JPH05320455A - 摺動部品用樹脂組成物 - Google Patents

摺動部品用樹脂組成物

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JPH05320455A
JPH05320455A JP4128625A JP12862592A JPH05320455A JP H05320455 A JPH05320455 A JP H05320455A JP 4128625 A JP4128625 A JP 4128625A JP 12862592 A JP12862592 A JP 12862592A JP H05320455 A JPH05320455 A JP H05320455A
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Abstract

(57)【要約】 【目的】 高温で安定した摺動特性を示す成形品を与え
る含フッ素樹脂組成物を提供する。 【構成】 炭素繊維５〜45容量％、金属粉末１〜25容量
％および残部が溶融加工可能な含フッ素樹脂からなる摺
動部品用樹脂組成物。 【効果】 えられる成形品が高温で変動幅の小さい低い
摩擦係数と軟質金属に対する耐摩耗性を示す。

Description

【発明の詳細な説明】
【０００１】
【産業上の利用分野】本発明は摺動用途、特に動的シー
ル材や軸受に適した樹脂組成物に関する。
【０００２】
【従来の技術】従来、摺動用の部品の成形用樹脂組成物
としては、ポリテトラフルオロエチレン（ＰＴＦＥ）粉
末に各種の充填材を加えたものが知られている。たとえ
ば、特公昭49-36081号公報や特開昭58-72770号公報に
は、ＰＴＦＥ粉末に金属粉末とカーボングラファイトま
たは炭素繊維を配合した摺動特性が向上した樹脂組成物
が開示されている。しかし、ＰＴＦＥは通常の射出成形
のような溶融加工ができず、加工生産性が低い圧縮成形
法によらざるをえない。しかも、圧縮成形用の組成物で
は圧力伝達性の点から配合する繊維状材料のアスペクト
比を小さくせざるをえず、その結果、えられる成形品の
機械的強度の向上も充分とはいえない。
【０００３】テトラフルオロエチレン- エチレン共重合
体などの溶融加工可能な含フッ素樹脂に各種の充填材
（たとえば炭素繊維、二硫化モリブデン）などを加えた
射出成形可能な樹脂組成物も知られている（たとえばプ
ラスチック、Ｖｏｌ．42、Ｎｏ．７、51〜53頁）。しか
し、これらも高温での摺動特性、特に摩擦係数を低く
し、摩擦抵抗力の変動幅を小さくするという要求は充分
満足されているとはいいがたく、またアルミニウムなど
の軟質金属に対する耐摩耗性も不充分である。
【０００４】
【発明が解決しようとする課題】本発明は、機械的強度
を保持したまま、高温での摺動特性および軟質金属に対
する耐摩耗性が改善された含フッ素樹脂成形品を与える
溶融加工可能な樹脂組成物を提供することを目的とす
る。
【０００５】
【課題を解決するための手段】本発明の樹脂組成物は、
（ａ）炭素繊維５〜45容量％、（ｂ）金属粉末１〜25容
量％および残部が（ｃ）溶融加工可能な含フッ素樹脂か
らなるものである。
【０００６】本発明に用いる溶融加工可能な含フッ素樹
脂としては、たとえばテトラフルオロエチレン- フルオ
ロアルキルビニルエーテル共重合体（ＰＦＡ）、テトラ
フルオロエチレン- ヘキサフルオロプロピレン共重合体
（ＦＥＰ）、テトラフルオロエチレン- エチレン共重合
体（ＥＴＦＥ）、ポリビニリデンフルオライド（ＰＶｄ
Ｆ）、ポリクロロトリフルオロエチレン（ＰＣＴＦＥ）
などがあげられる。
【０００７】共重合体であるＰＦＡは、テトラフルオロ
エチレンと式： ＣＦ2 ＝ＣＦＯ（ＣＦ2 ）m Ｘ （式中、Ｘは水素原子、塩素原子またはフッ素原子、ｍ
は１〜６の整数である）で表わされるか、または式： ＣＦ2 ＝ＣＦ（Ｏ−ＣＦ2 ＣＦ（ＣＦ3 ））n ＯＣ3 Ｆ
7 （式中、ｎは１〜４の整数）で示されるフルオロアルキ
ルビニルエーテルの少なくとも１種との共重合体が好ま
しく、特にテトラフルオロエチレン92〜99重量％とフル
オロアルキルビニルエーテル１〜８重量％の共重合体が
好ましい。またＦＥＰはテトラフルオロエチレン87〜96
重量％とヘキサフルオロプロピレン４〜13重量％の共重
合体が好ましく、ＥＴＦＥはテトラフルオロエチレン7
4.5〜89.3重量％とエチレン10.7〜25.5重量％の共重合
体が好ましい。
【０００８】これらの溶融加工可能な含フッ素樹脂は共
重合成分として、各樹脂の本質的性質を損わない量で他
のモノマーを共重合したものであってもよい。他のモノ
マーとしては、たとえばテトラフルオロエチレン、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、パーフルオロアルキル（Ｃ1 〜Ｃ10）エチレ
ン、パーフルオロアルキル（Ｃ1 〜Ｃ10）アリルエーテ
ル、式：ＣＦ2 ＝ＣＦ〔ＯＣＦ2 ＣＦＲf （Ｃ
Ｆ2 ）p 〕q ＯＣＦ2 （ＣＦ2 ）r Ｙ（式中、Ｒf はフ
ッ素原子またはトリフルオロメチル基、Ｙはハロゲン原
子、ｐは０または１、ｑは０または１〜５の整数、ｒは
０または１〜２の整数。ただし、ｐが１のときＲf はフ
ッ素原子である）で示される化合物などがあげられる。
【０００９】これらのうちでもＰＦＡ、ＦＥＰが好まし
く、特にＰＦＡが好ましい。
【００１０】ＰＦＡやＦＥＰは耐熱性、耐薬品性に優れ
ており、半導体関連分野をはじめ多くの技術分野で使用
されている。しかし、ＰＦＡやＦＥＰの共重合の際に用
いる開始剤や連鎖移動剤により、その重合鎖の末端にフ
ッ素原子以外の原子を含む基が微量ながら存在する。こ
うした末端基には酸フルオライドポリマー末端基などの
ように加熱によって分解して溶出フッ素イオンにより金
属を腐食させるものがある。したがって、金属粉末を使
用する本発明においては、そうした不安定末端基を安定
化させたものが望ましい。不安定末端基の安定化法は従
来より知られている。たとえばアンモニアと反応させて
アミド化する方法、メタノールと反応させてメチルエス
テル化する方法、フッ素ガスと反応させてパーフルオロ
化する方法（井原ら、バルカーレビュー Ｖｏｌ．35、
Ｎｏ．３、34〜40頁（1991））などがあるが、これらの
方法に限られるものではない。
【００１１】本発明において用いられる炭素繊維は、寸
法安定性、補強性、耐摩擦摩耗性、耐クリープ性を改善
する目的で添加される。このような目的が成形された摺
動部品において最も効果的に達成されるためには、混合
後の組成物中での平均繊維径が10〜30μｍでアスペクト
比が８〜300 であることが望ましい。しかし、混合及び
成形時に剪断を受けて繊維が折れることを考慮して選択
しなければならず、そのためには、混合前の炭素繊維の
平均繊維径が10〜30μｍ、アスペクト比が20〜300 であ
ることが望ましい。炭素繊維としては従来より知られる
ものが特に限定なく採用できる。たとえば、レーヨン、
ＰＡＮ（ポリアクリロニトリル）およびピッチなどを出
発原料としてえられる炭素含有量90重量％以上の繊維状
物質などが例示される。また、気相成長法などにより製
造された繊維径１μｍ以下のカーボンウィスカなどを用
いても同様の効果が期待できる。
【００１２】炭素繊維は、必須成分中５〜45容量％、好
ましくは10〜20容量％を占めるように配合される。配合
量がこれより少ないと、炭素繊維による補強効果がえら
れず、一方、多すぎると金属粉末と合わせ混合したばあ
いの流動性が損なわれ、また繊維の折れ方が大きくなり
期待する効果がえられない。
【００１３】金属粉末は通常、熱伝導性や導電性、圧縮
特性などを改善するために添加されているが、本発明に
おいてはそれらの性質に加えて高温下における摩擦係数
を低下させ、かつ摩擦抵抗力の変動幅を小さくするとい
う効果を奏する。本発明で用いる金属粉末としては銅
系、アルミニウム系、鉄系など種々の粉末を１種または
２種以上混合して使用できるが、熱伝導性、摺動性の点
から銅系の金属粉末、特に青銅粉末が好ましい。これら
金属粉末としては、粒径20〜53μｍのものが用いられ
る。ここでいう粒径範囲は、ふるい目の開きが53μｍの
ふるいを通り、20μｍのふるいに残るものである。金属
粉末の粒径が53μｍより大きいばあいは伸びや強度の低
下を生ずることがあり、20μｍより小さいばあいは２次
凝集により53μｍより大きいばあいと同様に特性の低下
を生ずることがある。
【００１４】金属粉末は必須成分中１〜25容量％、好ま
しくは３〜10容量％配合される。この範囲よりも多いと
樹脂組成物による軽量化効果がえられにくく、少なすぎ
ると摩擦係数の変動幅を小さくしにくくなる。
【００１５】そしてこれらの金属粉末および炭素繊維に
は、必要に応じてフッ素化処理、カップリング剤を用い
た処理などの表面処理を行ない含フッ素樹脂との親和性
を向上させてもよい。
【００１６】なお、本発明の摺動用樹脂組成物に対して
本発明の目的を損わない限り、無機または有機の補強用
充填材や相溶化剤、潤滑剤（フッ化カーボン、カーボン
グラファイト、二硫化モリブデン）、安定剤など種々の
添加剤を組み合わせて配合することができる。
【００１７】本発明の樹脂組成物の調製に際し、公知の
混合方法が採用される。たとえば、各成分をＶ型ブレン
ダー、タンブラー、ヘンシェルミキサーなどの混合機に
て混合したのち、さらに二軸押出し機などの溶融混練装
置を用いて混練してペレット化することができる。ま
た、溶融混練装置内で溶融している含フッ素樹脂に炭素
繊維および金属粉末を途中で供給する方法も可能であ
る。
【００１８】こうしてえられたペレットは、通常用いら
れる熱可塑性樹脂を成形する機械、たとえば射出成形
機、圧縮成形機、押出し成形機などによって所望形状の
成形物、たとえばシート状、パイプ状、板状体などに成
形することができる。
【００１９】えられた成形品は高温下の摺動特性や機械
的強度に優れているので、各種のシール材、軸受、たと
えば自動車用途のシーリング、コンプレッサー用途のシ
ール材などに好適である。
【００２０】
【実施例】つぎに本発明の組成物を実施例に基づいて説
明するが、本発明はかかる実施例のみに限定されるもの
ではない。
【００２１】実施例１〜２ 炭素繊維（呉羽化学工業（株）製のＭ−207 Ｓ、繊維径
14.5μｍ、アスペクト比48）と青銅粉末（福田金属箔粉
工業（株）製のＢｒｏ−ＳＤ、平均粒径40μｍ）とを不
安定末端基を安定化したＰＦＡ粉末（ダイキン工業
（株）製のネオフロンＰＦＡ−ＡＰ 210ＳＨ）に表１に
示す配合割合でヘンシェルミキサーにより均一に混合し
たのち、単軸押出機で270 〜300 ℃にて溶融混合してペ
レット化した。
【００２２】えられたペレットを射出成形機（シリンダ
ー温度300 〜400 ℃、金型温度200℃）に供給し、試験
用の試験片を作製した。えられた試験片につき、荷重た
わみ温度、熱伝導度、摩擦係数をつぎの要領で調べた。
結果を表１および図１に示す。図１は実施例２の摩擦試
験のチャートである。
【００２３】（荷重たわみ温度）安田精機（株）製の熱
変形温度測定装置を用い、ＡＳＴＭ Ｄ648 に従い荷重
18.6 kgf／cm2 で荷重たわみ温度を測定する。
【００２４】（熱伝導度）京都電子工業（株）製の迅速
熱伝導率計を用いて測定する。
【００２５】（摩擦係数）オリエンテック（株）製の鈴
木・松原式摩擦摩耗試験機を用い、 荷重：５→10→15→20→25 kgf／cm2 速度：200 ｍ／分 温度：150 ℃ 雰囲気：オイル中（スニソ４ＧＳ） 距離：各荷重で1.0 ｋｍ 相手材：アルミ材（Ｓ45Ｃ） の条件下に摩擦係数を測定する。
【００２６】比較例１〜２ 青銅粉末を配合しない組成物を表１に示す割合で調製
し、実施例１と同様にしてペレット化し、ついで射出成
形して試験片を作製した。
【００２７】えられた各試験片につき実施例１と同様に
して物性を測定した。結果を表１および図１に示す。
【００２８】表１および図１から明らかなように、本発
明の組成物は摩擦係数の変動幅の小さい成形品を与える
ことがわかる。
【００２９】
【表１】
【００３０】
【発明の効果】金属粉末と炭素繊維を組合せて溶融加工
可能な含フッ素樹脂に配合することにより、高温での摺
動において低い摩擦係数を示すと共に荷重の変化に対し
ても摩擦係数の変動幅が小さく、非常に安定した摺動特
性を示し、しかもアルミニウムなどの軟質金属に対して
自他共に耐摩耗性の向上がみられる摺動用に適した成形
品を与える。
【図面の簡単な説明】
【図１】実施例２および比較例２において、荷重を変化
させたときの摩擦係数の測定チャートである。
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者 小森 政二 大阪府摂津市西一津屋１番１号 ダイキン 工業株式会社淀川製作所内 (72)発明者 清水 哲男 大阪府摂津市西一津屋１番１号 ダイキン 工業株式会社淀川製作所内

Claims (4)

    【特許請求の範囲】
  1. 【請求項１】 （ａ）炭素繊維を５〜45容量％および
    （ｂ）金属粉末を１〜25容量％含んでなり、残部が
    （ｃ）溶融加工可能な含フッ素樹脂からなる摺動部品用
    樹脂組成物。
  2. 【請求項２】 炭素繊維の繊維径が10〜30μｍでアスペ
    クト比が８〜300 である請求項１記載の組成物。
  3. 【請求項３】 金属粉末が銅系金属粉末である請求項１
    または２記載の組成物。
  4. 【請求項４】 含フッ素樹脂が、不安定末端基を安定化
    させたテトラフルオロエチレン- パーフルオロアルキル
    ビニルエーテル共重合体またはテトラフルオロエチレン
    - ヘキサフルオロプロピレン共重合体である請求項１、
    ２または３記載の組成物。
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