トライボロジーの評価・制御・応用展開

Evaluation, Control and Application of Tribology and Polymer Materials

まえがき　─トライボロジーとは─
1　トライボロジーとは
2　トライボロジーにおける科学と技術
3　機械工学の視点からトライボロジー問題の解決をはかるには

【第Ⅰ編　基礎】
第1章　表面の性質
1 表面の性状(表面の構造と性質/エネルギーやぬれの現象/吸着)
1. 1　表面張力
1. 2　吸着
1. 3　表面のぬれ
2　表面の形状(表面性状パラメーター/機械仕上げ面)

第2章　接　触
1　固体表面の接触(見かけの接触面積と真実接触面積)
2 弾性接触
2. 1　点接触
2. 2　線接触
3　粗面同士の接触
4　接触に及ぼす凝着力の影響
5　塑性接触
6　表面うねりと接触面剛性

第3章　摩　擦
1　摩擦の形態
2　摩擦のメカニズム
2. 1　凝着説
2. 2　接触点成長と修正凝着理論
2. 3　凝着摩擦を低減させる接触面の考え方
2. 4　掘り起こし作用
2. 5　弾性ヒステリシス損失
3　転がり摩擦
3. 1　すべりがないときの転がり
3. 2　すべりを伴う転がり(転がり接触部の微小すべり)
3. 3　摩擦に及ぼす表面粗さの影響
3. 4　スティック・スリップ現象(摩擦振動)
3. 5　まとめ

第4章　摩　耗
1　摩耗とは
2　摩耗の種類と進行過程
3　摩耗形態とメカニズム
3. 1　凝着摩耗　(adhesive wear)
3. 2　アブレシブ摩耗(abrasive wear)
3. 3　腐食摩耗(corrosive wear)
3. 4　フレッティング(あるいはフレッチング)摩耗(fretting wear)
3. 5　疲労摩耗(fatigue wear)
4　摩耗の遷移現象
4. 1　初期摩耗から定常摩耗への遷移
4. 2　摺動条件による摩耗形態の遷移
5　まとめ

第5章　摩擦・摩耗試験法と新しい評価技術
1　摩擦・摩耗試験法
1. 1　摩擦・摩耗試験の目的と考え方
1. 2　摩擦・摩耗試験の方法と特徴
1. 3　摩耗計測法の種類と特徴
1. 4　可視化実験の重要性とその方法
1. 5　AE計測を用いた摩擦・摩耗解析
2　新しい試験・評価技術
2. 1　エロージョン摩耗を利用した表面強度特性評価法(MSE法)
2. 1. 1　はじめに
2. 1. 2　材料の表面強度特性の評価技術
2. 1. 3　アブレシブ摩耗やエロージョン摩耗を利用した表面強度の評価法
2. 1. 4　MSE試験法
2. 1. 5　エロージョン率特性の可視化と評価
2. 1. 6　エロージョン特性のポジショニング(MSEマップ)事例
2. 1. 7　おわりに
2. 2　広視野レーザ顕微鏡によるトライボ表面の解析
2. 2. 1　はじめに
2. 2. 2　広視野レーザ顕微鏡の構成
2. 2. 3　静的メタルシールの漏れの解析
2. 2. 4　床材とゴムの間の真実接触面積の分布
2. 2. 5　干渉計測による深さ方向解像度の改善
2. 2. 6　おわりに

【第Ⅱ編　次世代技術に対応する材料のトライボロジー特性】
第6章　プラスチック(樹脂)材料のトライボロジー特性
1　プラスチック(樹脂)材料の基礎
1. 1　高分子・樹脂・プラスチック
1. 2　プラスチックの分類
1. 3　プラスチックの基本的な構造と特性への影響
2　トライボマテリアルとしてのプラスチック材料
2. 1　PTFE
2. 2　PEEK
2. 3　POM
2. 4　UHMWPE
2. 5　PA
2. 6　PAI
2. 7　PF
3　複合材料化による耐摩耗性向上
3. 1　フィラーによる複合材料化
3. 2　固体潤滑剤
3. 3　フィラーの役割とフィラーの種類
3. 4　フィラー添加によるトライボロジー特性の向上
4　プラスチック材料の摩擦摩耗低減に関する研究事例
4. 1　PTFE
4. 2　PEEK
4. 3　PA

第7章　炭素繊維充てんPEEK 材料のトライボロジー特性
1　はじめに
2　摩耗試験および供試材料
3　摩擦・摩耗特性
3. 1　荷重の増加に伴う摩擦係数と摩耗率の変化
3. 2　摩耗面の形態
3. 3　相手面(S55C 炭素鋼)の摩耗
3. 4　摩耗機構
3. 5　PEEK 材と汎用軸受材料の比較
4　まとめ

第8章　硬質薄膜のトライボロジー特性
1　はじめに
2　硬質薄膜の種類と進化
3　耐摩耗用硬質薄膜の特性
3. 1　鉄鋼材料加工用硬質薄膜
3. 2　アルミニウム合金加工用硬質薄膜
3. 3　銅合金加工用硬質薄膜
4　摺動用硬質薄膜の特性
4. 1　炭素系硬質薄膜の低摩擦係数発現メカニズム
4. 2　炭化物系硬質薄膜の低摩擦係数発現メカニズム
4. 3　CrN 系硬質薄膜の低摩擦係数発現メカニズム

第9章　樹脂被覆材料のトライボロジー特性
1　はじめに
2　樹脂被覆材料の成膜方法
3　MoS2 分散複合樹脂オーバーレイ平面すべり軸受のトライボロジー特性
4　グラファイト分散複合樹脂オーバーレイ平面すべり軸受のトライボロジー特性
5　グラファイト分散複合樹脂オーバーレイ曲面すべり軸受のトライボロジー特性
6　まとめ

第10章　微細組織材料のトライボロジー特性
1　超強加工による微細組織材料
2　HPT 加工によるバルクナノメタルのトライボロジー特性
3　バニシング加工による表層ナノ組織化と耐摩耗性向上

第11章　表面テクスチャ材料のトライボロジー特性
1　はじめに
2　テクスチャによる効果
2. 1　ストライベック曲線
2. 2　表面テクスチャの摩擦低減機構
3　テクスチャの種類と創製法

【第Ⅲ編　トライボ設計事例,トラブルとその解決事例】
第12章　機械的手法による表面改質
1　表面近傍の塑性加工によるテクスチャリングと摺動面組織変化
1. 1　はじめに
1. 2　ショットピーニング
1. 3　微粒子ピーニングの原理と特徴
1. 4　組織構造
1. 5　その他の改質効果
1. 6　まとめ
2　ローラーバニシング
2. 1　はじめに
2. 2　微粒子ピーニングとの複合化
2. 3　転がり軸受の疲労寿命向上
3　微細断続切削によるテクスチャリング(タイリング)
3. 1　はじめに
3. 2　タイリングの加工原理
3. 3　摩擦特性
3. 4　ローラーバニシングとの複合効果

第13章　固体潤滑剤との複合化による表面組織設計
1　軟質金属成膜と熱処理による表面改質
1. 1　はじめに
1. 2　鋳鉄への適用事例
1. 3　青銅への適用事例
1. 4　転がり軸受への適用
1. 5　膜構造の不均質化による摩擦低減
2　機械的手法による複合表面創成手法とその特性
2. 1　はじめに
2. 2　複合表面の創成
2. 3　軟質金属成膜面との複合化
2. 4　セリサイト複合面の摩擦特性
2. 5　まとめ

第14章　ゴム材料開発による摩擦・摩耗特性の向上
1　はじめに
2　粘弾性特性の制御による紙送りロールの摩擦・摩耗特性の向上
2. 1　当社での給紙ロール材料開発
2. 2　初期摩擦係数
2. 3　残存摩擦係数(摩擦係数保持性)
2. 4　耐摩耗性
2. 5　EPDM 給紙材料の摩擦・摩耗特性の向上
3　おわりに

第15章　自動車用ワイパーのトライボロジー
1　ワイパーの歴史
2　ワイパーシステムの役割と最新動向
3　ワイパーブレードの役割と最新動向
4　ワイパーラバーに求められる性能
4. 1　払拭性
4. 2　静粛性
4. 3　耐久性・耐候性
4. 4　汚染性
5　ワイパーラバーのトライボロジー
5. 1　μ-V カーブ測定装置の開発
5. 2　摩擦係数の負勾配の低減
6　払拭性の定量化(水膜厚さ計算と測定)
7　まとめ

第16章　摩擦試験を用いた印刷用紙の評価法
1　はじめに
2　紙と印刷方式
2. 1　紙
2. 2　紙粉
2. 3　紙と各印刷方式の関係
3　電子写真方式と紙
3. 1　電子写真方式
3. 2　電子写真方式における紙でのトラブル
3. 3　電子写真方式の給紙装置
4　摩擦試験を用いた印刷用紙の評価法の開発
4. 1　開発の動機
4. 2　紙粉量数値化の各種検討
5　用紙の摩擦力計測による紙粉量の評価方法(JBMS-88:2020)
5. 1　測定原理など
5. 2　評価事例
5. 3　本評価方法の応用方法
6　JBMS-88 制定での効果
7　おわりに

第17章　MSE 法を用いたプラスチックの劣化評価
1　はじめに
2　樹脂劣化における化学分析とMSE 試験の関係
3　環境劣化を受けたポリカーボネート板の劣化様相と引張強度の関係
4　燃料チューブの内面と外面の劣化変化
5　自動車用多層膜塗装の内部劣化変化の事例
6　接着・密着前処理用を目的とした表面改質層の強さ分布測定
7　まとめ

第18章　人工関節用樹脂部品のトライボロジー
1　はじめに
2　人工関節の構造
3　人工関節の材料
4　人工関節の評価
5　ポリテトラフルオロエチレン
6　炭素繊維強化UHMWPE
7　HIP 処理UHMWPE
8　滅菌法の影響
9　高度架橋UHMWPE
10　抗酸化剤
11　ポリエーテルエーテルケトン
12　Soft material
13　まとめ

第19章　自動車用ポリプロピレン製品の表面傷付き問題の一考察
1　はじめに
2　自動車材料としてのポリプロピレン
2. 1　内・外装材の無塗装化と耐傷つき性の重要性
2. 2　耐傷つき性要求の高まり;J. D. Power によるIQS の衝撃
3　プラスチックの耐傷つき性評価法
3. 1　自動車メーカーによる評価法
3. 2　傷の定量化
4　PP 材料の傷付き原理
4. 1　傷の形態
4. 2　摩擦力での整理
4. 3　塑性域の発生と傷の形態
5　PP メーカーの特許出願状況から見る耐傷つき性向上技術
6　今後の課題
7　おわりに

第20章　自動車エンジン用すべり軸受への樹脂コーティングの適用
1　はじめに
2　樹脂コーティングとは
3　樹脂コーティングを施したエンジン軸受の軸受性能向上について
3. 1　低フリクション化
3. 2　耐疲労性向上
3. 3　耐摩耗性向上
4　高面圧・高周速対応樹脂コーティング
5　高耐摩耗性樹脂コーティング
6　高耐異物性樹脂コーティング
7　今後の展開

第21章　自動車用電動パワーステアリング減速機で用いる樹脂製ウォームホイールの
トライボロジー
1　はじめに
2　EPS 減速機に使用される樹脂製ウォームホイール
3　樹脂製ウォームホイールの損傷形態
4　樹脂ウォームホイールのバックラッシュ量を予測する摩擦摩耗試験手法
5　試験条件の設定手法と耐久後ウォームホイール歯面の再現
6　樹脂ウォームホイールのバックラッシュ量の予測検証
7　まとめ