JP2002323038A - 水中用摺動部材ならびにその製造方法 - Google Patents
水中用摺動部材ならびにその製造方法Info
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Landscapes
- Sliding-Contact Bearings (AREA)
- Reinforced Plastic Materials (AREA)
- Laminated Bodies (AREA)
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Abstract
(57)【要約】
【課題】 異物濃度の高い環境においても充分な耐摩耗
性を有するとともに、起動時のドライ運転の条件下にお
いても良好な摺動特性を有する水中用摺動部材ならびに
その製造方法を提供すること。 【解決手段】 グラファイト、四フッ化エチレン樹脂、
窒化ホウ素および無定形炭素から選択される１種または
２種以上の充填材５〜４０重量％と残部フェノール樹脂
からなるフェノール樹脂組成物を含有した炭素繊維布の
積層体からなる水中用摺動部材。
性を有するとともに、起動時のドライ運転の条件下にお
いても良好な摺動特性を有する水中用摺動部材ならびに
その製造方法を提供すること。 【解決手段】 グラファイト、四フッ化エチレン樹脂、
窒化ホウ素および無定形炭素から選択される１種または
２種以上の充填材５〜４０重量％と残部フェノール樹脂
からなるフェノール樹脂組成物を含有した炭素繊維布の
積層体からなる水中用摺動部材。
Description
【０００１】
【発明が属する技術分野】本発明は、軸受、すべり板、
スラストワッシャー等に使用されて好適な水中用摺動部
材ならびにその製造方法に関する。
スラストワッシャー等に使用されて好適な水中用摺動部
材ならびにその製造方法に関する。
【０００２】
【従来の技術】従来、綿布を補強基材とするフェノール
樹脂からなる水中軸受はよく知られている。しかしなが
ら、土砂などの異物濃度の高い環境で使用される場合は
充分な性能が得られなかった。また、ポンプなどに使用
される場合、起動時の短時間ではあるがドライ条件での
運転となる。ところが、従来の補強基材そのものおよび
フェノール樹脂自体は何ら潤滑性を有さないものである
ため、起動時の摩擦が大きい、摩耗が進行するといった
問題があった。
樹脂からなる水中軸受はよく知られている。しかしなが
ら、土砂などの異物濃度の高い環境で使用される場合は
充分な性能が得られなかった。また、ポンプなどに使用
される場合、起動時の短時間ではあるがドライ条件での
運転となる。ところが、従来の補強基材そのものおよび
フェノール樹脂自体は何ら潤滑性を有さないものである
ため、起動時の摩擦が大きい、摩耗が進行するといった
問題があった。
【０００３】
【発明が解決しようとする課題】本発明は上記の実情に
鑑みなされたもので、その目的は、異物濃度の高い環境
においても充分な耐摩耗性を有するとともに、起動時の
ドライ運転の条件下においても良好な摺動特性を有する
水中用摺動部材ならびにその製造方法を提供することに
ある。
鑑みなされたもので、その目的は、異物濃度の高い環境
においても充分な耐摩耗性を有するとともに、起動時の
ドライ運転の条件下においても良好な摺動特性を有する
水中用摺動部材ならびにその製造方法を提供することに
ある。
【０００４】
【課題を解決するための手段】本発明者らは、上記目的
を達成すべく鋭意検討を重ねた結果、特定のフェノール
樹脂組成物を含有する炭素繊維布を用いて摺動層を形成
することにより、上記目的を達成し得るとの知見を得
た。
を達成すべく鋭意検討を重ねた結果、特定のフェノール
樹脂組成物を含有する炭素繊維布を用いて摺動層を形成
することにより、上記目的を達成し得るとの知見を得
た。
【０００５】本発明は、上記知見に基づき完成されたも
のであり、その第一の要旨は、グラファイト、四フッ化
エチレン樹脂、窒化ホウ素および無定形炭素から選択さ
れる１種または２種以上の充填材５〜４０重量％と残部
フェノール樹脂からなるフェノール樹脂組成物を含有し
た炭素繊維布の積層体からなる水中用摺動部材に存す
る。該積層体は円筒状であっても平板状であってもよ
い。
のであり、その第一の要旨は、グラファイト、四フッ化
エチレン樹脂、窒化ホウ素および無定形炭素から選択さ
れる１種または２種以上の充填材５〜４０重量％と残部
フェノール樹脂からなるフェノール樹脂組成物を含有し
た炭素繊維布の積層体からなる水中用摺動部材に存す
る。該積層体は円筒状であっても平板状であってもよ
い。
【０００６】本発明の第二の要旨は、（イ）グラファイ
ト、四フッ化エチレン樹脂、窒化ホウ素および無定形炭
素から選択される１種または２種以上の充填材５〜４０
重量％と残部フェノール樹脂からなるフェノール樹脂組
成物を炭素繊維布に含浸せしめ乾燥して炭素繊維布プリ
プレグを製造する工程、（ロ）該炭素繊維布プリプレグ
を芯金に加熱加圧しながら所定の厚みになるまで巻きつ
け円筒状積層体を形成する工程、（ハ）該円筒状積層体
を芯金とともに加熱硬化処理する工程、からなる円筒状
の水中用摺動部材の製造方法に存する。
ト、四フッ化エチレン樹脂、窒化ホウ素および無定形炭
素から選択される１種または２種以上の充填材５〜４０
重量％と残部フェノール樹脂からなるフェノール樹脂組
成物を炭素繊維布に含浸せしめ乾燥して炭素繊維布プリ
プレグを製造する工程、（ロ）該炭素繊維布プリプレグ
を芯金に加熱加圧しながら所定の厚みになるまで巻きつ
け円筒状積層体を形成する工程、（ハ）該円筒状積層体
を芯金とともに加熱硬化処理する工程、からなる円筒状
の水中用摺動部材の製造方法に存する。
【０００７】本発明の第三の要旨は、（イ）グラファイ
ト、四フッ化エチレン樹脂、窒化ホウ素および無定形炭
素から選択される１種または２種以上の充填材５〜４０
重量％と残部フェノール樹脂からなるフェノール樹脂組
成物を炭素繊維布に含浸せしめ乾燥した後所定の寸法に
裁断して炭素繊維布プリプレグを製造する工程、（ロ）
該炭素繊維布プリプレグを所定の枚数重ね合わせて平板
状積層体を形成する工程、（ハ）該平板状積層体を加圧
しながら加熱硬化処理する工程、からなる平板状の水中
用摺動部材の製造方法に存する。
ト、四フッ化エチレン樹脂、窒化ホウ素および無定形炭
素から選択される１種または２種以上の充填材５〜４０
重量％と残部フェノール樹脂からなるフェノール樹脂組
成物を炭素繊維布に含浸せしめ乾燥した後所定の寸法に
裁断して炭素繊維布プリプレグを製造する工程、（ロ）
該炭素繊維布プリプレグを所定の枚数重ね合わせて平板
状積層体を形成する工程、（ハ）該平板状積層体を加圧
しながら加熱硬化処理する工程、からなる平板状の水中
用摺動部材の製造方法に存する。
【０００８】本発明の第四の要旨は、グラファイト、四
フッ化エチレン樹脂、窒化ホウ素および無定形炭素から
選択される１種または２種以上の充填材５〜４０重量％
と残部フェノール樹脂からなるフェノール樹脂組成物を
含有した炭素繊維布の１層または２層以上からなる摺動
層が、熱硬化性合成樹脂を含有したガラス繊維布の積層
補強層に一体に接合されてなる水中用摺動部材に存す
る。このとき、円筒状の積層補強層の内周面に摺動層が
一体に接合された構成、平板状の積層補強層上に摺動層
が一体に接合された構成をとることができる。
フッ化エチレン樹脂、窒化ホウ素および無定形炭素から
選択される１種または２種以上の充填材５〜４０重量％
と残部フェノール樹脂からなるフェノール樹脂組成物を
含有した炭素繊維布の１層または２層以上からなる摺動
層が、熱硬化性合成樹脂を含有したガラス繊維布の積層
補強層に一体に接合されてなる水中用摺動部材に存す
る。このとき、円筒状の積層補強層の内周面に摺動層が
一体に接合された構成、平板状の積層補強層上に摺動層
が一体に接合された構成をとることができる。
【０００９】本発明の第五の要旨は、（イ）グラファイ
ト、四フッ化エチレン樹脂、窒化ホウ素および無定形炭
素から選択される１種または２種以上の充填材５〜４０
重量％と残部フェノール樹脂からなるフェノール樹脂組
成物を炭素繊維布に含浸せしめ乾燥して炭素繊維布プリ
プレグを製造する工程、（ロ）該炭素繊維布プリプレグ
を芯金に加熱加圧しながら１層または２層以上巻きつけ
て摺動層を形成する工程、（ハ）該摺動層の外周に熱硬
化性合成樹脂を含有したガラス繊維布プリプレグを加熱
加圧しながら所定の厚みになるまで巻きつけ摺動層およ
び積層補強層からなる円筒状積層体を形成する工程、
（ニ）該円筒状積層体を芯金とともに加熱硬化処理する
工程、からなる円筒状の水中用摺動部材の製造方法に存
する。
ト、四フッ化エチレン樹脂、窒化ホウ素および無定形炭
素から選択される１種または２種以上の充填材５〜４０
重量％と残部フェノール樹脂からなるフェノール樹脂組
成物を炭素繊維布に含浸せしめ乾燥して炭素繊維布プリ
プレグを製造する工程、（ロ）該炭素繊維布プリプレグ
を芯金に加熱加圧しながら１層または２層以上巻きつけ
て摺動層を形成する工程、（ハ）該摺動層の外周に熱硬
化性合成樹脂を含有したガラス繊維布プリプレグを加熱
加圧しながら所定の厚みになるまで巻きつけ摺動層およ
び積層補強層からなる円筒状積層体を形成する工程、
（ニ）該円筒状積層体を芯金とともに加熱硬化処理する
工程、からなる円筒状の水中用摺動部材の製造方法に存
する。
【００１０】本発明の第六の要旨は、（イ）グラファイ
ト、四フッ化エチレン樹脂、窒化ホウ素および無定形炭
素から選択される１種または２種以上の充填材５〜４０
重量％と残部フェノール樹脂からなるフェノール樹脂組
成物を炭素繊維布に含浸せしめ乾燥した後所定の寸法に
裁断して炭素繊維布プリプレグを製造する工程、（ロ）
熱硬化性合成樹脂を含有したガラス繊維布プリプレグを
所定の大きさに裁断し所定の枚数重ね合わせ、その上に
前記炭素繊維布プリプレグを１層または２層以上重ね合
わせ平板状積層体を形成する工程、（ハ）該平板状積層
体を加圧しながら加熱硬化処理する工程、からなる平板
状の水中用摺動部材の製造方法に存する。
ト、四フッ化エチレン樹脂、窒化ホウ素および無定形炭
素から選択される１種または２種以上の充填材５〜４０
重量％と残部フェノール樹脂からなるフェノール樹脂組
成物を炭素繊維布に含浸せしめ乾燥した後所定の寸法に
裁断して炭素繊維布プリプレグを製造する工程、（ロ）
熱硬化性合成樹脂を含有したガラス繊維布プリプレグを
所定の大きさに裁断し所定の枚数重ね合わせ、その上に
前記炭素繊維布プリプレグを１層または２層以上重ね合
わせ平板状積層体を形成する工程、（ハ）該平板状積層
体を加圧しながら加熱硬化処理する工程、からなる平板
状の水中用摺動部材の製造方法に存する。
【００１１】
【発明の実施の形態】以下、本発明を説明する。先ず、
炭素繊維布について説明する。本発明に用いる炭素繊維
布としては従来公知の二次元織物を用いることができ
る。織物の形態としては、平織、斜文織、朱子織、バス
ケット織などが使用されるが、これらの中でも樹脂含浸
性の点で平織、バスケット織が好ましい。具体的には、
呉羽化学工業社製「クレカクロス（商品名）」、東レ社
製「トレカクロス（商品名）」、東邦レーヨン社製「ベ
スファイトクロス（商品名）」等が挙げられる。
炭素繊維布について説明する。本発明に用いる炭素繊維
布としては従来公知の二次元織物を用いることができ
る。織物の形態としては、平織、斜文織、朱子織、バス
ケット織などが使用されるが、これらの中でも樹脂含浸
性の点で平織、バスケット織が好ましい。具体的には、
呉羽化学工業社製「クレカクロス（商品名）」、東レ社
製「トレカクロス（商品名）」、東邦レーヨン社製「ベ
スファイトクロス（商品名）」等が挙げられる。
【００１２】フェノール樹脂としては、レゾール型、ノ
ボラック型いずれであってもよいが、加熱のみによって
硬化可能なレゾール型フェノール樹脂がプリプレグ作製
時における取扱い性の点から好ましい。具体的には、群
栄化学工業社製「レヂトップ（商品名）」、昭和高分子
社製「ショウノール（商品名）」等が挙げられる。
ボラック型いずれであってもよいが、加熱のみによって
硬化可能なレゾール型フェノール樹脂がプリプレグ作製
時における取扱い性の点から好ましい。具体的には、群
栄化学工業社製「レヂトップ（商品名）」、昭和高分子
社製「ショウノール（商品名）」等が挙げられる。
【００１３】上記フェノール樹脂に配合される充填材と
しては、グラファイト、四フッ化エチレン樹脂、窒化ホ
ウ素および無定形炭素が使用される。これらは単独また
は２種以上を組合わせて使用される。
しては、グラファイト、四フッ化エチレン樹脂、窒化ホ
ウ素および無定形炭素が使用される。これらは単独また
は２種以上を組合わせて使用される。
【００１４】グラファイトは特に限定はされないが、鱗
片状黒鉛、鱗状黒鉛、土状黒鉛等の天然黒鉛が好まし
い。
片状黒鉛、鱗状黒鉛、土状黒鉛等の天然黒鉛が好まし
い。
【００１５】四フッ化エチレン樹脂としては、潤滑用四
フッ化エチレン樹脂が好ましく、具体的には、三井デュ
ポンフロロケミカル社製「ＴＬＰ−１０（商品名）」、
ダイキン工業社製「ルブロンＬ−５（商品名）」、喜多
村社製「ＫＴＬ−８Ｎ（商品名）」等が挙げられる。
フッ化エチレン樹脂が好ましく、具体的には、三井デュ
ポンフロロケミカル社製「ＴＬＰ−１０（商品名）」、
ダイキン工業社製「ルブロンＬ−５（商品名）」、喜多
村社製「ＫＴＬ−８Ｎ（商品名）」等が挙げられる。
【００１６】無定形炭素としては、カーボンブラック、
コークス粉末、炭化フェノール樹脂等が挙げられる。こ
こで、炭化フェノール樹脂とは、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４００〜２２００
℃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。
コークス粉末、炭化フェノール樹脂等が挙げられる。こ
こで、炭化フェノール樹脂とは、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４００〜２２００
℃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。
【００１７】上記充填材およびフェノール樹脂により炭
素繊維布に含有させるフェノール樹脂組成物が形成され
るが、フェノール樹脂組成物における充填材の配合割合
は、５〜４０重量％、好ましくは１０〜４０重量％、さ
らに好ましくは２０〜３０重量％である。５重量％より
少ない場合は配合の効果が現われず、４０重量％を超え
て配合した場合は炭素繊維布同士の結合力が低下し摺動
部材としての強度が不充分となってしまう。
素繊維布に含有させるフェノール樹脂組成物が形成され
るが、フェノール樹脂組成物における充填材の配合割合
は、５〜４０重量％、好ましくは１０〜４０重量％、さ
らに好ましくは２０〜３０重量％である。５重量％より
少ない場合は配合の効果が現われず、４０重量％を超え
て配合した場合は炭素繊維布同士の結合力が低下し摺動
部材としての強度が不充分となってしまう。
【００１８】上記フェノール樹脂と充填材からなるフェ
ノール樹脂組成物が炭素繊維布に含有されるのだが、フ
ェノール樹脂組成物と炭素繊維布の配合比率は、重量比
でフェノール樹脂組成物：炭素繊維布＝８０：２０〜６
０：４０である。フェノール樹脂組成物の配合割合が前
記割合より多い場合は耐摩耗性が不充分となり、少ない
場合は炭素繊維布同士の結合力が低下してしまう。
ノール樹脂組成物が炭素繊維布に含有されるのだが、フ
ェノール樹脂組成物と炭素繊維布の配合比率は、重量比
でフェノール樹脂組成物：炭素繊維布＝８０：２０〜６
０：４０である。フェノール樹脂組成物の配合割合が前
記割合より多い場合は耐摩耗性が不充分となり、少ない
場合は炭素繊維布同士の結合力が低下してしまう。
【００１９】積層補強層に使用されるガラス繊維布とし
ては従来公知のものが使用され、このガラス繊維布に含
有される熱硬化性合成樹脂としては、フェノール樹脂、
エポキシ樹脂、不飽和ポリエステル樹脂などが使用され
る。そして、この熱硬化性合成樹脂とガラス繊維布の配
合割合は、熱硬化性合成樹脂：ガラス繊維布＝４０：６
０〜６０：４０が好ましい。熱硬化性合成樹脂の配合割
合が前記割合より多い場合は補強層としての強度が不充
分となり、少ない場合はガラス繊維布同士の結合力が低
下し製造が困難となる。
ては従来公知のものが使用され、このガラス繊維布に含
有される熱硬化性合成樹脂としては、フェノール樹脂、
エポキシ樹脂、不飽和ポリエステル樹脂などが使用され
る。そして、この熱硬化性合成樹脂とガラス繊維布の配
合割合は、熱硬化性合成樹脂：ガラス繊維布＝４０：６
０〜６０：４０が好ましい。熱硬化性合成樹脂の配合割
合が前記割合より多い場合は補強層としての強度が不充
分となり、少ない場合はガラス繊維布同士の結合力が低
下し製造が困難となる。
【００２０】つぎに、上述した構成からなる摺動部材の
製造方法について説明する。
製造方法について説明する。
【００２１】まず、グラファイト、四フッ化エチレン樹
脂、窒化ホウ素および無定形炭素から選択される１種ま
たは２種以上の充填材をフェノール樹脂ワニスと混合し
て、必要であればさらに溶剤を加えて混合して、固形分
が５０〜７０重量％の含浸液を調製する。
脂、窒化ホウ素および無定形炭素から選択される１種ま
たは２種以上の充填材をフェノール樹脂ワニスと混合し
て、必要であればさらに溶剤を加えて混合して、固形分
が５０〜７０重量％の含浸液を調製する。
【００２２】次にこの含浸液を基材である炭素繊維布に
含浸させて、成形材料である炭素繊維布プリプレグを製
造する。製造方法の一例を図１に示す。図において、ロ
ーラー５に巻きつけられた基材である炭素繊維布１が引
き出され、含浸液２に浸漬された後、乾燥炉３を通して
溶剤を飛ばして半硬化状態に乾燥される。こうして得ら
れた成形材料としての炭素繊維布プリプレグ４をローラ
ー６に巻きつける。
含浸させて、成形材料である炭素繊維布プリプレグを製
造する。製造方法の一例を図１に示す。図において、ロ
ーラー５に巻きつけられた基材である炭素繊維布１が引
き出され、含浸液２に浸漬された後、乾燥炉３を通して
溶剤を飛ばして半硬化状態に乾燥される。こうして得ら
れた成形材料としての炭素繊維布プリプレグ４をローラ
ー６に巻きつける。
【００２３】得られた炭素繊維布プリプレグを用いて円
筒状の摺動部材（軸受ブッシュ）を製造するには、ロー
ルド成形法が適用される。ロールド成形法は、ローラー
端面から見て、三角形を形成するように３本のローラー
を平行に配設し、この３本のローラーで挟むように芯金
を配し、この芯金にプリプレグを巻きつけ、芯金を一定
方向に駆動回転させるとともに、芯金に接する各ローラ
ーを芯金に従動するように回転させ、積層管を成形する
方法である。ロールド成形法の概略を図２に示す。図１
において得られた炭素繊維布プリプレグ４をローラー６
より、予め８０〜１００℃に加温された加熱ローラー
９、冷却ローラー１０を介し、加圧ローラー８で２〜
２．５ｋｇｆ／ｍｍ（線圧に換算した値である）で加圧
しながら、予め１００〜１１０℃に加温された芯金７に
連続的に所望の径まで巻きつけて円筒状積層体を製造す
る。
筒状の摺動部材（軸受ブッシュ）を製造するには、ロー
ルド成形法が適用される。ロールド成形法は、ローラー
端面から見て、三角形を形成するように３本のローラー
を平行に配設し、この３本のローラーで挟むように芯金
を配し、この芯金にプリプレグを巻きつけ、芯金を一定
方向に駆動回転させるとともに、芯金に接する各ローラ
ーを芯金に従動するように回転させ、積層管を成形する
方法である。ロールド成形法の概略を図２に示す。図１
において得られた炭素繊維布プリプレグ４をローラー６
より、予め８０〜１００℃に加温された加熱ローラー
９、冷却ローラー１０を介し、加圧ローラー８で２〜
２．５ｋｇｆ／ｍｍ（線圧に換算した値である）で加圧
しながら、予め１００〜１１０℃に加温された芯金７に
連続的に所望の径まで巻きつけて円筒状積層体を製造す
る。
【００２４】得られた円筒状積層体を芯金とともに１２
０〜１８０℃の雰囲気に調製された加熱炉に入れて硬化
処理を行なう。この加熱硬化処理は一般には加圧するこ
となく行なわれるが、必要に応じて加圧しながら行なっ
てもよい。硬化処理終了後冷却して芯金を抜き取り、円
筒状成形物を得る。このようにして得られた円筒状成形
物は、用途に応じて適当な長さに切断し、内外径面およ
び端面を切削加工することによって、フェノール樹脂組
成物を含有する炭素繊維布の積層体からなる円筒状の摺
動部材が得られる。
０〜１８０℃の雰囲気に調製された加熱炉に入れて硬化
処理を行なう。この加熱硬化処理は一般には加圧するこ
となく行なわれるが、必要に応じて加圧しながら行なっ
てもよい。硬化処理終了後冷却して芯金を抜き取り、円
筒状成形物を得る。このようにして得られた円筒状成形
物は、用途に応じて適当な長さに切断し、内外径面およ
び端面を切削加工することによって、フェノール樹脂組
成物を含有する炭素繊維布の積層体からなる円筒状の摺
動部材が得られる。
【００２５】外周側に熱硬化性合成樹脂を含有したガラ
ス繊維布からなる積層補強層を設ける場合は、図３に示
すように、芯金７にまず炭素繊維布プリプレグを１層ま
たは２層以上巻きつけ摺動層１１を形成し、その外側に
炭素繊維布プリプレグと同様の方法により得たガラス繊
維布プリプレグ１３を巻きつけて積層補強層１２を形成
する。こうして得られた円筒状積層体を加熱硬化処理し
た後、切削加工することにより、内周面にフェノール樹
脂組成物を含有する炭素繊維布からなる摺動層を有し、
外周側に熱硬化性合成樹脂を含有するガラス繊維布の積
層補強層を有する円筒状の摺動部材を得ることができ
る。
ス繊維布からなる積層補強層を設ける場合は、図３に示
すように、芯金７にまず炭素繊維布プリプレグを１層ま
たは２層以上巻きつけ摺動層１１を形成し、その外側に
炭素繊維布プリプレグと同様の方法により得たガラス繊
維布プリプレグ１３を巻きつけて積層補強層１２を形成
する。こうして得られた円筒状積層体を加熱硬化処理し
た後、切削加工することにより、内周面にフェノール樹
脂組成物を含有する炭素繊維布からなる摺動層を有し、
外周側に熱硬化性合成樹脂を含有するガラス繊維布の積
層補強層を有する円筒状の摺動部材を得ることができ
る。
【００２６】平板状の摺動部材（すべり板）を製造する
場合は、図４に示すように、成形品形状に応じて様々な
形に炭素繊維布プリプレグを裁断し、得られた板状の炭
素繊維布プリプレグ２１を必要な枚数だけ積み重ね、温
度１２０〜１８０℃、圧力２０〜４０ｋｇｆ／ｃｍ２で
加圧加熱成形を行なう。
場合は、図４に示すように、成形品形状に応じて様々な
形に炭素繊維布プリプレグを裁断し、得られた板状の炭
素繊維布プリプレグ２１を必要な枚数だけ積み重ね、温
度１２０〜１８０℃、圧力２０〜４０ｋｇｆ／ｃｍ２で
加圧加熱成形を行なう。
【００２７】熱硬化性合成樹脂を含有したガラス繊維布
からなる積層補強層を有するすべり板を製造する場合
は、所望の寸法に裁断したガラス繊維布プリプレグを必
要枚数積み重ね、その上に同様の寸法に裁断した炭素繊
維布プリプレグを必要枚数積み重ねて、これを加圧加熱
成形すればよい。
からなる積層補強層を有するすべり板を製造する場合
は、所望の寸法に裁断したガラス繊維布プリプレグを必
要枚数積み重ね、その上に同様の寸法に裁断した炭素繊
維布プリプレグを必要枚数積み重ねて、これを加圧加熱
成形すればよい。
【００２８】
【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。
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。
【００２９】＜実施例１〜５、比較例１〜２＞固形分濃
度が６２重量％のフェノール樹脂ワニス（群栄化学工業
社製「レヂトップＰＬ−４２２２（商品名）」）および
充填材を固形分組成が表１〜３に示す組成となるように
混合し、この混合液にメタノールを加えて固形分濃度が
６０重量％の含浸液を調製した。図１に示す装置を用い
て炭素繊維布に前記含浸液を含浸させた後、１１０〜１
４０℃に雰囲気調整された乾燥炉を通して溶剤を飛ば
し、フェノール樹脂および充填材からなるフェノール樹
脂組成物が含浸された炭素繊維布プリプレグを製造し
た。
度が６２重量％のフェノール樹脂ワニス（群栄化学工業
社製「レヂトップＰＬ−４２２２（商品名）」）および
充填材を固形分組成が表１〜３に示す組成となるように
混合し、この混合液にメタノールを加えて固形分濃度が
６０重量％の含浸液を調製した。図１に示す装置を用い
て炭素繊維布に前記含浸液を含浸させた後、１１０〜１
４０℃に雰囲気調整された乾燥炉を通して溶剤を飛ば
し、フェノール樹脂および充填材からなるフェノール樹
脂組成物が含浸された炭素繊維布プリプレグを製造し
た。
【００３０】この炭素繊維布プリプレグを用いて図２に
示す装置によりロールド成形を行ない、得られた円筒状
積層体を芯金とともに１２０〜１８０℃に雰囲気調整さ
れた加熱炉に入れて１２時間程度加熱硬化処理せしめた
後、冷却して芯金を抜き取り、機械加工して内径６０ｍ
ｍ、外径７５ｍｍ、長さ６０ｍｍの円筒状摺動部材を得
た。
示す装置によりロールド成形を行ない、得られた円筒状
積層体を芯金とともに１２０〜１８０℃に雰囲気調整さ
れた加熱炉に入れて１２時間程度加熱硬化処理せしめた
後、冷却して芯金を抜き取り、機械加工して内径６０ｍ
ｍ、外径７５ｍｍ、長さ６０ｍｍの円筒状摺動部材を得
た。
【００３１】＜実施例６〜７＞前述の実施例と同様にし
て固形分組成が表２に示す組成であるフェノール樹脂組
成物が含有された炭素繊維布プリプレグを製造した。
て固形分組成が表２に示す組成であるフェノール樹脂組
成物が含有された炭素繊維布プリプレグを製造した。
【００３２】図２に示す装置を用いて、まず芯金の回り
に前記炭素繊維布プリプレグを所定の厚さになるまで巻
き付けて摺動層を形成し、その外周にエポキシ樹脂を５
０重量％含浸させたガラス繊維布プリプレグを巻き付け
て円筒状積層体を得た。得られた円筒状積層体を芯金と
ともに１２０〜１８０℃に雰囲気調整された加熱炉に入
れて１２時間程度加熱硬化処理せしめた後、冷却して芯
金を抜き取り、機械加工して内径６０ｍｍ、外径７５ｍ
ｍ、長さ６０ｍｍ、摺動層の厚さが２．５ｍｍ、積層補
強層の厚さが５ｍｍの円筒状摺動部材を得た。
に前記炭素繊維布プリプレグを所定の厚さになるまで巻
き付けて摺動層を形成し、その外周にエポキシ樹脂を５
０重量％含浸させたガラス繊維布プリプレグを巻き付け
て円筒状積層体を得た。得られた円筒状積層体を芯金と
ともに１２０〜１８０℃に雰囲気調整された加熱炉に入
れて１２時間程度加熱硬化処理せしめた後、冷却して芯
金を抜き取り、機械加工して内径６０ｍｍ、外径７５ｍ
ｍ、長さ６０ｍｍ、摺動層の厚さが２．５ｍｍ、積層補
強層の厚さが５ｍｍの円筒状摺動部材を得た。
【００３３】＜比較例３＞固形分濃度が６２重量％のフ
ェノール樹脂ワニス（群栄化学工業社製「レヂトップＰ
Ｌ−４２２２（商品名）」）および充填材を固形分組成
が表３に示す組成となるように混合し、これに綿布の４
ｍｍ角細片を加えて充分撹拌混合してフェノール樹脂組
成物を綿布細布に含浸させ、加温して溶剤を飛ばして所
定の縮合度に乾燥した。このようにして得られたものを
成形材料として金型に入れ加熱加圧成形して内径６０ｍ
ｍ、外径７５ｍｍ、長さ６０ｍｍの円筒状摺動部材を得
た。
ェノール樹脂ワニス（群栄化学工業社製「レヂトップＰ
Ｌ−４２２２（商品名）」）および充填材を固形分組成
が表３に示す組成となるように混合し、これに綿布の４
ｍｍ角細片を加えて充分撹拌混合してフェノール樹脂組
成物を綿布細布に含浸させ、加温して溶剤を飛ばして所
定の縮合度に乾燥した。このようにして得られたものを
成形材料として金型に入れ加熱加圧成形して内径６０ｍ
ｍ、外径７５ｍｍ、長さ６０ｍｍの円筒状摺動部材を得
た。
【００３４】表中、フェノール樹脂組成物の各成分の割
合は重量％であり、フェノール樹脂組成物と炭素繊維布
の配合比率は重量比である。また、無定形炭素として
は、鐘紡社製炭化フェノール樹脂「ベルパールＣ−２０
００（商品名）」を使用した。 （以下余白）
合は重量％であり、フェノール樹脂組成物と炭素繊維布
の配合比率は重量比である。また、無定形炭素として
は、鐘紡社製炭化フェノール樹脂「ベルパールＣ−２０
００（商品名）」を使用した。 （以下余白）
【００３５】
【表１】 （以下余白）
【００３６】
【表２】 （以下余白）
【００３７】
【表３】
【００３８】上述した実施例１〜７および比較例１〜３
で作製した円筒状摺動部材について、表４に示す条件で
異物の存在する水中での累積負荷試験を行なった。表５
〜６に各荷重における摩擦係数および試験終了後の摩耗
量を示す。摩擦係数は各荷重において終了直前の値を示
し、摩耗量は摺動部材の寸法変化量で示した。
で作製した円筒状摺動部材について、表４に示す条件で
異物の存在する水中での累積負荷試験を行なった。表５
〜６に各荷重における摩擦係数および試験終了後の摩耗
量を示す。摩擦係数は各荷重において終了直前の値を示
し、摩耗量は摺動部材の寸法変化量で示した。
【００３９】
【表４】＜ジャーナル試験１＞ すべり速度：５ｍ／ｓｅｃ 荷重：初期荷重５ｋｇｆ／ｃｍ２で３０分毎に５ｋｇｆ
／ｃｍ２ずつ累積して最大１５ｋｇｆ／ｃｍ２ 相手材：タングステンカーバイド 試験時間：９０分 潤滑：ＪＩＳ１種ケイ砂が３０００ｐｐｍ含まれる水中
／ｃｍ２ずつ累積して最大１５ｋｇｆ／ｃｍ２ 相手材：タングステンカーバイド 試験時間：９０分 潤滑：ＪＩＳ１種ケイ砂が３０００ｐｐｍ含まれる水中
【００４０】
【表５】 （以下余白）
【００４１】
【表６】
【００４２】以上の結果より、本発明による摺動部材は
いずれも良好な摺動特性を示した。特に摩耗量が少ない
という特徴を有する。これに対して、比較例の摺動部材
は、摩擦係数は本発明の摺動部材とあまり変わらぬ値を
示すものの、摩耗量が多かった。
いずれも良好な摺動特性を示した。特に摩耗量が少ない
という特徴を有する。これに対して、比較例の摺動部材
は、摩擦係数は本発明の摺動部材とあまり変わらぬ値を
示すものの、摩耗量が多かった。
【００４３】また、ドライ条件での性能を調べるために
表７に示す条件にて評価を行なった。その結果を表８〜
９に示す。摩擦係数は試験開始後５分経過以降の安定後
の摩擦係数を示し、摩耗量は試験終了後の摺動部材の寸
法変化量で示した。
表７に示す条件にて評価を行なった。その結果を表８〜
９に示す。摩擦係数は試験開始後５分経過以降の安定後
の摩擦係数を示し、摩耗量は試験終了後の摺動部材の寸
法変化量で示した。
【００４４】
【表７】＜ジャーナル試験２＞ すべり速度：５ｍ／ｓｅｃ 荷重：１ｋｇｆ／ｃｍ２ 相手材：タングステンカーバイド 試験時間：６０分 潤滑：無潤滑（ドライ）
【００４５】
【表８】
【００４６】
【表９】
【００４７】以上の結果より、本発明による摺動部材は
ドライ条件においても良好な摺動特性を示した。これに
対して、比較例１の摺動部材は試験開始後７分で摩擦係
数が０．３を超えたため試験を中止した。表の摩擦係数
は摩擦係数が上昇する直前の値である。試験を途中で中
止したため摩耗量は測定しなかった。比較例２の摺動部
材は摩擦係数は低い値を示すものの摩耗量が多かった。
比較例３の摺動部材は摩擦係数も高く、摩耗量も多かっ
た。
ドライ条件においても良好な摺動特性を示した。これに
対して、比較例１の摺動部材は試験開始後７分で摩擦係
数が０．３を超えたため試験を中止した。表の摩擦係数
は摩擦係数が上昇する直前の値である。試験を途中で中
止したため摩耗量は測定しなかった。比較例２の摺動部
材は摩擦係数は低い値を示すものの摩耗量が多かった。
比較例３の摺動部材は摩擦係数も高く、摩耗量も多かっ
た。
【００４８】
【発明の効果】本発明の請求項１に記載された水中用摺
動部材によれば、炭素繊維布を用いたことにより摺動面
の表面硬度が向上するので、耐摩耗性が高められる。ま
た、耐吸水性が向上するので、水中での使用において摺
動部材の膨潤が抑えられ、膨潤に起因する寸法変化、こ
れによる相手材への抱きつき、さらには焼付きなどの発
生を防止できる。さらに、熱伝導性も向上するので、い
っそう焼付きの防止に効果を発揮する。また、炭素繊維
布にグラファイト、四フッ化エチレン樹脂、窒化ホウ素
および無定形炭素から選択される１種または２種以上の
充填材５〜４０重量％と残部フェノール樹脂組成物から
なるフェノール樹脂組成物を含有した構成としたので、
異物濃度の高い水中においても充分な耐摩耗性を有する
とともに、ドライ条件においても良好な摺動特性を示
す。
動部材によれば、炭素繊維布を用いたことにより摺動面
の表面硬度が向上するので、耐摩耗性が高められる。ま
た、耐吸水性が向上するので、水中での使用において摺
動部材の膨潤が抑えられ、膨潤に起因する寸法変化、こ
れによる相手材への抱きつき、さらには焼付きなどの発
生を防止できる。さらに、熱伝導性も向上するので、い
っそう焼付きの防止に効果を発揮する。また、炭素繊維
布にグラファイト、四フッ化エチレン樹脂、窒化ホウ素
および無定形炭素から選択される１種または２種以上の
充填材５〜４０重量％と残部フェノール樹脂組成物から
なるフェノール樹脂組成物を含有した構成としたので、
異物濃度の高い水中においても充分な耐摩耗性を有する
とともに、ドライ条件においても良好な摺動特性を示
す。
【００４９】ここで、フェノール樹脂組成物と炭素繊維
布の配合比率を重量比で、フェノール樹脂組成物：炭素
繊維布＝８０：２０〜６０：４０とした場合、積層され
た炭素繊維布間の結合力を向上させる。
布の配合比率を重量比で、フェノール樹脂組成物：炭素
繊維布＝８０：２０〜６０：４０とした場合、積層され
た炭素繊維布間の結合力を向上させる。
【００５０】本発明の請求項５に記載の製造方法によれ
ば、円筒状の水中用摺動部材を得ることができ、ロール
ド成形法を用いているので大口径の摺動部材も容易に得
ることができる。
ば、円筒状の水中用摺動部材を得ることができ、ロール
ド成形法を用いているので大口径の摺動部材も容易に得
ることができる。
【００５１】本発明の請求項６に記載の製造方法によれ
ば、平板状の水中用摺動部材が得られる。
ば、平板状の水中用摺動部材が得られる。
【００５２】本発明の請求項８に記載された水中用摺動
部材によれば、摺動特性に重要な摺動層のみをフェノー
ル樹脂組成物を含有した炭素繊維布で構成し、摺動層以
外を熱硬化性合成樹脂を含有したガラス繊維布で構成し
たので、炭素繊維布のみを使用した場合に比較して、摺
動部材全体の強度が向上するとともに、寸法変化量がさ
らに低く抑えられる。
部材によれば、摺動特性に重要な摺動層のみをフェノー
ル樹脂組成物を含有した炭素繊維布で構成し、摺動層以
外を熱硬化性合成樹脂を含有したガラス繊維布で構成し
たので、炭素繊維布のみを使用した場合に比較して、摺
動部材全体の強度が向上するとともに、寸法変化量がさ
らに低く抑えられる。
【００５３】本発明の請求項１２に記載の製造方法によ
れば、円筒状の積層補強層の内周面に摺動層が一体に接
合されてなる、円筒状の水中用摺動部材が得られる。
れば、円筒状の積層補強層の内周面に摺動層が一体に接
合されてなる、円筒状の水中用摺動部材が得られる。
【００５４】本発明の請求項１３の製造方法によれば、
平板状の積層補強層の上に摺動層が一体に接合されてな
る、平板状の水中用摺動部材が得られる。
平板状の積層補強層の上に摺動層が一体に接合されてな
る、平板状の水中用摺動部材が得られる。
【図１】本発明のプリプレグの製造方法の一例を示す図
である。
である。
【図２】本発明の円筒状の摺動部材を製造するロールド
成形法の説明図である。
成形法の説明図である。
【図３】本発明の円筒状の積層補強層の内周面に摺動層
を有する摺動部材の説明図である。
を有する摺動部材の説明図である。
【図４】本発明の平板状の摺動部材の説明図である。
４ 成形材料（炭素繊維布プリプレグ） ７ 芯金 ８ 加圧ローラー ９ 加熱ローラー １０ 冷却ローラー １１ 摺動層 １２ 積層補強層
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） Ｃ０８Ｋ 3/38 Ｃ０８Ｋ 3/38 Ｃ０８Ｌ 61/04 Ｃ０８Ｌ 61/04 Ｆ１６Ｃ 33/20 Ｆ１６Ｃ 33/20 Ａ //(Ｃ０８Ｌ 61/04 Ｃ０８Ｌ 27:18 27:18） Ｆターム(参考） 3J011 BA02 BA08 DA01 DA02 QA01 SA05 SC02 SC05 SE02 4F072 AA07 AB10 AD07 AD13 AF01 AG03 AH02 AH17 AH26 AH31 AH41 AJ04 AJ13 AK05 AK14 AL09 4F100 AA37A AA37H AD06A AD06H AD11A AD11H AG00B AK01B AK18A AK18H AK33A AK53 BA02 CA19A CA23A DG11A DG11B DH01A DH01B EH511 EH512 EJ081 EJ082 EJ171 EJ172 EJ321 EJ421 EJ422 EJ821 EJ861 GB51 JB13B JD15 JJ01 JJ10 JK09 JK12 JK16 JL04 YY00A 4J002 BD152 CC101 DA026 DA038 DK007 FD016 FD017 FD018 GM05 HA05
Claims (14)
- 【請求項１】 グラファイト、四フッ化エチレン樹脂、
窒化ホウ素および無定形炭素から選択される１種または
２種以上の充填材５〜４０重量％と残部フェノール樹脂
からなるフェノール樹脂組成物を含有した炭素繊維布の
積層体からなることを特徴とする水中用摺動部材。 - 【請求項２】 積層体が円筒状である請求項１に記載の
水中用摺動部材。 - 【請求項３】 積層体が平板状である請求項１に記載の
水中用摺動部材。 - 【請求項４】 フェノール樹脂組成物と炭素繊維布の配
合比率が、重量比でフェノール樹脂組成物：炭素繊維布
＝８０：２０〜６０：４０である請求項１〜３のいずれ
か一項に記載の水中用摺動部材。 - 【請求項５】 （イ）グラファイト、四フッ化エチレン
樹脂、窒化ホウ素および無定形炭素から選択される１種
または２種以上の充填材５〜４０重量％と残部フェノー
ル樹脂からなるフェノール樹脂組成物を炭素繊維布に含
浸せしめ乾燥して炭素繊維布プリプレグを製造する工
程、（ロ）該炭素繊維布プリプレグを芯金に加熱加圧し
ながら所定の厚みになるまで巻きつけ円筒状積層体を形
成する工程、（ハ）該円筒状積層体を芯金とともに加熱
硬化処理する工程、からなることを特徴とする円筒状の
水中用摺動部材の製造方法。 - 【請求項６】 （イ）グラファイト、四フッ化エチレン
樹脂、窒化ホウ素および無定形炭素から選択される１種
または２種以上の充填材５〜４０重量％と残部フェノー
ル樹脂からなるフェノール樹脂組成物を炭素繊維布に含
浸せしめ乾燥した後所定の寸法に裁断して炭素繊維布プ
リプレグを製造する工程、（ロ）該炭素繊維布プリプレ
グを所定の枚数重ね合わせて平板状積層体を形成する工
程、（ハ）該平板状積層体を加圧しながら加熱硬化処理
する工程、からなることを特徴とする平板状の水中用摺
動部材の製造方法。 - 【請求項７】 フェノール樹脂組成物と炭素繊維布の配
合比率が、重量比でフェノール樹脂組成物：炭素繊維布
＝８０：２０〜６０：４０である請求項５または６に記
載の水中用摺動部材の製造方法。 - 【請求項８】 グラファイト、四フッ化エチレン樹脂、
窒化ホウ素および無定形炭素から選択される１種または
２種以上の充填材５〜４０重量％と残部フェノール樹脂
からなるフェノール樹脂組成物を含有した炭素繊維布の
１層または２層以上からなる摺動層が、熱硬化性合成樹
脂を含有したガラス繊維布の積層補強層に一体に接合さ
れてなることを特徴とする水中用摺動部材。 - 【請求項９】 円筒状の積層補強層の内周面に摺動層が
一体に接合されてなる請求項８に記載の水中用摺動部
材。 - 【請求項１０】 平板状の積層補強層上に摺動層が一体
に接合されてなる請求項８に記載の水中用摺動部材。 - 【請求項１１】 フェノール樹脂組成物と炭素繊維布の
配合比率が、重量比でフェノール樹脂組成物：炭素繊維
布＝８０：２０〜６０：４０である請求項８〜１０のい
ずれか一項に記載の水中用摺動部材。 - 【請求項１２】 （イ）グラファイト、四フッ化エチレ
ン樹脂、窒化ホウ素および無定形炭素から選択される１
種または２種以上の充填材５〜４０重量％と残部フェノ
ール樹脂からなるフェノール樹脂組成物を炭素繊維布に
含浸せしめ乾燥して炭素繊維布プリプレグを製造する工
程、（ロ）該炭素繊維布プリプレグを芯金に加熱加圧し
ながら１層または２層以上巻きつけて摺動層を形成する
工程、（ハ）該摺動層の外周に熱硬化性合成樹脂を含有
したガラス繊維布プリプレグを加熱加圧しながら所定の
厚みになるまで巻きつけ摺動層および積層補強層からな
る円筒状積層体を形成する工程、（ニ）該円筒状積層体
を芯金とともに加熱硬化処理する工程、からなることを
特徴とする円筒状の水中用摺動部材の製造方法。 - 【請求項１３】 （イ）グラファイト、四フッ化エチレ
ン樹脂、窒化ホウ素および無定形炭素から選択される１
種または２種以上の充填材５〜４０重量％と残部フェノ
ール樹脂からなるフェノール樹脂組成物を炭素繊維布に
含浸せしめ乾燥した後所定の寸法に裁断して炭素繊維布
プリプレグを製造する工程、（ロ）熱硬化性合成樹脂を
含有したガラス繊維布プリプレグを所定の大きさに裁断
し所定の枚数重ね合わせ、その上に前記炭素繊維布プリ
プレグを１層または２層以上重ね合わせ平板状積層体を
形成する工程、（ハ）該平板状積層体を加圧しながら加
熱硬化処理する工程、からなることを特徴とする平板状
の水中用摺動部材の製造方法。 - 【請求項１４】 フェノール樹脂組成物と炭素繊維布の
配合比率が、重量比でフェノール樹脂組成物：炭素繊維
布＝８０：２０〜６０：４０である請求項１２または１
３に記載の水中用摺動部材の製造方法。
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