JP2000044768A

JP2000044768A - 高摺動性ポリアセタール樹脂組成物および高摺動性成形品

Info

Publication number: JP2000044768A
Application number: JP10213691A
Authority: JP
Inventors: Takao Kondo; 隆夫近藤; Toshikatsu Kawada; 利勝川田; Hiroaki Sato; 広昭佐藤
Original assignee: Mitsubishi Engineering Plastics Corp
Current assignee: Mitsubishi Engineering Plastics Corp
Priority date: 1998-07-29
Filing date: 1998-07-29
Publication date: 2000-02-15

Abstract

(57)【要約】【課題】対樹脂と対金属の双方に対して、長時間に亘
り高い摩擦・摩耗特性を発揮する成形品が得られる高摺
動性ポリアセタール樹脂組成物と、高摺動性成形品を提
供すること。【解決手段】ポリアセタール樹脂１００重量部に対し
て、ゼオライトが０．１〜２０重量部配合されてなるこ
とを特徴とする高摺動性ポリアセタール樹脂組成物と、
この高摺動性ポリアセタール樹脂組成物より成形された
高摺動性成形品を要旨とする。【効果】上記課題が解決される。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は、高摺動性ポリアセ
タール樹脂組成物および高摺動性成形品に関する。さら
に詳しくは、金属と接触したり、樹脂同士で接触し同時
に摺動する成形品の成形用原料として好適な高摺動性ポ
リアセタール樹脂組成物、および、対金属と対樹脂の双
方に対して、長時間に亘り高い摩擦・摩耗特性を持続す
る高摺動性ポリアセタール樹脂成形品に関する。

【０００２】

【従来の技術】ポリアセタール樹脂は、優れた機械的強
度、耐疲労性、電気的特性などを有しているので、エン
ジニアリング樹脂として歯車、軸受け、その他機械部品
や自動車部品、家電部品などの成形用の原料樹脂として
幅広く使用されている。また、ポリアセタール樹脂は摩
擦・摩耗特性にも優れており、その特性が生かされた用
途も多い。しかしながら、最近では、ポリアセタール樹
脂の用途が多様化し、従来に比し高機能が要求される様
になった。

【０００３】要求される高機能とは、例えば、電気部品
等では、対金属および対樹脂の双方に対して、低摩擦・
低摩耗特性が従来よりもさらに長期に亘り維持できる特
性を具備することが望まれている。このような特性は、
ポリアセタール樹脂が本来有する摩擦・摩耗特性では十
分ではなく、また、ポリアセタール樹脂に一般的な添加
剤を添加しただけでは、対応できないという状況にあ
る。

【０００４】ポリアセタール樹脂の低摩擦・低摩耗特性
を改良する一例として、特開昭６３−２９７４５３号公
報に記載の技術が提案されている。この刊行物に記載に
よると、ポリアセタール樹脂にシリコ−ンオイルおよび
潤滑剤を添加する方法を採用している。しかしながら、
発明者らの実験によると、この方法によると金属と樹脂
とに同時に耐え得る摺動性能が要求される場合、双方を
同時に満足することは不十分であり、また長期摺動使用
した場合、摺動特性が低下するといった不具合があるこ
とが分かった。

【０００５】

【発明が解決しようとする課題】本発明者らは、上記の
状況に鑑み、対金属と対樹脂の双方に対して、長時間に
亘り高い摩擦・摩耗特性を持続する高摺動性ポリアセタ
ール樹脂組成物、および高摺動性成形品を提供すること
を目的として鋭意検討した結果、本発明に到達したもの
である。本発明の目的は、次の通りである。１．対金属と対樹脂の双方に対して、長時間に亘り、高
い摩擦・摩耗特性を持続する成形品が得られる高摺動性
ポリアセタール樹脂組成物を提供すること。２．対金属と対樹脂の双方に対して、長時間に亘り、高
い摩擦・摩耗特性を持続する高摺動性成形品を提供する
こと。

【０００６】

【課題を解決するための手段】上記課題を解決するた
め、本発明では、ポリアセタール樹脂１００重量部に対
し、ゼオライトが０．１〜２０重量部配合されてなるこ
とを特徴とする、高摺動性ポリアセタール樹脂組成物、
および、かかるポリアセタール樹脂組成物より成形され
たものであることを特徴とする、高摺動性ポリアセター
ル樹脂製成形品を提供する。

【０００７】また、本発明では、ポリアセタール樹脂１
００重量部に対し、ゼオライトが０．１〜２０重量部と
摺動剤が０．０１〜５重量部とが配合されてなることを
特徴とする、高摺動性ポリアセタール樹脂組成物、およ
び、ポリアセタール樹脂組成物より成形されたものであ
ることを特徴とする、高摺動性ポリアセタール樹脂製成
形品を提供する。

【０００８】本発明においてポリアセタール樹脂とは、
オキシメチレン基（−ＣＨ₂Ｏ−）を主たる構成単位と
する高分子化合物であり、ポリオキシメチレンホモポリ
マー、オキシメチレン基以外に他の構成単位を少量含有
するコポリマー（ブロックコポリマーを含む）、およ
び、ターポリマーのいずれでもよく、分岐、架橋構造を
有するものであってもよい。これらポリマーの分子量
は、成形材料として使用できる程度のものであれば特に
制限はない。

【０００９】ゼオライトとは、次の一般式、すなわち、
ｌ（Ｍ¹，Ｍ²）Ｏ・Ａｌ₂Ｏ₃・ｎＳｉＯ₂・ｍＨ₂Ｏ、
（式中、Ｍ¹はアルカリ金属、Ｍ²はアルカ土類金属を意
味する）、で表される結晶性含水アルミノケイ酸塩であ
り、三次元的に結合した安定な多孔性結晶であり、天然
ゼオライトと合成ゼオライトとがある。本発明において
使用できるゼオライトは、天然ゼオライトと合成ゼオラ
イトのいずれであってもよく、上記の一般式で表される
イオン交換可能な金属イオンの一部または全てが、他の
金属イオンおよび／またはアンモニウムイオンと交換さ
れているゼオライトも含まれる。具体的には、フォージ
ャサイト、モルデナイト、フェリエライト、エリオナイ
ト、ゼオライトβ、ゼオライトＬ、ゼオライトＹ、ゼオ
ライトΩ、オフレタイト、ＭＦＩゼオライトなどが挙げ
られる。

【００１０】これらゼオライトの基体樹脂への配合量
は、基体樹脂であるポリアセタール樹脂１００重量部に
対し０．１〜２０重量部の範囲で選ばれる。ゼオライト
の配合量が０．１重量部より少ない場合は、成形品は好
ましい摺動効果を発揮することができず、２０重量部を
超えた場合には逆に成形品耐摩耗性は低下したり、熱安
定性が低下するので、いずれも好ましくない。

【００１１】本発明に係る高摺動性ポリアセタール樹脂
組成物は摩擦・摩耗特性が優れたものとなるが、これら
の特性をさらに向上させる目的で、ゼオライトが配合さ
れた上記高摺動性ポリアセタール樹脂組成物に、さらに
摺動剤を配合することができる。配合することができる
摺動剤としては、ポリアセタール樹脂に通常使用される
摺動剤であって、パラフィンワックス、ポリエチレンワ
ックス、オルガノシロキサン、高級脂肪酸エステル、高
級脂肪酸金属塩などが挙げられる。

【００１２】摺動剤としてのパラフィンワックスは、ｎ
−パラフィンを主成分とする石油ワックスであり、中で
も、温度１００℃での溶融粘度０．１ポイズ以下、融点
５０〜７０℃の範囲のものが好ましい。

【００１３】摺動剤としてのポリエチレンワックスは、
低分子量ポリエチレンで末端にＯＨ基を有しロウ状の外
観を呈し、パラフィンと成形用ポリエチレンの中間の分
子量を有するものを言う。具体的には、低分子量ポリエ
チレン、低分子量ポリエチレン共重合体、または、それ
らを酸化変性または酸変性することによって極性基を導
入した型の変性ポリエチレンワックスなどが挙げられ
る。その数平均分子量は、好ましくは５００〜１５００
０であり、より好ましくは１０００〜１００００であ
る。

【００１４】摺動剤としてのオルガノシロキサンには、
油、ゴム、樹脂などの性状を有するシリコーン油、シリ
コーンゴム、シリコーン樹脂などが挙げられ、さらに金
属石ケン等を添加したシリコーングリスも含まれる。オ
ルガノシロキサンの具体例としては、例えば、ポリジメ
チルシロキサン、ポリジメチルシロキサンのメチル基の
一部がフェニル基と置換されたオルガノシロキサン、ポ
リジメチルシロキサンのメチル基の一部が水素や炭素数
２以上のアルキル基と置換されたオルガノシロキサン、
ポリジメチルシロキサンのメチル基の一部がハロゲン化
フェニル基と置換されたオルガノシロキサン、ポリジメ
チルシロキサンのメチル基の一部がフルオロエステル基
と置換されたオルガノシロキサン、エポキシ変性オルガ
ノシロキサン、アミノ変性オルガノシロキサン、アルコ
ール変性オルガノシロキサン、アルキルアラルキルオル
ガノシロキサン、ポリエーテル変性オルガノシロキサン
などが挙げられる。

【００１５】摺動剤としての高級脂肪酸エステルとして
は、ステアリン酸、オレイン酸、オクタン酸、ラウリル
酸、リシノール酸、ベヘン酸等の高級脂肪酸と、オクチ
ルアルコール、ミリスチルアルコール、ステアリルアル
コール、ベヘニルアルコール、グリコール類、グリセリ
ン、ペンタエリスリトール等の一価または多価アルコー
ルとのエステルが挙げられる。中でも、ステアリルステ
アレート、ベヘン酸モノグリセリドが好適に用いられ
る。

【００１６】摺動剤としての高級脂肪酸金属塩として
は、ステアリン酸、１２−ヒドロキシステアリン酸、オ
レイン酸、オクタン酸、ラウリル酸、べへニン酸、リシ
ノール酸などの高級脂肪酸類と、亜鉛、カルシウム、マ
グネシウム、ニッケル、銅などとの金属塩が挙げられ
る。

【００１７】これらの摺動剤は、単独でまたは２種以上
の組合せて配合することができる。摺動剤の基体のポリ
アセタール樹脂への配合量は、基体の樹脂１００重量部
に対し０．０１〜５重量部の範囲で選ぶのが好ましい。
配合量が０．０１重量部より少ない場合は、摺動効果を
さらに向上させることができず、５重量部より多い場合
は成形品からのブリードアウトを起こし易く金型汚染の
原因となり、いずれも好ましくない。

【００１８】本発明に係る高摺動性ポリアセタール樹脂
組成物を調製する場合には、配合物類は基体のポリアセ
タール樹脂に対して、直接配合添加し、溶融混練して基
体樹脂中に均一に分散させることによって、所期の効果
を発揮することができる。配合物類の基体樹脂への混練
法は、従来から知られている方法によることができる。
ポリアセタール樹脂に前記の物質を加え、要すればさら
に他の成分を加えて、加熱溶融し混練処理することによ
って調製することができる。例えば、基体のポリアセタ
ール樹脂と配合物類とを、あらかじめタンブラーまたは
ヘンシェルミキサーのような混合機で均一に混合した
後、一軸または二軸の押出機に供給して溶融混練処理
し、ペレットとして製造する。この際、配合物類を同時
に加えてもよく、別に加えてもよい。

【００１９】ゼオライトが配合された上記高摺動性ポリ
アセタール樹脂組成物に、さらに摺動剤を添加配合した
組成物とする場合には、摺動剤をあらかじめゼオライト
に含浸させた後、基体のポリアセタール樹脂と混練する
方法によると所期の効果を一層顕著に発揮させることが
できる。上記の摺動剤をゼオライトに含浸させる方法と
しては、(a)所望の量の摺動剤とゼオライトとを摺動剤
の融点以上に加熱し含浸させる方法、(b)摺動剤の良溶
剤中で上記の摺動剤とゼオライトとを混合し、ポリアセ
タール樹脂に混練する方法、(c)摺動剤の良溶剤中で上
記の摺動剤とゼオライトとを混合し、溶剤を蒸発除去し
た後、基体のポリアセタール樹脂に混練する方法、など
が挙げられる。

【００２０】本発明に係る高摺動性ポリアセタール樹脂
組成物には、その目的に応じて所望の特性を付与する公
知の各種樹脂添加剤、例えば、熱安定剤、抗酸化剤、染
料、顔料、難燃剤、離型剤、耐候剤、紫外線吸収剤、帯
電防止剤、導電剤、核剤、充填剤、例えば、ガラス繊
維、ガラスビーズ、ガラスフレーク、タルク、炭酸カル
シウム、マイカ、炭素繊維などを配合することができ
る。

【００２１】本発明に係る高摺動性ポリアセタール樹脂
組成物から、高摺動性成形品を製造するには、熱可塑性
樹脂の成形技術として従来から知られている成形法によ
ればよい。具体的には、射出成形法、押出成形法、ブロ
ー成形法、圧縮成形法、トランスファー成形法などが挙
げられる。成形品としては機械部品、自動車部品、家電
部品などが挙げられ、中でも好ましいのは、歯車、軸受
けなどの摺動部品である。

【００２２】以下、本発明を実施例に基づいて更に詳細
に説明するが、本発明はその趣旨を超えない限り、以下
の記載例に限定されるものではない。

【００２３】

【実施例】以下に記載の例で使用した基体のポリアセタ
ール樹脂は、ポリアセタールコポリマー（三菱エンジニ
アリングプラスチックス社製、商品名：ユピタールＦ２
０−０３、以下「Ｆ２０−０３」と略記する）、ポリア
セタールホモポリマー（旭化成社製、商品名：テナック
４０１０、以下「４０１０」と略記する）である。また
使用したゼオライトは、東ソー社製のゼオライトＬ（商
品名：ＨＳＺ−５００、以下「Ｌ」と略記する）、ゼオ
ライトＹ（商品名：ＨＳＺ−３００、以下「Ｙ」と略記
する）である。使用したパラフィンワックスは日本精蝋
社製（商品名１５５）であり、ポリエチレンワックスは
三井化学社製（商品名：ハイワックス８００Ｐ）であ
り、また、オルガノシロキサンは、信越化学工業社製
（商品名：信越シリコーンＫＦ９６）である

【００２４】［実施例１〜実施例８］基体のポリアセタ
ール樹脂に対し、ゼオライトを表−１に示した種類のも
のを、同表に示した量宛秤量し、タンブラー型ブレンダ
ーによって混合した。次に、得られた混合物を３０mmφ
二軸押出機によって溶融混練してペレット化し、所望の
高摺動性ポリアセタール樹脂組成物のペレットを得た。
得られたペレットを原料として射出成形機によって、摺
動性評価用試験リング（外径２５．６mm、内径２０．０
mm、高さ１５．０mm）を成形した。

【００２５】得られた摺動性評価用試験リングにつき、
摺動性評価スラスト式（鈴木式）摩擦・摩耗試験機（オ
リエンテック社製、ＥＦＭ−３−Ｅ型）を用い、次の条
件、すなわち、荷重を３ｋｇ、回転数を２５０rpmと
し、(i)摩擦・摩耗に相手材が樹脂の場合は、Ｆ２０−
０３製の成形品を用い、(ii)摩擦・摩耗に相手材が金属
の場合は、摺動面が＃１２００の研磨剤により研磨され
た切削鋼製リング（Ｓ４５Ｃ）を用いる方法である。こ
の条件で、上記の摺動性評価用リングの摩擦係数、およ
び摩耗量を測定した。

【００２６】なお、摺動性評価用試験リングの摩擦係数
と摩耗量は、次の方法で評価したものである。 (a)摩擦係数（以下μと略称）：上記の条件において連
続摺動させ、途中、１分経過後、１時間経過後、２４時
間経過後、２週間経過後のそれぞれの時点で摩擦係数
（μ）を次式、すなわち、μ＝Ｆ／Ｎ、から算出した。
この式においてＦは摩擦力（単位：kgf)、Ｎは荷重（単
位：kgf)である。 (b)摩耗量：上記条件下において２週間連続して摺動さ
せた後、摺動性評価用試験リングの重量変化を測定し
た。摩耗量は、試験前の重量−試験後の重量から算出
し、評価結果を、表−１に示した。

【００２７】

【表１】

【００２８】［実施例９〜実施例１８］実施例１におけ
ると同様の手法でペレット化した。得られたペレットを
原料として射出成形機によって、実施例１におけると同
様に摺動性評価用試験リング（形状は実施例のものに同
じ）を成形し、この摺動性評価用試験リングにつき、実
施例におけると同様の手法で、摩擦係数および摩耗量を
測定した。評価結果を、表−２に示した。

【００２９】

【表２】

【００３０】［実施例１９〜実施例２７］表−３に記載
した摺動剤を、ポリアセタール樹脂１００重量部に対し
同表に記載の量となるようにゼオライトＬ５重量部に含
浸させた後、この摺動剤含浸ゼオライトＬ５重量部をポ
リアセタール樹脂（Ｆ２０−０３）１００重量部と混合
し、実施例１におけると同様の手法でペレット化した。
得られたペレットを原料として射出成形機によって、実
施例１におけると同様に摺動性評価用試験リング（形状
は実施例のものに同じ）を成形し、この摺動性評価用試
験リングにつき、実施例におけると同様の手法で、摩擦
係数および摩耗量を測定した。評価結果を、表−３に示
した。

【００３１】

【表３】

【００３２】［比較例１〜比較例１１］比較例に用いた
基体のポリアセタール樹脂はＦ２０−０３であり、この
基体樹脂にはゼオライトを配合せず、表−４に記載の摺
動剤のみを同表に示した量配合し、実施例におけると同
様の手法でペレット化した。得られたペレットを原料と
して射出成形機によって、実施例におけると同様に摺動
性評価用試験リング（形状は実施例のものに同じ）を成
形し、この摺動性評価用試験リングにつき、実施例にお
けると同様の手法で、摩擦係数および摩耗量を測定し
た。評価結果を、表−４に示した。

【００３３】

【表４】

【００３４】表−１ないし表−４より、次のことが明ら
かである。 (1)基体のポリアセタール樹脂にゼオライトのみを配合
した組成物（実施例１〜実施例８参照）は、ポリアセタ
ール樹脂のみのもの（比較例１）、ポリアセタール樹脂
に摺動剤のみを配合したもの（比較例２〜比較例１１）
に較べて、長時間に亘って高い摩擦・摩耗特性を発揮す
る。 (2)基体のポリアセタール樹脂にゼオライトと摺動剤と
を併用配合したもの（実施例９〜実施例１８参照）は、
ポリアセタール樹脂にゼオライトのみを配合したのもの
よりも、長時間に亘って高い摩擦・摩耗特性を顕著に発
揮する。 (3)基体のポリアセタール樹脂に摺動剤を配合する場
合、摺動剤をあらかじめゼオライトに含浸させて配合し
たものは（実施例１９〜実施例２７参照）、実施例９〜
実施例１８の場合よりもさらに高い摩擦・摩耗特性を発
揮する。

【００３５】

【発明の効果】本発明は以上詳細に説明した通りであ
り、次の様な有利な効果を奏し、その産業上の利用価値
は極めて大である。１．ポリアセタール樹脂に対してゼオライトのみを配合
したポリアセタール樹脂組成物は、対金属と対樹脂の双
方に対して、長時間に亘り高い摩擦・摩耗特性を持続す
る成形品が得られる優れた樹脂組成物である。この特性
を発揮するメカニズムは明確ではないが、ゼオライトの
存在により表面硬度が向上し、それにより摩耗性が改善
されるものと推定される。２．ポリアセタール樹脂に対してゼオライトと摺動剤と
を併用配合したポリアセタール樹脂組成物は、ポリアセ
タール樹脂のみの場合よりも、長時間に亘って高い摩擦
・摩耗特性を顕著に発揮する。この特性を発揮するメカ
ニズムも明確ではないが、ゼオライトの特異的な吸着特
性により摺動剤が吸着保持され、これを含む樹脂組成物
から得られる成形品は、摩擦・摩耗特性が顕著に向上
し、この特性が長期間に亘って持続されるものと推定さ
れる。３．ポリアセタール樹脂にゼオライトと摺動剤とを併用
配合する場合、ゼオライトに摺動剤を含浸させてから配
合すると、成形品の摩擦・摩耗特性がさらに顕著に向上
する。４．本発明に係る高摺動性ポリアセタール樹脂成形品
は、摺動部品として使用した場合、摩擦係数が小さく、
かつ、摩耗量も少なく、機械部品、自動車部品、家電部
品などとして極めて有用である。

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (51)Int.Cl.⁷ 識別記号ＦＩテーマコート゛(参考）Ｃ０８Ｌ 91:06） (Ｃ０８Ｌ 59/00 23:04） (Ｃ０８Ｌ 59/00 83:04） (72)発明者川田利勝神奈川県平塚市東八幡５丁目６番２号三菱エンジニアリングプラスチックス株式会社技術センター内 (72)発明者佐藤広昭神奈川県平塚市東八幡５丁目６番２号三菱エンジニアリングプラスチックス株式会社技術センター内Ｆターム(参考） 4J002 AE042 BB032 CB001 CP032 DJ006 EG027 EG037 EH037 FD016

Claims

【特許請求の範囲】

【請求項１】ポリアセタール樹脂１００重量部に対
し、ゼオライトが０．１〜２０重量部配合されてなるこ
とを特徴とする、高摺動性ポリアセタール樹脂組成物。
【請求項２】ポリアセタール樹脂１００重量部に対
し、ゼオライトが０．１〜２０重量部と摺動剤が０．０
１〜５重量部とが配合されてなることを特徴とする、高
摺動性ポリアセタール樹脂組成物。
【請求項３】摺動剤がパラフィンワックス、ポリエチ
レンワックス、オルガノシロキサン、高級脂肪酸エステ
ル、高級脂肪酸金属塩よりなる群より選ばれた少なくと
も１種よりなる、請求項２に記載の高摺動性ポリアセタ
ール樹脂組成物。
【請求項４】摺動剤の一部または全量を、ゼオライト
に含浸させて配合されてなる請求項２または請求項３に
記載の高摺動性ポリアセタール樹脂組成物。
【請求項５】ポリアセタール樹脂１００重量部に対
し、ゼオライトが０．１〜２０重量部配合されてなるポ
リアセタール樹脂組成物より成形されたものであること
を特徴とする、高摺動性ポリアセタール樹脂製成形品。
【請求項６】ポリアセタール樹脂１００重量部に対
し、ゼオライトを０．１〜２０重量部、摺動剤が０．０
１〜５重量部配合されてなるポリアセタール樹脂組成物
より成形されたものであることを特徴とする、高摺動性
ポリアセタール樹脂製成形品。
【請求項７】摺動剤がパラフィンワックス、ポリエチ
レンワックス、オルガノシロキサン、高級脂肪酸エステ
ル、高級脂肪酸金属塩よりなる群より選ばれた少なくと
も１種よりなる、請求項６に記載の高摺動性ポリアセタ
ール樹脂組成物製成形品。
【請求項８】摺動剤の一部または全量を、ゼオライト
に含浸させて配合されてなる請求項６または請求項７に
記載の高摺動性ポリアセタール樹脂組成物製成形品。