JP2644467B2 - 潤滑性樹脂成形体の製造方法 - Google Patents

Description

【発明の詳細な説明】 【０００１】 【産業上の利用分野】この発明は潤滑性樹脂成形体の製
造方法に関するものである。 【０００２】 【従来の技術】近年、機械の軽量化に伴い、合成樹脂製
品が機械部品として数多く用いられるようになり、軸受
部に使われるものには摺動特性の優れた合成樹脂が要求
されている。従来、摺動性の良い合成樹脂として、ポリ
アミド、ポリアセタール、ポリエチレン、フッ素樹脂等
が用いられている。これらは低荷重、低速領域において
は無潤滑下でもその用をなすが、高荷重、高速になるに
従って、摩擦熱の為に焼き付いたり、フローしたりして
使用できなくなる。 【０００３】フッ素樹脂、特に四フッ化エチレン樹脂
は、充填材を加えて摩耗特性を改良することにより優れ
た摺動特性を示すが、このものは圧縮成形でしか成形で
きず、また非常に高価であるという欠点を有する。 【０００４】そこで、その他の合成樹脂に固体潤滑剤を
加えて摺動特性を向上させようとする手段が採られてい
るが、この方法では高速高荷重下での摺動特性の向上は
十分ではない。 【０００５】また、上記の問題を解決するには、合成樹
脂に潤滑油を加え、いわゆる含油プラスチックとする方
法があり、その具体的手法として、１）単に樹脂に潤滑
油を混入する、２）潤滑油を保持できる担体を潤滑油と
共に加える、３）前記１）および２）の他に油の導通体
として繊維状の充填材を加えること等がある。 【０００６】このような含油プラスチックは、潤滑油を
浸み出させることにより摺動特性をもたせようとするも
のであるが、(1) 摩擦係数が低い値で安定しない、(2)
加熱されると油が浸み出てしまう、(3) 成形性が悪い、
(4) 摺動の際担体が相手材料を削る、(5) 成形時もしく
は混練時に油が分離しやすい、(6) 材料物性が低下す
る、(7) 摺動した面に油がついてほこり等がつきやす
い、(8) 一旦油が切れると異常摩耗をおこす等種々問題
があった。 【０００７】 【発明が解決しようとする問題点】以上述べたように、
従来の技術においては、摩擦係数が低い値で安定し、摩
耗係数が小さく、しかも機械的特性（特に強度）の低下
が起こらないような材料からなる成形体は得られず、数
多くの優れた特性を有する合成樹脂も、低摩擦性および
耐摩耗性が要求される摺動材料には適しないという問題
があった。 【０００８】 【問題点を解決するための手段】上記の問題点を解決す
るために、この発明は、合成樹脂１００部（部は重量
部、以下同じ）に対し、イソシアネート基またはシアネ
ート基を含む単位を有するオルガノポリシロキサン０．
５〜２０．０部と、さらに、アミノ基、カルボキシル
基、アルコール性水酸基、メルカプト基から選ばれる少
なくとも１種類の基を含む単位を有するオルガノポリシ
ロキサン０．５〜２０．０部とを溶融混合し、この混合
物を成形することからなる潤滑性樹脂成形体の製造方法
としたのである。または、合成樹脂１００部に対し、イ
ソシアネート基またはシアネート基を含む単位を有する
オルガノポリシロキサン０．５〜２０．０部と、さら
に、アミノ基、カルボキシル基、アルコール性水酸基、
メルカプト基から選ばれる少なくとも１種類の基を含む
単位を有するオルガノポリシロキサン０．５〜２０．０
部とを溶融混合状態で押出して造粒し、これを成形する
ことからなる潤滑性樹脂成形体の製造方法としたのであ
る。以下その詳細を述べる。 【０００９】まず、この発明における合成樹脂は、特に
限定されるものではなく、熱硬化性または熱可塑性のい
ずれの樹脂であってもよく、たとえば、フェノール樹
脂、ユリア樹脂、メラミン樹脂、メラミンフェノール共
縮合樹脂、キシレン変性フェノール樹脂、ユリアグアナ
ミン共縮合樹脂、アミノ樹脂、アセトグアナミン樹脂、
メラミングアナミン樹脂、ポリエステル樹脂、ジアリル
フタレート樹脂、キシレン樹脂、エポキシ樹脂、エポキ
シアクリレート樹脂、シリコーン樹脂、ウレタン樹脂、
ポリテトラフルオロエチレン、クロロトリフルオロエチ
レン樹脂、テトラフルオロエチレン−ヘキサフルオロプ
ロピレン共重合体、テトラフルオロエチレン−パーフル
オロアルキルビニルエーテル共重合体、フッ化ビニリデ
ン樹脂、エチレン−テトラフルオロエチレン共重合体、
エチレン−クロロフルオロエチレン共重合体、塩化ビニ
ル樹脂、塩化ビニリデン樹脂、ポリエチレン（低密度、
高密度または超高分子量）、塩素化ポリオレフィン、ポ
リプロピレン、変性ポリオレフィン、水架橋ポリオレフ
ィン、エチレン−ビニルアセテート共重合体、エチレン
−エチルアクリレート共重合体、ポリスチレン、ＡＢＳ
樹脂、ポリアミド、メタクリル樹脂、ポリアセタール、
ポリカーボネイト、セルロース系樹脂、ポリビニルアル
コール、ポリウレタンエラストマー、ポリイミド、ポリ
エーテルイミド、ポリアミドイミド、アイオノマー樹
脂、ポリフェニレンオキサイド、メチルペンテンポリマ
ー、ポリアリルスルホン、ポリアリルエーテル、ポリエ
ーテルケトン、ポリフェニレンサルファイド、ポリスル
ホン、全芳香族ポリエステル、ポリエチレンテレフタレ
ート、ポリブチレンテレフタレート、熱可塑性ポリエス
テルエラストマー、各種高分子物質のブレンド物などを
例示することができる。 【００１０】つぎに、この発明におけるイソシアネート
基、シアネート基、アミノ基、カルボキシル基、アルコ
ール性水酸基、メルカプト基を含む単位を有するオルガ
ノポリシロキサンは、ジメチルシロキサン、メチルフェ
ニルシロキサン、トリメチルフルオロプロピルシロキサ
ン等のオルガノポリシロキサンの単独重合体または２種
以上の共重合体に、イソシアネート基、シアネート基、
アミノ基、カルボキシル基、アルコール性水酸基、メル
カプト基を導入したもので、これらを例示すれば、それ
ぞれつぎのようなものである。すなわち、イソシアネー
ト基含有オルガノポリシロキサン 【００１１】 【化１】 【００１２】シアネート基含有オルガノポリシロキサン 【００１３】 【化２】 【００１４】アミノ基含有オルガノポリシロキサン 【００１５】 【化３】 【００１６】カルボキシル基含有オルガノポリシロキサ
ン 【００１７】 【化４】【００１８】アルコール性水酸基含有オルガノポリシロ
キサン 【００１９】 【化５】 【００２０】メルカプト基含有オルガノポリシロキサン 【００２１】 【化６】 【００２２】〔式中、Ｒはアルキレン基等、ｍ＝５〜１
００００、ｎ＝２〜１００である。〕を挙げることがで
きる。 【００２３】なお、この発明において、合成樹脂１００
部に対して、イソシアネート基またはシアネート基を含
む単位を有するオルガノポリシロキサンを０．５〜２
０．０部配合する理由は、この下限値未満の少量では、
摺動特性の改良効果が不十分であり、逆に上限値をこえ
る多量では、合成樹脂の機械的特性が著しく低下して好
ましくないからであって、好ましくは１．０〜１５．０
部の範囲である。 【００２４】また、さらにアミノ基、カルボキシル基、
アルコール性水酸基、メルカプト基から選ばれる少なく
とも１種類の基を含む単位を有するオルガノポリシロキ
サンを０．５〜２０．０部配合する理由は、この下限値
未満の少量では、前記イソシアネート基またはシアネー
ト基を含む単位を有するオルガノポリシロキサンとの反
応が十分でなく、これを合成樹脂の内部にしばりつける
ことができないため、通常の含油プラスチックの欠点を
呈するからであり、逆に上限値をこえる多量では合成樹
脂の機械的特性が著しく低下して好ましくないからであ
って、好ましくは１．０〜１５．０部の範囲である。 【００２５】ここで、アミノ基、カルボキシル基、アル
コール性水酸基、メルカプト基から選ばれる少なくとも
１種類の基を含む単位を有するオルガノポリシロキサン
は、その配合割合の範囲において、２種類以上を組合せ
て用いてもよい。また、反応を進めるために場合によっ
て、アミン類、スズ化合物等の触媒を適宜加えてもよ
い。 【００２６】また、イソシアネート基の導入は、アルコ
ール性水酸基含有オルガノポリシロキサンなどにジイソ
シアネート化合物などを反応させて得られるが、この反
応を合成樹脂との混合中に行なわせてもよい。つまり、
合成樹脂にアルコール性水酸基含有オルガノポリシロキ
サンなどと、トルエンジイソシアネート、エチレンジイ
ソシアネートなどのジイソシアネート類、およびアミノ
基、カルボキシル基、アルコール性水酸基、メルカプト
基から選ばれる少なくとも１種類の基を含むオルガノポ
リシロキサンを配合してもよい。 【００２７】以上述べたこの発明に用いる材料を混合す
るには、従来からよく知られた方法を利用することがで
きる。たとえば合成樹脂と前記の配合成分を個別に、も
しくは適宜溶媒（たとえば、フルオロクロロハイドロカ
ーボンなど）に溶かして、ヘンシェルミキサー、ボール
ミル、タンブラーミキサー等の混合機によって混合した
後溶媒を除去して、溶融混合性のよい射出成形機もしく
は溶融押出機に供給するか、または予め熱ローラ、ニー
ダ、バンバリーミキサー、溶融押出機などを使用して溶
融混合してもよい。 【００２８】また、イソシアネート基またはシアネート
基を含む単位を有するオルガノポリシロキサンと、アミ
ノ基、カルボキシル基、アルコール性水酸基、メルカプ
ト基から選ばれる少なくとも１種類の基を含む単位を有
するオルガノポリシロキサンとを、別々に合成樹脂に混
合したペレットを調製しておき、成形直前に２種のペレ
ットを所定の割合で混合して射出成形機に供給する方法
をとってもよい。 【００２９】またこの発明の製造方法によって成形体を
成形するにあたっても、その方法を特に限定するもので
はないが、圧縮成形、押出成形、射出成形などが実用的
であるほか、この発明に用いる材料を溶融混合した後、
ジェットミル、冷凍粉砕機等によって粉砕し、そのまま
の粉砕物もしくは所望の粒径に分級した粉末を、粉体塗
料として流動浸漬塗装、静電粉体塗装等に用いることも
できる。 【００３０】この発明の製造方法においては、前記した
潤滑性配合剤すなわちオルガノポリシロキサンのほか
に、一般に合成樹脂に広く配合し得る添加剤を、潤滑性
樹脂組成物の特性を低下させない範囲の量で適宜併用す
ることもできる。このような添加剤としては、たとえば
離型剤、難燃剤、耐候性改良剤などを例示できる。これ
らの添加剤は、この発明の潤滑性配合剤と同時に添加配
合させてもよいが、予め添加剤と潤滑性配合剤とを配合
しておくという方法を採ることもできる。 【００３１】さらに、上記の添加剤に周知の潤滑剤を併
用することは勿論可能であり、四フッ化エチレン樹脂粉
末、グラファイト、フッ化黒鉛、タルク、窒化ホウ素、
その他に工業用潤滑剤等も、使用目的に応じて適宜選択
使用することができる。また、強化剤として公知のガラ
ス繊維、カーボン繊維、アルミナ繊維、アスベスト、ロ
ックウール、ウオラストナイト、チタン酸カリウムホイ
スカー等の繊維状物質、またはガラス粉末、タルク、ク
レイ、炭酸カルシウム等に代表される無機質充填剤など
も使用できる。いずれも、この発明で得られる成形体の
潤滑性を損なわない限り、中間製品もしくは最終製品の
形態において、化学的もしくは物理的な処理によって性
質改善のための変性が可能であることは勿論である。 【００３２】 【作用】この発明の潤滑性樹脂成形体の製造方法におい
ては、溶融混合されて成形された際、潤滑性樹脂成形体
に含まれるイソシアネート基またはシアネート基含有オ
ルガノポリシロキサンの官能基と、もう一方のオルガノ
ポリシロキサンの官能基が反応して、合成樹脂中にオル
ガノポリシロキサンの潤滑性を持った三次元網目が形成
され、その網目が細かく分散して存在するために、摩擦
係数が小さくなり、しかも潤滑性物質が基材から抜け落
ちることなく組織内にとどまるため、その摩擦係数が安
定して維持され、また網目により基材が補強されて摩耗
も小さく機械的強度の低下もなくなり、従来の含油プラ
スチックの欠点がすべて解消された成形体を製造できる
と考えられる。 【００３３】 【実施例】まず、以下に示す実施例および比較例に使用
した原材料はつぎのとおりである。なお〔 〕中は略号
を示す。 【００３４】(1) ポリエチレン（三井石油化学社製；ハ
イゼックス１３００Ｊ）〔ＰＥ〕、(2) １２ナイロン
（ダイセル化学社製；ダイアミドＬ１６４０Ｐ）〔ＰＡ
１２〕、(3) ６６ナイロン（東レ社製；アミランＣＭ３
００１Ｎ）〔ＰＡ６６〕、(4) ポリアセタール（ポリプ
ラスチックス社製；ジュラコンＭ９０−０２）〔ＰＯ
Ｍ〕、(5) ポリブチレンテレフタレート（三菱化成工業
社製；ノバドウール５０１０）〔ＰＢＴ〕、(6) ポリフ
ェニレンサルファイド（米国フィリップスペトローリア
ム社製；ライトンＰ−４パウダー）〔ＰＰＳ〕、(7) ポ
リエーテルイミド（米国ゼネラルエレクトリック社製；
ウルテム１０００）〔ＰＥＩ〕、(8) ポリイミド樹脂
（西独国テクノシミー社製；ポリアミドビスマレイミド
Ｃ１８３）〔ＰＡＢＭ〕、(9) 両末端水酸基含有シリコ
ーンオイル（信越化学工業社製シリコーンジオールＸ−
２２−１６０Ｃ（分子量５６００））５６ｇと２，４−
トルエンジイソシアネート３．５ｇとを配合し室温で１
時間混合して得たイソシアネート基含有オルガノポリシ
ロキサン、(10)アミノ基含有オルガノポリシロキサン
（信越化学工業社製；アミノ変性シリコーンオイルＫＦ
８６１）、(11)カルボキシル基含有オルガノポリシロキ
サン（信越化学工業社製；カルボキシル変性シリコーン
オイルＸ−２２−３７０１Ｅ）、(12)アルコール性水酸
基含有オルガノポリシロキサン（信越化学工業社製；シ
リコーンジオールＸ−２２−１６０Ｃ）、(13)メルカプ
ト基含有オルガノポリシロキサン（信越化学工業社製；
メルカプト変性シリコーンオイルＸ−２２−９８０）、
(14)不官能性オルガノポリシロキサン（信越化学工業社
製；シリコーンオイルＫＦ９６ ３０００）、である。 【００３５】実施例１〜１８：合成樹脂に表１に示すよ
うにオルガノポリシロキサンを配合し、ヘンシェルミキ
サーで十分混合した後、二軸溶融押出機に供給し、表２
に示した溶融混合条件で押出し、造粒し、そのペレット
を射出成形機に供給し、表２に示した射出条件で、内径
１４ｍｍ、外径２３ｍｍ、長さ１３ｍｍのリング状試験
片と、ＡＳＴＭ−Ｄ６３８タイプIVのダンベル試験片を
成形した。 【００３６】このうち、リング状試験片を用いて摩擦摩
耗試験を行った。摩擦試験はスラスト型摩擦試験機を用
い、滑り速度毎分１０ｍ、荷重１０ｋｇ／ｃｍ² の条件
で運転開始１分後および６０分後の摩擦係数を測定し
た。摩耗試験はスラスト型摩耗試験機を用い滑り速度毎
分３２ｍ、荷重３．１ｋｇ／ｃｍ² の条件で行った。い
ずれの試験も相手材には軸受鋼ＳＵＪ２（焼き入れ、研
削仕上げ）を使用した。またダンベル試験片を用い、２
３±２℃の雰囲気下、チャック間距離６４ｍｍ、引張り
速度毎分５ｍｍの条件で引張り強さを求めた。結果を表
３にまとめた。 【００３７】 【表１】【００３８】 【表２】 【００３９】 【表３】【００４０】比較例１〜１４：表４および表５に示した
配合組成、混合条件および成形条件で、実施例１〜１８
と同様の試験片を作製し、同様の測定を行ない、結果を
表６にまとめた。なお比較例２、３、４および７におい
ては、成形中に分離して成形体は不均一なものであり、
またこれらの比較例の摺動後の相手材の表面はべとつい
ていた。 【００４１】 【表４】 【００４２】 【表５】 【００４３】 【表６】【００４４】以上の実施例１〜１８および比較例１〜１
４を比較すると、表３および表６に示した測定値から明
らかなように、比較例においては摩擦係数および摩耗係
数は比較的小さいが、引張り強さの低下が著しい（たと
えば比較例５、７）か、摩擦係数が安定しない（比較例
２、３、４）か、摩擦係数および摩耗係数が実施例に比
べて大きい（比較例１、６、８〜１４）かであって、い
ずれも期待する性質は得られていない。 【００４５】これに対して実施例１〜１８は、いずれも
引張り強さを低下させることなく摩擦係数も摩耗係数も
共に小さく、また成形性もよく、通常の含油プラスチッ
クの欠点を呈することなく、きわめて好ましいものであ
った。また従来広く用いられている硬質の充填剤を添加
することなしに低摩擦、低摩耗の目的を達成しているの
で摺動時に相手材を損傷させることもなかった。 【００４６】 【効果】以上述べたように、この発明の潤滑性樹脂組成
物からなる成形体の製造方法は、オルガノポリシロキサ
ンを前記合成樹脂中に分散させた状態で潤滑性樹脂組成
物を成形するため、合成樹脂本来の機械的性質を保有し
つつ、安定して低摩擦係数であり、しかも優れた耐摩耗
性のある摺動特性を有し、従来見ることのできなかった
摺動性、成形性および経済性の三者を同時に満足させる
成形体を製造できる方法であり、この製造方法によって
軸受材などには最適のものを提供できるという利点があ
る。

Claims (1)

1. (57)【特許請求の範囲】 （１） 合成樹脂１００重量部に対し、イソシアネート
   基またはシアネート基を含む単位を有するオルガノポリ
   シロキサン０．５〜２０．０重量部と、さらに、アミノ
   基、カルボキシル基、アルコール性水酸基、メルカプト
   基から選ばれる少なくとも１種類の基を含む単位を有す
   るオルガノポリシロキサン０．５〜２０．０重量部とを
   溶融混合し、この混合物を成形することからなる潤滑性
   樹脂成形体の製造方法。（２） 上記成形が、押出成形または射出成形である特
   許請求の範囲第１項記載の潤滑性樹脂成形体の製造方
   法。（３） 上記合成樹脂が、熱可塑性合成樹脂である特許
   請求の範囲第１項記載の潤滑性樹脂成形体の製造方法。（４） 上記合成樹脂が、ポリエチレン、ポリアミド、
   ポリアセタール、ポリブチレンテレフタレート、ポリフ
   ェニレンサルファイド、ポリエーテルイミド、ポリイミ
   ドの群から選ばれる１種以上の合成樹脂である特許請求
   の範囲第１項記載の潤滑性樹脂成形体の製造方法。（５） 上記成形体が、軸受である特許請求の範囲第１
   項記載の潤滑性樹脂成形体の製造方法。（６） 合成樹脂１００重量部に対し、イソシアネート
   基またはシアネート基を含む単位を有するオルガノポリ
   シロキサン０．５〜２０．０重量部と、さらに、アミノ
   基、カルボキシル基、アルコール性水酸基、メルカプト
   基から選ばれる少なくとも１種類の基を含む単位を有す
   るオルガノポリシロキサン０．５〜２０．０重量部とを
   溶融混合状態で押出して造粒し、これを成形することか
   らなる潤滑性樹脂成形体の製造方法。（７） 上記成形が、押出成形または射出成形である特
   許請求の範囲第６項記載の潤滑性樹脂成形体の製造方
   法。（８） 上記合成樹脂が、熱可塑性合成樹脂である特許
   請求の範囲第６項記載の潤滑性樹脂成形体の製造方法。（９） 上記合成樹脂が、ポリエチレン、ポリアミド、
   ポリアセタール、ポリブチレンテレフタレート、ポリフ
   ェニレンサルファイド、ポリエーテルイミド、ポリイミ
   ドの群から選ばれる１種以上の合成樹脂である特許請求
   の範囲第６項記載の潤滑性樹脂成形体の製造方法。（１０） 上記成形体が、軸受である特許請求の範囲第
   ６項記載の潤滑性樹脂成形体の製造方法。