JPH03146553A - 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、摺動特性と力学的性質、熱的性質及び寸法精
度が優れ、かつ比較的安価な摺動部材用樹脂組成物に関
する。さらに詳しくは、ポリアミド樹脂に特定のポリエ
チレンと、特定のマイカおよび／またはウオラスナイト
を必須成分として含有する耐摩耗性・耐摩擦性の優れた
摺動部材用樹脂組成物に関する。

〔従来の技術〕

従来、摺動部品にはカーボンｍ、ｍ、フッ素樹脂粉末、
オイル類等を配合した熱可塑性樹脂や熱硬化性樹脂が用
いられてきた。

一方、超高分子量ポリエチレンが優れた摺動特性を有す
ることは以前から知られており、超高分子量ポリエチレ
ンをポリアミド樹脂に配合してなる摩耗特性の優れたポ
リアミド樹脂組成物が報告されている（特公昭４６−４
１４５６号公報、特公昭４９−１８７８２号公報参照）
。また近年、射出成形性と摺動特性を併せもったポリエ
チレンが開発されており（プラスチックス、　ｖｏｌ、
３８１．伍３゜Ｐ７８〜８１参照）％このポリエチレン
の弾性率、強度、熱変形温度等の力学的性質および熱的
性質を改良するためにマイカを配合した樹脂＠酸物も開
発されている。

〔発明が解決しようとする課題〕

しかるに、カーボン繊維、フッ素樹脂粉末、オイル類等
を配合した熱可塑性樹脂や熱可塑性樹脂は優れた摺動特
性を有するもののコストが高く。

大型部品の成形に用いるためには経済上の問題があった
。また、これらの樹脂は摺動部品用としての配合がなさ
れている為、構造部品用の材料として用いる場合には、
弾性率、靭性（伸び、衝撃強さ）、強度等の性能が不満
足であった。

また超高分子量ポリエチレンとポリアミド樹脂ようなる
ポリアミド樹脂組成物は、耐摩擦性は改良されているが
耐摩耗性は十分に改良されていない。

さらに、上記のマイカを配合した樹脂組成物はポリエチ
レンをマトリックスとするため熱変形温度等の耐熱性及
び弾性率・強度等の力学的性質が不十分であること、お
よびマイカを強化材として用いるため成形品のウェルド
部強さが弱いという問題があった。この為、よシー層摩
擦、摩耗特性を改良すると共によシー層弾性率、強度特
にクエルド部強度等の力学的性質及び熱変形温度等の熱
的性質の改良が期待されている。

樹脂の弾性率、強度、熱変形温度等の改良のために最も
一般的に行なわれる方法として樹脂にガラス繊維を配合
し補強する方法があるが、ガラス繊維を配合した樹脂を
摺動部材として用いた場合、摺動部の相手金属を摩耗さ
せることおよび寸法精面して本発明の１つの目的は、摺
！Ｉ！ｌ特性、力学的性質および熱的性質に優れた樹脂
組成物を提供することにある。

本発明の他の目的は摩擦・摩耗特性に優れた摺動部材を
提供することにある。

〔課題を解決するための手段〕

本発明によれば、上記の目的は、ポリアミド樹脂３０〜
９３重量優、高密度ポリエチレン１〜２２重量嘩および
マイカ、ウオラストナイトから選ばれる１種以上の無機
充填剤５〜６０重量嘩からなる樹脂組成物を提供するこ
とによって遠戚され、筐た該樹脂組成物よシなる摺動部
材を提供することによって遠戚される。

本発明に用いられるポリアミド樹脂としては、例えばナ
イロン４６．ナイロン６、ナイロン６６、ナイロン６１
０、ナイロン６１２．ナイロン１１、ナイロン１２等の
脂肪族ポリアミド、ポリへキサメチレンジアミンテレフ
タルアミド、ポリへキサメチレンジアミンインフタルア
ミド等の芳香族ポリアミドを使用することができ、これ
らの混合物！７５：は共重合体を使用することもできる
。またこのポリアミド樹脂は、上述の脂肪族ボリアくド
、芳香族ポリアミドであれば、末端基の種類や濃度およ
び分子量等により制限されることなく、種々のものを使
用することができる。さらにポリアミドの重合時に残存
筐たは生成するモノマーやオリゴマー等の低分子量物が
混在しているポリアミドを用いることもできる。本発明
においては耐熱性、機械的強度の点でナイロン６、ナイ
ロン６６が好ましい。

本発明において用いられるポリアミド樹脂の含量率は全
樹脂組放物に対し３０〜９３重量多である。含有率が３
０重量メ未満の場合、樹脂組成物から得られる成形品の
耐熱性、力学的性質特に靭性が低下する。また含有率が
９３重重量上越える場合、樹脂組成物から得られる成形
品の力学的性質特に剛性、寸法精度などが低下する。

本発明において用いられる高密度ポリエチレンとは、分
子量が５０万〜１２０万、密度が０．９４２／−以上の
ポリエチレンを意味する。分子量５０万未満のポリエチ
レンを使用した場合、樹脂組放物の耐摩耗性が不十分で
あり、分子量が１２０万を越えるポリエチレンを使用し
た場合、樹脂組成物の射出成形、押出成形等の成形が困
離となる。

−万事発明において用いられるポリエチレンの密度が０
．９４ｆ／−未満の場合には、樹脂組成物の耐摩耗性が
不満足となる。本発明において用いられるポリエチレン
の密度の上限に関しては特に制限はないが、多量の共重
合上ツマ−を含まない領域において、ポリエチレンの密
度の上限は実質的に０．９７ｆ／ＣｒＡが好ましい。

本発明において用いられる高密度ポリエチレンは極性基
を有する七ツマ−の共重合による変性がなされているこ
とが好ましく、極性基はエチレン成分に対し０．０１〜
２０モル多、好１しくは０．１〜１０モル多が共重合さ
れていることが望筐しい。

とによシ、摺動性、特に摩擦条鋏が改良される。

十分でなく、極性基な有する七ツマ−の共重合による変
性が２０モル嘩を越える場合には力学的性質が不十分と
なる。

この極性基を有する七ツマ−としては、不飽和カルボン
酸またはその誘導体を使用することができ、不飽和カル
ボン酸としては炭素数が多くとも１５個であう、少なく
とも１個の二重結合を有するアクリル酸、メタクリル酸
等のモノカルボン酸、マレイン酸等のジカルボン酸、無
水マレイン酸、無水ハイミック酸等のジカルボン酸の無
水物を使用することができる。好ましい不飽和カルボン
酸はマレイン酸、無水マレイン酸である。これらの極性
基を有するモノマーによるポリエチレンの変性は、公知
の方法、例えば液相法、懸濁法、溶融法等を用いて行う
ことができる。

本発明において用いられる高密度ポリエチレンは、その
性質を損わない範囲内で他のモノマー例えばプロピレン
、ブテン−１、ペンテン、４−メチルペンテン−１％ヘ
キセン、オクテン、デセン等のα−オレフィン類、ブタ
ジェン、イソプレン等のジオレフィン類、シクロペンテ
ン、シクロヘキセン、シクロペンタジェン等のシクロオ
レフィン類が共重合されていてもよい。

本発明において用いられる高密度ポリエチレンの含有量
は全樹脂組放物に対し１〜２２重量多である。含有率が
１ｆｆｉ量多未満の場合は、樹脂ｍ放物から得られる成
形品の耐摩耗性が不十分であシ。

含有率が２２重量予を越える場合は、樹脂組成物から得
られる成形品の剛性などの力学的性質が低下するととも
に耐熱性も低下する。

本発明において用いられるウオラストナイトは一般市販
のものを使用することができるが、成形品の表面の粗化
が過大と彦って摺動特性に悪影響を与えることを防ぐた
めに、平均粒径が１０μｍ以下のものが好ましい。ここ
で平均粒径は沈降天秤法によって測定し、５０％粒度中
央値で示したものである。！たウオラストナイトの重量
平均アスペクト比は３以上、特に１０以上であることが
好ましい。重量平均アスペクト比が３未満の場合、十分
な力学的性質、熱的性質を有する樹脂組成物を得ること
ができない。重量アスペクト比の上限については特に制
限はない。

本発明において用いられるマイカとしては、白マイカ（
マスコバイト）、金マイカ（フロゴバイト）１合成マイ
カ、絹マイカ（セリサイト）から選択し使用することが
できる。

本発明において用いられるマイカのｔｆｌ平均フレーク
径は２００μｍ以下％特に１５〜１００μｍが好ましい
。重量平均フレーク径が２００μｍを越えるマイカを用
いた場合、樹脂組成物の耐摩耗性が不十分となる。重量
平均フレーク径の下限については特に制限はないが、経
済上の観点から１０μｍ以上が好・ましい。ここで重量
平均フレーク径はマイカを各種の目開きのマイクロシー
プで分級しその結果をＲｏ　ｓ　ｉｎ　−Ｒａｍｍ１　
ａ　ｒ線図にプロットし、測定に供したマイカの全重量
の５０重量メが通過するマイクロシープの目開きを示し
たものである。また、マイカの重量平均アスペクト比は
１０以上。

特に１５以上であることが好ましい。重量平均アスペク
ト比が、１０未満のマイカを用いた樹脂組成物は１弾性
率、強度等の力学的性質、熱変形温度等の熱的性質が不
満足な上、成形品の寸法精度、例えば反すや真円度が不
満足となる。マイカの重量平均アスペクト比の上限につ
いては特に制限はない。

本発明において用いられるマイカおよびウオラストナイ
トから選ばれる１種以上の無機充填剤の含有量は全樹脂
組放物に対し５〜６０重量メである。５重ｔＳ未滴の場
合は、力学的性質及び熱的性質が不十分となυ、６０重
重量板上の場合は押小成形、射出成形が困難となり１筐
た表面平滑性の良い成形品が得難く、摺動特性が損なわ
れる。

好ましくはｌＯ〜５０重量修である。

本発明において無機充填剤としてマイカのみを用いる場
合には、樹脂組成物より得られる成形品のウェルド部の
強度が低下するためマイカの含有量は全樹脂組成物に対
し２０重量多以下、特に１０重重量板下が好ましい結果
を与える。

本発明の樹脂組成物においては、ポリアミド樹脂と高密
度ポリエチレン、無機充填剤の他にシランカップリング
剤またはチタネート系カップリング剤を使用することが
できる。シランカップリング剤噴たはチタネート系カッ
プリング剤の添加は、本発明の組成物の摺動特性を始め
１強度、弾性率等の力学的性質、および熱変形温度等の
熱的性質の改良に効果的である。このカップリング剤の
種類については特に制限はないが、シランカップリング
剤の場合、アミノ基、エポキシ基、二重結合を有するシ
ランカップリング剤、例えばγ−アζノグロビルトリエ
トキシシラン、γ−グリシドキシプロビルトリメトキシ
シラン、γ−メタクリロキシグロビルトリメトキシシラ
ン等を使用することができる。

本発明の樹脂組成物におけるカップリング剤の添加率に
ついても特に制限はないが、一般的には組成物に配合さ
れる無機充填剤の０．２〜２創０、望ましくは０．３〜
ｌｉ量多でらる。カップリング剤は予め無機充填剤の表
面に付着させ、カンプリング剤処理無機充填剤をポリア
ミド樹脂組成物に溶融混練する方法で用いてもよいし、
また無機充填剤をポリアミド樹脂組成物に溶融混練する
際に直接添加してもよい。

本発明の樹脂組成物においては、摺動特性すなわち摩擦
、摩耗特性のより一層の改良のためにポリアミド樹脂、
高密度ポリエチレン、無機充填剤の他に炭素繊維、フッ
素樹脂粉末、二硫化モリブデン、ガラスピーズ等の添加
剤を添加することができる。

また、樹脂組成物から得られる成形品の力学的性質、電
気的性質等の改良のためにガラス繊維等の補強材、メル
ク、炭酸カルシウム、硫酸パリクム等の充填材、チタン
酸カリ等のウィスカー　カーボンブラック、炭素繊維、
金属粉末等の導電性改良充填材を樹脂組成物の摺１ｉ！
Ｊ特性を損わない範囲内において添加することができる
。さらに酸化。

熱、紫外線等による劣化防止剤、安定剤、核剤、可塑剤
、難燃剤、帯電防止剤、着色剤、＃１型剤等を樹脂組成
物の摺Ｌｋｂ特性を損わない範囲内において添加するこ
とができる。

本発明における樹脂組成物は、各成分を単軸押出機、二
軸押出機、ニーダ−１二軸ロール等の装置を用いて混練
することにより製造される。用いられる混線機の種類や
混線条件についての制限は特にない。

本発明における樹脂組成物は射出成形、押出成形、圧縮
成形、プロー成形等の方法により、電機部品、電子部品
、機械部品、自動車部品、構造部品、シート、異型押出
品、棒、パイプ等任意の形状に成形して、種々の用途に
用いられるが、その優れた摩擦・摩耗特性と寸法精度、
剛性を活かして、摺ｍ特性を要する成形品、例えば電気
機器用ローラーおよび軸、リール部品、電子機器用プー
リ一部品、ギヤスライドブツシュ、カード、紙葉類のガ
イドにおいて特に好ましく用いられる。

以下、実施例により本発明の詳細な説明するが、これに
より本発明は何ら限定されるものではない。

なお、以下の各側において得られたポリアミド樹脂組成
物の各物性は下記の試験方法に基づいて測定した。

摩擦摩耗試験：摩擦摩耗試験機（Ｍｏｄｅｌ　ＥＦＭ　
−１１１−Ｅ、■オリエンチック製）を使用し、相手材
として機械構造用炭素鋼（５４ｓＣ，＄擦面積２　ａＡ
　）を用い、摩擦速度５０　ａｎ　／　ｓｅｅ　、荷、
ｔ　５　ｋｆ／ＪＯ条件で連続運転し、摩擦距離が２Ｋ
１ｍに達した時の比摩耗量および動摩擦係数を求めた。

また摩擦速度を一定に保ち荷重を段階的に増加し、それ
ぞれの荷重下で１時間運転し賦験片の溶融、摩擦力の急
増等を起こす限界の荷重を求め、このときの面圧力Ｐ　
（）ｃｐ／ｆｆｌ　＞と摩擦速度Ｖ　（ｃｍ　／　ｓｅ
ａ、　）との積で限界ｐｖ値を求めた。

引張試験、　ＪＩＳ　Ｋ−７１１３に従った。

曲げ試験　：　　ＪＩＳ　　Ｋ−７２０３に従った。

熱変形温度　：　　ＪＩＳ　　Ｋ−７２０７に従った。

実施例１ ナイロン６６に分子量８０万、密度０．９６５　ｆ／ａ
Ａの高密度ポリエチレン、＊Ｗ平平均フレーク径９０巾 アミノシランカップリング剤とを表１に示す配合で添加
、混合し、シリンダー温度２９０℃に設定した単軸押出
機にて溶融混練しペレット化した。

？８　ラれたベレットをインラインスクリュー式射出成
形機を用いて，シリンダー温度２９５℃、射出圧力８　
０　０　ｋｆ／　Ｃ’Ａｓ全Ａｓ度８０℃の条件で、タ
テ９Ｑｓｍ，　ヨコ８０■、厚さ３ｍの平板試験片（摩
擦摩耗試験用）、および長さ１２７■、幅１２、７ｆｉ
、厚さ６．４ｆｌの角棒試験片（曲げ試験用および熱変
形温度測定用）、ＪＩＳ　Ｋ−７１１３に準拠した１号
ダンベル（引張試験用）を作製し、各物性を測定した。

結果を表１に示す。

実施例２ ナイロン６６に分子量８０万，密度０．９　６　５　ｆ
／Ａの高密度ポリエチレン、平均粒径７μｍ１重値平重
子平均アスペクト比ウオラストナイトおよびアミノシラ
ンカップリング剤とを表１に示す配合で添加，混合し、
実施例１と同様の方法で成形を行ない試験片を作製した
。実施例１と同様にして，この試験片の摺動特性、力学
的特性，熱的特性の各物性を測定した。結果を表１に示
す。

比較例１ ナイロン６６、重量平均フレーク径９０μｍ１重量平均
アスペクト比５０の金マイカな表１に示す配合で添加、
混合した他は実施例１と同様の方法で成形を行ない試験
片を作製した。実施例１と同様にしてこの試験片の摺動
特性、力学的特性、熱？ 的特性の各物性を測定した。結果を表１に示す。

この樹脂組成物は、実施例１および実施例２で得られた
樹脂組成物に比較して摺動特性、特に耐摩耗性に劣って
いた。

比較例２ ナイロン６６、分子量８ｏ万、密度０．９６５Ｐ／ｌ：
ｒＡの高密度ポリエチレンと繊維径９μのガラス繊維と
を表１に示す配合で添加，混合した他は実施例１と同様
の方法で成形を行ない試験片を作製した。

実施例１と同様にしてこの試験片の摺動特性、力学的特
性、熱的特性の各物性を測定した。結果を表１に示す。

この樹脂組成物は、実施例１および実施例２で得られた
樹脂組成物に比較して摺動特性，特に耐摩耗性に劣って
いた。

比較例３ 分子量６０万、密度０．９６５ｆ／−の高密度ポリエチ
レンに重量平均７レーク径４　０　ｐｍ　、重量平均ア
スペクト比３０の金マイカおよびアミノシランカップリ
ング剤舎を表１に示す配合で添加，混合し，シリンダー
温度を２７５℃に設定した単軸押出機にて溶融混練しペ
レット化した。得られたベレットをインラインスクリュ
ー式射出成形機を用いて、シリンダー温度２７５℃、射
出圧力５ｏｏｋｆ／−１全型温度８０℃の条件で、実施
例１と同様の試験片を作製した。実施例１と同様にして
この試験片の摺動特性、力学的特性、熱的特性の各物性
を測定した。結果を表１に示す。この樹脂組成物は実施
例１および実施例２で得られた樹脂組成物に比較して熱
的特性に劣っていた。

実施例３および実施例４ ナイロン６６ｓ分子量８０万、密度０．９　６　５　ｆ
／ＣｒＡの高密度ポリエチレンを無水マレイン酸で変性
した変性ポリエチレン、平均粒径７μｍ１重量平均アス
ペクト比ｌＯのウオラストナイト、アミノシランカップ
リング剤およびカーボンブラックを表１に示す配合で添
加，混合し、実施例１と同様の方法で成形を行ない試験
片を作製した。実施例１と同様にしてこの試験片の各物
性を測定した。結果を表１に示す。

比較例４ 分子ｆｉ８０万、密度０．９６５ｓ＋／−の高密度ポリ
エチレンを無水マレイン酸で変性した変性ポリエチレン
、平均粒径７μｍ１重量平均アスペクト比１。

のウオラストナイトおよびアミノシランカップリング剤
を表１に示す配合で添加，混合し、シリンダー温度２７
５℃に設定した単軸押出機にて溶融混練しペレット化し
た。得られたベレットをインラインスクリュー式射出成
形機を用いて、シリンダー温度２７５℃、射出圧力５ｏ
ｏｂ／ｃｙＬ金型温度８０℃の条件で％実施例１と同様
の試験片を作製した。実施例１と同様にしてこの試験片
の摺動特性、刀字的特性、熱的特性の各物性を測定した
。結果を表１に示す。この樹脂組成物は実施例１〜４で
得られた樹脂組成物に比較して熱的特性に劣っていた。

実施例５ ナイロン６６、分子量１００万、密度０．９６５　ｆ／
ｌｙＡの高密度ポリエチレンを無水マレイン酸で変性し
た変性ポリエチレン、平均粒径７μｍ１重量平均アスペ
クト比１０のウオラストナイト、アミノシランカップリ
ング剤およびカーボンブラックを表１に示す配合で添加
、混合した他は実施例１と同様の方法で成形を行ない、
試験片を作製した。実施例１と同様にしてこの試験片の
各物性を測定した。

結果を表１に示す。

実施例６ ナイロン６、分子量８０万、密度０．９６５ｆ／肩の高
密度ポリエチレンを無水マレイン酸で変性した変性ポリ
エチレンおよび平均粒径７μｍ、Ｍｉｔ平均アスペクト
比１０のウオラストナイトを表１に示す配合で添加、混
合した他は実施例１と同様の方法で成形を行ない、試験
片を作製した。実施例１と同様にしてこの試験片の各物
性を測定した。

結果を表１に示す。

実施例７ す（’　ンｂ　６　ｍ分子量８０万、密度０．９６５　
？／ＣｒＡの高ｆ！！ｊ度ポリエチレンを無水マレイン
酸で変性した変性ポリエチレン、平均粒径７μｍ１重量
平均アスペクト比１０のウオラストナイト、重量平均フ
レーク径９０μｍ１重量平均アスペクト比５０の白マイ
カおよびアミノシランカップリング剤を表１に示す配合
で添加、混合した他は実施例１と同様の方法で成形を行
ない、試験片を作製した。実施例１と同様にしてこの試
験片の各物性を測定した。

結果を表１に示す。

実施例８ ナイロン１２に分子量８０万、密度０．９６５Ｐ／ｃｒ
Ａの高密度ポリエチレンおよび重量平均フレーク径２０
　ｐｈ重量平均アスペクト比６０の白マイカな表１に示
す配合で添加、混合した他は実施例１と同様の方法で成
形を行ない、試験片を作製した。

実施例１と同様にしてこの試験片の各物性を測定した。

結果を表１に示す。

以下余白 〔発明の効果〕 本発明により、摺動特性、力学的性質および熱的性質に
優れた樹脂組成物が提供され、該樹脂組成物は摺動部材
として有用である。

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 １、ポリアミド樹脂３０〜９３重量％、高密度ポリエチ
   レン１〜２２重量％ならびにマイカおよびウオラストナ
   イトから選ばれる１種以上の無機充填剤５〜６０重量％
   からなる樹脂組成物。 ２、高密度ポリエチレンが極性基を有するモノマーによ
   り変性されていることを特徴とする請求項１に記載の樹
   脂組成物。 ３、シランカップリング剤またはチタネート系カップリ
   ング剤が含有されていることを特徴とする請求項１また
   は２に記載の樹脂組成物。 ４、請求項１〜３いずれか１つの項に記載のポリアミド
   樹脂組成物を用いてなる摺動部材。