JPH07116343B2 - 樹脂組成物 - Google Patents

Description

【発明の詳細な説明】 a.産業上の利用分野 本発明は、低摩擦性および耐摩耗性に優れ、かつ耐熱性
と剛性の良好な、摺動部材に適した樹脂組成物に関す
る。

b.従来の技術 ポリテトラメチレンアジパミド樹脂（以下ナイロン4,6
と言う）は、優れた耐熱性、強靱性、耐薬品性を有する
ことから、構造材料として各種用途への実用化が期待さ
れている。とくに他のエンジニアリング樹脂と比較し
て、自己潤滑性に著しく優れているため、軸受部品や歯
車部品または耐摩耗性を要求される機械部品などの摺動
部品への実用化が期待される。

最近、プラスチック摺動部材は、非潤滑系で苛酷な荷重
下、激しい摩耗を受けるベアリング、雰囲気温度の高い
条件下に使用されるプッシングまたは肉厚の薄い摺動部
品などの分野に用途が拡大しており、この用途分野の拡
大に伴ない、プラスチック摺動部材に対する要求性能も
厳しいものになってきている。

一般に、軸受けなどの摺動部品にプラスチックを適用す
る場合には、動摩擦係数が小さく、限界PV値が高く、摩
耗量が少なく、しかも相手材料を傷めないという摺動特
性以外に、剛性や耐クリープ性などの機械的性質および
熱変形温度や連続使用温度などの耐熱性の優れた材料を
使用することが望ましい。

上記の限界PV値とは、摩擦摩耗試験において、樹脂が溶
融あるいは著しい摩耗を生じ始める時の面圧（Ｐ）と摩
擦速度（Ｖ）の積であり、この値が高いほど、高荷重、
高速での苛酷な条件での使用に耐え得る。

ナイロン4,6は、ポリアミド樹脂のなかでも極めて良好
な機械的性質、耐熱性を有する。

c.発明が解決しようとする問題点 しかし、ナイロン4,6単独では、上記の摺動部品に要求
される低摩擦性、耐摩耗性などの摺動特性を充分には満
足し得ないのが現状であり、摺動特性の改良が望まれて
いた。

本発明者らは、ナイロン4,6の上記摺動特性を改良する
ために鋭意検討した結果、ナイロン4,6に特定の平均粒
子径の粉末状ポリテトラフルオロエチレン（PTFE）を配
合することにより、低摩擦性および耐摩耗性が著しく改
良されることを見い出し、かかる知見に基づいて本発明
に到達した。

d.問題点を解決するための手段 本発明は、ポリテトラメチレンアジパミド60〜98重量部
に対し、平均粒子径が15μｍ以下の粉末状ポリテトラフ
ルオロエチレン（PTFE）40〜２重量部を含有することを
特徴とする樹脂組成物を提供するものである。

上記ナイロン4,6は、下記式 NH−(CH₂)₄−NH−CO−(CH₂)₄−CO で示される繰返し構造単位から実質的になるポリアミド
である。

このナイロン4,6の製造法については、特開昭56−14930
号、同56−149431号、同58−83029号、特公昭和60−288
43号などに述べられている方法を挙げることができる。
また、本発明の樹脂組成物を得るためには、最低1.5好
ましくは2.5〜5.0の相対粘度（η_reL;30℃、97％硫酸
中、濃度10^-2g/mlで測定）を有するナイロン4,6を使用
するのが有利である。

本発明に用いる粉末状PTFEの平均粒子径は15μｍ以下、
好ましくは10μｍ以下である。平気粒子径の下限にとく
に制限はない。PTFEの平均粒子径が15μｍを超えると、
本発明の組成物から作製した成形品表面が粗密になり好
ましくない。

PTFEの配合量は、添加効果および剛性分散性の点からナ
イロン4,6との組成物中２〜40重量％、好ましくは５〜3
0重量％である。PTFEの配合量が２重量％未満では動摩
擦係数および比摩耗量の改善効果が不充分であり、かつ
限界PV値を充分に向上させることができず、一方、配合
量が40重量％を超えると機械的強度、熱変形温度が低下
する傾向にあり好ましくない。

PTFEの配合方法は特に制限するものではないが、例えば
ヘンシェルミキサー、タンブラーなどで混合し、そして
さらにバッチニーダー、バンバリーミキサー、単軸また
は２軸スクリュー押出機で溶融混合する方法を挙げるこ
とができる。またその他の方法として単に射出成形機内
で溶融混合しながら直接成形する方法も可能である。

本発明の組成物にさらに充填剤を加えると、一段と優れ
た剛性および高い限界PV値、熱変形温度を有する樹脂組
成物が得られる。

無機充填剤としては、ゴムまたはプラスチックスの補強
充填剤として周知のものが使用される。固体であれば形
状はとくに制限されず、粉末、繊維状粉末、繊維、ウィ
スカー、バルーンなどの形をとり得るが、本発明の樹脂
組成物の優れた低摩擦性および耐摩耗性を維持しつつ充
分な補強効果を得るためには、粉末状もしくはウィスカ
ー状のものが好ましい。かかる充填剤としては、具体的
には、クレー、焼成クレー、タルク、カタルボ、シリ
カ、アルミナ、酸化マグネシウム、ケイ酸カルシウム、
アスベスト、アルミン酸ナトリウム、アルミン酸カルシ
ム、アルミノ硅酸ナトリウム、硅酸マグネシウム、水酸
化アルミニウム、水酸化カルシウム、硫酸バリウム、カ
リウム明バン、ナトリウム明バン、鉄明バン、シラスバ
ルーン、ガラスバルーン、カーボンブラック、コークス
ブリーズ、酸化亜鉛、三酸化アンチモン、硼酸、硼砂、
硼酸亜鉛、金属粉、金属ウィスカー、マイカ、グラファ
イト、酸化チタン、チタン酸カリウムウィスカー、炭素
繊維、ガラス繊維、ガラス繊維粉末、ガラスビーズ、炭
酸カルシウム、炭酸亜鉛、ハイドロタルサイト、酸化鉄
などが挙げられる。これらの中でとくに好ましいのはチ
タン酸塩であり、特にそのウィスカーが好ましく、なか
でも摺動特性、補強効果のバランスの点からチタン酸カ
リウムウィスカーが特に好ましい。なお、ガラス繊維
は、摺動特定の点であまり好ましくものではない。かか
る充填剤は、本発明の効果をさらに高めるために、各種
の表面処理がなされたものであってもよい。またこれら
は１種または２種以上で使用される。

樹脂組成物中の充填剤の含有率は、本発明の樹脂組成物
100重量部に対して通常60重量部以下であり、好ましく
は５〜60重量部、さらに好ましくは10〜40重量部であ
る。この範囲にあると充填剤の添加目的が達成される。

充填剤の配合方法はとくに制限するものではなく、上記
PTFEと同様な配合方法を挙げることができる。

さらに要求される性能に応じて、他の既知の重合体、た
とえばポリブタジエン、ブタジエン−スチレン共重合
体、アクリルゴム、エチレン−プロピレン重合体、EPD
M、スチレン−ブタジエンブロック重合体、スチレン−
ブタジエン−スチレンブロック重合体、スチレン−ブタ
ジエン−スチレンラジアルテレブロック重合体、ポリプ
ロピレン、ブタジエン−アクリロニトリル共重合体、ポ
リ塩化ビニル、ポリカーボネート、PET、PBT、ポリアセ
タール、エポキシ樹脂、ポリフッ化ビニリデン、ポリス
ルホン、エチレン−酢酸ビニル共重合体、ポリイソプレ
ン、天然ゴム、塩素化ブチルゴム、塩素化ポリエチレ
ン、PPS樹脂、ポリエーテルエーテルケトン、PPO樹脂、
スチレン−メタクリル酸メチル共重合体、スチレン−無
水マレイン酸共重合体、ゴム変性PPO樹脂、スチレン−
マレイミド系共重合体、ゴム変性スチレン−マレイミド
系共重合体などと本発明の樹脂組成物とを適宜ブレンド
して用いてもよい。

これら重合体は１種または２種以上で使用することがで
きる。

その他必要に応じて、二硫化モリブデン、シリコンオイ
ルなどの潤滑剤、顔料、難燃剤、老化防止剤、安定剤、
帯電防止剤などを添加することができる。

本発明の樹脂組成物は、優れた摺動特性を有することか
らプッシング、ベアリング、スクープ、スリッピング、
ガイドレール、シール材、スイッチ部品、ギア、カムな
どの各種摺動部品を提供することができる。

e.実施例 以下、実施例により本発明を具体的に説明するが、本発
明はこれらの実施例に限定されるものではない。

実施例および比較例によって得られた樹脂組成物は下記
の試験方法によって評価した。

試験方法 引張強さ:ASTM D638引張速度50mm/分 熱変形温度（HDT）:ASTM D648荷重18.6Kg 摩擦摩耗試験は、鈴木式摩擦摩耗試験機を使用し、相
手材としては円筒状の鋼を用い、摩擦速度（Ｖ）30cm/
秒、荷重（Ｐ）10Kg/cm²の条件で動摩擦係数を求めた。

上記条件で連続運転し、摩擦距離10Kmに達した時の単位
距離、単位重量当りの摩耗量を比摩耗量とした。相手材
比摩耗量についても同様に定義した。

限界PV値は摩擦速度30cm/秒を一定として荷重を変化さ
せて溶融あるいは著しい摩耗が生じる時点を判定した。

実施例１〜４ 相対粘度3.56（30℃、97％硫酸中、濃度10^-2g/mlで測
定）のナイロン4,6と平均粒子径４μｍの粉末状ポリテ
トラフルオロエチレン〔旭硝子（株）L169〕を、表−１
に示した配合処方で、タンブラー内で混合し、次に押出
機を用いて溶融混合しペレット化した。このペレットよ
り、成形温度300℃、金型温度80℃の条件で成形し、上
記の試験方法によりその物性を評価した。

その結果、実施例１〜４の樹脂組成物は、本発明の目的
とする摺動特性、耐熱性および剛性を有するものが得ら
れた。

実施例５〜８ 実施例１〜４の樹脂組成物100重量部に対し、アミノシ
ラン処理をしたチタン酸カリウムウィスカー（大塚化学
薬品（株）、ティスモD101、平均繊維長14μｍ、アスペ
クト比14）を20重量部配合した場合の成形品の物性を、
表−１に実施例５〜８として示した。

チタン酸カリウムウィスカーの添加により、実施例１〜
４の樹脂組成物は、その優れた低摩擦性、低摩耗性を維
持しつつ、引張り強さ、熱変形温度が向上し、かつ限界
PV値が高くなることがわかる。

比較例１〜３ 表−２に示した配合処方にしたがって各成分を配合して
得た樹脂組成物を、実施例と同様に、ペレット化および
射出成形してテストピースを作製し、その物性を評価し
た。その結果を表−２に示す。

その結果、比較例１は、ナイロン4,6単独の物性を示す
もので、実施例１〜４に比べて、剛性および耐熱性はや
や優れているものの、動摩擦係数および比摩耗量、相手
材比摩耗量が大きい。また限界PV値も実施例に比べ著し
く劣る。

また比較例２、３は、各成分の配合比が本発明の範囲外
にある樹脂組成物の成形品の物性を示したものである。
この結果を実施例１〜４と比較すると、PTFEの配合量が
２重量％未満であると、目的とする摺動特性の改良が不
充分であり、一方40重量％を超えると剛性の低下が著し
く好ましくないことを示している。

比較例４〜７ ナイロン4,6の代わりにナイロン６およびナイロン6,6を
用い、表−２に示す配合処方にしたがって、実施例と同
様にペレット化、射出成形してテストピースを作製し、
その物性を評価した。その結果を表−２に示す。

比較例４、６は、PTFEのみを配合した場合、比較例５、
７はさらに充填剤としてチタン酸カリウムウィスカーを
配合した場合の物性を示す。

その結果、各比較例は、ナイロン4,6を用いた実施例３
および実施例７に比べると、相手材比摩耗量はわずかに
減少しているが、他の摺動特性は通り、機械的強度も低
下している。特に限界PV値の低下は著しく、ナイロン4,
6を用いることにより、初めて良好な摺動特性が得られ
ることがわかる。

比較例８〜11 表−３に示す配合処方にしたがって、実施例と同様にペ
レット化、射出成形してテストピースを作製し、その物
性を評価した。その結果を表−３に示す。

その結果、比較例８、９は、実施例１と比べて耐熱性お
よび限界PV値において劣ることがわかる。比較例10、11
を実施例２と比べてみても同様である。

f.発明の効果 以上の実施例に示したように、本発明の樹脂組成物は、
特定の平均粒子径を有する粉末状PTFEを特定量配合する
ことにより、ナイロンの優れた摺動特性をさらに著しく
改善したものである。また実施例５〜８に示したよう
に、チタン酸カリウムウィスカーを併用すると、低摩擦
性、耐摩耗性に加えて、高い限界PV値、機械的強度を有
する樹脂組成物が得られる。

さらにまた、特に苛酷な条件下で使用される摺動部材に
は、一般に限界PV値が2000Kg/cm²・cm/sec以上のものが
要求されるが、比較例４〜７に示したように、ナイロン
4,6の代わりにナイロン６、ナイロン6,6などの他の脂肪
族ポリアミドを用いた場合には、1400〜2000程度であ
り、この要求物性を満足できなかった。

しかし、本発明の樹脂組成物は、ナイロン4,6を用いる
ことにより、1800〜2600程度の限界PV値が得られ、苛酷
な条件下においても充分に使用できるものである。

本発明の樹脂組成物は優れた摺動特性を有し、かつ、優
れた耐熱性、強靱性、耐薬品性を有することから、摺動
部材を中心とした各種用途に有用であり、特にベアリン
グ、スイッチ、ギアなどの各種部品を提供できるので、
産業上の利用価値は極めて大きい。

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者 栗原 文夫 東京都中央区築地２丁目11番24号 日本合 成ゴム株式会社内 (72)発明者 木村 慎一 東京都中央区築地２丁目11番24号 日本合 成ゴム株式会社内 (56)参考文献 特開 昭59−75948（ＪＰ，Ａ) 特開 昭48−93862（ＪＰ，Ａ) 特開 昭60−44544（ＪＰ，Ａ) 特開 昭60−258251（ＪＰ，Ａ)

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】ポリテトラメチレンアジパミド60〜98重量
   部に対し、平均粒子径が15μｍ以下の粉末状ポリテトラ
   フルオロエチレン40〜２重量部を含有することを特徴と
   する摺動特性を改善した樹脂組成物。