JP7312657B2 - 樹脂組成物及びその成形体 - Google Patents
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Description
その1つとして、ポリフェニレンサルファイドにポリテトラフルオロエチレン(PTFE)などのフッ素樹脂を配合することにより、摺動性及び耐摩耗性を向上させる試みが種々なされてきた。ただ、フッ素樹脂には高価であるという欠点があることから、安価な超高分子量ポリエチレンを用いてポリフェニレンサルファイドの摺動性及び耐摩耗性を向上させる試みも行われてきた。
[1]
ポリフェニレンサルファイド(A)と、
変性ポリオレフィン組成物(B)と、
繊維状充填剤(C)と
を含み、
前記ポリフェニレンサルファイド(A)と、前記変性ポリオレフィン組成物(B)と、前記繊維状充填剤(C)との合計100質量部に対する前記変性ポリオレフィン組成物(B)の含有量が2~8質量部である樹脂組成物。
前記変性ポリオレフィン組成物(B)が、
135℃デカリン溶媒中で測定した極限粘度が6~40dl/gである超高分子量ポリオレフィン(B0-1)と、極限粘度が0.1~5dl/gである低分子量ないし高分子量ポリオレフィン(B0-2)とからなるポリオレフィン組成物(B0)を、変性モノマー存在下で変性してなる組成物である前記[1]に記載の樹脂組成物。
前記変性モノマーによる変性量が、前記ポリオレフィン組成物(B0)に対して0.01~10質量%の範囲にある前記[2]に記載の樹脂組成物。
前記変性ポリオレフィン組成物(B)が、カルボキシル基、-C(=O)-O-C(=O)-で表される基、-C(=O)-Xで表される基(Xはハロゲン原子)、-C(=O)-O-で表される基、-C(=O)-N<で表される基、-C(=O)-NR-C(=O)-で表される基(Rは水素原子またはアルキル基)、アミノ基及び水酸基からなる群より選ばれる官能基を含む構造単位を含むポリオレフィン組成物である、前記[1]~[3]のいずれかに記載の樹脂組成物。
前記変性モノマーが、不飽和カルボン酸、不飽和カルボン酸の酸ハライド、不飽和カルボン酸エステル、不飽和カルボン酸アミド、不飽和カルボン酸イミド、及び、不飽和カルボン酸無水物からなる群より選ばれる少なくとも1種である前記[2]または[3]に記載の樹脂組成物。
前記繊維状充填剤(C)が、ガラス繊維、炭素繊維、アラミド繊維、金属繊維及びセラミック繊維からなる群から選ばれる少なくとも1種である、前記[1]~[5]のいずれかに記載の樹脂組成物。
前記[1]~[6]のいずれかに記載の樹脂組成物を含む成形体。
被覆材または摺動材である前記[7]に記載の成形体。
本発明の樹脂組成物は、
ポリフェニレンサルファイド(A)と、
変性ポリオレフィン組成物(B)と、
繊維状充填剤(C)と
を含む。ここで、本発明の樹脂組成物において、変性ポリオレフィン組成物(B)の含有量は、ポリフェニレンサルファイド(A)と、変性ポリオレフィン組成物(B)と、繊維状充填剤(C)との合計100質量部に対して2~8質量部である。
本発明で用いられるポリフェニレンサルファイド(A)は、芳香族環と硫黄原子とが結合した構造を繰り返し単位とする樹脂構造を有しており、具体的には、下記構造式(1)
ポリフェニレンサルファイド(A)は、成形性と表面強度の点から、メルトフローレートが、1~3000g/10分、より好ましくは5~2300g/10分、更に好ましくは10~1500g/10分の範囲にあるものが好ましい。なお、当該メルトフローレートは、ASTM D1238-86による316℃/5000g荷重下(オリフィス:0.0825±0.002インチ径×0.315±0.001インチ長さ)で測定した値である。
変性ポリオレフィン組成物(B)は、ポリオレフィン組成物(B0)を変性モノマー存在下で変性してなる組成物である。本発明において、変性ポリオレフィン組成物(B)は、上記ポリフェニレンサルファイド(A)と後述する繊維状充填剤(C)との組み合わせに基づく機械物性を維持または向上させながら、さらに十分な摺動性を樹脂組成物に付与するために摺動性付与剤として用いられる。
ポリオレフィン組成物(B0)は、本願で用いられる変性ポリオレフィン組成物(B)の原料であり、変性モノマー存在下での変性により変性ポリオレフィン組成物(B)を与える。
この超高分子量ポリオレフィン(B0-1)は、密度(D:ASTM D1505に準じて測定)0.920g/cm3 以上、0.935g/cm3 未満のものが望ましい。
本発明において、変性モノマーは、上記ポリオレフィン組成物(B0)を変性して変性ポリオレフィン組成物(B)を与えるために用いられる。この変性は、通常、グラフト変性によって行われる。
変性に使用される不飽和カルボン酸として、具体的には、アクリル酸、メタクリル酸、マレイン酸、フマル酸、イタコン酸、シトラコン酸、クロトン酸、エンドシス- ビシクロ[2,2,1]ヘプト-5- エン-2,3- ジカルボン酸(ナジック酸TM)などが挙げられる。
これらの変性モノマーは、1種単独でも2種以上を組み合わせても用いられる。これらの中でも、無水マレイン酸が、反応性が高く、強度及び外観の良好な成型物を得ることができるため好ましい。
本発明で用いられる変性ポリオレフィン組成物(B)は、上記ポリオレフィン組成物(B0)を上記変性モノマー存在下で変性することによって得ることができる。ここで、上記ポリオレフィン組成物(B0)の変性方法として、従来公知の種々の方法を採用できる。
有機過酸化物としては、具体的には、ベンゾイルパーオキサイド、2,4-ジクロロベンゾイルパーオキサイド、m-トリオイルパーオキサイド、ジ-t- ブチルパーオキサイド、ジクミルパーオキサイド、(2,5-ジメチル-2,5- ビス(t-ブチルパーオキシ)ヘキサン、2,5-ジメチル-2,5- ビス(t-ブチルパーオキシ)ヘキシン-3、ラウロイルパーオキサイド、t-ブチルパーオキシアセテート、2,5-ジメチル-2,5- ジ(ベンゾイルパーオキシ)ヘキサン、t-ブチルパーオキシベンゾエート、t-ブチルパーオキシイソブチレート、t-ブチルパーオキシフェニルアセテート、t-ブチルパーオキシ-s- オクテート、t-ブチルパーオキシピバレート、クミルパーオキシピバレート、t-ブチルパーオキシエチルアセテートなどが挙げられる。
これらのラジカル開始剤は、1種単独または2種以上を組合わせて用いられる。
本発明の樹脂組成物における変性ポリオレフィン組成物(B)の含有量は、この樹脂組成物から得られる成形体が充分な摺動性を確保できるよう、上記ポリフェニレンサルファイド(A)と、変性ポリオレフィン組成物(B)と、後述する繊維状充填剤(C)との合計100質量部に対して2質量部以上、好ましくは3質量部以上である。一方、十分に高い機械物性を維持する観点からは、本発明の樹脂組成物におけるポリフェニレンサルファイド(A)及び繊維状充填剤(C)の含有量を一定以上にすることが好ましい。したがって、本発明の樹脂組成物における変性ポリオレフィン組成物(B)の含有量は、上記ポリフェニレンサルファイド(A)と、変性ポリオレフィン組成物(B)と、後述する繊維状充填剤(C)との合計100質量部に対して8質量部以下、好ましくは5質量部以下である。
本発明において、繊維状充填剤(C)は、本発明の樹脂組成物に、耐摩耗性及び機械的強度を付与するために用いられる。
本発明で用いられる繊維状充填剤(C)は、ポリフェニレンサルファイド(A)を強化するために一般に用いられるものとすることができ、従来公知のものであっても良い。
本発明の樹脂組成物における繊維状充填剤(C)の含有量は、ポリフェニレンサルファイド(A)と、変性ポリオレフィン組成物(B)と、繊維状充填剤(C)との合計100質量部に対して、通常10~40質量部、好ましくは、15~40質量部である。
上述したとおり、本発明の樹脂組成物は、上記ポリフェニレンサルファイド(A)と、上記変性ポリオレフィン組成物(B)と、上記繊維状充填剤(C)とを含む。
本発明の樹脂組成物に含まれうる「その他の成分」の含有量は、本発明の樹脂組成物の全体に対して10質量%未満であることが好ましい。ここで、「その他の成分」が2種以上用いられる場合、「その他の成分」の合計の含有量が、本発明の樹脂組成物の全体に対して10質量%未満であることが好ましいことになる。
本発明の樹脂組成物は、上記ポリフェニレンサルファイド(A)と、上記変性ポリオレフィン組成物(B)と、上記繊維状充填剤(C)と、オプションの上記「その他の成分」とを混合することにより得られる。ここで、上記ポリフェニレンサルファイド(A)は、上記繊維状充填剤(C)とは別々に配合されても良く、あるいは、予め上記繊維状充填剤(C)の添加がなされている複合体(すなわち、上記ポリフェニレンサルファイド(A)と上記繊維状充填剤(C)とを含む複合体)の形で配合されても良い。
本発明の成形体は、上述した本発明の樹脂組成物を含む。
このような本発明の成形体は、高い摺動性を有するとともに、高い機械物性をも有している。したがって、その用途として、被覆材及び摺動材が挙げられる。
[樹脂組成物についての各種物性の測定方法]
下記実施例及び比較例で得られた各樹脂組成物についての各種物性を測定するのに用いた方法を以下に示す。
ASTM D1505に準拠して密度を測定した。
[成形体についての各種物性の測定方法]
下記実施例及び比較例のそれぞれにつき、得られた樹脂組成物を用いて、射出成形にて多目的試験片、及び縦120mm×横130mm×厚さ3mmの平板試験片(樹脂部材)を作製し、次の物性評価を行った。
ここで、下記「動摩擦係数」に記載の試験においては、平板試験片(樹脂部材)を試験片として使用し、それ以外の試験においては、多目的試験片を試験片として使用した。
ISO-527-1,2に準拠して、引張速度を50mm/minとし、試験片の引張破断強度、引張破断伸度を求めた。
ISO-179に準拠して、ノッチ付き試験片を用いてシャルピー衝撃強度を測定した。
ISO-75-1,2に準拠して、試験片の熱変形温度を求めた。ここで、熱変形温度の測定は、曲げ応力を0.45MPaとした場合と、1.80MPaとした場合のそれぞれについて行った。
JIS K7218「プラスチックの滑り摩耗試験A法」に準拠して、松原式摩擦摩耗試験機を使用して試験片の動摩擦係数を測定した。
試験条件は次の条件とした。
相手材:炭素鋼(S45C)、速度:50cm/秒、距離:3km、荷重:30kg、測定環境温度:23℃。
<(A)ポリフェニレンサルファイド>
ポリフェニレンサルファイド(PPS)として、FZ-2100(DIC社製)を用いた。
このFZ-2100は、非強化の(すなわち、ガラス繊維等の添加がされていない)リニアー型のPPSである。
変性ポリオレフィン組成物の調製は、特開2001-279093 製造例6を参照して行った。
すなわち、超高分子量ポリエチレン[135℃デカリン中の[η]:31dl/g]20質量%と低分子量ポリエチレン[135℃デカリン中の[η]:1dl/g]80質量%とからなるポリエチレン組成物100質量部と、無水マレイン酸0.8質量部と、有機過酸化物[日本油脂(株) パーヘキシン-25B]0.07質量部とをヘキシェルミキサーで混合した。この混合により得られた混合物を、250℃に設定した65mmφの一軸押出機で溶融グラフト変性することによって、変性ポリオレフィン組成物を得た。
この変性ポリオレフィン組成物の無水マレイン酸グラフト量をIR分析で測定したところ、0.8質量%であった。
フッ素樹脂として、ポリテトラフルオロエチレン(PTFE) KT-600M(喜多村社製)を用いた。
このKT-600Mは、焼成されたPTFEの微粉末である。
繊維状充填剤として、ガラス繊維(GF) T-717H(日本電気硝子社製)を用いた。
このT-717Hは、ガラス繊維からなる、フィラメント径10.5±1.0μm、ストランド長3.0±1.0mmのチョップドストランドである。
下記表1に示す配合量に従い、各成分を、二軸スクリュー押出機(東芝機械社製 TEM26-SS)により、310℃で溶融混練し、樹脂組成物を得た。
各樹脂組成物につき、上記「樹脂組成物についての各種物性の測定方法」及び「成形体についての各種物性の測定方法」に記載の方法で物性評価を行った。結果を下記表1に示す。
Claims (7)
- ポリフェニレンサルファイド(A)と、
変性ポリオレフィン組成物(B)と、
繊維状充填剤(C)と
を含み、
前記変性ポリオレフィン組成物(B)が、
135℃デカリン溶媒中で測定した極限粘度が6~40dl/gである超高分子量ポリオレフィン(B0-1)と、極限粘度が0.1~5dl/gである低分子量ないし高分子量ポリオレフィン(B0-2)とからなるポリオレフィン組成物(B0)を、変性モノマー存在下で変性してなる組成物であり、かつ、
前記ポリフェニレンサルファイド(A)と、前記変性ポリオレフィン組成物(B)と、前記繊維状充填剤(C)との合計100質量部に対する前記変性ポリオレフィン組成物(B)の含有量が2~8質量部である樹脂組成物。 - 前記変性モノマーによる変性量が、前記ポリオレフィン組成物(B0)に対して0.01~10質量%の範囲にある請求項1に記載の樹脂組成物。
- 前記変性ポリオレフィン組成物(B)が、カルボキシル基、-C(=O)-O-C(=O)-で表される基、-C(=O)-Xで表される基(Xはハロゲン原子)、-C(=O)-O-で表される基、-C(=O)-N<で表される基、-C(=O)-NR-C(=O)-で表される基(Rは水素原子またはアルキル基)、アミノ基及び水酸基からなる群より選ばれる官能基を含む構造単位を含むポリオレフィン組成物である、請求項1または2に記載の樹脂組成物。
- 前記変性モノマーが、不飽和カルボン酸、不飽和カルボン酸の酸ハライド、不飽和カルボン酸エステル、不飽和カルボン酸アミド、不飽和カルボン酸イミド、及び、不飽和カルボン酸無水物からなる群より選ばれる少なくとも1種である請求項1~3のいずれか1項に記載の樹脂組成物。
- 前記繊維状充填剤(C)が、ガラス繊維、炭素繊維、アラミド繊維、金属繊維及びセラミック繊維からなる群から選ばれる少なくとも1種である、請求項1~4のいずれか1項に記載の樹脂組成物。
- 請求項1~5のいずれか1項に記載の樹脂組成物を含む成形体。
- 被覆材または摺動材である請求項6に記載の成形体。
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