JP3750590B2

JP3750590B2 - ポリテトラフルオロエチレン樹脂組成物

Info

Publication number: JP3750590B2
Application number: JP2001351370A
Authority: JP
Inventors: 俊彦梅原
Original assignee: Nok Corp
Current assignee: Nok Corp
Priority date: 2001-02-13
Filing date: 2001-11-16
Publication date: 2006-03-01
Anticipated expiration: 2021-11-16
Also published as: JP2002317089A

Description

【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、ポリテトラフルオロエチレン（PTFE）樹脂組成物に関する。更に詳しくは、優れた耐圧性および耐摩擦摩耗特性を有する摺動材料を与え得るPTFE樹脂組成物に関する。
【０００２】
【従来の技術】
従来、耐圧性、耐摩擦摩耗特性を向上させるために、金属粉末およびカーボン系充填材を複合した材料が使用されてきている。しかしながら、銅、鉛、亜鉛、ニッケル、錫などは、環境問題からその使用が好ましくないとされる傾向があり、また金属は比重が非常に重いため、金属を複合しているPTFE樹脂の比重も高くなることを避けられない。
【０００３】
【発明が解決しようとする課題】
本発明の目的は、優れた耐圧性および耐摩擦摩耗特性を有する摺動材料を与え得る脱金属PTFE樹脂組成物を提供することにある。
【０００４】
【課題を解決するための手段】
かかる本発明の目的は、ポリテトラフルオロエチレン60 〜 85 重量％、炭素繊維2 〜 15 重量％、カーボンビーズ10 〜 30 重量％および平均粒径 3 〜 30 μ m のコークス粉 2 〜 15 重量％からなるポリテトラフルオロエチレン樹脂組成物によって達成される。
【０００５】
【発明の実施の形態】
PTFEとしては、テトラフルオロエチレンの単独共重合体あるいは2重量％以下の共重合可能な単量体で変性された共重合体のいずれをも用いることができる。このPTFEには、その60〜85重量％、好ましくは65〜75重量％に対して、2〜15重量％、好ましくは5〜10重量％の炭素繊維、10〜30重量％、好ましくは15〜20重量％のカーボンビーズおよび 2 〜 15 重量％、好ましくは 3 〜 10 重量％のコークス粉が配合されて用いられる。
【０００６】
炭素繊維としては、繊維長あるいは繊維径など特に特定されるものではないが、好ましくは平均繊維径5〜20μm、平均繊維長20〜500μmのピッチ系ものが用いられる。炭素繊維は、上述した割合以下で用いると摩擦摩耗特性、圧縮特性、圧縮クリープ特性などの材料特性に対する効果が非常に薄くなり、これ以上の割合で用いると伸び値などの材料特性の低下につながり、かつコスト的にも不利なものとなる。
【０００７】
カーボンビーズとしては、種類あるいは粒径など特に限定されるものではないが、好ましくは芳香族ポリマーを原料として得られる平均粒径3〜30μmの球状カーボンを用いることが好ましい。カーボンビーズは、上述した割合以下で用いると摩擦摩耗特性、圧縮特性、圧縮クリープ特性などの材料特性に対する効果が非常に薄くなり、これ以上の割合で用いると伸び値などの材料特性の低下につながり、かつコスト的にも不利なものとなる。
【０００８】
近年の各分野における高圧化の要求に対しては、上記各成分に加えて、さらにコークス粉が添加される。コークス粉としては、種類は特に限定されないが、好ましくは石油コークス、石炭コークスの粒径3〜30μmのものが用いられる。コークス粉は、2〜15重量％、好ましくは3〜10重量％の割合で用いられる。コークス粉をこれ以下の割合で用いると、圧縮弾性率(耐圧性)への効果が小さくなり、これ以上の割合で用いる場合には、圧縮弾性率(耐圧性)への効果がなくなり、耐圧性に悪影響を及ぼすと同時に、伸び、摩擦摩耗特性が低下(悪化)する。
【０００９】
炭素繊維、カーボンビーズおよびコークス粉のPTFEへの配合は、炭素繊維、カーボンビーズおよびコークス粉の良好な分散状態が得られる方法であれば任意のブレンド方法を採用することができ、一般的にはヘンシェルミキサー、スーパーミキサー等の混合機を用いてブレンドを行う。
【００１０】
【発明の効果】
本発明に係るPTFE樹脂組成物は、金属粉末を用いることなく、優れた耐圧性（圧縮特性、圧縮クリープ特性）および耐摩擦摩耗特性を有する摺動材料を与えることができ、併せて軽量化を図ることができる。特に、コークス粉を添加することによって、伸び、摩擦摩耗特性を損なうことなく、従来は不可能とされていた高い圧縮弾性率の値を得ることができ、すなわちさらに耐圧性を向上することができる。なお、摺動材料としては、動力舵取り装着用シールリング、コンプレッサ用リップシールなどの高圧環境下で用いられるシールリングをはじめとして、摺動部全般に使用できるものが挙げられる。
【００１１】
【実施例】
次に、実施例について本発明を説明する。
【００１２】
比較例１〜２、実施例１〜２
比較例実施例
１２１２
PTFE(三井デュポンフロロケミカル製品テフロン7-J) 80 70 75 75
カーボンビーズ(三井鉱山製品;平均粒径:10μm) 10 20 15 15
ピッチ系炭素繊維 10 10 5 5
(呉羽化学製品;平均繊維径8μm、平均繊維長:70μm）
石炭コークス(オリエンタル産業製品;平均粒径:15μm） 5
石油コークス(中越黒鉛製品;平均粒径:20μm） 5
以上の各成分（重量％）は、前述の方法によってブレンドされた後、プレス等によって60〜70MPaで圧縮成形され、焼成炉にて融点以上にて焼成される。
【００１３】
以上の混合物について、次の各項目の測定が行われた。得られた測定結果は次の表1に示される。
表１
比較例実施例
測定項目１２１２
引張強さ (MPa) 20 18 15 15
伸び (%) 300 230 180 210
比重 2.01 1.95 1.87 1.87
圧縮特性
0.2％オフセット (MPa) 11 12 11 10
10％変形 (MPa) 23 25 27 27
圧縮弾性率 (MPa) 840 840 1220 1280
摺動特性
摩擦係数 0.26 0.26 0.34 0.31
摩耗係数(×10^−５cm・s/(MPa・m・h)) 20 15 22 24
圧縮クリープ特性
全歪 (%) 7.5 6.4 6.0 6.3
永久歪 (%) 3.4 2.1 3.1 3.2
〔測定法〕
引張強さ、伸び、比重：JIS K-6891準拠
圧縮特性：ASTM D-605準拠
摺動特性：JIS K-7218A法；P=0.8MPa、V=0.5m／秒、T=24時間
圧縮クリープ特性：直径12.7mmで厚さ12.7mmの円柱状、
P=13.7MPa、T=24時間、温度=25℃
【００１４】
比較例３〜６
比較例
３４５６
PTFE(テフロン7-J) 60 70 80 55
カーボンビーズ(平均粒径:10μm) 20 35
ピッチ系炭素繊維(平均繊維径8μm、平均繊維長:70μm） 10 10 10
ブロンズ粉末(福田金属製品;平均粒径:8μm） 30
ガラスビーズ(東芝バロティーニ製品;平均粒径:5〜7μm） 20
以上の各成分（重量％）は、実施例の場合と同様にブレンドされた後、成形、焼成される。
【００１５】
以上の混合物について、次の各項目の測定が行われた。得られた測定結果は次の表2に示される。
表２
比較例
測定項目３４５６
引張強さ (MPa) 20 18 18 9
伸び (%) 210 250 330 12
比重 2.64 2.16 2.00 1.85
圧縮特性
0.2％オフセット (MPa) 9 10 14 12
10％変形 (MPa) 22 23 26 28
圧縮弾性率 (MPa) 840 800 750 750
摺動特性
摩擦係数 0.26 0.35 0.23 0.35
摩耗係数(×10^−５cm・s/(MPa・m・h)) 15 53 26 60
圧縮クリープ特性
全歪 (%) 7.4 7.1 7.9 3.5
永久歪 (%) 3.4 3.1 3.4 1.3

Claims

ポリテトラフルオロエチレン60 〜 85 重量％、炭素繊維2 〜 15 重量％、カーボンビーズ10 〜 30 重量％および平均粒径 3 〜 30 μ m のコークス粉 2 〜 15 重量％からなるポリテトラフルオロエチレン樹脂組成物。
炭素繊維が平均繊維径 5 〜 20 μ m 、平均繊維長 20 〜 500 μ m の繊維である請求項１記載のポリテトラフルオロエチレン樹脂組成物。
カーボンビーズが芳香族ポリマーを原料として得られる平均粒径 3 〜 30 μ m のビーズである請求項１記載のポリテトラフルオロエチレン樹脂組成物。
コークス粉が石油コークス粉または石炭コークス粉である請求項１記載のポリテトラフルオロエチレン樹脂組成物。
摺動材料の成形材料として用いられる請求項１記載のポリテトラフルオロエチレン樹脂組成物。