JP2977293B2 - ポリエーテル芳香族ケトン系樹脂組成物 - Google Patents

ポリエーテル芳香族ケトン系樹脂組成物

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Description

【発明の詳細な説明】
【0001】
【産業上の利用分野】本発明はポリエーテル芳香族ケト
ンを基材とする摺動材として優れた特性を有する樹脂組
成物に関するものである。
【0002】
【従来の技術】ポリエーテル芳香族ケトンは機械的、化
学的および熱的性質に優れたエンジニアリングプラスチ
ックであり、さらに耐摩耗性も優れており、各種摺動材
への適用が期待されている。
【0003】しかし、ポリエーテル芳香族ケトン単独で
は摩擦係数が高い為、そのまま摺動材として使用するこ
とは出来ない。
【0004】一般にプラスチックの自己潤滑性、耐摩耗
性などの摺動特性の向上方法としては、固体潤滑剤の配
合、四フッ化エチレン樹脂の配合、潤滑油の配合等が知
られており、例えば特開昭56−61458号公報、特
開昭55−135163号公報、特公昭47−4261
5号公報、特公昭46−5321号公報などにその技術
が開示されている。しかし固体潤滑剤を配合したものは
耐荷重性の向上はほとんど期待できない。また四フッ化
エチレン樹脂などの低摩擦係数を有する樹脂を配合した
ものは自己潤滑性の向上には相当の効果が期待できる反
面、成形物の機械的強度ならびに耐荷重性の低下は免れ
ず、耐摩耗性も充分でない。さらに潤滑油を分散含有さ
せたものにおいても他の物体に接着させたり、被着させ
て使用するような場合には含油性であるために、かえっ
て悪影響を及ぼすことがある。
【0005】また四フッ化エチレン樹脂とガラス繊維、
炭素繊維、アラミド繊維等の繊維状補強材を併用するこ
とにより機械強度及び耐摩耗性を向上させる方法が知ら
れているが(特開昭58−109554号公報、特開昭
58−179262号公報)、しかしこれらの補強材を
使用した場合には収縮率の異方性が大きく寸法安定性が
低下するという問題がある。
【0006】
【発明が解決しようとする課題】本発明の目的は、耐摩
耗性に優れ、且つ摩擦係数の低い、摺動材組成物を提供
すること。さらには成形材としたとき、成形収縮率が小
さく、高精度を要求する各種精密用摺動材組成物を提供
することである。
【0007】
【課題を解決するための手段】本発明者らは前記目的を
達成するために種々検討した結果、ポリエーテル芳香族
ケトンにフッ素樹脂とホウ酸アルミニウムウィスカーを
併用することにより、本発明を完成するに至った。
【0008】すなわち本発明は、ポリエーテル芳香族ケ
トン100重量部、フッ素樹脂3〜60重量部およびホ
ウ酸アルミニウムウィスカー3〜100重量部よりなる
ポリエーテル芳香族ケトン系樹脂組成物である。
【0009】本発明でにおいて使用されるポリエーテル
芳香族ケトンは、代表的な例として式(I)(化3)ま
たは(II)(化4)で表わされる反復単位を有する熱
可塑性結晶樹脂が挙げられる。
【0010】
【化3】
【0011】
【化4】 例えば式(I)の構造を持つものとしてICI社製PE
EK(商品名)があり、また、式(II)の構造を持つ
ものとしてICI社製PEK(商品名)等がある。
【0012】尚、反復単位(I)、(II)の他に以下
の(化5)反復単位を含ませることもできる。
【0013】
【化5】 (但し、式中Aは直接結合、酸素、硫黄、−SO2 −、
−CO−または二価の炭化水素基を示し、下記式(化
6)で表わされる単位中の酸素原子はQまたはQ’に対
しオルト位またはパラ位にあり、QおよびQ’は同一ま
たは異なる−CO−またはSO2 であり、Ar’は二価
の芳香族基であり、そしてmは0、1、2または3であ
る。)
【0014】
【化6】 本発明でポリエーテル芳香族ケトンと併用されるフッ素
樹脂は分子中にフツ素原子(F)を含有する合成高分子
のことであり、一般に他の合成樹脂と比較して耐熱性、
耐薬品性、電気的特性(特に高周波特性)に優れまた特
有の低摩擦特性、非粘着性を備えている。例えば代表的
な例として次のような示性構造式からなるものが挙げら
れ、少なくともこれらの1種または2種以上の混合物が
用いられる。 (1) [-CF2CF2-]n :ポリテトラフルオロエチレン(以
下PTFEという) (2) [-CF2CF2CF(CF3)CF2-]n :四フッ化エチレン−六
フッ化プロピレン共重合樹脂(以下FEPという) (3) [-(CF2CF2) m -(CF(OR1)CF2)-]n :四フッ化エチ
レン−パーフロロアルキルビニルエーテル共重合樹脂
(以下PFAという)(但し、R1 はフッ化アルキル基
Cn F2n+1 を示す。) (4) [-CF2CF2CF(CF3)CF2-CF-(OR2)CF2-]n :四フッ化
エチレン−ヘキサフルオロプロピレン−パーフルオロア
ルキルビニルエーテル共重合樹脂(以下EPEという)
(但し、R2 はフッ化アルキル基 Cn F2n+1 を示す。) (5) (-CH2CH2CF2CF2-)n :四フッ化エチレン−エチレン
共重合樹脂(以下ETFEという) (6) (-CH2CH2CFClCF2-) n :三フッ化塩化エチレン樹脂
(以下ECTFE) (7) (-CF2CH2-)n :フッ化ビニリデン樹脂(以下PVD
Fという) (8) (-CFClCF2-) n :ポリクロロトリフルオロエチレン
(以下PCTFEという) (9) (-CH2CHF-)n :ポリビニルフルオライド(以下PV
Fという)上記したフッ素樹脂の中でも完全にフッ素化
されている四フッ化エチレン樹脂(PTFE)は、これ
らの性質が特に優れ本発明では最も好ましく用いられ
る。本発明におけるこれらのフッ素樹脂の添加量は、前
記したポリエーテル芳香族ケトン100重量部に対し3
〜60重量部の範囲である。フッ素樹脂の添加量が3重
量部より少ない場合は、得られる樹脂組成物の摩擦係数
の改良効果が小さく好ましくない。またフッ素樹脂の添
加量が60重量部より多い場合には、逆に耐摩耗性が低
下するため好ましくない。
【0015】また本発明で併用されるホウ酸アルミニウ
ムウィスカーの代表的なものは2Al2 3 ・B2 3
あるいは9Al2 3 ・2B2 3 で表わされる組成か
らなるものであり、例えば2Al2 3 ・B2 3 表わ
される組成を持つホウ酸アルミニウムウィスカーはアル
ミニウム水酸化物、及びアルミニウム無機塩の中から選
ばれた少なくとも1種のアルミニウム供給成分と、ホウ
素の酸化物、酸素酸、及びそのアルカリ金属塩の中から
選ばれた少なくとも1種のホウ素供給成分とをアルカリ
金属の塩化物、アルカリ金属の硫酸塩及びアルカリ金属
の炭酸塩の中から選ばれた少なくとも1種の溶融剤の存
在下600〜1000℃の温度に加熱して反応、育成さ
せることによって得られる。
【0016】また、9Al2 3 ・2B2 3 で表わさ
れる組成を持つホウ酸アルミニウムウィスカーはアルミ
ニウム水酸化物、及びアルミニウム無機塩の中から選ば
れた少なくとも1種のアルミニウム供給成分と、ホウ素
の酸化物、酸素酸、及びそのアルカリ金属塩の中から選
ばれた少なくとも1種のホウ素供給成分とをアルカリ金
属の塩化物、アルカリ金属の硫酸塩及びアルカリ金属の
炭酸塩の中から選ばれた少なくとも1種の溶融剤の存在
下900〜1200℃の温度に加熱して反応、育成させ
ることによって得られるもので例えばアルボレックス
(四国化成社製)という商品名で市販されている。
【0017】これらの方法によって得られるホウ酸アル
ミニウムウィスカーは繊維径0.05〜5μm、繊維長
2〜100μmのものであり、ガラス繊維と比較して著
しく小さいため、小さな形状の製品に対する補強も可能
で、製品の表面に充填材の露出することがない。
【0018】本発明におけるホウ酸アルミニウムウィス
カーの添加量は前記したポリエーテル芳香族ケトン10
0重量部に対し3〜100重量部の範囲である。ホウ酸
アルミニウムウィスカーの添加量が3重量部より少ない
場合は、得られる樹脂組成物の耐摩耗性の改良効果が小
さくなり好ましくない。またホウ酸アルミニウムウィス
カーの添加量が100重量部より多い場合には樹脂組成
物の成形加工性が悪くなり好ましくない。
【0019】本発明による樹脂組成物は、ポリエーテル
芳香族ケトンとフッ素樹脂およびホウ酸アルミニウムウ
ィスカーが均一に混合されていることが望ましい。
【0020】添加混合方法は特に限定されることはな
く、種々の手段が採用できる。例えば、各々別々に溶融
押出機に供給して混合することもできるし、あらかじめ
ヘンシェルミキサー、リボンブレンダー、タンブラー等
の混合機を利用して予備混練し、さらに溶融混合機に供
給することもできる。また、水性媒体や有機媒体に分散
せしめて湿式混合法により混合する方法を採用すること
も可能である。
【0021】本発明の効果を阻害しない限り、必要に応
じ繊維補強材(例えばガラス繊維、炭素繊維、チタン酸
カリウム繊維、アラミド繊維、セラミック質繊維等)、
粒状強化材(例えば炭酸カルシウム、クレー、タルク、
シリカ等)、酸化防止材、熱安定剤、紫外線吸収剤、滑
剤、離型剤、染料、顔料の他、他の熱可塑性樹脂(例え
ばポリアミド、ポリカーボネート、ポリフェニレンサル
ファイド、ポリエーテルイミド、PET、PBT、ポリ
アセタール、ポリスルホン、ポリエーテルスルホン、ポ
リエーテルエーテルケトン)、熱硬化性樹脂(例えばフ
ェノール樹脂、エポキシ樹脂、シリコン樹脂、ポリイミ
ド樹脂、ポリアミドイミド樹脂等)を併用してもよい。
【0022】上記した本発明の樹脂組成物は、射出成形
法、押出成形法、圧縮成形法などの成形法により、所定
の成形品に成形することが出来る。
【0023】以下、実施例により本発明を詳細に説明す
るが、これらは単なる例示であり、本発明はこれに限定
されるものではない。
【0024】
【実施例】実施例1〜4 ポリエーテル芳香族ケトン粉末としてICI社製PEE
K450P(商品名)、フッ素樹脂粉末として株式会社
喜多村製四フッ化エチレン樹脂テフロンKTL−610
(商品名)、ホウ酸アルミニウムウィスカーとして四国
化成社製アルボレックス(商品名)を、それぞれ表−1
に記載の組成でドライブレンドしたあと、40mm口径
押出機(押出温度340〜400℃)で溶融混練しなが
ら押し出す操作を行って均一ペレットを得た。
【0025】次に上記の均一ペレットを通常の射出成形
機を用いてシリンダー温度370〜400℃及び金型温
度150〜180℃の温度条件で成形試験片を作成し、
摺動特性として摩擦係数及び摩耗係数を、さらに成形収
縮率を測定し、表−1の結果を得た。
【0026】尚、摩擦係数は相手材をステンレススチー
ルとし、面圧10kg/cm2 、速度6m/minの条
件で鈴木式摩擦試験機を用いて室温で測定し、摩耗係数
は面圧5kg/cm2 、速度100m/minの条件で
円筒式摩耗試験機を用い、室温で測定した。
【0027】また、成形収縮率は75mm×75mm×
2mmの平板を成形し、溶融体の流れ方向をMD(Mach
ine Direction )、直角方向をTD(Transvrse Direct
ion)で示し、各測定値を求めた。
【0028】比較例1〜5 樹脂組成物の組成を表−1に示すように変更した以外
は、実施例1〜3と同様の試験をした。
【0029】結果を表−1に示す。
【0030】実施例5〜7 ポリエーテル芳香族ケトン粉末としてICI社製PEK
220P(商品名)、フッ素樹脂粉末として三井フロロ
ケミカル社製四フッ化エチレン樹脂テフロンKTL−6
10(商品名)、ホウ酸アルミニウムウィスカーとして
四国化成社製アルボレックス(商品名)を、それぞれ表
−2に記載の組成でドライブレンドしたあと実施例1〜
3と同様の手順で試験を行った。
【0031】結果は表−2に示すとおり。
【0032】比較例6〜10 樹脂組成物の組成を表−2に示すように変更した以外
は、実施例4〜5と同様の試験をした。
【0033】結果を表−2に示す。
【0034】表−1、2より本発明による樹脂組成物は
摩擦係数及び摩耗係数共に小さく、さらに成形収縮率も
小さく摺動材として極めて優れた組成物である。
【0035】
【表1】
【0036】
【表2】
【0037】
【発明の効果】本発明による摺動材組成物は、摺動特性
および成形収縮率が大幅に改善されており、高精度が要
求される各種の摺動材として有用である。
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (56)参考文献 特開 平2−166134(JP,A) 特開 昭63−97657(JP,A) 特開 昭61−162549(JP,A) 特表 平5−500986(JP,A) (58)調査した分野(Int.Cl.6,DB名) C08L 71/10 C08L 27/12 - 27/20 C08K 3/38,7/08

Claims (4)

    (57)【特許請求の範囲】
  1. 【請求項1】 ポリエーテル芳香族ケトン100重量
    部、フッ素樹脂3〜60重量部および、ホウ酸アルミニ
    ウムウィスカー3〜10重量部よりなるポリエーテル芳
    香族ケトン系樹脂組成物。
  2. 【請求項2】 ポリエーテル芳香族ケトンが、式(I)
    (化1)または式(II)(化2)で表わされる繰り返
    し単位を有することを特徴とする請求項1記載のポリエ
    ーテル芳香族ケトン系樹脂組成物。 【化1】 【化2】
  3. 【請求項3】 フッ素樹脂が下記の (1)〜(9) で表わさ
    れる構造を有する樹脂から選ばれた少なくとも1種であ
    ることを特徴とする請求項1記載のポリエーテル芳香族
    ケトン系樹脂組成物。 (1) [-CF2CF2-]n :ポリテトラフルオロエチレン (2) [-CF2CF2CF(CF3)CF2-]n :四フッ化エチレン−六
    フッ化プロピレン共重合樹脂 (3) [-(CF2CF2) m -(CF(OR1)CF2)-]n :四フッ化エチ
    レン−パーフロロアルキルビニルエーテル共重合樹脂
    (但し、R1 はフッ化アルキル基 CnF2n+1 を示す。) (4) [-CF2CF2CF(CF3)CF2-CF-(OR2)CF2-]n :四フッ化
    エチレン−ヘキサフルオロプロピレン−パーフルオロア
    ルキルビニルエーテル共重合樹脂(但し、R2 はフッ化
    アルキル基 Cn F2n+1 を示す。) (5) (-CH2CH2CF2CF2-)n :四フッ化エチレン−エチレン
    共重合樹脂 (6) (-CH2CH2CFClCF2-) n :三フッ化塩化エチレン樹脂 (7) (-CF2CH2-)n :フッ化ビニリデン樹脂 (8) (-CFClCF2-) n :ポリクロロトリフルオロエチレン (9) (-CH2CHF-)n :ポリビニルフルオライド
  4. 【請求項4】 ホウ酸アルミニウムウィスカーが9Al
    2 3 ・2B2 3 および/または2Al2 3 ・B2
    3 で表わされる組成からなることを特徴とする請求項
    1記載のポリエーテル芳香族ケトン系樹脂組成物。
JP1865391A 1991-02-12 1991-02-12 ポリエーテル芳香族ケトン系樹脂組成物 Expired - Lifetime JP2977293B2 (ja)

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ITMI20012824A1 (it) * 2001-12-28 2003-06-28 Nuovo Pignone Spa Materiale plastico autolubrificante per elementi di tenuta
ITMI20012825A1 (it) * 2001-12-28 2003-06-28 Nuovo Pignone Spa Metodo di produzione di un materiale polimerico autolubrificante per elementi di tenuta

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