JPH01247458A - ポリアミド樹脂組成物 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるた
め要約のデータは記録されません。

Description

【発明の詳細な説明】 ａ、産業上の利用分野 本発明は、摺動部材に適したポリアミド樹脂組成物に関
し、さらに詳しくは、金属に対する摩擦力が低く、自己
摩耗性、相手材金属の摩耗性が共に低く、かつ優れた機
械的物性、耐熱性及び溶融時の流動性をａする、摺動部
材に適したポリアミド樹脂組成物に関する。

ｂ、従来の技術 ポリアミドは古くから有用な樹脂として使用されており
、なかでもポリテトラメチレンアジパミド樹脂（以下ナ
イロン４，６と言う）は、優れた耐熱性、強靭性、耐薬
品性を有することから、構造材料として各種用途への実
用化が期待されている。とくに他のエンジニアリング樹
脂と比較して、自己潤滑性に著しく優れているため、軸
受部品や山車部品又は耐摩耗性を要求される機械部品な
どの摺動部品への実用化が期待される。

最近、プラスチック摺動部材は、非潤滑系で苛酷な荷重
下、激しい摩耗を受けるベアリング、雰囲気温度の高い
条件下に使用されるブッシング又は肉厚の薄い摺動部品
などの分野に用途が拡大しており、この用途分野の拡大
に伴ない、プラスチック摺動部材に対する要求性能も厳
しいものになってきている。

一般に、軸受などの摺動部品にプラスチックを適用する
場合には、動摩擦係数が小さく、限界ＰＶ値が高く、摩
耗量が少なく、しかも相手材を傷つけないという摺動特
性以外に、剛性や耐クリープ性などの機械的性質及び熱
変形温度や連続使用温度などの耐熱性の優れた材料を使
用することが望ましい。

ポリアミド樹脂、なかでもナイロン４，６は、極めて良
好な機械的性質、耐熱性を有する。

しかし、ナイロン４，６単独では、上記の摺動部品に要
求される低摩擦性、耐摩耗性などの摺動特性を充分には
満足し得ないのが現状である。

上記ナイロン４，６の摺動特性を改良する方法として、
例えばナイロン４．６にポリテトラフルオロエチレン及
びチタン酸カリウムウィスカーを配合する方法を提案し
た（開６２−１８５７４７）。ところが近年になって、
機器の高性能化に伴なう部品の小型化、薄肉化が進んで
おり、摺動部品でも、とりわけ肉厚が薄い部品の需要が
増大している。ナイロン４．６は、例えば上記の改良に
よって摺動特性の向上は認められるものの、成形部品の
小型化、薄肉化を向上させる、溶融樹脂の流動性は他の
ポリアミドより劣る場合があり、充分と言えず、さらに
流動性が良好なナイロン４゜６樹脂組成物が望まれてい
る。

一般に、溶融樹脂の流動性を付与する目的でパラフィン
、ポリエチレンワックス等の炭化水素、ステアリン酸鉛
、ステアリン酸カリシウム等の金属石ケン、ステアリン
酸等の長鎖カルボン酸、パルミチン酸アミド、エチレン
ビスステアリルアミド等のアミド化合物、ステアリン駿
モノグリセリド、パルミチン酸セチル等のエステル化合
物、マンニトール、ステアリルアルコール等のアルコー
ル類を添加する方法、及びポリエチレンやポリプロピレ
ン、ポリエチレンオキサイド等のポリマーを添加する方
法が広く知られている。しかし、炭化水素、金属石ケン
、長鎖カルボン酸、アミド化合物、エステル化合物、ア
ルコール類等の低分子量化合物を添加した場合、表面外
観の低下、機械的物性の低下を引き起こしやすく、また
、ポリエチレン、ポリプロピレン等のポリマーを用いた
場合はナイロンとの相溶性の悪さに起因する相分離、機
械的物性の低下、耐熱性の低下が問題となる。

またポリエチレンオキサイドは熱分解温度が約２００°
Ｃと低いため、成形温度が２００℃を超えるナイロンに
用いることができない。

Ｃ１発明が解決しようとする問題点 本発明者らは、ポリアミドの摺動特性を改良し、なおか
つ成形部品の小型化、薄肉化を向上させるための溶融樹
脂の流動性の改良された樹脂組成物を開発するため鋭意
検討した結果、ポリアミドにポリテトラフルオロエチレ
ン、チタン酸カリウムウィスカー及び／又は芳香族ポリ
アミド繊維、さらに高密度ポリエチレンを配合すること
により、機械的物性や耐熱性の低下を引き起こすことが
なく、優れた摺動特性、すなわち機械的物性、耐熱性は
もとより、ポリエチレンの相分離がなく、溶融樹脂の流
動性を兼ね備え、肉厚が薄い摺動部品を提供できる樹脂
組成物を得ることができることを見い出し、かかる知見
に基づいて本発明に到達した。

ｄ１問題を解決するための手段 すなわち本発明は、ポリアミド１００重量部に対してチ
タン酸カリウムウィスカー及び／又は芳香族ポリアミド
繊維を１〜８０重量部、ポリテトラフルオロエチレン（
以下ＰＴＦＥと記す）を３〜８０重量部、さらに高密度
ポリエチレン（以下ＨＤＰＥ記す）を１〜２０重量部配
合することを特徴とする樹脂組成物を提供するものであ
る。

ポリアミドとしては、ナイロン６、ナイロン６６、ナイ
ロン１２、ナイロン１１、ナイロン６１２などが使用で
きるが、耐熱性、機械的特性等の点でナイロン４．６が
好ましい。

上記ナイロン４，６は、下記式 ％式％ で示される繰返し構造単位から実質的になるポリアミド
である。

このナイロン４，６の製造法については、特開昭５６−
１４９３０号、同５６−１４９４３１号、同５８−８３
０２９号、特公昭６０−２８８４３号などに述べられて
いる方法を挙げることができる。また、本発明の樹脂組
成物を得るためには、最低１．５、好ましくは２．５〜
５．０の相対粘度（η　　；３０℃、９７％硫酸中、濃
度１０”２ｒｅΩ ｇ　／　ｍｌで測定）を−ａするナイロン４，６を使用
するのが有利である。

本発明に用いるチタン酸カリウムウィスカーとは、例え
ば一般式 ％式％） 又は、一般式 （式中、ｎは２〜８の整数を表わす） で示される単結晶繊維であり、具体的には、例えば４チ
タン酸カリウム繊維、６チタン酸カリウム繊維、又は８
チタン酸カリウム繊維などの単一組成物、又はそれらの
混合組成物であってもよく、平均繊維径２μｍ以下、平
均繊維長５〜１００μｍで、かつ平均繊維長／平均繊維
径（以下アスペクト比という）が１０以上のものが好ま
しい。本発明に用いられるチタン酸カリウムウィスカー
は、例えば「ティスモ（ＴＩＳＭＯ）Ｊ　　（大塚化学
薬品社製）をそのまま使用することができる。これは、
平均繊維径０，２〜０，５μｍ、平均繊維長１０〜２０
μｍ１アスペクト比２０〜１００の高強度単結晶ウィス
カーである。

本発明に用いる芳香族ポリアミド繊維は、いわゆる“ア
ラミド繊維″と呼ばれる繊維であり、例えば「ケブラー
」、「ノーメックス」　（以上デュポン社製）、［テク
ノーラＪ１　「コーネックス」（以上電入社製）、「ア
レン力」　（アクゾ社製）等が市販されており、入手可
能である。本発明に用いる芳香族ポリアミド繊維は、短
繊維状の形態で用いるのが好ましく、その繊維径はとく
に限定されないが、好ましくは３０μｍ以下、より好ま
しくは１５μｍ以下である。繊維長は６ｍｍを超えると
、溶融樹脂の流動性や押出機による造粒性が劣るので好
ましくなく、好ましくは３市以下のものを用いるのが有
利である。

上記チタン酸カリウムウィスカー及び／又は芳香族ポリ
アミド繊維の添加量は、ポリアミド１００市量部に対し
て１〜８０重量部、好ましくは１０〜５０重量部である
。チタン酸カリウムウィスカー及び／又は芳香族ポリア
ミド繊維の添加量が１重量部未満では機械的強度、耐熱
性の向上が期待できず、また金属との摺動時における自
己摩耗量の改善が少ない。逆に添加量が８０重量部を超
えると、本発明の方法では流動性を改善し得ない。

本発明に用いるＰＴＦＥは粉末状のものが好ましく、そ
の平均粒子径は、好ましくは１５μｍ以下、より好まし
くは１０μｍ以下である。平均粒子径の下限にとくに制
限はない。平均粒子径が１５μｍを超えると、本発明の
組成物から作製した成形品の表面が粗密になり好ましく
ない。ＰＴＦＥの添加量は、添加効果、機械的強度、分
散性の点から３〜８０重量部、好ましくは５〜５０重量
部である。ＰＴＦＥの添加量が３重量部未満では動摩擦
係数の改良が不充分である。逆にＰＴＦＥの添加量が８
０重量部を超えると機械的強度が低下し、金属との摺動
時における自己摩耗毎が増大するので好ましくない。

本発明に用いるＨＤＰＥの添加量は１〜２０重量部、好
ましくは３〜１０重量部である。ＨＤＰＥの添加量が１
重量部未満では流動性改良の効果が見られず、２０重量
部を超えると剛性、耐熱性の低下が著しく、射出成形品
の層状剥離が見られる。

本発明の樹脂組成物の配合方法はとくに制限するもので
はないが、例えばヘンシェルミキサー、タンブラ−など
で混合し、そして、さらにバッチニーダ−、パンバリミ
キサー、単軸又は２軸スクリユ一押出機で溶融混合する
方法を挙げることができる。

本発明の組成物に一段と優れた機械的強度、耐熱性、摺
動特性与えるために、他の無機又は／及び−６機の充填
剤を必要に応じて加えてもよい。

無機充填剤としては、ゴム又はプラスチックスの補強充
填剤として周知のものが使用される。固体であれば形状
はとくに制限されず、粉末、繊維状粉末、繊維、ウィス
カー、バルーンなどの形をとり得るが、本発明の樹脂組
成物の優れた低摩擦性及び耐摩耗性を維持しつつ、充分
な補強効果を得るためには、粉末状もしくはウィスカー
状のものが好ましい。

かかる充填剤としては、具体的には、クレー、焼成りレ
ー、タルク、カタルボ、シリカ、アルミナ、酸化マグネ
シウム、ケイ酸カルシウム、アスベスト、アルミン酸ナ
トリウム、アルミン酸カルシウム、アルミノ硅酸ナトリ
ウム、硅酸マグネシウム、水酸化アルミニウム、水酸化
カルシウム、硫酸バリウム、カリウム明パン、ナトリウ
ム明パン、鉄門パン、シラスバルーン、ガラスバルーン
、カーボンブラック、コークスプリーズ、酸化亜鉛、三
酸化アンチモン、硼酸、硼砂、硼酸亜鉛、金属粉、金属
ウィスカー、マイカ、グラファイト、酸化チタン、ワラ
ストナイト、炭素繊維、ガラス繊維、ガラス繊維粉末、
ガラスピーズ、炭酸カルシウム、炭酸亜鉛、ハイドロタ
ルサイト、酸化鉄などが挙げられる。

本発明に用いられるチタン酸カリウムウィスカー、芳香
族ポリアミド繊維及び上記無機充填剤は、本発明の効果
をさらに高めるために各種の表面処理がなされたもので
あってもよい。また、これら無機充填剤は１種又は２種
以上で併用することができる。

充填剤の配合方法はとくに制限するものではなく、チタ
ン酸カリウムウィスカー、芳香族ポリアミド繊維、ＰＴ
ＦＥＳＨＤＰＥと同様な配合方法を挙げることができる
。

さらに、要求される性能に応じて他の既知の重合体、例
えばポリブタジェン、ブタジェン−スチレン共重合体、
アクリルゴム、エチレン−プロピレン重合体、ＥＰＤＭ
、変性ＥＰＤＭ、スチレン−ブタジェンブロック重合体
、スチレン−ブタジェン−スチレンブロック重合体、ス
チレン−ブタジェン−スチレンラジアルテレブロック重
合体、ポリプロピレン、ブタジェン−アクリロニトリル
共重合体、ポリ塩化ビニル、ポリカーボネート、ＰＥＴ
、ＰＢＴ、ポリアセタール、ポリアミド、ポリエステル
、エポキシ樹脂、ポリフッ化ビニリデン、ポリスルホン
、エチレン−酢酸ビニル共重合体、ポリイソプレン、天
然ゴム、塩素化ブチルゴム、塩素化ポリエチレン、ＰＰ
Ｓ樹脂、ポリエーテルエーテルケトン、ＰＰＯ樹脂、ス
チレン−メタクリル酸メチル共重合体、スチレン−無水
マレイン酸共重合体、ゴム変成ＰＰＯ樹脂、スチレン−
マレイミド系共重合体、ゴム変性スチレン−マレイミド
系共重合体などと本発明の樹脂組成物とを適宜ブレンド
して用いてもよい。

これら重合体は１種又は２種以上で使用することができ
る。

その他必要に応じて、二硫化モリブデン、シリコンオイ
ルなどの潤滑剤、顔料、難燃剤、老化防止剤、安定剤、
帯電防止剤などを添加することができる。

本発明の樹脂組成物は、優れた摺動特性を有することか
らブッシング、ベアリング、スクープ、スリッピング、
ガイドレール、シール材、スイッチ部品、ギア、カムな
どの各種摺動部品を提供することができる。

ｅ、実施例 以下、実施例により本発明を具体的に説明するが、本発
明はこれらの実施例に限定されるものではない。

実施例及び比較例によって得られた樹脂組成物は下記の
試験方法によって評価した。

試験方法 ■引張試験：ＡＳＴＭ　　Ｄ６３８に従い、引張速度５
０ｍｍ／分で測定した。

■曲げ試験：ＡＳＴＭ　　Ｄ７９０に従い、曲げ速度１
５ｍｍ／分で測定した。

■熱変形温度：ＡＳＴＭ　　Ｄ６４８に従い、２６４　
ｐｓｉで測定した。

■　摩擦摩耗試験：絵本式摩擦摩耗試験機を使用し、相
手材としてアルミ材を用いた。試験片は外径２５．６ｍ
ｍ、内径２０．０ｍｍの中空円筒状試験片を用い、相手
材も同様の形状のものを用いた。

（イ）動摩擦係数 荷重１０ｋｇ（血圧５ｋｇ／ｃｏ？）　、回転速度６０
ｒｐｍの条件で測定した。

（ロ）摩耗量 荷重１０ｋｇ、回転速度３０ｒｐｖｉ　テ２００００回
転（走行距離１．４ｋｍ）　シた後の試験片重量の減少
を測定し、以下に揚げる式（月より算出される比摩耗量
で定義した。相手材の摩耗量も同様に定義した。

■　溶融樹脂流動性 うず巻状成形品の長さ（スラブフロー長と言う）により
測定した。測定条件は以下の通りである。

成形温度　３２０℃（実施例７は２９０℃）金型温度　
８０℃ 成形品肉厚　２．０ｍ＋＋＋ 射出圧力　６００ｋｇ／ｃシ 射出速度　３０　ｃＪ／ｓｅｅ 実施例１〜５ 相対粘度３．７０　（３０℃、９７％硫酸中、濃度１０
−２ｇ／ｍｌで測定）のナイロン４，６と平均を一γ子
径５μｍの粉末状ポリテトラフルオロエチレン（Ｐ　Ｔ
　Ｆ　Ｅ、旭硝子社製、「フルオン　Ｌｉ２Ｑ」）、チ
タン酸カリウムウィスカー（大塚化学社製、「ティスモ
　ＤＪ、平均繊維長１０〜２０μｍ、繊維径０．２〜０
．　５μｍ）、及び高密度ポリエチレン（ＨＤＰＥ、三
井石油化学社製、「ハイゼックス　３３００ＦＪ）を表
１に示した組成比率でタンブラ−内で混合し、次に二軸
押出機（池貝鉄工社製、「池貝ＰＣＭ４５ＩＩＪ）を用
いて溶融混合し、ペレット化した。このベレットを用い
て成形温度３００℃、金型温度８０℃の条件下で各種試
験片を射出成形により得、上記の試験方法により物性を
測定した。

その結果、表１に示すように、実施例１〜５の樹脂組成
物は優れた機械的強度、耐熱性、摺動特性に加え、本発
明の目的とする溶融時の良流動性を兼ね備えたものであ
ることがわかる。

実施例６ 実施例１〜５で示したナイロン４，６、ＰＴＦＥ、ＨＤ
ＰＥ、及び芳香族ポリアミド繊維（電入社製、「テクノ
ーラ　Ｔ−３２２Ｊ、繊維長１　ｍｍ、繊維径１２μｍ
）を表１に示した組成比率で混合し、実施例１〜５と同
様の方法でペレット化し、その物性を測定した。その結
果、表１に示すように、この樹脂組成物も実施例１〜５
同様の優れた機械的強度、耐熱性、摺動特性に加え、本
発明の目的とする溶融時の良流動性を兼ね備えたもので
あることがわかる。

実施例７ ナイロン４，６の代りにナイロン６６を用いた以外は実
施例１と同様にした。

比較例１〜５ 実施例に示したナイロン４，６、ＰＴＦＥ、チタン酸カ
リウムウィスカー及びＨＤＰＥを表１に示した割合で混
合し、実施例と同様の方法でペレット化し、その物性を
測定した。その結果を表２に示す。

比較例１は、ＨＤＰＥを含有しない組成物の例であり、
溶融樹脂の流動性が不充分である。

比較例２は、ＨＤＰＥの含打量が本発明の範囲を超える
もので、機械的強度、耐熱性の低下が大きく、また成形
品表面が層状剥離するため好ましくない。

比較例３は、ＰＴＦＥを含有しない組成物の例であり、
動摩擦係数及び樹脂、金属の比摩耗量が大きく好ましく
ない。

比較例４は、チタン酸カリウムウィスカーを含Ｈしない
例であり、とくに曲げ強度及び曲げ弾性率が低く、また
耐熱性も劣る。さらに、ＨＤＰＥが成形品表面で層状剥
離するため好ましくない。

比較例５は、チタン酸カリウムウィスカーの含有量が本
発明の範囲を超えるもので、動摩擦係数及び樹脂、金属
の比摩耗量が増大するため好ましくない。さらに、溶融
樹脂の流動性が悪く、本発明の目的とする溶融樹脂の流
動性が改良できない。

比較例６ 比較例６は、実施例３の配合処方に対比されるものであ
るが、実施例３のＨＤＰＥをなくシ、その分だけＰＴＦ
Ｅを多くした例である。比摩耗量とスラブフロー艮が劣
る。

比較例７ 比較例７は、実施例１のＨＰＤＥに変えてポリプロピレ
ン（三菱油化社製、ｒＪ　　３００Ｊ）を用いたもので
あり、溶融樹脂の流動性の改良効果が少ない。また、動
摩擦係数が高く好ましくない。

比較例８ 比較例８は、実施例１のＨＤＰＨに変えて低密度ポリエ
チレン（三菱油化社製、［ユカロン　ＹＫ−３０４）を
用いたものであり、機械的強度及び耐熱性の低下が大き
く好ましくない。

比較例９ 比較例９は、実施例１のナイロン４，６に変えてナイロ
ン６．６（東し社製、「アミラン　０Ｍ３００１Ｊ）を
用い、ＰＴＦＥを使用しない例であり、熱変形温度、摩
擦摩耗性が劣る。

比較例１０ ＨＤＰＥを使用しない以外は実施例６と同様に行なった
。溶融樹脂の流動性が劣る。

ｆ３発明の効果 上記実施例で示したように、本発明の樹脂組成物は、ポ
リアミド樹脂に、特定量のチタン酸カリウムウィスカー
及び／又は芳香族ポリアミド繊維と特定量のポリテトラ
フルオロエチレンを添加し、さらに特定量の高密度ポリ
エチレンを添加した組成物とすることによって機械的強
度、耐熱性、摺動特性が良好で、さらに溶融樹脂の流動
性に優れたものである。

本発明の樹脂組成物は、優れた機械的強度、耐熱性、摺
動特性を有し、かつ溶融時に優れた流動性を示すことか
ら小型機構部品等の摺動部材を中心とした各種用途に有
用であり、とくにベアリング、スイッチ、ギアなどの各
種部品を提供できる。

今後、小型機構部品はますます小型化、薄肉化すること
が予想され、このような小型、薄肉の成形品を得る樹脂
組成物が望まれているため、本発明はこのような分野に
非常に好適な素材を提供するものである。

特許出願人　　口本合成ゴム株式会社

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. （１）ポリアミド１００重量部に対して、 （イ）チタン酸カリウムウィスカー及び／又は芳香族ポ
   リアミド繊維１〜８０重量部 （ロ）ポリテトラフルオロエチレン ３〜８０重量部 （ハ）高密度ポリエチレン１〜２０重量部 を配合してなることを特徴とするポリアミド樹脂組成物
   。