特許 7010128 摺動部材及びその製造方法

(19)【発行国】日本国特許庁(JP)

(12)【公報種別】特許公報(B2)

(11)【特許番号】

(24)【登録日】2022-01-17

(45)【発行日】2022-03-04

(54)【発明の名称】摺動部材及びその製造方法

(51)【国際特許分類】

   C10M 169/04 20060101AFI20220225BHJP

   C10M 177/00 20060101ALN20220225BHJP

   C10N 50/02 20060101ALN20220225BHJP

   C10N 50/08 20060101ALN20220225BHJP

   C10M 155/02 20060101ALN20220225BHJP

   C10N 10/08 20060101ALN20220225BHJP

   C10N 20/00 20060101ALN20220225BHJP

   C10N 30/06 20060101ALN20220225BHJP

   C10N 40/02 20060101ALN20220225BHJP

   C10M 107/04 20060101ALN20220225BHJP

   C10M 125/10 20060101ALN20220225BHJP

【ＦＩ】

C10M169/04

C10M177/00

C10N50:02

C10N50:08

C10M155/02

C10N10:08

C10N20:00 A

C10N30:06

C10N40:02

C10M107/04

C10M125/10

【請求項の数】 7

(21)【出願番号】P 2018080502

(22)【出願日】2018-04-19

(65)【公開番号】P2019189679

(43)【公開日】2019-10-31

【審査請求日】2020-07-14

(73)【特許権者】

【識別番号】000003218

【氏名又は名称】株式会社豊田自動織機

(74)【代理人】

【識別番号】110001117

【氏名又は名称】特許業務法人ぱてな

(72)【発明者】

【氏名】林 秀高

(72)【発明者】

【氏名】大久保 忍

(72)【発明者】

【氏名】上田 真玄

(72)【発明者】

【氏名】市川 敦

【審査官】松原 宜史

(56)【参考文献】

【文献】特開２０１６－０６９５０８（ＪＰ，Ａ）

【文献】特開２０００－０３３１１７（ＪＰ，Ａ）

【文献】特開２００１－０６１９５４（ＪＰ，Ａ）

【文献】特開２０１８－０８０６５０（ＪＰ，Ａ）

【文献】特開２００８－０２５７２７（ＪＰ，Ａ）

【文献】特開２０１２－１１１８１５（ＪＰ，Ａ）

(58)【調査した分野】(Int.Cl.，ＤＢ名)

Ｃ１０Ｍ １０１／００－１７７／００

Ｃ１０Ｎ １０／００－ ８０／００

(57)【特許請求の範囲】

【請求項1】

母材と、前記母材上に形成され、バインダ樹脂と固体潤滑剤と無機充填剤とを含有する摺動層とを備え、前記摺動層が相手材と摺動する摺動部材であって、
前記固体潤滑剤は、粒子状をなし、融点が１２６．４°Ｃ以上、１３２．０°Ｃ以下であり、密閉状態で放射線照射により架橋された超高分子量ポリエチレンを含み、
前記無機充填剤は、粒子状をなす酸化チタンであり、
前記酸化チタンは、前記摺動層における全固体成分に対して、１体積％以上、８体積％以下であり、
前記摺動層は、前記超高分子量ポリエチレンが前記摺動層における全固体成分に対して１０体積％以上、３５体積％以下であることを特徴とする摺動部材。

【請求項2】

前記超高分子量ポリエチレンはゲル分率が２６％以上である請求項１記載の摺動部材。

【請求項3】

前記摺動層は、さらにシランカップリング剤を含有する請求項１又は２記載の摺動部材。

【請求項4】

前記摺動層は、シランカップリング剤を含有し、
前記シランカップリング剤が前記摺動層における全固体成分に対して０．２体積％以上、８体積％以下である請求項３記載の摺動部材。

【請求項5】

前記摺動層は、前記固体潤滑剤が前記バインダ樹脂に対して１２．０体積％以上、２９．０体積％以下であり、
前記摺動層は、前記シランカップリング剤が前記摺動層における全固体成分に対して１体積％以上、５体積％以下である請求項４記載の摺動部材。

【請求項6】

相手材と摺動する摺動部材を製造するための摺動部材の製造方法であって、
粒子状の超高分子量ポリエチレンに対して密閉状態で放射線を照射し、前記超高分子量ポリエチレンを架橋する架橋工程と、
前記架橋工程で架橋された前記超高分子量ポリエチレンを含む固体潤滑剤と、バインダ樹脂と、粒子状の酸化チタンである無機充填剤とを含有する摺動層用組成物を調製する組成物調製工程と、
母材上に前記摺動層用組成物を設けて前記相手材と摺動する摺動層を形成し、摺動部材を得る摺動層形成工程とを備え、
前記架橋工程は、前記放射線としての電子線の吸収線量が６０ｋＧｙ以上、５００ｋＧｙ以下の条件で行い、
前記組成物調製工程では、前記超高分子量ポリエチレンが前記摺動層における全固体成分に対して１０体積％以上、３５体積％以下となるように、前記超高分子量ポリエチレンを配合することを特徴とする摺動部材の製造方法。

【請求項7】

前記組成物調整工程は、さらにシランカップリング剤を含有する請求項６記載の摺動部材の製造方法。

【発明の詳細な説明】

【技術分野】

【0001】

本発明は摺動部材及びその製造方法に関する。

【背景技術】

【0002】

従来、特許文献１、２に開示された摺動部材が知られている。これらの摺動部材は、鋼材やアルミ材からなる母材と、母材上に形成された摺動層とを備えている。母材と摺動層との間に下地層が設けられる場合もある。摺動層は、バインダ樹脂と固体潤滑剤とを含有している。バインダ樹脂はエポキシ樹脂等からなる。特許文献１の固体潤滑剤は、粒子状の二硫化モリブデン（ＭｏＳ₂）と、粒子状のポリテトラフルオロエチレン（ＰＴＦＥ）と、粒子状のポリエチレンとからなる。近年、自己潤滑性や耐摩耗性の特徴から超高分子量ポリエチレンが検討されており、特許文献２の固体潤滑剤は、粒子状の架橋された超高分子量ポリエチレンを含む。

【0003】

これらの摺動部材は、摺動層が相手材と摺動するプロペラシャフト、ピストン等に採用され得る。特に、特許文献１の摺動層では、潤滑剤との親和性が良いポリエチレンが固体潤滑剤として含まれているため、低摩擦係数化と高い耐摩耗性とを実現しようとしている。また、特許文献２の摺動層では、架橋された超高分子量ポリエチレンを固体潤滑剤とし、耐焼付き性及び耐摩耗性の他、高い耐熱性も実現しようとしている。

【先行技術文献】

【特許文献】

【0004】

【文献】特開２０１３－１８９５６９号公報

【文献】特開２０１６－６９５０８号公報

【発明の概要】

【発明が解決しようとする課題】

【0005】

しかし、摺動部材には、信頼性確保のため、さらなる摺動特性の向上が望まれている。この点、発明者らの試験結果によれば、架橋された超高分子量ポリエチレンを固体潤滑剤の一部として採用したとしても、架橋された超高分子量ポリエチレンが単純に放射線を照射しただけのものであれば、摺動層が必ずしも高い耐熱性を発揮できない。場合によっては、架橋された超高分子量ポリエチレンが脆くなり、かえって摺動層の潤滑特性が悪化してしまう。

【0006】

また、架橋された超高分子量ポリエチレンを含む摺動層は、耐焼付き性、耐摩耗性及び耐熱性を有し得るが、摺動部材の摺動層が使用される用途によっては、さらなる耐摩耗性の向上が望まれている。

【0007】

本発明は、上記従来の実情に鑑みてなされたものであって、摺動層が耐摩耗性の点で優れた摺動特性を発揮可能な摺動部材を提供することを解決すべき課題としている。

【課題を解決するための手段】

【0008】

本発明の摺動部材は、母材と、前記母材上に形成され、バインダ樹脂と固体潤滑剤と無機充填剤とを含有する摺動層とを備え、前記摺動層が相手材と摺動する摺動部材であって、
前記固体潤滑剤は、粒子状をなし、融点が１２６．４°Ｃ以上、１３２．０°Ｃ以下であり、密閉状態で放射線照射により架橋された超高分子量ポリエチレンを含み、
前記無機充填剤は、粒子状をなす酸化チタンであり、
前記酸化チタンは、前記摺動層における全固体成分に対して、１体積％以上、８体積％以下であり、
前記摺動層は、前記超高分子量ポリエチレンが前記摺動層における全固体成分に対して１０体積％以上、３５体積％以下であることを特徴とする。

【0009】

発明者らの試験結果によれば、摺動層が酸化チタンを含んだ状態で、超高分子量ポリエチレンの融点がこの範囲内にあれば、摺動層の耐摩耗性が向上する。この理由は、超高分子量ポリエチレンが適度に架橋されているため、架橋された超高分子量ポリエチレンが高温時に摺動層の表面から溶出、脱落し難いからであると推察される。また、摺動層が粒子状の酸化チタンを有しており、酸化チタンが摺動層における全固体成分に対して１体積％以上、８体積％以下であるため、酸化チタンが相手剤と摺動層との間で作用する荷重を支え、超高分子量ポリエチレンが脱落し難いからであると推測される。

【0010】

発明者らの試験結果によれば、超高分子量ポリエチレンはゲル分率が２６％以上であることが好ましい。この場合、ゲル分率がこの範囲の超高分子量ポリエチレンは適度に架橋されているため、摺動層の摩擦係数が低く、摩耗量が少なく、かつ高温時に摺動層の表面から超高分子量ポリエチレンが溶出し難いからであると推察される。

【0011】

摺動層は、シランカップリング剤を含有していることが好ましい。この場合、シランカップリング剤が超高分子量ポリエチレン及び酸化チタンとバインダ樹脂とを強固に結合させるため、超高分子量ポリエチレンが高温時に摺動層の表面からより溶出、脱落し難いからであると推測される。

【0012】

摺動層は、超高分子量ポリエチレンが摺動層における全固体成分に対して１０体積％以上、３５体積％以下であることが好ましい。この場合、摺動層は、ドライ環境下において、耐摩耗性をより向上することができる。

【0013】

摺動層は、シランカップリング剤を含有し、シランカップリング剤が摺動層における全固体成分に対して０．２体積％以上、８体積％以下であることが好ましい。この場合も、摺動層は、ドライ環境下において、耐摩耗性をさらに向上することができる。

【0014】

摺動層は、固体潤滑剤がバインダ樹脂に対して１２．０体積％以上、２９．０体積％以下であり、シランカップリング剤が摺動層における全固体成分に対して１体積％以上、５体積％以下であることが好ましい。この場合、摺動層は、ドライ環境下及び油中環境下において、耐摩耗性をさらに向上するができる。

【0015】

本発明の摺動部材の製造方法は、相手材と摺動する摺動部材を製造するための摺動部材の製造方法であって、
粒子状の超高分子量ポリエチレンに対して密閉状態で放射線を照射し、前記超高分子量ポリエチレンを架橋する架橋工程と、
前記架橋工程で架橋された前記超高分子量ポリエチレンを含む固体潤滑剤と、バインダ樹脂と、粒子状の酸化チタンである無機充填剤とを含有する摺動層用組成物を調製する組成物調製工程と、
母材上に前記摺動層用組成物を設けて前記相手材と摺動する摺動層を形成し、摺動部材を得る摺動層形成工程とを備え、
前記架橋工程は、前記放射線としての電子線の吸収線量が６０ｋＧｙ以上、５００ｋＧｙ以下の条件で行い、
前記組成物調製工程では、前記超高分子量ポリエチレンが前記摺動層における全固体成分に対して１０体積％以上、３５体積％以下となるように、前記超高分子量ポリエチレンを配合することを特徴とする。

【0016】

本発明の製造方法により、本発明の摺動部材を製造することができる。

【0017】

組成物調整工程は、さらにシランカップリング剤を含有していることが好ましい。この場合、超高分子量ポリエチレン及び酸化チタンをバインダ樹脂に強固に結合させることができる。

【発明の効果】

【0018】

本発明の摺動部材によれば、摺動層が耐摩耗性の点で優れた摺動特性を発揮することができる。また、本発明の製造方法により、摺動層が耐摩耗性の点で優れた摺動特性を発揮可能な摺動部材を製造することができる。

【図面の簡単な説明】

【0019】

【図1】図１は、リングオンディスク摩擦摩耗試験の様子を示す模式斜視図である。

【図2】図２は、ボールオンディスク摩擦摩耗試験の様子を示す模式斜視図である。

【発明を実施するための形態】

【0020】

＜架橋工程＞
粒子状の超高分子量ポリエチレンに対して密閉状態で放射線を照射する手段としては、（１）粒子状の超高分子量ポリエチレンを収納した容器内を真空引きし、空気の存在割合を下げる真空法、（２）容器内を不活性ガスや窒素で満たし、空気を排出するガスパージ法等を採用することができる。密閉されていれば、真空法やガスパージ法等を用いずに、多少の酸素を含む雰囲気であってもよい。

【0021】

放射線としては、α線、β線、γ線の他、Ｘ線、電子線、イオン線を採用できる。放射線の量は、単位質量に吸収されるエネルギーに比例する線量で表わされる。グレイ（Ｇｙ）は、放射線がある物質に当たったとき、その物質に吸収されるエネルギー量（吸収線量という。）を表す単位である。

【0022】

＜組成物調製工程＞
（バインダ樹脂）
バインダ樹脂は、固体潤滑剤を脱離し難くする固体潤滑剤の保持性、層状の被膜下で繰り返し作用するせん断力に対する耐久性（土台としての硬さ）、破壊されにくい耐摩耗性、耐熱性等を発揮する。バインダ樹脂としては、ポリイミド系樹脂、エポキシ樹脂、フェノール樹脂等を採用できる。ポリイミド系樹脂としては、ポリアミドイミド（ＰＡＩ）、ポリイミド等を採用することができる。コスト及び特性を考慮すると、ＰＡＩをバインダ樹脂とすることが最適である。

【0023】

（固体潤滑剤）
固体潤滑剤は、バインダ樹脂に保持され、最表面で低せん断力及び低摩擦係数を発揮する。固体潤滑剤としては、超高分子量ポリエチレン、フッ素樹脂等を採用可能である。超高分子量ポリエチレン及びフッ素樹脂は、摺動層の摺動面に被膜を形成し、かつ相手材へ移着することで滑り性を向上させる。二硫化モリブデン及びグラファイトは、低せん断力をもつ結晶構造により滑り性を向上させ、かつ高荷重で低摩擦を実現する。発明者らの実験結果によれば、フッ素樹脂は、耐摩耗性、耐焼き付き性等の摺動特性を有しているものの、撥油特性を有しており、潤滑油の接触角が比較的大きい。一方、超高分子量ポリエチレンは、摺動特性ではフッ素樹脂より劣るものの、親油特性を有しており、潤滑油の接触角が比較的小さい。また、固体潤滑剤として、二硫化モリブデン、グラファイト、メラミンシアヌレート（ＭＣＡ）やフッ化カルシウム、銅及び錫などの軟質金属を採用することができる。特に、適度に架橋された超高分子量ポリエチレンは、高温時に摺動層の表面から溶出し難く、優れた耐焼付き性及び耐摩耗性を向上することができる。

【0024】

架橋前の超高分子量ポリエチレンは、平均分子量が１００万～７００万個であることが好ましい。架橋された超高分子量ポリエチレンは、バインダ樹脂１００体積％に対し、１２～６１体積％の範囲で含まれていることが好ましい。架橋された超高分子量ポリエチレンの添加量が少ないと添加効果が低減し、多いとバインダ樹脂による補足が低減し、粒子の脱落が生じて摺動層の摺動特性が低減する。

【0025】

架橋前の超高分子量ポリエチレンの比重は０．９２～０．９６であることが好ましい。架橋前の超高分子量ポリエチレンは、表面平滑性及び耐摩耗性の点から、粒子径が３０μｍ以下であることが好ましく、１５μｍ以下であることがより好ましい。

【0026】

（充填剤）
摺動層は、バインダ樹脂及び固体潤滑剤の他、充填剤を有し得る。充填剤としては、酸化チタン、第３リン酸カルシウム、アルミナ、シリカ、炭化ケイ素、窒化ケイ素等の硬質粒子のように、摺動層の硬さを向上させるものを採用することができる。コスト及び特性を考慮して、酸化チタンを無機充填剤として採用することが最適である。

【0027】

シランカップリング処理に用いるシランカップリング剤としては、官能基がエポキシ基であることが好ましい。官能基にエポキシ基をもつシランカップリング剤として２－（３、４エポキシシクロヘキシル）エチルトリメトキシシラン、３－グリシドキシプロピルトリメトキシシラン、３－グリシドキシプロピルメチルジエトキシシラン、３－グリシドキシプロピルトリエトキシシランが好ましい。これらは保存安定性も優れている。

【0028】

摺動層は、ＺｎＳ、Ａｇ₂Ｓ等の硫黄含有金属化合物を極圧剤として含有し得る。また、摺動層は、界面活性剤、加工安定剤、酸化防止剤等を有し得る。

【0029】

＜摺動層形成工程＞
摺動層形成工程としては、スプレーコート、ロールコート等の塗装方法の種類により、任意にｎ－メチル－２－ピロリドン、１，３－ジメチル－２－イミダゾリジノン、キシレン等の溶剤で摺動層用組成物を希釈し、粘度調整及び固形分の濃度調整を行うことが可能である。母材に摺動層用組成物の希釈物をコーティングした後、乾燥、焼成を行い、摺動層を形成することが可能である。

【実施例】

【0030】

以下、本発明を具体化した実施例１～１６と比較例１～５とを説明する。まず、以下の材料を準備した。
バインダ樹脂：ポリアミドイミド樹脂（ＰＡＩ）ワニス
固体潤滑剤：粒子状の超高分子量ポリエチレン（ＵＨＰＥ粒子）、粒子状のフッ素化合物（ＰＴＦＥ粒子）
無機充填剤：酸化チタン
シランカップリング剤

【0031】

気密可能であり、同一の大きさのビニール製の袋を複数個用意し、これらにＵＨＰＥ粒子を一定量入れ、同一条件下で各袋内を真空引きした。その後、各袋を電子線照射装置内に入れ、表１に示す吸収線量（ｋＧｙ）でＵＨＰＥ粒子に放射線としての電子線の照射を行った。こうして、架橋品Ｎｏ．１～６のＵＨＰＥ粒子を得た。未架橋品のＵＨＰＥ粒子は電子線の照射を行わなかったものである。

【0032】

表１に各ＵＨＰＥ粒子の融点（°Ｃ）、ゲル分率（％）及び平均粒径（μｍ）を示す。また、ＰＴＦＥ粒子の融点（°Ｃ）及び平均粒径（μｍ）も表１に示す。

【0033】

【表1】

【0034】

ここで、融点の測定条件は以下のとおりである。
分析装置：ＤＳＣ Ｑ２０００（ＴＡ instrument）
昇温速度：５°Ｃ／分（２１０°Ｃに昇温後、－２０°Ｃ／分で３０°Ｃまで冷却し、再度の測定を行った。）
雰囲気：Ｎ₂
試料重量：各々５ｍｇ±０．１ｍｇ
融点の読み取り条件：再度の測定時における融解のピーク温度

【0035】

ゲル分率は以下のように測定した。まず、各粉体を１８０°Ｃ～２３０°Ｃで加熱しながら一定圧力で加圧することにより、厚さ０．３ｍｍのシートに成形した。各シートから０．３ｇの小片を切断した。各小片をフラスコに入れるとともに、フラスコ内にｐ－キシレンを５００ｍｌ加えた。各フラスコを１３０°Ｃに加熱しながら、４時間攪拌を行い、各小片の溶解を行った。１３０°Ｃの高温状態のまま、網目が１０６μｍの金網にて溶液のろ過を行った。金網上の不溶解物を１４０°Ｃ、３時間、真空下の条件で乾燥し、常温後の不溶解物の重量（ｇ）を測定した。そして、ゲル分率（％）＝不溶解物の重量（ｇ）×１００／０．３（ｇ）の計算式により、ゲル分率を求めた。

【0036】

組成物調製工程として、表２～４に示す配合割合でＰＡＩワニスと固体潤滑剤と無機充填剤とシランカップリング剤とを配合し、よく撹拌した後、３本ロールミルを通し、実施例１～１６及び比較例１～５の摺動層用組成物を調製した。固体潤滑剤は、ＰＴＦＥ粒子とＵＨＰＥ粒子とからなる。ここで、固体潤滑剤において、ＰＴＦＥ粒子を採用した場合が比較例１であり、ＵＨＰＥ粒子の未架橋品が比較例２であり、ＵＨＰＥ粒子の架橋品Ｎｏ．１～６が実施例１～１６、比較例３～５のいずれかである。

【0037】

【表2】

【0038】

【表3】

【0039】

【表4】

【0040】

以下の摺動層形成工程を行った。まず、各摺動層用組成物を溶剤によって希釈して希釈物とし、鋼材からなる母材上に各希釈物をコーティングした後、乾燥を行い、２２０°Ｃ×１．５時間で焼成を行った。この後、表面研削を行い、膜厚１５μｍ及び２０μｍの摺動層を形成した。こうして、実施例１～１６及び比較例１～５の各摺動部材を得た。

【0041】

各摺動部材は、母材と、母材上に形成された摺動層とからなる。摺動層は、バインダ樹脂と固体潤滑剤と無機充填剤とシランカップリング剤とを含有する。各摺動部材を以下の試験１、２に供した。

【0042】

＜試験１（リングオンディスク摩擦摩耗試験：ドライ環境下）＞
この試験は、各摺動部材の摺動層における一定水準のドライ環境下において、耐摩耗性を評価するものである。すなわち、図１に示すように、Ｓ４５Ｃからなる母材１０の上面に各摺動部材の摺動層１０ａが形成されている。摺動層１０ａの膜厚は約２０μｍである。この状態において、リング１を各摺動部材の摺動層１０ａの上面に載置する。Ｓ４５Ｃ製のリング１を面圧５．４ＭＰａ、摺動速度０．９ｍ／秒、摺動距離５００ｍの条件下で、回転させる。この間の摺動層１０ａの比摩耗量（×１０^-6ｍｍ³／Ｎ・ｍ）を測定した。この試験を実施例１～１６及び比較例１～５の摺動部材に対して行った。

【0043】

＜試験２（ボールオンディスク摩擦摩耗試験：油中環境下）＞
この試験は、各摺動部材の摺動層における一定水準の油中環境下において、耐摩耗性を評価するものである。すなわち、図２に示すように、Ｓ４５Ｃからなる母材２０の上面に各摺動部材の摺動層２０ａが形成されている。摺動層２０ａの膜厚は約１５μｍである。この状態において、ボール３を各摺動部材の摺動層２０ａの上面に載置する。ＳＵＪ２製であり、Φ３／１６インチのボール３を荷重２０Ｎ、摺動速度０．２５ｍ／秒の条件で、最大１２０秒間回転させる。この際、冷凍機油４を摺動層２０ａ上に５ｍｇ滴下する。この間の摺動層２０ａの膜摩滅または膜剥離までの耐久時間を測定した。この試験を実施例１～１６及び比較例１～５の摺動部材に対して行った。

【0044】

試験１及び試験２の結果を表５～７に示す。

【0045】

【表5】

【0046】

【表6】

【0047】

【表7】

【0048】

実施例１～１６の摺動部材の耐摩耗性を評価するにあたり、比較例２の摺動部材の摺動特性を判断基準とした。この理由は、表２～４からわかるように、実施例１～１６の摺動部材はＵＨＰＥ粒子が適度に架橋されているのに対し、比較例２の摺動部材はＵＨＰＥ粒子が架橋されていないため、ＵＨＰＥ粒子における架橋の有無を判断基準としたからである。

【0049】

表５～７からわかるように、実施例１～１６の各摺動部材は、比較例２の摺動部材における試験１の結果を基準とすれば、比摩耗量が２．３（×１０^-6ｍｍ³／Ｎ・ｍ）未満である。つまり、実施例１～１６の摺動部材は、ドライ環境下において、優れた耐摩耗性を発揮できる。より具体的には、摺動層が酸化チタンを含んだ状態で、架橋された超高分子量ポリエチレンの融点が１２６．４°Ｃ以上、１３２．０°Ｃ以下の範囲内にあれば、摺動層の耐摩耗性が向上する。

【0050】

この理由は、実施例１～１６の摺動部材は、密閉状態で放射線を照射したＵＨＰＥ粒子を採用しているため、超高分子量ポリエチレンが適度に架橋されている。このため、超高分子量ポリエチレンが高温時に摺動層の表面から溶出、脱落し難いからであると推察される。また、摺動層が粒子状の酸化チタンを適度に有しているため、酸化チタンが相手剤と摺動層との間で作用する荷重を支え、超高分子量ポリエチレンが脱落し難いからであると推測される。

【0051】

一方、表５～７からわかるように、比較例１～３の摺動部材は、試験１の結果において、比摩耗量が２．３（×１０^-6ｍｍ³／Ｎ・ｍ）以上である。このため、比較例１～３の摺動部材は、実施例１～１６の摺動部材と比較して、ドライ環境下において、耐摩耗性が劣っている。比較例１の摺動部材は、適度に架橋されたＵＨＰＥ粒子ではなく、フッ素化合物（ＰＴＦＥ粒子）を採用しているため、耐摩耗性が劣るものと推察される。比較例２の摺動部材は、融点が１３４．６°Ｃの未架橋のＵＨＰＥ粒子を採用しているため、高温時に摺動層の表面からＵＨＰＥ粒子が溶出、脱落し易いからであると推察される。この点は、摺動層における組成の配合割合が同じである実施例１～３、９、１０の摺動部材と、比較例２の摺動部材とを比較すれば明らかである。さらに、比較例３の摺動部材は、電子線の吸収線量が１０００ｋＧｙであるため、架橋されたＵＨＰＥ粒子が脆くなり、かえって摺動部材の耐摩耗性が悪化したと推察される。

【0052】

したがって、実施例１～１６の摺動部材では、ドライ環境下において、摺動層が耐摩耗性の点で優れた摺動特性を発揮することができる。このため、これらの摺動部材を圧縮機の斜板等に採用すれば、より優れた圧縮機が得られることがわかる。

【0053】

超高分子量ポリエチレンはゲル分率が２６％以上であることが好ましい。この場合も、実施例１～１６の摺動部材は、ドライ環境下において、優れた耐摩耗性を発揮できる。この理由は、ゲル分率がこの範囲の超高分子量ポリエチレンは適度に架橋されているため、摺動層の摩擦係数が低く、摩耗量が少なく、かつ高温時に摺動層の表面から超高分子量ポリエチレンが溶出し難いからであると推察される。

【0054】

摺動層は、シランカップリング剤を含有していることが好ましい。この場合、発明者らの試験結果によれば、摺動層がシランカップリング剤を含有している方が、ドライ環境下だけでなく、油中環境下においても、耐摩耗性が好ましい傾向があることがわかる。より具体的には、シランカップリング剤を含む実施例１～１０及び実施例１４、１５、１６の摺動部材の内、実施例１～１０の摺動部材は、シランカップリング剤を含まない実施例１１～１３の摺動部材に対し、油中環境において、優れた耐摩耗性を発揮している。つまり、表５、６からわかるように、試験２の結果において、実施例１～１０の摺動部材は、膜摩滅または膜剥離までの耐久時間が１０６秒を超え、さらにその耐久時間が１２０秒を超えている。ここで、表５～７に示す「＞１２０」は、膜摩滅または膜剥離までの耐久時間が１２０秒を超えていることを示している。一方、実施例１１～１３の摺動部材は、いずれも膜摩滅または膜剥離までの耐久時間が９５秒以下である。この点から、摺動層は、シランカップリング剤を含んでいる方が油中環境において優れた耐摩耗性を有する傾向があると推察される。この理由は、シランカップリング剤が超高分子量ポリエチレン及び酸化チタンとバインダ樹脂とを強固に結合させるため、超高分子量ポリエチレンが高温時に摺動層の表面からより溶出、脱落し難いからであると推測される。また、実施例１１～１３の摺動部材は、シランカップリング剤を含んでいなくても、ドライ環境下において、優れた耐摩耗性を発揮できる。

【0055】

摺動層は、超高分子量ポリエチレンが摺動層における全固体成分に対して１０体積％以上、３５体積％以下であることが好ましい。この場合、摺動層は、ドライ環境下において、耐摩耗性をより向上することができる。より具体的には、試験１の結果において、実施例１～１６の摺動部材の比摩耗量が２．３（×１０^-6ｍｍ³／Ｎ・ｍ）未満である。一方、比較例４、５の摺動部材の比摩耗量が２．３（×１０^-6ｍｍ³／Ｎ・ｍ）を大きく上回っている。つまり、実施例１～１６の摺動部材は、比較例４、５の摺動部材に対し、ドライ環境下において、優れた耐摩耗性を発揮できる。比較例４の摺動部材は、超高分子量ポリエチレンが摺動層における全固体成分に対して５体積％であるため、耐摩耗効果が十分に発揮されていないと推察される。また、比較例５の摺動部材は、超高分子量ポリエチレンが摺動層における全固体成分に対して５０体積％であるため、摺動層の表面からＵＨＰＥ粒子が溶出、脱落し易いからであると推察される。

【0056】

摺動層は、シランカップリング剤を含有し、シランカップリング剤が摺動層における全固体成分に対して０．２体積％以上、８体積％以下であることが好ましい。この場合も、摺動層は、ドライ環境下において、耐摩耗性をさらに向上することができる。より具体的には、試験１の結果において、実施例１～１０、実施例１４～１６の摺動部材の比摩耗量が２．３（×１０^-6ｍｍ³／Ｎ・ｍ）未満である。

【0057】

摺動層は、固体潤滑剤がバインダ樹脂に対して１２．０体積％以上、２９．０体積％以下であり、シランカップリング剤が摺動層における全固体成分に対して１体積％以上、５体積％以下であることが好ましい。この場合、摺動層は、ドライ環境下及び油中環境下において、耐摩耗性をさらに向上するができる。より具体的には、実施例１～１０の摺動部材は、試験２の結果において、比較例２の摺動部材における膜摩滅または膜剥離までの耐久時間が１０６秒を超え、さらにその耐久時間が１２０秒を超えている。これより、実施例１～１０の摺動部材は、油中環境下でおいても耐摩耗性をより確実に向上するができる。つまり、実施例１～１０の各摺動部材は、ドライ環境下及び油中環境下において、耐摩耗性をさらに向上するができる。

【0058】

以上において、本発明を実施例１～１６に即して説明したが、本発明は上記実施例１～１６に制限されるものではなく、その趣旨を逸脱しない範囲で適宜変更して適用できることはいうまでもない。

【0059】

例えば、本発明において、母材と摺動層との密着性を高めるため、母材に対してアルカリ等を接触させる脱脂工程を行うことが可能である。また、母材と摺動層との密着性をさらに高めるため、脱脂工程後、リン酸亜鉛、リン酸マンガン等のリン酸塩からなる下地層を形成することも可能である。

【産業上の利用可能性】

【0060】

本発明は種々の摺動部材に利用可能である。

【符号の説明】

【0061】

１、３…相手材（１…リング、３…ボール）
１０、２０…母材
１０ａ、２０ａ…摺動層

【図1】

【図2】