JPH036369B2

JPH036369B2 -

Info

Publication number: JPH036369B2
Application number: JP57174565A
Authority: JP
Inventors: Kikuo Sumyoshi; Kingo Myasaka
Original assignee: Oiles Industry Co Ltd
Current assignee: Oiles Industry Co Ltd
Priority date: 1982-10-06
Filing date: 1982-10-06
Publication date: 1991-01-29
Also published as: JPS5965616A

Description

【発明の詳細な説明】

本発明は、自己潤滑性を有する摺動部材の製造
方法に関するものである。ここで、摺動部材とは、機械、装置、構造物等
に使用され、荷重と滑りとを受ける滑り板、ブツ
シユなどの軸受あるいはこれらの機能に加えて密
封機能をも要求される接触型パツキンなどのシー
ルを含むものである。従来、摺動面に油あるいはグリースなどの潤滑
剤の適用が困難であつたり、適用を嫌う用途に使
用される摺動部材としては、 (i) 鋳鉄や銅合金あるいはステンレス鋳物などか
ら成るベースメタルに穴や溝をあけ、これらの
穴や溝に黒鉛や、二硫化モリブデンあるいは四
ふつ化エチレン樹脂（PTFE）などの固体潤滑
剤を充填保持させたもの (ii) 多量の固体潤滑剤を配した焼結合金（「サー
メツト」と称されることがある） (iii) PTFE繊維と他の繊維とを組合わせた交織布
を基体に接着剤を用いてはり付けたり、他の手
段によつて両者を合体させたりしたものなどが知がれている。ここで、(i)による摺動部材は、穴あけや、溝切
り作業に手間がかかり、固体潤滑剤の埋込みや充
填も煩雑であるばかりでなく、充填させた固体潤
滑剤が往々にして脱落するなどして潤滑機能に支
障をきたしたり、あるいは、摺動距離が小さな場
合には良好な潤滑効果が得られないなどの問題が
あつた。 (ii)による摺動部材は、固体潤滑剤の配合割合が
多くなると、焼結体の機械的強度、特に、衝撃強
度や、曲げ強度を著しく損うという問題が解決さ
れずに残されている。また、製造設備が大がかりになり、多種小量生
産には不向きであるという問題もある。 (iii)による摺動部材は、接着方法やその作業性に
問題がある。すなわち、RTFEの低摩擦性を有効に発揮させ
るには、接着剤は可及的に交織布表面に浸み出し
てこないようにしなければならないこと、接着に
バラ付きがなく均一に接着強度を有していなけれ
ばならないことなどが要求されるが、これには技
術的にかなり難しい問題を残している。接着剤を用いる代わりに、基体と合金化した
り、化学反応を生じさせて一体化を図る試み（特
公昭47−50893号公報）もなされているが、製作
が煩雑で、生産性に問題があるばかりでなく、製
品の用途が限られ、高温時の使用に難点があるな
どの問題を残す。本発明は、これら公知の技術における種々の問
題を解決し、常温から高温に至るまでの広い温度
範囲において乾燥摩擦条件の下において使用する
のに適した自己潤滑性を有する摺動部材の製造方
法を得ることを第一の目的とするものである。また、本発明は、乾燥摩擦条件の下において、
ビビリ振動による摩擦異音（ステイツク・スリツ
プによる摩擦異音）の発生のない摺動部材の製造
方法を得ることを第二の目的とするものである。更に、本発明は、摺動面におけるふつ素樹脂糸
（固体潤滑剤としての機能を果たす）の占める面
積割合を、摺動部材の機械的強度をほとんど低下
させることなく容易に、しかも、大巾に変えるこ
とのできる摺動部材の製造方法を得ることを第三
の目的とするものである。本発明による摺動部材は、 (1) 金属細線を織つたり、編んだりして得られる
網Ａと、金属細線とふつ素樹脂糸を共織り又は
共編みして得られる網Ｂとを用意することと (2) 前記網Ａを一端から巻回し、内周面又は最外
周面に前記網Ｂを配置することにより巻回積層
体を形成することと (3) 前記巻回積層体を金型内に挿入し、前記巻回
積層体をその巻回軸線に沿う方向に圧縮して実
質的に編目を閉塞させると共に層間の金属細線
を互いに絡み合わせた圧縮成形物を形成する工
程とから成り、前記圧縮成形物の少なくとも摺動面と
なる表面を金属細線と、ふつ素樹脂糸とが、金属
部10〜65％、樹脂部35〜90％の割合で露出した平
滑な面に形成することを特徴とするものである。以下、本発明をその実施例及びその製作工程な
どを示す添附図面の第１〜６図に基づいて詳細に
説明する。まず、本発明に使用される金属細線は、目的、
用途に応じて最適のものが選択されるが、特に、
鉄系金属細線としてステンレス鋼線が、また、銅
合金系金属細線として黄銅、洋白、ペリリウム青
銅、リン青銅、白銅などから成る細線が、それぞ
れ、使用され、その他、アルミニウム合金線も用
いられる。通常の用途には、銅合金細線が、また、高温雰
囲気や腐食性雰囲気の条件の下においては、ステ
ンレス鋼線や白銅細線などが、更に、比較的高速
滑り条件の下においてはアルミニウム合金線など
が、それぞれ、奨用される。細線の線径は、0.1〜0.5mm程度のものが網を形
成させ、摺動部材に適用する上で最も適してい
る。すなわち、余り細過ぎると、網を作る際に製
造上の困難さが増すばかりではなく、摺動部材の
摺動面を弱くし、反対に、余り太過ぎると、同様
に網の製造が困難となるばかりではなく、摺動面
の平滑性が損なわれるからである。次ぎに、ふつ素樹脂糸は、四ふつ化エチレン樹
脂糸や、四ふつ化エチレン六ふつ化プロピレン共
重合体から成る糸とし、単糸でも、紡糸でも良い
が、上述した線径の金属細線との組合わせにおて
は、おおむね200〜1200デニルの範囲のものが好
ましい。また、この糸を金属細線と組み合わせる
には、次ぎの２方法が考えられる。Ａ織つた網とする方法（第１図参照）タテ線（タテ糸）として、金属細線１ａと、
ふつ素樹脂糸２ａとを一組としたものを使用
し、ヨコ線（ヨコ糸）として、同様に、金属細
線１ｂと、ふつ素樹脂糸２ｂとを一組としたも
のを使用するが、両者をそれぞれタテ線及びヨ
コ線とし別々に使用しても良い。Ｂ編んだ網とする方法（第２図参照）金属細線１ｃと、ふつ素樹脂糸２ｃとを一組
として袋状に編み上げる（図はその展開図を示
してある）。なお、編んだ網においては、ふつ
素樹脂糸２ｃは、編組機に金属細線１ｃと同様
の条件で供給しても引張りを受け、金属細線１
ｃの網目間に存在する態様となつている。また、このような方法によつて作られた網の網
目の大きさとしては、通常、３〜６mm程度が良い
が、ここで、「網目」は、金属細線１ａ，１ｂ，
１ｃ間の寸法を指すものとする。この場合、網目
を余り大きくすると、巻回して圧縮・成形する
際、圧縮比が大きくなつて金型キヤビテイを深く
しなければならないなどの不利が生じ、反対に、
余り細かいと、圧縮・成形後の細線の絡み合いが
不充分となり、成形物に方向性を生じやすく、層
割れなどの不都合をきたす恐れがあるので良くな
い。また、金属細線１ａ，１ｂ，１ｃと、ふつ素樹
脂糸２ａ，２ｂ，２ｃとの組合わせとしては、金
属細線１本に対して、ふつ素樹脂糸１本、あるい
は前者１本に対して後者２本を用いるなど種々の
組合わせが可能である。更に、金属細線を異種金
属のものを組合わせて使用することも可能であ
る。また、このようにして圧縮・成形によつて作ら
れた摺動部材の表面に表われる金属部分と、ふつ
素樹脂部分との面積割合は、後述する成形条件に
よつて得られる摺動部材においては、その面積割
合は、前者の10〜65％に対して後者35〜90％が典
型的である。この面積割合は、 (イ) 金属細線の線径 (ロ) 金属細線に対するふつ素樹脂糸の組合わせ本
数 (ハ) ふつ素樹脂糸のデニル数 (ニ) ふつ素樹脂糸の断面形状 (ホ) ふつ素樹脂糸が単糸であるか紡糸であるかの
相違 (ヘ) 紡糸である場合には、そのフイラメント数
と、よりの強弱などによつて種々異なつてくる。例えば、単糸と紡糸とにおいては、同じデニル
数の糸であつても、後者を用いた網を使用して得
た摺動部材の方が、ふつ素樹脂部の面積割合は大
きくなる。これは、圧縮・成形の際に、紡糸に「ほぐれ」
を生ずるためで、「ほぐれ」が著しくなると、摺
動面が毛羽立つたような状態となるので、注意を
必要とする。この毛羽立ちを生じたものは、摩擦係数には悪
影響を与えることはないが、耐摩耗性に影響する
ばかりではなく、外観が良くない（商品価値の低
下）という問題を生ずる。なお、この毛羽立ち
は、本発明による摺動部材を室温成形によつて製
造する場合には、避けることはできない。しかし
ながら、ふつ素樹脂糸としRTFEを用いた場合に
は、PTFEの焼成温度すなわち260〜300℃まで金
型温度を上げた、いわゆる「ホツトプレス」方式
を採用すれば、この微細な毛羽は互いに融着し、
毛羽立ちは消失するが、成形費が増加するという
問題もある。このような観点から、本発明による摺動部材の
製造に当たつては、特に、単糸を用いることが好
ましい。また、ふつ素樹脂部の面積割合の変更要求に対
しては、金属細線の線径は一定としておき、ふつ
素樹脂糸のデニル数と、組合わせ本数とを変更す
ることによつてこれに対処することが、最も典型
的であり、推奨される方法である。１例を挙げると、0.28mmの線径を有するステン
レス細線（SUB304）１本に対して、400デニル
のRTFE単糸２本を組合わせて３mm目に編んだ網
を巻回し、これを巻回積層体の軸線方向に2.5t／
cm²の圧力によつて圧縮・成形（圧縮比75％）して
得た摺動部材の摺動面におけるRTFE部の占める
面積割合は、約75％であつた。なお、第２図に示した網（ステンレス細線１c1
本に対して、RTFE糸２c1本の組合わせから成
り、その他の条件は上記と同じ）を使用して得た
摺動部材の摺動面は、PTFE部の占める面積割合
は約45％であつた。このように、巻回積層体をそ
の軸線方向に圧縮成形することにより、摺動部材
の摺動面には、金属細線だけ、あるいは、ふつ素
樹脂糸だけが偏ること無く、両者を一定の割合で
露出させることができるようになる。ここで、本発明による摺動部材におけるふつ素
樹脂糸の作用及び効果について説明する。ふつ素樹脂（特に、PTFE）は、摩擦係数が極
めて小さい物質であり、黒鉛や二硫化モリブデン
などと同様、固体潤滑剤としても使用されている
ことは、周知のとおりであるが、この他、 (イ) 静摩擦係数（μ_s）と、動摩擦係数（μ_k）との
差がないこと (ロ) 他の多くのプラスチツク材料が示す「負性抵
抗」（摩擦速度Ｖの増加に対して、摩擦係数μ_k
の示す曲線が負こう配を示すこと−第３図参
照）を示さず、正こう配をとること（第３図に
おいて、実線及び鎖線は、それぞれ、RTFE及
び他のプラスチツク材料を示す）の挙動（特性
ともいえる）をも示す。この(イ)及び(ロ)の特性は、摩擦時に「ステイツ
ク・スリツプ」を生じさせないので、摩擦異音を
生じさせない。これに対し、負性抵抗を示すもの
は、往々にして摩擦振動音（鳴き）を発生させ
る。また、両摩擦係数μ_s、μ_kの差の大きいものも
同様である。従つて、他の摩擦物質を使用した場合は、摩擦
係数の低減には有効であつても、ステイツク・ス
リツプによる摩擦異音の発生を防止することは困
難である。更に、ふつ素樹脂をふつ素樹脂糸の形
によつて摺動面に配したものは、ふつ素樹脂をペ
レツト（成形物）や、粉末コーチングとして摺動
面に配した場合に比較して、耐摩耗性に優れてい
る。これは、糸の形での適用は、ふつ素樹脂分子
が配向しているために強度が高く、耐摩耗性に好
影響を与えたものと考えられる。このようにして得られる金網と、ふつ素樹脂糸
との共織り又は共編みの網を用いて本発明の摺動
部材を作るには、次ぎのいずれかの工程が必要で
ある。〔〕帯状の網を一端から巻回して巻回積層体と
し、これを圧縮・成形して摺動部材を得る場合 (i) 巻回軸（丸棒、角棒）を用い、その回り
に、例えば、第１図に示すような網、あるい
は、袋編みした網をつぶして得られる網を巻
き付けることによつて巻回積層体１０（第４
図）を作り、これを金型に入れ、巻回積層体
１０の軸線方向に押圧して圧縮・成形するこ
とによつて、第５図に示すような摺動部材２
０が得られる。この場合、摺動面となる面
（例えば、外周面、あるいは、内周面）にだ
け、ふつ素樹脂糸を配した網を少なくとも一
巻き分用い、その他にはふつ素樹脂糸を配し
てない普通の金網を用いることもできる。この方法は、筒状（円筒、角筒、部分球面
筒など）の摺動部材２０を得るのに適してい
る。また、この摺動部材２０の縦断面は、第
６図に示すとおりであるが、図中、１ｄは押
圧された細線、２ｄは押圧されたふつ素樹脂
糸を表わすものである。この場合における成形条件の１例を挙げる
と、次のとおりである。成形温度室温成形圧力１〜3t／cm² 成形時間１〜５秒圧縮ひ 60〜85％ (ii) 巻回軸を用いることなく、帯状の網を中実
状態に巻回して巻回積層体を作り、これを金
型に入れて巻回積層体の軸線方向に押圧して
圧縮成形する。この場合、上記(i)と同様に、
摺動面となる面（例えば、外周面）にだけ、
ふつ素樹脂糸を配した網を用いることもでき
る。この方法における成形条件も、〔〕−(i)の
場合と同一である。以下、本発明を実施例について説明する。 (i) 金属細線 (イ) 線径0.28mmのSUB304ステンレス鋼線 (ロ) 線径0.29mmのNSW Ｓ−Ｈ洋白線 (ii) ふつ素樹脂糸 (イ) 200デニルPTFE単糸（潤工社製、商品名
「ゴアテツクス（登録商標）Y002T1」） (ロ) 400デニルPTFE単糸（同上、商品名「ゴ
アテツクス（登録商標）Y004T1」） (ハ) 400デニルPTFE紡糸（東レ社製、商品名
「トヨフロン（登録商標）＜フイラメント数60
本＞」） (iii) 組合わせ金属細線１本に対して、PTFE糸１〜２本 (iv) 網の形態上記組合わせによる３mm網目を有する袋編み
による網 (v) 摺動部材上記網をそれぞれローラーによつて径方向に
押しつぶして帯状としたものを巻回して巻回積
層体とし、これを金型に装着してプレスによつ
て2.5t／cm²の押圧力によつて巻回積層体の軸線
方向に圧縮成形した。圧縮比
〔（巻回積層体の高さ）−（成形体の高さ）／（巻回積
層体の高さ）×100 ＝Ｑ％〕は、74％と一定した。得られたブツシユ状摺動部材の内径面を摺動
面として試験に供した。表に、以下の試験条件で試験した結果を示
す。試験条件荷重 50Kg／cm² 滑り速度 2.5ｍ／min 雰囲気温度 250℃ （ただし、比較品だけは室温）相手材 SUS304 試験時間 20時間摺動部材においては、摩擦係数と摩耗量とは
一般に二律背反的な面であるが、表から分かる
ように、本発明によるものは、比較品とほぼ同
等以上の性能を示しており、特に、摩擦係数と
摩耗量とを合わせて評価した場合、均衡のとれ
た性能を示していることは、明らかなところで
ある。

【表】

【表】また、比較品に比べて、製作が極めて容易であ
り、ふつ素樹脂部の露出（摺動面に占める面積割
合）も広範囲に渡つて極めて容易に変化させたも
のを得ることができる。比較品、においては、PTFE部の割合を多
くすると、ベース金属部が弱まるので（機械加工
時の刃物の影響、あるいは、小孔を互いに接近し
て設けなければならないので、金属部が弱くな
る）、摺動部材としての耐摩耗性や、耐荷重性に
悪影響が出やすい。これに反し、本発明によるも
のは、PTFE部の多少によるベース金属部の弱ま
りなどの影響は極めて少ない。また、比較品
は、製作が極めて困難であり、更に、比較品に
比べて、本発明においては、使用するふつ素樹脂
の耐熱温度の上限まで使用に耐えるが、比較品
は耐熱性に欠ける。本発明による製造方法によつて得られる摺動部
材は、以上述べたとおり、金属細線と、ふつ素樹
脂糸との物理的組合わせから成るものであるの
で、同一材料から成る鋳物や、焼結合金にふつ素
樹脂を配したものと比較して機械的強度が総体的
に上回るものではないが、普通に使用される使用
条件（数百Kg／cm²に達する負荷条件とか、極めて
高度の寸法精度が要求されるなどの場合を除く）
においては、十分な強度を保持する。特に、衝撃
強度に対しては、通常の試験においては破壊する
ことなく（じん性を有している）、しかも、衝撃
下においてふつ素樹脂部が脱落するなどの恐れは
全くない。また、本発明による製造方法により得られた摺
動部材は、網目がほとんど完全につぶされ、しか
も、ふつ素樹脂糸が金属細線間を充填するもので
あるので、実質的に通気性を有していない。本発明による製造方法によつて得られる摺動部
材は、既に述べたように、油や、グリースなどの
潤滑剤の適用が困難であつたり、その適用を嫌う
用途に自己潤滑性を発揮して有効に使用し得る点
に特徴を有するものであるが、常温における使用
や、潤滑油剤の適用ができないことを意味するも
のではない。更に、本発明による製造方法により得られた摺
動部材は、上述したように、通気性は持たない
が、若しも必要であるならば、潤滑油を数重量％
程度まで含浸させ、含油摺動部材としての適用も
可能である。更に、通気性を持たないので、接触
型パツキンなどのシール材としての適用も可能で
ある。

【図面の簡単な説明】

第１図は、金網と、ふつ素樹脂糸とを織ること
により得られた網の平面図、第２図は、袋編みし
た同様の網の展開図、第３図は、摩擦速度と、摩
擦係数との間の関係をPTFEと、他のプラスチツ
ク材料とについて示した線図、第４図は、第２図
に示す網を巻回することにより得られる巻回積層
体を示す斜視図、第５図は、第４図に示された巻
回積層体を軸線方向に圧縮することにより得られ
る摺動部材の斜視図、第６図は、第５図に示され
た示す摺動部材の拡大縦断面図である。１ａ，１ｂ，１ｃ……金属細線、２ａ，２ｂ，
２ｃ……ふつ素材樹脂糸。

Claims

【特許請求の範囲】１ (1) 金属細線を織つたり、編んだりして得ら
れる網Ａと、金属細線及びふつ素樹脂糸を共織
り又は共編みして得られる網Ｂとを用意するこ
とと (2) 前記網Ａを一端から巻回し、内周面又は最外
周面に前記網Ｂを配置することにより巻回積層
体を形成することと (3) 前記巻回積層体を金型内に挿入し、前記巻回
積層体をその巻回軸線に沿う方向に圧縮して実
質的に編目を閉塞させると共に層間の金属細線
を互いに絡み合わせた圧縮成形物を形成する工
程とから成り、前記圧縮成形物の少なくとも摺動面と
なる表面を金属細線と、ふつ素樹脂糸とが、金属
部10〜65％、樹脂部35〜90％の割合で露出した平
滑な面に形成することを特徴とする自己潤滑性を
有する摺動部材の製造方法。２金属細線が、ステンレス鋼線、銅合金線、ア
ルミニウム合金線から成る特許請求の範囲第１項
記載の自己潤滑性を有する摺動部材の製造方法。３ふつ素樹脂糸が、四ふつ化エチレン樹脂糸、
四ふつ化エチレン・六ふつ化プロピレン共重合体
から成る糸である特許請求の範囲第１項記載の自
己潤滑性を有する摺動部材の製造方法。