JPS63207851A

JPS63207851A - ポリアミド樹脂組成物

Info

Publication number: JPS63207851A
Application number: JP4054087A
Authority: JP
Inventors: Takayoshi Tanabe; 隆喜田辺; Minoru Makita; 槙田　穣; Hideji Tsuchikawa; 土川　秀治; Shinichi Kimura; 木村　慎一
Original assignee: Japan Synthetic Rubber Co Ltd
Current assignee: JSR Corp
Priority date: 1987-02-24
Filing date: 1987-02-24
Publication date: 1988-08-29
Anticipated expiration: 2011-11-20
Also published as: JP2555584B2

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】１）産業上の利用分野本発明は、低摩擦性および耐摩耗性に優れ、かつ耐熱性
と剛性の良好な摺動部材に適したポリアミド樹脂組成物
に関する。

２）従来の技術ポリテトラメチレンアジパミド樹脂（以下ナイロン４，
６と言う）は優れた耐熱性、強靭性、耐薬品性を有する
ことから、構造材料として各種用途への実用化が期待さ
れている。特に他のエンジニアリング樹脂と比較して自
己潤滑性に著しく優れており、軸受部品や歯車部品、ま
たは耐摩耗性を要求される器械部品などの摺動部品への
実用化が期待される。

近年、プラスチック摺動部材は苛酷な荷重下で激しい摩
耗を受けるベアリング、雰囲気温度の高い条件下に使用
されるブッシング、または肉厚の薄い摺動部品などの分
野に用途分野が拡大しており、用途分野の拡大に伴ない
、プラスチック摺動部材に対する要求も厳しいものにな
ってきている。

一般に軸受けなどの摺動部品にプラスチックを通用する
場合には、動摩擦係数が小さく、限界ＰＶ値が高く、摩
耗量が少なく、しかも相手材を傷めないという摺動特性
以外に、剛性や耐クリープ性などの機械的性質および熱
変形温度や連続使用温度などの耐熱性の優れた材料を使
用することが望ましい。上記の限界ｐｖ値とは摩擦摩耗
試験において、樹脂が溶融、あるいは著しい摩耗を生じ
始める時の面圧（Ｐ）と摩擦速度（Ｖ）の積であリ、こ
の値が高い程、高荷重、高速での苛酷な条件での使用に
耐え得る。

ナイロン４．６はポリアミド樹脂のなかでも極めて良好
な機械的性質、耐熱性を有する。一方ナイロン４．６の
上記性質を更に向上させるためにガラス繊維等を添加す
る方法が用いられるが、このような樹脂組成物を軸受材
として用いると、ガラス繊維が軸受摺動面にミクロ的に
露出し、相手材を摩耗させる、いわゆる“かじる”とい
う欠点を有し、摩耗量が大きくなるのみならず、摩擦係
数が大きくなるという欠点がある。またガラス繊維を配
合した樹脂組成物では組成物成形体の異方性が大きく、
寸法精度に問題がある。更に小型部品や薄肉部、鋭角部
を含むような部品ではガラス繊維の流動が不十分で、該
繊維の含有量が他の部分に比べて少なくなり、十分な補
強効果が得られず強度や剛性が不十分となる。

このように摺動部品に要求される高剛性、耐熱性と低摩
擦性、耐摩耗性などの摺動特性とを両立させることは難
しく、高剛性、耐熱性を維持しつつ優れた摺動特性を有
する新規な樹脂組成物が望まれていた。

３）発明が解決しようとする問題点本発明者らは、ナイロン４，６の上記の高剛性、耐熱性
を更に同上させつつ優れた摺動特性を有する新規樹脂組
成物を得るために鋭意検討した結果、ナイロン４，６に
特定量のチタン酸カリウムウィスカーおよび／または炭
化ケイ素ウィスカーと、必要に応じて特定量の潤滑剤を
配合することにより優れた高剛性、耐熱性を有しつつ摩
擦特性、摩耗特性が著しく改良されることを見い出し、
本発明に到達した。

４）問題点を解決するための手段本発明は、ポリテトラメチレンアジパミド（ナイロン４
．６）１００重量部に対して、チタン酸カリウムウィス
カーおよび／または炭化ケイ素ウィスカーを５〜１００
重量部、および必要に応じて潤滑剤を４０重量部以下配
合することを特徴とする樹脂組成物を提供するものであ
る。

ナイロン４，６とは下記式％式％）で示される繰返し構造単位から実質的になるポリアミド
である。

このナイロン４．６の製造方法については、特開昭５６
−１４９４３０、同５６−１４９４３１、同５８−８３
０２９、特公昭６０−２８８４３などに述べられている
方法を挙げることができる。

Ｋ、Ｏ・ｎ　（ＴｉＯ，）または、一般式％式％（式中、ｎは２〜８の整数を表わす）で示される単結晶繊維であり、具体的にはたとえば４チ
タン酸カリウム繊維、６チタン酸カリウム繊維、または
８チタン酸カリウム繊維などの単一組成物、またはそれ
らの混合組成物であってもよく、平均繊維径２μｍ以下
、平均繊維長５〜１００μｍでかつ平均繊維長／平均繊
維径（以下、アスペクト比という）が１０以上のものが
好ましい。

本発明に用いられるチタン酸カリウムウィスカーはたと
えば「ティスモ（ＴＩＳＭＯ）Ｊ　　（大尽化学薬品■
製）をそのまま使用することができる。

これは平均繊維径０．２〜０．５μｍ、平均繊維長１０
〜２０μｍ１アスペクト比２０〜１００の高強式で示される単結晶繊維であり、平均繊維径２．０μｍ以
下、平均繊維長２０〜５００μｍでかつアスペクト比が
１０以上のものが好ましい。本発明に用いられる炭化ケ
イ素ウィスカーは、たとえば「トーカウィスカー」　（
東海カーボン■社製）を用いる。これは平均繊維径０．
１〜１０μｍ、平均繊維長５０〜２００μｍ、アスペク
ト比が５０〜３００の単結晶ウィスカーである。

前記チタン酸カリウムウィスカーおよび／または炭化ケ
イ素ウィスカーの配合量はナイロン４゜６樹脂の補強効
果、とくに剛性、耐クリープ性および熱変形温度の向上
、さらに限界ｐｖ値の向上などの点からナイロン４．６
が１００重量部に対してチタン酸カリウムウィスカー単
独、または炭化ケイ素ウィスカー単独、あるいはまたそ
れらの混合物５〜１００重量部、好ましくは１０〜８０
重量部、更に好ましくは２０〜６０重量部である。

前記配合量が５重量部未満では機械的強度を充分向上さ
せることができず、１００重量部をこえて使用しても１
００重量部をこえて使用した量に対する機械的強度の向
上効果がみとめられず、かつ組成物の成形材料としての
造粒化が難しくなる傾向にある。

前記　　　　　　　　ウィスカーの場合、無表面処理の
まま使１用してもさしつかえないが、ナイロン４．６と
の界面接着強度を改良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の表面処理剤で表面処理
してもよい。

本発明に用いる潤滑剤としては、シリコーン系化合物、
二硫化モリブデン等が挙げられるが樹脂成形品の摺動特
性の点から、好ましくは二硫化モリブデンを用いる。潤
滑剤の使用量は４０重量部以下、好ましくは１〜２０重
量部、特に好ましくは１〜１０重量部である。４０重量
部を超えると剛性、耐熱性および表面外観が低下する。

本発明の樹脂組成物の配合方法は特に制限するものでは
ないが、例えばヘンシェルミキサー、タンブラ−などで
混合し、さらにバッチニーダ−、バンバリーミキサ−１
車軸または２軸スクリユ一押出機で溶融混合する方法を
挙げることができる。

本発明の組成物には必要に応じてさらに充填剤、他の既
知の重合体（たとえばポリオレフィン類、変性ポリオレ
フィン類、ポリテトラフルオロエチレン、ポリフッ化ビ
ニリデン等）、顔料、Ｗ１燃剤、老化防止剤、安定剤、
帯電防止剤などを添加することができる。

本発明の樹脂組成物は優れた機械的強度、耐熱性と優れ
た摺動特性を兼ね備えているため、ブッシング、ベアリ
ング、スリーブ、スリッピング、ガイドレール、シール
材、スイッチ部品、ギア、カムなどの各種摺動部品を提
供することができる。

５）実施例以下、実施例により本発明を具体的に説明するが、本発
明はこれらの実施例に限定されるものではない。

実施例および比較例によって得られた樹脂組成物は下記
の試験方法によって評価した。

試験方法 ■　曲げ強さ　　：　　ＡＳＴＭ　　Ｄ７９０■　曲げ
弾性率　：　　ＡＳＴＭ　　Ｄ７９０■　熱変形温度（
ＨＤＴ）：ＡＳＴＭ　　Ｄ６４８（荷重１８．６　ｋｇ
／　ａｄ） ■　摩擦摩耗試験は、鉛末式摩擦摩耗試験機を使用し、
相手材としては円筒状の鋼を用い、摩擦速度（Ｖ）３０
Ｃ１１／秒、荷重（Ｐ）１０ｋｇ／−の条件で動摩擦係
数を求めた。

上記条件で連続運転し、摩擦距離１０ｋＩ１１に達した
時の単位距離、単位重量当りの摩耗量を比摩耗量とした
。相手材比摩耗量についても同様に定義した。限界ｐｖ
値は摩擦速度３０ｃｍ／秒を一定として荷重を変化させ
て溶融あるいは著しい摩耗が生じる時点を判定した。

実施例１〜９相対粘度３．５６（３０℃、９７％硫酸中、濃度１０−
”ｇ／ｍｊ！で測定）のナイロン４，６と「ティスモ−
Ｄ１０２Ｊ　　（大垣化学薬品■製）、および／または
炭化ケイ素ウィスカー「トーカウィスカー」　（東海カ
ーボン■製）、および二硫化モリブデン（住鉱澗滑■製
）、シリコンオイルｒＢＹ１６−８０１Ｊ　　（トーレ
・シリコーン■製）を表−１に示した配合処方で、タン
ブラ−内で混合し、次に押出機を用いて溶融混合しペレ
ット化した。

このペレットより成形温度３００℃、金型温度８０℃の
条件で成形し、上記の試験方法によりその物性を評価し
た。その結果、実施例１〜９の樹脂組成物は、本発明の
目的とする優れた機械的強度、耐熱性と優れた摺動特性
を合わせ持っていることがわかった。

比較例１〜４実施例１〜７で示したナイロン４，６、ティスモーＤ１
０２、二硫化モリブデンを用いて・表−２で示した組成
比率で樹脂組成物を調製し、その物性を実施例１〜９と
同様の方法で評価した。

比較例１はチタン酸カリウムウィスカーの含有量が本発
明の範囲以下の組成物であり、剛性、耐熱性、摺動特性
としての限界ｐｖ値がともに十分でない。

比較例２はチタン酸カリウムウィスカーの含有量が本発
明の範囲を超えている組成物で、摺動特性としての動摩
擦係数、相手材比摩耗量が劣るのみならず、成形品外観
が悪い。

比較例３は二硫化モリブデンの含を量が本発明の範囲を
超えている組成物で、剛性、耐熱性、摺動特性は目的と
する物性が得られたが成形品の外観が悪い。

比較例４はナイロン４．６に本発明で規定した添加剤を
加えない組成物であるが、これは剛性、耐熱性、摺動特
性ともに目的とする物性を与えない。

比較例５〜６はナイロン４．６、ティスモーＤ１０２、
二硫化モリブデンおよびナイロン６．６“アミランＣＭ
３００７”　（東し■製）、ナイロン６″アミランＣＭ
Ｉ　０１７”　（東し■製）を用いて、表−２で示した
組成比率で樹脂組成物を調製し、その物性を実施例１〜
９と同様の方法で評価した。比較例５は、実施例２にお
けるナイロン４．６に代えて、本発明の範囲外のポリア
ミド樹脂であるナイロン６．６を用いた例で、実施例２
に比べ、耐熱性および摺動特性としての限界ｐｖ値が大
きく劣る。比較例６は、実施例２におけるナイロン４，
６に代えて、本発明の範囲外のポリアミド樹脂であるナ
イロン６を用いた例で、実施例２に比べ、耐熱性および
摺動特性としての限界ｐｖ値が太き（劣る。

比較例７は、実施例１〜９で示したナイロン４゜６、二
硫化モリブデン、チタン酸カリウムウィスカーおよび／
または炭化ケイ素ウィスカー以外の繊維として、直径１
３μｍの連続長繊維のストランドから作られた平均の長
さ３ｆｌのチョツプドストランド（旭ファイバーグラス
■製０３−ＭＡ−ＦＴ２）を用い、表−２で示した組成
比率で樹脂組成物を調製し、その物性を実施例１〜９と
同様の方法で評価した。

本発明の範囲外の添加物であるガラス繊維を用いたこの
比較例では、剛性、耐熱性は目的とする値を得ているが
、動摩擦係数、比摩耗量、相手材の比摩耗量の摺動特性
および外観が悪く、摺動部用材料として用いるには不適
当である。

６）発明の効果以上の実施例に示したように、本発明の樹脂組成物は、
特定量のチタン酸カリウムウィスカーおよび／または炭
化ケイ素ウィスカーと特定量の潤滑剤を配合することに
より、ナイロン４．６の優れた剛性、耐熱性、摺動特性
をさらに著しく改善したものである。

本発明の樹脂組成物は優れた剛性、耐熱性を有し、かつ
優れた摺動特性を有することから、摺動部材を中心とし
た各種用途に有用であり、特にベアリング、スイッチ、
ギアなどの各種部品を提供でき、産業上の利用価値は極
めて大きい。

Claims

【特許請求の範囲】

（１）ポリテトラメチレンアジパミド１００重量部に対
して、チタン酸カリウムウィスカーおよび／または炭化
ケイ素ウィスカーを５〜１００重量部、および必要に応
じて潤滑剤を４０重量部以下配合してなるポリアミド樹
脂組成物。
（２）潤滑剤が二硫化モリブデンである特許請求の範囲
第１項記載のポリアミド樹脂組成物。