JPH11158348A - 熱可塑性成形組成物 - Google Patents

熱可塑性成形組成物

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JPH11158348A JP10275490A JP27549098A JPH11158348A JP H11158348 A JPH11158348 A JP H11158348A JP 10275490 A JP10275490 A JP 10275490A JP 27549098 A JP27549098 A JP 27549098A JP H11158348 A JPH11158348 A JP H11158348A
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Abstract

(57)【要約】 【課題】 本発明は熱可塑性成形用組成物を提供する。 【解決手段】 酸化ポリエチレンを含んだ熱可塑性成形
用組成物は、高い耐摩耗性を有し、避けられないことの
多いウェルドラインでの破断点伸びの低下はそれほどで
はない。本発明の成形用組成物は静止摩擦が低い。した
がって本発明の成形用組成物は、締まりはめが可能であ
るにもかかわらず容易に分離可能な物品、そしてまた滑
動させることを必要とする低摩擦・耐摩耗性の物品にも
使用される。

Description

【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】本発明は、酸化ポリエチレン
ワックスを加えることによって改良された摩耗性能を有
する熱可塑性成形用組成物（a thermoplastic molding
composition）、およびその使用に関する。
【０００２】
【従来の技術および発明が解決しようとする課題】摩擦
と摩耗は、機械的な滑動プロセスに伴う避けられない現
象である。これらの現象は、適切な材料組合せを選択す
ることによって最小限に抑えることができる。熱可塑性
成形用組成物は、エンジニアリングにおいて用途の広い
材料として使用されているが、必ずしも望ましい摩擦学
的特性（例えば、小さい摩擦係数と少ない摩耗）を有し
ているわけではない。したがって、それらの滑り摩擦性
能を改良するために添加剤が使用される。ある種のエン
ジニアリング熱可塑性プラスチック（engineering ther
moplastics）は、基本的に良好な滑り摩擦性能を有す
る。これらのエンジニアリングサーモプラスチックとし
ては、ポリエステル、ポリアミド、およびポリオキシメ
チレンなどがある。ポリオキシメチレンは、結晶化度が
高く、そしてポリマー鎖が線状であることから、特に優
れた滑り能力を有する材料である。このようなプラスチ
ックであっても、滑り摩擦性能をさらに最適化するため
には適切な添加剤が使用される。
【０００３】よく知られているように、滑剤を添加する
ことによって、熱可塑性プラスチックの摩擦学的特性
（すなわち、滑り特性と摩擦特性）を改良することがで
きる。例えば、極性酸化ポリエチレンワックスおよび無
極性ポリエチレンワックスを極性プラスチック〔例えば
ポリ塩化ビニル（ＰＶＣ）〕に対する滑剤として使用で
きる、ということが知られている。しかしながら、ＰＶ
Ｃに対して使用できるからといって、エンジニアリング
サーモプラスチック（例えば、ＰＯＭ、ポリエステル、
およびポリアミド等）に対しても使用できるという結論
を導き出すことはできない。これらのプラスチックに対
する滑剤の例として挙げられるのは一般に、非酸化ポリ
エチレンワックス、シリコーン油、脂肪酸エステル、脂
肪酸ジアミド、蝋酸、蝋酸エステル、金属石鹸、および
種々の滑剤の組合せ物である。滑剤については、Gachte
r/Mullerによる「“Taschenbuch der Kunststoff-Addit
ive"〔Plastics Additives Handbook〕,第３版, Carl H
anser Verlag Munich/Vienna1994, pp.478-504」（該文
献を本明細書に含める）に説明されている。
【０００４】滑剤の添加によって一般には耐摩耗性を改
良できるけれども、ほとんど避けることのできないウェ
ルドラインでの破断点伸びがしばしば大幅に低下する。
【０００５】本発明の目的は、公知の欠点を解消するこ
と、および機械的特性（特に、ウェルドライン強度）を
あまり損なうことなく熱可塑性プラスチックの摩擦・摩
耗性能を改良することにある。
【０００６】
【課題を解決するための手段】本発明は、（Ａ）ポリオ
キシメチレン、ポリエステル、およびポリアミドからな
る群から選ばれる95〜99.9重量部（好ましくは98〜99.5
重量部）のエンジニアリングサーモプラスチック、およ
び（Ｂ）0.1〜５重量部（好ましくは0.2〜２重量部）の
酸化ポリエチレンワックスを含んだ成形用組成物を提供
する。本発明の成形用組成物は、（Ｃ）添加剤や加工助
剤〔例えば、安定剤、離型剤や顔料、充填剤や強化剤
（例えば、ガラス繊維、ガラスビーズ、白亜、タルク、
酸化亜鉛、または珪灰石等）、あるいはポリマー滑剤
（例えば、超高分子量ポリエチレン（UHMWPE）、ポリテ
トラフルオロエチレン（PTFE）、オレフィンポリマーと
アクリロニトリル−スチレンコポリマーとのグラフト反
応生成物であるグラフトコポリマー、またはこれらの混
合物等〕を０〜50重量部（好ましくは５〜30重量部）の
量にて含んでもよい。
【０００７】成分（Ａ）〜（Ｃ）の重量部の合計は常に
100である。
【０００８】本発明の目的は、高分子量のポリエチレン
ワックスを使用することによって達成された。この物質
の特定の特徴は、表面に酸素結合した官能基を有するこ
とにある。これらの官能基は、酸化による後処理（oxid
ative post-treatment）によって制御された仕方で生成
される。
【０００９】ポリエチレンワックスを酸化後処理するこ
とにより、例えばＰＯＭに対する親和性が改良される。
他のポリエチレンワックスと比較して、ウェルドライン
における伸びがそれほど低くはならず、また滑動時に生
じる摩耗が少ない。
【００１０】単に滑剤だけを使用して変性させた熱可塑
性プラスチックは、特定の特性プロフィール（例えば、
高い剛性や低いそり）を有する用途に対しては不充分で
ある。強化剤を加えることによってより高い剛性と強度
が得られ、また充填剤を加えることによってより高い寸
法安定性が得られる。
【００１１】強化剤なしの熱可塑性プラスチックに対し
ては充分である少量の滑剤添加量は、このような場合に
は不充分である。必要とされる摩擦学的特性を達成する
ためには、これらの混合物に対して５重量部を越える割
合にてポリマー滑剤も加えるのが好ましい。
【００１２】適切な成分（Ａ）は、エンジニアリングプ
ラスチックである前記のＰＯＭ、ポリエステル、および
ポリアミドである。ポリエステルの中では、ポリエチレ
ンテレフタレート（ＰＥＴ）とポリブチレンテレフタレ
ート（ＰＢＴ）が特に好ましく、ポリアミドの中では、
ナイロン−６とナイロン−６,６が特に好ましい。
【００１３】ポリオキシメチレン（ＰＯＭ）は、例えば
DE-A 29 47 490 において説明されているように、一般
には少なくとも80％（好ましくは少なくとも90％）のオ
キシメチレン単位（-ＣＨ2Ｏ-）を含む枝分かれしてい
ない線状ポリマーである。ここで言うポリオキシメチレ
ンとは、ホルムアルデヒドのホモポリマーとその環状オ
リゴマー（例えば、トリオキサンやテトロキサン）、そ
してさらに対応するコポリマーを含む。
【００１４】ホルムアルデヒドまたはトリオキサンのホ
モポリマーは、そのヒドロキシル末端基が、例えばエス
テル化またはエーテル化によって分解に対して化学的に
安定化されているポリマーである。コポリマーは、ホル
ムアルデヒドまたはその環状オリゴマー（特にトリオキ
サン）と環状エーテル、および／または環状アセター
ル、および／または線状ポリアセタールとのポリマーで
ある。
【００１５】このようなＰＯＭホモポリマーまたはＰＯ
Ｍコポリマーは当業者に公知であり、文献中に説明され
ている。一般には、これらのポリマーは、ポリマー主鎖
中に少なくとも50モル％の反復構造単位−ＣＨ2Ｏ−を
有する。ホモポリマーは通常、好ましくは適切な触媒の
存在下にて、ホルムアルデヒドまたはトリオキサンを重
合させることによって製造される。
【００１６】本発明の目的を達成する上で、好ましい成
分（Ａ）はＰＯＭコポリマーであり、特に、反復構造単
位−ＣＨ2Ｏ−の他に最大50モル％まで（好ましくは0.1
〜20モル％、特に0.5〜10モル％）の反復構造単位
【００１７】
【化１】 （式中、Ｒ1〜Ｒ4は互いに独立していて、水素原子、Ｃ
1〜Ｃ4−アルキル基、または１〜４個の炭素原子を有す
るハロ置換アルキル基であり；Ｒ5は、−ＣＨ2−、−Ｃ
Ｈ2Ｏ−、Ｃ1〜Ｃ4−アルキル置換メチレン基、Ｃ1〜Ｃ
4−ハロアルキル置換メチレン基、または対応するオキ
シメチレン基であり；ｎは０〜３である）を有するＰＯ
Ｍコポリマーである。これらの基は、環状エーテルの開
環によってコポリマー中に有利に導入することができ
る。好ましい環状エーテルは式
【００１８】
【化２】 （式中、Ｒ1〜Ｒ5およびｎは前記にて定義したとおりで
ある）を有するエーテルである。環状エーテルの例とし
ては、エチレンオキシド、プロピレン１,２−オキシ
ド、ブチレン１,２−オキシド、ブチレン１,３−オキシ
ド、１,３−ジオキサン、１,３−ジオキソラン、および
１,３−ジオキセパンなどが挙げられ、そしてさらにコ
モノマーとしては線状のオリゴホーマル（oligoforma
l）もしくはポリホーマル（polyformal）が挙げられ
る。
【００１９】特に有利なコポリマーは、99.5〜95モル％
のトリオキサンと0.5〜５モル％の上記コモノマーの１
種から製造されるコポリマーである。
【００２０】他の適切な成分（Ａ）はオキシメチレンタ
ーポリマーであり、これらは例えば、トリオキサンと、
上記環状エーテルの１種およびさらに別のモノマー〔好
ましくは式
【００２１】
【化３】 （式中、Ｚは化学結合、−Ｏ−、または−ＯＲＯ−（式
中、ＲはＣ1〜Ｃ8−アルキレンまたはＣ2〜Ｃ8−シクロ
アルキレンである）で示される二官能化合物〕とを反応
させることによって製造される。
【００２２】このタイプの好ましいモノマーは、エチレ
ンジグリシド、ジグリシジルエーテル、グリシジルとホ
ルムアルデヒド、ジオキサン、またはトリオキサンとの
２:１のモル比のジエーテル、ならびにグリシジル化合
物２モルと２〜８個の炭素原子を有する脂肪族ジオール
１モルとのジエーテル（例えば、エチレングリコール、
１,４−ブタンジオール、１,３−ブタンジオール、１,
３−シクロブタンジオール、１,２−プロパンジオー
ル、および１,４−シクロヘキサンジオールのジグリシ
ジルエーテル）である。
【００２３】上記のＰＯＭホモポリマーとＰＯＭコポリ
マーを製造する方法は当業者に公知であり、文献中に説
明されている。
【００２４】好ましいＰＯＭコポリマーは、少なくとも
150℃の融点と5000〜200,000（好ましくは7000〜150,00
0）の範囲の重量平均分子量Ｍwを有する。ポリマー鎖の
末端にＣ−Ｃ結合を有する末端安定化されたＰＯＭポリ
マーが特に好ましい。
【００２５】一般的に使用されるＰＯＭポリマーは、２
〜50cm3/10分（ISO 1133）のメルトインデックス（MFR
190/2.16）を有する。
【００２６】酸化ポリエチレンワックス（Ｂ）は高分子
量の極性ワックスであり、一般には12〜20mgKOH/ｇの酸
価と3000〜5000mP・sの粘度を有する。
【００２７】本発明の新規成形用組成物は、締まりはめ
（a tight fit）が可能な機能性部材、すなわち、例え
ば、互いに挿入し合ったときに互いに堅く密着するにも
かかわらず再び互いに容易に分離可能な部材に特に適し
ている。本発明の新規成形用組成物の静摩擦係数が低い
ことは、このタイプの機能性部材に対して特に有利であ
る。本発明の成形用組成物は、滑動させることを必要と
する低摩擦・耐摩耗性の成形品（例えば、ギヤーホイー
ル、滑りベアリング、ジップファスナーもしくは滑りフ
ァスナー、滑りレール、キャスター、カム、またはカム
輪）に対してより一層適している。
【００２８】実施例 本発明による実施例１、２、および３に対し、そして比
較例Ｉ、II、III、IV、およびＶに対し、トリオキサン
とジオキソランから作製したコポリマー〔８cm 3/10分の
体積メルトインデックス（volume melt index）MFR 190
/2.16 を有する〕を使用した。このコポリマーを、種々
の濃度の下記滑剤（表１）と混合した。
【００２９】
【表１】
【００３０】各場合において、ＰＯＭコポリマーを、高
速 Diosna V100 フルイドミキサー（Dierks u. Sohne,
Osnabruck, Germany）中において、それぞれ 0.3、1.
0、および 2.0重量部のポリエチレンワックス、あるい
は 2.0重量部のステアリン酸ステアリルと混合し、ZE25
×33D 二軸スクリュー押出機（Berstorff, Hanover, Ge
rmany）中にて200℃の溶融温度で溶融させ、次いで粒状
にした。
【００３１】得られたグラニュールを120℃で８時間乾
燥し、そして射出成形して機械的・摩擦学的試験のため
の試験片を得た。使用した射出成形機はタイプKM90/210
B（Krauss Maffei, Munich, Germany）であった。プロ
セス条件は、ISO 9988-2 の推奨規格（ＰＯＭに対する
材料標準規格）にしたがって選択した。
【００３２】測定：ISO 527のパート１と２にしたがっ
た引張試験。
【００３３】摩耗測定：試験しようとする材料から作製
した直径12mmの円柱状試験片に摩耗シャフト−回転シャ
フト（a abrasion shaft - a rotating shaft）を押し
当てて摩耗を測定した。摩耗の体積を時間の関数として
測定した。試験の原理は、ISO/DIS 7148-2によるピン・
オン・リング原理（pin on ring principle）に対応し
ている。
【００３４】試験条件： シャフトの材料 スチール シャフトの直径 65mm 粗さ深さ（roughness depth）Rz 約２μm 負荷 3.1N 滑り速度 136m/分 試験の継続時間 60時間 表２は、摩耗測定と引張試験の結果を示している。
【００３５】
【表２】
【００３６】試験結果から明らかにわかるように、特に
低い摩耗体積が達成されるのは、酸化ポリエチレンワッ
クス（PED191）が使用されるときのみである。同時に、
破断点伸びに対する値（ウェルドラインがあってもなく
ても）は、他の配合物に対する当該値とほぼ同等であ
る。しかしながら、値は、配合物中のワックスの割合に
依存する。
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (51)Int.Cl.6 識別記号 ＦＩ //(Ｃ０８Ｌ 59/00 23:30） (71)出願人 598029656 Ｄ−65451 Ｋｅｌｓｔｅｒｂａｃｈ，Ｇ ｅｒｍａｎｙ (72)発明者 オスカー・シュライト ドイツ連邦共和国65719，ホーフハイム, ハーベルシュトラーセ 20

Claims (7)

    【特許請求の範囲】
  1. 【請求項１】 （Ａ） ポリオキシメチレン、ポリエス
    テル、およびポリアミドからなる群から選ばれる、95〜
    99.9重量部の少なくとも１種のエンジニアリング熱可塑
    性プラスチック； （Ｂ） 0.1〜５重量部の酸化ポリエチレンワックス；
    ならびに （Ｃ） ０〜50重量部の充填剤、強化剤、および／また
    はポリマー滑剤；を含み、このとき成分（Ａ）と（Ｂ）
    と（Ｃ）の重量部の合計が常に100である、熱可塑性成
    形用組成物。
  2. 【請求項２】 （Ａ） 98〜99.5重量部の成分（Ａ）； （Ｂ） 0.2〜2.0重量部の成分（Ｂ）；および （Ｃ） ５〜30重量部の成分（Ｃ）；を含む、請求項１
    記載の成形用組成物。
  3. 【請求項３】 使用する熱可塑性プラスチック（Ａ）
    が、２〜50cm3/10分のメルトインデックス（MFR 190/2.
    16）を有するナイロン−６、ナイロン−６,６、ポリエ
    チレンテレフタレート、ポリブチレンテレフタレート、
    またはポリオキシメチレンである、請求項１または２に
    記載の成形用組成物。
  4. 【請求項４】 成分（Ｃ）が充填剤の場合は、白亜、タ
    ルク、珪灰石、マイカ、酸化亜鉛、およびシリカからな
    る群から選ばれ、成分（Ｃ）が強化剤の場合は、ガラス
    繊維、炭素繊維、および有機高弾性繊維からなる群から
    選ばれ、成分（Ｃ）がポリマー滑剤の場合は、粉末形態
    もしくは繊維形態のポリテトラフルオロエチレン、ＵＨ
    ＭＷポリエチレン、およびポリエチレンとアクリロニト
    リル−スチレンコポリマーとのグラフト反応により得ら
    れるグラフトポリマーからなる群から選ばれ、このとき
    成分（Ｃ）はこれら構成成分の１種以上であってよい、
    請求項１〜３の一項以上に記載の成形用組成物。
  5. 【請求項５】 成分（Ｂ）が高分子量の極性ポリエチレ
    ンワックスであり、12〜20mgKOH/ｇの酸価と3000〜5000
    mPa・sの粘度を有する、請求項１〜４の一項以上に記載
    の成形用組成物。
  6. 【請求項６】 請求項１〜５の一項以上に記載の成形用
    組成物を、締まりはめを可能にする機能性部材、または
    滑動させることを必要とする成形品を製造するのに使用
    すること。
  7. 【請求項７】 請求項６に記載の成形用組成物を、ギヤ
    ーホイール、滑りベアリング、ジップファスナーもしく
    は滑りファスナー、滑りレール、キャスター、カム、ま
    たはカム輪の形態で使用すること。
JP27549098A 1997-09-29 1998-09-29 熱可塑性成形組成物 Expired - Lifetime JP4906984B2 (ja)

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DE19742884.3 1997-09-29
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US (1) US6046141A (ja)
EP (1) EP0905190B1 (ja)
JP (1) JP4906984B2 (ja)
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