JPS599580B2 - 高潤滑性樹脂組成物 - Google Patents

Description

【発明の詳細な説明】 本発明は高い潤滑性をもつ新規な樹脂組成物、さらに詳
しくいえば熱可塑性樹脂と無機充填剤とをあらかじめラ
ジカル反応性モノマーまたはポリマーを用いて結合させ
たものに油と油保持剤を添加してなる摩擦特性のすぐれ
た樹脂組成物に関するものである。

これまで、熱可塑性樹脂に油を添加することによつて、
その摩擦特性を改善し、長期間にわたつて無給油で使用
できる高潤滑性樹脂組成物とする試みは数多くなされて
いる。

例えばポリアセタール樹脂またはポリアミド樹脂に直接
潤滑油を含有させる方法（特公昭４６−５３２１号公報
）、ポリカーボネート樹脂にエステル系潤滑油を添加し
た組成物（特公昭４７−４１０９２号公報）、油を種々
の物質に担持または保持させて樹脂に添加した組成物（
特開昭４８−２２１３３号公報、特開昭４９−９９７４
０号公報、特開昭４９一１０４９４１号公報ほか）など
が提案されている。しかしながら、これらの組成物は潤
滑性付与の点に関してはかなりの効果をあげているが、
その他の性質例えば機械的強度の点ではまだ十分に満足
できるものとはいえない。本発明者らは、高潤滑性樹脂
が特に軸受などの摺動部材として使用されることが多い
ことから、その表面硬度を高めるために無機充填剤を添
加し、硬く頑強でしかも摩擦特性に優れた樹脂組成物を
得るべく検討を行なつたところ、基本熱可塑性樹脂とし
てあらかじめラジカル反応性モノマーまたはポリマーを
用いて無機充填剤と結合された熱可塑性樹脂を用いると
、単に無機充填剤を添加した場合に比べて、強度が同等
ないしそれ以上になると同時に摩擦係数（μ）が低くな
るという驚くべき事実を見い出し、本発明をなすに至つ
た。

一般に無機充填剤と熱可塑性樹脂との界面になんらかの
化学的結合を生じせしめると、単に無機充填剤、を添加
しただけのものに比べて強度が上昇する等の利点はあつ
たが、摩擦係数（μ）においてはほとんど変化しないの
が常であつた。したがつて、、一本発明の組成物の特徴
は極めて特異な現象であるといえる。

すなわち本発明は、（４）無機充填剤をラジカル反応性
モノマーあるいはポリマーを用いて結合することにより
補強された基体熱可塑性樹脂９９．８〜５０重量？、（
ｂ釉０．１〜２５重量？、（ｃ）油保持剤０．１〜２５
重量％からなり、油重量／油保持剤重量の比が０．３〜
２５である樹脂組成物を提供する。本発明において用い
られる無機充填剤はどのような種類のものであつてもよ
く、特に限定されるものではない。

またその形状も任意であり、粉末状、フレーク状、針状
あるいは繊維状等のいかなる形状であつても差し支えな
い。本発明において好ましく用いられる無機充填剤の例
としてはガラス繊維、ガラスビーズ、炭素繊維、アスベ
スト、アルミナ繊維、リン酸チタン繊維、酸化マグネシ
ウム、シリカ、カオリン、マイカ、酸化アルミニウム、
炭酸マグネシウム、炭酸カルシウム、炭酸バリウム、水
酸化マグネシウム、水酸化アリミニウム、硫酸カルシウ
ム、硫酸バリウム、カーボンブラツク、酸化チタン、酸
化鉄、酸化亜鉛、酸化鉛、酸化カドミウム、グラフアイ
ト、二硫化モリブデン、フツ化黒鉛、窒化ホウ素、金粉
、銀粉、銅粉、アルミニウム粉、鉄粉などがあげられる
。本発明において用いられる基体熱可塑性樹脂はラジカ
ル反応性モノマーあるいはポリマーによつて無機充填剤
と結合され得る熱可塑性樹脂であつて、しかも常温では
使用される油に溶解あるいは３重量？以上の膨潤をせず
、かつその成形加工温度で、同条件で油保持剤の吸収す
る油重量の ζ以上の油を吸収しないものである。この
基体熱可塑性樹脂についてさらに詳述すると、厚さ約１
ｍ！．重さ約１９の樹脂片を常温で５日間油中に浸漬し
た場合、樹脂片は油に溶解せず、かつ３重量％以上の油
を吸収し膨潤することのないものが好ましく、また同様
の試験片を基体熱可塑性樹脂の成形加工温度で５時間油
中に浸漬した場合、樹脂片は油に溶解せず、同条件で測
定した油保持剤の吸収油量の１／２以上、好ましくは
Ｚ以上、さらに好ましくは Ｋ。以上の油を吸収しない
ものがよい。本発明においては好ましく用いられる基体
熱可塑性樹脂の例としては、ポリアセタール樹脂、ポリ
アミド樹脂、ポリエステル樹脂、ポリカーボネート樹脂
、ポリ塩化ビニル樹脂、ポリスチレン系樹脂、アクリル
系樹脂、ポリビニルアルコール樹脂、セルロース系樹脂
、フツ素系樹脂、ポリフエニレンオキサイド樹脂、ポリ
フエニレンサルフアイド樹脂、ポリスルホン樹脂、ポリ
アリルエーテル樹脂、ポリアリルスルホン樹脂、ポリエ
ーテルスルホン樹脂、ポリビニルアセタール樹脂などが
あげられる。

本発明において用いられるラジカル反応性モノマーまた
はポリマーの例としては、アクリル酸、メタクリル酸の
ような不飽和脂肪酸およびそのエステル、アミドなどの
誘導体、スチレン、ジビニルベンゼン、フタル酸ジアク
リル、酢酸ビニルのような脂肪酸ビニルエステル、ビニ
ルピリジン、シンクロペンタジエン、１，４−ヘキサジ
エン、ブタジエンのオリゴマ一、不飽和ポリエステルな
どのエチレン性不飽和結合を有するモノマーあるいは低
分子量ポリマー、イソシアネート化合物、エポキシ化合
物などがあげられ、その種類は使用される無機充填剤と
基体熱可塑性樹脂によつて適当に１種または２種以上選
択するのが好ましい。

本発明において用いられる油は、常温で液体であるか、
あるいは常温で固体であつても基体熱可塑性樹脂の成形
加工温度以下の温度で液体となる潤滑作用を有する油剤
であり、一般に使用されている潤滑油をどのようなもの
でも包含される。本発明に好ましく用いられる油の例と
しては、パラフイン系、ナフテン系、芳香族系の炭化水
素系油、アルキルモノエステル、アルキルジエステル、
リン酸エステル等のエステル系油などがあげられる。本
発明において用いられる油保持剤は、熱可塑性樹脂であ
つて常温では油に溶解せず、基体熱可塑性樹脂の成形加
工温度で油に溶解するか、あるいは油重量／油保持剤重
量の比が０．３以上の油を吸収し膨潤するものである。
この油保持剤についてさらに詳述すると、厚さ約１１Ｌ
７１．重さ約１９の樹脂片を常温で５時間油中に浸漬し
た場合、樹脂片は油に溶解せず、また同様の試験片を基
体熱可塑性樹脂の成形加工温度で５日間油中に浸漬した
場合、樹脂片は油に溶解するか、あるいは油重量／油保
持剤重量の比が０．３以上の油を吸収し膨潤するもので
ある。本発明に好ましく用いられる油保持剤の例として
は、ポリオレフイン、ポリスチレン、ポリ塩化ビニルな
どがあげられ、ポリオレフインの例としてはポリエチレ
ン、ポリプロピレン、エチレン一酢酸ビニル共重合体な
どがあげられる。本発明においては無機充填剤と基体熱
可塑性樹脂とをあらかじめラジカル反応性モノマーある
いはポリマーを用いて結合させておくことが必要である
。

本発明の効果は極めて特異なことに無機充填剤と基体熱
可塑性樹脂が結合されていることによつて発揮されるも
のであり、基体熱可塑性樹脂に油と油保持剤を添加した
後に無機充填剤を結合させようとしても、油の影響で十
分な結合が得られず本発明の効果を満足に発揮させるこ
とはできない。無機充填剤と基体熱可塑性樹脂との配合
割合は特に制限はないが、基体熱可塑性樹脂１００重量
部に対して無機充填剤５〜１５０重量部程度の一般に用
いられている配合割合が好ましい。また、ラジカル反応
性モノマーあるいはポリマーの量は、基体熱可塑性樹脂
と無機充てん剤を結合させうる量であればよく、特に限
定されるものではない。好ましくは無機充てん剤に対し
て０．０１〜３０重量％である。ラジカル反応性モノマ
ーあるいはポリマーを用いて結合させる際の方法も特に
制限はなく、ラジカル重合開始剤を添加して加熱する等
の一般的方法を用いることができ、またその樹脂特有の
特殊な方法を用いることもできる。さらに、必要に応じ
て基体熱可塑性樹脂として２種以上の熱可塑性樹脂のブ
レンドを用いることも可能であり、無機充填剤を２種以
上併用してもよい。本発明においては、上記の無機充填
剤で補強された基体熱可塑性樹脂、油、油保持剤の組合
せ方も極めて重要である。

すなわち、基体熱可塑性樹４脂および油保持剤は油との
親和性の程度によつて定まるものであるから、油の種類
によつて有効に使用される基体熱可塑性樹脂および油保
持剤の種類は多少異なる。本発明においては無機充填剤
で補強された基体熱可塑性樹脂、油および油保持剤の配
合量も重要である。

無機充填剤と基体熱可塑性樹脂の合計量は全体の９９．
８〜５０重量％であり、９９．８重量％を越えると油お
よび油保持剤を添加した効果が十分発揮されず、５０重
量％より少ないと基体熱可塑性樹脂の本来の性質が損な
われる。好ましくは９８．５〜７０重量％であり、さら
に好ましくは９６〜８０重量？である。油の配合量は０
．１〜２５重量％であり、０．１重量？より少ないと潤
滑性に劣り、２５重量％を越えると基体樹脂の性質が損
なわれる。

好ましくは１〜２０重量？であり、特に好ましくは３〜
１５重量％である。油保持剤の配合量は０．１〜２５重
量？であり、０．１重量？より少ないと油保持剤として
の効果が十分発揮されず、２５重量％を越えると基体樹
脂の性質が損なわれる。

好ましくは０．５〜１０重量％であり、さらに好ましく
は１〜５重量％である。油重量／油保持剤重量の値は０
．３〜２５であり、この値が０．３より小さいと潤滑性
に劣り、２５を越えると油保持剤を添加する効果が薄れ
る。好ましくは２〜１５であり、さらに好ましくは３〜
１２である。本発明の組成物はさらに必要に応じて種々
の添加剤、例えば安定剤、固体潤滑剤、着色剤、帯電防
止剤、紫外線吸収剤、難燃剤等を添加してもよい。

本発明の組成物を得る方法は、無機充填剤で補強された
基体熱可塑性樹脂と油と油保持剤とを加熱して混合すれ
ばよく、その際の各成分の添加法、添加順序等は適当に
選べばよい。

また混合の際に基体熱可塑性樹脂をさらに添加してもよ
い。本発明をさらに明確にするために以下に実施例を示
すが、本発明は以下の実施例によつて限定されるもので
はない。実施例 １ ポリアセタール樹脂（ホモポリマー，Ｍ一１３）５，０
００９炭素繊維（ＨＴタイプ、チヨツプドフアイバ一繊
維長３ｍｗ！）１，２５０９及び不飽和ポリエステル（
無水フタル酸、無水マレイン酸及びプロピレングリコー
ルからなるポリエステル、平均重合度約２５）７５９を
タンブラ一で軽く予備混合し、２００℃に設定した単軸
ベント型押出機で混練し、ペレツト化した。

このようにして得たペレツト４４５０ｇとナフテン系油
（ＳＵＳ５６，９８．３５Ｃ）４５０ｇと高密度ポリエ
チレン（ＭＩ＝０．０４）１００９をペンシェルミキサ
ーを用いて約１３０℃まで加熱しながら混合した。

これを単軸ベント型押出機を用いて押出しペレツト化し
スクリユ一型射出成形機で円筒状試験片を成形した。ス
ラスト型摩擦摩耗試験機（鈴木式）を用いてこの試験片
の摩擦係数を測定した（荷重２ｋｇ／Ｃｄ，線速度１．
２ｃ！ｎ／Ｓｅｃ．相手材Ｓ４５Ｃ）ところ、μは０．
０６であつた。単に炭素繊維が添加されたポリアセター
ル樹脂を用いて同上の実験を行なつたところ、μは０．
１２であつた。実施例 ２ ジユラコンＧＣ２５（ポリプラスチツクスＫ．Ｋ製、ガ
ラス繊維強化ポリアセタール樹脂コポリマーの登録商標
名）４７００９とセバチン酸ジオクチル２５０９と高密
度ポリエチレン（ＭＩｌ）５０９を実施例１と同様の方
法で試験片に成形した。

摩擦係数を同条件で測定したところ、μは０．１１であ
つた。単にガラス繊維が添加されたポリアセタール樹脂
を用いて同上の実験を行なつたところ、μは０．２０で
あつた。実施例 ３ ガラス繊維（チョップトストランド、繊維長６１ｕ）２
，０００９とアクリル酸５０ｆ！とをタンブラ一で軽く
混合し、これをポリアミド樹脂（ナイロン６，硫酸粘度
＝２．７）４，０００９と共に、２３０℃に設定した単
軸ベント型押出機に装入し、混練、ペレツト化した。

このようにして得たペレツト４，０００９と、実施例１
で用いたナフテン系油７５０９と、エチレン一酢酸ビニ
ル共重合体（ＭＩ＝１５０，酢酸ビニル含量２８重量％
）２５０９とをペンシェルミキサーに入れ、約１３０℃
まで加熱しながら混合した。

これを再び２３０℃に設定した単軸ベント型押出機を用
いて混練、ペレツト化したのち、スクリユ一型射出成形
機により円筒状試験片に成形した。摩擦係数を同条件で
測定したころμは０．１４であつた。

単にガラス繊維が添加されたポリアミド樹脂を用いて同
上の実験を行なつたところ、μは０．２２であつた。実
施例 ４ γ−グリシドキシプロピオン酸８０９、重質炭酸カルシ
ウム２，０００９及びポリアミド樹脂（ナイロン６６，
硫酸粘度＝２．５）３，０００９をタンブラ一で軽く混
合後、２９０℃に設定した単軸ベント型押出機で混練、
ペレツト化した。

該組成物４，３００９とパラフイン系油（３７．８℃で
１０ｃｓｔ）６００９と高密度ポリエチレン（ＭＩ＝５
）をペンシェルミキサーを用いて約１３０℃まで加熱し
ながら混合した。これを再び２９０℃に設定した単軸ベ
ント型押出機で混練、ペレツト化し、スクリユ一型射出
成形機で円筒状試験片に成形した。摩擦係数を同条件で
測定したところ、μは０．０８であつた。

単に炭酸カルシウムが添加されたポリアミド樹脂を用い
て同上の実験を行なつたところ、μは０．１２であつた
。実施例 ５ ガラス繊維（チョップトストランド、繊維長６ｍ１Ｌ）
２，４００９，２−メチル−５−ビニルピリジン１２０
ｇ及びポリエステル樹脂（ポリブチレンテレフタレート
、溶液粘度＝１．２）５，６００９を用いて実施例１と
同様の実験を行なつた。

ただし押出機の設定温度は２回とも２５０℃とした。得
られた試験片の摩擦係数μは０．０９であつた。単にガ
ラス繊維が添加されたポリエステル樹脂を用いて同上の
実験を行なつたところ、μは０．１６であつた。実施例
６ 実施例５においてガラス繊維のかわりにクレーを用いた
。

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. １（ａ）無機充填剤をラジカル反応性モノマーあるいは
   ポリマーを用いて結合することにより補強された基体熱
   可塑性樹脂９９．８〜５０重量％、（ｂ）油０．１〜２
   ５重量％および（ｃ）油保持剤０．１〜２５重量％から
   なり、油重量／油保持剤重量の比が０．３〜２５である
   高潤滑性樹脂組成物。