JPS598301B2 - 強化高潤滑性樹脂組成物 - Google Patents

Description

【発明の詳細な説明】 本発明は高い潤滑性および強度をもつ新規な樹脂組成物
に関するものである。

さらに詳しくいえば本発明はモノマーまたはポリマーに
より無機充てん剤と熱可塑性樹脂を結合させたものと、
これに含有させた潤滑油のみから実質的に構成される強
化高温性樹脂組成物に関するものである。これまで、熱
可塑性樹脂に直接潤滑油を添加することによりそのしゆ
う動特性を改善し、長期にわたつて無給油で使用しうる
高潤滑樹脂組成物を得ようとする試みは数多くなされて
いる。例えば、ポリアセタール樹脂またはポリアミド樹
脂に潤滑油を含有させたもの術公昭４６−５３２１号公
報）、ポリカーボネート樹脂に特定のエステルを添加し
たもの（特公昭４７−４１９０２号公報）、超高分子量
ポリエチレンに潤滑油を添加したもの（特公昭４１−２
１７８６号公報）などが提案されている。

しかしながら、これら従来の潤滑油含有樹脂組成物は、
しゆう動特性改善の点ではある程度の効果が得られるが
、強度や表面硬度が著しく低下するという欠点があり軸
受などの機械部品への利用にはおのずから限度があつた
。また、このような性質の劣化を補うためガラス繊維な
どの無機充てん剤を添加することも知られている（例え
ば特開昭５０−２２０４１号公報）。しかし、この種の
組成物は無機充てん剤を添加しないものに比べれば一般
に表面硬度は向上するが摩擦特性の点ではまた十分な改
良が得られず、実用上満足できるものではない。本発明
者らは摩擦特性を低下させることなく強度、表面硬度等
を向上させた樹脂組成物を得るべく鋭意検討を行なつた
ところ、あらかじめラジカル反応性モノマーあるいはポ
リマーを用いて無機充てん剤と結合された熱可塑性樹脂
に潤滑油を添加した組成物は、熱可塑性樹脂に単に無機
充てん剤と潤滑油を添加しただけの組成物に比べて、強
度、表面硬度等の力学的性質が同等ないしそれ以上であ
ると同時に摩擦特性においてより優れたものになるとい
う驚くべき事実を見い出し、本発明をなすに至つた。

一般に無機充てん剤と熱可塑性樹脂との界面になんらか
の化学的結合を生じさせると、単に無機充てん剤を添加
しただけのものに比べて強度が上昇する等の利点はあつ
たが、摩擦特性が向上した例は知られていないのでそれ
に潤滑油を添加した場合に摩擦特性において差が出ると
いうことは極めて特異な現象であるといえる。すなわち
本発明は、無機充てん剤をラジカル反応性モノマーある
いはポリマーを用いて結合することにより補強された熱
可塑性樹脂と潤滑油のみから実質的に構成される新規な
強化高潤滑樹脂組成物を提供するものである。本発明に
おいて用いられる無機充てん剤はどのような種類のもの
であつてもよく、特に限定されるものではない。

またその形状も任意であり、粉末状、フレーク状、針状
あるいは繊維状などいかなる形状であつても差しつかえ
ない。本発明において好ましく用いられる無機充てん剤
の例としてはガラス繊維、ガラスビーズ、炭素繊維、ア
スベスト、アルミナ繊維、リン酸チタン繊維、酸化マグ
ネシウム、シリカ、カオリン、マイカ、酸化アルミニウ
ム、炭酸マグネシウム、炭酸カルシウム、炭酸バリウム
、水酸化マグネシウム、水酸化アルミニウム、硫酸カル
シウム、硫酸バリウム、カーボンブラツク、酸化チタン
、酸化鉄、酸化亜鉛、酸化鉛、酸化カドミウム、グラフ
アイト、二硫化モリブデン、フツ化黒鉛、窒化ホウ素、
金粉、銀粉、銅粉、アルミニウム紛、鉄粉などおよびこ
れらの混合物をあげることができる。本発明において用
いられる熱可塑性樹脂はラジカル反応性モノマーあるい
はポリマーによつて無機充てん剤と結合され得るもので
あれば特に限定はされない。

本発明において好ましく用いられる熱可塑性樹脂の例と
してはポリアセタール樹脂、ポリアミド樹脂、ポリエチ
レン樹脂やポリプロピレン樹脂などのポリオレフイン類
、ポリエステル樹脂、ポリカーボネート樹脂、ポリ塩化
ビニル樹脂、ポリスチレン系樹脂、アクリル系樹脂、ポ
リフエニレンオキサイド樹脂、ポリフエニレンスルフア
イド樹脂などおよびこれらのブレンドがあげられる。本
発明において用いられるラジカル反応性モノマーあるい
はポリマーの例としては、アクリル酸、メタクリル酸等
の不飽和脂肪酸およびそのエステル、アミド金属塩など
の誘導体、酢酸ビニルのような脂肪酸ビニルエステル、
スチレン、ジビニルベンゼン、フタル酸ジアリル、ビニ
ルピリジン、シンクロペンタジエン、１，４−ヘキサジ
エン、ブタジエンのオリゴマ一、不飽和ポリエステルな
どのエチレン性不飽和結合を有するモノマーあるいは低
分子量ポリマー、イソシアネート化合物、エポキシ化合
物などがあげられる。

その種類は使用される無機充てん剤と熱可塑性樹脂によ
つて適当に１種または２種以上選択される。本発明にお
いて用いられる潤滑油は、常泥で液体であるかあるいは
常温で固体であつても熱可塑性樹脂の成形加工温度以下
の温度で液体となるものであり、一般に使用されている
潤滑油をいずれも含むものである。

本発明において好ましく用いられる潤滑油の例としては
パラフイン系、ナフテン系、アロマテイツク系などの炭
化水素系油、アルキルモノエステル、アルキルジエステ
ル、リン酸エステル等のエステル系油、ポリアルキレン
グリコール系油、シリコン油などおよびこれらのブレン
ドがあげられる。本発明においては無機充てん剤と熱可
塑性樹脂とをあらかじめラジカル反応性モノマーあるい
はポリマーを用いて結合させておくことが必要である。

本発明の効果は極めて特異なことに無機充てん剤と熱可
塑性樹脂が結合されていることによつて発揮されるもの
であり、熱可塑性樹脂に潤滑油を添加した後に無機充て
ん剤を結合させようとしても、潤滑油の影響で充分な結
合が得られず本発明の効果を満足に発揮させることはで
きない。無機充てん剤と熱可塑性樹脂とを予めラジカル
反応性モノマーあるいはポリマーを用いて結合させる際
の方法は特に限定されるものではなく、ラジカル重合開
始剤を添加して加熱する等の一般的方法を用いてもよく
、またその樹脂特有の特殊な方法等を用いることもでき
る。本発明における無機充てん剤と熱可塑性樹脂との配
合割合は特に限定はされないが、熱可塑性樹脂１００重
量部に対して無機充てん剤５〜１５０重量部程度の一般
に用いられている配合割合であることが好ましい。

また、ラジカル反応性モノマーあるいはポリマーの量は
、熱可塑性樹脂と無機充てん剤を結合させうる量であれ
ばよく、特に限定されるものではない。好ましくは、無
機充てん剤に対して、０．０１〜３０重量％である。本
発明における潤滑油の添加量は組成物全体の１〜３０重
量％の範囲で選ばれる。この量よりも少ないと十分な潤
滑性の改善が得られないし、この量よりも多いと強度そ
の他の性質の劣化をひき起す。

本発明の組成物は使用に際し、必要に応じて例えば安定
剤、固体潤滑剤、着色剤、帯電防止剤、紫外線吸収剤、
滑剤、難燃剤などの熱可塑性樹脂に慣用されている添加
剤を添加することができる。

本発明の組成物を調製する方法としては、熱可塑性樹脂
に潤滑油を添加する際に用いられる方法をそのまま用い
ることができる。例えば無機充てん剤と結合された熱可
塑性樹脂を潤滑油中に浸せきし加泥することによつて吸
収させる方法、該樹脂と潤滑油との混合物を２軸以上の
押出機を用いて押出す方法などが用いられる。また樹脂
と潤滑油の組合せによつては単純に混合したものを直接
通常の押出機、射出成形機に供給する方法を用いること
ができる。本発明をより詳細に説明するために以下に実
施例を示すが、本発明はこれらの実施例によつて限定さ
れるものではない。

なお、以下の実施例で無機充てん剤の重量部は熱可塑性
樹脂１００重量部に対する配合割合である。実施例 １ ジユラコンＧＣ２５（ポリプラスチツクスＫ．Ｋ．製、
ガラス繊維強化ポリアセタール樹脂コポリマーの登録標
名）４７５０９とナフテン系油ＳＵＳ５６，９８．３℃
）２５０９との混合物を異方向回転型２軸押出機（３０
ｍ１１φ，Ｌ／Ｄ２５）を用いて押出しペレツト化し、
プランジヤータイプの射出成形機で円筒状試験片を成形
した。

この試験片の摩擦係数（１４をスラスト型摩擦摩耗試験
機（鈴木式）を用いて測定したところμｍ０．０８（荷
重２ｋ９／Ｃｒｉｌ、線速度１．２ＣＴＩＬ／Ｓｅｃ．
相手材Ｓ４５Ｃ）であつた。他方、ポリアセタール樹脂
コポリマー（ＭＩ−９）３０００９に対して単にガラス
繊維（チョップトストランド、繊維長６ｍ７１Ｌ）１０
００９を添加しただけのものを用いてナフテン系油と混
合し、上記と同様にして得た試験片はμ＝０．１４であ
つた。

実施例 ２ガラス繊維（チョップトストランド、繊維長
６ｍｍ）２４００９とγ−グリシドキシプロピオン酸６
０９をタンブラ一で軽く混合した。

これをポリアミド樹脂（ナイロン６６、硫酸粘度＝２．
５）５６００９と共に２９０℃に設定した異方向回転型
２軸押出機（３０ｍｍφ，Ｌ／Ｄ２５）を用いて混練、
ペレツト化した。該ペレツト４５５０ｇをとり、セバチ
ン酸ジオクチル４５０ｇと共に同条件の押出機で再度混
練、ペレツト化した。以下実施例１と同様にして試験片
を作成した。摩擦係数を同条件で測定したところμ＝０
．０６であつた。単にガラス繊維を添加しただけの上記
ポリアミド樹脂を用いて同王の実験を行なつたところμ
＝０．１１であつた。実施例 ３ ガラス繊維（チョップトストランド、繊維長３ｍｍ）１
２００９、アクリルアミド１２０ｇ、ジグミルペルオキ
シド８ｆ！および高密度ポリエチレン１（ＭＩ＝０．６
）４８００９をタンブラ一で軽く混合したのち、２１０
℃に設定した異方向回転型２軸押出機（３０ｍ１Ｌφ，
Ｌ／Ｄ２５）を用いて混練、ペレツト化した。

該組成物４７００９とシリコーン油（ジメチルシリコー
ン油、２５℃で１０００ｃｓ）３００９とを同じ条件の
押出機で再度混練、ペレツト化した。以下実施例１と同
様にして試験片を作成した。摩擦係数を同条件で測定し
たところμｍ０．０５であつた。単にガラス繊維を添加
しただけの上記高密度ポリエチレンを用いて同上の実ｊ
験を行なつたところμ＝０．０８であつた。実施例 ４
クレー２４００ｇ，２−メチル−５−ビニルピリジン５
６ｆ１およびポリエステル樹脂（ポリブチレンテレフタ
レート、溶液粘度−１．２）５６００９］をタンブラ一
で軽く混合後、２５０℃に設定した異方向回転型２軸押
出機（３０ｍｍφ，Ｌ／Ｄ−２５）で混練、ペレツト化
した。

該ペレツト４９００９と実施例１で用いたナフテン系油
１００ｆ！とを実施例１と同様に（ただし押出機は２５
０℃に設定）フして混練、成形し、試験片を作成した。
摩擦係数を同条件で設定したところμｍ０．１６であつ
た。単にクレーを添加しただけの上記ポリエステル樹脂
を用いて同上の実験を行なつたところμ＝０．２２であ
つた。実施例 ５ ガラス繊維（チョップトストランド、繊維長６ｍｍ）１
２００９、グリシジルメタクリレート２４０９およびポ
リスチレン樹脂（ＭＩ＝５）４８００９をタンブラ一で
軽く混合後、１９０℃に設定した異方向回転型２軸押出
機（３０１１φ，Ｌ／Ｄ＝２５）で混練、ペレツト化し
た。

該ペレツト４８５０ｇとシリコーン油（メチルフエニル
シリコーン油、２５℃で１００００ｃｓ．）１５０９と
の混合物をスクリユ一型射出成形機（５０ｚ）に直接供
給し、円筒状試験片を成形した。摩擦係数を実施例１と
同じ条件で測定したところμ＝０．１２であつた。単に
ガラス繊維を添加しただけの上記ポリスチレン樹脂を用
いて同上の実験を行なつたところμ０．２０であつた。
実施例 ６ アスベスト１２００９、アクリル酸メチル７２９および
アイソタクテイツクポリプロピレン（ＭＦＩ＝９）４８
００９をタンブラ一で軽く混合後、１８０℃に設定した
異方向回転型２軸押出機で混練、ペレツト化した。

該組成物４０００ｆ！とポリエチレングリコール（平均
分子量約４００）１０００９とを実施例１の方法で（押
出機は１８０℃に設定）試１験片に成形した。摩擦係数
を同条件で測定したところ、μ＝０．１３であつた。単
にアスベストを添加しただけの上記ポリプロピレンを用
いて同上の実験を行なつたところμ＝０．２１であつた
。実施例 ７ 炭酸カルシウム２０００９、アクリル酸１５０９および
第三ブチルヒドロペルオキシド６９をペンシェルミキサ
ーで１００℃に加温して混合した。

冷却後高密度ポリエチレン（Ｍ＝５）３０００９を加え
てさらに軽く混合後、これを２００℃に設定した単軸ベ
ント型押出機で混練、ペレツト化した。該ペレツト４７
００９にパラフイン系油（３７．８℃で１０ｃｓ．）３
００ｇを混合し、１２０℃の雰囲気中に２０分間放置す
ることによつて潤滑油を高密度ポリエチレンに吸収させ
た。得られた材料をスクリユ一型射出成形機（５０ｚ）
を用いて円筒状試験片に成形し、実施例１と同じ条件で
摩擦係数を測定したところμ＝０．０７であつた。単に
炭酸カルシウムを添加しただけの上記高密度ポリエチレ
ンを用いて同上の実験を行なつたところμ＝０．１１で
あつた。実施例 ８ 炭素繊維（ＨＴタイプ、チヨツプドフアイバ一、繊維長
３ｍ１）１５００９、アクリル酸４５９およびポリアミ
ド樹脂（ナイロン６、硫酸粘度−２．７）４５００９を
タンブラ一で軽く混合後、２５０℃に設定した異方向回
転型２軸押出機で混練、ペレツト化した。

該組成物４５００９と実施例１で用いたナフテン系油３
００ｆ１とステアリン酸リチウム２００９とを実施例１
と同様の方法で（ただし押出機の温度設定は２５０℃）
試験片に成形した。摩擦係数を同条件で測定したところ
μ＝０．０５であつた。単に炭素繊維を添加しただけの
上記ポリアミド樹脂を用いて同上の実験を行なつたとこ
ろμ＝０．１０であつた。実施例 ９ 炭素繊維（ＨＴタイブ、チヨツプドフアイバ一繊維長３
１１）１２００９、不飽和ポリエステル（無水フタル酸
、無水マレイン酸およびプロピレングリコールから成り
、平均重合度約２５、これを等重量のスチレンに溶解し
たもの）９６９、２．５ジメチル−２．５−ジ（第三ブ
チルペルオキシ）ヘキサン４．８９およびポリアセター
ル樹脂（ホモポリマー、ＭＩ＝１３）４８００９とタン
ブラ一で軽く混合後、２００℃に設定した異方向回転型
２軸押出機で混練、ペレツト化した。

これを４６００９とり、実施例１で用いたナフテン系油
２００９およびリン酸トリクレジル２００９と共に実施
例１と同様の方法で試験片に成形した。摩擦係数を同条
件で測定したところμ＝０．０６であつた。単に炭素繊
維を添加しただけの上記ポリアセタール樹脂を用いて同
上の実験を行なつたところμ＝０．１０であつた。実施
例 １０ ガラス繊維（チョップトストランド、繊維長６１！）６
００９、シリカ１８００９、アクリル酸４５ｆ！および
ポリアミド樹脂（ナイロン６、硫酸粘度−２．４）３６
００９をタンブラ一で軽く混合・後、２４５℃に設定し
た異方向回転型２軸押出機で混練、ペレツト化した。

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. １ ラジカル反応性モノマーまたはポリマーにより無機
   充てん剤を結合させた基体熱可塑性樹脂と、組成物全体
   に基づき１〜３０重量％の割合で含有させた潤滑油のみ
   から実質的に構成される強化高潤滑性樹脂組成物。