JP2014211238A - ポリオキシメチレン製スライド部品 - Google Patents
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Abstract
Description
オキシメチレン樹脂組成物を用いて形成される部材(I)と、該部材(I)に接する相手材(II)とを含むスライド部品であって、
前記オキシメチレン樹脂組成物が、ポリオキシメチレン(A)を90質量%以上、脂肪酸エステル(B)を0.5〜2.5質量%含み、
前記相手材(II)が、ポリオキシメチレン樹脂以外の樹脂を用いて形成され、ロックウェル硬度(Mスケール)50〜110であることを特徴とするポリオキシメチレン製スライド部品。
前記脂肪酸エステル(B)がジエステルであることを特徴とする〔1〕に記載のポリオキシメチレン製スライド部品。
前記脂肪酸エステル(B)が常温で固体であることを特徴とする〔1〕または〔2〕に記載のポリオキシメチレン製スライド部品。
前記相手材がポリアミド系樹脂を用いて形成されることを特徴とする〔1〕〜〔3〕のいずれかに記載のポリオキシメチレン製スライド部品。
前記ポリオキシメチレン(A)が、オキシメチレン成分以外のコモノマー成分を、オキシメチレン成分100mol%に対して、0〜1.35mol%含有していることを特徴とする〔1〕〜〔4〕のいずれかに記載のポリオキシメチレン製スライド部品。
〔1〕〜〔5〕のいずれかに記載のポリオキシメチレン製スライド部品を用いることを特徴とするポリオキシメチレン製スライド部品の使用方法。
オキシメチレン樹脂組成物を用いて形成される部材(I)と、該部材(I)に接する相手材(II)とを含むスライド部品を用いた使用方法であって、
部材(I)と相手材(II)との定常的な摺動面圧が20〜150MPaであることを特徴とする〔6〕に記載のポリオキシメチレン製スライド部品の使用方法。
オキシメチレン樹脂組成物を用いて形成される部材(I)と、該部材(I)に接する相手材(II)とを含むスライド部品を用いた使用方法であって、
部材(I)と相手材(II)との定常的な摺動線速度が0.08〜2.3m/secであることを特徴とする〔6〕に記載のポリオキシメチレン製スライド部品の使用方法。
〔1〕〜〔5〕のいずれかに記載のポリオキシメチレン製スライド部品が、定常的に断続的に稼動することを特徴とするポリオキシメチレン製スライド部品の使用方法。
本実施形態のポリオキシメチレン製スライド部品は、オキシメチレン樹脂組成物を用いて形成される部材(I)と、該部材(I)に接する相手材(II)とを含むスライド部品であって、前記オキシメチレン樹脂組成物が、ポリオキシメチレン(A)を90質量%以上、脂肪酸エステル(B)を0.5〜2.5質量%含み、前記相手材(II)が、ポリオキシメチレン樹脂以外の樹脂を用いて形成され、ロックウェル硬度(Mスケール)50〜110である。
本実施形態のポリオキシメチレン製スライド部品は、後述する特定のオキシメチレン樹脂組成物を用いて形成される部材(I)を含む。
本実施形態に用いるオキシメチレン樹脂組成物は、主成分として下記のポリオキシメチレン(A)を含み、さらに脂肪酸エステル(B)を特定量含んでいる。ここで、「主成分」とは、ポリオキシメチレン(A)を、前記オキシメチレン樹脂組成物中の90質量%以上含有することを言い、好ましくは95質量%以上含有することである。
本実施形態に用いるポリオキシメチレン(A)とは、オキシメチレン基のみを主鎖に有したポリオキシメチレンホモポリマー(A−1)、または、分子中に炭素数2以上のオキシアルキレンユニットを有するポリオキシメチレンコポリマー(A−2)である。
(1)重合工程
本実施形態に用いるポリオキシメチレンホモポリマー(A−1)とは、オキシメチレン基を主鎖に有する重合体を表す。重合体連鎖の両末端がエステル基またはエーテル基により封鎖されていてもよい。ポリオキシメチレンホモポリマー(A−1)の製造における重合形態は、公知のスラリー重合法(例えば特公昭47−6420公報および特公昭47−10059公報)を用いて実施することができる。これにより、末端が安定化されていない粗ポリオキシメチレンを得ることができる。
ポリオキシメチレンホモポリマー(A−1)の製造に使用するモノマーとしては、例えばホルムアルデヒドを用いることができる。このとき安定した分子量のポリオキシメチレンホモポリマー(A−1)を継続的に得るために、精製され、かつ不純物濃度が低く安定したホルムアルデヒドガスを用いることが好ましい。ホルムアルデヒドの精製方法は公知の方法(例えば特公平5−32374公報および特表2001−521916公報)を用いることができる。
ポリオキシメチレンホモポリマー(A−1)の製造に使用する連鎖移動剤としては、一般にはアルコール類、酸無水物が用いることができる。また、ブロックポリマーや分岐ポリマーを得るためにポリオール、ポリエーテルポリオールやポリエーテルポリオール・アルキレンオキサイドを用いてもかまわない。
ポリオキシメチレンホモポリマー(A−1)の製造における重合反応に使用する重合触媒としては、オニウム塩系重合触媒が挙げられる。重合反応に使用するオニウム塩系重合触媒は、下記一般式(1)で表されるものを用いることができる。
上記一般式(1)中、R1、R2、R3およびR4は各々独立にアルキル基を示し、Mは孤立電子対を持つ元素、Xは求核性基を示す。
ポリオキシメチレンホモポリマー(A−1)の製造における重合の反応器としては、バッチ式の攪拌機付き反応槽、および連続式のコニーダー、二軸スクリュー式連続押し出し混練機、二軸パドル型連続混合機等を用いることができる。これらの胴の外周は反応混合物を加熱または冷却できる構造を有することが好ましい。
上記粗ポリオキシメチレンの末端安定化をエーテル基で封鎖する方法としては、特公昭63−452号公報に記載の方法があり、アセチル基で封鎖する方法としては、米国特許第3,459,709号明細書に記載の大量の酸無水物を用い、スラリー状態で行う方法と、米国特許第3,172,736号明細書に記載の酸無水物のガスを用いて気相で行う方法がある。本実施形態においては、上記いずれの方法も採用でき、特に限定されるものではない。
上記一般式(2)中、R5およびR6は、各々独立にアルキル基を示す。R5およびR6は、同じであっても異なっていてもよい。
末端安定化を行ったポリオキシメチレンのパウダーは乾燥を行った後、取扱い性を良くするために押出機を用いて造粒してもよい。このとき、通常のポリオキシメチレンに添加することの可能な公知の安定剤を加えながら溶融混合し、造粒を行うことが好ましい。溶融混練を行う場合には、品質や作業環境の保持のために、不活性ガスによる置換、ならびに一段および多段ベントによる脱気をすることが好ましい。溶融混練の際の温度は、ポリオキシメチレンホモポリマー(A−1)の融点以上250℃以下とすることが好ましい。
(1)重合工程
本実施形態に用いるポリオキシメチレンコポリマー(A−2)の製造における重合形態は、オキシメチレン成分以外のコモノマー成分を、オキシメチレン100モル%に対して、1.35モル%以下含有していることが好ましく、1.33モル%以下含有していることがより好ましく、1.31モル%以下含有していることがさらに好ましい。
重合体連鎖の両末端がエステル基またはエーテル基により封鎖されていてもよい。ポリオキシメチレンホモポリマー(A−2)の製造における重合形態は、公知の重合法(例えば、US−A−3027352、US−A−3803094、DE−C−1161421、DE−C−1495228、DE−C−1720358、DE−C−3018898、特開昭58−98322号公報、および特開平7−70267号公報に記載)を用いることができる。かかる重合工程により、ポリオキシメチレンコポリマーの末端が安定化されていない粗ポリマーが得られる。
ポリオキシメチレンコポリマー(A−2)の製造に用いる主モノマーとしては、ホルムアルデヒドまたはその3量体であるトリオキサンもしくは4量体であるテトラオキサン等の環状オリゴマーを用いることが好ましい。
ポリオキシメチレンコポリマー(A−2)の製造に用いるコモノマーとしては、分子中に炭素数2以上のオキシアルキレンユニットを有する環状エーテル化合物を用いることが好ましい。
ポリオキシメチレンコポリマー(A−2)の重合工程においては、連鎖移動剤を用いることが好ましい。
ポリオキシメチレンコポリマー(A−2)の重合工程に用いる重合触媒としては、ルイス酸、プロトン酸、およびプロトン酸のエステルまたは無水物等の、カチオン活性触媒が好ましい。
上述した重合工程により得られたポリオキシメチレンコポリマー(A−2)の粗ポリマーに含まれる不安定末端部分を分解除去することによって、オキシメチレン樹脂組成物を構成するポリオキシメチレンコポリマー(A−2)が得られる。
ポリオキシメチレンコポリマー(A−2)の粗ポリマーに含まれる不安定末端部分の分解除去に用いる分解除去剤としては、例えば、アンモニア、トリエチルアミンおよびトリブチルアミン等の脂肪族アミン、ならびに水酸化カルシウム等のアルカリ金属またはアルカリ土類金属の水酸化物、無機弱酸塩および有機弱酸塩等の、公知の塩基性物質が挙げられる。
前記式(3)中、R7、R8、R9およびR10は、各々独立して、炭素数1〜30の非置換アルキル基または置換アルキル基;炭素数6〜20のアリール基;炭素数1〜30の非置換アルキル基または置換アルキル基が少なくとも1個の炭素数6〜20のアリール基で置換されたアラルキル基;炭素数6〜20のアリール基が少なくとも1個の炭素数1〜30の非置換アルキル基または置換アルキル基で置換されたアルキルアリール基からなる群より選ばれるいずれかを表す。
上記式(i)中、Pは第4級アンモニウム化合物の粗ポリマーに対する濃度(質量ppm)を表し、「14」は窒素の原子量であり、Qは第4級アンモニウム化合物の分子量を表す。
本実施形態のポリオキシメチレン製スライド部品を形成するために用いるオキシメチレン樹脂組成物は、添加剤として、後述する脂肪酸エステル(B)を含む。また、その他の添加剤(C)を含んでいてもよい。これにより、生産性、作動性および耐久性の向上を図ることができる。
本実施形態に用いる脂肪酸エステル(B)とは、脂肪族アルコールの水酸基と脂肪酸のカルボキシル基とがエステル結合した化合物をいう。
本実施形態に用いるオキシメチレン樹脂組成物は、本実施形態の目的を損なわない範囲で、従来公知のその他の添加剤(C)を含んでもよい。
オキシメチレン樹脂組成物は、本実施形態のポリオキシメチレン製スライド部品を構成する成分であり、上述のように、ポリオキシメチレン(A)、脂肪酸エステル(B)を含有し、さらに必要に応じて上記その他の添加剤(C)を含有するものである。
本実施形態に用いるオキシメチレン樹脂組成物のメルトフローレート(MFR)(ASTM1238、温度190℃)は、2〜8g/10分であることが好ましく、さらには3〜7g/10分であることが好ましい。脂肪酸エステル(B)、およびその他添加剤(C)の添加がオキシメチレン樹脂組成物のMFRに与える影響に応じて、上述した連鎖移動剤を、ホルムアルデヒド1モル当たりに換算して0.02〜0.08モル%添加してポリオキシメチレン(A)を重合することが好ましい。MFRを上記範囲内とすることにより、ポリオキシメチレン製スライド部品の生産性を維持し、作動性および耐久性を向上することができる傾向にある。
本実施形態に用いる部材(I)は、例えば、上述したオキシメチレン樹脂組成物を成形することにより得ることができる。
本実施形態のポリオキシメチレン製スライド部品は、上述した部材(I)に接する相手材(II)を含む。
本実施形態に用いる部材(II)の製造方法としては、原材料となる上述したポリオキシメチレン樹脂以外の樹脂を用いた多様な公知の成形方法が挙げられる。
本実施形態のポリオキシメチレン製スライド部品とは、装置のスライド部分全てであってもよく、またスライド面を含む一部であってもよい。
本実施形態のポリオキシメチレン製スライド部品の使用方法は、上述のポリオキシメチレン製スライド部品を用いる。
オキシメチレン樹脂組成物(P)を調製する原材料としては、以下に示すポリオキシメチレン(A)および脂肪酸エステル(B)を用いた。
<ポリオキシメチレン(A)>
ポリオキシメチレン(A)としては、次の手順により得たポリオキシメチレンホモポリマーおよびポリオキシメチレンコポリマーを用いた。
ポリオキシメチレンホモポリマーは、以下のようにして調製した。
ポリオキシメチレンコポリマーは、以下のようにして調製した。
(式(i)中、Pは第4級アンモニウム化合物の粗ポリマーに対する濃度(質量ppm)を表し、「14」は窒素の原子量であり、Qは第4級アンモニウム化合物の分子量を表す。)
次に、得られた乾燥ポリマーを用いて末端安定化および造粒工程を実施した。
脂肪酸エステル(B)として、下記(B−1)〜(B−5)を用いた。
(B−1):アジピン酸ジドデシル(北広ケミカル(株)社製、常温で固体)
(B−2):エチレングリコールジステアレート(北広ケミカル(株)社製、常温で固体)
(B−3):ミリスチン酸セチル(日本油脂(株)社製、常温で固体)
(B−4):アジピン酸ジイソデシル(大八化学工業(株)社製、常温で液状)
(B−5):エチレングリコールジアセテート((株)ワコーケミカル社製、常温で液状)
(オキシメチレン樹脂組成物(P)の調製)
上記の原材料(A)および(B)を、下記表1に示す組成に従って配合し、ヘンシェルミキサーを用いて均一に混合した。得られた混合物を、ベント付きスクリュー型二軸押出機(プラスチック工業社製、BT−30、L/D=44、設定温度200℃、回転数80rpm)を用いて、溶融混合し、造粒を行ない、オキシメチレン樹脂組成物(P1)〜(P16)のペレットを得た。
オキシメチレン樹脂組成物の生産性評価は、押出機のトルクを25アンペアで一定となるように調整して造粒したときの、オキシメチレン樹脂組成物の単位時間当たりの平均造粒量、ストランドの状態、ならびにペレットの外観および臭気により、総合的に行った。
相手材(II)を形成する樹脂としては、次の樹脂を使用した。
(b−2):耐衝撃性ポリスチレン(HIPS)(PSジャパン(株)社製H0130)
(b−3):アクリロニトリル−スチレン共重合体(AS)(旭化成ケミカルズ(株)社製709)
(b−4):ポリオキシメチレン樹脂(POM)(旭化成ケミカルズ(株)社製C4520)
(b−5):ポリエチレン(PE)(旭化成ケミカルズ(株)社製M7620)
(b−6):エポキシ樹脂(EP)(アデカ(株)社製4100/硬化剤EH101)
〔相手材(II)の形成〕
相手材(II)として、上記樹脂(b−1)〜(b−6)を用いて、以下のとおり相手材(II−1)〜(II−6)を形成した。
上記樹脂(b−1)を用いて、以下のとおり加熱プレスにより相手材(II−1)を形成した。当該加熱プレスは、加熱プレス機(三庄インダストリー(株)社製、2段式ヒータープレス)を用いて、プレス温度280℃、プレス圧力20MPa、プレス時間15秒で実施した。当該加熱プレス後、80℃で45秒冷却し、得られた平板(厚さ3mm)を相手材(II−1)とした。相手材(II−1)のロックウェル硬度(Mスケール)は、80であった。
上記樹脂(b−2)を用いて、プレス温度210℃、プレス後の冷却温度を40℃とした以外は、相手材(II−1)の形成と同様にして相手材(II−2)を得た。相手材(II−2)のロックウェル硬度(Mスケール)は、60であった。
上記樹脂(b−3)を用いて、プレス温度210℃、プレス後の冷却温度を40℃とした以外は、相手材(II−1)の形成と同様にして相手材(II−3)を得た。相手材(II−3)のロックウェル硬度(Mスケール)は、95であった。
上記樹脂(b−4)を用いて、プレス温度200℃、プレス後の冷却温度を40℃とした以外は、相手材(II−1)の形成と同様にして相手材(II−4)を得た。相手材(II−4)のロックウェル硬度(Mスケール)は、80であった。
上記樹脂(b−5)を用いて、プレス温度200℃、プレス後の冷却温度を40℃とした以外は、相手材(II−1)の形成と同様にして相手材(II−5)を得た。相手材(II−5)のロックウェル硬度(Mスケール)は、40であった。
上記樹脂(b−6)を用いて、プレス温度150℃、プレス時間10時間、プレス後の冷却温度を80℃とした以外は、相手材(II−1)の形成と同様にして相手材(II−6)を得た。相手材(II−6)のロックウェル硬度(Mスケール)は、115であった。
オキシメチレン樹脂組成物を用いて形成される部材(I)として、スライドピン(Ia)を以下のとおり作製し、該部材(I)に接する相手材(II)として、下記ガイド部(IIb)を以下のとおり作製した。
上記調製したオキシメチレン樹脂組成物(P2)を用いて、以下のとおり射出成形することによりスライドピン(Ia)を作製した。
オキシメチレン樹脂組成物を用いて作製した上記スライドピン(Ia)の品質評価は、成形品の外観(シルバーやフローマークなど)や着色などを目視で確認し、総合的に行なった。
上記形成した相手材(II−1)から、25mm×30mmの短冊を切り出し、該短冊を後述するスライド部品評価装置のSUS製治具に固定しガイド部(IIb)とした。
上記作製したスライドピン(Ia)およびガイド部(IIb)を用いて、図4(a)に示すような構成のスライド部品を作製した。当該スライド部品について以下のとおり評価した。
スライド部品の生産性の評価を、上述したオキシメチレン樹脂組成物の生産性および上述したスライドピン(Ia)の品質評価により行った。
スライド部品の作動性および耐久性の評価は、後述するスライド部品評価装置を用いて行なった。当該評価を行う際のスライドピン(Ia)とガイド部(IIb)との摺動面圧は、80MPaとし、スライドピン(Ia)とガイド部(IIb)との摺動線速度は、1.0m/秒とした。なお、本実施例において、摺動面圧は、スライド部品の評価開始前に、既存の感圧紙(富士フイルム(株)社製、プレスケール)により測定した。摺動線速度は、タコメータ((株)小野測機(株)社製、HT5500)により測定した。
図4(a)〜(c)に、スライド部品の作動性および耐久性の評価に用いたスライド部品評価装置を示す。
スライド部品の作動性の評価は、スライド試験を開始したときの作動状態(音の発生およびスライドピンの動き)を観察することにより行なった。
音の発生およびスライドピンの動きについては、往復動試験開始から1〜10回往復するときを観察した。各試験を3回実施し、平均することで評価を行なった。
また、スライド部品の耐久性の評価は、10万回往復動試験を実施したときの、スライドピンの形状変化、ならびにスライドピンおよびガイド部の外観を観察することにより行った。
表2に示す種類のオキシメチレン樹脂組成物を用いた以外は、実施例1と同様にして、スライドピン(Ia)、ガイド部(IIb)およびスライド部品を作製し、各評価を実施した。評価結果を表2に示す。なお、比較例2では、スライドピン(Ia)において、摺動面に明らかに不良が確認されたので、以降の評価を行わなかった。
ガイド部(IIb)を、表2に示すとおりの相手材(b−2)〜(b−6)から作製した以外は、実施例2と同様にして、スライドピン(Ia)およびスライド部品を作製し、各評価を実施した。実施例4、5および比較例3〜5の評価結果を表2に示す。
表3に示す種類のオキシメチレン樹脂組成物を用いた以外は、実施例1と同様にして、スライドピン(Ia)、ガイド部(IIb)およびスライド部品を作製し、各評価を実施した。実施例6〜9の評価結果を表3に示す。
表3に示す種類のオキシメチレン樹脂組成物を用いた以外は、実施例1と同様にして、スライドピン(Ia)、ガイド部(IIb)およびスライド部品を作製し、各評価を実施した。実施例10〜12の評価結果を表3に示す。
表3に示す種類のオキシメチレン樹脂組成物を用いた以外は、実施例1と同様にして、スライドピン(Ia)、ガイド部(IIb)およびスライド部品を作製し、各評価を実施した。実施例13〜16の評価結果を表3に示す。
作動性および耐久性の評価を行う際のスライドピン(Ia)とガイド部(IIb)との摺動面圧を、表4に示すとおり変更した以外は、実施例2と同様にして、スライドピン(Ia)、ガイド部(IIb)およびスライド部品を作製し、各評価を実施した。実施例17〜20の評価結果を表4に示す。
作動性および耐久性の評価を行う際のスライドピン(Ia)とガイド部(IIb)との摺動線速度を、表4に示すとおり変更した以外は、実施例2と同様にして、スライドピン(Ia)、ガイド部(IIb)およびスライド部品を作製し、各評価を実施した。実施例21〜24の評価結果を表4に示す。
表2に示す種類のオキシメチレン樹脂組成物を用いた以外は、実施例1と同様にして、スライドピン(Ia)、ガイド部(IIb)およびスライド部品を作製し、各評価を実施した。評価結果を表2に示す。なお、比較例2では、スライドピン(Ia)において、摺動面に明らかに不良が確認されたので、以降の評価を行わなかった。
ガイド部(IIb)を、表2に示すとおりの相手材(b−2)〜(b−6)から作製した以外は、実施例2と同様にして、スライドピン(Ia)およびスライド部品を作製し、各評価を実施した。参考例1、2および比較例3〜5の評価結果を表2に示す。
表3に示す種類のオキシメチレン樹脂組成物を用いた以外は、実施例1と同様にして、スライドピン(Ia)、ガイド部(IIb)およびスライド部品を作製し、各評価を実施した。実施例6、参考例3、実施例8および9の評価結果を表3に示す。
作動性および耐久性の評価を行う際のスライドピン(Ia)とガイド部(IIb)との摺動面圧を、表4に示すとおり変更した以外は、実施例2と同様にして、スライドピン(Ia)、ガイド部(IIb)およびスライド部品を作製し、各評価を実施した。実施例18〜19および参考例4〜5の評価結果を表4に示す。
Claims (9)
- オキシメチレン樹脂組成物を用いて形成される部材(I)と、該部材(I)に接する相手材(II)とを含むスライド部品であって、
前記オキシメチレン樹脂組成物が、ポリオキシメチレン(A)を90質量%以上、脂肪酸エステル(B)を0.5〜2.5質量%含み、
前記相手材(II)が、ポリオキシメチレン樹脂以外の樹脂を用いて形成され、ロックウェル硬度(Mスケール)50〜110であることを特徴とするポリオキシメチレン製スライド部品。 - 前記脂肪酸エステル(B)がジエステルであることを特徴とする請求項1に記載のポリオキシメチレン製スライド部品。
- 前記脂肪酸エステル(B)が常温で固体であることを特徴とする請求項1または2に記載のポリオキシメチレン製スライド部品。
- 前記相手材がポリアミド系樹脂を用いて形成されることを特徴とする請求項1〜3のいずれか一項に記載のポリオキシメチレン製スライド部品。
- 前記ポリオキシメチレン(A)が、オキシメチレン成分以外のコモノマー成分を、オキシメチレン成分100mol%に対して、0〜1.35mol%含有していることを特徴とする請求項1〜4のいずれか一項に記載のポリオキシメチレン製スライド部品。
- 請求項1〜5のいずれか一項に記載のポリオキシメチレン製スライド部品を用いることを特徴とするポリオキシメチレン製スライド部品の使用方法。
- オキシメチレン樹脂組成物を用いて形成される部材(I)と、該部材(I)に接する相手材(II)とを含むスライド部品を用いた使用方法であって、
部材(I)と相手材(II)との定常的な摺動面圧が20〜150MPaであることを特徴とする請求項6に記載のポリオキシメチレン製スライド部品の使用方法。 - オキシメチレン樹脂組成物を用いて形成される部材(I)と、該部材(I)に接する相手材(II)とを含むスライド部品を用いた使用方法であって、
部材(I)と相手材(II)との定常的な摺動線速度が0.08〜2.3m/secであることを特徴とする請求項6に記載のポリオキシメチレン製スライド部品の使用方法。 - 請求項1〜5のいずれか一項に記載のポリオキシメチレン製スライド部品が、定常的に断続的に稼動することを特徴とするポリオキシメチレン製スライド部品の使用方法。
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