JP2013040223A - ポリアセタール樹脂組成物、及び摺動部品 - Google Patents
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Abstract
【解決手段】不安定末端基量が0.5重量%以下である(a)ポリアセタール樹脂100重量部に対して、アスペクト比が1〜20、αセルロース含有率が98〜100%の(b)セルロース繊維パウダーを10〜150重量部、(c)ヒンダードフェノール系酸化防止剤を0.01〜3重量部、アミノトリアジン化合物、グアナミン化合物、ヒドラジド化合物及びポリアミドから選ばれた少なくとも一種の(d)窒素含有化合物を0.01〜3重量部、分子中に少なくとも1つの水酸基を有する(e)長鎖脂肪酸誘導体を0.01〜3重量部含有してなるポリアセタール樹脂組成物とする。
【選択図】なし
Description
(測定方法)
8gのポリアセタール樹脂組成物から構成される樹脂ペレットを、200℃に調整された金属製シリンダーに内に充填し、前記樹脂ペレットを溶融させた状態で5分間保持した。続いて、前記金属製シリンダーに連結されたガラス製吸収ビンに窒素を流しながら溶融樹脂から発生したホルムアルデヒドガスを窒素気流と共に排出することで、吸収ビン内の蒸留水にホルムアルデヒドガスを吸収させた。蒸留水に吸収されたホルムアルデヒドをJIS K0102に準拠した方法で定量し、評価試料(樹脂組成物)に対する割合として算出した。
(a)成分のポリアセタール樹脂は、オキシメチレン基(−OCH2−)を主たる構成単位とする高分子化合物であり、実質的にオキシメチレン単位の繰返しのみからなるポリアセタールホモポリマー、オキシメチレン単位以外に他のコモノマー単位を含有するポリアセタールコポリマーが代表的な樹脂である。更に、ポリアセタール樹脂には、分岐形成成分や架橋形成成分を共重合することにより分岐構造や架橋構造が導入された共重合体や、オキシメチレン基の繰返しからなる重合体単位と他の重合体単位とを有するブロック共重合体やグラフト共重合体なども含まれる。これらのポリアセタール樹脂は、単独で又は二種以上組み合わせて使用できる。
本発明に使用する(b)セルロース繊維パウダーは、精製パルプを原料とし、パウダー形状としたものであり、そのアスペクト比は1〜25である。特に、好ましいアスペクト比は1.2〜20である。(b)セルロース繊維パウダーのアスペクト比が25を上回る場合には、セルロース繊維パウダーの分散性が悪化するため好ましくない。なお、アスペクト比は、SEM(走査電子顕微鏡)又は光学顕微鏡による観察などにより測定することができる。また、セルロース繊維パウダーのアスペクト比は、セルロース繊維パウダーが粒子形状となっている場合は、その粒子形状から算出することができる。
本発明のポリアセタール樹脂組成物は、(c)ヒンダードフェノール系化合物を用いることで、機械的特性の改善が安定して得られる。(c)ヒンダードフェノール系化合物としては、単環式ヒンダードフェノール化合物(例えば、2,6−ジ−t−ブチル−p−クレゾールなど)、炭化水素基又はイオウ原子を含む基で連結された多環式ヒンダードフェノール化合物(例えば、2,2’−メチレンビス(4−メチル−6−t−ブチルフェノール)、4,4’−メチレンビス(2,6−ジ−t−ブチルフェノール)、1,1,3−トリス(2−メチル−4−ヒドロキシ−5−t−ブチルフェニル)ブタン、4,4’−ブチリデンビス(3−メチル−6−t−ブチルフェノール)、1,3,5−トリメチル−2,4,6−トリス(3,5−ジ−t−ブチル−4−ヒドロキシベンジル)ベンゼン、4,4’−チオビス(3−メチル−6−t−ブチルフェノール)など)、エステル基又はアミド基を有するヒンダードフェノール化合物(例えば、n−オクタデシル−3−(4’−ヒドロキシ−3’,5’−ジ−t−ブチルフェニル)プロピオネート、n−オクタデシル−2−(4’−ヒドロキシ−3’,5’−ジ−t−ブチルフェニル)プロピオネート、1,6−ヘキサンジオール−ビス[3−(3,5−ジ−t−ブチル−4−ヒドロキシフェニル)プロピオネート]、トリエチレングリコール−ビス[3−(3−t−ブチル−5−メチル−4−ヒドロキシフェニル)プロピオネート]、ペンタエリスリトールテトラキス[3−(3,5−ジ−t−ブチル−4−ヒドロキシフェニル)プロピオネート]、3,9−ビス{2−[3−(3−t−ブチル−4−ヒドロキシ−5−メチルフェニル)プロピオニルオキシ]−1,1−ジメチルエチル}−2,4,8,10−テトラオキサスピロ[5.5]ウンデカン、2−t−ブチル−6−(3’−t−ブチル−5’−メチル−2’−ヒドロキシベンジル)−4−メチルフェニルアクリレート、2−[1−(2−ヒドロキシ−3,5−ジ−t−ペンチルフェニル)エチル]−4,6−ジ−t−ペンチルフェニルアクリレート、ジ−n−オクタデシル−3,5−ジ−t−ブチル−4−ヒドロキシベンジルホスホネート、N,N’−ヘキサメチレンビス(3,5−ジ−t−ブチル−4−ヒドロキシ−ジヒドロシンナムアミド、N,N’−エチレンビス[3−(3,5−ジ−t−ブチル−4−ヒドロキシフェニル)プロピオンアミド]、N,N’−テトラメチレンビス[3−(3,5−ジ−t−ブチル−4−ヒドロキシフェニル)プロピオンアミド]、N,N’−ヘキサメチレンビス[3−(3,5−ジ−t−ブチル−4−ヒドロキシフェニル)プロピオンアミド]、N,N’−エチレンビス[3−(3−t−ブチル−5−メチル−4−ヒドロキシフェニル)プロピオンアミド]、N,N’−ヘキサメチレンビス[3−(3−t−ブチル−5−メチル−4−ヒドロキシフェニル)プロピオンアミド]、N,N’−ビス[3−(3,5−ジ−t−ブチル−4−ヒドロキシフェニル)プロピオニル]ヒドラジン、N,N’−ビス[3−(3−t−ブチル−5−メチル−4−ヒドロキシフェニル)プロピオニル]ヒドラジン、1,3,5−トリス(3,5−ジ−t−ブチル−4−ヒドロキシベンジル)イソシアヌレート、1,3,5−トリス(4−t−ブチル−3−ヒドロキシ−2,6−ジメチルベンジル)イソシアヌレートなど)が挙げられる。
本発明のポリアセタール樹脂組成物は、アミノトリアジン化合物、グアナミン化合物、ヒドラジド化合物及びポリアミドから選ばれた少なくとも一種の(d)窒素含有化合物を用いることで、機械的特性の改善が安定して得られ、溶融安定性も向上する。
本発明のポリアセタール樹脂組成物は、分子中に少なくとも1つの水酸基を有する(e)長鎖脂肪酸誘導体の少なくとも一種を用いることで、ホルムアルデヒド発生量が低く、磨耗量及び摩擦係数の低減に優れた樹脂組成物が安定して得られ、樹脂組成物の溶融加工性も向上する。
本発明のポリアセタール樹脂組成物には、(a)ポリアセタール樹脂と(b)セルロース繊維パウダーとの密着性を改善する物質を配合することができる。ここで、密着性を改善する物質としては、イソシアネート化合物、イソチオシオネート化合物、及びそれらの変性体イソシアネート化合物、熱可塑性ポリウレタン樹脂、α,β−モノオレフィン性不飽和カルボン酸の酸無水物の重合体及び共重合体、ホウ酸化合物などが挙げられる。
本発明において、上記ポリアセタール樹脂組成物の調製方法の具体的態様は特に限定されるものではなく、一般に合成樹脂組成物又はその成形品の調製法として公知の設備と方法により調製することができる。すなわち、必要な成分を混合し、押出機又はその他の溶融混練装置を使用して混練し、成形用ペレットとして調製することができる。また、押出機又はその他の溶融混練装置は複数使用してもよい。特に、本発明の樹脂組成物の調製に使用される押出機としては、機械的特性の改善とセルロース繊維パウダーの分散性の両立の観点から、二軸押出機を用いることが好ましい。
本発明のポリアセタール樹脂組成物を原料として、従来公知の成形方法(例えば、射出成形、押出成形、圧縮成形、ブロー成形、真空成形、発泡成形、回転成形、ガスインジェクション成形などの方法)を採用することで、種々の成形品を成形することができる。特に、射出成形に好適である。
使用した成分の詳細は、以下のとおりである。
(a)ポリアセタール樹脂
(a−1)トリオキサン96.5重量%と1,3−ジオキソラン3.5重量%を共重合して得られるポリアセタール樹脂、不安定末端基量0.2重量%、メルトインデックス=27g/10分(ポリプラスチックス(株)製)
(b)セルロース繊維パウダー
(b−1)ARBOCEL BWW40、アスペクト比10、平均繊維長200μm、αセルロース含有率約99.5重量%(レッテンマイヤー社製)
(b−2)KCフロックW−50GK アスペクト比1〜2、αセルロース含有率99重量%以上(日本製紙ケミカル製)
(b−3)ARBOCEL ZZ 8−1、アスペクト比24.4、平均繊維長1100μm、αセルロース含有率75〜85重量%(レッテンマイヤー社製)
(b’)その他のセルロース系物質
(b’−4)パルプ、αセルロース含有率約95重量%((株)日本製紙グループ製)
(c)ヒンダードフェノール系酸化防止剤
(c−1)ペンタエリスリトールテトラキス[3−(3,5−ジ−t−ブチル−4−ヒドロキシフェニル)プロピオネート]
(d)窒素含有化合物
(d−1)メラミン
(e)分子中に少なくとも1つの水酸基を有する長鎖脂肪酸誘導体
(e−1)グリセリンモノステアリン酸エステル
(e’)その他の長鎖脂肪酸誘導体
(e’−2)エチレンビスステアリルアミド
(e’−3)ペンタエリスリトールステアリン酸フルエステル
(e’−4)ステアリン酸ステアリル
表1に示す割合で、(a)ポリアセタール樹脂、(b)セルロース繊維パウダー、(c)ヒンダードフェノール系酸化防止剤、(d)窒素含有化合物、及び分子中に少なくとも1つの水酸基を有する(e)長鎖脂肪酸誘導体を二軸押出機で溶融混錬し、ペレット状のポリアセタール樹脂組成物を調製した。
〔押出条件〕
押出機:TEX−30α(L/D=38.5)、(株)日本製鋼所製
スクリュー回転数:129rpm
バレル温度:C2=160℃、C3〜C11・D=200℃
〔成形条件〕
成形機:ROBOSHOT S2000i100B、スクリュー径28mm、ファナック社製
シリンダー温度:200℃
金型温度:90℃(水温調)
試験方法の詳細は、以下のとおりである。
実施例、比較例で調製したペレット状の組成物(試料)8gを、200℃に調整された金属製シリンダーに内に充填し、上記樹脂ペレットを溶融させた状態で5分間保持した。ここで、使用した金属製シリンダーは、蒸留水を入れたガラス製吸引ビンと連結している。
続いて、上記金属製シリンダーに連結されたガラス製吸収ビンに窒素を流しながら、溶融樹脂から発生したホルムアルデヒドガスを、窒素気流と共に、ガラス製吸引ビン内の蒸留水に排出することで、吸収ビン内の蒸留水にホルムアルデヒドガスを吸収させた。蒸留水に吸収されたホルムアルデヒドをJIS K0102に準拠した方法で定量し、評価試料(組成物)に対する割合として算出した。
JIS K7218に準拠した回転式摩擦磨耗試験機を用い、実施例及び比較例の樹脂組成物から成形した同規格A法指定の中空円筒試験片を、炭素鋼材(S45C)を相手材として、150rpm、20kgfの条件で24時間摺動させ、自材(樹脂組成物)の磨耗量(mg)、及び、S45Cの磨耗量(mg)を測定した。又、同条件にて、摺動試験を行った24時間後の摩擦係数を測定した。
Claims (6)
- 不安定末端基量が0.5重量%以下である(a)ポリアセタール樹脂100重量部に対して、
アスペクト比が1〜20、αセルロース含有率が98〜100%の(b)セルロース繊維パウダーを10〜150重量部、
(c)ヒンダードフェノール系酸化防止剤を0.01〜3重量部、
アミノトリアジン化合物、グアナミン化合物、ヒドラジド化合物及びポリアミドから選ばれた少なくとも一種の(d)窒素含有化合物を0.01〜3重量部、
分子中に少なくとも1つの水酸基を有する(e)長鎖脂肪酸誘導体を0.01〜3重量部含有してなるポリアセタール樹脂組成物。 - 前記(a)ポリアセタール樹脂のメルトインデックス(ASTM−D1238に準拠、190℃、2.16kgf)が10〜50g/10分である、請求項1記載のポリアセタール樹脂組成物。
- 下記の測定方法によるホルムアルデヒド発生量が100ppm以下である、請求項1又は2記載のポリアセタール樹脂組成物。
(測定方法)
8gのポリアセタール樹脂組成物から構成される樹脂ペレットを、200℃に調整された金属製シリンダーに内に充填し、前記樹脂ペレットを溶融させた状態で5分間保持した。続いて、前記金属製シリンダーに連結されたガラス製吸収ビンに窒素を流しながら溶融樹脂から発生したホルムアルデヒドガスを窒素気流と共に排出することで、吸収ビン内の蒸留水にホルムアルデヒドガスを吸収させた。蒸留水に吸収されたホルムアルデヒドをJIS K0102に準拠した方法で定量し、評価試料(樹脂組成物)に対する割合として算出した。 - JIS K7218に記載されたA法に基づいて、請求項1から3のいずれかに記載のポリアセタール樹脂組成物を成形してなる中空円筒試験片を成形し、前記中空円筒試験片と炭素鋼材(S45C)とを、150rpm、20kgfの条件で24時間摺動させた場合の、前記中空円筒試験片の摩耗量が20mg以下であり、前記炭素鋼材(S45C)の磨耗量が0.2mg以下である摩耗特性を有する請求項1から3のいずれかに記載のポリアセタール樹脂組成物。
- JIS K7218に記載されたA法に基づいて、請求項1から4のいずれかに記載のポリアセタール樹脂組成物を成形してなる中空円筒試験片を成形し、前記中空円筒試験片と炭素鋼材(S45C)とを、150rpm、20kgfの条件で24時間摺動させた後の、前記中空円筒試験片の前記炭素鋼材に対する摩擦係数が0.3μs以下である摩擦特性を有する請求項1から4いずれかに記載のポリアセタール樹脂組成物。
- 請求項1から5いずれか1項記載のポリアセタール樹脂組成物を成形してなる摺動部品。
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