JPS6038465A - Resin composition - Google Patents

Abstract

PURPOSE:To provide a resin compsn. which has excellent wear resistance and lubricating properties and is suitable for use in the production of oilless bearing, by incorporating a carbon fiber in a compsn. consisting of an arom. polysulfone and a fluorocarbon. CONSTITUTION:A resin compsn. is obtd. by blending 2.5-60wt% fluorocarbon polymer such as polytetrafluoroethylene with 95-30wt% arom. polysulfone such as a polymer contg. a repeating unit of the formula, and further incorporating 2.5-60wt% carbon fiber in the resulting compsn. By incorporating the fluorocarbon in the arom. polysulfone, self-lubricating properties can be imparted and the compsn. can be used in the field of sliding materials. However, sliding characteristics are yet insufficient when the compsn. is ussed as a material for oilless bearing. By incorporating the carbon fiber, wear coefficient K is lowered and strength, elastic modulus and coefficient of friction are improved so that the compsn. can be used as a material for oilless bearing.

Description

【発明の詳細な説明】 本発明は芳香族ポリスルホンにフルオロカーボン重合体
、および炭素繊維を配合することによって、摺動特性の
すぐれた成形品−を与える樹脂組成物に関する。更に詳
しくは、耐摩耗、潤滑特性のすぐれた無給油軸受を与え
る初脂組成物筈こ関する。DETAILED DESCRIPTION OF THE INVENTION The present invention relates to a resin composition that provides a molded article with excellent sliding properties by blending an aromatic polysulfone with a fluorocarbon polymer and carbon fiber. More specifically, the present invention relates to a first oil composition that provides an oil-free bearing with excellent wear resistance and lubrication properties.

芳香族ポリスルホンは、すぐれた耐熱性、拶械的特性、
電気的特性、耐熱水性などの特性を有するため、電気電
子分野５機械分野、自動車分野、航空機分野、医療食品
工業分野などの数々の用途に使用されている。また芳香
族ポリスルホンにフルオロカーボン重合体、好ましくは
ポリテトラフルオロエチレンを含有してなる組成物は上
記特性に加えて、自己潤滑特性が付与されるため、上記
分野で拍動を伴なう種々の用途に使用されている。Aromatic polysulfone has excellent heat resistance, mechanical properties,
Because it has properties such as electrical properties and hot water resistance, it is used in a number of applications including the electrical and electronic fields, the mechanical field, the automobile field, the aircraft field, and the medical food industry field. In addition to the above-mentioned properties, compositions containing aromatic polysulfone and a fluorocarbon polymer, preferably polytetrafluoroethylene, have self-lubricating properties, and therefore have various applications in the above-mentioned fields. used in

しかしながら芳香族ポリスルポンにフルオロカーボン重
合体を含有してなる組成物を無給油軸受などｌこ使用す
るには、摺！１１％性が不充分である。一般にプラスチ
ックを軸受などの摺動材として使用するためには、摩擦
係数か低く安定していることに加えて、限界Ｐ、ｖ値が
高いこと、および耐摩耗特性を表わす摩耗係数が低いこ
となどの特性が要求される。However, in order to use a composition consisting of aromatic polysulfone and a fluorocarbon polymer in oil-free bearings, etc. 11% property is insufficient. Generally, in order to use plastic as a sliding material such as a bearing, in addition to having a low and stable friction coefficient, it must also have high limit P and v values, and a low wear coefficient that indicates wear resistance properties. characteristics are required.

ＰＶ値とは、軸受にかかる圧力Ｐと摺動速度■との積で
、限界ＰＶ値とは軸受なとの接触端面における摩擦熱の
発生により、Ｔ＋、−；、ｒ９：が著しく上昇し、プラ
スチックの軟化、溶融、化学的分解などが起り、正常な
摩擦運動か続けられなくなる限界のＰＶ値である。しか
しなから限界ＰＶ値内での使用条件下でも、必す少しず
つ摩耗は進行するので寿命を考慮しなければならない。The PV value is the product of the pressure P applied to the bearing and the sliding speed ■, and the limit PV value is the generation of frictional heat at the contact end surface with the bearing, resulting in a significant increase in T+, -; This is the limit PV value at which plastic softens, melts, chemically decomposes, etc., and normal frictional motion cannot continue. However, even under usage conditions within the limit PV value, wear inevitably progresses little by little, so the service life must be taken into consideration.

このために軸受設計の資料としては、限界ＰＶ値より摩
耗係数の方が重要であり、限界ＰＶ値は軸受などの使用
限界の１つの目安として使われている。For this reason, as a material for bearing design, the wear coefficient is more important than the limit PV value, and the limit PV value is used as a guideline for the usage limit of bearings, etc.

ところで賑粍係数には一般的に次式で表わされる。By the way, the buzz coefficient is generally expressed by the following formula.

Ｋ　＝　Ｗ　７　Ｐ　Ｖ　Ｔ 〔Ｗ：摩耗量（カＬ）、Ｐ：圧力（Ｋｙｌ側２）、■＝
速度（ｍ／ｇｉ脣）、１゛：時間（ｈｒ））この１（の
値は、限界ＰＶ値と同様に、使用するＰ、Ｖ値が同じで
もＰおよびＶの値゛にょって、変化するものである。す
なわち、同じＰＶ値でも高圧、低速の条件と低圧、高速
の条件によって変動するものである。K = W 7 P VT [W: Wear amount (power), P: Pressure (Kyl side 2), ■=
Speed (m/gi), 1゛: Time (hr)) The value of this 1 (like the limit PV value) changes depending on the P and V values even if the P and V values used are the same. In other words, even the same PV value varies depending on high pressure and low speed conditions and low pressure and high speed conditions.

］７かし一般的には圧力と走行距離（速度と時開の４’
＋Ｕ　）に反比例するのでＫの単位としては１／亮であ
られされ、プラヌチック軸受の場Ａ１１ＩｌＩＣ＋＋１ 合、この値か１×ｌＯ以下であれば、無給油の状態で、
寿命の因子を考慮しても、問題なく使用可能であるとさ
れている。] 7 However, in general, pressure and travel distance (speed and time opening 4'
+ U
It is said that it can be used without any problems even considering the factor of lifespan.

ところが芳香族ポリスルホンにフルオロカーボン重合体
を含泡してなる組成物から得た軸受を、無給油０）　状
ｆｆＡ　テ限！ｊｆ−Ｐ　Ｖ　ｆｉｒ　内（約４．００
　Ｋｑ／ａｍ２ｍ／１ｘｉｓ　）で使用した場合、Ｋ値
は５×１０〜５×１０　の範囲であり、要求される値よ
り１桁以上太きいため、軸受寿命は非常に短かい。However, bearings made from a composition made of aromatic polysulfone with foamed fluorocarbon polymers cannot be used without oil. jf-P V fir (approximately 4.00
Kq/am2m/1xis), the K value is in the range of 5 x 10 to 5 x 10, which is more than an order of magnitude larger than the required value, so the bearing life is very short.

また該組成物に更に黒鉛などの固体潤滑剤を含有させる
ことにより、潤滑性が更に向上し、熱伝導性も付与され
る１こめ、Ｋ値は若干改良されるが、充分なものとはな
らない。In addition, by further containing a solid lubricant such as graphite in the composition, the lubricity is further improved and thermal conductivity is also imparted.Although the K value is slightly improved, it is not sufficient. .

本発明者らは、上記ｉ１１題点を改良するため、鋭意検
討した結果、芳香族ポリスルホンに、フルオロカーボン
ｋ（合体を含発してムる組成物に更に炭素繊維を含鳴せ
しめることによって、摩−４ｙｍ　−像一 耗係数にの値か１ｘｌＯ／　以下の値 ／、、＞２ に低下し、無給油軸受として使用した場合、寿命因子を
考慮しでも問題なく使用できることがわかり本発明に至
ったのである。In order to improve the above-mentioned problem i11, the present inventors have made intensive studies and found that by further impregnating carbon fiber into a composition containing fluorocarbon K (coalescence) in aromatic polysulfone, 4ym - The value of the image wear coefficient has decreased to a value of 1xlO/ or less/,, > 2, and when used as an oil-free bearing, it was found that it can be used without any problems even considering the life factor, which led to the present invention. be.

すなわち、芳香族ポリスルホン９５〜３０重量％、フル
オロカーボン重合体２．５〜６０重量％および炭素繊維
２．５〜６０重量％の組成物にすることにより、上記問
題点を解決できることがわかり本発明に至ったのである
。That is, it was found that the above problems could be solved by creating a composition containing 95 to 30% by weight of aromatic polysulfone, 2.5 to 60% by weight of fluorocarbon polymer, and 2.5 to 60% by weight of carbon fiber. It has come to this.

本発明に使用し得る芳香族ポリスルホンは、下記の構造
の反復単位より成りたっている。The aromatic polysulfone that can be used in the present invention consists of repeating units having the following structure.

−Ａｒ−８０２− ここでＡ、ｒは２価の芳香族基であって重合体鎖中のあ
る単位と別の単位か異なる（異種の共重合体を形成して
いる〕こともある。一般に熱用塑性芳香族ポリスルホン
は少なくとも下記の構造単位を有する。-Ar-802- Here, A and r are divalent aromatic groups, and one unit in the polymer chain may be different from another (forming a different type of copolymer).Generally The thermoplastic aromatic polysulfone has at least the following structural units.

ここにＹは酸素もしくは硫貰または芳香族ジオール、例
えば４．４′−ビスフェノールの残基である。、かかる
重合体のうちで市販されているものは一般には、次の構
造の反復却−位を有する（　ＩＩＩ　イ上製　）　。Here Y is oxygen or sulfur or the residue of an aromatic diol, such as 4,4'-bisphenol. , commercially available such polymers generally have repeating positions of the following structure (III, supra).

（ＩＩ） なる構造の反復単位（ユニオンカーバイト社製または との構造を種々の比で共比合した単位（３Ｍ社製）を有
すると称される。(II) It is said to have a repeating unit of the structure (manufactured by Union Carbide Company) or a unit co-blended with the structure (manufactured by 3M Company) in various ratios.

かかる刀℃合体の他の群は、−ト記構造の反復単位全勺
−する。Another group of such combinations is the entire repeating unit of the structure.

ここに、Ｙは酸素または硫声であり、この反復単位は前
記の別の構造の反復単位と共重合されてもよい。Here, Y is oxygen or sulfur, and this repeating unit may be copolymerized with repeating units of other structures as described above.

不発明に使用し得るフルオロカーボン重合体は、ボリテ
トラフルオＩＪエチレン、ポリテトラフルオロエチレン
−へキサフルオロプロピレン共重合体、ポリトリクロロ
フルオロエチレン、テトラフルオロエチレンーバーフル
オロアルキルヒニルエーテル共重合体などを含むか、特
にポリテトラフルオロエチレン（以下Ｐ　１’　Ｆ　Ｅ
　と略す）が好ましい。また、Ｐ　Ｔ　ｋ’　Ｅの中で
も平均粒径２０μ未満の滑剤級ＰＴＦＥ粉末が好ましく
、市販されているものの例と１・では、フルオン■１・
１６９．１．　ｔ　７０、］Ｌ１７１（ｌ　ＣＩ製）、
ルブロン■Ｌ−２、■・−５、ＬＤ−１（ダイキン二［
業社製）、テフロン■ＴＬＰ−１０、ＴＬＰ−１０Ｆ−
１（テユボン社製）などがある。Fluorocarbon polymers that can be used in the invention include polytetrafluoroIJ ethylene, polytetrafluoroethylene-hexafluoropropylene copolymer, polytrichlorofluoroethylene, tetrafluoroethylene-berfluoroalkyl hinyl ether copolymer, and the like. or especially polytetrafluoroethylene (hereinafter P 1' F E
) is preferred. Among P T k' E, lubricant-grade PTFE powder with an average particle size of less than 20 μm is preferable, and in Examples and 1. of commercially available powders, Fluon ■1.
169.1. t 70,] L171 (manufactured by l CI),
LeBron ■L-2, ■・-5, LD-1 (Daikin [
(manufactured by a commercial company), Teflon ■TLP-10, TLP-10F-
1 (manufactured by Teyubon).

本発明で使用し得る炭素ａ維はアクリロニトリル系、ピ
ンチ糸、セルロース糸等いずれのものでもよく、繊維長
はＯ，１〜１０μのものが好ましいが、通常樹脂充填用
として使用されている６防程度の長さを有するチョツプ
ドファイバーやローピンクが用いられる。該炭素ｍ維は
、表面を種々の処理剤、例えばエポキシ樹脂、ポリアミ
ド樹脂、ボリカーボネー１−樹脂、ポリアセタール樹脂
等で処理したものを用いることが好まし、いが、これら
に限定されるものではない。The carbon a fibers that can be used in the present invention may be any of acrylonitrile fibers, pinch yarns, cellulose yarns, etc., and the fiber length is preferably O, 1 to 10μ, but the Chopped fiber or low pink with a certain length is used. It is preferable to use carbon fibers whose surfaces have been treated with various treatment agents, such as epoxy resin, polyamide resin, polycarbonate resin, polyacetal resin, etc., but are not limited to these. .

該炭素繊維の例としてはマグナマイトＡＳ、マクナマイ
ト■Δ１Ｓ（以」二、ハ・−片ユレス社製）、トレカＴ
８００Ａ（果しｔＪ［）、ベスファイトＴ（ＴＡ、ベス
ファイト１０００（以上、東邦＋ｚ−ヨン社製）、クレ
カ剤、クレカＣ（以上、具現化学工業社製）などがある
。Examples of the carbon fibers include Magnamite AS, Macnamite Δ1S (hereinafter referred to as "2", manufactured by Ha-Kata Yuresu Co., Ltd.), and Trading Card T.
Examples include 800A (Kashi tJ[), Besphite T (TA, Besphite 1000 (manufactured by Toho + Z-Yon Co., Ltd.), Creka agent, Kureka C (all manufactured by Gugen Kagaku Kogyo Co., Ltd.), and the like.

配合量としては、芳香族ポリスルホン９５〜ＢＯＪ’ｌ
量饅、フルオロカーホンＭ［合体２．５〜６０重量％、
炭素繊維２．５〜６０止ｉ；ｊ％（フルオロカーホン重
合体と炭素ａ　ｆｌｌ−の合計量としては、全樹脂組成
物の５〜７０Ｍ（量％〕配合したものが分動である。The blending amount is aromatic polysulfone 95~BOJ'l
quantity, fluorocarbon M [combined 2.5-60% by weight,
A mixture containing 2.5 to 60% of carbon fiber (the total amount of fluorocarbon polymer and carbon a fll- is 5 to 70M (% by weight) of the total resin composition) is a splitting method.

すなわち、フルオロカーボン重合体と炭素縁の合削″危
が樹脂組成物の７０真量チを越え、芳香族ポリスルホン
の量か３０重量俤未満の時は、樹脂組成物の流動性か失
なわれ、たとえ射出成形に、１−り成形品を得ることか
できても、機械的強度を（二わいて非常に低くもろいも
のとなる。That is, when the risk of abrasion between the fluorocarbon polymer and the carbon edge exceeds 70% by weight of the resin composition, and the amount of aromatic polysulfone is less than 30% by weight, the fluidity of the resin composition may be lost. Even if it were possible to obtain a one-piece molded product by injection molding, the mechanical strength would be reduced and the product would be very low and brittle.

えた、フルオロカーボン差合体と炭素繊維の自＊Ｈ＋：
か５重■！（ジ未油の時は、十分な摺動特性がｆｌＩら
れない。The difference between the fluorocarbon composite and carbon fiber *H+:
Or 5 layers■! (When unoiled, sufficient sliding properties cannot be obtained.

）また、フルオロカーボン京合体と炭素繊維の金言１量
が、５〜７０　ＴＦ、量％であってもフルオロカーボン
の量が２．５重量俤未満であれば、潤滑性が不十分で、
　６ｏ＝−Ｒ％を越えると、分散性、打１ｆｆ’ｉ性か
低下し、均一な組成物か得られにくい。)Also, even if the amount of fluorocarbon composite and carbon fiber is 5 to 70 TF, weight%, if the amount of fluorocarbon is less than 2.5% by weight, the lubricity is insufficient,
If it exceeds 6o=-R%, the dispersibility and percussion properties will deteriorate, making it difficult to obtain a uniform composition.

一方、炭素繊細の量は、２．５重量俸未満では、耐ｐｆ
、：札性にわいて不十分で、量かふえるに従ってｌｌ１
４几゛耗性の向上は顕著となるが、６０重堂チを越える
と、組成物の流動性の著しい低下と、得られた成形品の
強反低ゴ・か顕著になる。On the other hand, the amount of carbon delicacy is less than 2.5 wt.
：Insufficient in terms of quality, and as the quantity increases, ll1
The improvement in abrasion resistance is remarkable, but when it exceeds 60 degrees, the fluidity of the composition decreases markedly and the resulting molded product becomes noticeably less durable.

オ、と１．明の樹脂組成物には、更に潤滑性を向上さセ
るために、黒鉛、二硫化モリフデンなどの固体潤滑剤を
加えることも可能である・本発明の樹脂組成物を得るた
めの混合方法としては、芳香族ポリスルホンとフルオロ
カーホン重合体および炭素繊維を、たとえばヘンシェル
ミキサー、スーパーミキサーなどの混合機でトライブレ
ンドした後、−軸または多軸の押出機で溶融混練し、ス
トランドを押出し、カッターにてペレット化する方法が
一般的であるが特にこれに限定されるものではない。ま
た本発明の組成物から軸受なとの成形品を得るには射出
成形を適用するのが一般的である。。Oh, and 1. It is also possible to add a solid lubricant such as graphite or molyfden disulfide to the resin composition of the present invention in order to further improve the lubricity. ・As a mixing method for obtaining the resin composition of the present invention After tri-blending aromatic polysulfone, fluorocarbon polymer, and carbon fiber in a mixer such as a Henschel mixer or a super mixer, the mixture is melt-kneaded in a -shaft or multi-shaft extruder, extruded into strands, and then cut into a cutter. A common method is to pelletize the material, but it is not particularly limited to this method. Furthermore, injection molding is generally applied to obtain molded products such as bearings from the composition of the present invention. .

本発明にかかる樹脂組成物はすぐれた摺動特性を有し、
軸受設計の上での一つの資料となる摩耗係数が、芳香族
ポリスルホンとフルオロカーボン重合体とからなる組成
物のそれにくらべ、１桁以上低い値（１×１０〜１０　
Ｘ　１０−”戴Ｌ　Ｋｙ ］／ζ１〕を有するため、無給油軸受として好適な成形
材料である。The resin composition according to the present invention has excellent sliding properties,
The wear coefficient, which is one of the data in bearing design, is more than an order of magnitude lower (1 x 10 to 10
X 10−”L Ky ]/ζ1], it is a suitable molding material as an oil-free bearing.

本発明は、以下の実施例によって説明するが、これらは
好適な態様の例示であって本発明の範囲を限定するもの
ではない。The present invention will be explained by the following examples, but these are illustrative of preferred embodiments and are not intended to limit the scope of the present invention.

実施例１〜６ 芳香族ポリスルホンとして、 するポリエーテルスルホン（ＰＥＳ２００Ｐ。Examples 1-6 As aromatic polysulfone, polyether sulfone (PES200P.

ＩＣＩ社Ｗ）　とＰＴＦＥ　（７にオン■ＬＬ６９、Ｉ
ＣＩ社！８ｉ）および炭素繊維（マクナマイト１８００
ＡＳ　パーキュレス社１りを第１表の組成比となるよう
にヘンシェルミキサーで混合し、２軸タイプの押出機（
池貝鉄工製ＰＣＭ−８０）でシリンダー中央部温度を３
１０〜８８０℃に設定し、押出し造粒を行ないペレット
を得た。これらをＪ、ＯＺ射出成形機（住友Ｍ機械製ネ
オマット４７／２８）を用いて、シリンダー中央部温度
を８４０〜３７０℃に設定し、曲げ試験片および摩耗リ
ンク（外径２５．６騰、内径２０襲、高さ１５Ｕ）を成
形した。曲げ試験片からは曲げ特性を測定し、摩耗リン
グからは銘木式摩耗試験機を用いて、圧力Ｐ　＝　５　
Ｋ１７ｃｍ２、速度４０ψの条件下相手材を８ＫＨ−２
とし２時間のならし運転を行なった後、−２０時間の摺
動を行ない、摩擦係数、摩耗係数を測定した。ICI company W) and PTFE (on 7 LL69, I
CI company! 8i) and carbon fiber (Macnamite 1800
AS Percules Co., Ltd. was mixed in a Henschel mixer to the composition ratio shown in Table 1, and then mixed in a twin-screw extruder (
Ikegai Tekko PCM-80) was used to set the temperature at the center of the cylinder to 3.
The temperature was set at 10 to 880°C, and extrusion granulation was performed to obtain pellets. Using a J, OZ injection molding machine (Neomat 47/28 manufactured by Sumitomo M Machinery), the temperature at the center of the cylinder was set at 840 to 370°C, and bending test pieces and wear links (outer diameter 25.6 degrees, inner diameter 20 layers, height 15U) was molded. The bending properties were measured from the bending test piece, and the pressure P = 5 was measured using a precious wood type abrasion tester from the wear ring.
The mating material is 8KH-2 under the conditions of K17cm2 and speed 40ψ.
After a 2-hour break-in operation, sliding was performed for -20 hours, and the friction coefficient and wear coefficient were measured.

結果を第１表に示す。The results are shown in Table 1.

比較例１〜４ 実施例１〜６に使用した芳香族ポリスルホン、フルオロ
カーボン重合体、炭素繊維を用いて、これらの組成を有
効な範囲以外の各種配合比について同様の検相を行った
。Comparative Examples 1 to 4 Using the aromatic polysulfone, fluorocarbon polymer, and carbon fiber used in Examples 1 to 6, similar phase tests were conducted at various blending ratios outside the effective range of these compositions.

結果をｉ１表に示す。The results are shown in Table i1.

第１表から明らかなように、本発明組成物は強度、弾性
率、摩擦係数、摩耗係数ともすぐれた飴を示しており、
極めて有用な摺動材料であることがわかる。As is clear from Table 1, the composition of the present invention exhibits excellent strength, modulus of elasticity, coefficient of friction, and coefficient of wear.
It can be seen that it is an extremely useful sliding material.

他方、炭素ｍ維の配合量か少ない時（比較例１．２）で
は強度、弾性率とも低く、かつ摩耗が太きい。またフル
オロカーホン重合体の配合量が少ない場合（比較例８）
では摩擦係数が高く、摩耗係数が大きく、摺動栃料とし
て不十分である。On the other hand, when the blended amount of carbon m fibers is small (Comparative Example 1.2), both strength and elastic modulus are low, and wear is large. Also, when the amount of fluorocarbon polymer blended is small (Comparative Example 8)
However, it has a high coefficient of friction and a large coefficient of wear, making it insufficient as a sliding material.

Claims (1)

【特許請求の範囲】[Claims] 芳香族ポリスルホン９５〜３０重量％、フルオロカーボ
ン且（合体２．５〜６０重葉チおよび炭素繊維２．５〜
６０重量％を含有してなる摺動特性のすぐれた樹脂組成
物。95 to 30% by weight of aromatic polysulfone, fluorocarbon and (combined 2.5 to 60% carbon fiber)
A resin composition with excellent sliding properties containing 60% by weight.