JPS647615B2 - - Google Patents
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- JPS647615B2 JPS647615B2 JP4296983A JP4296983A JPS647615B2 JP S647615 B2 JPS647615 B2 JP S647615B2 JP 4296983 A JP4296983 A JP 4296983A JP 4296983 A JP4296983 A JP 4296983A JP S647615 B2 JPS647615 B2 JP S647615B2
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Landscapes
- Compositions Of Macromolecular Compounds (AREA)
Description
本発明は耐摩擦摩耗特性を改善する超高分子量
ポリエチレン樹脂組成物に係り、更に詳しくは超
高分子量ポリエチレン樹脂単独成形物の場合と比
べて限界PV値が高く、摩耗量が小さく、超高分
子量ポリエチレン樹脂単独成形物に近い動摩擦係
数を有し、主として摺動部品用途に好適な耐摩擦
摩耗特性を改善する超高分子量ポリエチレン樹脂
組成物に関するものである。 粘度法による平均分子量が100万以上、光散乱
法による平均分子量が300万以上の超高分子量ポ
リエチレンは、通常のポリエチレン（平均分子量
が粘度法で約３万程度まで光散乱法で約60万程度
まで）に比べ耐摩擦摩耗性、低温特性、耐衝撃
性、ストレスクラツキングに対する抵抗性などの
種々の特性に優れており、主な用途として非粘着
性、低摩擦係数でブリツジなどを防ぎ、かつ耐摩
耗性が要求されるホツパー、シユートなどのライ
ニング用として、また自己潤滑性、低摩擦係数で
耐摩耗性が要求される軸受け、歯車、ローラーガ
イドレールなどとして有用であつたが使用限界
PV値、即ち摩擦限界負荷特性が比較的低いた低
負荷の用途に限定されているのが現状である。 なお、ここでいう使用限界PV値とは一般に軸
受け材料がある一定の面圧Ｐと周速度Ｖ以上にな
ると材料が融けたり、焼き付いたりする負荷の限
界値を意味する。従つて限界PV値が大きい程、
耐摩耗性は良好であり、高負荷に耐えることを意
味する。 従来、超高分子量ポリエチレン組成物の耐摩耗
性を更に向上せしめる方法としては、超高分子量
ポリエチレンに少量のカーボンブラツク（0.05〜
１重量％）を添加する方法（特公昭55−50062号
公報参照）や超高分子量ポリエチレンに少量の有
機過酸化物を添加する方法が知られているが、前
者の場合摩耗量の低下は約25％程度であり、かつ
限界PV値を勾上するに至つていない。また、後
者の化学架橋超高分子量ポリエチレン成形物の場
合、摩耗量の低下は90％以上であり、限界PV値
も大幅に向上するが、動摩擦係数が大きくなると
いう難点があつた。 そこで本発明者は超高分子量ポリエチレン樹脂
単独成形物に比べ高い使用限界PV値及び低い摩
耗量を有し、しかも動摩擦係数の比較的低い耐摩
擦摩耗特性を改善する超高分子量ポリエチレン樹
脂組成物を得ることを目的として鋭意検討した結
果、超高分子量ポリエチレン粉末に特定量の同樹
脂焼結体粉砕物及び有機過酸化物を配合し、成形
することにより、耐摩擦摩耗用途、特に摺動部品
用途に好適な材料が得られることを見出し、本発
明に到達した。 即ち、本発明の特徴とするところは、超高分子
量ポリエチレン100重量部に同樹脂焼結体粉砕物
20〜100重量部及び有機過酸化物0.004〜0.2重量
部を配合せしめる点にある。 本発明でいう超高分子量ポリエチレンとは市販
の粉末状超高分子量ポリエチレンで平均分子量が
粘度法で100万以上光散乱法で300万以上のものを
総称する。 また、本発明でいう有機過酸化物とは2.5−ジ
メチル−2.5−ジ（ｔ−ブチルパーオキシ）ヘキ
サン、ジクミルパーオキサイドなどのジアルキル
パーオキサイド；1.1−ビス（ｔ−ブチルパーオ
キシ）3.3.5−トリメチルシクロヘキサンなどの
パーオキシケタールなどで90℃〜135℃の10時間
半減期温度を有する通常一般にポリエチレンの架
橋に用いられる有機過酸化物を総称していう。そ
して、これは超高分子量ポリエチレンの粉末中へ
の分散を考慮して粉末が望ましい。 有機過酸化物の添加量は超高分子量ポリエチレ
ンの粉末100重量部に対し、0.004〜0.2重量部、
好ましくは0.02〜0.1重量部である。0.004重量部
以下では限界PV値の向上が少なく、0.2重量部以
上では動摩擦係数が大きくなり、摺動時の摩擦熱
の発生が大きくなる。 また、本発明で使用する超高分子量ポリエチレ
ン焼結体粉砕物は圧縮成形、ラム押出成形などの
通常の方法で製造した超高分子量ポリエチレンの
焼結体を１〜10mmの粒子径にまで粉砕したもので
あつて、かかる焼結体粉砕物はカーボンブラツ
ク、顔料などの添加剤を含有してもよいが、有機
過酸化物等によつて架橋されていない比較的溶融
粘度の低いものである。この粉砕物は得られる成
形体の潤滑剤としての機能を有し、動摩擦係数を
低下させる。そして、この添加量は超高分子量ポ
リエチレン粉末100重量部に対して20〜100重量部
であり、20重量部以下では動摩擦係数が大きくな
り、一方100重量部以上では限界PV値が低下し、
また摩耗量が増大する。 また、本発明の超高分子量ポリエチレン樹脂組
成物は上記有機過酸化物、超高分子量ポリエチレ
ン焼結体粉砕物以外に通常一般に樹脂に混入して
用いられる補強剤、増量剤、添加剤などを含んで
もよいことは勿論である。 以下、本発明を実施例によつて詳述するが、本
発明がこれのみに限定されるものでないことは云
うまでもない。 （実施例、比較例） 超高分子量ポリエチレンの粉末〔ヘキスト社
製、Hostalen GUR 412〕に対し、炭酸カルシ
ウムで40重量％に希釈した有機過酸化物〔日本油
脂(株)製、パーヘキサ25B−40〕および上記超高分
子量ポリエチレンの焼結体粉砕物（平均粒子径は
約４mm）をそれぞれ第１表に示す混合割合でヘン
シエルミキサーを用い800rpmで20分間混合した。 この混合物を所定量（125ｇ）称取し、板作成
用金型（内面125mm×210mm）中で37トンプレスを
用いて（90〜110Kg／cm2）×10分予備圧縮を行つた
後、プレス熱盤を230℃に設定し、25〜45Kg／cm2
の面圧をかけ50分加熱し、その後90〜110Kg／cm2
の面圧をかけ25分冷却し厚さ５mm×縦120mm×横
205mmの板を成形し、この板から50mm×50mmの角
板を切り出し、摩擦摩耗用の試験片を作成した。 摩擦摩耗試験は松原式摩擦摩耗試験機を用して
相手材料には円筒状の硬鋼（S45C）を用い、す
べての無潤滑の状態で試験を行つた。 摩擦速度Ｖを20ｍ／minに固定して面圧Ｐを10
分間毎に変化させて試験を行つた。 動摩擦係数は各PV値での摩擦力をトルクレバ
ーに直結したロードセルで検出測定し求めた。 限界PV値は面圧の制御が不可能となつた時を
もつて判定した。 摩耗量指数はPV値が600Kg／cm2・ｍ／minまで
運転し試験前後の重量差W1（mg）を求め、W1を
累計のPV値×時間で除し、定常摩耗量W2（mg／
Kg／cm2・ｍ／min・hr）を求め、超高分子量ポリ
エチレン樹脂単独（比較例No.１）のW2を100とし
たときの指数を算出した。これらの結果を第１表
に示す。
ポリエチレン樹脂組成物に係り、更に詳しくは超
高分子量ポリエチレン樹脂単独成形物の場合と比
べて限界PV値が高く、摩耗量が小さく、超高分
子量ポリエチレン樹脂単独成形物に近い動摩擦係
数を有し、主として摺動部品用途に好適な耐摩擦
摩耗特性を改善する超高分子量ポリエチレン樹脂
組成物に関するものである。 粘度法による平均分子量が100万以上、光散乱
法による平均分子量が300万以上の超高分子量ポ
リエチレンは、通常のポリエチレン（平均分子量
が粘度法で約３万程度まで光散乱法で約60万程度
まで）に比べ耐摩擦摩耗性、低温特性、耐衝撃
性、ストレスクラツキングに対する抵抗性などの
種々の特性に優れており、主な用途として非粘着
性、低摩擦係数でブリツジなどを防ぎ、かつ耐摩
耗性が要求されるホツパー、シユートなどのライ
ニング用として、また自己潤滑性、低摩擦係数で
耐摩耗性が要求される軸受け、歯車、ローラーガ
イドレールなどとして有用であつたが使用限界
PV値、即ち摩擦限界負荷特性が比較的低いた低
負荷の用途に限定されているのが現状である。 なお、ここでいう使用限界PV値とは一般に軸
受け材料がある一定の面圧Ｐと周速度Ｖ以上にな
ると材料が融けたり、焼き付いたりする負荷の限
界値を意味する。従つて限界PV値が大きい程、
耐摩耗性は良好であり、高負荷に耐えることを意
味する。 従来、超高分子量ポリエチレン組成物の耐摩耗
性を更に向上せしめる方法としては、超高分子量
ポリエチレンに少量のカーボンブラツク（0.05〜
１重量％）を添加する方法（特公昭55−50062号
公報参照）や超高分子量ポリエチレンに少量の有
機過酸化物を添加する方法が知られているが、前
者の場合摩耗量の低下は約25％程度であり、かつ
限界PV値を勾上するに至つていない。また、後
者の化学架橋超高分子量ポリエチレン成形物の場
合、摩耗量の低下は90％以上であり、限界PV値
も大幅に向上するが、動摩擦係数が大きくなると
いう難点があつた。 そこで本発明者は超高分子量ポリエチレン樹脂
単独成形物に比べ高い使用限界PV値及び低い摩
耗量を有し、しかも動摩擦係数の比較的低い耐摩
擦摩耗特性を改善する超高分子量ポリエチレン樹
脂組成物を得ることを目的として鋭意検討した結
果、超高分子量ポリエチレン粉末に特定量の同樹
脂焼結体粉砕物及び有機過酸化物を配合し、成形
することにより、耐摩擦摩耗用途、特に摺動部品
用途に好適な材料が得られることを見出し、本発
明に到達した。 即ち、本発明の特徴とするところは、超高分子
量ポリエチレン100重量部に同樹脂焼結体粉砕物
20〜100重量部及び有機過酸化物0.004〜0.2重量
部を配合せしめる点にある。 本発明でいう超高分子量ポリエチレンとは市販
の粉末状超高分子量ポリエチレンで平均分子量が
粘度法で100万以上光散乱法で300万以上のものを
総称する。 また、本発明でいう有機過酸化物とは2.5−ジ
メチル−2.5−ジ（ｔ−ブチルパーオキシ）ヘキ
サン、ジクミルパーオキサイドなどのジアルキル
パーオキサイド；1.1−ビス（ｔ−ブチルパーオ
キシ）3.3.5−トリメチルシクロヘキサンなどの
パーオキシケタールなどで90℃〜135℃の10時間
半減期温度を有する通常一般にポリエチレンの架
橋に用いられる有機過酸化物を総称していう。そ
して、これは超高分子量ポリエチレンの粉末中へ
の分散を考慮して粉末が望ましい。 有機過酸化物の添加量は超高分子量ポリエチレ
ンの粉末100重量部に対し、0.004〜0.2重量部、
好ましくは0.02〜0.1重量部である。0.004重量部
以下では限界PV値の向上が少なく、0.2重量部以
上では動摩擦係数が大きくなり、摺動時の摩擦熱
の発生が大きくなる。 また、本発明で使用する超高分子量ポリエチレ
ン焼結体粉砕物は圧縮成形、ラム押出成形などの
通常の方法で製造した超高分子量ポリエチレンの
焼結体を１〜10mmの粒子径にまで粉砕したもので
あつて、かかる焼結体粉砕物はカーボンブラツ
ク、顔料などの添加剤を含有してもよいが、有機
過酸化物等によつて架橋されていない比較的溶融
粘度の低いものである。この粉砕物は得られる成
形体の潤滑剤としての機能を有し、動摩擦係数を
低下させる。そして、この添加量は超高分子量ポ
リエチレン粉末100重量部に対して20〜100重量部
であり、20重量部以下では動摩擦係数が大きくな
り、一方100重量部以上では限界PV値が低下し、
また摩耗量が増大する。 また、本発明の超高分子量ポリエチレン樹脂組
成物は上記有機過酸化物、超高分子量ポリエチレ
ン焼結体粉砕物以外に通常一般に樹脂に混入して
用いられる補強剤、増量剤、添加剤などを含んで
もよいことは勿論である。 以下、本発明を実施例によつて詳述するが、本
発明がこれのみに限定されるものでないことは云
うまでもない。 （実施例、比較例） 超高分子量ポリエチレンの粉末〔ヘキスト社
製、Hostalen GUR 412〕に対し、炭酸カルシ
ウムで40重量％に希釈した有機過酸化物〔日本油
脂(株)製、パーヘキサ25B−40〕および上記超高分
子量ポリエチレンの焼結体粉砕物（平均粒子径は
約４mm）をそれぞれ第１表に示す混合割合でヘン
シエルミキサーを用い800rpmで20分間混合した。 この混合物を所定量（125ｇ）称取し、板作成
用金型（内面125mm×210mm）中で37トンプレスを
用いて（90〜110Kg／cm2）×10分予備圧縮を行つた
後、プレス熱盤を230℃に設定し、25〜45Kg／cm2
の面圧をかけ50分加熱し、その後90〜110Kg／cm2
の面圧をかけ25分冷却し厚さ５mm×縦120mm×横
205mmの板を成形し、この板から50mm×50mmの角
板を切り出し、摩擦摩耗用の試験片を作成した。 摩擦摩耗試験は松原式摩擦摩耗試験機を用して
相手材料には円筒状の硬鋼（S45C）を用い、す
べての無潤滑の状態で試験を行つた。 摩擦速度Ｖを20ｍ／minに固定して面圧Ｐを10
分間毎に変化させて試験を行つた。 動摩擦係数は各PV値での摩擦力をトルクレバ
ーに直結したロードセルで検出測定し求めた。 限界PV値は面圧の制御が不可能となつた時を
もつて判定した。 摩耗量指数はPV値が600Kg／cm2・ｍ／minまで
運転し試験前後の重量差W1（mg）を求め、W1を
累計のPV値×時間で除し、定常摩耗量W2（mg／
Kg／cm2・ｍ／min・hr）を求め、超高分子量ポリ
エチレン樹脂単独（比較例No.１）のW2を100とし
たときの指数を算出した。これらの結果を第１表
に示す。
【表】
機過酸化物割合に換算したものを示す。
【表】
【表】
第２表から明らかなように本発明の組成物（No.
１〜No.８）は超高分子量ポリエチレン樹脂単独成
形物（比較例No.１）を比べ著しく大きな限界PV
値と、著しく小さな摩耗量を示す。このような物
性の改善は有機過酸化物の添加により得られたも
のと推定できるが、一方超高分子量ポリエチレン
に有機過酸化物のみを配合した組成物の場合（比
較例No.３，No.４）では最大動摩擦係数μmaxが超
高分子量ポリエチレン樹脂単独成形物の２倍以上
と大きくなつている。 このように本発明の組成物は有機過酸化物と超
高分子量ポリエチレン焼結体粉砕物の共存によ
り、低い摩耗量、高い限界PV値、及び比較的低
い動摩擦係数を有しており、例えば耐摩耗性が要
求される摺動材として十分適用できるものであ
る。
１〜No.８）は超高分子量ポリエチレン樹脂単独成
形物（比較例No.１）を比べ著しく大きな限界PV
値と、著しく小さな摩耗量を示す。このような物
性の改善は有機過酸化物の添加により得られたも
のと推定できるが、一方超高分子量ポリエチレン
に有機過酸化物のみを配合した組成物の場合（比
較例No.３，No.４）では最大動摩擦係数μmaxが超
高分子量ポリエチレン樹脂単独成形物の２倍以上
と大きくなつている。 このように本発明の組成物は有機過酸化物と超
高分子量ポリエチレン焼結体粉砕物の共存によ
り、低い摩耗量、高い限界PV値、及び比較的低
い動摩擦係数を有しており、例えば耐摩耗性が要
求される摺動材として十分適用できるものであ
る。
Claims (1)
- 【特許請求の範囲】 １ 粘度法による平均分子量が100万以上、光散
乱法による平均分子量が300万以上の超高分子量
ポリエチレン粉末100重量部に超高分子量ポリエ
チレンの焼結体粉砕物20〜100重量部および有機
過酸化物0.004〜0.2重量部を配合してなることを
特徴とする耐摩擦摩耗特性を改善する超高分子量
ポリエチレン樹脂組成物。 ２ 超高分子量ポリエチレンの焼結体粉砕物が有
機過酸化物によつて架橋されていない特許請求の
範囲第１項記載の耐摩擦摩耗特性を改善する超高
分子量ポリエチレン樹脂組成物。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP4296983A JPS59168050A (ja) | 1983-03-14 | 1983-03-14 | 耐摩擦摩耗特性を改善する超高分子量ポリエチレン樹脂組成物 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP4296983A JPS59168050A (ja) | 1983-03-14 | 1983-03-14 | 耐摩擦摩耗特性を改善する超高分子量ポリエチレン樹脂組成物 |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPS59168050A JPS59168050A (ja) | 1984-09-21 |
| JPS647615B2 true JPS647615B2 (ja) | 1989-02-09 |
Family
ID=12650862
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP4296983A Granted JPS59168050A (ja) | 1983-03-14 | 1983-03-14 | 耐摩擦摩耗特性を改善する超高分子量ポリエチレン樹脂組成物 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JPS59168050A (ja) |
Families Citing this family (12)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JPH0711799Y2 (ja) * | 1986-08-27 | 1995-03-22 | 大日本印刷株式会社 | スプレ−ノズル |
| CA2166450C (en) * | 1995-01-20 | 2008-03-25 | Ronald Salovey | Chemically crosslinked ultrahigh molecular weight polyethylene for artificial human joints |
| US8865788B2 (en) | 1996-02-13 | 2014-10-21 | The General Hospital Corporation | Radiation and melt treated ultra high molecular weight polyethylene prosthetic devices |
| US6228900B1 (en) | 1996-07-09 | 2001-05-08 | The Orthopaedic Hospital And University Of Southern California | Crosslinking of polyethylene for low wear using radiation and thermal treatments |
| US6017975A (en) | 1996-10-02 | 2000-01-25 | Saum; Kenneth Ashley | Process for medical implant of cross-linked ultrahigh molecular weight polyethylene having improved balance of wear properties and oxidation resistance |
| US6692679B1 (en) | 1998-06-10 | 2004-02-17 | Depuy Orthopaedics, Inc. | Cross-linked molded plastic bearings |
| US6627141B2 (en) | 1999-06-08 | 2003-09-30 | Depuy Orthopaedics, Inc. | Method for molding a cross-linked preform |
| US6245276B1 (en) | 1999-06-08 | 2001-06-12 | Depuy Orthopaedics, Inc. | Method for molding a cross-linked preform |
| US6818172B2 (en) | 2000-09-29 | 2004-11-16 | Depuy Products, Inc. | Oriented, cross-linked UHMWPE molding for orthopaedic applications |
| JP2003026851A (ja) * | 2001-07-13 | 2003-01-29 | Mitsui Chemicals Inc | 含浸体、該含浸体を含むポリオレフィン組成物およびその製造方法、並びに該組成物から得られる成形体 |
| US7819925B2 (en) | 2002-01-28 | 2010-10-26 | Depuy Products, Inc. | Composite prosthetic bearing having a crosslinked articulating surface and method for making the same |
| US7938861B2 (en) | 2003-04-15 | 2011-05-10 | Depuy Products, Inc. | Implantable orthopaedic device and method for making the same |
Family Cites Families (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JPS5345736A (en) * | 1976-10-08 | 1978-04-24 | Tada Kinzoku Kogyo Kk | Combustion management circuit |
-
1983
- 1983-03-14 JP JP4296983A patent/JPS59168050A/ja active Granted
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| JPS59168050A (ja) | 1984-09-21 |
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