JP2555584B2 - ポリアミド樹脂組成物 - Google Patents

ポリアミド樹脂組成物

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JP2555584B2
JP2555584B2 JP62040540A JP4054087A JP2555584B2 JP 2555584 B2 JP2555584 B2 JP 2555584B2 JP 62040540 A JP62040540 A JP 62040540A JP 4054087 A JP4054087 A JP 4054087A JP 2555584 B2 JP2555584 B2 JP 2555584B2
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Description

【発明の詳細な説明】 1) 産業上の利用分野 本発明は、低摩擦性および耐摩耗性に優れ、かつ耐熱
性と剛性の良好な摺動部材に適したポリアミド樹脂組成
物に関する。
2) 従来の技術 ポリテトラメチレンアジパミド樹脂(以下ナイロン4,
6と言う)は優れた耐熱性、強靱性、耐薬品性を有する
ことから、構造材料として各種用途への実用化が期待さ
れている。特に他のエンジニアリング樹脂と比較して自
己湿潤性に著しく優れており、軸受部品や歯車部品、ま
たは耐摩耗性を要求される器械部品などの摺動部品への
実用化が期待される。
近年、プラスチック摺動部材は苛酷な荷重下で激しい
摩耗を受けるベアリング、雰囲気温度の高い条件下に使
用されるプッシング、または肉厚の薄い摺動部品などの
分野に用途分野が拡大しており、用途分野の拡大に伴な
い、プラスチック摺動部材に対する要求も厳しいものに
なってきている。
一般に軸受けなどの摺動部品にプラスチックを適用す
る場合には、動摩擦係数が小さく、限界PV値が高く、摩
耗量が少なく、しかも相手材を傷めないという摺動特性
以外に、剛性や耐クリープ性などの機械的性質および熱
変形温度や連続使用温度などの耐熱性の優れた材料を使
用することが望ましい。上記の限界PV値とは摩擦摩耗試
験において、樹脂が溶融、あるいは著しい摩耗を生じ始
める時の面圧(P)と摩擦速度(V)の積であり、この
値が高い程、高荷重、高速での苛酷な条件での使用に耐
え得る。
ナイロン4,6はポリアミド樹脂のなかでも極めて良好
な機械的性質、耐熱性を有する。一方ナイロン4,6の上
記性質を更に向上させるためにガラス繊維等を添加する
方法が用いられるが、このような樹脂組成物を軸受材と
して用いると、ガラス繊維が軸受摺動面にミクロ的に露
出し、相手材を摩耗させる、いわゆる“かじる”という
欠点を有し、摩耗量が大きくなるのみならず、摩擦係数
が大きくなるという欠点がある。またガラス繊維を配合
した樹脂組成物では組成物成形体の異方性が大きく、寸
法精度に問題がある。更に小型部品や薄肉部、鋭角部を
含むような部品ではガラス繊維の流動が不十分で、該繊
維の含有量が他の部分に比べて少なくなり、十分な補強
効果が得られず強度や剛性が不十分となる。
このように摺動部品に要求される高剛性、耐熱性と低
摩擦性、耐摩耗性などの摺動特性とを両立させることは
難しく、高剛性、耐熱性を維持しつつ優れた摺動特性を
有する新規な樹脂組成物が望まれていた。
3) 発明が解決しようとする問題点 本発明者らは、ナイロン4,6の上記の高剛性、耐熱性
を更に向上させつつ優れた摺動特性を有する新規樹脂組
成物を得るための鋭意検討した結果、ナイロン4,6に特
定量のチタン酸カリウムウィスカーおよび/または炭化
ケイ素ウィスカーと、特定量の潤滑剤を配合することに
より優れた高剛性、耐熱性を有しつつ摩擦特性、摩耗特
性が著しく改良されることを見い出し、本発明に到達し
た。
4) 問題点を解決するための手段 本発明は、ポリテトラメチレンアジパミド(ナイロン
4,6)100重量部に対して、チタン酸カリウムウィスカー
および/または炭化ケイ素ウィスカーを5〜100重量
部、および潤滑剤1〜40重量部を配合することを特徴と
する摺動特性の優れた樹脂組成物を提供するものであ
る。
ナイロン4,6とは下記式 NH(CH24NH-CO(CH24CO で示される繰返し構造単位から実質的になるポリアミド
である。
このナイロン4,6の製造方法については、特開昭56-14
9430、同56-149431、同58-83029、特公昭60-28843など
に述べられている方法を挙げることができる。
本発明に用いるチタン酸カリウムウィスカーとは、例
えば一般式 K2O・n(TiO2) または、一般式 (式中、nは2〜8の整数を表わす) で示される単結晶繊維であり、具体的にはたとえば4チ
タン酸カリウム繊維、6チタン酸カリウム繊維、または
8チタン酸カリウム繊維などの単一組成物、またはそれ
らの混合組成物であってもよく、平均繊維径2μm以
下、平均繊維長5〜100μmでかつ平均繊維長/平均繊
維径(以下、アスペクト比という)が10以上のものが好
ましい。本発明に用いられるチタン酸カリウムウィスカ
ーはたとえば「ティスモ(TISMO)」(大塚化学薬品
(株)製)をそのまま使用することができる。これは平
均繊維径0.2〜0.5μm、平均繊維長10〜20μm、アスペ
クト比20〜100の高強度単結晶ウィスカーである。
本発明に用いる炭化ケイ素ウィスカーは、例えば一般
式 SiC で示される単結晶繊維であり、平均繊維径0.2μm以
下、平均繊維長20〜500μmでかつアスペクト比が10以
上のものが好ましい。本発明に用いられる炭化ケイ素ウ
ィスカーは、たとえば「トーカウイスカー」(東海カー
ボン(株)社製)を用いる。これは平均繊維径0.1〜10
μm、平均繊維長50〜200μm、アスペクト比が50〜300
の単結晶ウィスカーである。
前記チタン酸カリウムウィスカーおよび/または炭化
ケイ素ウィスカーの配合量はナイロン4,6樹脂の補強効
果、とくに剛性、耐クリープ性および熱変形温度の向
上、さらに限界PV値の向上などの点からナイロン4,6が1
00重量部に対してチタン酸カリウムウィスカー単独、ま
たは炭化ケイ素ウィスカー単独、あるいはまたそれらの
混合物5〜100重量部、好ましくは10〜80重量部、更に
好ましくは20〜60重量部である。前記配合量が5重量部
未満では機械的強度を充分向上させることができず、10
0重量部をこえて使用しても100重量部をこえて使用した
量に対する機械的強度の向上効果がみとめられず、かつ
組成物の成形材料としての造粒化が難しくなる傾向にあ
る。
前記ウィスカーの場合、無表面処理のまま使用しても
さしつかえないが、ナイロン4,6との界面接着強度を改
良するためにシランカップリング剤、チタネートカップ
リング剤等の表面処理剤で表面処理してもよい。
本発明に用いる潤滑剤としては、シリコーン系化合
物、二硫化モリブデン等が挙げられるが樹脂成形品の摺
動特性の点から、好ましくは二硫化モリブデンを用い
る。潤滑剤の使用量は1〜40重量部、好ましくは1〜20
重量部、特に好ましくは1〜10重量部である。1重量部
未満であると摺動特性が十分でなく、40重量部を超える
と剛性、耐熱性および表面外観が低下する。
本発明の樹脂組成物の配合方法は特に制限するもので
はないが、例えばヘンシェルミキサー、タンブラーなど
で混合し、さらにバッチニーダー、バンバリーミキサ
ー、単軸または2軸スクリュー押出機で溶融混合する方
法を挙げることができる。
本発明の組成物には必要に応じてさらに充填剤、他の
既知の重合体(たとえばポリオレフィン類、変性ポリオ
レフィン類、ポリテトラフルオロエチレン、ポリフッ化
ビニリデン等)、顔料、難燃剤、老化防止剤、安定剤、
帯電防止剤などを添加することができる。
本発明の樹脂組成物は優れた機械的強度、耐熱性と優
れた摺動特性を兼ね備えているため、プッシング、ベア
リング、スリープ、スリッピング、ガイドレール、シー
ル材、スイッチ部品、ギア、カムなどの各種摺動部品を
提供することができる。
5) 実施例 以下、実施例により本発明を具体的に説明するが、本
発明はこれらの実施例に限定されるものではない。
実施例および比較例によって得られた樹脂組成物は下
記の試験方法によって評価した。
試験方法 曲げ強さ :ASTM D790 曲げ弾性率 :ASTM D790 熱変形温度(HDT):ASTM D648 (荷重18.6kg/cm2) 摩擦摩耗試験は、鈴木式摩擦摩耗試験機を使用し、
相手材としては円筒状の鋼を用い、摩擦速度(V)30cm
/秒、荷重(P)10kg/cm2の条件で動摩擦係数を求め
た。
上記条件で連続運転し、摩擦距離10kmに達した時の単
位距離、単位重量当りの摩耗量を比摩耗量とした。相手
材比摩耗量についても同様に定義した。限界PV値は摩擦
速度30cm/秒を一定として荷重を変化させて溶融あるい
は著しい摩耗が生じる時点を判定した。
実施例1〜9 相対粘度3.56(30℃、97%硫酸中、濃度10-2g/mlで測
定)のナイロン4,6と「ティスモ−D102」(大塚化学薬
品(株)製)、および/または炭化ケイ素ウィスカー
「トーカウイスカー」(東海カーボン(株)製)、およ
び二硫化モリブデン(住鉱潤滑(株)製)、シリコンオ
イル「BY16-801」(トーレ・シリコーン(株)製)ポリ
テトラフルオロエチレン(L169J、旭硝子(株)製)を
表−1に示した配合処方で、タンブラー内で混合し、次
に押出機を用いて溶融混合しペレット化した。このペレ
ットより成形温度300℃、金型温度80℃の条件で成形
し、上記の試験方法によりその物性を評価した。その結
果、実施例1〜9の樹脂組成物は、本発明の目的とする
優れた機械的強度、耐熱性と優れた摺動特性を合わせ持
っていることがわかった。
比較例1〜4 実施例1〜7で示したナイロン4,6、ティスモ−D10
2、二硫化モリブデンを用いて、表−2で示した組成比
率で樹脂組成物を調製し、その物性を実施例1〜9と同
様の方法で評価した。
比較例1はチタン酸カリウムウィスカーの含有量が本
発明の範囲以下の組成物であり、剛性、耐熱性、摺動特
性としての限界PV値がともに十分でない。
比較例2はチタン酸カリウムウィスカーの含有量が本
発明の範囲を超えている組成物で、摺動特性としての動
摩擦係数、相手材比摩耗量が劣るのみならず、成形品外
観が悪い。
比較例3は二硫化モリブデンの含有量が本発明の範囲
を超えている組成物で、剛性、耐熱性、摺動特性は目的
とする物性が得られたが成形品の外観が悪い。
比較例4はナイロン4,6に本発明で規定した添加剤を
加えない組成物であるが、これは剛性、耐熱性、摺動特
性ともに目的とする物性を与えない。
比較例5〜6はナイロン4,6、ティスモ−D102、二硫
化モリブデンおよびナイロン6,6“アミランCM3007"(東
レ(株)製)、ナイロン6“アミランCM1017"(東レ
(株)製)を用いて、表−2で示した組成比率で樹脂組
成物を調製し、その物性を実施例1〜9と同様の方法で
評価した。比較例5は、実施例2におけるナイロンン4,
6に代えて、本発明の範囲外のポリアミド樹脂であるナ
イロン6,6を用いた例で、実施例2に比べ、耐熱性およ
び摺動特性としての限界PV値が大きく劣る。比較例6
は、実施例2におけるナイロン4,6に代えて、本発明の
範囲外のポリアミド樹脂であるナイロン6を用いた例
で、実施例2に比べ、耐熱性および摺動特性としての限
界PV値が大きく劣る。
比較例7は、実施例1〜9で示したナイロン4,6、二
硫化モリブデン、チタン酸カリウムウィスカーおよび/
または炭化ケイ素ウィスカー以外の繊維として、直径13
μmの連続長繊維のストランドから作られた平均の長さ
3mmのチョップドストランド(旭ファイバーグラス
(株)製03-MA-FT2)を用い、表−2で示した組成比率
で樹脂組成物を調製し、その物製を実施例1〜9と同様
の方法で評価した。
比較例8は潤滑剤の使用量が本発明の範囲未満の樹脂
組成物であり、非摩耗量、相手材非摩耗量の値が大きく
摺動性が劣る。そして、限界PV値も小さく、摺動性に劣
る。
本発明の範囲外の添加物であるガラス繊維を用いたこ
の比較例では、剛性、耐熱性は目的とする値を得ている
が、動摩擦係数、比摩耗量、相手材の比摩耗量の摺動特
性および外観が悪く、摺動部用材料として用いるには不
適当である。
6) 発明の効果 以上の実施例に示したように、本発明の樹脂組成物
は、特定量のチタン酸カリウムウィスカーおよび/また
は炭化ケイ素ウィスカーと特定量の潤滑剤を配合するこ
とにより、ナイロン4,6の優れた剛性、耐熱性、摺動特
性をさらに著しく改善したものである。
本発明の樹脂組成物は優れた剛性、耐熱性を有し、か
つ優れた摺動特性を有することから、摺動部材を中心と
した各種用途に有用であり、特にベアリング、スイッ
チ、ギアなどの各種部品を提供でき、産業上の利用価値
は極めて大きい。
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (56)参考文献 特開 昭61−188460(JP,A) 特開 昭60−96649(JP,A) 特開 昭61−31217(JP,A) 特開 昭62−185746(JP,A) 特開 昭62−185747(JP,A) 特開 昭61−126172(JP,A) 特開 昭59−75948(JP,A) 特開 昭61−188462(JP,A)

Claims (2)

    (57)【特許請求の範囲】
  1. 【請求項1】ポリテトラメチレンアジパミド100重量部
    に対して、チタン酸カリウムウィスカーおよび/または
    炭化ケイ素ウィスカーを5〜100重量部、潤滑剤を1〜4
    0重量部を配合してなる摺動特性の優れたポリアミド樹
    脂組成物。
  2. 【請求項2】潤滑剤が二硫化モリブデンである特許請求
    の範囲第1項記載のポリアミド樹脂組成物。
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