JPWO2018180736A1

JPWO2018180736A1 - 耐ダスト摺動性部材用樹脂組成物、耐ダスト摺動性部材及びその製造方法、ウィンドウレギュレータ用キャリアプレート、及び耐ダスト摺動性の発現方法

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Publication number: JPWO2018180736A1
Application number: JP2019509364A
Authority: JP
Inventors: 裕基神田; 智宏門間; 隆憲植田
Original assignee: Polyplastics Co Ltd
Current assignee: Polyplastics Co Ltd
Priority date: 2017-03-31
Filing date: 2018-03-20
Publication date: 2020-02-06
Anticipated expiration: 2038-03-20
Also published as: CN110446752A; EP3604438A4; US20180282650A1; WO2018180736A1; EP3604438A1; JP7053578B2

Abstract

砂などのダストと水分とが存在する環境下であっても、耐摩擦摩耗性に優れ、摺動時において異音の発生が少ない耐ダスト摺動性部材用樹脂組成物を提供する。ポリアセタール樹脂１００質量部に対して、エチレン・α−オレフィンコポリマー、ポリα−オレフィン及びシリコーンからなる群から選択される少なくとも１種であり、かつ２５℃で液体である潤滑剤０．５〜５．０質量部と、無機充填剤０．１〜３０質量部とを含む、耐ダスト摺動性部材用樹脂組成物である。

Description

本発明は、ポリアセタール樹脂を用いた耐ダスト摺動性部材及びその製造方法、ウィンドウレギュレータ用キャリアプレート、並びにポリアセタール樹脂組成物を用いてなる部材に対して耐ダスト摺動性を発現させる方法に関する。

ポリアセタール樹脂（以下、「ＰＯＭ樹脂」とも呼ぶ。）は、種々の物理的・機械的特性に優れることからエンジニアリングプラスチックとして多方面で利用されている。特に、ＰＯＭ樹脂は摺動性に優れるため、軸受け、ギア部品などの摺動部材として使用されている(特許文献１参照)。

ところで、自動車のドアガラスを昇降させるための機構はウィンドウレギュレータと呼ばれる。ウィンドウレギュレータは、ドアガラスを支持するキャリアプレートと、キャリアプレートを昇降移動可能に支持するガイドレールと、キャリアプレートをガイドレールに沿って昇降させる駆動部とを有する。この機構において、ドアガラスを昇降させるとき、キャリアプレートはガイドレールに支持された状態で摺動するため、摺動部には摺動性に優れる材料が必要であり、ポリアセタール樹脂を用いた成形部材が広く使用されている。

上記のような成形部材は、摺動性に優れるポリアセタール樹脂を用いるため、摺動性に関して一定の効果を奏する。しかし、砂などのダスト及び雨水などの水分がドア内に侵入した場合には、平常時と同じように考えることができない。つまり、そのような環境下においては、部材同士が擦れ合った状態で昇降移動すると、いわゆる鳴き音（squeak noise）といった異音が発生したり、摩耗量が多くなったりするといった問題があるからである。特に、その鳴き音は半乾燥状態において顕著に生じる。

上記のような環境下であっても、摺動部にグリスを付与することにより、異音の発生を抑え、耐摩擦摩耗性を確保することが考えられる。しかし、近年、開発の方向はグリスを使用せずに上記問題の解決を図る方向にある。そこで、摺動部にのみ特殊グレードのポリアセタール樹脂を使用し、それ以外の部分には標準グレードのポリアセタール樹脂を使用して作製するなどの提案がなされている。しかし、摺動部とそれ以外とで材料を分けると、一体化するための工数が増えること及びコストがアップするといった問題がある。そのため、上記のような成形部材は、単一のＰＯＭ樹脂組成物で作製することが望まれる。

特開２０１６−１６９３４４号公報

本発明の目的は、砂などのダストと水分とが存在する環境下であっても、耐摩擦摩耗性に優れ、摺動時において異音の発生が少ない耐ダスト摺動性部材用樹脂組成物、耐ダスト摺動性部材及びその製造方法、ウィンドウレギュレータ用キャリアプレート、耐ダスト摺動性の発現方法を提供することにある。

（１）ポリアセタール樹脂１００質量部に対して、エチレン・α−オレフィンコポリマー、ポリα−オレフィン及びシリコーンからなる群から選択される少なくとも１種であり、かつ２５℃で液体である潤滑剤０．５〜５．０質量部と、無機充填剤０．１〜３０質量部とを含む、耐ダスト摺動性部材用樹脂組成物。

（２）前記潤滑剤がエチレン−プロピレンコポリマーである前記（１）に記載の耐ダスト摺動性部材用樹脂組成物。

（３）前記無機充填剤が、炭酸カルシウム、酸化マグネシウム、酸化アルミニウム、タルク及びガラスビーズからなる群から選択される少なくとも１種である、前記（１）又は（２）に記載の耐ダスト摺動性部材用樹脂組成物。

（４）前記（１）〜（３）のいずれかに記載の耐ダスト摺動性部材用樹脂組成物を用いて作製された耐ダスト摺動性部材。

（５）前記（１）〜（３）のいずれかに記載の耐ダスト摺動性部材用樹脂組成物を用いて作製されたウィンドウレギュレータ用キャリアプレート。

（６）ポリアセタール樹脂１００質量部に対して、エチレン・α−オレフィンコポリマー、ポリα−オレフィン及びシリコーンからなる群から選択される少なくとも１種であり、かつ２５℃で液体である潤滑剤０．５〜５．０質量部と、無機充填剤０．１〜３０質量部とを含む樹脂組成物を準備する工程、及び
前記樹脂組成物を所定の形状に成形する工程、
を含む耐ダスト摺動性部材の製造方法。

（７）ポリアセタール樹脂１００質量部に対して、エチレン・α−オレフィンコポリマー、ポリα−オレフィン及びシリコーンからなる群から選択される少なくとも１種であり、かつ２５℃で液体である潤滑剤０．５〜５．０質量部と、無機充填剤０．１〜３０質量部とを含む樹脂組成物を用いる、ポリアセタール樹脂組成物を用いてなる部材に対して耐ダスト摺動性を発現する方法。

本発明によれば、砂などのダストと水分とが存在する環境下であっても、耐摩擦摩耗性に優れ、摺動時において異音の発生が少ない耐ダスト摺動性部材及びその製造方法、ウィンドウレギュレータ用キャリアプレート、並びに耐ダスト摺動性の発現方法を提供することができる。

＜耐ダスト摺動性部材用樹脂組成物＞
本実施形態の耐ダスト摺動性部材用樹脂組成物（以下、単に「樹脂組成物」とも呼ぶ。）は、ポリアセタール樹脂１００質量部に対して、エチレン・α−オレフィンコポリマー、ポリα−オレフィン及びシリコーンからなる群から選択される少なくとも１種であり、かつ２５℃で液体である潤滑剤０．５〜５．０質量部と、無機充填剤０．１〜３０質量部とを含む。
ここで、「耐ダスト摺動性」とは、砂などのダスト及び雨水などの水分が存在する環境下であっても、耐摩擦摩耗性に優れ、異音の発生を抑えられる性能を言う。「耐摩擦摩耗性」は、摩擦及び摩耗に対する耐久性を有する性質である。

本実施形態の耐ダスト摺動性部材用樹脂組成物は、上記の通り、砂などのダストと水分とが存在する環境下であっても、耐摩擦摩耗性に優れ、摺動時において異音の発生が少ないという効果を奏する。そのような効果を奏するメカニズムについて以下に説明する。

ポリアセタール樹脂は、ポリアセタール樹脂同士での摺動において鳴き音と呼ばれる異音が発生しやすい。これを改善するために潤滑剤を添加し、ポリアセタール樹脂同士の摺動とならないようにする手法が用いられる。しかしながら、上述のようなダスト及び水分が存在する環境下では、上記の手法では異音の発生を十分には抑制できない。この原因として、樹脂成形品が摺動する摺動面においては、摺動時には摩擦熱により温度が上昇するが、水分が存在すると温度上昇し難い。従って、例えば固形潤滑剤を用いた場合、固形潤滑剤は液体に相変化しにくいため、潤滑剤の本来の機能を発揮し難くなる。その上、摺動面に砂などのダストが存在すると、ダストにより摩耗粉の発生が促進される。その結果、潤滑剤が機能しづらい状況下において、樹脂成形品と摩耗粉とでポリアセタール樹脂同士の摺動状態が生まれ、鳴き音が発生する。

そこで、本実施形態においては、２５℃で液体である特定の潤滑剤を用い、水分が存在する環境下においても潤滑剤本来の機能を発揮させている。しかし、本発明者らの検討によると、当該潤滑剤を用いるのみでは異音の発生を十分に抑えることができない。これは、ダスト存在下においては、摺動面において局所的な面圧上昇があることによるものと推察される。そこで、局所的な面圧上昇を抑えるために無機充填剤を併用し、異音の発生を抑えたのである。

以下に、本実施形態に係る樹脂組成物の各成分について説明する。

［ポリアセタール樹脂］
ポリアセタール樹脂は、オキシメチレン基（−ＣＨ_２Ｏ−）を主たる構成単位とする高分子化合物であり、ポリオキシメチレンホモポリマー、オキシメチレンコポリマーがあり、これらのいずれでもよい。オキシメチレンコポリマーはオキシメチレン基を主たる繰り返し単位とし、これ以外に他の構成単位、例えばエチレンオキサイド、１，３−ジオキソラン、１，４−ブタンジオールホルマール等のコモノマー単位を少量含有する。また、これ以外のポリマーとしてターポリマー、ブロックポリマーも存在するが、これらのいずれでもよい。また、ポリアセタール樹脂は、分子が線状のみならず分岐、架橋構造を有するものであってもよく、他の有機基を導入した公知の変性ポリオキシメチレンであってもよい。また、ポリアセタール樹脂は、その重合度に関しても特に制限はなく、溶融成形加工性を有するもの（例えば、１９０℃、２１６０ｇ荷重下でのメルトフロー値（ＭＦＲ）が１．０ｇ／１０分以上１００ｇ／１０分以下）であればよい。
ポリアセタール樹脂は公知の製造方法によって製造される。

［潤滑剤］
本実施形態において使用される潤滑剤は、エチレン・α−オレフィンコポリマー、ポリα−オレフィン及びシリコーンからなる群から選択される少なくとも１種であり、かつ２５℃で液体のものである。２５℃で液体であるが故に、温度が上昇し難い、水分を含む環境下でも液体であり、潤滑剤としての機能を発揮しうる。

エチレン・α−オレフィンコポリマーとしては、エチレンと炭素数３〜２０のα−オレフィンの共重合体が挙げられ、例えば、エチレン−プロピレンコポリマー、エチレン−ブチレンコポリマー、エチレン−ヘキセンコポリマーが好ましく、中でも、エチレン−プロピレンコポリマーが好ましい。

ポリα−オレフィンとしては、α−オレフィンとしての炭素数が６〜１８であるα−オレフィンの重合体が挙げられ、中でもα−オレフィンとしての炭素数が１０〜１６であるα−オレフィンの重合体が好ましい。

シリコーンとしては、ジメチルポリシロキサン、メチルフェニルポリシロキサン、メチルハイドロジェンポリシロキサンなどが挙げられ、中でも、ジメチルポリシロキサンが好ましい。

エチレン・α−オレフィンコポリマー、ポリα−オレフィン及びシリコーンは、それぞれ１種を単独で用いてもよいし、併用してもよい。また、エチレン・α−オレフィンコポリマー、ポリα−オレフィン及びシリコーンのうち、鳴き音の抑制の点で、エチレン・α−オレフィンコポリマーが好ましい。

ポリアセタール樹脂１００質量部に対して、潤滑剤は０．５〜５．０質量部含む。潤滑剤が０．５質量部未満であると、鳴き音の発生を十分に抑えることができず、５．０質量部を超えると、製造性が著しく悪化する。潤滑剤の含有量は、好ましくは０．８〜４．０質量部であり、より好ましくは１．０〜２．０質量部である。

［無機充填剤］
本実施形態において用いられる無機充填剤としては、例えば、金属炭酸塩、金属硫酸塩、金属酸化物、タルク、マイカ、ガラスビーズ、ガラスフレークなどが挙げられる。中でも、炭酸カルシウム、酸化マグネシウム、酸化アルミニウム、タルク、ガラスビーズが好ましい。これらの無機充填剤は単独で用いてもよいし、２種以上を併用してもよい。

本実施形態において、無機充填剤は、ポリアセタール樹脂１００質量部に対して、０．１〜３０質量部含む。無機充填剤が０．１質量部未満であると、鳴き音の発生を十分に抑制することができず、３０質量部を超えると、機械的物性の低下が顕著となる。無機充填剤の含有量は、好ましくは０．２〜２０質量部であり、より好ましくは０．３〜１０質量部である。

本実施形態において、潤滑剤（Ｘ）と、無機充填剤（Ｙ）との質量比（Ｘ／Ｙ）が、１．５〜５．０であることが好ましい。

［他の成分］
本実施形態の樹脂組成物においては、他の成分として、酸化防止剤、共安定化剤、相溶化剤等公知の添加剤を含んでもよい。

＜耐ダスト摺動性部材＞
本実施形態の耐ダスト摺動性部材は、以上の耐ダスト摺動性部材用樹脂組成物を用いて作製されたものである。そして、本実施形態の耐ダスト摺動性部材は、上述の通り、砂などのダストと水分とが存在する環境下であっても、耐摩擦摩耗性に優れ、摺動時において異音の発生が少ない部材である。

本実施形態の樹脂組成物を成形してなる耐ダスト摺動性部材としては、具体的には、以下に説明するウィンドウレギュレータ用キャリアプレートの他に、自動車のサンルーフ用の摺動部材、自動車のドアチェッカー用の機構部材などが挙げられる。すなわち、ダスト及び水が存在する環境において使用される部材として好適である。

＜ウィンドウレギュレータ用キャリアプレート＞
本実施形態のウィンドウレギュレータ用キャリアプレートは、上記耐ダスト摺動性部材と同様、耐ダスト摺動性部材用樹脂組成物を用いて作製されたものである。上述した通り、ウィンドウレギュレータは自動車のドアガラスを昇降させるための機構であり、ドアガラスを支持するキャリアプレートを本実施形態に係る樹脂組成物を用いて作製する。そして、自動車などの車両のドア内部には、砂などのダスト及び雨水などの水分がドア内に侵入することがある。そのような場合でも、本実施形態のキャリアプレートが配置された場合、耐摩擦摩耗性に優れ、かつウインドウの昇降時、すなわちキャリアプレートの摺動時に鳴き音などの異音の発生を抑えることができる。

＜耐ダスト摺動性部材の製造方法＞
本実施形態の耐ダスト摺動性部材の製造方法は、ポリアセタール樹脂１００質量部に対して、エチレン・α−オレフィンコポリマー、ポリα−オレフィン及びシリコーンからなる群から選択される少なくとも１種であり、かつ２５℃で液体である潤滑剤０．５〜５．０質量部と、無機充填剤０．１〜３０質量部とを含む樹脂組成物を準備する工程（以下、「工程Ａ」と呼ぶ）、及び前記樹脂組成物を所定の形状に成形する工程（以下、「工程Ｂ」と呼ぶ）、を含む。以下に、各工程について説明する。

［工程Ａ］
本工程においては、ポリアセタール樹脂１００質量部に対して、エチレン・α−オレフィンコポリマー、ポリα−オレフィン及びシリコーンからなる群から選択される少なくとも１種であり、かつ２５℃で液体である潤滑剤０．５〜５．０質量部と、無機充填剤０．１〜３０質量部とを含む樹脂組成物を準備する。各成分の好ましいものと、その好ましい含有量、及び他の成分は上述の通りである。当該樹脂組成物は、定法に従い、上記各成分と、必要に応じて他の成分とを混合することにより得られる。例えば、本実施形態の樹脂組成物を押出機に投入して溶融混練してペレット化することにより得ることができる。

［工程Ｂ］
本工程においては、上記工程Ａで準備した樹脂組成物を、所定の形状に成形する。例えば、上記のようにして得たペレットを所定の金型を装備した射出成形機に投入して射出成形する。

以上の本実施形態の製造方法により、上述の通り、砂などのダストと水分とが存在する環境下であっても、耐摩擦摩耗性に優れ、摺動時において異音の発生が少ない耐ダスト摺動性部材を製造することができる。

＜耐ダスト摺動性の発現方法＞
本実施形態の耐ダスト摺動性を発現する方法は、ポリアセタール樹脂１００質量部に対して、エチレン・α−オレフィンコポリマー、ポリα−オレフィン及びシリコーンからなる群から選択される少なくとも１種であり、かつ２５℃で液体である潤滑剤０．５〜５．０質量部と、無機充填剤０．１〜３０質量部とを含む樹脂組成物を用いる。
上述の通り、本実施形態の樹脂組成物を成形して得られる部材は、砂などのダストと水分とが存在する環境下であっても、耐摩擦摩耗性に優れ、摺動時において異音の発生が少ない。つまり、本実施形態の樹脂組成物を用いることにより、ポリアセタール樹脂組成物を用いてなる部材に対して耐ダスト摺動性を発現することができる。

以下、実施例により本発明を更に詳しく説明するが、本発明はこれらに限定されるものではない。

[実施例１〜１０、比較例１〜５]
各実施例・比較例において、表１及び表２に示す各原料成分をドライブレンドした後、シリンダー温度２００℃の二軸押出機に投入して、溶融混練し、ペレット化した。なお、表１、表２において、各成分の数値は質量部を示す。
また、使用した各原料成分の詳細を以下に示す。
ポリアセタール樹脂；トリオキサン９６．７質量％と１，３−ジオキソラン３．３質量％とを共重合させてなるポリアセタール共重合体（メルトインデックス（１９０℃、荷重２１６０ｇで測定）：２．５ｇ／１０ｍｉｎ）
潤滑剤１；エチレン−プロピレンコポリマー（流動点：−１５℃、三井化学(株)製、ルーカントＨＣ６００）
潤滑剤２；ジメチルポリシロキサン（流動点：−４１℃、東レダウコーニング(株)製、ＳＨ２００）
潤滑剤３；パラフィンオイル（流動点：−１５℃、出光興産(株)製、ダイアナプロセスオイルＰＷ３８０）
無機充填剤１；炭酸カルシウム（白石カルシウム(株)製、ＳＬ−１０１）
無機充填剤２；炭酸カルシウム（白石カルシウム(株)製、Ｂｒｉｌｌｉａｎｔ−１５００）
無機充填剤３；炭酸カルシウム（白石カルシウム(株)製、ホワイトンＰ−３０）
無機充填剤４；タルク（白石カルシウム(株)製、クラウンタルクＰＰ）
無機充填剤５；酸化マグネシウム（協和化学工業(株)製、キョーワマグ１５０）
無機充填剤６；酸化マグネシウム（協和化学工業(株)製、キョーワマグＭＦ３０）
無機充填剤７；ガラスビーズ（ポッターズ・バロティーニ(株)製、ＧＬ−ＢＳ）
無機充填剤８；酸化アルミニウム（和光純薬工業(株)製）
酸化防止剤；ＢＡＳＦ社製、Ｉｒｇａｎｏｘ１０１０

＜評価＞
得られた樹脂組成物ペレットを用い、中空円筒の試験片を射出成形（金型温度８０℃、シリンダー温度２００℃）にて作製し、以下に示す評価試験を行った。いずれの試験においても、ダスト及び水分が存在する環境とするため、ISO test dust 12103-1 A4を２．５質量％の濃度で純水に分散させたダスト水を摺動面に塗布した。

[耐ダスト摺動性]
耐ダスト摺動性の評価として、鳴き音及び耐摩擦摩耗性（動摩擦係数）の評価をおこなった。試験条件の詳細を以下に示す。
（試験条件）
試験機：オリエンテック製、スラスト式摩擦摩耗試験機ＥＦＭ−III−Ｅ
面圧：１．０ＭＰａ（荷重２００Ｎ）
環境：２３℃，５０％ＲＨ
線速度：１０ｍｍ／ｓｅｃ
試験時間：３ｈｒ（ダスト水を塗布し２ｈｒ摺動させたのち、ダスト水を再度塗布し、さらに１ｈｒ摺動）
相手材：ポリエチレンコート平板
（評価項目）
（１）鳴き音（％）：試験後半１ｈｒのうち、鳴き音が発生した時間を百分率（％）で表記した。
（２）動摩擦係数（‐）：摩擦力をロードセルで検出し、その値から算出した。試験後半１ｈｒの平均値を表記した。

表１、表２より、いずれの実施例も、耐摩擦摩耗性が良好で鳴き音も低減されていることが分かる。つまり、いずれの実施例においても、耐ダスト摺動性に優れる部材が得られたことが分かる。これに対して、いずれの比較例も、鳴き音の評価と、耐摩擦摩耗性の評価とを同時に良好な結果とすることができなかった。
特に、全実施例と、比較例２〜３とを比較すると、潤滑剤及び無機充填剤の一方のみでは良好な評価結果が得られないことが分かる。また、全実施例と比較例４とを比較すると、潤滑剤及び無機充填剤の双方の成分を含有しても含有量によっては良好な評価結果が得られないことが分かる。

Claims

ポリアセタール樹脂１００質量部に対して、エチレン・α−オレフィンコポリマー、ポリα−オレフィン及びシリコーンからなる群から選択される少なくとも１種であり、かつ２５℃で液体である潤滑剤０．５〜５．０質量部と、無機充填剤０．１〜３０質量部とを含む、耐ダスト摺動性部材用樹脂組成物。
前記潤滑剤がエチレン−プロピレンコポリマーである請求項１に記載の耐ダスト摺動性部材用樹脂組成物。
前記無機充填剤が、炭酸カルシウム、酸化マグネシウム、酸化アルミニウム、タルク及びガラスビーズからなる群から選択される少なくとも１種である、請求項１又は２に記載の耐ダスト摺動性部材用樹脂組成物。
請求項１〜３のいずれか１項に記載の耐ダスト摺動性部材用樹脂組成物を用いて作製された耐ダスト摺動性部材。
請求項１〜３のいずれか１項に記載の耐ダスト摺動性部材用樹脂組成物を用いて作製されたウィンドウレギュレータ用キャリアプレート。
ポリアセタール樹脂１００質量部に対して、エチレン・α−オレフィンコポリマー、ポリα−オレフィン及びシリコーンからなる群から選択される少なくとも１種であり、かつ２５℃で液体である潤滑剤０．５〜５．０質量部と、無機充填剤０．１〜３０質量部とを含む樹脂組成物を準備する工程、及び
前記樹脂組成物を所定の形状に成形する工程、
を含む耐ダスト摺動性部材の製造方法。
ポリアセタール樹脂１００質量部に対して、エチレン・α−オレフィンコポリマー、ポリα−オレフィン及びシリコーンからなる群から選択される少なくとも１種であり、かつ２５℃で液体である潤滑剤０．５〜５．０質量部と、無機充填剤０．１〜３０質量部とを含む樹脂組成物を用いる、ポリアセタール樹脂組成物を用いてなる部材に対して耐ダスト摺動性を発現する方法。