JPH04283263A - 高耐熱潤滑性樹脂組成物 - 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】

【０００１】

【産業上の利用分野】本発明は、高耐熱潤滑性樹脂組成
物に関する。更に詳しくは、電気部品、機械部品等に好
適な優れた摺動特性を高温環境下でも示す潤滑性樹脂組
成物に関する。

【０００２】

【従来の技術】近年、機器類の軽量化ニーズに伴って、
金属製品に代わって合成樹脂製品が機械部品として数多
く用いられるようになり、例えば軸受等の摺動部材にお
いても合成樹脂製品が使用され始めている。かかる摺動
部材においては、従来、摺動性の良い合成樹脂として、
ポリアミド、ポリアセタール、ポリエチレン、フッ素系
樹脂等が用いられている。これらは、低荷重、低速領域
においては、無潤滑下でも要求される摺動特性を満足す
るが、高荷重、高速領域になるに従って、摩擦熱の為に
焼きつきを起こしたり、フローするなど使用ができなく
なる。また、フッ素樹脂、特に四フッ化エチレン樹脂は
、それ自体、高い耐熱性と共に優れた摺動性を与えるも
のの、高荷重域では塑性変形が著しく、長時間安定した
摺動性が得られないという欠点を有する。

【０００３】これらの欠点を改良する目的で、これらの
合成樹脂に潤滑油を加え、いわゆる含油プラスチックと
する方法が採られたが、この方法においては、加温加熱
によって油が浸み出てしまう、成形性が悪い、得られる
成形材料物性が低下する、一旦油が切れると異常摩耗を
起こす等、多くの問題があった。一方、上述の液状の潤
滑油に代わって、固体潤滑材を加え摺動特性を向上させ
る方法も既に知られている。例えば、ポリフェニレンサ
ルファイドに、四フッ化エチレン樹脂、金属酸化物粉末
あるいは芳香族ポリアミド繊維を含有させる方法（特開
昭５７−１００１２３号公報）、オレフィン系合成樹脂
にニッケル粉末及び炭素繊維を添加する方法（特開昭６
１−１６８６４５号公報）、あるいは、熱可塑性樹脂に
、酸化不融化処理したポリフェニレンサルファイド樹脂
粉末を配合する方法（特開昭６３−２７５６６７号公報
）等があげられる。

【０００４】かかる方法によって、上述の含油プラスチ
ックにおける油の浸み出しに起因する問題は解決される
ものの、金属あるいは無機物の粒子を含有させるために
、相手材の摺動面を傷つけ、安定した摺動特性が得られ
ない。特に機器軽量化の為、相手材が、樹脂あるいはア
ルミニウム、黄銅等の軟質金属の場合には異常摩耗を引
き起こす。また、芳香族ポリアミド繊維あるいは炭素繊
維等を加えることによって、得られる成形品の材料物性
は高めることが出来るものの、成形時の分散が困難であ
ること、摩擦に際してフィブリル状の摩耗粉を発生して
堆積するなどの新たな問題を引き起こすものであった。 また酸化不融化処理したポリフェニレンサルファイド樹
脂粉末では、充分な耐熱性が得られず、高温環境下、高
荷重、高速領域の摺動材としては不充分である。

【０００５】また、特開平２−１６３１６３号公報には
、熱可塑性樹脂に芳香族ポリアミド粒子を含有させる方
法が開示されている。かかる方法で高荷重、高速領域で
優れた摺動特性が得られるが、使用環境自体が高温にな
ると、母材自身の耐熱性が不足し、摺動材としては不充
分である。

【０００６】

【発明が解決しようとする課題】本発明は、上記の事情
に鑑みてなされたものであり、高温環境下、高荷重、高
速領域の摺動に際して、相手材を傷つけることなく、摩
擦係数が小さく、優れた摺動特性を有し、かつ耐熱性、
材料物性に優れた潤滑性樹脂組成物を提供しようとする
ものである。

【０００７】

【課題を解決するための手段】本発明者は、上記の目的
を達成するため、耐熱性及び機械的特性に優れる芳香族
ポリアミドに注目し、鋭意研究を重ねた結果、特定の熱
可塑性樹脂に芳香族ポリアミド粒子を特定量配合した組
成物が、耐熱性、高荷重、高速領域での摺動性に優れ、
更に材料物性に優れた成形品が、射出成形によって容易
にかつ効率的に得られることを見出し、本発明を完成す
るに至ったものである。

【０００８】即ち本発明は、ガラス転移点（Ｔｇ）がＴ
ｇ≧２００℃である熱可塑性芳香族ポリイミド樹脂１０
０重量部に対して、芳香族ポリアミド粒子１〜１００重
量部を配合してなることを特徴とする高耐熱潤滑性樹脂
組成物である。本発明において、熱可塑性芳香族ポリイ
ミド樹脂は、示差熱分析法（ＤＳＣ法）で測定したガラ
ス転移点（Ｔｇ）がＴｇ≧２００℃である高耐熱熱可塑
性樹脂であり、好ましくはＴｇ≧２２０℃、更に好まし
くはＴｇ≧２４０℃である。Ｔｇ＜２００℃では耐熱性
が十分でなく、高温環境下および／または高速高荷重領
域での機構摺動材として適用するのに限界がある。

【０００９】また、本発明において、熱可塑性芳香族ポ
リイミド樹脂の融点（Ｔｍ）は耐熱性と成型加工性を両
立すべく、３００℃≦Ｔｍ≦４００℃の範囲が好ましい
。本発明に用いられる熱可塑性芳香族ポリイミドは、例
えば芳香族テトラカルボン酸または芳香族テトラカルボ
ン酸無水物と芳香族ジアミンを重合する方法等により得
られる。高いガラス転移点と熱可塑性の両性質を具備す
る分子構造であるなら、特に分子構造は限定されない。

【００１０】本発明において用いられる芳香族ポリアミ
ドとは、アミド結合の少くとも８５モル％以上が芳香族
環性ジアミン、芳香族環性ジカルボン酸あるいは芳香族
環性アミノカルボン酸成分より得られるものである。そ
の具体的な構造例としては、ポリパラベンズアミド、ポ
リパラフェニレンテレフタルアミド、ポリ−４，４´−
ジアミノベンズアニリドテレフタルアミド、ポリパラフ
ェニレン−２，６−ナフタルアミド、コポリ−パラフェ
ニレン／４，４´（３，３´−ジメチルビフェニレン）
−テレフタルアミド、コポリ−パラフェニレン／３，４
´（オキシジフェニレン）テレフタルアミド、コポリ−
パラフェニレン／２，５−ピリジレンテレフタルアミド
、ポリオルソフェニレンフタルアミド、ポリメタフェニ
レンフタルアミド、ポリパラフェニレンフタルアミド、
ポリオルソフェニレンイソフタルアミド、ポリメタフェ
ニレンイソフタルアミド、ポリパラフェニレンイソフタ
ルアミド、ポリオルソフェニレンテレフタルアミド、ポ
リメタフェニレンテレフタルアミド、ポリ−１，５−ナ
フタレンフタルアミド、ポリ−１，５−ナフタレンイソ
フタルアミド、ポリ−４，４´−ジフェニレンイソフタ
ルアミド等、およびこれらの芳香族ジアミンのベンゼン
核の一部をハロゲンで置換した化合物、更にはこれらの
芳香族ジアミンのベンゼン核の一部をピペラジン、２，
５−ジメチルピペラジン、２，５−ジエチルピペラジン
が置換した化合物等に代表される脂環式アミンを含む芳
香族ポリアミド、あるいは芳香族環性ジアミンが、３，
３´−オキシジフェニレンジアミン、３，４´−オキシ
ジフェニレンジアミン等のエーテル基、アルキレン基、
−Ｓ−，−ＳＯ２　−，−ＣＯ−，−ＮＨ−等の基によ
り結合された２個のベンゼン環を含む芳香族ポリアミド
、または上述の芳香族ポリアミドの多元コポリマー、た
とえば、ポリ−３，３´−オキシジフェニレンテレフタ
ルアミド／ポリパラフェニレンテレフタルアミド共重合
体、ポリ−３，４´−オキシジフェニレンテレフタルア
ミド／ポリパラフェニレンテレフタルアミド共重合体等
があげられる。これらの芳香族ポリアミドのうち、ポリ
−パラフェニレンテレフタルアミドに代表される如く、
２価の芳香族環性の結合がパラ位に位置するパラ配向芳
香族ポリアミドは、高い結晶性、配向性、耐熱性、耐薬
品性を有することから、本発明においては特に好ましい
。

【００１１】かかる芳香族ポリアミドは、相当する芳香
族環性ジアミン及び芳香族環性二塩基酸ハライドとから
、いわゆる低温溶液重合法（例えば、特公昭３５−１４
３９９号公報参照）によって高収率で高重合度ポリマー
として得られる。本発明において用いられる芳香族ポリ
アミドの重合度は、特に制限を受けるものではないが、
通常は対数粘度（ηｉｎｈ）で０．８以上のものが用い
られる。

【００１２】かかる芳香族ポリアミドから粒子を得るに
は、単離精製されたポリマーを、通常汎用的に用いられ
る機械的粉砕手段、例えば、ボールミル、ハンマーミル
、ジェットミル等により粉砕することによって得られる
。又、例えば特開昭６２−３２１２３号公報に開示され
た方法によっても微相な粒子を得ることができる。本発
明においては、粒子を得る手段は特に制限を受けるもの
ではない。

【００１３】本発明において用いられる芳香族ポリアミ
ド粒子の粒子径（平均粒子径を表わし、以後単に粒径と
略称する）は、摺動材とした時の相手側の材質等により
多少は異なるが、通常３〜３００μｍの範囲のものが好
ましく用いられる。特に高い摺動特性を得る為には、粒
径が５〜２００μｍの範囲にある粒子を用いるのがよい
。特に射出成形トランスファー成形等で成形体を得る場
合、粒径が５〜１００μｍの範囲にある粒子を用いるの
が、摺動時の初期摩耗量を低減する効果が大きく適して
いる。更に５〜５０μｍの範囲が好適である。また、機
械的強度も５〜５０μｍの範囲が優れており、好適であ
る。

【００１４】粒子の形状は、球状、リン片状、棒状等々
いずれのものであっても高い摺動特性を得ることが出来
るが、特に高い摺動特性を得る為には球状であるのが望
ましく、又射出成形時の成形加工性にも優れる。本発明
の潤滑性樹脂組成物は、前述の熱可塑性樹脂１００重量
部に対して、上述の芳香族ポリアミド粒子が１〜１００
重量部配合されることが重要である。芳香族ポリアミド
粒子の量が１重量部以下では充分な摺動特性を得ること
が出来ず、また、１００重量部以上では、高い耐熱性は
得られるが、摺動性はむしろ低下するので好ましくない
。

【００１５】芳香族ポリアミド粒子の配合比率が上述の
範囲であれば、摩擦係数が小さく、高荷重、高速領域に
おいても優れた摺動特性を発揮することが出来るが、芳
香族ポリアミド粒子の配合比率が５〜５０重量部におい
て特に優れた摺動特性を発揮する。本発明の潤滑性樹脂
組成物とするために、熱可塑性樹脂と芳香族ポリアミド
粒子を上述の配合比率に混合するには、種々の方法が用
いられ、例えば、熱可塑性樹脂の粉末と芳香族ポリアミ
ド粒子とを、ヘンシェルミキサー、ボールミル、タンブ
ラミキサー等の混合機によって混合した後、溶融混合性
のよい射出成形機もしくは押出機に供給するか、または
予め熱ローラ、バンバリーミキサー等によって熱可塑性
樹脂を溶融させ混合する方法等も利用できる。

【００１６】本発明の組成物を摺動材等に成形するにあ
たっても、その方法を特に限定するものではないが、射
出成形はもちろんのこと、圧縮成形、押出成形も容易に
なし得る。本発明の潤滑性樹脂組成物は、熱可塑性樹脂
及び芳香族ポリアミド粒子のほかに、一般に合成樹脂に
広く配合し得る添加剤を、潤滑性樹脂組成物の特性を低
下させない範囲において適宜併用することも出来る。こ
のような添加剤としては、たとえば離型剤、難燃剤、耐
候性改良剤等々が例示されるがこれらに限定されるもの
ではなく、従来から公知、公用の固体もしくは液状の潤
滑剤を併用することは勿論可能であり、四フッ化エチレ
ン樹脂、グラファイト、フッ化黒鉛、タルク、窒化ホウ
素、フッ素系オイル、シリコーン系樹脂又はオイル、そ
の他工業用潤滑剤等も使用目的に応じて適宜選択使用す
ることができる。いずれも、この発明の潤滑性樹脂組成
物の潤滑性を損わない限り、中間製品もしくは最終製品
において化学的もしくは物理的な処理によって性質改善
のための変性が可能であることは勿論である。

【００１７】

【実施例】以下、実施例によって本発明を詳細にかつ具
体的に説明する。尚、実施例において用いられた熱可塑
性芳香族ポリイミド樹脂は三井東圧化学製　　Ｎｅｗ−
ＴＰＩ　　４５０（Ｔｇ　　２５０℃，Ｔｍ　　３８８
℃）であり、実施例中ではＰＩの略称で表示する。 摺動特性の評価 摩擦係数；鈴木式摩擦摩耗試験機により面圧１０ｋｇ／
ｃｍ２　、線速度１０ｍ／ｍｉｎ、相手材Ｓ４５Ｃ無給
油で測定した。

【００１８】摩耗係数；鈴木式摩擦摩耗試験機により面
圧５ｋｇ／ｃｍ２、線速度１００ｍ／ｍｉｎ、相手材Ｓ
４５Ｃ無給油で測定した。 限界ＰＶ値；面圧（Ｐ）１０ｋｇ／ｃｍ２　において、
ある周速度（Ｖ）以上になった時、溶けたり、焼付いた
りする負荷の限界値ＰとＶの積である。

【００１９】

【参考例】攪拌機を備えた重合器中のＮ−メチル−２−
ピロリドン２５０ｋｇに塩化リチウム８．５ｋｇ及びパ
ラフェニレンジアミン１０．８ｋｇを加えて溶解し、つ
いで粉末状のテレフタル酸クロライド２０．３ｋｇを一
度に投入して重合を行った。投入後約３分で攪拌が困難
となったので攪拌を停止し、そのまま３０分間放置した
のち、チーズ状に固化した重合固化ドープを得た。

【００２０】ついでこの重合固化ドープを水と共にヘン
シェルミキサー内に入れ、３０分間攪拌し粉砕を行った
。このヘンシェルミキサーには器壁との間隔が５ｍｍと
なる位置に竪型のプレードが備えつけてある。粉砕操作
を終了後、内容物を取出しポリマー粒子を水洗し、つい
で乾燥した。得られた乾燥粒子をウイレー型粉砕機に投
入して粉砕を行い、平均粒子径がそれぞれ２５μｍ、５
４μｍ、１２５μｍのポリーパラフェニレンテレフタル
アミドの粒子を得た。得られた粒子の対数粘度ηｉｎｈ
（＝ｌｎηｒ／ｃ）（３０℃、０．２ｇ／１００ｃｃ、
９８％硫酸中で測定）は４．７８であった。

【００２１】

【実施例１〜７および比較例１】参考例によって得られ
たポリパラフェニレンテレフタルアミド粒子と、ＰＩの
ペレットを表１に示す割合で混合後、２軸押出機により
溶融混練して押出し、ペレット状の組成物を得た。つい
でこのペレットを用いて射出成形により試験片を作成し
、摩擦摩耗性の評価を行なった。測定温度は１２０℃で
ある。また比較のため、粒子を添加しないものについて
も同様に評価し、結果を表１に併記した。表１からも明
らかなように、本発明の樹脂組成物から得られた成形物
の摺動性は優れたものであることが認められた。

【００２２】

【比較例２】比較のために、ポリアセタール樹脂（旭化
成工業製テナック５０１０）１００重量部に粒径２５μ
ｍのポリフェニレンテレフタルアミド粒子２０重量部配
合し、実施例１〜７と同様にして、摺動特性の評価を行
なった。安定摺動状態になる前に、試験片が溶融し、摺
動特性を測定することができなかった。

【００２３】

【実施例８〜１０および比較例３】参考例によって得ら
れた平均粒子径１２５μｍのポリパラフェニレンテレフ
タルアミド粒子と四フッ化エチレン樹脂粉末（ダイキン
工業製　　ルブロンＬ−５）とＰＩを実施例１〜７と同
様の方法にて、表２に示される組成物を得、同様の評価
を行った結果を表２に示した。但し、雰囲気温度は１２
０℃であった。極めて高い摺動特性を高温環境下でも有
することが認められた。

【００２４】

【実施例１１】実施例９で得られた組成物から試験片を
作成し、相手材Ａｌ合金（Ａ５０５２）で摩耗試験を実
施した。面圧２ｋｇ／ｃｍ２　、周速度３０ｍ／ｍｉｎ
雰囲気温度１５０℃で３００時間試験したところ、自材
の摩耗高さ２５μｍ、相手材の摩耗高さ１０μｍであっ
た。相手材が軟質材料であるＡｌ合金でも安定した摺動
特性を得ることができる。

【００２５】

【表１】

【００２６】

【表２】

【００２７】

【発明の効果】本発明の高耐熱潤滑性樹脂組成物は、耐
熱性に優れた母材に耐熱性、耐薬品性、機械的特性に優
れた芳香族ポリアミド粒子が細かく分散して摺動接触面
を形成する結果、高温環境下および／または高荷重高速
領域の摩擦であっても安定した摺動特性が得られ、摩耗
が小さく長時間安定した摺動特性を得ることができる。 殊に摺動相手材がＡｌ系合金、Ｍｇ系合金等軟質材料で
も安定した摺動特性を得ることができる。

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】　　ガラス転移点（Ｔｇ）がＴｇ≧２００
   ℃である熱可塑性芳香族ポリイミド樹脂１００重量部に
   対して、芳香族ポリアミド粒子１〜１００重量部を配合
   してなる高耐熱潤滑性樹脂組成物。