JPH0525389A - 摺動性樹脂組成物 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【目的】耐熱性、摩擦摩耗特性及び寸法安定性に優れ、
且つ、射出成形が可能な摺動性樹脂組成物を提供する。 【構成】ポリフェニレンサルファイド樹脂５０〜９０重
量％と、芳香族ジカルボン酸成分と、脂肪族ジアミン、
脂環族ジアミン、芳香族カルボン酸アミドより選ばれる
群の中の少なくとも一種との重縮合物を主成分とするポ
リアミド樹脂１０〜５０重量％と、を含有し、前記ポリ
フェニレンサルファイド樹脂中に前記ポリアミド樹脂を
球状ないしは粒状で分散した。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】本発明は、摺動性樹脂組成物に係
り、特に、耐熱性、摩擦摩耗特性及び寸法安定性に優
れ、且つ、射出形成が可能な摺動性樹脂組成物に関す
る。

【０００２】

【従来の技術】一般的に、カムや滑り軸受，軸受用保持
器等の摺動部品には、従来よりフェノール樹脂，ポリア
ミド樹脂，ポリアセタール樹脂，フッ素樹脂，これらの
樹脂にフッ素樹脂粉末，二硫化モリブデン，グラファイ
ト等の固体潤滑剤を混合した物質等が使用されている。

【０００３】また、特開昭６２−２５６８３０号公報に
開示されているように、芳香族ポリアミド系の樹脂を滑
り軸受や軸受用保持器等の摺動部品に用いることで、摺
動特性を向上した従来例が知られている。さらに、特開
昭６３−１７５０６５号公報に開示されているように、
耐熱性，耐薬品性に優れたポリフェニレンサルファイド
樹脂（以下、ＰＰＳ樹脂という）系を滑り軸受や軸受用
保持器等の摺動部品に用いることで、摺動特性を向上し
た従来例が知られている。

【０００４】

【発明が解決しようとする課題】しかしながら、特開昭
６２−２５６８３０号公報に開示されている従来例は、
芳香族ポリアミド樹脂自体の摺動特性が良好である反
面、吸水率が大きいため、吸水による寸法変化を起こし
易く、寸法安定性が劣るという問題があった。また、当
該芳香族ポリアミド樹脂は、高温で劣化し易いため、高
精度を要求される軸受部品や摺動部品に用いる材料とし
て適しているとはいえなかった。

【０００５】また、特開昭６３−１７５０６５号公報に
開示されている従来例は、ＰＰＳ樹脂は、耐熱性，耐薬
品性に優れ、吸水率も小さいという利点を有している反
面、ＰＰＳ樹脂自体の摩擦摩耗特性が必ずしも優れてい
るとはいえないという問題があった。このため、ＰＰＳ
樹脂系の摺動材料は、当該樹脂中に、例えば、ポリテト
ラフルオロエチレン，二硫化モリブデン，グラファイト
等の固体潤滑剤や、炭素繊維，芳香族ポリアミド繊維，
チタン酸カリウムウィスカー等の耐摩耗材を多量に混合
するか、または、潤滑油を混入することで摩擦摩耗特性
を改良している。従って、成形材料としての流動性を考
慮すると、それに含有するフィラー量にも自ずから限界
が生じるため、摺動特性の改善も制限されるという問題
があった。

【０００６】本発明は、このような問題を解決すること
を課題とするものであり、耐熱性、摩擦摩耗特性及び寸
法安定性に優れ、且つ、射出成形が可能な摺動性樹脂組
成物を提供することを目的とする。

【０００７】

【課題を解決するための手段】この目的を達成するため
に、本発明は、ＰＰＳ樹脂５０〜９０重量％と、芳香族
ジカルボン酸成分と、脂肪族ジアミン、脂環族ジアミ
ン、芳香族カルボン酸アミドより選ばれる群の中の少な
くとも一種との重縮合物を主成分とするポリアミド樹脂
（以下、含芳香族ポリアミド樹脂という）１０〜５０重
量％と、を含有し、前記ＰＰＳ樹脂中に前記含芳香族ポ
リアミド樹脂を球状ないしは粒状で分散したことを特徴
とする摺動性樹脂組成物を提供するものである。

【０００８】

【作用】本発明に係る摺動性樹脂組成物は、ＰＰＳ樹脂
５０〜９０重量％と、含芳香族ポリアミド樹脂１０〜５
０重量％と、を含有し、前記ＰＰＳ樹脂中に前記含芳香
族ポリアミド樹脂を球状ないしは粒状で分散したこと
で、耐熱性、摩擦摩耗特性及び寸法安定性に優れ、且
つ、射出成形が可能な摺動性樹脂組成物を提供すること
ができる。

【０００９】即ち、前記ＰＰＳ樹脂は、耐熱性，耐薬品
性に優れ、吸水率も小さいため、前記含芳香族ポリアミ
ド樹脂の欠点とされている吸水による寸法変化を抑制す
ることができる。また、前記含芳香族ポリアミド樹脂
は、耐摩擦摩耗性等の摺動特性に優れているため、前記
ＰＰＳ樹脂の欠点とされている耐摩擦摩耗性を改善する
ことができる。またさらに、本発明者らが鋭意研究を重
ねた結果、前記ＰＰＳ樹脂中に前記含芳香族ポリアミド
樹脂が球状ないしは粒状で分散することで、当該分散粒
子（含芳香族ポリアミド樹脂）が前記摺動性樹脂組成物
の摺動面において荷重を受けると共に、摩擦係数を低下
することを見出した。

【００１０】また、ＰＰＳ樹脂と含芳香族ポリアミド樹
脂は、融点が互いに近似しており、両者は、溶融混練に
好適である。前記ＰＰＳ樹脂の含有量が５０重量％未満
であると、ＰＰＳ樹脂の長所である耐熱性，耐薬品性及
び低吸水率に優れた性質を充分に発揮することができ
ず、吸水率及び寸法変化率が低下し、十分な寸法安定性
を付与することができない。さらに、摺動性樹脂組成物
の性質に変化がみられ、ＰＰＳ樹脂及び含芳香族ポリア
ミド樹脂がそれぞれ連続相をなす（いわゆる海海構造と
なる）傾向が強くなり、混練条件により相が不安定とな
る。また、良好な耐熱性を付与することができない。一
方、当該ＰＰＳ樹脂の含有量が９０重量％を越えると、
摩擦摩耗特性の十分な改善がなされない。このため、前
記ＰＰＳ樹脂の含有量を５０〜９０重量％と限定した。

【００１１】前記含芳香族ポリアミド樹脂の含有量が１
０重量％未満であると、含芳香族ポリアミド樹脂の長所
である耐摩擦摩耗性等の摺動特性に優れた性質を充分に
発揮することができず、摩擦摩耗特性の十分な改善がな
されない。一方、当該含芳香族ポリアミド樹脂の含有量
が５０重量％を越えると、吸水率，寸法変化率が低下
し、十分な寸法安定性を付与することができず、さら
に、摺動性樹脂組成物の性質に変化がみられ、ＰＰＳ樹
脂及び含芳香族ポリアミド樹脂がそれぞれ連続相をなす
傾向が強くなり、混練条件により相が不安定となる。こ
のため、前記含芳香族ポリアミド樹脂の含有量を１０〜
５０重量％と限定した。

【００１２】

【実施例】次に、本発明に係る一実施例について説明す
る。ＰＰＳ樹脂として、「フォートロン（登録商標）Ｋ
ＰＳ；呉羽化学工業（株）製」、含芳香族ポリアミド樹
脂として、「アーレン（登録商標）；三井石油化学工業
（株）製」、フッ素樹脂として、「テフロン（登録商
標）；三井デュポンフロロケミカル（株）製」、炭素を
主成分とする球状粒子として、「ベルパール（登録商
標）Ｃ２０００；鐘紡（株）製」、黒鉛として、「Ｂ
Ｆ；中越黒鉛社製」をそれぞれ用い、下記の表１に示す
割合で各原材料を溶融混練機にて混練し、摺動性樹脂組
成物（試験片Ｎｏ．＝実施例１〜実施例１３、及び比較
例１〜比較例１１）を作製した後、二軸押し出し機を使
用してペレットを作製した。この時、二軸押し出し機の
樹脂溶融部のバレル温度は、３２０〜３３５℃となるよ
うに設定して行った。ここで、前記摺動性樹脂組成物
は、ＰＰＳ樹脂がマトリックス（いわゆる海島構造の海
となる樹脂）となり、このＰＰＳ樹脂中に含芳香族ポリ
アミド樹脂が球状ないしは粒状で均一に分散した状態と
なっている。尚、表１では、含芳香族ポリアミド樹脂を
略して含芳香族ＰＡ樹脂と記した。

【００１３】

【表１】

【００１４】次いで、これらのペレットから、さらに射
出成形機を使用して、直径３０ｍｍ、厚さ２ｍｍの円板
状の試験片及び３ｍｍの円板状の試験片を作製した。こ
の時、射出成形機の樹脂溶融部のバレル温度は、３２０
〜３３５℃となるように設定して行った。次に、以下の
方法により摩擦摩耗特性試験、寸法安定性試験を行っ
た。 （摩擦摩耗特性試験）厚み３ｍｍの前記各試験片を用い
て、東洋ボールドウィン（株）製のスラスト型摩擦摩耗
試験機（ＭＯＤＥＬ−III −Ｅ）により、摩擦摩耗特性
試験を以下の条件で行い、５時間経過後の摩耗深さと動
摩擦係数を測定した。この結果を表２に示す。

【００１５】 試験用のシャフトの材質 Ｓ４５Ｃ 試験用のシャフトの形状 外径２５ｍｍ、内径２
０ｍｍ、高さ１５ｍｍの円筒形状 摺動面の粗さ １〜５Ｓ スラスト荷重の面圧 １０Ｋｇ／ｃｍ² また
は１５Ｋｇ／ｃｍ² 摺動速度 ２０ｍ／ｍｉｎ． 雰囲気温度 常温 摺動性樹脂組成物の表面粗さ ２〜６Ｓ （寸法安定性試験） 厚み２ｍｍの前記各試験片を用い、８５℃の熱水中に１
００時間放置した後の吸水率（％）及び寸法変化率
（％）を測定した。この結果を表２に示す。

【００１６】

【表２】

【００１７】表２より、実施例１〜実施例１３は、耐摩
擦摩耗性，寸法安定性共に、比較例１〜比較例１１より
良好な結果が得られることがわかる。これより、ＰＰＳ
樹脂の含有率が５０〜９０重量％、含芳香族ポリアミド
樹脂の含有率が１０〜５０重量％、を満たす試験片（実
施例１〜実施例４）及び、ＰＰＳ樹脂の含有率が５０〜
９０重量％、含芳香族ポリアミド樹脂の含有率が１０〜
５０重量％、を満たす摺動性樹脂組成物にフッ素樹脂，
炭素粒子，黒鉛のうち少なくとも一つを混合した試験片
（実施例５〜実施例１３）は、摩擦摩耗特性，寸法安定
性共に、優れていることが立証された。

【００１８】そして、実施例５〜実施例８は、実施例３
に比較して摩擦摩耗特性，寸法安定性共に、より優れて
いることがわかる。これより、ＰＰＳ樹脂５０〜９０重
量％、含芳香族ポリアミド樹脂１０〜５０重量％からな
る摺動性樹脂組成物に、フッ素樹脂を１〜２５重量％か
つ／または炭素粒子，黒鉛のうち少なくとも一つを１〜
１０重量％添加することで、さらに優れた耐熱性、摩擦
摩耗特性及び寸法安定性を付与し、且つ、射出成形が可
能な摺動性樹脂組成物を提供することができることが立
証された。

【００１９】また、比較例４〜比較例９のように、含芳
香族ポリアミド樹脂の代わりに、フッソ樹脂，炭素粒
子，黒鉛を添加した試験片は、実施例１に比較して摩耗
深さが劣ることがわかる。これより、含芳香族ポリアミ
ド樹脂は、耐摩擦摩耗性の向上に大きく関与しているこ
とがわかる。また、比較例１０及び比較例１１のよう
に、フッ素樹脂，炭素粒子，黒鉛の合計含有量が樹脂組
成物の５０重量％を越える試験片は、成形性が劣る。

【００２０】次に、摺動性樹脂組成物中に含有されるＰ
ＰＳ樹脂と含芳香族ポリアミド樹脂との割合（実施例１
〜実施例４及び比較例１〜比較例３の表２に示す結果）
による摩耗深さ（μｍ）、動摩擦係数（−）、吸水率
（％）及び寸法変化率（％）を各々図１〜図４に示す。
尚、図１〜図４共に、含芳香族ポリアミド樹脂の含有率
（重量％）を基準とした。

【００２１】図１は、含芳香族ポリアミド樹脂の含有率
（重量％）を基準とした摩耗深さ（μｍ）の変化を、図
２は、動摩擦係数（−）の変化を示した図である。図１
及び図２より、含芳香族ポリアミド樹脂の含有率が１０
重量％未満の場合は、摩耗深さが深く、動摩擦係数も大
きく、耐摩耗性が劣ることがわかるが、含芳香族ポリア
ミド樹脂の含有率が１０重量％以上となると、摩耗深さ
が極めて小さくなり、さらに、動摩擦係数も減少して耐
摩耗性が大幅に改善されることが立証された。そして、
特に、含芳香族ポリアミド樹脂の含有率が２０重量％以
上となると、動摩擦係数が極めて小さくなり、耐摩耗性
がさらに改善される。

【００２２】図３は、含芳香族ポリアミド樹脂の含有率
（重量％）を基準とした吸水率（％）の変化を、図４
は、寸法変化率（％）を示した図である。図３及び図４
より、含芳香族ポリアミド樹脂の含有率が５０重量％を
越えると、吸水率及び寸法変化率共に、含芳香族ポリア
ミド樹脂自体が示す値に近くなる。従って、吸水率及び
寸法変化率を抑制するためには、含芳香族ポリアミド樹
脂の含有率は、５０重量％以下にすることが必要である
ことがわかる。

【００２３】以上、図１〜図４の示す結果から、ＰＰＳ
樹脂の含有率を５０〜９０重量％、含芳香族ポリアミド
樹脂の含有率を１０〜５０重量％とすることで、耐熱
性、摩擦摩耗特性及び寸法安定性に優れ、且つ、射出成
形が可能な摺動性樹脂組成物を提供することができるこ
とが立証された。本発明に最適なＰＰＳ樹脂としては、
本実施例で用いたフォートロン（登録商標）ＫＰＳ；呉
羽化学工業（株）製のような直鎖状ＰＰＳ樹脂の他、ラ
イトン（登録商標）フィリップスペトロリアム社製等の
ような分岐状ＰＰＳ樹脂も挙げられる。

【００２４】また、本発明に最適な含芳香族ポリアミド
樹脂としては、テレフタル酸成分及び／又はテレフタル
酸以外の含芳香族ジカルボン酸成分からなるジカルボン
酸成分単位と、脂肪族ジアミン及び／又は脂環族ジアミ
ンからなるジアミン成分単位との重縮合物を主成分とす
るポリアミド樹脂をポリオレフィン（例えば、ポリエチ
レン）で変成してなる物質が使用される。当該含芳香族
ポリアミド樹脂の粒子の大きさは、溶融混練時のせん断
速度，温度，混練時間，ＰＰＳ樹脂の粘度，含芳香族ポ
リアミド樹脂の粘度等により変化するが、平均粒径とし
て１〜５０μｍ程度が好適であり、より好ましくは、１
０〜２０μｍ程度がよい。このような含芳香族ポリアミ
ド樹脂として、特に、本実施例で用いたアーレン（登録
商標）；三井石油化学工業（株）製は、示差走査熱量分
析において、３２０℃付近の融点に対応する吸熱ピーク
を示し、ＰＰＳ樹脂の融点（約２８５℃）と比較的近い
ことにより、ＰＰＳ樹脂との溶融混練が容易である。

【００２５】そして、本発明に最適なフッ素樹脂として
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−エチレン共重合体や、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等があ
る。そして、その中でもポリテトラフルオロエチレン
（以下、ＰＴＦＥと記す）が優れており、特に、その平
均粒径が３０μｍ未満の滑剤級ＰＴＦＥ粉末が好適であ
る。この滑剤級ＰＴＦＥ粉末としては、本実施例で用い
たテフロン（登録商標）；三井デュポンフロロケミカル
（株）製の他、ルブロン（登録商標）；ダイキン工業
（株）等が挙げられる。

【００２６】また、本発明に最適な炭素を主成分とする
球状粒子としては、等方性無定形炭素粒子が挙げられ
る。この等方性無定形炭素粒子は、例えば、特開昭５７
−１７７０１１号公報及び特開昭５８−１７１１４号公
報に開示されているように、フェノール類を用い、不活
性雰囲気中で球状のフェノール硬化物粒子を、５００℃
以上の高温で焼成して炭化させて得られる平均粒径が１
〜３０μｍ程度の粒子が挙げられる。この粒子のうち、
６００〜２０００℃で熱処理されたものは、特に摩擦摩
耗特性が優れている。そして、形状が球形であることか
ら流動性が良好であり、樹脂等に配合すると極めて均一
に分散され、滑らかな表面を得ることができる。

【００２７】そして、本発明に最適な黒鉛としては、そ
の平均粒径が１〜１０μｍ程度のものが挙げられる。ま
た、本発明に係る摺動性樹脂組成物は、前記ＰＰＳ樹
脂，含芳香族ポリアミド樹脂，フッ素樹脂，炭素粒子及
び黒鉛の他、所望により、相溶化剤，離型剤，安定剤，
流動性改良剤，着色剤，カップリング剤，帯電防止剤等
の各種添加剤や、各種繊維を含む補強剤を添加すること
を妨げない。

【００２８】尚、摺動性樹脂組成物の原材料の配合手段
は、特に限定されるものではなく、各々の原材料を別々
に溶融混練機に供給してもよく、また、ヘンシェルミキ
サーやリボンブレンダー等で予備混合してから溶融混練
機に供給してもよい。そして、本発明に係る摺動性樹脂
組成物は、耐熱性、摩擦摩耗特性及び寸法安定性に優
れ、且つ、射出成形が可能であり、滑り軸受やカム等の
摺動部，軸受用保持器等，あるいは、他の摺動部品等に
使用することで、その効果を発揮することができる。

【００２９】

【発明の効果】以上説明したように、本発明に係る摺動
性樹脂組成物によれば、ＰＰＳ樹脂５０〜９０重量％
と、含芳香族ポリアミド樹脂１０〜５０重量％と、を含
有したことで、前記ＰＰＳ樹脂が前記含芳香族ポリアミ
ド樹脂の欠点である吸水による寸法変化を抑制し、ま
た、当該含芳香族ポリアミド樹脂が前記ＰＰＳ樹脂の欠
点である耐摩擦摩耗性を改善することができる。さら
に、前記ＰＰＳ樹脂中に前記含芳香族ポリアミド樹脂を
球状ないしは粒状で分散したことで、当該分散粒子が前
記摺動性樹脂組成物の摺動面において荷重を受けると共
に、摩擦係数を低下することができる。この結果、耐熱
性、摩擦摩耗特性及び寸法安定性に優れ、且つ、射出成
形が可能な摺動性樹脂組成物を提供することができる。

【図面の簡単な説明】

【図１】含芳香族ポリアミド樹脂の含有率による摩耗深
さの変化を示す図である。

【図２】含芳香族ポリアミド樹脂の含有率による動摩擦
係数の変化を示す図である。

【図３】含芳香族ポリアミド樹脂の含有率による吸水率
の変化を示す図である。

【図４】含芳香族ポリアミド樹脂の含有率による寸法変
化率を示す図である。

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 【請求項１】 ポリフェニレンサルファイド樹脂５０〜
   ９０重量％と、芳香族ジカルボン酸成分と、脂肪族ジア
   ミン、脂環族ジアミン、芳香族カルボン酸アミドより選
   ばれる群の中の少なくとも一種との重縮合物を主成分と
   するポリアミド樹脂１０〜５０重量％と、を含有し、前
   記ポリフェニレンサルファイド樹脂中に前記ポリアミド
   樹脂を球状ないしは粒状で分散したことを特徴とする摺
   動性樹脂組成物。