JP2007070538A - 摺動部材用熱可塑性樹脂組成物 - Google Patents
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Abstract
【課題】 単に良好な分散性や成形性だけでなく、得られる成形物に優れた摺動特性、耐衝撃性などの機械的特性を付与することができる溶融成形可能な摺動部材用熱可塑性樹脂組成物を提供する。
【解決手段】 ポリアミド樹脂と数平均分子量1000万〜2000万で平均粒径50〜200μmのポリテトラフルオロエチレン粉末とからなり、ポリアミド樹脂がマトリックスを形成し、かつポリテトラフルオロエチレン粉末が5〜40質量%を占める溶融成形可能な摺動部材用熱可塑性樹脂組成物。【選択図】 なし
【解決手段】 ポリアミド樹脂と数平均分子量1000万〜2000万で平均粒径50〜200μmのポリテトラフルオロエチレン粉末とからなり、ポリアミド樹脂がマトリックスを形成し、かつポリテトラフルオロエチレン粉末が5〜40質量%を占める溶融成形可能な摺動部材用熱可塑性樹脂組成物。【選択図】 なし
Description
本発明は、摺動部材用の成形材料に関するものであり、さらに詳しくは、ポリアミド樹脂に特定の数平均分子量と平均粒径を有するポリテトラフルオロエチレン(以下、PTFEと略称することがある。)粉末を分散させた溶融成形可能な摺動部材用熱可塑性樹脂組成物に関するものである。
熱可塑性樹脂を用いた摺動部材は、コストパフォーマンスに優れ、良好な機械的特性と成形性などを有するため広く用いられていが、単独で摺動部材として用いるには必ずしも充分な特性を有するとはいえない。
熱可塑性樹脂を用いた摺動部材の摩擦特性や摩耗特性を改良するため、二硫化モリブデン、PTFE、黒鉛などのいわゆる固体潤滑剤の粉末、及び必要により炭素繊維、ガラス繊維などの強化用繊維を配合したり、あるいは液状シリコーンなどを含浸させた含油タイプの成形材料の開発が行われてきた。
熱可塑性樹脂を用いた摺動部材の摩擦特性や摩耗特性を改良するため、二硫化モリブデン、PTFE、黒鉛などのいわゆる固体潤滑剤の粉末、及び必要により炭素繊維、ガラス繊維などの強化用繊維を配合したり、あるいは液状シリコーンなどを含浸させた含油タイプの成形材料の開発が行われてきた。
しかし、熱可塑性樹脂の場合、高速かつ高荷重という使用条件下では、溶融により摺動特性、特に限界PV値は決して満足できる値ではない。また、特に含油タイプでは汚れ、ブリードが生じるので好ましくない。
このため、従来より摺動部材用樹脂組成物の添加剤として、PTFE粉を利用する試みもなされている。
しかし、添加用のPTFEとして高分子量のものを用いると、溶融混練時にフィブリル化により分散不良が生じたり、溶融粘度が高くなり成形性が低下するという問題があり、また、平均粒径が大きいものを用いると、溶融混練時にサージング(脈動)を起こすという問題があり、樹脂組成物に用いるPTFEは平均分子量1000万以下(特に30万以下)のものを添加するというのが常套手段であった。また、このPTFEを40質量%以上添加し、摩擦特性と耐摩耗性を改良する提案もなされている(特許文献1参照)が、この組成物を用いたものでも、機械的特性や摩擦特性において、なお充分なものとはいえない。
一方、成形用のPTFEは、数平均分子量1000万以上の高分子量のものが微粒子や粉末の形態で市販され、耐熱性、耐寒性、難燃性、摺動性、非粘着性、防汚性、耐薬品性、耐候性、電気特性などの特徴を活かして利用されている。しかし、PTFE単独や、PTFEに補助充填剤を加えた摺動部材の場合、通常、加工生産性の低い圧縮成形で成形され、また、寸法安定性や耐クリープ性が不充分であるため、生産性並びに前記特性の両方に対して改善の要望がある。
特開昭63−251448号公報
本発明は、上記の問題を解決し、単に良好な分散性や成形性だけでなく、得られる成形品に優れた摺動特性、耐衝撃性などの機械的特性を付与することができる溶融成形可能な摺動部材用熱可塑性樹脂組成物を提供することを技術的な課題とするものである。
本発明者らは、上記の課題を解決するために鋭意研究した結果、本発明に到達した。 すなわち、本発明は、ポリアミド樹脂と数平均分子量1000万〜2000万で平均粒径50〜200μmのポリテトラフルオロエチレン粉末とからなり、ポリアミド樹脂がマトリックスを形成し、かつポリテトラフルオロエチレン粉末が5〜40質量%を占める溶融成形可能な摺動部材用熱可塑性樹脂組成物を要旨とするものである。
本発明の溶融成形可能な摺動部材用熱可塑性樹脂組成物を用いて成形すれば、PTFEの分散性や成形性がよく、また、得られる成形物に優れた摺動特性、耐衝撃性などの機械的特性を付与することが可能となり、例えば自動車、産業機器分野の軸受、ガイド部材、チェーン、歯車、摺動シール材のような良好な機械的特性と摩擦摩耗特性が要求される摺
動用に適した成形品を得ることができ、産業上の利用価値はきわめて高い。
動用に適した成形品を得ることができ、産業上の利用価値はきわめて高い。
以下、本発明について詳細に説明する。
本発明の摺動部材用熱可塑性樹脂組成物は、ポリアミド樹脂とPTFE粉末とで形成されているが、まず、PTFE粉末について説明する。 本発明で用いるPTFE粉末は、数平均分子量が1000万〜2000万であり、平均粒径が50〜200μmであることが必要である。PTFE粉末の数平均分子量が1000万未満であったり、平均粒径が50μm未満になると、成形品は摩擦係数が大きくて摺動性が劣るものとなる。また、PTFE粉末の数平均分子量が2000万を超えたり、平均粒径が200μmを超えると、成形性が低下する。
上記のようなPTFE粉末は、乳化重合法又は懸濁重合法により得ることができ、重合により得られたPTFE粉末を、乾燥後粉砕機にて50〜200μmの粒径に微粉砕する。
なお、本発明で用いるPTFEは、1質量%未満の割合で共重合されたPTFEを含む。共重合成分としては、たとえばヘキサフルオロプロピレン、パーフルオロアルキルエーテル、パーフルオロアルキル(炭素数1〜10)エチレン、パーフルオロアルキル(炭素数1〜10)アリルエーテル、及び式:CF2 =CF[OCF3 CFX(CF2)m ]n OCF2 (CF2 )p Y[式中、Xはフッ素原子又はトリフルオロメチル基、Yはハロゲン原子、mは0又は1(ただし、mが1の場合、Xはフッ素原子である)、nは0又は1〜5の整数、pは1又は2を表わす]で示される化合物が挙げられる。
本発明の摺動部材用熱可塑性樹脂組成物は、ポリアミド樹脂とPTFE粉末とで形成されているが、まず、PTFE粉末について説明する。 本発明で用いるPTFE粉末は、数平均分子量が1000万〜2000万であり、平均粒径が50〜200μmであることが必要である。PTFE粉末の数平均分子量が1000万未満であったり、平均粒径が50μm未満になると、成形品は摩擦係数が大きくて摺動性が劣るものとなる。また、PTFE粉末の数平均分子量が2000万を超えたり、平均粒径が200μmを超えると、成形性が低下する。
上記のようなPTFE粉末は、乳化重合法又は懸濁重合法により得ることができ、重合により得られたPTFE粉末を、乾燥後粉砕機にて50〜200μmの粒径に微粉砕する。
なお、本発明で用いるPTFEは、1質量%未満の割合で共重合されたPTFEを含む。共重合成分としては、たとえばヘキサフルオロプロピレン、パーフルオロアルキルエーテル、パーフルオロアルキル(炭素数1〜10)エチレン、パーフルオロアルキル(炭素数1〜10)アリルエーテル、及び式:CF2 =CF[OCF3 CFX(CF2)m ]n OCF2 (CF2 )p Y[式中、Xはフッ素原子又はトリフルオロメチル基、Yはハロゲン原子、mは0又は1(ただし、mが1の場合、Xはフッ素原子である)、nは0又は1〜5の整数、pは1又は2を表わす]で示される化合物が挙げられる。
本発明の摺動部材用熱可塑性樹脂組成物において、マトリックスとなるポリアミド樹脂としては、アミノ酸、ラクタムあるいはジアミンとジカルボン酸(それらの一対の塩も含まれる)とから形成されるアミド結合を有する重合体である。このようなポリアミド樹脂の例としては、ポリカプラミド(ナイロン6)、ポリテトラメチレンアジパミド (ナイロン46)、ポリヘキサメチレンアジパミド(ナイロン66)、ポリヘキサメチレンセバカミド(ナイロン 610)、ポリヘキサメチレンドデカミド(ナイロン 612)、ポリウンデカメチレンアジパミド(ナイロン 116)、ポリウンデカミド(ナイロン11)、ポリドデカミド(ナイロン12)、ポリトリメチルヘキサメチレンテレフタルアミド(ナイロンTMDT)、ポリヘキサメチレンイソフタルアミド(ナイロン6I)、ポリヘキサメチレンテレフタル/イソフタルアミド(ナイロン6T/6I)、ポリビス(4−アミノシクロヘキシル)メタンドデカミド(ナイロンPACM12)、ポリビス(3−メチル−4−アミノシクロヘキシル)メタンドデカミド(ナイロンジメチルPACM12)、ポリメタキシリレンアジパミド(ナイロンMXD6)、ポリノナメチレンテレフタルアミド(ナイロン9T)、ポリウンデカメチレンテレフタルアミド(ナイロン 11T)、ポリウンデカメチレンヘキサヒドロテレフタルアミド〔ナイロン11T(H)〕又はこれらの共重合ポリアミド、混合ポリアミドなどが挙げられ、中でもナイロン6又はこれらの共重合ポリアミド、ナイロン66又はこれらの共重合ポリアミドが好ましく、ナイロン6及びナイロン66が最適である。
本発明の摺動部材用熱可塑性樹脂組成物におけるPTFE粉末の含有量は、5〜40質量%である。含有量が5質量%未満になると所望の摺動特性が得られず、40質量%を超えると溶融混練時にサージングを起こし、あるいは、著しく流動性が低下して溶融成形性が損なわれる。また、PTFE粉末の含有量は、摺動性と機械的強度、成形性を両立させる点から10〜30質量%であることが好ましい。
なお、本発明の樹脂組成物中には、その特性を大きく損なわない範囲で、顔料、離型剤、熱安定剤、酸化防止剤、難燃剤、可塑剤などを添加することができる。
本発明の摺動部材用熱可塑性樹脂組成物の調製には、公知の混合方法が適用できる。たとえば、タンブラー、V型ブレンダー、ナウターミキサー、バンバリーミキサー、混練ロール、押出機などの混練機により混合して製造することができ、より好ましくは押出機、特に2軸押出機により溶融混練して組成物を製造することである。
このようにして得られる摺動部材用熱可塑性樹脂組成物のペレットは、通常用いら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、板状などに成形することができる。また、補強のため、本発明で用いられた熱可塑性樹脂やそれ以外の樹脂を積層することも可能である。
本発明の、ポリアミド樹脂をマトリックスとして用いた摺動部材用熱可塑性樹脂組成物を成形すれば、ポリアミド樹脂が本来有する機械的特性や成形性などと、PTFEが本来有する摺動特性、耐熱性、耐寒性、難燃性、非粘着性、耐薬品性、耐候性、電気的特性、表面特性などを兼ね備えた成形品を得ることができるのにとどまらず、PTFEの性状を特定することにより、成形時の生産性や成形品の機械的特性を相乗的に向上させることができる。
このため、本発明の摺動部材用熱可塑性樹脂組成物は、成形性、機械的特性だけでなく特に摺動特性の優れた摺動部材、たとえば自動車、産業機器分野の軸受、ガイド部材(ローラー、すべり板)、チェーン、歯車(ギア、スクリュー)、摺動シール材などの摺動部材の成形用として好適なものである。
次に、本発明を実施例により具体的に説明するが、本発明は実施例のみに限定されるものではない。なお、実施例で用いた原料、及び物性試験の測定法は次の通りである。
1.原料
(1)ポリアミド樹脂〔商品名:A1030BRL、ユニチカ社製〕
(2)PTFE1:三幸ファインマテリアル社製 エースフロン SK45(分子量 1500万 平均粒径200μm)
(3)PTFE2:三幸ファインマテリアル社製 エースフロン SA60(分子量 1300万 平均粒径50μm)
(4)PTFE3:三幸ファインマテリアル社製 エースフロン SK50(分子量 1500万 平均粒径350μm)
(5)PTFE4:三幸ファインマテリアル社製 エースフロン S(分子量 15万 平均粒径25μm)
2.測定法
(a)曲げ強度:ASTM D790に準拠して測定した。75MPa以上が好ましい。
(b)曲げ弾性率:ASTM D790に準拠して測定した。2.0GPa以上が好ましい。
(c)衝撃強さ:ASTM D256に準拠して測定した。45J/m以上が好ましい。
(d)摩擦係数:樹脂組成物を用いて、外径25.6mm、内径20mm、厚み15mmの円筒形の試験片を作製した。次いで、鈴木式摩擦摩耗試験機(東洋測器社製 C-M型)の摩擦力検出器を用いて、荷重40kgf/cm2の条件で、1時間後の摩擦係数を測定した。摩擦係数は0.25以下が好ましい。
(実施例1)
ポリアミド樹脂80質量部とPTFE1の20質量部とを二軸押出機(東芝機械社製、TEM37−BS)にて樹脂温度260℃で溶融混練押出し、ペレット化した。次いで、このペレットを乾燥した後、射出成形機(東芝機械社製、IS100E−3A)を用いて、シリンダー温度260℃、金型温度100℃の条件で射出成形することにより、各種試験片を作製した。これらの試験片を曲げ強度、曲げ弾性率、摩擦係数の測定に供した。
(実施例2〜3、比較例1〜5)
ポリアミド樹脂の配合割合とPTFEの種類及び配合割合を表1のように変更した以外は、実施例1と同様にして試験片を作製し、それぞれ物性試験に供した。
実施例1〜3及び比較例1〜5で得られた試験片の評価結果を併せて表1に示す。
1.原料
(1)ポリアミド樹脂〔商品名:A1030BRL、ユニチカ社製〕
(2)PTFE1:三幸ファインマテリアル社製 エースフロン SK45(分子量 1500万 平均粒径200μm)
(3)PTFE2:三幸ファインマテリアル社製 エースフロン SA60(分子量 1300万 平均粒径50μm)
(4)PTFE3:三幸ファインマテリアル社製 エースフロン SK50(分子量 1500万 平均粒径350μm)
(5)PTFE4:三幸ファインマテリアル社製 エースフロン S(分子量 15万 平均粒径25μm)
2.測定法
(a)曲げ強度:ASTM D790に準拠して測定した。75MPa以上が好ましい。
(b)曲げ弾性率:ASTM D790に準拠して測定した。2.0GPa以上が好ましい。
(c)衝撃強さ:ASTM D256に準拠して測定した。45J/m以上が好ましい。
(d)摩擦係数:樹脂組成物を用いて、外径25.6mm、内径20mm、厚み15mmの円筒形の試験片を作製した。次いで、鈴木式摩擦摩耗試験機(東洋測器社製 C-M型)の摩擦力検出器を用いて、荷重40kgf/cm2の条件で、1時間後の摩擦係数を測定した。摩擦係数は0.25以下が好ましい。
(実施例1)
ポリアミド樹脂80質量部とPTFE1の20質量部とを二軸押出機(東芝機械社製、TEM37−BS)にて樹脂温度260℃で溶融混練押出し、ペレット化した。次いで、このペレットを乾燥した後、射出成形機(東芝機械社製、IS100E−3A)を用いて、シリンダー温度260℃、金型温度100℃の条件で射出成形することにより、各種試験片を作製した。これらの試験片を曲げ強度、曲げ弾性率、摩擦係数の測定に供した。
(実施例2〜3、比較例1〜5)
ポリアミド樹脂の配合割合とPTFEの種類及び配合割合を表1のように変更した以外は、実施例1と同様にして試験片を作製し、それぞれ物性試験に供した。
実施例1〜3及び比較例1〜5で得られた試験片の評価結果を併せて表1に示す。
一方、比較例1は、ポリアミド樹脂のみを用いたため、その試験片は機械特性には優れているものの、摩擦係数が大きくて摺動性が劣るものであった。また、比較例2は、ポリアミド樹脂の配合割合が本発明の下限より少なかったため、その試験片は機械特性に劣るものとなった。
次に、比較例3は、PTFEの粒径が、本発明の上限より大きかったため、溶融押出し時にサージングが発生し、ペレットを作製できなかった。さらに、比較例4及び5は、PTFEの分子量とその平均粒径が本発明の下限より小さかったため、試験片は摩擦係数が大きくて摺動性が劣るものであった。
Claims (1)
- ポリアミド樹脂と数平均分子量1000万〜2000万で平均粒径50〜200μmのポリテトラフルオロエチレン粉末とからなり、ポリアミド樹脂がマトリックスを形成し、かつポリテトラフルオロエチレン粉末が5〜40質量%を占める溶融成形可能な摺動部材用熱可塑性樹脂組成物。
Priority Applications (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
JP2005260912A JP2007070538A (ja) | 2005-09-08 | 2005-09-08 | 摺動部材用熱可塑性樹脂組成物 |
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Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
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JP2005260912A JP2007070538A (ja) | 2005-09-08 | 2005-09-08 | 摺動部材用熱可塑性樹脂組成物 |
Publications (1)
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JP2007070538A true JP2007070538A (ja) | 2007-03-22 |
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JP2005260912A Pending JP2007070538A (ja) | 2005-09-08 | 2005-09-08 | 摺動部材用熱可塑性樹脂組成物 |
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Cited By (3)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
US20100080959A1 (en) * | 2008-09-26 | 2010-04-01 | Whitford Corporation | Blended fluoropolymer compositions and coatings for flexible substrates |
US8349434B2 (en) | 2008-09-26 | 2013-01-08 | Whitford Corporation, Inc. | Blended fluoropolymer coatings for rigid substrates |
CN114437542A (zh) * | 2022-02-21 | 2022-05-06 | 宁波星锐能源科技有限公司 | 一种用于碱锰电池密封圈的尼龙612复合材料及其制备方法 |
-
2005
- 2005-09-08 JP JP2005260912A patent/JP2007070538A/ja active Pending
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US20100080959A1 (en) * | 2008-09-26 | 2010-04-01 | Whitford Corporation | Blended fluoropolymer compositions and coatings for flexible substrates |
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US8404309B2 (en) * | 2008-09-26 | 2013-03-26 | Whitford Corporation | Blended fluoropolymer compositions and coatings for flexible substrates |
US9090778B2 (en) | 2008-09-26 | 2015-07-28 | Whitford Corporation | Blended fluoropolymer compositions and coatings for flexible substrates |
CN114437542A (zh) * | 2022-02-21 | 2022-05-06 | 宁波星锐能源科技有限公司 | 一种用于碱锰电池密封圈的尼龙612复合材料及其制备方法 |
CN114437542B (zh) * | 2022-02-21 | 2023-10-17 | 宁波星锐能源科技有限公司 | 一种用于碱锰电池密封圈的尼龙612复合材料及其制备方法 |
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