鋼より１０倍以上耐摩耗性に優れる樹脂系複合材料の開発としゅう動システムへの応用

2019 Fiscal Year Annual Research Report

• Project/Area Number: 19H02050
• Research Institution: Tohoku University
• Principal Investigator: 堀切川 一男 東北大学, 工学研究科, 教授 (60173605)
• Co-Investigator(Kenkyū-buntansha): 山口 健 東北大学, 工学研究科, 准教授 (50332515) ; 柴田 圭 東北大学, 工学研究科, 助教 (60612398)
• Project Period (FY): 2019-04-01 – 2022-03-31
• Keywords: 樹脂系複合材料 / 超低摩耗 / オイルレス

Outline of Annual Research Achievements

軸受ではオイルレス潤滑が求められているが，乾燥状態や水・水溶液潤滑下において樹脂材料の軸受は広く用いられていない．これは油潤滑下の鋼材料に比べ，摩耗が著しく大きいためである．そこで，本研究では，粒子状の硬質多孔性材料（RBセラミックス粒子）を，スーパーエンジニアリングプラスチック材料であるポリエーテルエーテルケトン樹脂に対して，異なる粒径において同時配合することにより複合材料を開発し，その耐摩耗性を，乾燥状態あるいは水・水溶液潤滑下において，油潤滑下におけるステンレス鋼に対して10倍以上に飛躍的に向上させることを目指す．
当該年度では，種々の粒径のRBセラミックス粒子を配合した樹脂系複合材料の開発を行い，それらの機械的性質の解明を行った．RBセラミックス粒子の粒径を，5ミクロン以下（小粒径），30～50ミクロン（中粒径），150ミクロン以上（大粒径）の3種類とした．RBセラミックス粒子とポリエーテルエーテルケトン樹脂の配合率を体積比率で固定し，粒径の組み合わせ体積比率をそれぞれ変化させた．混錬・射出成形にてダンベル形状およびディスク形状の複合材料を作製し，ダンベル形状の試験片は機械的性質の調査に，ディスク形状の試験片は摩擦・摩耗特性の調査に用いた．機械的性質として，引張強度とビッカース硬さを，粘弾性特性として，貯蔵弾性率や損失弾性率を，熱的性質として，ガラス転移温度や融点を調査した．その結果，硬さ・強度ともに，粒径の小さい粒子が多く配合される場合に向上することが明らかとなった．

Current Status of Research Progress

2: Research has progressed on the whole more than it was originally planned.

Reason

当該年度の課題は，種々の粒径のRBセラミックス粒子を配合した樹脂系複合材料の開発とその機械的性質の解明であったが，これらの解明は順調に進んでいるため，上記の区分であると判断した．

Strategy for Future Research Activity

次年度は計画通り，上記の複合材料に対して摩擦試験を行い，乾燥状態，水中，水溶液潤滑下において超低摩耗を示す好適な配合条件の解明を行う予定である．