JP2872713B2 - 樹脂組成物 - Google Patents

樹脂組成物

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【発明の詳細な説明】 〔産業上の利用分野〕 本発明は、摺動特性と力学的性質、熱的性質及び寸法
精度が優れ、かつ比較的安価な摺動部材用樹脂組成物に
関する。さらに詳しくは、ポリアミド樹脂に特定のポリ
エチレンと、特定のマイカおよび/またはウオラスナイ
トを必須成分として含有する耐摩耗性・耐摩擦性の優れ
た摺動部材用樹脂組成物に関する。
〔従来の技術〕
従来、摺動部品にはカーボン繊維、フツ素樹脂粉末、
オイル類等を配合した熱可塑性樹脂や熱硬化性樹脂が用
いられてきた。
一方、超高分子量ポリエチレンが優れた摺動特性を有
することは以前から知られており、超高分子量ポリエチ
レンをポリアミド樹脂に配合してなる摩耗特性の優れた
ポリアミド樹脂組成物が報告されている(特公昭46−41
456号公報、特公昭49−18782号公報参照)。また近年、
射出成形性と摺動特性を併せもつたポリエチレンが開発
されており(プラスチツクス、vol.38、No3、P78〜81参
照)、このポリエチレンの弾性率、強度、熱変形温度等
の力学的性質および熱的性質を改良するためにマイカを
配合した樹脂組成物も開発されている。
〔発明が解決しようとする課題〕
しかるに、カーボン繊維、フツ素樹脂粉末、オイル類
等を配合した熱可塑性樹脂や熱硬化性樹脂は優れた摺動
特性を有するもののコストが高く、大型部品の成形に用
いるためには経済上の問題があつた。また、これらの樹
脂は摺動部品用としての配合がなされている為、構造部
品用の材料として用いる場合には、弾性率、靱性(伸
び、衝撃強さ)、強度等の性能が不満足であつた。
また超高分子量ポリエチレンとポリアミド樹脂よりな
るポリアミド樹脂組成物は、耐摩擦性は改良されている
が耐摩耗性は十分に改良されていない。
さらに、上記のマイカを配合した樹脂組成物はポリエ
チレンをマトリツクスとするため熱変形温度等の耐熱性
及び弾性率・強度等の力学的性質が不十分であること、
およびマイカを強化材として用いるため成形品のウエル
ド部強さが弱いという問題があつた。この為、より一層
摩擦、摩耗特性を改良すると共により一層弾性率、強度
特にウエルド部強度等の力学的性質及び熱変形温度等の
熱的性質の改良が期待されている。
樹脂の弾性率、強度、熱変形温度等の改良のために最
も一般的に行なわれる方法として樹脂にガラス繊維を配
合し補強する方法があるが、ガラス繊維を配合した樹脂
を摺動部材として用いた場合、摺動部の相手金属を摩耗
させることおよび寸法精度が悪いため反りや摺動部の真
円度が不十分であること等により、ガラス繊維は必ずし
も好ましい補強材ではない。
而して本発明の1つの目的は、摺動特性、力学的性質
および熱的性質に優れた樹脂組成物を提供することにあ
る。
本発明の他の目的は摩擦・摩耗特性に優れた摺動部材
を提供することにある。
〔課題を解決するための手段〕
本発明によれば、上記の目的は、ポリアミド樹脂30〜
93重量%、極性基を有するモノマーにより変性された高
密度ポリエチレン(以下、これを単に「高密度ポリエチ
レン」と略称することがある)1〜22重量%およびマイ
カ、ウオラストナイトから選ばれる1種以上の無機充填
剤5〜60重量%からなる樹脂組成物を提供することによ
つて達成され、また該樹脂組成物よりなる摺動部材を提
供することによつて達成される。
本発明に用いられるポリアミド樹脂としては、例えば
ナイロン46、ナイロン6、ナイロン66、ナイロン610、
ナイロン612、ナイロン11、ナイロン12等の脂肪族ポリ
アミド、ポリヘキサメチレンジアミンテレフタルアミ
ド、ポリヘキサメチレンジアミンイソフタルアミド等の
芳香族ポリアミドを使用することができ、これらの混合
物または共重合体を使用することもできる。またこのポ
リアミド樹脂は、上述の脂肪族ポリアミド、芳香族ポリ
アミドであれば、末端基の種類や濃度および分子量等に
より制限されることなく、種々のものを使用することが
できる。さらにポリアミドの重合時に残存または生成す
るモノマーやオリゴマー等の低分子量物が混在している
ポリアミドを用いることもできる。本発明においては耐
熱性、機械的強度の点でナイロン6、ナイロン66が好ま
しい。
本発明において用いられるポリアミド樹脂の含量率は
全樹脂組成物に対し30〜93重量%である。含有率が30重
量%未満の場合、樹脂組成物から得られる成形品の耐熱
性、力学的性質特に靱性が低下する。また含有率が93重
量%を越える場合、樹脂組成物から得られる成形品の力
学的性質特に剛性、寸法精度などが低下する。
本発明において用いられる高密度ポリエチレンとは、
分子量が50万〜120万、密度が0.94g/cm3以上のポリエチ
レンを意味する。分子量50万未満のポリエチレンを使用
した場合、樹脂組成物の耐摩耗性が不十分であり、分子
量が120万を越えるポリエチレンを使用した場合、樹脂
組成物の射出成形、押出成形等の成形が困難となる。一
方本発明において用いられるポリエチレンの密度が0.94
gcm3未満の場合には、樹脂組成物の耐摩耗性が不満足と
なる。本発明において用いられるポリエチレンの密度の
上限に関しては特に制限はないが、多量の共重合モノマ
ーを含まない領域において、ポリエチレンの密度の上限
は実質的に0.97g/cm3が好ましい。
本発明において用いられる高密度ポリエチレンは極性
基を有するモノマーの共重合による変性がなされている
ことが必要であり、極性基はエチレン成分に対し0.01〜
20モル%、好ましくは0.1〜10モル%が共重合されてい
ることが望ましい。該範囲の変性がなされたポリエチレ
ンを用いることにより、摺動性、特に摩擦特性が改良さ
れる。極性基を有するモノマーの共重合による変性が0.
01モル%未満の場合には、摩擦特性の改良が十分でな
く、極性基を有するモノマーの共重合による変性が20モ
ル%を越える場合には力学的性質が不十分となる。
この極性基を有するモノマーとしては、不飽和カルボ
ン酸またはその誘導体を使用することができ、不飽和カ
ルボン酸としては炭素数が多くとも15個であり、少なく
とも1個の二重結合を有するアクリル酸、メタクリル酸
等のモノカルボン酸、マレイン酸等のジカルボン酸、無
水マレイン酸、無水ハイミツク酸等のジカルボン酸の無
水物を使用することができる。好ましい不飽和カルボン
酸はマレイン酸、無水マレイン酸である。これらの極性
基を有するモノマーによるポリエチレンの変性は、公知
の方法、例えば液相法、懸濁法、溶融法等を用いて行う
ことができる。
本発明において用いられる高密度ポリエチレンは、そ
の性質を損わない範囲内で他のモノマー、例えばプロピ
レン、ブテン−1、ペンテン、4−メチルペンテン−
1、ヘキセン、オクテン、デセン等のα−オレフイン
類、ブタジエン、イソプレン等のジオレフイン類、シク
ロペンテン、シクロヘキセン、シクロペンタジエン等の
シクロオレフイン類が共重合されていてもよい。
本発明において用いられる高密度ポリエチレンの含有
量は全樹脂組成物に対し1〜22重量%である。含有率が
1重量%未満の場合は、樹脂組成物から得られる成形品
の耐摩耗性が不十分であり、含有率が22重量%を越える
場合は、樹脂組成物から得られる成形品の剛性などの力
学的性質が低下するとともに耐熱性も低下する。
本発明において用いられるウオラスナイトは一般市販
のものを使用することができるが、成形品の表面の粗化
が過大となつて摺動特性に悪影響を与えることを防ぐた
めに、平均粒径が10μm以下のものが好ましい。ここで
平均粒径は沈降天秤法によつて測定し、50%粒度中央値
で示したものである。またウオラストナイトの重量平均
アスペクト比は3以上、特に10以上であることが好まし
い。重量平均アスペクト比が3未満の場合、十分な力学
的性質、熱的性質を有する樹脂組成物を得ることができ
ない。重量アスペクト比の上限については特に制限はな
い。
本発明において用いられるマイカとしては、白マイカ
(マスコバイト)、金マイカ(フロゴパイト)、合成マ
イカ、絹マイカ(セリサイト)から選択し使用すること
ができる。
本発明において用いられるマイカの重量平均フレーク
径は200μm以下、特に15〜100μmが好ましい。重量平
均フレーク径が200μmを越えるマイカを用いた場合、
樹脂組成物の耐摩耗性が不十分となる。重量平均フレー
ク径の下限については特に制限はないが、経済上の観点
から10μm以上が好ましい。ここで重量平均フレーク径
はマイカを各種の目開きのマイクロシーブで分級しその
結果をRosin−Rammlar線図にプロツトし、測定に供した
マイカの全重量の50重量%が通過するマイクロシーブの
目開きを示したものである。また、マイカの重量平均ア
スペクト比は10以上、特に15以上であることが好まし
い。重量平均アスペクト比が、10未満のマイカを用いた
樹脂組成物は、弾性率、強度等の力学的性質、熱変形温
度等の熱的性質が不満足な上、成形品の寸法精度、例え
ば反りや真円度が不満足となる。マイカの重量平均アス
ペクト比の上限については特に制限はない。
本発明において用いられるマイカおよびウオラストナ
イトから選ばれる1種以上の無機充填剤の含有量は全樹
脂組成物に対し5〜60重量%である。5重量%未満の場
合は、力学的性質及び熱的性質が不十分となり、60重量
%以上の場合は押出成形、射出成形が困難となり、また
表面平滑性の良い成形品が得難く、摺動特性が損なわれ
る。好ましくは10〜50重量%である。
本発明において無機充填剤としてマイカのみを用いる
場合には、樹脂組成物より得られる成形品のウエルド部
の強度が低下するためマイカの含有量は全樹脂組成物に
対し20重量%以下、特に10重量%以下が好ましい結果を
与える。
本発明の樹脂組成物においては、ポリアミド樹脂と高
密度ポリエチレン、無機充填剤の他にシランカツプリン
グ剤またはチタネート系カツプリング剤を使用すること
ができる。シランカツプリング剤またはチタネート系カ
ツプリング剤の添加は、本発明の組成物の摺動特性を始
め、強度、弾性率等の力学的性質、および熱変形温度等
の熱的性質の改良に効果的である。このカツプリング剤
の種類については特に制限はないが、シランカツプリン
グ剤の場合、アミノ基、エポキシ基、二重結合を有する
シランカツプリング剤、例えばγ−アミノプロピルトリ
エトキシシラン、γ−グリシドキシプロピルトリメトキ
シシラン、γ−メタクリロキシプロピルトリメトキシシ
ラン等を使用することができる。
本発明の樹脂組成物におけるカツプリング剤の添加率
についても特に制限はないが、一般的には組成物に配合
される無機充填剤の0.2〜2重量%、望ましくは0.3〜1
重量%である。カツプリング剤は予め無機充填剤の表面
に付着させ、カツプリング剤処理無機充填剤をポリアミ
ド樹脂組成物に溶融混練する方法で用いてもよいし、ま
た無機充填剤をポリアミド樹脂組成物に溶融混練する際
に直接添加してもよい。
本発明の樹脂組成物においては、摺動特性すなわち摩
擦、摩耗特性のより一層の改良のためにポリアミド樹
脂、高密度ポリエチレン、無機充填剤の他に炭素繊維、
フツ素樹脂粉末、二硫化モリブデン、ガラスビーズ等の
添加剤を添加することができる。
また、樹脂組成物から得られる成形品の力学的性質、
電気的性質等の改良のためにガラス繊維等の補強材、タ
ルク、炭酸カルシウム、硫酸バリウム等の充填材、チタ
ン酸カリ等のウイスカー、カーボンブラツク、炭素繊
維、金属粉末等の導電性改良充填材を樹脂組成物の摺動
特性を損わない範囲内において添加することができる。
さらに酸化、熱、紫外線等による劣化防止剤、安定剤、
核剤、可塑剤、難燃剤、帯電防止剤、着色剤、離型剤等
を樹脂組成物の摺動特性を損わない範囲内において添加
することができる。
本発明における樹脂組成物は、各成分を単軸押出機、
二軸押出機、ニーダー、二軸ロール等の装置を用いて混
練することにより製造される。用いられる混練機の種類
や混練条件についての制限は特にない。
本発明における樹脂組成物は射出成形、押出成形、圧
縮成形、ブロー成形等の方法により、電機部品、電子部
品、機械部品、自動車部品、構造部品、シート、異型押
出品、棒、パイプ等任意の形状に成形して、種々の用途
に用いられるが、その優れた摩擦・摩耗特性と寸法精
度、剛性を活かして、摺動特性を要する成形品、例えば
電気機器用ローラーおよび軸、リール部品、電子機器用
プーリー部品、ギヤスライドブツシユ、カード、紙葉類
のガイドにおいて特に好ましく用いられる。
以下、実施例により本発明を詳しく説明するが、これ
により本発明は何ら限定されるものではない。なお、以
下の各例において得られたポリアミド樹脂組成物の各物
性は下記の試験方法に基づいて測定した。
摩擦摩耗試験:摩擦摩耗試験機(Model EFM−III−E,
(株)オリエンテツク製)を使用し、相手材として機械
構造用炭素鋼(S45C,摩擦面積2cm2)を用い、摩擦速度
50cm/sec、荷重5kg/cm2の条件で連続運転し、摩擦距離
が2kmに達した時の比摩耗量および動摩擦係数を求め
た。また摩擦速度を一定に保ち荷重を段階的に増加し、
それぞれの荷重下で1時間運転し試験片の溶融、摩擦力
の急増等を起こす限界の荷重を求め、このときの面圧力
P(kg/cm2)と摩擦速度V(cm/sec.)との積で限界PV
値を求めた。
引張 試験:JIS K−7113に従つた。
曲げ 試験:JIS K−7203に従つた。
熱変形温度:JIS K−7207に従つた。
実施例1および実施例2 ナイロン66、分子量80万、密度0.965g/cm3の高密度ポ
リエチレンを無水マレイン酸で変性した変性ポリエチレ
ン、平均粒径7μm、重量平均アスペクト比10のウオラ
ストナイト、アミノシランカツプリング剤およびカーボ
ンブラツクを表1に示す配合で添加、混合し、シリンダ
ー温度290℃に設定した単軸押出機にて溶融混練しペレ
ット化した。得られたペレットをインラインスクリュー
式射出成形機を用いて、シリンダー温度295℃、射出圧
力800kg/cm2、金型温度80℃の条件で、タテ80mm、ヨコ8
0mm、厚さ3mmの平板試験片(摩擦摩耗試験用)、および
長さ127mm、幅12.7mm、厚さ6.4mmの角棒試験片(曲げ試
験用および熱変形温度測定用)、JIS K−7113に準拠し
た1号ダンベル(引張試験用)を作製し、各物性を測定
した。結果を表1に示す。
比較例1 分子量80万、密度0.965g/cm3の高密度ポリエチレンを
無水マレイン酸で変性した変性ポリエチレン、平均粒径
7μm、重量平均アスペクト比10のウオラストナイトお
よびアミノシランカツプリング剤を表1に示す配合で添
加、混合し、シリンダー温度275℃に設定した単軸押出
機にて溶融混練しペレツト化した。得られたペレツトを
インラインスクリユー式射出成形機を用いて、シリンダ
ー温度275℃、射出圧力800kg/cm2、金型温度80℃の条件
で、実施例1と同様の試験片を作製した。実施例1と同
様にしてこの試験片の摺動特性、力学的特性、熱的特性
の各物性を測定した。結果を表1に示す。この樹脂組成
物は実施例1および2で得られた樹脂組成物に比較して
熱的特性に劣つていた。
実施例3 ナイロン66、分子量100万、密度0.965g/cm3の高密度
ポリエチレンを無水マレイン酸で変性した変性ポリエチ
レン、平均粒径7μm、重量平均アスペクト比10のウオ
ラストナイト、アミノシランカツプリング剤およびカー
ボンブラツクを表1に示す配合で添加、混合した他は実
施例1と同様の方法で成形を行ない、試験片を作製し
た。実施例1と同様にしてこの試験片の各物性を測定し
た。結果を表1に示す。
実施例4 ナイロン6、分子量80万、密度0.965g/cm3の高密度ポ
リエチレンを無水マレイン酸で変性した変性ポリエチレ
ンおよび平均粒径7μm、重量平均アスペクト比10のウ
オラストナイトを表1に示す配合で添加、混合した他は
実施例1と同様の方法で成形を行ない、試験片を作製し
た。実施例1と同様にしてこの試験片の各物性を測定し
た。結果を表1に示す。
実施例5 ナイロン66、分子量80万、密度0.965g/cm3の高密度ポ
リエチレンを無水マレイン酸で変性した変性ポリエチレ
ン、平均粒径7μm、重量平均アスペクト比10のウオラ
ストナイト、重量平均フレーク径90μm,重量平均アスペ
クト比50の白マイカおよびアミノシランカツプリング剤
を表1に示す配合で添加、混合した他は実施例1と同様
の方法で成形を行ない、試験片を作製した。実施例1と
同様にしてこの試験片の各物性を測定した。結果を表1
に示す。
〔発明の効果〕 本発明により、摺動特性、力学的性質および熱的性質
に優れた樹脂組成物が提供され、該樹脂組成物は摺動部
材として有用である。
フロントページの続き (72)発明者 小俣 順昭 滋賀県草津市若草2丁目2番3号 審査官 小林 均 (56)参考文献 特開 平1−247458(JP,A) 特開 昭58−19355(JP,A) (58)調査した分野(Int.Cl.6,DB名) C08L 77/00 - 77/12 C08K 3/00 - 3/40

Claims (3)

    (57)【特許請求の範囲】
  1. 【請求項1】ポリアミド樹脂30〜93重量%、極性基を有
    するモノマーにより変性された高密度ポリエチレン1〜
    22重量%ならびにマイカおよびウオラストナイトから選
    ばれる1種以上の無機充填剤5〜60重量%からなる樹脂
    組成物。
  2. 【請求項2】シランカップリング剤またはチタネート系
    カップリング剤が含有されていることを特徴とする請求
    項1に記載の樹脂組成物。
  3. 【請求項3】請求項1および2のいずれか1つの項に記
    載のポリアミド樹脂組成物を用いてなる摺動部材。
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