CN101575442B - 滑动部件用树脂组合物和滑动部件 - Google Patents
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Abstract
本发明提供一种滑动部件用树脂组合物和将上述滑动部件用树脂组合物成形而得到的滑动部件，该滑动部件用树脂组合物含有：1～10重量％的烃类蜡，0.1～3重量％的选自磷酸盐、硫酸盐和碳酸盐中的任一种，1～20重量％的苯氧基树脂，0.1～5重量％的相容剂，其余部分为聚对苯二甲酸丁二醇酯树脂。上述的滑动部件用树脂组合物和将其成形而得到的滑动部件，即使在使用铝合金等软金属作为配合材料时，也表现出优异的摩擦磨损特性。
Description
本案是申请日为2004年8月5日、申请号为200480023473.8、发明名称为滑动部件用树脂组合物和滑动部件的专利申请的分案申请。
技术领域
本发明涉及滑动部件用树脂组合物和滑动部件，具体而言，涉及在使用铝合金等软金属作为滑动配合材料时，表现出特别优异的摩擦磨损特性的滑动部件用树脂组合物和滑动部件。
背景技术
聚对苯二甲酸丁二醇酯树脂、聚对苯二甲酸乙二醇酯树脂等热塑性聚酯树脂具有机械强度、耐磨损性等，被广泛用作轴承、齿轮等机械部件的材料。但是，这些热塑性聚酯树脂不能单独发挥出充分的摩擦磨损特性。因此，将石墨、二硫化钼、四氟乙烯树脂等固体润滑剂，矿物油、蜡等润滑油剂，聚乙烯树脂等具有低摩擦性的其它合成树脂等添加到热塑性聚酯树脂中，以提高摩擦磨损特性。
例如，有人提出了含有聚对苯二甲酸丁二醇酯树脂与特定量的硬脂酸钙的具有优异的成形性的树脂组合物(参照专利文献1)。有人提出了含有聚对苯二甲酸乙二醇酯树脂、中性的或部分中和的褐煤蜡盐或褐煤蜡酯盐和玻璃纤维的具有优异的成形性的树脂组合物(参照专利文献2)。有人提出了将选自聚酰胺树脂、聚缩醛树脂、聚酯树脂和聚碳酸酯树脂的热塑性树脂与特定的超高分子量聚乙烯树脂粉末熔融混炼制成的抗冲击性和耐磨损性优异的热塑性树脂组合物(参照专利文献3)。
专利文献1：日本特开昭51-114454号公报
专利文献2：日本特公昭58-46150号公报
专利文献3：日本特公昭63-65232号公报
近年来，随着复印机等OA设备的发展，对机械装置、设备等都有轻量化的要求。因此，使用铝合金作为滑动部件的配合材料。在轴 承等滑动部件中，配合材料的材质、表面性状等是用于得到优异的摩擦磨损特性的重要要素之一。
但是，上述专利文献1～3所揭示的由树脂组合物构成的滑动部件在相对于由铝合金构成的配合材料的滑动中，存在摩擦系数高、磨损量也大的问题，而且，因使用条件的不同，还会对由铝合金构成的配合材料表面造成损伤。因此，希望提供对由铝合金等软金属构成的滑动配合材料显示出良好的摩擦磨损特性的滑动部件。
发明内容
本发明即是鉴于上述实际情况做出的发明，其目的在于，提供在使用铝合金等软金属作为配合材料时，表现出优异的摩擦磨损特性的滑动部件用树脂组合物和滑动部件。
本发明人在反复进行了各种研究后发现，由在作为主要成分的聚对苯二甲酸丁二醇酯树脂中配合特定量的烃类蜡，磷酸盐、硫酸盐和碳酸盐中的任一种，苯氧基树脂和相容剂的树脂组合物构成的滑动部件表现出优异的摩擦磨损特性。
本发明是基于上述见解而完成的发明，其第一方面涉及一种滑动部件用树脂组合物，其特征在于，含有：1～10重量％的烃类蜡，0.1～3重量％的选自磷酸盐、硫酸盐和碳酸盐中的至少一种，1～20重量％的苯氧基树脂，0.1～5重量％的相容剂，其余部分为聚对苯二甲酸丁二醇酯树脂。
本发明的第二方面涉及一种在上述树脂组合物中配合1～15重量％的芳香族聚酰胺树脂或芳香族聚酯树脂而制成的滑动部件用树脂组合物。
本发明的第三方面涉及一种滑动部件，其特征在于：将上述滑动部件用树脂组合物成形而得到。
根据本发明，可提供在使用铝合金等软金属作为配合材料时，表现出优异的摩擦磨损特性的滑动部件用树脂组合物和滑动部件。
具体实施方式
下面，对本发明进行说明。首先，对滑动部件用树脂组合物进行 说明。本发明的滑动部件用树脂组合物是将烃类蜡，选自磷酸盐、硫酸盐和碳酸盐中的至少一种，苯氧基树脂，相容剂，和作为主要成分的聚对苯二甲酸丁二醇酯树脂(以下简称为“PBT”)配合而制成，优选还配合作为耐磨损填充材料的芳香族聚酰胺树脂或芳香族聚酯树脂而制成。
作为使用的烃类蜡，可举出石蜡、聚乙烯蜡、微晶蜡。这些烃类蜡具有降低摩擦系数的作用，同时能显著降低配合材料的损伤。
烃类蜡的配合量通常为1～10重量％、优选为3～7重量％、更优选为5～7重量％。当烃类蜡的配合量低于1重量％时，不能充分地有助于低摩擦性，而且得不到所期望的低摩擦特性。另外，当配合量超过10重量％时，成形性变差，而且得到的滑动部件的强度降低。
使用的磷酸盐、硫酸盐和碳酸盐，它们本身并未表现出润滑性，但通过将其配合到PBT和烃类蜡的混合物中，在与配合材料的滑动中，表现出促进含有PBT和烃类蜡的混合覆膜在配合材料表面的形成、提高在配合材料表面的保持性和提高耐久性的效果。
选自磷酸盐、硫酸盐和碳酸盐中的至少一种的配合量通常为0.1～3重量％、优选为0.5～2重量％。当配合量低于0.1重量％时，无法表现出含有PBT和烃类蜡的混合覆膜在配合材料表面的造膜性、在配合材料表面的保持性以及耐久性的效果。而当超过3重量％时，混合覆膜在配合材料表面的造膜性方面会产生问题，难以在配合材料表面形成良好的混合覆膜，结果将导致摩擦磨损特性恶化。
作为磷酸盐，可举出磷酸三锂、磷酸氢二锂、磷酸三钙、磷酸一氢钙等，优选磷酸三锂。作为硫酸盐，可举出硫酸钙、硫酸钡等，优选硫酸钡。作为碳酸盐，可举出碳酸锂、碳酸镁、碳酸钙、碳酸锶、碳酸钡等，优选碳酸锂和碳酸钙。
使用的苯氧基树脂是双酚A与表氯醇缩合而得到的线状聚合物，是以下述式表示的热塑性合成树脂。作为苯氧基树脂的具体例子，可以举出东都化成公司生产的“PHENO TOHTO(商品名)”。
[化学式1]
按照规定的比例将苯氧基树脂配合到上述烃类蜡、选自磷酸盐、硫酸盐和碳酸盐中的至少一种、和PBT的混合物中，由此，与后述的相容剂一起与PBT相容，具有提高滑动部件的耐磨损性和同时提高PBT的熔融粘度的效果，并提高成形时的组合物的成形性。
苯氧基树脂的配合量通常为1～20重量％、优选为5～15重量％、更优选为10～15重量％。当苯氧基树脂的配合量低于1重量％时，得不到充分的提高滑动部件的耐磨损性的效果。当配合量超过20重量％时，有可能在相对于配合材料的滑动中给配合材料表面造成损伤，同时得到的滑动部件的机械强度降低。
作为使用的相容剂，使用分子内具有环氧基的改性烯烃树脂。具体地说，可举出乙烯和甲基丙烯酸缩水甘油酯的共聚物以及作为第三成分的乙酸乙烯酯或丙烯酸甲酯再与该共聚物共聚的住友化学工业公司生产的“Bondfast(商品名)”，聚苯乙烯、聚甲基丙烯酸甲酯或丙烯腈-苯乙烯共聚物与乙烯和甲基丙烯酸缩水甘油酯的共聚物接枝的日本油脂公司生产的“ModiperA4000系列(商品名)”。改性烯烃树脂中的具有环氧基的共聚物成分(例如甲基丙烯酸缩水甘油酯)的含量通常为1～20重量％、优选为3～15重量％、更优选为6～12重量％。
相容剂与作为主要成分的PBT和同时配合的上述苯氧基树脂相容，表现出提高上述苯氧基树脂的耐磨损性的效果。另外，由于乙烯成分的存在，与上述的烃类蜡相容，改善了烃类蜡的分散性，表现出防止因配合烃类蜡而导致的成形物的剥离的效果。相容剂的配合量通常为0.1～5重量％，优选为1～3重量％。当配合量低于0.1重量％时，发挥不出上述的提高耐磨损性和成形性的效果；当配合量超过5重量％时，成形性的效果得到提高，但另一方面，却对耐磨损性带来了不良影响。
使用的PBT是对苯二酸或对苯二甲酸二甲酯与丁二醇缩聚而得到的热塑性树脂，具有下述特点。(1)摩擦系数小，且耐磨损性优异。(2)具有高熔点(225℃)。(3)耐化学药品性优异。(4)吸水率为0.1％以 下。PBT的配合量为树脂组合物的量减去PBT之外的配合成分的量之后的剩余量，优选为60～90重量％，更优选为65～80重量％。
作为使用的芳香族聚酰胺树脂，可举出间位型的聚间苯二甲酰间苯二胺树脂、对位型的聚对苯二甲酰对苯二胺树脂和共聚对苯二甲酰对苯二胺-对苯二甲酰3，4’-氧联苯二胺(co-poly-(paraphenylene/3，4′-oxydiphenylene terephthalamide)树脂。作为间位型的聚间苯二甲酰间苯二胺树脂的具体例子，可举出帝人公司生产的“Conex(商品名)”、杜邦公司生产的“Normex(商品名)”。作为对位型的聚对苯二甲酰对苯二胺树脂的具体例子，可举出杜邦公司生产的“Kevlar(商品名)”、帝人·Twaron公司生产的“Twaron(商品名)”。作为共聚对苯二甲酰对苯二胺-对苯二甲酰3，4’-氧联苯二胺树脂的具体例子，可举出帝人公司生产的“Technora(商品名)”。这些芳香族聚酰胺树脂以粉末、短纤维、浆料等形态使用。
作为使用的芳香族聚酯树脂，是具有以下述式表示的重复单元的氧苯甲酰聚酯，使用对羟基苯甲酸的均聚物(homopolymer)与对羟基苯甲酸、芳香族二羧酸和芳香族二醇的共聚物(copolymer)。特别优选对羟基苯甲酸的均聚物。这些树脂的晶体结构呈片状晶体结构，具有优异的自润滑性。作为芳香族聚酯树脂的具体例子，可举出住友化学工业公司生产的“Sumikasuper LCP(商品名)”。该芳香族聚酯树脂以粉末的形态使用。
[化学式2]
芳香族聚酰胺树脂或芳香族聚酯树脂发挥提高滑动部件的耐磨损性的效果。芳香族聚酰胺树脂或芳香族聚酯树脂的配合量优选为1～15重量％、更优选为5～15重量％。当配合量低于1重量％时，没有提高耐磨损性的效果；当配合量超过15重量％时，不仅对成形性造成不良影响，而且有可能导致成形品的强度降低。
在本发明中，为了进一步提高低摩擦性，可以在上述成分组成的树脂组合物中配合固体润滑剂或润滑油、高级脂肪酸等润滑油剂。作 为固体润滑剂，可举出石墨、氮化硼、四氟乙烯树脂、聚乙烯树脂等。作为润滑油，可举出发动机油、机器油等矿物油，蓖麻油等植物油，酯油、硅油等合成油等。作为高级脂肪酸，可举出肉豆蔻酸、棕榈酸、硬脂酸、山萮酸、褐煤酸等碳原子数为14以上的饱和脂肪酸，油酸、芥酸等碳原子数为18以上的不饱和脂肪酸。这些固体润滑剂或润滑油剂的配合量优选为1～5重量％。
滑动部件用树脂组合物可利用亨舍尔混合机、高速混合器(supermixer)、球磨机、回转式混合机(tumbler mixer)等混合机将上述各成分按照规定量混合而得到。
本发明的滑动部件是将上述滑动部件用树脂组合物成形而得到的。滑动部件用树脂组合物的成形可以采用利用注射成形机或挤出成形机直接成形的方法，也可以采用利用注射成形机或挤出成形机将由滑动部件用树脂组合物得到的颗粒(pellet)成形的方法。具体地说明后者的方法，将滑动部件用树脂组合物投入到料筒温度200～250℃、模头温度230～250℃、螺杆转数150～300rpm的挤出成形机中，制成带状的成形物，将该带状成形物切断、制成颗粒。以该颗粒作为成形原料，将该成形原料投入到调整为料筒温度200～260℃、模具温度60～80℃、喷嘴温度220～250℃、注射压力500～800kgf/cm2的注射成形机中，从而得到所期望的形状的成形物。
本发明的滑动部件在将铝合金等软金属作为滑动配合材料时，摩擦磨损特性特别优异，例如，在轴颈试验中，摩擦系数(稳定时)通常为0.18以下、优选为0.16以下，磨损量为15μm以下、优选为10μm以下。因而，适于用作办公·信息设备、电气设备、家电设备等的滑动轴承、滑动轴承装置、密封材料等滑动接触的滑动部件。
实施例
下面，根据实施例详细地说明本发明，但是，只要不超出本发明的主旨，本发明就不受限于下述的实施例。
实施例1～26：
作为实施例1～26，按照表2～8所示的配方将各成分在亨舍尔混合机中混合，得到混合物。将该混合物投入到料筒温度200～250℃、 模头温度240℃、螺杆转数200rpm的挤出成形机中，制成带状的成形物，将该带状成形物切断、制成颗粒。接着，将该颗粒投入到调整至料筒温度200～250℃、模具温度70℃、喷嘴温度240℃、注射压力600kgf/cm2的注射成形机的料斗中，制成内径10mm、外径14mm、长10mm的圆筒状试验片(滑动部件)。
比较例1～4：
作为比较例1～4，按照表9所示的配方将各成分在亨舍尔混合机中混合，得到混合物。按照与实施例1同样的方法，使用所得的混合物制成内径10mm、外径14mm、长10mm的圆筒状试验片(滑动部件)。
对按照上述实施例1～26和比较例1～4制成的圆筒状试验片实施轴颈试验，试验滑动性能。将试验条件示于表1。将滑动特性示于表2～9。另外，摩擦系数用从试验开始到转变为稳定时的阶段的摩擦系数表示，磨损量用试验结束后的圆筒状试验片(滑动部件)的尺寸变化量表示。另外，对于试验后的配合材料的表面状态的评价，用“○”表示看不到损伤，用“×”表示看到有损伤。
表1
| 滑动速度 | 20m/min |
| 负荷 | 5kgf |
| 配合材料 | 铝合金(JIS-H-4001，记号A5052) |
| 试验时间 | 24hr |
| 润滑 | 无润滑 |
表2
表3
表4
表5
表6
表7
表8
表9
表中，PBT使用东洋纺织公司生产的“PELPRENE N-1040(商品名)”，苯氧基树脂使用东都化成公司生产的“PHENO TOHTO YP50-P(商品名)”，作为相容剂的乙烯-甲基丙烯酸缩水甘油酯共聚物(甲基丙烯酸缩水甘油酯成分12重量％)使用住友化学工业公司生产的“Bondfast E(商品名)”，对苯二甲酰对苯二胺树脂使用帝人·Twaron公司生产的“Twaron5011(商品名)”，对羟基苯甲酸的均聚物使用住友化学工业公司生产的“Sumikasuper LCP-E101M(商品名)”。
根据上述结果，本发明的滑动部件均显示出良好的摩擦磨损特性。而且，试验后的配合材料表面没有发现任何损伤。而另一方面，将比 较例1和2的树脂组合物成形而得到的滑动部件，摩擦系数高、磨损量大、摩擦磨损特性差。另外，将比较例3和4的树脂组合物成形而得到的滑动部件，在实验刚开始后，摩擦系数急剧升高，在配合材料表面发现类似挠伤的损伤，因此中止了试验。
Claims (8)
1.一种滑动部件用树脂组合物，其特征在于，含有：
1～10重量％的烃类蜡，0.1～3重量％的选自磷酸盐、硫酸盐和碳酸盐中的至少一种，1～20重量％的苯氧基树脂，0.1～5重量％的相容剂，1～5重量％的固体润滑剂或润滑油或高级脂肪酸，其余部分为聚对苯二甲酸丁二醇酯树脂，
所述相容剂为分子内有环氧基的改性烯烃树脂。
2.一种滑动部件用树脂组合物，其特征在于，含有：
1～10重量％的烃类蜡，0.1～3重量％的选自磷酸盐、硫酸盐和碳酸盐中的至少一种，1～20重量％的苯氧基树脂，0.1～5重量％的相容剂，1～5重量％的固体润滑剂或润滑油或高级脂肪酸，1～15重量％的芳香族聚酰胺树脂或芳香族聚酯树脂，其余部分为聚对苯二甲酸丁二醇酯树脂，
所述相容剂为分子内有环氧基的改性烯烃树脂。
3.如权利要求1或2所述的滑动部件用树脂组合物，其特征在于：
烃类蜡为石蜡、聚乙烯蜡或微晶蜡。
4.如权利要求1或2所述的滑动部件用树脂组合物，其特征在于：
磷酸盐为磷酸三锂，硫酸盐为硫酸钡，碳酸盐为碳酸锂或碳酸钙。
5.如权利要求1或2所述的滑动部件用树脂组合物，其特征在于：
改性烯烃树脂为乙烯-甲基丙烯酸缩水甘油酯共聚物。
6.如权利要求2所述的滑动部件用树脂组合物，其特征在于：
芳香族聚酰胺树脂为聚间苯二甲酰间苯二胺树脂、聚对苯二甲酰对苯二胺树脂、或共聚对苯二甲酰对苯二胺-对苯二甲酰3，4’-氧联苯二胺树脂。
7.如权利要求2所述的滑动部件用树脂组合物，其特征在于：
芳香族聚酯树脂为对羟基苯甲酸的均聚物。
8.一种滑动部件，其特征在于：
将权利要求1～7中任一项所述的滑动部件用树脂组合物成形而得到。
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