JPH0881608A - Fluororesin composition - Google Patents

Fluororesin composition

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JPH0881608A
JPH0881608A JP24724694A JP24724694A JPH0881608A JP H0881608 A JPH0881608 A JP H0881608A JP 24724694 A JP24724694 A JP 24724694A JP 24724694 A JP24724694 A JP 24724694A JP H0881608 A JPH0881608 A JP H0881608A
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JP
Japan
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carbon fiber
fluororesin
fiber
pitch
weight
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JP24724694A
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Japanese (ja)
Inventor
Takuya Ueno
拓哉 上野
Yasuhisa Inai
康久 井内
Hiroya Kakegawa
宏弥 掛川
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Osaka Gas Co Ltd
Original Assignee
Osaka Gas Co Ltd
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Publication date
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  • Reinforced Plastic Materials (AREA)
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Abstract

PURPOSE: To provide high abrasion resistance to a fluororesin and improve also abrasion resistance of opposite material of sliding. CONSTITUTION: This fluororesin composition is composed of 99-40 pts.wt. of a fluororesin such as polytetrafluoroethylene and 1-60 pts.wt. of a carbon fiber having 50-320kgf/mm<2> Vickers hardness Hv by thin film hardness meter. The carbon fiber having the hardness is obtained by (1) a method for carrying out infusibilization treatment of a non-liquid crystal pitch-based fiber capable of providing a carbon fiber and then carrying out graphitization treatment of the carbon fiber at 2800-3300 deg.C maximum arriving temperature or (2) a method for carrying out infusibilization treatment of a liquid crystal pitch-based fiber capable of providing carbon fiber and then carrying out graphitization of the carbon fiber at 1700-3000 deg.C maximum arriving temperature.

Description

【発明の詳細な説明】Detailed Description of the Invention

【0001】[0001]

【産業上の利用分野】本発明は、機械的強度および摺動
性、特に耐摩耗性に優れるフッ素樹脂組成物に関する。
BACKGROUND OF THE INVENTION 1. Field of the Invention The present invention relates to a fluororesin composition having excellent mechanical strength and slidability, especially abrasion resistance.

【0002】[0002]

【従来の技術】ポリテトラフルオロエチレン(以下、P
TFEと略称する)は耐熱性、耐薬品性に優れているだ
けでなく、特に摩擦係数が小さく摺動特性にも優れてい
る。しかしながら、耐摩耗性は必ずしも十分ではない。
2. Description of the Related Art Polytetrafluoroethylene (hereinafter referred to as P
(TFE) is not only excellent in heat resistance and chemical resistance, but also has a small friction coefficient and excellent sliding characteristics. However, the wear resistance is not always sufficient.

【0003】そこで、PTFEに、ガラス繊維、ガラス
粉末又はビーズ、炭素繊維、グラファイト、二硫化モリ
ブデン、金属潤滑剤、金属酸化物などの充填剤を添加し
ている。これらの充填剤を添加した樹脂組成物は、マト
リックス樹脂単体と比較して摩擦係数が低下し、摩耗量
も低減する。そのため、前記樹脂組成物は、軸受、歯
車、ブッシュ、パッキンなどのシール材、ピストンリン
グ、ボールシート、スライディングバンドなどの各種産
業用摺動部材に広く使用されている。
Therefore, glass fiber, glass powder or beads, carbon fiber, graphite, molybdenum disulfide, metal lubricant, metal oxide, and other fillers are added to PTFE. The resin composition containing these fillers has a lower friction coefficient and a smaller amount of wear than the matrix resin alone. Therefore, the resin composition is widely used for various industrial sliding members such as bearings, gears, sealing materials such as bushes and packings, piston rings, ball seats, sliding bands and the like.

【0004】しかし、エネルギーの伝達効率を高めると
ともに、メインテナンスフリーとするため、摺動部材と
して、高い耐摩耗性を有し、かつ相手材に対する低い摩
耗性を有する炭素繊維を用いた成形品においても、前記
の要求を満足するには至っていない。例えば、市場を寡
占している汎用炭素繊維(GPCF)を充填材として用
いた成形体では、硬度が高いため、相手材の主流になり
つつあるアルミニウム材に対して、成形体の低摩耗性
や、相手材に対する低摩耗性を十分に発揮できない。さ
らに、ポリアクリロニトリル(PAN)系炭素繊維を充
填材として用いた成形体では、PAN系炭素繊維の硬度
が汎用炭素繊維(GPCF)よりも高いため、相手材で
あるアルミニウム材を損傷し、成形体の低摩耗性、およ
び相手材に対する低摩耗性を充足できない。
However, in order to improve the energy transmission efficiency and to make it maintenance-free, even a molded product using a carbon fiber as a sliding member, which has high wear resistance and low wear resistance against the mating material However, the above requirements have not been met yet. For example, a molded product using a general-purpose carbon fiber (GPCF), which has an oligopoly on the market, as a filler has a high hardness, so that the molded product has a low wear resistance and an aluminum material which is becoming the mainstream of the counterpart material. However, low wear resistance against the mating material cannot be fully exhibited. Furthermore, in a molded product using polyacrylonitrile (PAN) -based carbon fiber as a filler, the hardness of the PAN-based carbon fiber is higher than that of general-purpose carbon fiber (GPCF), so that the aluminum material that is the counterpart material is damaged, The low wear resistance of and the low wear resistance of the mating material cannot be satisfied.

【0005】特開平5−32842号公報および特開平
5−43763号公報には、含酸素気体の存在下、酸化
処理した炭素繊維とフッ素樹脂とを含む樹脂組成物が開
示されている。このような炭素繊維を用いると、フッ素
樹脂に対する親和性及び濡れ性を高めることができると
ともに、耐摩耗性を向上できる。しかし、成形品の耐摩
耗性のみならず、相手材に対する摩耗性を低減するには
限度がある。このように、成形品自体の耐摩耗性を向上
させると、相手材が摩耗し易くなるため、成形品および
相手材の双方の耐摩耗性を高めることは困難である。
JP-A-5-32842 and JP-A-5-43763 disclose resin compositions containing carbon fibers oxidized and treated with a fluorine resin in the presence of an oxygen-containing gas. By using such a carbon fiber, it is possible to improve the affinity and wettability with respect to the fluororesin and improve the wear resistance. However, there is a limit in reducing not only the wear resistance of the molded product but also the wear resistance of the mating material. As described above, when the wear resistance of the molded product itself is improved, the mating material is easily worn, and it is difficult to enhance the wear resistance of both the molded product and the mating material.

【0006】[0006]

【発明が解決しようとする課題】従って、本発明の目的
は、摺動特性、特に耐摩耗性に優れた成形品を得ること
ができるフッ素樹脂組成物を提供することにある。
SUMMARY OF THE INVENTION Therefore, an object of the present invention is to provide a fluororesin composition capable of obtaining a molded article having excellent sliding characteristics, especially abrasion resistance.

【0007】本発明の他の目的は、相手材に対する摩耗
性をも低減できるフッ素樹脂組成物を提供することにあ
る。
[0007] Another object of the present invention is to provide a fluororesin composition which can also reduce the wear resistance to the mating material.

【0008】[0008]

【課題を解決するための手段】上記目的を達成するた
め、本発明者らは、フッ素樹脂組成物からなる成形品の
摩耗係数、相手材の摩耗係数を低下させるべく鋭意検討
した結果、特定の性質を有する炭素繊維を用いると、フ
ッ素樹脂組成物の摺動特性(特に耐摩耗性)、及び相手
材の摩耗係数が著しく低下することを見いだし、本発明
を完成した。
[Means for Solving the Problems] In order to achieve the above object, the inventors of the present invention have diligently studied to reduce the wear coefficient of a molded article made of a fluororesin composition and the wear coefficient of a mating material. The inventors have found that the use of carbon fibers having properties significantly reduces the sliding characteristics (especially wear resistance) of the fluororesin composition and the wear coefficient of the mating material, and completed the present invention.

【0009】すなわち、本発明のフッ素樹脂組成物は、
フッ素樹脂と、薄膜硬度計によるビッカース硬さHv5
0〜320kgf/mm2 の炭素繊維とを含んでいる。
That is, the fluororesin composition of the present invention is
Fluorine resin and Vickers hardness Hv5 by thin film hardness tester
It contains 0 to 320 kgf / mm 2 of carbon fiber.

【0010】なお、本明細書において、「ビッカース硬
さ」は、炭素繊維の軸方向に垂直な直径方向の断面の硬
度Hvを意味し、炭素繊維の繊維束を、炭素繊維よりも
軟質のアクリル樹脂、NBR(アクロニトリルブタジエ
ンゴム)などで基台上に固定し、薄膜硬度計を用いて炭
素繊維の直径方向の断面に荷重を作用させて測定した値
である。
In the present specification, the "Vickers hardness" means the hardness Hv of the diametrical cross section perpendicular to the axial direction of the carbon fiber, and the fiber bundle of the carbon fiber is a softer acrylic than the carbon fiber. It is a value measured by fixing it on a base with resin, NBR (acrylonitrile butadiene rubber) or the like, and applying a load to the diametrical cross section of the carbon fiber using a thin film hardness meter.

【0011】以下に、本発明を詳細に説明する。The present invention will be described in detail below.

【0012】本発明のフッ素樹脂組成物に含まれるフッ
素樹脂としては、例えば、テトラフルオロエチレン、ク
ロロトリフルオロエチレン、ビニルフルオライド、ビニ
リデンフルオライド、ヘキサフルオロプロピレン、パー
フルオロアルキルビニルエーテルなどのフッ素含有モノ
マーの単独又は共重合体;前記フッ素含有モノマーと、
エチレン、プロピレン、各種のアクリレートなどの共重
合性モノマーとの共重合体が含まれる。より具体的に
は、フッ素樹脂としては、例えば、ポリテトラフルオロ
エチレン、ポリクロロトリフルオロエチレン、ポリビニ
リデンフルオライドなどの単独重合体;テトラフルオロ
エチレン−エチレン共重合体、クロロトリフルオロエチ
レン−エチレン共重合体、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、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、
テトラフルオロエチレン−ヘキサフルオロプロピレン−
パーフルオロエチレン共重合体、テトラフルオロエチレ
ン−ヘキサフルオロプロピレン−パーフルオロエチレン
−クロロトリフルオロエチレン共重合体などの共重合体
が例示される。これらのフッ素樹脂は一種又は二種以上
混合して使用できる。
Examples of the fluororesin contained in the fluororesin composition of the present invention include fluorine-containing monomers such as tetrafluoroethylene, chlorotrifluoroethylene, vinyl fluoride, vinylidene fluoride, hexafluoropropylene and perfluoroalkyl vinyl ether. A homo- or copolymer of: a fluorine-containing monomer,
Copolymers with copolymerizable monomers such as ethylene, propylene and various acrylates are included. More specifically, examples of the fluororesin include homopolymers such as polytetrafluoroethylene, polychlorotrifluoroethylene, and polyvinylidene fluoride; tetrafluoroethylene-ethylene copolymers, chlorotrifluoroethylene-ethylene copolymers. Polymer, tetrafluoroethylene-perfluoroalkyl vinyl ether copolymer, tetrafluoroethylene-hexafluoropropylene copolymer,
Tetrafluoroethylene-hexafluoropropylene-
Examples thereof include copolymers such as a perfluoroethylene copolymer and a tetrafluoroethylene-hexafluoropropylene-perfluoroethylene-chlorotrifluoroethylene copolymer. These fluororesins can be used alone or in combination of two or more.

【0013】これらのフッ素樹脂の中で、好ましい樹脂
には、テトラフルオロエチレン単独重合体、テトラフル
オロエチレン−エチレン共重合体、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
どのテトラフルオロエチレン共重合体が含まれる。特に
好ましいフッ素樹脂にはテトラフルオロエチレン単独重
合体が含まれる。
Among these fluororesins, preferred resins include tetrafluoroethylene homopolymers, tetrafluoroethylene-ethylene copolymers, tetrafluoroethylene-perfluoroalkyl vinyl ether copolymers and other tetrafluoroethylene copolymers. Includes coalescence. Particularly preferred fluororesins include tetrafluoroethylene homopolymer.

【0014】本発明のフッ素樹脂組成物は、特定の性質
を有する炭素繊維を含んでいる。この炭素繊維は、薄膜
硬度計によるビッカース硬さHvが、50〜320kg
f/mm2 、好ましくは75〜300kgf/mm2
より好ましくは85〜300kgf/mm2 程度であ
り、100〜290kgf/mm2 (例えば、100〜
270kgf/mm2 程度)である場合が多い。Hvが
50kgf/mm2 未満であると、摩耗した炭素粉が摺
動面に介在し、摩耗が生じ易くなり、Hvが320kg
f/mm2 を超えると、相手材の摩耗が大きくなる傾向
を示す。
The fluororesin composition of the present invention contains carbon fibers having specific properties. This carbon fiber has a Vickers hardness Hv of 50 to 320 kg measured by a thin film hardness meter.
f / mm 2 , preferably 75 to 300 kgf / mm 2 ,
More preferably about 85~300kgf / mm 2, 100~290kgf / mm 2 ( e.g., 100
270 kgf / mm 2 ) in most cases. When Hv is less than 50 kgf / mm 2 , worn carbon powder is present in the sliding surface, and wear easily occurs, and Hv is 320 kg.
If it exceeds f / mm 2 , the wear of the mating material tends to increase.

【0015】前記炭素繊維の繊維径及び繊維長は、特に
制限されないが、通常、繊維径が1〜20μm程度、繊
維長が10μm以上の短繊維として使用される。繊維長
は50μm〜5mm(例えば、50μm〜1mm)程度
である場合が多い。
The fiber diameter and the fiber length of the carbon fibers are not particularly limited, but they are usually used as short fibers having a fiber diameter of about 1 to 20 μm and a fiber length of 10 μm or more. The fiber length is often about 50 μm to 5 mm (for example, 50 μm to 1 mm).

【0016】前記フッ素樹脂と、炭素繊維との割合は、
成形品の用途などにより選択できるが、通常、フッ素樹
脂/炭素繊維=99/1〜40/60(重量部)、好ま
しくは95/5〜60/40(重量部)、さらに好まし
くは92/8〜65/35(重量部)程度である。この
ような組成割合の樹脂組成物を成形すると、摺動特性、
機械的強度、成形性などのバランスがとれた成形品が得
られ、成形品は特に耐摩耗性に優れている。
The ratio of the fluororesin to the carbon fiber is
Although it can be selected depending on the use of the molded product, it is usually fluororesin / carbon fiber = 99/1 to 40/60 (parts by weight), preferably 95/5 to 60/40 (parts by weight), and more preferably 92/8. It is about 65/35 (parts by weight). When a resin composition having such a composition ratio is molded, sliding characteristics,
A molded product having a well-balanced mechanical strength and moldability can be obtained, and the molded product is particularly excellent in wear resistance.

【0017】なお、本発明のフッ素樹脂組成物は、特性
を損なわない範囲で、例えば、他の炭素繊維、ガラス繊
維、アラミド繊維、ボロン繊維、炭化硅素繊維などの短
繊維及び長繊維、ウイスカー類、これらにニッケル、ア
ルミニウム、銅などの金属がコーティングされた繊維状
強化剤類;カーボンブラック、黒鉛、二硫化モリブデ
ン、マイカ、タルク、炭酸カルシウムなどのフィラー類
からなる強化剤;Sn、Pb、Cu、Zn、Liやこれ
らの合金からなる金属潤滑剤、Zn、Al、Sb、C
o、Si、Cu、Pbなどの金属酸化物やCo−Al2
3 などの複合金属酸化物、着色剤、安定剤などの種々
の添加剤を含有していてもよい。
The fluororesin composition of the present invention is, for example, other carbon fibers, glass fibers, aramid fibers, boron fibers, silicon carbide fibers or other short fibers and long fibers, whiskers, etc. within a range that does not impair the characteristics. Fibrous reinforcing agents coated with metals such as nickel, aluminum and copper; reinforcing agents composed of fillers such as carbon black, graphite, molybdenum disulfide, mica, talc and calcium carbonate; Sn, Pb, Cu , Zn, Li and metal lubricants composed of these alloys, Zn, Al, Sb, C
Metal oxides such as o, Si, Cu, Pb and Co-Al 2
It may contain various additives such as complex metal oxides such as O 3 , colorants and stabilizers.

【0018】本発明の樹脂組成物は、慣用の成形方法に
より成形品に成形できる。例えば、(1)前記フッ素樹
脂と炭素繊維とをヘンシェルミキサーなどの混合機を用
いて、均一に混合し、この混合物を、金型内で圧縮成形
し、得られた成形体をフッ素樹脂の溶融温度以上の温度
で加熱処理(アニーリング)する方法、(2)前記混合
物を加熱し、溶融状態で成形する押出成形法又は射出成
形法が使用できる。成形体を予め作製する前者の成形方
法では、フッ素樹脂と炭素繊維とをより均一に混合する
ことが重要である。押出成形法又は射出成形法は、前記
混合物中のフッ素樹脂が溶融可能な温度で行うことがで
きる。
The resin composition of the present invention can be molded into a molded product by a conventional molding method. For example, (1) the fluororesin and the carbon fiber are uniformly mixed using a mixer such as a Henschel mixer, the mixture is compression-molded in a mold, and the obtained molded body is melted with the fluororesin. A method of performing heat treatment (annealing) at a temperature equal to or higher than a temperature, and (2) an extrusion molding method or an injection molding method of heating the mixture and molding the mixture in a molten state can be used. In the former molding method of preparing a molded body in advance, it is important to mix the fluororesin and the carbon fiber more uniformly. The extrusion molding method or the injection molding method can be performed at a temperature at which the fluororesin in the mixture can be melted.

【0019】本発明で使用する炭素繊維は、前述のよう
な特性を有していればよく、炭素繊維の製造方法は特に
制限されない。前記炭素繊維は、例えば、炭素繊維化可
能な繊維(特にピッチ系繊維)を焼成し、炭化又は黒鉛
化、特に黒鉛化処理することにより製造できる。炭素繊
維は、焼成過程又は焼成後に酸化処理することなく製造
される。また、炭素繊維化能な繊維は、焼成に先立っ
て、不融化又は耐炎化処理するのが好ましい。
The carbon fiber used in the present invention has only to have the above-mentioned characteristics, and the method for producing the carbon fiber is not particularly limited. The carbon fibers can be produced, for example, by firing carbon fiber-forming fibers (particularly pitch-based fibers) and carbonizing or graphitizing, especially graphitizing. Carbon fibers are manufactured without oxidation treatment after or during the firing process. Further, it is preferable that the fibers capable of forming carbon fibers are subjected to infusibilization or flameproofing treatment prior to firing.

【0020】なお、不融化処理とは、ピッチ系繊維を、
酸素存在下、例えば200〜450℃程度の温度で加熱
し、表面に耐熱層を形成し、焼成時の溶融を防止する処
理を言い、耐炎化処理とは、ピッチ系繊維以外の炭素繊
維化可能な繊維を、上記と同様にして処理することを言
う。
The infusibilizing treatment means that pitch-based fibers are
In the presence of oxygen, for example, it is heated at a temperature of about 200 to 450 ° C to form a heat resistant layer on the surface to prevent melting at the time of firing. Flame-proofing means carbon fiber other than pitch-based fibers can be formed. It is said that such fibers are treated in the same manner as above.

【0021】炭素繊維とは、炭化又は黒鉛化処理された
繊維を言う。炭化処理とは、炭素繊維化可能な繊維を例
えば、450〜1500℃程度の温度で焼成処理するこ
とを言う。黒鉛化処理とは、例えば、1500〜330
0℃程度の温度で焼成処理することを言い、黒鉛の結晶
構造を有していなくても、上記温度で処理した場合に
は、黒鉛化処理されたものとする。
The carbon fiber is a fiber which has been carbonized or graphitized. The carbonization treatment means that the fibers that can be carbonized are fired at a temperature of, for example, about 450 to 1500 ° C. The graphitization treatment is, for example, 1500 to 330.
This means firing at a temperature of about 0 ° C., and even if it does not have a graphite crystal structure, it is treated as graphitized when treated at the above temperature.

【0022】前記炭素繊維の原料としては、例えば、コ
ールタールピッチ、石炭液化油などの石炭系ピッチ、エ
チレンタール、デカントオイルピッチなどの石油系ピッ
チ、前記ピッチを改質した改質ピッチ(例えば、水素化
処理したピッチ、熱処理により改質したピッチ、溶媒分
別したピッチ、蒸留により分別したピッチ又はこれらの
方法を組み合わせて改質したピッチ)、ナフタレンなど
の芳香族炭化水素やその誘導体から合成されるピッチ
(例えば、フリーデルクラフツ触媒を用いて熱処理した
ナフタリンピッチなど)などのピッチ;セルロース、ポ
リアクリロニトリル、レーヨン、フェノール樹脂などの
高分子などが挙げられる。
Examples of the raw material of the carbon fiber include coal tar pitch, coal pitch such as coal liquefied oil, petroleum pitch such as ethylene tar and decant oil pitch, and modified pitch obtained by modifying the pitch (for example, Hydrogenated pitch, pitch modified by heat treatment, pitch fractionated by solvent, pitch fractionated by distillation or pitch reformed by combining these methods), synthesized from aromatic hydrocarbons such as naphthalene and its derivatives Pitches such as pitch (for example, naphthalene pitch heat-treated using a Friedel-Crafts catalyst); polymers such as cellulose, polyacrylonitrile, rayon, and phenol resin.

【0023】前記原料のうち、ピッチ(例えば、前記コ
ールタールピッチ、石炭液化油などの石炭系ピッチ、エ
チレンタール、デカントオイルピッチなどの石油系ピッ
チ、前記ピッチを改質した改質ピッチなど)を原料とす
る炭素繊維化可能な繊維を用いるのが好ましい。前記ピ
ッチを原料とする炭素繊維化可能な繊維は、非液晶性ピ
ッチ系繊維であってもよく、メソフェーズピッチ、異方
性ピッチなどを用いた液晶ピッチ系繊維であってもよ
い。
Of the above raw materials, pitch (for example, coal tar pitch, coal pitch such as coal liquefied oil, petroleum pitch such as ethylene tar and decant oil pitch, reformed pitch obtained by modifying the pitch) is used. It is preferable to use carbon fiber that can be used as a raw material. The carbon fiber that can be made into carbon fiber using pitch as the raw material may be a non-liquid crystal pitch fiber or a liquid crystal pitch fiber using a mesophase pitch, an anisotropic pitch, or the like.

【0024】非液晶性ピッチ系の炭素繊維化可能な繊維
を用いる場合、前記性質を有する炭素繊維は、例えば、
炭素繊維化可能な繊維を不融化処理した後、最高到達温
度2800〜3300℃、好ましくは2900〜330
0℃、さらに好ましくは3000〜3300℃で黒鉛化
処理することにより製造できる。最高温度での保持時間
は、適当に選択でき、例えば、2〜48時間、好ましく
は4〜12時間程度である。
When a non-liquid crystalline pitch-based carbon fiber capable of being converted into carbon fiber is used, the carbon fiber having the above-mentioned properties is, for example,
After infusibilizing the fibers that can be made into carbon fibers, the maximum attainable temperature is 2800 to 3300 ° C, preferably 2900 to 330.
It can be produced by graphitizing at 0 ° C, more preferably 3000 to 3300 ° C. The holding time at the maximum temperature can be appropriately selected and is, for example, 2 to 48 hours, preferably about 4 to 12 hours.

【0025】また、液晶ピッチ系の炭素繊維化可能な繊
維を用いる場合、前記性質を有する炭素繊維は、例え
ば、炭素繊維化可能な繊維を不融化処理した後、最高到
達温度1700〜3000℃、好ましくは1800〜2
800℃、より好ましくは2000〜2800℃、特に
2200〜2800℃程度で黒鉛化処理することにより
製造できる。最高到達温度での保持時間は、例えば、2
〜48時間、好ましくは4〜12時間程度である。
In the case of using liquid crystal pitch type carbon fiber which can be made into carbon fiber, the carbon fiber having the above-mentioned properties can be obtained, for example, by infusibilizing the carbon fiber which can be made into carbon fiber, and then attaining the maximum attainable temperature of 1700 to 3000 ° C. Preferably 1800-2
It can be produced by graphitizing at 800 ° C., more preferably 2000 to 2800 ° C., especially about 2200 to 2800 ° C. The holding time at the highest temperature reaches, for example, 2
~ 48 hours, preferably about 4-12 hours.

【0026】なお、前記炭素繊維の製造に際して、焼成
(黒鉛化処理)過程又は焼成後に酸化処理すると、前記
のように、成形品の耐摩耗性を向上させるとともに、相
手材の摩耗性を低減することが困難である。そのため、
前記ビッカース硬度を有する炭素繊維は、焼成(黒鉛化
処理)過程又は焼成後に酸化処理することなく製造され
る。
In the production of the carbon fibers, if the firing process (graphitization process) or the oxidation process after the firing process is performed, the wear resistance of the molded product is improved and the wear property of the mating material is reduced as described above. Is difficult. for that reason,
The carbon fiber having the Vickers hardness is manufactured without a oxidization treatment during or after the firing (graphitization treatment).

【0027】本発明のフッ素樹脂組成物は、耐熱性、耐
薬品性、摺動特性、特に耐摩耗性に優れているので、種
々の成形品、特に摺動部材の成形材料として利用でき
る。
Since the fluororesin composition of the present invention is excellent in heat resistance, chemical resistance, sliding characteristics, especially abrasion resistance, it can be used as a molding material for various molded articles, especially sliding members.

【0028】[0028]

【発明の効果】本発明のフッ素樹脂組成物は、特定の炭
素繊維を含んでいるため、摺動特性、特に耐摩耗性に優
れた成形品を得ることができる。特に、フッ素樹脂組成
物により成形された複合材自体の耐摩耗性のみならず、
相手材に対する摩耗性も低減できる。
EFFECTS OF THE INVENTION Since the fluororesin composition of the present invention contains a specific carbon fiber, it is possible to obtain a molded article having excellent sliding properties, especially abrasion resistance. In particular, not only the wear resistance of the composite material itself formed by the fluororesin composition,
Abrasion resistance to the mating material can also be reduced.

【0029】[0029]

【実施例】以下に、実施例に基づいて本発明をより詳細
に説明するが、本発明は、これらの実施例により限定さ
るものではない。
The present invention will be described in more detail based on the following examples, but the invention is not intended to be limited by these examples.

【0030】比較例1 炭素繊維[(株)ドナック製、SG−241(平均繊維
径13μmφ、平均繊維長130μm)]10重量部お
よびPTFE[ダイキン工業(株)製、M−12]90
重量部をスーパーミキサーで混合した。得られた粉末状
混合物を金型に入れ600kg/cm2 で加圧すること
により、成形品(50mmφ×62mm)を得た。この
成形品を切削加工することにより、摺動試験片を調製し
た。
Comparative Example 1 10 parts by weight of carbon fiber [SG-241 (average fiber diameter 13 μmφ, average fiber length 130 μm) manufactured by Donac Co., Ltd.] and PTFE [M-12] manufactured by Daikin Industries Ltd. 90
Parts by weight were mixed with a super mixer. The obtained powdery mixture was put into a mold and pressed at 600 kg / cm 2 , to obtain a molded product (50 mmφ × 62 mm). A sliding test piece was prepared by cutting this molded product.

【0031】薄膜硬度計による前記炭素繊維のビッカー
ス硬度は、399kgf/mm2 であった。
The Vickers hardness of the carbon fiber measured by a thin film hardness meter was 399 kgf / mm 2 .

【0032】比較例2 比較例1の炭素繊維に代えて、炭素繊維[(株)東レ
製、MLD100(平均繊維径7μmφ、平均繊維長1
00μm)]を用いる以外、比較例1と同様にして、摺
動試験片(炭素繊維/フッ素樹脂=10/90(重量
比))を得た。また、炭素繊維のビッカース硬度は、6
05kgf/mm2 であった。
Comparative Example 2 Instead of the carbon fiber of Comparative Example 1, carbon fiber [manufactured by Toray Industries, Inc., MLD100 (average fiber diameter 7 μmφ, average fiber length 1
00 μm)] was used to obtain a sliding test piece (carbon fiber / fluorine resin = 10/90 (weight ratio)) in the same manner as in Comparative Example 1. The Vickers hardness of carbon fiber is 6
It was 05 kgf / mm 2 .

【0033】比較例3 比較例1の炭素繊維に代えて、炭化処理された炭素繊維
[(株)ドナック製、S−241(平均繊維径13μm
φ、平均繊維長130μm)]を、200ppmの酸素
を含む窒素ガス雰囲気下、2500℃で2時間焼成した
炭素繊維を用いる以外、比較例1と同様にして摺動試験
片(炭素繊維/フッ素樹脂=10/90(重量比))を
得た。得られた炭素繊維のビッカース硬度は、340k
gf/mm2 であった。
Comparative Example 3 Instead of the carbon fiber of Comparative Example 1, carbonized carbon fiber [manufactured by Donac Co., S-241 (average fiber diameter 13 μm
φ, average fiber length 130 μm)] was used in the same manner as in Comparative Example 1 except that carbon fibers fired at 2500 ° C. for 2 hours in a nitrogen gas atmosphere containing 200 ppm oxygen were used. = 10/90 (weight ratio)) was obtained. The Vickers hardness of the obtained carbon fiber is 340k.
It was gf / mm 2 .

【0034】比較例4 炭素繊維[(株)ドナック製、S−244(平均繊維径
13μmφ、平均繊維長700μm)]20重量部と、
テトラフルオロエチレン−エチレン共重合体樹脂(ET
FE)[旭硝子(株)製、アフロンCOP]80重量部
とを、300℃にて2軸押出機を用いて混練し、射出成
形機を用いて摺動試験片を作製した。また、炭素繊維の
ビッカース硬度は、455kgf/mm2 であった。
Comparative Example 4 20 parts by weight of carbon fiber [S-244 (average fiber diameter 13 μmφ, average fiber length 700 μm) manufactured by Donac Co., Ltd.],
Tetrafluoroethylene-ethylene copolymer resin (ET
80 parts by weight of FE) [Aflon COP manufactured by Asahi Glass Co., Ltd.] was kneaded at 300 ° C. using a twin-screw extruder, and a sliding test piece was prepared using an injection molding machine. The Vickers hardness of the carbon fiber was 455 kgf / mm 2 .

【0035】比較例5 炭素繊維[(株)ドナック製、S−244(平均繊維径
13μmφ、平均繊維長700μm)]20重量部と、
テトラフルオロエチレン−パーフルオロアルキルビニル
エーテル共重合体樹脂(PFA)[三井デュポンフロロ
ケミカル(株)製、テフロンPFA]80重量部とを、
2軸押出機を用いて380℃で混練し、射出成形機によ
り摺動試験片を作製した。また、炭素繊維のビッカース
硬度は、455kgf/mm2 であった。
Comparative Example 5 20 parts by weight of carbon fiber [S-244 (average fiber diameter 13 μmφ, average fiber length 700 μm) manufactured by Donac Co., Ltd.],
80 parts by weight of tetrafluoroethylene-perfluoroalkyl vinyl ether copolymer resin (PFA) [Teflon PFA manufactured by Mitsui DuPont Fluorochemical Co., Ltd.],
Kneading was performed at 380 ° C. using a twin-screw extruder, and sliding test pieces were produced using an injection molding machine. The Vickers hardness of the carbon fiber was 455 kgf / mm 2 .

【0036】実施例1 異方性ピッチを原料とした炭素繊維マット[(株)ペト
カ製(平均繊維径11μmφ)]を、平均繊維長130
μmに粉砕分級し、アルゴンガス雰囲気下、2350℃
で焼成した炭素繊維10重量部およびPTFE[ダイキ
ン工業(株)製、M−12]90重量部をスーパーミキ
サーで混合した。得られた粉末状混合物を金型に入れ6
00kg/cm2 で加圧することにより、成形品(50
mmφ×62mm)を得た。得られた成形品を切削加工
することにより摺動試験片を作製した。また、炭素繊維
のビッカース硬度は、115kgf/mm2 であった。
Example 1 A carbon fiber mat made from anisotropic pitch as a raw material [made by Petka Co., Ltd. (average fiber diameter 11 μmφ)] was used to obtain an average fiber length of 130
Grind and classify to μm, under argon gas atmosphere, 2350 ℃
10 parts by weight of the carbon fiber calcined in step 10 and 90 parts by weight of PTFE [M-12 manufactured by Daikin Industries, Ltd.] were mixed with a super mixer. The obtained powdery mixture is put into a mold 6
By applying a pressure of 00 kg / cm 2 , a molded product (50
mmφ × 62 mm) was obtained. A sliding test piece was produced by cutting the obtained molded product. The Vickers hardness of the carbon fiber was 115 kgf / mm 2 .

【0037】実施例2 実施例1の炭素繊維に代えて、炭化処理された炭素繊維
[(株)ドナック製、S−241(平均繊維径13μm
φ、平均繊維長130μm)]を、アルゴンガス雰囲気
下、3000℃で5時間焼成した炭素繊維を用いる以
外、実施例1と同様にして摺動試験片(炭素繊維/フッ
素樹脂=10/90(重量比))を得た。また、炭素繊
維のビッカース硬度は、151kgf/mm2 であっ
た。
Example 2 In place of the carbon fiber of Example 1, carbonized carbon fiber [manufactured by Donac Co., S-241 (average fiber diameter 13 μm
φ, average fiber length 130 μm)] was used in the same manner as in Example 1 except that carbon fibers fired at 3000 ° C. for 5 hours in an argon gas atmosphere were used. Sliding test pieces (carbon fibers / fluorine resin = 10/90 ( Weight ratio)) was obtained. The Vickers hardness of the carbon fiber was 151 kgf / mm 2 .

【0038】実施例3 異方性ピッチを原料とした炭素繊維マット[(株)ペト
カ製(平均繊維径11μmφ)]を、平均繊維長700
μmに粉砕分級し、アルゴンガス雰囲気下、1800℃
で焼成した炭素繊維20重量部とテトラフルオロエチレ
ン−エチレン共重合体樹脂(ETFE)[旭硝子(株)
製、アフロンCOP]80重量部とを、300℃にて2
軸押出機を用いて混練し、射出成形機により摺動試験片
を作製した。また、得られた炭素繊維のビッカース硬度
は、240kgf/mm2 であった。
Example 3 A carbon fiber mat made of anisotropic pitch as a raw material [manufactured by Petka Co., Ltd. (average fiber diameter 11 μmφ)] was used to obtain an average fiber length of 700.
Grind and classify to μm, under argon gas atmosphere, 1800 ℃
20 parts by weight of carbon fiber calcined with tetrafluoroethylene-ethylene copolymer resin (ETFE) [Asahi Glass Co., Ltd.
Manufactured by Aflon COP] 80 parts by weight at 300 ° C. for 2
Kneading was performed using a shaft extruder, and sliding test pieces were produced using an injection molding machine. The Vickers hardness of the obtained carbon fiber was 240 kgf / mm 2 .

【0039】実施例4 異方性ピッチを原料とした炭素繊維マット[(株)ペト
カ製(平均繊維径11μmφ)]を、平均繊維長700
μmに粉砕分級し、アルゴンガス雰囲気下、1800℃
で焼成した炭素繊維20重量部と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樹脂
(PFA)[三井デュポンフロロケミカル(株)製、テ
フロンPFA]80重量部とを、380℃にて2軸押出
機を用いて混練し、射出成形機により摺動試験片を作製
した。また、得られた炭素繊維のビッカース硬度は、2
40kgf/mm2 であった。
Example 4 A carbon fiber mat made of anisotropic pitch as a raw material [made by Petka Co., Ltd. (average fiber diameter: 11 μmφ)] was used to obtain an average fiber length of 700.
Grind and classify to μm, under argon gas atmosphere, 1800 ℃
Biaxially extruding 20 parts by weight of the carbon fiber calcined at 80 parts by weight of tetrafluoroethylene-perfluoroalkyl vinyl ether copolymer resin (PFA) [Teflon PFA manufactured by Mitsui DuPont Fluorochemical Co., Ltd.] at 380 ° C. Kneading was performed using a machine, and sliding test pieces were produced using an injection molding machine. The Vickers hardness of the obtained carbon fiber is 2
It was 40 kgf / mm 2 .

【0040】そして、実施例よび比較例で得られた摺動
試験片の摺動特性を、鈴木式摩擦摩耗試験機を用いて測
定した。なお、比較例1〜3、実施例1及び2で得られ
た試験片については、相手材JIS ADC12、荷重
4kgf/cm2 、速度1.0m/秒、試験時間20時
間の条件で測定した。一方、比較例4〜5、実施例3及
び4で得られた試験片については、相手材JIS S4
5C、荷重4kgf/cm2 、速度1.0m/秒、試験
時間8時間の条件で測定した。炭素繊維のビッカース硬
度Hvとともに、摺動特性の結果を表に示す。
Then, the sliding characteristics of the sliding test pieces obtained in Examples and Comparative Examples were measured using a Suzuki type friction and wear tester. The test pieces obtained in Comparative Examples 1 to 3 and Examples 1 and 2 were measured under the conditions of mating material JIS ADC12, load 4 kgf / cm 2 , speed 1.0 m / sec, and test time 20 hours. On the other hand, for the test pieces obtained in Comparative Examples 4 to 5 and Examples 3 and 4, the mating material JIS S4 was used.
The measurement was performed under the conditions of 5 C, a load of 4 kgf / cm 2 , a speed of 1.0 m / sec, and a test time of 8 hours. The results of the sliding characteristics are shown in the table together with the Vickers hardness Hv of the carbon fiber.

【0041】なお、表中、ビッカース硬度の単位はkg
f/mm2 、摩耗係数の単位は(10-5×mm/km)
/(kgf/cm2 )、および相手材の摩耗係数は(1
-3×mg/km)である。
In the table, the unit of Vickers hardness is kg.
f / mm 2 , the unit of wear coefficient is (10 -5 × mm / km)
/ (Kgf / cm 2 ), and the wear coefficient of the mating material is (1
0 −3 × mg / km).

【0042】[0042]

【表1】 表より明らかなように、比較例で得られた試験片に比べ
て、実施例により得られた試験片(成形品)は、成形品
自体の耐摩耗性が高いだけでなく、相手材に対する摩耗
性が小さいので、相手材を損傷させる虞がない。
[Table 1] As is clear from the table, in comparison with the test piece obtained in the comparative example, the test piece (molded article) obtained in the example has not only high wear resistance of the molded article itself, but also wear against the mating material. Since the property is small, there is no risk of damaging the mating material.

Claims (6)

【特許請求の範囲】[Claims] 【請求項1】 フッ素樹脂と、薄膜硬度計によるビッカ
ース硬さHvが50〜320kgf/mm2 である炭素
繊維とを含むフッ素樹脂組成物。
1. A fluororesin composition comprising a fluororesin and carbon fiber having a Vickers hardness Hv of 50 to 320 kgf / mm 2 as measured by a thin film hardness meter.
【請求項2】 フッ素樹脂99〜40重量部、炭素繊維
1〜60重量部の割合からなる請求項1記載のフッ素樹
脂組成物。
2. The fluororesin composition according to claim 1, which comprises 99 to 40 parts by weight of fluororesin and 1 to 60 parts by weight of carbon fiber.
【請求項3】 フッ素樹脂が、テトラフルオロエチレン
の単独重合体又は共重合体である請求項1記載のフッ素
樹脂組成物。
3. The fluororesin composition according to claim 1, wherein the fluororesin is a homopolymer or copolymer of tetrafluoroethylene.
【請求項4】 フッ素樹脂92〜65重量部、およびビ
ッカース硬さHvが75〜300kgf/mm2 の炭素
繊維8〜35重量部の割合で構成されているフッ素樹脂
組成物。
4. A fluororesin composition comprising 92 to 65 parts by weight of fluororesin and 8 to 35 parts by weight of carbon fibers having a Vickers hardness Hv of 75 to 300 kgf / mm 2 .
【請求項5】 フッ素樹脂が、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、又
は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である請求項4記載のフッ素樹脂組
成物。
5. The fluororesin composition according to claim 4, wherein the fluororesin is polytetrafluoroethylene, a tetrafluoroethylene-ethylene copolymer, or a tetrafluoroethylene-perfluoroalkyl vinyl ether copolymer.
【請求項6】 炭素繊維が、焼成過程又は焼成後に酸化
処理することなく得られた繊維であって、(1)不融化
処理された非液晶性ピッチ系の炭素繊維化可能な繊維を
最高到達温度2800〜3300℃で黒鉛化処理した繊
維、又は(2)不融化処理された液晶ピッチ系の炭素繊
維化可能な繊維を最高到達温度1700〜3000℃で
黒鉛化処理した繊維である請求項1又は4記載のフッ素
樹脂組成物。
6. The carbon fiber is a fiber obtained without being subjected to an oxidation treatment during or after the firing process, and (1) the non-liquid crystal pitch-based carbon fiber capable of being converted into the infusible carbon fiber reaches the maximum. The fiber which is graphitized at a temperature of 2800 to 3300 ° C., or (2) the infusibilized liquid crystal pitch-based carbon fiber-forming fiber which is graphitized at a maximum temperature of 1700 to 3000 ° C. 3. Alternatively, the fluororesin composition according to item 4.
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