JP4109822B2 - 流体潤滑用樹脂組成物 - Google Patents

Description

【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は流体潤滑用樹脂組成物に関し、特に高面圧および水存在下において良好な摺動性を示す流体潤滑用樹脂組成物に関する。
【０００２】
【従来の技術】
水栓あるいは湯水混合水栓等に用いられるディスクバルブは、可動弁体および固定弁体の 2枚のディスク状バルブを互いに摺接した状態で相対摺動させることによって、各ディスクバルブに形成した流体通路の開閉を行なう摺動材である。このようなディスクバルブ等は、水などの潤滑流体が存在する条件および高い面圧下で摺動が行なわれる。潤滑流体が存在する摺動では、摺動材のすべり性能よりも、いかに流体切れを起こすことなく摺動させるかが重要となる。そのため、従来はイ）潤滑流体溝を設ける、ロ）連続孔を有する摺動材を形成して潤滑油などを含浸する等の方法が一般的にとられている。
【０００３】
【発明が解決しようとする課題】
しかしながら、上記ディスクバルブなど、低速、高面圧の摺動条件下では、潤滑流体溝を設けても流体膜が形成されにくいので、流体切れを起こしやすいという問題がある。
また、摺動材に連続孔を設けると、機械的強度が低下する、量産性に劣るなどの問題がある。
【０００４】
本発明は、このような問題に対処するためになされたもので、低速、高面圧の摺動条件下においても流体切れを起こしにくく、かつ優れた機械的強度と量産性とを有する摺動材が得られる流体潤滑用樹脂組成物を提供することを目的とする。
【０００５】
【課題を解決するための手段】
本発明は、混合水栓、便器用温水洗浄器またはイオン整水器の流路切換栓の水回りに用いられる、可動弁体および固定弁体の 2 枚のディスク状バルブを互いに摺接した状態で相対摺動させることによって、各ディスクバルブに形成した流体通路の開閉を行なう少なくとも一方の摺動材を成形できる流体潤滑用樹脂組成物であって、上記流体潤滑用樹脂組成物は、ポリフェニレンサルファイド樹脂に平均粒子密度が 0.3 〜 0.8g/ml の中空ガラス球が樹脂組成物全体に対して 10 〜 50 体積％、および固体潤滑剤が樹脂組成物全体に対して 5 〜 40 体積％を配合してなることを特徴とする。
【０００７】
樹脂成分に中空ガラス球が配合された樹脂組成物を成形して得られる摺動材は、摺動することにより中空ガラス球が破壊して摺動面に無数の細穴ができる。この穴に水が保持されることとなり、摺動面全面に流体膜が形成される。また、流体膜が部分的に消失した場合であっても細穴に保持された流体が供給され、潤滑不良が生じ難くなる。
【０００８】
【発明の実施の形態】
本発明に使用できる樹脂成分としては、低速、高面圧の摺動条件下でクリープ現象などを生じさせない機械的強度の優れた樹脂であれば使用できる。
例示すれば、ポリフェニレンサルファイド樹脂、ポリシアノアリールエーテル樹脂、ポリイミド樹脂、ポリエーテルエーテルケトン樹脂等が挙げられ、これらは、単独でも 2種以上の樹脂からなるポリマーアロイやポリマーブレンドであっても使用できる。
これらの中でも射出成形性に優れ、機械的強度および摺動性に優れた摺動材を形成できる樹脂成分としてポリフェニレンサルファイド樹脂が好ましい。
【０００９】
上記樹脂成分に必須成分として配合される中空ガラス球は、摺動面が摺動するときに破壊され、破壊後に細穴がその摺動面に形成できる中空のガラス球であれば使用できる。
中空のガラス球は、粒子径に対する肉厚により、強度などの物性や中空部分の割合が定まる。粒子径に対する肉厚は平均粒子密度によって表すことができ、その平均粒子密度は 0.3〜0.8g/ml 、好ましくは 0.45〜0.65g/ml である。 0.3g/ml 未満では、強度が不足して射出成形時の圧力で樹脂成分内に配合されているガラス球が破壊してしまう。0.8g/ml をこえると、中空部分が小さくなり、潤滑流体の保持効果が少なくなる。また、中空のガラス球の好ましい平均粒子径は、10〜100μm 、好ましくは 20〜60μm である。
【００１０】
中空のガラス球は、それ単体でも、あるいは表面処理を施したガラス球であってもよい。特に樹脂組成物の強度が必要とされる場合には樹脂成分との密着性を向上できる表面処理、例えばシラン処理などを行なうことが好ましい。
【００１１】
配合量は、樹脂組成物全体に対して中空のガラス球が 10〜50 体積％、好ましくは 20〜40 体積％である。 10体積％未満では摺動性が向上せず、50 体積％をこえると樹脂組成物の強度が低下する。
【００１２】
中空のガラス球が配合された樹脂組成物は、摺動性を向上させるために、さらに固体潤滑材を配合できる。
固体潤滑材としては、ポリテトラフルオロエチレン樹脂、黒鉛、二硫化モリブデン、二硫化タングステン、フッ化黒鉛、窒化ホウ素、窒化ケイ素などが挙げられる。固体潤滑材の配合割合は、樹脂組成物全体に対して 5〜40 体積％、好ましくは 10〜30 体積％である。 5 体積％未満では摺動性向上の効果に乏しく、40 体積％をこえて多量であれば強度低下のおそれがあり好ましくない。
【００１３】
中空のガラス球が配合された樹脂組成物には、さらにガラス繊維、カーボン繊維、ウィスカ類などの補強材、タルク、炭酸カルシウム、クレー、マイカなどの無機粉末充填材等を配合できる。
【００１４】
本発明の流体潤滑用樹脂組成物は、水が摺動部の潤滑剤となる、混合水栓、便器用温水洗浄器の流路切換栓、イオン整水器の流路切換栓等の水回りに使用されるスライド型の弁装置を形成する摺動材に好適に使用できる。
【００１５】
【実施例】
実施例１〜実施例３および比較例１〜比較例４
各実施例および各比較例に使用した原材料を一括して以下に示す。なお、（ ）内には表１中に用いた略称を示し、配合割合は全て容量％で示した。
（１）ポリフェニレンサルファイド樹脂（ＰＰＳ）：東ソー社製；Ｂ０５４
（２）中空ガラス球（中空ガラス球）：住友スリーエム社製；グラスバルブスＳ６０（平均粒子径； 30μm 、平均粒子密度；0.6g/ml ）
（３）ポリテトラフルオロエチレン樹脂（ＰＴＦＥ）：喜多村社製；ＫＴ３００Ｍ
（４）黒鉛（グラファイト）：ロンザ社製；ＫＳ２５
（５）ガラス繊維（ＧＦ）：旭ガラス社製；ＣＳ０３ＤＥ４０４
（６）ガラス球（ガラス球）：東芝バロティーン社製；Ｅ７３１（平均粒子径；18μm 、平均粒子密度；2.6g/ml ）
（７）タルク（タルク）：松村産業社製；クラウンタルク
【００１６】
諸原材料を表１に示す割合で配合し、予め乾式混合した後、二軸押出機に供給して押出造粒した。得られたペレットを、円筒型試験片に所定の金型を用いて射出成形した。
得られた円筒型試験片（内径 17mm、外径 21mm、高さ 10mm）を水中往復動型摩擦試験機に装着して、ストローク：±5mm、すべり速度：2.6mm/sec、面圧：0.39MPa、相手材：アルミナディスク、水潤滑の条件下における試験片の摩擦係数および耐摩耗性を試験開始 5 時間後に測定した。耐摩耗性は、目視により全く摩耗がみられなかった場合を◎印と、明らかに摩耗した場合を×印として、その間を順に○印、△印と相対評価した。
【００１７】
【表１】

【００１８】
表１に示すように、実施例１は、各比較例よりも摩擦係数が小さく、耐摩耗性も優れていた。また、中空ガラス球に加えて、固体潤滑剤が配合された実施例２および実施例３は、摩擦係数がより小さく、また耐摩耗性にもより優れていた。一方、各比較例は、摩擦係数が大きく、明らかな摩耗がみられた。
【００１９】
【発明の効果】
本発明の流体潤滑用樹脂組成物は、樹脂成分に中空ガラス球を配合してなるので、安定した摺動が得られ、供給される流体が不足した場合でも中空部に保持された流体が存在するので、異常摩耗が生じない。また、中空ガラス球を配合するのみで特別な処理を必要としないので量産性、多用途向けの流体潤滑用樹脂組成物が得られる。
【００２０】
中空ガラス球の平均粒子密度が 0.3〜0.8g/ml であるので、流体潤滑用樹脂組成物の機械的強度を維持して、かつ安定した摺動が得られる。また流体を保持する穴がミクロに分散することとなり、摺動面全体に中空部が形成されるので、安定した摺動が得られる。
【００２１】
流体潤滑用樹脂組成物にさらに固体潤滑剤が配合されてなるので、流体潤滑下において、より優れた摺動性が得られる。
【００２２】
本発明の流体潤滑用樹脂組成物は、低速、高面圧の摺動条件下において流体切れを起こしやすい水であっても、優れた摺動性を維持できる摺動材が得られる。

Claims (1)

1. 混合水栓、便器用温水洗浄器またはイオン整水器の流路切換栓の水回りに用いられる、可動弁体および固定弁体の 2 枚のディスク状バルブを互いに摺接した状態で相対摺動させることによって、各ディスクバルブに形成した流体通路の開閉を行なう少なくとも一方の摺動材を成形できる流体潤滑用樹脂組成物であって、前記流体潤滑用樹脂組成物は、ポリフェニレンサルファイド樹脂に平均粒子密度が 0.3 〜 0.8g/ml の中空ガラス球が樹脂組成物全体に対して 10 〜 50 体積％、および固体潤滑剤が樹脂組成物全体に対して 5 〜 40 体積％を配合してなることを特徴とする流体潤滑用樹脂組成物。