JPH0753851A - 樹脂組成物 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【目的】 耐摩耗性に優れたポリエステル系成形用樹脂
の開発。 【構成】 ポリブチレン―２，６―ナフタレンジカルボ
キシレート樹脂１００重量部当り、炭素繊維を２〜５０
重量部配合すると、組成物の耐熱性、機械的特性及び耐
摩耗性が向上する。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】本発明は樹脂組成物に関し、さら
に詳しくは優れた耐熱性、機械的特性及び摺動性を示す
ポリテトラメチレン―２，６―ナフタレンジカルボキシ
レート（以下ＰＢＮと略す）樹脂に関する。

【０００２】

【従来の技術】プラスチック材料は、一般に自己潤滑性
が優れ、軽量であるうえ摺動時の騒音が少ないため、軸
受、歯車、カム、ローラー等の摺動部品において金属の
代替材料として用途を展開しつつある。しかしながら、
プラスチック材料は金属材料に比べ、耐熱性が低い、剛
性等の機械的特性が劣るという欠点を有しているため、
比較的低負荷の部品にその用途が限定されており、耐熱
性や機械的特性が優れ、高い負荷のかかる摺動部品とし
て使用できるプラスチック材料が嘱望されている。

【０００３】これらの要求を満足し得る材料としてポリ
テトラメチレン―２，６―ナフタレンジカルボキシレー
ト（ＰＢＮ）樹脂があげられる。ＰＢＮ樹脂は、ポリテ
トラメチレンテレフタレート（ＰＢＴ）樹脂で代表され
るポリエステル樹脂の中でも耐熱性、機械的特性、耐酸
化性及び耐薬品性に特に優れるため、有用なエンジニア
リングプラスチックとしてその利用上の価値が大きいと
考えられている。

【０００４】しかしながら、ＰＢＮ樹脂だけで高度化す
る材料への要求に対応して高負荷で使用される摺動部品
へ適用しようとした場合、必ずしも十分な特性を示すと
は限らず、またその耐熱性、機械的特性を高めるためガ
ラス繊維で補強した場合には耐摩耗性が劣ってくる等の
欠点が生じる。

【０００５】

【発明の目的】本発明は上述の事情を背景としてなされ
たものであり、摺動特性に優れたＰＢＮ樹脂組成物を得
る点にある。

【０００６】

【発明の構成】本発明者らは、ＰＢＮ樹脂の摺動特性を
改良すべく鋭意研究した結果、炭素繊維により補強され
たＰＢＮ樹脂組成物が上述の目的に合致することを見い
だし本発明に到達した。

【０００７】すなわち、本発明の樹脂組成物は、（Ａ）
ポリテトラメチレン―２，６―ナフタレンジカルボキシ
レート樹脂１００重量部当たり、（Ｂ）炭素繊維２〜５
０重量部を配合してなる樹脂組成物である。

【０００８】本発明を説明する。

【０００９】本発明に用いられる（Ａ）成分のポリテト
ラメチレン―２，６―ナフタレンジカルボキシレート
は、その主たる酸成分が２，６―ナフタレンジカルボン
酸であり、主たるジオール成分がテトラメチレングリコ
ールよりなるポリエステル、すなわち繰り返し単位の全
部または大部分（通常９０モル％以上、好ましくは９５
モル％以上）がポリテトラメチレン―２，６―ナフタレ
ンジカルボキシレートであるポリエステルである。

【００１０】またこのポリテトラメチレン―２，６―ナ
フタレンジカルボキシレートは一部を共重合成分で置換
したものでもよく、そのような共重合成分としては、テ
レフタル酸、イソフタル酸、フタル酸、メチルテレフタ
ル酸、メチルイソフタル酸等のフタル酸誘導体；２，７
―ナフタレンジカルボン酸、１，５―ナフタレンジカル
ボン酸等のナフタレンジカルボン酸およびその誘導体；
４，４′―ジフェニルジカルボン酸、３，４′―ジフェ
ニルジカルボン酸等のジフェニルカルボン酸およびその
誘導体；４，４′―ジフェノキシメタンジカルボン酸、
４，４′―ジフェノキシエタンジカルボン酸等の芳香族
ジカルボン酸；コハク酸、アジピン酸、セバチン酸、ア
ゼライン酸、デカンジカルボン酸、シクロヘキサンジカ
ルボン酸等の脂肪族または脂環族ジカルボン酸；エチレ
ングリコール、プロピレングリコール、ヘキサメチレン
グリコール、ネオペンチルグリコール等の脂肪族ジオー
ル；１，４―シクロヘキサンジメタノール等の脂環族ジ
オール；ハイドロキノン、レゾルシン等のジヒドロキシ
ベンゼンおよびその誘導体；２，２―ビス（４―ヒドロ
キシフェニル）プロパン、２，２―ビス（４―ヒドロキ
シフェニル）スルホン等のビスフェノール化合物；ビス
フェノール化合物とエチレングリコール等のグリコール
とから得られるエーテルジオール等の芳香族ジオール；
ε―オキシカプロン酸、ヒドロキシ安息香酸、ヒドロキ
シエトキシ安息香酸等のオキシジカルボン酸等があげら
れる。

【００１１】また、このポリテトラメチレン―２，６―
ナフタレンジカルボキシレートが実質的に成形性能を失
わない範囲で３官能以上の化合物、たとえばグリセリ
ン、トリメチルプロパン、ペンタエリスリトール、トリ
メリット酸、ピロメリット酸等を共重合してもよい。

【００１２】本発明に用いられるポリテトラメチレン―
２，６―ナフタレンジカルボキシレートの極限粘度は、
ｏ―クロロフェノールを用い３５℃で測定したとき、
０．５以上のものを用いることができるが、０．６以上
の極限粘度を持つものが好ましい。

【００１３】本発明に用いられるポリテトラメチレン―
２，６―ナフタレンジカルボキシレートは通常のポリエ
ステルの製造方法、例えば溶融重縮合反応またはこれと
固相重縮合反応とを組合せた方法等によって製造でき
る。例えば、２，６―ナフタレンジカルボン酸またはそ
のエステル形成性誘導体（例えばジメチルエステル、モ
ノメチルエステル等の低級アルキルエステル）とテトラ
メチレングリコールまたはそのエステル形成性誘導体と
を触媒の存在下、加熱反応させ、得られる２，６―ナフ
タレンジカルボン酸のグリコールエステルを触媒の存在
下、所定の重合度まで重合反応させる方法によってポリ
テトラメチレン―２，６―ナフタレンジカルボキシレー
トを製造することができる。

【００１４】本発明に用いられる（Ｂ）成分の炭素繊維
は、ポリアクリロニトリルを原料としたＰＡＮ系または
ピッチ系のものを用いることができる。この炭素繊維の
形状は通常用いられる長繊維状でも短繊維状でもよい
が、その繊維径は平均２〜２０μｍの範囲のものが好ま
しく、短繊維状のものは２０００〜２００００本を集束
剤で束ねたものが好ましい。この炭素繊維に極性基を付
与し、エポキシシラン系等のカップリング剤で処理した
ものが強度を向上させる上でも効果がある。

【００１５】ＰＢＮ樹脂は、荷重たわみ温度（ＨＤＴ）
で見られる耐熱性は比較的低い値しか示さない。そのＨ
ＤＴの値を向上させるため通常よく行われるようにガラ
ス繊維で補強すると、ＨＤＴの値は上昇するが耐摩耗性
等が劣るようになる。しかし、ＰＢＮ樹脂に（Ｂ）成分
の炭素繊維を配合すると、その耐摩耗性を損わずにＨＤ
Ｔの値が向上し、さらに高負荷での摺動部品の耐久性を
示す限界ＰＶ値を上昇させる。すなわち、その耐熱性、
摺動特性が改良されてより過酷な条件でも使用が可能な
ＰＢＮ樹脂組成物が得られる。

【００１６】本発明における（Ｂ）成分の炭素繊維の配
合量は、（Ａ）ＰＢＮ樹脂１００重量部当たり、２〜５
０重量部である。この配合量が２重量部より少ないとき
には目的とする耐熱性、摺動特性の改良効果が得られ
ず、５０重量部を超えるとその押出加工性や組成物の流
動性が著しく劣ってくる。

【００１７】本発明の樹脂組成物には、必要に応じて顔
料その他の配合剤をその効果の発現量添加してもよい。
このような配合剤としては充填剤、例えばガラス繊維、
アラミド繊維、炭素繊維、スチール繊維、アスベスト、
セラミック繊維、チタン酸カリウムウィスカー、ボロン
ウィスカー等の繊維状物、カオリン、クレー、ウォラス
トナイト、タルク、マイカ、炭酸カルシウム、硫酸バリ
ウム、ガラスビーズ、ガラスフレークス等の粉末状、粒
状あるいは板状の無機充填剤が例示できる。

【００１８】これらの充填剤は、通常補強材、表面改質
材として、あるいは電気的、熱的特性等の改質を目的と
して配合されるが、配合による効果発現の最少量と過剰
配合による組成物本来の優れた特性、成形上の利点を損
失しない範囲で配合されるべきである。

【００１９】また難燃剤、例えば臭素化ポリスチレン、
臭素化ポリフェニレンエーテル、臭素化エポキシ、臭素
化ビスフェノール―Ａ―ジグリシジルエーテルおよびそ
のオリゴマー、臭素化ビスフェノール―Ａを原料として
製造されるポリカーボネートオリゴマー、臭素化ビスフ
ェニルエーテル、臭素化ジフタルイミド化合物、塩素化
ヘキサペンタジエンの２量体等のハロゲン含有化合物；
赤リン、トリフェニルホスフェート等のリン化合物；ホ
スホン酸アミド等のリン―窒素化合物；メラミン、メラ
ム、メレム、メロン、シアヌール酸、シアヌール酸メラ
ミン等のトリアジン化合物；水素化アルミニウム、水酸
化マグネシウム、ドーソナイト、２水和石コウ等の金属
酸化物や上記ハロゲン含有化合物との併用または単独で
用いられる難燃助剤、例えば三酸化アンチモン等のアン
チモン化合物、酸化ホウ素、酸化鉄等の金属酸化物等の
配合が可能である。

【００２０】更に、耐熱性向上を目的としてヒンダード
フェノール化合物、芳香族アミン化合物、有機リン化合
物、硫黄化合物等の酸化防止剤あるいは熱安定剤を添加
することもできる。また溶融粘度安定性、耐加水分解性
の改良等の目的には、各種のエポキシ化合物、オキサゾ
リン化合物等を添加してもよい。エポキシ化合物として
は、例えばビスフェノール―Ａとエピクロルヒドリンを
反応させて得られるビスフェノール―Ａ型エポキシ化合
物、各種グリコールやグリセロールとエピクロルヒドリ
ンとの反応から得られる脂肪族グリシジルエーテル、ノ
ボラック型エポキシ化合物、芳香族または脂肪族カルボ
ン酸型エポキシ化合物、脂環化合物型エポキシ化合物な
どが好ましく、オキサゾリン化合物としては芳香族また
は脂肪族ビスオキサゾリン、特に２，２′―ビス（２―
オキサゾリン）、２，２′―ｍ―フェニレンビス（２―
オキサゾリン）が好ましい。

【００２１】その他安定剤、着色剤、滑剤、紫外線吸収
剤、帯電防止剤の添加もできる。

【００２２】更にまた、少量の割合で他の熱可塑性樹
脂、例えば他のポリエステル樹脂、ポリアミド樹脂、ポ
リフェニレンサルファイド樹脂、ポリフェニレンエーテ
ル樹脂、ポリカーボネート樹脂、フェノキシ樹脂、ポリ
エチレンおよびその共重合体、ポリプロピレンおよびそ
の共重合体、ポリスチレンおよびその共重合体、アクリ
ル樹脂およびアクリル系共重合体、ポリアミドエラスト
マー、ポリエステルエラストマー等；熱硬化性樹脂、例
えばフェノール樹脂、メラミン樹脂、不飽和ポリエステ
ル樹脂、シリコーン樹脂等を配合してもよい。

【００２３】本発明の樹脂組成物を得るには公知の配合
方法を用いることができる。

【００２４】通常これらの配合成分はより均一に分散さ
せることが好ましく、その全部もしくは一部を同時にあ
るいは別々に例えばブレンダー、ニーダー、ロール、押
出機等の混合機で混合し均質化させる方法や、混合部分
の一部を同時にあるいは別々に例えばブレンダー、ニー
ダー、ロール、押出機等で混合し、更に残りの成分をこ
れらの混合機あるいは押出機で混合し均質化させる方法
を用いることができる。更に予めドライブレンドされた
組成物を加熱した押出機で溶融混練して均質化したあと
針金状に押出し、次いで所望の長さに切断して粒状化す
る方法がある。

【００２５】このようにして造られた成形用組成物は、
通常十分乾燥された状態に保たれて成形機ホッパー内に
投入され射出成形等の成形に供される。更にまた、組成
物の構成原料をドライブレンドして直接成形機ホッパー
内に投入し成形機中で溶融混練することも可能である。

【００２６】

【実施例】以下実施例により本発明を詳述する。なお、
実施例中の各種特性の測定は以下の方法によった。 （１）機械的特性：引張試験はＡＳＴＭ Ｄ６３８に準
拠。 （２）荷重たわみ温度：ＡＳＴＭ Ｄ６４８に準拠。 （３）摺動特性：ＪＩＳ Ｋ７２１８ Ａ法に準拠、中
空円筒状の試験片を用い、相手材料鋼材、荷重４０ｋ
ｇ、速度２０ｃｍ／秒、滑り距離５００ｍで比摩耗量を
測定した。限界ＰＶ値は上記条件から速度を５ｃｍ／秒
ずつ上昇させ、急激に摩耗粉が出現する点を限界として
求める。 （４）極限粘度：溶媒としてｏ―クロロフェノールを用
い、オストワルド粘度管により３５℃にて測定。

【００２７】

【実施例１〜２、比較例１〜２】１３０℃で８時間熱風
乾燥した、極限粘度０．７７のＰＢＮ樹脂（帝人（株）
製）、炭素繊維（「ベスファイトＨＴＡ―Ｃ６―ＳＲ」
東邦レーヨン（株）製）および比較のため繊維長３ｍｍ
のガラス繊維チョップドストランド（日本電気硝子
（株）製）を表１に示す割合にて、予めタンブラーで均
一に混合した後スクリュー径各４４ｍｍのベント付き二
軸押出機を用いて真空に引きながらシリンダー温度２８
５℃、スクリュー回転数１６０ｒｐｍ、吐出量５０ｋｇ
／ｈｒにて溶融混練し、ダイスから吐出するスレッドを
冷却切断して成形用ペレットを得た。

【００２８】次いでこのペレットを用いて射出容量５オ
ンスの射出成形機にてシリンダー温度２８０℃、金型温
度１２０℃、射出圧力８０ＭＰａ、冷却時間１５秒、お
よび全成形サイクル４０秒の条件で各特性測定用の成形
品を成形した。

【００２９】これらの成形品を用いて各特性を測定し
た。それらの結果を表１に示す。

【００３０】

【表１】

【００３１】ＰＢＮ樹脂はそれ自体優れた摺動特性（比
摩耗量、限界ＰＶ値）を持つが、その機械的特性、ＨＤ
Ｔは用途により必ずしも十分なレベルとはいえない（比
較例１）。ＰＢＮ樹脂にガラス繊維を配合すると、その
機械的特性、ＨＤＴは大きく改良されるがその耐摩耗性
は低く、摺動特性の優れた材料にはならない（比較例
２）。

【００３２】しかしながら、ＰＢＮ樹脂に炭素繊維を配
合すると、低い配合量においてもその機械的特性、ＨＤ
Ｔがガラス繊維配合材料と同程度に改良されるだけでな
く、摩耗量が低い値を保ちかつ限界ＰＶ値が向上する
（実施例１〜２）。よって、ＰＢＮ樹脂と炭素繊維の配
合により機械的特性、耐熱性、摺動特性すべてに優れた
ＰＢＮ樹脂組成物が得られることになる。

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 （Ａ）ポリテトラメチレン―２，６―ナ
   フタレンジカルボキシレート樹脂１００重量部当たり、
   （Ｂ）炭素繊維２〜５０重量部を配合してなる樹脂組成
   物。