JP2009030005A - ポリアセタール樹脂を用いた摺動部材 - Google Patents

Abstract

【課題】ポリアセタール樹脂中に弗素系樹脂を微分散させて良好な摺動特性と機械的特性を有するポリアセタール樹脂を用いた摺動部材を提供することにある。
【解決手段】ポリアセタール樹脂中に弗素系樹脂を分散させた摺動部材であって、分散助剤として界面活性剤をポリアセタール樹脂と弗素系樹脂の合計量１００質量部に対して０．０５〜６質量部配合したポリアセタール樹脂を用いた摺動部材にあり、弗素系樹脂をポリアセタール樹脂中に微分散して良好な摺動特性を付与する。
【選択図】なし

Description

本発明は、ポリアセタール樹脂中に弗素系樹脂を微分散させて良好な摺動特性を有するポリアセタール樹脂を用いた摺動部材に関する。

従来、軸受け、歯車部品等には、ポリアセタール、ポリアミド、ポリエステル及びポリカーボネート等の熱可塑性樹脂は、摩擦摩耗特性を改良するために、フッ素樹脂、超高分子量ポリエチレン、二硫化モリブデン、グラファイトが混入されたものが知られている。

また、特許文献１には、ポリアセタール樹脂を含む熱可塑性樹脂にポリテトラフルオロエチレンからなる潤滑剤及びガラス繊維のような繊維材料を含む高度の摩擦摩耗特性を有する成形材料について記載されている。

更に、特許文献２には、ポリアセタール樹脂、ポリテトラフルオロエチレン、カーボンブラック、熱安定剤、成形性改良剤を用いた摺動特性を改善したポリアセタール樹脂組成物について開示されている。
特開平９−２７２８０２号公報 特開平１１−２２２５４８号公報

しかし、従来のポリアセタール樹脂組成物のように、ポリアセタール樹脂中にポリテトラフルオロエチレンを混入した場合には、ポリテトラフルオロエチレンの２次粒子径が５０μｍ以上を大きく、その分散状態も悪くなっていることが判った。このため、ポリアセタール樹脂組成物は十分な摺動特性が得られず摩耗が大きくなり、また亀裂が入りやすく、破損しやすくなる問題があった。

本発明は上記の問題を解決することを目的とし、ポリアセタール樹脂中に弗素系樹脂を微分散させて良好な摺動特性と機械的特性を有するポリアセタール樹脂を用いた摺動部材を提供することにある。

即ち、本発明は上述の課題を解決するためになされたものであって、請求項１記載の発明は、ポリアセタール樹脂中に弗素系樹脂を分散させた摺動部材であって、分散助剤として界面活性剤をポリアセタール樹脂と弗素系樹脂の合計量１００質量部に対して０．０５〜６質量部配合したことを特徴とするポリアセタール樹脂を用いた摺動部材にあり、弗素系樹脂をポリアセタール樹脂中に微分散させる。

本願請求項２記載の発明は、分散助剤の添加量がポリアセタール樹脂と弗素系樹脂の合計樹脂量１００質量部に対して０．１〜０．５質量であるポリアセタール樹脂を用いた摺動部材により、これにより弗素系樹脂がポリアセタール樹脂中により細かく微分散する。

本願請求項３記載の発明は、分散助剤がステアリン酸カルシウム、１２ヒドロキシステアリン酸カルシウム、そしてステアリン酸マグネシウムから選ばれた少なくとも一種の界面活性剤であるポリアセタール樹脂を用いた摺動部材である。

本願請求項４記載の発明は、弗素系樹脂の添加量が、ポリアセタール樹脂と弗素系樹脂の合計樹脂量に対して１０〜４０質量％であり、この範囲であれば弗素系樹脂が微分散することで良好な摺動特性と機械的特性を有する。

本願請求項５記載の発明は、ポリアセタール樹脂中に分散している弗素系樹脂の２次粒子径が５０μｍ以下であるポリアセタール樹脂を用いた摺動部材であり、弗素系樹脂が微分散することで良好な摺動特性と機械的特性を有する。

本発明は、分散助剤として界面活性剤をポリアセタール樹脂と弗素系樹脂の合計量１００質量部に対して０．０５〜６質量部配合することにより、弗素系樹脂の２次粒子径を小さくして分散状態を良くし、これにより摺動特性および耐摩耗性を向上させ、また機械的特性の低下を抑えることができる。

本発明で使用するポリアセタール樹脂としては、ポリアセタールホモポリマー及び主鎖の大部分がオキシメチレン連鎖よりなるポリアセタールコポリマーのいずれも使用できる。また、ポリアセタールを公知の方法で架橋あるいはグラフト共重合して変性させたものも使用でき、また重合度等も特に制限はない。ポリアセタール樹脂の添加量はポリアセタール樹脂と弗素系樹脂の合計樹脂量に対して６０〜９５重量％である。

本発明で使用する弗素系樹脂は、摩擦低減材の機能を有する樹脂であり、例えばポリテトラフルオロエチレン、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、エチレン・テトラフルオロエチレン等がある。

弗素系樹脂の添加量は、ポリアセタール樹脂と弗素系樹脂の合計樹脂量に対して５〜４０質量％、より好ましくは２０〜３０質量％であり、５質量％未満では弗素系樹脂が摩擦低減材として機能しなくなり、一方４０質量％を越えると機械的性質が低下するといった問題が発生する。

本発明で使用する分散助剤としては、ステアリン酸カルシウム、１２ヒドロキシステアリン酸カルシウム、ステアリン酸マグネシウム等界面活性剤であり、これらは一種もしくは２種以上使用することができる。上記分散助剤は極性の高いポリアセタール樹脂と極性の低い弗素系樹脂を混ざりやすくし、連続相となるポリアセタール樹脂中に分散相の弗素系樹脂を均一に微分散させる機能を有している。分散した弗素系樹脂の２次粒子径は５０μｍ以下、好ましくは１０μｍ以下である。ここで言う２次粒子径とは、電子顕微鏡で観測される弗素樹脂系粒子（１次粒子）の凝集体の粒径をいう。

上記分散助剤の添加量は、ポリアセタール樹脂と弗素系樹脂の合計樹脂量１００質量部に対して０．０５〜６質量部であり、より好ましくは０．１〜０．５質量部であり、０．０５質量部未満では弗素系樹脂の分散効果がなく、一方６質量部を越えると弗素系樹脂の分散状態や耐摩耗性が良好であるが、降伏強度等の機械的特性が低下する。

上記摺動部材の製造方法は、ペレット状のポリアセタール樹脂中に粉末状の弗素系樹脂、粉末状の分散助剤をドライブレンドした後、この混合物をホッパーに投入して温度１７０〜２１０℃の範囲に調節された二軸押出機によって筒状、棒状、板状等の所定形状に押出成形して摺動部材にすることができる。

以下、本発明を実施例に基づいて説明する。これらの例は単なる例示であって、本発明を何ら限定するものではない。

実施例１〜７、比較例１〜２
ポリアセタール樹脂ペレット、ポリテトラフルオロエチレン粉体に、分散助剤（ステアリン酸カルシウム１２ヒドロキシステアリン酸カルシウム、あるいはステアリン酸マグネシウム）の所定量を室温でドライブレンドした後、このブレンド物を二軸押出機（日本製鋼所社製：ＴＥＸ４４α２）の主フィーダに投入し、押出条件（温度１８０〜２００℃、回転数１５０ｒｐｍ、吐出量２０ｋｇ／時間）で所定の試験片を成形し、得られた試験片を用いてスラスト試験、引張り試験、そしてポリテトラフルオロエチレンの分散状態を調べた。その結果を表１に示す。

上記スラスト試験としては、試験片（内径２０ｍｍ、外径２５．６ｍｍの円筒形状）を用いて面圧３ＭＰａ、すべり速度０．５ｍ／秒、雰囲気温度８０℃で摩耗を行い、試験時間３６時間後における試験前後における試験片の厚みの減少量を摩耗量とした。

引張り試験では、ＪＩＳ Ｋ ７１１３に準拠し、雰囲気温度は室温（２３℃）で引張り速度１０ｍｍ／分で行った。

ポリテトラフルオロエチレンの分散状態は、試験片を捜査型電子顕微鏡で撮影後、目視して観察した。２次粒子径が１０μｍ未満の場合には分散状態が極めて良好で◎、１０〜２０μｍの場合には分散状態が非常に良好で○、２次粒子径が２０〜５０μｍの場合には良好で△、２次粒子径が５０μｍを越える場合には、分散状態が悪く×とした。

その結果、分散助剤を加えないもの（比較例１）や添加量が少ないもの（比較例２）と比べ、所定量の分散助剤を加えたことによりポリテトラフルオロエチレンの分散状態は向上し、耐摩耗性も良くなっている。ただし、実施例４のように分散助剤の添加量が多くなってくると、耐摩耗性は向上しているものの降伏強度が低下する傾向にあることが判る。

本発明の摺動部材は、軸受け部材、歯車、ローラー、また自動車部品の振動減衰部材に組み込まれる筒状の摩擦部材等に適用可能である。

Claims (5)

1. ポリアセタール樹脂中に弗素系樹脂を分散させた摺動部材であって、分散助剤として界面活性剤をポリアセタール樹脂と弗素系樹脂の合計樹脂量１００質量部に対して０．０５〜６質量部配合したことを特徴とするポリアセタール樹脂を用いた摺動部材。
2. 分散助剤の添加量がポリアセタール樹脂と弗素系樹脂の合計樹脂量１００質量部に対して０．１〜０．５質量である請求項１記載のポリアセタール樹脂を用いた摺動部材。
3. 分散助剤がステアリン酸カルシウム、１２ヒドロキシステアリン酸カルシウム、そしてステアリン酸マグネシウムから選ばれた少なくとも一種の界面活性剤である請求項１または２記載のポリアセタール樹脂を用いた摺動部材。
4. 弗素系樹脂の添加量は、ポリアセタール樹脂と弗素系樹脂の合計樹脂量に対して５〜４０質量％である請求項１乃至３の何れかに記載のポリアセタール樹脂を用いた摺動部材。
5. ポリアセタール樹脂中に分散している弗素系樹脂の２次粒子径が５０μｍ以下である請求項１乃至４の何れかに記載のポリアセタール樹脂を用いた摺動部材。