JP2001106905A - ポリアミド樹脂組成物 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【課題】 優れた摺動性を有し、かつ耐熱性および靱性
等の諸特性に優れるポリアミド樹脂組成物を提供するこ
と。 【解決手段】 アジピン酸単位を主体とするジカルボン
酸単位（ａ）と１，４−ブタンジアミン単位を主体とす
るジアミン単位（ｂ）とからなるポリアミド樹脂（Ｉ）
４０〜９９．９重量部およびアラミド粒子（II）６０〜
０．１重量部からなるポリアミド樹脂組成物により上記
の課題が解決される。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は、ポリアミド樹脂組
成物およびそれからなる成形品に関する。本発明のポリ
アミド樹脂組成物は極めて優れた摺動性を有し、さらに
耐熱性、靱性等の諸特性に優れることから、自動車部
品、電気・電子部品等の材料、工業材料、産業資材など
の素材として有用である。なかでも、摺動性が要求され
る用途に特に有効に使用することができる。

【０００２】

【従来の技術】近年、軽量化や低コスト化を目的に金属
部品の樹脂部品への置換が活発に検討されており、摺動
性が要求されるギア、ベアリング、カム、軸受け、ピス
トン、ローター等の部品にも適用・実用化されている。
従来、このような用途に用いる樹脂として、脂肪族ポリ
アミド、ポリアセタール、フッ素樹脂等が知られてお
り、またこれらの樹脂に固体潤滑剤、潤滑油等の添加
剤、炭素繊維、アラミド繊維、ガラス繊維、ウィスカー
等の補強剤などを配合した樹脂組成物が提案されてい
る。

【０００３】しかしながら、上記の樹脂および樹脂組成
物は比較的低加重、低速度の摩擦・磨耗条件下では問題
なく使用されるが、高加重、高速度の摩擦・摩耗条件に
なるにしたがって摩擦・磨耗しやすくなり、また摩擦熱
のために溶融して使用できなくなるという欠点がある。

【０００４】これらの問題に対し、熱可塑性樹脂に芳香
族ポリアミド粒子を配合すること（特開平２−１６３１
６３号公報参照）や、熱可塑性樹脂に繊維補強材料およ
びアラミド粒子を配合すること（特表平６−５１０３１
７号公報参照）により摺動性を改良させようとする試み
もなされているが、その摺動性も未だ十分とは言えな
い。さらに、これらの樹脂組成物の耐熱性は十分に高い
とはいえず、高温雰囲気下では上記の樹脂組成物からな
る成形品の摺動性のみならず、力学性能も低下するとい
う問題点がある。

【０００５】

【発明が解決しようとする課題】しかして、本発明の目
的は、優れた摺動性を有し、かつ耐熱性、靱性等の諸特
性に優れるポリアミド樹脂組成物を提供することにあ
る。

【０００６】

【課題を解決するための手段】本発明者らは、上記の課
題を解決するために鋭意検討した結果、特定のポリアミ
ド樹脂にアラミド粒子を特定の割合で配合したポリアミ
ド樹脂組成物が、極めて優れた摺動性を有し、かつ耐熱
性、靱性等の諸特性に優れていることを見出し、本発明
を完成するに至った。

【０００７】すなわち、本発明は、アジピン酸単位を主
体とするジカルボン酸単位（ａ）と１，４−ブタンジア
ミン単位を主体とするジアミン単位（ｂ）とからなるポ
リアミド樹脂（Ｉ）４０〜９９．９重量部およびアラミ
ド粒子（II）６０〜０．１重量部からなるポリアミド樹
脂組成物並びにそれからなる成形品に関する。

【０００８】

【発明の実施の形態】以下に本発明について詳細に説明
する。本発明に用いられるポリアミド樹脂（Ｉ）は、ア
ジピン酸単位を主体とするジカルボン酸単位（ａ）と
１，４−ブタンジアミン単位を主体とするジアミン単位
（ｂ）とからなる。

【０００９】上記のジカルボン酸単位（ａ）におけるア
ジピン酸単位の含有量としては、摺動性、耐熱性、靱性
の観点から、７０〜１００モル％の範囲内が好ましく、
８０〜１００モル％の範囲内がより好ましく、９０〜１
００モル％の範囲内がさらに好ましい。上記のジアミン
単位（ｂ）における１，４−ブタンジアミン単位の含有
量としては、摺動性、耐熱性、靱性の観点から、７０〜
１００モル％の範囲内が好ましく、８０〜１００モル％
の範囲内がより好ましく、９０〜１００モル％の範囲内
がさらに好ましい。

【００１０】上記のジカルボン酸単位（ａ）は、本発明
のポリアミド樹脂組成物の優れた諸特性を損なわない範
囲内であれば、アジピン酸単位以外の他のジカルボン酸
単位を含んでいてもよい。該他のジカルボン酸単位とし
ては、マロン酸、ジメチルマロン酸、コハク酸、グルタ
ル酸、２−メチルアジピン酸、トリメチルアジピン酸、
ピメリン酸、２，２−ジメチルグルタル酸、３，３−ジ
エチルコハク酸、アゼライン酸、セバシン酸、スベリン
酸等の脂肪族ジカルボン酸；１，３−シクロペンタンジ
カルボン酸、１，４−シクロヘキサンジカルボン酸等の
脂環式ジカルボン酸；テレフタル酸、イソフタル酸、
２，６−ナフタレンジカルボン酸、２，７−ナフタレン
ジカルボン酸、１，４−ナフタレンジカルボン酸、１，
４−フェニレンジオキシジ酢酸、１，３−フェニレンジ
オキシジ酢酸、ジフェン酸、ジ安息香酸、４，４’−オ
キシジ安息香酸、ジフェニルメタン−４，４’−ジカル
ボン酸、ジフェニルスルホン−４，４’−ジカルボン
酸、４，４’−ビフェニルジカルボン酸等の芳香族ジカ
ルボン酸などから誘導される単位を挙げることができ、
これらのうち１種または２種以上を用いることができ
る。これらの他のジカルボン酸単位の含有量としては、
３０モル％以下であるのが好ましく、２０モル％以下で
あるのがより好ましく、１０モル％以下であるのがさら
に好ましい。さらに、トリメリット酸、トリメシン酸、
ピロメリット酸などの多価カルボン酸から誘導される単
位を、溶融成形が可能な範囲内で含ませることもでき
る。

【００１１】上記のジアミン単位（ｂ）は、本発明のポ
リアミド樹脂組成物の優れた諸特性を損なわない範囲内
であれば、１，４−ブタンジアミン単位以外の他のジア
ミン単位を含んでいてもよい。該他のジアミン単位とし
ては、エチレンジアミン、プロピレンジアミン、１，６
−ヘキサンジアミン、１，８−オクタンジアミン、２−
メチル−１，８−オクタンジアミン、１，９−ノナンジ
アミン、１，１０−デカンジアミン、１，１２−ドデカ
ンジアミン、３−メチル−１，５−ペンタンジアミン、
２，２，４−トリメチル−１，６−ヘキサンジアミン、
２，４，４−トリメチル−１，６−ヘキサンジアミン、
５−メチル−１，９−ノナンジアミン等の脂肪族ジアミ
ン；シクロヘキサンジアミン、メチルシクロヘキサンジ
アミン、イソホロンジアミン等の脂環式ジアミン；ｐ−
フェニレンジアミン、ｍ−フェニレンジアミン、キシリ
レンジアミン、４，４’−ジアミノジフェニルメタン、
４，４’−ジアミノジフェニルスルホン、４，４’−ジ
アミノジフェニルエーテル等の芳香族ジアミンから誘導
される単位を挙げることができ、これらのうち１種また
は２種以上を用いることができる。これらの他のジアミ
ン単位の含有量としては、３０モル％以下であるのが好
ましく、２０モル％以下であるのがより好ましく、１０
モル％以下であるのがさらに好ましい。

【００１２】本発明に用いられるポリアミド樹脂（Ｉ）
は、結晶性ポリアミドを製造する方法として知られてい
る任意の方法を用いて製造することができ、例えば、特
開昭５６−１４９３０号、特開昭５６−１４９４３１
号、特開昭５８−８３０２９号、特公昭６０−２８８４
３号などに記載されている製造方法を採用することがで
きる。

【００１３】本発明に用いられるアラミド粒子（II）
は、芳香族ジカルボン酸単位と芳香族ジアミン単位から
なるアラミド樹脂の粒子である。上記のアラミド樹脂
は、芳香族ジカルボン酸の酸ハロゲン化物と芳香族ジア
ミンとの縮合反応により製造することができる。

【００１４】芳香族ジカルボン酸の酸ハロゲン化物とし
ては、テレフタロイルクロライド、４，４’−ジベンゾ
イルクロライド、２−クロロテレフタロイルクロライ
ド、２，５−ジクロロテレフタロイルクロライド、２−
メチル−テレフタロイルクロライド、２，６−ナフタレ
ンジカルボン酸クロライド、１，５−ナフタレンジカル
ボン酸クロライド、イソフタロイルクロライド、３，
３’−ジベンゾイルクロライド、３，４’−ジベンゾイ
ルクロライドなどを挙げることができ、これらの１種ま
たは２種以上を用いることができる。

【００１５】芳香族ジアミンとしては、ｐ−フェニレン
ジアミン、４，４’−ジアミノビフェニル、２−メチル
−ｐ−フェニレンジアミン、２−クロロ−ｐ−フェニレ
ンジアミン、２，６−ナフタレンジアミン、１，５−ナ
フタレンジアミン、ｍ−フェニレンジアミン、３，３’
−ジアミノビフェニル、３，４’−ジアミノビフェニ
ル、３，３’−オキシジフェニレンジアミンなどを挙げ
ることができ、これらの１種または２種以上を用いるこ
とができる。

【００１６】上記のアラミド樹脂としては、ポリアミド
樹脂組成物の摺動性を向上させる観点から、テレフタロ
イルクロライドを主体とする酸ハロゲン化物から誘導さ
れる芳香族ジカルボン単位とｐ−フェニレンジアミンを
主体とするジアミンから誘導される芳香族ジアミン単位
からなるポリ（ｐ−フェニレンテレフタルアミド）が好
ましい。

【００１７】上記のテレフタロイルクロライドを主体と
する酸ハロゲン化物におけるテレフタロイルクロライド
の含有量としては、６０モル％以上であるのが好まし
く、８０モル％以上であるのがより好ましい。テレフタ
ロイルクロライドの含有量が６０モル％未満の場合、ポ
リアミド樹脂組成物の摺動性が低下する傾向がある。

【００１８】また、上記のｐ−フェニレンジアミンを主
体とするジアミンにおけるｐ−フェニレンジアミンの含
有量としては、６０モル％以上であるのが好ましく、８
０モル％以上であるのがより好ましい。ｐ−フェニレン
ジアミンの含有量が６０モル％未満の場合、ポリアミド
樹脂組成物の摺動性が低下する傾向がある。

【００１９】アラミド粒子（II）の平均粒子径として
は、ポリアミド樹脂組成物の摺動性を向上させる観点か
ら、１０〜２００μｍの範囲内であるのが好ましく、２
０〜１８０μｍの範囲内であるのがより好ましい。アラ
ミド粒子（II）の平均粒子径が１０μｍ未満の場合に
は、ポリアミド樹脂組成物から得られる成形品の摺動性
があまり向上しないことがあり、一方２００μｍを越え
る場合には、ポリアミド樹脂組成物の力学性能が低下す
ることがある。

【００２０】本発明のポリアミド樹脂組成物は、ポリア
ミド樹脂（Ｉ）４０〜９９．９重量部およびアラミド粒
子（II）６０〜０．１重量部からなる。アラミド粒子
（II）の含有量が０．１重量部未満の場合には、得られ
るポリアミド樹脂組成物の摺動性が向上せず、６０重量
部を越える場合には、得られるポリアミド樹脂組成物の
力学性能が低下する。本発明のポリアミド樹脂組成物
は、摺動性、力学性能をより向上させる観点から、ポリ
アミド樹脂（Ｉ）５０〜９９重量部およびアラミド粒子
（II）５０〜１重量部からなるのが好ましく、ポリアミ
ド樹脂（Ｉ）６０〜９８重量部およびアラミド粒子（I
I）４０〜２重量部からなるのがより好ましい。

【００２１】本発明のポリアミド樹脂組成物には、必要
に応じて、ガラス繊維、炭素繊維、ホウ素繊維、アラミ
ド繊維、液晶ポリエステル繊維、チタン酸カリウムウィ
スカ等の繊維状充填剤、シリカ、シリカアルミナ、アル
ミナ、タルク、グラファイト、二酸化チタン、二硫化モ
リブデン、ポリテトラフルオロエチレン等の粉末状充填
剤、各種潤滑油などの添加剤を配合してもよい。これら
の添加剤を、本発明のポリアミド樹脂組成物１００重量
部に対して１〜１００重量部の割合で配合すると、摺動
性、力学特性および成形性のバランスがより優れたポリ
アミド樹脂組成物が得られる。

【００２２】さらに、本発明のポリアミド樹脂組成物に
は、上記の添加剤の他に、必要に応じて、従来から公知
の銅系安定剤、ヒンダードフェノール系酸化防止剤、ヒ
ンダードアミン系酸化防止剤、リン系酸化防止剤、チオ
系酸化防止剤、着色剤、紫外線吸収剤、光安定化剤、帯
電防止剤、可塑剤、滑剤、結晶核剤、ポリオレフィン、
ポリスチレン等の他種ポリマーなどを配合してもよい。
また、本発明のポリアミド樹脂組成物には、必要に応じ
て、従来から公知の難燃剤や難燃助剤などを配合しても
よい。

【００２３】本発明のポリアミド樹脂組成物の製造方法
は特に制限されず、ポリアミド樹脂（Ｉ）およびアラミ
ド粒子（II）を均一に混合させ得る方法であればいずれ
でもよく、通常、両者を必要に応じて配合される他の成
分と共に溶融混練することによって製造することができ
る。溶融混練は、単軸押出機、二軸押出機、ニーダー、
バンバリーミキサーなどの混練機を使用して行うことが
でき、その際に使用する装置の種類や溶融混練条件など
は特に制限されないが、約３００〜３５０℃の範囲内の
温度で１〜３０分間混練することにより、本発明のポリ
アミド樹脂組成物を製造することができる。

【００２４】本発明のポリアミド樹脂組成物を、目的と
する成形品の種類、用途、形状などに応じて、射出成
形、押出成形、プレス成形、ブロー成形、カレンダー成
形、流延成形などの一般に熱可塑性樹脂組成物に対して
用いられる成形方法によって成形することにより、成形
品を製造することができる。また上記の成形方法を組み
合わせた成形方法を採用することもできる。さらに、本
発明のポリアミド樹脂組成物と他のポリマーとを複合成
形することもできる。

【００２５】本発明のポリアミド樹脂組成物は優れた摺
動性を有することから、電気用品、事務機・動力機器の
軸受け、各種ギア、カム、ベアリング、メカニカルシー
ルの端面材、バルブの弁座、Ｖリング、ロッドパッキ
ン、ピストンリング、圧縮機の回転軸・回転スリーブ、
ピストン、インペラー、ベーン、ローター等の摺動部材
の材料として使用することができる。

【００２６】

【実施例】以下に本発明を実施例により具体的に説明す
るが、本発明はそれにより限定されるものではない。以
下の実施例および比較例において、試験片の作製、摺動
性（限界ＰＶ値および動摩擦係数）、耐熱性、靱性（引
張伸びおよび耐衝撃強度）の評価、測定は下記の方法に
より行った。

【００２７】試験片の作製：日精樹脂工業株式会社製の
８０トン射出成形機を使用して、シリンダー温度３３０
℃（実施例１〜７、比較例１）またはシリンダー温度２
９０℃（比較例２および比較例３）、および金型温度１
２０℃（実施例１〜７、比較例１）または金型温度８０
℃（比較例２および比較例３）の条件下で、摺動性評価
用の試験片（８０ｍｍ×８０ｍｍ×３ｍｍ）、耐熱性評
価用の試験片（１２８ｍｍ×１２．７ｍｍ×６．２ｍ
ｍ）、引張伸びの測定用試験片（ＪＩＳ１号型ダンベ
ル；厚さ＝３．２ｍｍ）、耐衝撃強度の測定用試験片
（６４ｍｍ×１２．７ｍｍ×３．２ｍｍ）をそれぞれ作
製した。

【００２８】限界ＰＶ値および動摩擦係数：上記の方法
で作製した試験片を用いて、ＪＩＳ Ｋ７２１８に準じ
て、摩擦磨耗試験機（株式会社エー・アンド・デイ製）
を使用して、面圧１０ｋｇ／ｃｍ²、すべり速度５０〜
２００ｃｍ／ｓｅｃの条件下、鋼材Ｓ４５Ｃ（サンドペ
ーパー仕上げ）を相手材に、限界ＰＶ値および動摩擦係
数を測定した。

【００２９】耐熱性（加重撓み温度）：上記の方法で作
製した試験片を用いて、ＪＩＳ Ｋ７２０７に準じて、
加重ひずみ温度測定機（株式会社東洋精機製作所製）を
使用して、１８．６ｋｇｆの加重下で加重撓み温度（Ｄ
ＴＵＬ）を測定し、耐熱性の指標とした。

【００３０】引張伸び：上記で作製した試験片を用い
て、ＪＩＳ Ｋ７１１３に準じて、オートグラフ（株式
会社島津製作所製）を使用して引張伸びを測定した。

【００３１】耐衝撃強度：上記で作製した試験片を用い
て、ＪＩＳ Ｋ７１１０に準じて、アイゾット衝撃試験
器（株式会社東洋精機製作所製）を使用して、ノッチ付
アイゾット耐衝撃値を測定した。

【００３２】以下の実施例および比較例では、下記のポ
リアミド樹脂（Ｉ）、アラミド粒子（II）、ポリアミド
樹脂（III）およびガラス繊維（IV）を使用した。

【００３３】ポリアミド樹脂（Ｉ） ＰＡ４６：ＤＳＭＪＳＲエンプラ株式会社製「スタニル
ＴＳ３００」

【００３４】アラミド粒子（II） 日本アラミド有限会社製「トワロン Ｔ５０１１」（平
均粒子径：５０μｍ）

【００３５】ポリアミド樹脂（III） ＰＡ６６：旭化成工業株式会社製「レオナ １３００
Ｓ」

【００３６】ガラス繊維（IV） 日東紡績株式会社製「ＣＳ−３Ｊ−２５６Ｓ」

【００３７】実施例１〜５ 下記の表１に示すポリアミド樹脂（Ｉ）およびアラミド
粒子（II）を、下記の表１に示す割合で予備混合した
後、二軸押出機（株式会社日本製鋼所製「ＴＥＸ４４
Ｃ」）に供給してシリンダー温度３３０℃の条件下に溶
融混練して押し出し、冷却、切断してペレット状のポリ
アミド樹脂組成物を製造した。得られたポリアミド樹脂
組成物を用いて、上記した方法で試験片を作製し、摺動
性、耐熱性および靱性を上記した方法で評価した結果を
下記の表１に示す。

【００３８】実施例６および７ 下記の表１に示すポリアミド樹脂（Ｉ）、アラミド粒子
（II）およびガラス繊維（IV）を、下記の表１に示す割
合で予備混合した後、二軸押出機（株式会社日本製鋼所
製「ＴＥＸ４４Ｃ」）に供給してシリンダー温度３３０
℃の条件下に溶融混練して押し出し、冷却、切断してペ
レット状のポリアミド樹脂組成物を製造した。得られた
ポリアミド樹脂組成物を用いて、上記した方法で試験片
を作製し、摺動性、耐熱性および靱性を上記した方法で
評価した結果を下記の表１に示す。

【００３９】

【表１】

【００４０】比較例１ ポリアミド樹脂（Ｉ）単独のペレットを用いて、上記し
た方法で試験片を作製し、摺動性、耐熱性および靱性を
上記した方法で評価した結果を下記の表２に示す。

【００４１】比較例２ 下記の表２に示すポリアミド樹脂（III）およびアラミ
ド粒子（II）を、下記の表２に示す割合で予備混合した
後、二軸押出機（株式会社日本製鋼所製「ＴＥＸ４４
Ｃ」）に供給してシリンダー温度２９０℃の条件下に溶
融混練して押し出し、冷却、切断してペレット状のポリ
アミド樹脂組成物を製造した。得られたポリアミド樹脂
組成物を用いて、上記した方法で試験片を作製し、摺動
性、耐熱性および靱性を上記した方法で評価した結果を
下記の表２に示す。

【００４２】比較例３ 下記の表２に示すポリアミド樹脂（III）、アラミド粒
子（II）およびガラス繊維（IV）を、下記の表２に示す
割合で予備混合した後、二軸押出機（株式会社日本製鋼
所製「ＴＥＸ４４Ｃ」）に供給してシリンダー温度２９
０℃の条件下に溶融混練して押し出し、冷却、切断して
ペレット状のポリアミド樹脂組成物を製造した。得られ
たポリアミド樹脂組成物を用いて、上記した方法で試験
片を作製し、摺動性、耐熱性および靱性を上記した方法
で評価した結果を下記の表２に示す。

【００４３】

【表２】

【００４４】

【発明の効果】本発明によれば、極めて優れた摺動性を
有し、かつ耐熱性、靱性等の諸特性に優れるポリアミド
樹脂組成物が提供される。

Claims (5)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 アジピン酸単位を主体とするジカルボン
   酸単位（ａ）と１，４−ブタンジアミン単位を主体とす
   るジアミン単位（ｂ）とからなるポリアミド樹脂（Ｉ）
   ４０〜９９．９重量部およびアラミド粒子（II）６０〜
   ０．１重量部からなるポリアミド樹脂組成物。
2. 【請求項２】 アラミド粒子（II）がポリ（ｐ−フェニ
   レンテレフタルアミド）の粒子である請求項１記載のポ
   リアミド樹脂組成物。
3. 【請求項３】 アラミド粒子（II）の平均粒子径が１０
   〜２００μｍである請求項１または２に記載のポリアミ
   ド樹脂組成物。
4. 【請求項４】 ポリアミド樹脂（Ｉ）の極限粘度［η］
   が０．６〜３．０ｄｌ／ｇである請求項１〜３のいずれ
   か１項に記載のポリアミド樹脂組成物。
5. 【請求項５】 請求項１〜４のいずれか１項に記載のポ
   リアミド樹脂組成物からなる成形品。