JPH01254766A - 導電性ポリアリーレンサルファイド樹脂組成物 - 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】 （産業上の利用分野） 本発明は導電性ポリアリーレンサルファイド樹脂組成物
、特には低摩擦性で耐摩耗性が強く、安定した導電性、
帯電防止性を示すので、各種摺動部材として有用とされ
る導電性ポリアリーレンサルファイド樹脂組成物に関す
るものである。

（従来の技術） ポリアリーレンサルファイド樹脂（ポリアリーレンスル
フィド樹脂とも称されている）（以下ＰＡＳ樹脂と略記
する）は樹脂単独では機械的強度、耐熱性、成形加工性
が充分でないことから、通常はこれに４０〜６０重量％
のガラス繊維を添加したものが市販されており、これに
さらに各種の充填剤、例えばクレイ、炭酸カルシウム、
シリカなどを添加したものも市販されている。

しかし、これらの組成物は基本的にはガラス繊維で強化
されたもので、繊維の配向による異方性が大きく、成形
品の収縮率が方向によって大きく異なるために変形、そ
りが発生するという不利があり、特に歯車軸受などのよ
うな摺動用部品として使用するときには摩擦係数が大き
く、摩耗によって寸法が変化したり、摺動摩擦によって
発生する静電気が周辺の機器に対する雑音の発生源とな
るばかりか、この静電気が浮遊している粉じんなどを吸
着するために摺動不足を起すとり１う欠点がある。

他方、このＰＡＳ樹脂については炭素繊維を混入して導
電性とすることも提案されているが、これには表面抵抗
値、体積抵抗値が不安定であり、摩擦、摩耗によって次
第に炭素繊維が表面に突出するようになるために他の摺
動物を摩損させるという不利があり、したがってごく限
られた用途にしか採用されていないという問題点がある
。

（発明の構成） 本発明はこのような不利を解決した導電性ＰＡＳ樹脂組
成物に関するものであり、これはイ）ＰＡＳ樹脂３０〜
６０重量％、口）炭素繊維１５〜４５重量％、ハ）グラ
ファイト１０〜６０重量％、二）シラン系カップリング
剤０．０５〜５重量％、ホ）エポキシ樹脂０．０１〜５
重量％とからなることを特徴とするものである。

すなわち５本発明者らは上記したような不利、欠点を伴
わないＰＡＳ樹脂組成物について種々検討した結果、Ｐ
ＡＳ樹脂に炭素繊維を配合した従来公知の組成物〔例え
ばＲＹＴＯＮ　ＰＰＳ、ＢＲ−Ｊ−４３００（米国フィ
リップペトローリアム社製商品名）〕にグラファイトと
若干量のシラン系カップリング剤およびエポキシ樹脂と
を添加すると、この組成物が摩擦抵抗が低く、耐摩耗性
のすぐれたものとなり、導電性が安定したものになると
いうことを見出し、こへに添加するグラファイト、シラ
ン系カップリング剤、エポキシ樹脂の添加量についての
研究を進めて本発明を完成させた。

本発明の組成物を構成する主成分としてのイ）成分であ
るＰＡＳ樹脂は従来公知のものでよく、したがってこれ
は代表的にはハロゲン置換芳香族化合物と硫化アルカリ
との反応で得られる式＋べ３Ｘｓ）ｎで示されるポリー
Ｐ−フ二二しンサルファイド樹脂（以下ＰＰＳと略記す
る）（米国特許用２，５１３，１８８号明細書、特公昭
４４−２７６７１号公報参照）や、ＡＳＴＭ　Ｄ１２３
８−７０Ｔで定められるメルトインデクサ−にて３００
℃、２，１６０ｇ（７）荷重下で５以上のメルトフロー
レイトを有するＰＡＳ樹脂とすればよいが、このものの
使用量は目的とするＰＡＳ組成物中にこれが３０部より
少ないと流動性が低く、成形性および成形品表面の平滑
性がわるくなり、６０重量部より多いと満足する機械的
物性が得られなくなるので３０〜６０重量％の範囲とす
る必要があり、この好ましい範囲は３５〜５５重量％と
される。

また、このＰＡＳ樹脂に配合される口）成分としての炭
素繊維はＰＡＳ樹脂の機械的強度を向上させると共にこ
れを導電性とするために添加されるものであり、これは
公知のものでよいが、これにはポリアクリロニトリルを
出発原料とするＰＡＮ系炭素炭素繊維ッチを出発原料と
するピッチ系炭素繊維が好ましく、機械的強度がより一
層要求される場合には前者のものとすることがよいが、
機械的強度の大きい組成物を得るということからは繊維
長が０．３〜１０ｍ＋＊で直径が５〜１５１であるもの
とすることがよく、このようなものを使用することによ
り得られる成形品において０．１〜０．８Ｉ１ｍの長さ
の炭素繊維を含ませることが可能となる。なお、この炭
素繊維の配合量はＰＡＳ樹脂３０〜６０重量％に対して
１５重量％より少ないと組成物の機械的強度向上が不充
分となり、４５重量％より多くとすると異方性が大きく
なるほか後述するグラファイトの添加によって練り込み
が不充分となり脆くなると共に成形品の表面平滑性がわ
るくなって外観のわるいものとなり、さらには摺動特性
が損なわれるようになるので１５〜４５重量％の範囲と
する必要がある。

つぎに本発明の組成物を構成するハ）成分としてのグラ
ファイトは目的とするＰＡＳ樹脂組成物の摩擦、摩耗特
性と導電性を改良するために添加するものであり、これ
は従来公知のものとすればよいが、このものはその９５
％粒子径〔累積分率（容量％）が９５％に達した時点で
の粒子径〕が０．１ｕＭより小さいと混線時に浮遊して
作業環境をわるくするし、１００ｕより大きいとこれを
添加した組成物から得られる成形品の表面平滑性がわる
くなるので９５％粒子径が０．１〜１００庫の範囲のも
のとすることがよい、なお、このグラファイトの配合量
は上記したＰＡＳ樹脂３０〜６０重量％に対して１０重
量％より少ないと摩擦、摩耗特性、導電性が安定し難く
、６０重量％を超えると混線時のハンドリング、作業環
境が低下するので１０〜６０重量％の範囲とする必要が
あるが、この好ましい範囲は１５〜３５重量％とされる
。

また、この組成物を構成する二）成分としてのシラン系
カップリング剤はＰＡＳ樹脂に対する上記した炭素繊維
、グラファイトの分散を効率よくし、これらをＰＡＳ樹
脂に密着させると共に、この組成物の成形時における流
動性を向上させるために添加するものであるが、これは
従来公知のものでよく、したがってこれにはアミノシラ
ン、ビニルシランなどが例示される。なお、このシラン
系カップリング剤の配合量はＰＡＳ樹脂樹脂３０〜璽０ の添加効果が小さくなり、５重量％より大きくしてもそ
れ以上の添加効果が得られないばがりが、得られる成形
品の加熱減量が大きくなりすぎて耐熱性を損なうことと
なるので０．０５〜５重量％の範囲とされる。

つぎに、この組成物を構成するホ）成分としてのエポキ
シ樹脂は上記したシラン系カップリング剤と同様の目的
で添加されるものであり，これにはビスフェノールＡ、
ビスフェノールＦなどのジグリシジル化合物およびその
重合体，ノボラック樹脂、フェノールフタレインなどの
ポリフェノールからのエポキシ樹脂、シクロヘキセンジ
オキシドなどの脂肪族系エポキシ化合物およびその重合
体などが例示されるが、この配合量はＰＡＳ樹脂３０〜
６０重量％に対して０．０１重量％より少ないとその添
加効果が小さくなり、５重量％より多いとこのときも成
形品の加熱減量が大きくなり耐熱性を損なうこととなる
ので０．０１〜５重量％の範囲とされる。

本発明の導電性ＰＡＳ樹脂組成物は上記したイ）〜二）
成分の所定量を均一に混練することによって得ることが
できるが、これは成形材料とするために押出機などを用
いてペレット化することもよい。

なお、本発明の組成物を構成する二）成分としてのシラ
ン系カップリング剤や、ホ）成分としてのエポキシ系樹
脂は上記したイ）〜ハ）成分と同時に添加混線して均一
分散させることもできるが。

これはまた口）成分としての炭素繊維やハ）成分として
のグラファイトの表面に上記した重量％となるよう付着
処理したのちイ）成分としてのＰＡＳ樹脂と混練する、
いわゆるサイジング剤的な使い方をして添加してもよい
。

また、この組成物はこれにその物性を損なわない範囲で
従来公知の添加剤、例えば粒状充填剤、導電性付与金属
粒子、防カビ剤、酸化防止剤などを添加することは任意
とされる。

（発明の効果） 本発明の導電性ＰＡＳ樹脂組成物はＰＡＳ樹脂３０〜６
０重量％に対して炭素繊維が１５〜４５重量％添加され
ているので機械的強度が強化されたものとなり、グラフ
ァイトが１０〜６０重量％添加されているのでその摩擦
、摩耗特性と導電性が安定したものとなり、シラン系カ
ップリング剤とエポキシ樹脂の添加によって炭素繊維、
クラファイトの分散性および樹脂との接着性がよくなり
、この組成物の流動性、加工性が改善されたものとなる
ので、各種成形物への成形が容易になると共に得られる
成形品が機械的強度，摩耗特性、耐摩耗性，導電性、帯
電防止剤の改良されたものとなるという有利性が与えら
れるが，このものは特に摩擦，摩耗特性にすぐれている
ので各種摺動部材として工業的な有利性をもつものとな
る。

（実施例） つぎに本発明の実施例をあげるが、例中の％は重量％を
示したものであり、例中における各測定値は下記による
測定値を示したものである。

１）動摩擦係数 ＪＩＳ　　Ｋ７２１８Ａ法に準線し，相手材５ＵＳ３０
４．荷重１５．３ｋｇｆ、速度５０ｃｍ／秒でのスラス
ト式摩擦摩耗試験をした。

２）導電性 表面抵抗率１体積抵抗率測定の再現性から下記により判
断した。

０良好、　　Δバラつきあり。

３）溶融粘度 ３２０℃、荷重３０ｋｇｆ、ダイスｌ１１１１φ×２１
１ＩｍＱでの高化式フローテスターによる測定結果を示
す。

４）成形性 射出成形によって試験片作成時の成形性を下記によって
判断した。

Ｏ極めて良好、　　Ｏ良好、 ΔやＮ未充填あり、 ５）加熱減量 空気中において室温から５００℃まで３０℃／分の速度
で昇温したときの重量減少を測定した。

６）摩擦試験 供試材で作ったＭＩＸ５０枚、厚さ１０ｍ＋ｗの平歯車
を直径２００ｍｍのプーリーに同軸で取り付け、プーリ
ーにはワイヤーで重錘５ｋｇを吊るしく静止トルク０．
５ｋｇｆ−ｍ）　、この供試歯車にかみ合う鋼製同一寸
法の平歯車減速装置を介して往復回転を与えることによ
って重錘を上下させ、重錘の最下点で停止する際にブレ
ーキ停止を行って供試歯車に衝撃力を加え、この衝撃力
を供試歯車取付軸に貼りつけた歪ゲージでトルクとして
測定しく実験装置では停止時のｍｙ、トルクは静止時の
４倍、２ｋｇｆ−ｒｘであった）、この往復運動を繰り
返し行って歯車の破壊または変形によって運転不能にな
るまでの回数を測定した。

実施例１．比較例１〜５ ＰＰＳ樹脂・ライドンＰ−４（米国フィリップペトロー
リアム社製商品名）４０％、ＰＡＮ系炭素炭素繊維スロ
ン〔東邦レーヨン■製画品名〕３０部、グラファイト・
ＡＣＰ　（日本黒鉛工業■製部品名）３０％、シラン系
カップリング剤・ＫＢＭ９０３［信越化学工業■製画品
名］１．０％。

エポキシ樹脂・ビスフェノールＡ〔三井東圧化学〕を予
めタンブラ−型混合機で均一に混合したのち、シリンダ
ー温度３００℃に加熱した６５ｍｍヘッドの２軸押比機
に投入し加熱混練してペレット状のＰＰＳ樹脂組成物を
作った。

ついで、このＰＰＳ樹脂ペレットをシリンダー温度３１
０℃、型温度１４０℃で型締カフ５トンである射出成形
機に入れて物性試験用の射出成形品を作り、この物性を
しらべたところ第１表に示したとおりの結果が得られた
。

また、比較のために上記したＰＰＳ樹脂組成物における
炭素繊維、グラファイト、シラン系カップリング剤、エ
ポキシ樹脂の添加量を第１表の比較例１〜５に記載とお
りのものとしてＰＰＳ樹脂組成物をつくり、これを上記
と同様にペレット化し、射出成形して得た試験用成形品
についてその物性をしらべたところ、第１表に併記した
とおりの結果が得られた。

なお１、比較例２のものは炭素繊維が５０％と多いため
にその分散がわるく、成形に値するペレットが得られず
、比較例５のものはシラン系カップリング剤が少ないた
めに溶融粘度が高くて成形性がわるく、や〜充填不良が
認められ、比較例７のものはエポキシ樹脂を添加しなか
ったので導電性が不安定でバラつきが生じ、炭素繊維、
グラフアイの分散がわるい、さらに比較例８のものはエ
ポキシ樹脂が多く、比較例６のものはシラン系カップリ
ング剤が多すぎたためにいずれの場合も加熱減量が大き
くなり、耐熱性に問題のあることが判った。

なお、このようにして作った実施例１のＰＰＳ樹脂組成
物については摩擦性能をしらべるために、これから作っ
たペレットについて摩擦試験を行なったところ、このも
のは７，５００回までの繰り返し強度を示した。

実施例２ また、ＡＳＴＭ　Ｄ　　１２３８−７０Ｔで定めるメル
トインデクサ−にて３００℃、２１６０ｇの荷重下で５
以上のメルトフローレイトを有するＰＰＳ以外のＰＡＳ
樹脂を用いて実施例１と同様の配合、混線、試験を行な
ったところ、摩擦特性、導電性、成形性等において実施
例１と同等の結果が得られた。

実施例３ 実施例１と同様の配合においてエポキシ樹脂を炭素繊維
のサイジング剤として配合した場合においても実施例１
と同等の結果が得られ、エポキシ樹脂の添加方法には制
限されないことが確認された。

手続補正書 特許庁長官　　小　川　邦　夫　　殿 １、ＪＣ件の表示 昭和６３年特許願第　８２７２０号 ２、発明の名称 導電性ポリアリーレンサルファイド 樹脂組成物 ３、補正をする者 事件との関係　特許出願人 名称　　信越ポリマー株式会社 ４、代理人 １）明細書第２頁１１行の「各種の」を「粉粒状」と補
正する。

２）明細書第５頁５行の「３０部」を「３０重景％」と
補正し、同頁７行の「６０重量部Ｊを「６０重量％」と
補正する。

３）明細書第１２頁１６行〜１７行の「３０部」を「３
０％」と補正する。

以上

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 １、イ）ポリアリーレンサルフアイド樹脂 ３０〜６０重量％、 ロ）炭素繊維１５〜４５重量％、 ハ）グラファイト１０〜６０重量％、 ニ）シラン系カップリング剤 ０．０５〜５重量％、 ホ）エポキシ系樹脂０．０１〜５重量％ とからなることを特徴とする導電性ポリアリーレンサル
   フアイド樹脂組成物。