JPH01292045A - 成形用オレフィン系樹脂複合組成物、このオレフィン系樹脂複合組成物で成形された成形品、成形品である摺動部材並びにテープガイド、テープガイドを組み込んだカートリッジ並びに磁気テープカートリッジ - Google Patents

Abstract

(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるた
め要約のデータは記録されません。

Description

【発明の詳細な説明】 〔産業上の利用分野〕 この発明は、棒状の粒子と板状の結晶構造を有する粒子
とを含む成形用オレフィン系樹脂複合組成物、このオレ
フィン系樹脂複合組成物を成形して得゛られるオレフィ
ン系樹脂複合組成物成形品、このオレフィン系樹脂複合
組成物成形品である特に摩擦係数が低くて強度に優れる
摺動部材並びにテープガイド、テープガイドを組み込ん
だテープカートリッジ並びに磁気テープカートリッジに
関する。

〔従来の技術〕

近年、各種の機械の小型化、軽量化および材料費の低減
により摺動部材を合成樹脂でつくることが行われており
、かかる摺動部材用に適した樹脂としてオレフィン系樹
脂が知られている。

しかしながら、オレフィン系樹脂は摩擦係数が比較的低
いものの、近年の摺動部材に要求される高潤滑性にはほ
ど遠く、また柔軟であるため、剛性に乏しく、荷重たわ
み温度が低くて機械的強度に劣るという難点がある。

このため、オレフィン系樹脂に種々の無機物を含有させ
てオレフィン系樹脂を補強し、機械的強度を改善するこ
とが従来から行われており、たとえば、炭酸カルシウム
、金属粉末、シリカ粉末などの粒状の無機物や、ガラス
繊維などの繊維状無機物を混入することが行われている
。

〔発明が解決しようとする課題〕

ところが、オレフィン系樹脂にこれら炭酸カルシウム、
金属粉末、シリカ粉末などの粒状の無機物や、ガラス繊
維などの繊維状無機物を混入させたものは、機械的強度
を改善することはできても、摩擦係数を充分に低減する
ことができず、粒状の無機物を混入した場合は、成形物
表面のところどころに粒状の無機物により突起が突出し
、これが摺接する相手部材を引っ掻くため、かえって摺
動性が低下する。また繊維状無機物を混入した場合は、
成形物内部で繊維状無機物同士が絡み合って、機械的強
度が強化される反面、成形物表面に繊維状無機物が突出
し、この突出した繊維状無機物は本来摩擦係数を低減す
ることができないため、成形物表面の摩擦係数が充分に
低減されない。

〔課題を解決するための手段〕

この発明はかかる現状に鑑み、オレフィン系樹脂成形物
の摩擦係数を充分に低減させかつ機械的強度を強化する
ため、オレフィン系樹脂に混入される材料による材料的
構造に着目して、種々検討を行った結果なされたもので
、オレフィン系樹脂に、棒状の粒子と、板状の結晶構造
を有する粒子とを含ませるごとによって、成形用オレフ
ィン系樹脂組成物の低摩擦性および強度を充分に向上さ
せ、この成形用オレフィン系樹脂組成物を用いて成形さ
れる成形品の摩擦係数を充分に低減させるとともに機械
的強度を充分に向上させ、摺動性および機械的強度に優
れたギア、ガイドなどの摺動部材やテープガイドを得た
ものである。また、この摺動性および機械的強度に優れ
たテープガイドを、ワードプロセッサなどのインクリボ
ンカートリッジや磁気テープカートリッジに組み込むこ
とによって、インクリボン等の走行性に優れたテープカ
ートリッジや磁気テープの走行性に優れた磁気テープカ
ートリッジを得たものである。

この発明によれば、オレフィン系樹脂に、棒状の粒子と
板状の結晶構造を有する粒子とを含ませているため、こ
の成形用オレフィン系樹脂組成物を用いて成形物を成形
すると、成形物表面に機械的力を受ける際、その機械的
力が棒状の粒子と、板状の結晶構造を有する粒子との相
対運動に寄与し、板状の結晶構造を有する粒子の板面間
に棒状の粒子が挟まれて、あたかも板状の結晶構造を有
する粒子がベアリングの輪の如き作用をし、棒状の粒子
がころの如き作用をして、成形物表面でヘアリングのご
ときころがり挙動を示す。従って、成形物表面のこれら
の混入粒子は極めて摺動しやすく、摩擦係数が充分に低
減されて、摺動性が一段と向上される。

また、オレフィン系樹脂に棒状の粒子と板状の結晶構造
を有する粒子とを含ませたオレフィン系樹脂複合組成物
は、棒状の粒子および板状の結晶構造を有する粒子のオ
レフィン系樹脂中での分散が、従来の粒状の無機化合物
と異なって極めてよいため、これら棒状の粒子および板
状の結晶構造を有する粒子によってオレフィン系樹脂が
良好に補強される。

さらに、これら棒状の粒子および板状の結晶構造を有す
る粒子は、成形品摺動面に平行かつ一定方向に容易に配
向させることができるため、この配向によって摩擦係数
をさらに一段と低減し、同時に補強効果をさらに発揮さ
せて機械的強度を一段と向上させることができ、たとえ
ば、第１図に示すような円筒状のガイド部材１を成形す
るとき、矢印Ａ方向から溶融した成形用オレフィン系樹
脂複合組成物を圧入すると、ガイド部材１表面の板状の
結晶構造を有する粒子２間に介在する棒状の粒子３が、
円筒状ガイド部材１の軸線方向に配列され、円筒状ガイ
ド部材１の軸線方向と直行して走行する部材と摺接する
際の摩擦係数が特に低減され、同時に優れた補強効果が
充分に発揮されて、機械的強度が充分に向上される。ま
た第２図に示すように、円筒状のガイド部材１を成形す
るとき、矢印Ｂ方向から溶融した成形用オレフィン系樹
脂複合組成物を圧入すると、ガイド部材１表面の板状の
結晶構造を有する粒子２間に介在する棒状の粒子３が、
円筒状ガイド部材１の円周方向に配列されて、円筒状ガ
イド部材ｌの軸線方向と平行に走行する部材と摺接する
際の摩擦係数が特に低減され、同時に優れた補強効果が
充分に発揮されて機械的強度が充分に向上される。第３
図に示すように、溶融した成形用オレフィン系樹脂複合
組成物でプレート４を成形するときも前記ガイド部材１
の場合と同様である。

しかして、この種のオレフィン系樹脂複合組成物で成形
して得られる成形品は、摺動性および機械的強度が充分
に向上され、摺動性および機械的強度に優れたギア、歯
車などの摺動部材やテープガイドが得られる。そして、
この摺動性および機械的強度に優れたテープガイドを、
ワードプロセッサなどのインクリボンカートリッジや磁
気テープカートリッジに組み込むと、インクリボン等の
走行性に優れたテープカートリッジや磁気テープの走行
性に優れた磁気テープカートリッジが得られる。

この発明に用いられるオレフィン系樹脂としては、ポリ
エチレン、ポリプロピレン、ポリブチレンおよびこれら
の共重合体などがいずれも好適なものとして使用される
が、摩擦特性を充分に向上させ、また剛性および耐熱性
を充分に良好にするため、分子量５０万〜１００万の超
高分子量のポリエチレンが好適なものとして使用される
。

また、棒状の粒子としては、繊維状無機物またはウィス
カー状無機物が好適なものとして使用され、たとえば、
ガラス繊維、ボロン繊維、炭化ケイ素繊維、チタン酸カ
リウムウィスカー、窒化ケイ素ウィスカー、アルミナウ
ィスカー、グラファイトウィスカー等がいずれも好適な
ものとして使用される。なかでも、無機物自体の摩擦性
が良く才、硬度が低く、かつ充分な補強効果を付与でき
るチタン酸カリウムウィスカーが特に好適なものとして
使用される。

このような棒状の粒子とともに併用される板状の結晶構
造を有する粒子としては、黒鉛、二硫化モリブデン、雲
母、窒化ホウ素、六角板状バリウムフェライトなどが好
適なものとして挙げられ、特に、黒鉛は成形品摺動面に
平行かつ一定方向に配向させることが容易で、優れた補
強効果を発揮できるため、より好適なものとして使用さ
れる。

このようなオレフィン系樹脂中に、棒状の粒子と板状の
結晶構造を有する粒子とを含有した成形用オレフィン系
樹脂複合組成物において、オレフィン系樹脂の含有量は
、樹脂本来の摺動性を発揮させて一定の成形性を実現し
、また残部として規定される棒状の粒子と板状の結晶構
造を有する粒子の数がころがり挙動を効果的に示すよう
にするため、樹脂複合組成物全量に対して１０〜９０容
量％の範囲内にするのが好ましく、棒状の粒子の含有量
は、摩擦特性を充分に良好なものとするとともに補強効
果も充分に向上させ、また耐衝撃性も充分に向上させる
ため、樹脂複合組成物全量に対して３〜６０容量％の範
囲内にするのが好ましい。さらに板状の結晶構造を有す
る粒子の含有量は、オレフィン系樹脂を充分に補強して
、寸法安定性および耐熱性を充分に向上するとともに、
摩擦係数の低減効果を充分に発揮させるため、樹脂複合
組成物全景に対して５〜５５容量％の範囲内にするのが
好ましい。

また、板状の結晶構造を有する粒子は棒状の粒子の体積
の４倍を越えず、棒状の粒子の長袖は板状の結晶構造を
有する粒子の粒径の２０倍を越えないものであることが
好ましく、板状の結晶構造を有する粒子が棒状の粒子の
体積の４倍を越え、棒状の粒子の長袖が板状の結晶構造
を有する粒子の粒径の２０倍を越えると、摺動表面にお
いて板状の結晶構造を有する粒子と棒状の粒子の相互作
用が充分に発揮されず、所期の効果が得られない。さら
に板状の結晶構造を有する粒子は粒子径が０．１〜３０
μｍの範囲内にあり、棒状の粒子は長軸／短軸の軸比が
５〜５０の範囲内にあるものであることが好ましい。

このような、オレフィン系樹脂に、棒状の粒子と板状の
結晶構造を有する粒子とを含有させた成形用オレフィン
系樹脂複合組成物を用いて行われる成形方法としては、
射出成形、圧縮成形、押出成形等があるが、棒状の粒子
や、板状の結晶構造を有する粒子を配向させて形成でき
る射出成形による成形が好適である。

このような射出成形などにより成形された成形品は、摺
動性および機械的強度に優れ、ギヤ、ガイド、ローラー
等摺動部材としての用途が多く、特にテープガイドとし
て優れた摺動特性および機械的強度を示す。また、この
テープガイドをワードプロセッサなどのインクリボンカ
ートリッジに組み込むと、インクリボン等の走行性に優
れたテープカートリッジが得られ、さらに第４図に示す
ように、このテープガイド１を磁気テープカートリッジ
５に組み込むと、このテープガイド１に案内摺動される
磁気テープ６の走行性に優れた磁気テープカートリッジ
が得られる。

［実施例］ 次に、この発明の実施例について説明する。

実施例１ 超高分子量ポリエチレン樹脂　　７０容量％（分子量１
００万） チタン酸カリウムウィスカー　　　１０〃（長さ１０μ
ｍ、粒径０．５μ ｍ、比重３．３） 人造黒鉛粉　　　　　　　　　　２０〃（粒径０．７μ
ｍ、比重２．２） この組成物を２７０°Ｃの温度で溶融、混合し、押出し
てペレット化した。次いで、これを射出成形して第３図
に示すような試験プレート４を試作した。

また、金型温度８０°Ｃの条件下で、第１図に示すよう
に矢印入方向から溶融樹脂を圧入して射出成形し、厚さ
０．６ｍｍで外径が６ｍｍの薄肉円筒状のテープガイド
１を作成し、このテープガイドを組み込んで第４図に示
すような磁気テープカートリッジ５を作成した。

実施例２ 実施例１における樹脂組成において、超高分子量ポリエ
チレン樹脂の使用量を７０容量％から９０容量％に変更
し、チタン酸カリウムウィスカーの使用量を１０容量％
から５容量％に変更し、人造黒鉛粉の使用量を２０容量
％から５容量％に変更した以外は、実施例１と同様にし
て試験プレートを試作し、薄肉円筒状のテープガイドお
よび磁気テープカートリッジを作成した。

比較例１ 実施例１における樹脂組成において、超高分子量ポリエ
チレン樹脂の使用量を７０容量％から７５容量％に変更
し、チタン酸カリウムウィスカーの使用量を１０容量％
から２５容量％に変更し、人造黒鉛粉を省いた以外は、
実施例１と同様にして試験プレートを試作し、薄肉円筒
状のテープガイドおよび磁気テープカートリッジを作成
した。

比較例２ 実施例１における樹脂組成において、超高分子量ポリエ
チレン樹脂の使用量を７０容量％から７５容量％に変更
し、人造黒鉛粉の使用量を２０容量％から２５容量％に
変更し、チタン酸カリウムウィスカーを省いた以外は、
実施例１と同様にして試験プレートを試作し、薄肉円筒
状のテープガイドおよび磁気テープカートリッジを作成
した。

比較例３ 実施例１における樹脂組成において、超高分子量ポリエ
チレン樹脂に代えてポリアミド樹脂のナイロン１２を同
量使用した以外は、実施例１と同様にして試験プレート
を試作し、薄肉円筒状のテープガイドおよび磁気テープ
カートリッジを作成した。

比較例４ 実施例１における樹脂組成において、チタン酸カリウム
ウィスカーに代えてフッ素樹脂粉末を同量使用した以外
は、実施例１と同様にして試験プレートを試作し、薄肉
円筒状のテープガイドおよび磁気テープカートリッジを
作成した。

比較例５ 実施例１における樹脂組成において、チタン酸カリウム
ウィスカーに代えてシリカ粉末を同量使用した以外は、
実施例１と同様にして試験プレートを試作し、薄肉円筒
状のテープガイドおよび磁気テープカートリッジを作成
した。

各実施例および比較例で試作した試験プレートについて
、荷重たわみ温度および衝撃強度を調べた。荷重たわみ
温度は、４．６ｋｇ／ｃｄの荷重をかけたときのたわみ
温度をＪＩＳ、に７２０７に基づいて測定し、また衝撃
強度は、ノツチ付きアイゾツト衝撃強度をＪＩＳ、に７
１１０に基づいて測定した。−さらに試験プレートとは
別に半球状の試験試料を試作し、５ＵＳ３０４の鏡面平
板（ＪＩＳ、ＢＯ６０１に基づく１０点平均粗さＲｚＯ
，２μｍ）上にこの半球状の試験試料（先端球Ｒ４）を
点接触させ、この試料上に１００ｇの重りを乗せて摺動
方向に取りつけられたゲージ張力計に固定し、５ＵＳ３
０４鏡面平板を摺動速度１００１００Ｏ分、往復ストロ
ーク１０ｃ＋ｗで摺動させ、ゲージ張力計でそのときの
試料にかかる張力（Ｔ）を測定して下記の式より摩擦係
数を算出し測定した。

μ−Ｔ（ｇ）　　／　１００　（ｇ） 下記第１表はその結果である。

第１表 また、各実施例および比較例で得られた薄肉円筒状のテ
ープガイドの磁気テープに対する摩擦係数を調べ、この
テープガイド１を第４図に示すビデオテープカートリッ
ジ５に組み込んだ場合のドロップアウトおよびテープベ
ース面の傷付きについて調べた。摩擦係数は、薄肉円筒
状のテープガイドにポリエステルフィルムをベースとす
る磁気テープのベース側を巻きつけ角度９０度で巻きつ
け、一方に３０ｇの重りを垂下し、他方をゲージ張力計
に取りつけて、摺動速度１０００ｍｍ／分、往復ストロ
ーク１０ｃｍで摺動させ、ゲージ張力計でそのときの張
力を測定して、オイラーの公式から算出し測定した。ま
たドロップアウトは、ドロップアウト数に変動がない場
合を（○）、ドロップアウト数が増加した場合を（×）
として評価した。さらに、テープベース面の傷付きは、
磁性層に影響する傷が認められなかった場合を（０）、
磁性層に影響する傷が認められた場合を（×）として評
価した。

下記第２表はその結果である。

第２表 〔発明の効果〕 第１表から明らかなように、実施例１および２で得られ
た試験プレートは、比較例１ないし５で得られた試験プ
レートに比して、荷重たわみ温度と衝撃強度が高くバラ
ンスされていて、摩擦係数が低く、このことからこの発
明で得られる成形用オレフィン系樹脂複合組成物は、成
形性および寸法安定性に優れ、この成形用オレフィン系
樹脂唐金組成物で成形して得られる成形物は、機械的強
度に優れ、摩擦係数が充分に低減されていることがわか
る。

また第２表の結果から明らかなように、実施例１および
２で得られたテープガイドは、比較例１ないし５で得ら
れたテープガイドに比して、摩擦係数が小さく、ドロッ
プアウトの変動がなくて、磁性層に影響するベース傷付
きもなく、このことからこの発明で得られるテープガイ
ドは摩擦係数が充分に小さくて摺動性に優れ、機械強度
も良好で、このテープガイドを組み込んで得られる磁気
テープカートリッジは、磁気テープの走行性が一段と向
上されていることがわかる。

【図面の簡単な説明】

第１図および第２図はこの発明で得られたガイド部材の
斜視説明図、第３図は同プレートの斜視説明図、第４図
は磁気テープカートリッジの分解斜視図である。 １・・・ガイド部材（テープガイド）、２・・・板状の
結晶構造を有する粒子、３・・・棒状の粒子、４・・・
プレート（試験プレート）、５・・・磁気テープカート
リッジ（ビデオテープカートリッジ）、６・・・磁気テ
ープ 特許出願人　　日立マクセル株式会社 第１図 第２図

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 １、オレフィン系樹脂と、棒状の粒子と、板状の結晶構
   造を有する粒子とを含んでなる成形用オレフィン系樹脂
   複合組成物 ２、オレフィン系樹脂がポリエチレンである請求項１記
   載の成形用オレフィン系樹脂複合組成物 ３、棒状の粒子がチタン酸カリウムである請求項１およ
   び２記載の成形用オレフィン系樹脂複合組成物 ４、板状の結晶構造を有する粒子が黒鉛である請求項１
   ないし３記載の成形用オレフィン系樹脂複合組成物 ５、オレフィン系樹脂を樹脂複合組成物全量に対して１
   ０〜９０容量％の範囲内で含有させた請求項１ないし４
   記載の成形用オレフィン系樹脂複合組成物 ６、棒状の粒子を樹脂複合組成物全量に対して３〜６０
   容量％の範囲内で含有させた請求項１ないし５記載の成
   形用オレフィン系樹脂複合組成物 ７、板状の結晶構造を有する粒子を樹脂複合組成物全量
   に対して５〜５５容量％の範囲内で含有させた請求項１
   ないし６記載の成形用オレフィン系樹脂複合組成物 ８、オレフィン系樹脂と、棒状の粒子と、板状の結晶構
   造を有する粒子とを含む成形用オレフィン系樹脂複合組
   成物で成形したオレフィン系樹脂複合組成物成形品 ９、オレフィン系樹脂がポリエチレンである請求項８記
   載のオレフィン系樹脂複合組成物成形品 １０、棒状の粒子がチタン酸カリウムである請求項８お
   よび９記載のオレフィン系樹脂複合組成物成形品 １１、板状の結晶構造を有する粒子が黒鉛である請求項
   ８ないし１０記載のオレフィン系樹脂複合組成物成形品 １２、オレフィン系樹脂と、棒状の粒子と、板状の結晶
   構造を有する粒子とを含む成形用オレフィン系樹脂複合
   組成物で成形した摺動部材 １３、オレフィン系樹脂がポリエチレンである請求項１
   ２記載の摺動部材 １４、棒状の粒子がチタン酸カリウムである請求項１２
   および１３記載の摺動部材 １５、板状の結晶構造を有する粒子が黒鉛である請求項
   １２ないし１４記載の摺動部材 １６、オレフィン系樹脂と、棒状の粒子と、板状の結晶
   構造を有する粒子とを含む成形用オレフィン系樹脂複合
   組成物で成形したテープガイド １７、オレフィン系樹脂がポリエチレンである請求項１
   ６記載のテープガイド １８、棒状の粒子がチタン酸カリウムである請求項１６
   および１７記載のテープガイド １９、板状の結晶構造を有する粒子が黒鉛である請求項
   １６ないし１８記載のテープガイド ２０、オレフィン系樹脂と、棒状の粒子と、板状の結晶
   構造を有する粒子とを含む成形用オレフィン系樹脂複合
   組成物で薄肉円管状に成形したテープガイドを組み込ん
   だテープカートリッジ ２１、オレフィン系樹脂がポリエチレンである請求項２
   ０記載のテープカートリッジ ２２、棒状の粒子がチタン酸カリウムである請求項２０
   および２１記載のテープカートリッジ ２３、板状の結晶構造を有する粒子が黒鉛である請求項
   ２０ないし２２記載のテープカートリッジ ２４、オレフィン系樹脂と、棒状の粒子と、板状の結晶
   構造を有する粒子とを含む成形用オレフィン系樹脂複合
   組成物で薄肉円管状に成形したテープガイドを組み込ん
   だ磁気テープカートリッジ ２５、オレフィン系樹脂がポリエチレンである請求項２
   ４記載の磁気テープカートリッジ ２６、棒状の粒子がチタン酸カリウムである請求項２４
   および２５記載の磁気テープカートリッジ ２７、板状の結晶構造を有する粒子が黒鉛である請求項
   ２４ないし２６記載の磁気テープカートリッジ