JPS63156854A - 高摺動性樹脂組成物 - 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】 〔産業上の利用分野〕 この発明は高摺動性樹脂組成物に関するものである。

〔従来の技術〕

芳香族ポリアミド樹脂、芳香族ポリアミドイミド樹脂、
芳香族ポリエーテルイミド樹脂等のアミド基およびイミ
ド基のいずれか一方または両方を含有する熱可塑性芳香
族重合体は優れた耐熱性および機械的性質を有している
ことから、高温下で使用する電気・電子機器、宇宙・航
空機器、自動車、事務機器などの各種部品類への適用が
期待されている。しかし、これら芳香族重合体は耐摩耗
性および自己潤滑性の点では満足出来るものではないの
で、摺動用素材に使用する際には、通常、グラファイト
、二硫化モリブデンなどの耐摩耗性付与剤を添加配合す
ることによって改質が行なわれるが、このような耐摩耗
性付与剤も過酷な雰囲気下における使用には幾つかの問
題点がある。それはたとえばグラファイトにおいては真
空中または還元性雰囲気下で潤滑特性が著しく低下する
こと、二硫化モリブデンＭ　ｏ　Ｓ　２においては空気
中で三硫化モリブデンＭ　ｏ　Ｓ　３に変化して潤滑特
性を失ってしまうこと、ざらに摺動用樹脂組成物として
耐摩耗性を充分に確保するためには、耐摩耗性付与剤を
１０重量％を越える多量添加する必要があり、組成物の
機械的強度はバランスの良くないものになりやすくなる
ことなどである。

〔発明が解決しようとする問題点〕

このように、従来の技術においては熱可塑性芳香族重合
体の耐熱性および機械的強度を損うことなく、あらゆる
過酷な雰囲気中においても優れた耐摩耗性を確保するこ
との出来る樹脂組成物が得られないという問題点があっ
た。

〔問題点を解決するための手段〕

上記の問題点を解決するために、この発明はアミド基お
よびイミド基のいずれか一方または両方を含有する熱可
塑性芳香族重合体を主成分とする樹脂中に平均粒径０．
１〜１５．０μｍの炭化ケイ素粉末３〜３５重量％と平
均粒径０．１〜３０．０μｍのグラファイト粉末を３〜
３５重量％とを混合した樹脂組成物とする手段を採用し
たものである。以下その詳細を述べる。

まず、この発明においてアミド基およびイミド基のいず
れか一方または両方を含有す石熱可塑性芳香族重合体と
はその主鎖を構成する芳香核の連結基の一部としてアミ
ド基とイミド基とのいずれか一方または両方を含有し、
しかも熱可塑性の特徴を有するものであって、その代表
的なものとして芳香族ポリアミド樹脂、芳香族ポリアミ
ドイミド樹脂、芳香族ポリエーテルイミド樹脂を挙げる
ことができる。

ここで芳香族ポリアミド樹脂（以下己れをＰＡ樹脂と略
称する）は一般式 ％式％ で表わされる繰返し単位を主要構成単位とする芳香族重
合体のうち熱可塑性で非晶質のものである。

式中Ｒは二価の芳香族と脂環族残基とのいずれかまたは
両方で具体的には などが挙げられ、またＡｒ　は少なくとも−っの炭素六
員環を含む二価の芳香族基であり、たとえばＳ０２．Ｓ
Ｏまたは炭素数１〜６のアルキル基〕などであって、代
表的なものとしてっぎのような構造式からなるものが挙
げられる。すなわち。

ＯＯ である。

また、この発明におけるポリアミドイミド（以下これを
ＦＡＩ樹脂と略称する）は一般式で表わされる繰返えし
単位を主要構成単位として３０〜１００（好ましくは５
０〜１００）モル％を有し、その他７０（好ましくは５
０）モル％未満の量でつぎの二つの一般式 を有することのあり得る芳香族重合体のうちの熱可塑性
的性質を有するものである。これら二つの一般式の中で
のイミド結合の一部がその閉環前駆体としてのアミド酸
結合 の状態でとどまっているものも含まれる。ここで、Ａｒ
’は少なくとも一つの炭素六員環を含む三価の芳香族基
であり、そのうちの二価は２個のカルボニル基がＡｒ’
基のベンゼン環内の隣接する炭素原子に結合しているこ
とによって特徴づけられ、たとえば、 などの構造を具体例として挙げることが出来る。

なおＡｒ　は前記したとおり少なくとも一つの炭素穴−
員環を含む二価の芳香族基であり、Ａｒ１は少なくとも
一つの炭素六員環を含む四価のカルボニル基が連結した
芳香族基であり、そのうち２個ずつがＡｒ“基のベンゼ
ン環内の隣接する炭素原子に結合していることによって
特徴づけられ、たとえばなどが挙げられる。またＲは前
記したとおり二価の芳香族または脂環族残基のいずれか
または両方である。

このようｒｌ　Ｐ　Ａ　Ｉ　ｍ脂はジメチルホルムアミ
ド、ジメチルアセトアミド％Ｎ−メチルピロリドン、ク
レゾールなどの極性有機溶媒中で、 などの組合せを反応させることによって製造することが
出来るが、また、主要成分としての構造単位に必要に応
じて部分的に共重合結合させることのできる構造単位で
あるポリアミド単位またはポリイミド単位のいずれか一
方もしくは両方の導入の一部を などで置換して反応、させることにより達成される。

なかでも典型的なＰＡＩ樹脂としては米国アモコ社から
市販されているつぎの分子構造のものがよく知られてい
る。すなわち、 であって、これら重合体の製造方法は英国特許第１．０
５６，５６４号、米国特許第３．６６１．８３２号など
に詳細に開示されている。

さらに、この発明における芳香族ポリエーテルイミド樹
脂（以下これをＰＥＩ樹脂と略称する）は一般式 で現わされる繰返えし単位を主要単位とし、エーテル結
合とイミド結合との二つを必須の結合単位として構成さ
れる芳香族重合体である。式中のＲ１Ａｒ　およびＡ’
ｒはいずれも前記のとおりであり、代表例としてつぎの
ような構造式のものが挙げられる。すなわち。

などである。

つぎに、この発明において耐摩耗性付与剤として用いら
れる炭化ケイ素粉末およびグラファイト粉末の平均粒径
が下限値（いずれも０．１μｍ）未満のときは耐摩耗性
の改良効果は小さく、また上限値（それぞれ１５．０μ
ｍおよび３０．０μｍ）を越えるときは樹脂組成物の機
械的強度が著しく低下して好ましくす＜、これら付与剤
を前記の熱可塑性芳香族重合体に混合するときの配合割
合が下限値（いずれも３重量％）未満では耐摩耗性付与
効果は充分とは言えず、逆に上限値はいずれも３５重量
％であって、３５重量％を越えると樹脂組成物の機械的
強度が著しく低下するため炭化ケイ素粉末およびグラフ
ァイト粉末の双方はそれぞれの配合量が上限値を越えな
いことが望ましい。なお炭化ケイ素粉末としてはたとえ
はイビデン社製のＳｉＣベータランダム粉末を、またグ
ラファイト粉末としては日本黒鉛社のＡＣＰ　、　ＣＰ
　／ａ’どのほか東海カーボン社製０１１７　などを例
示することができる。

以上の熱可塑性芳香族重合体を主成分とする樹脂中に耐
摩耗性付与剤を混合する方法は、熱ローラ、バンバリー
ミキサ、ブラベンダ、押出機すどを利用すればよく特に
限定されるものではないが通常混合温度を２３０〜４０
０℃、好ましくは２５０〜３６０℃とし、均質な配合物
が得られるまで混合を継続する。なお、この発明の樹脂
組成物においても、通常の樹脂組成物の場合と同様に、
発明の主目的を阻害しない範囲内で、たとえば炭素粉、
ケイ石粉、二硫化モリブデン、フッ素樹脂などの固体潤
滑剤、ガラス繊維、炭素繊維、ホウ素繊維、炭化ケイ素
繊維１石綿、岩綿、金属繊維などの強化材、三酸化アン
チモン、炭酸マグネシウム、炭酸カルシウムなどの難燃
剤、クレー、マイカ、石綿、シリカ、グラファイト等の
電気特性改良剤、硫酸バリウム、シリカ、メタケイ酸カ
ルシウムなどの耐酸性向上剤、ガラスピーズ、ガラス球
、炭酸カルシウム、アルミナ、タルク、ケイ藻土、水和
アルミナ、シラスバルーン、その他金属酸化物等の増量
剤、さらには顔料など、３５０℃程度以上の高温で安定
な物質を適宜混合してもよい。

以下実施例および比較例を示す。

〔実施例〕

実施例および比較例に使用した原材料を一括して示すと
つぎのとおりである。すなわち。

■ＦＡＩ樹脂粉末〔アモコ社製ニドーロン４０００Ｔ、
１゜■ＰＥＩ樹脂粉末〔ジー・イー社製：ウルテム１０
００〕。

■ＰＡ樹脂粉末〔奇人社製：コーネツクスパウダー〕、 ■炭化ケイ素粉末〔イビデン社製：　ＳｉＣベータラン
ダム粉末〕、 ■グラファイト粉末〔東海カーボン社製：Ｇ１１７〕 である。

実施例１〜５： 上記の各原材料を第１表に示す割合で配合し。

ヘンシェルミキサを用いて充分混合した後、二軸溶融押
出機（池具鉄工社製：ＰＣＭ−３０型）に供給し、径約
２．５　ｍｍのペレットに造粒した。得ら第　　　１　
　　表 れたペレットをバレル温度３１０〜３６０℃　、金型温
度２２０℃、射出圧力１７００ｋｇ／ｃｍ２の射出成形
機にかけて各試験法で定められている試験片を成形した
。各試験片には２６０℃、２４時間の熱処理を施し、機
械的性質として曲は強度ｋｇ／ｃｍ２（ＡＳＴＭ−Ｄ７
９０）、アイゾツト（ノツチあり）衝撃強度ｋｇ−ｃｍ
、／ｃｍ　（ＡＳＴＭ−Ｄ２５６　〕および熱変形温度
１：　［ＡＳＴＭ−Ｄ６４８　、荷重１８．６　ｋｇ／
ｃｍ２〕を、また摺動特性として荷重６５ｋｇ、回転数
７４Ｏｒｐｍ。

潤滑液（フレオン９０％＋スニソ４Ｇ３１０％）ヲ毎分
０．５ｍｌ　摩擦面上に滴下させ、相手材ＦＣ−２５、
摺動時間２時間としたときのアムスラー型摩耗試験機に
よる試験片の摩耗量ｍｇを求めた。

得られた結果は第１表に併記した。

比較例１〜５： 前記の各原材料を第２表に示す割合で配合したこと以外
はすべて実施例１〜５と同様の操作を行なって各種試験
片を作製し、曲げ弾性率、アイゾツト（ノツチあり）衝
撃強度、熱変形温度、アムスラー試験による摩耗量を測
定し、得られた結果を第２表にまとめた。

第１表および第２表にまとめられた各種特性値を比較す
ると、この発明における炭化ケイ素粉末またはグラファ
イト粉末の添加量が限定範囲外にある組成物（比較例１
〜５）は、曲げ強度、アイ第２表 ジット衝撃強度、熱変形温度の点では差異は認められな
いが、摩耗量の点で著しい相違が認められ。

摺動特性において実施例のいずれよりも遥かに劣ってい
ることが明らかとなった。

〔効果〕

以上述べたようにこの発明の組成物は主として射出成形
または圧縮成形による耐摩擦摩耗性成形品の製造に適し
ていて、得られる成形品は熱的特性（耐熱性）、機械的
特性および摺動特性のバランスが非常に優れている。し
たがって、ピストンリンク、ベアリンク、コンプレッサ
ーベーン、スラストワッシャー、回転体断熱スリーブ、
プリンタ一部品など各種の摺動部品用の材料として格好
のものであるから、この発明の意義はきわめて大きいと
言うことができる。

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. アミド基およびイミド基のいずれか一方または両方を含
   有する熱可塑性芳香族重合体を主成分とする樹脂中に平
   均粒径０．１〜１５．０μｍの炭化ケイ素粉末３〜３５
   重量％と平均粒径０．１〜３０．０μｍのグラフアイト
   粉末を３〜３５重量％とを混合したことを特徴とする高
   摺動性樹脂組成物。