JP2001323115A - 摺動部材用樹脂組成物および摺動部材 - Google Patents
摺動部材用樹脂組成物および摺動部材Info
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- JP2001323115A JP2001323115A JP2000145254A JP2000145254A JP2001323115A JP 2001323115 A JP2001323115 A JP 2001323115A JP 2000145254 A JP2000145254 A JP 2000145254A JP 2000145254 A JP2000145254 A JP 2000145254A JP 2001323115 A JP2001323115 A JP 2001323115A
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Abstract
(57)【要約】
【課題】 相手材の表面粗さの影響を小さくし得て、耐
摩耗性を向上させるとともに、相手材の損傷を防止し、
摩擦係数の増大を抑え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。 【解決手段】 粘度平均分子量が４０００００〜９００
０００の高分子量ポリエチレンに、平均粒径１０〜３０
μｍの粒状無機充填材が３〜３０重量％、四フッ化エチ
レン樹脂が５〜１５重量％配合されてなる摺動部材用樹
脂組成物。
摩耗性を向上させるとともに、相手材の損傷を防止し、
摩擦係数の増大を抑え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。 【解決手段】 粘度平均分子量が４０００００〜９００
０００の高分子量ポリエチレンに、平均粒径１０〜３０
μｍの粒状無機充填材が３〜３０重量％、四フッ化エチ
レン樹脂が５〜１５重量％配合されてなる摺動部材用樹
脂組成物。
Description
【０００１】
【発明の属する技術分野】本発明は、摺動部材用樹脂組
成物および該樹脂組成物を成形してなる摺動部材に関す
る。
成物および該樹脂組成物を成形してなる摺動部材に関す
る。
【０００２】
【従来の技術】各種産業機器、事務機器における摺動部
には合成樹脂製軸受等の摺動部材が多く使用されてい
る。この摺動部材としては、合成樹脂に潤滑油剤を含有
させた含油樹脂摺動部材や合成樹脂に固体潤滑剤を含有
させた摺動部材が用いられている。これら摺動部材は低
摩擦、軽量、安価等の利点を有する反面、耐摩耗性が相
手材の表面粗さに大きく影響されるという問題がある。
すなわち、相手材の表面粗さが大きくなると耐摩耗性を
悪化させるということである。一般に合成樹脂製摺動部
材においては、摺動形態や摺動条件にもよるが、相手材
の表面粗さを１．５μｍＲｍａｘ以下に抑えることが必
要とされる。
には合成樹脂製軸受等の摺動部材が多く使用されてい
る。この摺動部材としては、合成樹脂に潤滑油剤を含有
させた含油樹脂摺動部材や合成樹脂に固体潤滑剤を含有
させた摺動部材が用いられている。これら摺動部材は低
摩擦、軽量、安価等の利点を有する反面、耐摩耗性が相
手材の表面粗さに大きく影響されるという問題がある。
すなわち、相手材の表面粗さが大きくなると耐摩耗性を
悪化させるということである。一般に合成樹脂製摺動部
材においては、摺動形態や摺動条件にもよるが、相手材
の表面粗さを１．５μｍＲｍａｘ以下に抑えることが必
要とされる。
【０００３】
【発明が解決しようとする課題】しかしながら、摺動部
材の用途、例えば金属メッキ等の表面処理が施された構
造部材を直接相手材として使用するような用途によって
は表面粗さの大きい相手材と組合される場合がある。こ
のような場合においては、ガラス繊維や炭素繊維などの
補強材を配合して合成樹脂製摺動部材の表面硬度を高
め、該摺動部材の耐摩耗性を向上させる方法が採られる
が、反面、摩擦係数を増大させたり、相手材を損傷させ
るという問題がある。
材の用途、例えば金属メッキ等の表面処理が施された構
造部材を直接相手材として使用するような用途によって
は表面粗さの大きい相手材と組合される場合がある。こ
のような場合においては、ガラス繊維や炭素繊維などの
補強材を配合して合成樹脂製摺動部材の表面硬度を高
め、該摺動部材の耐摩耗性を向上させる方法が採られる
が、反面、摩擦係数を増大させたり、相手材を損傷させ
るという問題がある。
【０００４】本発明は上記実情に鑑みなされたものであ
り、その目的は、相手材の表面粗さの影響を小さくし得
て、耐摩耗性を向上させるとともに、相手材の損傷を防
止し、摩擦係数の増大を抑え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。
り、その目的は、相手材の表面粗さの影響を小さくし得
て、耐摩耗性を向上させるとともに、相手材の損傷を防
止し、摩擦係数の増大を抑え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。
【０００５】
【課題を解決するための手段】本発明者らは、上記目的
を達成するべく鋭意検討を重ねた結果、ベース樹脂とし
て特定の分子量を有する高分子量ポリエチレンを用い、
該高分子量ポリエチレンに特定の平均粒径を有する無機
充填材ならびに四フッ化エチレン樹脂を特定量配合した
樹脂組成物から得られる摺動部材が、相手材の表面粗さ
が大きい場合においても、優れた摩擦摩耗特性を発揮し
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、その要旨はつぎのとおりである。
を達成するべく鋭意検討を重ねた結果、ベース樹脂とし
て特定の分子量を有する高分子量ポリエチレンを用い、
該高分子量ポリエチレンに特定の平均粒径を有する無機
充填材ならびに四フッ化エチレン樹脂を特定量配合した
樹脂組成物から得られる摺動部材が、相手材の表面粗さ
が大きい場合においても、優れた摩擦摩耗特性を発揮し
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、その要旨はつぎのとおりである。
【０００６】本発明の第一の要旨は、粘度平均分子量が
４０００００〜９０００００の高分子量ポリエチレン
に、平均粒径１０〜３０μｍの粒状無機充填材が３〜３
０重量％、四フッ化エチレン樹脂が５〜１５重量％配合
されてなることを特徴とする摺動部材用樹脂組成物に存
する。
４０００００〜９０００００の高分子量ポリエチレン
に、平均粒径１０〜３０μｍの粒状無機充填材が３〜３
０重量％、四フッ化エチレン樹脂が５〜１５重量％配合
されてなることを特徴とする摺動部材用樹脂組成物に存
する。
【０００７】そして、本発明の第二の要旨は、上記摺動
部材用樹脂組成物を成形してなる摺動部材に存する。
部材用樹脂組成物を成形してなる摺動部材に存する。
【０００８】
【発明の実施の形態】本発明においてベース樹脂として
使用されるポリエチレンとしては、粘度平均分子量が４
０００００〜９０００００の高分子量ポリエチレンが使
用される。粘度平均分子量が４０００００未満の場合
は、摺動部材としての機械的強度が不充分であるととも
に、良好な摺動特性を得ることが困難となる。また、粘
度平均分子量が９０００００を超える場合は、成形が困
難となり良好な成形体を得ることが困難となる。
使用されるポリエチレンとしては、粘度平均分子量が４
０００００〜９０００００の高分子量ポリエチレンが使
用される。粘度平均分子量が４０００００未満の場合
は、摺動部材としての機械的強度が不充分であるととも
に、良好な摺動特性を得ることが困難となる。また、粘
度平均分子量が９０００００を超える場合は、成形が困
難となり良好な成形体を得ることが困難となる。
【０００９】上記粘度平均分子量が４０００００〜９０
００００の高分子量ポリエチレンは、ポリエチレン全体
として粘度平均分子量が該範囲にあればよいのであっ
て、異なる複数の粘度平均分子量を有するポリエチレン
成分から構成されたものであってもよい。例えば、粘度
平均分子量が１００００００以上の超高分子量ポリエチ
レン成分と粘度平均分子量が３０００００以下の低分子
量ポリエチレン成分とから構成されたポリエチレンであ
ってもよい。
００００の高分子量ポリエチレンは、ポリエチレン全体
として粘度平均分子量が該範囲にあればよいのであっ
て、異なる複数の粘度平均分子量を有するポリエチレン
成分から構成されたものであってもよい。例えば、粘度
平均分子量が１００００００以上の超高分子量ポリエチ
レン成分と粘度平均分子量が３０００００以下の低分子
量ポリエチレン成分とから構成されたポリエチレンであ
ってもよい。
【００１０】粒状無機充填材は、上記ベース樹脂として
の高分子量ポリエチレンの耐摩耗性を向上させるもの
で、該粒状無機充填材としては、炭化フェノール樹脂、
リン酸塩などが挙げられる。これら粒状無機充填材は平
均粒径が１０〜３０μｍのものが使用される。平均粒径
が１０μｍ未満では所望の耐摩耗性が得られず、平均粒
径が３０μｍを超えると相手材の損傷を引き起こすおそ
れがある。
の高分子量ポリエチレンの耐摩耗性を向上させるもの
で、該粒状無機充填材としては、炭化フェノール樹脂、
リン酸塩などが挙げられる。これら粒状無機充填材は平
均粒径が１０〜３０μｍのものが使用される。平均粒径
が１０μｍ未満では所望の耐摩耗性が得られず、平均粒
径が３０μｍを超えると相手材の損傷を引き起こすおそ
れがある。
【００１１】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４００〜２２
００℃の高温焼成によって炭素化させたもので、例え
ば、鐘紡社製「ベルパールＣ−８００（商品名）」、
「ベルパールＣ−２０００（商品名）」が挙げられる。
・ホルムアルデヒド樹脂を不活性雰囲気で４００〜２２
００℃の高温焼成によって炭素化させたもので、例え
ば、鐘紡社製「ベルパールＣ−８００（商品名）」、
「ベルパールＣ−２０００（商品名）」が挙げられる。
【００１２】リン酸塩としては、オルトリン酸、ピロリ
ン酸、亜リン酸、メタリン酸等の金属塩およびこれらの
混合物を挙げることができる。この中でもアルカリ金属
およびアルカリ土類金属の第二リン酸塩、第三リン酸塩
およびピロリン酸塩が好ましく、特にリチウムおよびカ
ルシウムの第二リン酸塩、第三リン酸塩、ピロリン酸塩
が好ましい。具体的には、リン酸三リチウム（Ｌｉ３Ｐ
Ｏ４）、リン酸水素リチウム（Ｌｉ２ＨＰＯ３）、ピロ
リン酸リチウム（Ｌｉ４Ｐ２Ｏ７）、リン酸三カルシウ
ム（Ｃａ３（ＰＯ４）２）、リン酸水素カルシウム（Ｃ
ａＨＰＯ４（・２Ｈ２Ｏ））、ピロリン酸カルシウム
（Ｃａ２Ｐ２Ｏ７）が例示される。
ン酸、亜リン酸、メタリン酸等の金属塩およびこれらの
混合物を挙げることができる。この中でもアルカリ金属
およびアルカリ土類金属の第二リン酸塩、第三リン酸塩
およびピロリン酸塩が好ましく、特にリチウムおよびカ
ルシウムの第二リン酸塩、第三リン酸塩、ピロリン酸塩
が好ましい。具体的には、リン酸三リチウム（Ｌｉ３Ｐ
Ｏ４）、リン酸水素リチウム（Ｌｉ２ＨＰＯ３）、ピロ
リン酸リチウム（Ｌｉ４Ｐ２Ｏ７）、リン酸三カルシウ
ム（Ｃａ３（ＰＯ４）２）、リン酸水素カルシウム（Ｃ
ａＨＰＯ４（・２Ｈ２Ｏ））、ピロリン酸カルシウム
（Ｃａ２Ｐ２Ｏ７）が例示される。
【００１３】上記粒状無機充填材の配合量は３〜３０重
量％、好ましくは５〜２０重量％、さらに好ましくは８
〜１５重量％である。配合量が３重量％未満の場合は所
望の耐摩耗性が得られず、配合量が３０重量％を超える
場合は摩擦係数の増大を招くとともに相手材の損傷を引
き起こすおそれがでてくる。
量％、好ましくは５〜２０重量％、さらに好ましくは８
〜１５重量％である。配合量が３重量％未満の場合は所
望の耐摩耗性が得られず、配合量が３０重量％を超える
場合は摩擦係数の増大を招くとともに相手材の損傷を引
き起こすおそれがでてくる。
【００１４】本発明においては、上記粒状無機充填材に
加えて、摩擦係数の増大を抑え低い摩擦係数を維持する
ために、四フッ化エチレン樹脂が配合される。四フッ化
エチレン樹脂としては潤滑用粉末が好ましく、具体的に
は、三井デュポンフロロケミカル社製の「ＴＬＰ−１０
（商品名）」、ダイキン工業社製の「ルブロンＬ−５
（商品名）」を挙げることができる。
加えて、摩擦係数の増大を抑え低い摩擦係数を維持する
ために、四フッ化エチレン樹脂が配合される。四フッ化
エチレン樹脂としては潤滑用粉末が好ましく、具体的に
は、三井デュポンフロロケミカル社製の「ＴＬＰ−１０
（商品名）」、ダイキン工業社製の「ルブロンＬ−５
（商品名）」を挙げることができる。
【００１５】四フッ化エチレン樹脂の配合量は５〜１５
重量％、好ましくは８〜１２重量％である。配合量が５
重量％未満の場合は摩擦係数を低く維持することが困難
となり、配合量が１５重量％を超える場合は摺動部材と
しての機械的強度が低下するとともに耐摩耗性が悪くな
ってしまう。
重量％、好ましくは８〜１２重量％である。配合量が５
重量％未満の場合は摩擦係数を低く維持することが困難
となり、配合量が１５重量％を超える場合は摺動部材と
しての機械的強度が低下するとともに耐摩耗性が悪くな
ってしまう。
【００１６】上述した成分組成からなる摺動部材用樹脂
組成物を成形するには、粘度平均分子量が４０００００
〜９０００００の高分子量ポリエチレン、平均粒径１０
〜３０μｍの粒状無機充填材および四フッ化エチレン樹
脂をそれぞれ計量し、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
よって混合して混合物を得、この混合物を射出成形機も
しくは押出成形機に供給して成形する方法、あるいは混
合物を押出機により溶融混練し、紐状の成形物に成形し
た後裁断してペレットを作製し、これを成形原料として
射出成形機あるいは押出成形機により成形する方法が採
られる。
組成物を成形するには、粘度平均分子量が４０００００
〜９０００００の高分子量ポリエチレン、平均粒径１０
〜３０μｍの粒状無機充填材および四フッ化エチレン樹
脂をそれぞれ計量し、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
よって混合して混合物を得、この混合物を射出成形機も
しくは押出成形機に供給して成形する方法、あるいは混
合物を押出機により溶融混練し、紐状の成形物に成形し
た後裁断してペレットを作製し、これを成形原料として
射出成形機あるいは押出成形機により成形する方法が採
られる。
【００１７】
【実施例】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
動部材の摺動特性はつぎの（１）および（２）の試験方
法により評価した。
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
動部材の摺動特性はつぎの（１）および（２）の試験方
法により評価した。
【００１８】ピンオンディスク型試験（１）：表１に記
載の条件下で摩擦係数および摩耗量を測定した。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、試験終了後のピン試験片（摺動部材）の寸法変化
量で示した。
載の条件下で摩擦係数および摩耗量を測定した。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、試験終了後のピン試験片（摺動部材）の寸法変化
量で示した。
【００１９】
【表１】 すべり速度 ０．６７ｍ／ｓｅｃ 荷重 ４００ｇ すべり距離 ２００ｋｍ 潤滑 無潤滑 相手材 亜鉛メッキ鋼板（表面粗さ６μｍＲｍａ
ｘ）
ｘ）
【００２０】ピンオンディスク型試験（２）：表２に記
載の条件下で摩擦係数および摩耗量を測定した。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、試験終了後のピン試験片（摺動部材）の寸法変化
量で示した。
載の条件下で摩擦係数および摩耗量を測定した。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、試験終了後のピン試験片（摺動部材）の寸法変化
量で示した。
【００２１】
【表２】 すべり速度 ０．６７ｍ／ｓｅｃ 荷重 ４００ｇ すべり距離 ２００ｋｍ 潤滑 無潤滑 相手材 ステンレス鋼板（表面粗さ１μｍＲｍａ
ｘ）
ｘ）
【００２２】＜実施例１＞粘度平均分子量が５００００
０の高分子量ポリエチレンに、平均粒径２０μｍの炭化
フェノール樹脂（鐘紡社製「ベルパールＣ８００（商品
名）」）１５重量％および四フッ化エチレン樹脂（ダイ
キン工業社製「ルブロンＬ−５（商品名）」）１０重量
％を添加してヘンシェルミキサーで混合し、３５ｍｍφ
二軸押出機で溶融混練してペレットを得た。次いで、射
出成形機（住友重機械工業社製ＳＧ−５０）を使用して
上記ペレットから直径８ｍｍ、長さ７ｍｍで摺動面が曲
率半径１０ｍｍの球面であるピン試験片（摺動部材）を
成形し、摺動特性を評価した。その結果を表３に示す。
０の高分子量ポリエチレンに、平均粒径２０μｍの炭化
フェノール樹脂（鐘紡社製「ベルパールＣ８００（商品
名）」）１５重量％および四フッ化エチレン樹脂（ダイ
キン工業社製「ルブロンＬ−５（商品名）」）１０重量
％を添加してヘンシェルミキサーで混合し、３５ｍｍφ
二軸押出機で溶融混練してペレットを得た。次いで、射
出成形機（住友重機械工業社製ＳＧ−５０）を使用して
上記ペレットから直径８ｍｍ、長さ７ｍｍで摺動面が曲
率半径１０ｍｍの球面であるピン試験片（摺動部材）を
成形し、摺動特性を評価した。その結果を表３に示す。
【００２３】＜実施例２〜５、比較例１〜３＞実施例１
において、表３および表４に示すように組成を変更した
以外は、実施例１と同様の方法で直径８ｍｍ、長さ７ｍ
ｍで摺動面が曲率半径１０ｍｍの球面であるピン試験片
（摺動部材）を成形した。表中、リン酸塩は平均粒径２
０μｍのピロリン酸カルシウムを、低分子量ポリエチレ
ンは粘度平均分子量が５００００のポリエチレンを表わ
す。成分組成および摺動特性を表３および表４に示す。 （以下余白）
において、表３および表４に示すように組成を変更した
以外は、実施例１と同様の方法で直径８ｍｍ、長さ７ｍ
ｍで摺動面が曲率半径１０ｍｍの球面であるピン試験片
（摺動部材）を成形した。表中、リン酸塩は平均粒径２
０μｍのピロリン酸カルシウムを、低分子量ポリエチレ
ンは粘度平均分子量が５００００のポリエチレンを表わ
す。成分組成および摺動特性を表３および表４に示す。 （以下余白）
【００２４】
【表３】 （以下余白）
【００２５】
【表４】
【００２６】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いずれも、試験後の相手材表
面に損傷は認められず、良好な摩擦摩耗特性を示した。
一方、比較例の樹脂組成物を成形してなる摺動部材はい
ずれも摩耗量が多く、特に比較例２の摺動部材は極端に
摩耗量が多いものであった。また、比較例１および比較
例３の摺動部材は試験（２）において摩擦係数が０．３
を超える高い値を示し、比較例１の試験（２）の場合は
相手材表面に若干の損傷が認められた。
を成形してなる摺動部材はいずれも、試験後の相手材表
面に損傷は認められず、良好な摩擦摩耗特性を示した。
一方、比較例の樹脂組成物を成形してなる摺動部材はい
ずれも摩耗量が多く、特に比較例２の摺動部材は極端に
摩耗量が多いものであった。また、比較例１および比較
例３の摺動部材は試験（２）において摩擦係数が０．３
を超える高い値を示し、比較例１の試験（２）の場合は
相手材表面に若干の損傷が認められた。
【００２７】
【発明の効果】以上説明した本発明によれば、相手材の
表面粗さの影響を小さくし得て、耐摩耗性を向上させる
とともに、相手材の損傷を防止し、摩擦係数の増大を抑
える摺動部材用樹脂組成物および摺動部材が提供され
る。
表面粗さの影響を小さくし得て、耐摩耗性を向上させる
とともに、相手材の損傷を防止し、摩擦係数の増大を抑
える摺動部材用樹脂組成物および摺動部材が提供され
る。
フロントページの続き (51)Int.Cl.7 識別記号 ＦＩ テーマコート゛(参考） Ｃ１０Ｍ 125/02 Ｃ１０Ｍ 125/02 125/24 125/24 169/04 169/04 Ｆ１６Ｃ 33/20 Ｆ１６Ｃ 33/20 Ａ //(Ｃ０８Ｌ 23/06 (Ｃ０８Ｌ 23/06 27:18） 27:18） Ｃ１０Ｎ 10:02 Ｃ１０Ｎ 10:02 10:04 10:04 20:04 20:04 20:06 20:06 Ｚ 30:06 30:06 40:02 40:02 50:08 50:08 Ｆターム(参考） 3J011 SC02 SC05 SC12 SE10 4H104 AA04C AA20C CA02A CB12R CD02A EA03A EA08C FA01 FA02 LA03 PA01 QA21 4J002 BB041 BD152 DA036 DH046 DH056 GM05
Claims (3)
- 【請求項１】粘度平均分子量が４０００００〜９０００
００の高分子量ポリエチレンに、平均粒径１０〜３０μ
ｍの粒状無機充填材が３〜３０重量％、四フッ化エチレ
ン樹脂が５〜１５重量％配合されてなることを特徴とす
る摺動部材用樹脂組成物。 - 【請求項２】 粒状無機充填材が炭化フェノール樹脂お
よび／またはリン酸塩である請求項１に記載の摺動部材
用樹脂組成物。 - 【請求項３】 請求項１または２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。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP2000145254A JP2001323115A (ja) | 2000-05-17 | 2000-05-17 | 摺動部材用樹脂組成物および摺動部材 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP2000145254A JP2001323115A (ja) | 2000-05-17 | 2000-05-17 | 摺動部材用樹脂組成物および摺動部材 |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JP2001323115A true JP2001323115A (ja) | 2001-11-20 |
Family
ID=18651786
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP2000145254A Pending JP2001323115A (ja) | 2000-05-17 | 2000-05-17 | 摺動部材用樹脂組成物および摺動部材 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JP2001323115A (ja) |
Cited By (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| WO2004036066A3 (de) * | 2002-10-14 | 2004-09-02 | Saint Gobain Performance Plast | Gleitlagermaterial |
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-
2000
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