WO2019156010A1 - 摺動部材 - Google Patents

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WO2019156010A1
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polyamide
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俊和 丸岡
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大塚化学株式会社
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Definitions

  • the present invention relates to a sliding member.
  • a torque fluctuation absorber for a vehicle such as an automobile is disposed on a power transmission path between a power source such as an engine or an electric motor and a transmission, and absorbs (reduces) a fluctuation torque between the power source and the transmission.
  • the basic structure of the torque fluctuation absorber is a damper part that absorbs the fluctuation torque by the spring force, a hysteresis part that absorbs (suppresses) the fluctuation torque by the hysteresis torque due to friction, and the torsion of the rotating shaft is absorbed by the damper part and the hysteresis part.
  • a thrust member (bush, friction material) provided in the axial direction between the two rotating members is pressed against one rotating member by a disc spring, and a twist occurs between the two rotating members.
  • a hysteresis torque due to a frictional force is generated between the thrust member and one of the rotating members to absorb the fluctuation torque.
  • Patent Documents 1 and 2 are known as conventional techniques of such a torque fluctuation absorber.
  • the thrust member is often used by injection molding a thermoplastic resin for cost reduction and weight reduction. Further, the thrust member is required to have low friction (abrasion resistance) and a high coefficient of friction ( ⁇ ) as a friction characteristic when sliding. However, a thrust member formed from a thermoplastic resin has poor wear resistance and an unstable coefficient of friction, so that the sliding surface is used after surface treatment (plating, metal coating, etc.).
  • the present invention has been made in view of the above circumstances, and provides a sliding member that has excellent wear resistance and has a stable and high friction coefficient during sliding without surface treatment of the sliding surface.
  • the main purpose is to do.
  • the gist of the present invention is as follows.
  • Item 1 A sliding member formed by molding a resin composition, wherein the resin composition contains a polyamide resin, a fibrous reinforcing material having a tensile elastic modulus of 190 GPa to 600 GPa, and a polyamide-based elastomer.
  • the resin composition contains a polyamide resin, a fibrous reinforcing material having a tensile elastic modulus of 190 GPa to 600 GPa, and a polyamide-based elastomer.
  • a sliding member as a feature.
  • Item 2 The sliding member according to Item 1, wherein an average fiber length of the fibrous reinforcing material is 0.1 mm to 10 mm, and an average fiber diameter of the fibrous reinforcing material is 0.5 ⁇ m to 30 ⁇ m.
  • Item 3 The sliding member according to Item 1 or 2, wherein the fibrous reinforcing material is carbon fiber.
  • Item 4 The sliding member according to any one of Items 1 to 3, wherein a content of the fibrous reinforcing material in a total amount of 100% by mass of the resin composition is 1% by mass to 40% by mass.
  • Item 5 The sliding member according to any one of Items 1 to 4, wherein a content of the polyamide-based elastomer in a total amount of 100% by mass of the resin composition is 1% by mass to 20% by mass.
  • Item 6 The sliding member according to any one of Items 1 to 5, wherein the resin composition further contains non-fibrous titanate compound particles.
  • Item 7 The sliding member according to Item 6, wherein the content of the non-fibrous titanic acid compound particles in the total amount of 100% by mass of the resin composition is 1% by mass to 10% by mass.
  • Item 8 The sliding member according to any one of Items 1 to 7, wherein a friction coefficient with the carbon steel material S45C under the conditions of a surface pressure of 0.8 MPa and a peripheral speed of 0.16 m / sec is 0.40 or more.
  • Item 9 The sliding member according to any one of Items 1 to 8, which is an annular member that is slidably brought into contact with an annular mating member.
  • the present invention it is possible to provide a sliding member that is excellent in wear resistance and stably has a high coefficient of friction during sliding without surface treatment of the sliding surface.
  • the sliding member of the present invention is a sliding member formed by molding a resin composition, the resin composition comprising a polyamide resin, a fibrous reinforcing material having a tensile elastic modulus of 190 GPa to 600 GPa, a polyamide-based elastomer, It is characterized by containing.
  • the sliding member of the present invention Since the sliding member of the present invention has the above-described configuration, the sliding member has excellent wear resistance and has a stable and high friction coefficient during sliding without surface treatment of the sliding surface. It is.
  • the sliding member of the present invention has a friction coefficient of 0.40 or more with the carbon steel material S45C.
  • the sliding member of the present invention can be suitably used as a thrust member for a torque fluctuation absorber because the friction coefficient with the carbon steel material S45C is 0.40 or more, and the viewpoint of further improving the stability. Therefore, the friction coefficient is preferably 1.00 or less, and more preferably 0.80 or less.
  • the friction coefficient is determined by the ring molding (outer diameter 25.6 mm, inner diameter 20 mm, height 15 mm hollow cylinder) manufactured by injection molding of the resin composition described later and the carbon steel S45C ring (outer diameter 25.6 mm).
  • the average value of the coefficient of friction measured during a frictional wear test in accordance with JIS K7218 A method under conditions of a surface pressure of 0.8 MPa and a peripheral speed of 0.16 m / sec. is there.
  • S45C is a material symbol representing carbon steel for machine structure in JIS.
  • the resin composition used in the present invention contains a polyamide resin, a fibrous reinforcing material having a tensile modulus of 190 GPa to 600 GPa, and a polyamide-based elastomer, and may further contain other additives as necessary.
  • the polyamide resin used in the present invention is a polymer having an amide bond (—NH—C ( ⁇ O) —) in the main chain, and is derived from monomer components such as aminocarboxylic acid, diamine, and dicarboxylic acid described later.
  • the polyamide resin may be composed of one type of structural unit (aminocarboxylic acid polymer) or composed of multiple types of structural units (a copolymer of diamine and dicarboxylic acid, diamine, dicarboxylic acid and aminocarboxylic acid). Or a copolymer thereof).
  • the copolymerization ratio, copolymerization form (random copolymer, block copolymer, alternating copolymer, etc.) and the like can be arbitrarily selected.
  • aminocarboxylic acids examples include 6-aminocaproic acid, 7-aminoheptanoic acid, 8-aminooctanoic acid, 9-aminononanoic acid, 10-aminodecanoic acid, 11-aminoundecanoic acid, 12-aminododecanoic acid and the like having 5 to 5 carbon atoms.
  • a cyclic lactam corresponding to an aliphatic ⁇ -aminocarboxylic acid may also be used. These can be used alone or in combination of two or more.
  • diamine examples include ethylenediamine, trimethylenediamine, tetramethylenediamine, pentamethylenediamine, hexamethylenediamine, 1,7-diaminoheptane, 1,8-diaminooctane, 1,9-diaminononane, 1,10-diaminodecane, Aliphatic diamines such as 1,11-diaminoundecane, 1,12-diaminododecane, 2-methyl-1,5-diaminopentane, 3-methyl-1,5-diaminopentane, 2-ethyltetramethylenediamine; -Diaminocyclohexane, 1,3-diaminocyclohexane, 1,4-diaminocyclohexane, 1,3-bis (aminomethyl) cyclohexane, bis (aminomethyl) cyclohexane, bis (4-aminocycl
  • Dicarboxylic acids include succinic acid, glutaric acid, adipic acid, pimelic acid, suberic acid, azelaic acid, sebacic acid, 1,9-nonanedicarboxylic acid, 1,10-decanedicarboxylic acid, 1,11-undecanedicarboxylic acid, etc.
  • Aliphatic dicarboxylic acids such as 1,2-cyclohexanedicarboxylic acid, 1,3-cyclohexanedicarboxylic acid, 1,4-cyclohexanedicarboxylic acid and the like; terephthalic acid, isophthalic acid, phthalic acid, 2-methylterephthalic acid And aromatic dicarboxylic acids such as acid and naphthalenedicarboxylic acid. These can be used alone or in combination of two or more.
  • polyamide resin examples include, for example, polyamide 6 (polymer of 6-aminocaproic acid), polyamide 66 (copolymer of hexamethylenediamine and adipic acid), polyamide 11 (polymer of 11-aminoundecanoic acid), Polyamide 12 (polymer of 12-aminododecanoic acid), polyamide 46 (copolymer of tetramethylenediamine and adipic acid), polyamide 6/66 copolymer (copolymer of 6-aminocaproic acid, hexamethylenediamine and adipic acid) Copolymer), polyamide 6/12 copolymer (copolymer of 6-aminocaproic acid and 12-aminododecanoic acid), aliphatic polyamide resin; polyamide MXD6 (copolymer of m-xylenediamine and adipic acid) ), Polyamide MXD10 (copolymer of m-xylenediamine and se
  • the semi-aromatic polyamide resin means a polyamide resin containing a structural unit derived from an aliphatic monomer and a structural unit derived from an aromatic monomer as a structural unit of the polyamide resin.
  • the aliphatic monomer include aliphatic dicarboxylic acids, aliphatic diamines, alicyclic diamines, aliphatic ⁇ -aminocarboxylic acids, and alicyclic dicarboxylic acids among the monomer components described above.
  • the aromatic monomer include aromatic diamines, aromatic dicarboxylic acids, and aromatic aminocarboxylic acids among the above-described monomer components.
  • the polyamide resin used in the present invention preferably has a melting point of 150 ° C. or higher in order to further suppress deformation, discoloration and the like. Moreover, in order to further suppress the thermal decomposition of the polyamide resin in the melt processing such as extrusion and molding, the melting point is preferably 350 ° C. or lower, and more preferably 330 ° C. or lower. The melting point can be measured according to JIS-K7121.
  • the shape of the polyamide resin is not particularly limited as long as it can be melt-kneaded, and any of powder, granules, and pellets can be used.
  • the content of the polyamide resin in the resin composition is preferably 30% by mass to 97% by mass, more preferably 42% by mass to 94% by mass, based on 100% by mass of the total amount of the resin composition. More preferably, the content is from mass% to 91 mass%.
  • the fibrous reinforcing material used in the present invention has a tensile modulus of 190 GPa to 600 GPa, preferably 200 GPa to 450 GPa, more preferably 200 GPa to 300 GPa. If the tensile elastic modulus of the fibrous reinforcing material is too small, the reinforcing effect of the sliding interface by the fibrous reinforcing material is small, and excessive friction powder is generated, which may make the friction coefficient unstable. On the other hand, if the tensile elastic modulus is too large, there is a possibility that the material detached at the sliding interface becomes a large resistance.
  • the tensile elastic modulus of the fibrous reinforcing material indicates a value measured in accordance with A method of JIS R7606 (2000).
  • the fibrous reinforcing material is not particularly limited, and carbon fiber, glass fiber, potassium titanate fiber, wollastonite fiber, aramid fiber, alumina fiber, silicon carbide fiber, boron fiber, silicon carbide fiber, polyphenylenebenzoxazole (PBO). ) Fibers and the like, and those having the above-described tensile elastic modulus may be used alone or in combination.
  • carbon fibers are preferable, for example, polyacrylonitrile (PAN) -based, pitch-based, cellulose-based, vapor-grown carbon fibers using hydrocarbons, graphite fibers, etc. can be used, and these may be used alone, Two or more of these may be used in combination. Of these, PAN-based carbon fibers are preferable.
  • the average fiber length of the fibrous reinforcing material used in the present invention is preferably 0.1 mm to 10 mm, more preferably 1 mm to 8 mm, and further preferably 4 mm to 7 mm.
  • the fibrous reinforcing material may be a bundle of fibrous reinforcing materials aggregated with a sizing agent or the like, but the average fiber diameter is preferably 0.5 ⁇ m to 30 ⁇ m, more preferably 1 ⁇ m to 20 ⁇ m. More preferably, it is 3 ⁇ m to 15 ⁇ m.
  • the average aspect ratio (average fiber length / average fiber diameter) is preferably 5 or more, more preferably 10 or more, still more preferably 20 or more, and particularly preferably 50 or more.
  • the content of the fibrous reinforcing material in the resin composition is preferably 1% by mass to 40% by mass and more preferably 3% by mass to 30% by mass in 100% by mass of the total amount of the resin composition. More preferably, the content is 5% by mass to 20% by mass. If the content of the fibrous reinforcing material is too small, it is difficult to obtain a reinforcing effect, and if the content of the fibrous reinforcing material is increased, the wear resistance may be lowered.
  • the polyamide-based elastomer used in the present invention is a thermoplastic elastomer having a polyamide segment as a hard segment and a polyether segment as a soft segment.
  • polyamide elastomers include polyether ester amide elastomers in which hard segments and soft segments are connected by ester bonds, polyether amide elastomers in which hard segments and soft segments are connected by amide bonds, and polyether amides. Elastomers are preferred.
  • the polyamide segment is a segment having an amide bond (—NH—C ( ⁇ O) —) in the main chain, and a segment containing structural units derived from monomer components such as aminocarboxylic acid, diamine, and dicarboxylic acid described later. is there.
  • the polyamide segment may be composed of one type of structural unit (aminocarboxylic acid polymer), or may be composed of multiple types of structural units (copolymer of diamine and dicarboxylic acid, diamine, dicarboxylic acid and aminocarboxylic acid). Or a copolymer thereof).
  • the copolymerization ratio, copolymerization form (random copolymer, block copolymer, alternating copolymer, etc.) and the like can be arbitrarily selected.
  • aminocarboxylic acids include aliphatic groups having 5 to 20 carbon atoms such as 6-aminocaproic acid, 7-aminoheptanoic acid, 8-aminooctanoic acid, 10-aminocapric acid, 11-aminoundecanoic acid, and 12-aminododecanoic acid. and ⁇ -aminocarboxylic acid.
  • diamines examples include ethylene diamine, trimethylene diamine, tetramethylene diamine, hexamethylene diamine, heptamethylene diamine, octamethylene diamine, nonamethylene diamine, decamethylene diamine, undecamethylene diamine, dodecamethylene diamine, 2,2,4-trimethyl.
  • diamines include ethylene diamine, trimethylene diamine, tetramethylene diamine, hexamethylene diamine, heptamethylene diamine, octamethylene diamine, nonamethylene diamine, decamethylene diamine, undecamethylene diamine, dodecamethylene diamine, 2,2,4-trimethyl.
  • examples thereof include aliphatic diamines having 2 to 20 carbon atoms such as hexamethylenediamine, 2,4,4-trimethylhexamethylenediamine, and 3-methylpentamethylenediamine. These can be used alone or in combination of two or more.
  • dicarboxylic acid examples include oxalic acid, succinic acid, glutaric acid, adipic acid, pimelic acid, suberic acid, azelaic acid, sebacic acid, and straight-chain aliphatic dicarboxylic acid having 2 to 20 carbon atoms such as dodecanedioic acid; Dimerized aliphatic dicarboxylic acids having 14 to 48 carbon atoms (dimer acid) obtained by dimerizing unsaturated fatty acids obtained by fractional distillation and hydrogenated products thereof (hydrogenated dimer acid); 1,4-cyclohexanedicarboxylic acid, etc. And alicyclic dicarboxylic acids; aromatic dicarboxylic acids such as terephthalic acid and isophthalic acid; and the like.
  • 11-aminoundecanoic acid or 12-aminododecanoic acid is preferable from the viewpoint of further improving the dimensional stability, chemical resistance, and mechanical properties due to low water absorption.
  • the number average molecular weight of the polyamide segment is preferably 300 to 15000, more preferably 300 to 6000 from the viewpoint of further improving flexibility and moldability.
  • a number average molecular weight is the number average molecular weight (Mn) of polystyrene conversion measured by gel permeation chromatography (GPC).
  • the polyether segment is a segment having an ether bond (—O—) in the main chain.
  • polyethylene glycol, polypropylene glycol, polytetramethylene ether glycol, ABA type triblock polyether represented by the following formula (1) These can be used alone or in combination of two or more.
  • polyether diamine etc. which are obtained by making ammonia etc. react with the terminal of polyether can be used.
  • the number average molecular weight of the soft segment is preferably 200 to 6000, and more preferably 650 to 2000.
  • x is an integer of 1 to 20, preferably an integer of 1 to 18, more preferably an integer of 1 to 16, particularly preferably an integer of 1 to 14, and an integer of 1 to 12. Is most preferred.
  • y is an integer of 4 to 50, preferably an integer of 5 to 45, more preferably an integer of 6 to 40, particularly preferably an integer of 7 to 35, and most preferably an integer of 8 to 30.
  • z is an integer of 1 to 20, preferably an integer of 1 to 18, more preferably an integer of 1 to 16, particularly preferably an integer of 1 to 14, and most preferably an integer of 1 to 12.
  • Examples of the combination of the polyamide segment and the polyether segment include the combinations of the polyamide segment and the polyether segment mentioned above.
  • 12-aminododecanoic acid polymer / polyethylene glycol combination 12-aminododecanoic acid polymer / polypropylene glycol combination, 12-aminododecanoic acid polymer / polytetramethylene ether glycol combination, 12-amino A combination of a polymer of dodecanoic acid / ABA type triblock polyether is preferred, and a combination of 12-aminododecanoic acid polycondensate / ABA type triblock polyether is particularly preferred.
  • the polyamide-based elastomer preferably has a melting point of 130 ° C. or higher in order to further suppress deformation, discoloration and the like. Moreover, in order to further suppress the thermal decomposition of the polyamide-based elastomer during melt processing such as extrusion and molding, the melting point is preferably 320 ° C. or lower, and more preferably 270 ° C. or lower. The melting point can be measured according to JIS-K7121.
  • the shape of the polyamide-based elastomer is not particularly limited as long as it can be melt-kneaded, and any of powder, granule, and pellet can be used.
  • the content of the polyamide-based elastomer in the resin composition is preferably 1% by mass to 20% by mass, more preferably 2% by mass to 15% by mass, based on 100% by mass of the total amount of the resin composition. More preferably, it is 3 to 10% by mass. If the content of the polyamide-based elastomer is too small, it is difficult to obtain the intended effect, and if the content of the polyamide-based elastomer increases, the heat resistance may decrease.
  • the resin composition used in the present invention may contain non-fibrous titanic acid compound particles and other additives as necessary in addition to the polyamide resin, the fibrous reinforcing material, and the polyamide-based elastomer.
  • a metal titanate compound containing at least one metal element selected from alkali metals, alkaline earth metals, and earth metals can be used.
  • alkali metal include lithium, sodium, potassium, rubidium, cesium, and francium, and lithium, sodium, and potassium are preferable.
  • alkaline earth metal include beryllium, magnesium, calcium, strontium, barium, and radium, preferably magnesium and calcium.
  • An example of the earth metal is aluminum.
  • Examples include aluminum titanate Can. Among these, aluminum titanate is preferable.
  • the particle shape of the metal titanate compound particles is a non-fibrous shape such as a sphere, a plate, a column, or a block
  • any one of known metal titanate compound particles can be appropriately selected and used.
  • the shape of the metal titanate compound particles can be analyzed, for example, by observation with a scanning electron microscope.
  • fibrous particles refers to the longest long diameter L of the rectangular parallelepiped (circumscribed cuboid) having the smallest volume, the next long side is the short diameter B, and the shortest side is the thickness T (B > T) means that both L / B and L / T are 5 or more particles, where the major axis L corresponds to the fiber length and the minor axis B corresponds to the fiber diameter.
  • Non-fibrous particles refer to particles excluding fibrous particles.
  • the longest long diameter L of the cuboid having the smallest volume (the circumscribed cuboid), the next long side being the short diameter B
  • the shortest side is a particle having L / B of less than 5 with thickness T (B> T).
  • the average particle diameter of the metal titanate compound particles is preferably larger than 5 ⁇ m, more preferably larger than 50 ⁇ m and smaller than 500 ⁇ m, still more preferably larger than 100 ⁇ m and smaller than 450 ⁇ m, particularly preferably. It is preferable that it is larger than 200 ⁇ m and smaller than 400 ⁇ m.
  • the average particle diameter of the metal titanate compound particles can be measured by the laser diffraction / scattering method, and the particle diameter at the time of volume-based cumulative 50% in the particle size distribution measured by the laser diffraction / scattering method (volume-based cumulative 50% Particle diameter), that is, D 50 (median diameter).
  • volume-based cumulative 50% Particle diameter is obtained by calculating the particle size distribution on a volume basis, and counting the number of particles from the smallest particle size in the cumulative curve with the total volume being 100%. It is the particle size at a point where it becomes 50%.
  • the content of the non-fibrous metal titanate compound particles in the resin composition is preferably 1% by mass to 10% by mass in the total amount of 100% by mass of the resin composition, and is 1% by mass to 8% by mass. More preferably, the content is 1% by mass to 5% by mass.
  • additives include pigments such as carbon black and titanium oxide, and colorants such as dyes; graphite, molybdenum disulfide, tungsten disulfide, boron nitride (BN), polytetrafluoroethylene (PTFE), and low density polyethylene.
  • Solid lubricants such as linear low-density polyethylene, medium-density polyethylene, high-density polyethylene, and ultra-high-molecular-weight polyethylene; fluidity improvers; mold release agents such as saturated fatty acid esters, unsaturated fatty acid esters, and polyolefin waxes; Thermal conductive agents such as ether ester amide and glycerin monostearate; conductivity imparting agents such as carbon-based conductive agent, metal-based conductive agent, metal oxide-based conductive agent and surfactant; polyether ester amide and glycerin monostearate Antistatic agents such as; nucleating agents; anti-aging agents (antioxidants); UV absorbers such as zophenone compounds, benzotriazole compounds, hydroxyphenyltriazine compounds, cyclic imino ester compounds, cyanoacrylate compounds; halogen (bromine and chlorine compounds) compounds, antimony compounds, magnesium hydroxide, hydroxylation Flame retardants such as aluminum, phosphat
  • the content of other additives that are additives other than the essential components that may be used in the present invention is not particularly limited as long as the preferable physical properties of the present invention are not impaired. Usually, it is preferably 10% by mass or less, more preferably 5% by mass or less, in 100% by mass of the total amount of the resin composition.
  • the resin composition mixes and heats (in particular, melt-kneads) a polyamide resin, a fibrous reinforcing material, a polyamide-based elastomer, and, if necessary, non-fibrous titanate compound particles and other additive components. Can be manufactured.
  • melt-kneading for example, a known melt-kneading apparatus such as a twin screw extruder can be used. Specifically, (1) A method of premixing each component with a mixer (such as a tumbler or Henschel mixer), melt-kneading with a melt-kneading apparatus, and pelletizing with a pelletizing means (such as a pelletizer); (2) A method of preparing a master batch of desired components, mixing other components as necessary, and melt-kneading with a melt-kneader to pelletize; (3) A method of feeding each component to the melt-kneader to pelletize, etc. Can be manufactured.
  • a mixer such as a tumbler or Henschel mixer
  • melt-kneading with a melt-kneading apparatus for example, a known melt-kneading apparatus. Specifically, (1) A method of premixing each component with a mixer (such as a tumbler or Hen
  • the processing temperature in melt kneading is not particularly limited as long as the polyamide resin can be melted. Usually, the cylinder temperature of the melt kneader used for melt kneading is adjusted to this range. Thus, the resin composition used in the present invention that exhibits the desired effect is produced.
  • the sliding member of the present invention is a known resin molding method such as injection molding, insert molding, compression molding, blow molding, inflation molding, etc., depending on the type, application, shape, etc. of the target member. Can be manufactured by shaping. Moreover, the shaping
  • the sliding member of the present invention can be suitably used for a sliding member that is required to have a high friction coefficient without performing surface treatment (plating, metal coating, etc.) on the sliding surface. It can be suitably used as a thrust member (bush, friction material) of a torque fluctuation absorber having a mechanism.
  • the thrust member is preferably an annular member.
  • the torque fluctuation absorber is disposed on a power transmission path between a power source such as an engine or an electric motor and a transmission, and the torque fluctuation absorber is a first rotating member and coaxial with the first rotating member.
  • a control plate that is disposed between the second rotating member disposed in the axial direction of the first rotating member and the second rotating member, and that is non-rotatably engaged with the second rotating member; It is arranged between the first rotating member and the control plate in the axial direction, engages with the first rotating member so as not to rotate and is movable in the axial direction, and slidably contacts the control plate.
  • the thrust member is disposed between the axial direction of the thrust member and the first rotating member and the thrust member, and is supported by the first rotating member, and the thrust member faces the control plate.
  • An elastic member for pressing Te may be mentioned torque fluctuation absorbing device comprising a.
  • the sliding surfaces of the thrust member and the control plate displace the thrust member in the axial direction with respect to the control plate when twisting occurs between the thrust member and the control plate, and It may be formed in a predetermined shape so as to change the hysteresis value generated between the thrust member and the control plate by changing the pressing load of the member.
  • the sliding member of the present invention is an annular member that is slidably brought into contact with an annular mating member such as a control plate in the torque fluctuation absorber as described above, that is, a thrust member (thrust washer, thrust bearing). ) And the like.
  • the present invention will be specifically described based on Examples and Comparative Examples, but the present invention is not limited thereto.
  • the raw material used by the present Example and the comparative example is specifically as follows.
  • PA resin Polyamide 66 resin (trade name: Zytel 45HSB, manufactured by DuPont)
  • Reinforcing material A pitch-based carbon fiber, tensile elastic modulus 630 GPa, average fiber length 6 mm, average fiber diameter 11 ⁇ m (trade name: Dialead K6371T, manufactured by Mitsubishi Rayon Co., Ltd.)
  • Reinforcement material B PAN-based carbon fiber, tensile elastic modulus 235 GPa, average fiber length 6 mm, average fiber diameter 7 ⁇ m (trade name: Besfight HTA-C6-05, manufactured by Toho Tenax Co., Ltd.)
  • Reinforcement material C pitch-based carbon fiber, tensile elastic modulus 185 GPa, average fiber length 6 mm, average fiber diameter 11 ⁇ m (trade name: Dialead K223SE, manufactured by Mitsubishi Rayon Co., Ltd.)
  • Reinforcement material D glass fiber, tensile elastic modulus 85 GPa, average fiber length 3 mm, average fiber diameter 13
  • Elastomer B Polyester elastomer, melting point 169 ° C. (trade name: Primalloy A-1900, manufactured by Mitsubishi Chemical Corporation)
  • Non-fibrous metal titanate compound aluminum titanate, average particle size of 345 ⁇ m (trade name: TA-3, manufactured by Marusu Shakuyaku)
  • JIS specimens bending specimens
  • friction and abrasion specimens high cylinders having an outer diameter of 25.6 mm, an inner diameter of 20 mm, and a height of 15 mm
  • the cylinder temperature of the injection molding machine was 310 ° C.
  • the mold temperature was 80 ° C.
  • Frictional wear test For the frictional wear test specimens prepared above, the average of the specific wear amount and the coefficient of friction using a Suzuki type frictional wear tester (EFM-III-F, manufactured by A & D) according to JIS K7218 A method. The value (average value of the entire test) and the specific wear amount of the counterpart material were measured. Further, the difference between the maximum value and the minimum value of the friction coefficient during the period from 1 hour to 9 hours after the start of the test was defined as the fluctuation width of the friction coefficient, and the results are shown in Table 1. The test conditions were a surface pressure of 0.8 MPa, a peripheral speed of 0.16 m / second, a travel distance of 5.33 km, and a mating material S45C (sliding surface polished with # 800 sandpaper).

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Abstract

摺動面を表面処理せずとも、摺動時において、耐摩耗性が優れ、安定して高い摩擦係数を有する、摺動部材を提供する。　樹脂組成物を成形してなる摺動部材であって、樹脂組成物が、ポリアミド樹脂と、引張弾性率が１９０ＧＰａ～６００ＧＰａの繊維状補強材と、ポリアミド系エラストマーとを含有することを特徴とする、摺動部材。

Description

摺動部材
　本発明は、摺動部材に関する。
　自動車等の車両のトルク変動吸収装置は、エンジン、電気モーター等の動力源と変速機との間の動力伝達経路上に配置され、動力源と変速機との間の変動トルクを吸収（低減、抑制）する装置である。トルク変動吸収装置の基本構成として、バネ力によって変動トルクを吸収するダンパ部と、摩擦によるヒステリシストルクによって変動トルクを吸収（抑制）するヒステリシス部と、回転軸の捩れがダンパ部やヒステリシス部で吸収できなくなったときに滑りを生ずるリミッタ部とを有するものがある。ヒステリシス部では、２つの回転部材間の軸方向の間に設けられたスラスト部材（ブッシュ、摩擦材）が皿バネによって一方の回転部材に押し付けられており、２つの回転部材間に捩れが生じたときにスラスト部材と一方の回転部材との間に摩擦力によるヒステリシストルクを発生させて変動トルクを吸収する。そのようなトルク変動吸収装置の従来技術としては、特許文献１および特許文献２が知られている。
特開２０１２－１９３７７３号公報 特開２０１４－６２６２３号公報
　上記スラスト部材は、コスト削減、軽量化のために熱可塑性樹脂を射出成形して用いられることが多い。また、上記スラスト部材には、摺動するときの摩擦特性として、摩耗しにくいこと（耐摩耗性）、摩擦係数（μ）が高く安定していることが求められている。しかし、熱可塑性樹脂から形成されるスラスト部材は、耐摩耗性が悪く、摩擦係数が安定しないため、摺動面を表面処理（メッキ、金属塗装等）して用いられている。
　本発明は、上記事情を鑑みてなされたものであり、摺動面を表面処理せずとも、摺動時において、耐摩耗性が優れ、安定して高い摩擦係数を有する、摺動部材を提供することを主な目的とする。
　本発明者らは、上記課題を解決すべく鋭意検討を重ねた結果、本発明を完成するに至った。即ち、本発明の要旨は以下の通りである。
　項１　樹脂組成物を成形してなる摺動部材であって、前記樹脂組成物が、ポリアミド樹脂と、引張弾性率が１９０ＧＰａ～６００ＧＰａの繊維状補強材と、ポリアミド系エラストマーとを含有することを特徴とする、摺動部材。
　項２　前記繊維状補強材の平均繊維長が０．１ｍｍ～１０ｍｍであり、前記繊維状補強材の平均繊維径が０．５μｍ～３０μｍである、項１に記載の摺動部材。
　項３　前記繊維状補強材が炭素繊維である、項１または項２に記載の摺動部材。
　項４　前記樹脂組成物の全量１００質量％中における前記繊維状補強材の含有量が、１質量％～４０質量％である、項１～項３のいずれか一項に記載の摺動部材。
　項５　前記樹脂組成物の全量１００質量％中における前記ポリアミド系エラストマーの含有量が、１質量％～２０質量％である、項１～項４のいずれか一項に記載の摺動部材。
　項６　前記樹脂組成物が、さらに非繊維状チタン酸化合物粒子を含有する、項１～項５のいずれか一項に記載の摺動部材。
　項７　前記樹脂組成物の全量１００質量％中における前記非繊維状チタン酸化合物粒子の含有量が、１質量％～１０質量％である、項６に記載の摺動部材。
　項８　面圧０．８ＭＰａ、周速度０．１６ｍ／秒の条件における炭素鋼材Ｓ４５Ｃとの摩擦係数が０．４０以上である、項１～項７のいずれか一項に記載の摺動部材。
　項９　環状の相手部材に対して摺動可能に当接して用いられる環状の部材である、項１～項８のいずれか一項に記載の摺動部材。
　本発明によれば、摺動面を表面処理せずとも、摺動時において、耐摩耗性が優れ、安定して高い摩擦係数を有する、摺動部材を提供することができる。
　以下、本発明を実施した好ましい形態の一例について説明する。ただし、以下の実施形態は単なる例示である。本発明は、以下の実施形態に何ら限定されない。
　本発明の摺動部材は、樹脂組成物を成形してなる摺動部材であって、樹脂組成物が、ポリアミド樹脂と、引張弾性率が１９０ＧＰａ～６００ＧＰａの繊維状補強材と、ポリアミド系エラストマーとを含有することを特徴とする。
　本発明の摺動部材は、上記の構成を備えているので、摺動面を表面処理せずとも、摺動時において、耐摩耗性が優れ、安定して高い摩擦係数を有する、摺動部材である。特に、本発明の摺動部材は、炭素鋼材Ｓ４５Ｃとの摩擦係数が０．４０以上となる。このように、本発明の摺動部材は、炭素鋼材Ｓ４５Ｃとの摩擦係数が０．４０以上であることでトルク変動吸収装置用スラスト部材として好適に用いることができ、安定性をより一層高める観点から摩擦係数は１．００以下であることが好ましく、０．８０以下であることが更に好ましい。上記摩擦係数は、後述する樹脂組成物を射出成形して製造したリング成形体（外径２５．６ｍｍ、内径２０ｍｍ、高さ１５ｍｍの中空円筒）と、炭素鋼材Ｓ４５Ｃのリング（外径２５．６ｍｍ、内径２０ｍｍ、高さ１５ｍｍの中空円筒）を用い、面圧０．８ＭＰａ、周速度０．１６ｍ／秒の条件でＪＩＳ　Ｋ７２１８　Ａ法に準拠した摩擦摩耗試験中に測定した摩擦係数の平均値である。また、Ｓ４５Ｃは、ＪＩＳにおける機械構造用炭素鋼を表す材料記号である。
　以下に、本発明の摺動部材の各構成要素等について以下に説明する。
　＜樹脂組成物＞
　本発明に用いる樹脂組成物は、ポリアミド樹脂と、引張弾性率が１９０ＧＰａ～６００ＧＰａの繊維状補強材と、ポリアミド系エラストマーとを含有し、必要に応じてその他添加剤をさらに含有することができる。
　（ポリアミド樹脂）
　本発明に用いるポリアミド樹脂は、主鎖中にアミド結合（－ＮＨ－Ｃ（＝Ｏ）－）を有する重合体であり、後述のアミノカルボン酸、ジアミン、ジカルボン酸等のモノマー成分に由来する構成単位を含む重合体である。ポリアミド樹脂は、１種類の構成単位からなるもの（アミノカルボン酸の重合体）でも、複数種の構成単位からなるもの（ジアミンとジカルボン酸との共重合体、ジアミンとジカルボン酸とアミノカルボン酸との共重合体等）であってもよい。複数種の構成単位からなる共重合体の場合には、共重合比率、共重合形態（ランダム共重合体、ブロック共重合体、交互共重合体等）等は、任意に選択することができる。
　アミノカルボン酸としては、６－アミノカプロン酸、７－アミノヘプタン酸、８－アミノオクタン酸、９－アミノノナン酸、１０－アミノデカン酸、１１－アミノウンデカン酸、１２－アミノドデカン酸等の炭素数５～２０の脂肪族ω－アミノカルボン酸；ｐ－アミノ安息香酸、ｐ－アミノメチル安息香酸等の芳香族ジアミン；等を挙げることができる。また、脂肪族ω－アミノカルボン酸に対応する環状のラクタムを用いてもよい。これらは単独で使用することができ、又は２種以上を併用することができる。
　ジアミンとしては、エチレンジアミン、トリメチレンジアミン、テトラメチレンジアミン、ペンタメチレンジアミン、ヘキサメチレンジアミン、１，７－ジアミノヘプタン、１，８－ジアミノオクタン、１，９－ジアミノノナン、１，１０－ジアミノデカン、１，１１－ジアミノウンデカン、１，１２－ジアミノドデカン、２－メチル－１，５－ジアミノペンタン、３－メチル－１，５－ジアミノペンタン、２－エチルテトラメチレンジアミン等の脂肪族ジアミン；１，２－ジアミノシクロヘキサン、１，３－ジアミノシクロヘキサン、１，４－ジアミノシクロヘキサン、１，３－ビス（アミノメチル）シクロヘキサン、ビス（アミノメチル）シクロヘキサン、ビス（４－アミノシクロヘキシル）メタン、４，４’－ジアミノ－３，３’－ジメチルジシクロヘキシルメタン、イソホロンジアミン、ピペラジン等の脂環族ジアミン；ｐ－フェニレンジアミン、ｏ－フェニレンジアミン、ｍ－フェニレンジアミン、ｐ－キシレンジアミン、ｏ－キシレンジアミン、ｍ－キシレンジアミン等の芳香族ジアミン；等を挙げることができる。これらは単独で使用することができ、又は２種以上を併用することができる。
　ジカルボン酸としては、コハク酸、グルタール酸、アジピン酸、ピメリン酸、スベリン酸、アゼライン酸、セバシン酸、１，９－ノナンジカルボン酸、１，１０－デカンジカルボン酸、１，１１－ウンデカンジカルボン酸等の脂肪族ジカルボン酸；１，２－シクロヘキサンジカルボン酸、１，３－シクロヘキサンジカルボン酸、１，４－シクロヘキサンジカルボン酸等の脂環族ジカルボン酸；テレフタル酸、イソフタル酸、フタル酸、２－メチルテレフタル酸、ナフタレンジカルボン酸等の芳香族ジカルボン酸；等を挙げることができる。これらは単独で使用することができ、又は２種以上を併用することができる。
　ポリアミド樹脂の具体例として、例えば、ポリアミド６（６－アミノカプロン酸の重合体）、ポリアミド６６（ヘキサメチレンジアミンとアジピン酸との共重合体）、ポリアミド１１（１１－アミノウンデカン酸の重合体）、ポリアミド１２（１２－アミノドデカン酸の重合体）、ポリアミド４６（テトラメチレンジアミンとアジピン酸との共重合体）、ポリアミド６／６６共重合体（６－アミノカプロン酸とヘキサメチレンジアミンとアジピン酸との共重合体）、ポリアミド６／１２共重合体（６－アミノカプロン酸と１２－アミノドデカン酸との共重合体）の脂肪族ポリアミド樹脂；ポリアミドＭＸＤ６（ｍ－キシレンジアミンとアジピン酸との共重合体）、ポリアミドＭＸＤ１０（ｍ－キシレンジアミンとセバシン酸との共重合体）、ポリアミド６Ｔ（ヘキサメチレンジアミンとテレフタル酸との共重合体）、ポリアミド９Ｔ（１，９－ジアミノノナンとテレフタル酸との共重合体）、ポリアミド１０Ｔ（１，１０－ジアミノデカンとテレフタル酸との共重合体）、ポリアミド６Ｔ／６６共重合体（ヘキサメチレンジアミンとテレフタル酸とアジピン酸との共重合体）等の半芳香族ポリアミド樹脂；等が挙げられる。これらは単独で使用することができ、又は２種以上を併用することができる。
　本発明において、半芳香族ポリアミド樹脂とは、ポリアミド樹脂の構成単位として、脂肪族モノマーに由来する構成単位と芳香族モノマーに由来する構成単位とを含むポリアミド樹脂を意味する。脂肪族モノマーとしては、上述のモノマー成分のなかで脂肪族ジカルボン酸、脂肪族ジアミン、脂環族ジアミン、脂肪族ω－アミノカルボン酸、脂環族ジカルボン酸等が挙げられる。芳香族モノマーとしては、上述のモノマー成分のなかで芳香族ジアミン、芳香族ジカルボン酸、芳香族アミノカルボン酸等が挙げられる。
　本発明で使用するポリアミド樹脂は、変形、変色等をより一層抑制するため、融点が１５０℃以上であることが好ましい。また、押出、成形等の溶融加工でのポリアミド樹脂の熱分解をより一層抑制するため、融点が３５０℃以下であることが好ましく、さらには３３０℃以下であることがより好ましい。融点は、ＪＩＳ－Ｋ７１２１に準じて測定することができる。
　上記ポリアミド樹脂の形状は、溶融混練が可能であれば特に制限はなく、粉末状、顆粒状、ペレット状のいずれも使用することができる。
　樹脂組成物におけるポリアミド樹脂の含有量は、樹脂組成物の合計量１００質量％中に３０質量％～９７質量％であることが好ましく、４２質量％～９４質量％であることがより好ましく、６５質量％～９１質量％であることが更に好ましい。
　（繊維状補強材）
　本発明に用いる繊維状補強材は、引張弾性率が１９０ＧＰａ～６００ＧＰａであり、好ましくは２００ＧＰａ～４５０ＧＰａであり、より好ましくは２００ＧＰａ～３００ＧＰａである。繊維状補強材の引張弾性率が小さすぎると、繊維状補強材による摺動界面の補強効果が小さく摩擦粉が過剰に発生し、摩擦係数が不安定になるおそれがある。一方、引張弾性率が大きすぎると、摺動界面に脱離したものが大きな抵抗となるおそれがある。従って、引張弾性率を上記範囲とすることで摺動界面にて繊維状補強材が適度に削られ摩擦係数が高く安定するものと考えられる。繊維状補強材の引張弾性率とは、ＪＩＳ　Ｒ７６０６（２０００）のＡ法に準拠して測定された値を示す。
　繊維状補強材としては、特に限定されず、炭素繊維、ガラス繊維、チタン酸カリウム繊維、ワラストナイト繊維、アラアミド繊維、アルミナ繊維、シリコンカーバイド繊維、ボロン繊維、炭化ケイ素繊維、ポリフェニレンベンズオキサゾール（ＰＢＯ）繊維等が挙げられるが、これらから上記引張弾性率を有するものを単独で用いてもよいし、複数を併用してもよい。なかでも炭素繊維が好ましく、例えば、ポリアクリロニトリル（ＰＡＮ）系、ピッチ系、セルロース系、炭化水素による気相成長系炭素繊維、黒鉛繊維などを用いることができ、これらを単独で用いてもよく、これら２種以上併用してもよい。これらのなかでもＰＡＮ系炭素繊維が好ましい。
　本発明に用いる繊維状補強材の平均繊維長は、好ましくは０．１ｍｍ～１０ｍｍであり、より好ましくは１ｍｍ～８ｍｍであり、さらに好ましくは４ｍｍ～７ｍｍである。繊維状補強材は収束剤等で凝集した繊維状補強材の束となっているものも用いることができるが、平均繊維径は、好ましくは０．５μｍ～３０μｍであり、より好ましくは１μｍ～２０μｍであり、さらに好ましくは３μｍ～１５μｍである。平均アスペクト比（平均繊維長／平均繊維径）は、好ましくは５以上であり、より好ましくは１０以上であり、さらに好ましくは２０以上であり、特に好ましくは５０以上である。このような短繊維（チョップドファイバー）を補強材として使用することにより、成形性と機械特性のバランスがより一層とれた樹脂組成物とすることができる。
　樹脂組成物における繊維状補強材の含有量は、樹脂組成物の合計量１００質量％中に１質量％～４０質量％であることが好ましく、３質量％～３０質量％であることがより好ましく、５質量％～２０質量％であることが更に好ましい。繊維状補強材の含有量が少なすぎると補強効果が得られにくく、繊維状補強材の含有量が多くなると耐摩耗性が低下するおそれがある。
　（ポリアミド系エラストマー）
　本発明で用いるポリアミド系エラストマーは、ポリアミドセグメントをハードセグメントとし、ポリエーテルセグメントをソフトセグメントとする熱可塑性エラストマーである。ポリアミド系エラストマーとしては、例えば、ハードセグメントとソフトセグメントとをエステル結合で結んだポリエーテルエステルアミドエラストマー、ハードセグメントとソフトセグメントとをアミド結合で結んだポリエーテルアミドエラストマー等が挙げられ、ポリエーテルアミドエラストマーが好ましい。上記ポリアミド系エラストマーを用いることで、耐摩耗性を低下させることなく、摩擦係数を安定化することができる。
　ポリアミドセグメントは、主鎖中にアミド結合（－ＮＨ－Ｃ（＝Ｏ）－）を有するセグメントであり、後述のアミノカルボン酸、ジアミン、ジカルボン酸等のモノマー成分に由来する構成単位を含むセグメントである。ポリアミドセグメントは、１種類の構成単位からなるもの（アミノカルボン酸の重合体）でも、複数種の構成単位からなるもの（ジアミンとジカルボン酸との共重合体、ジアミンとジカルボン酸とアミノカルボン酸との共重合体等）であってもよい。複数種の構成単位からなる共重合体の場合には、共重合比率、共重合形態（ランダム共重合体、ブロック共重合体、交互共重合体等）等は任意に選択することができる。
　アミノカルボン酸としては、６－アミノカプロン酸、７－アミノヘプタン酸、８－アミノオクタン酸、１０－アミノカプリン酸、１１－アミノウンデカン酸、１２－アミノドデカン酸などの炭素数５～２０の脂肪族ω－アミノカルボン酸などが挙げられる。また、これらに対応する環状のラクタムを用いてもよい。これらは単独で使用することができ、又は２種以上を併用することができる。
　ジアミンとしては、エチレンジアミン、トリメチレンジアミン、テトラメチレンジアミン、ヘキサメチレンジアミン、ヘプタメチレンジアミン、オクタメチレンジアミン、ノナメチレンジアミン、デカメチレンジアミン、ウンデカメチレンジアミン、ドデカメチレンジアミン、２，２，４－トリメチルヘキサメチレンジアミン、２，４，４－トリメチルヘキサメチレンジアミン、３－メチルペンタメチレンジアミンなどの炭素数２～２０の脂肪族ジアミンなどが挙げられる。これらは単独で使用することができ、又は２種以上を併用することができる。
　ジカルボン酸としては、シュウ酸、コハク酸、グルタル酸、アジピン酸、ピメリン酸、スベリン酸、アゼライン酸、セバシン酸、及びドデカン二酸などの炭素数２～２０の直鎖脂肪族ジカルボン酸；トリグリセリドの分留により得られる不飽和脂肪酸を二量化した炭素数１４～４８の二量化脂肪族ジカルボン酸（ダイマー酸）及びこれらの水素添加物（水添ダイマー酸）；１，４－シクロヘキサンジカルボン酸などの脂環族ジカルボン酸；テレフタル酸、及びイソフタル酸などの芳香族ジカルボン酸；などを挙げることができる。
　これらの中でも特に、モノマー成分としては、低吸水による寸法安定性、耐薬品性、機械特性をより一層向上させる観点から、１１－アミノウンデカン酸または１２－アミノドデカン酸が好ましい。
　ポリアミドセグメントの数平均分子量は３００～１５０００であることが好ましく、柔軟性、成形性をより一層向上させる観点から３００～６０００であることがより好ましい。なお、本明細書において、数平均分子量は、ゲルパーミエーションクロマトグラフィー（ＧＰＣ）で測定されるポリスチレン換算の数平均分子量（Ｍｎ）である。
　ポリエーテルセグメントは、主鎖中にエーテル結合（－Ｏ－）を有するセグメントであり、例えば、ポリエチレングリコール、ポリプロピレングリコール、ポリテトラメチレンエーテルグリコール、下記式（１）に示されるＡＢＡ型トリブロックポリエーテル等が挙げられ、これらを単独または２種以上を用いることができる。また、ポリエーテルの末端にアンモニア等を反応させることによって得られるポリエーテルジアミン等を用いることができる。ソフトセグメントの数平均分子量は、２００～６０００であることが好ましく、６５０～２０００であることがより好ましい。
Figure JPOXMLDOC01-appb-C000001
　（式（１）中、ｘは１～２０、ｙは４～５０、ｚは１～２０を表す。）
　上記式（１）において、ｘは、１～２０の整数であるが、１～１８の整数が好ましく、１～１６の整数が更に好ましく、１～１４の整数が特に好ましく、１～１２の整数が最も好ましい。ｙは、４～５０の整数であるが、５～４５の整数が好ましく、６～４０の整数がさらに好ましく、７～３５の整数が特に好ましく、８～３０の整数が最も好ましい。ｚは、１～２０の整数であるが、１～１８の整数が好ましく、１～１６の整数がさらに好ましく、１～１４の整数が特に好ましく、１～１２の整数が最も好ましい。
　上記ポリアミドセグメントと上記ポリエーテルセグメントとの組合せとしては、上述で挙げたポリアミドセグメントとポリエーテルセグメントとのそれぞれの組合せを挙げることができる。この中でも１２－アミノドデカン酸の重合体／ポリエチレングリコールの組合せ、１２－アミノドデカン酸の重合体／ポリプロピレングリコールの組合せ、１２－アミノドデカン酸の重合体／ポリテトラメチレンエーテルグリコールの組合せ、１２－アミノドデカン酸の重合体／ＡＢＡ型トリブロックポリエーテルの組合せが好ましく、１２－アミノドデカン酸重縮合体／ＡＢＡ型トリブロックポリエーテルの組合せが特に好ましい。
　また、上記ポリアミドセグメントと上記ポリエーテルセグメントとの割合（質量比）は、ポリアミドセグメント／ポリエーテルセグメント＝９５／５～２０／８０であることが好ましく、６０／４０～３０／７０であることがより好ましく、５０／５０～３０／７０であることが特に好ましい。ポリアミドセグメントが２０質量％未満では成形体からブリードアウトを生じやすく、９５質量％を超えると柔軟性が不足する傾向にある。
　上記ポリアミド系エラストマーは、変形、変色等をより一層抑制するため、融点が１３０℃以上であることが好ましい。また、押出、成形等の溶融加工でのポリアミド系エラストマーの熱分解をより一層抑制するため、融点が３２０℃以下であることが好ましく、さらには２７０℃以下であることがより好ましい。融点は、ＪＩＳ－Ｋ７１２１に準じて測定することができる。
　上記ポリアミド系エラストマーの形状は、溶融混練が可能であれば特に制限はなく、粉末状、顆粒状、ペレット状のいずれも使用することができる。
　樹脂組成物におけるポリアミド系エラストマーの含有量は、樹脂組成物の合計量１００質量％中に１質量％～２０質量％であることが好ましく、２質量％～１５質量％であることがより好ましく、３質量％～１０質量％であることが更に好ましい。ポリアミド系エラストマーの含有量が少なすぎると目的とする効果が得られにくく、ポリアミド系エラストマーの含有量が多くなると耐熱性が低下するおそれがある。
　（その他添加剤）
　本発明に用いる樹脂組成物には、ポリアミド樹脂、繊維状補強材、ポリアミド系エラストマー以外に、必要に応じて、非繊維状チタン酸化合物粒子、その他添加剤を含有することができる。
　非繊維状チタン酸化合物粒子としては、アルカリ金属、アルカリ土類金属、土類金属から選ばれる少なくとも一種の金属元素を含むチタン酸金属化合物を用いることができる。アルカリ金属としては、リチウム、ナトリウム、カリウム、ルビジウム、セシウム、フランシウムが挙げられ、好ましくはリチウム、ナトリウム、カリウムである。アルカリ土類金属としては、ベリリウム、マグネシウム、カルシウム、ストロンチウム、バリウム、ラジウが挙げられ、好ましくはマグネシウム、カルシウムである。土類金属としては、アルミニウムが挙げられる。
　上記チタン酸金属化合物の具体例としては、例えば、組成式Ａ２ＴｉｎＯ（２ｎ＋１）〔式中、Ａはアルカリ金属から選ばれる１種又は２種以上、ｎ＝２～８〕、ＲｘＭｙＴｉ（２－ｙ）Ｏ４〔式中、Ｒはリチウムを除くアルカリ金属、Ｍはリチウム、マグネシウム、亜鉛、ニッケル、銅、鉄、アルミニウム、ガリウム、及びマンガンから選ばれる１種又は２種以上、ｘ＝０．５～１．０、ｙ＝０．２５～１．０〕、Ｋ０．５～０．８Ｌｉ０．２７Ｔｉ１．７３Ｏ３．８５～３．９５で表わすことができるチタン酸リチウムカリウム、Ｋ０．２～０．８Ｍｇ０．４Ｔｉ１．６Ｏ３．７～３．９５で表わすことができるチタン酸マグネシウムカリウム、Ａｌ２ＴｉＯ５で表わすことができるチタン酸アルミニウム等を挙げることができる。これらの中でもチタン酸アルミニウムが好ましい。
　チタン酸金属化合物粒子の粒子形状は、球、板、柱状、ブロックなどの非繊維状であれば、公知のチタン酸金属化合物粒子の中から任意のものを適宜選択して用いることができる。チタン酸金属化合物粒子の形状は、例えば走査型電子顕微鏡観察から解析することができる。
　本発明において繊維状粒子とは、粒子に外接する直方体のうち最小の体積をもつ直方体（外接直方体）の最も長い長径Ｌ、次に長い辺を短径Ｂ、最も短い辺を厚さＴ（Ｂ＞Ｔとする）として、Ｌ／ＢおよびＬ／Ｔがいずれも５以上の粒子のことをいい、長径Ｌが繊維長、短径Ｂが繊維径に相当する。また、非繊維状粒子とは繊維状粒子を除く粒子のことをいい、粒子に外接する直方体のうち最小の体積をもつ直方体（外接直方体）の最も長い長径Ｌ、次に長い辺を短径Ｂ、最も短い辺を厚さＴ（Ｂ＞Ｔとする）として、Ｌ／Ｂが５未満の粒子のことをいう。
　上記チタン酸金属化合物粒子の平均粒子径は、５μｍより大きい粒子が好ましく、より好ましくは５０μｍより大きく５００μｍ未満であることがよく、さらに好ましくは１００μｍより大きく４５０μｍ未満であることがよく、特に好ましくは２００μｍより大きく４００μｍ未満であることがよい。
　チタン酸金属化合物粒子の平均粒子径は、レーザー回折・散乱法により測定することができ、レーザー回折・散乱法により測定される粒度分布における体積基準累積５０％時の粒子径（体積基準累積５０％粒子径）、すなわちＤ５０（メジアン径）である。この体積基準累積５０％粒子径（Ｄ５０）は、体積基準で粒度分布を求め、全体積を１００％とした累積曲線において、粒子サイズの小さいものから粒子数をカウントしていき、累積値が５０％となる点の粒子径である。
　樹脂組成物における非繊維状チタン酸金属化合物粒子の含有量は、樹脂組成物の合計量１００質量％中に１質量％～１０質量％であることが好ましく、１質量％～８質量％であることがより好ましく、１質量％～５質量％であることが更に好ましい。非繊維状チタン酸金属化合物粒子の配合量を上記範囲とすることで、摺動部材の摩擦係数を更に一層高くすることが可能となる。
　その他添加剤としては、カーボンブラック、酸化チタン等の顔料、及び染料等の着色剤；グラファイト、二硫化モリブデン、二硫化タングステン、ボロンナイトライド（ＢＮ）、ポリテトラフルオロエチレン（ＰＴＦＥ）、低密度ポリエチレン、直鎖状低密度ポリエチレン、中密度ポリエチレン、高密度ポリエチレン、超高分子ポリエチレン等の固体潤滑剤；流動性改良剤；飽和脂肪酸エステル、不飽和脂肪酸エステル、ポリオレフィン系ワックス等の離型剤；ポリエーテルエステルアミド、グリセリンモノステアレート等の熱伝導剤；炭素系導電剤、金属系導電剤、金属酸化物系導電剤、界面活性剤等の導電性付与剤；ポリエーテルエステルアミド、グリセリンモノステアレート等の帯電防止剤；造核剤；老化防止剤（酸化防止剤）；ベンゾフェノン系化合物、ベンゾトリアゾール系化合物、ヒドロキシフェニルトリアジン系化合物、環状イミノエステル系化合物、シアノアクリレート系化合物等の紫外線吸収剤；ハロゲン系（臭素及び塩素化合物）化合物、アンチモン化合物、水酸化マグネシウム、水酸化アルミニウム、リン酸エステル、縮合リン酸エステル、無機リン系難燃剤、ホスファゼン化合物等の難燃剤；ドリッピング防止剤；炭酸カルシウム、雲母、マイカ、セリサイト、イライト、カオリナイト、モンモリナイト、ベーマイト、スメクタイト、バーミキュライト、タルク、シリカ等の無機充填材；分散剤；等を挙げることができ、これらを１種又は２種以上を含有することができる。
　本発明で使用してもよい上記必須成分以外の添加剤であるその他添加剤の含有量は、本発明の好ましい物性を損なわない範囲であれば特に制限はない。通常は、樹脂組成物の合計量１００質量％中に好ましくは１０質量％以下、より好ましくは５質量％以下である。
　（樹脂組成物の製造方法）
　樹脂組成物は、ポリアミド樹脂と繊維状補強材とポリアミド系エラストマーと、必要に応じて、非繊維状チタン酸化合物粒子と、その他添加剤の成分とを、混合及び加熱（特に、溶融混練）することによって製造できる。
　溶融混練には、例えば、二軸押出機等の公知の溶融混練装置を使用することができる。具体的には、（１）混合機（タンブラー、ヘンシェルミキサー等）で各成分を予備混合して、溶融混練装置で溶融混練し、ペレット化手段（ペレタイザー等）でペレット化する方法；（２）所望する成分のマスターバッチを調整し、必要により他の成分を混合して溶融混練装置で溶融混練してペレット化する方法；（３）各成分を溶融混練装置に供給してペレット化する方法等により製造することができる。
　溶融混練における加工温度は、ポリアミド樹脂が溶融し得る温度であれば特に限定はない。通常、溶融混練に用いる溶融混練装置のシリンダ温度をこの範囲に調整する。かくして、所望の効果を発揮する本発明に用いる樹脂組成物が製造される。
　＜摺動部材および用途＞
　本発明の摺動部材は、目的とする部材の種類、用途、形状等に応じて、上記樹脂組成物を、射出成形、インサート成形、圧縮成形、ブロー成形、インフレーション成形等の公知の樹脂成形方法により賦形することで製造することができる。また、上記の成形方法を組み合わせた成形方法を採用することができる。
　本発明の摺動部材は、摺動面に表面処理（メッキ、金属塗装等）を行わずとも、高い摩擦係数を有することが求められる摺動部材に好適に用いることができ、例えば、ヒステリシス発生機構を有するトルク変動吸収装置のスラスト部材（ブッシュ、摩擦材）として好適に用いることができる。上記スラスト部材は環状の部材であることが好ましい。
　上記トルク変動吸収装置は、エンジン、電気モーター等の動力源と変速機との間の動力伝達経路上に配置され、トルク変動吸収装置としては、第１回転部材と、上記第１回転部材と同軸に配された第２回転部材と、上記第１回転部材と上記第２回転部材との軸方向の間に配されるとともに、上記第２回転部材と回転不能に係合するコントロールプレートと、上記第１回転部材と上記コントロールプレートとの軸方向の間に配されるとともに、上記第１回転部材と回転不能かつ軸方向移動可能に係合し、かつ、上記コントロールプレートと摺動可能に当接するスラスト部材と、上記第１回転部材と上記スラスト部材との軸方向の間に配されるとともに、上記第１回転部材に支持され、かつ、上記スラスト部材を上記コントロールプレートに向けて押し付ける弾性部材と、を備えるトルク変動吸収装置を挙げることができる。
　上記スラスト部材及び上記コントロールプレートの各摺動面は、上記スラスト部材と上記コントロールプレートとの間に捩れが生じたときに、上記コントロールプレートに対して上記スラスト部材を軸方向に変位させ、上記弾性部材の押付荷重を変化させて、上記スラスト部材と前記コントロールプレートとの間に発生するヒステリシス値を変化させるように所定の形状に形成されていてもよい。
　本発明の摺動部材は、上記のようなトルク変動吸収装置におけるコントロールプレートなどの環状の相手部材に対して摺動可能に当接して用いられる環状の部材、すなわちスラスト部材（スラストワッシャー、スラスト軸受）などに好適に用いることができる。
　以下に実施例及び比較例に基づいて具体的に説明するが、本発明は何らこれに限定されるものではない。なお、本実施例及び比較例で使用した原材料は具体的には以下の通りである。
　ＰＡ樹脂：ポリアミド６６樹脂（商品名：ザイテル４５ＨＳＢ、ＤｕＰｏｎｔ社製）
　補強材Ａ：ピッチ系炭素繊維、引張弾性率６３０ＧＰａ、平均繊維長６ｍｍ、平均繊維径１１μｍ（商品名：ダイヤリードＫ６３７１Ｔ、三菱レイヨン社製）
　補強材Ｂ：ＰＡＮ系炭素繊維、引張弾性率２３５ＧＰａ、平均繊維長６ｍｍ、平均繊維径７μｍ（商品名：べスファイトＨＴＡ－Ｃ６－０５、東邦テナックス社製）
　補強材Ｃ：ピッチ系炭素繊維、引張弾性率１８５ＧＰａ、平均繊維長６ｍｍ、平均繊維径１１μｍ（商品名：ダイヤリードＫ２２３ＳＥ、三菱レイヨン社製）
　補強材Ｄ：ガラス繊維、引張弾性率８５ＧＰａ、平均繊維長３ｍｍ、平均繊維径１３μｍ（商品名：Ｔ－２４９、日本電気硝子社製）
　エラストマーＡ：ポリアミド系エラストマー、融点１６４℃（商品名：ＵＢＥＳＴＡ　９０６８Ｘ１、宇部興産社製）
　エラストマーＢ：ポリエステル系エラストマー、融点１６９℃（商品名：プリマロイＡ－１９００、三菱ケミカル社製）
　非繊維状チタン酸金属化合物：チタン酸アルミニウム、平均粒子径３４５μｍ（商品名：ＴＡ－３、丸ス釉薬社製）
　＜実施例１～２、比較例１～６＞
　表１に示す配合割合で、ＰＡ樹脂（ポリアミド樹脂）、補強材、エラストマー及び非繊維状チタン酸金属化合物を二軸押出機にて溶融混練し、それぞれペレットを製造した。なお、二軸押出機のシリンダ温度は２８５℃であった。
　得られたペレットを射出成形にて、ＪＩＳ試験片（曲げ試験片）、摩擦摩耗試験片（外径２５．６ｍｍ、内径２０ｍｍ、高さ１５ｍｍの中空円筒）を作製した。なお、射出成形機のシリンダ温度は３１０℃、金型温度は８０℃であった。
　＜評価方法＞
　曲げ強度および曲げ弾性率；
　上記で作製した曲げ試験片について、ＪＩＳ　Ｋ７１７１に準じ、オートグラフＡＧ－５０００（島津製作所社製）を用いて支点間距離６０ｍｍの３点曲げ試験を行い、曲げ強度、曲げ弾性率を測定した。結果を表１に示した。
　摩擦摩耗試験；
　上記で作製した摩擦摩耗性試験片について、ＪＩＳ　Ｋ７２１８　Ａ法に準じ、鈴木式摩擦摩耗試験機（ＥＦＭ－III－Ｆ、エー・アンド・デイ社製）を用いて比摩耗量、摩擦係数の平均値（試験全体の平均値）、さらに相手材の比摩耗量を測定した。また、試験開始１時間経過時から９時間経過するまでの間における摩擦係数の最大値と最小値の差を摩擦係数の振れ幅とし、結果を表１に示した。試験条件は、面圧０．８ＭＰａ、周速度０．１６ｍ／秒、走行距離５．３３ｋｍ、相手材Ｓ４５Ｃ（摺動面を＃８００のサンドペーパーで研磨）とした。
Figure JPOXMLDOC01-appb-T000002

Claims (9)

  1. 　樹脂組成物を成形してなる摺動部材であって、
    　前記樹脂組成物が、ポリアミド樹脂と、引張弾性率が１９０ＧＰａ～６００ＧＰａの繊維状補強材と、ポリアミド系エラストマーとを含有することを特徴とする、摺動部材。
  2. 　前記繊維状補強材の平均繊維長が０．１ｍｍ～１０ｍｍであり、前記繊維状補強材の平均繊維径が０．５μｍ～３０μｍである、請求項１に記載の摺動部材。
  3. 　前記繊維状補強材が炭素繊維である、請求項１または請求項２に記載の摺動部材。
  4. 　前記樹脂組成物の全量１００質量％中における前記繊維状補強材の含有量が、１質量％～４０質量％である、請求項１～請求項３のいずれか一項に記載の摺動部材。
  5. 　前記樹脂組成物の全量１００質量％中における前記ポリアミド系エラストマーの含有量が、１質量％～２０質量％である、請求項１～請求項４のいずれか一項に記載の摺動部材。
  6. 　前記樹脂組成物が、さらに非繊維状チタン酸化合物粒子を含有する、請求項１～請求項５のいずれか一項に記載の摺動部材。
  7. 　前記樹脂組成物の全量１００質量％中における前記非繊維状チタン酸化合物粒子の含有量が、１質量％～１０質量％である、請求項６に記載の摺動部材。
  8. 　面圧０．８ＭＰａ、周速度０．１６ｍ／秒の条件における炭素鋼材Ｓ４５Ｃとの摩擦係数が０．４０以上である、請求項１～請求項７のいずれか一項に記載の摺動部材。
  9. 　環状の相手部材に対して摺動可能に当接して用いられる環状の部材である、請求項１～請求項８のいずれか一項に記載の摺動部材。
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