JPS6158093B2

JPS6158093B2 -

Info

Publication number: JPS6158093B2
Application number: JP57043602A
Authority: JP
Inventors: Teruo Tsumato; Kuniaki Asai; Hiroshi Ishida
Original assignee: Sumitomo Chemical Co Ltd
Current assignee: Sumitomo Chemical Co Ltd
Priority date: 1982-03-17
Filing date: 1982-03-17
Publication date: 1986-12-10
Also published as: JPS58160346A

Description

【発明の詳細な説明】

本発明は熱可塑性芳香族ポリエーテルケトン樹
脂にフルオロカーボン重合体および炭素繊維を配
合することによつてすぐれた摺動特性、高い機械
的強度、熱変形温度を有する成形品を与える樹脂
組成物に関する。熱可塑性芳香族ポリエーテルケトン樹脂は、特
開昭54−90296などの記載にみられるごとく高い
耐熱性、耐燃性、機械的、電気的性質、耐薬品
性、耐加水分解性を有することが知られている。これらのすぐれた諸性質を生かして、電線やケ
ーブルの絶縁被覆やフレキシブルプリント基板と
しての利用が示唆されているが、これに留らず電
子電気分野、機械分野、航空機分野、自動車分
野、熱水分野などの各種産業分野への進出が期待
されている。一方上記いずれの産業分野においても、各種す
べり軸受、スライダーをはじめギヤ、カムに至る
まで摺動を伴なう部品は無数にあり、これらのも
のは金属あるいは金属焼結体材料に潤滑剤を併用
したものが使用されてきたが、最近、軽量化、生
産性の面でプラスチツク、特に耐熱性のプラスチ
ツクが非常に多く使用されるようになつてきた。
特に最近成長の著しい自動車産業や複写機、タイ
プライター、コンピユーターなどの事務用機器分
野ではその傾向が特に強い。またこれらの分野で
は機能面で、無給油化、高速化などの非常に過酷
な条件での使用が要求されるため、これらに用い
られるすべり軸受、スライダーギヤ、カムなどの
摺動部材はすぐれた摺動特性に加えて高い機械的
強度、熱変形温度などの高機能性が求められてい
る。たとえば、すべり軸受においては、限界PV
値が高く、寸法安定性にすぐれていることなどの
特性が要求され、スライダー、ギヤ、カムなどに
おいては機械的強度、熱変形温度が高く、潤滑
性、寸法安定性にすぐれているなどの特性が要求
される。ここでいう限界PV値とは、プラスチツ
クをすべり軸受などに適用する場合、一つの目安
として使われるものであり、摺動端面における摩
擦熱の発生により、温度が著しく上昇し、プラス
チツクの軟化、溶融、化学的分解などがおこり、
正常な摩擦運動が続けられなくなる限界の軸受に
かかる圧力Ｐと摺動速度Ｖの積である。熱可塑性芳香族ポリエーテルケトン樹脂は、
334℃という熱可塑性樹脂の中では最高の融点を
有し、しかも容易に射出成形可能なことから該樹
脂にフルオロカーボン重合体、好ましくはポリテ
トラフルオロエチレンを含有せしめ潤滑性を付与
させることにより、上記分野への進出が期待でき
るが、該樹脂の結晶化度が約40％と低く、143℃
にガラス転移点を有するため、該樹脂にフルオロ
カーボン重合体を含有してなる組成物は、熱変形
温度が約160℃で、これ以上の温度になると機械
的強度の低下が大きく寸法安定性も悪くなり、該
組成物をすべり軸受などとして使用した場合、約
400Kg／cm²・ｍ／minと低い限界PV値しか得られ
ず適用範囲が著しく制限される。また各種スライ
ダー、ギヤ、カムに適用した場合も、150℃を越
える高温雰囲気下では、使用することはむつかし
い。本発明者らは、上記問題点に鑑み、鋭意検討し
た結果、熱可塑性芳香族ポリエーテルケトン樹脂
にフルオロカーボン重合体を含有してなる組成物
に更に炭素繊維を含有せしめることにより、該組
成物にくらべ、限界PV値、機械的強度、耐熱性
（熱変形温度）が著しく向上し、無給油軸受、ス
ライダー、ギヤ、カムなどの摺動部材としての適
用範囲が広がることを見出し本発明に至つた。本発明に使用され芳香族ポリエーテルケトン
は、反復単位

【式】を単独で、または他の反復単位と一緒に含み、かつ固有
粘度が0.7ないし2.6以下、好ましくは0.8ないし
1.8のものである。他の反復単位としては、などを25重量％未満含み得るが、25重量％以上含
有した重合体は、該ポリエーテルケトン本来の特
性が失なわれ好ましくない。また固有粘度は溶液
100cm³当り重合体0.1ｇを含む、密度1.84ｇ／cm³の
濃硫酸中の重合体溶液について測定した固有粘度
のことである。固有粘度の測定には、溶媒流出時間が約２分で
ある粘度計を用いて行なつた。この固有粘度は重
合体の分子量と一義的に対応する値である。また
該ポリエーテルケトンの固有粘度が0.7よりも低
い重合体は、耐熱性が低く、成形品が得られても
非常に脆い。一方2.6を越えると溶融粘度が高す
ぎて加工性が悪く一般には使用できない。本発明に使用し得るフルオロカーボン重合体
は、ポリテトラフルオロエチレン、ポリテトラフ
ルオロエチレン−ヘキサフルオロプロピレン共重
合体、ポリトリクロロフルオロエチレン、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を含むが、特にポリテトラ
フルオロエチレン（以下PTFEと略す）が好まし
い。またPTFEの中でも平均粒径20μ未満の滑剤
級PTFE粉末が好ましく、市販されているものの
例としては、フルオンL169，L170，L171（ICI
製）、ルブロンＬ−２，Ｌ−５，LD−１（ダイ
キン工業社製）、テフロンTLP−10，TLP−
10F−１（デユポン社製）などがある。本発明で使用し得る炭素繊維はアクリロニトリ
ル系、ピツチ系、セルロース系等いずれのもので
もよく、繊維長は0.1〜10mmのものが好ましい
が、通常樹脂充填用として使用されている６mm程
度の長さを有するチヨツプドフアイバーやロービ
ングが用いられる。該炭素繊維は、表面を種々の
処理剤、例えばエポキシ樹脂、ポリアミド樹脂、
ポリカーボネート樹脂、ポリアセタール樹脂等で
処理したものを用いることが好ましいが、これら
に限定されるものではない。該炭素繊維の例とし
てはマグナマイトAS、マグナマイトHMS（以
上、ハーキユレス社製）、トレカT300A（東レ社
製）、ベスフアイトHTA、ベスフアイト1000（以
上、東邦レーヨン社製）、クレカＭ、クレカＣ
（以上、呉羽化学工業社製）などがある。配合量としては、熱可塑性芳香族ポリエーテル
ケトン樹脂95〜30重量％、フルオロカーボン重合
体2.5〜60重量％、炭素繊維2.5〜60重量％（フル
オロカーボン重合体と炭素繊維の合計量として
は、全樹脂組成物の５〜70重量％）配合したもの
が有効である。すなわち、フルオロカーボン重合
体と炭素繊維の合計量が樹脂組成物の70重量％を
越え、熱可塑性芳香族ポリエーテルケトン樹脂の
量が30重量％未満の時は、混合が不十分であり、
均一な組成物が得られず、樹脂組成物の流動性が
失われ、成形が困難となる。またフルオロカーボ
ン重合体と炭素繊維の合計量が５重量％未満の時
は、十分な摺動特性、機械的強度が得られない。
また、フルオロカーボン重合体と炭素繊維の合計
量が５〜70重量％であつても、フルオロカーボン
重合体の量が2.5重量％未満であれば潤滑性が不
十分で、60重量％を越えると、分散性、相溶性が
低下し、均一な組成物が得られにくい。一方、炭
素繊維の量は2.5重量％未満では、限界PV値の向
上効果はなく、機械的強度、並びに熱変形温度に
おいても改良はほとんどみられず、60重量％を越
えると、熱可塑性芳香族ポリエーテルケトン樹脂
と炭素繊維のかさ密度が著しく異なるなどのた
め、混合が不十分となり、コンパウンド化の工程
が困難になり、均一な組成物が得られない。本発明の樹脂組成物には、更に潤滑性を向上さ
せるために、黒鉛、二硫化モリブデンなどの固体
潤滑剤や耐摩耗性を向上させるためにオキシベン
ゾイルポリエステルの如き高結晶性耐熱樹脂を加
えることも可能である。本発明の樹脂組成物を得るための混合方法とし
ては、熱可塑性芳香族ポリエーテルケトン樹脂と
フルオロカーボン重合体および炭素繊維をヘンシ
エルミキサー、スーパーミキサーなどの混合機で
ドライブレンドした後、一軸または多軸の押出機
で溶融混練し、ストランドを押出し、カツターに
てペレツト化する方法が一般的であるが特にこれ
に限定されるものではない。また本発明の組成物
からは射出成形により、容易に軸受、スライダー
などの摺動部品を得ることができる。本発明にかかる樹脂組成物は、熱可塑性芳香族
ポリエーテルケトン樹脂とフルオロカーボン重合
体よりなる組成物にくらべ、極めて高い限界PV
値、機械的強度、熱変形温度を有するため非常に
過酷な条件下で使用される軸受、スライダー、ギ
ヤ、カムなどの摺動部材に好適な成形材料であ
る。本発明は以下の実施例によつて説明するが、こ
れらは好適な態様の例示であつて本発明の範囲を
限定するものではない。実施例１〜６

【式】なる基本構造単位を有し、固有粘度が1.4の熱可塑性芳
香族ポリエーテルケトンとPTFE（フルオン
L169、ICI社製）および断面直径７〜９μで平均
繊維長６mmの炭素繊維（マグナマイト1800AS）
を第１表の組成比となるようにヘンシエルミキサ
ーで混合し、二軸タイプの押出機（池見鉄工製
PCM−30）で、シリンダー中央部温度を340〜
360℃に設定し、押出し造粒を行ないペレツトを
得た。これらを1OZ射出成形機（住友重機械製ネ
オマツト47/28）を用いてシリンダー中央部温度
を370〜390℃に設定し、JIS1号ダンベル、熱変形
温度（HDT）測定用試験片（厚さ12.6mm、幅6.4
mm、長さ126mm）、および摩耗リング（外径25.6
mm、内径20mm、高さ15mm）を成形した。それぞれ
の試験片から、引張特性、HDT、限界PV値を測
定した。限界PV値の測定は鈴木式摩耗試験機
（東洋ボールドウイン製）を用いて行なつた。圧
力Ｐ＝10Kg／cm²、速度Ｖ＝40ｍ／minの条件下、
相手材を鋼（S45C）とし、２時間の摺動を行な
い、その後Ｐを15Kg／cm²一定とし、ＶをPV＝
500，600，700……Kg／cm²・ｍ／minと、100ずつ
２時間の割合で増加させながら、サンプルが溶融
を伴なつた、異常摩耗を起こすか、摩擦係数が急
激に不安定となるPV値まで、連続的に摺動を行
ない、このようになつた時点を限界PV値とし
た。これらの結果を第１表に示す。表から明らかなように、いずれの組成も高い引
張特性HDT限界PV値を示した。

【表】また実施例１，３，５の組成物について複写機
用軸受（外径25mm、内径20mm、長さ20mm）を成形
し、複写機に取りつけ300時間の実機テストを行
なつた。尚複写機のロール表面温度が180〜200℃
になるように設定しテストを行なつた。いずれの
組成物についても、300時間終了後、摩耗、寸法
変化は許容できる範囲であつた。比較例１〜４実施例１〜６とまつたく同じ熱可塑性芳香族ポ
リエーテルケトン、フルオロカーボン重合体、炭
素繊維を用いて、これらの組成を有効な範囲以外
の各種配合比について同様の検討を行なつた結果
を第２表に示す。炭素繊維がまつたく含まれていない系（比較例
１）および2.5重量％より少ない系（比較例２）
はいずれも、実施例１〜６の組成物にくらべ引張
特性において、伸びが大きいが、強度、弾性率は
非常に低い。またHDTは160〜185℃と約半分で
あり、限界PV値も約1/3であつた。フルオロカーボン重合体の量が2.5重量％より
少ない系（比較例３）は潤滑性に乏しく、摩擦係
数が高くなるため、非常に低い限界PV値しか得
られなかつた。またフルオロカーボン重合体と炭
素繊維の総量が70重量％を越える系（比較例４）
は流動性が不足のため、射出成形困難であつた。

【表】また比較例１〜３の組成物について実施例１，
３，５と同様にして複写機軸受として実機テスト
を行なつたが、比較例１，２のものは、それぞれ
５，10時間の測定でサンプルが大きく変形し、比
較例３のものは10時間の時点でキシミ音を発生
し、回転が異常となつた。

Claims

【特許請求の範囲】

１熱可塑性芳香族ポリエーテルケトン樹脂95〜
30重量％、フルオロカーボン重合体2.5〜60重量
％および炭素繊維2.5〜60重量％を含有してなる
すぐれた摺動特性、高い機械的強度、熱変形温度
を有する樹脂組成物。