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(19)【発行国】日本国特許庁(JP)
(12)【公報種別】特許公報(B1)
(11)【特許番号】
(24)【登録日】2023-06-22
(45)【発行日】2023-06-30
(54)【発明の名称】摺動部材及び軸受
(51)【国際特許分類】
F16C 33/20 20060101AFI20230623BHJP
B32B 27/30 20060101ALI20230623BHJP
C08L 101/00 20060101ALI20230623BHJP
C08K 3/22 20060101ALI20230623BHJP
C08K 3/28 20060101ALI20230623BHJP
C08K 3/04 20060101ALI20230623BHJP
【ＦＩ】
F16C33/20 A
B32B27/30 D
C08L101/00
C08K3/22
C08K3/28
C08K3/04
【請求項の数】
14
(21)【出願番号】P 2023014326
(22)【出願日】2023-02-02
【審査請求日】2023-02-02
【早期審査対象出願】
(73)【特許権者】
【識別番号】000199197
【氏名又は名称】千住金属工業株式会社
(74)【代理人】
【識別番号】100118902
【弁理士】
【氏名又は名称】山本 修
(74)【代理人】
【識別番号】100106208
【弁理士】
【氏名又は名称】宮前 徹
(74)【代理人】
【識別番号】100196508
【弁理士】
【氏名又は名称】松尾 淳一
(74)【代理人】
【識別番号】100120754
【弁理士】
【氏名又は名称】松田 豊治
(72)【発明者】
【氏名】谷端 秀晃
(72)【発明者】
【氏名】黒崎 公彦
【審査官】松江川 宗
(56)【参考文献】
【文献】特開２００２－０２０５６８（ＪＰ，Ａ）
【文献】再公表特許第２００５／００７７４１（ＪＰ，Ａ１）
【文献】特許第６３２３６０７（ＪＰ，Ｂ１）
【文献】特許第６６７７８９６（ＪＰ，Ｂ１）
【文献】特開２０２０－２００９０９（ＪＰ，Ａ）
【文献】特開２０２１－０７６１５２（ＪＰ，Ａ）
【文献】国際公開第２０２１／２０６１２７（ＷＯ，Ａ１）
(58)【調査した分野】(Int.Cl.，ＤＢ名)
Ｆ１６Ｃ １７／００－１７／２６，３３／００－３３／２８
Ｃ０８Ｌ １／００－１０１／１６
Ｃ０８Ｋ ３／００－１３／０８
Ｃ０８Ｊ ５／１６
(57)【特許請求の範囲】
【請求項1】
樹脂組成物で形成された摺動部材であって、前記樹脂組成物１００ｖｏｌ％は、
酸化第二鉄を１～１０ｖｏｌ％、
硫酸バリウムを２．５～１５ｖｏｌ％、
アラミドを２．５～１５ｖｏｌ％、
ポリイミド、超高分子量ポリエチレン、二硫化モリブデン、黒鉛、炭素繊維、及び、ポリエーテルエーテルケトン（ＰＥＥＫ）樹脂からなる群から選ばれる少なくとも１種の任意成分を１～２０ｖｏｌ％、
残部のフッ素樹脂、
からなり、フッ素樹脂以外の合計添加量が４５ｖｏｌ％以下である、摺動部材。
【請求項2】
前記任意成分が、前記樹脂組成物１００ｖｏｌ％あたり、
ポリイミド １～１５ｖｏｌ％、
超高分子量ポリエチレン １～１５ｖｏｌ％、
二硫化モリブデン １～１０ｖｏｌ％、
黒鉛 １～１０ｖｏｌ％、
炭素繊維 １～１０ｖｏｌ％、及び、
ポリエーテルエーテルケトン（ＰＥＥＫ）樹脂 １～１５ｖｏｌ％
からなる群から選ばれる少なくとも１種である、請求項１に記載の摺動部材。
【請求項3】
酸化第二鉄の量が５～１０ｖｏｌ％である、請求項１に記載の摺動部材。
【請求項4】
請求項１に記載の樹脂組成物で形成された摺動部材であって、前記樹脂組成物１００ｖｏｌ％は、
酸化第二鉄を１～１０ｖｏｌ％、
硫酸バリウムを２．５～１５ｖｏｌ％、
二硫化モリブデンを１～２０ｖｏｌ％、
アラミドを２．５～１５ｖｏｌ％、
ポリイミド、超高分子量ポリエチレン、黒鉛、炭素繊維、及び、ポリエーテルエーテルケトン（ＰＥＥＫ）樹脂からなる群から選ばれる少なくとも１種の任意成分を１～２０ｖｏｌ％、
残部のフッ素樹脂、
からなり、フッ素樹脂以外の合計添加量が４５ｖｏｌ％以下である、摺動部材。
【請求項5】
請求項１～４のいずれかに記載の摺動部材であって、金属基材と、前記金属基材の一の面に形成される多孔質層と、前記多孔質層を被覆する前記樹脂組成物で形成される、摺動部材。
【請求項6】
金属基材と、前記金属基材上に樹脂組成物で形成された摺動層と、
を備える軸受であって、
前記樹脂組成物１００ｖｏｌ％は、
酸化第二鉄を１～１０ｖｏｌ％、
硫酸バリウムを２．５～１５ｖｏｌ％、
アラミドを２．５～１５ｖｏｌ％、
ポリイミド、超高分子量ポリエチレン、二硫化モリブデン、黒鉛、炭素繊維、及び、ポリエーテルエーテルケトン（ＰＥＥＫ）樹脂からなる群から選ばれる少なくとも１種の任意成分を１～２０ｖｏｌ％、
残部のフッ素樹脂、
からなり、フッ素樹脂以外の合計添加量が４５ｖｏｌ％以下である、軸受。
【請求項7】
前記任意成分が、前記樹脂組成物１００ｖｏｌ％あたり、
ポリイミド １～１５ｖｏｌ％、
超高分子量ポリエチレン １～１５ｖｏｌ％、
二硫化モリブデン １～１０ｖｏｌ％、
黒鉛 １～１０ｖｏｌ％、
炭素繊維 １～１０ｖｏｌ％、及び、
ポリエーテルエーテルケトン（ＰＥＥＫ）樹脂 １～１５ｖｏｌ％
からなる群から選ばれる少なくとも１種である、請求項６に記載の軸受。
【請求項8】
請求項６又は７に記載の軸受であって、前記金属基材の一の面に多孔質層が形成されており、前記樹脂組成物が前記多孔質層を被覆して摺動層が形成されている、軸受。
【請求項9】
樹脂組成物を摺動部材に使用する方法であって、前記樹脂組成物１００ｖｏｌ％は、
酸化第二鉄を１～１０ｖｏｌ％、
硫酸バリウムを２．５～１５ｖｏｌ％、
アラミドを２．５～１５ｖｏｌ％、
ポリイミド、超高分子量ポリエチレン、二硫化モリブデン、黒鉛、炭素繊維、及び、ポリエーテルエーテルケトン（ＰＥＥＫ）樹脂からなる群から選ばれる少なくとも１種の任意成分を１～２０ｖｏｌ％、
残部のフッ素樹脂、
からなり、フッ素樹脂以外の合計添加量が４５ｖｏｌ％以下である、方法。
【請求項10】
前記任意成分が、前記樹脂組成物１００ｖｏｌ％あたり、
ポリイミド １～１５ｖｏｌ％、
超高分子量ポリエチレン １～１５ｖｏｌ％、
二硫化モリブデン １～１０ｖｏｌ％、
黒鉛 １～１０ｖｏｌ％、
炭素繊維 １～１０ｖｏｌ％、及び、
ポリエーテルエーテルケトン（ＰＥＥＫ）樹脂 １～１５ｖｏｌ％
からなる群から選ばれる少なくとも１種である、請求項９に記載の方法。
【請求項11】
金属基材の表面に形成された多孔質層に樹脂組成物を含浸させ、そして、樹脂組成物を焼成することを含む摺動部材の製造方法であって、前記樹脂組成物１００ｖｏｌ％は、
酸化第二鉄を１～１０ｖｏｌ％、
硫酸バリウムを２．５～１５ｖｏｌ％、
アラミドを２．５～１５ｖｏｌ％、
ポリイミド、超高分子量ポリエチレン、二硫化モリブデン、黒鉛、炭素繊維、及び、ポリエーテルエーテルケトン（ＰＥＥＫ）樹脂からなる群から選ばれる少なくとも１種の任意成分を１～２０ｖｏｌ％、
残部のフッ素樹脂、
からなり、フッ素樹脂以外の合計添加量が４５ｖｏｌ％以下である、方法。
【請求項12】
前記任意成分が、前記樹脂組成物１００ｖｏｌ％あたり、
ポリイミド １～１５ｖｏｌ％、
超高分子量ポリエチレン １～１５ｖｏｌ％、
二硫化モリブデン １～１０ｖｏｌ％、
黒鉛 １～１０ｖｏｌ％、
炭素繊維 １～１０ｖｏｌ％、及び、
ポリエーテルエーテルケトン（ＰＥＥＫ）樹脂 １～１５ｖｏｌ％
からなる群から選ばれる少なくとも１種である、請求項１１に記載の方法。
【請求項13】
樹脂組成物で形成された摺動部材の摩擦による焼き付きを防止する方法であって、前記樹脂組成物１００ｖｏｌ％あたり、
酸化第二鉄を１～１０ｖｏｌ％、
硫酸バリウムを２．５～１５ｖｏｌ％、
アラミドを２．５～１５ｖｏｌ％、
ポリイミド、超高分子量ポリエチレン、二硫化モリブデン、黒鉛、炭素繊維、及び、ポリエーテルエーテルケトン（ＰＥＥＫ）樹脂からなる群から選ばれる少なくとも１種の任意成分を１～２０ｖｏｌ％、
残部のフッ素樹脂、
からなり、フッ素樹脂以外の合計添加量が４５ｖｏｌ％以下である
樹脂組成物で前記摺動部材を形成することを含む方法。
【請求項14】
前記任意成分が、
前記樹脂組成物１００ｖｏｌ％あたり、
ポリイミド １～１５ｖｏｌ％、
超高分子量ポリエチレン １～１５ｖｏｌ％、
二硫化モリブデン １～１０ｖｏｌ％、
黒鉛 １～１０ｖｏｌ％、
炭素繊維 １～１０ｖｏｌ％、及び、
ポリエーテルエーテルケトン（ＰＥＥＫ）樹脂 １～１５ｖｏｌ％
からなる群から選ばれる少なくとも１種である、請求項１３に記載の方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【0001】
本発明は、相手材を摺動可能に支持する摺動部材及びこの摺動部材を使用した軸受に関する。本発明はまた、樹脂組成物で形成された摺動部材の摩擦による焼き付きを防止する方法に関する。
【背景技術】
【0002】
摺動部材には、コンプレッサー用軸受への適用として高速環境下での使用に際して耐久性が求められる。樹脂系の軸受において、フッ素樹脂は他の樹脂に比べて自己潤滑性に優れ、低摩擦係数や耐熱性を保有している。更に、フッ素樹脂にフィラー等を充填することにより、摩擦特性を改質している。フッ素系樹脂は良好な滑り特性を示す反面、耐摩耗性といった耐久性は他の樹脂系と比較して劣るといったデメリットがある。フッ素樹脂中に充填剤を加えた摩擦材料においても、良好な滑り特性を示すが、耐摩耗性といった耐久性に関しては他の樹脂系と比べて十分なものとはならない。
【0003】
本出願人は、金属基材と、前記金属基材の一の面に形成される多孔質層と、前記多孔質層を被覆する摺動層を備え、前記多孔質層は、金属単体または合金組成物で形成され、前記摺動層は、鉛を含まない樹脂組成物で形成され、前記樹脂組成物は、必須の添加物が、亜鉛化合物と炭素繊維との組み合わせ、亜鉛化合物と酸化鉄との組み合わせ、または、亜鉛化合物と炭素繊維と酸化鉄との組み合わせの何れかのみからなり、任意の添加物が硫酸バリウムのみからなり、必須の添加物と任意の添加物の合計の含有量が、樹脂組成物中１０ｖｏｌ％以上３５ｖｏｌ％以下であり、残部がフッ素樹脂であることを特徴とする摺動部材を提案している（特許文献１）。特許文献１の摺動部材では、弾性率を改善し、かつ、耐摩耗性を改善するために、樹脂組成物に必須成分として硫化亜鉛などの亜鉛化合物を添加している。特に、硫化亜鉛は毒劇物であるため、環境への配慮及び製造時の安全確保より使用を控える方がよい。
【先行技術文献】
【特許文献】
【0004】
【文献】特許第６６７７８９６号
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【0005】
本発明の目的は、亜鉛化合物を使用せずに耐焼き付き性及び耐摩耗性を向上させた摺動部材及び軸受を提供することである。本発明の目的はまた、樹脂組成物で形成された摺動部材の摩擦による焼き付きを防止する方法を提供することである。
【課題を解決するための手段】
【0006】
本発明は以下のものを提供する。
［１］
樹脂組成物で形成された摺動部材であって、
前記樹脂組成物１００ｖｏｌ％は、
酸化第二鉄を１～１０ｖｏｌ％、
硫酸バリウムを２．５～１５ｖｏｌ％、
アラミド、ポリイミド、超高分子量ポリエチレン、二硫化モリブデン、黒鉛、炭素繊維、及び、ポリエーテルエーテルケトン（ＰＥＥＫ）樹脂からなる群から選ばれる少なくとも１種の任意成分を１～２０ｖｏｌ％、
残部のフッ素樹脂、
からなり、フッ素樹脂以外の合計添加量が４５ｖｏｌ％以下である、摺動部材。
［２］
前記任意成分が、
前記樹脂組成物１００ｖｏｌ％あたり、
アラミド ２．５～１５ｏｌ％、
ポリイミド １～１５ｖｏｌ％、
超高分子量ポリエチレン １～１５ｖｏｌ％、
二硫化モリブデン １～１０ｖｏｌ％、
黒鉛 １～１０ｖｏｌ％、
炭素繊維 １～１０ｖｏｌ％、及び、
ポリエーテルエーテルケトン（ＰＥＥＫ）樹脂 １～１５ｖｏｌ％
からなる群から選ばれる少なくとも１種である、［１］に記載の摺動部材。
［３］
酸化第二鉄の量が５～１０ｖｏｌ％である、［１］に記載の摺動部材。
［４］
［１］に記載の樹脂組成物で形成された摺動部材であって、
前記樹脂組成物１００ｖｏｌ％は、
酸化第二鉄を１～１０ｖｏｌ％、
硫酸バリウムを２．５～１５ｖｏｌ％、
アラミドを２．５～１５ｖｏｌ％、
ポリイミド、超高分子量ポリエチレン、黒鉛、炭素繊維、及び、ポリエーテルエーテルケトン（ＰＥＥＫ）樹脂からなる群から選ばれる少なくとも１種の任意成分を１～２０ｖｏｌ％、
残部のフッ素樹脂、
からなり、フッ素樹脂以外の合計添加量が４５ｖｏｌ％以下である、摺動部材。
［５］
［１］に記載の樹脂組成物で形成された摺動部材であって、
前記樹脂組成物１００ｖｏｌ％は、
酸化第二鉄を１～１０ｖｏｌ％、
硫酸バリウムを２．５～１５ｖｏｌ％、
二硫化モリブデンを１～２０ｖｏｌ％、
アラミドを２．５～１５ｖｏｌ％、
ポリイミド、超高分子量ポリエチレン、黒鉛、炭素繊維、及び、ポリエーテルエーテルケトン（ＰＥＥＫ）樹脂からなる群から選ばれる少なくとも１種の任意成分を１～２０ｖｏｌ％、
残部のフッ素樹脂、
からなり、フッ素樹脂以外の合計添加量が４５ｖｏｌ％以下である、摺動部材。
［６］
［１］～［５］のいずれかに記載の摺動部材であって、金属基材と、前記金属基材の一の面に形成される多孔質層と、前記多孔質層を被覆する前記樹脂組成物で形成される、摺動部材。
［７］
金属基材と、
前記金属基材上に樹脂組成物で形成された摺動層と、
を備える軸受であって、
前記樹脂組成物１００ｖｏｌ％は、
酸化第二鉄を１～１０ｖｏｌ％、
硫酸バリウムを２．５～１５ｖｏｌ％、
アラミド、ポリイミド、超高分子量ポリエチレン、二硫化モリブデン、黒鉛、炭素繊維、及び、ポリエーテルエーテルケトン（ＰＥＥＫ）樹脂からなる群から選ばれる少なくとも１種の任意成分を１～２０ｖｏｌ％、
残部のフッ素樹脂、
からなり、フッ素樹脂以外の合計添加量が４５ｖｏｌ％以下である、軸受。
［８］
前記任意成分が、
前記樹脂組成物１００ｖｏｌ％あたり、
アラミド ２．５～１５ｖｏｌ％、
ポリイミド １～１５ｖｏｌ％、
超高分子量ポリエチレン １～１５ｖｏｌ％、
二硫化モリブデン １～１０ｖｏｌ％、
黒鉛 １～１０ｖｏｌ％、
炭素繊維 １～１０ｖｏｌ％、及び、
ポリエーテルエーテルケトン（ＰＥＥＫ）樹脂 １～１５ｖｏｌ％
からなる群から選ばれる少なくとも１種である、［７］に記載の軸受。
［９］
［７］又は［８］に記載の軸受であって、前記金属基材の一の面に多孔質層が形成されており、前記樹脂組成物が前記多孔質層を被覆して摺動層が形成されている、軸受。
［１０］
樹脂組成物を摺動部材に使用する方法であって、
前記樹脂組成物１００ｖｏｌ％は、
酸化第二鉄を１～１０ｖｏｌ％、
硫酸バリウムを２．５～１５ｖｏｌ％、
アラミド、ポリイミド、超高分子量ポリエチレン、二硫化モリブデン、黒鉛、炭素繊維、及び、ポリエーテルエーテルケトン（ＰＥＥＫ）樹脂からなる群から選ばれる少なくとも１種の任意成分を１～２０ｖｏｌ％、
残部のフッ素樹脂、
からなり、フッ素樹脂以外の合計添加量が４５ｖｏｌ％以下である、方法。
［１１］
前記任意成分が、
前記樹脂組成物１００ｖｏｌ％あたり、
アラミド ２．５～１５ｖｏｌ％、
ポリイミド １～１５ｖｏｌ％、
超高分子量ポリエチレン １～１５ｖｏｌ％、
二硫化モリブデン １～１０ｖｏｌ％、
黒鉛 １～１０ｖｏｌ％、
炭素繊維 １～１０ｖｏｌ％、及び、
ポリエーテルエーテルケトン（ＰＥＥＫ）樹脂 １～１５ｖｏｌ％
からなる群から選ばれる少なくとも１種である、［１０］に記載の方法。
［１２］
金属基材の表面に形成された多孔質層に樹脂組成物を含浸させ、そして、樹脂組成物を焼成することを含む摺動部材の製造方法であって、
前記樹脂組成物１００ｖｏｌ％は、
酸化第二鉄を１～１０ｖｏｌ％、
硫酸バリウムを２．５～１５ｖｏｌ％、
アラミド、ポリイミド、超高分子量ポリエチレン、二硫化モリブデン、黒鉛、炭素繊維、及び、ポリエーテルエーテルケトン（ＰＥＥＫ）樹脂からなる群から選ばれる少なくとも１種の任意成分を１～２０ｖｏｌ％、
残部のフッ素樹脂、
からなり、フッ素樹脂以外の合計添加量が４５ｖｏｌ％以下である、方法。
［１３］
前記任意成分が、
前記樹脂組成物１００ｖｏｌ％あたり、
アラミド ２．５～１５ｖｏｌ％、
ポリイミド １～１５ｖｏｌ％、
超高分子量ポリエチレン １～１５ｖｏｌ％、
二硫化モリブデン １～１０ｖｏｌ％、
黒鉛 １～１０ｖｏｌ％、
炭素繊維 １～１０ｖｏｌ％、及び、
ポリエーテルエーテルケトン（ＰＥＥＫ）樹脂 １～１５ｖｏｌ％
からなる群から選ばれる少なくとも１種である、［１２］に記載の方法。
［１４］
樹脂組成物で形成された摺動部材の摩擦による焼き付きを防止する方法であって、
酸化第二鉄を１～１０ｖｏｌ％、
硫酸バリウムを２．５～１５ｖｏｌ％、
フッ素樹脂を５５ｖｏｌ％以上
含む樹脂組成物で前記摺動部材を形成することを含む方法。
［１］
樹脂組成物で形成された摺動部材であって、
前記樹脂組成物１００ｖｏｌ％は、
酸化第二鉄を１～１０ｖｏｌ％、
硫酸バリウムを２．５～１５ｖｏｌ％、
アラミド、ポリイミド、超高分子量ポリエチレン、二硫化モリブデン、黒鉛、炭素繊維、及び、ポリエーテルエーテルケトン（ＰＥＥＫ）樹脂からなる群から選ばれる少なくとも１種の任意成分を１～２０ｖｏｌ％、
残部のフッ素樹脂、
からなり、フッ素樹脂以外の合計添加量が４５ｖｏｌ％以下である、摺動部材。
［２］
前記任意成分が、
前記樹脂組成物１００ｖｏｌ％あたり、
アラミド ２．５～１５ｏｌ％、
ポリイミド １～１５ｖｏｌ％、
超高分子量ポリエチレン １～１５ｖｏｌ％、
二硫化モリブデン １～１０ｖｏｌ％、
黒鉛 １～１０ｖｏｌ％、
炭素繊維 １～１０ｖｏｌ％、及び、
ポリエーテルエーテルケトン（ＰＥＥＫ）樹脂 １～１５ｖｏｌ％
からなる群から選ばれる少なくとも１種である、［１］に記載の摺動部材。
［３］
酸化第二鉄の量が５～１０ｖｏｌ％である、［１］に記載の摺動部材。
［４］
［１］に記載の樹脂組成物で形成された摺動部材であって、
前記樹脂組成物１００ｖｏｌ％は、
酸化第二鉄を１～１０ｖｏｌ％、
硫酸バリウムを２．５～１５ｖｏｌ％、
アラミドを２．５～１５ｖｏｌ％、
ポリイミド、超高分子量ポリエチレン、黒鉛、炭素繊維、及び、ポリエーテルエーテルケトン（ＰＥＥＫ）樹脂からなる群から選ばれる少なくとも１種の任意成分を１～２０ｖｏｌ％、
残部のフッ素樹脂、
からなり、フッ素樹脂以外の合計添加量が４５ｖｏｌ％以下である、摺動部材。
［５］
［１］に記載の樹脂組成物で形成された摺動部材であって、
前記樹脂組成物１００ｖｏｌ％は、
酸化第二鉄を１～１０ｖｏｌ％、
硫酸バリウムを２．５～１５ｖｏｌ％、
二硫化モリブデンを１～２０ｖｏｌ％、
アラミドを２．５～１５ｖｏｌ％、
ポリイミド、超高分子量ポリエチレン、黒鉛、炭素繊維、及び、ポリエーテルエーテルケトン（ＰＥＥＫ）樹脂からなる群から選ばれる少なくとも１種の任意成分を１～２０ｖｏｌ％、
残部のフッ素樹脂、
からなり、フッ素樹脂以外の合計添加量が４５ｖｏｌ％以下である、摺動部材。
［６］
［１］～［５］のいずれかに記載の摺動部材であって、金属基材と、前記金属基材の一の面に形成される多孔質層と、前記多孔質層を被覆する前記樹脂組成物で形成される、摺動部材。
［７］
金属基材と、
前記金属基材上に樹脂組成物で形成された摺動層と、
を備える軸受であって、
前記樹脂組成物１００ｖｏｌ％は、
酸化第二鉄を１～１０ｖｏｌ％、
硫酸バリウムを２．５～１５ｖｏｌ％、
アラミド、ポリイミド、超高分子量ポリエチレン、二硫化モリブデン、黒鉛、炭素繊維、及び、ポリエーテルエーテルケトン（ＰＥＥＫ）樹脂からなる群から選ばれる少なくとも１種の任意成分を１～２０ｖｏｌ％、
残部のフッ素樹脂、
からなり、フッ素樹脂以外の合計添加量が４５ｖｏｌ％以下である、軸受。
［８］
前記任意成分が、
前記樹脂組成物１００ｖｏｌ％あたり、
アラミド ２．５～１５ｖｏｌ％、
ポリイミド １～１５ｖｏｌ％、
超高分子量ポリエチレン １～１５ｖｏｌ％、
二硫化モリブデン １～１０ｖｏｌ％、
黒鉛 １～１０ｖｏｌ％、
炭素繊維 １～１０ｖｏｌ％、及び、
ポリエーテルエーテルケトン（ＰＥＥＫ）樹脂 １～１５ｖｏｌ％
からなる群から選ばれる少なくとも１種である、［７］に記載の軸受。
［９］
［７］又は［８］に記載の軸受であって、前記金属基材の一の面に多孔質層が形成されており、前記樹脂組成物が前記多孔質層を被覆して摺動層が形成されている、軸受。
［１０］
樹脂組成物を摺動部材に使用する方法であって、
前記樹脂組成物１００ｖｏｌ％は、
酸化第二鉄を１～１０ｖｏｌ％、
硫酸バリウムを２．５～１５ｖｏｌ％、
アラミド、ポリイミド、超高分子量ポリエチレン、二硫化モリブデン、黒鉛、炭素繊維、及び、ポリエーテルエーテルケトン（ＰＥＥＫ）樹脂からなる群から選ばれる少なくとも１種の任意成分を１～２０ｖｏｌ％、
残部のフッ素樹脂、
からなり、フッ素樹脂以外の合計添加量が４５ｖｏｌ％以下である、方法。
［１１］
前記任意成分が、
前記樹脂組成物１００ｖｏｌ％あたり、
アラミド ２．５～１５ｖｏｌ％、
ポリイミド １～１５ｖｏｌ％、
超高分子量ポリエチレン １～１５ｖｏｌ％、
二硫化モリブデン １～１０ｖｏｌ％、
黒鉛 １～１０ｖｏｌ％、
炭素繊維 １～１０ｖｏｌ％、及び、
ポリエーテルエーテルケトン（ＰＥＥＫ）樹脂 １～１５ｖｏｌ％
からなる群から選ばれる少なくとも１種である、［１０］に記載の方法。
［１２］
金属基材の表面に形成された多孔質層に樹脂組成物を含浸させ、そして、樹脂組成物を焼成することを含む摺動部材の製造方法であって、
前記樹脂組成物１００ｖｏｌ％は、
酸化第二鉄を１～１０ｖｏｌ％、
硫酸バリウムを２．５～１５ｖｏｌ％、
アラミド、ポリイミド、超高分子量ポリエチレン、二硫化モリブデン、黒鉛、炭素繊維、及び、ポリエーテルエーテルケトン（ＰＥＥＫ）樹脂からなる群から選ばれる少なくとも１種の任意成分を１～２０ｖｏｌ％、
残部のフッ素樹脂、
からなり、フッ素樹脂以外の合計添加量が４５ｖｏｌ％以下である、方法。
［１３］
前記任意成分が、
前記樹脂組成物１００ｖｏｌ％あたり、
アラミド ２．５～１５ｖｏｌ％、
ポリイミド １～１５ｖｏｌ％、
超高分子量ポリエチレン １～１５ｖｏｌ％、
二硫化モリブデン １～１０ｖｏｌ％、
黒鉛 １～１０ｖｏｌ％、
炭素繊維 １～１０ｖｏｌ％、及び、
ポリエーテルエーテルケトン（ＰＥＥＫ）樹脂 １～１５ｖｏｌ％
からなる群から選ばれる少なくとも１種である、［１２］に記載の方法。
［１４］
樹脂組成物で形成された摺動部材の摩擦による焼き付きを防止する方法であって、
酸化第二鉄を１～１０ｖｏｌ％、
硫酸バリウムを２．５～１５ｖｏｌ％、
フッ素樹脂を５５ｖｏｌ％以上
含む樹脂組成物で前記摺動部材を形成することを含む方法。
【発明の効果】
【0007】
本発明によれば、亜鉛化合物を使用せずに耐焼き付き性及び耐摩耗性を向上させた摺動部材及び軸受が提供される。特に、硫化亜鉛は毒劇物であるため、本発明の摺動部材によれば、環境への配慮及び製造時の安全確保が達成できる。本発明によればまた、樹脂組成物で形成された摺動部材の摩擦による焼き付きを防止する方法が提供される。
【図面の簡単な説明】
【0008】
【図1】本実施の形態の摺動部材の一例を示す断面組織図である。
【図2】本実施の形態の軸受の一例を示す斜視図である。
【図3】本実施の形態の軸受の一例を示す断面図である。
【図4】耐焼き付き性試験の概要を示す模式図である。
【図5】耐焼き付き性試験において試験時間の経過によって試験片温度がどのように変化するかを示すグラフである。
【図6】耐焼き付き性試験において試験時間の経過によってトルク（回転に要する力）がどのように変化するかを示すグラフである。
【図7】耐焼き付き性試験において試験片温度とトルクが急激に低下する前の相手材の表面の元素分布を示す図である。
【図8】耐焼き付き性試験において試験片温度とトルクが急激に低下した後の相手材の表面の元素分布を示す図である。
【発明を実施するための形態】
【0009】
［作用］
実施例において後述するように、フッ素樹脂に、亜鉛化合物を添加せずに、Ｆｅ２Ｏ３及びＢａＳＯ４を添加することによって、摺動する相手材表面に潤滑被膜が形成することが予想外に見出された。形成した被膜の効果により、試験時間がかなり経過した時点で摩擦トルクが減少に転じ、発熱が抑制されることで耐焼付性が向上することが見出された。亜鉛化合物を添加せずとも、耐焼付性が予想外に改善することが見出された。特に、硫化亜鉛は毒劇物であるため、本発明の摺動部材によれば、環境への配慮及び製造時の安全確保が達成できる。
実施例において後述するように、フッ素樹脂に、亜鉛化合物を添加せずに、Ｆｅ２Ｏ３及びＢａＳＯ４を添加することによって、摺動する相手材表面に潤滑被膜が形成することが予想外に見出された。形成した被膜の効果により、試験時間がかなり経過した時点で摩擦トルクが減少に転じ、発熱が抑制されることで耐焼付性が向上することが見出された。亜鉛化合物を添加せずとも、耐焼付性が予想外に改善することが見出された。特に、硫化亜鉛は毒劇物であるため、本発明の摺動部材によれば、環境への配慮及び製造時の安全確保が達成できる。
【0010】
上記被膜の形成により耐摩耗性も向上するが、さらに、フッ素樹脂に、アラミド、ポリイミド、超高分子量ポリエチレン、二硫化モリブデン、黒鉛、炭素繊維、及び、ポリエーテルエーテルケトン（ＰＥＥＫ）樹脂からなる群から選ばれる少なくとも１種の任意成分を加えることで、亜鉛化合物を添加せずとも本発明の樹脂組成物の耐焼付性及び耐摩耗性がさらに向上することが見出された。
【0011】
［摺動部材及び軸受］
以下、図面を参照して、本発明の摺動部材の好適な実施の形態、及び、本発明の摺動部材が適用された軸受の好適な実施の形態について説明する。
以下、図面を参照して、本発明の摺動部材の好適な実施の形態、及び、本発明の摺動部材が適用された軸受の好適な実施の形態について説明する。
【0012】
＜本実施の形態の摺動部材の構成例＞
本実施の形態の摺動部材は、鉛を含まない樹脂組成物で形成される。摺動部材は、好適な実施態様においては、金属基材の表面に設けた金属の多孔質層上に樹脂組成物を被覆する形態で使用される。樹脂組成物の組成については後述する。
本実施の形態の摺動部材は、鉛を含まない樹脂組成物で形成される。摺動部材は、好適な実施態様においては、金属基材の表面に設けた金属の多孔質層上に樹脂組成物を被覆する形態で使用される。樹脂組成物の組成については後述する。
【0013】
図１は、本実施の形態の摺動部材の一例を示す断面組織図である。本実施の形態の摺動部材１は、金属基材２と、金属基材２の一の面である表面に金属単体または合金組成物で形成される多孔質層３と、多孔質層３を樹脂組成物４で被覆した摺動層５を備える。
【0014】
多孔質層３は、金属基材２の表面に、金属粉末が焼結されて形成される。金属基材２は、本例ではＦｅ（鉄）系の板材が使用される。多孔質層３を形成する金属粉末は、Ｃｕ単体またはＣｕを主成分とした合金が使用され、本例ではＣｕ－Ｓｎ系合金粉が使用される。
【0015】
多孔質層３の製造方法としては、Ｃｕ－Ｓｎ系合金粉が所定の厚さで鋼板上に散布され、Ｃｕ－Ｓｎ系合金粉が散布された鋼板が焼結炉で焼結される。これにより、鋼板上に、所定の厚さでＣｕ－Ｓｎ系合金の多孔質層３が形成される。
【0016】
摺動層５は、多孔質層３に樹脂組成物４が所定の厚さで含浸され、多孔質層３に含浸された樹脂組成物４が焼成されて形成される。摺動層５の製造方法としては、金属基材２の表面に形成された多孔質層３上に、所定の量の樹脂組成物４が供給され、樹脂組成物４が多孔質層３に押圧されることで、樹脂組成物４が多孔質層３に含浸される。多孔質層３上に供給される樹脂組成物４の量は、後述する樹脂組成物４の焼成後に、多孔質層３が摺動層５の表面から露出しない厚さで多孔質層３を被覆する量である。
【0017】
摺動層５は、樹脂組成物４に含まれる樹脂の融点を超える温度で加熱し、樹脂を融着することで形成される。樹脂組成物４を所定の温度で加熱して摺動層５を形成することを焼成と称す。例えば、樹脂として使用されるポリテトラフルオロエチレンの融点は、３２７℃である。摺動層５は、本例では焼成炉を使用して、ポリテトラフルオロエチレンの融点を超える温度で樹脂組成物４が加熱されることで焼成される。
【0018】
摺動部材１において、本例では、多孔質層３を形成する金属粉末の全ての粒径が、１５～１８０μｍ、好ましくは、２５～１５０μｍ程度の範囲にある金属粉末を用いることができる。また、摺動部材１は、このような粒径の金属粉末で形成される多孔質層３の厚さＴ１を、０．０３～０．４５ｍｍ程度とすることができる。多孔質層３の厚さは、金属粉末が少なくとも２個以上重なって焼結され得る厚さである。
【0019】
更に、摺動部材１は、摺動層５の厚さＴ２を、０．０５～０．５０ｍｍ程度とすることができる。ここで、摺動層５の厚さＴ２とは、金属基材２の表面からの厚さである。摺動層５の厚さは、多孔質層３が露出しないように、多孔質層３の厚さより平均して厚く設定される。なお、本例では、摺動層５の厚さＴ２は０．３ｍｍとした。
【0020】
基材には、様々なメッキを施すことができ、例えば、銅メッキ鋼板を使用することもできる。
【0021】
【0022】
本実施の形態の軸受７は、図１で説明した摺動部材１を、摺動層５を内側として環状に構成される。軸受７は、円筒状の内周面を形成する摺動層５で相手材である軸８を支持する。軸受７は、軸８が直線運動または回転運動により摺動する形態である。
【0023】
［樹脂組成物］
以下、樹脂組成物４について詳細に説明する。
本発明の樹脂組成物は、樹脂組成物１００ｖｏｌ％あたり、
酸化第二鉄を１～１０ｖｏｌ％、
硫酸バリウムを２．５～１５ｖｏｌ％、
アラミド、ポリイミド、超高分子量ポリエチレン、二硫化モリブデン、黒鉛、炭素繊維、及び、ポリエーテルエーテルケトン（ＰＥＥＫ）樹脂からなる群から選ばれる少なくとも１種の任意成分を１～２０ｖｏｌ％、
残部のフッ素樹脂、
からなり、フッ素樹脂以外の合計添加量が４５ｖｏｌ％以下である。
以下、樹脂組成物４について詳細に説明する。
本発明の樹脂組成物は、樹脂組成物１００ｖｏｌ％あたり、
酸化第二鉄を１～１０ｖｏｌ％、
硫酸バリウムを２．５～１５ｖｏｌ％、
アラミド、ポリイミド、超高分子量ポリエチレン、二硫化モリブデン、黒鉛、炭素繊維、及び、ポリエーテルエーテルケトン（ＰＥＥＫ）樹脂からなる群から選ばれる少なくとも１種の任意成分を１～２０ｖｏｌ％、
残部のフッ素樹脂、
からなり、フッ素樹脂以外の合計添加量が４５ｖｏｌ％以下である。
【0024】
前記任意成分は、樹脂組成物に添加されていても添加されていなくてもよいが、添加することにより、本発明の摺動部材及び軸受の耐焼付性及び耐摩耗性がさらに向上する。前記任意成分の配合量は、好ましくは、前記樹脂組成物１００ｖｏｌ％あたり、
アラミド ２．５～１５ｖｏｌ％、
ポリイミド １～１５ｖｏｌ％、
超高分子量ポリエチレン １～１５ｖｏｌ％、
二硫化モリブデン １～１０ｖｏｌ％、
黒鉛 １～１０ｖｏｌ％、
炭素繊維 １～１０ｖｏｌ％、
ポリエーテルエーテルケトン（ＰＥＥＫ）樹脂 １～１５ｖｏｌ％
からなる群から選ばれる少なくとも１種である。
アラミド ２．５～１５ｖｏｌ％、
ポリイミド １～１５ｖｏｌ％、
超高分子量ポリエチレン １～１５ｖｏｌ％、
二硫化モリブデン １～１０ｖｏｌ％、
黒鉛 １～１０ｖｏｌ％、
炭素繊維 １～１０ｖｏｌ％、
ポリエーテルエーテルケトン（ＰＥＥＫ）樹脂 １～１５ｖｏｌ％
からなる群から選ばれる少なくとも１種である。
【0025】
＜フッ素樹脂＞
樹脂組成物４のベース樹脂となるフッ素樹脂は、優れた摺動特性を有する合成樹脂として周知であり、摺動摩擦による発熱に対し耐熱性が十分に確保されるため、摺動部材の樹脂組成物のベース樹脂としてＰＴＦＥ（ポリテトラフルオロエチレン）樹脂、ＰＦＡ（パーフルオロアルコキシアルカン）、ＦＥＰ（パーフルオロエチレンプロペンコポリマー）、ＥＴＦＥ（エチレンテトラフルオロエチレンコポリマー）が多く用いられている。
樹脂組成物４のベース樹脂となるフッ素樹脂は、優れた摺動特性を有する合成樹脂として周知であり、摺動摩擦による発熱に対し耐熱性が十分に確保されるため、摺動部材の樹脂組成物のベース樹脂としてＰＴＦＥ（ポリテトラフルオロエチレン）樹脂、ＰＦＡ（パーフルオロアルコキシアルカン）、ＦＥＰ（パーフルオロエチレンプロペンコポリマー）、ＥＴＦＥ（エチレンテトラフルオロエチレンコポリマー）が多く用いられている。
【0026】
樹脂組成物は、フッ素樹脂としてＰＴＦＥを含むことが好ましい。ＰＴＦＥと他のフッ素樹脂を混合して使用する場合、他のフッ素樹脂の含有量は、樹脂組成物中０ｖｏｌ％を超えて２０ｖｏｌ％以下であることが好ましい。
【0027】
ＰＴＦＥ樹脂の市販品としては、ポリフロン（登録商標）Ｄ－２１０Ｃ、Ｆ－２０１（ダイキン工業社製）、Ｆｌｕｏｎ（登録商標）ＡＤ９１１Ｅ（ＡＧＣ社製）、テフロン（登録商標）３１－ＪＲ、６Ｃ－Ｊ（三井・ケマーズフロロプロダクツ社製）等を挙げることができる。
【0028】
樹脂組成物４は、フッ素樹脂を除く添加物の含有量が、４５ｖｏｌ％以下であり、好ましくは樹脂組成物中１０ｖｏｌ％以上３５ｖｏｌ％以下である。フッ素樹脂を除く必須の添加物の含有量が４５ｖｏｌ％を超えると、耐摩耗性が低下する傾向がある。
【0029】
＜酸化第二鉄（Ｆｅ２Ｏ３）＞
酸化第二鉄は、摺動層５を形成する樹脂組成物４において必須の添加剤である。樹脂組成物４は、所定量の酸化第二鉄を含むことで、耐摩耗性の向上に加え、耐焼き付き性を向上させることができる。樹脂組成物４は、酸化第二鉄を１～１０ｖｏｌ％の量で含むことが必要であり、好ましくは、１．５～７．５ｖｏｌ％で含む。なお、市販品としては、森下弁柄工業のモリシタカラーシリーズ等を挙げることができる。酸化第二鉄は粉末形状で入手できる。
酸化第二鉄は、摺動層５を形成する樹脂組成物４において必須の添加剤である。樹脂組成物４は、所定量の酸化第二鉄を含むことで、耐摩耗性の向上に加え、耐焼き付き性を向上させることができる。樹脂組成物４は、酸化第二鉄を１～１０ｖｏｌ％の量で含むことが必要であり、好ましくは、１．５～７．５ｖｏｌ％で含む。なお、市販品としては、森下弁柄工業のモリシタカラーシリーズ等を挙げることができる。酸化第二鉄は粉末形状で入手できる。
【0030】
＜硫酸バリウム（ＢａＳＯ４）＞
硫酸バリウムは、摺動層５を形成する樹脂組成物４において必須の添加剤である。樹脂組成物４は、所定量の硫酸バリウムを含むことで、耐摩耗性の向上に加え、耐焼き付き性を向上させることができる。樹脂組成物４は、硫酸バリウムを２．５～１５ｖｏｌ％の量で含むことが必要であり、好ましくは、３．０～１２．５ｖｏｌ％で含む。なお、市販品としては、堺化学工業のＢＦシリーズ、Ｂシリーズ等を挙げることができる。硫酸バリウムの形状は粉末や板状形状などがあり、粒径は２０μm以下であることが好ましい。
硫酸バリウムは、摺動層５を形成する樹脂組成物４において必須の添加剤である。樹脂組成物４は、所定量の硫酸バリウムを含むことで、耐摩耗性の向上に加え、耐焼き付き性を向上させることができる。樹脂組成物４は、硫酸バリウムを２．５～１５ｖｏｌ％の量で含むことが必要であり、好ましくは、３．０～１２．５ｖｏｌ％で含む。なお、市販品としては、堺化学工業のＢＦシリーズ、Ｂシリーズ等を挙げることができる。硫酸バリウムの形状は粉末や板状形状などがあり、粒径は２０μm以下であることが好ましい。
【0031】
＜アラミド＞
アラミドは、摺動層５を形成する樹脂組成物４において任意の添加剤である。樹脂組成物４は、アラミドを２．５～１５ｖｏｌ％で含むことが好ましく、２．５～１１．０ｖｏｌ％で含むことがより好ましい。樹脂組成物４は、所定量のアラミドを添加することで、耐摩耗性及び耐焼き付き性を高くすることができる。なお、アラミドの市販品としては、東レ・デュポン社製のケブラー（登録商標）、帝人のトワロン（登録商標）等を挙げることができる。アラミドは、通常、繊維形状または、粉末形状も入手できる。
アラミドは、摺動層５を形成する樹脂組成物４において任意の添加剤である。樹脂組成物４は、アラミドを２．５～１５ｖｏｌ％で含むことが好ましく、２．５～１１．０ｖｏｌ％で含むことがより好ましい。樹脂組成物４は、所定量のアラミドを添加することで、耐摩耗性及び耐焼き付き性を高くすることができる。なお、アラミドの市販品としては、東レ・デュポン社製のケブラー（登録商標）、帝人のトワロン（登録商標）等を挙げることができる。アラミドは、通常、繊維形状または、粉末形状も入手できる。
【0032】
＜ポリイミド＞
ポリイミドは、摺動層５を形成する樹脂組成物４において任意の添加剤である。樹脂組成物４は、ポリイミドを１～１５ｖｏｌ％で含むことが好ましく、２．５～１０．０ｖｏｌ％で含むことがより好ましい。樹脂組成物４は、所定量のポリイミドを添加することで、耐摩耗性を高くすることができる。なお、ポリイミドの市販品としては、ポリプラ・エポニック製のP84 NT、三井化学製のオーラム等を挙げることができる。ポリイミドは、粉末形状で入手できる。
ポリイミドは、摺動層５を形成する樹脂組成物４において任意の添加剤である。樹脂組成物４は、ポリイミドを１～１５ｖｏｌ％で含むことが好ましく、２．５～１０．０ｖｏｌ％で含むことがより好ましい。樹脂組成物４は、所定量のポリイミドを添加することで、耐摩耗性を高くすることができる。なお、ポリイミドの市販品としては、ポリプラ・エポニック製のP84 NT、三井化学製のオーラム等を挙げることができる。ポリイミドは、粉末形状で入手できる。
【0033】
＜超高分子量ポリエチレン＞
超高分子量ポリエチレンは、摺動層５を形成する樹脂組成物４において任意の添加剤である。樹脂組成物４は、超高分子量ポリエチレンを１～１５ｖｏｌ％で含むことが好ましく、２．０～８．０ｖｏｌ％で含むことがより好ましい。樹脂組成物４は、所定量の超高分子量ポリエチレンを添加することで、耐焼き付き性と耐すべり性を高くすることができる。なお、超高分子量ポリエチレンの市販品としては、三井化学社のミペロン（登録商標）（重量平均分子量５０～７００万）、東洋紡社のダイニーマ（登録商標）、ハネウエル社のＳＰＥＣＴＲＡ（登録商標）等を挙げることができる。超高分子量ポリエチレンは、粉末形状であり、粒径は、例えば、ｄ５０で３０μｍ以下のものを使用できる。
超高分子量ポリエチレンは、摺動層５を形成する樹脂組成物４において任意の添加剤である。樹脂組成物４は、超高分子量ポリエチレンを１～１５ｖｏｌ％で含むことが好ましく、２．０～８．０ｖｏｌ％で含むことがより好ましい。樹脂組成物４は、所定量の超高分子量ポリエチレンを添加することで、耐焼き付き性と耐すべり性を高くすることができる。なお、超高分子量ポリエチレンの市販品としては、三井化学社のミペロン（登録商標）（重量平均分子量５０～７００万）、東洋紡社のダイニーマ（登録商標）、ハネウエル社のＳＰＥＣＴＲＡ（登録商標）等を挙げることができる。超高分子量ポリエチレンは、粉末形状であり、粒径は、例えば、ｄ５０で３０μｍ以下のものを使用できる。
【0034】
＜二硫化モリブデン＞
二硫化モリブデンは、摺動層５を形成する樹脂組成物４において任意の添加剤である。樹脂組成物４は、二硫化モリブデンを１～１０ｖｏｌ％で含むことが好ましく、２．０～８．０ｖｏｌ％で含むことがより好ましい。樹脂組成物４は、所定量の二硫化モリブデンを添加することで、摩擦抵抗を低下させることができる。なお、市販品としては、太陽鉱工社製のＨ／ＧＭｏＳ２、ダイゾー社製の二硫化モリブデンパウダーシリーズ等を挙げることができる。二硫化モリブデンは粉末形状のものが入手できる。
二硫化モリブデンは、摺動層５を形成する樹脂組成物４において任意の添加剤である。樹脂組成物４は、二硫化モリブデンを１～１０ｖｏｌ％で含むことが好ましく、２．０～８．０ｖｏｌ％で含むことがより好ましい。樹脂組成物４は、所定量の二硫化モリブデンを添加することで、摩擦抵抗を低下させることができる。なお、市販品としては、太陽鉱工社製のＨ／ＧＭｏＳ２、ダイゾー社製の二硫化モリブデンパウダーシリーズ等を挙げることができる。二硫化モリブデンは粉末形状のものが入手できる。
【0035】
＜黒鉛＞
黒鉛は、摺動層５を形成する樹脂組成物４において任意の添加剤である。樹脂組成物４は、黒鉛を１～１０ｖｏｌ％で含むことが好ましく、２．０～７．５ｖｏｌ％で含むことがより好ましい。樹脂組成物４は、所定量の黒鉛を添加することで、摩擦抵抗を低下させることができる。なお、市販品としては、日本黒鉛工業のＧＲＡＰＨＩＴＥ ＰＯＷＤＥＲシリーズ等を挙げることができる。黒鉛は粉末形状のものが入手できる。
黒鉛は、摺動層５を形成する樹脂組成物４において任意の添加剤である。樹脂組成物４は、黒鉛を１～１０ｖｏｌ％で含むことが好ましく、２．０～７．５ｖｏｌ％で含むことがより好ましい。樹脂組成物４は、所定量の黒鉛を添加することで、摩擦抵抗を低下させることができる。なお、市販品としては、日本黒鉛工業のＧＲＡＰＨＩＴＥ ＰＯＷＤＥＲシリーズ等を挙げることができる。黒鉛は粉末形状のものが入手できる。
【0036】
＜炭素繊維＞
炭素繊維は、直接または油等の流体を介して相手材と接触する摺動層５を形成する樹脂組成物４に、機能性付与材及び強化材として使用される。樹脂組成物４は、炭素繊維を１～１０ｖｏｌ％で含むことが好ましく、２．５～７．５ｖｏｌ％で含むことがより好ましい。また、炭素繊維は、繊維径が５μｍ以上２０μｍ以下、繊維長が１０μｍ以上１５０μｍ以下、アスペクト比が２以上２０以下であることが好ましい。
炭素繊維は、直接または油等の流体を介して相手材と接触する摺動層５を形成する樹脂組成物４に、機能性付与材及び強化材として使用される。樹脂組成物４は、炭素繊維を１～１０ｖｏｌ％で含むことが好ましく、２．５～７．５ｖｏｌ％で含むことがより好ましい。また、炭素繊維は、繊維径が５μｍ以上２０μｍ以下、繊維長が１０μｍ以上１５０μｍ以下、アスペクト比が２以上２０以下であることが好ましい。
【0037】
＜ポリエーテルエーテルケトン（ＰＥＥＫ）樹脂＞
ＰＥＥＫ樹脂は、摺動層５を形成する樹脂組成物４において任意の添加剤である。樹脂組成物４は、ＰＥＥＫ樹脂を１～１５ｖｏｌ％で含むことが好ましく、２．０～７．０ｖｏｌ％で含むことがより好ましい。樹脂組成物４は、所定量のＰＥＥＫ樹脂を添加することで、耐摩耗性を向上させることができる。なお、市販品としては、ポリプラ・エポニック製のＶＥＳＴＡＫＥＥＰ等を挙げることができる。ＰＥＥＫ樹脂は、例えば、粉末形状であり、平均粒径２０μｍ程度のものが入手できる。
ＰＥＥＫ樹脂は、摺動層５を形成する樹脂組成物４において任意の添加剤である。樹脂組成物４は、ＰＥＥＫ樹脂を１～１５ｖｏｌ％で含むことが好ましく、２．０～７．０ｖｏｌ％で含むことがより好ましい。樹脂組成物４は、所定量のＰＥＥＫ樹脂を添加することで、耐摩耗性を向上させることができる。なお、市販品としては、ポリプラ・エポニック製のＶＥＳＴＡＫＥＥＰ等を挙げることができる。ＰＥＥＫ樹脂は、例えば、粉末形状であり、平均粒径２０μｍ程度のものが入手できる。
【0038】
＜その他の金属酸化物＞
酸化第二鉄（Ｆｅ２Ｏ３）以外の、二酸化ケイ素、四酸化三鉄（Ｆｅ３Ｏ４）などの金属酸化物も摺動層５を形成する樹脂組成物４において任意の添加剤である。樹脂組成物４は、その他の金属酸化物を１～１０ｖｏｌ％で含むことが好ましく、１．０～４．０ｖｏｌ％で含むことがより好ましい。樹脂組成物４は、所定量のその他の金属酸化物を添加することで、耐摩耗性を向上させることができる。なお、市販品としては、ＡＧＣエスアイテック株式会社製のＳＵＮＳＰＨＥＲＥシリーズや森下弁柄工業製のモリシタカラーＦｅ３Ｏ４等を挙げることができる。その他の金属酸化物は、粉末形状で入手でき、粒径はＳＵＳＰＨＥＲＥシリーズでは平均粒径３０μｍ以下である。
酸化第二鉄（Ｆｅ２Ｏ３）以外の、二酸化ケイ素、四酸化三鉄（Ｆｅ３Ｏ４）などの金属酸化物も摺動層５を形成する樹脂組成物４において任意の添加剤である。樹脂組成物４は、その他の金属酸化物を１～１０ｖｏｌ％で含むことが好ましく、１．０～４．０ｖｏｌ％で含むことがより好ましい。樹脂組成物４は、所定量のその他の金属酸化物を添加することで、耐摩耗性を向上させることができる。なお、市販品としては、ＡＧＣエスアイテック株式会社製のＳＵＮＳＰＨＥＲＥシリーズや森下弁柄工業製のモリシタカラーＦｅ３Ｏ４等を挙げることができる。その他の金属酸化物は、粉末形状で入手でき、粒径はＳＵＳＰＨＥＲＥシリーズでは平均粒径３０μｍ以下である。
【0039】
＜樹脂組成物の具体例＞
本発明の樹脂組成物は、使用される摺動部材の用途、形状、使用条件などにより配合組成を変更できる。実施例で調製した配合例の番号を併記して配合組成の具体的態様を以下に例示する。なお、各態様に併記した例番号は、表１に記載した例番号に対応する。
（１）ＣｕＳ２を使用する既存量産品に近い組成において、ＣｕＳ２に換えて酸化鉄と硫酸バリウムの組み合わせを使用する効果（耐焼付性、耐摩耗性、など）を奏することを目的とした組成物（例２）
樹脂組成物１００ｖｏｌ％あたり、
酸化第二鉄を１～１０ｖｏｌ％、
硫酸バリウムを２．５～１５ｖｏｌ％、
二硫化モリブデンを１～１０ｖｏｌ％、
黒鉛を１～１０ｖｏｌ％、
残部のフッ素樹脂、
からなり、フッ素樹脂以外の合計添加量が４５ｖｏｌ％以下である組成物。
本発明の樹脂組成物は、使用される摺動部材の用途、形状、使用条件などにより配合組成を変更できる。実施例で調製した配合例の番号を併記して配合組成の具体的態様を以下に例示する。なお、各態様に併記した例番号は、表１に記載した例番号に対応する。
（１）ＣｕＳ２を使用する既存量産品に近い組成において、ＣｕＳ２に換えて酸化鉄と硫酸バリウムの組み合わせを使用する効果（耐焼付性、耐摩耗性、など）を奏することを目的とした組成物（例２）
樹脂組成物１００ｖｏｌ％あたり、
酸化第二鉄を１～１０ｖｏｌ％、
硫酸バリウムを２．５～１５ｖｏｌ％、
二硫化モリブデンを１～１０ｖｏｌ％、
黒鉛を１～１０ｖｏｌ％、
残部のフッ素樹脂、
からなり、フッ素樹脂以外の合計添加量が４５ｖｏｌ％以下である組成物。
【0040】
（２）耐焼付性及び耐摩耗性の向上を目的とした組成物（例３、例４、例６、例７、例８、例１６）
樹脂組成物１００ｖｏｌ％あたり、
酸化第二鉄を１～１０ｖｏｌ％、
硫酸バリウムを２．５～１５ｖｏｌ％、
アラミドを２．５～１５ｖｏｌ％、
二硫化モリブデンを１～１０ｖｏｌ％、
残部のフッ素樹脂、
からなり、フッ素樹脂以外の合計添加量が４５ｖｏｌ％以下である組成物。
樹脂組成物１００ｖｏｌ％あたり、
酸化第二鉄を１～１０ｖｏｌ％、
硫酸バリウムを２．５～１５ｖｏｌ％、
アラミドを２．５～１５ｖｏｌ％、
二硫化モリブデンを１～１０ｖｏｌ％、
残部のフッ素樹脂、
からなり、フッ素樹脂以外の合計添加量が４５ｖｏｌ％以下である組成物。
【0041】
（３）超高分子量ポリエチレンによる耐焼付性の向上を目的とした組成物（例９）
樹脂組成物１００ｖｏｌ％あたり、
酸化第二鉄を１～１０ｖｏｌ％、
硫酸バリウムを２．５～１５ｖｏｌ％、
アラミドを２．５～１５ｖｏｌ％、
超高分子量ポリエチレンを１～１５ｖｏｌ％、
残部のフッ素樹脂、
からなり、フッ素樹脂以外の合計添加量が４５ｖｏｌ％以下である組成物。
樹脂組成物１００ｖｏｌ％あたり、
酸化第二鉄を１～１０ｖｏｌ％、
硫酸バリウムを２．５～１５ｖｏｌ％、
アラミドを２．５～１５ｖｏｌ％、
超高分子量ポリエチレンを１～１５ｖｏｌ％、
残部のフッ素樹脂、
からなり、フッ素樹脂以外の合計添加量が４５ｖｏｌ％以下である組成物。
【0042】
（４）二硫化モリブデンの使用により超高分子ポリエチレンの少量添加であっても耐焼付性の向上が可能となる組成物（例１０、例１１）
樹脂組成物１００ｖｏｌ％あたり、
酸化第二鉄を１～１０ｖｏｌ％、
硫酸バリウムを２．５～１５ｖｏｌ％、
アラミドを２．５～１５ｖｏｌ％、
超高分子量ポリエチレンを１～１５ｖｏｌ％、
二硫化モリブデンを１～１０ｖｏｌ％、
残部のフッ素樹脂、
からなり、フッ素樹脂以外の合計添加量が４５ｖｏｌ％以下である組成物。
樹脂組成物１００ｖｏｌ％あたり、
酸化第二鉄を１～１０ｖｏｌ％、
硫酸バリウムを２．５～１５ｖｏｌ％、
アラミドを２．５～１５ｖｏｌ％、
超高分子量ポリエチレンを１～１５ｖｏｌ％、
二硫化モリブデンを１～１０ｖｏｌ％、
残部のフッ素樹脂、
からなり、フッ素樹脂以外の合計添加量が４５ｖｏｌ％以下である組成物。
【0043】
（５）ポリイミド添加による耐摩耗性の向上を目的とした組成物(例１２、例１８)
樹脂組成物１００ｖｏｌ％あたり、
酸化第二鉄を１～１０ｖｏｌ％、
硫酸バリウムを２．５～１５ｖｏｌ％、
アラミドを２．５～１５ｖｏｌ％、
ポリイミドを１～１５ｖｏｌ％、
残部のフッ素樹脂、
からなり、フッ素樹脂以外の合計添加量が４５ｖｏｌ％以下である組成物。
樹脂組成物１００ｖｏｌ％あたり、
酸化第二鉄を１～１０ｖｏｌ％、
硫酸バリウムを２．５～１５ｖｏｌ％、
アラミドを２．５～１５ｖｏｌ％、
ポリイミドを１～１５ｖｏｌ％、
残部のフッ素樹脂、
からなり、フッ素樹脂以外の合計添加量が４５ｖｏｌ％以下である組成物。
【0044】
（６）ＰＥＥＫによる耐摩耗性の向上を目的とした組成物（例１３）
樹脂組成物１００ｖｏｌ％あたり、
酸化第二鉄を１～１０ｖｏｌ％、
硫酸バリウムを２．５～１５ｖｏｌ％、
アラミドを２．５～１５ｖｏｌ％、
二硫化モリブデンを１～１０ｖｏｌ％、
ポリエーテルエーテルケトン（ＰＥＥＫ）樹脂を１～１５ｖｏｌ％、
残部のフッ素樹脂、
からなり、フッ素樹脂以外の合計添加量が４５ｖｏｌ％以下である組成物。
樹脂組成物１００ｖｏｌ％あたり、
酸化第二鉄を１～１０ｖｏｌ％、
硫酸バリウムを２．５～１５ｖｏｌ％、
アラミドを２．５～１５ｖｏｌ％、
二硫化モリブデンを１～１０ｖｏｌ％、
ポリエーテルエーテルケトン（ＰＥＥＫ）樹脂を１～１５ｖｏｌ％、
残部のフッ素樹脂、
からなり、フッ素樹脂以外の合計添加量が４５ｖｏｌ％以下である組成物。
【0045】
（７）二硫化モリブデン及びポリイミドによる摺動性及び耐摩耗性の向上を目的とした組成物（例１４、例１５、例１７、例１９）
樹脂組成物１００ｖｏｌ％あたり、
酸化第二鉄を１～１０ｖｏｌ％、
硫酸バリウムを２．５～１５ｖｏｌ％、
アラミドを２．５～１５ｖｏｌ％、
ポリイミドを１～１５ｖｏｌ％、
二硫化モリブデンを１～１０ｖｏｌ％、
残部のフッ素樹脂、
からなり、フッ素樹脂以外の合計添加量が４５ｖｏｌ％以下である組成物。
樹脂組成物１００ｖｏｌ％あたり、
酸化第二鉄を１～１０ｖｏｌ％、
硫酸バリウムを２．５～１５ｖｏｌ％、
アラミドを２．５～１５ｖｏｌ％、
ポリイミドを１～１５ｖｏｌ％、
二硫化モリブデンを１～１０ｖｏｌ％、
残部のフッ素樹脂、
からなり、フッ素樹脂以外の合計添加量が４５ｖｏｌ％以下である組成物。
【0046】
［摺動部材の焼き付き防止方法］
本発明はまた、相手材を摺動可能に支持する摺動部材について、樹脂組成物で形成された摺動部材の摩擦による焼き付きを防止する方法に関する。
本発明はまた、相手材を摺動可能に支持する摺動部材について、樹脂組成物で形成された摺動部材の摩擦による焼き付きを防止する方法に関する。
【0047】
上記方法は、樹脂組成物で形成された摺動部材の摩擦による焼き付きを防止する方法であって、
酸化第二鉄を１～１０ｖｏｌ％、
硫酸バリウムを２．５～１５ｖｏｌ％、
フッ素樹脂を５５ｖｏｌ％以上
含む樹脂組成物で前記摺動部材を形成することを含む方法である。
酸化第二鉄を１～１０ｖｏｌ％、
硫酸バリウムを２．５～１５ｖｏｌ％、
フッ素樹脂を５５ｖｏｌ％以上
含む樹脂組成物で前記摺動部材を形成することを含む方法である。
【0048】
後述する実施例において具体的に説明するように、酸化第二鉄（Ｆｅ２Ｏ３）と硫酸バリウム（ＢａＳＯ４）との両方を同時に樹脂組成物に配合することにより、酸化第二鉄（Ｆｅ２Ｏ３）又は硫酸バリウム（ＢａＳＯ４）のいずれかのみを配合するよりも優れた耐焼き付き性及び摩耗量の低減が奏されるという相乗効果が予想外にも見出された。上記方法はこの相乗効果に基づくものである。
【0049】
樹脂組成物で形成された摺動部材は、他の材料で形成された摺動部材に比べて、強度、耐熱性が低く、本発明の焼き付きを防止する方法が極めて有用である。本発明の方法は、特に、摩擦による摺動部材の温度上昇が１００℃を超える用途、摺動部材に１０ＭＰａ以上の圧力がかかる用途、など樹脂組成物で形成された摺動部材を適用することが難しいと考えられていた用途、特に軸受に有用である。
【0050】
軸受に本発明の方法を採用した場合には、通常の摺動環境下にて高寿命化を図ることができることや、耐久性の向上により、高速運動環境下や負荷荷重の高い過酷な摺動環境下で適用出来るという格別の効果が奏される。
【0051】
本発明の焼き付き防止方法において、摺動部材は樹脂組成物から形成される。樹脂組成物のより好適な態様については、本発明の摺動部材及び軸受に関して本明細書において既に説明してきたものが挙げられる。本発明の方法によれば、樹脂組成物に任意の追加成分を加えることにより、樹脂組成物で形成された摺動部材の摩耗量を低減することもできる。摺動部材の形成方法としては、熱可塑性樹脂及び熱硬化性樹脂の一般的な成形方法が適用でき、例えば、射出成形法、押出成形法、圧縮成形法などが挙げられる。
【0052】
本発明の方法において、摺動部材の形状としては、当業界で採用されているものがいずれも採用でき、例えば、板状、円筒状（外周側・内周側）、曲面状、球状、などが挙げられる。
【実施例】
【0053】
以下に実施例の形式で発明を具体的に説明するが、本発明の範囲は以下の例に限定されるものではない。以下の例において、ｖｏｌ％は、樹脂組成物全体を１００ｖｏｌ％としたときの量比を示す。
表１に示す既存量産品及び例１～１９の組成の樹脂組成物を使用して試験片を作成し、以下の要領で試験片について耐焼き付き性及び耐摩耗性を試験した。
表１に示す既存量産品及び例１～１９の組成の樹脂組成物を使用して試験片を作成し、以下の要領で試験片について耐焼き付き性及び耐摩耗性を試験した。
【0054】
（１）耐焼き付き性試験
試験方法の模式図を図４に示す。下記寸法の試験片を下記試験機の試験台に固定し、上部から下記寸法の相手材円筒リングを下記試験条件で押し付けながら回転させた。押し付ける荷重は１０分間ごとに段階的に加増し、試験片温度が２００℃以上となった際の荷重を焼き付き荷重とした（焼付面圧（単位：ＭＰａ）で評価した。）。
試験機：高圧雰囲気摩擦摩耗試験機（神鋼造機株式会社）
試験片寸法：４５ｍｍ×４５ｍｍ×１．０～２．５ｍｍ
相手材円筒リング寸法：外径Φ３０ｍｍ×内径Φ２４ｍｍ、試験片との接触面積（２５４．５ｍｍ２）
基材：冷間圧延鋼板（ＳＰＣＣ）のＣｕめっき鋼板
多孔質層：ＣｕＳｎ粉にて形成
摺動層厚さ：０．３±０．１ｍｍ
相手材円筒リング材質：炭素鋼Ｓ４５Ｃ
試験条件：
速度（０．２５ｍ／ｓ）
回転数（１７７ｒｐｍ）
荷重（５０ｋｇｆを１０分間ごとに段階的に加増）
雰囲気（ドライ）
試験方法の模式図を図４に示す。下記寸法の試験片を下記試験機の試験台に固定し、上部から下記寸法の相手材円筒リングを下記試験条件で押し付けながら回転させた。押し付ける荷重は１０分間ごとに段階的に加増し、試験片温度が２００℃以上となった際の荷重を焼き付き荷重とした（焼付面圧（単位：ＭＰａ）で評価した。）。
試験機：高圧雰囲気摩擦摩耗試験機（神鋼造機株式会社）
試験片寸法：４５ｍｍ×４５ｍｍ×１．０～２．５ｍｍ
相手材円筒リング寸法：外径Φ３０ｍｍ×内径Φ２４ｍｍ、試験片との接触面積（２５４．５ｍｍ２）
基材：冷間圧延鋼板（ＳＰＣＣ）のＣｕめっき鋼板
多孔質層：ＣｕＳｎ粉にて形成
摺動層厚さ：０．３±０．１ｍｍ
相手材円筒リング材質：炭素鋼Ｓ４５Ｃ
試験条件：
速度（０．２５ｍ／ｓ）
回転数（１７７ｒｐｍ）
荷重（５０ｋｇｆを１０分間ごとに段階的に加増）
雰囲気（ドライ）
【0055】
耐焼き付き性試験において、コンプレッサー用摺動部材などの高速環境下での使用に際して耐久性が求められる用途については、焼き付き面圧：３０ＭＰａ以上を達成することが望ましい。
【0056】
（２）耐摩耗性試験
以下の条件で行い、試験片の厚さの減少量を摩耗量として測定した。
試験機：高圧雰囲気摩擦摩耗試験機（神鋼造機株式会社）
試験片寸法：４５ｍｍ×４５ｍｍ×１．０～２．５ｍｍ
相手材円筒リング寸法：外径Φ３０ｍｍ×内径Φ２４ｍｍ、試験片との接触面積（２５４．５ｍｍ２）
基材：ＳＰＣＣのＣｕめっき鋼板
多孔質層：ＣｕＳｎ粉にて形成
摺動層厚さ：０．３±０．１ｍｍ
相手材円筒リング材質：炭素鋼Ｓ４５Ｃ
試験条件：
速度（１ｍ／ｓ）
回転数（７０７ｒｐｍ）
試験時間（１０ｍｉｎ）
荷重（２５４５Ｎ）
雰囲気（ドライ）
以下の条件で行い、試験片の厚さの減少量を摩耗量として測定した。
試験機：高圧雰囲気摩擦摩耗試験機（神鋼造機株式会社）
試験片寸法：４５ｍｍ×４５ｍｍ×１．０～２．５ｍｍ
相手材円筒リング寸法：外径Φ３０ｍｍ×内径Φ２４ｍｍ、試験片との接触面積（２５４．５ｍｍ２）
基材：ＳＰＣＣのＣｕめっき鋼板
多孔質層：ＣｕＳｎ粉にて形成
摺動層厚さ：０．３±０．１ｍｍ
相手材円筒リング材質：炭素鋼Ｓ４５Ｃ
試験条件：
速度（１ｍ／ｓ）
回転数（７０７ｒｐｍ）
試験時間（１０ｍｉｎ）
荷重（２５４５Ｎ）
雰囲気（ドライ）
【0057】
耐摩耗性試験において、コンプレッサー用摺動部材などの高速環境下での使用に際して耐久性が求められる用途については、摩耗量：０．０４０ｍｍ以下を達成することが望ましい。
【0058】
試験結果を表１に示す。
【表1】
【0059】
表中の略号は以下のとおりである。
ＰＴＦＥは、ポリテトラフルオロエチレンを示し、製品名：ポリフロン Ｄ－２１０Ｃを使用した。
Ｃは、黒鉛を意味し、製品名：ＣＰＢを使用した。
ＣｕＳ２は、二硫化銅を意味し、既存量産品に含まれるものである。
Ｆｅ２Ｏ３は、酸化第二鉄を意味し、製品名：ＭＲ－９７０Ｄを使用した。
ＢａＳＯ４は、硫酸バリウムを意味し、製品名：Ｂ－５５を使用した。
アラミドは、製品名：Ｔｗａｒｏｎ Ｐｏｗｄｅｒを使用した。
ＭｏＳ２は、二硫化モリブデンを意味し、製品名：トレカ ＭＬＤ３０を使用した。
超高分子量ポリエチレンは、製品名：ミペロンを使用した。
ＰＥＥＫは、ポリエーテルエーテルケトン樹脂を意味し、製品名：ＶＥＳＴＡＫＥＥＰを使用した。
ポリイミドは、製品名： ポリイミド Ｐ８４ ＮＴを使用した。
ＰＴＦＥは、ポリテトラフルオロエチレンを示し、製品名：ポリフロン Ｄ－２１０Ｃを使用した。
Ｃは、黒鉛を意味し、製品名：ＣＰＢを使用した。
ＣｕＳ２は、二硫化銅を意味し、既存量産品に含まれるものである。
Ｆｅ２Ｏ３は、酸化第二鉄を意味し、製品名：ＭＲ－９７０Ｄを使用した。
ＢａＳＯ４は、硫酸バリウムを意味し、製品名：Ｂ－５５を使用した。
アラミドは、製品名：Ｔｗａｒｏｎ Ｐｏｗｄｅｒを使用した。
ＭｏＳ２は、二硫化モリブデンを意味し、製品名：トレカ ＭＬＤ３０を使用した。
超高分子量ポリエチレンは、製品名：ミペロンを使用した。
ＰＥＥＫは、ポリエーテルエーテルケトン樹脂を意味し、製品名：ＶＥＳＴＡＫＥＥＰを使用した。
ポリイミドは、製品名： ポリイミド Ｐ８４ ＮＴを使用した。
【0060】
表１の試験結果から、酸化第二鉄（Ｆｅ２Ｏ３）、硫酸バリウム（ＢａＳＯ４）及び任意成分と残部のフッ素樹脂（ＰＴＦＥ）からなる樹脂組成物から作製した試験片（例２～４及び例６～１９）は、焼き付き温度（２００℃）に達したときの面圧（焼付面圧）が３８．５ＭＰａ～５９．７ＭＰａと高く、摩耗量が０．０１７ｍｍ～０．０４０ｍｍと低く、既存量産品の焼付面圧（２５．０ＭＰａ）よりも高く、摩耗量（０．０４２ｍｍ）よりも低く、本発明の摺動部材が、耐焼き付き性及び耐摩耗性において、既存量産品よりも優れていることがわかる。一方、酸化第二鉄（Ｆｅ２Ｏ３）及び硫酸バリウム（ＢａＳＯ４）の一方しか含まない樹脂組成物から作製した試験片（例１及び例５）は、黒鉛、アラミド、二硫化モリブデン、などの成分を含んでいるにもかかわらず、焼付面圧がそれぞれ２４．４ＭＰａ及び２１．２ＭＰａと低く、摩耗量がそれぞれ０．０５１ｍｍ及び０．０７１ｍｍと高く、既存量産品の焼付面圧（２５．０ＭＰａ）よりも低く、摩耗量（０．０４２ｍｍ）よりも高く、本発明の要件を満たさない摺動部材が、耐焼き付き性及び耐摩耗性において、既存量産品よりも劣ることがわかる。
【0061】
アラミドを任意成分として添加した例３～４及び例６～１９は、耐摩耗性が向上し、０．０１７ｍｍ～０．０３９ｍｍの比較的低い摩耗量を示した。アラミド及び超高分子量ポリエチレンを任意成分として添加した例９～１１は、５９．７ＭＰａの比較的高い焼付面圧を示した。アラミド及びポリイミドを任意成分として添加した例１２は、耐焼き付き性及び耐摩耗性が向上し、５０．１ＭＰａの比較的高い焼付面圧と０．０２６ｍｍの比較的低い摩耗量を示した。試験結果から、ポリイミドを添加することにより、耐焼き付き性及び耐摩耗性が向上し、超高分子量ポリエチレンを添加することにより、すべり特性が向上し、摩擦抵抗の削減や温度上昇抑制によって、耐焼き付き性が向上することがわかった。二硫化モリブデンは、非摺動材料である酸化鉄やアラミドと、摺動性に優れるが、耐熱性、耐荷重性の劣るフッ素樹脂による構成に対して、耐熱性、耐荷重性を有し、固体潤滑材として作用する。このような二硫化モリブデンを添加することによって、摺動性が向上することがわかった。
【0062】
本発明者らは、酸化第二鉄（Ｆｅ２Ｏ３）及び硫酸バリウム（ＢａＳＯ４）を含むフッ素樹脂組成物から作製した本発明の摺動部材が耐焼き付き性に優れる点に着目し、耐焼き付き性試験の結果をさらに詳細に検討した。その結果を図５及び図６に示す。図５は耐焼き付き性試験において試験時間の経過によって試験片温度がどのように変化するかを示すグラフであり、図６は耐焼き付き性試験において試験時間の経過によってトルク（回転に要する力）がどのように変化するかを示すグラフである。本発明の試験片は、試験時間６０００秒付近で試験片温度とトルクが急激に低下しているので、試験片温度が低下した分２００℃の焼き付き温度に達するまでの時間が予想外に長いことがわかる。一方、酸化第二鉄（Ｆｅ２Ｏ３）又は硫酸バリウム（ＢａＳＯ４）のいずれかのみを含むフッ素樹脂組成物から作製した試験片及び既存量産品のいずれについても試験時間の経過とともに試験片温度とトルクが上昇し続け、比較的短い時間で２００℃の焼付温度に到達することがわかる。このように、酸化第二鉄（Ｆｅ２Ｏ３）と硫酸バリウム（ＢａＳＯ４）との両方を同時に使用することにより、酸化第二鉄（Ｆｅ２Ｏ３）又は硫酸バリウム（ＢａＳＯ４）のいずれかのみを使用するよりも優れた耐焼き付き性が奏されるという相乗効果が予想外にも見出された。
【0063】
なお、図５及び図６の試験で使用した樹脂組成物の組成は、以下のとおりである。
・BaSO4無し： C-4%+Fe2O3-5%+MoS2-7.25% (表１の例１)
・Fe2O3無し： BaSO4-10%+アラミド-5%+MoS2-5% (表１の例５)
・Fe2O3×BaSO4：C-4%+Fe2O3-5%+BaSO4-5%+MoS2-7.25%（表１の例２）
・既存量産品：C-4%+CuS2-10.95%+MoS2-7.25%（表１の既存量産品）
・BaSO4無し： C-4%+Fe2O3-5%+MoS2-7.25% (表１の例１)
・Fe2O3無し： BaSO4-10%+アラミド-5%+MoS2-5% (表１の例５)
・Fe2O3×BaSO4：C-4%+Fe2O3-5%+BaSO4-5%+MoS2-7.25%（表１の例２）
・既存量産品：C-4%+CuS2-10.95%+MoS2-7.25%（表１の既存量産品）
【0064】
上述した試験時間６０００秒付近で試験片温度とトルクが急激に低下する原因について本発明者が調査したところ、試験時間６０００秒付近で相手材の表面にフッ素樹脂組成物を構成する材料が転移し、被膜が形成されることが分かった。この被膜が一定の量乃至面積で相手材表面に形成されると相手材の表面と本発明の試験片の表面の間に働く摩擦力が急激に低下し、試験片温度とトルクが急激に低下することが分かった。試験片温度とトルクが急激に低下する前の相手材の表面の元素分布を示す図７、試験片温度とトルクが急激に低下した後の相手材の表面の元素分布を示す図８によれば（分析装置：ＪＸＡ－８５３０Ｆ ＦＥ－ＥＰＭＡ（日本電子株式会社））、トルク急減前の相手材表面には被膜が形成されておらず、鉄（Ｆｅ）元素が広い面積で検出されているが（図７の中段中央の鉄元素の分布を示す図において明るい部分は鉄元素の濃度が高いことを示す。）、トルク急減後の相手材表面では、酸素（Ｏ）、フッ素（Ｆ）、バリウム（Ｂａ）の濃度が高くなっており、相手材表面の鉄元素がフッ素樹脂組成物から転移した被膜により覆い隠されていることがわかる（図８の上段中央の酸素（Ｏ）濃度を示す図、上段右側のフッ素（Ｆ）濃度を示す図、下段中央のバリウム（Ｂａ）濃度を示す図はいずれも明るくなっており、これら元素の濃度が高いことを示し、一方、中段中央の鉄元素の濃度を示す図は暗くなっており、表面の鉄元素の濃度が低くなっていることを示す。）。このように、摺動部材のフッ素樹脂組成物が相手材に転移し、摺動部材の耐焼き付き性が飛躍的に向上することは、本発明者らにより、予想外に見出された知見である。
【0065】
本発明者らは、酸化第二鉄（Ｆｅ２Ｏ３）、硫酸バリウム（ＢａＳＯ４）及びフッ素樹脂からなるフッ素樹脂組成物を使用して酸化第二鉄（Ｆｅ２Ｏ３）濃度を変化させて、前記と同様にして耐焼き付き性試験を行った。なお、使用した材料は表１と同じであり、フッ素樹脂は、ポリテトラフルオロエチレン（製品名：ポリフロン Ｄ－２１０Ｃ）を使用し、酸化第二鉄は製品名：ＭＲ－９７０Ｄを使用し、硫酸バリウムは製品名：Ｂ－５５を使用した。
る。その結果を、表２に示す。
る。その結果を、表２に示す。
【0066】
【表2】
【0067】
表２からわかるように、硫酸バリウム濃度１０ｖｏｌ％に対して、酸化第二鉄濃度が１．２５ｖｏｌ％でも焼付面圧が高くなり、耐焼き付き性が向上していることがわかる。酸化第二鉄濃度が２．５ｖｏｌ％ではさらに焼付面圧が高くなり、５ｖｏｌ％の時に焼付面圧が最大となり、７．５ｖｏｌ％でも高い焼付面圧が維持されていることがわかる。更なる検討によれば、硫酸バリウム濃度と、酸化第二鉄濃度とは、ｖｏｌ％で、好ましい範囲では０．２５：１～８：１、より好ましい範囲では０．５：１～４：１の比率で、より好ましい範囲では１：１～３：１の比率で、より好ましい範囲では１：１～２．５：１の比率でフッ素樹脂組成物中に存在させることがよいことが分かった。
【0068】
以上説明したように、本発明の方法を採用することにより、樹脂組成物で形成された摺動部材の焼き付きが防止され、さらには摩耗量が減少することが理解できる。
【要約】 （修正有）
【課題】亜鉛化合物を使用せずに耐焼き付き性及び耐摩耗性を向上させた摺動部材及び軸受を提供すること、並びに、樹脂組成物で形成された摺動部材の摩擦による焼き付きを防止する方法を提供すること。
【解決手段】樹脂組成物４で形成された摺動部材１であって、前記樹脂組成物１００ｖｏｌ％は、酸化第二鉄を１～１０ｖｏｌ％、硫酸バリウムを２．５～１５ｖｏｌ％、アラミド、ポリイミド、超高分子量ポリエチレン、二硫化モリブデン、黒鉛、炭素繊維、及び、ポリエーテルエーテルケトン（ＰＥＥＫ）樹脂からなる群から選ばれる少なくとも１種の任意成分を１～２０ｖｏｌ％、残部のフッ素樹脂、からなり、フッ素樹脂以外の合計添加量が４５ｖｏｌ％以下である、摺動部材、並びに、金属基材２と、前記金属基材上に前記樹脂組成物で形成された摺動層５と、を備える軸受。
【選択図】図１
【解決手段】樹脂組成物４で形成された摺動部材１であって、前記樹脂組成物１００ｖｏｌ％は、酸化第二鉄を１～１０ｖｏｌ％、硫酸バリウムを２．５～１５ｖｏｌ％、アラミド、ポリイミド、超高分子量ポリエチレン、二硫化モリブデン、黒鉛、炭素繊維、及び、ポリエーテルエーテルケトン（ＰＥＥＫ）樹脂からなる群から選ばれる少なくとも１種の任意成分を１～２０ｖｏｌ％、残部のフッ素樹脂、からなり、フッ素樹脂以外の合計添加量が４５ｖｏｌ％以下である、摺動部材、並びに、金属基材２と、前記金属基材上に前記樹脂組成物で形成された摺動層５と、を備える軸受。
【選択図】図１
【図1】
【図2】
【図3】
【図4】
【図5】
【図6】
【図7】
【図8】
