JPH04122765A

JPH04122765A - ポリアセタール樹脂組成物

Info

Publication number: JPH04122765A
Application number: JP24342690A
Authority: JP
Inventors: Katsuhiro Yamada; 勝弘山田; Masao Takaso; 高祖　正男
Original assignee: Nippon Steel Chemical Co Ltd
Current assignee: Nippon Steel Chemical and Materials Co Ltd
Priority date: 1990-09-13
Filing date: 1990-09-13
Publication date: 1992-04-23

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、ポリアセタール樹脂組成物に係り、特に摩擦
摩耗特性の要求される成形品の製造に好適なポリアセタ
ール樹脂組成物に関する。

〔従来の技術〕

従来から、すぐれた摺動性を有した各種エンジニアリン
グプラスチックスが、電気・電子部品分野、自動車部品
分野、産業機器分野等、いたるところの摺動部材として
用いられているが、その摩擦摩耗特性をさらに改良する
ために、四フッ化エチレン樹脂、二硫化モリブデン、グ
ラファイト、超高密度ポリエチレン、ガラスピーズ等の
固体潤滑剤、又はシリコーンオイル等の液体潤滑剤等の
混入が行なわれている。しかし上記の潤滑剤は充分な摩
擦摩耗特性を確保する為に添加量をかなり多（する必要
があり、逆に機械的強度、耐衝撃性を太き（低下させて
しまう欠点がある。また特に液体潤滑剤の添加は成形性
を悪化させるだけでなく、成品の脱脂処理等も余分に必
要となってくる。

そこで潤滑性、摺動性、耐摩耗性などを向上することを
目的として、球状シリカ、特に球状溶融シリカを熱可塑
性樹脂に配合し、また必要により繊維強化材を配合して
成形性、耐熱性、強度、剛性などを向上する試みが特開
昭５９−８４９３７号公報、特開昭６１−２２０１８２
号公報、特開昭６３”−１０８０６４号公報等により提
案されている。しかしながら、上記公報等に示される球
状溶融シリカは耐摩耗性についてはかなり向上させるも
のの、十分に満足のいくほどの耐摩乳性は得られておら
ず、摩擦性の改善も行なわれていないまた、機械的強度
の低下もやはりかなり見られるまた、必要に応じて添加
される繊維強化材は機械的強度、剛性を向上させるもの
の、逆に耐摩耗性を著しく低下させる欠点を有している
が、繊維強化材の中でも一般に使用されているポリアク
リロニトリルから製造されるＰＡＮ系ＣＦは、その傾向
が小さいにもかかわらず、摩擦性の向上は見られない。

それゆえ、依然として耐摩耗性、摩擦性、機械的強度、
剛性、成形加工性等を十分満足させる成形材料は開発さ
れていない状態である。

〔発明が解決しようとする課題）このように従来の技術においては、充分な摩擦摩耗特性
を確保する為、物性の低下、その他の弊害が出てくる。

従って本発明の目的は、エンジニアリングプラスチック
、特にポリアセタール樹脂の固有の緒特性を損なうこと
な（、すぐれた摩擦摩耗特性を付与せしめ、しかも成形
加工性にもすぐだポリアセタール樹脂組成物を提供する
ことにある。

〔課題を解決するための手段〕

本発明者らは、前記課題を解決すべ（鋭意検討の結果、
エンジニアリングプラスチックスの内でも特にポリアセ
タール樹脂組成物中に高純度球状シリカを添加すること
により摩擦係数、摩耗係数を非常に下げることができ、
さらにピッチ系ＣＦを同時に含有させることにより、よ
り摩擦係数を下げた摺動特性のすぐれたポリアセタール
樹脂組成物が得られることを見出して本発明を完成する
に至った。

すなわち本発明は、（１）平均粒径が０．１〜１００μｍの高純度球状シリ
カを１〜３０重量％含有させてなるポリアセタール樹脂
組成物（２）平均粒径が０．１〜１００μｍの高純度球状シリ
カを１〜３０重量％にさらにピッチ系ＣＦを３〜５０重
量％含有させてなるポリアセタール樹脂組成物である。

以下本発明の詳細な説明する。

まず、本発明に使用するポリアセタールは、般にＰＯＭ
樹脂として知られているアセタール樹脂であり、ホモポ
リマーおよびコポリマーのいずれでもよい。

この場合、本発明においてエンジニアリングプラスチッ
クスの内から特にポリアセタール樹脂を選んだのは、こ
の樹脂が各種プラスチックスの中でも最も自己潤滑性に
優れており、摺動部材として最も適した材料だからであ
る。

次に、本発明で用いられる高純度球状シリカとは、溶融
シリカではなく、以下の方法によって製造される非溶融
シリカを指すものである。溶融シリカでは耐摩耗性の向
上は見られるものの、摩擦性の向上が見込めず、機械的
強度のかなりの低下が避けられない為である。ここでい
う高純度の球状非溶融シリカとは、珪酸アルカリに酸を
加えてゲル化し、水洗浄して得たシリカヒドロゲルのス
ラリーをスプレードライヤーにより噴霧造粒乾燥した後
、焼成して得られるかまたはアルコキシシランを水とア
ンモニア或いはそのアルコール溶液中で加水分解するこ
とによって得られるものであって、平均粒径が０．１〜
１００μｍのもので、その純度が９９．９％以上のもの
を指す。

平均粒径が０．１μｍ未満および１００μｍを超えるも
のは、摺動性効果が少ないばかりか、０．１μｍ未満で
は樹脂組成物の粘度が上がり成形性が悪化して（る傾向
がある。１００μｍを超えると成形品の表面状態が悪く
、物理的な性質も低下する。好ましくは平均粒径が１〜
５０μｍである。

高純度球状シリカの添加量は、組成物全体量に対して、
１〜３０重量％であり、１重量％未満では、充分な摺動
性能が得られず、３０重量％を超えると物理的性質が低
下する。これらはシラン又はチタンカップリング剤によ
り処理されていてもかまわない。

さらに摩擦係数を下げる場合にはピッチ系ＣＦを添加す
る。従来から使用されているＰＡＮ系ＣＦでは、球状シ
リカによる耐摩耗性の効果を減少させる上に、摩擦係数
を下げる効果が無い為である。本発明に使用するピッチ
系ＣＦは、石油ピッチ、石炭ピッチのどちらの原料を用
いて焼成されたものでも良く、耐炎質、炭素質、黒鉛質
等の種々のタイプで良いが、最も好ましくは、７０％以
上のメソフェースピッチを含有したピッチを１８００°
Ｃ以上の焼成炉で黒鉛化されたＣＦである。

ピッチ系ＣＦの直径は５〜２０μｍが適当であり、長さ
はさまざまであり、ミルドファイバー、チョツプドファ
イバー、ロービング等積々の形態で混練する事ができる
。しかし組成物中に含有されるＣＦは、３０〜３００μ
ｍ長さのものが摺動性能、機械的物性上、有利であるこ
とから、１０００μｍ以下のミルドファイバーを用いる
事が有効である。もちろんチョツプドファイバー　ロー
ビングを使用しても混練性を強（することによって組成
物中のＣＦ長さを上記の３０〜３００μｍにすることは
可能である。なお、これらのピッチ系ＣＦの使用にあた
っては、ウレタンやエポキシ、その他収束剤で処理され
たものを使用することは差支えない。本発明に添加する
ＣＦの量は、組成物全体量に対して３〜５０重量パーセ
ント、好ましくは５〜３０重量％である。３重量％未満
では摩擦係数を下げる効果が充分でなく、５０重量％を
超えると混線性、成形性が悪化してくる。

更に、本発明のポリアセタール樹脂組成物は、高純度球
状シリカ、ＣＦの他、ガラス繊維、アラミド繊維、チタ
ン酸カリウム繊維、鉱物破砕繊維、シリカ繊維、アルミ
ナ繊維、石コウ繊維、水酸化マグネシウム繊維、炭化ケ
イ素繊維、ジルコニア繊維等の繊維強化材、又はマイカ
、ウオラストナイト、炭酸カルシウム、カオリン、クレ
ー、ベントナイト、セリサイト、ガラスピーズ、ガラス
フレーク、アルミナ、硅酸カルシウム、炭酸マグネシウ
ム、タルク、酸化亜鉛、酸化チタン、酸化鉄、グラファ
イト、カーボンブラック、二硫化モリブデン、四フッ化
エチレン樹脂、超高密度ポリエチレンなとの各形状の存
機および／又は無機の充填剤、着色剤、固体潤滑剤等を
組成物の特性を低下させない範囲において添加すること
も可能である。

又、各種可塑剤、滑剤、安定剤、離型剤、酸化防止剤、
紫外線吸収剤、難燃剤呼び離燃助剤等を添加してもよい
。

本発明の組成物を調製するには、各成分を一般的な混線
方法により混合すればよく、その方法としては単軸押出
機、２軸押出機、ニーダ−、ロール、バンバリーミキサ
−等が上げられる。場合によっては射出成形機を用いて
直接成形物にしてもよい。

〔実施例〕

以下、実施例により詳しく説明する。

ポリアセタール（ＰＯＭ）は、旭化成（株）商品名「テ
ナック７５１０Ｊ　　（コポリマータイプ）を使用した
。

高純度球状シリカは、製造法１　（アルコキシシランを
水、アンモニア及びアルコール溶液中で加水分解するこ
とによって得られる。）及び製造法２（珪酸アルカリに
酸を加えてゲル化し、水洗浄して得たシリカヒドロゲル
のスラリーをスプレードライヤーにより噴霧造粒乾燥し
た後、焼成して得られる。）で得られたものを使用した
。製造法１で製造された高純度球状シリカは、新日鐵化
学（株）商品名「ニスクォーツＭ−２００８Ｊ平均粒径
０．８±０．０５＋μｍ（比表面積３〜６ｒｒｆ／ｇ、
真比重２．２、抽出特性Ｎａ”　　（ｐｐｍ）＜０．１
、Ｋ”　　（ｐｐｍ）＜ｏ、１、ＣＩ−（ｐｐｍ）＜０
．１、電導度（ｍ／ａｎ）　＜　５、ｐＨ５〜７）のも
のを使用した。製造法２で製造された高純度球状シリカ
は新日鐵化学（株）商品名「ニスクォーツＭ−２０４０
」平均粒径４±１　（比表面積〈７ビ／ｇ、真比重″２
．２、抽出特性Ｎａ”　　（ｐｐｍ）＜０．５、Ｋ”　
　（ｐｐｍ）＜０．５、ＣＩ−（ｐｐｍ）＜０．５、電
導度（、ｘ／ａｎ）＜５、ｐＨ５〜７）及び「ニスクォ
ーツＭ−２２５０Ｊ平均粒径２５±２μｍ（比表面積＜
３ｒｒｆ／ｇ、真比重２．２、抽出特性Ｎａ”　　（ｐ
ｐｍ）＜０．５、Ｋ”　　（ｐｐｍ）＜０．５、ＣＡ−
（ｐｐｍ）＜０．５、電導度（ｌｆ８．／ａｎ）＜５、
ｐＨ５〜７）のものを使用した。

ＣＦは、新日本製鐵（株）製の石炭ピッチ系ミルドファ
イバー（繊度０．４５９　ｇ／ｍ、引張強度３４４ｋｇ
／ｍｍ、引張弾性率５０．４７／ｍｍ、伸び０．６８％
、密度２．１２、繊維長０．３ｍｍ、エポキシ系サイジ
ング量２５％）、同社の石炭系チョツプドファイバー（
繊度０．４５３ｇ／ｍ、引張強度３３７ｋｇ／ｍｍ、引
張弾性率３０．８Ｔ／ｍｍ、伸び１．０９、密度２．０
６、繊維長３．０ｍｍ、エポキシ系サイジング量５．３
％）及びクレハ化学（株）製の石油ピッチ系ミルドファ
イバー商品名「クレカチョップＭ−２０１ＳＪ　　（引
張強度５９ｋｇ／ｍｒｒ？、引張弾性率３．ＯＴ／ｍｒ
ｒ？、伸び２１％、密度１．５７、繊維長０．１３ｍｍ
、サイジング剤なし）、及び三菱レイヨン（株）製のＰ
　Ａ　Ｎ系ミルドファイバー商品名「パイロフィルミル
ドＬＪ　　（引張強度３６０〜４００ｋｇ／ｍｒｄ、引
張弾性率２４Ｔ／ｍｍ、伸び１．２％、密度１．８０、
繊維長０．１７ｍｍ、サイジング量Ｏ〜１．０％）を使
用した。球状溶融シリカは電気化学工業（株）社製、商
品名「デンカ溶融シリカＦＢ−４４Ｊ　　（中心粒径１
１．０μｍ、化学組成５ｉＯ２９９，８％、Ａ　１２０
　ｇ　８００　ｐ　ｐｍ、Ｆｅｗ　Ｏｓ　４０ｐｐｍＳ
Ｎａ、０４０ｐｐｍ。

Ｋ、０３０ｐｐｍ、電導層１１．１ｔＩｓ／ａｍ、ｐ　
Ｈ５゜０）を使用した。

ガラスピーズは、東芝バロティーニ（株）裂開品名ｒＧ
Ｂ−７３１ＭＣＪ　　（中心粒径２０μｍ。

化学組成Ｓｉ０．７２．．０％、Ａｌｉ　Ｏｓ　’；＝
ｏ％、Ｎａ２Ｏ＋Ｋｉ　Ｏ１３，５％、ＭｇＯ２，５％
、Ｃｕ０９．０％、比重２．５）を使用した。

テフロンはダイキン工業（株）商品名「ルブロンＬ−５
Ｊ　　（粒子径約７μｍ、見掛密度的０．４　ｇ／ｃｃ
、真比重′２．２）を使用した。

ＭｏＳ、は日本モリブデン（株）商品名「ニチモＩＪ　
ＡパウダーＪ　（平均粒径０．６５μｍ１硬度モース１
〜１．２、比重４．８〜５．０）を使用した。

実施例ＩＰＯＭ９５重量％と製造法１により製造された高純度球
状シリカ（平均粒径０．８±０．０５μｍ）５重量％を
ブレンド後、４０肝φ単軸押出機にて練込みペレット化
した。同ペレットを１００℃で１回乾燥させた後、射出
成形を行ない、摩擦摩耗試験片及び物性試験片を成形し
た。摩擦摩耗試験は銘木式摩擦摩耗試験機にて行った。

条件は相手材Ｓ−４，５Ｃ，接触面積２ｃｆｆｌ、すべ
り速度３００ｎｕｎ／ｓｅｅ、荷重１０ｋｇ、すべり時
間ＩＨｒとした。この場合の条件をＮα１とする。この
物性を第１表に示したが、良好な摩擦摩耗特性を示した
。

実施例２ＰＯＭ９５重量％と製造法２により製造された高純度球
状シリカ（平均粒径４±１μｍ）５重量％を実施例１と
同様に成形し評価した。この物性を第１表に示したが、
良好な摩擦摩耗特性を示した。

実施例３ＰＯＭ９０重量％と製造法２により製造された高純度球
状シリカ（平均粒径２５±２μｍ）１０重量％を実施例
１と同様に成形し評価した。この物性を第１表に示した
が良好な摩擦摩耗特性を示した。

実施例４ＰＯＭ９０重量％と実施例２で使用した高純度球状シリ
カ５重量％及び石炭ピッチ系ミルドファイバー（引張弾
性率５０Ｔ／ｍｎ（）５重量％を実施例１と同様に成形
し、評価した。この物性を第１に示したが、良好な摩擦
摩耗特性を示した。

実施例５ＰＯＭ８５重量％と実施例３で使用した高純度球状シリ
カ５重量％及び石炭ピッチ系ミルドファイバー（引張弾
性率５０　Ｔ／ｍｒｒ？）　１０重量％を実施例１と同
様に成形し評価した。この物性を第１表に示したが、良
好な摩擦摩耗特性を示した。

実施例６ＰＯＭ７５重量％と実施例３て使用した高純度球状シリ
カ５重量％及び石炭ピッチ系ミルドファイバー（引張弾
性率５０Ｔ／ｍｍ）２０重量％を実施例１と同様に成形
し評価した。この物性を第１表に示したが、良好な摩擦
摩耗特性を示した。

実施例７ＰＯＭ７０重量％と実施例２で使用した高純度球状シリ
カ１０重量％及び石炭ピッチ系ミルドファイバー（引張
弾性率５０　Ｔ／ｍｎｆ）　２０重量％を実施例１と同
様に成形し評価した。ただし、摩擦摩耗試験条件はすべ
り速度４００ｍｍ／ｓｅｃ、荷重１５ｋｇとした。この
場合の条件をＮα２とする。

この物性を第１表に示したが、良好な摩擦摩耗特性を示
した。

実施例８ＰＯＭ７０重量％と実施例１で使用した高純度球状シリ
カ５重量％及び石炭ピッチ系チョツプドファイバー（引
張弾性率３０Ｔ／ｍゴ）２５重量％を実施例７と同様に
成形し評価した。この物性を第１表に示したが、良好な
摩擦摩耗特性を示した。

実施例９ＰＯＭ６５重量％と実施例３で使用した高純度球状シリ
カ１５重量％及び石油ピッチ系ミルドファイバー（引張
弾性率３Ｔ／ｍｍ）２０重量％を実施例７と同様に成形
し評価した。この物性を第１表に示したが、良好な摩擦
摩耗特性を示した。

実施例１０ＰＯＭ７０重量％と実施例１で使用した高純度球状シリ
カ１０重量％及び石油ピッチ系ミルドファイバー（引張
弾性率３Ｔ／ｍｒｄ）３０重量％を実施例７と同様に成
形し評価した。この物性を第１表に示したが、良好な摩
擦摩耗特性を示した。

比較例ＩＰＯＭ１００重量％を実施例１と同様に成形し、評価し
た。この物性を第２表に示したが、摩耗特性が不良であ
った。

比較例２ＰＯＭ６０重量％と実施例３で使用した高純度球状シリ
カ４０重量％を実施例１と同様に成形し、評価した。こ
の物性を第２表に示したが、摩擦摩耗特性は不良であっ
た。

比較例３ＰＯＭ９０重量％と球状溶融シリカ１０重量％を実施例
１と同様に成形し、評価した。この物性を第２表に示し
たが、摩耗特性は、比較例１に示した無添加の場合い比
べ、かなり向上しているものの、摩擦特性は本発明で用
いた球状非溶融シリカに比べ不良であった。

比較例４ＰＯＭ９０重量％とガラスピーズ１０重量％を実施例１
と同様に成形し、評価した。この物性を第２表に示した
が、摩擦摩耗特性は不良であった。

比較例５ＰＯＭ８０重量％とテフロン２０１ｉ量％を実施例１と
同様に成形し、評価した。この物性を第２表に示したが
、摩擦摩耗特性は満足出来るものの、機械的強度は満足
すべき値ではなかった。

比較例６ＰＯＭ８０重量％とＭｏ５ｔ２０重量％を実施例１と同
様に成形し、評価した。この物性を第２表に示したが、
摩擦摩耗特性は満足出来るものの、機械的強度は満足す
べき値ではなかった。

比較例７ＰＯＭ７０重量％と比較例３で使用した球状溶融シリカ
１０重量％及びＰＡＮ系ミルドファイバー（引張弾性率
２４Ｔ／ｍｍ）２０重量％を実施例７と同様に成形し、
評価した。この物性を第２表に示したが、摩耗係数は満
足すべきものではなかった。

比較例８ＰＯＭ７０重量％とガラスピーズ１０重量％及び石炭ピ
ッチ系ミルドファイバー（引張弾性率５０Ｔ／ｍｍ）２
０重量％を実施例７と同様に成形し、評価した。この物
性を第２表に示したが、摩耗係数は満足すべきものでは
ない。

〔発明の効果〕

本発明のポリアセタール樹脂組成物は、非常に優れた摩
擦摩耗特性を有しており、さらにピッチ系ＣＦを併用す
ることより、−段と摩擦特性を向上させることが出来る
。

さらに成形加工性も良好であり、摺動部材として実用性
の大きい成形材料である。

Claims

【特許請求の範囲】

（１）平均粒径が０．１〜１００μｍの高純度球状シリ
カを１〜３０重量％含有させてなるポリアセタール樹脂
組成物。
（２）平均粒径が０．１〜１００μｍの高純度球状シリ
カを１〜３０重量％に、さらにピッチ系ＣＦを３〜５０
％重量％含有させてなるポリアセタール樹脂組成物。