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高分子トライボロジーの制御と応用    
Tribological Control of Polymer and its Application
[コードNo.2015T969]

※ 本書籍はご試読頂けません ※

■監修/ 西谷要介
■体裁/ B5判 302ページ
■発行/ 2015年5月28日 (株)シーエムシー出版
■定価/ 75,600円(税込価格)
■ISBNコード/ 978-4-7813-1066-4

 
★高分子材料に特化したトライボロジー専門技術書!
★評価手法からトライボロジーの制御技術、各材料の特性などを網羅!
★歯車や軸受、しゅう動部品など応用製品についても詳述!

キーワード

ポリスチレン / フェノール樹脂 / ポリアセタール / ポリアミド / ポリエチレン / PTFE / PEEK / PPS / ポリアミドイミド / ポリイミド / 凝着摩耗 / アブレシブ摩耗 / 疲労摩耗 / ヒステリシス摩擦 / VL曲線 / ピン・ディスク試験 / ピン・リング試験 / リング・リング試験 / ヤング率 / 耐摩耗性 / 耐久性 / 自己潤滑性 / 化成被膜 / ショットブラスト / しゅう動 / 歯車 / シール / タイヤ

刊行にあたって

 トライボロジーはいわゆる「摩擦・摩耗・潤滑」を取り扱う重要な学問である。今後、省エネルギーや省資源化などの環境に優しい持続型社会を構築していくためには、このトライボロジーを積極的に制御していくことが重要である。また、最近の機械、自動車、航空宇宙、OA機器、スマートフォン、電気・電子部品、医療機器、各種装置、ロボットなどは、全て相対運動部を有しているため、そのトライボロジー特性が、全ての性能、信頼性および耐久性を左右することが多い。この相対運動部に用いられるトライボマテリアルには金属材料、セラミックスなど数多くの種類が用いられているが、その中でも、特にプラスチックやゴムなどをはじめとした高分子材料の魅力は非常に高い。なぜならば、高分子材料は軽量、比強度が高く、成形加工性などに優れた特性を有することはもちろんのこと、自己潤滑性を有し、また他の材料との複合化が容易なためである。
 本書では、高分子材料のトライボロジーについて1冊にまとめ、本分野に携わる開発研究者や技術者の方に、基礎から応用まで、最新情報を交えてお届けすることを目的としている。本書の構成としては、第1編:基礎、第2編:トライボロジーの制御、第3編:材料、および第4編:応用の4編から成っており、高分子材料のトライボロジーを専門としている民間企業・大学・公的機関などの著名な研究者の方々に執筆して頂いた次第である。今後、高分子材料のトライボロジーに関する科学と技術の発展のため、本書がいささかでも寄与できれば幸甚である。

(「はじめに」より一部抜粋)

著者一覧

西谷要介工学院大学
広中清一郎(株)ヒロプランニング・ヒロテクノ研究所
桃園聡東京工業大学
上原宏樹群馬大学
山延健群馬大学
田所千治東京理科大学
中野健横浜国立大学
梅田一徳産業技術総合研究所
佐々木信也東京理科大学
荒木祥和(株)日産アーク
甲本忠史(一財)地域産学官連携ものづくり研究機構
柏谷智住鉱潤滑剤(株)
上坂裕之名古屋大学
平塚傑工ナノテック(株)
小林元康工学院大学
高原淳九州大学
平山朋子同志社大学
山下直輝同志社大学
川堰宣隆富山県工業技術センター
加田雅博ポリプラスチックス(株)
池田剛志三菱エンジニアリングプラスチックス(株)
赤垣友治八戸工業高等専門学校
竹市嘉紀豊橋技術科学大学
榎本和城名城大学
堀切川一男東北大学
山口健東北大学
柴田圭東北大学
高橋秀雄木更津工業高等専門学校
板垣貴喜木更津工業高等専門学校
江上正樹NTN(株)
石井卓哉NTN精密樹脂(株)
中島幸雄工学院大学
似内昭夫トライボロジーアドバイザー
齊藤利幸(株)ジェイテクト
菊谷慎哉スターライト工業(株)

目 次

【第1編 基礎】
第1章高分子材料のトライボロジー概論 (広中清一郎)
1はじめに
2高分子の種類と諸特性
3高分子のトライボ材料としての優位点と課題点
4トライボロジー特性
4.1すべり摩擦と摩擦プロセス
4.2摩耗の形態
4.3高分子複合材料の摩擦摩耗
4.4限界PV値と使用限界温度
5実用上の留意点
第2章プラスチックのトライボロジー (西谷要介)
1はじめに
2プラスチックの特徴
3プラスチックの摩擦特性
4プラスチックの摩耗特性
5プラスチックのトライボロジー特性に及ぼす諸因子の影響
6プラスチック系トライボマテリアルとその特徴
7おわりに
第3章ゴム・エラストマーのトライボロジー (桃園聡)
1ゴム・エラストマーとその物性
2エラストマーの接触力学
3エラストマーの摩擦
3.1エラストマーにおける摩擦の構成因子
3.2ヒステリシス摩擦
3.3凝着摩擦
3.4凝着摩擦とヒステリシス摩擦の関係
3.5分離波と類似現象
4エラストマーの摩耗
第4章ナノスクラッチ挙動 (上原宏樹、山延健)
1はじめに
2SPMナノ・スクラッチ試験
3ポリスチレン
4ポリエチレン
5ポリ乳酸
6配向PETフィルム
7まとめ
第5章摩擦振動の基礎 (田所千治、中野健)
1はじめに
2摩擦振動を表現する最小構成要素モデル
3静摩擦と動摩擦の差によるスティックスリップ
3.1支配方程式
3.2スティックスリップを特徴づけるパラメータ
3.3スティックスリップの発生・非発生条件
3.4スティックスリップ回避のための設計指針
4動摩擦力の速度弱化による自励振動
4.1自励振動の発生・非発生条件
4.2ヨー角ミスアライメントを利用した制振法
5ソフトマテリアルの摩擦振動
5.1バルクの接線変形をともなうスティックスリップ
5.2モードカップリング不安定性による自励振動
6おわりに
第6章トライボロジー評価法 (梅田一徳)
1はじめに
2摩擦・摩耗試験法
3データのばらつきの因子
3.1試験片
3.2試験条件
3.3試験機
3.4摩擦力測定
3.5摩耗測定
第7章摩擦面観察(物理分析) (佐々木信也)
1物理分析の目的と意義
2表面性状測定
3機械的物性測定
4摩擦面観察で留意すべきこと
第8章表面分析法(化学分析) (荒木祥和)
1はじめに
2X線光電子分光分析法(XPS)
2.1原理
2.2XPSを用いた解析事例
3飛行時間型二次イオン質量分析法(TOF-SIMS)
3.1原理
3.2TOF-SIMSを用いた解析事例
4表面分析における注意点
【第2編 トライボロジーの制御】
第9章アロイ・ブレンド・複合材料による制御 (西谷要介)
1はじめに
2ポリマーアロイ・ポリマーブレンド
2.1ポリマーアロイ・ポリマーブレンドについて
2.2ポリマーアロイ・ポリマーブレンドによる改質例
3高分子複合材料(ポリマーコンポジット)
3.1高分子複合材料について
3.2高分子トライボマテリアル向けフィラー
3.3高分子複合材料による改質例
3.4フィラーおよび繊維の表面処理効果
4多成分系複合材料
5おわりに
第10章高分子の構造物性による制御 (甲本忠史)
1はじめに
2高分子材料の構造物性と摩擦摩耗特性
2.1種々の高分子材料の比摩耗量
2.2ポリエチレンの摩擦表面のモルフォロジーとトライボロジー
2.3他の高分子の摩擦表面のモルフォロジーとトライボロジー
2.4ポリアセタールのトライボロジー制御
3ハイブリッド平歯車の開発研究
3.1プラスチック歯車の課題
3.2ハイブリッドスプライン
3.3ハイブリッド平歯車
4まとめ
第11章表面改質による制御 (広中清一郎)
1はじめに
2高分子の表面機能と改質法
3表面改質による制御
3.1界面活性物質の塗布と内部添加による表面改質
3.2放射線照射による表面改質
3.3イオン注入による表面改質
3.4その他の表面改質
4おわりに
第12章固体潤滑被膜による制御 (柏谷智)
1はじめに
2乾性被膜潤滑剤の概要
3乾性被膜潤滑剤の液性状
4乾性被膜潤滑剤の処理方法
4.1前処理
4.2コーティング方法と機器
4.3焼成
5固体潤滑塗料を用いた高分子材料の潤滑性向上の例
5.1エンジニアリングプラスチックの場合
5.2ゴムシールの場合
6おわりに
第13章プラズマや光化学フッ化処理による高分子材料表面の機械特性制御 (上坂裕之)
1プラスチックシリンジの無潤滑化を目指したガスケット材料の光化学フッ化処理(基礎実験)
1.1実験装置
1.2実験手順
1.3実験結果
2プラスチックシリンジの無潤滑化を目指したガスケット材料の光化学フッ化処理(実際の注射器形状への適用)
3高密度酸素プラズマ処理による医療用ゴム材料(CIIRシート)とステンレス鋼との付着力低減
第14章DLC膜によるトライボロジー制御 (平塚傑工)
1はじめに
2DLC膜の成膜方法
3DLC膜の分類
4DLC膜の用途
5トライボロジー制御
5.1DLC膜と高分子材料のトライボロジー
5.2中間層の設計
6今後の展望
第15章ポリマーブラシによる制御 (小林元康、高原淳)
1はじめに
2精密高分子合成を用いたポリマーブラシの調製とトライボロジー
3ポリマーブラシの摩擦特性における溶媒効果
4高分子電解質ブラシの水潤滑特性
5おわりに
第16章境界潤滑層形成による制御 (平山朋子、山下直輝)
1境界潤滑層の分類
2添加剤による境界潤滑層の形成とその効果
3ポリマーブラシを用いた境界潤滑層の形成とその効果
第17章マイクロテクスチャによるプラスチック成形品の摩擦の制御 (川堰宣隆)
1はじめに
2テクスチャを有するプラスチック成形品の作製
3テクスチャのピッチ、高さによる摩擦の変化
3.1官能評価による摩擦の評価
3.2テクスチャの摩擦の評価
4テクスチャ先端形状の影響
5おわりに
【第3編 材料】
第18章高分子系トライボマテリアル(ポリアセタール) (加田雅博)
1はじめに
2ポリアセタール樹脂の特徴
2.1ホモポリマーとコポリマー
2.2エンプラとしてのポリアセタール樹脂
2.3歯車用途としてのPOM
3おわりに
第19章エンジニアリングプラスチック (池田剛志)
1はじめに
2ポリアセタールのしゅう動性改質技術
2.1潤滑剤の添加による改質
2.2強化剤、充填剤の添加による改質
2.3ポリマーアロイによる改質
2.4ポリマー変性による改質
3最近のポリアセタールのしゅう動性改質事例
3.1ワイドレンジ性を持ったしゅう動性改質
3.2セルロースナノファイバーによるPOMの改質
3.3PET長繊維によるPOMの改質
4おわりに
第20章過酷なすべり条件下におけるPEEKのトライボロジー (赤垣友治)
1はじめに
2PEEKのトライボロジー特性
2.1無潤滑下における摩擦・摩耗特性
2.2油潤滑下における摩擦・摩耗特性
2.3油潤滑下における焼付き挙動
3まとめ
第21章PTFE(フッ素樹脂) (竹市嘉紀)
1はじめに
2PTFEの製造
3PTFEの構造と物性
4PTFEの摩擦摩耗機構
5PTFEの摩耗量低減の様々な手法
5.1フィラーを添加することによる摩耗量低減
5.1.1フィラーの種類とその動向
5.1.2フィラーによる摩耗量低減メカニズム
5.2放射線処理による摩耗量低減
5.3繊維化および結晶化の耐摩耗性への影響
第22章フェノール樹脂(熱硬化性樹脂) (竹市嘉紀)
1はじめに
2フェノール樹脂の製造
3フェノール樹脂のトライボロジー研究
3.1ブレーキ、クラッチ
3.2しゅう動材料
第23章高分子系複合材料 (榎本和城)
1はじめに
2複合化の目的
3高分子系複合材料の作製法
4POM系複合材料のトライボロジー特性
5PTFE系複合材料のトライボロジー特性
6PEEK系複合材料のトライボロジー特性
7まとめ
第24章ナノカーボン充填系複合材料 (榎本和城)
1はじめに
2ナノカーボン材料
3ナノカーボン充填系複合材料の作製法
4ナノカーボン充填系複合材料のトライボロジー特性
5まとめ
第25章RBセラミックス粒子を配合した樹脂系複合材料 (堀切川一男、山口健、柴田圭)
1はじめに
2硬質多孔性炭素材料RBセラミックス
3RBセラミックス粒子を充填した各種熱可塑性樹脂複合材料のトライボロジー特性
4PA66樹脂複合材料のトライボロジー特性に及ぼすRBセラミックス粒子の粒径及び充填率の影響
5RBセラミックス粒子を充填したPEEK樹脂材料の水中におけるトライボロジー特性
6RBセラミックス粒子を充填した樹脂複合材料の応用
7おわりに
【第4編 応用】
第26章歯車 (高橋秀雄、板垣貴喜)
1プラスチック歯車の特徴
2プラスチック歯車の材料
3プラスチック歯車の損傷
4プラスチック歯車の騒音
5プラスチック歯車の強度
第27章軸受 (江上正樹、石井卓哉)
1はじめに
2代表的な樹脂すべり軸受材料
3樹脂すべり軸受の種類と使用上の注意点
4金属との複合化による樹脂すべり軸受の機能向上
4.1特殊UHMWPEと焼結金属との複合化
4.2PEEKと焼結金属との複合化
5用途展開
5.1自動車変速機用シールリング
5.2樹脂すべりねじ
5.3樹脂転がり軸受
第28章タイヤ (中島幸雄)
1はじめに
2タイヤの摩耗
3タイヤ摩耗力学の解析的モデル
4タイヤ摩耗の評価法
4.1タイヤ摩耗の評価法の種類と手順
4.2摩耗エネルギ試験機
4.3ドラム摩耗試験機
4.4有限要素法(FEM:Finite Element Method)による摩耗予測法
4.5ゴムの摩耗特性の評価
5おわりに
第29章高分子材料のシールへの応用 (似内昭夫)
1シールの機能
2シール面の考え方
2.1シール面の形状特性
2.2作動シール面と非作動シール面
3シール用材料に求められる材料特性
4シールに用いられる材料
4.1シールの種類とシール用材料
4.2合成ゴム材料
4.3熱可塑性エラストマーTEP
4.4シール材としてのプラスチックス
第30章自動車用しゅう動部品 (齊藤利幸)
1自動車用しゅう動部品における材料技術
2表面処理
2.1固体潤滑被膜
2.2炭素系被膜
3しゅう動材料
3.1樹脂・ゴム
3.2植物由来材料及びリサイクル材料
3.3高強度・高耐熱材料
4潤滑剤
4.1潤滑油
4.2グリース
第31章OA機器用高分子系しゅう動部材およびしゅう動部品 (菊谷慎哉)
1はじめに
2OA機器用高分子系しゅう動部品
2.1軸受用途
2.1.1常温軸受(使用温度域:80℃未満)
2.1.2耐熱軸受(使用温度域:80℃〜250℃)
2.2歯車用途
2.2.1常温歯車(使用温度域:80℃未満)
2.2.2耐熱歯車(使用温度域:80℃〜250℃)
3おわりに



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