JPH05194844A

JPH05194844A - ポリアミド樹脂組成物

Info

Publication number: JPH05194844A
Application number: JP4031331A
Authority: JP
Inventors: Akihiko Morikawa; 明彦森川; Takatoshi Ishigaki; 卓俊石垣; Hiroshi Nakamura; 洋中村; Hideji Tsuchikawa; 秀治土川
Original assignee: Japan Synthetic Rubber Co Ltd
Current assignee: JSR Corp
Priority date: 1992-01-23
Filing date: 1992-01-23
Publication date: 1993-08-03

Abstract

(57)【要約】【構成】（Ａ）ポリアミド樹脂９８〜３５重量％
（Ｂ）炭素繊維０．５〜５０重量％（Ｃ）芳香族ポリア
ミド繊維０．５〜２５重量％（Ｄ）フルオロカ−ボン重
合体０．５〜３０重量％（Ｅ）高密度ポリエチレン０．
５〜３０重量％からなるポリアミド樹脂組成物。【効果】機械的特性および耐熱性に優れ、摺動特性、
特に高温使用時において動摩擦係数が小さく、自己摩耗
量および相手材摩耗量の少ないポリアミド樹脂組成物を
提供するものである。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【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、特に高温使
用環境下での自己摩耗、および相手材金属の摩耗が少な
く、摩擦係数が小さく、かつ優れた機械的特性、耐熱性
を有する摺動部材用ポリアミド樹脂組成物に関する。

【０００２】

【従来の技術】近年、プラスチック性の摺動部材は、非
潤滑系で過酷な荷重及び高い雰囲気温度下、激しい摩耗
を受けるベアリング、軸受け等に用途が拡大している。
一般に、軸受け等の摺動部品にプラスチックを適用する
場合は、動摩擦係数が小さい、自己摩耗が少ない、限界
ＰＶ値が高い、相手材金属の摩耗が少ないという摺動特
性以外にも剛性や耐クリープ性及び耐熱性が要求され
る。

【０００３】炭素繊維強化ポリアミド樹脂は機械的特
性、耐熱性及び耐摩擦・耐摩耗性に優れた樹脂組成物で
あり、なかでも特開昭６１年第１８８４６０号公報の記
載には、炭素繊維強化ポリテトラメチレンアジパミド
（ナイロン４６）は優れた摩擦摩耗特性、耐熱性及び機
械的特性を示すことが提案されており、上記の用途に好
適である。しかしながら、なお摩擦係数が高く、自己摩
耗量が未だ充分小さく、特にアルミニウム等の比較的柔
らかい相手材金属の摩耗が大きいという欠点があった。

【０００４】上記欠点を解決する方法としては、特開昭
５３年第１０８１４２号公報の記載には、ポリアミド樹
脂に炭素繊維と液体潤滑剤を含浸した結晶性ポリオレフ
ィン粉末を配合する方法が提案されており、またポリア
ミド樹脂及び炭素繊維にポリテトラフルオロエチレン、
あるいはポリテトラフルオロエチレンおよび高密度ポリ
エチレン、あるいは二硫化モリブデン、あるいはグラフ
ァイトなどを配合する方法も知られている。

【０００５】

【発明が解決しようとする課題】しかしながら、ポリテ
トラメチレンアジパミド及び炭素繊維に二硫化モリブデ
ン、グラファイトを添加しても、摺動特性の改良にあま
り効果はなく、ポリテトラフルオロエチレン、あるいは
ポリテトラフルオロエチレン及び高密度ポリエチレンを
添加した場合、室温における摺動特性は改良されるもの
の、高温環境下における摺動特性は改良されなかった。
すなわち、本発明は炭素繊維強化ポリテトラメチレンア
ジパミドの摺動特性を改良すること、特に高温下での自
己摩耗量が少なく、摩擦係数が小さく、相手材金属の摩
耗の少ないポリアミド樹脂組成物を提供することを目的
とする。

【０００６】

【課題を解決するための手段】本発明者らは、上記欠点
を改良するために鋭意努力した結果、ポリテトラメチレ
ンアジパミドに炭素繊維、芳香族ポリアミド繊維、フル
オロカーボン重合体及び高密度ポリエチレンを配合する
ことにより機械的特性、耐熱性に優れ、室温における自
己摩耗量、相手材金属摩耗量が少なく、摩擦係数が小さ
く、また、驚くべきことに、特に高温における自己摩耗
量、相手材金属（特にアルミニウム）摩耗量が著しく少
なく、摩擦係数の小さいポリアミド樹脂組成物が得られ
ることを見出し本発明を完成するに至った。

【０００７】すなわち本発明は，（Ａ）ポリテトラメチ
レンアジパミド樹脂９８〜３５重量％、（Ｂ）炭素繊維
０．５〜５０重量％、（Ｃ）芳香族ポリアミド繊維０．
５〜２５重量％、（Ｄ）フルオロカーボン重合体０．５
〜３０重量％、および（Ｅ）高密度ポリエチレン０．５
〜３０重量％を配合することを特徴とするポリアミド樹
脂組成物である。

【０００８】本発明で用いられる（Ａ）ポリテトラメチ
レンアジパミド（ナイロン４６）はテトラメチレンジア
ミンとアジピン酸とから得られるポリテトラメチレンア
ジパミドおよびポリテトラメチレンアジパミド単位を主
たる構成成分とする共重合ポリアミドを含む。

【０００９】共重合成分の代表例として、６-アミノカ
プロン酸、１１-アミノウンデカン酸、１２-アミノウン
デカン酸、パラアミノメチル安息香酸などのアミノ酸、
ε-カプロラクタム、ω-ラウリルラクタムなどのラクタ
ム、ヘキサメチレンジアミン、ウンデカメチレンジアミ
ン、ドデカメチレンジアミン、２,２,４-／２,４,４-ト
リメチルヘキサメチレンジアミン、５-メチルノナメチ
レンジアミン、メタキシレンジアミン、パラキシレンジ
アミン、１,３-ビス（アミノメチル）シクロヘキサン、
１,４-ビス（アミノメチル）シクロヘキサン、１-アミ
ノ-３-アミノメチル-３,５,５-トリメチルシクロヘキサ
ン、ビス（３-メチル-４-アミノシクロヘキシル）メタ
ン、２,２-ビス（アミノプロシル）ピペラジン、アミノ
エチルピペラジンなどのジアミンとアジピン酸、スベリ
ン酸、アゼライン酸、セバシン酸、ドデカン２酸、テレ
フタル酸、イソフタル酸、２-クロルテレフタル酸、２-
メチルテレフタル酸、５-メチルイソフタル酸、５-ナト
リウムスルホイソフタル酸、ヘキサヒドロテレフタル
酸、ヘキサヒドロイソフタル酸、ジグリコ−ル酸などの
ジカルボン酸などを挙げることができ、また混合成分と
して用いる他のポリアミドはこれらの成分からなるもの
を挙げることができる。

【００１０】ポリテトラメチレンアジパミドの重合度に
ついては特に制限はないが、２５℃、９６％硫酸中、１
ｇ／ｄｌにおける相対粘度が２から６の範囲内にあるポ
リテトラメチレンアジパミドが好ましく用いられる。本
発明の（Ａ）ポリテトラメチレンアジパミドにはポリカ
プロアミド（ナイロン６）、ポリヘキサメチレンアジパ
ミド（ナイロン６６）、ポリヘキサメチレンセバカミド
（ナイロン６１０）、ポリウンデカンアミド（ナイロン
１１）、ポリドデカンアミド（ナイロン１２）、ポリヘ
キサメチレンアジパミド／ヘキサメチレンテレフタルア
ミド共重合体（ナイロン６６／６Ｔ）そしてこれらポリ
アミドの混合物などを添加してもよい。

【００１１】（Ａ）ポリテトラメチレンアジパミドの本
発明組成物における配合量は９８〜３５重量％であり、
好ましくは９３〜３５重量％、さらに好ましくは８８〜
５０重量％である。ポリテトラメチレンアジパミドの配
合量が３５重量％未満では得られる組成物の機械的性質
の低下が著しく、９８％を超える場合には摺動特性の改
良効果が少ない。

【００１２】本発明で用いられる（Ｂ）炭素繊維として
は、例えばポリアクリロニトリルフィラメント、レーヨ
ンフィラメントまたは石油ピッチを焼成して得られる炭
素繊維が挙げられ、特にポリアクリロニトリルフィラメ
ントを焼成して得られるものが好ましい。これらの炭素
繊維はオゾンまたは電解酸化などにより表面処理し、エ
ポキシ樹脂、ポリアミド樹脂などの収束剤で処理したも
のが好ましい。

【００１３】炭素繊維の繊維径は０．１〜３０μの範囲
が好ましく、さらに好ましくは１〜２０μであり、繊維
長は０．１〜２０ｍｍ、好ましくは０．５〜１０ｍｍで
ある。成形品中の炭素繊維の平均繊維長は５０〜３００
μが好ましく、さらに好ましくは１００〜１０００μ、
アスペクト比１０〜１００のものが好ましい。（Ｂ）炭
素繊維の本発明組成物における配合量は、０．５〜５０
重量％であり、好ましくは３〜４０重量％、さらに好ま
しくは５〜２０重量％であり、配合量が４０重量％を超
えると、二軸押出機によるペレット化がむづかしく、配
合量が５重量％未満では、得られる組成物の機械的強度
が充分でない。

【００１４】本発明で用いられる（Ｃ）芳香族ポリアミ
ド繊維としては、芳香族ジアミン、好ましくはパラフェ
ニレンジアミンと芳香族ジカルボン酸、好ましくはテレ
フタル酸との共重合体からなるものを挙げることができ
る。芳香族ポリアミト繊維の繊維径としては特に限定さ
れないが、好ましくは３０μ以下、特に好ましくは、１
５μ以下である。芳香族ポリアミド繊維の繊維長は、好
ましくは６ｍｍ、特に好ましくは３ｍｍ以下である。芳
香族ポリアミドの繊維長は６ｍｍを超えると組成物の流
動性が劣り、また押出機によるペレット化が難しいため
好ましくない。

【００１５】上記芳香族ポリアミド繊維の本発明組成物
における配合量は０．５〜２５重量％であり、好ましく
は１〜２０重量％、さらに好ましくは３〜１５重量％で
ある。芳香族ポリアミド繊維の配合量が０．５重量％未
満では高温における自己摩耗量及び相手材摩耗量の改善
が充分でなく、２５重量％を超えると得られる組成物の
押出機によるペレット化が難しい。

【００１６】本発明で用いられる（Ｄ）フルオロカーボ
ン重合体の例としてはポリテトラフルオロエチレン、テ
トラフルオロエチレン−ヘキサフルオロプロピレン共重
合体、ポリトリクロロフルオロエチレン、テトラフルオ
ロエチレン−パーフルオロアルキルビニルエーテル共重
合体などがあげられるが、特に、ポリテトラフルオロエ
チレン（以下ＰＴＦＥと略す）が好ましい。特にＰＴＦ
Ｅの中でも平均粒子径は３０μ以下のものが好ましく、
さらに好ましくは２０μ以下である。上記フルオロカー
ボン重合体の本発明組成物における配合量は、０．５〜
３０重量％であり、好ましくは２〜２５重量％であり、
さらに好ましくは３〜２０重量％である。フルオロカー
ボン重合体の配合量が３重量％未満では自己摩耗量、動
摩擦係数の改良効果が充分でなく、２５重量％を超える
と得られる組成物の機械的強度の低下が著しく好ましく
ない。

【００１７】本発明で用いられる（Ｅ）高密度ポリエチ
レン（以下ＨＤＰＥと略す）としては特に制限がない
が、エチレンを中圧法（３０〜気圧の条件下）または
低圧法（常圧で１００℃以下の条件下）にて得られるも
ので密度が０．９３ｇ／ｃｍ³以上のものが通常用いら
れる。上記ＨＤＰＥとしては粉末状、ペレット状のいず
れも用いることができ、その分子量としては５００００
以上のものが好ましい。分子量が５００００以上になる
と組成物の押出機における混合過程、あるいは射出成形
時に剪断応力により変形し、薄層化、フィルム状化する
のを防ぐことができ、成形品表面でのＨＤＰＥの剥離を
防ぐことができる。上記ＨＤＰＥの本発明組成物におけ
る配合量は、０．５〜３０重量％であり、好ましくは１
〜１５重量％であり、さらに好ましくは２〜１０重量％
である。ＨＤＰＥの配合量が０．５重量％未満では摺動
特性の改良が充分でなく、３０重量％を超えると得られ
る組成物の機械的強度の低下が著しい。

【００１８】本発明のポリアミド樹脂組成物には、その
成形性、物性を損なわない限りにおいて他の成分、例え
ば顔料、染料、炭素繊維及び芳香族ポリアミド繊維以外
の充填材、熱安定剤、酸化防止剤、紫外線吸収剤、滑
剤、結晶核剤、離型剤、可塑剤、難燃剤、帯電防止剤そ
の他重合体などを添加することができる。

【００１９】本発明のポリアミド樹脂組成物の配合方法
は特に制限されるものではなく、通常の公知の方法を採
用することができる。すなわち本発明の組成物の成分
（Ａ）〜（Ｅ）をペレット、粉末、細片状態などで、高
速攪拌機などを用いて均一混合した後、充分な混練能力
のある１軸または多軸の押出機で溶融混練する方法およ
びバンバリーミキサー等のインターナルミキサーを用い
て溶融混練する方法が最も一般的である。特に好ましい
配合方法としては、２軸押出機を用い（Ａ）（Ｃ）
（Ｄ）（Ｅ）成分を２軸押出機のホッパーに投入し、溶
融した後、サイドフィーダーより（Ｂ）成分を添加し、
さらに混合する方法である。したがって、本発明のポリ
アミド樹脂組成物は高温環境下で使用される軸受け、ス
ライダー、ギヤ等の摺動部材に好適なものである

【００２０】（実施例および比較例）以下、実施例およ
び比較例により本発明をさらに詳細に説明するが、本発
明はこれらに限定されるものではない。なお、実施例お
よび比較例中の諸物性は以下の測定法によった。ペレット化性二軸押出機で樹脂組成物を溶融混練しペレット化した時
の成形性及びペレット形状を以下の様に評価した。 ○：良好 △：やや悪い ×：悪い

【００２１】摩擦・摩耗試験鈴木式摩擦・摩耗試験機を用い、相手材としてアルミ材
を用いた。試験片は外径２５．６ｍｍ、内径２０．０ｍ
ｍ、高さ１５ｍｍの中空円筒状試験片を用い、相手材も
同様のものを用い，以下の摩擦・摩耗特性を評価した。
摩擦・摩耗試験は室温及び１３０℃の両方で評価した。（イ）動摩擦係数荷重１０ｋｇ（面圧５ｋｇｆ／ｃｍ²）、速度１０ｃｍ
／ｓの条件で測定した。（ロ）自己摩耗量（比摩耗
量）荷重１０ｋｇ（面圧５ｋｇｆ／ｃｍ²）、速度１０ｃｍ
／ｓ、摩擦距離４ｋｍ（摩擦時間１１ｈｒ）した後の樹
脂試験片重量の減少を測定し、以下に掲げる式（１）よ
り算出される比摩耗量で定義した。（ハ）相手材（アルミニウム）摩耗量荷重１０ｋｇ（面圧５ｋｇｆ／ｃｍ²）、速度１０ｃｍ
／ｓ、摩擦距離４ｋｍ（摩擦時間１１ｈｒ）した後のア
ルミ材試験片重量の減少を測定した。

【００２２】引張試験ＡＳＴＭＤ６３６に従って測定した。曲げ試験ＡＳＴＭＤ７９０に従って測定した。アイゾッド衝撃強さＡＳＴＭＤ２５６に従って、厚み１／８インチ、ノッ
チ付きで測定した。熱変形温度ＡＳＴＭＤ６４８（２４６ｐｓｉ）に従って測定し
た。使用した配合原料は以下の通りである。ポリテトラメチレンアジパミド（表中にはナイロン４６
と表記）：オランダ国、ＤＳＭ社製、スタニールＫＳ３
００（相対粘度３．５、９６％硫酸、濃度１ｇ／ｄｌに
おいて測定）

【００２３】炭素繊維：東邦レーヨン（株）社製，ベス
ファイトＨＴＡ−Ｃ６−ＮＲＳ（ポリアクリロニトリル
系炭素繊維、繊維径７μ、繊維長６ｍｍ）芳香族ポリアミド繊維：帝人（株）社製，テクノーラ
Ｔ−３２２（パラ系アラミド繊維、繊維長１ｍｍ、繊維
径１２μ）フルオロカーボン重合体：旭硝子（株）社製、フルオン
Ｌ−１６９Ｊ（ポリテトラフルオロエチレン粉末、平
均粒子径５μ）高密度ポリエチレン：三井石油化学工業（株）社製、Ｈ
ｉ−Ｚｅｘ３３００ＦＰ（平均分子量５５０００、平均
粒子径３０μ）

【００２４】（実施例１〜７、比較例１〜４）表１に示
す配合処方で、各成分をヘンシェルミキサーを用いて混
合した後、約３００℃の温度で２軸押出機を用いて溶融
混練しペレット状組成物を得た。得られたペレットを、
除湿乾燥機で８０℃、２４時間乾燥し、ペレット中の水
分が０．０５％以下であることを確認した後、射出成形
によりシリンダー温度３２０℃、金型温度８０℃の条件
で物性測定用試験片を成形し、測定に供した。結果を表
１に示す。

【００２５】

【表１】

【００２６】実施例１〜７はいずれも、優れた機械的特
性及び高い熱変形温度（耐熱性）を示し室温において動
摩擦係数が低く、比摩耗量、相手材摩耗量が小さい。さ
らに驚くべきことに、１３０℃における動摩擦係数、比
摩耗量が室温よりも小さく、相手材摩耗量も少ない。比
較例１は芳香族ポリアミド繊維が添加されていないた
め、１３０℃に比摩耗量および相手材摩耗量が大きい。
比較例２は芳香族ポリアミド繊維の添加量が特許請求の
範囲より大きいために、二軸押出機におけるペレット化
ができず、物性測定できなかった。比較例３は芳香族ポ
リアミド繊維及びＨＤＰＥが添加されていないため室温
および１３０℃の両方において摺動特性が劣る。比較例
４は炭素繊維の添加量が特許請求の範囲より大きいため
に、二軸押出機におけるペレット化ができず、物性測定
できなかった。。

【００２７】

【発明の効果】実施例で具体的に示したように、本発明
は（Ａ）ポリアミド樹脂９８〜３５重量％（Ｂ）炭素繊
維０．５〜５０重量％（Ｃ）芳香族ポリアミド繊維０．
５〜２５重量％（Ｄ）フルオロカーボン重合体０．５〜
３０重量％（Ｅ）高密度ポリエチレン０．５〜３０重量
％からなる、機械的特性、耐熱性に優れ、摺動特性、特
に高温使用時において動摩擦係数が小さく自己摩耗量及
び相手材摩耗量の少ないポリアミド樹脂組成物を提供す
るものである。

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (51)Int.Cl.⁵ 識別記号庁内整理番号ＦＩ技術表示箇所Ｃ０８Ｌ 27:12 9166−4Ｊ 23:06） (72)発明者土川秀治東京都中央区築地二丁目11番24号日本合成ゴム株式会社内

Claims

【特許請求の範囲】

【請求項１】（Ａ）ポリテトラメチレンアジパミド樹
脂９８〜３５重量％（Ｂ）炭素繊維０．５〜５０重量％（Ｃ）芳香族ポリアミド繊維０．５〜２５重量％（Ｄ）フルオロカーボン重合体０．５〜３０重量％およ
び（Ｅ）高密度ポリエチレン０．５〜３０重量％〔ただし（Ａ）＋（Ｂ）＋（Ｃ）＋（Ｄ）＋（Ｅ）＝１
００重量％〕から成るポリアミド樹脂組成物