JP2001131372A - 摺動部品用樹脂組成物 - Google Patents
摺動部品用樹脂組成物Info
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Abstract
属に対する耐摩耗性を示す成形品を与える含フッ素樹脂
組成物を提供する。 【解決手段】 炭素繊維5〜45容量%、金属粉末1〜25
容量%および残部が不安定末端基が安定化された溶融加
工可能なテトラフルオロエチレン−パーフルオロアルキ
ルビニルエーテル共重合体またはテトラフルオロエチレ
ン−ヘキサフルオロプロピレン共重合体からなる摺動部
品用樹脂組成物。
Description
シール材や軸受に適した樹脂組成物に関する。
としては、ポリテトラフルオロエチレン(PTFE)粉
末に各種の充填材を加えたものが知られている。たとえ
ば、特公昭49-36081号公報や特開昭58-72770号公報に
は、PTFE粉末に金属粉末とカーボングラファイトま
たは炭素繊維を配合した摺動特性が向上した樹脂組成物
が開示されている。しかし、PTFEは通常の射出成形
のような溶融加工ができず、加工生産性が低い圧縮成形
法によらざるをえない。しかも、圧縮成形用の組成物で
は圧力伝達性の点から配合する繊維状材料のアスペクト
比を小さくせざるをえず、その結果、えられる成形品の
機械的強度の向上も充分とはいえない。
体などの溶融加工可能な含フッ素樹脂に各種の充填材
(たとえば炭素繊維、二硫化モリブデン)などを加えた
射出成形可能な樹脂組成物も知られている(たとえばプ
ラスチック、Vol.42、No.7、51〜53頁)。しか
し、これらも高温での摺動特性、特に摩擦係数を低く
し、摩擦抵抗力の変動幅を小さくするという要求は充分
満足されているとはいいがたく、またアルミニウムなど
の軟質金属に対する耐摩耗性も不充分である。
を保持したまま、高温での摺動特性および軟質金属に対
する耐摩耗性が改善された含フッ素樹脂成形品を与える
溶融加工可能な樹脂組成物を提供することを目的とす
る。
(a)炭素繊維5〜45容量%、(b)金属粉末1〜25容
量%および残部が(c)溶融加工可能な含フッ素樹脂か
らなるものである。
脂は、不安定末端基を安定化させたテトラフルオロエチ
レン−パーフルオロアルキルビニルエーテル共重合体
(PFA)またはテトラフルオロエチレン−ヘキサフル
オロプロピレン共重合体(FEP)である。
フルオロエチレンと式: CF2=CFO(CF2)mX (式中、Xは水素原子、塩素原子またはフッ素原子、m
は1〜6の整数である)で表わされるか、または式: CF2=CF(O−CF2CF(CF3))nOC3F7 (式中、nは1〜4の整数)で示されるフルオロアルキ
ルビニルエーテルの少なくとも1種との共重合体が好ま
しく、特にテトラフルオロエチレン92〜99重量%とフル
オロアルキルビニルエーテル1〜8重量%の共重合体が
好ましい。またFEPはテトラフルオロエチレン87〜96
重量%とヘキサフルオロプロピレン4〜13重量%の共重
合体が好ましい。これらのうちでもPFAが特に好まし
い。
重合成分として、各樹脂の本質的性質を損わない量で他
のモノマーを共重合したものであってもよい。他のモノ
マーとしては、たとえばテトラフルオロエチレン、ヘキ
サフルオロプロピレン、パーフルオロアルキルビニルエ
ーテル、パーフルオロアルキル(C1〜C10)エチレ
ン、パーフルオロアルキル(C1〜C10)アリルエーテ
ル、式: CF2=CF〔OCF2CFRf(CF2)p〕qOCF
2(CF2)rY (式中、Rfはフッ素原子またはトリフルオロメチル
基、Yはハロゲン原子、pは0または1、qは0または
1〜5の整数、rは0または1〜2の整数。ただし、p
が1のときRfはフッ素原子である)で示される化合物
などがあげられる。
ており、半導体関連分野をはじめ多くの技術分野で使用
されている。しかし、PFAやFEPの共重合の際に用
いる開始剤や連鎖移動剤により、その重合鎖の末端にフ
ッ素原子以外の原子を含む基が微量ながら存在する。こ
うした末端基には酸フルオライドポリマー末端基などの
ように加熱によって分解して溶出フッ素イオンにより金
属を腐食させるものがある。したがって、金属粉末を使
用する本発明においては、そうした不安定末端基を安定
化させたものを用いる。不安定末端基の安定化法は従来
より知られている。たとえばアンモニアと反応させてア
ミド化する方法、メタノールと反応させてメチルエステ
ル化する方法、フッ素ガスと反応させてパーフルオロ化
する方法(井原ら、バルカーレビュー Vol.35、N
o.3、34〜40頁(1991))などがあるが、これらの方
法に限られるものではない。
法安定性、補強性、耐摩擦摩耗性、耐クリープ性を改善
する目的で添加される。このような目的が成形された摺
動部品において最も効果的に達成されるためには、混合
後の組成物中での平均繊維径が10〜30μmでアスペクト
比が8〜300 であることが望ましい。しかし、混合及び
成形時に剪断を受けて繊維が折れることを考慮して選択
しなければならず、そのためには、混合前の炭素繊維の
平均繊維径が10〜30μm、アスペクト比が20〜300 であ
ることが望ましい。炭素繊維としては従来より知られる
ものが特に限定なく採用できる。たとえば、レーヨン、
PAN(ポリアクリロニトリル)およびピッチなどを出
発原料としてえられる炭素含有量90重量%以上の繊維状
物質などが例示される。また、気相成長法などにより製
造された繊維径1μm以下のカーボンウィスカなどを用
いても同様の効果が期待できる。
ましくは10〜20容量%を占めるように配合される。配合
量がこれより少ないと、炭素繊維による補強効果がえら
れず、一方、多すぎると金属粉末と合わせ混合したばあ
いの流動性が損なわれ、また繊維の折れ方が大きくなり
期待する効果がえられない。
特性などを改善するために添加されているが、本発明に
おいてはそれらの性質に加えて高温下における摩擦係数
を低下させ、かつ摩擦抵抗力の変動幅を小さくするとい
う効果を奏する。本発明で用いる金属粉末としては銅
系、アルミニウム系、鉄系など種々の粉末を1種または
2種以上混合して使用できるが、熱伝導性、摺動性の点
から銅系の金属粉末、特に青銅粉末が好ましい。これら
金属粉末としては、粒径20〜53μmのものが用いられ
る。ここでいう粒径範囲は、ふるい目の開きが53μmの
ふるいを通り、20μmのふるいに残るものである。金属
粉末の粒径が53μmより大きいばあいは伸びや強度の低
下を生ずることがあり、20μmより小さいばあいは2次
凝集により53μmより大きいばあいと同様に特性の低下
を生ずることがある。
しくは3〜10容量%配合される。この範囲よりも多いと
樹脂組成物による軽量化効果がえられにくく、少なすぎ
ると摩擦係数の変動幅を小さくしにくくなる。
は、必要に応じてフッ素化処理、カップリング剤を用い
た処理などの表面処理を行ない含フッ素樹脂との親和性
を向上させてもよい。
本発明の目的を損わない限り、無機または有機の補強用
充填材や相溶化剤、潤滑剤(フッ化カーボン、カーボン
グラファイト、二硫化モリブデン)、安定剤など種々の
添加剤を組み合わせて配合することができる。
混合方法が採用される。たとえば、各成分をV型ブレン
ダー、タンブラー、ヘンシェルミキサーなどの混合機に
て混合したのち、さらに二軸押出し機などの溶融混練装
置を用いて混練してペレット化することができる。ま
た、溶融混練装置内で溶融している含フッ素樹脂に炭素
繊維および金属粉末を途中で供給する方法も可能であ
る。
れる熱可塑性樹脂を成形する機械、たとえば射出成形
機、圧縮成形機、押出し成形機などによって所望形状の
成形物、たとえばシート状、パイプ状、板状体などに成
形することができる。
的強度に優れているので、各種のシール材、軸受、たと
えば自動車用途のシーリング、コンプレッサー用途のシ
ール材などに好適である。
明するが、本発明はかかる実施例のみに限定されるもの
ではない。
14.5μm、アスペクト比48)と青銅粉末(福田金属箔粉
工業(株)製のBro−SD、平均粒径40μm)とを不
安定末端基を安定化したPFA粉末(ダイキン工業
(株)製のネオフロンPFA−AP 210SH)に表1に
示す配合割合でヘンシェルミキサーにより均一に混合し
たのち、単軸押出機で270 〜300 ℃にて溶融混合してペ
レット化した。
ー温度300 〜400 ℃、金型温度200℃)に供給し、試験
用の試験片を作製した。えられた試験片につき、荷重た
わみ温度、熱伝導度、摩擦係数をつぎの要領で調べた。
結果を表1および図1に示す。図1は実施例2の摩擦試
験のチャートである。
変形温度測定装置を用い、ASTM D648 に従い荷重
1.82N/mm2(18.6 kgf/cm2)で荷重たわみ温度を測定
する。
熱伝導率計を用いて測定する。
木・松原式摩擦摩耗試験機を用い、 荷重:0.49→0.98→1.47→1.96→2.45 N/mm2(5→10
→15→20→25 kgf/cm2 に相当する。) 速度:200 m/分 温度:150 ℃ 雰囲気:オイル中(スニソ4GS) 距離:各荷重で1.0 km 相手材:アルミ材(S45C) の条件下に摩擦係数を測定する。
し、実施例1と同様にしてペレット化し、ついで射出成
形して試験片を作製した。
して物性を測定した。結果を表1および図1に示す。
明の組成物は摩擦係数の変動幅の小さい成形品を与える
ことがわかる。
定末端基が安定化された溶融加工可能なPFAやFEP
に配合することにより、高温での摺動において低い摩擦
係数を示すと共に荷重の変化に対しても摩擦係数の変動
幅が小さく、非常に安定した摺動特性を示し、しかもア
ルミニウムなどの軟質金属に対して自他共に耐摩耗性の
向上がみられる摺動用に適した成形品を与える。
させたときの摩擦係数の測定チャートである。
Claims (1)
- 【請求項1】 (a)炭素繊維を5〜45容量%および
(b)金属粉末を1〜25容量%含んでなり、残部が
(c)不安定末端基を安定化させた溶融加工可能なテト
ラフルオロエチレン−パーフルオロアルキルビニルエー
テル共重合体またはテトラフルオロエチレン−ヘキサフ
ルオロプロピレン共重合体からなる摺動部品用樹脂組成
物。
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