JP2018035242A - 摺動部材及び摺動部材の製造方法 - Google Patents
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Abstract
【課題】ポリアミドを用いた機械的強度に優れる摺動部材及びこの摺動部材の製造方法を提供することを目的とする。
【解決手段】本発明の一実施形態に係る摺動部材は、ポリアミド、架橋助剤及びフィラーを含有する樹脂組成物を架橋した摺動部材であって、上記フィラーの平均粒径が0.01μm以上60μm以下、上記樹脂組成物の架橋後の上記フィラーの二次粒子径が一次粒子径の1.5倍以下である。本発明の別の一実施形態に係る摺動部材の製造方法は、ポリアミド、架橋助剤及びフィラーを含有する樹脂組成物を成形する成形工程と、上記成形工程で得られた成形体に電離放射線を照射する電離放射線照射工程とを備える摺動部材の製造方法であって、上記フィラーの平均粒径が0.01μm以上60μm以下、上記電離放射線照射工程後の上記フィラーの二次粒子径が一次粒子径の1.5倍以下である。
【選択図】なし
【解決手段】本発明の一実施形態に係る摺動部材は、ポリアミド、架橋助剤及びフィラーを含有する樹脂組成物を架橋した摺動部材であって、上記フィラーの平均粒径が0.01μm以上60μm以下、上記樹脂組成物の架橋後の上記フィラーの二次粒子径が一次粒子径の1.5倍以下である。本発明の別の一実施形態に係る摺動部材の製造方法は、ポリアミド、架橋助剤及びフィラーを含有する樹脂組成物を成形する成形工程と、上記成形工程で得られた成形体に電離放射線を照射する電離放射線照射工程とを備える摺動部材の製造方法であって、上記フィラーの平均粒径が0.01μm以上60μm以下、上記電離放射線照射工程後の上記フィラーの二次粒子径が一次粒子径の1.5倍以下である。
【選択図】なし
Description
本発明は、摺動部材及び摺動部材の製造方法に関する。
ポリアミドは、機械的特性、耐摩擦摩耗性、耐薬品性等に優れることから、産業機械分野の摺動部材向けに幅広く用いられている。さらに、ポリアミドを架橋させることで、上述の特性をさらに向上させることができる(特開2015−209512号公報参照)。このようなポリアミドを用いた成形体は、自動車部品、機械部品、電気電子部品等のギア、カム、ワッシャー、軸受け等として広く利用される。
近年では、軽量化の観点から金属部品から樹脂成形品への代替が求められつつあり、ポリアミドの成形体にもより高い機械的強度が求められている。
従来のポリアミドを架橋した成形体では、一定の機械的強度は得られるが、金属部品と同等の機械的強度の達成は困難である。
本発明は、上述のような事情に基づいてなされたものであり、ポリアミドを用いた機械的強度に優れる摺動部材及びこの摺動部材の製造方法を提供することを目的とする。
上記課題を解決するためになされた本発明の一態様に係る摺動部材は、ポリアミド、架橋助剤及びフィラーを含有する樹脂組成物を架橋した摺動部材であって、上記フィラーの平均粒径が0.01μm以上60μm以下、上記樹脂組成物の架橋後の上記フィラーの二次粒子径が一次粒子径の1.5倍以下である。
上記課題を解決するためになされた別の本発明の一態様に係る摺動部材の製造方法は、ポリアミド、架橋助剤及びフィラーを含有する樹脂組成物を成形する成形工程と、上記成形工程で得られた成形体に電離放射線を照射する電離放射線照射工程とを備える摺動部材の製造方法であって、上記フィラーの平均粒径が0.01μm以上60μm以下、上記樹脂組成物の架橋後の上記フィラーの二次粒子径が一次粒子径の1.5倍以下である。
本発明の摺動部材は、ポリアミド成形体でありながら機械的強度に優れる。また、当該摺動部材の製造方法は、ポリアミドを用いて機械的強度に優れる摺動部材を製造できる。
[本発明の実施形態の説明]
本発明の一態様に係る摺動部材は、ポリアミド、架橋助剤及びフィラーを含有する樹脂組成物を架橋した摺動部材であって、上記フィラーの平均粒径が0.01μm以上60μm以下、上記樹脂組成物の架橋後の上記フィラーの二次粒子径が一次粒子径の1.5倍以下である。
本発明の一態様に係る摺動部材は、ポリアミド、架橋助剤及びフィラーを含有する樹脂組成物を架橋した摺動部材であって、上記フィラーの平均粒径が0.01μm以上60μm以下、上記樹脂組成物の架橋後の上記フィラーの二次粒子径が一次粒子径の1.5倍以下である。
当該摺動部材は、平均粒径が上記範囲の微細なフィラーを含有する樹脂組成物を架橋したものであるため、このフィラーに起因して機械的強度に優れる。これは、この微細なフィラーが樹脂組成物中に分散し易いことと、上記フィラーのかさ密度が比較的高いこととに起因する。また、当該摺動部材は、フィラーの二次粒子径の一次粒子径に対する比が上記範囲であることで、架橋助剤及びフィラーの分散性に優れるため、機械的強度を向上することができる。
上記フィラーがケイ素を含有するとよい。このように上記フィラーがケイ素を含有することで、弾性率及び機械的強度を向上することができる。
上記フィラーの主成分が酸化物であるとよい。このようにフィラーの主成分を酸化物とすることでも、弾性率及び機械的強度を向上することができる。
上記フィラーの架橋助剤に対する含有量の比としては、1倍以上12倍以下が好ましい。このようにフィラーの架橋助剤に対する含有量の比を上記範囲とすることで、容易かつ確実に機械的強度に優れる摺動部材を得ることができる。
本発明の別の態様に係る摺動部材の製造方法は、ポリアミド、架橋助剤及びフィラーを含有する樹脂組成物を成形する成形工程と、上記成形工程で得られた成形体に電離放射線を照射する電離放射線照射工程とを備える摺動部材の製造方法であって、上記フィラーの平均粒径が0.01μm以上60μm以下、上記電離放射線照射工程後の上記フィラーの二次粒子径が一次粒子径の1.5倍以下である。
当該摺動部材の製造方法は、平均粒径及び二次粒子径がそれぞれ上記範囲の微細なフィラーを含有する樹脂組成物を架橋することで、機械的強度に優れる摺動部材を容易に得ることができる。
なお、「フィラーの平均粒径」及び「フィラーの一次粒子径」とは、摺動部材の断面で10以上の単体のフィラーを顕微鏡観察し、平面視での最大径とこの最大径に直交する方向の径との平均から算出される値を指す。「フィラーの二次粒子径」とは、摺動部材の断面で10以上のフィラーの凝集体(単体のフィラーも含む)を顕微鏡観察し、平面視での最大径とこの最大径に直交する方向の径との平均から算出される値を指す。
[本発明の実施形態の詳細]
以下、本発明に係る摺動部材及び摺動部材の製造方法について説明する。
以下、本発明に係る摺動部材及び摺動部材の製造方法について説明する。
<摺動部材>
当該摺動部材は、ポリアミド、架橋助剤及びフィラーを含有する樹脂組成物を架橋した摺動部材であって、上記フィラーの平均粒径が0.01μm以上60μm以下である。
当該摺動部材は、ポリアミド、架橋助剤及びフィラーを含有する樹脂組成物を架橋した摺動部材であって、上記フィラーの平均粒径が0.01μm以上60μm以下である。
当該摺動部材は、平均粒径が上記範囲の微細なフィラーを含有する樹脂組成物を架橋したものであるため、このフィラーに起因して機械的強度に優れる。
(樹脂組成物)
当該摺動部材は、ポリアミド、架橋助剤及びフィラーを含有する樹脂組成物を架橋することで形成される。上記樹脂組成物は、ポリアミドを主成分として含有することが好ましい。上記樹脂組成物はポリアミドを主成分として含有することで、当該摺動部材の機械的特性、耐摩擦摩耗特性、耐薬品性等を高めることができる。なお、「主成分」とは、最も多く含まれる成分を意味し、例えば50質量%以上含まれる成分を意味する。
当該摺動部材は、ポリアミド、架橋助剤及びフィラーを含有する樹脂組成物を架橋することで形成される。上記樹脂組成物は、ポリアミドを主成分として含有することが好ましい。上記樹脂組成物はポリアミドを主成分として含有することで、当該摺動部材の機械的特性、耐摩擦摩耗特性、耐薬品性等を高めることができる。なお、「主成分」とは、最も多く含まれる成分を意味し、例えば50質量%以上含まれる成分を意味する。
ポリアミドとしては、例えばポリアミド6、ポリアミド66、ポリアミド46、ポリアミド11、ポリアミド12、ポリアミド610、ポリアミド612、ポリアミド66/6I、ポリアミド66/6T、ポリアミド6T/66、ポリアミド6T/6I、ポリアミド6T/6I/66、ポリアミド6T−5MT、ポリアミド6T/6、ポリアミドMXD−6、ポリアミド9T、全芳香族ポリアミド等が挙げられる。これらの中でも特に弾性率や機械的強度の観点からポリアミド66が好ましい。
上記樹脂組成物中のポリアミドの含有量は、70質量%以上が好ましく、80質量%以上がより好ましい。
上記樹脂組成物は、ポリアミド以外の樹脂(その他の樹脂)を含んでもよい。なお、その他の樹脂は単独で又は2種以上組み合わせて用いることができる。
上記ポリアミド以外の樹脂としては、例えばポリオレフィン、ポリウレタン、アクリル樹脂、メタクリル樹脂、ポリエステル、エポキシ樹脂、フッ素樹脂、天然又は合成ゴム、シリコーン樹脂、ABS(スチレン−アクリロニトリル−ブタジエン共重合)樹脂、ポリカーボネート、ポリ乳酸、ポリアセタール等が挙げられる。
上記樹脂組成物が樹脂成分としてポリアミド及び上記その他の樹脂を含有する場合、上記樹脂組成物の全樹脂成分中の上記その他の樹脂の割合の上限としては、20質量%が好ましく、10質量%がより好ましく、5質量%がさらに好ましい。
上記樹脂組成物は、樹脂成分として、ポリアミドのみを含むことが好ましく、ポリアミド66のみを含むことがより好ましい。
上記樹脂組成物は、架橋助剤を含有する。このため、上記樹脂組成物は、当該摺動部材の架橋密度を高めることができ、機械的強度に優れる摺動部材を形成できる。
上記架橋助剤としては、例えばオキシム化合物、アクリレート又はメタクリレート化合物、ビニル化合物、アリル化合物、マレイミド化合物等が挙げられる。なお、架橋助剤は単独で又は2種以上組み合わせて用いることができる。
上記オキシム化合物としては、例えばp−キノンジオキシム、p,p’−ジベンゾイルキノンジオキシム等が挙げられる。
上記アクリレート又はメタクリレート化合物としては、例えばジエチレングリコールジアクリレート、ジエチレングリコールジメタクリレート、ポリエチレングリコールジアクリレート、ポリエチレングリコールジメタクリレート、トリメチロールプロパントリアクリレート、トリメチロールプロパントリメタクリレート、シクロヘキシルアクリレート、シクロヘキシルメタクリレート、アクリル酸/酸化亜鉛混合物、アリルアクリレート、アリルメタクリレート、トリメタクリルイソシアヌレート等が挙げられる。
上記ビニル化合物としては、例えばジビニルベンゼン、ビニルトルエン、ビニルピリジン等が挙げられる。
上記アリル化合物としては、例えばヘキサメチレンジアリルナジイミド、ジアリルイタコネート、ジアリルフタレート、ジアリルイソフタレート、ジアリルモノグリシジルイソシアヌレート、トリアリルシアヌレート、トリアリルイソシアヌレート等が挙げられる。
上記マレイミド化合物としては、例えばN,N’−m−フェニレンビスマレイミド、N,N’−(4,4’−メチレンジフェニレン)ジマレイミド等が挙げられる。
中でも、上記架橋助剤としては、当該摺動部材の架橋密度をより大きくできることから、アリル化合物が好ましく、トリアリルイソシアヌレートがより好ましい。
上記樹脂組成物中の上記架橋助剤の含有量の下限としては、ポリアミド100質量部に対し、1質量部が好ましく、1.5質量部がより好ましく、2質量部がさらに好ましい。一方、上記含有量の上限としては、上記ポリアミド100質量部に対し、10質量部が好ましく、9質量部がより好ましく、8質量部がさらに好ましい。上記含有量が上記下限未満である場合、当該摺動部材の架橋密度を十分に大きくすることができず、機械的強度が不十分となるおそれがある。また、上記含有量が上記上限を超える場合、上記樹脂組成物の成形性が低下するおそれがある。
また、上記樹脂組成物は、微細なフィラーを含有する。上記樹脂組成物が微細なフィラーを含有することで、当該摺動部材の機械的強度が向上する。
上記樹脂組成物が含有するフィラーとしては、例えばワラストナイト、雲母(マイカ)、炭化ケイ素、酸化ケイ素、チタン酸バリウム、タルク、ガラスビーズ、酸化チタン、アルミナ、炭酸カルシウム、炭酸マグネシウム、三酸化アンチモン、二硫化モリブデン等の無機フィラー、又は超高分子量ポリエチレン、ポリテトラフルオロエチレン(PTFE)等の有機フィラーが挙げられる。
これらのフィラーの中でも、耐摩耗性を向上することができるケイ素を含むフィラー(ワラストナイト、雲母、炭化ケイ素、酸化ケイ素、タルク、ガラスビーズ等)、及び機械的強度を向上することができる主成分が酸化物であるフィラー(酸化ケイ素、酸化チタン、アルミナ、三酸化アンチモン等)が好ましい。
上記フィラーの平均粒径の下限としては、0.01μmであり、0.1μmがより好ましく、1μmがさらに好ましい。一方、上記フィラーの平均粒径の上限としては、60μmであり、30μmがより好ましく、10μmがさらに好ましい。フィラーの平均粒径が上記下限未満の場合、分散性が低下し機械的強度の向上効果が不十分となるおそれがある。逆に、フィラーの平均粒径が上記上限を超える場合、フィラーのかさ密度が低下し機械的強度の向上効果が不十分となるおそれがある。
また、機械的強度向上の観点から、フィラーとしては針状フィラーが好ましい。
針状フィラーの平均アスペクト比の下限としては、2が好ましく、10がより好ましく、20がさらに好ましい。一方、針状フィラーの平均アスペクト比の上限としては、100が好ましく、90がより好ましく、80がさらに好ましい。針状フィラーの平均アスペクト比が上記下限未満の場合、機械的強度の向上効果が不十分となるおそれがある。逆に、針状フィラーの平均アスペクト比が上記上限を超える場合、フィラーが混錬時に損傷し易くなるおそれがある。「アスペクト比」とは、電子顕微鏡写真におけるフィラーの最大径(長径)のこの最大径に直交する方向の径(短径)に対する比を意味する。
なお、針状フィラーの平均径(平均短径)の下限としては、0.1μmが好ましく、0.3μmがより好ましい。一方、針状フィラーの平均径の上限としては、1μmが好ましく、0.6μmがより好ましい。また、針状フィラーの平均長さ(平均長径)の下限としては、5μmが好ましく、10μmがより好ましい。一方、針状フィラーの平均長さの上限としては、40μmが好ましく、20μmがより好ましい。
上記樹脂組成物におけるフィラーの含有量の下限としては、ポリアミド100質量部に対し、5質量部が好ましく、15質量部がより好ましく、25質量部がさらに好ましい。一方、上記含有量の上限としては、ポリアミド100質量部に対し、60質量部が好ましく、50質量部がより好ましく、45質量部がさらに好ましい。上記含有量が上記下限未満の場合、当該摺動部材の機械的強度を十分に大きくすることができないおそれがある。一方、上記含有量が上記上限を超える場合、上記樹脂組成物の成形性が低下するおそれがある。
また、上記樹脂組成物におけるフィラーの架橋助剤に対する含有量の比の下限としては、1倍が好ましく、2倍がより好ましく、3倍がさらに好ましい。一方、上記含有量の比の上限としては、12倍が好ましく、10倍がより好ましく、8倍がさらに好ましい。上記含有量の比が上記下限未満の場合、当該摺動部材の機械的強度を十分に大きくすることができないおそれがある。一方、上記含有量の比が上記上限を超える場合、フィラーの分散性が低下するおそれや上記樹脂組成物の成形性が低下するおそれがある。
上記樹脂組成物の架橋後のフィラーの二次粒子径の上限としては、一次粒子径の1.5倍であり、1.3倍が好ましい。フィラーの二次粒子径が上記上限を超える場合、架橋助剤及びフィラーの凝集によりこれらの分散性が低下し、これに起因して当該摺動部材の強度が不十分となるおそれがある。なお、フィラーの二次粒子径の下限は一次粒子径の1倍である。
上記樹脂組成物は、必要に応じて添加剤を含んでもよい。上記添加剤としては、例えば重合禁止剤、可塑剤、顔料、安定剤、軟化剤、増感剤、酸化防止剤、難燃剤、離型剤、耐候剤、帯電防止剤、シランカップリング剤等が挙げられる。なお、添加剤は単独で又は2種以上組み合わせて用いることができる。
上記樹脂組成物は、ポリアミド中に架橋助剤が分散する海島構造を有することが好ましい。樹脂組成物において架橋助剤がポリアミド中に液状の微粒子(島相)として分散して存在すると、樹脂組成物の粘度が下がり、その流動性を向上させることができる。また、樹脂組成物において架橋助剤がポリアミド中に液状の微粒子として分散して存在すると、架橋助剤の架橋効率が上がり、当該摺動部材の架橋密度をより大きくし易くなる。
特に、上記樹脂組成物がポリアミド中に架橋助剤が分散する海島構造を有する場合、架橋助剤は径が350nm以下の液状微粒子として分散することが好ましい。樹脂組成物において架橋助剤が350nm以下の径の液状微粒子として存在すると、樹脂組成物の流動性をより高められ、当該摺動部材の架橋密度及び動的粘弾性をより高められる。
なお、液状微粒子の径は、走査透過型電子顕微鏡(STEM)や原子間力顕微鏡(AFM)を用いて例えば以下のように測定できる。まず、固化した未架橋の樹脂組成物を切断し、観察切断面を設ける。この樹脂組成物において架橋助剤は未架橋状態であるので、この観察切断面から液状の架橋助剤があふれ出る。この結果、観察切断面では架橋助剤が存在した部分が空孔となる。この空孔の大きさをSTEMやAFMを用いて測定することにより液状微粒子の径を求めることができる。
上記樹脂組成物は、各構成成分を混合することにより得ることができる。具体的な手順について以下に説明する。
(樹脂組成物の製造方法)
当該摺動部材に用いる樹脂組成物(架橋用コンパウンド)は、例えば図1に示すように、ポリアミド及び架橋助剤を混錬する第一混錬工程S1と、第一混錬工程S1の混錬物及びフィラーを混錬する第二混錬工程S2とを主に備える製造方法により容易かつ確実に得ることができる。
当該摺動部材に用いる樹脂組成物(架橋用コンパウンド)は、例えば図1に示すように、ポリアミド及び架橋助剤を混錬する第一混錬工程S1と、第一混錬工程S1の混錬物及びフィラーを混錬する第二混錬工程S2とを主に備える製造方法により容易かつ確実に得ることができる。
この樹脂組成物の製造方法では、まずポリアミドと架橋助剤とを混錬した後に、この混錬物にフィラーを加えて再度混錬を行う。この二段階の混錬により、架橋助剤及びフィラーの分散性を共に向上することができる。また、この製造方法では、架橋助剤及びフィラーをポリアミド中に容易に分散できるので、過度の混錬によるフィラーの破損を防止できる。その結果、この製造方法は、機械的強度に優れるポリアミド成形体を成形できる樹脂組成物を得ることができる。
第一混錬工程S1では、ポリアミドに架橋助剤を加えて混錬し、ポリアミド及び架橋助剤を含む一次混錬物(ペレット)を得る。
第一混錬工程における架橋助剤の混合量の下限としては、ポリアミド100質量部に対し、1質量部が好ましく、1.5質量部がより好ましく、2質量部がさらに好ましい。一方、上記混合量の上限としては、ポリアミド100質量部に対し、10質量部が好ましく、9質量部がより好ましく、8質量部がさらに好ましい。上記混合量が上記下限未満の場合、得られる摺動部材の架橋密度を十分に大きくすることができず、摺動部材の強度の低下を招くおそれがある。一方、上記混合量が上記上限を超える場合、架橋助剤の分散性が低下するおそれや、得られる樹脂組成物の成形性が低下するおそれがある。
また、当該摺動部材に用いる樹脂組成物における架橋助剤の含有量W0に対する第一混錬工程S1における架橋助剤の混合量W1の割合(混合割合W1/W0)の下限としては、90質量%が好ましく、95質量%が好ましく、98質量%がさらに好ましい。特に、第一混錬工程S1以外で架橋助剤を混合しないこと、つまり上記混合割合W1/W0が100質量%であることが好ましい。上記混合割合W1/W0が上記下限未満の場合、架橋助剤の分散性が低下するおそれがある。
混錬の方法としては、公知の方法が使用でき、例えば単軸混合機、二軸混合機等で混合する方法が挙げられる。また、混錬の際に加熱してもよい。この加熱温度としては、例えば100℃以上300℃以下とできる。
第二混錬工程S2では、第一混錬工程S1で得た一次混錬物(ペレット)にフィラーを加えて再混錬し、ポリアミド、架橋助剤及びフィラーを含む樹脂組成物を得る。
第二混錬工程におけるフィラーの混合量の下限としては、ポリアミド100質量部に対し、5質量部が好ましく、20質量部がより好ましく、30質量部がさらに好ましい。一方、上記混合量の上限としては、ポリアミド100質量部に対し、60質量部が好ましく、55質量部がより好ましく、50質量部がさらに好ましい。上記混合量が上記下限未満の場合、当該摺動部材の機械的強度を十分に大きくすることができないおそれがある。一方、上記混合量が上記上限を超える場合、フィラーの分散性が低下するおそれや、得られる樹脂組成物の成形性が低下するおそれがある。
また、当該摺動部材に用いる樹脂組成物におけるフィラーの含有量w0に対する、第二混錬工程S2におけるフィラーの混合量w1の割合(混合割合w1/w0)の下限としては、90質量%が好ましく、95質量%が好ましく、98質量%がさらに好ましい。特に、第二混錬工程S2以外でフィラーを混合しないこと、つまり上記混合割合w1/w0が100質量%であることが好ましい。上記混合割合w1/w0が上記下限未満の場合、フィラーの分散性が低下するおそれや、混錬によりフィラーが損傷するおそれがある。
第二混錬工程S2における混錬の方法としては、第一混錬工程S1と同様とできる。
ポリアミド以外の樹脂や添加剤は、第一混錬工程S1及び第二混錬工程S2の任意の工程で混錬してもよいし、これらの工程とは別の混錬工程で混錬してもよい。
(摺動部材の形態)
当該摺動部材の形態としては、ギア、ワッシャー、カム、ウォーム、ランナ、軸受け等が挙げられる。特に当該摺動部材は、ギア及びワッシャーに好ましく用いられる。
当該摺動部材の形態としては、ギア、ワッシャー、カム、ウォーム、ランナ、軸受け等が挙げられる。特に当該摺動部材は、ギア及びワッシャーに好ましく用いられる。
上記ギアの形態としては、例えば平歯車、円筒歯車、はすば歯車、やまば歯車、かさ歯車、冠歯車、ねじ歯車、ウォームギア等が挙げられる。
上記ギアの歯幅としては、例えば1mm以上20mm以下である。また、上記ギアのモジュールとしては、例えば0.3以上1.5以下である。さらに、上記ギアの歯数としては、例えば5以上100以下であり、連続する8枚の歯のまたぎ歯厚は、1mm以上20mm以下である。
<摺動部材の製造方法>
当該摺動部材の製造方法は、図2に示すように、ポリアミド、架橋助剤及びフィラーを含有する樹脂組成物を成形する成形工程S11と、上記成形工程S11で得られた成形体に電離放射線を照射する電離放射線照射工程S12とを主に備える。
当該摺動部材の製造方法は、図2に示すように、ポリアミド、架橋助剤及びフィラーを含有する樹脂組成物を成形する成形工程S11と、上記成形工程S11で得られた成形体に電離放射線を照射する電離放射線照射工程S12とを主に備える。
当該摺動部材の製造方法は、上記樹脂組成物を成形し、電離放射線を照射するので、機械的強度に優れる摺動部材を容易に得ることができる。
(成形工程)
成形工程S11では、上記樹脂組成物の射出成形により所望の形状を有する成形体を得る。
成形工程S11では、上記樹脂組成物の射出成形により所望の形状を有する成形体を得る。
成形工程S11の樹脂組成物の温度の下限としては、200℃が好ましく、250℃がより好ましい。一方、上記温度の上限としては、350℃が好ましく、320℃がより好ましい。上記温度が上記下限未満の場合、樹脂組成物の流動性が不十分となり、十分な射出成形速度が得られないおそれがある。また、上記温度が上記上限を超える場合、ポリアミドの熱分解を生じるおそれがある。
成形工程S11の射出圧の下限としては、70kg/cm2が好ましく、80kg/cm2がより好ましい。一方、上記射出圧の上限としては、130kg/cm2が好ましく、120kg/cm2がより好ましい。上記射出圧が上記下限未満の場合、充填不良が生じて所望の形状やサイズを有する成形体を得ることができないおそれがある。また、上記射出圧が上記上限を超える場合、成形体の周囲にバリを生じるおそれや生産性の低下を招くおそれがある。
成形工程S11における金型温度の下限としては、40℃が好ましく、50℃がより好ましい。一方、上記金型温度の上限としては、120℃が好ましく、100℃がより好ましい。上記金型温度が上記下限未満の場合、急激な冷却により結晶化が生じ、成形体の表面平滑性や寸法精度に悪影響を与えるおそれがある。一方、上記金型温度が上記上限を超える場合、成形体の周囲にバリを生じるおそれや、寸法精度に悪影響を与えるおそれがある。
(電離放射線照射工程)
電離放射線照射工程S12では、上記成形工程S11で得られた成形体に電離放射線を照射し、成形体を架橋する。
電離放射線照射工程S12では、上記成形工程S11で得られた成形体に電離放射線を照射し、成形体を架橋する。
上記電離放射線としては、例えばα線、β線、γ線、電子線、X線等が挙げられる。中でも、上記電放射線としては、制御の容易さ、安全性等の点より電子線が好ましい。
上記電離放射線の照射量は、特に限定されないが、十分な架橋密度を得つつ照射による樹脂の劣化を抑制する点より1kGy以上1000kGy以下が好ましい。
例えば上記電離放射線として電子線を照射する場合、その照射量の下限としては、5kGyが好ましく、10kGyがより好ましい。一方、上記照射量の上限としては、960kGyが好ましく、480kGyがより好ましい。電子線の照射量が上記下限未満の場合、電子線照射後の成形体において十分な架橋密度が得られないおそれがある。また、上記照射量が上記上限を超える場合、電子線の照射による成形体の分解や劣化を生じるおそれがある。
上記電離放射線の照射は、常温で行うことができる。また、上記電離放射線の照射は、低酸素又は無酸素の雰囲気下において行うことが好ましい。
電離放射線照射工程後のフィラーの二次粒子径の上限は、上述した当該摺動部材の樹脂組成物の架橋後のフィラーの二次粒子径と同様である。
[その他の実施形態]
上記開示された実施形態は全ての点で例示であって制限的なものではないと考えられるべきである。本発明の範囲は、上記実施形態の構成に限定されるものではなく、特許請求の範囲によって示され、特許請求の範囲と均等の意味及び範囲内での全ての変更が含まれることが意図される。
上記開示された実施形態は全ての点で例示であって制限的なものではないと考えられるべきである。本発明の範囲は、上記実施形態の構成に限定されるものではなく、特許請求の範囲によって示され、特許請求の範囲と均等の意味及び範囲内での全ての変更が含まれることが意図される。
摺動部材を製造するに際しては、例えば押出成形法、プレス成形法、ブロー成形法、真空成形法等の上記射出成形法以外の成形法を用いて上記樹脂組成物を所望の形状に成形してもよい。
また、当該摺動部材を製造するに際しては、化学架橋法により上記樹脂組成物を架橋してもよい。
さらに、当該摺動部材はシャフト等の金属部品が組み込まれてもよい。
当該摺動部材の製造方法は、例えば成形工程の後に成形体を乾燥する乾燥工程を設けてもよいし、電離放射線照射工程の後に熱処理工程を設けてもよい。
以下、実施例によって本発明をさらに具体的に説明するが、本発明は以下の実施例に限定されるものではない。
(実施例1)
まず、100質量部のポリアミド(ポリアミド66、旭化成せんい社の「レオナ1402S」)及び5質量部の架橋助剤(トリアリルイソシアヌレート、エボニックデグサ社の「TAICROS」)を2軸混合機に投入し、240℃で溶融混錬し、ペレットを得た。次いで、このペレット及びフィラーとしての30質量部のガラスビーズ(ユニチカ社の「ユニビーズUBS−0030L」、平均粒径15.0μm)を2軸混合機に投入し、240℃で溶融混錬し、架橋用コンパウンドを得た。
まず、100質量部のポリアミド(ポリアミド66、旭化成せんい社の「レオナ1402S」)及び5質量部の架橋助剤(トリアリルイソシアヌレート、エボニックデグサ社の「TAICROS」)を2軸混合機に投入し、240℃で溶融混錬し、ペレットを得た。次いで、このペレット及びフィラーとしての30質量部のガラスビーズ(ユニチカ社の「ユニビーズUBS−0030L」、平均粒径15.0μm)を2軸混合機に投入し、240℃で溶融混錬し、架橋用コンパウンドを得た。
さらに、この架橋用コンパウンドを射出成形機に投入し射出成形を行い、ISO−178:2001に準拠した曲げ強さ試験片を得た。なお、射出成形の条件は、射出温度240℃、金型温度80℃、射出圧100kg/cm2、保圧時間10秒とした。その後、射出体に照射量が120kGyとなるよう電子線を照射して、上記試験片を得た。
(実施例2)
フィラーをアルミナフィラー(昭和電工社の「A420」、平均粒径3.9μm)とした以外は実施例1と同じ条件で、試験片を作製した。
フィラーをアルミナフィラー(昭和電工社の「A420」、平均粒径3.9μm)とした以外は実施例1と同じ条件で、試験片を作製した。
(比較例1)
実施例1と同様の材料(100質量部のポリアミド、5質量部の架橋助剤及び30質量部のフィラー)を2軸混合機に同時に投入し、240℃で溶融混錬し、架橋用コンパウンドを得た。この架橋用コンパウンドを用い、実施例1と同様の手順で試験片を作製した。
実施例1と同様の材料(100質量部のポリアミド、5質量部の架橋助剤及び30質量部のフィラー)を2軸混合機に同時に投入し、240℃で溶融混錬し、架橋用コンパウンドを得た。この架橋用コンパウンドを用い、実施例1と同様の手順で試験片を作製した。
(比較例2)
実施例1と同様の材料を用い、まず100質量部のポリアミド及び30質量部のフィラーを2軸混合機に投入し、240℃で溶融混錬し、ペレットを得た。次いで、このペレット及び5質量部の架橋助剤を2軸混合機に投入し、240℃で溶融混錬し、架橋用コンパウンドを得た。この架橋用コンパウンドを用い、実施例1と同様の手順で試験片を作製した。
実施例1と同様の材料を用い、まず100質量部のポリアミド及び30質量部のフィラーを2軸混合機に投入し、240℃で溶融混錬し、ペレットを得た。次いで、このペレット及び5質量部の架橋助剤を2軸混合機に投入し、240℃で溶融混錬し、架橋用コンパウンドを得た。この架橋用コンパウンドを用い、実施例1と同様の手順で試験片を作製した。
(比較例3)
フィラーを上記アルミナフィラーとした以外は比較例1と同じ条件で、試験片を作製した。
フィラーを上記アルミナフィラーとした以外は比較例1と同じ条件で、試験片を作製した。
(比較例4)
フィラーを上記アルミナフィラーとした以外は比較例2と同じ条件で、試験片を作製した。
フィラーを上記アルミナフィラーとした以外は比較例2と同じ条件で、試験片を作製した。
<評価>
得られた各試験片について、下記項目の評価を行った。結果を表1に示す。
得られた各試験片について、下記項目の評価を行った。結果を表1に示す。
(曲げ強度)
ISO−178:2001(JIS−K7171:2008)に準拠して試験片の曲げ強度を測定した。
ISO−178:2001(JIS−K7171:2008)に準拠して試験片の曲げ強度を測定した。
(フィラーの二次粒子径)
架橋後の試験片中のフィラーの二次粒子径を測定し、一次粒子径(平均粒径)に対する比を算出した。
架橋後の試験片中のフィラーの二次粒子径を測定し、一次粒子径(平均粒径)に対する比を算出した。
表1に示すように、実施例の試験片は、微細なフィラーを含有し、さらにフィラーの二次粒子径の一次粒子径に対する比が1.5倍以下であることで、この比が1.5倍超の比較例よりも曲げ強度に優れる。
当該摺動部材は、機械的強度に優れ、自動車部品、機械部品、電気電子部品などに幅広く利用できる。また、当該摺動部材の製造方法は、機械的強度に優れ、自動車部品、機械部品、電気電子部品などに幅広く利用できる摺動部材を得ることができる。
S1 第一混錬工程
S2 第二混錬工程
S11 成形工程
S12 電離放射線照射工程
S2 第二混錬工程
S11 成形工程
S12 電離放射線照射工程
Claims (5)
- ポリアミド、架橋助剤及びフィラーを含有する樹脂組成物を架橋した摺動部材であって、
上記フィラーの平均粒径が0.01μm以上60μm以下、上記樹脂組成物の架橋後の上記フィラーの二次粒子径が一次粒子径の1.5倍以下である摺動部材。 - 上記フィラーがケイ素を含有する請求項1に記載の摺動部材。
- 上記フィラーの主成分が酸化物である請求項1に記載の摺動部材。
- 上記フィラーの架橋助剤に対する含有量の比が1倍以上12倍以下である請求項1、請求項2又は請求項3に記載の摺動部材。
- ポリアミド、架橋助剤及びフィラーを含有する樹脂組成物を成形する成形工程と、
上記成形工程で得られた成形体に電離放射線を照射する電離放射線照射工程と
を備える摺動部材の製造方法であって、
上記フィラーの平均粒径が0.01μm以上60μm以下、上記電離放射線照射工程後の上記フィラーの二次粒子径が一次粒子径の1.5倍以下である摺動部材の製造方法。
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