JPS60228558A - ポリフエニレンサルフアイド樹脂組成物 - 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】 本発明はポリフェニレンサルファイド樹脂（以下２２日
樹脂という）にポリテトラフルオロエチレン樹脂（以下
ｐＴＩＰｍ　Ｉａ４脂という）、二値化モリブテン、ヘ
キ開性を有する無機充填剤および線維状充填剤を一定割
合で含有せしめた摺動性能が良好で、耐熱性、耐摩耗性
、成形性などに優れた摺動部材として高度に応用が可能
な成形用組成物に関する４のである。

近年、軸受なとの摺動部材に、軽量、易加工性などの点
で合成樹脂の使用が拡大している。

合成樹脂の中で、ポリエチレン樹脂、ポリプロピレン樹
脂、ポリアセタール樹脂、ポリアミド樹脂などの熱可塑
性樹脂は成形性、耐摩耗性など忙優れていることから摺
動部材としての実用化が進んでいる。かかる合成樹脂の
自己潤滑性はゴムに比較して富むもののＦＴＦＦｉ樹脂
などのフッ素系樹脂に比べると著るしく劣っていて、摺
動性を向上せしめるにＦｉａ滑剤の配合が必要とされて
いる。かかる熱可塑性樹脂において、ポリエチレン樹脂
、ポリプロピレン樹脂に潤滑剤の配合された摺動材料か
らなる成形品は、ポリエチレン樹脂、ポリプロピレン樹
脂そのものの熱変形温度が低いことから、使用時の温度
上昇によって変形するという欠点があり、ポリアセター
ル樹脂に潤滑剤が配合された材料からなる成形品も摺動
性は優れているが耐熱性に劣り、しかも成形収縮率が大
きく精密成形品には適さないという欠点がある。また、
潤滑性を有するＦＴＦＦｉ樹脂は温度上昇に伴なって軟
化し相手部材の摺動面に付着し易くなり、その結果とし
て摩耗が急速に進行することから使用分野が制限される
という問題がある。更に、比較的耐熱性のあるポリアミ
ド樹脂は吸水性を有するため成形品の寸法安定性に難点
がある。

かかる状況において、最近、急速にオフィスオートメー
ション化が進展し、それに関連して用いられる、いわゆ
る０ム機器に使用される摺動部材に耐熱性が高く、高度
な寸法安定性と精密成形が可能な成形用組成物が強くめ
られている。

耐熱性が高く、機械的強度の優れた熱・可塑性樹脂と−
してＰＰｌ３樹脂はエンジニアリングプラスチックの分
野において実用化が進んでいる。

かかるｐｐｓ樹脂は熱可塑性樹脂であシながら、加熱な
どにより架橋し得る熱硬化性樹脂のような性質を有して
いて、耐熱性、機械的強度はもとより、成形性、耐薬品
性にも優れているという特徴を有するが、ｐｐｓ樹脂単
独では伸びが少なく脆弱であるので成形材料とし、ての
形態は通常、強化材や補強剤が配合され強化がけがられ
ている。また、ｐｐｓ樹脂自体は前記の熱可塑性樹脂と
同様に自己潤滑性に乏しいため、摺動部材としての使用
形態においては潤滑剤などの配合により摺動性を付与す
ることが必要となる。

一般に、合成樹脂の摺動性を向上せしめるための手段と
して＃１ＰＴＦＩ樹脂、黒鉛、二硫化モリブテン、窒化
ホウ素などの微粉末状固体潤滑剤を配合したり、常温で
液状のシリコン油、フッ素化油などの合成油、鉱油など
を添加する方法が採られている。

而して、ｐｐｓ樹脂に、摺動性を付与する種々の試みに
おいて、特開昭５２−１２９７６１号公報にけＰＰ８樹
脂に黒鉛、ＦＴ、Ｆ’Ｅ樹脂を添加した要滑部材が提案
され、また、特公昭５７−１３５８６号公報にけＰＰ８
樹脂、二硫化モリブデン、および炭素ｐａ、ｔａを含有
するＰＰ８樹脂組成物が開示されている。しかしながら
、前者の要滑部材においてけ黒鉛やｐ　Ｔ　Ｆ　Ｋｍ脂
の含有量が多いため部材の摩耗量が増大し、しかも補強
材が含有されないことから機械的強度は低く、使用分野
が限定されるという問題があり、また後者の組成物から
なる摺動部材も二硫化モリブテンや炭素繊維の含有量が
多いことから部材の摩耗量が大きく、しかも摺動時の限
界ｐｖ値が低いことから加重に対する抵抗力およびスピ
ードに対する抵抗力が弱いという欠点を有している。

本発明者は上記問題点に鑑みて、耐熱性が高く、機械的
強度に優れたＰＰ８樹脂に低摩擦性を付与せしめ、耐摩
耗性および限界ｐｖ値を高める手段を種々検討、研究し
た。その結果、耐摩耗性に影響を及ばずのは、黒鉛、Ｆ
ＴＦＢ樹脂、二硫化モリブテンなどの低摩擦性付与剤が
多量に含有されることくよる本のであり、これらを減量
することによって耐摩耗性は改良されるが、摩擦係数は
増大する。他方、低摩擦性付与剤を多量に含有せしめ、
耐摩性を改良する目的でガラスファイバー、ガラスピー
ズ、シリカなどの含有は相手方部材を損傷せしめること
が判明した。これらのことから、相手方部材を損傷させ
ることなく、低摩擦性、耐摩耗性などの摺動性能を向上
せしめるＫＪｄ低摩擦性付与剤の含有量を特定範囲内に
制限し、かつ、へき開性を有する無機充填剤を特定範囲
の量で含有せしめることが極めて効果のあることを見い
出し本発明を完成するに至った４のである。

本発明ハボリフエニレンサルファイド樹脂３０〜７０重
量係、ポリテトラフルオロエチレン樹脂粉末５〜１５重
量係、二硫化モリブデン１〜５重ｉ％、ヘキ開性を有す
る無機充填剤１０〜２５重景％お重量繊維状強化材１０
〜２５重景係を重量するポリフェニレンサルファイド樹
脂組成物である。

本発明の組成物において使用されるｐｐｓ樹脂樹脂一般
式（０Ｓ）で表わされる繰返し単位からなる重合体であ
って、前記一般式の繰返し単位を９０モルチ以上含むも
のが特性上から好ましい。その号が９０モル係未満であ
ると特有の性質を有する組成物を得輯い傾向がある。

この重合体を得る方法としての重合方法は公知の種々の
方法を採用し得るが、硫化す）　ＩＪウムとＰ−ジクロ
ルベンゼンとをＮメチルピロリドン、ジメチルアセトア
ミドなどのアミノ系溶媒やスルホランなどのスルホン系
溶媒中で反応させるのが好適である。共重合成分として
１０モルチ未満であって、重合体の結晶性に影響を与ス
ルフィド結合＜　（欠ｓ−）などの共重合成分一 を含んでいてもよい。ＰＰ８樹脂は粉末状であって、そ
の粒径が大きくなると成形時にガスが発生して、初動部
材にクラックやボイドの発生が多くなり、また微粒すぎ
るとｐｐｓ樹脂粒子の脱落傾向がある。かかるｐｐｓ樹
脂において、米国フィリッブスペトロリアム社より市販
されている１ライドンＰＰＳ　Ｆ−４、またはＰＲ−０
６’（商品名）が好適に用いられる。ＰＰ８樹脂は組成
物中３０〜７０重量％含有されるのが精密成形性、ある
いけ成形された摺動部材の耐熱性、摺動性、耐摩耗性、
その他の特性に好適である。

本発明の組成物には樹脂成分としてＰＰＳ樹脂々共にＰ
ＴＦＥ樹脂が含有される。ＦＴＦＩ樹脂は耐熱性に優れ
ていて、ｐｐｓ樹脂に添加されることによって成形され
た摺動部材の摩擦係数の低下に寄与するが、多量の添加
は摺動部材の摩耗を起こすので、必要且つ充分な召であ
るのが好ましく、その舞としては組成物中５〜１５￥Ｘ
、骨チが適当である。１５重重量％越える添加は上記の
摺動部材の摩耗の他に成形時の樹脂組成物の流動性は低
下して精密な摺動部材の成形には適さなくなり、また５
重量％より少ないと摩擦係数の低下に寄与することなく
、摺動性は劣ったものとなる。ＦＴＦＦｉ樹脂は通常の
成形用に使用される粉末状のものであれば充分であるが
、微粒子であるものが好ましい。

二硫化モリブテンは、本発明の樹脂組成物におけるｐｐ
ｓ樹脂、ＦＴＦＩ樹脂、あるいは繊維状強化材などに対
し優れた親和性を示す。二硫化モルブテンの使用形ｎは
微粒子粉末状のものが好ましく、樹脂組成物中の含有量
はヘキ開性を有する無機充填剤の含有量と共に成形され
た摺動部材の摺動性に影禅を及はすが、１〜５重量重量
あるの蕨魂当である。５重量％を越える素の添加は、成
形された摺動部材が脆弱となり、摩耗量が増大して耐摩
耗性は劣ったものとなる。

本発明の樹脂組成において含有されるヘキ開性を有する
無機充凋剤１、摺動部材としてめら力る次のような基本
的糸外を満足するのに極めで有用なものである。

（１）　摺動性に関し、摩擦係数が小さいこと（２）相
手方部材を摩耗しないこと （３）　長期的耐久性から自己の摩耗量が少ないこと 本発明の樹脂組成物の特徴はヘキ開性を有する無機充填
剤が含有されてなることにある。ヘキ開性とけ通常、結
晶や岩石が機械的な打撃によって、それらの内部構造に
おいて相対的に結合の弱い方向があると、こね、に直角
な面に平行に割れたり、はがれた抄する性質として知ら
れていて、このように平行に割れたり、はがれたすした
面はヘキ開面と呼ばれている。ヘキ開性。

を有する無機充填剤鉱、本発明の樹脂組成物に含有され
て摺動部材として成形されると摺動作動中に削られた場
合であっても、あたかもヘキ開面から一枚づつｌ！１１
り取られるが如き状態で摩耗するので、相手部材に変化
を及ぼすことがない。かかるヘキ開性を有する無機充填
剤として好適に使用し得るものけタルク、マイカ、クレ
ー、黒鉛などである。これらは１種に限定されることな
く２種以上を併用してもよい。また、これらの粒径は０
．１〜５０μ、好ましくけα５〜１０μのものである。

樹脂組成物中の含有量としては１０〜２５重−Ｉｌｌで
あるのが適当であって、この範囲を越える含有は摺動部
材の成形時に流動性の低下を招くので精密部品の成形な
どＫは適当でない。また、この範囲より少ない埠合は成
形された摺動部材の耐摩耗性は劣ったものとなり麿耗量
が増大する。ヘキ開性を有する無機充填剤を含有せしめ
ることけ、摺動部材に多竜に含有されると好オしくない
ＰＴＦＥ樹脂や二硫化モリブデンの含有量を減量せしめ
ることを可能とし、その結果、摺動部材における基本的
条件としての前記（１）〜（３）を満足せしめることと
なる。

本発明の樹脂組成物によって成形された摺動部材の機械
的強度を向上せしめる目的で繊維状強化材が含有される
。ＰＰ８樹脂に対する繊維状強化材としては通常、ガラ
ス締、維が用いられるが、摺動部材においてガラス繊維
の含有は相手部材に傷を生ぜしめ、摩耗を促進するので
好ましくない。本発明の樹脂組成物に含有される繊維状
強化材として好適に用い得るものは炭素繊維、チタン酸
カリウム繊維であり、また、これら繊維の併用である。

かかる錯雑状強化材は一般に市販されている長さ６ｆｉ
程度のチョツプドファイバーが用いられる。樹脂組成物
中に含有される量は１０〜２５重景係が重量であり、こ
の範囲を鱗える量を含有すると成形時に流れ性が低下し
、しかも所要量以上を含有せしめても機械的強度の向上
は望めない。また上記範囲に及ばない少量の含有でＩ／
ｉ機械的強度は低いものとなるので適当ではない。

本発明の樹脂組成物において、ＰＰ８樹脂、ＰＴＦＥ樹
脂、二硫化モリブテン、ヘキ開性を有する無機充填剤及
び繊維状強化材を配合し混線する方法は特に限定される
と七なく、通常、粉状物の混合用に用いられる混合機、
例えばヘンシェルミキサー、タンブラ−ミキサー、Ｖ形
ミキサーなどによって機械的に均一混合させる方法を採
ることができる。次にその混合物をスクリュ一式の単＠
オたけ２軸の混練押出成形機に投入し、３００〜４００
℃の高温加熱下に溶融混練してストランド状に押出した
後、冷却し、ペレタイザーによってペレット状の成形材
料とすることができる。

このようにして得られたベレットは通常広く用いられて
いる熱可塑性樹脂の成形機、例えば射出成形機、圧縮成
形機あるいは押出成形機によって所望の形状に成形する
ことができる。かかる成形方法における成形条件は特に
限定されることなく通常の成形条件で行なわれる。

本発明の樹脂組成物は成形時の流動性に優れていること
から、寸法精度をめられる精密部材の成形に好適であり
、しかも成形された摺動部材岐耐熱性、機械的強度にも
優れていて、摺動作動中における形状変化がなく、庵擦
に対する摺動性能を長期に亘って維持することができる
。庵擦に対する摺動性能を摩擦係数μで示すとα２以下
であって、他の潤滑性付与剤などを使用することなく、
機械類の摺動部材となり得るものであね、特にＯＡ機器
の摺動部材として好適に使用し得るものである。更に相
手部材、例えば摺動軸を損傷せしめるようなことはなく
、従来高価な材料が使用さねでいた摺動軸の頻繁な交換
も不要となるなどコストダウンに資するという利点を有
している。

以下に本発明を実施例九より具体的に説明するが、本発
明はこれら実施例のみに限定される４のでないことは勿
論である。面、実施例において摺動性能の評価方法は次
の条件にて行なった。

摩擦係数及び摩耗係数：荷重４．２　ｋｇ７ｃｍ”、摩
擦速度６０　ｍ　／　Ｗｉｎ　ｓ相手部材　８４５０ハ
ードクロムメッキ仕上げ。

限界ｐｖ値：帛擦速度６０ｙｑ／ｍｉｎ、相手部材８４
５Ｃハードクロムメッキ仕上げ、荷重は可変。

実施例１ ＰＰ日樹脂１ライドンＰＰ８″　（商品名：Ｐ−４グレ
ード、米国フィリッブスペトローリアム社製品）４５部
（重量部、以下同じ）　、ＰＴＦＦｉ樹脂（Ｌ−１６９
、旭フロロポリマー社製品）１２部、二値化モリブテン
（粉末グレード、住鉱潤滑剤製品）３部、ヘキ開性を有
する無機充填剤としてメルク（Ｐ−２、松材産業製品）
２０部及び締維状補強材として１５０℃で５時間乾燥し
た炭素繊維（Ｍ−１０２、呉羽化学社製品）２０部をＶ
型ミキサーにて５分間混合した。得られ光混合物を４０
−φ単軸押出機のホッパ　Ｋ投入し、シリンダ一温度を
３１０℃に設定して混練した後、押出してペレットを成
形した。このようにして得られたペレットを１２０℃で
１２時間乾燥した後、シリンダ一温度が３２０℃に設定
された１オンス射出成形機にて金型温度１２５℃に保持
された金製内に射出し、内径２α口慎、外径２５．６ｍ
ｍ、長さ１５−の円筒形の摺動性能評価用試験片を成形
した。この試験片を用いて、摩擦係数、摩耗係数、限界
ｐｖ値及び相手部材の損傷の有無などの摺動性能を測定
した。それらの結果を第１表に示した。

第１表に示されるように優れた摩耗特性をもつものが得
られることを確認した。

実施例２〜４ 実施例１におけるヘキ開性を有する無機充填剤のタルク
をマイカ（パウダー、上屋カオリン製品）、黒鉛（Ｆ−
３、日本黒鉛工業社製品）、及びクレー（ＫＮカオリン
、上屋カオリン製品）のそれぞれに変えた他は、実施例
１と同様に混合、混練してペレットを得た。得られたペ
レットを射出成形機によって槽動性能評価用試験片を成
形した。この試験片について摺動性能を測定し第１表に
示す結果を得た。第１表に示されるように優れた摩耗特
性をもつものが得られることを確認した。

比較例１〜２ 実施例１に訃けるヘキ開性を有する無機充填剤のタルク
をヘキ開性を有しない無機充填剤としてシリカ１イムシ
ルＡ−１０Ｈ’（商品名：たつちり社製品）あるいはガ
ラスピース（粒径平均値１７μ、東芝パロテイー二社製
品）Ｋ変えた他社実施例１と同様に混合、混練してペレ
ット化し光。得られたペレットを射出成形して摺動性能
評価用試験片を成形して、その摺動性能を測定した。測
定結果を第１表に示したが、摩耗特性は劣ったものであ
ることが確認された。

実施例５〜６．比較例３ 実施例１における繊維状補強材としての炭素繊維をチタ
ン酸カリウム繊維”テイヌモＤ”（大塚薬品製品）、炭
素繊維とチタン酸カリウム繊維（１：１）の併用、ある
いはガラス繊維（Ｏ８−０３−ＭＡ４９７、旭ファイバ
ーグラス社製品）に変えた他は実施例１と同様に混合、
混練してペレット化した。得られたペレットを射出成形
して摺動性能評価用試験片を成形して、その摺動性能を
測定した。測定結果を第２表に示した。

実施例７〜８．比較例４ 実施例１におけるＰＴＦＥ樹脂及び二硫化モリブテンの
含有量を第２表に示すような量に変更した他社実施例１
と同様に混合、混練してペレット化した。得られたペレ
ットを射出成形して摺動性能評価用試験片を成形して、
その摺動性能を測定した。測定結果を第２表に示した。

比較例４は相手方部材を損傷することはないが、耐摩耗
性および限界ｐｖ値の劣ったものであることが認めらね
る。

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 １、ｙ’ｔ！Ｉ）フェニレンサルファイド樹脂３０〜７
   ０重％１ポリテトラフルオロエチレン樹脂粉末５〜１５
   重！＃係、二値化モリブテン１〜５重？＆％、ヘキ開性
   を有する無機充填剤１０〜２５重量係お重量錯雑状強化
   材１０〜２５＠舞％を含有するポリフェニレンサルファ
   イド樹脂組成物。 ２　ヘキ開性を有する無機充填剤がタルク、マイカ、ク
   レー、黒鉛の少なくとも１種からなる特許請求の範囲第
   １項記載のポリフェニレンサルファイド樹脂組成物。 五　繊維状強化材が炭素＊、維またはチタン酸カリウム
   繊維あるいけそれらの併用繊維からなる特許請求の範囲
   第１項記載のポリフェニレンサルファイド樹脂組成物。