JP3790865B2 - エンジニアリングプラスチック架橋体の製造方法 - Google Patents
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Description
【発明の属する技術分野】
本発明は、エンジニアリングプラスチック架橋体の製造方法に関し、特に、低線量の放射線照射でも架橋させることができ、耐熱性、寸法安定性、潤滑性に優れたエンジニアリングプラスチック架橋体の製造方法に関する。
【0002】
【従来の技術】
エンジニアリングプラスチックは、優れた力学的性質、耐熱性、耐久性を有しており、機械部品を中心に電気部品、住宅用材等のある程度の強度維持が必要な部分に使用されている。ふっ素樹脂は、耐熱性、耐薬品性、耐溶剤性に優れるため、近年その特徴を生かして、容器の内面コーティングの素材、電線被膜材、流体移送用チューブ等の用途に用いられており、エンジニアリングプラスチックに配合されて用いられる場合もある。
【0003】
しかし、エンジニアリングプラスチックは、ガラス転移点以上の高温における耐熱性や寸法安定性、動的部位に使用した場合の潤滑性が必ずしも十分とは言えないため、強度を向上させるために無機フィラー等の充填材を用いたり、潤滑性を付与するために低分子量化したふっ素樹脂(ルブリカント)を配合しているが、さらに高性能なエンジニアリングプラスチックのニーズが高まってきている。
【0004】
このようなニーズに鑑みてなされた従来のエンジニアリングプラスチック架橋体の製造方法として、例えば、エンジニアリングプラスチックを照射処理して架橋させるものが知られている。この方法によれば、耐熱性、寸法安定性、潤滑性に優れたエンジニアリングプラスチック架橋体を得ることができる。
【0005】
【発明が解決しようとする課題】
しかし、従来のエンジニアリングプラスチック架橋体の製造方法によれば、耐放射線に優れるエンジニアリングプラスチックを用いた場合は、架橋が非常に起こりにくく、架橋を起こすための高総量照射により逆に劣化が促進されるという問題がある。
【0006】
従って、本発明の目的は、低線量の放射線照射でも架橋させることができ、耐熱性、寸法安定性、潤滑性に優れたエンジニアリングプラスチック架橋体の製造方法を提供することにある。
【0007】
【課題を解決するための手段】
本発明は、上記目的を達成するため、エンジニアリングプラスチックをその融点の近傍あるいはそれ以上に加熱し、加熱された状態の前記エンジニアリングプラスチックに酸素濃度10torr以下の雰囲気の下で1kGy〜10MGyの電離性放射線を照射することを特徴とするエンジニアリングプラスチック架橋体の製造方法を提供する。上記構成によれば、エンジニアリングプラスチックをその融点の近傍あるいはそれ以上に加熱した状態で放射線を照射することにより、低線量の放射線照射でも架橋させることができる。
【0009】
【発明の実施の形態】
<第1の実施の形態>
本発明の第1の実施の形態に係るエンジニアリングプラスチック架橋体の製造方法について説明する。まず、エンジニアリングプラスチックを準備する。エンジニアリングプラスチックとしては、熱可塑性ポリイミド(以下「TPI」という。)、ポリエーテルエーテルケトン(以下「PEEK」という。)、ポリフェニレンサルファイド(以下「PPS」という。)、ポリアミドイミド(以下「PAI」という。)、ポリフェニレンオキサイド(以下「PPO」という。)、改良ポリフェニレンオキサイド(以下「PPE」という。)、ポリスルフォン(以下「PSF」という。)、ポリエーテルスルフォン(以下「PES」という。)、液晶ポリマー(以下「LCP」という。)か挙げられる。上記PPEは、溶融成形性を向上させるため、PPOにポリスチレンを加えた材料である。なお、エンジニアリングプラスチックは、それぞれ単独あるいは2種以上の混合で使用してもよい。
【0010】
次に、エンジニアリングプラスチックをその融点の近傍あるいはそれ以上に加熱する。例えば、エンジニアリングプラスチックとしてPEEKを使用する場合には、この材料の融点である343℃の近傍あるいはそれ以上の温度にPEEKを加熱する。但し、過度の加熱は逆に分子主鎖の切断と分解を招くようになるので、樹脂の劣化を抑え、架橋の効率を良くするために、加熱温度はエンジニアリングプラスチックの融点よりも−10〜30℃高い範囲に抑えることが望ましい。なお、融点は示差走査熱量計(DSC)により20℃/分で昇温したときの吸熱ピークから求められる。
【0011】
次に、加熱された状態のエンジニアリングプラスチックに電離性放射線を照射する。電離性放射線としては、γ綿、電子線、X線、中性子線、あるいは高エネルギーイオン等が使用される。電離性放射線の照射は、材料の酸化劣化防止のため、酸素濃度が10torr以下の雰囲気で行うことが望ましく、その照射総量は材料の劣化を抑えるために、1kGy〜10MGyの範囲内であることが望ましい。高温雰囲気下で電離性放射線を照射することにより、エンジニアリングプラスチックの主鎖の分子運動を活発にさせ、分子間で架橋が起こりやすい状態になり、特に融点以上の照射では樹脂内の全領域で分子運動が活発になり、ラジカル同士の結合が起こり易くなる。
【0012】
このようにしてエンジニアリングプラスチック架橋体が得られる。なお、エンジニアリングプラスチック架橋体は、充填剤、着色剤、補強剤等を添加したものを含む。
【0013】
第1の実施の形態によれば、エンジニアリングプラスチックをその融点の近傍あるいはそれ以上に加熱した状態で電離性放射線を照射することにより、分子間の架橋反応を効率よく促進させることが可能となる。
【0019】
【実施例】
<実施例1〜2,参考例1〜5>
フレーク状のPEEKパウダ(ビクトレックス・エムシー社製、450P)にテトラフルオロエチレン系重合体(以下「PTFE」という。)ルブリカント(喜多村社製、KTL−610)の0重量部(実施例1、2)、11重量部(参考例1)、25重量部(参考例2、3)、67重量部(参考例4)、改質PTFE(旭硝子社製のPTFEモールディングパウダG163に、酸素濃度0.5torr以下の真空下、350℃の加熱温度の下で吸収線量50kGyの電子線を照射し、平均粒径20μmになるまで粉砕したパウダ)の25重量部(参考例5)をブラベンダ社製のミキサーにより、350℃・スクリュー回転数30rpmで3分間混練し、PEEK/PTFEの混合樹脂を得た。
【0020】
次に、PEEK単体およびPEEK/PTFEの混合樹脂を400℃、150kgf/cm2で5分間保持した後、300℃になるまで保圧して圧縮プレスし、0.5mm×100mm×100mmのシートを作成した。
【0021】
さらに、酸素濃度0.5torrの真空下、335℃(実施例1、参考例1、2、4、5)、355℃(実施例2、参考例3)の加熱温度(照射温度)の下で、吸収線量100kGy(実施例1、参考例2)、50kGy(実施例2、参考例1、3、4、5)のγ線を照射し、厚さ0.5mmの試験用サンプルシートを作成した。
【0022】
<比較例1〜5>
比較例1として、PEEK単体、比較例2、3、4として、前述のPTFEルブリカント25重量部(比較例2、3)、167重量部(比較例4)をPEEKにブレンドした混合樹脂、比較例5として、PTFEモールディングパウダG163を25重量部PEEKにブレンドした混合樹脂を圧縮プレスし、サンプルシートを得た。
【0023】
比較例3のサンプルシートには、さらに、酸素濃度0.5torrの真空下、365℃の加熱温度の下で、吸収線量50kGyのγ線を照射した。
【0024】
表1に実施例1〜2,参考例1〜5、表2に比較例1〜5によって得られたサンプルシートを対象にして行つた融点、溶融粘度、ガラス転移点、線膨張係数、摺動特性および引張特性の測定結果を示す。
【表1】
【表2】
【0025】
融点は、示差走査熱量計(DSC)により、20℃/分で昇温したときの吸熱ピークから求めた。溶融粘度測定は、フローテスタ(ダイの長さ8mm、直径2mm)を使用し、測定温度400℃、荷重10kgfで行った。ガラス転移点、線膨張係数の測定は、熱機械分析(TMA)により、10℃/分で昇温して行った。線膨張係数は90〜110℃の係数が直線的になる部分から求めた。摺動試験は、リングオンディスク型摩擦摩耗試験機(JIS K 7218)を使用し、相手材には表面粗さ0.2μmのSUS304を用いた。また、測定条件は面圧0.098MPa、周速60m/分、室温で行った。引張試験は、ISO R 527に準じて、クロスヘッド速度50mm/分で行った。
【0026】
表1、2における実施例と比較例から明らかなように、ガラス転移温度に関して、実施例ではガラス転移温度が高温側にシフトしており、架橋により耐熱性が向上していることが分かる。線膨張係数に関しては、実施例では線膨張係数が小さく、寸法安定性に優れている。特にPEEK単体の照射品は、金属並みの線膨張係数である。これに対し、比較例では線膨張係数が大きい。また、摺動特性に関しては、PTFEのブレンド量の多い共架橋体で、耐摩耗性と低摩擦係数が実現されている。一方、比較例ではPTFEの分子量が大き過ぎて分散が悪くなったり、ブレンド量が多過ぎることによって材料が脆くなり(比較例4、5)、折り曲げによって簡単に割れてしまった。比較例3では、照射温度が高すぎて材料の劣化が起こり、著しい発泡が見られた。
【0027】
【発明の効果】
以上説明した通り、本発明のエンジニアリングプラスチック架橋体の製造方法によれば、エンジニアリングプラスチックの融点の近傍あるいはそれ以上に加熱した状態で放射線を照射することにより、従来、架橋が非常に困難であったエンジニアリングプラスチックを低線量で架橋させることが可能となる。また、この製造方法により得られるエンジニアリングブラスチック架橋体は、耐熱性、寸法安定性、摺動特性に優れており、この工業的価値は極めて大きい。
Claims (2)
- エンジニアリングプラスチックをその融点の近傍あるいはそれ以上に加熱し、
加熱された状態の前記エンジニアリングプラスチックに酸素濃度10torr以下の雰囲気の下で1kGy〜10MGyの電離性放射線を照射することを特徴とするエンジニアリングプラスチック架橋体の製造方法。 - 前記エンジニアリングプラスチックは、熱可塑性ポリイミド、ポリエーテルエーテルケトン、ポリフェニレンサルファイド、ポリアミドイミド、ポリフェニレンオキサイド、ポリスルフォン、ポリエーテルスルフォン、又は液晶ポリマーである構成の請求項1記載のエンジニアリングプラスチック架橋体の製造方法。
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