JP2961311B1 - ポリフェニレンサルファイド樹脂組成物及びその成形体 - Google Patents
ポリフェニレンサルファイド樹脂組成物及びその成形体Info
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Abstract
PS)樹脂本来の有する優れた加工性、耐熱性、耐薬品
性等の特徴を損なうことなく、高荷重、高速度下での潤
滑性(摺動特性)及び耐摩耗性に優れたPPS樹脂組成
物を提供することを課題とする。 【解決手段】 本発明のPPS樹脂組成物は、PPS樹
脂に、(a)粉末状高分子固体潤滑剤、(b)チタン酸
カリウム繊維、ワラストナイト、ゾノトライト、ホウ酸
アルミニウム繊維及びホウ酸マグネシウム繊維からなる
群より選ばれた少なくとも1種の無機繊維状物及び
(c)硫酸カリウムが配合された樹脂組成物であって、
樹脂組成物中における(a)成分の配合量が5〜20重
量%、(b)成分の配合量が10〜40重量%、(c)
成分の配合量が3〜30重量%であることを特徴とす
る。
Description
ルファイド樹脂組成物及びその成形体に関する。
樹脂は、200℃近辺の高温下での長期使用に耐えるエ
ンジニアリングプラスチックとして、近年需要が増大し
ており、ギア、カム、軸受等の機構部品に幅広く使用さ
れている。
い樹脂であるために、耐摩耗性及び機械的強度に劣ると
いう大きな欠点があり、その改善のために補強材として
ガラス繊維、炭素繊維が使用されているのが実情であ
る。
繊維で強化されたPPS樹脂組成物を成形すると、成形
物の表面が粗くなり寸法精度面で問題が生ずると共に、
モース硬度が6〜7と硬い材料で強化されているため
に、軟質の金属材料や炭素鋼(S45C)のような比較
的硬い材料を相手材としたような場合でも、相手材の摩
耗量が多くなり、摺動部材料としての致命的欠点が生ず
るのを避け得ない。また、耐摩耗性の改善効果も十分と
は言えない。
繊維や炭素繊維で強化されたPPS樹脂組成物に、固体
潤滑剤として二硫化モリブデン又は二硫化タングステン
と三硫化ビスマス等とを所定比率で添加する技術(US
P第3882030号明細書、特開昭52−11039
9号公報)や、フッ素樹脂、黒鉛及び常温で液状の潤滑
油を添加する技術(特公昭56−50124号公報)が
知られている。
維や炭素繊維を補強材としているために、寸法精度面に
おける問題は解決され得ない。更に前者の技術では潤滑
特性の付与効果が少なく、上記欠点の解消にはつながら
ない。また、後者の技術では、液状潤滑油を使用するた
めに、成形品の機械的物性の低下が大きくなり、しかも
高温での使用の際には潤滑油の飛散及びそれによる他部
品の汚染が問題となる。
又はこれと炭素繊維との混合物を配合してPPS樹脂成
形物の表面性や潤滑性を改良する技術も知られている
(特開平4−25562公報、特公平5−43751号
公報)。
は、PPS樹脂成形体の潤滑性をある程度向上させ得る
ものの、摺動部材用材料として用いる場合に要求される
ような高荷重、高速度下での潤滑性は尚不十分である。
本来の有する優れた加工性、耐熱性、耐薬品性等の特徴
を損なうことなく、しかも成形して得られる成形体に高
荷重、高速度下での優れた潤滑性(摺動特性)及び耐摩
耗性、更に改善された機械的物性を付与し得るPPS樹
脂組成物を提供することを課題とする。
物は、PPS樹脂に、(a)粉末状高分子固体潤滑剤、
(b)チタン酸カリウム繊維、ワラストナイト、ゾノト
ライト、ホウ酸アルミニウム繊維及びホウ酸マグネシウ
ム繊維からなる群より選ばれた少なくとも1種の無機繊
維状物及び(c)硫酸カリウムが配合された樹脂組成物
であって、樹脂組成物中における(a)成分の配合量が
5〜20重量%、(b)成分の配合量が10〜40重量
%、(c)成分の配合量が3〜30重量%であることを
特徴とするPPS樹脂組成物である。
本来の有する優れた加工性、耐熱性、耐薬品性等の特徴
を損なうものではない。しかも、本発明樹脂組成物の成
形体は、高荷重(例えば10kgf/cm2以上)、高
速度下(例えば300mm/秒以上)での潤滑性及び耐
摩耗性に優れ、また該成形体の機械的物性、例えば曲げ
強度や引張強度等が顕著に改善されたものである。
結晶性の熱可塑性樹脂であり、従来公知のものである。
PPS樹脂としては、例えば一般式
ものは、一般式
脂は、米国フィリップス・ペトローリアム社から「ライ
トン」の商標で市販され、その製造方法は例えば特公昭
45−3368号公報に記されている。即ち、ライトン
は、N−メチルピロリドン溶媒中、160〜250℃、
加圧条件下にp−ジクロルベンゼンと二硫化ソーダとを
反応させることにより製造される。この方法によれば、
樹脂中に交差結合が全くないものから部分的交差結合を
有するものに至るまで各種重合度のものを自由に製造す
ることができ、そのため所望の溶融粘度特性を有するも
のを任意に選択使用することが容易となる。
PS樹脂であって、架橋構造をとらない直鎖状PPS樹
脂を使用することもできる。
れる粉末状高分子固体潤滑剤としては、例えばポリテト
ラフルオロエチレン、高密度ポリエチレン、超高分子量
ポリエチレン等を挙げることができる。
としては、従来公知のものを広く使用することができ
る。PTFEは、成形用の粉末であっても固体潤滑剤用
の微粉末であってもよい。PTFEの市販品としては、
例えば三井・デュポンフロロケミカル社製のテフロン7
JやTLP−10、旭硝子(株)製のフルオンG16
3、ダイキン工業(株)製のポリフロンM15やルブロ
ンL5等が挙げられる。またアルキルビニルエーテルで
変性されたPTFEを使用することもできる。
0.94〜0.97g/cm3、粘度平均分子量が2万
〜20万程度のポリエチレン等を挙げることができる。
粘度平均分子量が100万〜500万程度のポリエチレ
ン等を挙げることができる。斯かる超高分子量ポリエチ
レンは、具体的にはハイゼックス(三井石油化学工業
(株)製)、サンテック(旭化成工業(株)製)等を例
示できる。
PTFEが特に好適である。
子径が100μm以下、好ましくは0.1〜20μmの
ものがよい。本明細書において、平均粒子径は、電子顕
微鏡を用いて計測したものである。具体的には、電子顕
微鏡の視野中心付近の粒子50個について粒子径を計測
し、その平均値を平均粒子径とした。平均粒子径が上記
範囲内にある粉末状高分子固体潤滑剤を使用すると、表
面性や外観に優れ、寸法精度のよいPPS樹脂成形品を
得ることができる。
れる無機繊維状物は、チタン酸カリウム繊維、ワラスト
ナイト、ゾノトライト、ホウ酸アルミニウム繊維及びホ
ウ酸マグネシウム繊維からなる群より選ばれた少なくと
も1種である。
般式 K2O・nTiO2 (式中nは2〜8の整数)又
は 一般式 K2O・nTiO2・1/2H2O (式中
nは前記に同じ)で表される単結晶繊維等を挙げること
ができる。より具体的には、4−チタン酸カリウム繊
維、6−チタン酸カリウム繊維、8−チタン酸カリウム
繊維等やこれらの混合物を例示できる。これらチタン酸
カリウム繊維の中でも、平均繊維径3μm以下、平均繊
維長5〜200μm、平均繊維長/平均繊維径(アスペ
クト比)が10以上であるチタン酸カリウム繊維が特に
好ましい。
を広く使用でき、例えば山陽興業(株)から販売されて
いる「ダイケンファイバナイト」(平均繊維径6.0μ
m、平均繊維長132μm)、Pantek Mine
rals社製の「WICROLL−10」(平均繊維径
4.5μm、平均繊維長13μm)等が挙げられる。
広く使用でき、例えば式 6CaO・6SiO2・H2O
で表されるもの等を挙げることができる。また、ゾノ
トライトとしては、例えば平均繊維径0.1〜0.5μ
m、平均繊維長1〜5μmのものを使用するのがよい。
知のものを広く使用でき、例えば式9Al2O3・2B2
O3 で表されるもの等を挙げることができる。このよう
なホウ酸アルミニウム繊維としては、例えば四国化成工
業(株)製の「アルボレックスG」(平均繊維径0.5
〜1μm、平均繊維長10〜30μm)等が挙げられ
る。
知のものを広く使用でき、例えば式2MgO・B2O3
で表されるもの等を挙げることができる。また、ホウ酸
マグネシウム繊維としては、例えば平均繊維径0.05
〜5μm、平均繊維長2〜100μmのものを使用する
のがよい。
酸カリウム繊維及びワラストナイトが好ましく、チタン
酸カリウム繊維が特に好ましい。
濡れ性を高めるために、カップリング剤で表面処理され
ていてもよい。ここで使用されるカップリング剤として
は、例えばシラン系カップリング剤、チタネート系カッ
プリング剤等を挙げることができる。
にはγ−グリシドキシプロピルトリメトキシシラン、γ
−(メタクリロキシプロピル)トリメトキシシラン、γ
−クロロプロピルトリメトキシシラン、γ−アミノプロ
ピルトリエトキシシラン、ビニルトリクロロシラン、ビ
ニルトリメトキシシラン等を例示できる。
体的にはイソプロピルトリイソステアロイルチタネー
ト、テトラオクチルビス(ジトリデシルホスファイト)
チタネート等を例示できる。
例えば(b)成分として用いられる無機繊維状物をヘン
シェルミキサー、スーパーミキサー等の混合機を用いて
攪拌しつつ、これにカップリング剤をそのまま又はトル
エン、キシレン、各種アルコール等の溶媒に溶解させた
液を滴下又は噴霧添加することにより行い得る。
ムが使用される。(c)成分として硫酸カリウムを使用
することで、高荷重、高速度下での潤滑性及び耐摩耗性
に優れたPPS樹脂組成物を提供できる。硫酸カリウム
以外の無機塩、例えば硫酸バリウム、炭酸カリウム、炭
酸ナトリウム、炭酸カルシウム等では、本発明の所期の
効果は到底発現され得ない。
径は、通常300μm以下、好ましくは0.1〜100
μm程度のものがよい。平均粒子径が上記範囲内にある
硫酸カリウムを使用すると、表面性や外観に優れ、寸法
精度のよいPPS樹脂成形品を得ることができる。
上記(a)、(b)及び(c)成分の量は特に限定され
るものではないが、樹脂組成物中に(a)成分を通常5
〜20重量%、好ましくは10〜20重量%、(b)成
分を通常10〜40重量%、好ましくは10〜30重量
%、(c)成分を通常3〜30重量%、好ましくは5〜
15重量%配合するのがよい。(a)成分、(b)成分
及び(c)成分の配合量を上記の範囲とすることによ
り、PPS樹脂本来の有する優れた加工性、耐熱性、耐
薬品性等の特徴を損なうことなく、高荷重、高速度下で
の潤滑性(摺動特性)及び耐摩耗性に優れ、また成形体
に優れた機械的物性を付与し得るPPS樹脂組成物を得
ることができる。特に(b)成分の配合を上記範囲とす
ると、PPS樹脂成形体の機械的物性(例えば曲げ強
度、引張強度等)をより一層向上させることができる。
て、グラファイト等の非高分子系固体潤滑剤、タルク、
炭酸カルシウム等の充填剤、顔料、難燃剤、帯電防止
剤、(b)成分以外の無機繊維状物(例えばガラス繊維
等)、鉱油等の液状潤滑剤等を適宜配合することができ
る。
例えば射出成形、押出成形等に従い、成形物とすること
ができる。より具体的には、本発明樹脂組成物を押出機
で通常280〜350℃に溶融混和し、ペレット化した
後、射出成形等の公知の成形手段により所望の形状に成
形すればよい。
性が良好であり、加工機械の損傷も少なく、省資源、省
エネルギー型の成形材料として実用的価値が大きい。
としては、例えばプッシング、ベアリング、スリーブ、
スリップリンク、ガイドレール、スイッチ部品、ギア、
カム等が挙げられる。
本来の有する優れた加工性、耐熱性、耐薬品性等の特徴
を損なうことなく、しかも得られる成形体は高荷重、高
速度下での潤滑性(摺動特性)及び耐摩耗性に優れ、ま
た機械的物性が良好であるため、従来のプラスチック材
料では適用できなかった高耐熱、精密摺動部品としての
使用が可能になる。
らかにする。 実施例1〜4及び比較例1〜4 下記表1に示す各成分を、表1に示す割合(重量部)に
てブレンダーで混合し、PPS樹脂組成物を得た。
次の通りである。 PPS樹脂:商品名トープレンT−4、トープレン社製 ポリテトラフルオロエチレン:商品名フルオンL150
J、平均粒子径80μm、三井デュポン・フロロケミカ
ル社製 高密度ポリエチレン:商品名ハイゼックス、粘度平均分
子量約20万、平均粒子径70μm、三井石油化学工業
(株)製 チタン酸カリウム繊維:商品名ティスモD−102、平
均繊維径0.3μm、平均繊維長15μm、大塚化学
(株)製 ワラストナイト:商品名ダイケンフィイバナイトHG、
平均繊維径6.0μm、平均繊維長132μm、山陽興
業(株)販売 硫酸カリウム:平均粒子径50μm、大塚化学(株)製 硫酸バリウム:平均粒子径10μm、堺化学(株)製 炭素繊維:商品名クレハカーボンファイバM−107
T、エポキシシラン処理されたもの、平均繊維径18μ
m、平均繊維長0.7μm、呉羽化学工業(株)製。
から、60mm単軸スクリュー押出機を用いてペレット
を製造した。
℃、射出圧力(1次圧)1200kgf/cm2、保圧
(2次圧)500kgf/cm2、射出・保圧時間20
秒の条件で射出成形することにより、摩耗試験片(外径
25.6mm、内径20mm、高さ15mmの中空円
筒)を作成した。
験に供し、各試験片についての摩擦係数及び比摩耗量
(mm3/kgf・km)、更に相手材(炭素鋼、S4
5C)の比摩耗量(mm3/kgf・km)を求めた。
適用した。摩擦摩耗試験機には、(株)東洋ボールドウ
ィン製のEFM−III−ENを用いた。また、摩擦摩耗
試験は、次の条件1及び条件2の条件下に実施した。 条件1:荷重10kgf/cm2、周速度30cm/
秒、走行距離10km 条件2:荷重20kgf/cm2、周速度30cm/
秒、走行距離10km。
PS樹脂組成物の成形体は、荷重20kgf/cm2と
いう高荷重下においても、摩擦係数が小さく、比摩耗量
も少なく、更に相手材(炭素鋼、S45C)の比摩耗量
も少ないものであった。
Claims (7)
- 【請求項1】 一般式 【化1】 で表される繰り返し単位からなる樹脂に、(a)粉末状
高分子固体潤滑剤、(b)チタン酸カリウム繊維、ワラ
ストナイト、ゾノトライト、ホウ酸アルミニウム繊維及
びホウ酸マグネシウム繊維からなる群より選ばれた少な
くとも1種の無機繊維状物及び(c)硫酸カリウムが配
合された樹脂組成物であって、樹脂組成物中における
(a)成分の配合量が5〜20重量%、(b)成分の配
合量が10〜40重量%、(c)成分の配合量が3〜3
0重量%であることを特徴とする樹脂組成物。 - 【請求項2】 粉末状高分子固体潤滑剤が、ポリテトラ
フルオロエチレン、高密度ポリエチレン及び超高分子量
ポリエチレンからなる群より選ばれた少なくとも1種で
ある請求項1に記載の樹脂組成物。 - 【請求項3】 粉末状高分子固体潤滑剤の平均粒子径が
100μm以下である請求項1又は請求項2に記載の樹
脂組成物。 - 【請求項4】 無機繊維状物がチタン酸カリウム繊維及
びワラストナイトからなる群より選ばれた少なくとも1
種である請求項1〜請求項3に記載の樹脂組成物。 - 【請求項5】 無機繊維状物がチタン酸カリウム繊維で
ある請求項1〜請求項3に記載の樹脂組成物。 - 【請求項6】 樹脂組成物中における(a)成分の配合
量が10〜20重量%、(b)成分の配合量が10〜3
0重量%、(c)成分の配合量が5〜15重量%である
請求項1〜請求項5に記載の樹脂組成物。 - 【請求項7】請求項1〜請求項6に記載の樹脂組成物を
成形して得ることができる成形体。
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1998
- 1998-06-02 JP JP10152393A patent/JP2961311B1/ja not_active Expired - Fee Related
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