JPH1017770A

JPH1017770A - 成形材料用ｐｐｓ樹脂組成物

Info

Publication number: JPH1017770A
Application number: JP17033496A
Authority: JP
Inventors: Morikazu Kitsukawa; 盛和橘川; Minoru Mita; 稔三田; Kazuo Natori; 和男名取
Original assignee: Kawatetsu Mining Co Ltd
Current assignee: JFE Mineral Co Ltd
Priority date: 1996-06-28
Filing date: 1996-06-28
Publication date: 1998-01-20

Abstract

(57)【要約】【課題】熱的性質、化学的性質を損うことなく、機械特
性、表面平滑性に優れ、低摩耗係数のＰＰＳ樹脂成型材
料を提供する。【解決手段】ＰＰＳ樹脂中に、平均径２〜６μｍ、平均
繊維長３０〜１００μｍ、アスペクト比１０〜１５であ
るウォラストナイトを５〜７０重量％配合する。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は成形材料用ＰＰＳ樹
脂組成物に関し、さらに詳しくは、表面平滑性に優れ、
動摩擦係数が低く、機械的性質の優れた安価なポリフェ
ニレンスルフアィド樹脂組成物に関するものである。

【０００２】

【従来の技術】ポリフェニレンサルファイド（ＰＰＳ）
は、式

【０００３】

【化１】

【０００４】で示される単純な化学構造を有し、斜方晶
系の結晶を形成する、結晶性熱可塑性ポリマーである。
融点は２７７〜２８２℃で、ガラス転移点は８５〜９３
℃である。ＰＰＳは、耐熱性、耐薬品性、難燃性および
寸法安定性などに優れたエンジニアリングプラスチック
として知られており、電気・電子部品、自動車部品およ
びフィルムなどの分野に広く用いられている。また近
年、軸受やギャなどの摺動用途においてもＰＰＳ樹脂摺
動材料が注目され需要が増大している。

【０００５】ＰＰＳは非強化では脆く、熱変形温度も低
いが、ガラス繊維、無機フィラーで強化したものは極め
て優れた機械特性と耐熱性を示し、このような強化品の
形で使用されるのが一般的である。ＰＰＳ樹脂はその優
れた特性を生かし、金属、熱硬化性樹脂代替をはじめ多
くの用途に使用されている。なかでもガラス繊維補強タ
イプは特に機械的強度を要求される用途に、無機フィラ
ー併用タイプは耐熱性、寸法精度の特徴を生かした分野
に応用される。部分架橋型と直鎖型の使い分けについて
は、直鎖型の靭性、厚肉成形が可能である点に注目した
応用例が増えてきている一方、直鎖型ポリマが淡色であ
り着色も容易なことから、色調面での要望もあるが、
熱、光で変色するので注意を要する。

【０００６】具体的な用途例として、自動車分野では排
ガスバルブ、オルタネータ部品、ホロゲンランプソケッ
ト、各種センサ類があげられ、キャブレッタ部品、ラン
プリフレクタへの応用も検討されている。電気・電子分
野では、ビデオ部品、ＣＤピックアップ部品、各種コネ
クタ、スイッチ、ソケット、コイルボビン、ブラシホル
ダ、磁気ヘッド、スチームアイロンバルブなどがあげら
れ、新しい用途としてＩＣ、ディスクリート部品などの
電子部品封止への応用も検討されている。

【０００７】また、電子部品の表面実装化に対応し、各
種部品への耐熱性要求が高度化しているため、このＳＭ
Ｔ対応の意味でもＰＰＳは有利なポジションにある。一
般機器分野ではポンプ部品、時計シャーシ、カメラシャ
ーシ、ＯＡ機器部品、各種洗浄治具などがあげられる。

【０００８】

【発明が解決しようとする課題】ＰＰＳ樹脂単独では、
非常に脆いため、従来よりガラス繊維又は炭素繊維など
の補強材と潤滑剤を含有するＰＰＳ摺動用材料が、成形
用コンパウンドとして販売されている。しかしながら、
ガラス繊維や炭素繊維を補強材として使用すると、機械
的強度は向上するものの表面平滑性に乏しく、成形異方
性が大きく、ＰＰＳ樹脂の相手材の摩耗がが激しくな
り、成形機及び金型を摩耗させるという問題がある。そ
のため機械部品に供し得る成形用樹脂組成物として使用
するには未だ不十分であった。また、潤滑材のみを配合
したＰＰＳ樹脂組成物では、相手材の摩耗は激しく低減
できるものの、脆いために大きな機械的負荷に耐えがた
いという問題があった。

【０００９】そこで、このような問題を解消する手段と
して、ＰＰＳ樹脂に対しチタン酸カリウム繊維を溶融ブ
レンドした樹脂組成物（特開昭５９−２１５３５３号公
報）およびアラミド繊維を溶融ブレンドした樹脂組成物
（特開昭６３−１６２７２７号公報）などが知られてい
る。本発明の目的は、ＰＰＳ樹脂が有する熱的性質、化
学的性質を損なうことなく、機械特性及び表面平滑性に
優れ、低摩擦係数のＰＰＳ樹脂成型材料を提供すること
にある。

【００１０】

【課題を解決するための手段】本発明は、ＰＰＳ樹脂中
に、平均径２〜６μｍ、平均繊維長３０〜１００μｍ、
アスペクト比１０〜１５を有するウォラストナイトを５
〜７０重量％配合したことを特徴とする成形材料用ＰＰ
Ｓ樹脂組成物である。本発明はＰＰＳ樹脂に補強材とし
て適切な平均粒径、平均繊維長、アスペクト比を有する
ウォラストナイトを適正量配合した樹脂組成物で、ウォ
ラストナイト単独で表面平滑性、摩擦係数、機械強度、
低価格のバランスの良い樹脂組成物を提供するものであ
る。

【００１１】本発明で用いるウォラストナイトは、平均
径が２μｍ未満では曲げ強度、曲げ弾性率、引張強度が
不十分であり、平均粒径６μｍを越えると伸び、アイゾ
ット衝撃値が不十分となるので、平均径２〜６μｍに限
定した。また、繊維長が３０μｍ未満では曲げ弾性率が
ガラス繊維やチタン酸カリウムと比較して劣る。一方、
繊維長が１００μｍを越えると毛玉が発生しやすく、樹
脂への均一分散が不十分で、従来市販のウォラストナイ
トと比較して効果が発現されない。また、表面平滑性、
流動性、摩擦係数が悪くなり、成形品の異方性が発生す
る。そこで、平均繊維長を３０〜１００μｍに限定し
た。

【００１２】アスペクト比が１０未満では従来品と同様
で、際立った効果が発現されない。アスペクト比が１５
を越えると製法上非常に工数がかかり、ウォラストナイ
トの価格が高くなり実用的でない。従って、アスペクト
比を１０〜１５とした。ウォラストナイトの配合率が５
重量％未満ではＰＰＳ樹脂のもろさを補う効果が少な
く、また７０重量％を越えると、流動性が悪くなりコン
パウンド加工および成型が困難になるので、５〜７０重
量％配合する。さらに好ましくは、２０〜６０重量％で
ある。

【００１３】上記ウォラストナイトはそのままＰＰＳ樹
脂に配合して使用することもできるが、ＰＰＳ樹脂との
界面接着をよくするために、シランカップリング剤もし
くはチタネート系カップリング剤をコーティング剤とし
て用いることが望ましい。シランカップリング剤では特
に耐熱性の高いエポキシシランが有効である。なお、前
記ウォラストナイトの一部をガラス繊維、チタン酸カリ
ウム及びカーボンファイバからなる群から選ばれた材料
で置き換えた成形材料用ＰＰＳ樹脂組成物も優れた特性
を発揮する。

【００１４】

【発明の実施の形態】典型的な例として、ＰＰＳ樹脂に
補強材として平均粒径４μｍ、平均繊維長５０μｍ、ア
スペクト比１０〜１５を有するウォラストナイト５〜７
０重量％配合した樹脂組成物は、ウォラストナイト単独
で表面平滑性、摩擦係数、機械強度、低価格のバランス
の良い樹脂組成物となる。以下このような樹脂組成物を
製造する工程について具体的に説明する。

【００１５】（コンパウンドの製造）押出機として、同
方向二条二軸Ｌ／Ｄ＝３１．９（東芝機械（株）製ＴＥ
Ｍ３５Ｂ）を用い、温度はホッパー側より２８０℃〜３
２０℃、スクリュー回転数１５０ｒｐｍ、吐出量１０Ｋ
ｇ／Ｈでコンパウンドの製造を実施した。押出機のホッ
パからＰＰＳ樹脂を投入し、樹脂が溶融した時点でウォ
ラストナイトをサイドフィードにより加えて混練した。
プリブレンドでもコンパウンドは製造できるが、混練ゾ
ーンが長く、ウォラストナイトが切断され曲げ弾性率が
低下するので、好ましくない。

【００１６】ＰＰＳ樹脂として東ソ−ＰＰＳサスティ
ール１４０を用い、ウォラストナイトとしては、ＣａＳ
ｉＯ₃ （川鉄鉱業株式会社ＰＨ４５０）、平均粒径４
μｍ、平均繊維長５０μｍ、アスペクト比１１．２を用
いた。また、参考のために他社品ウォラストナイトとし
て、ＮＹＣＯ社ＮＹＡＤ３２５、平均粒径１０μｍ、
平均繊維長２４μｍ、アスペクト比２．４を用いた。

【００１７】さらに、ガラス繊維として、旭ファイバー
ガラス（株）チョップドストランドＣＳ０３ＭＡ
４９７、平均粒径１３μｍ、平均繊維長３μｍを用いて
比較例の樹脂を製造したほか、同じガラス繊維、チタン
酸カリウム（川鉄鉱業株式会社ＴＩＢＲＥＸ−ＨＧ
Ｅ、平均粒径１μｍ以下、平均繊維長１０〜２０μ
ｍ）、及びカーボンファイバー（東邦レーヨン（株）社
製ベスファイトＨＴＡ−ＣＡ−ＮＳ）を添加した実施
例を作成した。

【００１８】なお、本発明の組成物には、本発明の目的
を阻害しない範囲で酸化防止剤、熱安定剤、滑剤、着色
剤、紫外線吸収剤、他種ポリマー等を添加配合すること
ができる。（試験片の成形）試験片は射出成型機（住友重機械プラ
スチックマシナリー（株）ＳＨ７５）を使用して成型し
た。温度はホッパー側より３００〜３２０℃、射出圧力
８００〜１０００Ｋｇ／ｃｍ² 、金型温度１４０℃であ
る。

【００１９】（物性の測定）成型した試験片は恒温恒温
槽（２３±１℃、５０±５％）で４８時間状態調節後物
性を測定した。曲げ試験及び引張試験は強度試験機（イ
ンストロ・ジャパン（株）製４３０３型）を使用して測
定した。（１）曲げ強度・曲げ弾性率ＡＳＴＭ−Ｄ７９０により１／８インチの短冊を曲げ速
度３ｍｍ／ｍｉｎ、支点間距離５０ｍｍで測定した。

【００２０】（２）引張試験ＡＳＴＭ−Ｄ６３８により１／８インチダンベルを引張
速度５ｍｍ／ｍｉｎ、チャック間距離１１０ｍｍで測定
した。（３）アイゾット衝撃値１／８インチの短冊をノッチング加工を実施し、ＪＩＳ
−Ｋ７１１０により、振上角度１５０度、荷重２．７５
Ｊのアイゾット衝撃試験（（株）東洋精機製作所製）で
測定した。

【００２１】（４）表面粗さＪＩＳＢ０６０１に従い測定長３ｍｍ、カットオフ０．
８ｍｍで測定した。東京精密（株）製サーフコム４７０
を用いた。（５）摩擦係数荷重３Ｋｇｆ／ｃｍ² 、速度１００ｃｍ／秒、相手材Ｓ
４５Ｃの条件にてＪＩＳＫ７２１８に従い、オリエン
テック製ＥＦＭ−ＩＩＩ−Ｆを用いて測定した。

【００２２】以上の条件で実施した実施例及び比較例の
結果を表１にまとめて示した。また、図１〜図７にプロ
ットして示した。本発明の実施例Ｎｏ．１、２、３で
は、曲げ強度、曲げ弾性率、引張強度、伸び、衝撃値、
表面粗さ、及び銅摩擦係数の優れたバランスのよい組成
物を得ることができ、ウォラストナイトの添加量が高く
なるにつれ強度が向上し、伸びは減少した。ウォラスト
ナイトとガラス繊維を添加した実施例Ｎｏ．４及びウォ
ラストナイトとカーボンファイバを添加した実施例Ｎ
ｏ．６では、強度がさらに上昇し、表面粗さがやや粗く
なり摩擦係数もやや増加するが、適切な用途に使用する
ことができる。ウォラストナイトとチタン酸カリウムを
添加した実施例Ｎｏ．５では、ウォラストナイト単独で
得た適切な特性と同様の特性が得られる。

【００２３】一方、ガラス繊維のみを混入した比較例Ｎ
ｏ．７、８、９では、強度は大きくなるが、伸び、表面
粗さ、摩擦係数が劣り、バランスが劣る。他社のウォラ
ストナイトを添加した比較例Ｎｏ．１０、１１、１２で
は、実施例に比べ曲げ、引張り強度が低く、衝撃強度も
小さく、一方、伸びが小さく、摩擦係数も大きい。

【００２４】

【表１】

【００２５】

【発明の効果】本発明による樹脂組成物は、従来市販さ
れているウォラストナイトより剛性、強度に優れ、ＰＰ
Ｓに単独であるいはガラス繊維（ＧＦ）、カーボンファ
イバ（ＣＦ）と併用使用することにより機械特性を損な
うことなく表面平滑性、摩擦係数、寸法安定性を改善で
きる。また安価であり、高機能、高精度が要求される各
種の摺動性を必要とする機械部品に使用できる。

【図面の簡単な説明】

【図１】充填剤配合率と曲げ強度との関係を示すグラフ
である。

【図２】充填剤配合率と曲げ弾性率との関係を示すグラ
フである。

【図３】充填剤配合率と引張強度との関係を示すグラフ
である。

【図４】充填剤配合率と伸びとの関係を示すグラフであ
る。

【図５】充填剤配合率とアイゾット衝撃値との関係を示
すグラフである。

【図６】充填剤配合率と表面平均粗さとの関係を示すグ
ラフである。

【図７】充填剤配合率と摩擦係数との関係を示すグラフ
である。

Claims

【特許請求の範囲】

【請求項１】ＰＰＳ樹脂中に、平均径２〜６μｍ、平
均繊維長３０〜１００μｍ、アスペクト比１０〜１５を
有するウォラストナイトを５〜７０重量％配合したこと
を特徴とする成形材料用ＰＰＳ樹脂組成物。
【請求項２】前記ウォラストナイトの一部をガラス繊
維、チタン酸カリウム及びカーボンファイバからなる群
から選ばれた材料で置き換えたことを特徴とする請求項
１記載の成形材料用ＰＰＳ樹脂組成物。