JPH01242662A

JPH01242662A - 摺動性樹脂組成物

Info

Publication number: JPH01242662A
Application number: JP7038788A
Authority: JP
Inventors: Ken Kuramoto; 倉本　憲
Original assignee: YOBEA RULON KOGYO KK
Current assignee: YOBEA RULON KOGYO KK
Priority date: 1988-03-23
Filing date: 1988-03-23
Publication date: 1989-09-27

Abstract

(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるた
め要約のデータは記録されません。

Description

【発明の詳細な説明】〔産業上の利用分野〕この発明は高温高荷重下にある摺動部材材用の摺動性樹
脂組成物に関するものである。

〔従来の技術〕

従来、ポリエーテルケトン樹脂は耐熱性、難燃性、耐薬
品性などに優れたエンジニアリングプラスチックスとし
て、特に電気・電子機器類、自動車等の車輌機器類など
の分野において注目されて来た。しかし、この樹脂は機
械的特性、たとえば強度、剛性度、耐摩擦摩耗性等が強
く要求される一般産業用８！器類の分野においては、満
足できるものではなく、このような樹脂に対して、ガラ
ス繊維などの繊維状強化剤による強度、剛性度の改良、
または四フッ化エチレン樹脂、二硫化モリブデンなどの
固体潤滑剤粉末による耐摩耗性の改善などの試みが種々
なされてはいるが、たとえば上記の耐摩耗性付与剤とし
ての固体潤滑剤粉末も、苛酷な雰囲気下において充分な
耐摩耗性を確保するためには添加量をかなり多くする必
要があり、樹脂組成物の具備すべき機械的特性の均衡が
維持できなくなる。また繊維状強化剤を単独添加すると
繊維状強化剤の配向に基づく異方性や反りが発生し、そ
のうえ充分な摺動特性も得られないという問題が起こる
。

〔発明が解決しようとする課題〕

このように、従来の技術においては、優れた耐熱性、耐
薬品性、耐摩耗性などのほか熱膨張係数が小さく、異方
性がきわめて少なく、機械的強度が大きく、耐荷重性に
優れ、しかも射出成形が可能であるというような、構造
材的要素を兼ね備え、高温高荷重用の摺動性樹脂組成物
は得られながうたという問題点があり、これを解決する
ことが課題となっていた。

〔課題を解決するだめの手段〕

上記の課題を解決するために、この発明は芳香族ポリエ
ーテルケトン樹脂１０〜９０重量％にカーボン繊維５〜
６０重量％、平均粒径１〜２００−の炭素粉５〜３０重
量％を添加した摺動性樹脂組成物とする手段を採用した
ものであり、以下その詳細を述べる。

まず、この発明に使用される芳香族ポリエーテルケトン
は反復単位を債独で、または他の反復単位と一緒に含み、かつ固有
粘度が０．７〜２．６、好ましくは０．８〜１６８のも
のである。ここで他の反復単位としては、など２５重量
％未満含み得るが、２５重吋％以上含有した重合体では
、ポリエーテルケトン本来の特性が失われるので好まし
くない。また、固有粘度は溶液１００ｃｆｆｌ当り重合
体０．１ｇを含む密度１．８４ｇ／ｃＩＩｌの濃硫酸中
の重合体溶液について測定した固有粘度であって、測定
には溶媒流出時間が約２分の粘度計を使用した。この固
有粘度は重合体の分子量と一義的に対応する値であって
、固有粘度が０．７よりも低いポリエーテルケトンは耐
熱性が低く成形品が得られても非常に脆く、逆に２６６
を越えるものは溶融粘度が高過ぎて加工性が悪り一般に
は使用できない。

さらにこの発明で使用し得る炭素ＩＨｔは、アクリロニ
トリル系、ピンチ系、セルロース系等のいずれのもので
もよく、繊維長が０１０１〜１０ｍｏ＋のちのが好まし
いので、通常樹脂充填剤として使用される６１Ｉ１ｍま
たは３１程度の長さのチランブドファイバー、ロービン
グ等を用いることができる。この炭素繊維は表面をたと
えばエポキシ樹脂、ポリアミド樹脂、ポリカーボネート
樹脂、ポリアセタール樹脂等の処理剤で処理したものを
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。

このような炭素繊維としては、バーキュレス社製：マグ
ナマイトへＳ１マグナマイト１（門、東し社製：トレカ
Ｔ３００Ａ、東邦レーヨン社製：ベスファイ！−ＨＴＡ
、ヘスファイ目０ＯＯ１呉羽化学工業社！！！：クレカ
Ｍ、クレカＣなどを挙げることができる。

また、この発明で使用されている炭素粉は、黒鉛質構造
の完全なものばかりでなく、不完全な無定形炭素であっ
ても使用可能である。黒鉛の場合は、天然黒鉛、人造黒
鉛、キッシュ黒鉛などのいずれでも良く、天然黒鉛とし
て知られている鱗片状、塊状、粒状、針状、玉状等の黒
鉛はいずれも使用することが出来る。また、無定形炭素
の場合は、コークス、ガスカーボン、無煙炭、カーボン
ブランク、ランプブランク、獣炭、木炭、その他のカー
ボン状物質等はいずれも使用することが出来る。そして
これらの粒度は、平均粒径１〜２００ｐ、特に２〜１０
０趨が望ましいが、形状については、球状、針状、フレ
ーク状、中空球状など特に限定されない。ここで、平均
粒径を上記のように限定する理由は、ＩＱ未満の微細粒
でも、また２００ｔｎｓを越える大きい粒子であっても
、これらを添加した組成物の機械的強度を低下させて好
ましくないからである。なお、この発明に使用できる炭
素粉を例示すれば、日本黒鉛社製：ＡＣＰ、東海カーボ
ン社製：　Ｇ１１７、呉羽化学工業社製：クレハ旧また
はにＳおよびタレカスフェアーＡ−５０、大阪ガス社製
：メソカーボンマイクロビーズなどを挙げることが出来
る。

以上の芳香族ポリエーテルケトン樹脂、炭素繊維および
平均粒径ｌ〜２００μｍの炭素粉を配合するにあたって
は、芳香族ポリエーテルケトン樹脂を１０〜９０重量％
、炭素繊維を５〜６０重星％、平均粒径１〜２００μ盾
の炭素粉を５〜３０重量％とすることが望ましい。なぜ
ならば、炭素繊維、炭素粉の合計量が樹脂組成物の９０
重量％を越え、芳香族ポリエーテルケＩ・ン樹脂の壇が
１０重量％未満の時は、樹脂自体の流動性が失われ、た
とえ射出成形によって成形品が得られたとしてもその機
械的強度は非常に低く脆いものとなり、炭素繊維および
炭素粉の充填量がともに５重量％未満であれば、補強効
果は現われず、熱膨張係数、成形収縮率等の異方性の改
良効果も充分でないからである。

これら諸層材料の配合、加熱、溶融、混合などの諸操作
は熱ローラ、バンバリーミキサ、ブラインダ、押出機な
どを利用し、通常３４０〜４００’Ｃ１好ましくは３５
０〜３８０″Ｃで均質な混合物が得られるまで継続して
実施すればよいが、諸層材料を乳鉢、ヘンシェルミキサ
ー、ボールミル、リボンブレンダーなどで予め混合した
後に溶融混合機、射出成形機、押出成形機等を用い３０
０〜４００°Ｃ１好ましくは３２０〜３８０°Ｃの温度
のもとにペレット状、線状、棒状、板状、シート状、そ
の他任意の形状に適宜成形すればよい。

なお、この発明の樹脂組成物においても、通常の樹脂組
成物の場合と同様に、発明の主目的を阻害しない範囲内
で、たとえばケイ石粉、二硫化モリブデン、フッ素樹脂
などの固体潤滑剤、Ｊラス繊維、ホウ素繊維、炭化ケイ
素繊維、石綿、岩綿、金属繊維などの強化材、二酸化ア
ンチモン、炭酸マグネシウム、炭酸カルシウムなどの難
燃剤、クレー、マイカ、石綿、シリカ等の電気特性改良
剤、硫酸バリウム、シリカ、メタケイ酸カルシウムなど
の耐酸性向上剤、ガラスピーズ、ガラス球、炭酸カルシ
ウム、アルミナ、タルク、ケイ藻土、水和アルミナ、シ
ラスバルーン、その他金属酸化物等の増量剤、さらには
顔料など、３５０°Ｃ程度以上の高温で安定な物質を適
宜混合してもよい。

〔実施例〕

実施例および比較例に使用した原材料を一括して示すと
つぎのとおりである。すなわち、■芳香族ポリエーテル
ケトン樹脂（英国アイ・シー・アイ社製：Ｕｄｅｌ−Ｐ
ＥＥＫ　１５０Ｐ）　　（ＰＥＥＫと略称する〕、 ■炭素繊維（呉羽化学社製：クレカＭ２Ｏ７Ｓ　）、■
同上　　（東し社製：トレカＴ３０〇八）、■炭素粉　
（日本黒鉛工業社製：ＡＣＰ）、実施例１〜５：上記の各原材料を第１表に示す割合で配合し、ヘンシェ
ルミキサーを用いて充分混合した後、二軸溶融押出機（
池貝鉄工社製：　ＰＣＭ−３０型）に供給し、径約２．
５＋ｍのペレットに造粒した。得られたペレットをバレ
ル温度３１０〜３８０°Ｃ１金型温度２００℃、射出圧
力１５００ｋｇ／ｃｄの射出成形機にかけて、所定の試
験片を作製した。そして、機械的性質としてＡＳＴＭ−
０７９０に基づく曲げ強度（ｋｇ／ｃｆｌｌ）　、＾Ｓ
ＴＭ−０６４８　　（荷重１８．６ｋｇ／ｃ−ｄ）に基
づく熱変形温度（’Ｃ）、摺動特性として洋ベア・ルー
ロン工業社製ニスラスト型摩擦・摩耗試験機および同寸
法の摩耗リング試片を用い、Ｐ　Ｖ　２０００ｋｇ　／
　ｃｄ−１＊　７分、相手材ＦＣ−２５、雰囲気スニソ
４ＧＳオイル中の条件下における摩耗係数を求めた。さ
らに角柱試験片（縦２ｍａ＋、横２ｍ、長さ１０ｍ＋　
）を試料とし、ＴＭ八へ（島津製作折制：熱機械的分析
装置ＴＭ−３０を用いて昇温速度を毎分５°Ｃとしたと
きの室温〜１５０°Ｃにおける試料の膨張量を測定する
方法）によって、流れ方向および流れ直角方向の線膨張
係数を求めた。これらの得られた測定値を第１表にまと
めた。

第１表比較例１〜５・：前記諸層材料■〜■を第２表に示す割合で配合した以外
は実施例１　□　５と全く同様の操作を行なって試験片
を作製し、その曲げ強度、摩耗係数、熱変形温度および
線膨張係数杏測定した。得られた結果は第２表にまとめ
た。

ここで、第１表および第２表から実施例１〜５と比較例
１〜５とを比べると、実施例１〜５の配合割合がすべて
この発明の望ましい範囲内にあるため、機械的特性、熱
的特性、潤滑特性のすべての面において優れている。し
かし、比較例１〜・５においては、芳香族ポリエーテル
ケトン、炭素繊維、炭素粉の配合比が一つでもこの発明
の望まし２い範囲からはずれることによって実施例で述
べたような緒特性をすべて満足することは不可能である
。すなわち、比較例１のように炭素繊維が５％未満の少
量のとき、および比較例３のように芳香族ポリエーテル
ケトン樹脂が９０％を越える多量のときは、線膨張係数
が大きく、機械的強度が低く、摩耗係数が大きい、また
、比較例２のように炭素粉が５％未満の少量のときは、
機械的強度は高いが線膨張係数が大きい。

第２表また、比較例４のように炭素繊維が６０％を越える多量
の場合には、機械的強度が低く、摩耗係数が大きく、線
膨張係数に異方性が生じる。さらに、比較例５のように
炭素粉が３０％を越える多量のときは、機械的強度が低
い。

〔効果］以上述べたように、この発明の摺動性樹脂組成物は高温
高荷重下に耐え得る摺動部品の材料に適していて、射出
成形または圧縮成形によって得られる成形品は異方性が
きわめて少なく、熱的特性（耐熱性）、機械的特性およ
び摺動特性の均衡が非常に優れている。したがって、ピ
ストン、ピストンリング、ベアリング、コンブレノサー
ヘーン、スラストワッシャー、回転体断熱スリーブ、プ
リンタ一部品など名種の機械的特性を兼備した摺動部品
用の材料として恰好のものであるから、この発明の意義
はきわめて大きいといえる。

Claims

【特許請求の範囲】

（１）芳香族ポリエーテルケトン樹脂１０〜９０重量％
にカーボン繊維５〜６０重量％、平均粒径１〜２００μ
ｍの炭素粉５〜３０重量％を添加したことを特徴とする
摺動性樹脂組成物。