JP2014025023A - Sliding member - Google Patents
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Abstract
Description
本発明は、摩擦・摩耗特性が向上した摺動部材に関する。 The present invention relates to a sliding member having improved friction and wear characteristics.
近年、機械・電気分野では、軽量化や低コスト化を目的に金属部品から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軸受け、ギア、ウオーム、摺動筒なども様々な樹脂材料が用いられている。従来、このような用途に用いる摺動性に優れる樹脂としては、脂肪族ポリアミド、ポリアセタール等が知られている。 In recent years, in the mechanical and electrical fields, replacement of metal parts with resin parts has been actively studied for the purpose of weight reduction and cost reduction. Bearings, gears, worms, sliding cylinders, etc. that require slidability Various resin materials are also used. Conventionally, aliphatic polyamide, polyacetal, and the like are known as resins having excellent slidability used for such applications.
しかしながら、上記樹脂は、比較的低加重、低速度の摩擦・摩耗条件下では問題なく使用できるが、高加重、高速度条件下では摩擦・摩耗しやすくなり、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った。
このような背景のなか、脂肪族ポリアミドに対し、各種補強材、添加剤を配合し、機械的特性を改善しつつ、摺動性を向上させることが試みられている。
However, the above resins can be used without problems under relatively low load and low speed friction / wear conditions, but they are susceptible to friction and wear under high load and high speed conditions, and melt due to frictional heat. There was a drawback that it could not be used.
Against this background, attempts have been made to improve sliding properties while improving mechanical properties by blending various reinforcing materials and additives with aliphatic polyamides.
特許文献１には、ポリアミド樹脂にワラストナイトと酸変性スチレン系共重合体と酸変性高密度ポリエチレンとをブレンドした樹脂組成物が提案されている。特許文献２には、ポリアミド樹脂と重量平均分子量５万〜４０万の酸変性高密度ポリエチレンとからなる樹脂組成物が提案されている。しかしながら、このような樹脂組成物であっても、摩耗量が多く摩耗特性に劣るものであった。また、耐衝撃性も劣った。 Patent Document 1 proposes a resin composition in which a polyamide resin is blended with wollastonite, an acid-modified styrene copolymer, and acid-modified high-density polyethylene. Patent Document 2 proposes a resin composition comprising a polyamide resin and an acid-modified high-density polyethylene having a weight average molecular weight of 50,000 to 400,000. However, even such a resin composition has a large amount of wear and is inferior in wear characteristics. Also, the impact resistance was poor.
一方で、上記樹脂組成に対し、さらにエラストマーを配合し耐衝撃性の改善を図ることも行われている On the other hand, an elastomer is further blended with the resin composition to improve impact resistance.
特許文献３、４には、ポリアミド樹脂にエラストマーおよび無機フィラーをブレンドした樹脂組成物が提案されている。しかし、このような樹脂組成物はポリアミド樹脂の割合が非常に少なくなってしまい、耐摩耗性や成形性が低下するという問題があった。 Patent Documents 3 and 4 propose resin compositions obtained by blending an elastomer and an inorganic filler with a polyamide resin. However, such a resin composition has a problem that the ratio of the polyamide resin is extremely reduced, and the wear resistance and moldability are lowered.
上記課題に対し、ポリアミド樹脂に、摺動性改良剤として、例えば、フッ素系共重合体、二硫化モリブデン、黒鉛、リン酸塩粉末などをブレンドした樹脂組成物が検討されている。しかし、このような樹脂組成物は、前記添加物を多量に配合すると、摺動性を向上させられるが、その反面樹脂組成物の機械的特性や耐熱性が低下するという問題があった。また、フッ素系共重合体は摺動性改良剤としてよく知られているが、一般に高価であるため、これを使用すると経済的とは言えないものであった。 In response to the above problems, a resin composition obtained by blending, for example, a fluorine-based copolymer, molybdenum disulfide, graphite, phosphate powder, or the like as a slidability improver with a polyamide resin has been studied. However, although such a resin composition can improve the slidability when a large amount of the additive is blended, there is a problem that the mechanical properties and heat resistance of the resin composition are lowered. In addition, fluorine-based copolymers are well known as slidability improvers, but are generally expensive and thus cannot be economically used.
一方、ナイロン６やナイロン６６に、低分子量のシリコンオイルやワックスなどの潤滑剤をブレンドした樹脂組成物が検討されている。しかし、このような潤滑剤を配合した樹脂組成物は、短期間の使用では十分な摺動性が得られるが、長期間使用すると低分子量の潤滑剤が樹脂組成物の表面にしみだしてしまい、性能が持続しないという問題点があった。 On the other hand, resin compositions obtained by blending a lubricant such as low molecular weight silicone oil or wax with nylon 6 or nylon 66 have been studied. However, a resin composition containing such a lubricant provides sufficient slidability when used for a short period of time, but when used for a long period of time, a low molecular weight lubricant oozes out on the surface of the resin composition, There was a problem that the performance did not last.
本発明は、長期にわたって使用が可能な優れた機械的特性、摩擦・磨耗特性を有する摺動部材を提供することを目的とする。 An object of this invention is to provide the sliding member which has the outstanding mechanical characteristic which can be used for a long term, and a friction and wear characteristic.
本発明者らは、前記課題を解決するために鋭意研究を重ねた結果、本発明に到達した。 The inventors of the present invention have arrived at the present invention as a result of intensive studies to solve the above problems.
すなわち、本発明の要旨は下記の通りである。
（１）ポリアミド樹脂（Ａ）１００質量部に対し高級脂肪酸金属塩（Ｂ）０．１〜５．０質量部を含む摺動部材であって、ＪＩＳ Ｋ７２１８Ａ法で測定される比摩耗量が１２ｍｍ３／ｋｍ・ｋＮ未満である摺動部材。
（２）９６質量％濃硫酸を溶媒とし、温度２５℃、濃度１ｇ／ｄｌの条件で測定したポ
リアミド樹脂（Ａ）の相対粘度が２．０〜４．０であることを特徴とする（１）の摺動部材。
（３）高級脂肪酸金属塩（Ｂ）の融点が１５０〜３００℃であることを特徴とする（１）または（２）の摺動部材。
（４）高級脂肪酸金属塩（Ｂ）がベヘン酸ナトリウムであることを特徴とする（３）の摺動部材。
（５）（１）〜（４）の摺動部材を用いてなる摺動筒。
That is, the gist of the present invention is as follows.
(1) A sliding member containing 0.1 to 5.0 parts by mass of a higher fatty acid metal salt (B) with respect to 100 parts by mass of the polyamide resin (A), and the specific wear amount measured by the JIS K7218A method is 12 mm. The sliding member which is less than 3 / km * kN.
(2) The polyamide resin (A) has a relative viscosity of 2.0 to 4.0 measured using 96% by mass concentrated sulfuric acid as a solvent at a temperature of 25 ° C. and a concentration of 1 g / dl (1). ) Sliding member.
(3) The sliding member according to (1) or (2), wherein the higher fatty acid metal salt (B) has a melting point of 150 to 300 ° C.
(4) The sliding member according to (3), wherein the higher fatty acid metal salt (B) is sodium behenate.
(5) A sliding cylinder using the sliding member of (1) to (4).
本発明によれば、長期にわたって使用が可能な優れた機械的特性、摩擦・磨耗特性を有する摺動部材が得られる。 According to the present invention, it is possible to obtain a sliding member having excellent mechanical characteristics, friction and wear characteristics that can be used over a long period of time.
以下、本発明を詳細に説明する。 Hereinafter, the present invention will be described in detail.
本発明におけるポリアミド樹脂（Ａ）は、主鎖中にアミド結合を有する重合体でよく、ポリε−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）、ポリウンデカナミド（ナイロン１１）、ポリドデカナミド（ナイロン１２）、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アミド（ナイロン６Ｔ）、ポリノナメチレンテレフタルアミド（ナイロン９Ｔ）、ポリデカメチレンテレフタルアミド（ナイロン１０Ｔ）、ポリメタキシリレンアジパミド（ナイロンＭＸＤ６）を挙げることができる。これらは単独または２種類以上を混合して用いることができる。 The polyamide resin (A) in the present invention may be a polymer having an amide bond in the main chain, such as poly ε-capramide (nylon 6), polytetramethylene adipamide (nylon 46), polyhexamethylene adipamide ( Nylon 66), polyhexamethylene sebamide (nylon 610), polyhexamethylene dodecamide (nylon 612), polyundecamethylene adipamide (nylon 116), polyundecanamide (nylon 11), polydodecanamide (nylon 12) ), Polyhexamethylene isophthalamide (nylon 6I), polyhexamethylene terephthalamide (nylon 6T), polynonamethylene terephthalamide (nylon 9T), polydecamethylene terephthalamide (nylon 10T), polymetaxylylene adipamide (nylon) M D6) can be mentioned. These can be used alone or in admixture of two or more.
ポリアミド樹脂（Ａ）の相対粘度は、特に制限はないが、９６質量％濃硫酸を溶媒とし、温度２５℃、濃度１ｇ／ｄｌの条件で測定した相対粘度が、２．０〜４．０であることが好ましく、２．２〜３．８であることがより好ましく、２．４〜３．６であることがさらに好ましい。相対粘度が２．０未満であると得られる摺動部材の機械的特性、摩擦・摩耗特性が劣る傾向があり、相対粘度が４．０を超えると滑剤（Ｂ）の分散性が悪くなり、動摩擦係数が大きくなったり、比摩耗量が大きくなったりするばかりか、成形性が著しく低下する傾向がある。なお、相対粘度は、ポリアミド樹脂（Ａ）の分子量を示す指標であり、相対粘度が小さいほど分子量が小さく、相対粘度が大きいほど分子量が大きいことを示す。 The relative viscosity of the polyamide resin (A) is not particularly limited, but the relative viscosity measured under the conditions of 96 mass% concentrated sulfuric acid as a solvent at a temperature of 25 ° C. and a concentration of 1 g / dl is 2.0 to 4.0. It is preferable that it is 2.2 to 3.8, more preferably 2.4 to 3.6. When the relative viscosity is less than 2.0, the mechanical properties and friction / wear properties of the obtained sliding member tend to be inferior. When the relative viscosity exceeds 4.0, the dispersibility of the lubricant (B) is deteriorated. In addition to an increase in the dynamic friction coefficient and an increase in the specific wear amount, there is a tendency that the formability is remarkably lowered. The relative viscosity is an index indicating the molecular weight of the polyamide resin (A). The smaller the relative viscosity, the smaller the molecular weight, and the larger the relative viscosity, the larger the molecular weight.
本発明で用いるポリアミド樹脂（Ａ）は、２種類以上の異なる相対粘度のポリアミド樹脂を混合してもよいが、９６質量％濃硫酸を溶媒とし、温度２５℃、濃度１ｇ／ｄｌの条件で測定した混合物の相対粘度が、２．０〜４．０であることが好ましく、２．２〜３．８であることがより好ましく、２．４〜３．６であることがさらに好ましい。 The polyamide resin (A) used in the present invention may be a mixture of two or more types of polyamide resins having different relative viscosities, but measured under the conditions of a temperature of 25 ° C. and a concentration of 1 g / dl using 96 mass% concentrated sulfuric acid as a solvent. The relative viscosity of the obtained mixture is preferably 2.0 to 4.0, more preferably 2.2 to 3.8, and still more preferably 2.4 to 3.6.
本発明に用いる高級脂肪酸金属塩（Ｂ）は、公知のものを用いることができ、例えば、ステアリン酸カルシウム、ステアリン酸亜鉛、ステアリン酸マグネシウム、ステアリン酸アルミニウム、ステアリン酸バリウム、ステアリン酸リチウム、ステアリン酸ナトリウム、ステアリン酸カリウム等のステアリン酸金属塩、１２−ヒドロキシステアリン酸リチウム、１２−ヒドロキシステアリン酸ナトリウム、１２−ヒドロキシステアリン酸カリウム等の１２−ヒドロキシステアリン酸金属塩、モンタン酸カルシウム、モンタン酸亜鉛、モンタン酸マグネシウム、モンタン酸アルミニウム、モンタン酸リチウム、モンタン酸ナトリウム等のモンタン酸金属塩、ベヘン酸カルシウム、ベヘン酸亜鉛、ベヘン酸マグネシウム、ベヘン酸リチウム、ベヘン酸ナトリウム等のベヘン酸金属塩が挙げられる。 As the higher fatty acid metal salt (B) used in the present invention, known ones can be used, for example, calcium stearate, zinc stearate, magnesium stearate, aluminum stearate, barium stearate, lithium stearate, sodium stearate. Metal stearate such as potassium stearate, lithium 12-hydroxystearate, sodium 12-hydroxystearate, 12-hydroxystearic acid metal salt such as potassium 12-hydroxystearate, calcium montanate, zinc montanate, montan Metal salts of montanates such as magnesium oxide, aluminum montanate, lithium montanate, sodium montanate, calcium behenate, zinc behenate, magnesium behenate, lithium behenate, behen Behenic acid metal salts such as sodium.
中でも、本願発明の摺動部材が、機械的特性と摩擦・摩耗特性のバランスに優れたものとするために、融点１５０〜３００℃である高級脂肪酸金属塩を用いることが好ましい。高級脂肪酸金属塩（Ｂ）の融点が１５０℃未満の場合、製造時または成形時に高級脂肪酸金属塩が分解してしまい、摩擦・摩耗特性の向上が不十分であるほか、流動末端部またはガスベント部に高級脂肪酸金属塩由来の分解物が付着し金型汚染等が著しくなり、金型メンテナンス周期が短くなり生産性を低下させることになり好ましくない。３００℃を超えるとポリアミド樹脂（Ａ）への分散性が低下する傾向がある。融点１５０〜３００℃である高級脂肪酸金属塩としては、ステアリン酸カルシウム、ステアリン酸アルミニウム、ステアリン酸バリウム、ステアリン酸リチウム、ステアリン酸ナトリウム、ステアリン酸カリウム、１２−ヒドロキシステアリン酸リチウム、１２−ヒドロキシステアリン酸ナトリウム、１２−ヒドロキシステアリン酸カリウム、モンタン酸アルミニウム、モンタン酸リチウム、モンタン酸ナトリウム、ベヘン酸リチウム、ベヘン酸ナトリウムが挙げられる。 Among them, it is preferable to use a higher fatty acid metal salt having a melting point of 150 to 300 ° C. so that the sliding member of the present invention has an excellent balance between mechanical properties and friction / wear properties. When the melting point of the higher fatty acid metal salt (B) is less than 150 ° C., the higher fatty acid metal salt is decomposed during production or molding, resulting in insufficient improvement in friction and wear characteristics, and the flow end portion or gas vent portion. The decomposition product derived from the higher fatty acid metal salt adheres to the mold, and the contamination of the mold becomes remarkable, which shortens the mold maintenance cycle and lowers the productivity. When it exceeds 300 degreeC, there exists a tendency for the dispersibility to a polyamide resin (A) to fall. Examples of the higher fatty acid metal salt having a melting point of 150 to 300 ° C. include calcium stearate, aluminum stearate, barium stearate, lithium stearate, sodium stearate, potassium stearate, lithium 12-hydroxystearate, sodium 12-hydroxystearate , 12-hydroxystearic acid potassium, aluminum montanate, lithium montanate, sodium montanate, lithium behenate, sodium behenate.
さらに、本願摺動部材が、摩擦・摩耗特性を向上しつつ、優れた摺動特性を有したものとするために、ベヘン酸ナトリウム、モンタン酸ナトリウム、ステアリン酸アルミニウムが好ましく、ベヘン酸ナトリウムが特に好ましい。 Furthermore, in order for the sliding member of the present application to have excellent sliding characteristics while improving friction and wear characteristics, sodium behenate, sodium montanate, and aluminum stearate are preferable, and sodium behenate is particularly preferable. preferable.
高級脂肪酸金属塩（Ｂ）は、２種類以上の異なる融点の高級脂肪酸金属塩を混合してもよいが、１５０℃未満の低融点高級脂肪酸金属塩の混合比率は、混合物全体に対し３０質量％未満が好ましい。前記低融点高級脂肪酸金属塩の混合比率が３０質量％を超えると、製造時または成形時に高級脂肪酸金属塩が分解してしまい、摩擦・摩耗特性の向上が不十分であるほか、流動末端部またはガスベント部に高級脂肪酸金属塩由来の分解物が付着し金型汚染等が著しくなり、金型メンテナンス周期が短くなり生産性を低下させることになり好ましくない。 The higher fatty acid metal salt (B) may be mixed with two or more different melting point higher fatty acid metal salts, but the mixing ratio of the lower melting point higher fatty acid metal salt of less than 150 ° C. is 30% by mass with respect to the whole mixture. Less than is preferable. When the mixing ratio of the low melting point higher fatty acid metal salt exceeds 30% by mass, the higher fatty acid metal salt is decomposed at the time of production or molding, and the improvement of the friction and wear characteristics is insufficient. A decomposition product derived from a higher fatty acid metal salt adheres to the gas vent portion, and mold contamination becomes remarkable, which leads to a short mold maintenance cycle and lowers productivity, which is not preferable.
高級脂肪酸金属塩（Ｂ）の平均粒径は、１〜３０μｍであることが好ましく、３〜２０μｍであることがより好ましい。平均粒径が１μｍ未満では生産時の投入等にて高級脂肪酸金属塩の粉末が粉塵として舞うことから、所定量配合することが難しく、得られる摺動部材の摺動性あるいは摩擦・摩耗特性の効果が低減するばかりか、作業環境が悪化する。また、平均粒径が３０μｍを超えると分散性が低下し安定した摺動性が得られない。 The average particle size of the higher fatty acid metal salt (B) is preferably 1 to 30 μm, and more preferably 3 to 20 μm. If the average particle size is less than 1 μm, the powder of the higher fatty acid metal salt will act as dust during production, etc., so it is difficult to mix a predetermined amount, and the sliding property of the resulting sliding member or the friction / wear characteristics Not only is the effect reduced, but the working environment is deteriorated. On the other hand, when the average particle size exceeds 30 μm, the dispersibility is lowered and stable slidability cannot be obtained.
高級脂肪酸金属塩（Ｂ）の配合量は、ポリアミド樹脂１００質量部に対し、０．１〜５．０質量部であり、好ましくは０．２〜３．０質量部、最適には０．３〜２．０質量部である。配合量が０．１質量部以下の場合には摩擦・磨耗特性の向上が不十分であるため好ましくない。配合量が５．０質量部を超えると、流動末端部またはガスベント部に高級脂肪酸金属塩由来の分解物が付着し金型汚染等が著しくなり、金型メンテナンス周期が短くなり生産性を低下させることになり好ましくない。 The blending amount of the higher fatty acid metal salt (B) is 0.1 to 5.0 parts by weight, preferably 0.2 to 3.0 parts by weight, and optimally 0.3 parts by weight with respect to 100 parts by weight of the polyamide resin. -2.0 mass parts. When the blending amount is 0.1 parts by mass or less, the friction and wear characteristics are not sufficiently improved, which is not preferable. When the blending amount exceeds 5.0 parts by mass, degradation products derived from higher fatty acid metal salts adhere to the flow end part or gas vent part, the mold contamination becomes remarkable, the mold maintenance cycle is shortened, and the productivity is lowered. That is not preferable.
本発明の摺動部材には、必要に応じて無機充填剤を配合することができる。用いることのできる無機充填剤としては、例えば、シリカ、ガラス等の微粉末、カオリン、タルク、酸化チタン、炭酸カルシウム、アルミナなどの各種粉末が挙げられる。さらに、公知の帯電防止剤、着色剤、核剤、難燃剤、耐衝撃性改良剤等を添加することもできる。 The sliding member of the present invention can contain an inorganic filler as necessary. Examples of the inorganic filler that can be used include fine powders such as silica and glass, and various powders such as kaolin, talc, titanium oxide, calcium carbonate, and alumina. Furthermore, known antistatic agents, colorants, nucleating agents, flame retardants, impact resistance improvers, and the like can be added.
本発明の摺動部材は、ポリアミド樹脂（Ａ）と高級脂肪酸金属塩（Ｂ）を所定量溶融混合した後、得られる混合樹脂ペレットを用い、成形加工を行うことで得ることができる。 The sliding member of the present invention can be obtained by melt-mixing a predetermined amount of the polyamide resin (A) and the higher fatty acid metal salt (B), and then performing molding using the obtained mixed resin pellets.
混合樹脂ペレットを得る方法としては、所定量のポリアミド樹脂（Ａ）、高級脂肪酸金属塩（Ｂ）を一括混合した後、常用の単軸または２軸の押出機やニーダー等の混練機を用いて溶融混練し、ストランド状に押出してペレット化する方法を好適に用いることができる。
得られる混合樹脂ペレットの相対粘度は特に制限はないが、９６質量％濃硫酸を溶媒とし、温度２５℃、濃度１ｇ／ｄｌの条件で測定した相対粘度が、１．８〜３．８であることが好ましく、２．０〜３．５であることがより好ましい。相対粘度が１．８未満であると得られる摺動部材の機械的特性、摩擦・摩耗特性が劣る傾向にある。相対粘度が３．８を超えると成形性が著しく低下する傾向があり、成形ができたとしても、動摩擦係数が大きくなったり、比摩耗量が大きくなったりすることがある。
As a method of obtaining mixed resin pellets, a predetermined amount of polyamide resin (A) and higher fatty acid metal salt (B) are mixed together, and then a conventional single-screw or twin-screw extruder or kneader such as a kneader is used. A method of melt-kneading, extruding into a strand and pelletizing can be suitably used.
The relative viscosity of the resulting mixed resin pellet is not particularly limited, but the relative viscosity measured under the conditions of 96 mass% concentrated sulfuric acid as a solvent, temperature 25 ° C., concentration 1 g / dl is 1.8 to 3.8. It is preferable that it is 2.0-3.5. When the relative viscosity is less than 1.8, the obtained sliding member tends to be inferior in mechanical properties, friction and wear properties. When the relative viscosity exceeds 3.8, the moldability tends to be remarkably lowered, and even if the molding is completed, the dynamic friction coefficient may increase or the specific wear amount may increase.
摺動部材を得る方法としては、前記混合樹脂ペレットを成形加工することで、所定の摺動部材とすることができる。用いることのできる成形方法としては、例えば、射出成形法、押出成形法、ブロー成形法等公知の成形方法を挙げることができる。中でも得られる摺動部材を機械的特性、摩擦・摩耗特性を向上させる精密な成形を行うことができる点で、射出成形法を好適に用いることができる。 As a method for obtaining a sliding member, a predetermined sliding member can be obtained by molding the mixed resin pellet. Examples of the molding method that can be used include known molding methods such as injection molding, extrusion molding, and blow molding. Among them, the injection molding method can be suitably used in that the obtained sliding member can be precisely molded to improve mechanical characteristics and friction / wear characteristics.
射出成形法で成形する場合、射出成形機のシリンダー温度は、ポリアミド樹脂を可塑化するために（融点＋２０℃）〜（融点＋７０℃）に設定することが好ましく、樹脂の流動と樹脂の劣化をバランスさせるためには、（融点＋３０℃）〜（融点＋６０℃）がより好ましい。 When molding by the injection molding method, the cylinder temperature of the injection molding machine is preferably set to (melting point + 20 ° C.) to (melting point + 70 ° C.) in order to plasticize the polyamide resin. In order to balance, (melting point + 30 ° C.) to (melting point + 60 ° C.) is more preferable.
射出成形法における金型温度は、ポリアミド樹脂のガラス転移温度よりもやや高めに設定することが好ましく、シリンダーで加熱、可塑化された樹脂が射出され、金型内に充填、冷却される際、樹脂の急激な冷却、結晶化の進行を抑制し、金型の転写を良くし（きれいな外観）、得られる成形体の寸法精度を高める（結晶化による成形体の収縮を抑制）ために役立つ。金型転写を良くすることは、摺動部材の表面平滑性を向上させることにつながり、摩擦・摩耗特性を向上しつつ、優れた摺動特性を有した摺動部材とするために留意すべき点である。 The mold temperature in the injection molding method is preferably set slightly higher than the glass transition temperature of the polyamide resin. When the resin heated and plasticized by the cylinder is injected, filled in the mold, and cooled, This is useful for suppressing rapid cooling of the resin and the progress of crystallization, improving the transfer of the mold (clean appearance), and improving the dimensional accuracy of the resulting molded body (suppressing shrinkage of the molded body due to crystallization). Better mold transfer leads to improved surface smoothness of the sliding member, and should be taken into account in order to obtain a sliding member having excellent sliding characteristics while improving friction and wear characteristics. Is a point.
本発明の摺動部材は、ＪＩＳ Ｋ７２１８Ａ法で測定される比摩耗量が１２ｍｍ３／ｋｍ・ｋＮ未満であることが必要であり、１０ｍｍ３／ｋｍ・ｋＮ未満であることが好ましく、８ｍｍ３／ｋｍ・ｋＮ未満であることがより好ましい。比摩耗量が１２ｍｍ３／ｋｍ・ｋＮを超えると、摺動部材に対し、特に長期にわたって安定した摺動特性を付与することが難しくなる。また、比摩耗量が１２ｍｍ３／ｋｍ・ｋＮ未満であるとともに、ＪＩＳ Ｋ７２１８Ａ法で測定される動摩擦係数を小さくすることで、さらに摺動特性の安定性を高めることができる。 The sliding member of the present invention needs to have a specific wear amount measured by the JIS K7218A method of less than 12 mm 3 / km · kN, preferably less than 10 mm 3 / km · kN, and preferably 8 mm 3 / More preferably, it is less than km · kN. When the specific wear amount exceeds 12 mm 3 / km · kN, it becomes difficult to impart stable sliding characteristics to the sliding member particularly for a long period of time. The specific wear amount is less than 12 mm 3 / km · kN, and the dynamic friction coefficient measured by the JIS K7218A method can be reduced to further improve the stability of the sliding characteristics.
本願発明の摺動部材は、摩擦・摩耗特性を向上しつつ、優れた摺動特性を有するため、軸受け、ギア、ウオーム、摺動筒などの各種摺動部材として用いることが可能である。また、高加重、高速度条件下における摩擦・摩耗特性、摺動特性に優れることから、摺動筒、特に洗濯機等で用いるような摺動筒において、長期にわたって安定した摩擦・摩耗特性、摺動特性の付与が可能である。 Since the sliding member of the present invention has excellent sliding characteristics while improving friction and wear characteristics, it can be used as various sliding members such as bearings, gears, worms, and sliding cylinders. In addition, since it has excellent friction / wear characteristics and sliding characteristics under high load and high speed conditions, sliding cylinders, particularly sliding cylinders used in washing machines, etc., have stable friction / wear characteristics and sliding characteristics over a long period of time. Dynamic characteristics can be imparted.
以下本発明を実施例によりさらに具体的に説明するが、本発明はその要旨を越えない限り、以下の実施例に制限されるものではない。なお、実施例および比較例に用いた原料および物性測定方法は次の通りである。 EXAMPLES Hereinafter, the present invention will be described more specifically with reference to examples. However, the present invention is not limited to the following examples unless it exceeds the gist. In addition, the raw material used for the Example and the comparative example and the physical property measuring method are as follows.
１．原料
（ａ）ポリアミド樹脂
・ＰＡ１：ナイロン６（ユニチカ社製Ａ１０３０ＢＲＬ）、相対粘度２．５
・ＰＡ２：ナイロン６（ユニチカ社製Ａ１０３０ＢＲＦ−ＢＡ）、相対粘度３．１
・ＰＡ３：ナイロン６（ユニチカ社製Ａ１０３０ＢＲＴ）、相対粘度３．５
・ＰＡ４：ナイロン６６（ユニチカ社製Ａ１２５）、相対粘度２．８
・ＰＡ５：ナイロン６（ユニチカ社製Ａ１０１２）、相対粘度１．９
・ＰＡ６：ナイロン６（ユニチカ社製Ｍ１０４０）、相対粘度４．５
・ＰＡ７：ナイロン６６（ユニチカ社製Ａ１４２）、相対粘度４．７
1. Raw material (a) Polyamide resin PA1: Nylon 6 (A1030BRL manufactured by Unitika), relative viscosity 2.5
PA2: nylon 6 (A1030BRF-BA manufactured by Unitika), relative viscosity 3.1
PA3: nylon 6 (Unitika A1030BRT), relative viscosity 3.5
PA4: nylon 66 (A125 manufactured by Unitika), relative viscosity 2.8
PA5: nylon 6 (A1012 manufactured by Unitika Ltd.), relative viscosity 1.9
-PA6: nylon 6 (M1040 manufactured by Unitika), relative viscosity 4.5
PA7: Nylon 66 (A142 manufactured by Unitika), relative viscosity 4.7
（ｂ）ポリアセタール（ポリプラスチックス社製ジュラコンＭ９０） (B) Polyacetal (Duracon M90 manufactured by Polyplastics)
（ｃ）高級脂肪酸金属塩
・Ｂｅ−Ｎａ： ベヘン酸ナトリウム（日東化成工業社製ＮＳ−７）、融点＞２００℃
・Ｍｎ−Ｎａ：モンタン酸ナトリウム（日東化成工業社製ＮＳ−８）、融点２１０℃
・Ｓｔ−Ａｌ：ステアリン酸アルミニウム（日東化成工業社製Ａｌ−Ｓｔ(103)）、融点１７０℃
・Ｍｎ−Ｃａ：モンタン酸カルシウム（日東化成工業社製ＣＳ−８ＣＰ）、融点１３３℃
・Ｓｔ−Ｚｎ：ステアリン酸亜鉛（日東化成工業社製Ｚｎ−Ｓｔ）、融点１２０℃
(C) Higher fatty acid metal salt / Be-Na: sodium behenate (NS-7 manufactured by Nitto Kasei Kogyo Co., Ltd.), melting point> 200 ° C.
Mn—Na: sodium montanate (NS-8 manufactured by Nitto Kasei Kogyo Co., Ltd.), melting point 210 ° C.
St-Al: Aluminum stearate (Al-St (103) manufactured by Nitto Kasei Kogyo Co., Ltd.), melting point 170 ° C.
Mn-Ca: calcium montanate (CS-8CP manufactured by Nitto Kasei Kogyo Co., Ltd.), melting point 133 ° C.
St-Zn: Zinc stearate (Zn-St manufactured by Nitto Kasei Kogyo Co., Ltd.), melting point 120 ° C.
（ｄ）滑剤
・二硫化モリブデン（住鉱潤滑（株）製モリパウダーＰＡ）
・リン酸塩粉末 （太平化学産業社製 第三リン酸カルシウム）
(D) Lubricant / Molybdenum disulfide (Molypowder PA manufactured by Sumiko Lubrication Co., Ltd.)
・ Phosphate powder (Tricalcium phosphate manufactured by Taihei Chemical Industrial Co., Ltd.)
２．測定方法 2. Measuring method
（１）ポリアミド樹脂の相対粘度
９６質量％濃硫酸中に、ポリアミド樹脂組成物の乾燥ペレットの濃度が１ｇ／ｄｌになるように溶解させ、Ｇ−３ガラスフィルターにより無機成分を濾別した後測定に供した。測定はウベローデ型粘度計を用い、２５℃で行った。
(1) Relative viscosity of polyamide resin Measured after being dissolved in 96 mass% concentrated sulfuric acid so that the concentration of the dried pellets of the polyamide resin composition is 1 g / dl, and the inorganic components are filtered off with a G-3 glass filter. It was used for. The measurement was performed at 25 ° C. using an Ubbelohde viscometer.
（２）耐衝撃性
ＩＳＯ １７９に従ってシャルピー衝撃強度の測定を行った。実用的には３．０ｋＪ／ｍ２以上であることが好ましい。
(2) Impact resistance Charpy impact strength was measured according to ISO 179. Practically, it is preferably 3.0 kJ / m 2 or more.
（３）摩擦摩耗試験
ＪＩＳ Ｋ７２１８ Ａ法に従って鈴木式摩擦摩耗試験機（東洋ボールドウィン社製ＭＯＤＥＬ ＥＦＭ−III−Ｅ型）を用い摩擦摩耗試験を行った。相手材としては円筒状の鋼（Ｓ４５Ｃ）を用い、摩擦速度（Ｖ）０．５ｍ／ｓｅｃ、荷重（Ｐ）１０Ｎの条件で、摩擦距離５．４ｋｍに達するまで連続運転した。なお、摩擦摩耗試験に使用した試験片は下記条件にて成形した。
＜成形条件＞
・射出成形機：東芝機械 ＥＣ１００
・シリンダー温度（℃）
ナイロン６：２５０／２５０／２５０／２４０
ナイロン６６：２７０／２７０／２７０／２６０
・金型温度（℃）：２０
・計量（ｍｍ）：１８
・スクリュー回転数（ｒｐｍ）：７０
・成形サイクル（ｓｅｃ）：射出／冷却＝２／１０
・射出速度（ｍｍ／ｓｅｃ）：４０
(3) Friction and wear test According to JIS K7218 A method, a friction and wear test was conducted using a Suzuki type friction and wear tester (MODEL EFM-III-E type manufactured by Toyo Baldwin). Cylindrical steel (S45C) was used as the mating material, and was continuously operated until the friction distance reached 5.4 km under the conditions of friction speed (V) 0.5 m / sec and load (P) 10 N. The test piece used for the friction and wear test was molded under the following conditions.
<Molding conditions>
・ Injection molding machine: Toshiba Machine EC100
・ Cylinder temperature (℃)
Nylon 6: 250/250/250/240
Nylon 66: 270/270/270/260
-Mold temperature (° C): 20
・ Weighing (mm): 18
Screw rotation speed (rpm): 70
Molding cycle (sec): Injection / cooling = 2/10
・ Injection speed (mm / sec): 40
（３）−１ 動摩擦係数
連続運転中、計測される値において、その平均値を動摩擦係数とした。０．９０以下であれば摩擦特性に優れると判断する。
(3) -1 Dynamic friction coefficient In the value measured during continuous operation, the average value was used as the dynamic friction coefficient. If it is 0.90 or less, it is judged that the friction characteristics are excellent.
（３）−２ 比摩耗量
摩擦距離５．４ｋｍに達したときの単位距離、単位重量あたりの摩耗量を比摩耗量とした。１２ｍｍ３／ｋｍ・ｋＮ未満であれば摩耗特性に優れると判断する。
(3) -2 Specific wear amount The wear amount per unit distance and unit weight when the friction distance reached 5.4 km was defined as the specific wear amount. If it is less than 12 mm 3 / km · kN, it is judged that the wear characteristics are excellent.
（４）金型表面観察
射出成形機（ＮＩＧＡＴＡ ＣＮＤ１５）を用いて下記条件にて１２００ショット連続成形を行った。
＜成形条件＞
・シリンダー温度（℃）
ナイロン６：２５０／２５０／２５０／２４０
ナイロン６６：２７０／２７０／２７０／２６０
・金型温度（℃）：２０
・計量（ｍｍ）：２０
・スクリュー回転数（ｒｐｍ）：１００
・成形サイクル（ｓｅｃ）：射出／冷却＝２／７
・射出速度（％）：７０
・金型汚染度合いの確認方法 ：図１に示す金型装置にて試験片の作製を行った。Ｇ部（ゲート）より溶融した樹脂を充填し、Ｗ部の方に向かって溶融樹脂は流動をする。Ｗ部にはガスベントの設置はない。Ｗ部近傍にて流動する樹脂が合流し、ウェルドが生成する。また、ウェルドの生成とともに樹脂または添加剤の分解ガスが発生し、得られる試験片において流動末端部（金型鋭角先端部）に分解ガスに起因する汚れが付着する。この汚れを目視で確認し、下記基準により評価した。
汚れ無し：○
汚れ有り：×
(4) Mold surface observation 1200 shot continuous molding was performed under the following conditions using an injection molding machine (NIGATA CND15).
<Molding conditions>
・ Cylinder temperature (℃)
Nylon 6: 250/250/250/240
Nylon 66: 270/270/270/260
-Mold temperature (° C): 20
・ Weighing (mm): 20
Screw rotation speed (rpm): 100
Molding cycle (sec): Injection / cooling = 2/7
-Injection speed (%): 70
-Method for confirming the degree of mold contamination: Test pieces were prepared using the mold apparatus shown in FIG. The molten resin is filled from the G part (gate), and the molten resin flows toward the W part. There is no gas vent in the W section. Resins that flow in the vicinity of the W portion merge to form welds. Further, as the weld is generated, a decomposition gas of the resin or additive is generated, and dirt resulting from the decomposition gas adheres to the flow end portion (a sharp tip end of the mold) in the obtained test piece. This stain was visually confirmed and evaluated according to the following criteria.
No dirt: ○
Dirt: ×
（５）総合評価
摩擦摩耗試験における動摩擦係数が０．９０以下、比摩耗量が１２ｍｍ３／ｋｍ・ｋＮ未満であり、かつ、金型表面の汚れがないものを、総合的に摺動部材として優れるものと判断した。
(5) Comprehensive evaluation Coefficient of dynamic friction in the frictional wear test is 0.90 or less, the specific wear amount is less than 12 mm 3 / km · kN, and there is no contamination on the mold surface as a comprehensive sliding member Judged to be excellent.
実施例１
ポリアミド樹脂（ＰＡ１）１００質量部および高級脂肪酸金属塩（Ｂｅ−Ｎａ）５質量部をタンブラーを用いてドライブレンドした後、クボタ社製連続定量供給装置を用いて、同方向二軸押出機（東芝機械製ＴＥＭ３７ＢＳ）の主供給口に供給して溶融混練し、ダイスからストランド状に引き取った樹脂組成物を水槽を通して冷却固化し、それをペレタイザーでカッティングして樹脂組成物のペレットを得た。押出条件は温度設定２３０〜２４０℃で、スクリュー回転数１７０ｒｐｍ、吐出量３５ｋｇ／ｈ、ダイスから出た樹脂組成物の樹脂温度２４５℃であった。得られた樹脂組成物ペレットを用い各種評価を行った。その結果を表１に示す。
Example 1
After dry blending 100 parts by mass of polyamide resin (PA1) and 5 parts by mass of higher fatty acid metal salt (Be-Na) using a tumbler, the same direction twin-screw extruder (Toshiba) using a continuous quantitative feeder made by Kubota Corporation The resin composition was supplied to the main supply port of TEM 37BS (mechanical machine), melted and kneaded, and the resin composition taken up in a strand form from the die was cooled and solidified through a water tank, and was cut with a pelletizer to obtain pellets of the resin composition. The extrusion conditions were a temperature setting of 230 to 240 ° C., a screw rotation speed of 170 rpm, a discharge rate of 35 kg / h, and a resin temperature of 245 ° C. of the resin composition coming out of the die. Various evaluations were performed using the obtained resin composition pellets. The results are shown in Table 1.
実施例２〜１３、１５
表１、２に示す配合にした以外は、実施例１と同様にして試験片を作成し、各種評価を行った。その結果を表１、２に示す。
Examples 2-13, 15
A test piece was prepared in the same manner as in Example 1 except that the formulations shown in Tables 1 and 2 were used, and various evaluations were performed. The results are shown in Tables 1 and 2.
実施例１４、１６
表２に示す配合とし、押出条件として、温度設定２５０〜２６０℃、スクリュー回転数１７０ｒｐｍ、吐出量３５ｋｇ／ｈとした以外は、実施例１と同様にして溶融混練を行った。ダイスから出た樹脂組成物の樹脂温度２６５℃であった。得られた樹脂組成物ペレットを用い各種評価を行った。その結果を表２に示す。
Examples 14 and 16
Melting and kneading was performed in the same manner as in Example 1 except that the composition shown in Table 2 was used, and the extrusion conditions were a temperature setting of 250 to 260 ° C., a screw rotation speed of 170 rpm, and a discharge rate of 35 kg / h. The resin temperature of the resin composition coming out of the die was 265 ° C. Various evaluations were performed using the obtained resin composition pellets. The results are shown in Table 2.
比較例１
ポリアミド樹脂（ＰＡ１）１００質量部および高級脂肪酸金属塩（Ｂｅ−Ｎａ）７質量部とする以外は、実施例１と同様にして試験片を作成し、各種評価を行った。その結果を表３に示す。
Comparative Example 1
A test piece was prepared and evaluated in the same manner as in Example 1 except that 100 parts by mass of the polyamide resin (PA1) and 7 parts by mass of a higher fatty acid metal salt (Be-Na) were used. The results are shown in Table 3.
比較例２〜５
表３に示す配合にした以外は、実施例１と同様にして試験片を作成し、各種評価を行った。その結果を表３に示す。
Comparative Examples 2-5
A test piece was prepared in the same manner as in Example 1 except that the composition shown in Table 3 was used, and various evaluations were performed. The results are shown in Table 3.
比較例６
ポリアミドに代えてポリアセタールを用いる以外は、実施例６と同様にして試験片を作成し、各種評価を行った。その結果を表３に示す。
Comparative Example 6
A test piece was prepared in the same manner as in Example 6 except that polyacetal was used instead of polyamide, and various evaluations were performed. The results are shown in Table 3.
比較例６、７
高級脂肪酸金属塩に代えて二硫化モリブデン、またはリン酸塩粉末を用いる以外は、実施例６と同様にして試験片を作成し、各種評価を行った。その結果を表３に示す。
Comparative Examples 6 and 7
A test piece was prepared and evaluated in the same manner as in Example 6 except that molybdenum disulfide or phosphate powder was used instead of the higher fatty acid metal salt. The results are shown in Table 3.
実施例１〜１６は、所定の配合に従ったため、得られた成形体は、動摩擦係数の変動が少なく、比摩耗量が小さい値であり、金型表面状態も良好であった。 Since Examples 1-16 followed the predetermined | prescribed mixing | blending, the obtained molded object had a small fluctuation | variation of a dynamic friction coefficient, a value with a small specific wear amount, and the metal mold | die surface state was also favorable.
比較例１は、高級脂肪酸金属塩の配合が所定量を超えたため、金型表面の汚れが著しかった。 In Comparative Example 1, since the blending of the higher fatty acid metal salt exceeded a predetermined amount, the mold surface was very dirty.
比較例２は、高級脂肪酸金属塩の配合が所定量未満であったので、比摩耗量が大きかった。 In Comparative Example 2, the amount of the higher fatty acid metal salt was less than a predetermined amount, so that the specific wear amount was large.
比較例３は、高級脂肪酸金属塩の配合が所定量を超えたため、金型表面の汚れが著しかった。 In Comparative Example 3, the contamination of the mold surface was remarkable because the blend of the higher fatty acid metal salt exceeded a predetermined amount.
比較例４、５は、比摩耗量が大きく、金型表面の汚れが著しかった。 In Comparative Examples 4 and 5, the specific wear amount was large, and the mold surface was very dirty.
比較例６は、ポリアミド以外の樹脂を用いたため、比摩耗量が大きかった。 In Comparative Example 6, since a resin other than polyamide was used, the specific wear amount was large.
比較例７、８は、高級脂肪酸金属塩以外の滑剤を用いたため、衝撃強度が著しく低下した。また比摩耗量も大きかった。
In Comparative Examples 7 and 8, since a lubricant other than the higher fatty acid metal salt was used, the impact strength was remarkably reduced. The specific wear was also large.
Claims (5)
ド樹脂（Ａ）の相対粘度が２．０〜４．０であることを特徴とする請求項１記載の摺動部材。 The relative viscosity of the polyamide resin (A) measured under the conditions of a temperature of 25 ° C and a concentration of 1 g / dl using 96 mass% concentrated sulfuric acid as a solvent is 2.0 to 4.0. Sliding member.
The sliding cylinder which uses the sliding member in any one of Claims 1-4.
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