攪拌・混合するために必要な処理時間は、該樹脂組成物の製造量、工程に応じて適時選択することができ、溶解・分散に用いられる装置として、ニーダー、ディゾルバー、ミキサー、高速ディスパーザー、サンドミル、ロールミル、ポールミル、アトライター、ダイノミル、ＧＰミル、ホモジナイザー、超音波分散機、ビーズミル、バンバリーミキサー、石臼式ミルが例示できる。これらの装置は単独或いは組み合わせて使用することができる。ニーダー等の装置により、０．５〜３時間の攪拌・混合処理を行うことが特に好ましい。
【００３７】
尚、本実施の形態に係る摺動部材被覆組成物は、本発明の目的を損なわない範囲において、保存安定性や被覆適正等改善のための添加剤（分散剤、沈澱防止剤、増粘剤、消泡剤、レベリング剤等）を適量添加することができる。但し、粒子径が３．０μｍを超える固体潤滑剤（グラファイト等）の粒子成分を添加した場合、該摺動部材被覆組成物から形成される樹脂被覆層の表面粗さが増加し、摩擦係数の増加や摩耗量の増加という問題が発生する場合があり、かかる大粒子径の成分の添加は本発明の技術的効果を損なうおそれがある。
【００３８】
本実施の形態に係る摺動部材被覆組成物は、摺動部材表面に塗工して硬化させることにより、該摺動部材表面に樹脂被覆層を形成することができる。摺動部材表面への塗工は、刷毛塗り、スプレー塗布、ロール塗布、スクリーン印刷による塗布、ナイフコーティング、パッド法による塗布または浸漬塗布法の公知の方法により行なうことができ、工業的にはエアースプレーにより塗布することが好ましい。
【００３９】
本実施の形態に係る摺動部材被覆組成物は、摺動部材表面に塗工した後、加熱処理を行うことにより、組成物中の有機溶媒を除去し、摺動部材表面に硬化した樹脂被覆層を形成することができる。
本実施の形態に係る樹脂被覆層を形成する条件は、１００〜２８０℃で６０〜２４０分間加熱処理することが好適であり、１５０〜２００℃で加熱処理を行うことが好ましい。更に、本実施の形態に係る樹脂被覆層を形成する際に、６０〜１００℃で５〜１２０分間加熱処理して前記有機溶媒を除去した後、更に１００〜２８０℃で６０〜２４０分間加熱処理して樹脂被覆層を形成することができる。
【００４０】
本実施の形態に係る摺動部材被覆組成物を用いて形成される樹脂被覆層の膜厚は任意であるが、４〜１５μｍとすることが好ましく、４〜１２μｍとすることが特に好ましい。これは、摺動部材被覆組成物を用いて形成される樹脂被覆層の膜厚が４〜１５μｍの範囲にあるとき、樹脂被覆層と基材との密着性が高くなるためである。
【００４１】
本実施の形態に係る摺動部材被覆組成物では、樹脂被覆層中のポリテトラフルオロエチレン（ＰＴＦＥ）及び二硫化モリブデン（ＭｏＳ2）の配合量が抑制されているため、該摺動部材被覆組成物を前記摺動部材表面に塗布して形成される樹脂被覆層の摺動部材に対する密着性を向上させると共に、摩耗量を低減することができる。
【００４２】
また、本実施の形態に係る摺動部材被覆組成物では、前記ポリテトラフルオロエチレン（ＰＴＦＥ）及び前記二硫化モリブデン（ＭｏＳ2）であって、その粒子径が小さいものを選択することにより、前記摺動部材被覆組成物を硬化させてなる樹脂被覆層の表面に前記固体潤滑剤を均等に配置することができ、該樹脂被覆層の摩擦係数を低減することができる。
【００４３】
また、前記ポリテトラフルオロエチレン（ＰＴＦＥ）及び前記二硫化モリブデン（ＭｏＳ2）であって、その粒子径が小さいものを含んでなる樹脂被覆層により摺動部を被覆することにより、該摺動部位の表面粗さを小さくすることができる。更に、該樹脂被覆層で摺動部を被覆することにより、該摺動部位の摩擦係数を低減することができる。
【００４４】
また、本実施の形態に係る摺動部材被覆組成物では、前記ポリテトラフルオロエチレン（ＰＴＦＥ）及び前記二硫化モリブデン（ＭｏＳ2）であって、その粒子径が小さいものを選択することにより、該摺動部材被覆組成物から形成される樹脂被覆層の耐焼付け性を向上させることができる。
【００４５】
次に、本実施の形態に係る摺動部材被覆組成物を用いた摺動部材について説明する。前記摺動部材として、内燃機関用ピストンを用いて、図面を参照して説明する。
図３は、本実施の形態に係る摺動部材被覆組成物を用いて形成される樹脂被覆層を有するピストンスカート部を示す概念図である。図４は、図３中のピストンスカート部に形成される樹脂被覆層の断面図である。
【００４６】
図３及び図４に示すように、本実施の形態に係るピストン１０においては、本発明の摺動部材被覆組成物を用いて形成される樹脂被覆層１１を図示しないシリンダボアと摺動するピストンスカート部１２の少なくとも一部に備えてなるものである。
【００４７】
前記樹脂被覆層１１を前記ピストンスカート部１２の少なくとも一部に形成することにより、前記ピストン１０を摺動させる際の摩擦係数を低減すると共に、耐摩耗性を向上させることができる。
【００４８】
また、前記樹脂被覆層１１を前記ピストンスカート部１２の少なくとも一部に形成するようにしているが、本発明はこれに限定されるものではなく、前記ピストンスカート部１２の全面に前記樹脂被覆層１１を形成するようにしてもよい。
【００４９】
また、図５は、前記ピストンスカート部の断面拡大図である。
図５に示すように、前記ピストンスカート部１２の少なくとも一部の下地粗さＲａは、０．２〜１．５μｍであることが好ましい。これは、前記ピストンスカート部１２の少なくとも一部の下地粗さＲａが、従来においては０．８〜１．０μｍであったのに対し、本実施の形態に係る摺動部材被覆組成物では、前記ピストンスカート部１２の少なくとも一部の下地粗さＲａを０．２〜１．５μｍとすることにより、密着性を向上させることができるためである。
【００５０】
例えば、図５に示すように、前記ピストンスカート部１２の下地粗さＲａが０．５μｍ以下とすることで前記樹脂被覆層１１と前記ピストンスカート部１２の表面との密着性が高くなる。
【００５１】
また、前記ピストンスカート部１２の少なくとも一部の下地粗さＲａを小さくすることで、本実施の形態に係る摺動部材被覆組成物で形成される前記樹脂被覆層１１の表面粗さＲａも小さくすることができるため、摩擦係数μ及び摩耗量を低減させることができる。
【００５２】
また、ピストンスカート部１２の下地粗さＲａを小さくすることで、前記樹脂被覆層１１の薄膜化を図ることができる。よって、前記樹脂被覆層１１とピストンスカート部１２の表面との密着性を向上させると共に、材料費及び成膜時間を短くできるため、低コスト化を図ることができる。
【００５３】
また、前記ピストンスカート部１２に形成される樹脂被覆層１１の膜厚は４〜１５μｍとするのが好ましく、更には４〜１２μｍとするのが好ましい。これは、上述のように、樹脂被覆層１１の膜厚を４〜１５μｍの範囲内では、前記樹脂被覆層１１とピストンスカート部１２の表面との密着性が高いためである。
【００５４】
また、図６は、ピストンピン孔側から見たピストンの側面図である。
図６に示すように、ピストン１０は、前記ピストンスカート部１２の面圧が大きいスラスト側の摺動面１３ａに、前記ポリテトラフルオロエチレン（ＰＴＦＥ）と前記二硫化モリブデン（ＭｏＳ2）との配合量を少なくした第一の固体潤滑剤を含有してなる前記摺動部材被覆組成物で形成される樹脂被覆層を設けてなると共に、前記ピストンスカート部１２の面圧が小さい反スラスト側の摺動面１３ｂに、前記ポリテトラフルオロエチレン（ＰＴＦＥ）と前記二硫化モリブデン（ＭｏＳ2）との配合量を多くした第二の固体潤滑剤を含有してなる前記摺動部材被覆組成物で形成される樹脂被覆層を設けてなるものである。また、図６中、符号１４はピストンピン孔である。
【００５５】
ここで、図７に示すように、前記ピストン１０の下降時には特に爆発行程において最大のスラスト力Ｆ１がピストン１０からシリンダボア壁面１５に掛かる。また、図８に示すように、ピストン１０の上昇時にはスラスト力Ｆ１と反対方向のスラスト力Ｆ２（＜Ｆ１）がピストン１０からシリンダボア壁面１５に掛かる。以下、ピストン１０の下降行程においてスラスト力Ｆ１が掛かる側を「スラスト側」といい、ピストン１０の上昇行程においてスラスト力Ｆ２が掛かる側を「反スラスト側」という。
【００５６】
このようなスラスト力Ｆ１、Ｆ２は、前記ピストン１０が上下動する際にも同様に発生し、これにより、スラスト側と反スラスト側の夫々において異なる面圧がピストンスカート部１２の外周面とシリンダボア壁面１５との間にかかる。例えば図９に示すように、ピストンが下降する時の膨張行程でスラスト力が増大する。
【００５７】
よって、前記ピストン１０のように、スラスト側では面圧が大きいため、前記ポリテトラフルオロエチレン（ＰＴＦＥ）と前記二硫化モリブデン（ＭｏＳ2）との配合量を少なくした前記第一の固体潤滑剤を含有してなる前記摺動部材被覆組成物を用いて形成される樹脂被覆層をスラスト側に形成することにより、前記樹脂被覆層の摩耗を低減することができる。
【００５８】
また、反スラスト側では面圧が小さいため、前記ポリテトラフルオロエチレン（ＰＴＦＥ）と前記二硫化モリブデン（ＭｏＳ2）との配合量を多くした前記第二の固体潤滑剤を含有してなる前記摺動部材被覆組成物を用いて形成される樹脂被覆層を反スラスト側に形成することにより、前記樹脂被覆層の摩擦係数μを低減することができる。
【００５９】
ここで、前記第一の固体潤滑剤は、前記ポリテトラフルオロエチレン（ＰＴＦＥ）と前記二硫化モリブデン（ＭｏＳ2）との配合量を少なくするため、前記ポリテトラフルオロエチレン（ＰＴＦＥ）を例えば３〜４ｗｔ％とし、前記二硫化モリブデン（ＭｏＳ2）を例えば１９〜２１ｗｔ％とすることが好ましい。
【００６０】
また、前記第二の固体潤滑剤は、前記ポリテトラフルオロエチレン（ＰＴＦＥ）と前記二硫化モリブデン（ＭｏＳ2）との配合量を多くするため、前記ポリテトラフルオロエチレン（ＰＴＦＥ）を例えば４〜５ｗｔ％とし、前記二硫化モリブデン（ＭｏＳ2）を例えば２１〜２４ｗｔ％とすることが好ましい。
【００６１】
このように、前記ピストンスカート部１２にかかる面圧の相違に応じて前記固体潤滑剤及び前記結合剤の配合量を調製し、前記樹脂被覆層を形成することができる。
【００６２】
また、図１０は、ピストンのシリンダボア内での動きを模式的に示す図である。
図１０中、左側図が行程中央の状態を示し、図１０中、中央図が上死点近傍の状態を示し、図１０中、右側図が下死点近傍の状態を示す。また、図１０中、符号１７はボア摺動面であり、符号１８はピストンリングである。
また、図１１は、図１０に示す行程中央から下死点近傍までの状態におけるピストンのクランク角と摩擦係数との関係を示す図である。
【００６３】
ここで、行程中央の状態は、オイルが多量にある流体潤滑状態であり、上死点近傍の状態は、オイルがほとんどない境界潤滑状態であり、下死点近傍の状態は、流体潤滑と境界潤滑との中間状態であり、比較的流体潤滑状態に近い混合状態である。
【００６４】
図１０、図１１に示すように、上死点近傍、下死点近傍でオイルがほとんどない境界潤滑状態になり易い状態ではシリンダボア１６とピストン１０とのフリクションが大きくなるが、本発明の摺動部材被覆組成物を用いて形成される樹脂被覆層１１を前記ピストンスカート部１２のボア摺動面１７に設けることにより、前記シリンダボア１６と前記ピストン１０とのフリクションを低減できることとなる。これにより、前記ピストン１０の上下動に伴うシリンダボア１６とピストン１０とのフリクションを理想の状態（図中太線）に近づけることができる。
【００６５】
次に、シリンダボアの下地粗さとピストンスカート部の下地粗さとを変えたときのシリンダボアとピストンとのフリクションについて検討した結果を説明する。
【００６６】
図１２は、シリンダボアの下地粗さと、ピストンスカート部の下地粗さを変えたときの摩擦係数の関係を示す図である。図１２に示すように、シリンダボアの下地が粗い状態であるクロスハッチの状態においては、ピストンスカート部の条痕有無に関係なく、前記シリンダボアと前記ピストンスカート部とのフリクションは共に、約０．５０Ｎｍ程度であった。
【００６７】
また、前記シリンダボアの下地粗さが小さい鏡面の状態では、前記ピストンスカート部に条痕がある場合の前記シリンダボアと前記ピストンスカート部とのフリクションは、約０．５２Ｎｍ程度であった。
【００６８】
また、前記ピストンスカート部にも条痕がない鏡面に近い状態の場合における前記シリンダボアと前記ピストンスカート部とのフリクションは、約０．４６Ｎｍ程度であった。
【００６９】
よって、前記シリンダボアの下地が粗い場合には、前記シリンダボアと前記ピストンスカート部とのフリクションには前記ピストンスカート部の条痕の有無は影響しないと考えられる。
【００７０】
また、シリンダボアの表面粗さの少ない鏡面に近い場合には、前記ピストンスカート部に条痕が無い場合の方が前記シリンダボアと前記ピストンスカート部とのフリクションが、低くなると考えられる。
【００７１】
従って、前記ピストンスカート部及び前記シリンダボアの両方の下地粗さが小さく鏡面に近い状態のもの同士の場合では、前記シリンダボアと前記ピストンスカート部とのフリクションをもっとも小さくすることができるが、鏡面状態では前記シリンダボア等の部品の掃除が出来ないため、シリンダボア又はピストンスカート部の何れか一方又は両方の表面粗さを大きくした場合でも、本実施の形態に係る摺動部材被覆組成物を用いて形成される樹脂被覆層を前記ピストンスカート部に設けることにより前記シリンダボアと前記ピストンスカート部とのフリクションを小さくすることができる。
【００７２】
このように、本実施の形態に係る摺動部材被覆組成物によれば、前記結合剤及び前記固体潤滑剤の配合比を最適化すると共に、各々の前記固体潤滑剤の粒子径を小さくしているため、樹脂被覆層と前記樹脂の塗布表面との密着性を向上させると共に、摩耗量を低減することができる。
【００７３】
また、エンジンのピストンスカート部に本発明に係る摺動部材被覆組成物を用いて形成される樹脂被覆層を形成することにより、シリンダボアとの間で摩擦係数を低減することができ、エンジンの燃費向上を図ることができる。さらに、耐摩耗性の向上により、樹脂被覆層の摩滅が抑制されるので、相手ボア面への攻撃性を低減でき、ボア面の鏡面化が防止できる。
【００７４】
また、本実施の形態に係る摺動部材被覆組成物においては、前記摺動部材及び摺動装置として、内燃機関用ピストンを用いて説明したが、本発明はこれに限定されるものではなく、例えば軸受や人工関節の摺動部分などにも用いることができ、これらに限定されるものではない。
【００７５】
次に、試験例、実施例および比較例を示して本発明を更に詳述するが、本発明はこれらの実施例に限定されるものではない。また、下記実施の形態及び実施例における構成要素には当業者が容易に想定できるもの、あるいは実質的に同一のものが含まれる。
【００７６】
本実施例等において、二硫化モリブデン（ＭｏＳ2）粒子、ポリテトラフルオロエチレン（ＰＴＦＥ）等の固体潤滑剤の平均粒子径の測定は、以下に示す機器および測定条件により、レーザー回折散乱式粒度分布測定法で体積累積平均粒子径（Ｄ50）を測定することにより行なった。
レーザー回折散乱式粒度分布測定装置：「モデルＬＳ‐２３０：商品名」（ベックマンコールター社製）
測定値：体積累積平均粒子径（Ｄ50）
測定方法：ＰＩＤＳ（偏光散乱強度差計測）
分散媒：キシレン
サンプル濃度：０．５ｗｔ％
［固体潤滑剤の平均粒子径の測定条件］
測定用サンプルとして、各個体潤滑剤のキシレン分散媒（０．５ｗｔ％濃度）を調製した。室温下、上記測定用サンプルをレーザー回折散乱式粒度分布測定装置：「モデルＬＳ‐２３０：商品名」のフローセル内に循環させ、固体潤滑剤サンプルの体積累積平均粒子径（Ｄ50）を測定した。
【００７７】
本実施例等において、樹脂被覆層の形成は以下に示す方法により行なった。
［樹脂被覆層の形成］
実施例または比較例に係る樹脂被覆層の形成は、アルカリ脱脂したアルミニウム基材（表面粗さＲａ  ０．２μｍ）表面に各摺動部材被覆組成物（試料）をナイフコーティングし、８０℃×３０分にて乾燥した後、１８０℃×９０分による条件で該アルミニウム基材上に樹脂被覆層を形成させることにより行なった（樹脂被覆層の厚さは、１０〜１３μｍ）。
【００７８】
被覆層を形成させる前に基材の表面粗さＲａ（μｍ）および樹脂被覆層の表面粗さＲａ（μｍ）は、ＪＩＳ  Ｂ０６０１−１９９４に規定する中心線平均粗さ（Ｒａ）の測定法に準じて測定した。
以下、表面粗さＲａは単位「下地粗さＲａ」「樹脂被覆層の表面粗さＲａ」ともいう。
【００７９】
各摺動部材被覆組成物から形成される樹脂被覆層の特性は、以下に示す方法により測定した。
［摩擦係数］
図１３は、荷重往復動試験装置を示す概略図である。図１３に示すように、荷重往復動試験装置２０は、アルミニウム合金ＡＣ８Ｂの試験板２１と、直径７ｍｍのローラ２２と、ロードセル２３とからなる措置である。試験温度２５度（室温）で、乾性被膜塗布アルミニウム合金ＡＣ８Ｂの試験板２１を本発明の各摺動部材被覆組成物（試料）により被覆した樹脂被覆層２４の表面にエンジンオイル「０Ｗ‐２０：製品名」を１．０ｍｇ塗布し、直径７ｍｍのローラ２２で垂直荷重２９．４Ｎを与え、ストローク１００ｍｍ、速度１２０ｃｐｍの条件で、７２００サイクルの荷重往復動を行なうことにより、樹脂被覆層２４の摩擦係数μを測定した。
［摩耗量］
各摺動部材被覆組成物（試料）から形成される樹脂被覆層２４を有するアルミニウム合金ＡＣ８Ｂの試験板２１に対し、前記の摩擦係数測定（荷重往復動試験）の前後で、該樹脂被覆層２４の表面粗さＲａを上記の方法により測定した。更に、試験前後の表面粗さＲａの差から該樹脂被覆層２４の摩耗量（μｍ）を測定した。
【００８０】
＜試験例１〜試験例４＞
本発明にかかる数値範囲の臨界的意義を明らかにすべく、以下の比較試験を行なった。
［試料の調製］
ポリアミドイミド樹脂（ＰＡＩ樹脂）のｎ‐メチル‐２‐ピロリドン溶液（ＰＡＩ樹脂分３４ｗｔ％）に、ポリテトラフルオロエチレン（ＰＴＦＥ）、二硫化モリブデン（ＭｏＳ2）を加え、ニーダにて１時間の粉砕・攪拌を行い、ｎ‐メチル‐２‐ピロリドンを更に添加して粘度：１２，０００ｍＰａ・ｓ（２５℃）の試料を得た。
そして、固体潤滑剤（ポリテトラフルオロエチレン、二硫化モリブデン）とポリアミドイミド樹脂（ＰＡＩ樹脂）の配合量については、固体潤滑剤の配合量とポリアミドイミド樹脂との配合量が１００ｗｔ％となるように調製した。
【００８１】
＜試験例１：二硫化モリブデン（ＭｏＳ2）の配合量（ｗｔ％）＞
下記表１の通り、二硫化モリブデン（ＭｏＳ2）粒子の粒子径、ポリテトラフルオロエチレン（ＰＴＦＥ）の粒子径、ポリテトラフルオロエチレン（ＰＴＦＥ）の配合量（ｗｔ％）を固定して、二硫化モリブデン（ＭｏＳ2）の配合量（ｗｔ％）が樹脂被覆層の摩擦係数μに及ぼす影響を確認した。
得られた結果と、二硫化モリブデン（ＭｏＳ2）の配合量（ｗｔ％）の臨界範囲の関係を表１に示す。
尚、表１中の「ＰＳ」は、レーザー回折散乱式粒度分布測定法で測定した体積累積平均粒子径を表す（以下、同じ）。
【００８２】
【表１】
0005060223.tif 000002
【００８３】
＜試験例２：ポリテトラフルオロエチレン（ＰＴＦＥ）の配合量（ｗｔ％）＞
下記表２の通り、二硫化モリブデン（ＭｏＳ2）粒子の粒子径、ポリテトラフルオロエチレン（ＰＴＦＥ）の粒子径、二硫化モリブデン（ＭｏＳ2）の配合量（ｗｔ％）を固定して、ポリテトラフルオロエチレン（ＰＴＦＥ）の配合量（ｗｔ％）が樹脂被覆層の摩擦係数μに及ぼす影響を確認した。
得られた結果と、二硫化モリブデン（ＭｏＳ2）の配合量（ｗｔ％）の臨界範囲の関係を表２に示す。
【００８４】
【表２】
0005060223.tif 000003
【００８５】
＜試験例３：二硫化モリブデン（ＭｏＳ2）の粒子径＞
下記表３の通り、ポリテトラフルオロエチレン（ＰＴＦＥ）の粒子径、ポリテトラフルオロエチレン（ＰＴＦＥ）の配合量（ｗｔ％）及び二硫化モリブデン（ＭｏＳ2）の配合量（ｗｔ％）を固定して、二硫化モリブデン（ＭｏＳ2）粒子の粒子径が樹脂被覆層の密着性、摩擦係数μ、摩耗量（μｍ）に及ぼす影響を確認した。
得られた結果と、二硫化モリブデン（ＭｏＳ2）の粒子の粒子径の臨界範囲の関係を図１４、表３に示す。
【００８６】
【表３】
0005060223.tif 000004
【００８７】
＜試験例４：ポリテトラフルオロエチレン（ＰＴＦＥ）の粒子径＞
下記表４の通り、二硫化モリブデン（ＭｏＳ2）の粒子径、及び二硫化モリブデン（ＭｏＳ2）の配合量（ｗｔ％）を固定して、ポリテトラフルオロエチレン（ＰＴＦＥ）粒子の粒子径が樹脂被覆層の摩擦係数μに及ぼす影響を確認した。
得られた結果と、ポリテトラフルオロエチレン（ＰＴＦＥ）の粒子の粒子径の臨界範囲の関係を図１５、表４に示す。
【００８８】
【表４】
0005060223.tif 000005
【００８９】
表１〜表４および図１、図２、図１４、図１５に示す通り、本発明にかかるポリテトラフルオロエチレン（ＰＴＦＥ）、二硫化モリブデン（ＭｏＳ2）の樹脂被覆層中における重量百分率（ｗｔ％）およびそれらの粒子径（μｍ）の数値範囲において、得られる樹脂被覆層の摩擦係数μは最小値あるいは減少傾向を示し、かかる数値範囲を選択することに臨界的意義があることが示された。
【実施例】
【００９０】
＜実施例１〜実施例３、比較例１〜比較例１４＞
本発明の実施例に係る摺動部材被覆組成物（試料）は下記方法により、表５に示す配合比で調製した。
＜実施例１〜実施例３＞
［試料の調製］
ポリアミドイミド樹脂（ＰＡＩ樹脂）のｎ‐メチル‐２‐ピロリドン溶液（ＰＡＩ樹脂分３４ｗｔ％）に、ポリテトラフルオロエチレン（ＰＴＦＥ）、二硫化モリブデン（ＭｏＳ2）を加え、ニーダにて１時間の粉砕・攪拌を行い、ｎ‐メチル‐２‐ピロリドンを更に添加して粘度：１２，０００ｍＰａ・ｓ（２５℃）の試料を得た。
そして、固体潤滑剤（ポリテトラフルオロエチレン、二硫化モリブデン）とポリアミドイミド樹脂（ＰＡＩ樹脂）の配合量については、固体潤滑剤の配合量とポリアミドイミド樹脂との配合量が１００ｗｔ％となるように調製した（表５参照）。
［各試料の配合量および固体潤滑剤の粒子径］
固体潤滑剤であるポリテトラフルオロエチレン（ＰＴＦＥ）、二硫化モリブデン（ＭｏＳ2）の配合量の割合（ｗｔ％）と、結合剤であるポリアミドイミド樹脂（ＰＡＩ樹脂）の配合量（ｗｔ％）と、固体潤滑剤と結合剤との配合量（ｗｔ％）の割合比と、二硫化モリブデン（ＭｏＳ2）の粒子径と、ポリテトラフルオロエチレン（ＰＴＦＥ）の粒子径とを表５に示す。
【００９１】
【表５】
0005060223.tif 000006
【００９２】
＜比較例１〜比較例１４＞
比較例に係る摺動部材被覆組成物（試料）は下記方法により、表６〜表８に示す配合比で調製した。
［試料の調製］
ポリアミドイミド樹脂（ＰＡＩ樹脂）のｎ‐メチル‐２‐ピロリドン溶液（ＰＡＩ樹脂分３４ｗｔ％）に、ポリテトラフルオロエチレン（ＰＴＦＥ）、二硫化モリブデン（ＭｏＳ2）、グラファイトを加え、ニーダにて１時間の粉砕・攪拌を行い、ｎ‐メチル‐２‐ピロリドンを更に添加して粘度：１２，０００ｍＰａ・ｓ（２５℃）の試料を得た。
また、固体潤滑剤（ポリテトラフルオロエチレン、二硫化モリブデン、グラファイト）とポリアミドイミド樹脂（ＰＡＩ樹脂）の配合量については、固体潤滑剤の配合量とポリアミドイミド樹脂との配合量が１００ｗｔ％となるように調製した（表６〜表８参照）。
［各試料の配合量および固体潤滑剤の粒子径］
固体潤滑剤であるポリテトラフルオロエチレン（ＰＴＦＥ）、二硫化モリブデン（ＭｏＳ2）、グラファイトの配合量の割合（ｗｔ％）と、結合剤であるポリアミドイミド樹脂（ＰＡＩ樹脂）の配合量（ｗｔ％）と、固体潤滑剤と結合剤との配合量（ｗｔ％）の割合比と、各固体潤滑剤の粒子径の関係を表６〜表８に示す。
【００９３】
【表６】
0005060223.tif 000007
【００９４】
【表７】
0005060223.tif 000008
【００９５】
【表８】
0005060223.tif 000009
【００９６】
以下、［Ａ：本発明の摺動部材被覆組成物（試料）から形成される樹脂被覆層の（１）密着性、（２）摩擦係数μ、（３）摩耗量及び（４）表面粗さＲａの評価］、［Ｂ：下地粗さＲａが異なる試験板上に形成される樹脂被覆層の表面粗さＲａと摩擦係数μの評価］、及び［Ｃ：試験板の下地粗さＲａと該試験板上に形成される樹脂被覆層の表面粗さＲａとの関係］について検討した結果を示す。
【００９７】
［Ａ：本発明の摺動部材被覆組成物（試料）から形成される樹脂被覆層の（１）密着性、（２）摩擦係数μ、（３）摩耗量及び（４）表面粗さＲａの評価］
実施例１〜実施例３で得られた摺動部材被覆組成物（試料）から形成される樹脂被覆層特性の評価結果を表５に示す。
【００９８】
比較例１〜比較例５で得られた摺動部材被覆組成物（試料）から形成される樹脂被覆層の特性の評価結果を表６に示し、比較例６〜比較例１０で得られた摺動部材被覆組成物（試料）から形成される樹脂被覆層の特性の評価結果を表７に示し、比較例１１〜比較例１４で得られた摺動部材被覆組成物（試料）から形成される樹脂被覆層の特性の評価結果を表８に示す。
【００９９】
［（１）密着性の評価］
表５〜表８に示すように、実施例１〜実施例３の樹脂被覆層の密着性は良好（表中、二重丸印）であった。これに対し、比較例１、３、４、１１〜１４の密着性は低め（○）であり、比較例５〜１０の密着性は悪く（×）、比較例２の試料では点剥離した。
即ち、実施例に係る摺動部材被覆組成物から形成される樹脂被覆層は比較例の樹脂被覆層（従来品）に比して、部材への密着性が向上していた。
【０１００】
［（２）摩擦係数μの評価］
表５〜表８に示すように、実施例１〜実施例３の樹脂被覆層の摩擦係数μは０．０２０〜０．０２５であった。これに対し、比較例１〜１４の摩擦係数μは０．０３０〜０．０６０であった。
即ち、本発明の実施例に係る摺動部材被覆組成物から形成される樹脂被覆層は、比較例の樹脂被覆層（従来品）に比して、摩擦係数μが低減されていた。
【０１０１】
［（３）摩耗量の評価］
表５〜表８に示すように、実施例１〜実施例３の樹脂被覆層の摩耗量はいずれも０．１μｍ以下であった。一方、比較例２〜５、７、８、１０〜１３の樹脂被覆層の摩耗量は０．１μｍ以下であったが、比較例１の樹脂被覆層の摩耗量は０．８〜１．０μｍであり、比較例６、９の樹脂被覆層の摩耗量は０．５μｍであり、比較例１４の樹脂被覆層の摩耗量は０．１５μｍであった。
よって、本発明の実施例に係る摺動部材被覆組成物から形成される樹脂被覆層は、比較例の樹脂被覆層（従来品）に比して、その摩耗量が同等あるいは低減されており、本発明の樹脂被覆層の摩耗耐久性は従来品と同等以上であることが確認できた。
【０１０２】
［（４）表面粗さＲａの評価］
表５〜表８に示すように、実施例１〜実施例３の樹脂被覆層の表面粗さＲａは０．１６〜０．２１μｍであった。これに対し、比較例５の表面粗さＲａは０．１５μｍであり、比較例１１の表面粗さＲａは０．１９μｍであったが、比較例１〜４、６〜１０、１２〜１４の表面粗さＲａは０．２２〜０．９２μｍであった。
即ち、本発明の実施例に係る摺動部材被覆組成物から形成される樹脂被覆層は、比較例の樹脂被覆層（従来品）に比して、表面粗さＲａが低減されていた。
【０１０３】
以上は、本発明の摺動部材被覆組成物（試料）から形成される樹脂被覆層の（１）密着性、（２）摩擦係数μ、（３）摩耗量及び（４）表面粗さＲａを評価した結果について説明したが、次に、下地粗さＲａが異なる試験板上に形成される樹脂被覆層の表面粗さＲａと摩擦係数μの評価について検討した結果について以下に説明する。
【０１０４】
［Ｂ：下地粗さＲａが異なる試験板上に形成される樹脂被覆層の表面粗さＲａと摩擦係数μの評価］
＜実施例１−１〜実施例１−６、比較例１−１〜比較例１−６＞
下地粗さＲａが異なる試験板上に形成される樹脂被覆層の表面粗さＲａと摩擦係数μを以下に示す評価方法により測定した。
実施例１−１〜実施例１−６の検討に用いた試料は、表５に示す実施例１と同様の組成を有する摺動部材被覆組成物であり、比較例１−１〜比較例１−６の検討に用いた試料は、表６に示す比較例１と同様の組成を有する摺動部材被覆組成物である。
【０１０５】
［評価方法］
試験板の下地粗さＲａが、０．２μｍ、０．８μｍ、１．６μｍである３種類の試験板に、実施例１又は比較例１の摺動部材被覆組成物（試料）を塗布し、前記［樹脂被覆層の形成］に示す方法により形成された樹脂被覆層の表面粗さＲａを測定した。
次に、該樹脂被覆層の表面に塗布するエンジンオイル「０Ｗ‐２０：製品名」を下記の所定量とするほかは、前記摩擦係数μの測定方法と同様の条件で、図１３に示す荷重往復動試験装置を用いて、１２００サイクルの荷重往復運動を行なうことにより、樹脂被覆層の摩擦係数μを測定した。
＜エンジンオイル０Ｗ‐２０の塗布量＞
実施例１−１、比較例１−１：１．０ｍｇ
実施例１−２、１−３、比較例１−２、１−３：２．０ｍｇ
実施例１−４〜１−６、比較例１−４〜１−６：５．０ｍｇ
【０１０６】
表９及び表１０は、試料を塗布する前の各試験板の下地粗さＲａ、試験板上に形成される樹脂被覆層の表面粗さＲａ及び摩擦係数μの測定結果を示したものである。
【０１０７】
【表９】
0005060223.tif 000010
【０１０８】
【表１０】
0005060223.tif 000011
【０１０９】
表９、表１０に示すように、実施例１−１〜実施例１−６では、比較例１−１〜比較例１−６に比して、試験板の下地粗さＲａが小さくなるに従って樹脂被覆層の表面粗さＲａが小さくなり、試料を塗布する前の試験板の下地粗さＲａがそのまま樹脂被覆層の表面粗さＲａに影響することが確認された。
また、試験板の下地粗さＲａ及び樹脂被覆層の表面粗さＲａが小さくなるに従い、樹脂被覆層の摩擦係数μも小さくなることが確認された。
【０１１０】
更に、本発明の実施例に係る樹脂被覆層の摩擦係数μは、下地粗さＲａが０．２〜１．５μｍの範囲にある場合、特に下地粗さＲａが０．２〜１．０μｍの範囲にある場合に比較例に係る樹脂被覆層の摩擦係数μよりも小さくなり、かかる下地粗さＲａを有する摺動部材に塗布することで、部材表面の摩擦係数μを更に小さくすることできる。
また、樹脂被覆層上のエンジンオイルの塗布量を変化させても摩擦係数μはほとんど変化しないことが確認された。
【０１１１】
［Ｃ：試験板の下地粗さＲａと該試験板上に形成される樹脂被覆層の表面粗さＲａとの関係］
試験板の下地粗さＲａが、０．２μｍ、０．８μｍ、１．６μｍである３種類の試験板に、実施例１又は比較例１の摺動部材被覆組成物（試料）を塗布し、前記［樹脂被覆層の形成］に示す方法により形成された樹脂被覆層の表面粗さＲａを測定した結果は、表９、１０に示した通りである。
図１６に、実施例１−１〜実施例１−６、比較例１−１〜比較例１−６の試験結果について、試料を塗布する前の試験板の下地粗さＲａと該試験板上に形成させた樹脂被覆層の表面粗さＲａとの関係を示す。
【０１１２】
図１６に示す通り、比較例に係る試験結果では、試験板の下地粗さＲａが０．６〜０．８μｍの範囲で、樹脂被覆層の表面粗さＲａの値の収束が見られ、それ以上下地粗さＲａが小さい試験板を用いても、樹脂被覆層の表面粗さＲａが減少しないのに対して、本発明の実施例に係る試験結果では、試験板の下地粗さＲａが小さくなるに従い、樹脂被覆層の表面粗さＲａが減少することが確認された。
【０１１３】
従って、本発明の摺動部材被覆組成物を用い、該摺動部材の下地粗さＲａがより小さい部材を選択することにより、表面粗さＲａが小さく、摩擦係数μが小さい樹脂被覆層を該摺動部材上に形成することができる利点がある。
【産業上の利用可能性】
【０１１４】
本発明に係る摺動部材被覆組成物は、摩擦係数が低く、定常摩耗量が低減されており、焼付き面圧が向上した摺動用樹脂被覆層を形成することができる。かかる摺動用樹脂被覆層を備えた摺動部材は、内燃機関用ピストンとして好適に使用することができ、特にエンジンのピストンスカート部に好適に使用することができる。
【図面の簡単な説明】
【０１１５】
【図１】ポリテトラフルオロエチレンの配合量と摩擦係数との関係を示す図である。
【図２】二硫化モリブデンの配合量と摩擦係数との関係を示す図である。
【図３】本発明の実施の形態に係る摺動部材被覆組成物からなる樹脂被覆層を有するピストンスカート部を示す概念図である。
【図４】図３中のピストンスカート部に形成した樹脂被覆層の断面図である。
【図５】ピストンスカート部の断面拡大図である。
【図６】ピストンピン孔側から見たピストンの側面図である。
【図７】ピストン下降時においてピストンとシリンダボア壁面との間に掛かるスラスト力を説明する図である。
【図８】ピストン上昇時においてピストンとシリンダボア壁面との間に掛かるスラスト力を説明する図である。
【図９】クランク角と摩擦力との関係を示す概念図である。
【図１０】ピストンのシリンダボア内での動きを模式的に示す図である。
【図１１】図１０に示す行程中央から下死点近傍までの状態におけるピストンのクランク角と摩擦係数との関係を示す図である。
【図１２】シリンダボアの下地粗さと、ピストンスカート部の面性状を変えたときの摩擦係数の関係を示す図である。
【図１３】荷重往復動試験装置を示す概略図である。
【図１４】二硫化モリブデンの粒子の粒子径の臨界範囲の関係を示す図である。
【図１５】ポリテトラフルオロエチレンの粒子の粒子径の臨界範囲の関係を示す図である。
【図１６】試験板の下地粗さＲａとそこに形成される樹脂被覆層の表面粗さＲａとの関係を示す図である。
【符号の説明】
【０１１６】
１０  ピストン
１１、２４  樹脂被覆層
１２  ピストンスカート部
１３ａ  スラスト側の摺動面
１３ｂ  反スラスト側の摺動面
１４  ピストンピン孔
１５  シリンダボア壁面
１６  シリンダボア
１７  シリンダボア摺動面
１８  ピストンリング
２０  荷重往復動試験装置
２１  試験板
２２  ローラ
２３  ロードセル
Ｒａ  下地粗さ、表面粗さ
【図１】
0005060223.tif 000012
【図２】
0005060223.tif 000013
【図３】
0005060223.tif 000014
【図４】
0005060223.tif 000015
【図５】
0005060223.tif 000016
【図６】
0005060223.tif 000017
【図７】
0005060223.tif 000018
【図８】
0005060223.tif 000019
【図９】
0005060223.tif 000020
【図１０】
0005060223.tif 000021
【図１１】
0005060223.tif 000022
【図１２】
0005060223.tif 000023
【図１３】
0005060223.tif 000024
【図１４】
0005060223.tif 000025
【図１５】
0005060223.tif 000026
【図１６】
0005060223.tif 000027