JPS62241966A - 導電性摺動部材用樹脂組成物 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるた
め要約のデータは記録されません。

Description

【発明の詳細な説明】 髪釆上匹旦■尖１ 本発明は、導電性摺動部材用樹脂組成物に関する。

′　の技術及びその間”点 最近プラスチックス製摺動部材の用途分野は拡大される
傾向にあり、従来の金属材料に代る新素材として有望視
されている。しかしながら、プラスチックス材料は、摺
動部材に要求される特性である自己潤滑性を有している
反面、金属材料と比較して限界ＰＶ値が低く、剛性等の
機械的性質に劣り、また非導電性であるために摺動によ
る静電気が帯電するという欠点を有している。ここに「
限界ＰＶ値」とは、摺動部材が一定の荷重（Ｐ）におい
て、おる周速度（Ｖ）以上になった時、材料が溶けたり
、焼き付い、たりする負荷の限界値Ｐと■との積を意味
する。従って軸受等の摺動部品にプラスチックス材料を
使用する場合には、該プラスチックス材料は、強度、剛
性等の機械的性質、耐熱性、難燃性、成形品の形状、寸
法精度等に優れていることは勿論のこと、更に摺動によ
り発生する静電気を逃すための導電性能を有しているこ
とが要求される。また摺動部品としては、動摩擦係数が
小ざく、限界ＰＶ値が高く、摩耗■が少なく、しかも相
手材料を傷めないという摩擦摩耗特性をも備えた材料で
おることが望ましい。

上記各種性能を有する材料として、従来より種々の樹脂
組成物が提案されているが、未だ実用に適した材料が開
発されていないのが実情である。

即ち、従来より提案されている材料としては、例えば（
１）各種の熱可塑性樹脂、（２）多価アルコールや多価
アルコールの脂肪酸エステル等の親水基を有する帯電防
止剤、導電性カーボンブラック、カーボンファイバー、
ニッケル、銅、アルミ等の金属ファイバー等の導電性物
質、（３）ガラス繊維、ワラストナイト、マイカ等の非
導電性強化材及び（４）ＰＴＦＥ、ＭＯ３２、グラフア
イ１〜等の摺動性改良材からなる樹脂組成物が知られて
いる。しかしながら、例えば上記（２）成分として親水
基を有する帯電防止剤を使用した場合には、該樹脂組成
物を成形して得られる製品の表面抵抗はせいぜい１０１
１Ω程度しか低下せず、しかも乾燥時には帯電防止効果
の低下乃至消失が避けられないばかりでなく、長期間に
亙る使用においては帯電防止効果か失われるという欠点
を有している。

また上記（２）成分として導電性カーボンブラックを使
用した場合には、導電性カーボンブラックのカサ比重が
小さく飛散し易いために、コンパウンド化に際して極め
て取扱い難いうえ、得られる成形品の機械的強度及び潤
滑性能が著しく劣るという欠点が生ずる。更に、（２）
成３分として導電性カーボンブランクを使用し且つ上記
（３）成分としてガラス繊維を使用した場合には、該ガ
ラス繊維のサイズが大きいため該繊維が成形品の表面に
浮き出し易く、成形品表面の平滑性が損われると共に、
ガラスの硬度が高いために相手材を摩耗し易く、摺動部
品として不適当なものである。

また上記（２）成分としてカーボンファイバーを使用し
た場合には、得られる成形品の機械的強度等の向上が認
められるものの、該成形品のゲート部分にはカーボンフ
ァイバーの分布が少なく（従ってこの部分は導電性が殆
んどない）、一方ゲートと反対の部分にはカーボンファ
イバーが多く分布し易いために、該成形品内に導電性の
バラツキが生じ、この結果成形品のゲート部分が帯電す
る危険性を有している他、該成形品の表面粗度も大きい
ため摺動する相手材を摩耗し易い等潤滑性能に劣るとい
う欠点を生ずる。

更に上記（２）成分として金属ファイバーを使用した場
合には、導電性能を付与するために多聞の金属ファイバ
ーを用いる必要があり、そのために該樹脂組成物の成形
加工性が悪く、上記カーボンファイバーと同様に成形品
内に導電性のバラツキが生じるという欠点を生ずる。ま
たこの成形品は、金属ファイバーが相手材を攻撃するの
で、摩擦、摩耗特性に劣り、しかも機械的強度も不充分
であるという欠点も有している。

このように従来より提案されている樹脂組成物はいずれ
も摺動部材用として要求される性質を具備しておらず、
それ故該樹脂組成物を用いて得られるベアリング、ブッ
シング、キャリッジ、軸受等の１言動部品は、帯電する
という問題が生じ易く、従ってプリンター、複写機、Ｖ
ＴＲ，フロッピーディスクドライブ等の電気機器等の重
要な部分には金属材料が依然として使用されているのが
現状である。しかるに、金属材料からなる部品は、コス
トが高く、また注油を要するため油汚れや埃の付着によ
る誤動作等秤々の問題があり、摺動部材用として要求さ
れる性質を具備した高性能のプラスチックス材料の出現
が望まれている。

４　ヴを解決するための一段 本発明者らは、上記現状に鑑み、摺動部材用として、要
求される性質を全て具備した高性能の樹脂組成物を開発
すべり１ｉ！意研究を重ねた結果、熱可塑性樹脂に導電
性チタン酸カリウムウィスカー（以下「導電性２丁Ｗ」
ということもある）及び粉末状高密度ポリエチレン（以
下「ＨＤＰＥ」ということもある）を配合した場合に、
本発明の所期の目的を達成し得ることを見い出した。本
発明は、斯かる知見に暴づき完成されたものである。

即ち、本発明は、熱可塑性樹脂、導電性チタン酸カリウ
ムウィスカー及び粉末状高密度ポリエチレンを含有する
ことを特徴とする導電性摺動部材用樹脂組成物に係る。

本発明の組成物に配合される熱可塑性樹脂としては、特
に限定されるものではなく、従来公知のものを広く使用
でき、例えばポリエチレン、ポリプロピレン、ポリ塩化
ビニル、ＡＢＳ樹脂等のスチレン系樹脂、ポリアミド、
熱可塑性ポリエステル、ポリアセタール、ポリフェニレ
ンサルファイド、ポリサルフオン、ポリエーテルサルフ
オン、ポリエーテルイミド、ポリエーテルエーテルケト
ン等を挙げることができる。

本発明の組成物に配合される導電性ＰＴＷとしては、例
えば一般式 ％式％ 〔式中ｎは２〜１２の整数、ＸはＱ＜ｘ≦１の実数を示
す。〕 で示される組成の単結晶繊維であり、平均繊維径０．０
１〜１μｍ程度、平均繊維長１〜１００μｍ程度であっ
て且つ平均繊維長／平均繊維径（アスペクト比）が１０
以上のものを挙げることができる。

上記導電性ＰＴＷは、例えば一般式 ％式％ 〔式中ｎは前記に同じ。〕 で示される組成のチタン酸カリウムウィスカーを不活性
雰囲気中又は水素、低級炭化水素ガス、アンモニアガス
等の還元性雰囲気中にて、そのまま又は酸素受容体と混
合して５００〜１５００℃程度の温度下で還元焼成する
ことにより製造される。

酸素受容体としては、例えばカーボンブラック、グラフ
ァイト、コークス、石油ピッチ等の炭素物質等を例示で
きる。チタン酸カリウムウィスカーと酸素受容体との混
合割合としては、還元炉の大きさ、材質等により異なり
一概には言えないが、通常チタン酸カリウムウィスカー
１００重量部当り酸素受容体を１〜５０重量部程置部割
合で混合するのがよい。

また上記導電性ＰＴＷは、無電解メッキ法、浸漬法又は
スプレーコート法にてチタン酸カリウムウィスカーの表
面に金属、金属酸化物等の導電性又は半導電性物質を付
着又は沈着ざぜることによっても製造できる。

無電解メッキ法を採用する場合には、例えばチタン酸カ
リウムウィスカーを約１００℃のアルカリ性領域のメッ
キ液中に５分〜１時間程度浸漬、撹拌し、ニッケル、銅
、白金、銀等をメッキすればよい。

浸漬法を採用する場合には、例えばチタン酸カリウムウ
ィスカー溶液中に錫、ニッケル、アンチモン等のハロゲ
ン化塩、硫酸塩の水溶液を滴下し、共沈法により錫、ニ
ッケル、アンチモン等の加水分解生成物をｊｑ（このこ
とによりチタン酸カリウムウィスカーの表面にニッケル
、アンチモン等が均一に沈着し、°表面を覆う状態とな
る）、次いで熱処理を行えばよく、斯くして安定な白色
導電性チタン酸カリウムウィスカーを得ることができる
（特開昭５９−６２３５号公報参照）。

またスプレーツー１〜法を採用リーる場合には、例えば
２００〜９．００℃程度に加熱したチタン酸カリウムウ
ィスカーに、錫、ニッケル、インジウム、アンチモン等
のハロゲン化塩、硫酸塩乃至酸化物の水溶液又は該水溶
液と適当な有機溶媒との混合−液をスプレー等にて塗布
、噴霧し、表面コートを行えばよい。

上記で製造される導電性２丁Ｗは、そのままでも使用す
ることかできるが、熱可塑性樹脂との界面接着性を付与
するために、シランカップリング剤、チタネートカップ
リング剤等目的に応じた表面処理剤で処理し、これを使
用してもよい。

上記導電性ＰＴＷを配合することにより、剛性や耐クリ
ープ性の向上、熱変形温度の向上、限界ＰＶ値の向上、
寸法精度の向上等を図ることができ、また優れた導電性
を付与することができる。゛本発明組成物中に配合され
るべぎ導電性ＰＴＷの面としては、特に制限がなく広い
範囲内から適宜選択し得るが、通常本発明組成物１００
重倒部中１０〜４０重足部程度、好ましくは２０〜３０
重母部程度とするのがよい。導電性２丁Ｗの配合量が少
な過ぎると、導電性ＰＴＷ配合による上記効果が発揮さ
れ難くなり、好ましくない。一方導電性ＰＴＷの配合量
を上記範囲より多くしても、導電性Ｐ丁Ｗ配合による上
記効果がそれ程向上せず、経済的に望ましくなく、また
１７られる組成物の造粒化が難しくなる傾向となるので
、やはり好ましくない。

本発明の組成物中に配合されるＨ　Ｄ　Ｐ　Ｅは、エチ
レンを小会して得られる密度が０．９４ｇ／ｃｍ３程度
以上のものでおるが、高密度で市る限りエチレンに少量
のプロピレン、ブテン、ペンテン、スチレン等のエチレ
ンと共重合が可能なα−・オレフィンを共重合させたも
のであってもよい。本発明で用いられるＨＤＰＥとして
は、平均粒子径が２００μｍ以下、分子量が２万〜３０
万程度のものが好適でおる。平均粒子径が２００μｍ以
上であるＨＤＰＥを使用すれば、該樹脂組成物による成
形品の表面が粗面になる他、１習勅特性が充分に向上往
ず、好ましいものではない。また分子量が上記範囲より
小さいＨＤＰＥを使用すれば、該樹脂組成物調製時の混
練過程において、ＨＤＰＥ粒子が剪断応力により変形し
たり、薄層化したり、又はフィルム状になって、粉末粒
子状の形態のままで該樹脂組成物中に保持され難くなり
、また分子量が上記範囲より大きいＨＤＰＥを使用すれ
ば、該樹脂組成物調製時の混練過程において、ＨＤ　Ｐ
Ｅの分散性が不充分となる傾向となり、従っていずれの
場合でも摺動特性が充分に向上された樹脂組成物を得難
くなるので、好ましくない。

本発明の樹脂組成物中に配合すべきＨＤＰＥの量として
は、特に制限がなく広い範囲内から適宜選択し得るが、
通常本発明組成物１００Ｉｆｆ１部中２〜１５重量部程
度、好ましくは５〜１０重量部程置部するのがよい。ｌ
−Ｉ　Ｄ　Ｐ　Ｅの配合間が少な過ぎると、得られる樹
脂組成物に充分な活動特性を付与し難くなり、好ましく
ない。一方トＩＤＰＥの配合量を上記範囲より多過ぎる
と、該樹脂組成物を用いて得られる成形品の機械的強度
、耐熱性等が低下する傾向となり、やはり好ましくない
。

本発明の組成物には、更に導電性付与助剤としてカーボ
ンブラックを配合することができ、また必要に応じてタ
ルク、マイカ、ワラス１〜ナイト等の充填剤、顔料、酸
化防止剤、滑剤、熱安定剤、難燃剤、紫外線吸収剤等を
適宜配合することができる。

本発明の組成物を製造するに際しては、例えば上記各種
成分をブレンダー等を用いて均一に混合後、＠混合物を
押出機で溶融、混和し、ベレット化すればよい。このペ
レットは、射出成形等の慣用成形手段により所望の部材
の形状に成形される。

１肌０勿呈 本発明によれば、導電性摺動部材用樹脂組成物として要
求される諸性質を具備した樹脂組成物が提供される。即
ら、本発明の樹脂組成物は、機械的強度、剛性等の機械
的性質、耐熱性、難燃性、成形品の形状、寸法精度等に
優れていることは勿論のこと、優れた導電性能を有して
いる。また本発明組成物は、動摩擦係数が小ざく、限界
ＰＶ値が高く、摩耗量が少なく、しかも相手材料を傷め
ないという摩擦摩耗特性をも備えたものである。

従って、本発明の組成物は、導電性摺動部材の製造に好
適に使用し得る。本発明の組成物から製造される導電性
摺動部材としては、例えば各種ブッシング。ベアリング
、スリーブ、スリップシリンダー、ガイドレール、キャ
リッジ、スイッチ部品、軸受、ギア、カム等を挙げるこ
とができる。

丈−凰一１ 以下に実施例及び比較例を掲げて本発明をより一層明ら
かにする。

実施例１〜６及び比較例１〜５ 下記第１表に示す各種の成分をルンダーを用いて所定足
混合し、２９０’Ｃに設定した４Ｑｍｍφ押出機より押
出してペレット化して、本発明の組成物を得た。

得られたペレットを乾燥させた後、射出温度２８０℃、
金型温度８０℃、射出圧力４００ｋｇ／ｍｍ　２、射出
速度８０ｃｃ／秒の条件で射出成形してデス１〜ピース
を作成し、このテストピースを用いて各種物性を測定し
た。

各種物性は、次に示す方法により求めた。

体積固有抵抗値・・・ＪＩＳ　　Ｋ　　６９１１による
。

体積固有抵抗値バラツキ・・・テストピースの９箇所の
測定で体積固有抵抗値バラツキが１０２Ω・ｃｍ未満の
場合を○、１０２Ω・ｃｍ以上の場合をＸとして評価し
た。

動摩擦係数・・・銘木式摩耗試験機（東洋ボルドウィン
社製）を使用し、相手材料として５４５Ｃを用い、全て
無潤滑の状態で摩擦速度３０ｃｍ／秒、荷重１０ｋｇ／
ｃｍ　２で連続運転し、摩擦距離１０ｋｍに達した時の
摩擦係数を求めた。

比摩耗量・・・上記動摩擦係数の測定と同様の方法によ
り単位距離当りの摩耗量を求めた。

限界ＰＶ値・・・摩擦速度（Ｖ）３０ＣＩ１１／秒を一
定とし、荷重を変化させて１時間運転後、摩擦面を観察
し、異常な損傷が生じた時点で判定した。

相手材表面状態・・・相手材の表面が変化していない場
合を○、相手材の表面に傷が生ずる場合をＸとして評価
した。

曲げ強さ・・・ＡＳＴＭ　　Ｄ７９０による。

曲げ弾性率・・・ＡＳＴＭ　　Ｄ７９０による。

アイゾツト衝撃値・・・ＡＳＴＭ　　Ｄ２５６による。

ＨＤ下・・・ＪＩＳ　　Ｋ　　６９１１による。

混線作業性・・・取扱い易い場合を００取扱い難い場合
をΔ、極めて取扱い難い場合をＸとして評価した。

上記に示す方法により求めた各種物性を第１表に併せて
示す。

尚、第１表中の各種成分は、次の通りである。

ナイロン６６・・・融点：２５５〜２６５℃、熱変形温
度：　４　、６ｋｇｆ／ｃ＋ｎ２加圧時２３０℃、体積
固有抵抗値：１Ｑ１４Ω弓−１比重：１，１４、引張り
強ざ：　６５０ｋｇｆ／ｃｍ２、曲げ強ざ：１１００ｋ
ｇｆ／ｃｍ２、曲げ弾性率：４２０００ｋｇｆ／ｃｍ２
゜ 導電性ＰＴＷ・・・デントールＢＫ２００．大塚化学■
製。

ＨＤＰＥ・・・平均粒径３０μｍ１平均分子量７万。

導電性カーボンブラック・・・表面積：９５０１１１２
／ｇ、１））（：９．Ｏ，ＤＢＰ吸油＠：３５０ｍ１？
／’１００ＣＩ、粒子径：３０μｍ。

カーボンファイバー・・・ＰＡＮ系、繊維長５ｍ／ｍ。

金属ファイバー・・・６−４黄銅、繊維長３［１／Ｉｌ
’ｌ　　。

ＰＴＷ・・・テイスモＤ、大塚化学■製。

ガラスファイバー・・・繊維径９μｍ、繊維長３１＋１
／ｉｌｌ。

ＰＴＦＥ・・・平均粒径１９μｍ、融点３２０℃。

上記第１表より、次のことが明らかでおる。まず本発明
の組成物は、導電性摺動部材用樹脂組成物として好適で
あることがわかる。また導電性２丁Ｗの配合Ｍを増加さ
せることにより、限界ＰＶ値を顕著に向上させることが
できる。しかも導電性２丁Ｗの配合量を調節することに
より、導電性を任意に変化させることができる。更に、
少量のカーボンブラックを併用することにより、導電性
２丁Ｗの配合Ｍを少なくしても、体積固有抵抗値を小さ
くすることができる。

実施例６〜１３ 下記第２表に示す各種の成分をブレンダーを用いて所定
量混合し、２９０℃に設定した４Ｑｍｍφ押出機より押
出してペレット化して１４本発明の組成物を得ｌこ。

得られたペレットを乾燥させた後、射出温度２８０℃、
金型温ＪＫ８０℃、射出圧力４００ｋｇ／１ＴＩ１１１
２、射出速［８０ｃｃ／秒の条件で射出成形してテスト
ピースを作成し、このテストピースを用い、上記実施例
に示す方法と同様にして各種物性を測定した。結果を第
２表に併ぜて示す。

尚、第２表中の各種成分は、次の通りで必る。

ポリフェニレンエーテル樹脂（ＰＰＯ）・・・フェニレ
ンエーテルコポリマーとスチレン系ポリマーを主成分と
した比重１．０６のペレット状樹脂。

ＡＢＳ樹脂（ＡＢＳ）・・・良流動性、中筒撃性品種で
ごカット軟化点：１００℃、メルトフローインデックス
＝３５、比重：１．０５の樹脂。

ナイロン６樹脂（ナイロン６）・・・一般射出成形用グ
レート、比重：１．１４、融点：２１５〜２２５℃。

ナイロン１２樹脂（ナイロン１２）・・・ラウリンラク
タムの重合物で射出成形用グレード、比重：１．０１、
融点：１７５〜１８０℃。

ＭＸＤ６ナイロン樹脂（ＭＸＤ６ナイロン）・・・メタ
キシレンジアミンとアジピン酸とからなる結品性の熱可
塑性ポリマーであって、一般射出用グレード、結晶融点
：２４３°Ｃ１比重：１．２１゜ ポリフェニレン′す゛ルファイド樹脂（ＰＰＳ）・・・
比重：１．３４、融点：２７７℃、ガラス転移点：８８
℃のベージュ色ペレツ１〜。

ポリアレタール樹脂（ＰＯＭ＞・・・ポリオキシメチレ
ン主鎖ｒ　　０ＣＨ２Ｊの中にｒ−ｃ−ｃ−結合」を含
む共重合物であって、一般射出成形用グレード、比重：
１．４１、融点：１６５℃０ポリブチレンテレフタレー
ト樹脂（ＰＢＴＩ・・・テレフタル酸と１．４−ブタン
ジオールとを重縮合さμたもので必って、−Ｗｌｇ）Ｊ
出成形用グレード、比重：１．３１、融点：２２５℃。

導電性ＰＴＷ・・・デントールＢＫ２００、人尿化学１
飢 ヒＩＤＰＥ・・・平均粒径５０μｍ、平均分子ｆｆ１ｌ
ｏ万。

Claims (3)

【特許請求の範囲】
1. （１）熱可塑性樹脂、導電性チタン酸カリウムウイスカ
   ー及び粉末状高密度ポリエチレンを含有することを特徴
   とする導電性摺動部材用樹脂組成物。
2. （２）導電性チタン酸カリウムウイスカーを１０〜４０
   重量％及び粉末状高密度ポリエチレンを２〜１５重量％
   の割合で含有する特許請求の範囲第１項記載の組成物。
3. （３）粉末状高密度ポリエチレンが平均粒子径２００μ
   ｍ以下、分子量２万〜３０万である特許請求の範囲第１
   項又は第２項に記載の組成物。