KR20070086538A - 윤활 오일이 흡수된 메조다공성 분말을 함유하는 열가소성수지 조성물 - Google Patents

윤활 오일이 흡수된 메조다공성 분말을 함유하는 열가소성수지 조성물 Download PDF

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이 아이 듀폰 디 네모아 앤드 캄파니
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Abstract

열가소성 중합체 및 윤활 오일 함침된 메조다공성 분말을 포함하는 열가소성 수지 조성물이 개시된다. 조성물은 조성물의 전체 중량 기준으로 약 0.3 내지 약 2중량%의 윤활 오일을 포함하며, 연장된 사용 기간에 걸쳐, 낮은 마찰 계수 및 최소 마모를 유지할 수 있다.
열가소성 중합체, 윤활 오일, 메조다공성 분말

Description

윤활 오일이 흡수된 메조다공성 분말을 함유하는 열가소성 수지 조성물 {Thermoplastic Resin Composition Containing Mesoporous Powders Absorbed with Lubricating Oils}
본 발명은 수지 조성물에 관한 것이다. 더욱 구체적으로, 본 발명은 열가소성 수지 및 윤활 오일 함침된 메조다공성 분말을 포함하며, 연장된 기간 동안 윤활성을 유지하는 성형 물품에 유용한 수지 조성물에 관한 것이다.
폴리아미드 및 폴리아세탈과 같은 수지는, 그의 낮은 마찰 계수 및 우수한 기계적 강도 및 화학적 안정성으로 인해, 윤활성이 요구되는 성형 물품, 예컨대 베어링 부싱, 기어, 캠, 롤러, 베어링, 스위치 슬라이더 및 패스너의 제작에 광범위하게 사용된다.
그러나, 이들 수지도 롤링 스톡 및 공업 기계에 직면한 것들과 같이 비교적 고된 조건 하에서 항상 만족스러운 성능을 운반할 수 있는 것은 아니다. 따라서, 오일 또는 그리스와 같은 물질로의 윤활이 통상적으로 실시된다. 그러나, 오일 또는 그리스로의 윤활시, 사용하는 동안 활주면 또는 적용면에서 오일 또는 그리스가 미끄러질 때 시간 경과에 따라 윤활의 손실이 발생할 수 있다. 윤활의 손실로 야기되는 유해한 효과는, 움직이는 표면에서 생성된 증가된 마찰을 극복하기 위해 요 구되는 증가된 에너지, 및 성형 물품의 신속한 마모를 포함한다.
선행 기술에서 취해진 이러한 문제에 대한 하나의 접근은 윤활 오일을 수지 (예컨대 폴리아세탈, 폴리아미드 또는 폴리페닐렌 술피드)에 함침하여 윤활을 요구하는 성형 물품을 구성하고, 함침된 윤활 오일을 사용하여 윤활을 실시하는 것을 포함한다 (JP-B 46-42217, JP-B 46-5231, JP-B 47-42615 및 JP-B 48-7865 참조). JP 2003-286196 A에는 색소, 향료, 농화학제 또는 의약과 같은 물질로 함침된 다공성 입자가 개시되어 있다. JP 2002-346381 A에는 수 흡수성 미세 입자 물질이 개시되어 있다.
그러나, 윤활 오일로 함침된 수지가 성형 동안 열 및 압력을 받을 때, 윤활 오일이 분리하여, 종래의 펠렛을 사용하여 성형을 실시하기가 불가능해진다. 또한, 윤활 오일 함침된 수지로부터 제조된 성분이 연장된 기간에 걸쳐 사용되면, 성분 및 이들이 움짐이는 것에 대항하는 표면 간의 마찰 계수가 증가하여, 마모 양을 증가시킨다. 따라서, 낮은 마찰 계수 및 연장된 기간에 걸쳐 낮은 마모 수준을 유지할 수 있는 수지 조성물에 대한 요구가 존재한다.
또한 윤활의 손실을 겪지 않으며, 낮은 마찰 계수를 유지하고, 시간 경과에 따른 마모를 최소화할 수 있는 수지 조성물에 대한 강한 요구가 존재한다.
본 발명은 바람직하게는 열가소성 수지 및 윤활제 함침된 메조다공성 분말을 함유하는 수지 조성물을 제공한다. 또한, 본 발명은 바람직하게는 상기 조성물로부터 형성된 물품을 제공한다.
발명의 요약
본 발명의 하나의 양태는 하나 이상의 열가소성 중합체 및 하나 이상의 윤활 오일 함침된 메조다공성 분말을 포함하는 열가소성 수지 조성물이며, 여기서 조성물 중에 존재하는 윤활 오일의 전체 양은 조성물의 전체 중량 기준으로 약 0.3 내지 약 2중량%이다.
도 1은 실시예에서 제작된 시험 조각의 마찰 계수 및 마모를 측정하기 위해 사용된 로터 캠 형 마멸 마모 시험기의 구성을 나타내는 모형도이다.
본 발명의 수지 조성물은 열가소성 중합체, 및 윤활 오일로 함침된 메조다공성 분말을 포함한다. 본 발명에 사용될 수 있는 열가소성 중합체는 폴리아세탈, 폴리아미드, 폴리에스테르, 폴리카르보네이트 또는 폴리페닐렌 술피드를 포함한다. 폴리아세탈 또는 폴리아미드가 바람직하다.
본원에 사용된 용어 "메조다공성 물질"은 약 20 내지 약 500Å의 수평균 세공 직경을 갖는 물질을 말한다. 다공성 물질은 그들의 평균 세공 직경에 따라 미소- 및 메조다공성으로서 분류되었으며, 여기서 미소다공성 물질은 약 20Å 미만의 평균 세공 직경을 가지며, 메조다공성 물질은 약 20 내지 약 500Å의 평균 세공 직경을 갖는다. 예를 들어, 문헌 ["Ordered Mesoporous Molecular Sieves Synthesized by a Liquid Crystal Template Mechanism"; CT. Kresge et al., Nature, vol.359 (1992), p.710]을 참조한다.
폴리아세탈은 하나 이상의 호모중합체, 공중합체 또는 이들의 혼합물일 수 있다. 호모중합체는 포름알데히드 및/또는 포름알데히드 등가물, 예컨대 포름알데히드의 시클릭 올리고머를 중합화함으로써 제조된다. 공중합체는 포름알데히드 및/또는 포름알데히드 등가물 외에 폴리아세탈 제조에 일반적으로 사용된 하나 이상의 공단량체로부터 유도된다. 통상적으로 사용된 공단량체는 2 내지 12개의 순차적 탄소 원자를 갖는 에테르 단위의 중합체 사슬로의 혼입을 일으키는 아세탈 및 시클릭 에테르를 포함한다. 공중합체가 선택되면, 공단량체의 양은 20중량% 이하, 바람직하게는 15중량% 이하, 가장 바람직하게는 약 2중량%일 것이다. 바람직한 공단량체는 1,3-디옥솔란, 에틸렌 옥시드 및 부틸렌 옥시드이며, 1,3-디옥솔란이 더욱 바람직하고, 바람직한 폴리아세탈 공중합체는 공단량체의 양이 약 2중량%인 공중합체이다. 또한 호모- 및 공중합체가 1) 그 말단 히드록시기가 화학 반응에 의해 엔드-캡핑되어 에스테르 또는 에테르기를 형성하는 호모중합체; 또는 2) 완전히 엔드-캡핑되지 않으나, 공단량체 단위로부터 일부 유리 히드록시 말단을 갖거나, 또는 에테르기로 종결된 공중합체인 것이 바람직하다. 호모중합체의 바람직한 말단기는 아세테이트 및 메톡시이며, 공중합체에 대한 바람직한 말단기는 히드록시 및 메톡시이다.
적절한 열가소성 폴리아미드는 디카르복실산 및 디아민 및/또는 아미노카르복실산의 축합 생성물, 및/또는 시클릭 락탐의 개환 중합화 생성물일 수 있다. 적절한 디카르복실산은 아디프산, 아젤라산, 세박산, 도데칸디오산, 이소프탈산 및 테레프탈산을 포함한다. 적절한 디아민은 테트라메틸렌디아민, 헥사메틸렌디아민, 옥타메틸렌디아민, 노나메틸렌디아민, 도데카메틸렌디아민, 데카메틸렌디아민, 2-메틸펜타메틸렌디아민, 2-메틸옥타메틸렌디아민, 트리메틸헥사메틸렌디아민, 비스(p-아미노시클로헥실)메탄, m-자일릴렌디아민 및 p-자일릴렌디아민을 포함한다. 적절한 아미노카르복실산은 11-아미노도데카노산을 포함한다. 적절한 시클릭 락탐은 카프로락탐 및 라우로락탐을 포함한다. 바람직한 폴리아미드는 지방족 폴리아미드, 예컨대 폴리아미드 6; 폴리아미드 6,6; 폴리아미드 4,6; 폴리아미드 6,10; 폴리아미드 6,12; 폴리아미드 11; 폴리아미드 12; 및 반 방향족 폴리아미드, 예컨대 폴리(m-자일릴렌 아디프아미드) (폴리아미드 MXD,6), 폴리(도데카메틸렌 테레프탈아미드) (폴리아미드 12,T), 폴리(데카메틸렌 테레프탈아미드) (폴리아미드 10,T), 폴리(나노메틸렌 테레프탈아미드) (폴리아미드 9,T), 헥사메틸렌아디프아미드-헥사메틸렌테레프탈아미드 코폴리아미드 (폴리아미드 6,T/6,6), 헥사메틸렌테레프탈아미드-2-메틸펜타메틸렌테레프탈아미드 코폴리아미드 (폴리아미드 6,T/D,T); 및 이들 중합체의 공중합체 및 혼합물을 포함한다.
(대부분 또는 모든 에스테르 연결기를 갖는) 바람직한 열가소성 폴리에스테르는 통상적으로 하나 이상의 디카르복실산 (또는 그들의 유도체, 예컨대 에스테르) 및 하나 이상의 디올로부터 유도된다. 바람직한 폴리에스테르에서, 디카르복실산은 하나 이상의 테레프탈산, 이소프탈산 및 2,6-나프탈렌 디카르복실산을 포함하며, 디올 성분은 하나 이상의 HO(CH2)nOH (I), 1,4-시클로헥산디메탄올, HO(CH2CH2O)mCH2CH2OH (II), 및 HO(CH2CH2CH2CH2O)zCH2CH2CH2CH2OH (III) (여기서, n은 2 내지 10의 정수이며, m은 평균 1 내지 4이며, z는 평균 약 7 내지 약 40임)을 포함한다. (II) 및 (III)은 m 및 z가 각각 변할 수 있는 화합물의 혼합물일 수 있으며, m 및 z가 평균이기 때문에, 이들은 반드시 정수는 아님을 주목한다. 열가소성 폴리에스테르 형성에 사용될 수 있는 기타 2산은 세박산 및 아디프산을 포함한다. 히드록시카르복실산, 에컨대 히드록시벤조산이 공단량체로서 사용될 수 있다. 특히 바람직한 폴리에스테르는 폴리(에틸렌 테레프탈레이트) (PET), 폴리(1,3-프로필렌 테레프탈레이트) (PPT), 폴리(1,4-부틸렌 테레프탈레이트) (PBT), 폴리(에틸렌 2,6-나프토에이트), 폴리(1,4-시클로헥실디메틸렌 테레프탈레이트) (PCT), 폴리(1,4-부틸렌 테레프탈레이트) 및 폴리(테트라메틸렌에테르)글리콜 블록을 갖는 열가소성 엘라스토머 폴리에스테르 (이.아이. 듀폰 드 네무어스 앤드 컴퍼니 인크. (미국 델라웨어주 19898 윌밍턴)로부터 하이트렐(Hytrel)®로서 구입가능), 및 임의의 상기 언급된 디올 및/또는 디카르복실산과 이들 임의의 중합체의 공중합체를 포함한다.
본 발명에 사용된 메조다공성 분말은 약 0.1 내지 약 300㎛, 바람직하게는 약 1 내지 약 30㎛의 수평균 입자 크기를 갖는 분말이다. 사용될 수 있는 메조다공성 분말은 금속 옥시드, 예컨대 실리카 (이산화규소) 및 알루미나; 카르보네이트, 예컨대 탄산칼슘 및 탄산바륨; 실리케이트, 예컨대 규산칼슘, 규산바륨 및 규산마그네슘; 및 포스페이트, 예컨대 인산칼슘, 인산바륨, 인산마그네슘, 인산지르코늄 및 인회석을 포함한다. 대안적으로, 유기 화합물, 예컨대 폴리스티렌, 폴리에틸렌, 폴리우레탄, 셀룰로스 및 셀룰로스 유도체, 폴리비닐 포르말, 해면 형태의 페놀 수지, 에폭시 수지 및 우레아 수지의 메조다공성 분말이 사용될 수 있다. 상기 물질은 예를 들어, 문헌 ["Production of Micron-Sized Monodisperse Polymer Particles Having one Hollow Structure"; H. Minami, Polymer Print, Japan, Vol. 53 (2004), p.27]에 기재되어 있다.
본 발명에 사용된 윤활 오일의 예시적인 예는 합성 오일, 미네랄 오일, 포화 및 불포화 탄화수소, 지방산, 지방산 에스테르, 포화 및 불포화 지방산의 금속 염 (금속성 비누), 및 파라핀 왁스를 포함한다. 바람직한 지방산 및 지방산 에스테르는 17개 이상의 탄소 원자를 갖는 것들을 포함한다. 예는 팔미트산, 스테아르산, 및 그의 에스테르 및 금속 염을 포함한다. 윤활 오일은 성형 물품의 의도하는 용도 및 사용될 작업 조건과 같은 고려사항에 따라 적절히 선택될 수 있다.
메조다공성 분말로 윤활 오일을 함침하는 것은 다양한 방법에 의해 행해질 수 있다. 메조다공성 분말로의 각종 화학적 화합물의 함침의 전형적인 예는 일본 특허 출원 JP2003-286196A에 기재되어 있다. 예를 들어, 윤활 오일은 감압 하에 메조다공성 분말에 첨가된 다음, 세공에 강제로 함침될 수 있다. 이 방법은 조정가능한 내부 압력을 갖는 진공 챔버 안에 메조다공성 분말을 넣고, 진공 챔버 내의 압력을 감소시키고, 윤활 오일을 첨가하고, 이를 메조다공성 분말과 완전히 혼합한 다음, 약 30분의 기간이 경과한 후 챔버 내의 진공을 대기압으로 방출함으로써 행해질 수 있다. 윤활 오일이 주위 온도에서 고체이면, 적절한 저비등 용매 중에 용해 또는 분산함으로써 제조된 용액 또는 분산액이 사용될 수 있다. 용액 또는 분산액이 사용되는 경우, 진공 챔버가 대기압으로 방출된 후에, 생성된 분말이 가열되고, 증발에 의해 용매가 제거되어, 오일 함침된 메조다공성 분말이 생성된다.
대안적으로, 실리카 또는 알루미나가 메조다공성 분말로서 사용되는 경우, 오일 함침된 메조다공성 분말이, 오일의 존재 하에 습식 방법에 의해 메조다공성 실리카 또는 알루미나의 합성으로부터 수득될 수 있다. 실리카의 경우, 하나의 상기 방법은 알칼리 규산 용액 중에 윤활 오일을 분산시킨 다음, 용액을 중화하여 실리카 입자를 형성하는 것이다. 윤활 오일은 용액으로부터 형성되는 동안 실리카 입자의 내부로 함침된다.
본 발명에 사용된 윤활 오일 함침된 메조다공성 분말은 분말과 오일의 전체 중량 기준으로, 약 20 내지 약 60중량%, 바람직하게는 약 30 내지 약 55중량%의 윤활 오일을 함유한다. 윤활 오일 함침된 메조다공성 분말은 조성물의 전체 중량 기준으로 약 0.2 내지 약 10중량%, 바람직하게는 약 0.5 내지 약 5중량%로 본 발명의 조성물에 존재한다. 메조다공성 분말 중 윤활 오일의 농도, 및 윤활 오일 함침된 메조다공성 분말의 양은, 조성물 중 윤활 오일의 전체 양이 조성물의 전체 중량 기준으로 약 0.3 내지 약 2중량%이도록 선택되는 것이 바람직하다. 이는 조성물이 표준 성형 조건 하에 성형되도록 하며, 이로부터 제조된 성형 물품이 낮은 마찰 계수를 유지하고, 연장된 기간에 걸쳐 최소 마모를 가질 수 있게 한다.
본 발명의 조성물은 또한 추가로, 첨가제, 예컨대 착색제, 가소화제, 산화 안정화제, 광 안정화제, 열 안정화제, 충전제, 강화제, 충격 개량제, 난연제 등을 포함할 수 있다.
본 발명의 조성물은 롤 밀 또는 압출기와 같은 종래의 장치로, 열가소성 수지 및 윤활 오일 함침된 메조다공성 분말을 용융 블렌딩함으로써 제조될 수 있다.
본 발명의 조성물은 사출 성형, 압축 성형, 압출 또는 블로우 성형과 같은 통상적인 용융 공정 기술에 의해 성형 물품으로 가공될 수 있다. 윤활 오일 함침된 메조다공성 분말은, 통상적인 힘이 그의 활주면 또는 적용면에서 성형 물품의 접촉 표면 상에 발휘될 때, 함침된 윤활 오일을 방출한다. 방출된 윤활 오일은 성형 물품의 표면 상에 윤활 필름을 형성하여, 연장된 기간에 걸쳐 낮은 마찰 계수를 유지하고 마모의 양을 최소화하도록 한다. 본 발명의 성형 물품은 윤활을 필요로 하는 구성요소, 예컨대 베어링 부싱, 기어, 캠, 롤러, 베어링, 스위치 슬라이더 및 패스너로서 유용하다.
다공성 실리카 분말 또는 다공성 가교결합된 올레핀 수지 분말을 40㎟/s의 점도를 갖는 합성 지방 에스테르 오일로 함침함으로써, 윤활 오일 함침된 메조다공성 분말을 제조하였다. 함침 절차는 JP 2002-346381에 기재되어 있다.
하기 분말이 실시예에 사용되었다.
분말 X: 다공성 실리카 입자 (2 내지 5㎛의 평균 입자 크기; 오일 함량 50%)
분말 Y: 다공성 가교결합된 올레핀 수지 (2 내지 5㎛의 평균 입자 크기; 오일 함량 50%)
분말 Z: 다공성 실리카 분말 (2 내지 5㎛의 평균 입자 크기; 윤활 오일을 함유하지 않음)
하기 열가소성 수지가 사용되었다.
POM-A: 폴리옥시메틸렌 호모중합체 (델린(Delrin)® 500P NCOlO; 용융 유동 률 10.5g/10분; 밀도 1.42)
PA-B: 비강화 나일론 6,6 수지 (자이텔(Zytel)® 101 HSL; 밀도 1.14)
마모 시험 방법:
마찰 계수 및 마모의 양을 도 1에 도시된 것과 같은 로터 캠 형 마멸 마모 시험기를 사용하여 측정하였다. 상기 시험기에서, 캠 (10)은 회전하는 축 (11)에 고정된다. 회전하는 축 (11)은 커플러 (12)를 통해 모터 (13)에 연결된다. 모터 (13)은 토크 및 회전 속도를 측정하기 위한 토크 측정계 (15) 및 디지털 태코미터 (16)이 연결된 모터 축 (14)를 갖는다. 시험 조각 (17)을 샘플 홀더 (18) 상에 적절히 두고, 샘플 홀더 (18)을 코일 스프링 (19)에 의해 지지체 (20)에 고정한다. 지지체 (20) 상에 탑재된 변형 게이지 (21)이 시험 조각 (17) 상에 작용하는 힘을 측정한다. 12.5mm의 최소 반경, 16.5mm의 최대 반경 및 5mm의 폭을 갖는 스테인레스 강 (S45C) 캠 (10), 및 100N/mm의 스프링 항수를 갖는 코일 스프링 (19)를 사용하여 측정을 실시하였다.
약 4mm (또는 0.4cm)의 두께를 갖는 165×20×4mm ISO 인장 바 시험 (17)을 샘플 홀더 (18) 상에 두고, 캠 (10)을 회전함으로써 시험 조각 (17)을 아래로 밀고, 코일 스프링 (19)의 탄성으로 인해 시험 조각 (17)의 표면에서 압축 력을 발생시켰다. 캠 (10)의 속도가 120rpm으로 설정될 때, 최대 수직 응력은 140 내지 160N이었다. 토크 측정계 (15)를 사용하여, 캠 (10)의 회전 동안 모터 (13)의 회전 토크 T를 측정하였다. 최대 수직 응력 F가 적용되는 캠 (10) 상의 지점에서 동적 마찰 계수 μ는 하기 수학식으로부터 계산될 수 있다.
μ = T/(r×F)
수학식 1에서, 문자 r은 캠 (10)의 최대 직경을 나타낸다. 이 시험에서, 각 샘플에 대한 마찰 특성을, 캠이 120rpm에서 5,000회 회전할 때 수득한 동적 마찰 계수 값을 사용하여 비교하였다.
각 마찰 시험 전에 캠 (10)의 표면을 사포 (메쉬 크기 #500)로 닦았다.
마모의 양은, 상기 절차 후 시험 조각 상에 형성된 마멸 마크의 깊이를 측정함으로써 평가하였다. 마멸 마크의 길이 L (mm) 및 최대 깊이 D (mm)를 측정하였다. 마멸 마크의 폭을 7.5mm로 가정할 때, 마모의 양 W(mg)을 다음과 같이 측정하였다.
W = m×L×D×7.5/2
수학식 2에서, m은 수지 물질의 밀도를 나타낸다.
실시예 1
POM-A 98.5중량% 및 분말 X 1.5중량%를 혼합한 다음, 40mm 단축 압출기에서 혼합물을 배합함으로써, 수지 펠렛을 제조하였다. 이들 수지 펠렛을 ISO 시험 조각 (16.5×2.0×0.4cm)으로 사출 성형하였다. 사출 성형 동안 수지 온도를 200 내지 220℃로 설정하고, 금형 온도는 85 내지 90℃로 설정하였다.
실시예 2 내지 5
실시예 2 내지 5에 대해 각각 POM-A 99.5, 99.0, 98.0 및 97.0중량%, 및 분 말 Y 0.5, 1.0, 2.0 및 3.0중량%를 사용하는 것을 제외하고는, 실시예 1의 절차를 따랐다.
비교예 1
어떠한 X 분말도 첨가하지 않는 것을 제외하고는, 실시예 1의 절차를 따랐다.
비교예 2
윤활 오일을 함유하지 않는 분말 Z를 분말 X 대신에 사용하는 것을 제외하고는, 실시예 1의 절차를 따랐다.
비교예 3
POM-A 96.0중량% 및 분말 X 4.0중량%를 사용하는 것을 제외하고는, 실시예 1의 절차를 따랐다.
비교예 4
POM-A 92.0중량% 및 분말 Y 8.0중량%를 사용하는 것을 제외하고는, 실시예 2의 절차를 따랐다.
실시예 1 내지 5 및 비교예 1 내지 4 각각에 대한 마모 시험, 마찰 계수 측정, 샤르피 충격 강도 (JIS K7111:1996에 따라 측정) 및 성형성 측정을 표 1에 나타낸다.
수지 오일 함침된 분말 조성물 중 오일 함량 (%) 성형성 샤르피 충격 강도 (kJ/㎡) 마모 양 (mg) 마찰 계수
종류 첨가된 분말의 양 (%)
실시예1 POM-A X 1.5 0.75 문제없음 6.8 0.73 0.20
실시예2 POM-A Y 0.5 0.25 문제없음 4.7 1.32 0.22
실시예3 POM-A Y 1.0 0.50 문제없음 5.5 0.30 0.17
실시예4 POM-A Y 2.0 1.00 문제없음 4.6 1.08 0.17
실시예5 POM-A Y 3.0 1.50 문제없음 3.5 0.89 0.13
비교예1 POM-A 없음 0.0 0.00 문제없음 6.7 1.76 0.25
비교예2 POM-A Z 1.5 0.75 문제없음 6.1 2.20 0.30
비교예3 POM-A X 4.0 2.00 성형불가 측정불가 측정불가 측정불가
비교예4 POM-A Y 8.0 4.00 성형불가 측정불가 측정불가 측정불가
표 1로부터, 윤활 오일 함침된 다공성 분말의 양을 증가시키는 것이 마찰 계수 및 마모의 양을 감소시킴이 명백하다. 그러나, 조성물 중 2% 초과의 오일 함량에서, 용융된 수지가 용융 공정 동안 배럴 내부에서 미끄러져서 성형을 실행하기 불가능해졌다.
실시예 6
PA-B 99중량% 및 분말 X 1중량%를 40mm 단축 압출기 중에서 배합함으로써 수지 펠렛을 제조하였다. 이들 수지 펠렛을 ISO 시험 조각 (16.5×2.0×0.4cm)으로 사출 성형하였다. 사출 성형 동안 수지 온도를 260 내지 280℃로 설정하고, 금형 온도를 85 내지 90℃로 설정하였다.
실시예 7
PA-B 98중량% 및 분말 X 2중량%를 사용하는 것을 제외하고는, 실시예 6의 절차를 따랐다.
실시예 8 및 9
PA-B 99중량% 및 분말 Y 1중량% (실시예 8), 및 PA-B 98중량% 및 분말 Y 2중량% (실시예 9)를 사용하는 것을 제외하고는, 실시예 6의 절차를 따랐다.
비교예 5
어떠한 분말 X도 첨가하지 않는 것을 제외하고는, 실시예 6의 절차를 따랐다.
비교예 6
PA-B 96중량% 및 분말 X 4중량%를 사용하는 것을 제외하고는, 실시예 6의 절차를 따랐다.
비교예 7
PA-B 96중량% 및 분말 Y 4중량%를 사용하는 것을 제외하고는, 실시예 8의 절차를 따랐다.
실시예 6 내지 9 및 비교예 5 내지 7 각각에 대한 마모 시험, 마찰 계수 측정, 샤르피 충격 강도 (JIS K7111:1996, 또는 상응적으로 ISO 표준 시험 179/1eA에 따라 측정) 및 성형성 측정을 표 2에 나타낸다.
수지 오일 함침된 분말 조성물 중 오일 함량 (%) 성형성 샤르피 충격 강도 (kJ/㎡) 마모 양 (mg) 마찰 계수
종류 첨가된 분말의 양 (%)
실시예6 PA-B X 1.0 0.50 문제없음 4.78 1.8 0.40
실시예7 PA-B X 2.0 1.00 문제없음 4.67 2.1 0.30
실시예8 PA-B Y 1.0 0.50 문제없음 5.51 1.5 0.42
실시예9 PA-B Y 2.0 1.00 문제없음 5.64 2.4 0.38
비교예5 PA-B 없음 0.0 0.00 문제없음 4.96 2.5 0.42
비교예6 PA-B X 4.0 2.00 문제없음 5.23 3.7 0.25
비교예7 PA-B Y 4.0 2.00 문제없음 6.64 9.6 0.32
표 2로부터, 폴리아세탈 수지의 사용에 비해, 폴리아미드 수지가 사용될 때 윤활 오일 함침된 다공성 분말의 양을 증가시키는 것이, 마찰 계수를 감소시키며 또한 마모의 양을 감소시킴이 명백하다. 그러나, 조성물의 전체 중량 기준으로 2% 초과의 오일 함량에서, 마찰 계수는 계속 감소하나, 마모의 양은 증가하는 경향을 나타냈다.
또한, 실리카 기재 다공성 분말 X 및 중합체 기재 다공성 분말 Y가 동일한 함량 수준에서 직접적으로 비교될 때 (실시예 6 대 실시예 8, 및 실시예 7 대 실시예 9), 양 함량 수준에서 중합체 기재 다공성 분말 Y의 사용으로 더 높은 샤르피 충격 값이 수득되었다. 따라서, 중합체 기재 다공성 분말의 사용이 충격 내성을 향상시킬 것으로 기대할 수 있다.
상기로부터, 본 발명의 열가소성 수지 조성물 중에 윤활 오일 함침된 메조다공성 분말을 포함시키고, 약 0.3 내지 약 2.0의 범위로 조성물의 오일 함량을 설정함으로써, 낮은 마모 및 낮은 마찰 계수 모두를 나타내는 열가소성 수지 조성물을 수득할 수 있음이 명백하다.

Claims (11)

  1. 하나 이상의 열가소성 중합체, 및
    하나 이상의 윤활 오일 함침된 메조다공성 분말을 포함하며,
    조성물 중 존재하는 윤활 오일의 전체 양이 조성물의 전체 중량 기준으로 약 0.3 내지 약 2중량%인 열가소성 수지 조성물.
  2. 제1항에 있어서, 열가소성 수지가 폴리아세탈 수지인 조성물.
  3. 제1항에 있어서, 열가소성 수지가 폴리아미드 수지인 조성물.
  4. 제1항에 있어서, 윤활 오일이 10 내지 100㎟/s의 40℃에서의 점도를 갖는 것인 조성물.
  5. 제1항에 있어서, 메조다공성 분말이 약 0.1 내지 300㎛의 입자 크기를 갖는 것인 조성물.
  6. 제1항에 있어서, 메조다공성 분말이 금속 옥시드, 금속 카르보네이트, 금속 실리케이트 및 금속 포스페이트로 이루어진 군으로부터 선택된 하나 이상인 조성물.
  7. 제1항에 있어서, 메조다공성 분말이 실리카, 알루미나, 탄산칼슘, 탄산바륨, 규산칼슘, 규산바륨, 규산마그네슘, 인산칼슘, 인산바륨, 인산마그네슘, 인산지르코늄 및 인회석으로 이루어진 군으로부터 선택된 하나 이상인 조성물.
  8. 제1항에 있어서, 메조다공성 분말이 폴리스티렌, 폴리에틸렌, 폴리우레탄, 셀룰로스 및 셀룰로스 유도체, 폴리비닐 포르말, 페놀 수지, 에폭시 수지 및 우레아 수지로 이루어진 군으로부터 선택된 하나 이상의 해면 중합체인 조성물.
  9. 제1항에 있어서, 윤활 오일이 합성 오일, 미네랄 오일, 포화 및 불포화 지방산, 포화 및 불포화 지방산의 금속 염, 포화 및 불포화 지방산의 염의 에스테르, 및 파라핀 왁스로 이루어진 군으로부터 선택된 하나 이상인 조성물.
  10. 제1항의 조성물로 제조된 성형 물품.
  11. 제10항에 있어서, 베어링 부싱, 기어, 캠, 롤러, 베어링, 스위치 슬라이더 또는 패스너의 형태인 물품.
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