【発明の詳細な説明】
本発明は、耐熱性および成形加工性の優れたポ
リエーテルイミド樹脂を基材とする、自己潤滑性
および耐摩耗性に優れた摺動部材に好適な樹脂組
成物に関するものである。
ポリエーテルイミドとはその構造中にエーテル
結合とイミド結合をともに有しているポリマーの
総称であるが、一般には(1)式で表わされる構造を
有する米国ゼネラル・エレクトリツク社製の商品
名ウルテムが広く知られている。
このポリマーは、耐熱性、耐薬品性、難燃性、
電気特性および成形性の優れた非晶性熱可塑性エ
ンジニアリングプラスチツクとして注目を浴びて
おり、電気、電子部品、自動車部品、機械部品等
の分野への幅広い適用が期待されている。
ポリエーテルイミドは、このような耐熱性等の
特性を活かした摺動部材への適用が考えられてい
るが、ポリエーテルイミド単独では自己潤滑性お
よび耐摩耗性の点で摺動部材として使用するには
十分でない。一般にプラスチツクの自己潤滑性、
耐摩耗性などの摺動特性の向上方法としては、固
体潤滑剤の配合、四フツ化エチレン樹脂の配合、
潤滑油剤の配合等が知られており、例えば特開昭
56−61458号公報、特開昭55−135163号公報、特
公昭47−42615号公報、特公昭46−5321号公報な
どにその技術が開示されている。しかし固体潤滑
剤を配合したものは耐荷重性の向上は期待できる
にしても自己潤滑性の向上はほとんど期待でき
ず、また四フツ化エチレン樹脂などの低摩擦係数
を有する樹脂を配合したものは自己潤滑性の向上
には相当の効果を期待できる反面、成形物の機械
的強度ならびに耐荷重性の低下は免がれず、耐摩
耗性も十分でない。さらに潤滑油剤を分散含有さ
せたものに於いても他の物体に接着させたり、被
着させて使用するような場合には含油性であるた
めに、かえつて悪影響をおよぼすことがある。
ポリエーテルイミドについての摺動特性改良方
法は、いままで知られておらず、摺動部材として
ポリエーテルイミドは用いられていない。
本発明者らはポリエーテルイミドの摺動特性改
良について鋭意検討した結果、フツ素樹脂と共に
芳香族ポリアミド繊維を配合することにより自己
潤滑性、耐摩耗性などの摺動特性が顕著に改良さ
れることを見出し本発明に到達した。
本発明のポリエーテルイミド樹脂組成物はポリ
アイミド100重量部に対し、フツ素樹脂３〜60重
量部および芳香族ポリアミド繊維３〜60重量部を
含むことを特徴とするものである。
本発明で用いられるポリエーテルイミドはエー
テル結合およびイミド結合を必須の結合単位と
し、その組合せによつて構成される非晶性熱可塑
性重合体であり、たとえば前記(1)式で表わされる
米国ゼネラル・エレクトリツク社製の商品名ウル
テムとして広く知られているものなどが挙げられ
る。このポリエーテルイミドは、例えば特開昭56
−826号公報に記載された方法によつて容易に製
造することができる。
本発明において用いられるフツ素樹脂とは分子
中にフツ素原子(F)を含有する合成高分子のことで
あり、一般に他の合成樹脂と比較して耐熱性、耐
薬品性、電気的特性（特に高周波特性）に優れま
た特有の低摩擦特性、非粘着性をそなえている。
代表的な例として、下記(1)〜(9)で表されるものが
挙げられ、少なくともこれらの１種または２種以
上の混合物が用いられる。
(1) 〔−CF2CF2−〕：ポリテトラフルオロエチレン
（PTFE）
(2) 〔−CF2CF2CF（CF3）CF2−〕o：四フツ化エチ
レン−六フツ化プロピレン共重合樹脂（FEP）
(3) 〔−（CF2CF2）−o（−oCF〔OR〕CF2）−〕p：四
フ
ツ化エチレン−パーフロロアルキルビニルエー
テル共重合樹脂（PFA）
(4) 〔−CF2CF2−CF（CF3）CF2−CF（OR）CF2−〕
ｏ：四フツ化エチレン−ヘキサフルオロプロピ
レン−パーフルオロアルキルビニルエーテル共
重合樹脂（EPE）（但しＲはフツ化アルキル基
CnF2ｎ＋１を示す。）
(5) 〔−CH2CH2CF2CF2−〕o：四フツ化エチレン−
エチレン共重合樹脂（ETFE）
(6) 〔−CH2CH2CFCICF2−〕o：三フツ化塩化エチ
レン樹脂（ECTFE）
(7) 〔−CF2CH2−〕o：フツ化ビニリデン樹脂
（PVDF）
(8) 〔−CFClCF2−〕o：ポリクロロトリフルオロエ
チレン（PCTFE）
(9) 〔−CH2CHF−〕o：ポリビニルフルオライド
（PVF）
上記したフツ素樹脂の中でも完全にフツ素化さ
れている四フツ化エチレン樹脂（PTFE）はこれ
らの性質が特に優れているので、本発明では最も
好ましく用いられる。本発明におけるこれ等フツ
素樹脂の添加量は、前記したポリエテルイミド
100重量部に対し３〜60重量部の範囲である。フ
ツ素樹脂の添加量が３重量部より少ない場合は、
得られる樹脂組成物の自己潤滑性改良効果が小さ
くなり好ましくない。またフツ素樹脂の添加量が
60重量部より多い場合には得られる樹脂組成物の
機械的特性、成形加工性が悪くなり好ましくな
い。好ましい添加量は10〜50重量部である。
また本発明で併用される芳香族ポリアミド繊維
は、比較的新しく開発された耐熱性樹脂繊維であ
り、多くのユニークな特性を生かして各分野への
展開が期待されているが、例えば代表的な例とし
て次の様な構造式などからなるものが挙げられ、
少なくともこれらの１種または２種以上の混合物
が用いられる。
例） デユポン社商品名“KevLar”
例） デユポン社商品名“Nomex”
帝人商品名“Conex”
その他オルト、メタ、パラ位の異性構造により
各種骨格の芳香族ポリアミド繊維の利用が考えら
れるが、中でも(1)のパラ位−パラ位結合のものは
軟化点および融点が非常に高く耐熱性樹脂繊維と
しての本発明では最も好ましく用いられる。本発
明における芳香族ポリアミド繊維の添加量は、前
記したポリエーテルイミド100重量部に対し３〜
60重量部の範囲である。芳香族ポリアミド繊維の
添加量が３重量部より少ない場合は得られる樹脂
組成物の耐摩耗性改良効果が小さく、また添加量
が60重量部より多い場合には得られる樹脂組成物
の機械的特性、成形加工性が悪くなり好ましくな
い。好ましい添加量は10〜50重量部である。
また得られる樹脂組成物の機械的特性、成形加
工性の点より、フツ素樹脂と芳香族ポリアミド繊
維の添加量の合計は、ポリエーテルイミド100重
量部に対し100重量部以下であることがより好ま
しい。
本発明の樹脂組成物にはさらに本発明の目的を
損なわない範囲で繊維状強化材（例えば炭素繊
維、ガラス繊維など）、粒状強化材（例えば炭酸
カルシウム、タルク、シリカなど）および顔料な
どの通常の添加材を添加することができる。
本発明のポリエーテルイミドへのフツ素樹脂お
よび芳香族ポリアミド繊維の添加方法には特に制
限はなく種々の手段が採用可能であるが、各々を
別々に、あるいは予め三者をヘンシエルミキサー
等で混合した後、押出機に供給し溶融混練しペレ
ツトに押出す方法が一般に行なわれる。このよう
にして得られた本発明の潤滑性樹脂組成物は、射
出成形、押出成形、圧縮成形等の成形方法により
任意の成形品に成形することができ、成形品は優
れた摺動特性を活かし各種摺動部品、例へば各種
軸受、ピストンリング、ギアー、カム、各種バル
ブ部品等に用いられる。
以下に実施例により本発明を具体的に説明す
る。
実施例１〜８及比較例１〜４
ポリエーテルイミドとしてゼネラル、エレクト
リツク社製の商品名ウルテム1000を、フツ素樹脂
として三井フロロケミカル社製四フツ化エチレン
樹脂商品名テフロンPLP−10を、芳香族ポリア
ミド繊維として、デユポン社製商品名KevIarを
表−１に記した量を混合した後、口径40mmの単軸
押出機によりシリンダー温度350〜380℃にてペレ
ツト状に押出した。さらにこのペレツトを射出成
形機によりシリンダー温度360〜400℃、金型温度
130〜150℃の条件で試験片を成形し、摺動特性を
測定したところ表−１の結果が得られた。
なお摩擦係数は、相手材をステインレススチー
ルとし、面圧10Kg／cm2、速度10cm／secの条件で、
松原式摩擦試験機を用い室温で測定した。また摩
耗係数は相手材をステインレススチールとし面圧
５Kg／cm2、速度100ｍ／minの条件で、円筒式摩
耗試験機を用い室温で測定した。
【表】DETAILED DESCRIPTION OF THE INVENTION The present invention relates to a resin composition suitable for sliding members having excellent self-lubricity and wear resistance, which is based on a polyetherimide resin having excellent heat resistance and moldability. It is something. Polyetherimide is a general term for polymers that have both ether bonds and imide bonds in their structure, but generally polyetherimide is a product name of Ultem manufactured by General Electric Company in the United States and has a structure represented by formula (1). is widely known. This polymer is heat resistant, chemical resistant, flame retardant,
It is attracting attention as an amorphous thermoplastic engineering plastic with excellent electrical properties and moldability, and is expected to find wide application in fields such as electrical and electronic parts, automobile parts, and mechanical parts. Polyetherimide is considered to be used in sliding parts due to its heat resistance and other properties, but polyetherimide alone is not suitable for use in sliding parts due to its self-lubricating properties and wear resistance. is not enough. Self-lubricating properties of plastics in general,
Methods for improving sliding properties such as wear resistance include blending solid lubricants, blending tetrafluoroethylene resin,
The formulation of lubricating oil is known, for example,
The technology is disclosed in Japanese Patent Publication No. 56-61458, Japanese Patent Application Laid-Open No. 135163-1980, Japanese Patent Publication No. 42615-1982, Japanese Patent Publication No. 5321-1987, and the like. However, although products containing solid lubricants can be expected to improve load carrying capacity, they can hardly be expected to improve self-lubricating properties, and products containing resins with a low coefficient of friction such as tetrafluoroethylene resins Although a considerable effect can be expected in improving self-lubricating properties, the mechanical strength and load carrying capacity of the molded product are inevitably reduced, and the wear resistance is also insufficient. Furthermore, even when a lubricating oil is dispersed therein, if it is used by adhering or coating it on other objects, it may have an adverse effect because it is oil-impregnated. Until now, no method of improving the sliding properties of polyetherimide has been known, and polyetherimide has not been used as a sliding member. The present inventors conducted extensive studies on improving the sliding properties of polyetherimide, and found that by blending aromatic polyamide fibers with fluororesin, sliding properties such as self-lubricating properties and abrasion resistance were significantly improved. This discovery led to the present invention. The polyetherimide resin composition of the present invention is characterized in that it contains 3 to 60 parts by weight of fluororesin and 3 to 60 parts by weight of aromatic polyamide fiber per 100 parts by weight of polyimide. The polyetherimide used in the present invention is an amorphous thermoplastic polymer composed of a combination of ether bonds and imide bonds as essential bonding units.・Examples include the one widely known under the trade name Ultem manufactured by Electric Company. This polyetherimide, for example,
It can be easily produced by the method described in Japanese Patent No.-826. The fluororesin used in the present invention is a synthetic polymer containing fluorine atoms (F) in its molecules, and generally has better heat resistance, chemical resistance, and electrical properties than other synthetic resins. It has excellent high-frequency properties (particularly high frequency properties), unique low-friction properties, and non-adhesive properties.
Typical examples include those represented by the following (1) to (9), and at least one type or a mixture of two or more of these can be used. (1) [−CF 2 CF 2 −]: Polytetrafluoroethylene (PTFE) (2) [−CF 2 CF 2 CF (CF 3 ) CF 2 −] o : Tetrafluoroethylene-hexafluoropropylene copolymerization Resin (FEP) (3) [−(CF 2 CF 2 )− o (− o CF[OR]CF 2 )−] p : Tetrafluoroethylene-perfluoroalkyl vinyl ether copolymer resin (PFA) (4) [ −CF 2 CF 2 −CF(CF 3 )CF 2 −CF(OR)CF 2 −]
o : Tetrafluoroethylene-hexafluoropropylene-perfluoroalkyl vinyl ether copolymer resin (EPE) (R is a fluoroalkyl group
CnF 2 n+1 is shown. ) (5) [−CH 2 CH 2 CF 2 CF 2 −] o : Tetrafluoroethylene −
Ethylene copolymer resin (ETFE) (6) [−CH 2 CH 2 CFCICF 2 −] o : Trifluorochloroethylene resin (ECTFE) (7) [−CF 2 CH 2 −] o : Vinylidene fluoride resin (PVDF ) (8) [−CFClCF 2 −] o : Polychlorotrifluoroethylene (PCTFE) (9) [−CH 2 CHF−] o : Polyvinyl fluoride (PVF) Among the above fluororesins, it is completely fluorinated. Polytetrafluoroethylene resin (PTFE) is most preferably used in the present invention because it has particularly excellent properties. The amount of these fluororesins added in the present invention is
The amount ranges from 3 to 60 parts by weight per 100 parts by weight. If the amount of fluororesin added is less than 3 parts by weight,
This is not preferable because the effect of improving the self-lubricating property of the resulting resin composition is reduced. In addition, the amount of fluororesin added
If the amount is more than 60 parts by weight, the resulting resin composition will have poor mechanical properties and moldability, which is not preferable. The preferred amount added is 10 to 50 parts by weight. In addition, the aromatic polyamide fiber used in the present invention is a relatively newly developed heat-resistant resin fiber, and is expected to be used in various fields by taking advantage of its many unique properties. Examples include structures with the following structural formulas,
At least one type or a mixture of two or more of these may be used. Example) DuPont product name “KevLar” Example) DuPont product name “Nomex” Teijin product name “Conex” Other aromatic polyamide fibers with various skeletons can be considered depending on the isomeric structure of ortho, meta, and para positions, but among them, the one with para-position bond (1) has a very high softening point and melting point, making it a heat-resistant resin. In the present invention, it is most preferably used as a fiber. The amount of aromatic polyamide fiber added in the present invention is 3 to 3 parts by weight per 100 parts by weight of the polyetherimide described above.
In the range of 60 parts by weight. If the amount of aromatic polyamide fiber added is less than 3 parts by weight, the effect of improving the abrasion resistance of the resulting resin composition will be small, and if the amount added is more than 60 parts by weight, the mechanical properties of the resulting resin composition will be reduced. , the molding processability deteriorates, which is not preferable. The preferred amount added is 10 to 50 parts by weight. In addition, from the viewpoint of mechanical properties and moldability of the resulting resin composition, it is recommended that the total amount of the fluororesin and aromatic polyamide fiber added be 100 parts by weight or less based on 100 parts by weight of the polyetherimide. preferable. The resin composition of the present invention may further contain conventional materials such as fibrous reinforcing materials (e.g., carbon fibers, glass fibers, etc.), granular reinforcing materials (e.g., calcium carbonate, talc, silica, etc.), and pigments, to the extent that the objects of the present invention are not impaired. Additives can be added. There are no particular restrictions on the method of adding the fluororesin and aromatic polyamide fiber to the polyetherimide of the present invention, and various means can be adopted. After mixing, the mixture is generally fed into an extruder, melt-kneaded, and extruded into pellets. The lubricating resin composition of the present invention obtained in this way can be molded into any molded product by a molding method such as injection molding, extrusion molding, or compression molding, and the molded product has excellent sliding properties. It is used in various sliding parts, such as various bearings, piston rings, gears, cams, and various valve parts. The present invention will be specifically explained below using Examples. Examples 1 to 8 and Comparative Examples 1 to 4 As the polyetherimide, Ultem 1000 (trade name, manufactured by General Electric Co., Ltd.) was used, and as the fluororesin, tetrafluoroethylene resin (trade name, Teflon PLP-10, manufactured by Mitsui Fluorochemical Co., Ltd.) was used. As the aromatic polyamide fiber, KevIar (trade name, manufactured by DuPont) was mixed in the amounts shown in Table 1, and then extruded into pellets using a single-screw extruder with a diameter of 40 mm at a cylinder temperature of 350 to 380°C. Furthermore, the pellets are processed by an injection molding machine at a cylinder temperature of 360 to 400℃ and a mold temperature of 360 to 400℃.
A test piece was molded at 130 to 150°C and its sliding properties were measured, and the results shown in Table 1 were obtained. The coefficient of friction is based on the condition that the mating material is stainless steel, the surface pressure is 10 kg/cm 2 and the speed is 10 cm/sec.
It was measured at room temperature using a Matsubara friction tester. The wear coefficient was measured at room temperature using a cylindrical wear tester under the conditions of a surface pressure of 5 kg/cm 2 and a speed of 100 m/min using stainless steel as the mating material. 【table】