JP3102890B2 - ポリオキシメチレン樹脂組成物 - Google Patents

ポリオキシメチレン樹脂組成物

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JP3102890B2
JP3102890B2 JP08513777A JP51377796A JP3102890B2 JP 3102890 B2 JP3102890 B2 JP 3102890B2 JP 08513777 A JP08513777 A JP 08513777A JP 51377796 A JP51377796 A JP 51377796A JP 3102890 B2 JP3102890 B2 JP 3102890B2
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雅彦 二井野
定雄 井部
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旭化成工業株式会社
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Description

【発明の詳細な説明】 技術分野 本発明は、新規な高温摺動性ポリオキシメチレン樹脂
組成物に関するものである。さらに詳しく言えば、本発
明は、高温において特に優れた摺動性を有し、精密機
器、OA機器、自動車分野などにおける摺動部品材料など
として好適な高温摺動性ポリオキシメチレン樹脂組成物
に関するものである。
背景技術 従来、ポリオキシメチレン樹脂は、バランスのとれた
機械的性質と優れた耐摩耗性をもつエンジニアリングプ
ラスチックとして、各種の機構部品をはじめ、OA機器な
どに広く用いられている。
しかしながら、このポリオキシメチレン樹脂は、本来
有する耐摩耗性のみでは、摺動部品として必ずしも十分
な特性を有しているとはいえず、特に高温下では摩擦係
数および摩耗量が増大し、摺動性が劣ってくる。
従って、この高温下での摺動性を向上させるために、
現在ではしばしば、摺動部にグリースを塗布してポリオ
キシメチレン樹脂を使用している。
しかしながら、グリース塗布を行うと作業行程が長く
なり、また、フルオロカーボンを使用して塗布を行う場
合には、それが環境破壊につながるなどの欠点があり、
グリース塗布を必要とせずに使用できるポリオキシメチ
レン樹脂組成物の開発が望まれていた。
しかし、現状ではポリオキシメチレン樹脂の高温にお
ける摺動性を改良するための技術は特に知られていな
い。
ポリオキシメチレン樹脂の摺動性を向上させるための
従来技術としては、ポリオキシメチレン樹脂に1、4−
ブタンジオールと脂肪酸とのエステルを添加する方法
(JP−B−55−23304)、グリセリンモノ脂肪酸エステ
ルのホウ酸エステルを添加する方法(JP−B−57−1561
6)、活性水素をもつポリオレフィンとポリエチレン及
びイソシアネートとを添加する方法(JP−A−4−1267
58)、α−オレフィンとエチレン−ビニルモノマーとの
コポリマーを添加する方法(JP−A−49−40346)、超
高分子量ポリエチレンの粉末を添加する方法(JP−A−
60−144351)、平均分子量500以上のポリエーテル系共
重合体を添加する方法(JP−A−5−70678)、低騒音
歯車に使用するために熱可塑性エラストマーと潤滑剤と
を添加する方法(JP−A−2−66365)、及びポリオキ
シメチレン樹脂としてのポリアセタールブロックコポリ
マーに熱可塑性エラストマーと、アルコールへのアルキ
レンオキシド付加物とを添加する方法などが知られてい
る。しかしながら、これらの方法は、常温での摺動性を
改良することはできるが、高温下での摩擦係数および摩
耗量の増大に対しては全く効果を示さないものであっ
た。
また、ポリオキシメチレンとポリオレフィンとをブレ
ンドすること(JP−B−42−19498)、および液状エチ
レン−α−オレフィンランダム共重合体を添加する方法
(JP−A−4−239566)、および変性α−オレフィン系
重合体を添加する方法(JP−B−59−204652)が知られ
ているが、公知の組成物に対しては、これらの方法では
本願の目的とする高温摺動性はまったく改良されていな
いのが現状である。
発明の開示 本発明は、このような状況の下で、特に点接触往復動
摺動試験において60〜100℃という高温で優れた低摩擦
性及び耐摩耗性を示すポリオキシメチレン樹脂組成物を
提供することを目的としてなされたものである。
本発明者らは、前記目的を達成すべく鋭意研究を重ね
た結果、 (A)ポリオキシメチレン樹脂50〜99.9重量部及び
(B)シグナルサイト触媒を使用して製造された、エチ
レン単位の含有率がポリオレフィン樹脂全量に対し30〜
100重量%であるポリオレフィン樹脂0.1〜50重量部から
なるポリオキシメチレン樹脂組成物が、驚くべきことに
高温での低摩擦性及び耐摩耗性に優れていることを見い
出し、この知見に基づいて本発明を完成するに至った。
発明を実施するための最良の形態 本発明において(A)成分として用いられるポリオキ
シメチレン樹脂としては、例えば、ホルムアルデヒドの
単量体またはその3量体(トリオキサン)や4量体(テ
トラオキサン)等の環状オリゴマーを重合して得られる
重合体の両末端を、エーテル結合又はエステル結合等で
封鎖したホモポリマー;トリオキサンまたはテトラオキ
サンとエチレンオキシド、プロピレンオキシド、1、3
−ジオキソラン、グリコールのホルマール、ジグリコー
ルのホルマール等の環状エーテルとを共重合させること
により得られた、炭素数2〜8のオキシアルキレン単位
0.1〜20重量%を含有するオキシメチレンコポリマー;
さらに分岐状分子鎖を有するオキシメチレンコポリマ
ー;オキシメチレン単位からなるセグメント50重量%以
上と異種成分セグメント50重量%以下とを含有するオキ
シメチレンブロックコポリマー等が挙げられる。好まし
くは、ポリオキシメチレンホモポリマーが用いられる。
より好ましくは、高温摺動性の見地から、両末端がアセ
チル基で封鎖されたポリオキシメチレンホモポリマーが
用いられ、さらに好ましくはこのポリオキシメチレンホ
モポリマーと片末端がアルコールへのアルキレンオキシ
ド付加物の残基で封鎖されたポリオキシメチレンブロッ
クコポリマーとのブレンドが用いられる。
両末端がアセチル基で封鎖されたポリオキシメチレン
ホモポリマーおよび片末端がアルコールへのアルキレン
オキシド付加物の残基で封鎖されたポリオキシメチレン
ブロックコポリマーは、US−A−2998409または、JP−
B−2−24307に開示されているようなアニオン重合法
により製造することができる。
アセチルへのアルキレンオキシド付加物の残基を構成
する目的のために好ましいアルコールは、炭素数12〜22
の脂肪族アルコールであり、また同目的のために好まし
いアルキレンオキシドはプロピレンオキシドおよびテト
ラメチレンオキシドである。また、アルコールへのアル
キレンオキシドの付加モル数は、好ましくは1〜1000で
あり、より好ましくは1〜50である。
このブロックコポリマーの好ましい数平均分子量は、
末端基部分を除いて、10000〜500000である。
また、両末端がアセチル基で封鎖されたポリオキシメ
チレンホモポリマーと片末端がアルコールへのアルキレ
ンオキシド付加物の残基で封鎖されたポリオキシメチレ
ンブロックコポリマーとのブレンド物において、ブロッ
ク比は全ポリオキシメチレン樹脂中、好ましくはブロッ
クコポリマーが5〜90重量%、より好ましくは50〜80重
量%である。
本発明の樹脂組成物における(A)成分たるポリオキ
シメチレン樹脂の含量は、(A)成分と(B)成分との
合計量を100重量部とすると、50〜99.9重量部である。
この含量が50重量部未満であったり、99.9重量部を越え
ると高温摺動特性が劣り、好ましくない。
本発明の樹脂組成物において、(B)成分として、シ
グナルサイト触媒を使用して製造された、エチレン単位
の含有率がポリオレフィン樹脂全量に対し30〜100重量
%であるポリオレフィン樹脂が用いられる。
シグナルサイト触媒は、JP−B−4−12283、JP−A
−60−35006、JP−A−60−35007、JP−A−60−3500
8、JP−A−63−280703、JP−A−5−155930、JP−A
−3−163088、US−A−5272236等に記載されているよ
うな、シクロペンタジエニルまたは置換シクロペンタジ
エニルを1〜3分子含有する、活性点の性質が均一な触
媒であり、メタロセン触媒とも呼ばれている。
シグナルサイト触媒は、好ましくは式(1)で表され
る遷移金属化合物からなる。
R0 xR1 aR2 bR3 cR4 dM (1) (式中、Mはジルコニウム、チタン及びハフニウムから
なる群より選ばれる遷移金属である。R1はシクロペンタ
ジエニル骨格を有する配位子;窒素、リン、ヒ素、アン
チモンまたはビスマスをヘテロ原子として含む炭素数1
〜4の複素5員環配位子;または窒素、リンまたは酸素
が配位座を占めるヘテロ3座配位子であり、これらの配
位子の各々は置換されていないか、あるいは炭素数1〜
20のアルキル基、炭素数6〜20のアリール基、炭素数1
〜20のアルキル基が少なくとも1個の炭素数6〜20のア
リール基で置換されたアラルキル基、及び炭素数6〜20
のアリール基が少なくとも1個の炭素数1〜20のアルキ
ル基で置換されたアルキルアリール基からなる群より選
ばれる少なくとも1個の置換基で置換されており、この
場合1種類の置換基が配位子の少なくとも2つの部分を
置換していてもよく、さらにアルキル基は直鎖状、分岐
状または環状であり、また上記置換基は少なくとも1つ
が酸素、窒素、硫黄またはリンを介して配位子と結合し
ていてもよく、さらにまた置換基を構成する炭素の少な
くとも1個がケイ素であってもよい。R2、R3およびR
4は、各々独立に、シクロペンタジエニル骨格を有する
配位子、窒素、リン、ヒ素、アンチモンまたはビスマス
をヘテロ原子として含む炭素数1〜4の複素5員環配位
子、窒素、リンまたは酸素が配位座を占めるヘテロ3座
配位子、炭素数1〜20のアルキル基、炭素数6〜20のア
リール基、炭素数1〜20のアルキル基が少なくとも1個
の炭素数6〜20のアリール基で置換されてなるアラルキ
ル基、炭素数6〜20のアリール基が少なくとも1個の炭
素数1〜20のアルキル基で置換されてなるアルキルアリ
ール基、−SO3R(Rは、置換されてないか、または少な
くとも1個のハロゲンで置換された炭素数1〜8の炭化
水素基)、ハロゲン原子、または水素原子であり、この
場合アルキル基は直鎖状、分岐状または環状であり、ま
たアルキル基、アリール基、アルキルアリール基、アラ
ルキル基は酸素、窒素、硫黄またはリンを介して遷移金
属と結合するヘテロ原子配位子を形成してもよく、また
アルキル基、アリール基、アルキルアリール基、アラル
キル基を構成する炭素の少なくとも1個はケイ素であっ
てもよく、またシクロペンタジエニル骨格を有する配位
子、および窒素、リン、ヒ素、アンチモンまたはビスマ
スをヘテロ原子として含む炭素数1〜4の複素5員環配
位子、および窒素、リンまたは酸素が配位座を占めるヘ
テロ3座配位子の各々は、置換されていないか、あるい
は炭素数1〜20のアルキル基、炭素数6〜20のアリール
基、炭素数1〜20のアルキル基が少なくとも1個の炭素
数6〜20のアリール基で置換されているアラルキル基、
および炭素数6〜20のアリール基が少なくとも1個の炭
素数1〜20のアルキル基で置換されてなるアルキルアリ
ール基からなる群より選ばれる少なくとも1個の置換基
で置換されており、この場合1種類の置換基が配位子の
少なくとも2つの部分を置換していてもよく、さらにア
ルキル基は直鎖状、分岐状または環状であり、また上記
置換基は少なくとも1つが酸素、窒素、硫黄またはリン
を介して配位子と結合していてもよく、さらにまた置換
基を構成する炭素の少なくとも1個がケイ素であっても
よい。aは1以上の整数であり、b、c、dは0〜3の
整数であるが、ただしa+b+c+d=4である。R1
R2、R3およびR4の各々は遷移金属Mに結合している。R0
は、R2、R3およびR4からなる群より選ばれる1個とR1
を結合する炭素数1〜20のアルキレン基、炭素数1〜20
の置換アルキレン基、炭素数1〜20のアルキリデン基、
シリレン基、またはシリレン基が炭素数1〜20のアルキ
ル基、炭素数6〜20のアリール基、炭素数1〜20のアル
キル基が少なくとも1個の炭素数6〜20のアリール基で
置換されたアラルキル基、及び炭素数6〜20のアリール
基が少なくとも1個の炭素数1〜20のアルキル基で置換
されたアルキルアリール基からなる群より選ばれる少な
くとも1個の置換基で置換されてなる置換シリレン基で
ある。また、xは0または1である。) 上記遷移金属化合物中、好ましいシクロペンタジエニ
ルまたは置換シクロペンタジエニルの含有量は1〜2分
子である。
好ましく使用される遷移金属成分は、前記したところ
のチタン、ジルコニウムまたはハフニウムである。
好ましいシングルサイト触媒として、例えば、シクロ
ペンタジエニルジルコニウムトリクロリド、ペンタメチ
ルシクロペンタジエニルジルコニウムトリクロリド、ビ
ス(シクロペンタジエニル)ジルコニウムジクロリド、
ビス(シクロペンタジエニル)ジルコニウムモノメチル
モノクロリド、ビス(メチルシクロペンタジエニル)ジ
ルコニウムジクロリド、ビス(ペンタメチルシクロペン
タジエニル)ジルコニウムジクロリド、ビス(エチルシ
クロペンタジエニル)ジルコニウムジクロリド、ビス
(シクロペンタジエニル)ジルコニウムジアルキル、ビ
ス(シクロペンタジエニル)ジルコニウムジフェニル、
ジメチルシリルジシクロペンタジエニルジルコニウムジ
メチル、メチルホスフィンジシクロペンタジエニルジル
コニウムジメチルなどのジルコニウム化合物、ビス(イ
ンデニル)チタンジフェニル、ビス(シクロペンタジエ
ニル)チタンジアルキル、ビス(シクロペンタジエニ
ル)チタンジフェニル、ビス(メチルシクロペンタジエ
ニル)チタンジアルキル、ビス(1,2−ジメチルシクロ
ペンタジエニル)チタンジフェニル、ビス(1,2−ジメ
チルシクロペンタジエニル)チタンジクロリドなどのチ
タン化合物、ビス(シクロペンタジエニル)ハフニウム
ジクロリド、ビス(シクロペンタジエニル)ハフニウム
ジメチルなどのハフニウム化合物、ビス(シクロペンタ
ジエニル)バナジウムジクロリドなどのバナジウム化合
物等が挙げられる。
また、他の好ましいシングルサイト触媒としては、
(第3級ブチルアミド)(テトラメチル−η5−シクロ
ペンタジエニル)−1,2−エタンジイルジルコニウムジ
クロリド、(第3級ブチルアミド)−(テトラメチル−
η5−シクロペンタジエニル)−1,2−エタンジイルチ
タンジクロリド、(メチルアミド)(テトラメチル−η
5−シクロペンタジエニル)−1,2−エタンジイルジル
コニウムジクロリド、(メチルアミド)(テトラメチル
−η5−シクロペンタジエニル)−1,2−エタンジイル
チタンジクロリド、(エチルアミド)(テトラメチル−
η5−シクロペンタジエニル)−メチレンチタンジクロ
リド、(第3級ブチルアミド)ジメチル−(テトラメチ
ル−η5−シクロペンタジエニル)シランチタンジクロ
リド、(第3級ブチルアミド)ジメチル(テトラメチル
−η5−シクロペンタジエニル)シランジルコニウムジ
ベンジル、(ベンジルアミド)ジメチル(テトラメチル
−η5−シクロペンタジエニル)シランチタンジクロリ
ド、(フェニルホスフィド)ジメチル(テトラメチル−
η5−シクロペンタジエニル)シランジルコニウムベン
ジル等が挙げられる。
また、本発明におけるシングルサイト触媒は、助触媒
とともに用いることができる。助触媒としては、例えば
前記の特許公報に記載されているものを用いることがで
きる。好ましい助触媒としては、メチルアルミノキサ
ン、エチルアルミノキサン等のアルキルオキシアルミニ
ウム単位を繰り返し単位として有する有機アルミニウム
オキシ化合物、アルキルアルミニウム、トリアルキルア
ルミニウム等の有機アルミニウム化合物、[BU3NH]
[B(C6H4R)]、C2B9H13、水、ルイス酸、アンモニ
ウム塩等から選ばれる1種以上である。
上記有機アルミニウムオキシ化合物と有機アルミニウ
ム化合物は、単独でまたは両者を組み合わせて用いるこ
とができる。
本発明におけるポリオレフィン樹脂は前記の特許公報
等に開示されている公知の気相重合または溶液重合によ
り製造することができる。好ましい重合法は、溶液重合
である。例えば、ポリオレフィン樹脂は、JP−A−3−
163088(この内容は参照により本明細書中に取り込まれ
る)に記載の方法に従って、1種以上のオレフィンを付
加重合条件下で、上記シングルサイト触媒と気相または
溶液中で接触させることによって製造することができ
る。
本発明におけるシングルサイト触媒を使用して製造さ
れたポリオレフィン樹脂は、エチレン単位の含有率がポ
リオレフィン樹脂全量に対し30〜100重量%である。こ
の含有率が30重量%未満であると十分な高温摺動性が得
られない。エチレン単位の含有率は、好ましくは、高温
摺動性の観点より60〜80重量%である。上記ポリオレフ
ィン樹脂を製造するためにエチレンと共重合させること
のできる他のオレフィンモノマーとしては、プロピレ
ン、ブテン−1、ペンテン−1、4−メチルペンテン−
1、ヘキセン−1、ヘプテン−1、オクテン−1、ノネ
ン−1、デセン−1、ウンデセン−1、ドデセン−1、
トリデセン−1、テトラデセン−1、ペンタデセン−
1、ヘキサデセン−1、ヘプタデセン−1、オクタデセ
ン−1、ノナデセン−1、エイコセン−1、イソブチレ
ン等の脂肪族基置換ビニルモノマー、スチレン、置換ス
チレン等の芳香族系ビニルモノマー、酢酸ビニル、アク
リル酸エステル、メタアクリル酸エステル、グリシジル
アクリル酸エステル、グリシジルメタアクリル酸エステ
ル、ヒドロキシエチルメタアクリル酸エステル等のエス
テル系ビニルモノマー、アクリルアミド、アリルアミ
ン、ビニル−p−アミノベンゼン、アクリロニトリル等
の窒素含有ビニルモノマー、ブタジエン、シクロペンタ
ジエン、1,4−ヘキサジエン、イソプレン等のジエン等
をあげることができる。
好ましいポリオレフィンは、エチレンのホモポリマー
またはエチレンと炭素数3〜20のα−オレフィン1種以
上とのコポリマーである。コモノマーとしてのα−オレ
フィンの好ましい炭素数は、より低い摩擦係数を発現で
きるという観点から4〜16であり、より好ましくは6〜
12である。
また、本発明におけるポリオレフィン樹脂の数平均分
子量(Mn)は、ウォーターズ社製150c−GPC装置で、1,
2,4−トリクロロベンゼンを溶媒として用い、140℃の温
度で、ポリスチレン標準試料で換算して求めた場合、好
ましくは10,000以上であり、より好ましくは10,000〜10
0,000である。さらに好ましくは、より低い摩擦係数を
発現するということができるという観点から、Mnは20,0
00〜60,000である。
また、さらに低い摩擦係数を発現することができると
いう観点から、本発明におけるポリオレフィン樹脂の分
子量分布Mw/Mn(前記のGPC測定法による)は、好ましく
は3以下であり、より好ましくは1.8〜2.7である。
また、本願発明におけるポリオレフィン樹脂は、さら
に変性されたポリオレフィンであってもよいが、高温摺
動性の観点からは未変性ポリオレフィンが好ましい。
さらに変性されたポリオレフィンとは、シングルサイ
ト触媒を使用して製造されたポリオレフィン樹脂を熱分
解、酸化分解等の分解処理に付すことにより得られたも
の、またはシングルサイト触媒を使用して製造されたポ
リオレフィン樹脂をエチレン以外のビニルモノマーでグ
ラフト変性させることにより得られたポリオレフィン等
の、変性後処理されたポリオレフィンである。
また、本発明におけるポリオレフィン樹脂のメルトイ
ンデックス(ASTMD−1238)は、低い摩擦係数が得られ
るという観点から、好ましくは0.5〜40g/10分、より好
ましくは、0.7〜10g/10分である。
また、本発明の樹脂組成物における(B)成分たるポ
リオレフィン樹脂の含量は、上記(A)成分と(B)成
分との合計量を100重量部とすると、0.1〜50重量部であ
る。好ましい含量は、より低い摩耗量を実現できるとい
う観点から2〜20重量部、より好ましい含量は、さらに
低い摩擦係数を実現できるという観点から3〜10重量部
である。この含量が0.1重量部未満であると高温摺動性
が改良されず、50重量部を越えると高温での摩耗量が大
きくなる。
また、本願発明の(A)成分及び(B)成分からなる
樹脂組成物にさらに、シングルサイト触媒以外の触媒、
例えばチーグラー触媒を使用して製造された、エチレン
と炭素数3〜20のα−オレフィン1種以上とのコポリマ
ーからなる樹脂を、該組成物100重量部に対して0.5〜5
重量部添加することもできる。高温での低い摩擦係数を
実現できるという観点から、好ましいα−オレフィンの
炭素数は4〜8であり、好ましい該樹脂組成物100重量
部に対する追加添加量は0.5〜3重量部である。
本発明の樹脂組成物には、さらに潤滑剤を添加するこ
とができる。本発明における潤滑剤とは、ポリオキシメ
チレン樹脂組成物の往復動摩擦係数(これは、点接触往
復動摺動性と往復動摩擦摩耗試験機(東測精密製AFT−1
5MS型)を用いて、温度23℃、荷重2kg、線速度10mm/sec
及び往復距離20mmの測定条件下で、5φ、先端R=2.5
のSUS材を相手材として潤滑剤を添加したポリオキシメ
チレン樹脂組成物製平板を擦らせることにより測定され
る。)を低下させることのできる常温で液体または固体
の有機化合物である。
潤滑剤の例としては、鉱油、流動パラフィン、パラフ
ィンワックス、脂肪酸、脂肪族アルコール、脂肪族アミ
ド、脂肪酸金属塩、脂肪酸エステル、シリコンオイル、
多価アルコールと脂肪酸とのエステル、多価カルボン酸
と脂肪族アルコールとのエステル、グリコール、ポリア
ルキレングリコールまたはアルコールへのアルキレンオ
キシドの付加物、脂肪酸へのアルキレンオキシドの付加
物、液状エチレン−α−オレフィンランダム共重合体等
が挙げられる。
好ましい潤滑剤の例としては、ラウリン酸、ミリスチ
ン酸、パルミチン酸、ステアリン酸、アラキジン酸、ベ
ヘン酸、モンタン酸等の脂肪酸;ヘキシルアルコール、
オクチルアルコール、セチルアルコール、ステアリルア
ルコール、ベヘニルアルコール、エチレングリコール、
プロピレングリコール、ブチレングリコール、1,4−ブ
タンジオール、ポリエチレングリコール、ポリプロピレ
ングリコール、ポリテトラヒドロキシフラン、モノマー
ユニットとして2種以上のアルキレンオキシドから構成
されたアルキレングリコールの共重合体(例えば、エチ
レングリコールとプロピレングリコールとの共重合
体)、グリセリン、ポリグリセリン、ペンタエリトリト
ール、等のアルコール;前記脂肪酸とアルコールとのエ
ステル;前記アルコールへのアルキレンオキシド付加
物;ステアリルアミド、パルミチルアミド、オレイルア
ミド、メチレンビスステアリルアミド、エチレンビスス
テアリルアミド等の脂肪酸アミド;ステアリン酸カルシ
ウム、ステアリン酸亜鉛、ステアリン酸マグネシウム等
の脂肪酸の金属塩;及び液状エチレン−α−オレフィン
ランダム共重合体が挙げられる。
より好ましい潤滑剤は、数平均分子量が100〜5000の
アルキレングリコール系共重合体、及び液状エチレン−
α−オレフィンランダム共重合体からなる群より選ばれ
る1種以上である。
アルキレングリコール系共重合体の例としては、テト
ラメチレングリコール−エチレングリコール共重合体、
テトラメチレングリコール−プロピレングリコール共重
合体、プロピレングリコール−エチレングリコール共重
合体、炭素数1〜22の長鎖脂肪族アルコールへのアルキ
レンオキシド付加物等が挙げられる。これらの中でもテ
トラメチレングリコールユニットが30〜70モル%であ
り、数平均分子量が1000〜5000であるテトラメチレング
リコール−エチレングリコール共重合体が好ましい。
液状エチレン−α−オレフィンランダム共重合体の例
としては、プロピレン、ブテン−1、ペンテン−1、4
−メチルペンテン−1、ヘキセン−1、ヘプテン−1、
オクテン−1、ノネン−1、デセン−1、ウンデセン−
1、ドデセン−1、トリデセン−1、テトラデセン−
1、ペンタデセン−1、ヘキサデセン−1、ヘプタデセ
ン−1、オクタデセン−1、ノナデセン−1、エイコセ
ン−1、イソブチレン等の脂肪族置換ビニルモノマーの
1種以上とエチレンとのランダム共重合体が挙げられ
る。これらのランダム共重合体は、ベーパープレッシャ
ーオスモメーターより求めた数平均分子量が500〜10,00
0であり、エチレン含量が20〜80モル%であり、かつα
−オレフィンの炭素数が3〜20であることが好ましい。
好ましいエチレン含量は、低摩擦係数を発現できるとい
う観点から30〜70モル%である。また、数平均分子量
は、低摩擦係数を発現できるという観点から、好ましく
は600〜8,000、より好ましくは700〜5,000である。好ま
しいα−オレフィンの炭素数は、低摩擦係数を発現でき
るという観点から、3〜10である。上記の液状エチレン
−α−オレフィンランダム共重合体は、公知の方法、例
えばJP−B−2−1163に記載されているようなチーグラ
ー触媒の存在下に水素を分子量調節剤として用いて製造
することができる。
これら潤滑剤は、上記(A)成分及び(B)成分から
なる樹脂組成物100重量部に対して、0.01〜20重量部添
加することができる。この添加により、高温での低摩擦
係数を発現することができる。好ましい添加量は、より
低い摩擦係数を発現できるという観点から、該組成物10
0重量部に対して、0.1〜10重量部、より好ましい添加量
は0.5〜5重量部である。
本発明の樹脂組成物は、高温でさらに低い摩擦係数を
発現させるために、前記(A)成分及び(B)成分から
なる樹脂組成物100重量部に対し、さらにポリ−β−ア
ラニン共重合体を0.01〜5重量部、好ましくは0.1〜0.5
重量部添加することができる。ポリ−β−アラニン共重
合体とは、3−ナイロン構造と他の構造とを主鎖内に有
する共重合体である。好ましいポリ−β−アラニン共重
合体の例としては、JP−A−63−118328及びJP−A−3
−234729に記載されている方法で製造されたもの、すな
わちアクリルアミドもしくはその誘導体またはアクリル
アミドもしくはその誘導体と、他のビニルモノマーとを
金属アルコラートの存在下で重合することにより得られ
る、第1級アミド含量が1.4〜13ミリモル/ポリアクリ
ルアミド共重合体1gであるポリ−β−アラニン共重合体
が挙げられる。ポリ−β−アラニン共重合体の平均粒径
は1〜10μm、好ましくは1〜6μmである。
また、本発明の樹脂組成物にはさらに、平均粒径0.5
〜10μmで、三酸化二ホウ素含有率が全窒化ホウ素に対
して0.01〜1.0重量%、好ましくは0.05〜0.2重量%であ
る窒化ホウ素を、本発明の(A)成分及び(B)成分か
らなる樹脂組成物100重量部に対し、5〜500ppm、好ま
しくは50〜300ppm含有させると、高温で低い摩擦係数を
発現することができる。
本発明の樹脂組成物は通常使われている溶融混練機を
用いて、使用するポリオキシメチレン樹脂の融点以上の
温度で溶融混練しながらペレット化することができる。
有用混練機としては、ニーダー、ロールミル、一軸押出
機、二軸押出機、多軸押出機等を挙げることができる
が、酸素の遮断や作業環境等を考慮するとベント減圧さ
せた二軸(二条)押出機でペレット化することが好まし
い。
本発明の樹脂組成物には所望に応じて、本発明の目的
を損なわない範囲で、従来プラスチック添加剤として慣
用されている他の添加剤、例えば、ヒンダードフェノー
ル、ヒンダードアミン、紫外線吸収剤、無機フィラー、
顔料等を添加してもよい。また、通常ポリオキシメチレ
ン樹脂に用いられている添加成分、例えば、メラミン、
メラミンホルムアルデヒド縮合体等を添加してもよい。
本発明の樹脂組成物は、OA機器、自動車の各種摺動部
材、例えば、ギア、軸受け、レバー、キーステム、カ
ム、ラチェット、ローラー、VTRのガイドローラ、側
板、カムギア、複写機のギア、LBPの給紙駆動部品、ト
ナー攪拌ギアトレイン、カートリッジのギア、CD−ROM
摺動部品等に使用できる。特に環境温度が60℃以上に上
昇しやすい自動車、複写機の軸受け、レバー、ギア、カ
ム、ローラーに好適に使用できる。
次に例により、本発明をより詳細に説明するが、本発
明はこれらの例によってなんら限定されるものではな
い。
例1〜28(本発明) US−A−2,998,409に記載されているようにホルムア
ルデヒドをアニオン重合することにより製造された固有
粘度1.2(これは、α−ピネン2重量%を含有するp−
クロロフェノールにポリマー0.1重量%を溶解させた溶
液について、60℃で測定した値である。)、メルトイン
デックス(ASTM D1238−57(E))10.0g/10分の、両
末端がアセチル化されたポリオキシメチレンホモポリマ
ー粉末を、80℃で3時間乾燥した。表2に示すオレフィ
ンを、シングルサイト触媒として(第3級ブチルアミ
ド)ジメチル(テトラメチル−η5−シクロペンタジエ
ニル)シランチタンジクロリド、助触媒としてメチルア
ルミノキサンを用いた溶液重合(JP−A−3−163088
(これは参照により本明細書中に取り込まれる)に記
載)に付して表2に示すポリオレフィン樹脂を製造し
た。分子量は、ウォーターズ社製150c−GPC装置で、1,
2,4−トリクロロベンゼンを溶媒として用い、140℃の温
度で、ポリスチレン標準試料で換算して求めた。メルト
インデックスはASTM D1238に従って測定した。得られ
たポリオレフィン樹脂に、酸化防止剤としてチバガイギ
ー社製イルガノックス245を0.3部添加したポリオキシメ
チレンホモポリマーと、表1に示す潤滑剤とを窒素雰囲
気下でブレンドした。このブレンドを200℃に設定され
たL/D25の二軸ベント押出機を用い、スクリュー回転数1
00rpm、吐出量3kg/時間、最高樹脂温度205〜210℃、混
練時間(滞留時間)0.5〜0.7分の条件で溶融混練して、
表2に示す組成の樹脂組成物を調製し、これらをペレッ
ト化した。次いで、得られたペレットを80℃で3時間乾
燥した後、シリンダー温度200℃に設定された1オンス
成形機(東洋機械金属製TI30G)で、金型温度70℃、冷
却時間10秒の条件で、5φ、先端R=2.5の成形片に成
形し、試験片を得た。
この試験片について、点接触往復動摺動性を往復動摩
擦摩耗試験機(東測精密製ATF−15MS型)を用いて、荷
重2kg、線速度10mm/sec及び往復距離20mmの測定条件下
で、上記ポリオレフィン樹脂等を添加する前のポリオキ
シメチレンホモポリマーの厚さ3mmの平板を相手材とし
て、環境温度を60、80及び100℃と変えて3万回往復さ
せた後の摩擦係数及び平板の摩耗量(最大摩耗深さ;μ
m)を測定した。それらの結果を表2に示す。
例29〜33(比較) 例29〜31では例1に示す方法に準じて製造された表3
に示す組成のポリオレフィン樹脂を用い、例32及び33で
は無水塩化マグネシウムとTiCl4とからなるチタン系の
チーグラー触媒(JP−A−60−144351に記載)を用いて
製造されたポリオレフィン樹脂を用いて、例1と同様の
方法で試験を行った。それらの結果を表3に示す。
例34(本発明) ポリオキシメチレン樹脂として、例1で用いたポリオ
キシメチレンホモポリマーの代わりに、US−A−3,027,
352に記載されているようにトリオキサンとエチレンオ
キシドとのカチオン重合により製造した、固有粘度1.
1、メルトインデックス10g/10分の、オキシエチレン基
2.8重量%を含有するポリオキシメチレンコポリマーを
用いた以外は、例1と同様の組成及び方法で試験を行っ
た。その結果、60、80及び100℃での摩擦係数はそれぞ
れ0.13,0.12及び0.12であった。また摩耗量はそれぞれ5
5,50及び50μmであった。
例35(本発明) 例34の組成物100重量部に、例32(比較)で用いたチ
ーグラー触媒により製造されたエチレン−オクテン(25
重量%)コポリマーを2重量部添加し、例1と同様にし
て試験を行った。その結果、60、80及び100℃での摩擦
係数はそれぞれ0.12,0.12及び0.10であり、摩耗量はそ
れぞれ45,40及び40μmであった。
例36(本発明) ポリオキシメチレン樹脂として、例1で用いた両末端
がアセチル化されたポリオキシメチレンホモポリマーの
代わりに、JP−B−2−24307に記載されているアニオ
ン重合により製造された、片末端がステアリルアルコー
ルへのプロピレンオキシド(20モル)付加物の残基で封
鎖され、他方の片末端がアセチル基で封鎖されたポリオ
キシメチレンブロックコポリマー(MI;10g/10分)40重
量部と例1で用いた、両末端がアセチル化されたポリオ
キシメチレンホモポリマー(MI;10g/10分)60重量部と
をブレンドしたものを用いたこと以外は例1と同様の試
験を行った。その結果、60、80及び100℃での摩擦係数
はそれぞれ0.11,0.10及び0.09であり、摩耗量はそれぞ
れ40,35及び35μmであった。
例37(本発明) 例1の樹脂組成物100重量部に対し、JP−A−63−118
328およびJP−A−3−234729に記載されているような
方法で製造された、すなわちアクリルアミドおよびメチ
レンビスアクリルアミド(10モル%)とを金属アルコラ
ートの存在下で重合して得られる、第1級アミド含有量
が10(ミリモル/ポリマー1g)であって、かつ平均粒子
径が4μmであるポリ−β−アラニン共重合体を0.3重
量部添加し、例1と同様に試験を行った。
その結果、60、80及び100℃での摩擦係数はそれぞれ
0.12,0.10及び0.09であり、摩耗量はそれぞれ43,38及び
38μmであった。
例38(本発明) 例36の組成物100重量部に対し、平均粒子径1μm
で、三酸化二ホウ素含有率が0.1重量%の窒化ホウ素を2
00ppm添加し、例1と同様にして試験を行った。その結
果、60、80及び100℃での摩擦係数はそれぞれ0.11,0.10
及び0.09であり、摩耗量はそれぞれ41,36,35μmであっ
た。
産業上の利用可能性 本発明のポリオキシメチレン樹脂組成物は、従来使用
が困難とされていた60℃以上の高温環境で優れた摺動性
を示すので、精密機器、OA機器、自動車分野などにおけ
る摺動部品材料として好適に使用できる。
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (56)参考文献 特開 平7−3118(JP,A) 特開 昭63−33465(JP,A) 特開 昭62−253650(JP,A) 特開 昭60−144351(JP,A) 特開 昭60−86155(JP,A) 特開 昭63−284253(JP,A) (58)調査した分野(Int.Cl.7,DB名) C08L 23/00 - 23/36 C08L 59/00 - 59/04

Claims (11)

    (57)【特許請求の範囲】
  1. 【請求項1】ポリオキシメチレン樹脂50〜99.9重量部及
    び(B)シングルサイト触媒を使用して製造されたエチ
    レン単位の含有率がポリオレフィン樹脂全量に対し30〜
    100重量%であるポリオレフィン樹脂0.1〜50重量部(た
    だし、(A)成分と(B)成分の合計量は100重量部と
    する。)からなるポリオキシメチレン樹脂組成物。
  2. 【請求項2】ポリオレフィン樹脂が、エチレンのホモポ
    リマーまたはエチレンと炭素数3〜20のα−オレフィン
    1種以上とのコポリマーである請求項1記載のポリオキ
    シメチレン樹脂組成物。
  3. 【請求項3】ポリオレフィン樹脂が、下式(1)で表さ
    れる遷移金属化合物からなるシングルサイト触媒を使用
    して製造されたポリオレフィン樹脂である請求項1記載
    のポリオキシメチレン樹脂組成物: R0 xR1 aR2 bR3 cR4 dM (1) (式中、Mはジルコニウム、チタン及びハフニウムから
    なる群より選ばれる遷移金属である。R1はシクロペンタ
    ジエニル骨格を有する配位子;窒素、リン、ヒ素、アン
    チモンまたはビスマスをヘテロ原子として含む炭素数1
    〜4の複素5員環配位子;または窒素、リンまたは酸素
    が配位座を占めるヘテロ3座配位子であり、これらの配
    位子の各々は置換されていないか、あるいは炭素数1〜
    20のアルキル基、炭素数6〜20のアリール基、炭素数1
    〜20のアルキル基が少なくとも1個の炭素数6〜20のア
    リール基で置換されたアラルキル基、及び炭素数6〜20
    のアリール基が少なくとも1個の炭素数1〜20のアルキ
    ル基で置換されたアルキルアリール基からなる群より選
    ばれる少なくとも1個の置換基で置換されており、この
    場合1種類の置換基が配位子の少なくとも2つの部分を
    置換していてもよく、さらにアルキル基は直鎖状、分岐
    状または環状であり、また上記置換基は少なくとも1つ
    が酸素、窒素、硫黄またはリンを介して配位子と結合し
    ていてもよく、さらにまた置換基を構成する炭素の少な
    くとも1個がケイ素であってもよい。R2、R3およびR
    4は、各々独立に、シクロペンタジエニル骨格を有する
    配位子、窒素、リン、ヒ素、アンチモンまたはビスマス
    をヘテロ原子として含む炭素数1〜4の複素5員環配位
    子、窒素、リンまたは酸素が配位座を占めるヘテロ3座
    配位子、炭素数1〜20のアルキル基、炭素数6〜20のア
    リール基、炭素数1〜20のアルキル基が少なくとも1個
    の炭素数6〜20のアリール基で置換されてなるアラルキ
    ル基、炭素数6〜20のアリール基が少なくとも1個の炭
    素数1〜20のアルキル基で置換されてなるアルキルアリ
    ール基、−SO3R(Rは、置換されてないか、または少な
    くとも1個のハロゲンで置換された炭素数1〜8の炭化
    水素基)、ハロゲン原子、または水素原子であり、この
    場合アルキル基は直鎖状、分岐状または環状であり、ま
    たアルキル基、アリール基、アルキルアリール基、アラ
    ルキル基は酸素、窒素、硫黄またはリンを介して遷移金
    属と結合するヘテロ原子配位子を形成してもよく、また
    アルキル基、アリール基、アルキルアリール基、アラル
    キル基を構成する炭素の少なくとも1個はケイ素であっ
    てもよく、またシクロペンタジエニル骨格を有する配位
    子、および窒素、リン、ヒ素、アンチモンまたはビスマ
    スをヘテロ原子として含む炭素数1〜4の複素5員環配
    位子、および窒素、リンまたは酸素が配位座を占めるヘ
    テロ3座配位子の各々は、置換されてないか、あるいは
    炭素数1〜20のアルキル基、炭素数6〜20のアリール
    基、炭素数1〜20のアルキル基が少なくとも1個の炭素
    数6〜20のアリール基で置換されているアラルキル基、
    および炭素数6〜20のアリール基が少なくとも1個の炭
    素数1〜20のアルキル基で置換されてなるアルキルアリ
    ール基からなる群より選ばれる少なくとも1個の置換基
    で置換されており、この場合1種類の置換基が配位子の
    少なくとも2つの部分を置換していてもよく、さらにア
    ルキル基は直鎖状、分岐状または環状であり、また上記
    置換基は少なくとも1つが酸素、窒素、硫黄またはリン
    を介して配位子と結合していてもよく、さらにまた置換
    基を構成する炭素の少なくとも1個がケイ素であっても
    よい。aは1以上の整数であり、b、c、dは0〜3の
    整数であるが、ただしa+b+c+d=4である。R1
    R2、R3およびR4の各々は遷移金属Mに結合している。R0
    は、R2、R3およびR4からなる群より選ばれる1個とR1
    を結合する炭素数1〜20のアルキレン基、炭素数1〜20
    の置換アルキレン基、炭素数1〜20のアルキリデン基、
    シリレン基、またはシリレン基が炭素数1〜20のアルキ
    ル基、炭素数6〜20のアリール基、炭素数1〜20のアル
    キル基が少なくとも1個の炭素数6〜20のアリール基で
    置換されたアラルキル基、及び炭素数6〜20のアリール
    基が少なくとも1個の炭素数1〜20のアルキル基で置換
    されたアルキルアリール基からなる群より選ばれる少な
    くとも1個の置換基で置換されてなる置換シリレン基で
    ある。また、xは0または1である。)
  4. 【請求項4】ポリオレフィン樹脂の分子量分布Mw/Mnが
    3以下である請求項1記載のポリオキシメチレン樹脂組
    成物。
  5. 【請求項5】シングルサイト触媒以外の触媒を使用して
    製造された、エチレンと炭素数3〜20のα−オレフィン
    1種以上とのコポリマー0.5〜5重量部をさらに含む請
    求項1記載のポリオキシメチレン樹脂組成物。
  6. 【請求項6】ポリオキシメチレン樹脂が、両末端がアセ
    チル基で封鎖されたポリオキシメチレンホモポリマーで
    ある請求項1記載のポリオキシメチレン樹脂組成物。
  7. 【請求項7】ポリオキシメチレン樹脂が、両末端がアセ
    チル基で封鎖されたポリオキシメチレンホモポリマーと
    片末端がアルコールへのアルキレンオキシド付加物の残
    基で封鎖されたポリオキシメチレンブロックコポリマー
    とのブレンドである請求項1記載のポリオキシメチレン
    樹脂組成物。
  8. 【請求項8】潤滑剤0.01〜20重量部をさらに含む請求項
    1〜7のいずれか1項に記載のポリオキシメチレン樹脂
    組成物。
  9. 【請求項9】潤滑剤がポリアルキレングリコール系共重
    合体及び液状エチレン−α−オレフィンランダム共重合
    体からなる群より選ばれる少なくとも1種である請求項
    8記載のポリオキシメチレン樹脂組成物。
  10. 【請求項10】ポリ−β−アラニン共重合体0.01〜5重
    量部をさらに含む請求項1〜7のいずれか1項に記載の
    ポリオキシメチレン樹脂組成物。
  11. 【請求項11】平均粒径0.5〜10μmで、三酸化二ホウ
    素含有率が全窒化ホウ素に対して0.01〜1.0重量%であ
    る窒化ホウ素2〜500ppmをさらに含む請求項1〜10のい
    ずれか1項に記載のポリオキシメチレン樹脂組成物。
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