JP3576235B2 - 耐熱・潤滑性樹脂組成物 - Google Patents
耐熱・潤滑性樹脂組成物 Download PDFInfo
- Publication number
- JP3576235B2 JP3576235B2 JP31997794A JP31997794A JP3576235B2 JP 3576235 B2 JP3576235 B2 JP 3576235B2 JP 31997794 A JP31997794 A JP 31997794A JP 31997794 A JP31997794 A JP 31997794A JP 3576235 B2 JP3576235 B2 JP 3576235B2
- Authority
- JP
- Japan
- Prior art keywords
- volume
- heat
- resin
- resistant
- lubricating
- Prior art date
- Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
- Expired - Fee Related
Links
Images
Landscapes
- Bearings For Parts Moving Linearly (AREA)
- Compositions Of Macromolecular Compounds (AREA)
Description
【産業上の利用分野】
この発明は、各種の摺動部材として用いられる耐熱・潤滑性樹脂組成物及び耐熱性滑り軸受に関し、特に電子写真装置の加熱定着部の摺動材に適用できる耐熱・潤滑性樹脂組成物及び耐熱性滑り軸受に関する。
【0002】
【従来の技術】
近年、合成樹脂製の滑り軸受の用途分野が拡大するにつれて、軸受の使用条件、特に高温雰囲気下において、良好な摩擦摩耗特性を発揮するような耐熱性のある合成樹脂製滑り軸受が強く要求されるようになってきた。
【0003】
また、軸受の摺動相手材として、アルミニウム合金等が使用された場合、軸受には使用中に比較的軟質の摺動相手材を傷つけない特性が要求される。
上記特性の要求される耐熱性の滑り軸受の具体例としては、複写機やレーザービームプリンタ等の加熱定着装置用の軸受があり、そのような滑り軸受の一般的な使用状態を説明すると、以下の通りである。
【0004】
すなわち、帯電画像を用いて原画像の情報を記録物質たる転写材に伝達する機構を有する複写機またはレーザービームプリンタ等は、電子写真装置として総称されるが、装置内の加熱定着部には、図3に例示するように、転写材上にそのトナー像を加熱定着させる加熱ローラ10と、転写材を加熱ローラ10に押圧して回転駆動する加圧ローラ11が装着されている。
【0005】
前者の加熱ローラ10は、アルミニウム合金で形成されたものが多く、ヒータ12で約150〜230℃の温度に加熱される。後者の加圧ローラ11は、シリコーンゴム等で被覆された鉄材からなり、このものも加熱ローラ10からの伝熱によって約70〜150℃にまで加熱される。
【0006】
また、図4に示すものは、上記の加熱定着装置とは別の機構を有する加熱定着装置であり、金属製加熱ローラに代えて、耐熱性合成樹脂フィルムに離型剤をコーティングした無端環状の定着フィルム15を用い、この定着フィルム15を介してセラミックヒータ16を加圧ローラ11に圧接して熱伝導効率を高めたものである。この場合、加圧ローラ11は、セラミックヒータ16に極めて接近しているので、前記した金属製加熱ローラ10を用いた定着装置のものよりいっそう高温になる。
【0007】
このように高温状態で使用される各ローラの端部は、合成樹脂製の滑り軸受13、14(図4の装置では14に相当する略同形状の軸受)で支持されるが、その材料としては、耐熱性が良く、機械的強度の優れた熱可塑性合成樹脂であるポリフェニレンサルファイド(以下、PPSと略称する)樹脂が用いられている。この場合には、PPS樹脂に対して、たとえば黒鉛、四フッ化エチレン樹脂、潤滑油、金属酸化物、芳香族ポリアミド樹脂等の潤滑剤を添加して、自己潤滑性を高めるようにすることが多い。
【0008】
しかし、上記した従来のPPS樹脂系の耐熱・潤滑性組成物は、高温、高負荷条件の下では低摩擦係数を維持できず、また耐摩耗性を充分に発揮できないという問題点がある。
【0009】
また、PPS樹脂に対して、これより耐熱性のある合成樹脂粉末および四フッ化エチレン樹脂を添加した樹脂組成物も開発されており、PPS樹脂に芳香族ポリエステル樹脂および四フッ化エチレン樹脂を配合した組成物が、特開昭57−167348号公報や特開昭63−175065号公報に開示されている。これらの組成物は、常温付近の比較的低温では良好な耐摩耗性を示すものである。
【0010】
【発明が解決しようとする課題】
しかし、PPS樹脂に四フッ化エチレン樹脂および芳香族ポリエステル樹脂を混合した組成物は、高温で摺動する条件で摺動相手材がアルミニウム合金(通常、Mgを含むAl合金)の場合に、これを傷つけると共に自らも摩耗するという問題点がある。
【0011】
なお、このような組成物に対して炭素繊維を配合すると、耐摩耗性は向上するが、軟質のアルミニウム合金を摺動相手材とするとこれを損傷させ、その損傷にともなってさらに摩擦・摩耗特性が悪化する恐れがある。
【0012】
また、合成樹脂に四フッ化エチレン樹脂とアルカリ金属またはアルカリ土類金属の炭酸塩などを添加した樹脂組成物が、特開平5−78687号、特開平5−112723号に開示されているが、これらの樹脂組成物の耐摩耗性および摺動相手材の損傷性は、前記したように高温で軟質のアルミニウム合金を摺動相手材とする場合において、未だ充分に満足できる結果を得るものでなかった。
【0013】
そこで、この発明の課題は、上記した問題点を解決し、耐熱・潤滑性樹脂組成物を、従来のPPS系樹脂組成物よりもいっそう優れた低摩擦特性、耐摩耗性およびアルミニウム合金等の軟質合金に対する非攻撃性を具備するものとし、より良好な結果が得られる高性能の組成物とし、またはこれを用いた耐熱性滑り軸受とすることである。
【0014】
【課題を解決するための手段】
上記の課題を解決するため、この発明においては、ポリフェニレンサルファイド樹脂を主要成分として、四フッ化エチレン樹脂8〜38容量%、炭酸リチウム1〜20容量%および芳香族ポリアミド繊維2〜20容量%を必須成分として添加してなる耐熱・潤滑性樹脂組成物としたのである。
【0015】
または、上記の耐熱・潤滑性樹脂組成物を成形してなる耐熱性滑り軸受としたのである。
【0016】
【作用】
この発明の耐熱・潤滑性樹脂組成物は、耐熱性に優れたPPS樹脂を主要成分とし、摺動性に優れた四フッ化エチレン樹脂および炭酸リチウムをそれぞれ所定量配合することによって、所要の耐熱性を有すると共に良好な潤滑性を示す転移膜を相手材上に形成し、軟質のアルミニウム合金であってもその表面傷つけることなく、良好な潤滑特性を示す。
【0017】
【実施例】
この発明に用いるPPS樹脂としては、下記の一般式化1で示されるような種々の繰り返し単位からなる合成樹脂が挙げられる。
【0018】
【化1】
【0019】
これらのうち、特に典型的なものは下記の化2で示されるものであり、米国フィリップス・ペトローリアム社から「ライトン」の商標で市販され、その製造方法は米国特許第3,354,129号(対応特許特公昭45−3368号)に開示されている。
【0020】
それによると、ライトンはN−メチルピロリドン溶媒中、160〜250℃、加圧条件下にp−ジクロルベンゼンと二硫化ソーダとを反応させることによって製造される。この場合、樹脂中に交差結合が全くないものから部分的交差結合を有するものに至るまで各種重合度のものを後熱処理工程にかけて自由に製造することができるので、目的の溶融ブレンドに適正な溶融粘度特性を有するものを任意に選択使用することが可能である。また、上記したライトン以外のPPS樹脂であって架橋構造をとらない直鎖状PPS樹脂を採用してもよい。
【0021】
【化2】
【0022】
次に、この発明に用いる四フッ化エチレン樹脂(以下、PTFEと略記する。)としては、四フッ化エチレン重合体であれば、特に限定することなく採用できる。PTFEは、これが成形用の粉末であっても、また、いわゆる固体潤滑剤用の微粉末であってもよく、市販品としては三井・デュポンフロロケミカル社製:テフロン7J、TLP−10、旭硝子社製:フルオンG163、ダイキン工業社製:ポリフロンM15、ルブロンL5などを例示することができる。また、アルキルビニルエーテルで変性されたPTFEを使用することもできる。
【0023】
この発明において、PTFEの量を8〜38容量%に限定する理由は、8容量%より少ないと潤滑特性が悪く、38容量%を越えると著しく成形性が損なわれるからであり、このような傾向からみて、より好ましい配合割合は、10〜35容量%である。
【0024】
この発明に用いる炭酸リチウム(Li2 CO3 )は、粉末状のものを使用することが通常であるが、このものは製法によって種々の形態のものが得られ、特にそのような形状を限定することなく採用できるものである。
【0025】
なお、粉末状の炭酸リチウムは、均一に分散させて均質な物性を得るために、好ましくは粒径0.1〜400μmの範囲である。なぜなら、0.1μm未満の小径粉体を得ることは技術的、製造コスト面から困難であり、400μmを越える大径では摩擦摩耗特性が安定せずに好ましくないからである。このような傾向から、より好ましくは粒径0.5〜100μmの範囲の粉末状の炭酸リチウムである。
【0026】
この発明において炭酸リチウムの量を1〜20容量%に限定する理由は、1容量%未満の少量では組成物の潤滑特性が悪く、20容量%を越えると溶融粘度が高くなって成形性が悪化したり、所期の目的と反対に耐摩耗性が悪化して好ましくないからである。
【0027】
この発明に用いる芳香族ポリアミド繊維は、メタ系、パラ系いずれであっても良く、市販品としては、デュポン・東レ・ケブラー社製:ケブラー、ノーメックス、日本アラミド社製:トワロン、帝人社製:テクノーラ、コーネックスなどが挙げられる。
【0028】
また、この発明に用いる芳香族ポリアミド繊維は、繊維長0.15〜3mm、アスペクト比10〜230のものを採用して好ましい結果を得ている。芳香族ポリアミド繊維が前記した所定範囲未満の繊維長では、耐摩耗性が不充分であって好ましくなく、上記範囲を越える繊維長では組成物中に分散不良となって好ましくない。また、上記範囲未満のアスペクト比では、粉末形状に近くなって耐摩耗性改善効果が不充分となり、上記範囲を越えるアスぺクト比では組成物中の均一分散が困難となって好ましくない。
【0029】
この発明に用いる芳香族ポリアミド繊維の配合割合を2〜20容量%に限定する理由は、この2容量%未満では組成物の耐摩耗性を改善できず、かつ組成物の潤滑性が悪く、20容量%を越えると組成物の耐摩耗性が初期の目的とは逆に悪化するからである。
【0030】
ここで、PPS樹脂に対して各種の添加物を添加混合する方法は特に限定するものではなく、広く用いられている通常の方法、たとえば主成分となる樹脂、その他の諸原料をそれぞれ個別に、または配合後に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適宜乾式混合した後、溶融混合性のよい射出成形機もしくは溶融押出成形機に供給するか、又は予め熱ロール、ニーダ、バンバリーミキサー、溶融押出機などで溶融混合するなどの方法を利用すればよい。
【0031】
さらに、この発明の組成物を成形するには、特に成形方法を限定するものではなく、圧縮成形、押出成形、射出成形等の通常の方法、または組成物を溶融混合した後、これをジェットミル、冷凍粉砕機等によって粉砕し、所望の粒径に分級するか、または分級しないままで、得られた粉末を用いた流動浸漬塗装、静電粉体塗装などを行なうことも可能である。
【0032】
また、得られた粉末を溶剤に分散させて、スプレー塗装または浸漬塗装を行なうことも可能である。
【0033】
なお、この発明においてはPPS樹脂を主要成分とする潤滑性組成物に、各種の添加剤を配合することもできる。例えば、組成物の潤滑性をさらに改良するために、耐摩耗性の改良剤を配合してもよい。耐摩耗性改良剤の具体例としては、カーボン、グラファイト、マイカ、タルク、ウォラストナイト、金属酸化物の粉末、硫酸カルシウムなどのウィスカ、二硫化モリブデン、芳香族ポリエステル樹脂、リン酸塩、ステアリン酸塩、溶融フッ素樹脂、超高分子量ポリエチレンなどを例示することができる。
【0034】
上記した材料から成形されるこの発明における耐熱性滑り軸受は、その形状を限定するものでなく、加熱・加圧ローラの形状や、周辺装置、ハウジングに合わせた形態を採用すればよい。例えば、図1に示すように、軸受は、単独材料で成形するのみならず、二色成形の手法を採用して軸受部1と固定用金属部2とからなる複合材としてもよい。
【0035】
また、図2に示すように、この発明の耐熱性滑り軸受は、軸受部3と、PPS、ポリアミドイミド(PAI)、ポリイミド(PI)等の耐熱性及び断熱性に優れた合成樹脂、またはこれらに無機充填剤もしくは有機充填剤等を添加した樹脂部4とからなるように二色成形された軸受であってもよい。
【0036】
このような軸受は、成形時のひずみを除いて高温使用時の寸法安定性を確保するために、100〜250℃で0.5〜24時間程度のアニール熱処理をしておくことが望ましい。
【0037】
この発明の実施例および比較例に用いた諸原材料を一括して示すと次の通りである。なお、括弧内に示した番号は以下の表中の原材料の番号に一致し、表中の成分の配合割合は、全て容量%である。
【0038】
(1)PPS樹脂(東ソーサスティール社製:PPS#160)
(2)PPS樹脂(クレハ化学社製 KPS−W205)
(3)四フッ化エチレン樹脂A(三井デュポン・フロロケミカル社製:テフロン7J、成形用)
(4)四フッ化エチレン樹脂B(喜多村社製:KTL610、潤滑用)
(5)炭酸リチウム:Li2 CO3 (和光純薬工業社製:試薬)
(6)炭酸カルシウム:CaCO3 (和光純薬工業社製:試薬)
(7)炭酸カリウム:K2 CO3 (和光純薬工業社製:試薬)
(8)炭酸ナトリウム:Na2 CO3 (和光純薬工業社製:試薬)
(9)パラ系芳香族ポリアミド繊維(日本アラミド社製:トワロン 1010カットファイバー繊維長0.25mm)
(10)メタ系芳香族ポリアミド繊維(帝人社製:コーネックスカットファイバー 2de、繊維長1mm)
(11)カーボンブラック(ライオン社製:ケッチェンEC−X)
(12)グラファイト(ロンザ社製:KS−6)。
【0039】
〔実施例1〜6〕
表1に示す割合(容量%)で諸原材料をヘンシェルミキサーで充分混合し、二軸溶融押出機に供給し、シリンダー温度:300℃、回転数:100rpmの溶融混合条件で押出して造粒し、得られたペレットを樹脂温度310℃、射出圧力800kgf/cm2 、金型温度140℃の射出成形条件下で外径28mm、内径20mm、幅5mmのリング状試験片を成形した。この試験片を用いて以下に示す高温ラジアル摩擦摩耗試験を行なった。
【0040】
[高温ラジアル摩擦摩耗試験]
アルミニウム合金A5056(表面粗さ3.2S)製の回転軸を相手材とし、この相手材の外周にリング状試験片を嵌め、これを相手材周面に対して3.5kgf/cm2 の圧力で押圧し、前記回転軸は表面温度を200℃に制御すると共に、これにトルクメータを取り付けて、周速2.8m/分で50時間連続回転させた。この後、試験片の摩耗量としての摩耗係数×10−10 cm 3/(kgf・m)と、回転軸のトルク(kgf・cm)を測定し、かつ摺動相手材であるアルミニウム合金表面の損傷度を観察した。損傷度の評価については、損傷しない(○印)、やや損傷する(△印)または損傷する(×印)の三段階評価で表わし、結果は表2にまとめて示した。
【0041】
【表1】
【0042】
【表2】
【0043】
[比較例1〜6]
表1に示した割合で原材料を配合したこと以外は、実施例と全く同様にして試験片を作り、前記した高温ラジアル摩擦摩耗試験を行ない、摩耗係数、回転軸のトルク、摺動相手材の損傷度を求めて結果を表2に併記した。
【0044】
表2に示す結果から明らかなように、比較例1〜6は、摩耗量が多く、また比較例4、6では回転トルクが大きかった。また、比較例1および6では、摺動相手材を損傷した。
【0045】
また、炭酸塩として、炭酸カルシウム、炭酸カリウム、炭酸ナトリウムをそれぞれ15容量%添加した比較例4〜6は、いずれも同じ割合で炭酸リチウムを添加した実施例5に比べて摩耗量が2.4倍〜6.8倍であり、耐摩耗性が著しく劣っていることがわかる。
【0046】
これに対して、全ての条件を満足する実施例1〜6は、摩耗量、回転トルクがともに低く、しかも相手材のアルミニウム合金(A5056)を損傷しなかった。
【0047】
なお、実施例6の体積抵抗値を測定したところ、1.5×104 Ωcmであり半導電性を示した。
【0048】
【効果】
この発明の耐熱・潤滑性樹脂組成物は、以上説明したように、ポリフェニレンサルファイド樹脂を主要成分として、四フッ化エチレン樹脂と、炭酸リチウムと、芳香族ポリアミド繊維を所定量添加した組成物としたので、従来のPPS系樹脂組成物よりもいっそう優れた低摩擦特性、耐摩耗性およびアルミニウム合金等の軟質合金に対する非攻撃性を具備し、より良好な結果が得られる高性能の組成物となり、または同様の好ましい物性を備えた耐熱性滑り軸受となる利点がある。
【図面の簡単な説明】
【図1】実施例を示す斜視図
【図2】他の実施例を示す斜視図
【図3】加熱・定着装置における軸受の使用状態を説明する断面図
【図4】他の加熱・定着装置における軸受の使用状態を説明する断面図
【符号の説明】
1、3 軸受部
2 固定用金属部
4 樹脂部
10 加熱ローラ
11 加圧ローラ
12 ヒータ
13、14 合成樹脂製のラジアル軸受
15 定着フィルム
16 セラミックヒータ
Claims (2)
- ポリフェニレンサルファイド樹脂を主要成分として、四フッ化エチレン樹脂8〜38容量%、粒径0.5〜100μmの粉末状炭酸リチウム1〜20容量%および芳香族ポリアミド繊維2〜20容量%を必須成分として添加してなる耐熱・潤滑性樹脂組成物(但し、マトリックスとして合成樹脂40〜70容量%、補強繊維として芳香族ポリアミド繊維3〜20容量%、固体潤滑剤として四フッ化エチレン樹脂5〜30容量%と、リン酸塩10〜30容量%、炭酸塩1〜30容量%とし、かつリン酸塩と炭酸塩の比率は1: 0. 1〜1とすることにより構成される摺動部材組成物を除く。)。
- 請求項1記載の耐熱・潤滑性樹脂組成物を成形してなる耐熱性滑り軸受。
Priority Applications (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
JP31997794A JP3576235B2 (ja) | 1994-12-22 | 1994-12-22 | 耐熱・潤滑性樹脂組成物 |
Applications Claiming Priority (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
JP31997794A JP3576235B2 (ja) | 1994-12-22 | 1994-12-22 | 耐熱・潤滑性樹脂組成物 |
Publications (2)
Publication Number | Publication Date |
---|---|
JPH08176437A JPH08176437A (ja) | 1996-07-09 |
JP3576235B2 true JP3576235B2 (ja) | 2004-10-13 |
Family
ID=18116373
Family Applications (1)
Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
---|---|---|---|
JP31997794A Expired - Fee Related JP3576235B2 (ja) | 1994-12-22 | 1994-12-22 | 耐熱・潤滑性樹脂組成物 |
Country Status (1)
Country | Link |
---|---|
JP (1) | JP3576235B2 (ja) |
Families Citing this family (3)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
JP3347955B2 (ja) * | 1996-10-23 | 2002-11-20 | 昭和電線電纜株式会社 | フッ素樹脂組成物、フッ素樹脂チューブ、フッ素樹脂フィルムおよびローラ |
JP4041206B2 (ja) * | 1998-03-26 | 2008-01-30 | 株式会社クレハ | ポリアリーレンスルフィド樹脂組成物を成形してなる電子写真方式の画像形成装置における摺動部材 |
JP4209974B2 (ja) * | 1998-09-17 | 2009-01-14 | 株式会社クレハ | 搬送装置用摺動部材 |
-
1994
- 1994-12-22 JP JP31997794A patent/JP3576235B2/ja not_active Expired - Fee Related
Also Published As
Publication number | Publication date |
---|---|
JPH08176437A (ja) | 1996-07-09 |
Similar Documents
Publication | Publication Date | Title |
---|---|---|
JP6072408B2 (ja) | 滑り軸受および画像形成装置 | |
US5962376A (en) | Resin composition for sliding member and resin gear | |
JP3618398B2 (ja) | 耐熱・潤滑性樹脂組成物 | |
JP3576235B2 (ja) | 耐熱・潤滑性樹脂組成物 | |
JP3891607B2 (ja) | 耐熱・潤滑性樹脂組成物 | |
JP3901229B2 (ja) | 耐熱・潤滑性樹脂組成物 | |
JP3501890B2 (ja) | 耐熱・潤滑性樹脂組成物 | |
JPH09177765A (ja) | 定着装置用の耐熱性滑り軸受 | |
JP3580837B2 (ja) | 耐熱・導電性滑り軸受 | |
JP3961103B2 (ja) | 摺動材用樹脂組成物および樹脂製歯車 | |
JP2802418B2 (ja) | 摺動用樹脂組成物 | |
JP3978841B2 (ja) | 導電性摺動部材組成物 | |
JP3184840B2 (ja) | 耐熱性滑り軸受 | |
JPH09151313A (ja) | 耐熱・潤滑性樹脂組成物 | |
US5672013A (en) | Heat-resistant sliding bearing | |
JP2995024B2 (ja) | 合成樹脂製滑り軸受の製造方法 | |
JP3126352B2 (ja) | 滑り軸受 | |
JP3009210B2 (ja) | 潤滑性組成物 | |
JP2007107721A (ja) | 樹脂製歯車 | |
JP2804294B2 (ja) | 滑り軸受用潤滑性樹脂組成物 | |
JPH06228331A (ja) | 複合摺動材 | |
JP2942546B2 (ja) | 潤滑性樹脂組成物からなる成形体の製造方法 | |
JP2796543B2 (ja) | 熱可塑性ポリイミド系樹脂組成物 | |
JP2007046064A (ja) | 摺動材用樹脂組成物および樹脂製歯車 | |
JPH10316842A (ja) | 耐熱・潤滑性樹脂組成物 |
Legal Events
Date | Code | Title | Description |
---|---|---|---|
A131 | Notification of reasons for refusal |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A131 Effective date: 20040309 |
|
A521 | Written amendment |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A523 Effective date: 20040426 |
|
TRDD | Decision of grant or rejection written | ||
A01 | Written decision to grant a patent or to grant a registration (utility model) |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A01 Effective date: 20040622 |
|
A61 | First payment of annual fees (during grant procedure) |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A61 Effective date: 20040707 |
|
R150 | Certificate of patent or registration of utility model |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: R150 |
|
FPAY | Renewal fee payment (event date is renewal date of database) |
Free format text: PAYMENT UNTIL: 20080716 Year of fee payment: 4 |
|
FPAY | Renewal fee payment (event date is renewal date of database) |
Free format text: PAYMENT UNTIL: 20080716 Year of fee payment: 4 |
|
FPAY | Renewal fee payment (event date is renewal date of database) |
Free format text: PAYMENT UNTIL: 20090716 Year of fee payment: 5 |
|
LAPS | Cancellation because of no payment of annual fees |