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WO2021215264A1 - ポリアミド樹脂組成物及び摺動部材 - Google Patents

ポリアミド樹脂組成物及び摺動部材 Download PDF

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WO2021215264A1
WO2021215264A1 PCT/JP2021/014963 JP2021014963W WO2021215264A1 WO 2021215264 A1 WO2021215264 A1 WO 2021215264A1 JP 2021014963 W JP2021014963 W JP 2021014963W WO 2021215264 A1 WO2021215264 A1 WO 2021215264A1
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WO
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nylon
resin
polyamide resin
resin composition
acid
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PCT/JP2021/014963
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English (en)
French (fr)
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耕平 ▲高▼橋
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Oiles Corp
Oiles Industry Co Ltd
Original Assignee
Oiles Corp
Oiles Industry Co Ltd
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    • F16C2208/78Polyethylene [PE], e.g. ultra-high molecular weight polyethylene [UHMWPE]

Definitions

  • the present invention relates to a polyamide resin composition and a sliding member such as a bearing having excellent friction and wear characteristics.
  • nylon Polyamide resin
  • PTFE ethylene tetrafluoride resin
  • Patent Document 1 proposes a synthetic resin composition for a sliding member in which PTFE is blended with nylon, and Patent Document 2 blends molybdenum disulfide with nylon. Nylon compositions have been proposed.
  • nylon containing PTFE suppresses a decrease in rigidity during water absorption and improves friction and wear characteristics, but has a problem of significantly reducing heat resistance and mechanical strength
  • nylon containing molybdenum disulfide Has a problem of lowering frictional wear characteristics due to a decrease in rigidity due to water absorption.
  • a technique for blending an inorganic filler has been proposed in order to solve the decrease in dimensional accuracy due to water absorption, which is a drawback of nylon itself.
  • an inorganic filler when blended with nylon, it slides with the mating material.
  • the inorganic filler becomes abrasive grains due to wear and intervenes on the sliding surface, causing rough wear.
  • Patent Document 3 a resin composition containing nylon, an inorganic filler (mica) and a high-density polyethylene resin having a molecular weight of 50,000 to 400,000, and in Patent Document 4, nylon, wallastonite, and a modified styrene-based copolymer.
  • Nylon compositions comprising coalesced and modified high density polyethylene with a molecular weight of 50,000-400,000 have been proposed.
  • Patent Document 3 in nylon containing a polyethylene resin, the polyethylene resin is easily peeled off from the surface layer of the molded product, and as a result, the molding conditions for obtaining a molded product having a good appearance are narrowed, and in actual molding. There is a problem that it may be accompanied by a great deal of difficulty, and in Patent Document 4, since the modified styrene-based copolymer and the modified high-density polyethylene are blended, the fluidity during molding is deteriorated, and as a result, molding is performed. There is a problem that the sex may be deteriorated.
  • the nylon composition previously proposed has severe molding conditions at the time of molding, and the molded product (sliding member) made of the nylon composition has insufficient frictional wear characteristics.
  • the present invention has been made in view of the above points, and an object of the present invention is to provide a nylon composition (polyamide resin composition) and a sliding member having excellent moldability and sliding characteristics.
  • nylon composition of the present invention in addition to the main component nylon, polyethylene resin 5 to 20% by mass, tetrafluoroethylene resin 5 to 30% by mass, modified polyolefin resin 0.5 to 5% by mass and phosphorus are added. Contains 1 to 5% by mass of phosphate.
  • the molding material made of the nylon composition has good biting property into the screw of the molding machine, excellent molding processability, and excellent molding processability without peeling on the surface of the molded product.
  • the sliding member made of the nylon composition which has a surface state, the original mechanical properties of nylon are not impaired, and the sliding friction with the mating material includes low friction resistance and abrasion resistance. The sliding characteristics can be significantly improved.
  • the nylon composition of the present invention may contain a lubricant in a proportion of 0.1 to 1% by mass or an antioxidant in a proportion of 0.1 to 2% by mass as an additional component. Furthermore, organic particles or organic fibers may be contained in a proportion of 1 to 40% by mass.
  • the lubricant as an additional component plays the role of a mold release agent that improves the mold release property of the nylon composition during molding, and the antioxidant plays a role of preventing oxidative deterioration during molding of the nylon composition.
  • the organic particles or fibers significantly improve the sliding properties including low friction resistance and abrasion resistance without lowering the mechanical strength of the molded product (sliding member) made of the nylon composition. Play a role to make.
  • molding processability such as biting into a screw of a molding machine is good, the original mechanical properties of nylon are not impaired, and sliding characteristics including low friction and wear resistance are significantly improved. It is possible to provide a nylon composition and a sliding member which can be improved.
  • FIG. 1 is a perspective explanatory view for explaining a thrust test method.
  • polyethylene resin 5 to 20% by mass in addition to the main component polyamide resin, polyethylene resin 5 to 20% by mass, tetrafluoroethylene resin 5 to 30% by mass, modified polyolefin resin 0.5 to 5% by mass and Contains 1 to 5% by mass of phosphate.
  • nylon as a main component is a polymer having an amide bond (-NH-CO-) in the main chain, and is a monomer component such as aminocarboxylic acid (amino acid), diamine, and dicarboxylic acid. It is a polymer containing a structural unit derived from.
  • Nylon consists of one type of structural unit (a polymer of aminocarboxylic acid) or a plurality of types of structural units (copolymer of diamine and dicarboxylic acid, diamine, dicarboxylic acid and aminocarboxylic acid). It may be a copolymer or the like).
  • aminocarboxylic acids examples include 6-aminocaproic acid, 7-aminoheptanoic acid, 8-aminooctanoic acid, 9-aminononanoic acid, 10-aminodecanoic acid, 11-aminoundecanoic acid, 12-aminododecanoic acid, and p (para).
  • lactam examples include ⁇ -caprolactam, undecan lactam, ⁇ -laurolactam and the like. These can be used alone or in combination of two or more.
  • diamine examples include ethylenediamine, trimethylenediamine, tetramethylenediamine, pentamethylenediamine, hexamethylenediamine, heptamethylenediamine (1,7-diaminoheptane), octamethylenediamine (1,8-diaminooctane), and nonamethylene.
  • dicarboxylic acids examples include adiponic acid, pimelic acid, suberic acid, azelaic acid, sebacic acid, undecanedioic acid, dodecanedioic acid, tridecanedioic acid, tetradecanedioic acid, pentadecanedioic acid, hexadecanedioic acid, octadecanedioic acid, and octadecanedi.
  • aliphatic dicarboxylic acids such as eicosanedioic acid; 1,3-cyclohexanedicarboxylic acid, 1,4-cyclohexanedicarboxylic acid, di-cyclohexane-4,4 '- dicarboxylic acid, alicyclic dicarboxylic acids such as norbornane carboxylic acid
  • aromatic dicarboxylic acids such as isophthalic acid, terephthalic acid, 1,4-naphthalenedicarboxylic acid, 1,8-naphthalenedicarboxylic acid, 2,6-naphthalenedicarboxylic acid, and 2,7-naphthalenedicarboxylic acid. These can be used alone or in combination of two or more.
  • nylon used in the present invention examples include polycaproamide (nylon 6), polyhexamethylene adipamide (nylon 66), polytetramethylene adipamide (nylon 46), and polytetramethylene sebacamide (polytetramethylene sebacamide).
  • Nylon 410 polypentamethylene adipamide (nylon 56), polypentamethylene sebacamide (nylon 510), polyhexamethylene sebacamide (nylon 610), polyhexamethylene dodecamide (nylon 612), polydecamethylene Adipamide (Nylon 106), Polydecamethylene sebacamide (Nylon 1010), Polydecamethylene dodecamide (Nylon 1012), Polyundecaneamide (Nylon 11), Polydodecaneamide (Nylon 12), Polycaproamide / Poly Hexamethylene adipamide copolymer (nylon 6/66) and other aliphatic nylons having a melting point of 150 ° C.
  • polyhexamethylene terephthalamide (nylon 6T), polycaproamide / polyhexamethylene Telephthalamide copolymer (nylon 6 / 6T), polyhexamethylene adipamide / polyhexamethylene terephthalamide copolymer (nylon 66 / 6T), polyhexamethylene isophthalamide (nylon 6I), polyhexamethylene adipamide / polyhexamethylene Isophthalamide copolymer (nylon 66 / 6I), polyhexamethylene terephthalamide / polyhexamethylene isophthalamide copolymer (nylon 6T / 6I), polyhexamethylene terephthalamide / polyundecaneamide copolymer (nylon 6T / 11), polyhexamethylene terephthal.
  • Amide / polydodecaneamide copolymer (nylon 6T / 12), polyhexamethylene adipamide / polyhexamethylene terephthalamide / polyhexamethylene isophthalamide copolymer (nylon 66 / 6T / 6I), polyxylylene adipamide (nylon XD6) ), Polyxylylene sebacamide (nylon XD10), polymethoxylylene adipamide (nylon MXD6), polymethoxylylense bacamide (nylon MXD10), polynonamethylene terephthalamide (nylon 9T), polydecamethylene terephthalamide (Nylon 10T), polyundecamethylene terephthalamide (nylon 11T), polydodecamethylene terephthalamide (nylon 12T) and other aliphatic and / or Examples thereof include alicyclic diamines and aromatic carboxylic acids, aromatic diamines and aliphatic and / or alicyclic dicar
  • plant-derived nylon can be used. Since plant-derived nylon is a resin using a monomer obtained from a plant-derived component such as vegetable oil, it is desirable from the viewpoint of environmental protection (carbon neutral viewpoint).
  • examples of the plant-derived nylon include nylon 11 having a structure in which a monomer having 11 carbon atoms (aminoundecanoic acid) is bonded via an amide bond, and a monomer having 6 carbon atoms (hexamethylenediamine).
  • Nylon 610 has a structure in which a monomer having 10 carbon atoms (sevacinic acid) is bonded via an amide bond, a monomer having 6 carbon atoms (hexamethylenediamine) and 12 carbon atoms.
  • Nylon 612 having a structure in which a monomer (dodecanedic acid) is bonded via an amide bond, a monomer having 10 carbon atoms (decamethylenediamine) and a monomer having 10 carbon atoms (sebacin)
  • Nylon 1010 having a structure in which an acid) is bonded via an amide bond, a monomer having 10 carbon atoms (decamethylenediamine) and a monomer having 12 carbon atoms (dodecanedic acid) are amides. Examples thereof include nylon 1012 having a structure bonded via a bond, nylon 10T having a structure in which a monomer having 10 carbon atoms (decamethylenediamine) and terephthalic acid are bonded via an
  • the PTFE blended in the nylon composition of the present invention plays a role of imparting low friction to the sliding member made of the nylon composition.
  • PTFE for molding
  • PTFE for lubricating additives There are two types of PTFE: PTFE for molding (molding powder, fine powder) and PTFE for lubricating additives.
  • PTFE for molding usually has a molecular weight of several million to 10 million (high molecular weight PTFE). , It cannot be used as a lubricating additive because it easily becomes fibrous when force is applied before firing.
  • a low molecular weight PTFE having a reduced molecular weight of several hundred thousand or less and suppressing the property of fibrosis or a PTFE for a lubricating additive such as PTFE obtained by molding and firing the above high molecular weight PTFE and then pulverizing it. used.
  • the blending amount of this PTFE is 5 to 30% by mass, preferably 10 to 25% by mass. If the blending amount is less than 5% by mass, low friction is not sufficiently imparted, and if the blending amount exceeds 30% by mass, the moldability of the resin composition for sliding members may be deteriorated.
  • the polyethylene resin blended in the nylon composition of the present invention plays a role of improving the slidability such as frictional wear of the sliding member made of the nylon composition.
  • a high-density polyethylene resin an ultra-high molecular weight polyethylene resin, an acid-modified ultra high molecular weight polyethylene resin and the like are used.
  • an acid-modified ultra-high molecular weight polyethylene resin maleic anhydride-modified ultra-high molecular weight polyethylene resin is preferable.
  • High-density polyethylene resin is a homopolymer of ethylene produced by the medium- and low-pressure method, and its density is usually 0.940 to 0.970 g / cm 3 , for example, "HIZEX (HIZEX) manufactured by Prime Polymer Co., Ltd.””Productname”,"Novatec (trade name)” manufactured by Nippon Polyethylene Co., Ltd., etc. can be mentioned.
  • UHPE ultra-high molecular weight polyethylene resin
  • UHPE one having an ultimate viscosity [ ⁇ ] of 10 dl / g or more and a viscosity average molecular weight of 500,000 to 6 million measured in a decalic acid solvent at 135 ° C. can be used.
  • the ultra-high molecular weight polyethylene resin is composed of an ultra-high molecular weight polyethylene resin having an ultimate viscosity of 10 to 40 dl / g at 135 ° C. and a low molecular weight or high molecular weight polyethylene resin having the same ultimate viscosity of 0.1 to 5 dl / g.
  • Those can also be used, and examples thereof include “Lubmer (trade name)” manufactured by Mitsui Kagaku Co., Ltd.
  • Examples of the acid-modified ultra-high molecular weight polyethylene resin include "modified lubemer (trade name)” manufactured by Mitsui Chemicals, Inc., which is modified with maleic anhydride.
  • the polyethylene resin a homopolymer of plant-derived ethylene derived from bioethanol obtained from a plant such as sugar cane or corn, or a copolymer of this plant-derived ethylene and another monomer.
  • a plant-derived polyethylene resin can be used.
  • the plant-derived polyethylene resin has an effect of increasing the biomass degree of the nylon composition. Examples of this plant-derived polyethylene resin include green polyethylene "SLL118, SLL218, SGM9450F, SHA7260, SHE150, SGF4950 (trade names)" manufactured by Braskem.
  • the blending amount is 5 to 20% by mass, preferably 5 to 15% by mass. If the blending amount is less than 5% by mass, there is no effect in improving the sliding characteristics of the sliding member made of the nylon composition, and if the blending amount exceeds 20% by mass, the dispersion ratio in nylon as the main component is large. Therefore, there is a risk of deteriorating wear resistance.
  • the modified polyolefin resin blended in the nylon composition of the present invention is a modified polyolefin resin into which an acid group capable of exhibiting an interaction with nylon, which is the main component of the nylon composition, has been introduced, and is insoluble in nylon. It acts as a compatibilizer that finely disperses the polyethylene resin in the nylon matrix, and has low friction and abrasion resistance without lowering the mechanical strength of the molded product (sliding member) made of the nylon composition. The sliding characteristics including the above are greatly improved.
  • the modified polyolefin resin is selected from an unsaturated carboxylic acid, a polyolefin resin graft-modified with an anhydride thereof or a derivative thereof, and a polyolefin resin saponified product obtained by saponifying a polyolefin resin having an acetoxy group in the molecular chain with an alkali.
  • the polyolefin resin include homopolymers of ⁇ -olefins, copolymers of two or more types of ⁇ -olefins, or copolymers of ⁇ -olefins and other compounds copolymerizable with the ⁇ -olefins. Can be mentioned.
  • Examples of ⁇ -olefins include ethylene, propylene, 1-butene, 1-hexene, 4-methyl-1-pentene, 1-octene, 1-decene, 1-dodecene, 1-tetradecene, 1-hexadecene, 1-octadecene, Examples thereof include ⁇ -olefins having 2 to 20 carbon atoms such as 1-eicosene.
  • examples of other compounds include compounds having a polyunsaturated bond such as conjugated diene and non-conjugated diene, vinyl acetate, acrylic acid ester, and the like.
  • suitable polyolefin resins are low density, medium or high density polyethylene, linear low density polyethylene, polypropylene, ⁇ -olefin copolymers [ethylene-propylene copolymer (EPR), ethylene-vinyl acetate copolymers). Combined (EVA), ethylene-butene copolymer (EBR), ethylene-hexene copolymer, ethylene-octene copolymer, ion-crosslinked olefin copolymer (ionomer)] and the like.
  • EPR ethylene-propylene copolymer
  • EBR ethylene-vinyl acetate copolymers
  • EVA ethylene-butene copolymer
  • EBR ethylene-hexene copolymer
  • ion-crosslinked olefin copolymer ion-crosslinked olefin copolymer
  • the unsaturated carboxylic acid, its anhydride or a derivative thereof is a compound having an ethylenically unsaturated bond and a carboxyl group, an acid anhydride or a derivative group in one molecule.
  • unsaturated carboxylic acids include acrylic acid, methacrylic acid, ⁇ -ethylacrylic acid, maleic acid, fumaric acid, tetrahydrophthalic acid, methyltetrahydrophthalic acid, itaconic acid, citraconic acid, crotonic acid, isocrotonic acid, and endosis.
  • maleic anhydride-modified polyolefin resin examples include maleic anhydride-modified polyethylene resin, maleic anhydride-modified polypropylene resin, and maleic anhydride-modified ethylene- ⁇ -olefin copolymer (ethylene-propylene copolymer, ethylene-vinyl acetate copolymer). , Ethylene-butene copolymer, ethylene-hexene copolymer, ethylene-octene copolymer, etc.), maleic anhydride-modified styrene-ethylene / butylene-styrene copolymer (SEBS), and the like.
  • SEBS maleic anhydride-modified styrene-ethylene / butylene-styrene copolymer
  • polyolefin resin saponified product ethylene-vinyl acetate copolymer saponified product is a preferable example.
  • the modified polyolefin resin used in the present invention conforms to JIS K7210 (2014) and has a melt flow rate (MFR) of 0.1 to 100 g / 10 measured at a temperature of 190 ° C. or 230 ° C. under a load of 2.16 kg.
  • MFR melt flow rate
  • the amount is preferably 0.1 to 50 g / 10 minutes. If the melt flow rate is less than 0.1 g / 10 minutes, the viscosity becomes too high and the fluidity of the nylon composition is poor, which may deteriorate the moldability of melt extrusion molding and the like, and the melt flow rate is 100 g. If it exceeds / 10 minutes, the moldability becomes unstable, and the mechanical strength and heat resistance of the molded product may be lowered.
  • modified polyolefin resin used in the present invention include, for example, maleic anhydride-modified polyethylene resin and maleic anhydride-modified polypropylene resin, such as "Admer (trade name) NF518, Admer QE800” manufactured by Mitsui Chemicals, Inc. , Mitsubishi Chemical Co., Ltd. "Modic (trade name)” and the like, and examples of the maleic anhydride-modified ethylene-propylene copolymer include "Toughmer (trade name) MP0610, MP0620” manufactured by Mitsui Chemicals Co., Ltd.
  • maleic anhydride-modified ethylene-butene copolymer examples include “Toughmer (trade name) MH7010 and MH7020” manufactured by Mitsui Chemicals, Inc., and examples of the maleic anhydride-modified styrene-ethylene / butylene-styrene copolymer include maleic anhydride-modified styrene-ethylene / butylene-styrene copolymer.
  • the blending amount of the modified polyolefin resin is 0.5 to 5% by mass, preferably 1 to 3% by mass. If the blending amount is less than 0.5% by mass, the effect of improving the load bearing capacity and the sliding characteristics of the molded product made of the nylon composition is not exhibited, and if the blending amount exceeds 5% by mass, the nylon composition is not effective. There is a risk of deteriorating the moldability of.
  • the phosphate compounded in the nylon composition of the present invention is not itself a substance exhibiting lubricity like a solid lubricant such as graphite or molybdenum disulfide, but by blending it in the nylon composition, it can be used as a partner.
  • a lubricating film such as PTFE
  • the molded product of the nylon composition containing a phosphate is not easily affected by the surface roughness of the mating material, so that it can be applied to applications requiring absorptive abrasion resistance.
  • the blending amount of the phosphate is 1 to 5% by mass, preferably 1 to 3% by mass.
  • a metal salt selected from any one of the group of metal salts of orthophosphoric acid, pyrophosphoric acid and metaphosphoric acid, and a mixture thereof can be mentioned as a preferable example.
  • alkali metal and alkaline earth metal orthophosphates particularly secondary phosphates and tertiary phosphates
  • pyrophosphates and metaphosphates are preferable.
  • alkali metal and alkaline earth metal lithium, calcium and magnesium are particularly preferable.
  • a lubricant and an antioxidant may be added as additional components.
  • organic particles or organic fibers may be blended as an additional component.
  • the lubricant is blended with the nylon composition and acts as a mold release agent that improves the mold release property of the nylon composition at the time of molding.
  • the lubricant include hydrocarbon waxes such as paraffin wax, microwax, polyethylene wax, and polyethylene oxide wax, lauric acid, myristic acid, palmitic acid, stearic acid, arachidic acid, bechenic acid, ricinolic acid, and naphthenic acid.
  • Higher fatty acid metal salts which are metal salts of higher fatty acids having 12 or more carbon atoms such as sodium, magnesium, aluminum, calcium, barium, and zinc, stearic acid amide, oleic acid amide, erucic acid amide, ethylene bisoleic acid amide, and ethylene bis.
  • higher fatty acid amides having 12 or more carbon atoms such as stearic acid amide and methylenebis stearic acid amide can be mentioned.
  • a lubricant having a melting point of 120 ° C. to 155 ° C. is preferable.
  • examples of such lubricants include ethylene bisstearic acid amide, zinc stearate, polyethylene wax, and polyethylene oxide wax.
  • the blending amount of the lubricant is 0.1 to 1% by mass, preferably 0.3 to 0.5% by mass. If the blending amount is less than 0.1% by mass, the effect as a mold release agent is not exhibited, and even if the blending amount exceeds 1% by mass, the releasability is not improved.
  • antioxidants examples include a phenol-based antioxidant and a phosphite-based antioxidant. Only one type of antioxidant may be used, or two or more types may be used in combination. Phenolic antioxidants are excellent in antioxidant performance at low temperatures, in addition to the effect of improving antioxidant performance at high temperatures.
  • phenolic antioxidant examples include 2,2'-methylenebis (4-methyl-6-tert-butylphenol), 4,4'-methylenebis (2,6-di-tert-butylphenol), 1,1,3-. Tris (2-methyl-4-hydroxy-5-tert-butylphenyl) butane, 4,4'-butylidenebis (3-methyl-6-tert-butylphenol), 1,3,5-trimethyl-2,4,6 -Tris (3,5-di-tert-butyl-4-hydroxybenzyl) benzene, 4,4'-thiobis (3-methyl-6-tert-butylphenol), n-octadecyl-3- (4'-hydroxy-) 3', 5'-di-tert-butylphenyl) propionate, n-octadecyl-2- (4'-hydroxy-3', 5'-di-tert-butylphenyl) propionate, 1,6-hexanediol-
  • phenolic antioxidants include "ADEKA STAB (trade name)” manufactured by ADEKA, “Sumilyzer (trade name)” manufactured by Sumitomo Chemical Co., Ltd., and “IRGANOX (trade name)” manufactured by BASF.
  • Examples include “KEMINOX (trade name)” manufactured by Kemipro Kasei Co., Ltd. and “Tominox (trade name)” manufactured by Yoshitomi Pharmaceutical Co., Ltd.
  • phosphite-based antioxidant examples include triphenylphosphite, tris (nonylphenyl) phosphite, tris (2,4-di-tert-butylphenyl) phosphite, tridecylphosphite, and trioctylphosphite.
  • Trioctadecylphosphite didecylmonophenylphosphite, dioctylmonophenylphosphite, diisopropylmonophenylphosphite, monobutyldiphenylphosphite, monodecyldiphenylphosphite, monooctyldiphenylphosphite, distearylpentaerythritol diphosphite, Bis (2,6-di-tert-butyl-4-methylphenyl) pentaerythritol diphosphite, 2,2-methylenebis (4,6-di-tert-butylphenyl) octylphosphite, bis (nonylphenyl) penta Examples thereof include erythritol diphosphite, bis (2,4-di-tert-butylphenyl) pentaerythritol
  • tris (nonylphenyl) phosphite tris (2,4-di-tert-butylphenyl) phosphite, bis (2,4-di-tert-butylphenyl) pentaerythritol diphosphite, bis (2) , 6-Di-tert-butyl-4-methylphenyl) Pentaerythritol diphosphite is preferably used.
  • phosphite-based antioxidants include BASF's "Irgafos (trade name)", ADEKA's “ADEKA STUB (trade name)", Johoku Kagaku's "JP (trade name)", and the same company.
  • Examples include "JPP (trade name)” manufactured by Osaki Kogyo Co., Ltd. and "GSY (trade name)” manufactured by Osaki Kogyo Co., Ltd.
  • the blending amount of the antioxidant is 0.1 to 2% by mass, preferably 0.2 to 1.5% by mass. If the blending amount is less than 0.1% by mass, the antioxidant effect is not exhibited, and even if the blending amount exceeds 2% by mass, the antioxidant performance is not improved.
  • organic particles or fibers as additional components examples include meta-aramid particles, para-aramid particles, meta-aramid fibers, para-aramid fibers, PBO (polyparaphenylene benzobisoxazole) fibers, polyallylate fibers, novoloid fibers and the like. Can be mentioned.
  • the organic particles and the organic fibers significantly improve the sliding properties including low friction and wear resistance without lowering the mechanical strength of the molded product (sliding member) made of the nylon composition.
  • meta-based aramid particles "Conex Powder (trade name)” manufactured by Teijin Limited is used, and as a specific example of the para-based aramid particles, “Twaron (registered trademark) 5011 (trade name)” manufactured by Teijin Limited is used.
  • meta-aramid fiber "Conex short fiber (trade name)” manufactured by Teijin Ltd.
  • para-based aramid fiber "Twaron (registered trademark) 1088” manufactured by Teijin Ltd. (Product name) ”is“ ZYLOM-AS (trade name) ”manufactured by Toyo Boseki Co., Ltd.
  • the blending amount of the organic particles or organic fibers is 1 to 40% by mass, preferably 1 to 30% by mass, and more preferably 3 to 15% by mass. If the blending amount is less than 1% by mass, the effects of improving moldability, wear resistance, and slidability are not exhibited, and if the blending amount exceeds 40% by mass, the moldability of the resin composition for sliding members is not exhibited. There is a risk of deteriorating the mechanical strength of the molded product made of the nylon composition.
  • the nylon composition of the present invention is easily prepared by a known method generally used as a method for preparing a conventional resin composition.
  • nylon, polyethylene resin, PTFE, modified polyolefin resin, and phosphate are weighed in predetermined amounts, or in addition to these, a lubricant and antioxidant and organic particles or organic fibers are weighed in predetermined amounts, and these are weighed in a Henschel mixer, a super mixer, or a ball mill. , Tumbler mixer or other mixer to prepare a mixture, put the mixture into a uniaxial or biaxial screw type extruder, melt and knead it to form a string-shaped molded product (strand), and then cut it.
  • a method of preparing pellets and using the pellets as a molding material, or polyethylene resin, PTFE, modified polyolefin resin and phosphate, or in addition to these, a lubricant and an antioxidant and organic particles or organic fibers are previously placed. After quantitative weighing and mixing these with a mixer similar to the above to prepare a mixture, the mixture is put into a uniaxial or biaxial screw type extruder, melt-kneaded and molded into a string-shaped molded product. , A method of producing pellets by cutting, blending the pellets with nylon at a predetermined ratio, and using this as a molding material can be mentioned.
  • the nylon composition of the present invention has good bite into the screw of the molding machine, excellent molding processability, no peeling on the surface of the molded product, and has an excellent surface condition. According to the sliding member made of nylon, the original mechanical properties of nylon are not impaired, and in the sliding friction with the mating material, the sliding characteristics including low friction resistance and wear resistance can be significantly improved. ..
  • ⁇ Moldability (2)> A molded product (sliding member) is molded from pellets using an injection molding machine, and the mold releasability of the molded product from the mold and the surface condition (peeling, etc.) of the molded product are visually observed, and the evaluation criteria in Table 2 are used. Evaluated at.
  • the test method is as follows: as shown in FIG. 1, a square bearing test piece (sliding member) 1 having a side of 30 mm and a thickness of 3 mm is fixed to a test table, and a bearing test piece is formed from a cylindrical body 2 as a mating material. While applying a predetermined load to one surface 3 of 1 in the direction X orthogonal to the surface 3, the cylindrical body 2 is rotated in the direction Y around the axis 4 of the cylindrical body 2 to form a bearing test piece 1.
  • the friction coefficient between the cylinders 2 and the amount of wear on the surface 3 of the bearing test piece 1 after the test were measured.
  • the coefficient of friction is shown as the coefficient of friction during stability from 1 hour after the start of the test to the end of the test, and the amount of wear is shown as the amount of dimensional change of the sliding surface after 8 hours of the test. ..
  • Nylon A-1) Nylon 6 "Nylon 6 A1030JR” manufactured by Unitika Ltd.
  • A-2 Nylon 66 BASF's "Ultra Mid A”
  • A-3 Nylon 12 "Daiamide X1988” manufactured by Daicel Evonik Industries, Ltd.
  • Examples 1 to 15 As the main component nylon, (A-1) to (A-4) aliphatic nylon and (A-5) semi-aromatic nylon, and as additives (B-1) to (B-3) Polyethylene resin, PTFE of (C), modified polyolefin resin of (D-1) to (D-6), phosphates of (E-1) and (E-2), and (F-1). To (F-3) and the antioxidants (G-1) and (G-2) are prepared, weighed in the amount ratios shown in Tables 4 to 6, and mixed with a tumbler mixer.
  • the mixture was supplied to a twin-screw vent type extruder, melt-kneaded to form a string-shaped molded product, and then cut to prepare pellets, and the pellets were used as a molding material.
  • the presence or absence of breakage (cutting) of the string-shaped molded product, the biting property into the screw, and the surface condition of the pellets (generation of voids, etc.) are visually observed, and the evaluations are evaluated in Tables 4 to 6. It is shown in the characteristic (moldability 1).
  • this molding material was supplied to a screw type injection molding machine and injection molded to produce a square molded product (sliding member) having dimensions of 30 mm on a side and 3 mm in thickness.
  • the mold releasability of the square molded product from the mold and the surface condition (peeling, etc.) of the molded product are visually observed, and the evaluation is evaluated by various characteristics (moldability 2) in Tables 4 to 6. It was shown to.
  • the coefficient of friction and the amount of wear of the square molded product were evaluated based on the above evaluation method. The results are shown in various characteristics (sliding characteristics) in Tables 4 to 6.
  • Examples 16-26 As the main component nylon, plant-derived nylons (A-6) to (A-9), polyethylene resins (B-2) to (B-4) as additives, and PTFE of (C).
  • the modified polyolefin resins (D-2) to (D-6), the phosphates (E-1) and (E-2), the lubricants (F-1) to (F-3), and ( Antioxidants of G-1) and (G-2) are prepared, these are weighed in the amount ratios shown in Tables 7 to 8, and these are mixed with a tumbler mixer to prepare a mixture, and then the mixture is prepared.
  • this molding material was supplied to a screw type injection molding machine and injection molded to produce a square molded product (sliding member) having dimensions of 30 mm on a side and 3 mm in thickness.
  • the mold releasability of the square molded product from the mold and the surface condition (peeling, etc.) of the molded product are visually observed, and the evaluation is evaluated by various characteristics (moldability 2) in Tables 7 to 8. It was shown to.
  • the coefficient of friction and the amount of wear of the square molded product were evaluated based on the above evaluation method. The results are shown in various characteristics (sliding characteristics) in Tables 7 to 8.
  • Examples 27-48 As the main component nylon, (A-6) plant-derived nylon, as additives (B-3), (B-4) polyethylene resin, (C) PTFE, and (D-2) A modified polyolefin resin, a phosphate of (E-2), a lubricant of (F-3), an antioxidant of (G-1) and (G-2), and (H-1) to (H-1). -7) Organic particles or fibers are prepared, these are weighed in the quantity ratios shown in Tables 9 to 11, and these are mixed with a tumbler mixer to prepare a mixture, and then the mixture is extruded by a biaxial vent type.
  • this molding material was supplied to a screw type injection molding machine and injection molded to produce a square molded product (sliding member) having dimensions of 30 mm on a side and 3 mm in thickness.
  • the mold releasability of the square molded product from the mold and the surface condition (peeling, etc.) of the molded product are visually observed, and the evaluation is evaluated by various characteristics (moldability 2) in Tables 9 to 11. It was shown to.
  • the coefficient of friction and the amount of wear of the square molded product were evaluated based on the above evaluation method. The results are shown in various characteristics (sliding characteristics) in Tables 9 to 11.
  • Comparative Examples 1 to 8 As the main component nylon, the same as in the above-mentioned Examples (A-1), (A-2), (A-4), (A-5) and (A-6), and as an additive, the above-mentioned Example. From the same polyethylene resin (B-1) to (B-4), PTFE (C), modified polyolefin resin (D-2), phosphate (E-2), lubricant (F-3), antioxidant ( G-1) and (G-2), meta-aramid particles (H-1), molybdenum disulfide (“Nichimori molybdenum disulfide powder” manufactured by Daizo), and glass fiber (manufactured by Asahi Fiber Glass Co., Ltd.).
  • this molding material was supplied to a screw type injection molding machine and injection molded to produce a square molded product (sliding member) having dimensions of 30 mm on a side and 3 mm in thickness.
  • the mold releasability of the square molded product from the mold and the surface condition (peeling, etc.) of the molded product were visually observed, and the evaluations are shown in the various characteristics of Table 12.
  • the characteristics of Table 12 show the results of evaluating the friction coefficient and the amount of wear of the square molded product based on the evaluation method.
  • the nylon compositions of Examples 1 to 48 have good bite into the screw in extrusion molding, and the string-shaped molded product is cut (cut) in the molding process of the string-shaped molded product.
  • the molding material (pellets) formed from the string-shaped molded product has good bite into the screw of the injection molding machine and has excellent molding processability, and the surface of the molded product does not peel off and has an excellent surface condition. It was confirmed that he was doing it.
  • the nylon compositions of Comparative Examples 1 to 6 had no particular problem in moldability, but the nylon compositions of Comparative Examples 7 and 8 were cut (cut) of the string-shaped molded product in extrusion molding. ) Occurred and a good string-shaped molded product could not be obtained. Therefore, in Comparative Example 7 and Comparative Example 8, evaluation (moldability 2) using an injection molding machine was not carried out.
  • the molded products (sliding members) made of the nylon compositions of Examples 1 to 48 all showed a low coefficient of friction and a small amount of wear.
  • the molded product (sliding member) made of the nylon compositions of Comparative Examples 1 and 4 had a high coefficient of friction and a considerably large amount of wear.
  • the test of the molded product (sliding member) made of the nylon compositions of Comparative Examples 2, 3, 5 and 6 was stopped because the friction coefficient increased during the test.
  • the nylon compositions of Comparative Example 7 and Comparative Example 8 since a good molded product could not be obtained, the frictional wear property test was not carried out. From the above, the molded product (sliding member) made of the nylon composition of the example has excellent sliding characteristics in comparison with the sliding characteristics of the molded product (sliding member) made of the nylon composition of the comparative example. You can see that there is.
  • the molding machine has good biting into the screw and excellent molding processability, and the surface of the molded product is not peeled off and has an excellent surface condition.
  • the sliding member made of nylon composition the original mechanical properties of nylon are not impaired, and the sliding friction with the mating material includes low friction and abrasion resistance.
  • Nylon compositions and sliding members that can significantly improve their properties can be provided.

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Abstract

成形性および摺動特性に優れたポリアミド樹脂組成物(ナイロン組成物)およびこれを用いた摺動部材を提供することを目的とする。ポリアミド樹脂組成物には、主成分のポリアミド樹脂に加えて、添加剤として、ポリエチレン樹脂5~20質量%と、四フッ化エチレン樹脂5~30質量%と、変性ポリオレフィン樹脂0.5~5質量%と、リン酸塩1~5質量%と、が配合されている。このポリアミド樹脂組成物を成形することによって摺動部材を作製する。

Description

ポリアミド樹脂組成物及び摺動部材
 本発明は、ポリアミド樹脂組成物及び摩擦摩耗特性に優れた軸受等の摺動部材に関する。
 ポリアミド樹脂(以下「ナイロン」と略称する)は、その優れた成形性、耐熱性、強靱性、耐薬品性、耐摩耗性などを利用して、機械、自動車、電気・電子部品、家庭電化製品などの分野で広範に使用されている。しかしながら、ナイロンは、すべり軸受などの摺動用途においては、ナイロン単独では充分な摩擦摩耗特性が得られないため、黒鉛、二硫化モリブデン、四フッ化エチレン樹脂(以下「PTFE」と略称する)などの固体潤滑剤、あるいは鉱油やロウなどの潤滑油剤の配合が不可欠である。
 ナイロンに摺動性を付与する目的で、例えば特許文献1では、ナイロンにPTFEを配合した摺動部材用合成樹脂組成物が提案されており、また特許文献2では、ナイロンに二硫化モリブデンを配合してなるナイロン組成物が提案されている。
 しかしながら、PTFEを含有したナイロンは、吸水時の剛性の低下を抑制し、摩擦摩耗特性を向上させるが、耐熱性や機械的強度を大きく低下させるという問題があり、また二硫化モリブデンを含有したナイロンは、吸水による剛性の低下に起因して摩擦摩耗特性を低下させるという問題がある。
 ナイロン自体の欠点である吸水性に起因する寸法精度の低下を解決するべく、無機充填剤を配合する技術が提案されているが、ナイロンに無機充填剤を配合した場合、相手材との摺動において、無機充填剤が摩耗により砥粒となって摺動表面に介在し、ざらつき摩耗を引き起こすという問題がある。
 ざらつき摩耗を改善するべく、ナイロンにポリエチレン系樹脂を配合することが提案されている。例えば、特許文献3では、ナイロン、無機充填剤(マイカ)及び分子量5~40万の高密度ポリエチレン樹脂を含む樹脂組成物が、また特許文献4では、ナイロン、ワラストナイト、変性スチレン系共重合体及び分子量5~40万の変性高密度ポリエチレンからなるナイロン組成物が提案されている。
 しかしながら、特許文献3では、ポリエチレン樹脂を配合したナイロンは、その成形物の表層からポリエチレン樹脂が剥離しやすく、結果として外観が良好な成形物を得るための成形条件が狭くなり、実際の成形において多大な困難を伴う虞があるという問題があり、また、特許文献4では、変性スチレン系共重合体及び変性高密度ポリエチレンを配合しているため、成形時の流動性を悪化させ、結果として成形性を悪化させる虞があるという問題がある。
特開平2-219849号公報 特開昭63-207851号公報 特開平5-263560号公報 特開平6-345961号公報
 上記従来提案されているナイロン組成物は、成形時の成形条件が厳しく、該ナイロン組成物からなる成形物(摺動部材)においては、摩擦摩耗特性が不十分であった。本発明は上記諸点に鑑みてなされたものであり、その目的とするところは、成形性及び摺動特性に優れたナイロン組成物(ポリアミド樹脂組成物)及び摺動部材を提供することにある。
 本発明のナイロン組成物は、主成分のナイロンに加えて、添加剤としてポリエチレン樹脂5~20質量%、四フッ化エチレン樹脂5~30質量%、変性ポリオレフィン樹脂0.5~5質量%及びリン酸塩1~5質量%が配合されている。
 本発明のナイロン組成物によれば、該ナイロン組成物からなる成形材料は、成形機のスクリューへの食い込み性がよく、成形加工性が優れており、成形品の表面に剥離がなく、優れた表面状態を有しており、該ナイロン組成物からなる摺動部材によれば、ナイロン本来の機械的性質を損なうことがなく、相手材との摺動摩擦において、低摩擦性及び耐摩耗性を含む摺動特性を大幅に向上させることができる。
 本発明のナイロン組成物は、追加成分として、滑剤を0.1~1質量%の割合で含有してもよく、酸化防止剤を0.1~2質量%の割合で含有してもよい。さらには、有機粒子または有機繊維を1~40質量%の割合で含有してもよい。
 追加成分としての滑剤は、ナイロン組成物の成形時の金型からの離型性を向上させる離型剤の役割を果たし、酸化防止剤は、ナイロン組成物の成形時の酸化劣化を防止する役割を果たし、また、有機粒子または有機繊維は、ナイロン組成物からなる成形物(摺動部材)の機械的強度を低下させることなく、低摩擦性及び耐摩耗性を含む摺動特性を大幅に向上させる役割を果たす。
 本発明によれば、成形機のスクリューへの食い込み性等の成形加工性が良好であり、ナイロン本来の機械的性質を損なうことがなく、低摩擦性及び耐摩耗性を含む摺動特性を大幅に向上させることができるナイロン組成物及び摺動部材を提供することができる。
図1は、スラスト試験方法を説明するための斜視説明図である。
 本発明のナイロン組成物は、主成分のポリアミド樹脂に加えて、添加剤としてポリエチレン樹脂5~20質量%、四フッ化エチレン樹脂5~30質量%、変性ポリオレフィン樹脂0.5~5質量%及びリン酸塩1~5質量%が配合されている。
 本発明のナイロン組成物において、主成分をなすナイロンは、主鎖中にアミド結合(-NH-CO-)を有する重合体であり、アミノカルボン酸(アミノ酸)、ジアミン、ジカルボン酸等のモノマー成分に由来する構成単位を含む重合体である。ナイロンは、1種類の構成単位からなるもの(アミノカルボン酸の重合体)でも、複数種の構成単位からなるもの(ジアミンとジカルボン酸との共重合体、ジアミンとジカルボン酸とアミノカルボン酸との共重合体等)であってもよい。
アミノカルボン酸としては、例えば、6-アミノカプロン酸、7-アミノヘプタン酸、8-アミノオクタン酸、9-アミノノナン酸、10-アミノデカン酸、11-アミノウンデカン酸、12―アミノドデカン酸、p(パラ)-アミノ安息香酸、p(パラ)-アミノメチル安息香酸等が挙げられ、ラクタムとしては、例えば、ε-カプロラクタム、ウンデカンラクタム、ω-ラウロラクタム等が挙げられる。これらは1種又は2種以上を用いることができる。
 ジアミンとしては、例えば、エチレンジアミン、トリメチレンジアミン、テトラメチレンジアミン、ペンタメチレンジアミン、ヘキサメチレンジアミン、ヘプタメチレンジアミン(1,7-ジアミノヘプタン)、オクタメチレンジアミン(1,8-ジアミノオクタン)、ノナメチレンジアミン(1,9-ジアミノノナン)、デカメチレンジアミン(1,10-ジアミノデカン)、ウンデカメチレンジアミン(1,11-ジアミノウンデカン)、ドデカメチレンジアミン(1,12-ジアミノドデカン)、トリデカメチレンジアミン、テトラデカメチレンジアミン、ペンタデカメチレンジアミン、ヘキサデカメチレンジアミン、ヘプタデカメチレンジアミン、オクタデカメチレンジアミン、ノナデカメチレンジアミン、エイコサメチレンジアミン、2-メチル-1,5-ジアミノペンタン、3-メチル-1,5-ジアミノペンタン、2-メチル-1,8-オクタンジアミン、2,2,4-トリメチルヘキサメチレンジアミン、2,4,4-トリメチルヘキサメチレンジアミン、5-メチル-1,9-ノナンジアミン等の脂肪族ジアミン;1,2-シクロヘキサンジアミン、1,3-シクロヘキサンジアミン、1,4-シクロヘキサンジアミン、1,3-ビス(アミノメチル)シクロヘキサン、1,4-ビス(アミノメチル)シクロヘキサン、ビス(4-アミノシクロヘキシル)メタン、ビス(4-アミノシクロヘキシル)プロパン、ビス(3-メチル-4-アミノシクロヘキシル)メタン、ビス(3-メチル-4-アミノシクロヘキシル)プロパン、1,3-ビスアミノメチルシクロヘキサン、1,4-ビスアミノメチルシクロヘキサン、5-アミノ-2,2,4-トリメチル-1-シクロペンタンメチルアミン、5-アミノ-1,3,3-トリメチルシクロヘキサンメチルアミン(イソホロンジアミン)、ビス(アミノプロピル)ピペラジン、ビス(アミノエチル)ピペラジン、ノルボルナンジメチレンアミン、トリシクロデカンジメチルアミン等の脂環族ジアミン;p-フェニレンジアミン、o(オルト)-フェニレンジアミン、m-フェニレンジアミン、p-キシリレンジアミン、o-キシリレンジアミン、m-キシリレンジアミン等の芳香族ジアミン等が挙げられる。これらは1種又は2種以上を用いることができる。
 ジカルボン酸としては、アジピン酸、ピメリン酸、スベリン酸、アゼライン酸、セバシン酸、ウンデカン二酸、ドデカン二酸、トリデカン二酸、テトラデカン二酸、ペンタデカン二酸、ヘキサデカン二酸、オクタデカン二酸、オクタデカン二酸、エイコサン二酸等の脂肪族ジカルボン酸;1,3-シクロヘキサンジカルボン酸、1,4-シクロヘキサンジカルボン酸、ジシクロヘキサンメタン-4,4-ジカルボン酸、ノルボルナンジカルボン酸等の脂環族ジカルボン酸;イソフタル酸、テレフタル酸、1,4-ナフタレンジカルボン酸、1,8-ナフタレンジカルボン酸、2,6-ナフタレンジカルボン酸、2,7-ナフタレンジカルボン酸等の芳香族ジカルボン酸が挙げられる。これらは1種又は2種以上を用いることができる。
 本発明において使用されるナイロンの具体例としては、ポリカプロアミド(ナイロン6)、ポリヘキサメチレンアジパミド(ナイロン66)、ポリテトラメチレンアジパミド(ナイロン46)、ポリテトラメチレンセバカミド(ナイロン410)、ポリペンタメチレンアジパミド(ナイロン56)、ポリペンタメチレンセバカミド(ナイロン510)、ポリヘキサメチレンセバカミド(ナイロン610)、ポリヘキサメチレンドデカミド(ナイロン612)、ポリデカメチレンアジパミド(ナイロン106)、ポリデカメチレンセバカミド(ナイロン1010)、ポリデカメチレンドデカミド(ナイロン1012)、ポリウンデカンアミド(ナイロン11)、ポリドデカンアミド(ナイロン12)、ポリカプロアミド/ポリヘキサメチレンアジパミドコポリマー(ナイロン6/66)等の150℃以上の融点を有する耐熱性や強度に優れた脂肪族ナイロンと、ポリヘキサメチレンテレフタルアミド(ナイロン6T)、ポリカプロアミド/ポリヘキサメチレンテレフタルアミドコポリマー(ナイロン6/6T)、ポリヘキサメチレンアジパミド/ポリヘキサメチレンテレフタルアミドコポリマー(ナイロン66/6T)、ポリヘキサメチレンイソフタルアミド(ナイロン6I)、ポリヘキサメチレンアジパミド/ポリヘキサメチレンイソフタルアミドコポリマー(ナイロン66/6I)、ポリヘキサメチレンテレフタルアミド/ポリヘキサメチレンイソフタルアミドコポリマー(ナイロン6T/6I)、ポリヘキサメチレンテレフタルアミド/ポリウンデカンアミドコポリマー(ナイロン6T/11)、ポリヘキサメチレンテレフタルアミド/ポリドデカンアミドコポリマー(ナイロン6T/12)、ポリヘキサメチレンアジパミド/ポリヘキサメチレンテレフタルアミド/ポリヘキサメチレンイソフタルアミドコポリマー(ナイロン66/6T/6I)、ポリキシリレンアジパミド(ナイロンXD6)、ポリキシリレンセバカミド(ナイロンXD10)、ポリメタキシリレンアジパミド(ナイロンMXD6)、ポリメタキシリレンセバカミド(ナイロンMXD10)、ポリノナメチレンテレフタルアミド(ナイロン9T)、ポリデカメチレンテレフタルアミド(ナイロン10T)、ポリウンデカメチレンテレフタルアミド(ナイロン11T)、ポリドデカメチレンテレフタルアミド(ナイロン12T)等の脂肪族及び又は脂環族ジアミンと芳香族カルボン酸、芳香族ジアミンと脂肪族及び又は脂環族ジカルボン酸、これらの混合物、又はこれらとラクタムもしくはアミノカルボン酸の重合によって得ることができる半芳香族ナイロンが挙げられる。
 本発明では、上記各種ナイロンのうち、植物由来ナイロンを使用することができる。植物由来ナイロンは、植物油等の植物に由来する成分から得られた単量体を用いる樹脂であるため、環境保護の観点(カーボンニュートラルの観点)から望ましい。植物由来ナイロンとしては、炭素原子数11である単量体(アミノウンデカン酸)がアミド結合を介して結合された構造を有するナイロン11、炭素原子数6である単量体(ヘキサメチレンジアミン)と炭素原子数10である単量体(セバシン酸)とがアミド結合を介して結合された構造を有するナイロン610、炭素原子数6である単量体(ヘキサメチレンジアミン)と炭素原子数12である単量体(ドデカン二酸)とがアミド結合を介して結合された構造を有するナイロン612、炭素原子数10である単量体(デカメチレンジアミン)と炭素原子数10である単量体(セバシン酸)とがアミド結合を介して結合された構造を有するナイロン1010、炭素原子数10である単量体(デカメチレンジアミン)と炭素原子数12である単量体(ドデカン二酸)とがアミド結合を介して結合された構造を有するナイロン1012、炭素原子数10である単量体(デカメチレンジアミン)とテレフタル酸とがアミド結合を介して結合された構造を有するナイロン10T等が挙げられる。
 本発明のナイロン組成物に配合されるPTFEは、該ナイロン組成物からなる摺動部材に低摩擦性を付与する役割を果たすものである。PTFEには、成形用のPTFE(モールディングパウダー、ファインパウダー)と潤滑添加剤用のPTFEがあるが、成形用のPTFEは通常数百万から1000万の分子量を有しており(高分子量PTFE)、焼成前に力が加わると繊維化しやすいため潤滑添加剤として使用できない。したがって、本発明では、数十万又はそれ以下まで分子量を下げ、繊維化する性質を抑えた低分子量のPTFEや上記高分子量PTFEを成形焼成後、粉砕したPTFEなどの潤滑添加剤用のPTFEが使用される。
 潤滑添加剤用のPTFEとしては、三井・ケマーズフロロプロダクツ社製の「TLP10F-1(商品名)」等、ダイキン工業社製の「ルブロンL-5(商品名)」等、AGC社製の「フルオンL150J(商品名)」、「フルオンL169J(商品名)」、「フルオンL170J(商品名)」等、喜多村社製の「KTL620(商品名)」、「KTL610(商品名)」、「KT300M(商品名)」、「KT400M(商品名)」、「KT600M(商品名)」等、スリーエム社製の「TF9201Z(商品名)」、「TF9202Z(商品名)」、「TF9027Z(商品名)」が挙げられる。
 このPTFEの配合量は、5~30質量%、好ましくは10~25質量%である。配合量が5質量%未満では低摩擦性の付与が十分でなく、また配合量が30質量%を超えて配合すると摺動部材用樹脂組成物の成形性を悪化させる虞がある。
 本発明のナイロン組成物に配合されるポリエチレン樹脂は、該ナイロン組成物からなる摺動部材の摩擦摩耗等の摺動性を向上させる役割を果たすものである。ポリエチレン樹脂としては、高密度ポリエチレン樹脂、超高分子量ポリエチレン樹脂、酸変性超高分子量ポリエチレン樹脂等が使用される。酸変性超高分子量ポリエチレン樹脂としては、無水マレイン酸変性超高分子量ポリエチレン樹脂が好ましい。
 高密度ポリエチレン樹脂(HDPE)は、中・低圧法で製造されるエチレンの単独重合体で、その密度は通常0.940~0.970g/cmであり、例えばプライムポリマー社製の「ハイゼックス(商品名)」、日本ポリエチレン社製の「ノバテック(商品名)」等を挙げることができる。超高分子量ポリエチレン樹脂(UHPE)は、135℃のデカリン酸溶媒中で測定した極限粘度[η]が10dl/g以上で、その粘度平均分子量が50万~600万のものを使用することができ、例えば三井化学社製の「ハイゼックスミリオン(商品名)」、同社製の「ミペロン(商品名)」、旭化成ケミカルズ社製の「サンファイン(商品名)」等を挙げることができる。また、超高分子量ポリエチレン樹脂としては、135℃の極限粘度が10~40dl/gの超高分子量ポリエチレン樹脂と同極限粘度が0.1~5dl/gの低分子量ないし高分子量ポリエチレン樹脂とからなるものも使用することができ、例えば三井化学社製の「リュブマー(商品名)」等を挙げることができる。酸変性超高分子量ポリエチレン樹脂としては、例えば無水マレイン酸変性の三井化学社製の「変性リュブマー(商品名)」等を挙げることができる。
 また、本発明においては、ポリエチレン樹脂として、サトウキビやトウモロコシ等の植物を原料として得られるバイオエタノールから誘導された植物由来エチレンの単独重合体、或いはこの植物由来エチレンと他のモノマーとの共重合体である植物由来ポリエチレン樹脂を使用することができる。植物由来ポリエチレン樹脂は主成分をなすナイロンにバイオマス度100%以下の植物由来ナイロンを使用した場合、該ナイロン組成物のバイオマス度を高める作用をなす。この植物由来ポリエチレン樹脂としては、ブラスケム社製のグリーンポリエチレン「SLL118、SLL218、SGM9450F、SHA7260、SHE150、SGF4950(いずれも商品名)」等を挙げることができる。
 上記ポリエチレン樹脂は一種又は二種以上が選択され、配合量は5~20質量%、好ましくは5~15質量%である。配合量が5質量%未満では、該ナイロン組成物からなる摺動部材の摺動特性の向上に効果がなく、また配合量が20質量%を超えると主成分をなすナイロンへの分散割合が多くなり、耐摩耗性を悪化させる虞がある。
 本発明のナイロン組成物に配合される変性ポリオレフィン樹脂は、ナイロン組成物の主成分をなすナイロンとの相互作用を発揮し得る酸基が導入された変性ポリオレフィン樹脂であり、ナイロンとは溶け合わない前記ポリエチレン樹脂をナイロンのマトリックス中に微分散化させる相溶化剤の役割を果たし、ナイロン組成物からなる成形物(摺動部材)の機械的強度を低下させることなく、低摩擦性及び耐摩耗性を含む摺動特性を大幅に向上させる。
 変性ポリオレフィン樹脂は、不飽和カルボン酸、その無水物又はそれらの誘導体でグラフト変性したポリオレフィン樹脂、及び分子鎖中にアセトキシ基を有するポリオレフィン樹脂をアルカリによりケン化したポリオレフィン樹脂ケン化物から選択される。ポリオレフィン樹脂としては、α-オレフィンの単独重合体、2種以上のα-オレフィンの共重合体、あるいはα-オレフィンと、該α-オレフィンと共重合可能な他の化合物との共重合体などが挙げられる。α-オレフィンとしては、エチレン、プロピレン、1-ブテン、1-ヘキセン、4-メチル-1-ペンテン、1-オクテン、1-デセン、1-ドデセン、1-テトラデセン、1-ヘキサデセン、1-オクタデセン、1-エイコセン等の炭素数2~20のα-オレフィン等が挙げられる。また、他の化合物としては、例えば、共役ジエンや非共役ジエンのような多不飽和結合を有する化合物あるいは酢酸ビニル、アクリル酸エステル等が挙げられる。
 好適なポリオレフィン樹脂の例は、低密度、中密度あるいは高密度ポリエチレン、直鎖状低密度ポリエチレン、ポリプロピレン、α-オレフィン共重合体〔エチレン-プロピレン共重合体(EPR)、エチレン-酢酸ビニル共重合体(EVA)、エチレン-ブテン共重合体(EBR)、エチレン-ヘキセン共重合体、エチレン-オクテン共重合体、イオン架橋オレフィン共重合体(アイオノマー)〕等である。
 不飽和カルボン酸、その無水物又はそれらの誘導体は、1分子内にエチレン性不飽和結合とカルボキシル基、酸無水物又は誘導体基とを有する化合物である。不飽和カルボン酸の具体例としては、アクリル酸、メタクリル酸、α-エチルアクリル酸、マレイン酸、フマル酸、テトラヒドロフタル酸、メチルテトラヒドロフタル酸、イタコン酸、シトラコン酸、クロトン酸、イソクロトン酸、エンドシス-ビシクロ[2.2.1]ヘプト-2,3-ジカルボン酸〔ナジック酸〕、メチル-エンドシス-ビシクロ[2.2.1]ヘプト-5-エン-2,3-ジカルボン酸〔メチルナジック酸〕等の不飽和カルボン酸;これらの不飽和カルボン酸の無水物;不飽和カルボン酸ハライド、不飽和カルボン酸アミド及び不飽和カルボン酸イミド等の誘導体が挙げられる。より具体的には、塩化マレニル、マレイミド、N-フェニルマレイミド、無水マレイン酸、無水イタコン酸、無水シトラコン酸、マレイン酸モノメチル、マレイン酸ジメチル、グリシジルマレエート等を挙げることができる。これらの中では、アクリル酸、メタクリル酸、マレイン酸、無水マレイン酸、無水イタコン酸が好ましく、特に無水マレイン酸が好ましい。
 無水マレイン酸変性ポリオレフィン樹脂としては、無水マレイン酸変性ポリエチレン樹脂、無水マレイン酸変性ポリプロピレン樹脂、無水マレイン酸変性エチレン-α-オレフィン共重合体(エチレン-プロピレン共重合体、エチレン-酢酸ビニル共重合体、エチレン-ブテン共重合体、エチレン-ヘキセン共重合体、エチレン-オクテン共重合体等)、無水マレイン酸変性スチレン-エチレン/ブチレン-スチレン共重合体(SEBS)等が挙げられる。
 ポリオレフィン樹脂ケン化物としては、エチレン-酢酸ビニル共重体ケン化物が好ましい例として挙げられる。
 本発明において使用される変性ポリオレフィン樹脂は、JIS K7210(2014)に準拠し、温度190℃又は230℃おいて、荷重2.16kgで測定したメルトフローレート(MFR)が0.1~100g/10分であることが好ましく、0.1~50g/10分であることがより好ましい。メルトフローレートが0.1g/10分未満であると、粘度が高くなり過ぎてナイロン組成物の流動性が悪く、溶融押出成形等の成形性を悪化させる虞があり、またメルトフローレートが100g/10分を越えると、成形性が不安定となり、成形物の機械的強度及び耐熱性を低下させる虞がある。
 本発明において使用する変性ポリオレフィン樹脂の具体例を例示すると、例えば、無水マレイン酸変性ポリエチレン樹脂、無水マレイン酸変性ポリプロピレン樹脂としては、三井化学社製の「アドマー(商品名)NF518、アドマーQE800」等、三菱ケミカル社製の「モディック(商品名)」等が挙げられ、無水マレイン酸変性エチレン-プロピレン共重合体としては、三井化学社製の「タフマー(商品名)MP0610、MP0620」等が挙げられ、無水マレイン酸変性エチレン-ブテン共重合体としては、三井化学社製の「タフマー(商品名)MH7010、MH7020」等が挙げられ、無水マレイン酸変性スチレン-エチレン/ブチレン-スチレン共重合体としては、旭化成社製の「タフテック(商品名)」、クラレ社製の「セプトン(商品名)」、クレイトンポリマージャパン社製の「クレイトン(商品名)」等が挙げられ、エチレン-酢酸ビニル共重合体ケン化物としては、田岡化学社製の「テクノリンク(商品名)」、東ソー社製の「メルセン」(商品名)、クラレ社製の「エバール」(商品名)、三菱ケミカル社製の「ソアノール」(商品名)等が挙げられる。
 変性ポリオレフィン樹脂の配合量は、0.5~5質量%、好ましくは1~3質量%である。配合量が0.5質量%未満では、ナイロン組成物からなる成形物の耐荷重性の向上及び摺動特性の向上に効果が発揮されず、また配合量が5質量%を超えるとナイロン組成物の成形性を悪化させる虞がある。
 本発明のナイロン組成物に配合されるリン酸塩はそれ自体、黒鉛や二硫化モリブデン等の固体潤滑剤のような潤滑性を示す物質ではないが、ナイロン組成物に配合されることにより、相手材との摺動において、相手材表面(摺動面)へのPTFE等の潤滑被膜の造膜性を助長し、ナイロン組成物からなる成形物(摺動部材)の耐摩耗性の向上に効果を発揮し、またリン酸塩を配合したナイロン組成物の成形物は、相手材の表面粗さの影響を受けにくいため耐アブレッシブ摩耗性が要求される用途への適用が可能となる。
 リン酸塩は、少量、例えば1質量%配合することにより、前記した潤滑被膜の造膜性を助長する効果が現れ始め、5質量%まで当該効果は維持される。しかしながら、5質量%を超えて配合すると相手材表面への潤滑被膜の造膜量が多くなり過ぎ、却って耐摩耗性を低下させることになる。したがって、リン酸塩の配合量は1~5質量%、好ましくは1~3質量%である。
 リン酸塩としては、オルトリン酸、ピロリン酸及びメタリン酸の金属塩の群のうちのいずれか一つから選択される金属塩並びにこれらの混合物を好ましい例として挙げることができる。中でも、アルカリ金属及びアルカリ土類金属のオルトリン酸塩(特に第二リン酸塩、第三リン酸塩)、ピロリン酸塩及びメタリン酸塩が好ましい。アルカリ金属及びアルカリ土類金属としては、とくにリチウム、カルシウム及びマグネシウムが好ましい。具体的には、第三リン酸リチウム、第三リン酸カルシウム、リン酸水素カルシウム又は無水物、リン酸水素マグネシウム又は無水物、ピロリン酸リチウム、ピロリン酸カルシウム、ピロリン酸マグネシウム、メタリン酸リチウム、メタリン酸カルシウム及びメタリン酸マグネシウム等が挙げられる。
 本発明のナイロン組成物においては、追加成分として、滑剤及び酸化防止剤を配合してもよい。さらには、追加成分として、有機粒子または有機繊維を配合してもよい。
 滑剤は、ナイロン組成物に配合されて当該ナイロン組成物の成形時の金型からの離型性を向上させる離型剤の役割を果たす。滑剤としては、例えば、パラフィンワックス、マイクロワックス、ポリエチレンワックス、酸化ポリエチレンワックス等の炭化水素系ワックス、ラウリン酸、ミリスチン酸、パルミチン酸、ステアリン酸、アラキジン酸、ベヘン酸、リシノール酸、ナフテン酸等の炭素数12以上の高級脂肪酸のナトリウム、マグネシウム、アルミニウム、カルシウム、バリウム、亜鉛等の金属塩である高級脂肪酸金属塩、ステアリン酸アミド、オレイン酸アミド、エルカ酸アミド、エチレンビスオレイン酸アミド、エチレンビスステアリン酸アミド、メチレンビスステアリン酸アミド等の炭素数12以上の高級脂肪酸アミドが挙げられる。特に、離型性の観点から、融点が120℃~155℃の滑剤が好ましい。このような滑剤としては、例えば、エチレンビスステアリン酸アミド、ステアリン酸亜鉛、ポリエチレンワックス、酸化ポリエチレンワックス等が挙げられる。
 滑剤の配合量は、0.1~1質量%、好ましくは0.3~0.5質量%である。配合量が0.1質量%未満では、離型剤としての効果が発揮されず、また1質量%を超えて配合しても離型性の向上は認められない。
 追加成分としての酸化防止剤としては、フェノール系酸化防止剤及びホスファイト系酸化防止剤等が挙げられる。酸化防止剤は、1種のみが用いられてもよく、2種以上が併用されてもよい。フェノール系酸化防止剤は、高温時の酸化防止性能を向上させる効果に加え、低温時の酸化防止性能に優れている。
 フェノール系酸化防止剤としては、2,2’-メチレンビス(4-メチル-6-tert-ブチルフェノール)、4,4’-メチレンビス(2,6-ジ-tert-ブチルフェノール)、1,1,3-トリス(2-メチル-4-ヒドロキシ-5-tert-ブチルフェニル)ブタン、4,4’-ブチリデンビス(3-メチル-6-tert-ブチルフェノール)、1,3,5-トリメチル-2,4,6-トリス(3,5-ジ-tert-ブチル-4-ヒドロキシベンジル)ベンゼン、4,4’-チオビス(3-メチル-6-tert-ブチルフェノール)、n-オクタデシル-3-(4’-ヒドロキシ-3’,5’-ジ-tert-ブチルフェニル)プロピオネート、n-オクタデシル-2-(4’-ヒドロキシ-3’,5’-ジ-tert-ブチルフェニル)プロピオネート、1,6-ヘキサンジオール-ビス[3-(3,5-ジ-tert-ブチル-4-ヒドロキシフェニル)プロピオネート]、トリエチレングリコール-ビス[3-(3-tert-ブチル-5-メチル-4-ヒドロキシフェニル)プロピオネート]、ペンタエリスリトールテトラキス[3-(3,5-ジ-tert-ブチル-4-ヒドロキシフェニル)プロピオネート]、3,9-ビス{2-[3-(3-tert-ブチル-4-ヒドロキシ-5-メチルフェニル)プロピオニルオキシ]-1,1-ジメチルエチル}-2,4,8,10-テトラオキサスピロ[5.5]ウンデカン、3,9-ビス[1,1-ジメチル-2-〔β-(3-tert-ブチル-4-ヒドロキシ-5-メチルフィエニル)プロピオニルオキシ〕エチル]2,4,8,10-テトラオキサスピロ[5,5]-ウンデカン、2-tert-ブチル-6-(3’-tert-ブチル-5’-メチル-2’-ヒドロキシベンジル)-4-メチルフェニルアクリレート、2-[1-(2-ヒドロキシ-3,5-ジ-tert-ペンチルフェニル)エチル]-4,6-ジ-tert-ペンチルフェニルアクリレート、ジ-n-オクタデシル-3,5-ジ-tert-ブチル-4-ヒドロキシベンジルホスホネート、N,N’-ヘキサメチレンビス(3,5-ジ-tert-ブチル-4-ヒドロキシ-ジヒドロシンナムアミド、N,N’-エチレンビス[3-(3,5-ジ-tert-ブチル-4-ヒドロキシフェニル)プロピオンアミド]、N,N’-テトラメチレンビス[3-(3,5-ジ-tert-ブチル-4-ヒドロキシフェニル)プロピオンアミド]、N,N’-ヘキサメチレンビス[3-(3,5-ジ-tert-ブチル-4-ヒドロキシフェニル)プロピオンアミド]、N,N’-エチレンビス[3-(3-tert-ブチル-5-メチル-4-ヒドロキシフェニル)プロピオンアミド]、N,N’-ヘキサメチレンビス[3-(3-t-ブチル-5-メチル-4-ヒドロキシフェニル)プロピオンアミド]、N,N’-ビス[3-(3,5-ジ-tert-ブチル-4-ヒドロキシフェニル)プロピオニル]ヒドラジン、N,N’-ビス[3-(3-tert-ブチル-5-メチル-4-ヒドロキシフェニル)プロピオニル]ヒドラジン、1,3,5-トリス(3,5-ジ-tert-ブチル-4-ヒドロキシベンジル)イソシアヌレート、1,3,5-トリス(4-tert-ブチル-3-ヒドロキシ-2,6-ジメチルベンジル)イソシアヌレート)等が挙げられる。
 これらの中でも、4,4’-ブチリデンビス(3-メチル-6-tert-ブチルフェノール)、ペンタエリスリトールテトラキス[3-(3,5-ジ-tert-ブチル-4-ヒドロキシフェニル)プロピオネート]、3,9-ビス{2-[3-(3-tert-ブチル-4-ヒドロキシ-5-メチルフェニル)プロピオニルオキシ]-1,1-ジメチルエチル}-2,4,8,10-テトラオキサスピロ[5.5]ウンデカンが好ましく使用される。
 フェノール系酸化防止剤の具体例としては、例えば、ADEKA社製の「アデカスタブ(商品名)」、住友化学社製の「スミライザー(商品名)」、BASF社製の「IRGANOX(商品名)」、ケミプロ化成社製の「KEMINOX(商品名)」、吉富製薬社製の「トミノックス(商品名)」等が挙げられる。
 また、ホスファイト系酸化防止剤としては、トリフェニルホスファイト、トリス(ノニルフェニル)ホスファイト、トリス(2,4-ジ-tert-ブチルフェニル)ホスファイト、トリデシルホスファイト、トリオクチルホスファイト、トリオクタデシルホスファイト、ジデシルモノフェニルホスファイト、ジオクチルモノフェニルホスファイト、ジイソプロピルモノフェニルホスファイト、モノブチルジフェニルホスファイト、モノデシルジフェニルホスファイト、モノオクチルジフェニルホスファイト、ジステアリルペンタエリスリトールジホスファイト、ビス(2,6-ジ-tert-ブチル-4-メチルフェニル)ペンタエリスリトールジホスファイト、2,2-メチレンビス(4,6-ジ-tert-ブチルフェニル)オクチルホスファイト、ビス(ノニルフェニル)ペンタエリスリトールジホスファイト、ビス(2,4-ジ-tert-ブチルフェニル)ペンタエリスリトールジホスファイト、ジステアリル-ペンタエリスリトール-ジホスファイト等が挙げられる。
 これらの中でも、トリス(ノニルフェニル)ホスファイト、トリス(2,4-ジ-tert-ブチルフェニル)ホスファイト、ビス(2,4-ジ-tert-ブチルフェニル)ペンタエリスリトールジホスファイト、ビス(2,6-ジ-tert-ブチル-4-メチルフェニル)ペンタエリスリトールジホスファイトが好ましく使用される。
 ホスファイト系酸化防止剤の具体例としては、BASF社製の「Irgafos(商品名)」、ADEKA社製の「アデカスタブ(商品名)」、城北化学社製の「JP(商品名)」、同社製の「JPP(商品名)」、大崎工業社製の「GSY(商品名)」等が挙げられる。
 酸化防止剤の配合量は、0.1~2質量%、好ましくは0.2~1.5質量%である。配合量が0.1質量%未満では、酸化防止効果が発揮されず、また2質量%を超えて配合しても酸化防止性能の向上は認められない。
 追加成分としての有機粒子または有機繊維としては、メタ系アラミド粒子、パラ系アラミド粒子、メタ系アラミド繊維、パラ系アラミド繊維、PBO(ポリパラフェニレンベンゾビスオキサゾール)繊維、ポリアリレート繊維、ノボロイド繊維等が挙げられる。有機粒子および有機繊維は、ナイロン組成物からなる成形物(摺動部材)の機械的強度を低下させることなく、低摩擦性及び耐摩耗性を含む摺動特性を大幅に向上させる。
 メタ系アラミド粒子の具体例としては、帝人社製の「コーネックスパウダー(商品名)」が、パラ系アラミド粒子の具体例としては、帝人社製の「トワロン(登録商標)5011(商品名)」が、メタ系アラミド繊維の具体例としては、帝人社製の「コーネックス短繊維(商品名)」が、パラ系アラミド繊維の具体例としては、帝人社製の「トワロン(登録商標)1088(商品名)」が、PBO繊維の具体例としては、東洋紡社製の「ZYLOM-AS(商品名)」が、ポリアリレート繊維の具体例としては、クラレ社製の「ベクトランHT(商品名)」が、そして、ノボロイド繊維の具体例としては、群栄化学工業社製の「カイノールKF-10BT(商品名)」が、それぞれ挙げられる。
 有機粒子または有機繊維の配合量は、1~40質量%、好ましくは1~30質量%、より好ましくは3~15質量%である。配合量が1質量%未満では、成形性、耐摩耗性、および摺動性の向上の効果が発揮されず、また、40質量%を超えて配合すると、摺動部材用樹脂組成物の成形性を悪化させる虞があり、また、ナイロン組成物からなる成形物の機械的強度を低下させる虞がある。
 本発明のナイロン組成物は、従来の樹脂組成物の調製法として一般に用いられている公知の方法により容易に調製される。例えば、ナイロンとポリエチレン樹脂とPTFEと変性ポリオレフィン樹脂及びリン酸塩を、あるいはこれらに加えて滑剤及び酸化防止剤と有機粒子又は有機繊維とを所定量計量し、これらをヘンシェルミキサー、スーパーミキサー、ボールミル、タンブラーミキサー等の混合機で混合して混合物を作製し、該混合物を一軸又は二軸のスクリュー型押出機に投入し、溶融混練して紐状成形物(ストランド)に成形した後、裁断してペレットを作製し、このペレットを成形材料とする方法、又はポリエチレン樹脂とPTFEと変性ポリオレフィン樹脂及びリン酸塩を、あるいはこれらに加えて滑剤及び酸化防止剤と有機粒子又は有機繊維とを予め所定量計量し、これらを前記と同様の混合機で混合して混合物を作製し、該混合物を一軸又は二軸のスクリュー型押出機に投入し、溶融混練して紐状の成形物に成形した後、裁断してペレットを作製し、このペレットをナイロンに所定量の割合で配合してこれを成形材料とする方法等が挙げられる。
 本発明のナイロン組成物は、成形機のスクリューへの食い込み性がよく、成形加工性が優れており、成形品の表面に剥離がなく、優れた表面状態を有しており、該ナイロン組成物からなる摺動部材によれば、ナイロン本来の機械的性質を損なうことがなく、相手材との摺動摩擦においては、低摩擦性及び耐摩耗性を含む摺動特性を大幅に向上させることができる。
 以下、本発明を実施例により更に詳細に説明するが、本発明はその要旨を超えない限り、以下の実施例に何等限定されない。なお、ナイロン組成物の成形性の評価及びナイロン組成物からなる摺動部材の摩擦摩耗特性の評価は、次の方法で行った。
<成形性(1)>
 押出機を使用して混合物(ナイロン組成物)を溶融混錬し、紐状成形物を成形した後、裁断してペレットを作製する際の当該紐状成形物の切れ(切断)の有無、スクリューへの食い込み性及びペレットの表面状態(ボイド(気泡)の発生等)を目視し、表1の評価基準にて評価した。
Figure JPOXMLDOC01-appb-T000001
<成形性(2)>
 射出成形機を使用してペレットから成形物(摺動部材)を成形し、当該成形物の金型からの離型性及び成形物の表面状態(剥離等)を目視し、表2の評価基準にて評価した。
Figure JPOXMLDOC01-appb-T000002
<摩擦摩耗特性>
 スラスト試験機を用いて、表3に示す条件で摩擦係数及び摩耗量を測定した。試験方法は、図1に示すように、一辺が30mm、厚さが3mmの方形状の軸受試験片(摺動部材)1を試験台に固定し、相手材となる円筒体2から軸受試験片1の一方の面3に、当該面3に直交する方向Xに所定の荷重をかけながら、円筒体2を当該円筒体2の軸心4の周りで方向Yに回転させ、軸受試験片1と円筒体2の間の摩擦係数及び試験後の軸受試験片1の面3の摩耗量を測定した。摩擦係数については、試験を開始してから1時間経過以降、試験終了までの安定時の摩擦係数を示し、また摩耗量については、試験時間8時間後の摺動面の寸法変化量で示した。
Figure JPOXMLDOC01-appb-T000003
 以下の諸例において、ナイロン、ポリエチレン樹脂、PTFE、変性ポリオレフィン樹脂、リン酸塩、滑剤、酸化防止剤、有機粒子及び有機繊維は、以下に示す材料を使用した。なお、以下の材料は、全て商品名を示す。
〔A〕ナイロン
(A-1)ナイロン6 ユニチカ社製の「ナイロン6 A1030JR」
(A-2)ナイロン66 BASF社製の「ウルトラミッドA」
(A-3)ナイロン12 ダイセル・エボニック社製の「ダイアミドX1988」
(A-4)ナイロン46 DSM社製の「Stanyl」
(A-5)ナイロン9T クラレ社製の「ジェネスタ」
(A-6)ナイロン10T ユニチカ社製の「ゼコット」(バイオマス度56.4%)
(A-7)ナイロン11 アルケマ社製の「リルサン」(バイオマス度100%)
(A-8)ナイロン610 ダイセル・エボック社製の「ベスタミドHS16」(バイオマス度60%)
(A-9)ナイロン1010 ダイセル・エボック社製の「ベスタミドDS12」(バイオマス度100%)
〔B〕ポリエチレン樹脂
(B-1)高密度ポリエチレン樹脂 プライムポリマー社製の「ハイゼックス」
(B-2)超高分子量ポリエチレン樹脂 三井化学社製の「ミペロン」
(B-3)無水マレイン酸変性超高分子量ポリエチレン樹脂 三井化学社製の「変性リュブマー」
(B-4)植物由来ポリエチレン樹脂 ブラスケム社製の「グリーンポリエチレン」(バイオマス度94.5%)
〔C〕PTFE 
喜多村社製の「KT300M」
〔D〕変性ポリオレフィン樹脂
(D-1)エチレン-酢酸ビニル共重合体ケン化物 田岡化学社製の「テクノリンクK431-80」(ケン化前の酢酸ビニル含有量28質量%、ケン化度80%、MFR4g/10分:190℃、荷重2.16kg)
(D-2)エチレン-酢酸ビニル共重合体ケン化物 東ソー社製の「メルセンH-6051」(ケン化前の酢酸ビニル含有量28質量%、ケン化度100%、MFR5.5g/10分:190℃、荷重2.16kg)
(D-3)無水マレイン酸変性ポリエチレン樹脂 三井化学社製の「アドマーNF518」(MFR2.2g/10分:230℃、荷重2.16kg)
(D-4)無水マレイン酸変性エチレン・プロピレン共重合体 三井化学社製の「タフマーMP0620」(MFR0.3g/10分:230℃、荷重2.16kg)
(D-5)無水マレイン酸変性エチレン-ブテン共重合体 三井化学社製の「タフマーMH7020」(MFR1.5g/10分:230℃、荷重2.16kg)
(D-6)無水マレイン酸変性スチレン-エチレン/ブチレン-スチレン共重合体 旭化成社製の「タフテックH1517」(MFR3.0g/10分:230℃、荷重2.16kg)
〔E〕リン酸塩
(E-1)ピロリン酸カルシウム(米山化学工業社製)
(E-2)メタリン酸マグネシウム(太平化学産業社製)
〔F〕滑剤
(F-1)エチレンビスステアリン酸アミド 花王社製の「カオーワックスEB-P」(融点143℃)
(F-2)ステアリン酸亜鉛 日東化成工業社製の「ステアリン酸亜鉛」(融点140℃)
(F-3)酸化ポリエチレンワックス クラリアントケミカルズ社製の「リコワックスPED191」(融点123℃)
〔G〕酸化防止剤
(G-1)フェノール系酸化防止剤 3,9-ビス{2-[3-(3-tert-ブチル-4-ヒドロキシ-5-メチルフェニル)プロピオニルオキシ]-1,1-ジメチルエチル}-2,4,8,10-テトラオキサスピロ[5.5]ウンデカン ADEKA社製の「アデカスタブAO-80」
(G-2)ホスファイト系酸化防止剤 ビス(2,6-ジ-tert-ブチル-4-メチルフェニル)ペンタエリスリトールジホスファイト ADEKA社製の「アデカスタブPEP-36」
〔H〕有機粒子または有機繊維
(H-1)メタ系アラミド粒子 帝人社製の「コーネックスパウダー」
(H-2)パラ系アラミド粒子 帝人社製の「トワロン(登録商標)5011」
(H-3)メタ系アラミド繊維 帝人社製の「コーネックス短繊維」
(H-4)パラ系アラミド繊維 帝人社製の「トワロン(登録商標)1088」
(H-5)PBO繊維 東洋紡社製の「ZYLOM-AS」
(H-6)ポリアリレート繊維 クラレ社製の「ベクトランHT」
(H-7)ノボロイド繊維 群栄化学工業社製の「カイノールKF-10BT」
 実施例1~15
 主成分をなすナイロンとして、(A-1)から(A-4)の脂肪族ナイロン及び(A-5)の半芳香族ナイロンと、添加剤として(B-1)から(B-3)のポリエチレン樹脂と、(C)のPTFEと、(D-1)から(D-6)の変性ポリオレフィン樹脂と、(E-1)及び(E-2)のリン酸塩と、(F-1)から(F-3)の滑剤と、(G-1)及び(G-2)の酸化防止剤を用意し、これらを表4から表6に示す量比で計量し、これらをタンブラーミキサーで混合して混合物を作製したのち、該混合物を二軸ベント式押出機に供給し、溶融混練して紐状成形物を成形したのち裁断してペレットを作製し、このペレットを成形材料とした。この製造工程において、紐状成形物の切れ(切断)の有無、スクリューへの食い込み性及びペレットの表面状態(ボイドの発生等)を目視にて観察し、その評価を表4~表6の諸特性(成形性1)に示す。
 次いで、この成形材料をスクリュー型射出成形機に供給して射出成形し、一辺30mm、厚さ3mmの寸法を有する方形状成形物(摺動部材)を作製した。この製造工程において、方形状成形物の金型からの離型性及び成形物の表面状態(剥離等)を目視にて観察し、その評価を表4~表6の諸特性(成形性2)に示した。また、方形状成形物について、摩擦係数及び摩耗量の評価を前記評価方法に基づき実施した。結果を表4~表6の諸特性(摺動特性)に示す。
 実施例16~26
 主成分をなすナイロンとして、(A-6)から(A-9)の植物由来ナイロンと、添加剤として(B-2)から(B-4)のポリエチレン樹脂と、(C)のPTFEと、(D-2)から(D-6)の変性ポリオレフィン樹脂と、(E-1)及び(E-2)のリン酸塩と、(F-1)から(F-3)の滑剤と、(G-1)及び(G-2)の酸化防止剤を用意し、これらを表7~表8に示す量比で計量し、これらをタンブラーミキサーで混合して混合物を作製したのち、該混合物を二軸ベント式押出機に供給し、溶融混練して紐状成形物を成形したのち裁断してペレットを作製し、このペレットを成形材料とした。この製造工程において、紐状成形物の切れ(切断)の有無、スクリューへの食い込み性及びペレットの表面状態(ボイドの発生等)を目視にて観察し、その評価を表7~表8の諸特性(成形性1)に示す。
 次いで、この成形材料をスクリュー型射出成形機に供給して射出成形し、一辺30mm、厚さ3mmの寸法を有する方形状成形物(摺動部材)を作製した。この製造工程において、方形状成形物の金型からの離型性及び成形物の表面状態(剥離等)を目視にて観察し、その評価を表7~表8の諸特性(成形性2)に示した。また、方形状成形物について、摩擦係数及び摩耗量の評価を前記評価方法に基づき実施した。結果を表7~表8の諸特性(摺動特性)に示す。
 実施例27~48
 主成分をなすナイロンとして、(A-6)の植物由来ナイロンと、添加剤として(B-3)、(B-4)のポリエチレン樹脂と、(C)のPTFEと、(D-2)の変性ポリオレフィン樹脂と、(E-2)のリン酸塩と、(F-3)の滑剤と、(G-1)及び(G-2)の酸化防止剤と、(H-1)から(H-7)の有機粒子または有機繊維を用意し、これらを表9~表11に示す量比で計量し、これらをタンブラーミキサーで混合して混合物を作製したのち、該混合物を二軸ベント式押出機に供給し、溶融混練して紐状成形物を成形したのち裁断してペレットを作製し、このペレットを成形材料とした。この製造工程において、紐状成形物の切れ(切断)の有無、スクリューへの食い込み性及びペレットの表面状態(ボイドの発生等)を目視にて観察し、その評価を表9~表11の諸特性(成形性1)に示す。
 次いで、この成形材料をスクリュー型射出成形機に供給して射出成形し、一辺30mm、厚さ3mmの寸法を有する方形状成形物(摺動部材)を作製した。この製造工程において、方形状成形物の金型からの離型性及び成形物の表面状態(剥離等)を目視にて観察し、その評価を表9~表11の諸特性(成形性2)に示した。また、方形状成形物について、摩擦係数及び摩耗量の評価を前記評価方法に基づき実施した。結果を表9~表11の諸特性(摺動特性)に示す。
 比較例1~8
 主成分をなすナイロンとして、前記実施例と同じ(A-1)、(A-2)、(A-4)、(A-5)及び(A-6)と、添加剤として、前記実施例と同じポリエチレン樹脂(B-1)から(B-4)、PTFE(C)、変性ポリオレフィン樹脂(D-2)、リン酸塩(E-2)、滑剤(F-3)、酸化防止剤(G-1)及び(G-2)、メタ系アラミド粒子(H-1)と、さらに、二硫化モリブデン(ダイゾー社製の「ニチモリ二硫化モリブデンパウダー」)と、ガラス繊維(旭ファイバーグラス社製の「03JAFT692」)と、チタン酸カリウムウィスカ(大塚化学社製の「ティスモ(商品名)」)と、マイカと、を用意し、これらを表12に示す量比で計量し、これらをタンブラーミキサーで混合して混合物を作製したのち、該混合物を二軸ベント式押出機に供給し、溶融混練して紐状成形物を成形したのち裁断してペレットを作製し、このペレットを成形材料とした。この製造工程において、紐状成形物の切れ(切断)の有無、スクリューへの食い込み性及びペレットの表面状態(ボイドの発生等)を目視にて観察し、その評価を表12の諸特性に示す。
 次いで、この成形材料をスクリュー型射出成形機に供給して射出成形し、一辺30mm、厚さ3mmの寸法を有する方形状成形物(摺動部材)を作製した。この製造工程において、方形状成形物の金型からの離型性及び成形物の表面状態(剥離等)を目視にて観察し、その評価を表12の諸特性に示した。また、方形状成形物について、摩擦係数及び摩耗量の評価を前記評価方法に基づき実施した結果を表12の諸特性に示す。
Figure JPOXMLDOC01-appb-T000004
Figure JPOXMLDOC01-appb-T000005
Figure JPOXMLDOC01-appb-T000006
Figure JPOXMLDOC01-appb-T000007
Figure JPOXMLDOC01-appb-T000008
Figure JPOXMLDOC01-appb-T000009
Figure JPOXMLDOC01-appb-T000010
Figure JPOXMLDOC01-appb-T000011
Figure JPOXMLDOC01-appb-T000012
 上記の試験結果から、実施例1から実施例48のナイロン組成物は、押出成形におけるスクリューへの食い込み性が良好であり、紐状成形物の成形工程において当該紐状成形物の切れ(切断)は認められなかった。また、紐状成形物から形成された成形材料(ペレット)の射出成形機のスクリューへの食い込み性もよく成形加工性が優れており、成形品の表面に剥離がなく、優れた表面状態を有していることが認められた。一方、比較例1から比較例6のナイロン組成物は、成形性についてはとくに問題はなかったが、比較例7及び比較例8のナイロン組成物は、押出成形において紐状成形体の切れ(切断)が発生し良好な紐状成形物を得ることができなかった。そのため、比較例7及び比較例8については、射出成形機を使用した評価(成形性2)は実施しなかった。
 また、実施例1から実施例48のナイロン組成物からなる成形物(摺動部材)は、いずれも低い摩擦係数を示すと共に摩耗量も少なかった。これに対して、比較例1及び比較例4のナイロン組成物からなる成形物(摺動部材)は、摩擦係数が高く、摩耗量もかなり多い結果であった。比較例2、3、5及び6のナイロン組成物からなる成形物(摺動部材)は、試験の途中で摩擦係数が上がってしまったため試験を中止した。比較例7及び比較例8のナイロン組成物の場合は、良好な成形物を得ることができなかったため、摩擦摩耗特性の試験は実施しなかった。以上より、実施例のナイロン組成物からなる成形物(摺動部材)は、比較例のナイロン組成物からなる成形物(摺動部材)の摺動特性との比較において、摺動特性が優れていることが分かる。
 以上説明したように、本発明のナイロン組成物及び摺動部材によれば、成形機のスクリューへの食い込み性がよく成形加工性に優れており、成形品の表面に剥離がなく優れた表面状態を有しており、ナイロン組成物からなる摺動部材によれば、ナイロン本来の機械的性質を損なうことがなく、相手材との摺動摩擦においては、低摩擦性及び耐摩耗性を含む摺動特性を大幅に向上させることができるナイロン組成物及び摺動部材を提供することができる。
 1 軸受試験片(摺動部材)
 2 円筒体(相手材)
 4 軸心

 

Claims (13)

  1.  主成分のポリアミド樹脂に加えて、添加剤としてポリエチレン樹脂5~20質量%、四フッ化エチレン樹脂5~30質量%、変性ポリオレフィン樹脂0.5~5質量%及びリン酸塩1~5質量%が配合されているポリアミド樹脂組成物。
  2.  ポリアミド樹脂は、脂肪族ポリアミド樹脂、半芳香族ポリアミド樹脂及び植物由来ポリアミド樹脂から選択される請求項1に記載のポリアミド樹脂組成物。
  3.  ポリエチレン樹脂は、高密度ポリエチレン樹脂、超高分子量ポリエチレン樹脂及び酸変性超高分子量ポリエチレン樹脂から選択される請求項1又は2に記載のポリアミド樹脂組成物。
  4.  四フッ化エチレン樹脂は、潤滑添加剤用の四フッ化エチレン樹脂である請求項1から3のいずれか一項に記載のポリアミド樹脂組成物。
  5.  変性ポリオレフィン樹脂は、不飽和カルボン酸、その無水物又はそれらの誘導体でグラフト変性したポリオレフィン樹脂、及び分子鎖中にアセトキシ基を有するポリオレフィン樹脂をアルカリによりケン化したポリオレフィン樹脂ケン化物から選択される請求項1から4のいずれか一項に記載のポリアミド樹脂組成物。
  6.  不飽和カルボン酸、その無水物又はそれらの誘導体でグラフト変性したポリオレフィン樹脂は、無水マレイン酸変性ポリエチレン樹脂、無水マレイン酸変性ポリプロピレン樹脂、無水マレイン酸変性エチレン-α-オレフィン共重合体、無水マレイン酸変性スチレン-エチレン/ブチレン-スチレン共重合体から選択される請求項5に記載のポリアミド樹脂組成物。
  7.  ポリオレフィン樹脂ケン化物は、エチレン-酢酸ビニル共重合体ケン化物からなる請求項5に記載のポリアミド樹脂組成物。
  8.  リン酸塩は、アルカリ金属又はアルカリ土類金属のオルトリン酸塩、ピロリン酸塩及びメタリン酸塩から選択される請求項1から7のいずれか一項に記載のポリアミド樹脂組成物。
  9.  リン酸塩は、第三リン酸リチウム、第三リン酸カルシウム、リン酸水素カルシウム、リン酸水素マグネシウム、ピロリン酸リチウム、ピロリン酸カルシウム、ピロリン酸マグネシウム、メタリン酸リチウム、メタリン酸カルシウム及びメタリン酸マグネシウムから選択される請求項8に記載のポリアミド樹脂組成物。
  10.  追加成分として、有機粒子または有機繊維が1~40質量%の割合で配合される請求項1~9のいずれか一項に記載のポリアミド樹脂組成物。
  11.  追加成分として、炭化水素系ワックス、高級脂肪酸金属塩及び高級脂肪酸アミドから選択される滑剤が0.1~1質量%の割合で配合される請求項1から10のいずれか一項に記載のポリアミド樹脂組成物。
  12.  追加成分として、フェノール系酸化防止剤及び又はホスファイト系酸化防止剤からなる酸化防止剤が0.1~2質量%の割合で配合される請求項1から11のいずれか一項に記載のポリアミド樹脂組成物。
  13.  請求項1から12のいずれか一項に記載のポリアミド樹脂組成物よりなる摺動部材。

     
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