JP3135298B2

JP3135298B2 - 熱可塑性樹脂成形体

Info

Publication number: JP3135298B2
Application number: JP03205123A
Authority: JP
Inventors: 宏西野
Original assignee: Asahi Kasei Corp
Current assignee: Asahi Kasei Corp
Priority date: 1991-08-15
Filing date: 1991-08-15
Publication date: 2001-02-13
Anticipated expiration: 2016-02-13
Also published as: JPH0543794A

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】本発明は、機械的強度に優れ、低
い摩擦係数と高い限界ＰＶ値を示す樹脂成形体に関する
ものである。

【０００２】本発明の熱可塑性樹脂成形体は、耐摩耗性
で摩擦音のしない成形体であり、自動車などの歯車、カ
ム、チェーンガイド、ギアなどのように高荷重下で、摺
動摩擦を伴う成形体として有用である。

【０００３】

【従来の技術】従来、ポリアミド樹脂はその機械的性
質、耐熱性、電気特性、摺動特性を生かし、多くの分野
に使用されている。とくに最近は自動車の軽量化、組立
て工程合理化から、金属に変わる自動車部品としても用
いられるようになった。しかしながら、自動車のエンジ
ンルーム内の厳しい環境下で使用されるギア、プリー、
チェーンガイドなどの摩擦を伴う部品にポリアミド樹脂
を用いる場合には、高加重、高摺動速度条件下で摺動
摩擦熱により軟化が生じ、限界ＰＶ値がこれらの用途に
用いるには小さいこと。樹脂の摩耗量が多く、長時間
使用するには耐久性に劣ること。摩擦係数が、摩擦速
度に対して変化し、安定した摺動特性を示さず、摩擦音
などが発生するなどの問題があり、高度の摺動性能の要
求される部品には使用できなかった。

【０００４】これまでポリアミド樹脂の摺動性能を改良
する試みが種々なされている。例えば石油炭化水素系潤
滑油やシリコーン油などの潤滑油をポリアミド樹脂に添
加する方法があるが、低摩擦速度での摩擦係数は小さく
なるものの樹脂摩耗量の低減はほとんどなされない。耐
摩耗性を向上させるために、チタン酸カリウム、炭素繊
維、ガラス繊維など強化繊維のポリアミド樹脂への配合
や、超高分子量ポリエチレンやフッ素樹脂をポリアミド
樹脂と混合することも試みられているが、樹脂摩耗量の
減少や摺動摩擦熱による軟化抑制にはある程度の効果が
認められるものの、高摩擦速度領域における摩擦係数の
改善効果はほとんど認められないばかりか、強化繊維や
他の樹脂の配合によるウエルド強度の低下が著しいとい
う問題があった。

【０００５】すなわち、これまで高度の摺動性能を有
し、耐熱性でかつ機械的強度に優れた熱可塑性樹脂成形
体は知られていなかった。

【０００６】

【発明が解決しようとする課題】本発明は低い摩擦係数
と高い限界ＰＶ値を有し、ウエルド部強度にも優れ、し
かもポリアミド樹脂が本来有する強靱性、耐熱性をも兼
ね備えた樹脂成形体を得ることを目的とするものであ
る。

【０００７】

【課題を解決するための手段】本発明は、低い摩擦係数
と高い限界ＰＶ値を有し、ウエルド部強度にも優れ、し
かもポリアミド樹脂が本来有する優れた特性をも兼ね備
えた樹脂成形体を得るために、鋭意研究を重ねた結果、
ポリアミド樹脂と少なくとも２種類の特定のポリオレフ
ィン樹脂からなり、特定の分散形態を有する熱可塑性樹
脂成形体がその目的に適合すること、さらにはこの樹脂
成形体に界面活性剤を配合することで上記の摺動特性を
向上させることを見出し、この知見に基づき本発明を完
成させるに至った。

【０００８】すなわち、本発明は、（Ａ）ポリアミド樹
脂２０〜９０重量％、（Ｂ）ポリプロピレン樹脂８０〜
９０重量％と高密度ポリエチレン樹脂１０〜２０重量％
からなる混合物に酸無水物を０．１〜５．０重量％付加
させて得られる変性ポリオレフィン樹脂３〜４０重量
％、および（Ｃ）未変性ポリオレフィン樹脂１〜７０重
量％からなる熱可塑性樹脂組成物であって、（Ｂ）およ
び／又は（Ｃ）の平均分散粒子径が２０μｍ以下の熱可
塑性樹脂組成物１００重量部と、界面活性剤０〜３０重
量部からなることを特徴とする熱可塑性樹脂成形体に関
するものである。本発明の熱可塑性樹脂成形体は、ポリ
アミド樹脂マトリックス中に特定の形態の分散相を有す
る成形体であり、このことが本発明の驚くべき効果を発
現させているものと考えている。

【０００９】本発明の熱可塑性樹脂成形体はポリアミド
樹脂と特定のポリオレフィン樹脂、必要によっては特定
の界面活性剤とを溶融混合して得られた成形体である
が、本発明に使用するポリアミド樹脂（Ａ）としては、
ナイロン４、ナイロン６、ナイロン８、ナイロン９、ナ
イロン１０、ナイロン１１、ナイロン１２、ナイロン４
６、ナイロン６６、ナイロン６１０、ナイロン６１２、
ナイロン１２１２などの脂肪族ポリアミドやナイロン４
Ｔ（Ｔ：テレフタル酸）、ナイロン４Ｉ（Ｉ：イソフタ
ル酸）、ナイロン６Ｔ、ナイロン６Ｉ、ナイロン１２
Ｔ、ナイロン１２Ｉ等のような半芳香族ポリアミドや、
これらの混合物、共重合体などを例示することができ
る。上記樹脂の製造方法は、常法による技術を用いて行
なうことができる。例えば溶融重合、溶融重合、界面重
合などを例示することができる。上記樹脂の分子量は好
ましくは数平均分子量で５０００から１０００００、さ
らに好ましくは１００００から５００００までのもので
ある。数平均分子量５０００以下のものは、機械的強度
が低く、１０００００以上のものは成形時の流動性が悪
くなる。

【００１０】本発明で言う変性ポリオレフィン（Ｂ）と
は、ポリプロピレン樹脂８０〜９０重量％と高密度ポリ
エチレン樹脂１０〜２０％からなる樹脂混合物に酸無水
物を０．１〜５．０重量％付加させて得られたものであ
る。ここに用いるポリプロピレン樹脂としてはポリプロ
ピレン、エチレンプロピレン共重合物、エチレンプロピ
レンジエン共重合物などが挙げられ、ＭＦＲ０．１〜
１．０ｇ／１０分程度のものが好ましい。また、高密度
ポリエチレン樹脂としては、ＭＦＲ１０〜２５ｇ／１０
分程度のものが好ましい。

【００１１】これらポリオレフィン樹脂を変性するのに
用いられる酸無水物としては、例えばマレイン酸、コハ
ク酸、イタコン酸、ハイミック酸の酸無水物などを例示
することができる。これらのうち、無水マレイン酸を用
いるのが好ましい。

【００１２】変性ポリオレフィン樹脂（Ｂ）中の高密度
ポリエチレン樹脂量を１０〜２０重量％と限定した理由
は、その量が１０重量％よりも少ないと酸無水物変性す
る際の分子量低下が大きく、２０重量％を越えると最終
的に得られる成形体のウエルド部強度が低くなるからで
ある。

【００１３】変性ポリオレフィン樹脂の酸無水物付加量
を０．１〜５．０重量％とした理由は、０．１％以下で
はポリアミド樹脂のアミノ末端基との反応性が乏しくな
り、ウエルド強度並びに耐衝撃性が発現されないからで
あり、５重量％を越えると量的効果が認められないばか
りか、ゲル化、着色などの問題が生じるからである。変
性ポリオレフィン樹脂の製造方法は、例えば、あらかじ
めポリオレフィン樹脂とポリエチレン樹脂と無水マレイ
ン酸および過酸化物を所定量定量し、ブレンダーなどを
用いて混合したものを２軸押出し機などで溶融混合する
ことで製造できるが、この方法に限られたものではな
い。

【００１４】本発明に使用する未変性ポリオレフィン
（Ｃ）としては、ポリエチレン、ポリプロピレン、ポリ
ブテン、ポリヘキセン、エチレンプロピレン共重合体、
エチレンプロピレンジエン共重合体、スチレンブタジエ
ン共重合体、スチレンブタジエン共重合体の水素化物、
スチレンイソプレン共重合体の水素化物などがあげられ
る。

【００１５】上記、成分（Ａ）、（Ｂ）、（Ｃ）の配合
割合は、ポリアミド樹脂２０〜９５重量％、変性ポリオ
レフィン樹脂３〜４０重量％、および未変性ポリオレフ
ィン樹脂１〜７０重量％である。ポリアミド樹脂量を２
０〜９５重量％（好ましくは、３０〜８０重量％）とし
た理由は、配合量が下限より少ないと、ポリアミド樹脂
（Ａ）の本来有する機械的性質を低下させるためであ
り、また、前記上限より多い場合には、摺動性の改善が
成されないためである。

【００１６】同様に（Ｂ）を３〜４０重量％（好ましく
は１５〜３５重量％）とした理由は、配合量が前記下限
より少ないと（Ｂ）の配合による（Ａ）と（Ｃ）との相
溶性の改善効果が見られず、物性、とくにウエルド強度
が低下するからであり、また、前記上限よりも多い場合
には（Ｂ）の配合による量的効果が認められないためで
ある。

【００１７】さらに、（Ｃ）を１〜７０重量％（好まし
くは１０〜６０重量％）とした理由は、配合が前記下限
より少ないと、摺動性能、とくに摩擦係数を小さくする
効果が認められないためであり、また前記上限よりも多
い場合には、耐熱性の低下が認められるためである。

【００１８】成分（Ａ）、（Ｂ）および（Ｃ）からなる
本発明の熱可塑性樹成形体は、（Ｂ）および／または
（Ｃ）成分の平均分散粒子径が２０μｍ以下の組成物で
ある。この平均分散粒子径が２０μｍを越えるとウエル
ド強度の低下が著しいばかりでなく、安定した摩擦係数
を示さない。好ましい平均分散粒子径は１０μｍ以下で
ある。さらに好ましくは５μｍ以下である。

【００１９】さらにポリアミド樹脂、変性ポリオレフィ
ン樹脂、および未変性ポリオレフィン樹脂からなる熱可
塑性樹脂成形体に本発明の界面活性剤を配合することに
よって、本発明の樹脂成形体の限界ＰＶ値を向上させ、
摩耗量を低減させる効果がある。本発明で使用する界面
活性剤としては、直鎖型あるいは多鎖型の高分子界面活
性剤、アニオン界面活性剤、カチオン活性剤、非イオン
界面活性剤、両性界面活性剤の単独に、もしくはこれら
の数種を混合して用いることが可能なものであり、その
使用に対して制約を受けないものである。プロピレング
リコーン脂肪酸エステル、グリセリン脂肪酸エステル、
ポリオキシエチレングリセリン脂肪酸エステル、ポリグ
リセリンエステル、ソルビタン脂肪酸エステル、ポリオ
キシエチレンソルビタン脂肪酸エステル、ポリオキシエ
チレンソルビット脂肪酸エステル、ポリエチレングリコ
ール脂肪酸エステル、ポリオキシエチレンヒマシ油、硬
化ヒマシ油、ポリオキシエチレンアルキルエーテル、ポ
リオキシエチレンフィトステロール・フィトスタノー
ル、ポリオキシエチレンポリオキシプロピレンアルキル
エーテル、ポリオキシエチレンアルキルフェニルエーテ
ル、ポリオキシエチレンラノリン、ラノリンアルコー
ル、ミツロウ誘導体、ポリオキシエチレンアルキルアミ
ン、脂肪族アミド、ポリオキシエチレンアルキルフェニ
ルホルムアルデヒド縮合物、ポリオキシエチレンアルキ
ルエーテルリン酸、リン酸塩、植物油、動物油、脂肪酸
エステル、多価アルコール脂肪酸エステル、アルキルグ
リセリルエーテル、脂肪酸エステル、高級アルコール、
Ｎ−アシルアミン酸塩、エーテルカルボン酸塩、アルキ
ルリン酸塩、Ｎ−アシルタウリン塩、スルホン酸塩、ア
ルキル硫酸塩、ポリオキシエチレンアルキルエーテル硫
酸塩、加水分解コラーゲンペプチド塩、酢酸ベタイン、
イミダゾリニウムベタイン、アルキルアンモニウム塩、
アルキルベンジルアンモニウム塩などが挙げられる。好
ましくはエーテルカルボン酸塩、アルキルリン酸塩、Ｎ
−アシルタウリン塩、スルホン酸塩、アルキル硫酸塩、
ポリオキシエチレンアルキルエーテル硫酸塩、加水分解
コラーゲンペプチド塩、酢酸ベタイン、イミダゾリニウ
ムベタイン、アルキルアンモニウム塩、アルキルベンジ
ルアンモニウム塩があり、さらに好ましくは、Ｎ−アシ
ルアミノ酸塩が挙げられる。上記の界面活性剤を使用す
る場合、その配合量は０．０１〜３０重量部である。
０．０１重量部未満ではその効果が現われず、又３０重
量部を越えると成形品の表面が著しく損われるために好
ましくない。

【００２０】本発明の樹脂成形体に通常の熱可塑性樹脂
に添加される添加剤、例えば熱安定剤、光安定剤、紫外
線吸収剤、滑剤、核剤、酸化防止剤、染料、顔料、可塑
剤等を必要に応じて配合することも特に制限されるもの
ではない。

【００２１】本発明の樹脂成形体の調製はブラベンダ
ー、ニーダー、バンパリーミキサー、２軸あるいは単軸
の押出し機等の従来公知の技術によって達成される。例
えば、変性ポリオレフィン樹脂を２軸押出し機などで製
造し、その変性ポリオレフィン樹脂とポリアミド樹脂と
未変性ポリオレフィン樹脂とを所定量配合し、同じく、
２軸の押出し機を使用して製造するものであるが、これ
に限られたものではない。

【００２２】本発明の樹脂成形体は、射出成形、押出し
成形、ブロー成形などの技術で成形され用いられる。

【００２３】

【実施例】以下に本発明の実施例を示すが、本発明はそ
の要旨を越えない限り、以下の実施例に限定されるもの
ではない。

【００２４】本発明に用いた原料および試験方法を先に
示す。

【００２５】（１）原料ポリアミド樹脂ポリアミド６６樹脂（旭化成工業株式会社製、数平均分
子量約２００００）ポリプロピレン樹脂旭化成（株）製ＰＰホモポリマーＭＦＲ＝０．５高密度ポリエチレン樹脂旭化成（株）製サンテックＨＤＰＥＭＦＲ＝１９ポリオレフィン樹脂旭化成（株）製ＰＰホモポリマーＭＦＲ＝３０無水マレイン酸日本油脂（株）製クリスタルＭＡＮ有機過酸化物日本油脂（株）製パーヘキサ２５Ｂ界面活性剤日本サーファクタント（株）製パルミチン酸モノエタノールアミド（Ｓ−１）ラウロイルサルコシン（Ｓ−２）（２）試験方法ウエルド引張試験（１／８ｉｎｃｈ）ＡＳＴＭＤ６３８に従い試験を行った。

【００２６】平均分散粒子径成形片を液体窒素で冷却破断し、その破片を熱キシレン
を用いて溶融分を抽出し、電子顕微鏡写真によってその
破断面を撮影した。その写真により、数平均分散粒子径
を算出した。

【００２７】摩擦摩耗試験摩擦摩耗試験機は鈴木式摩擦摩耗試験機によって測定を
行った。測定条件は、成形品の面圧を１０ｋｇ／ｃｍ²
に保ち、摩擦係数が１５分間安定したことを確認した後
に、次の測定すべき線速度に変化させて行った。第１表
の摩擦係数は、限界ＰＶ値での摩擦係数を示した。第２
表の摩擦係数は、測定線速度の摩擦係数を示す。

【００２８】実施例、比較例に用いる変性ポリオレフィ
ン樹脂（Ｂ）の製造方法を以下に示す。

【００２９】製造例１実施例１〜７、比較例５、６に用いる変性ポリオレフィ
ン樹脂（Ｂ）は、ポリプロピレン樹脂を８５重量％、
ポリエチレン樹脂を１５重量％を混合して、混合物１
００重量部に対して、無水マレイン酸０．５重量部
と、有機過酸化物０．２重量部を添加し、ドライブレ
ンドしたものを７０ｍｍφ単軸押出し機（Ｌ／Ｄ＝３
０．５）にて、シリンダー温度１８０℃、スクリュー回
転数８０ｒｐｍで途中ベント孔より脱気を行いながら溶
融重合し、樹脂ペレットを得た。この様にして得られた
変性ポリオレフィン樹脂（Ｂ）の無水マレイン酸グラフ
ト量を第１表に示す。

【００３０】製造例２比較例３に用いる変性ポリオレフィン樹脂（Ｂ）は、
無水マレイン酸を０．２重量部とした以外は、製造例１
と同様に製造し、樹脂ペレットを得た。この様にして得
られた変性ポリオレフィン樹脂（Ｂ）の無水マレイン酸
グラフト量を第１表に示す。

【００３１】製造例３比較例４に用いる変性ポリオレフィン樹脂（Ｂ）は、
ポリプロピレン樹脂を８０重量％、ポリエチレン樹脂
を２０重量％とした以外は、製造例１と同様に製造し、
樹脂ペレットを得た。この様にして得られた変性ポリオ
レフィン樹脂（Ｂ）の無水マレイン酸グラフト量を第１
表に示す。

【００３２】実施例１ポリアミド樹脂６５重量部、製造例１で作った変性ポ
リオレフィン樹脂２５重量部、ポリプロピレン樹脂１
０重量部をドライブレンドしたものを池貝鉄工（株）Ｐ
ＣＭ−３０ｍｍφ２軸押出し機（Ｌ／Ｄ＝１７）にて溶
融混合して得られた樹脂ペレットを日精樹脂（株）ＰＳ
−４０Ｅ射出成形機により射出成形を行い各試験におけ
る試験片を作成した。その結果を第１表、および第２表
に示す。実施例２ポリアミド樹脂７５重量部、製造例１で作った変性ポ
リオレフィン樹脂１８重量部、ポリオレフィン樹脂７
重量部とした以外は、実施例１と同様に行った。その結
果を第１表、および第２表に示す。

【００３３】実施例３ポリアミド樹脂８５重量部、製造例１で作った変性ポ
リオレフィン樹脂１１重量部、ポリオレフィン樹脂４
重量部とした以外は、実施例１と同様に行った。その結
果を題１表、および第２表に示す。

【００３４】

【００３５】実施例４実施例１の樹脂組成物１００重量部に対して界面活性
剤（Ｓ−１）０．１重量部を配合した以外は、実施例１
と同様に行った。その結果を第１表、および第２表に示
す。

【００３６】実施例５実施例１の樹脂組成物１００重量部に対して界面活性
剤（Ｓ−２）０．１重量部を配合した以外は、実施例１
と同様に行った。その結果を第１表に示す。

【００３７】実施例６ポリアミド樹脂６５重量部、製造例１で作った変性ポ
リオレフィン樹脂１０重量部、ポリプロピレン樹脂２
５重量部とした以外は、実施例１と同様に行った。その
結果を第１表に示す。

【００３８】比較例１ポリアミド樹脂を１００重量部だけを用いた以外は、
実施例１と同様に行った。その結果を第１表、および第
２表に示す。

【００３９】比較例２ポリアミド樹脂を６５重量部、ポリオレフィン樹脂
を３５重量部用いた以外は、実施例１と同様に行った。
その結果を第１表に示す。

【００４０】比較例３ポリアミド樹脂を６５重量部、製造例２で作った変性
ポリオレフィン樹脂を、３５重量部用いた以外は、実施
例１と同様に行った。その結果を第１表に示す。

【００４１】比較例４ポリアミド樹脂を６５重量部、製造例３で作った変性
ポリオレフィン樹脂を３５重量部用いた以外は、実施例
１と同様に行った。その結果を第１表に示す。比較例５ポリアミド樹脂を６５重量部、製造例１で作った変性
ポリオレフィン樹脂を５重量部用いた以外は、実施例１
と同様に行った。その結果を第１表に示す。

【００４２】比較例６ポリアミド樹脂を６５重量部、製造例１で作った変性
ポリオレフィン樹脂１０重量部、ポリオレフィン樹脂
２５重量部を用い、７０ｍｍφ単軸押出し機を用いた以
外は、実施例１と同様に行った。その結果を第１表に示
す。

【００４３】

【表１】

【００４４】

【表２】

【００４５】

【表３】

【００４６】

【発明の効果】本発明の樹脂成形体は、摩擦係数が低
く、摩擦音もなく、限界ＰＶ値が飛躍的に向上したもの
である。また、ウエルド部強度にも優れ、ポリアミド樹
脂が本来有する機械的強度、耐熱性も兼ね備えているも
のである。このため、自動車部品（スタータモーターギ
ア、ワイパーモーターギア、チェインガイド）や産業ロ
ボットなどのギアなどに好適に用いることができる。

Claims

(57)【特許請求の範囲】

【請求項１】（Ａ）ポリアミド樹脂２０〜９５重量
％、（Ｂ）ポリプロピレン樹脂８０〜９０重量％と高密
度ポリエチレン樹脂１０〜２０重量％からなる混合物に
酸無水物を０．１〜５．０重量％付加させて得られる変
性ポリオレフィン樹脂３〜４０重量％、および（Ｃ）未
変性ポリオレフィン樹脂１〜７０重量％からなる熱可塑
性樹脂組成物であって、（Ｂ）および／又は（Ｃ）成分
の平均分散粒子径が２０μｍ以下の熱可塑性樹脂組成物
１００重量部と、界面活性剤０〜３０重量部からなる樹
脂成形体。