JP2002053883A - 摺動部材用組成物 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【課題】優れた耐摩耗性、優れた摩擦特性及び優れた耐
焼き付き性等の摩擦摩耗特性を有する潤滑膜を形成する
ことができる摺動部材用組成物を提供することである。 【解決手段】ポリアミドイミド樹脂とポリアミドイミド
樹脂に分散された固体潤滑剤及び耐摩耗剤とを含む摺動
部材用組成物であって、ポリアミドイミド樹脂は、引張
強度が７８．４〜９８ＭＰａであり、縦弾性係数が１９
６０〜２９４０ＭＰａであり、伸び率が１０〜２０％で
あることを特徴とする摺動部材用組成物である。摺動に
よって破壊されない程度の引張強度と、接触応力を低減
するための縦弾性係数、伸び率を調整することにより、
優れた耐摩耗性、摩擦特性、耐焼き付き性を得ることが
できる。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は、ポリアミドイミド
樹脂をバインダとした摺動部材用組成物に関する。この
摺動部材用組成物をコーティングして得られる摺動部材
は、例えばエンジンのピストンにおけるスカート部等の
ように、特に油中潤滑下で摺動される部位に供して好適
である。

【０００２】

【従来の技術】特開昭５４−１６２０１４号公報には、
ピストンスカートに固体潤滑剤を含有したフッ素樹脂を
コーティングした摺動部材が開示されている。このよう
に従来から摺動部の表面に樹脂をコーティングして潤滑
膜を形成していた。摺動部材用組成物は摺動部にコーテ
ィングして潤滑膜を形成するために用いられる組成物で
ある。このように摺動面に潤滑膜を形成するのは、摺動
部の初期のなじみ性やスカッフィングを防止し、また摩
擦係数（フリクション係数）を低減するためである。

【０００３】潤滑膜を形成する摺動部材用組成物には、
バインダとしてポリアミドイミド樹脂、エポキシ樹脂、
ポリイミド樹脂等の熱硬化性樹脂が耐熱性の観点から用
いられている。そして潤滑膜の摩擦特性、耐摩耗性を向
上するために、バインダとして用いられる熱硬化性樹脂
に固体潤滑剤、耐摩耗剤等が添加されている。

【０００４】

【発明が解決しようとする課題】この場合潤滑膜の耐摩
耗性を高めようとすると固体潤滑剤の配合比率を低くし
なければならず、潤滑膜のなじみ性を高めるためには固
体潤滑剤を多くするなど両立が困難な課題が存在してい
た。

【０００５】また近年、車両の低燃費化を図る観点から
潤滑膜が潤滑膜の効果が継続するように優れた耐摩耗性
を有し、合わせて摺動部の摩擦係数を小さくしてフリク
ションを低減する優れた摩擦特性を有することが期待さ
れている。

【０００６】そこで本発明の目的は、優れた耐摩耗性、
優れた摩擦特性及び優れた耐焼き付き性等の摩擦摩耗特
性を有する潤滑膜を形成することができる摺動部材用組
成物を提供することにある。

【０００７】

【課題を解決するための手段】本発明者は、実験を繰り
返した結果、耐摩耗性、摩擦特性、耐焼き付き性等に樹
脂マトリックスと添加成分の適正化が優れた効果を発揮
することを見いだした。そしてポリアミドイミド樹脂の
引張強度、縦弾性係数、伸び率がそれぞれ異なるものを
準備して耐摩耗性、耐焼き付き性等を評価した。更にポ
リアミドイミド樹脂に各種の固体潤滑剤、耐摩耗剤を添
加して、摺動部材用組成物を調整して、この潤滑膜成形
用組成物で摺動部に潤滑膜を形成して、耐摩耗性、摩擦
特性、耐焼き付き性等を評価した。

【０００８】その結果本発明者は、ポリアミドイミド樹
脂と該ポリアミドイミド樹脂に分散された固体潤滑剤及
び耐摩耗剤とを含む摺動部材用組成物であって、前記ポ
リアミドイミド樹脂は、引張強度が７８．４〜９８ＭＰ
ａであり、縦弾性係数が１９６０〜２９４０ＭＰａであ
り、伸び率が１０〜２０％であることを特徴とする摺動
部材用組成物を発明した。

【０００９】即ち潤滑膜は、相手材と接触し摺動するの
で、相手材との摺動によって破壊されないように潤滑膜
のバインダであるポリアミドイミド樹脂は一定以上の強
度即ち耐摩耗性を有する必要がある。この場合ポリアミ
ドイミド樹脂の引張強度が７８．４ＭＰａ未満である
と、摺動部の表面にコーティングされた潤滑膜が相手材
との摺動によって強度不足により破壊されてしまうこと
があり、潤滑膜の耐摩耗性を確保することができない。
逆に９８ＭＰａを超えても相手材との摺動による摩耗の
防止するという潤滑膜の耐摩耗性の効果がもはや改善さ
れることはない。

【００１０】またバインダであるポリアミドイミド樹脂
の縦弾性係数が低いと、潤滑膜が相手材と接触したとき
に潤滑膜が変形し易くなり、接触応力を分散して低減す
ることができる。その結果潤滑膜が形成された摺動部材
は摩擦係数を低減することができ、優れた摩擦特性を有
することが可能となる。この場合縦弾性係数が１９６０
ＭＰａ未満では潤滑膜が変形しすぎてしまう。逆に２９
４０ＭＰａを超えると、相手材と接触したときに生ずる
接触応力を分散しにくくなり、接触応力を低減する効果
が不十分となる。

【００１１】更に伸び率は大きいほど破壊されることな
く変形する範囲が大きい特性を示しており、バインダで
あるポリアミドイミド樹脂の伸び率が大きいこと潤滑膜
が破壊することなく変形することができ、潤滑膜の変形
によって接触応力を分散し低減することができる。これ
により摩擦係数を低減することができ、優れた摩擦特性
を有することが可能となる。また伸び率が大きければ破
壊することなくのびるので、優れた耐摩耗性を有するこ
とができる。この場合ポリアミドイミド樹脂の伸び率が
１０％未満であると、接触応力を分散して、摩擦係数を
低減する効果が不十分となる。逆に伸び率が２０％を超
えると、潤滑膜の変形が大きくなり、潤滑膜の摺動部材
との密着性が不十分となる。

【００１２】また発明者は、バインダであるポリアミド
イミド樹脂に分散する固体潤滑剤は、１００重量部のポ
リアミドイミド樹脂に対して、１〜５００重量部とした
場合に優れた摩擦特性、耐焼き付き性を有することを見
出した。固体潤滑剤が１重量部未満であると摩擦係数の
低減、耐焼き付き特性に十分な効果がない。逆に固体潤
滑剤が５００重量部を超えると、相対的にバインダであ
るポリアミドイミド樹脂が少なくなるために摩耗しやす
くなり、また固体潤滑剤の保持力が減少して固体潤滑剤
が脱落しやすくなって、優れた耐摩耗性を有することが
できない。従って固体潤滑剤は、１００重量部のポリア
ミドイミド樹脂に対して１〜５００重量部であることが
好ましい。

【００１３】更に発明者は、バインダであるポリアミド
イミド樹脂に分散する耐摩耗剤は、１００重量部のポリ
アミドイミド樹脂に対して１〜５００重量部として場合
に優れた耐摩耗性を有することを見出した。耐摩耗剤が
１重量部未満であると耐摩耗性の効果が小さく、耐摩耗
剤を添加しない場合とさほど変わらない。逆に耐摩耗剤
が５００重量部を超えると潤滑膜が相手材と摺動した場
合に相手材に対する相手攻撃性が大きくなるし、また摩
擦係数が大きくなってしまう。従って耐摩耗剤は、１０
０重量部のポリアミドイミド樹脂に対して１〜５００重
量部であることが好ましい。

【００１４】

【発明の実施の形態】以下本発明の実施の形態を説明す
る。本発明の摺動部材用組成物は、ポリアミドイミド樹
脂とポリアミドイミド樹脂に分散された固体潤滑剤及び
耐摩耗剤とを含む摺動部材用組成物であって、ポリアミ
ドイミド樹脂は、引張強度が７８．４〜９８ＭＰａであ
り、縦弾性係数が１９６０〜２９４０ＭＰａであり、伸
び率が１０〜２０％であることを特徴とする。

【００１５】本発明で用いられるポリアミドイミド樹脂
として、芳香族ポリアミド樹脂、またはそのジイソシア
ネート変性、ＢＰＤＡ変性、スルホン変性樹脂のワニス
などを挙げることができる。引張強度が７８．４〜９８
ＭＰａであり、縦弾性係数が１９６０〜２９４０ＭＰａ
であり、伸び率が１０〜２０％のポリアミドイミド樹脂
は、市販されているポリアミドイミド樹脂から選択して
入手することができる。例えば日立化成株式会社製の商
品名ＨＰＣ４２５０等を用いることができる。

【００１６】なお引張強度は以下のように測定した。ガ
ラス上で約１５μｍの厚みでフィルム化したポリアミド
イミド樹脂を１０×６０ｍｍにカットしたものを試料と
した。そしてこれをオリエンテック株式会社製のＵＣＴ
−５Ｔテンシロン万能試験機を用いて引張強度を測定し
た。伸び率についても、上述した引張強度の場合と同様
に測定した。縦弾性係数は、伸び率と引張強度をプロッ
トしてそのときの初期勾配を測定した。

【００１７】固体潤滑剤は、公知のものから適切なもの
を選択して用いることができるが、固体潤滑剤をバイン
ダであるポリアミドイミド樹脂に分散させて潤滑膜を摺
動部材の表面に形成することにより、摩擦係数を低減さ
せて、なじみ性を確保することができる。なお２硫化モ
リブデン（ＭｏＳ₂）及び２硫化タングステン（ＷＳ₂）
等の硫化物、ポリテトラフルオロチエチレン（ＰＴＦ
Ｅ）、テトラフルオロエチレン-パーフルオロアルキル
ビニルエーテル共重合体、テトラフルオロエチレン-ヘ
キサフルオロフロピレン共重合体、テトラフルオロエチ
レン-エチレン共重合体、ポリビニリデンフルオライド
及びポリクロロトリフルオロチレン等のフッ素化合物、
黒鉛（グラファイト）、フッ化黒鉛等から選択すること
が好ましく、硫化物、フッ素化合物、黒鉛のうち１種、
２種又は３種を選択して用いることが摩擦特性、耐焼き
付き性の向上の観点から好ましい。詳細なデータを特に
記載しないが、硫化物、フッ素化合物、黒鉛とも同様な
効果を示すことが確認されている。

【００１８】上述したように固体潤滑剤は、１００重量
部のポリアミドイミド樹脂に対して１〜５００重量部が
摩擦特性、耐焼き付き性の観点から好ましいが、更に具
体的には、１００重量部のポリアミドイミド樹脂、例え
ば日立化成株式会社製の商品名ＨＰＣ４２５０に対し
て、ＰＴＦＥが５〜１０重量部であること、またはＰＴ
ＦＥが５〜１０重量部及びグラファイトが５〜１５重量
部の組み合わせであることが更に好ましい。この範囲に
おいて摩擦係数の低減（摩擦特性）と耐焼き付き性に最
も優れたものとなる。

【００１９】また固体潤滑剤と耐摩耗剤の配合割合につ
いては、１００重量部の耐摩耗剤に対して１〜６０００
重量部の固体潤滑剤が好ましい。その内容を詳しく述べ
ると１００重量部の耐摩耗剤に対して、０〜２０００重
量部の硫化物、０〜２０００重量部のフッ素化合物及び
０〜２０００重量部の黒鉛からなる固体潤滑剤であるこ
と、即ちこれらの種類の固体潤滑剤をそれぞれ０〜２０
００重量部とすることが好ましい。

【００２０】但し少なくとも耐摩耗剤が１００重量部に
対して、固体潤滑剤は全体で少なくとも１重量部以上あ
ることが好ましい。つまり固体潤滑剤と耐摩耗剤の重量
比（固体潤滑剤／耐摩耗剤）が１／１００未満である
と、固体潤滑剤の効果が耐摩耗剤の影響で消えてしま
う。反対に固体潤滑剤と耐摩耗剤の重量比（固体潤滑剤
／耐摩耗剤）が、６０００／１００を越えると、即ち耐
摩耗剤が１００重量部に対して各固体潤滑剤が２０００
重量部を越えると、固体潤滑剤が多すぎて耐摩耗性が不
足してしまう。

【００２１】なお固体潤滑剤の平均粒径は、０．５〜１
５μｍが好ましい。摺動部材の表面に形成される潤滑膜
の膜厚が概ね１０〜２０μｍであることを考慮すると、
膜厚の厚さに応じて、この範囲にするのが妥当と考えら
れる。粒径が膜厚と比較して小さすぎると効果が小さい
し、また粒径が膜厚と比較して大きいと固体潤滑剤が脱
落しやすい。固体潤滑剤の凸部のみが相手材と摺動する
上に、バインダに保持されている固体潤滑剤の部分が小
さいからである。

【００２２】耐摩耗剤は、粒子状耐摩耗剤であっても繊
維状耐摩耗剤であっても摺動する相手材よりも硬質であ
ればほぼ同様に潤滑膜の耐摩耗性を向上する効果を有
し、公知のものから適切なものを選択して用いることが
できる。

【００２３】粒子状耐摩耗剤としては、公知の粒子状耐
摩耗剤から適切なものを選択できるが、例えば窒化珪素
（Ｓｉ₃Ｎ₄）、アルミナ、炭化珪素、窒化ホウ素（Ｂ
Ｎ）、ダイヤモンド、珪酸ガラス及びシリカ（Ｓｉ
Ｏ₂）等から１種又は２種以上を選択して用いることが
好ましい。

【００２４】繊維状耐摩耗剤としては、公知の繊維状耐
摩耗剤から適切なものを選択できるが、例えば炭素繊
維、チタン酸カリウム繊維等から１種又は２種を選択し
て用いることが好ましい。

【００２５】また粒子状耐摩耗剤と繊維状耐摩耗剤とを
同時に用いることもでき、粒子状耐摩耗剤と繊維状耐摩
耗剤のうちから２種以上を選択して用いることができ
る。

【００２６】上述したように耐摩耗剤は、１００重量部
のポリアミドイミド樹脂に対して１〜５００重量部であ
ることが好ましい。耐摩耗剤が１重量部未満であると耐
摩耗性の効果が小さく、耐摩耗剤を添加しない場合とさ
ほど変わらない。逆に耐摩耗剤が５００重量部を超える
と潤滑膜が相手材と摺動した場合に相手材に対する相手
攻撃性が大きくなるし、また摩擦係数が大きくなってし
まう。更にバインダであるポリアミドイミド樹脂が少な
くなるので、耐摩耗剤がバインダから脱落しやすくな
る。

【００２７】具体的には１００重量部のポリアミドイミ
ド樹脂、例えばＨＰＣ４２５０に対して、窒化珪素（Ｓ
ｉ₃Ｎ₄）が１〜７重量部であることが更に好ましい。こ
の範囲が耐摩耗性を向上し、また摩擦係数も低い最も良
好な特性を示す。

【００２８】なお粒子状耐摩耗剤の平均粒径は、０．１
〜１０μｍであることが好ましい。摺動部材の表面に形
成される潤滑膜の膜厚が概ね１０〜２０μｍであること
を考慮すると、膜厚の厚さに応じて、この範囲にするの
が妥当と考えられる。粒径が膜厚と比較して小さいと耐
摩耗性の効果が小さいし、また粒径が膜厚と比較して大
きいと相手攻撃性が増大してしまう。更に粒子状耐摩耗
剤がバインダから脱落しやすくなる。

【００２９】繊維状耐摩耗剤の平均繊維径は、０．１〜
１０μｍであることが好ましく、また平均繊維長は、５
〜１００μｍであることが好ましい。繊維径、繊維長が
膜厚と比較して小さいと耐摩耗性の効果が小さいし、ま
た繊維径、繊維長が膜厚と比較して大きいと相手攻撃性
が増大してしまう。

【００３０】以下において本発明の摺動部材用組成物の
製造方法について説明する。本発明の摺動部材用組成物
の調整するには、適切な有機溶剤を選択して用いること
ができる。粘度を調整して混合を容易にするためであ
る。従ってポリアミドイミド樹脂を熔解することができ
る有機溶媒であれば特に制限なく用いることができる。
例えば１００重量部のポリアミドイミド樹脂に対して１
００〜５００重量部のＮＭＰ（Ｎ−メチル−２−ピロリ
ドン）を用いてポリアミドイミド樹脂を溶解することが
できる。また１００重量部のＮＭＰに対して４０重量部
以下のキシレン等の芳香族系溶剤、メチルエチルケトン
等のケトン系溶剤を加えた混合溶剤を用いてポリアミド
イミド樹脂を溶解することができる。この場合において
も１００重量部のポリアミドイミド樹脂に対して、１０
０〜５００重量部のこれらの混合溶剤を用いることがで
きる。

【００３１】次にポリアミドイミド樹脂を溶解した溶液
に固体潤滑剤及び耐摩耗剤を加え、ボールミル等で固体
潤滑剤及び耐摩耗剤を適切な時間例えば８時間分散させ
て本発明の摺動部材用組成物を調整することができる。

【００３２】以下において本発明の摺動部材用組成物に
よって潤滑膜を被膜する方法について説明する。一般に
有機溶剤を用いて調整した本発明の摺動部材用組成物を
エアースプレー等を用いて摺動面に塗布して、ポリアミ
ドイミド樹脂を硬化することができる温度即ち１８０〜
２７０℃程度で焼成して潤滑膜を形成することができ
る。例えば電気炉等で１８０〜２００℃で１００分間焼
成して潤滑膜を形成することが好ましい。

【００３３】この場合摺動部材用組成物が塗布される摺
動面をあらかじめ脱脂して表面の汚れ、油分等を除去し
た後、５０〜１２０℃でプレヒートしておくことが好ま
しい。予めプレヒートするのは塗布された被膜のはじ
き、垂れがなく均一で良好な被膜が得ることができるか
らである。

【００３４】

【実施例】（ポリアミドイミド樹脂の比較試験）始めに
摺動部材用組成物に用いられるバインダの比較試験を行
った。３種類のポリアミドイミド樹脂（ＰＡＩ）を用い
て比較を行った。１つは本発明の摺動部材用組成物に用
いることができるポリアミドイミド樹脂である。他の２
つのうちの１つは引張強度及び縦弾性係数が本発明の数
値範囲を超えるために本発明の摺動部材用組成物に用い
ることができないポリアミドイミド樹脂であり、もう一
つは縦弾性係数が本発明の数値範囲未満であるために本
発明の摺動部材用組成物に用いることができないポリア
ミドイミド樹脂である。これら３種類のポリアミドイミ
ド樹脂について摩耗量及び焼き付き荷重について試験し
た。

【００３５】表１に各ポリアミドイミド樹脂の引張強
度、縦弾性係数、伸び率と試験の結果である摩耗量及び
焼き付き荷重を示す。

【００３６】

【表１】

【００３７】本発明のポリアミドイミド樹脂として、日
立化成株式社製の商品名ＨＰＣ４２５０を用いた。表１
に示すように、ＨＰＣ４２５０は、引張強度が８８．２
ＭＰａ、縦弾性係数が２００９ＭＰａ、伸び率が１７％
であった。比較のために他のポリアミドイミド樹脂とし
て、日立化成株式会社製の商品名ＨＰＣ４２８０と日立
化成株式会社製の商品名ＨＰＣ５０２０を用いた。ＨＰ
Ｃ４２８０は、引張強度が１１２．７ＭＰａ、縦弾性係
数が２９８９ＭＰａ、伸び率が１３％であった。またＨ
ＰＣ５０２０は、引張強度が８９．２ＭＰａ、縦弾性係
数が１９１１ＭＰａ、伸び率が１５％であった。

【００３８】ＨＰＣ４２５０は摩耗量が平均５．５μｍ
で、焼き付き荷重が４９００Ｎであった。ＨＰＣ４２８
０は摩耗量が平均１２．３μｍで、焼き付き荷重が４９
００Ｎであった。ＨＰＣ５０２０は摩耗量が１３．２μ
ｍで、焼き付き荷重が４５０８Ｎであった。

【００３９】このことから、本発明で用いるポリアミド
イミド樹脂は、比較のために用いたポリアミドイミド樹
脂と比較して、耐摩耗性及び耐焼き付き性に優れている
ことが分かる。

【００４０】なお摩耗量の測定試験は、以下のように行
った。試験機としてファレックス(FALEX)社製のブロッ
クオンリング(BLOCK-ON-RING)試験機を用いた。ブロッ
クオンリング試験機１０の概要を図１に示す。ブロック
１１の表面に上述した３種類のポリアミドイミド樹脂を
それぞれコーティングしてポリアミドイミド樹脂被膜１
２を形成した。このポリアミドイミド樹脂被膜１２を形
成したブロック１１を、粗さ約１μｍＲＺの焼き入れ鋼
（ＨＶ７００〜７５０）からなるφ３５ｍｍの円筒形状
の相手材１３に９８Ｎの力で荷重し、１０分間評価試験
を行った。潤滑条件は油浴で、円筒形である相手材１３
の回転数は３０ｒｐｍであった。評価試験後、ポリアミ
ドイミド樹脂被膜１２の表面を粗さ計を用いて測定し、
その断面形状を求めた。そしてこのデータから摩耗量を
求めた。

【００４１】焼き付き荷重の測定試験は、スラスト試験
機を用いて行った。スラスト試験機２０の概要を図２に
示す。焼き入れ鋼からなる平板状の基材２１の上に上述
した３種類のポリアミドイミド樹脂をそれぞれコーティ
ングしてポリアミドイミド樹脂被膜２２を形成した。こ
のときの膜厚はそれぞれ概ね１０μｍであった、そして
粗さ約１μｍＲＺの焼き入れ鋼（ＨＶ５００〜６００）
からなる円筒形状（外径：φ２５ｍｍ、内径：φ２０ｍ
ｍ）の相手材２３の端面を油浴の潤滑条件で、平板状の
基材２１を１０００ｒｐｍで回転させながら、９８Ｎか
ら１９６Ｎずつ荷重を増加して、摩擦係数が０．３を越
えたときをもって、焼き付き荷重とした。

【００４２】（摺動部材用組成物の比較）本発明の摺動
部材用組成物の実施例１及び実施例２、更に比較のため
に摺動部材用組成物（比較例）を用いて、摩耗量、摩擦
係数及びエンジン駆動トルクを測定して比較した。なお
実施例１、実施例２及び比較例の組成については表２に
示す。

【００４３】

【表２】

【００４４】実施例１は、表２に記載したように、バイ
ンダとして縦弾性係数が２００９ＭＰａ、引張強度が８
８．２ＭＰａ、伸び率が１７％であるポリアミドイミド
樹脂（ＰＡＩ）（日立化成株式会社製、商品名ＨＰＣ４
２５０）を用いた。固体潤滑剤は、ポリテトラフルオロ
エチレン（ＰＴＦＥ）（ダイキン工業株式会社製、商品
名ルブロンＬ−２）を用いた。粒子状耐摩耗剤として平
均粒径が１．５μｍであるＳｉ₃Ｎ₄（信越化学工業株式
会社製、商品名ＫＳＮ−１０Ｍ−ＴＸ）を用いた。配合
割合はＰＡＩを１００重量部として、ＰＴＦＥは１０重
量部、Ｓｉ₃Ｎ₄は５重量部とした。

【００４５】実施例２として、表２に記載したように、
バインダとして縦弾性係数が２４５０ＭＰａ、引張強度
が９３．１ＭＰａ、伸び率が１５％であるポリアミドイ
ミド樹脂（ＰＡＩ）（試作品）を用いた。固体潤滑剤
は、ＰＴＦＥ（ダイキン工業株式会社製、商品名ルブロ
ンＬ−２）とグラファイト（日本黒鉛工業株式会社製、
商品名Ｊ−ＡＣＰ）を用いた。粒子状耐摩耗剤として、
平均粒径が５μｍであるＳｉ₃Ｎ₄（信越化学工業株式会
社製、商品名ＫＳＮ−１０Ｌ）を用いた。繊維状耐摩耗
剤として、繊維径が０．５μｍで繊維長が１５μｍであ
るチタン酸カリウム繊維（大塚化学薬品工業株式会社
製、商品名ティスモＤ）を用いた。配合割合はＰＡＩを
１００重量部として、ＰＴＦＥは５重量部、グラファイ
トは１５重量部、チタン酸カリウムは５重量部、Ｓｉ₃
Ｎ₄は５重量部とした。

【００４６】比較例として、表２に記載したように、バ
インダとして縦弾性係数が３０３８ＭＰａ、引張強度が
１１７．６ＭＰａ、伸び率が１３％であるポリアミドイ
ミド樹脂（ＰＡＩ）（試作品）を用いた。固体潤滑剤
は、グラファイト（日本黒鉛工業株式会社製、商品名Ｊ
−ＡＣＰ）とＭｏＳ₂（トンプソンクリークマイニング
（カナダ）社製、商品名ウルトラピュア）を用いた。耐
摩耗剤は用いなかった。配合割合は、ＰＡＩを１００重
量部として、グラファイトは１０重量部、ＭｏＳ ₂を１
００重量部とした。

【００４７】上述した実施例１、実施例２及び比較例の
成分について、それぞれＰＡＩが１００重量部に対し
て、４００重量部のＮＭＰを用いてＰＡＩを溶解した溶
液に固体潤滑剤及び耐摩耗剤を投入して、ボールミルで
８時間分散して摺動部材用組成物を調整した。

【００４８】次にこのように調整した摺動部材用組成物
を摩耗量、摩擦係数、エンジン駆動トルクを測定するた
めのテストピース等に以下のように潤滑膜を形成した。
まずテストピース等の摺動面を脱脂して表面の汚れ、油
分を除去した後、１００℃でプレヒートした。プレヒー
トしたテストピース等の摺動面にエアースプレーで上述
のように調整した摺動部材用組成物を塗布して塗膜を形
成し、その後電気オーブンを用いて１８０〜２００℃で
１００分間焼成して、潤滑膜を形成した。潤滑膜の厚さ
を概ね１０〜１５μｍであった。

【００４９】摩耗量の測定試験は、以下のように行っ
た。先のポリアミドイミド樹脂の摩耗量の比較試験と同
一のファレックス(FALEX)社製のブロックオンリング(BL
OCK-ON-RING)試験機１０を用いた。従って図１を用いて
本測定試験を説明する。ブロック１１の表面に上述した
３種類の摺動部材用組成物をそれぞれコーティングして
潤滑膜１４を形成した。この潤滑膜１４を形成したブロ
ック１１を、粗さ約１μｍＲＺの焼き入れ鋼（ＨＶ７０
０〜７５０）からなるφ３５ｍｍの円筒形状の相手材１
３に９８Ｎの力で荷重し、１０分間評価試験を行った。
潤滑条件は油浴で、相手材１３の回転数は３０ｒｐｍで
あった。評価試験後、潤滑膜１４の表面を粗さ計を用い
て測定して、その断面形状を求めた。そしてこのデータ
から摩耗量を算出した。

【００５０】摩擦係数の測定試験は、先のポリアミドイ
ミド樹脂の焼き付き荷重の測定試験と同一のスラスト試
験機２０を用いて行った。そこで図２を用いて、本測定
試験を説明する。焼き入れ鋼からなる平板状の基材２１
の上に上述した３種類の摺動部材用組成物をそれぞれコ
ーティングして潤滑膜２４を形成した。このときの膜厚
はそれぞれ概ね１０μｍであった、そして図２に示すよ
うに、粗さ約１μｍＲＺの焼き入れ鋼（ＨＶ５００〜６
００）からなる円筒形状（外径：φ２５ｍｍ、内径：２
０ｍｍ）の相手材２３の端面を１９６０Ｎの力で荷重
し、油浴の潤滑条件で、平板状の基材２１を１０００ｒ
ｐｍで回転させて、摩擦係数を測定した。

【００５１】エンジン駆動トルクについては、エンジン
のピストンスカート部に実施例１、実施例２及び比較例
の摺動部材用組成物の潤滑膜を形成したピストンを組み
付けて、エンジン駆動トルクを測定した。測定方法はク
ランクシャフトの駆動トルクをトルク計で測定する方法
で行った。クランクシャフトの駆動はモータ駆動で行っ
た。測定条件は直列４気筒２０００ｃｃエンジンを２０
００ｒｐｍの回転数を与える条件とし、動弁系（シリン
ダヘッド等）は取り外した状態で測定した。

【００５２】測定結果を表３に示す。なおエンジン駆動
トルクの比較については、比較例を１として、実施例１
及び実施例２の数値を示した。

【００５３】

【表３】

【００５４】実施例１は、摩耗量が６．１μｍで、摩擦
係数が０．０３で、エンジン駆動トルクが０．９であ
る。実施例２は、摩耗量が７．４μｍで、摩擦係数が
０．０４で、エンジン駆動トルクが０．９５である。比
較例は、摩耗量が１３．４で、摩擦係数が０．０６で、
エンジン駆動トルクが１である。

【００５５】この測定結果から、実施例１及び実施例２
はいずれも比較例より摩耗量が少なく、耐摩耗性が優れ
ていることが分かる。また実施例１及び実施例２は摩擦
係数が小さく、摩擦特性が優れていることが分かる。ま
たエンジン駆動トルクについても実施例１及び実施例２
の方が比較例より小さく、効果があることが分かる。

【００５６】

【発明の効果】本発明の摺動部材用組成物を用いて摺動
面に形成した潤滑膜は、耐摩耗性、耐焼き付き性に優
れ、且つ摩擦係数の低減によって、長期間概ね従来の樹
脂からなる潤滑膜の２倍以上の期間すぐれた効果を得る
ことができる。

【図面の簡単な説明】

【図１】 ブロックオンリング試験機の概要を示す図で
ある。

【図２】 スラスト試験機の概要を示す図である。

【符号の説明】

１０：ブロックオンリング試験機 １１：ブロック １２：ポリアミドイミド樹脂被膜 １３：相手材 １４：潤滑膜 ２０：スラスト試験機 ２１：平板状の基材 ２２：ポリアミドイミド樹脂被膜 ２３：相手材 ２４：潤滑膜

───────────────────────────────────────────────────── 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） Ｃ０８Ｌ 27/12 Ｃ０８Ｌ 27/12 79/08 79/08 Ｃ Ｆ０２Ｆ 1/00 Ｆ０２Ｆ 1/00 Ｄ Ｆ１６Ｊ 1/04 Ｆ１６Ｊ 1/04 1/08 1/08 // Ｃ１０Ｎ 20:00 Ｃ１０Ｎ 20:00 Ｚ 30:06 30:06 40:02 40:02 50:08 50:08 (72)発明者 不破 良雄 愛知県豊田市トヨタ町１番地 トヨタ自動 車株式会社内 (72)発明者 瀬古 昇一 愛知県豊田市トヨタ町１番地 トヨタ自動 車株式会社内 (72)発明者 池田 徳行 神奈川県横浜市戸塚区名瀬町84 タカタビ ル エスティーティー株式会社内 (72)発明者 川田 剛宏 神奈川県横浜市戸塚区名瀬町84 タカタビ ル エスティーティー株式会社内 Ｆターム(参考） 3G024 AA24 HA13 3J044 AA02 AA12 BB23 BB26 BB31 BB37 BB40 BC04 DA09 4H104 AA04A AA04C AA11C AA13C AA19A AA21C AA22C AA23C AA26C CD01A CE13C EA01C EA08A EA08C EA10C FA01 FA03 FA06 LA03 PA01 QA11 QA21 4J002 BD14X BD15X CM04W DA017 DE147 DG026 DJ017 DK007 DL007 EJ007 FA047 FA087 FD17X FD176 FD207

Claims (13)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 ポリアミドイミド樹脂と該ポリアミドイ
   ミド樹脂に分散された固体潤滑剤及び耐摩耗剤とを含む
   摺動部材用組成物であって、 前記ポリアミドイミド樹脂は、引張強度が７８．４〜９
   ８ＭＰａであり、縦弾性係数が１９６０〜２９４０ＭＰ
   ａであり、伸び率が１０〜２０％であることを特徴とす
   る摺動部材用組成物。
2. 【請求項２】 前記固体潤滑剤は、１００重量部の前記
   ポリアミドイミド樹脂に対して、１〜５００重量部であ
   る請求項１記載の摺動部材用組成物。
3. 【請求項３】 前記固体潤滑剤は硫化物、フッ素化合物
   及び黒鉛の１種、２種又は３種である請求項１又は２記
   載の摺動部材用組成物。
4. 【請求項４】 前記固体潤滑剤は、１００重量部の前記
   耐摩耗剤に対して、前記硫化物が０〜２０００重量部
   で、前記フッ素化合物が０〜２０００重量部で。前記黒
   鉛が０〜２０００重量部であって、前記固体潤滑剤と前
   記耐摩耗剤の重量比が１／１００〜６０００／１００で
   ある請求項３記載の摺動部材用組成物。
5. 【請求項５】 前記硫化物は、２硫化モリブデン及び２
   硫化タングステンの１種又は２種である請求項３又は４
   記載の摺動部材用組成物。
6. 【請求項６】 前記フッ素化合物は、ポリテトラフルオ
   ロエチレン、テトラフルオロエチレン-パーフルオロア
   ルキルビニルエーテル共重合体、テトラフルオロエチレ
   ン-ヘキサフルオロフロピレン共重合体、テトラフルオ
   ロエチレン-エチレン共重合体、ポリビニリデンフルオ
   ライド及びリクロロトリフルオロエチレンの１種又は２
   種以上である請求項３、４又は５記載の摺動部材用組成
   物。
7. 【請求項７】 前記固体潤滑剤は、平均粒径が０．５〜
   １５μｍである請求項１、２、３、４、５又は６記載の
   摺動部材用組成物。
8. 【請求項８】 前記耐摩耗剤は、１００重量部の前記ポ
   リアミドイミド樹脂に対して、１〜５００重量部である
   請求項１、２、３、４、５、６又は７記載の摺動部材用
   組成物。
9. 【請求項９】 前記耐摩耗剤は、粒子状耐摩耗剤及び繊
   維状耐摩耗剤の一種又は２種以上である請求項８記載の
   摺動部材用組成物。
10. 【請求項１０】 前記粒子状耐摩耗剤は、窒化珪素、ア
    ルミナ、炭化珪素、窒化ホウ素、ダイヤモンド、珪酸ガ
    ラス及びシリカの１種又は２種以上である請求項９記載
    の摺動部材用組成物。
11. 【請求項１１】 前記粒子状耐摩耗剤は、粒径が０．１
    〜１０μｍである請求項９又は１０記載の摺動部材用組
    成物。
12. 【請求項１２】 前記繊維状耐摩耗剤は、炭素繊維、チ
    タン酸カリウム繊維の１種又は２種である請求項９、１
    ０又は１１記載の摺動部材用組成物。
13. 【請求項１３】 前記繊維状耐摩耗剤は、繊維径が０．
    １〜１０μｍであり、繊維長が５〜１００μｍである請
    求項９、１０、１１又は１２記載の摺動部材用組成物。