JPH0246632B2 - Horiorefuinjunkatsuzaikeitokakarujunkatsuzaiofukumujugotaifukugobutsu - Google Patents

Description

【発明の詳細な説明】

本発明は、ポリオレフイン潤滑剤系と、かかる
潤滑剤を含む重合体複合物にかかわる。更に特定
するに、本発明は、ポリオレフイン又はポリオレ
フイン／ポリテトラフルオルエチレンブレンドを
潤滑剤として重合体マトリツクス中に用いて、重
合体複合物の摩擦特性および耐摩耗性を大巾に改
良することにかかわる。 重合体マトリツクスに種々の固体ないし液体潤
滑剤を溶融混合により分散させて重合体複合物の
摩擦係数を小さくし且つ耐摩耗性および限界圧力
速度（LPV）を高めうることは知られている。
例えば、米国特許第2855377号にはポリアミドに
二硫化モリブデン潤滑剤粒子を混入させて摩擦係
数を小さくすることが開示されている。同様に、
米国特許第3287288号にも、各種熱可塑性重合体、
熱硬化性重合体およびゴムを含む樹脂バインダー
に減成ポリテトラフルオルエチレン粒子を加え
て、元のプラスチツク材料の表面摩擦を小さくす
ることが開示されている。而して、該材料は軸受
又は類似品の形成に用いられうる。 また、米国特許第3458596号には、ポリアミド
又はポリアセタールに分子量＞500000の識別しう
る離散ポリオレフイン粒子を加えることにより、
離散粒子相が処理（溶融混合）時保全される場合
にのみ摩擦係数が小さくなり耐摩耗性も改善され
ることが開示されている。 然るに、本発明の知る限り、粒子が処理後離散
粒子としては残存しないポリオレフイン又は分子
量＜約500000のポリオレフインが重合体複合物に
改良された摩擦特性および耐摩耗性を付与するも
のとして（すなわち重合体マトリツクス用潤滑剤
として）認識されたことはこれまでになかつた。 本発明に従えば、ポリオレフイン約２〜98重量
％と微粉ポリテトラフルオルエチレン約98〜２重
量％とのブレンドが、重合体マトリツクス材料に
望ましい摩擦特性および耐摩耗性を付与するすぐ
れた潤滑剤として機能することが見出された。加
えて、重合体マトリツクス材料にポリオレフイン
単独を、該マトリツクスとの溶融混合後識別しう
る離散粒子として残存しないように混入させると
き、該ポリオレフインは、形成せる重合体複合物
に望ましい摩擦特性および耐摩耗性を付与するこ
とが見出された。通常、本発明のポリオレフイン
又はポリオレフイン／ポリテトラフルオルエチレ
ンブレンド潤滑剤は重合体複合物の約１〜30重量
％の量で重合体マトリツクスに加えられる。重合
体マトリツクスは、広範囲にわたる熱可塑性重合
体、熱硬化性重合体、ゴムないしエラストマーか
ら選定されうる。本発明の潤滑剤系は好ましく
は、分子量＜約500000のポリエチレンよりなる。 以下、本発明の好ましい実施態様について記述
する。 米国特許第3458596号とは対照的に、本発明で
は、摩擦特性および耐摩耗性の実質的改良を得る
のに、導入された潤滑剤が重合体マトリツクス中
で離散相を保持する必要のないことがわかつた。
高分子量ポリエチレン（すなわち分子量＞約
500000のポリエチレン）の場合、それがポリアミ
ドマトリツクス中で処理後離散粒子として残存し
うるのは事実である。しかしながら、本発明者
は、低分子量ポリエチレンの場合それが重合体マ
トリツクス中に在つてその融点よりかなり高温で
押出成形されたとき、たとえ離散粒子としては存
在しなくなつたとしても、摩擦特性および耐摩耗
性においてかなりの改良をもたらすことを見出し
た。また、本発明者は、種々の分子量を有するポ
リオレフインとポリテトラフルオルエチレンとの
ブレンドに関し相乗的な潤滑効果を観察してい
る。かかる潤滑剤ブレンドは広範囲の重合体ない
し重合体複合物に有用とわかつた。 本発明に従つた潤滑剤として有用なポリオレフ
インに、例えば、ポリエチレン、ポリプロピレン
および、エチレン−プロピレン共重合体の如きポ
リオレフイン共重合体が含まれる。ポリオレフイ
ンは、約50000〜500000範囲の分子量を有し得、
而して低分子量ポリオレフインということができ
る。いずれにせよ、選択されるポリオレフイン
は、既述の如く、重合体マトリツクスとの溶融混
合後又は重合体複合物の処理後識別しうる離散粒
子として残存するものである必要はない。 ポリエチレンは斯界に知られた適当な任意方法
で重合体マトリツクスに加えられる。例えば、ポ
リオレフインは粉末形状でも或いはペレツト形状
でもよい。重合体マトリツクスがポリオレフイン
である場合、潤滑剤ポリオレフインは、重合体マ
トリツクスとは別種のものより選定される。例え
ば、重合体マトリツクスがポリプロピレンであれ
ば、潤滑剤をポリエチレンとすることができる。 本発明の潤滑剤がポリオレフインとポリテトラ
フルオルエチレンとのブレンドよりなるとき、ポ
リオレフインはブレンドの約２〜98重量％、ポリ
テトラフルオルエチレンはブレンドの約98〜２重
量％範囲とすべきである。好ましくは、ポリオレ
フインはブレンドの約20〜80重量％、ポリテトラ
フルオルエチレンはブレンドの約80〜20重量％範
囲とすべきである。 潤滑剤ブレンドに用いられるポリテトラフルオ
ルエチレンは分子量＜4000000の微分形状をなす
べきである。通常、ポリテトラフルオルエチレン
は約4000000〜6000000範囲の分子量を有する。そ
れ故、高分子量のポリテトラフルオルエチレンか
ら微粉を得るのに、該ポリテトラフルオルエチレ
ンを照射処理に付し或いは減成することができ
る。低分子量ポリテトラフルオルエチレン樹脂も
亦適している。重合体マトリツクスとの混合前に
ポリオレフインとポリテトラフルオルエチレンと
をプレンデイングしてもよく、或いは両成分を重
合体マトリツクスに別個に加えたのち該重合体マ
トリツクスと十分にブレンデイングしてもよい。 本発明の潤滑剤系は、全重合体複合物の約１〜
30重量％好ましくは約15〜20重量％の量で重合体
マトリツクスに加えられうる。ポリオレフインは
ポリテトラフルオルエチレンよりはるかに安価で
あるため、ポリテトラフルオルエチレンのできる
だけ多くをポリオレフインで代替させることが望
ましい。 本発明の潤滑剤系は、熱可塑性重合体、熱硬化
性重合体、ゴムおよびエラストマーを含む種々の
重合体のマトリツクスと一緒に用いられうる。か
かる重合体マトリツクスの例として次のものを挙
げることができる：ポリヘキサメチレンアジパミ
ド、ポリヘキサメチレンセバカミド、ポリカプロ
ラクタム、ポリカプリルラクタム、ポリヘキサメ
チレンドデカンアミド、ポリヘキサメチレンアゼ
ラミド、ポリウンデカノアミド、ポリラウリルラ
クタム、カルボン酸およびオレフイン共重合体で
変性されたポリアミド並びにこれらの混合物の如
きポリアミド；ポリアルキレンテレフタレート
（例ポリエチレンテレフタレートおよびポリブチ
レンテレフタレート）、ポリアルキレンテレフタ
レート共重合体（例テレフタル酸ジメチル、ポリ
テトラメチレンエーテルグリコール、１，４−ブ
タンジオールの縮合から誘導されるセグメント化
ポリエーテル−エステル共重合体）並びにこれら
ポリエステルの混合物を含むポリエステル；単重
合体又は共重合体を含むポリオキシメチレン；ポ
リフエニレンスルフイド；芳香族カーボネート重
合体特にビスフエノールＡおよびホスゲンを基剤
とするポリカーボネート樹脂；ポリスチレン、ポ
リ−α−メチルスチレン、アクリロニトリル−ブ
タジエン−スチレン、スチレン−ブタジエン−ス
チレン、アクリロニトリル−スチレン、スチレ
ン、無水マレイン酸、スチレン−無水マレイン酸
−メタクリレートおよび、スチレンとポリ−２，
６−ジメチル−１，４−フエニレンエーテルとの
アロイを含むスチレン重合体ないし共重合体；ポ
リエチレン、プリプロピレンおよびオレフイン共
重合体（例エチレン−プロピレン共重合体）の如
きポリオレフイン；線状熱可塑性ポリウレタンの
如きポリウレタン；熱硬化性ポリエステル；熱硬
化性ポリイミド；フエノール樹脂；エポキシ樹
脂；尿素樹脂；メラミン樹脂；フラン樹脂等。 本発明の潤滑剤系に加えて他の添加剤例えば、
雲母、珪炭石、タルク、炭酸カルシウム等の如き
充填剤；ガラス繊維、グラフアイト繊維、アーミ
ド繊維等の如き補強材；および二硫化モリブデ
ン、グラフアイト粉末、シリコーン流体等の如き
別の潤滑剤を重合体複合物に含ませることができ
る。重合体複合物に通常用いられる他の添加剤に
ついては、当業者に容易に明らかとなろう。 本発明の潤滑剤を含む複合物は、該複合物の表
面がもう一つの表面に接触しているような種々の
状況例えばプラスチツク面同士の接触、プラスチ
ツク面−金属面の接触等を含む従来法の他の潤滑
剤入り重合体複合物と同種の用途で用いられう
る。本発明に従えば、その潤滑剤を含む複合物が
上記状況での摩擦特性および耐摩耗性を大いに改
良するとわかつた。かかる改良に、摩擦係数の低
下と表面耐摩耗性および限界圧力速度（LPV）
の向上が含まれる。 以上、本発明の潤滑剤系を主に重合体マトリツ
クスの内部滑剤としての用途に関し説示してきた
が、例えば、減摩目的で金属表面にポリテトラフ
ルオルエチレン粉末がしばしば含浸使用されてい
るのと同じ態様で本発明の潤滑剤系を金属表面含
浸用潤滑剤として用いることもできる。 本発明を更に、下記の非制限的例によつて説示
する。特記せぬ限り、全ての％は重量による。 例 １ ポリテトラフルオルエチレン潤滑剤粉末
（LNPTL−140）15％および、ポリテトラフルオ
ルエチレン潤滑剤（LNP TL−140）８％と低密
度ポリエチレン粉末（USI Microthene MN703
−06）７％とのブレンドを溶融混合することによ
り、ポリカーボネート複合物を製造した。ブレン
ドの場合、上記溶融混合に先立つて、ポリテトラ
フルオルエチレンとポリエチレン重合体を一緒に
低温ミリングおよびブレンデイングに付した。ポ
リカーボネート樹脂と潤滑剤との各混合物を押出
機に供給し、押出物をペレツトに細分化した。こ
のペレツトを適当な摩耗試料に射出成形した。試
料は厚さ約1/8in、半径1inの円板形で、片面に環
状綾線を有している。 該試料の摩擦および摩耗試験を「スラストワツ
シヤー」テスト方法に従い改良型ボール盤上で行
なつた（LNP＃１）。各コンパウドに関する摩耗
指数（10^-10in³・min／ft・1b・hr単位での容量
測定による減量）は摩耗破断と無関係に平衡摩耗
率に基づく。摩耗試験は、冷間圧延炭素鋼の合せ
面に対し、室温、40psi、50ft／minで実施した。
熱平衡が起きたのち、生じた摩擦トルクを、「ス
ラストワツシヤー」テスト装置において下位試料
ホルダー上転り軸受の上に装着させたトルクアー
ムで測定する。摩擦摩耗試験の結果、ポリテトラ
フルオルエチレン潤滑剤の添加は耐摩耗性をかな
り改良し得且つ摩擦係数を小さくしうることがわ
かつた。しかしながら、ポリエチレン７％とポリ
テトラフルオルエチレン８％との潤滑剤ブレンド
は、耐摩耗性および摩擦係数において夫々より大
きな改良および低下をもたらした。これを次表に
示す：

【表】 例 ２ 樹脂（Arco Dylark700）、ガラス繊維補強材
（PPG 3130）および潤滑剤を押出機で溶融混合
することにより、スチレン−無水マレイン酸共重
合体複合物を製造した。例１の如く試料をつく
り、試験した。ポリテトラフルオルエチレン潤滑
剤はLNP TL−115Aであり、ポリエチレンは
ARCO Dylan、2010Fで、溶融混合前低温ミリン
グおよびブレンデイングに付した。スチレン−無
水マレイン酸共重合体にポリテトラフルオルエチ
レン潤滑剤を加えたところ、耐摩耗性および摩擦
係数に夫々有意な改良および低下がもたらされ
た。しかしながら、ポリテトラフルオルエチレン
とポリエチレンとの潤滑剤ブレンドを用いたと
き、耐摩耗性および摩擦係数において更に大きな
改良および低下が達成された。また、この潤滑剤
ブレンドを用いたとき、合せ金属面摩耗における
有意な低下に注目された。これを次表に示す。

【表】 例 ３ ポリアセタール共重合体（Celanese Celcon
Ｍ−90）は低い摩擦係数および良好な耐摩耗性を
示す。而して、低密度ポリエチレン（USI
Microthene MN−703−６）20％の添加は更に
その摩擦係数を低め且つ耐摩耗性を改良した。こ
のポリオレフイン潤滑剤含有複合物はポリテトラ
フルオルエチレン（LNP TL−140）潤滑剤20％
含有ポリアセタール共重合体複合物より低い摩擦
係数およびより大きな耐摩耗性を示した。これを
次表に示す：

【表】 例 ４ 樹脂（Phillips Ryton P4）、グラフアイト繊
維（Celanese C6）および潤滑剤を押出機で溶融
混合することにより、ポリフエニレンスルフイド
複合物を製造した。例１の如く試料をつくり、試
験した。ポリテトラフルオルエチレン潤滑剤は
LNP TL−140であり、ポリエチレン潤滑剤は
ARCO Dylan2010Fで、溶融混合前低温ミリング
およびブレンデイングに付した。グラフアイト繊
維の添加は、耐摩耗性および摩擦係数における
夫々有意な改良および低下をもたらした。グラフ
アイト繊維補強材含有複合物へのポリテトラフル
オルエチレン潤滑剤の添加は、耐摩耗性および摩
擦係数における一層の改良および低下をもたらし
た。また、グラフアイト繊維および、ポリテトラ
フルオルエチレン３％とポリエチレン12％との潤
滑剤ブレンドを用いて製造した複合物は、耐摩耗
性および摩擦係数における更に有意な改良および
低下をもたらした。これらの結果を次表に示す：

【表】 例 ５ 樹脂（Hercules Profax PC072）、ガラス繊維
補強材（OCF 497）および潤滑剤（例１と同じ）
を押出機で溶融混合することにより、ポリプロピ
レン複合物を製造した。例１の如く試料をつく
り、試験した。ポリプロピレンへの潤滑剤ブレン
ドの添加は、ポリテトラフルオルエチレン潤滑剤
単独の場合より、耐摩耗性を大巾に改良し且つ摩
耗係数を低めた。この潤滑剤ブレンド系では、合
せ面摩耗における有意な低下も観察された。これ
らを次表に示す：

【表】 例 ６ 樹脂（Mobay Merlon M50）および潤滑剤
（用いたポリテトラフルオルエチレン潤滑剤＝
LNP TL−156、ポリエチレン＝低温粉砕した
ARCO Dylan 2010F）を押出機で溶融混合する
ことにより、ポリカーボネート複合物を製造し
た。試料を調製し、例１に記載のスラストワツシ
ヤーテスト装置で試験したが、試験条件は1.2psi
および50fpmに変え、また試験材料は、ポリブチ
レンテレフタレート（Volax 325）合せ面に抗し
て走らせた。 重合体−重合体合せ面は破局的な摩耗状態を生
ずることが知られている。かかる場合の摩耗率を
低めるのに、ポリテトラフルオルエチレン潤滑剤
が通常用いられている。而して、ポリテトラフル
オルエチレンとポリエチレンとの潤滑剤ブレンド
は、合せプラスチツク摩耗において、ポリテトラ
フルオルエチレン潤滑剤単独の場合より有意に大
巾な低下をもたらすことが立証された。これを以
下に示す：

【表】 ６％とポリエチレン４％との
潤滑剤ブレンド含有ビスフエ
ノールAポリカーボネート
例 ７ 限界圧力速度（LPV）はFaville−LeValley
LFW5テスト装置で生ぜしめられる。このテスト
装置に取り付けた転り軸受に円筒ジヤーナル軸受
試料（典型的には3/4in内径×3/4in長さ×1/16in
壁）を設置した。転り軸受ホルダーにトルクアー
ム装着し、転り軸受を介して試験軸受に加重し
た。二つの試験速度100fpmおよび800fpmで軸を
回転させた。各試験速度で段階式加重テストを行
なつた。摩擦トルクと軸受温度を連続的にプロツ
トするとともに、各加重で平衡状態に到達させ
た。この平衡状態を約30分間保持したのち、重量
を増した。高い加重では、摩擦トルクおよび（又
は）軸受温度は安定しない。トルク又は温度の上
昇は軸受破断を招来する。純粋なポリアミド６，
６樹脂（Monsanto Vydyne 21）は試験速度
100fpmで3000psi.fpmという非常に低い値を示し
た。ガラス繊維補強材（PPG 3540）30％の添加
はLPVを12500psi.fpmに高めた。 ポリアミド６，６樹脂へのポリテトラフルオル
エチレン潤滑剤（LNP TL−156）15％およびガ
ラス繊維補強材30％の添加は、試験速度100fpm
における限界圧力速度を更に17000psi.fpmへと高
めた。 しかしながら、ポリアミド６，６樹脂への、ガ
ラス繊維補強材30％および、ポリテトラフルオル
エチレン３％とポリエチレン12％との潤滑剤ブレ
ンドの添加は、試験速度100fpmで23000psi.fpm
という限界圧力速度を示す複合物をもたらした。
試験速度800fpmにおいても、限界圧力速度の大
巾な増加が注目された（次表参照のこと）。かか
る限界圧力速度の大巾な増加は、軸受用プラスチ
ツク材料における添加剤としての本潤滑剤ブレン
ドの有用性を立証するものである。

【表】 本発明は、その精神ないし範囲を逸脱すること
なく他の特定態様で具体化されうる。而して、そ
の精神ないし範囲は前掲特許請求の範囲の記載に
よつて代表される。

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 １ 重合体マトリツクスと、該マトリツクスに混
   合せしめられる約１〜30重量％の潤滑剤とからな
   る重合体複合物にして、該潤滑剤が、重合体マト
   リツクスとの溶融混合後、識別しうる離散粒子と
   しては残存しないポリオレフインよりなる、望ま
   しい摩擦特性および耐摩耗性を有する前記重合体
   複合物。 ２ 潤滑剤がポリオレフイン約２〜98重量％と微
   粉ポリテトラフルオルエチレン約98〜２重量％と
   のブレンドよりなる、特許請求の範囲第１項記載
   の重合体複合物。 ３ ポリオレフインがポリエチレン、ポリプロピ
   レンおよびポリエチレン共重合体よりなる群から
   選ばれる、特許請求の範囲第１項記載の重合体複
   合物。 ４ ポリオレフインが約50000〜500000の平均分
   子量を有し、ポリテトラフルオルエチレンが約
   4000000未満の平均分子量を有する特許請求の範
   囲第２項記載の重合体複合物。 ５ ポリオレフインが約500000未満の平均分子量
   を有するポリエチレンである、特許請求の範囲第
   １項又は２項記載の重合体複合物。 ６ ブレンドがポリオレフイン約20〜80重量％と
   微粉ポリテトラフルオルエチレン約80〜20重量％
   とよりなる、特許請求の範囲第２項記載の重合体
   複合物。 ７ ポリオレフインとポリテトラフルオルエチレ
   ンとが、重合体マトリツクスへの混入前にブレン
   デイングされている、特許請求の範囲第２項記載
   の重合体複合物。 ８ 重合体マトリツクスが、熱可塑性重合体、熱
   硬化性重合体、ゴムおよびエラストマーよりなる
   群から選ばれる、特許請求の範囲第１項又は２項
   記載の重合体複合物。 ９ 重合体マトリツクスが、ポリアミド、ポリエ
   ステル、ポリオキシメチレン、ポリフエニレンス
   ルフイド、芳香族カーボネート重合体、スチレン
   重合体ないし共重合体、ポリオレフインおよびポ
   リウレタンよりなる群から選ばれる熱可塑性重合
   体よりなる、特許請求の範囲第１項又は２項記載
   の重合体複合物。 １０ 重合体マトリツクスが、ポリヘキサメチレ
   ンアジパミド、ポリヘキサメチレンセバカミド、
   ポリカプロラクタム、ポリカプリルラクタム、ポ
   リヘキサメチレンドデカンアミド、ポリヘキサメ
   チルアゼラミド、ポリウンデカノアミド、ポリラ
   ウリルラクタム、カルボン酸およびオレフイン共
   重合体で変性されたポリアミド並びにこれらの混
   合物よりなる群から選ばれるポリアミドよりな
   る、特許請求の範囲第１項又は２項記載の重合体
   複合物。 １１ 重合体マトリツクスが、ポリアルキレンテ
   レフタレート、ポリエーテルーエステル型のポリ
   アルキレンテレフタレートおよびこれらの混合物
   よりなる群から選ばれるポリエステルよりなる、
   特許請求の範囲第１項又は２項記載の重合体複合
   物。 １２ 重合体マトリツクスがポリオキシメチレン
   単重合体ないし共重合体よりなる、特許請求の範
   囲第１項又は２項記載の重合体複合物。 １３ 重合体マトリツクスが芳香族カーボネート
   重合体よりなり、そして該重合体のポリカーボネ
   ート樹脂がビスフエノールＡおよびホスゲンを基
   剤とする、特許請求の範囲第１項又は２項記載の
   重合体複合物。 １４ 重合体マトリツクスが、ポリスチレン、ポ
   リ−α−メチルスチレン、アクリロニトリルーブ
   タジエン−スチレン、スチレン−ブタジエン−ス
   チレン、アクリロニトリル−スチレン、スチレン
   −無水マレイン酸、スチレン−無水マレイン酸−
   メタクリレートおよび、スチレンとポリ−２，６
   −ジメチル−１，４−フエニレンエーテルとのア
   ロイよりなる群から選ばれるスチレン重合体ない
   し共重合体よりなる、特許請求の範囲第１項又は
   ２項記載の重合体複合物。 １５ 重合体マトリツクスが、潤滑剤を構成する
   ポリオレフインとは別種のポリオレフインからな
   り、そして該ポリオレフインマトリツクスが、ポ
   リエチレン、ポリプロピレンおよびポリオレフイ
   ン共重合体よりなる群から選ばれる、特許請求の
   範囲第１項又は２項記載の重合体複合物。 １６ 重合体マトリツクスが線状熱可塑性ポリウ
   レタンよりなる、特許請求の範囲第１項又は２項
   記載の重合体複合物。 １７ 重合体マトリツクスが、熱硬化性ポリエス
   テル、熱硬化性ポリイミド、フエノール樹脂、エ
   ポキシ樹脂、尿素樹脂、メラミン樹脂およびフラ
   ン樹脂よりなる群から選ばれる、特許請求の範囲
   第１項又は２項記載の重合体複合物。 １８ 重合体複合物が充填剤を含む、特許請求の
   範囲第１項又は２項記載の重合体複合物。 １９ 複合物が補強剤を含む、特許請求の範囲第
   １項又は２項記載の重合体複合物。