摩擦ライナー
摩擦ライナーとは、接触面に挿入して摩擦係数を高め、滑りや傷を抑え、荷重を分散するための薄板状・シート状の部材である。配管サドルやクランプ、ロボットのグリッパ、搬送装置のワーク保持、ブレーキ・クラッチの摩擦ライニング周辺用途などで用いられ、基材の保護と位置保持の両立を図る。要求性能は「必要な保持力（滑り限界）」「接触圧への耐性」「環境（温度・薬品・紫外線）への耐性」「繰返し荷重でのへたり」に整理でき、設計では材料選定・厚み・表面テクスチャ・固定方法を総合最適化する。
定義と役割
摩擦ライナーは、接触面の実効摩擦係数μを高めることで、与えられた締付力N（法線力）から得られる摩擦抵抗R＝μNを増大させ、部材の相対滑りを抑制する。また、弾性を持つ材料を介在させることで微小な面粗さの段差を吸収し、面圧のピークを平滑化して母材の損傷を防ぐ。さらに制振・騒音低減の効果も期待できる。
主な用途
摩擦ライナーの用途は広く、配管支持、鋼構造のブレース接合部の滑り止め、設備据付の敷設、精密治具のワーク固定などが典型である。特に静止摩擦を活用する保持用途で効果が高い。
- 配管サドル・U字クランプ：支持点での滑動防止と耐振動
- 搬送・治工具：ワーク保持、位置決めの再現性向上
- 機械据付：据付面の微小不陸吸収とすべり止め
- ブレーキ・クラッチ周辺：摩擦ライニングの補助材や当て板
材質と特性
摩擦ライナーの材質は、使用温度域、面圧、目標μ、薬品・油の有無で選ぶ。一般に、ゴム系（NR、NBR、EPDM）、コルクゴム、ポリウレタン、繊維強化樹脂（FRP）、セラミック粒子充填エラストマーなどが用いられる。ゴム系は高μで減衰性に優れるが、高温や油環境での性能劣化に注意する。ポリウレタンは耐摩耗と成形自由度に優れ、FRPや充填材入りは高面圧や高温域に適する。低摩擦が必要な摺動用途ではPTFE等の「低摩擦ライナー」を使い分ける。
設計の基本式と選定手順
滑り限界の一次近似は「必要保持力Wに対し、μN≥W」とする。ここでNは締結系が与える法線力であり、クランプやボルト締結の締付力から算出する。安全率nを考慮し、設計式はμN≥nWとするのが実務的である。面圧p＝N/Aは材質の許容面圧以下に抑える。厚みtは接触剛性とヘタリの妥協点で決め、初期締付け後のクリープも見込む。
- 要求定義：荷重W、環境（温度T、薬品）、寿命サイクル、許容変位
- 材質の一次選定：目標μ、Tレンジ、油・水・薬品耐性
- 面圧設計：許容p内でA（有効面積）とtを決定
- 締結力設計：μN≥nWを満足する締付力・本数を算定
- 試作・評価：初期μと経時μ、クリープ、温湿度・油付着影響を確認
表面仕上げ・テクスチャ・固定方法
摩擦ライナーの性能は接触相手の表面粗さ・仕上げで大きく変わる。一般に、極端な鏡面は実効μを下げ、適度な粗さ（例：Ra1.6～6.3μm程度）で安定しやすい。表面には斜めリブやドットなどのテクスチャを設けて排水・防油と局所的なせん断抵抗を高める設計が有効である。固定は接着、機械的かしめ、溝嵌め、テープ状バックアップなどを使い分け、メンテナンス性と交換容易性を確保する。
環境条件と耐久性
温度はゴム系で一般に−20～80℃程度が目安だが、材質により広がる。高温では硬化・脆化、低温では硬化・μ低下が起こりやすい。油や薬品は膨潤・軟化を招くため、NBRやフッ素系など耐油系の選択が望ましい。屋外ではオゾン・紫外線による劣化を抑えるため、耐候グレードや表面コートを用いる。繰返し荷重による圧縮永久ひずみ（へたり）は締付力低下に直結するため、厚み・硬度（ショアA）・クリープ特性を合わせて評価する。
失敗モードと対策
代表的な失敗は「滑り」「剥離」「圧壊・へたり」「摩耗」「環境劣化」である。滑りはμ不足や締付け不足が原因で、材質見直しや締結力増強、テクスチャ追加で対応する。剥離は接着の界面設計不良や清浄度不足が主因で、素地処理（脱脂・粗化）とプライマー選定で改善する。圧壊・へたりには面圧低減（面積拡大、座金追加、ライナー硬度上げ）が有効。摩耗は角部の局所面圧や微小滑りによるため、応力平準化とエッジR付与で抑える。環境劣化は材質切替とシール・カバーで対処する。
計算・検証のポイント
設計初期は簡易式R＝μNで目安を立て、重要部は試験片による摩擦試験や実機相当でのせん断試験を行う。静止・動摩擦の差、速度依存性、温湿度・油分の影響、繰返しでのμ低下を確認する。面圧は有限要素解析（FEA）や接触解析で分布を把握し、ピークが許容値内かを評価する。締結体は初期締付け後の緩み・座屈・クリープを考慮し、再締付け手順を設ける。
関連する他部品との違い
摩擦ライナーは「犠牲ライナー（母材を保護する交換前提の耐摩耗板）」や「スペーサ（位置・高さ調整材）」と目的が異なる。滑りを積極的に許容する摺動部では、低摩擦ライナー（PTFE等）や固体潤滑材を選ぶ。用途の主目的が「保持か、保護か、摺動か」を明確にすると選択を誤らない。
規格・品質管理
品質管理では、硬さ（ショアA）、圧縮永久ひずみ、引張強さ、耐摩耗、耐候・耐油試験などをJIS/ISOの一般試験法に準拠して評価する。ロット間バラツキを抑えるため、材料証明と試験成績書の取得、受入検査の基準化、トレーサビリティの確保が重要である。図面には材質記号、厚み、公差、表面テクスチャ、許容面圧、推奨締付条件を明記し、交換時の互換性を担保する。
実装のヒント
現場では、組立時の油分・粉塵の付着がμを大きく下げるため、装着面の脱脂と乾燥を徹底する。水や油の侵入が想定される場合は、排液溝やパターンで界面の流体膜を切る。締付け後は初期なじみで厚みがわずかに減るため、数時間運用後の増し締めを計画に入れると安定する。交換容易性を重視する設備では、溝嵌めやメカ固定で「工具1本・短時間交換」を意識した設計が有効である。