WO2015099025A1

WO2015099025A1 - 低摩擦摺動材およびトナー定着装置用低摩擦加圧部材

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Publication number: WO2015099025A1
Application number: PCT/JP2014/084278
Authority: WO
Inventors: 主森敬一; 土倉弘至; 徳田章博
Original assignee: 東レ株式会社
Priority date: 2013-12-26
Filing date: 2014-12-25
Publication date: 2015-07-02
Also published as: JP6481606B2; EP3091399A4; JPWO2015099025A1; CN105849648B; EP3091399A1; US20160320732A1; EP3091399B1; CN105849648A

Abstract

　摺動部材の摺動面上の、少なくとも最表面に摺動方向とほぼ同一方向に並列に配置されたフッ素繊維またはフッ素繊維を含む複合繊維により、前記摺動面が６０％以上被覆されている低摩擦摺動材。　従来にくらべ極めて簡便に、布帛の剥離などの発生のない低摩擦摺動材を提供する。

Description

低摩擦摺動材およびトナー定着装置用低摩擦加圧部材

　本発明は、低摩擦特性を有する摺動材およびその摺動材をトナー定着装置用途に適用した加圧摺動部材に関する。

　従来から低摩擦性が求められる摺動材としては、フッ素樹脂を摺動部材の表層にラミネートやコーティングしたものや、フッ素樹脂を繊維化し織り編み物や不織布のように布帛として摺動部材の表面に配置させたものが使用されている。

　しかしながら、フッ素樹脂のラミネートやコーティングではフッ素樹脂膜が薄く、かつ非接着性のため剥がれやすい欠点がある。

　一方、フッ素樹脂繊維を布帛化して使用するものは、多くの技術が開示されている。

　例えば特許文献１には、支持体と摺動部からなる軸受け構造体において、少なくとも表面に単糸繊度３．５ｄ（３．９ｄｔｅｘ）以下のポリテトラフルオロエチレン系繊維が存在する繊維布帛で摺動部表面を被覆したことを特徴とする、易滑性に優れた軸受け構造体の技術が開示されている。

　さらに特許文献２では、自動車のスタビライザーバーに使用される防振ゴムの摩擦を低減するため表面にフッ素系繊維を含む布帛を装着しており、特許文献３では、スタビライザーブッシュの軸受摺動面に摺動性向上のためにフッ素系繊維を含む布帛状ライナーを用いている。さらに特許文献４では、建築構造物の免震装置として、断面円弧凹状の下側荷重受面を有した下沓と、断面円弧凹状の上側荷重受面を有した上沓と、下沓及び上沓の下側荷重受面及び上側荷重受面間に介在されていると共に上面及び下面に上沓及び下沓の上側荷重受面及び下側荷重受面にそれぞれ面接触する断面円弧凸状面を備えた摺動体とを具備しており、摺動体はその摺動部材の表層材にフッ素樹脂繊維の織布を使用している。　さらに特許文献５では、複写機、プリンタ等の画像形成装置等に組み込まれるトナー定着装置に使用される加圧用低摩擦摺動部材として、フッ素繊維織物を摺動部材表面に使用している。
実開平１－９８９２１号公報特開２００８－１５０７２４号公報特開２００９－３５８２７号公報特開２００８－４５７２２号公報特開２０１０－１６４９９９号公報

　以上のように摺動部材の表面をフッ素繊維布帛で被覆した低摩擦性摺動材が多数提案されているが、フッ素繊維が非粘着性の特性を持つことから、基材との接着性、固着性が課題となる場合が多い。

　特許文献１では接着性を改善するために繊維布帛にプラズマ加工処理を必要としている。

　特許文献２では、防振ゴムの摺動面への接着性を向上させるためにフッ素系繊維を含む布帛の他方の表面に熱融着性繊維を含ませることを必要とする技術が開示され、特許文献３では、ゴム基材との接着性を改善させるためにフッ素系繊維を含む布帛状ライナーの他方の表面がフッ素系繊維以外の繊維に予め樹脂が被覆してなるディップ糸を含ませることを必要とする技術が開示されている。

　さらに特許文献４では、織布と摺動部材との一体接合性を高めるために摺動部材の表層材に使用するフッ素樹脂繊維の織布の内側に有機繊維の織布を重ね合わせフッ素樹脂製の糸によって縫合一体化させ、熱硬化性合成樹脂を含浸塗工させることを必要とする技術が開示されている。

　さらに特許文献５では、フッ素繊維織物を摺動部材表面に係止するためにフッ素繊維織物に係止穴を複数設け、その係止穴に対応した位置に係止片を基材に設けることを必要とする技術が開示されている。

　以上のように、非粘着性の特性を持つフッ素繊維布帛を摺動部材表面に取り付けて摺動部材とするための接着性改良のための種々の工夫を必要とすることに鑑み、本発明は、接着性改良のための工夫等が不要で、かつフッ素繊維を布帛化する工程をも省略でき、従来にくらべ極めて簡便に、摺動部材の表面にフッ素繊維を配置した低摩擦摺動材を提供することを課題とする。

　かかる課題を解決するため本発明の低摩擦摺動材は、次のいずれかの構成を有する。すなわち、
（１）摺動部材の摺動面上の、少なくとも最表面に摺動方向とほぼ同一方向にフッ素繊維またはフッ素繊維を含む複合繊維が並列に配置され、前記摺動面が６０％以上被覆されている低摩擦摺動材、または、
（２）摺動部材の摺動面上の、少なくとも最表面に摺動方向とほぼ同一方向に並列に配置されたフッ素繊維またはフッ素繊維を含む複合繊維により、前記摺動面が６０％以上被覆されている低摩擦摺動材、
である。

　本発明の低摩擦摺動材は前記摺動部材がエッジ部を有することが好ましい。

　本発明の低摩擦摺動材は摺動部材の外周にフッ素繊維またはフッ素繊維を含む複合繊維を巻き付け、摺動部材の摺動面がフッ素繊維またはフッ素繊維を含む複合繊維で被覆されていることが好ましい。

　また、本発明の低摩擦摺動材は摺動部材の摺動面が、摺動部材の外周に巻き付けられたフッ素繊維またはフッ素繊維を含む複合繊維により被覆されていることも好ましい。

　また、本発明のトナー定着装置用低摩擦加圧部材は、次の構成を有する。すなわち、
前記低摩擦摺動材を、トナー定着装置におけるトナー定着時に加圧する摺動部材に用いるトナー定着装置用低摩擦加圧部材、である。

　本発明によれば、フッ素繊維布帛の接着性改良のための工夫等が不要で、かつフッ素繊維を布帛化する工程をも省略でき、従来にくらべ極めて簡便に、摺動部材の表面にフッ素繊維を配置した低摩擦摺動材が提供される。

繊維を配置し、摺動面を被覆する方法の一例を示す模式図である。繊維を配置し、摺動面を被覆する方法の別の例を示す模式図である。繊維を配置し、摺動面を被覆する方法の他の別の例を示す模式図である。

　本発明による低摩擦摺動材は、摺動部材の摺動面上の、少なくとも最表面に摺動方向とほぼ同一方向にフッ素繊維またはフッ素繊維を含む複合繊維が並列に配置され、これら配置されたフッ素繊維またはフッ素繊維を含む複合繊維により前記摺動面が６０％以上被覆されていることを特徴とする。

　ここで摺動方向とほぼ同一方向に並列に配置、とは、隣接する繊維同士が交錯しないでほぼ平行に配置されている状態であり、その繊維方向が摺動方向と一致することを理想とするが、隣接繊維が重なりあったり交錯したり、あるいは不規則な隙間を持ったりして厳密な平行配置でない状態があったとしても、部分的であり本発明の効果を損なわない程度であれば、否定するものではない。

　また、「被覆されている」とは、摺動面を１００％覆い尽くす状態のみに限定しない。繊維を緻密に並列配置して被覆させると、実質摺動面積（接触面積）が増大し摺動特性が向上するが、本発明においては、摺動面の面積の６０％以上を被覆している必要がある。被覆程度が摺動面の面積の６０％未満の場合には、低摩擦特性を発揮することができない。摺動面の面積の８０％以上であればより好ましい。

　ここでいう摺動面とは、低摩擦材料を介して相手材と実際に摺動する領域にある面のことを指し、摺動面と同一面であっても、相手材と摺動する領域からはずれる部分は除く。

　本発明に用いるフッ素繊維としてはポリテトラフルオロエチレン繊維が好ましく用いられる。ポリテトラフルオロエチレン繊維を構成する素材としては、テトラフルオロエチレンのホモポリマー、または全体の９０モル％以上、好ましくは９５モル％以上がテトラフルオロエチレンであるコポリマーが挙げられるが、摺動特性の点からテトラフルオロエチレン単位の含有量は多い方が好ましく、ホモポリマーであることがより好ましい。

　上記テトラフルオロエチレンに共重合可能な単量体としては、トリフルオロエチレン、トリフルオロクロロエチレン、テトラフルオロプロピレン、ヘキサフルオロプロピレンなどのフッ化ビニル化合物やさらにプロピレン、エチレン、イソブチレン、スチレン、アクリロニトリルなどのビニル化合物があげられるが、これらに限定する必要はない。かかるモノマーの中でもフッ化ビニル化合物、それもフッ素含有量の多い化合物であることが繊維摩擦特性の上から好ましい。

　フッ素繊維は柔らかい材質であり、低荷重摺動時にはその低摩擦摺動性によりすぐれた耐摩耗性を示す。

　フッ素繊維を含む複合繊維は、高荷重摺動によりすり減りやすい傾向にあるフッ素繊維を、複合化した繊維がカバーし長期にわたり摺動性を維持し続けることができる点で好ましい。

　フッ素繊維を含む複合繊維として、フッ素繊維とその他の繊維を合撚した繊維や、そのフッ素繊維にその他の繊維を混ぜた紡績糸などを用いることができる。前記フッ素繊維にその他の繊維を混ぜた複合繊維でのフッ素繊維の含有量は、摺動特性の点からは多い方が好ましく、その比率は複合繊維中５０重量％以上が好ましい。フッ素繊維の比率が５０重量％以上とすることで摩擦係数の増大を抑えることができる。

　本発明で用いるフッ素繊維またはフッ素繊維を含む複合繊維の形態としては、１本のフィラメントで構成されるモノフィラメント、複数本のフィラメントで構成されるマルチフィラメント、紡績糸のいずれも用いることができる。モノフィラメントは、マルチフィラメントに比べ繊維1本での糸切れに対する抵抗力が確保でき、糸切れや毛羽立ちなどは発生しない点から好ましい。マルチフィラメントは、糸切れや毛羽立ちが生じる可能性があるものの、仮に局所的に損耗してもすぐに破断には至らず、毛羽立ちが損耗進行のアラームとして利用できる点から好ましい。

　また、本発明のフッ素繊維またはフッ素繊維を含む複合繊維を構成するモノフィラメントまたはマルチフィラメントからなる繊維の総繊度としては、５０～２，０００ｄｔｅｘが好ましく、さらに好ましくは１００～１，０００ｄｔｅｘの範囲内であることが好ましい。繊維の総繊度が５０ｄｔｅｘ以上であると繊維の強力が強くなり、糸切れに対する抵抗性が増す。２，０００ｄｔｅｘ以下であれば繊維を並列配置させたときの表面の凹凸が少ないので、摺動性への影響がなく、かつ、柔軟性が高いので摺動部材の形状に沿いやすくなる。

　耐摩耗性を向上させるためには、フッ素繊維と複合させるその他繊維の引張強力はフッ素繊維の引張強力よりも高いことが好ましい。その他繊維としては、ポリパラフェニレンテレフタルアミド、ポリメタフェニレンイソフタルアミド、ガラス、カーボン、ポリパラフェニレンベンゾビスオキサゾール（以下、ＰＢＯ）、ポリフェニレンサルファイド（以下、ＰＰＳ）から選ばれる１つ以上の繊維が好ましい。さらに標準状態（２０℃×６５％ＲＨ）での破断強度の２０％荷重下でのクリープ率がフッ素繊維のそれより低いものを用いることが好ましい。上記繊維の中では耐熱性、耐薬品性、耐加水分解性など過酷な環境下でも耐久性のあるＰＰＳ繊維であることがより好ましい。

　これらフッ素繊維またはフッ素繊維を含む複合繊維を、摺動部材の摺動面上の、少なくとも最表面に摺動方向とほぼ同一方向に並列して配置し、前記摺動面を被覆する方法としては、次のいくつかの方法が挙げられる。図１に示すように例えば基体となる摺動部材３において摺動面とならない位置に繊維の一端を固定し、繊維２がたるまない程度にわずかに張力を負荷させながら摺動部材３の外周にぐるぐると繊維２を螺旋状に巻き付けていき、巻き付けを終えたら、同じく摺動面とならない位置に繊維の終端を固定する方法がある。また、図２に示すように摺動部材の両側面にフック１等をほぼ等間隔に多数設け、繊維２をフック１等に掛けながら摺動部材３の摺動面とする底面に当該繊維２を引きそろえて配置させる方法や、図３に示すように繊維２を枠状の基材４に巻き付けたあと、摺動部材の摺動面に押し当てて当該繊維を配置して固定する方法などがある。この場合基材形状として枠状に代えて板状のものも用いることができる。

　さらには、摺動部材の外周にフッ素繊維またはフッ素繊維を含む複合繊維を巻き付け、複合部材の摺動面が巻き付けられたフッ素繊維またはフッ素繊維を含む複合繊維によっておおむね被覆されていることが好ましい。

　巻き付けた繊維同士の間にすき間ができないよう巻き付けていけば、摺動部材の表面は被覆される。必ずしも、繊維をすき間なく巻き付け、摺動面が１００％被覆される必要はないが、該摺動部材を相手摺動材に押し付け、摺動と同時に均一な加圧や加熱をする場合などは、繊維をすき間なく巻き付けたり、一定間隔で小さなすき間を設けながら巻き付けたりすることが好ましい。

　逆に巻き付けた層が、繊維同士重なり合うこともあるが、本発明の効果を損なわない程度の重なり合いであればこれを否定するものではない。

　繊維の巻き付きにはバラツキがあり得るし、摺動部材の形状や突起物、摺動材を取り付けるための部材、あるいは弾性変形などの影響により巻き付けが不均一（疎密）になることがあってもよいが、本発明の効果を損なわない程度にとどめるのが好ましい。

　巻き付けは手巻きによっても良い。工業的に繊維を巻き付ける方法としては、既存のフィラメントワインディング法などの利用が可能である。

　かくして得られる本発明の低摩擦摺動材は、繊維が並行配置された形態であるため、並行方向とその直交する方向とで異方性がある。その特徴を利用し低摩擦特性をより発揮させるために繊維の並行方向と摺動方向とがほぼ一致していることがより好ましい。

　それにより、並行配置した繊維の段差による摺動性の低下や不均質性を減じることができる。

　ここで、並行方向と摺動方向とのほぼ一致というのは、方向のずれを厳密に±０°とする必要はなく、並行配置した繊維の段差による摺動抵抗がきわめて小さくなるよう、方向のずれがおおむね±３０°以内であればよい。

　上記のとおり本発明の低摩擦摺動材は摺動特性に異方性があるため、特定方向の摺動特性が求められる用途に特に適している。

　また摺動材のエッジ部分にも繊維を摺動面から連続して並行配置することができるため、エッジ部分においてもその形状に応じた摺動特性を発揮できる。

　これらの特徴は、複写機、プリンタ等の画像形成装置等に組み込まれるトナー定着装置に使用される加圧用低摩擦摺動部材の要求性能を満足するものであり、よって、本発明の低摩擦摺動材はこのトナー定着装置用低摩擦加圧部材用途に最適な部材である。

　トナー定着装置は、２つのロールの間に未定着トナー像を担持した記録紙を通過させ、未定着トナー像に対して加圧と加熱とを行うことによって記録紙にトナー像を定着させる装置であり、その装置内において加圧および／または加熱しながら摺動させる部材に適用できる。特に、定着速度を高速化し、定着むらや紙しわの発生を防止して画像品質を向上し、定着装置を小型化し、室温にある定着装置を定着処理可能状態に立ち上げるまでのウォームアップタイムの短縮を図るために、２つのニップロールのうち一方のロールを定着用エンドレスベルトに置き換えた方式の装置の開発が進んでおり、この定着用エンドレスベルト方式では、定着用エンドレスベルトの内側に上記加圧と加熱を行うための加圧・加熱部材を配置し、回転駆動されたロールと定着用エンドレスベルトとの間にトナー像が転写されたシートをニップするように構成されており、このときの配置・固定された加圧・加熱部材は、その表面と定着ベルト内周面との間の一方向のみで摺動するが、その摺動抵抗が小さく、かつ低コストの摺動材が求められる。この低摩擦加圧部材として本発明の低摩擦摺動材は最適に用いられる。

　さらに耐久性を高めるために、摺動する部分に当たる繊維に樹脂を含浸して使用することも可能である。ここで、樹脂含浸するための樹脂は、熱硬化性樹脂や熱可塑性樹脂を用いることができる。特に限定されるものではないが、熱硬化性樹脂としては、例えば、フェノール樹脂、メラミン樹脂、ユリア樹脂、不飽和ポリエステル樹脂、エポキシ樹脂、ポリウレタン樹脂、ジアリルフタレート樹脂、珪素樹脂、ポリイミド樹脂、ビニルエステル樹脂などやその変性樹脂など、熱可塑性樹脂であれば塩化ビニル樹脂、ポリスチレン、ＡＢＳ樹脂、ポリエチレン、ポリプロピレン、フッ素樹脂、ポリアミド樹脂、ポリアセタール樹脂、ポリカーボネート樹脂、ポリエステル、ポリアミドなど、さらには熱可塑性ポリウレタン、ブタジエンゴム、ニトリルゴム、ネオプレン、ポリエステル等の合成ゴムまたはエラストマーあるいはこれらの混合物などが好ましく使用できる。なかでも、フェノール樹脂とポリビニルブチラール樹脂とを主成分とする樹脂、不飽和ポリエステル樹脂、ビニルエステル樹脂、ポリエチレン、ポリプロピレン等のポリオレフィン系樹脂、ポリエステル樹脂が、耐衝撃性、寸法安定性、強度、価格などから好ましく使用できる。

　かかる熱硬化性樹脂及び熱可塑性樹脂には、工業的にその目的、用途、製造工程や加工工程での生産性あるいは特性改善のため通常使用されている各種添加剤を含んでいてもよい。例えば、変性剤、可塑剤、充填剤、離型剤、着色剤、希釈剤などを含有せしめることができる。

　なお、ここでいう主成分とは、溶媒を除いた成分のうちで重量比率が一番大きい成分をいい、フェノール樹脂とポリビニルブチラール樹脂を主成分とする樹脂の場合では、これら２種類の樹脂の重量比率が１番目、２番目（順不同）に大きいことを意味する。

　樹脂を含浸する方法としては、熱硬化性樹脂を用いる場合は、熱硬化性樹脂を溶剤に溶解してワニスに調整し、ナイフコート加工やロールコート加工、コンマコート加工、グラビアコート加工などで含浸コートする方法が一般的に用いられる。また、熱可塑性樹脂を用いる場合には溶融押し出しラミネートなどが一般的に用いられる。

　本発明においては、摺動面以外に配置された繊維に上記樹脂含浸をして、繊維のずれ防止対策や、万一摺動面で糸切れが発生しても繊維が広範囲に亘ってバラけることを防ぐ対策を講じてもよい。この場合は、面全体への樹脂含浸ではなく、特定箇所への点接着などであってもよい。

　本発明の低摩擦摺動材の摺動面に、必要に応じフッ素系潤滑剤などを添加することも可能である。

　また、摺動部材や基材に繊維を巻き付ける際および／または巻き付けた後、繊維が摺動部材との間で滑ったりずれたりすることを抑えるため、摺動部材や基材の表面に、巻き付け方向と同方向の細かい溝加工や表面荒らし加工などを施してもよい。

　以下、本発明の実施例を比較例と共に説明する。

　なお、本実施例で用いる各種特性の測定方法は、以下のとおりである。

　（１）繊維被覆率
　繊維で被覆された摺動面について３×５ｍｍの範囲をキーエンス製マイクロスコープＶＨＸ－２０００にて３０倍に拡大した写真をもとに、摺動に有効に寄与する繊維の面積と、それ以外の部分（露出している摺動部材など）の面積との比率から計算した。

　（２）動摩擦係数
　新東科学（株）製トライボギア表面性測定機（ＴＹＰＥ：ＨＥＩＤＯＮ－１４ＤＲ）を用い、恒温恒湿環境下（２０±２℃、６０±５％ＲＨ）にて、移動速度１００ｍｍ／ｍｉｎ、荷重１，０００ｇｆの条件で計測した。

　通常は、当該装置の標準備品である平面圧子（面積６３×６３ｍｍ）に試験体をセットし、可動テーブル側に摺動相手材とするＳＵＳ３０４ステンレス板（鏡面仕上げ）をセットし、テーブルを定速で移動させ摩擦係数を求めるが、今回モデルテストに当たっては、ＳＵＳ３０４ステンレス板（２３５×８０×３ｍｍ）に繊維を巻き付けたものを試験体とし、可動テーブル側にセットした。摺動相手材にはＳＵＳ３０４ステンレス板（鏡面仕上げ）を、サイズ６３×６３×３ｍｍ（エッジの影響のないよう４辺ともに２．５ｍｍアール面取りを施した）で準備し、平面圧子に接着して使用した。

　繊維を巻き付けるときは、ＳＵＳ３０４ステンレス板（２３５×８０×３ｍｍ）の摺動面となる面とは反対面に繊維の一端を接着固定し、繊維がたるまない程度にわずかに張力を負荷させながら摺動部材外周にぐるぐると螺旋状に巻き付けていき、巻き付けを終えたら、同じく摺動面となる面とは反対面に繊維の終端を接着固定した。巻き付けの初端部と終端部は、摺動部材端部から外れないように摺動部材端部から適当な寸法を余白として残すようにした。ただしこの余白部分が平面圧子の移動域に掛からないようにした。また、この余白部分は被覆率には加味しないものとした。

　上記ＳＵＳ３０４ステンレス板に繊維を巻き付ける方向を、長手方向ならびに短手方向とすることで、摺動方向に対し並行方向ならびに直交方向の２方向の摩擦係数を計測した。動摩擦係数判定指標は、摩擦係数が０．０７１未満をbest、０．０７１以上０．０８６未満をnext best、０．０８６以上０．１０１未満をbetter、０．１０１以上０．１１６未満をgood、０．１１６以上０．１３０未満をfair、０．１３０超をbadとした。

　なお、比較例２においては、準備した織物を上記ＳＵＳ３０４ステンレス板の摺動面に当該表面製測定機の標準備品である専用クランプで固定して試験体とした。織物についても織り方向とその直交方向の２方向で計測した。

　（３）耐久性（リング摩耗試験)
　ＪＩＳ　Ｋ　７２１８：１９８６（プラスチックの滑り摩耗試験方法）Ａ法に準じて求めた。リング摩耗試験機は、オリエンテック製ＭＯＤＥＬ：ＥＦＭ－III－ＥＮを用い、摩擦荷重を、２０ＭＰａ、１０ＭＰａ、５ＭＰａと３条件で、摩擦速度：１０ｍｍ／秒にて試験を行い摩擦摺動距離１００ｍまでの摺動トルクを測定した。

　試験体は、３０×３４×２ｍｍのポリアセタール樹脂板に繊維を巻き付けて準備し、サンプルホルダーに固定した。

　そのとき、ポリアセタール樹脂板の側面（摺動面とならない面）に取り付けたビスに繊維の一端を結び付け、繊維がたるまない程度にわずかに張力を負荷させながら摺動部材外周にぐるぐると螺旋状に巻き付けていき、巻き付けを終えたら、同じく側面（摺動面とならない面）に繊維の終端を固定した。巻き付けた繊維が摺動部材端部から外れないように巻き付けの初端部と終端部は、それぞれ摺動部材端部から２ｍｍを余白として残し、摺動面を３０×３０ｍｍとなるようにした。なお、この余白部分は被覆率には加味しないものとした。

　なお、比較例２においては、準備した織物を上記ポリアセタール樹脂板上にセットしたうえで、当該リング磨耗試験機の標準備品である専用取付けアタッチメントで固定して試験体とした。

　相手材はＳ４５Ｃで作られた、外径２５．６ｍｍ、内径２０ｍｍ、長さ１５ｍｍの中空円筒形状の表面をサンドぺーパーで磨き、粗さ測定器（ミツトヨ製ＳＪ－２０１）にて測定し０．８μｍｍ±０．１Ｒａの範囲の相手材を使用した。

　耐久性の判定として、試験開始１０分～１５０分間の平均摩擦係数の推移、摩擦摺動後の試験体の表面状態を観察し、１０分後の摩擦係数に対し摩擦係数の変化が１５％未満であり繊維の摩滅がほとんどないものをbest、１０分後の摩擦係数に対し摩擦係数の変化が１５％未満であるが摩滅がわずかにあるものをgood、摩滅して１０分後の摩擦係数に対し摩擦係数の変化が１５％～３０％まで上昇したものをfair、摩滅が激しく、摩擦係数が３０％以上上昇もしくは繊維の断裂のあったものをbadとした。
（実施例１）
　フッ素繊維として４４０ｄｔｅｘ、６０フィラメント、撚糸数３００ｔ／ｍのＰＴＦＥ繊維を用い、摺動部材に巻き付け摺動材モデルを製作した。摺動部材には、動摩擦係数計測用として２３５×８０×３ｍｍのＳＵＳ３０４ステンレス板を使用し、リング摩耗試験用として３０×３０×２ｍｍのポリアセタール樹脂板を使用した。

　巻き付けは手巻きにより行い、その際、巻き付けた繊維同士が重ならないように、かつすき間ができないようにした。隣接した繊維同士は同一方向に並列していた。動摩擦係数計測用試験体、リング摩耗試験体のいずれも繊維被覆率は１００％であった。
（実施例２）
　フッ素繊維を含む複合繊維として、４４０ｄｔｅｘ、６０フィラメント、撚糸数３００ｔ／ｍのＰＴＦＥ繊維と、２２０ｄｔｅｘ、５０フィラメント、撚糸数３００ｔ／ｍのＰＰＳ繊維とを、合撚した繊維を使用した。このときの、フッ素繊維の重量比率は、６７％であった。

　フッ素繊維と複合させるその他繊維として選択したＰＰＳ繊維は、ＰＴＦＥ繊維に比べ、引張強力が高くクリープ率の低い繊維であった。すなわち、以下のとおりであった。

　ＰＴＦＥ繊維：引張強力６１６ｃＮ、クリープ率４．５％
　ＰＰＳ繊維　：引張強力９２４ｃＮ、クリープ率２．０％
　なお、ここで、引張強力は、ＪＩＳ　Ｌ　１０１３：２０１０（化学繊維フィラメント糸試験方法）に準じて破断強力を測定し、引張強力とした。クリープ率は、標準状態（２０℃×６５％ＲＨ）で繊維の一端を固定して、他端に繊維にかかる張力が上記で得た破断強度の２０％となる荷重を吊り下げ、１時間経過した後に、その長さ（Ｌｃ_１）を測定し、初期長さ（Ｌｃ_０）に対してどれだけ伸びたかで次式によってクリープ率を求めた。初期長さは、（５．８８ｍＮ×表示テックス数）の初荷重をかけた状態での長さとした。

　　　クリープ率（％）＝［（Ｌｃ_１－Ｌｃ_０）／Ｌｃ_０］×１００
　上記複合繊維を使用する以外は、実施例１と同様とした。このときの繊維被覆率は、動摩擦係数計測用試験体、リング摩耗試験体いずれも１００％であった。
（実施例３）
　繊維を巻き付ける際、巻き付けた繊維同士のすき間をほぼ均等に空け、試験体への巻き数を実施例２における巻き数のおよそ９割に低減させた以外は、実施例２と同様とした。隣接した繊維同士は同一方向に並列していた。このときの繊維被覆率は、動摩擦係数計測用試験体でいずれも８９％、リング摩耗試験体で９０％であった。
（実施例４）
　繊維を巻き付ける際、巻き付けた繊維同士のすき間をほぼ均等に空け、試験体への巻き数を実施例２における巻き数のおよそ７割に低減させた以外は、実施例２と同様とした。このときの繊維被覆率は、動摩擦係数計測用試験体で並行方向６８％、直角方向６９％、リング摩耗試験体で７１％であった。
（実施例５）
　繊維を巻き付ける際、巻き付けた繊維同士のすき間をほぼ均等に空け、試験体への巻き数を実施例２における巻き数のおよそ５割に低減させた以外は、実施例２と同様とした。このときの繊維被覆率は、動摩擦係数計測用試験体で並行方向５１％、直角方向５０％、リング摩耗試験体で５０％であった。
（比較例１）
　フッ素繊維を含まない例として、２２０ｄｔｅｘ、５０フィラメント、撚糸数３００ｔ／ｍのＰＰＳ繊維を使用した以外は、実施例１と同様とした。このときの繊維被覆率は、動摩擦係数計測用試験体、リング摩耗試験体いずれも１００％であった。
（比較例２）
　ベース織物繊維として、２２０ｄｔｅｘ、５０フィラメント、撚糸数３００ｔ／ｍのＰＰＳ繊維をタテ糸、ヨコ糸に用い、摺動織物として４４０ｄｔｅｘ、６０フィラメント、撚糸数３００ｔ／ｍのＰＴＦＥ繊維をタテ糸、ヨコ糸に用い、それぞれの織り密度がタテ７０＋７０本／ｉｎｃｈ（２．５４ｃｍ）（摺動織物タテ＋ベース織物タテ（本／ｉｎｃｈ（２．５４ｃｍ）、ヨコ６０＋６０本／ｉｎｃｈ（２．５４ｃｍ）（摺動織物ヨコ＋ベース織物ヨコ（本／ｉｎｃｈ（２．５４ｃｍ）、摺動織物とベース織物の絡み合いは摺動織物とベース織物のタテ糸を絡み糸として結合の頻度が０．２となるように、レピア織機にて２重平織物を製作した。その後８０℃の精練槽にて精練を行い、２００℃でセットした。

　この織物において、摺動面とする面におけるフッ素繊維比率は、面積比で９５％となるようにした。この織物を使用して、動摩擦係数計測およびリング摩耗試験を実施した。なお、繊維被覆率は、マイクロスコープで観測した結果、いずれも摺動部材が１００％隠蔽されており、被覆率１００％であった。

　実施例１～５、比較例１～２について、トライボギア動摩擦係数計測、リング摩耗試験を実施した結果を表１にまとめた。

　このように実施例１～５においては、比較例１、２に比べ、低摩擦係数と耐久性のバランスのよい摺動材が得られた。

　特に実施例１～４においては、リング磨耗試験で摩滅がほとんどないか、わずかな摩滅にとどまり、動摩擦係数も低く安定していた。

　実施例５においては、繊維の被覆率が５１％または５０％であったことから、動摩擦係数計測時には繊維のすき間から摺動部材が平面圧子に接触し摺動性能がやや低下し、リング磨耗試験時はフッ素繊維の摩滅によりＰＰＳ繊維の接触面積が増大して摩擦係数の増大につながったが、比較例１に比べると実用上の性能は期待できる。比較例１においてはフッ素繊維を使用していないため摺動性が明らかに不足していた。

　また、比較例２においては、低摩擦係数、耐久性の特性に優れるものの、繊維を事前に織物とするための複雑な製織工程を要し、その手間、コストは多大であった。また、織物を摺動部材にセットするときは、試験機に備えられた専用クランプや専用取付けアタッチメントを利用したが、織物を摺動部材として適用するときにも専用の固定手段を講じる必要がある。それに比べ本発明の実施例においては圧倒的に簡便で工程が簡略化されることが明らかである。

　また、実施例１～５において、巻き付け方向に対し並行方向のときの動摩擦係数に比べ、直交方向ではやや劣っていた。なお、繊維は螺旋状に巻かれており、隣接する繊維同士が同一方向に並列した状態は試験後においても変わらなかった。

　さらに実施例５のようにすき間を空けて巻いた場合は特に、試験体の幅方向に対し繊維の巻き付け方向はやや傾くことになるが、実際は、巻き付ける基材の幅寸法に比較し、繊維径は無視しうるほど小さいため、巻き付け方向の傾きも無視しうるほど小さい。分度器での計測でも傾きが１°に満たないことを確認した。

　したがって各繊維がほぼ同一方向に並列配置していることとともに、動摩擦係数試験においては、摺動方向に対し巻き付け方向がそれぞれ平行方向、直交方向となっており、方向が一致していることも確認できた。

　本発明の低摩擦摺動材は加圧摺動部材として広く利用することができ、特にトナー定着装置用途に適した加圧摺動部材として利用することができる。

　１：フック
　２：繊維
　３：摺動部材
　４：枠状の基材

Claims

摺動部材の摺動面上の、少なくとも最表面に摺動方向とほぼ同一方向にフッ素繊維またはフッ素繊維を含む複合繊維が並列に配置され、前記摺動面が６０％以上被覆されている低摩擦摺動材。
摺動部材の摺動面上の、少なくとも最表面に摺動方向とほぼ同一方向に並列に配置されたフッ素繊維またはフッ素繊維を含む複合繊維により、前記摺動面が６０％以上被覆されている低摩擦摺動材。
前記摺動部材がエッジ部を有する請求項１または２に記載の低摩擦摺動材。
摺動部材の外周にフッ素繊維またはフッ素繊維を含む複合繊維を巻き付け、摺動部材の摺動面がフッ素繊維またはフッ素繊維を含む複合繊維で被覆されている請求項１～３のいずれかに記載の低摩擦摺動材。
摺動部材の摺動面が、摺動部材の外周に巻き付けられたフッ素繊維またはフッ素繊維を含む複合繊維により被覆されている請求項１～３のいずれかに記載の低摩擦摺動材。
請求項１～５のいずれかに記載の低摩擦摺動材を、トナー定着装置における定着時に加圧する摺動部材に用いるトナー定着装置用低摩擦加圧部材。