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DE69013110T2 - Reibungsarme und verschleissfeste Formmasse aus Polyacetalharz und aus diesem Material hergestellte Gleitkörper. - Google Patents

Reibungsarme und verschleissfeste Formmasse aus Polyacetalharz und aus diesem Material hergestellte Gleitkörper.

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Publication number
DE69013110T2
DE69013110T2 DE69013110T DE69013110T DE69013110T2 DE 69013110 T2 DE69013110 T2 DE 69013110T2 DE 69013110 T DE69013110 T DE 69013110T DE 69013110 T DE69013110 T DE 69013110T DE 69013110 T2 DE69013110 T2 DE 69013110T2
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DE
Germany
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parts
weight
polyacetal
friction
particle diameter
Prior art date
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DE69013110T
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DE69013110D1 (de
Inventor
Toshihiko Endo
Osamu Kanoto
Nobuyuki Matsunaga
Katsunori Takayama
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
Polyplastics Co Ltd
Original Assignee
Polyplastics Co Ltd
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
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Publication date
Application filed by Polyplastics Co Ltd filed Critical Polyplastics Co Ltd
Application granted granted Critical
Publication of DE69013110D1 publication Critical patent/DE69013110D1/de
Publication of DE69013110T2 publication Critical patent/DE69013110T2/de
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    • C08—ORGANIC MACROMOLECULAR COMPOUNDS; THEIR PREPARATION OR CHEMICAL WORKING-UP; COMPOSITIONS BASED THEREON
    • C08L—COMPOSITIONS OF MACROMOLECULAR COMPOUNDS
    • C08L59/00—Compositions of polyacetals; Compositions of derivatives of polyacetals
    • C—CHEMISTRY; METALLURGY
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    • C08L59/00—Compositions of polyacetals; Compositions of derivatives of polyacetals
    • C08L59/02—Polyacetals containing polyoxymethylene sequences only
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Description

  • Die vorliegende Erfindung bezieht sich allgemein auf Polyacetal-Formmassen-Zusammensetzungen, die reibumgsarme und verschleißfeste Eigenschaften aufweisen, und auf geformte Gleitkörper (d.h. ""Verschleißteile" oder Lager), die aus ihnen gebildet werden.
  • Polyacetal-Harze sind aufgrund ihrer ausgeglichenen mechanischen Eigenschaften wohlbekannte technische Harze. Diesbezüglich weisen Polyacetal-Harze üblicherweise erwünschte Eigenschaften in Form ihrer Reibungs-/Abriebeigenschaften, elektrischen Eigenschaften und chemischen sowie Wärmebeständigkeit auf. Als ein Ergebnis werden Polyacetal-Harze in breitem Umfang als ein Material verwendet, aus dem Teile für Kraftfahrzeuge, elektrische und elektronische Vorrichtungen und dergleichen hergestellt werden. Die Eigenschaften jedoch, die von Polyacetal-Harzen für derartige Endanwendungen gefordert werden, benötigen kontinuierliche Verbesserungen aufgrund der speziellen Anwendungsbereiche.
  • Die Gleiteigenschaften von Polyacetal-Harzen sind Beispiele von Eigenschaften, die zuweilen verbessert werden müssen. Diesbezüglich umfassen die Gleiteigenschaften von Polyacetal- Harz nicht nur seine reibungsarmen Eigenschaften (bestimmt durch den Reibungskoeffizienten) und seine Abriebeigenschaften, sondern auch reibungsarme Geräuscheigenschaften (d.h. Quietschen). All diese Eigenschaften sind wichtig, wenn Polyacetal-Harze als Gleitkörper - d.h. eine Komponente oder Teil, die (das) eine Oberfläche aufweist, welche gegen eine Oberfläche einer anderen Komponente oder eines anderen Teils drückt - verwendet werden. Es kann deshalb abgeschätzt werden, daß alle derartigen Eigenschaften - d.h. reibungsarme und reibungsarme Geräuscheigenschaften, zusätzlich zur Abriebfestigkeit - wichtig sind, wenn Polyacetal-Harze als Verschleißteile verwendet werden.
  • Es wurden in der Vergangenheit verschiedene Techniken zur Verbesserung der Gleiteigenschaften von Polyacetal-Harzen angewendet. Zum Beispiel wurde vorgeschlagen, daß andere Harze wie Fluorharze oder Polyolefinharze, oder Schmieröle wie Fettsäureester, Siliconöle oder Mineralöle zu Polyacetal- Harzen gegeben werden können, um ihre Gleiteigenschaften zu verbessern. Einige Verbesserungen, z. B. Verbesserungen in den reibungsarmen Geräuscheigenschaften, werden durch Zugabe von Fluorharzen oder Polyolefinharzen zu einem Polyacetal- Basisharz erhalten. Diese Harze weisen jedoch typischerweise geringe Verträglichkeit mit dem Polyacetal-Basisharz auf und neigen daher zur Delaminierung auf der Oberfläche geformter Ggenstände, die aus derartigen Harz-Zusammensetzungen hergestellt werden. Zusätzlich kann die geringe Verträglichkeit der Harze in der Zusammensetzung Formwerkzeug-Abscheidungen während des Spritzgießens eines daraus geformten Teils bilden.
  • Auf ähnliche Weise ist die Zugabe von Schmierölen typischerweise wirksam, um die Reibungskoeffizienten zu vermindern, und um die Abriebfestigkeit geformter Gegenstände zu verbessern. Üblicherweise ist jedoch die Zugabe von Schmierölen unangebracht, um die reibungsarmen Geräusch-Eigenschaften des Verschleißteils zu verbessern. Verschiedene andere Probleme bestehen auch, wenn Schmieröle zu Polyacetal-Harzen gegeben werden, wie Extrusionsprobleme und "Ausbluten" des Schmieröls auf die Oberfläche der geformten Teile während der Anwendung.
  • So sind, trotzdem einige Verbesserungen mittels der oben beschriebenen Techniken gemäß dem Stand der Technik erreicht worden sind, weitere Verbesserungen bezüglich der reibungsarmen, reibungsarmen Geräusch-und Abriebeigenschaften für Gleitkörper notwendig, wobei die die andererseits erwünschten mechanischen/physikalischen Eigenschaften von Polyacetal- Harzen aufrechterhalten und/oder ausgeglichen werden sollen.
  • Allgemein ausgedrückt bezieht sich die vorliegende Erfindung auf Polyacetalharz-Formmassen-Zusammensetzungen und daraus geformte Teile, die wohl ausgeglichene reibumgsarme, reibungsarme Geräusch- und Abriebfestigkeits-Eigenschaften, Formbarkeit, geringe (falls überhaupt) Delaminierungsprobleme, befriedigende Oberflächehärte und Maschinenverarbeitbarkeit aufweisen. Die Zusammensetzungen der vorliegenden Erfindung werden durch Vermischen eines spezifischen Pfropf-Copolymers, eines Gleitmittels und eines anorganischen Pulvers, das spezifische Teilchengrößen-Begrenzungen aufweist, mit einem Polyacetal-Basisharz erhalten.
  • Spezifischer ist die vorliegende Erfindung in Polyacetalharz- Formmassen-Zusammensetzungen verkörpert, umfassend:
  • (A) 100 Gewichtsteile eines Polyacetal-Basisharzes
  • (B) zwischen 0,5 bis 40 Gewichtsteile eines verzweigten oder vernetzten Pfropf-Copolymers, welches ein Pfropf- Reaktionsprodukt ist aus (a) einem Olefin-Polymer und (b) einem Vinyl- oder Ether-Polymer;
  • (C) zwischen 0,1 bis 20 Gewichtsteile eines Gleitmittels und
  • (D) zwischen 0,5 und 30 Gew.-Teile eines anorganischen Pulvers mit einem mittleren Durchmesser von 50 um oder weniger und worin wenigstens 95 % der Teilchen einen Teilchendurchmesser von 100 um oder weniger haben.
  • Weitere Aspekte und Vorteile der vorliegenden Erfindung werden nach der sorgfältigen Betrachtung der ausführlichen Beschreibung der bevorzugten beispielhaften Ausführungsformen derselben klarer werden.
  • Es wird nachstehend auf die beigefügten Zeichnungen Bezug genommen.
  • Figur 1A ist eine Endansicht einer Führungswalze, die verwendet wird, um die Maschinenverarbeitbarkeit geformter Gegenstände der vorliegenden Erfindung gemäß den nachstehenden Beispielen zu beurteilen, und
  • Figur 1B ist eine Aufrißansicht der Führungswalze, die in Figur 1A abgebildet ist.
  • Das Polyacetal-Basisharz, das in den Zusammensetzungen der vorliegenden Erfindung verwendet werden kann, umfaßt sowohl Polyacetal-Homopolymere als auch Polyacetal-Copolymere, die ein Polymergerüst haben, das hauptsächlich aus repetierenden Oxymethylen-Struktureinheiten besteht. Zusätzlich können Harze, die durch Modifizierung von Polyacetal durch Vernetzen oder Pfropfen mittels wohlbekannter Techniken hergestellt werden, als die Basisharze verwendet werden. Der Polymerisationsgrad für das Polyacetal-Basisharz ist nicht speziell eingeschränkt, vorausgesetzt, daß die Formbarkeit des Harzes nicht beeinflußt wird.
  • Die Pfropf-Copolymer-Komponente, die in den Zusammensetzungen der vorliegenden Erfindung verwendet werden kann, umfaßt Copolymere, die durch Pfropfpolymerisation eines (a) Olefin- Polymers und (b) eines Vinyl- und/oder Ether-Polymers gebildet werden, um so eine verzweigte oder vernetzte Struktur zu bilden.
  • Beispiele des Olefin-Polymers umfassen Homopolymere wie Polyethylen, Polypropylen und Polybutylen und Copolymere, die derartige Homopolymere als Hauptkomponenten aufweisen. Beispiele von Olefin-Copolymeren, auf welche das Vinyl- und/oder Ether-Polymer gepfropft werden kann, umfassen Ethylen/Propylen-Copolymere, Ethylen/1-Buten-Copolymere und Copolymere, die Ethylen und einen Glycidylester einer α,β-ungesättigten Säure (z.B. Glycidylacrylat, Glycidylmethacrylat und Glycidylethacrylat) umfassen. Unter ihnen werden Polyethylen und Copolymere umfassend Ethylen und Glycidylester einer α,β- ungesättigten Säure (insbesondere Ethylen/Glycidylmethacrylat) am meisten bevorzugt.
  • Das Polymer, das auf das Olefin-Polymer-Gerüst gepropft wird, umfaßt wenigstens ein Polymer, ausgewählt aus den nachstehend erwähnten Vinyl- und Ether-Polymeren. Beispiele von Vinyl- Polymeren umfassen Polymethylmethacrylat, Polyethylacrylat, Polybutylacrylat, Poly-2-ethylhexylacrylat, Polystyrol, Polyacrylnitril, Acrylnitril/Styrol-Copolymere, Butylacrylat/- Methylmethacrylat-Copolymere und Butylacrylat/Styrol-Copolymere. Beispiele von Ether-Polymeren umfassen Polyethylenoxid, Polytrimethylenoxid und Polypropylenoxid. Bevorzugte Beispiele sind Polymethylmethacrylat, Acrylnitril/Styrol-Copolymere und Polyethylenoxid. Ein Pfropf-Copolymer, das durch Pfropfen von Polymethylmethacrylat oder eines Acrylnitril/Styrol- Copolymers auf Polyethylen erhalten wird, ist insbesondere bevorzugt.
  • Die in den Zusammensetzungen der vorliegenden Erfindung verwendete Pfropf-Copolymer-Komponente ist somit insbesonders durch ein Olefin-Polymer-Gerüst und ein darauf gepfropftes Vinyl-Polymer oder Ether-Polymer gekennzeichnet. So werden die Vinyl- und Ether-Polymere nicht getrennt verwendet, sondern werden stattdessen auf das Olefin-Gerüst an wenigstens einer Seite unter Bildung einer verzweigten oder vernetzten polymeren Struktur gepfropft. Die durch das Pfropf-Copolymer erreichten Wirkungen können nicht einfach durch Zugabe einer von beiden oder beider Copolymer-Komponenten zu dem Polyacetal-Basisharz erreicht werden.
  • Das Pfropf-Copolymer, das in den Zusammensetzungen der Erfindung verwendet werden kann, kann am einfachsten durch wohl bekannte radikalische Reaktionstechniken hergestellt werden. Zum Beispiel kann das Pfropf-Copolymer durch Zugabe eines radikalischen Katalysators zu Monomeren, die die Polymer- Komponenten bilden, und anschließender Durchführung des Pfropfens durch Kneten der Monomer-Komponenten hergestellt werden. Alternativ kann ein radikalischer Katalysator wie ein Peroxid zu einem der Polymere unter Bildung freier Radikale zugefügt werden, mit anschließendem Schmelz-Kneten der Mischung mit der anderen Komponente. Das Verhältnis der Olefin- Polymer-Komponente zu der darauf gepfropften Vinyl- und/oder Ether-Polymer-Komponente, um so das Pfropf-Copolymer zu bilden, liegt vorzugsweise zwischen 95:5 und 5:95, erwünschterweise zwischen 80:20 und 20:80, und noch erwünschterweise zwischen 60:40 und 40:60.
  • Die Menge der Pfropf-Copolymer-Komponente beträgt am bevorzugsten zwischen 0,5 und 40 Gewichtsteilen und erwünschterweise zwischen 1 und 30 Gewichtsteilen pro 100 Gewichtsteile des Polyacetal-Basisharzes. Sofern die Menge an Pfropf-Copolymer-Komponente äußerst gering ist, können die Gleiteigenschaften, insbesondere reibungsarme Geräusch-Eigenschaften, nicht erreicht werden. Sofern die Menge an Pfropf-Copolymer- Komponente äußerst hoch ist, werden jedoch die mechanischen Eigenschaften (wie Festigkeit) auf schädliche Weise beeinträchtigt.
  • Die Gleitmittel-Komponente, die in den Zusammensetzungen der vorliegenden Erfindung verwendet werden kann, umfaßt alle wohlbekannten Gleitmittel, die bei Raumtemperatur flüssig sind, oder wenigstens bei der Extrusionstemperatur des Harzes flüssig sind. Beispiele umfassen Mineralöle wie Spindelöl, Kältemaschinenöl, Turbinenöl, Maschinenöl, Zylinderöl, Getriebeöl und Paraffinöl, Kohlenwasserstoffe wie flüssiges Paraffin, Paraffinwachs und Polyethylenwachs; Fettsäuren wie Laurinsäure, Myristinsäure, Palmitinsäure, Stearinsäure, Arachidinsäure, Behensäure und Montansäure, Alkohole wie Hexylalkohol, Octylalkohol, Cetylalkohol, Stearylalkohol, Behenylalkohol, Glycole, Glycerin, Polyglycerin und Pentaerythrit; Fettsäureester wie solche der obigen Fettsäuren mit den obigen Alkoholen wie Stearylstearat, Behenylbehenat, Pentaerythrittristearat, Pentaerythrittetrastearat, Glycerinmonostearat und Glycerinmonobehenat; Fettsäureamide wie Stearamid, Palmitamid, Oleoamid, Methylenbisstearamid, Ethylenbisstearamid; metallische Seifen wie Calciumstearat, Zinkstearat und Magnesiumstearat; natürliche Wachse wie Montanwachs und Siliconöle.
  • Es wird wenigstens ein Gleitmittel (vorzugsweise ausgewählt aus den oben erwähnten Gleitmitteln) verwendet. Aufgrund der leichten Handhabung, Verarbeitbarkeit, reibumgsarmen und abriebfesten Eigenschaften, mechanischen Eigenschaften und dergleichen sind paraffinische Öle, Fettsäuren, Fettsäureester und Siliconöle am meisten erwünscht. Insbesondere werden Fettsäureester mit einer Gesamt-Kohlenstoffatomzahl von wenigstens 20 und Siliconöle besonders bevorzugt.
  • Die Menge der Gleitmittel-Komponente in den Zusammensetzungen der Erfindung beträgt zwischen 0,1 und 20 Gewichtsteilen pro 100 Gewichtsteile des Polyacetal-Basisharzes. Beträgt diese Menge weniger als 0,1 Gewichtsteile, kann keine Verbesserung in den Gleitfähigkeitseigenschaften erreicht werden. Beträgt andererseits diese Menge mehr als 20 Gewichtsteile, werden gewöhnlich die anderen wünschenswerten Eigenschaften des Polyacetal-Basisharzes beeinträchtigt werden. Vorzugsweise liegt das Gleitmittel in den Zusammensetzungen der vorliegenden Erfindung in einer Menge von 0,5 und 10 Gewichtsteilen vor.
  • Die Zugabe des Pfropf-Copolymers und des Gleitmittels zu dem Polyacetal-Basisharz verbessert in bedeutendem Maße die reibungsarmen und abriebfesten Eigenschaften der Polyacetal- Zusammensetzungen. Die Oberflächenhärte der geformten Gegenstände nimmt jedoch ab, wenn die Pfropf-Copolymere und Gleitmittel als Additive für Polyacetal-Harze verwendet werden. Als ein Ergebnis ergibt sich, daß die Verwendung einer derartigen Kombination beschränkte Anwendbarkeit für spezielle Gleitkörper hat. Zusätzlich neigen die geformten Gegenstände einer derartigen Zusammensetzung zu einer schwierigen maschinellen Verarbeitung. Weiterhin wurde gefunden, daß, wenn eine Kombination des Pfropf-Copolymers und eine relativ große Menge des Gleitmittels zum Polyacetal-Basisharz gegeben werden, die geformten Gegenstände zur Delaminierung unter bestimmten Formbildungsbedingungen neigen.
  • Die Zusammensetzungen der Erfindung sind insbesondere dadurch gekennzeichnet, daß ein anorganisches Pulver mit spezifischen Teilchendurchmessern zu den oben beschriebenen Komponenten gegeben wird. Diesbezüglich wurde gefunden, daß vier notwendige Komponenten der vorliegenden Erfindung - nämlich ein Polyacetal-Basisharz, ein Pfropf-Copolymer, ein Gleitmittel und ein anorganisches Pulver - unter Bildung einer Polyacetalharz-Zusammensetzung vermischt werden. Es kann somit ein Gleitkörper mit ausgezeichneten Gleiteigenschaften, Formbarkeit, Maschinenverarbeitbarkeit und anderen physikalischen Eigenschaften erhalten werden, wenn er aus den Polyacetal- Zusammensetzungen der Erfindung geformt wird. Das für diesen Zweck verwendete anorganische Pulver ist eines, das einen mittleren Teilchendurchinesser von 50 um oder weniger aufweist, und worin wenigstens 95 % der Teilchen einen Teilchendurchmesser von 100 um oder weniger aufweisen. Diesbezüglich ist zu sagen, daß, wenn der Teilchendurchmesser des anorganischen Pulvers zunimmt, das Pulver Ungleichmäßigkeiten auf der Oberfläche der geformten Gleitkörper bildet, wodurch die Oberflächenrauhigkeit des Gegenstandes zunimmt, die das Gegenmaterial, an welchem der Gleitkörper gleitet, beschädigen kann.
  • Obwohl der Typ des verwendeten anorganischen Pulvers nicht besonders eingeschränkt ist, umfassen spezifisch bevorzugte Beispiele Calciumcarbonat, Magnesiumcarbonat, Talcum, Siliciumdioxid, Ton, Kaolin, Diatomeenerde, Perlit, Bentonit, Feldspat, Kohlenstoff und weißen Kohlenstoff. Es ist insbesondere erwünscht, wenigstens einen Teil, ausgewahlt aus der Gruppe bestehend aus Calciumcarbonat, Talcum, Siliciumdioxid, Ton, Glimmer und Kohlenstoff zu verwenden.
  • Die Menge des anorganischen Pulvers beträgt vorzugsweise 0,5 und 30 Gewichtsteile pro 100 Gewichtsteile des Polyacetal- Basisharzes. Wenn die Menge des anorganischen Pulvers weniger als 0,5 Gewichtsteile beträgt, lassen sich geringe (wenn überhaupt) Verbesserungen der Oberflächenhärte und Maschinenverarbeitbarkeit ("mechanability") beobachten. Wenn es andererseits in Mengen von mehr als 30 Gewichtsteilen vorliegt, werden die Gleitfähigkeits-Eigenschaften gewöhnlich negativ beeinflußt. Zusätzlich kann anorganisches Pulver im Überschuß in den Polyacetal-Zusammensetzungen, die Oberfläche der geformten Gegenstände in einem unerwünschten Maß aufrauhen, wie oben kurz erwähnt.
  • Die Zusammensetzungen der vorliegenden Erfindung sind besonders dadurch gekennzeichnet, daß ein Polyacetalharz von ausgezeichneter Leistungsfähigkeit und mit ausgeglichenen Eigenschaften, Formbarkeit, Oberflächeneigenschaften (Härte und Delaminierung) und Maschinenverarbeitbarkeit durch Zugabe einer Kombination eines bestimmten Pfropf-Copolymers mit einem Gleitmittel und einem bestimmten anorganischen Pulver zu einem Polyacetal-Basisharz erhalten werden kann.
  • Obwohl die Zugabe eines "steifen" anorganischen Materials üblicherweise die Gleitfähigkeitseigenschaften von geformten Gegenständen negativ beeinflußt, wie reibumgsarme und verschleißfeste Eigenschaften, wurde unerwarteterweise gefunden, daß teilchenförmige anorganische Pulver mit Teilchendurchmessern wie vorstehend spezifiziert (insbesondere feine teilchenförmige Materialien umfassend Calciumcarbonat, Talcum, Siliciumdioxid, Ton, Glimmer oder Kohlenstoff), die Gleiteigenschaften der Polyacetal-Zusammensetzungen nicht negativ beeinflussen.
  • Die Zusammensetzungen der Erfindung weisen somit ausgezeichnete Gleiteigenschaften auf, die für die Anwendung als Bandführungen, die z.B. in Video-Bandaufnahmegeräten verwendet werden, notwenig sind. Zusätzlich sind geformte Gegenstände, die aus den Zusammensetzungen der vorliegenden Erfindung gebildet werden, leicht maschinell verarbeitbar, so daß bestimmte Dimensionen und/oder bestimmte Formen, die allgemein für Gleitkörper notwendig sind, bereitgestellt werden können.
  • Andere Additive können in die Zusammensetzungen der vorliegenden Erfindung eingebaut werden, wie es für spezifische Endanwendungen wünschenswert sein kann. Beispiele für derartiger Additive umfassen Farbstoffe, Formentrennmittel (andere als die oben erwähnten Gleitmittel), Nukleierungshilfsmittel, Antistatika, oberflächenaktive Reagentien und Polymere (andere als die oben erwähnten Pfropf-Copolymere). Es ist auch möglich, wenigstens einen anorganischen, organischen, metallischen oder dergleichen, faserigen oder flockigen Füllstoff oder andere teilchenförmige Füllstoffe zu den Zusammensetzungen der vorliegenden Erfindung zu geben, vorausgesetzt, daß die vorteilhaften Eigenschaften nicht negativ beeinflußt werden.
  • Die Zusammensetzungen gemäß der vorliegenden Erfindung können auf einfache Weise mittels bekannter Techniken, die allgemein zur Herstellung gebräuchlicher Harz-Zusammensetzungen verwendet worden sind, hergestellt werden. Z.B. können die Bestandteile zuerst vermischt und dann geknetet und in einem Einschnecken- oder Doppelschnecken-Extruder zur Herstellung von Pellets extrudiert werden. Die Pellets können dann unter Bildung geformter Gleitkörper geformt werden. Alternativ können Pellets, die verschiedene Zusammensetzungen aufweisen, als ein Masterbatch mit einer bestimmten Menge derartiger Pellets, die mit anderen Komponenten vermischt werden und dann unter Bildung von Gleitkörpern geformt werden, hergestellt werden.
  • Beim der Herstellung der Zusammensetzungen gemäß der vorliegenden Erfindung ist es äußerst wünschenswert, die Dispergierbarkeit der Additive zu verbessern, wobei wenigstens ein Teil des Polyacetalharzes zu einem Pulver vermahlen wird, welches dann mit den anderen Komponenten vermischt wird. Die so erhaltene Mischung kann dann extrudiert werden, um Pellets und/oder einen endgültigen geformten Gegenstand zu bilden.
  • Bei der Verwendung eines flüssigen Gleitmittels wird die Pfropf-Copolymer-Komponente vorzugsweise mit dem Gleitmittel durch Vormischen imprägniert. Die vorgemischten Komponenten können dann mit dem Polyacetal-Basisharz geknetet und extrudiert werden. Solches Vormischen ist besonders hinsichtlich der Leichtigkeit, mit der die Zusammensetzungen der vorliegenden Erfindung hergestellt werden können, wenn flüssige Gleitmittel-Komponenten verwendet werden, wünschenswert.
  • Die Polyacetalharz-Zusammensetzungen gemäß der vorliegenden Erfindung weisen ausgezeichnete Gleiteigenschaften (einschließlich reibungsarmen, reibungsarmen Geräusch- und abriebfesten Eigenschaften) auf, zusätzlich zu bedeutsam verbesserten Oberflächenhärte- und Maschinenverarbeitbarkeits- Eigenschaften. Darüber hinaus zeigen geformte Gleitkörper, die aus den Zusammensetzungen der vorliegenden Erfindung geformt wurden, bedeutsam reduzierte Oberflächen-Delaminierung und insgesamt mehr wünschenswerte Eigenschaften für die Verwendung als ein Gleitkörper auf. Die Zusammensetzungen der vorliegenden Erfindung sind leicht extrudierbar und formbar und unterliegen nicht bedeutsamer Trennung, "Ausbluten" und dgl. der Komponenten auf die Oberfläche des sich ergebenden geformten Gegenstandes.
  • Weitere Aspekte und Vorteile der vorliegenden Erfindung werden aus den folgenden, nicht einschränkenden Beispielen ersichtlich.
    • Beispiele
  • Die in den folgenden Beispielen verwendeten Daten wurden unter Verwendung der folgenden Techniken erhalten:
    • 1. Aussehen der Oberfläche eines Formteils
  • Es wurden Teststücke für die Bestimmung (50 mm x 50 mm x 1 mm, Zentral-Anguß-System) unter den in Tabelle 1 aufgeführten Formbildungsbedingungen geformt, um den Delaminierungszustand ihrer Oberflächen (insbesondere nahe dem Anguß) unter Verwendung der folgenden qualitativen Bewertungen zu bestimmen: (gut) (gering)
  • keine E Delaminierung T bedeutsam Tabelle A Formbildungsbedingungen Zylindertemperatur (ºC) Einspritzdruck (kg/cm²)* Einspritzgeschwindigkeit (m/min) [* 1 kg/cm² = etwa 100 kPa]
    • 2. Maschinenverarbeitbarkeit
  • Es wurde eine wie in Figur 1 gezeigte Führungswalze hergestellt und bei 140 ºC während 3 Stunden gealtert. Ein inneres Gleitteil der Walze wurde mit einer feinen Drehmaschine maschinell bearbeitet. Das Aussehen (Abgraten und Abschleifen) der Maschineninnenseite wurde dann unter einein Elektronenmikroskop (x 2000) betrachtet und gemäß den folgenden Bewertungen bestimmt. (gut) (gering)
  • keine E Abgraten/Abschleifen T bedeutsam
    • 3. Vickers-Härte
  • Die Oberfläche der reibenden Seite eines Formteils (ein zylindrisches Formteil mit einem Innendurchmesser von 20 mm und einem Außendurchmesser von 25,6 mm) für den Reibungs- und Abriebtest wurde mit einem microVickers-Härtemeßgerät (hergestellt von Matsuzawa Seiki) gemessen. Die größeren Zahlen geben ein härteres Formteil an.
    • 4. Reibungskoeffizient und spezifischer Abriebverschleiß
  • Der Reibungskoeffizient und der spezifische Abriebverschleiß wurden mit einem Suzuki Reibungs- und Abrieb-Testgerät unter einem Druck von 0,9 kg/cm², einer linearen Geschwindigkeit von 180 mm/s und einer Kontaktfläche von 2,0 cm² unter Verwendung eines gewöhnlichen Polyacetalharzes (Duracon M 90-02 Polyacetal, ein Produkt von Polyplastics Co., Ltd.) als dem Gegenkörper gemessen.
  • Die als die Komponente B verwendeten Substanzen und deren Bestandteile sind die folgenden, und sie sind in den Tabellen 1 und 2 in Form von Abkürzungen aufgeführt.
  • (a) PE: Polyethylen
  • (a) E/GMA: Ethylen/Glycidylmethacrylat (85:15)-Copolymer
  • (b) PMMA: Polymethylmethacrylat
  • (b) AN/S: Acrylnitril/Styrol-Copolymer
  • (B) PE-g-PMMA: Pfropf-Copolymer des PE (50) mit PMMA (50)
  • (B) PE-g-AN/S: Pfropf-Copolymer des PE (50) mit AN/S (50)
  • (B) E/GMA-g-PMMA: Pfropf-Copolymer des E/GMA (70) mit PMMA (30)
    • Beispiele 1 bis 15 und Vergleichsbeispiele 1 bis 13
  • Ein Polyacetalharz Duracon polyacetal, ein Produkt der Polyplastics Co., Ltd., wurde mit einem Pfropf-Copolymer als Komponente (B), einem Gleitmittel als Komponente (C) und einem anorganischen Pulver als Komponente (D) in den in der Tabelle 1 spezifizierten Verhältnissen vermischt. Die Mischung wurde in der Schmelze mit einem Doppelschnecken-Extruder geknetet und ergab eine granulierte Zusammensetzung. Ein Teststück wurde durch Spritzgießen der Pellets hergestellt und untersucht. Tabelle 1 gibt die Ergebnisse an.
  • Zum Vergleich wurden in Tabelle 2 aufgeführte Zusammensetzungen, die unter Weglassen einer oder zweier Komponenten aus dem Pfropf-Copolymer (B), Gleitmittel (C) und anorganischem Pulver (D) hergestellt wurden, und eine Zusammensetzung, die unter Verwendung von einem anorganischen Pulver mit einem großen Teilchendurchmesser als Komponente (D) hergestellt wurde, auf die gleiche Weise untersucht. Die Ergebnisse derartiger Vergleiche sind in der Tabelle 2 aufgeführt. Tabelle 1 Beispiel Nr. Bewertung Polyacetalharz (Gew.-Teile) PE-g-PMMA (Gew.-Teile) PE-g-AN/S (Gew.-Teile) E/GMA-g-PMMA (Gew.-Teile) Paraffinöl (Gew.-Teile) Stearylstearat (Gew.-Teile) Glycerinmonobehenat (Gew.-Teile) Siliconöl (Gew.-Teile) Calciumcarbonat (mittlerer Durchmesser 3 um&spplus;¹ (Gew.-Teile) Calciumcarbonat (mittlerer Durchmesser 20 um&spplus;² (Gew.-Teile) Calciumcarbonat (mittlerer Durchmesser 70 um&spplus;³ (Gew.-Teile) Talcum (mittlerer Durchmesser 3 um&spplus;&sup4; (Gew.-Teile) Siliciumdioxid (mittlerer Durchmesser 2 um&spplus;&sup5; (Gew.-Teile) Ruß (mittlerer Durchmesser 30 nm (Gew.-Teile) Aussehen der Oberfläche des Formteils (A) Aussehen der Oberfläche des Formteils (B) Maschinenverarbeitbarkeit Vickers-Härte Reibungs- und Abriebeigenschaften dynamischer Reibungskoeffizient spezifischer Abriebverschleiß Testmaterial (mm³/kg km) Gegenmaterial (mm³/kg km)
  • +1: Teilchendurchmesser &le; 50 um: 99 % < ; +2: Teilchendurchmesser &le; 100 um: 95 % ; +3: Teilchendurchmesser &le; 100 um: 92 % ;
  • +4: Teilchendurchmesser &le; 100 um: 99 % < ; &le; 50 um: 96 %; +5: &le; Teilchendurchmesser &le; 100 um: 99 % < ; &le; 50 um: 97 % Fortsetzung von Tabelle 1 Beispiel Nr. Bewertung Polyacetalharz (Gew.-Teile) PE-g-PMMA (Gew.-Teile) PE-g-AN/S (Gew.-Teile) E/GMA-g-PMMA (Gew.-Teile) Paraffinöl (Gew.-Teile) Stearylstearat (Gew.-Teile) Glycerinmonobehenat (Gew.-Teile) Siliconöl (Gew.-Teile) Calciumcarbonat (mittlerer Durchmesser 3 um&spplus;¹ (Gew.-Teile) Calciumcarbonat (mittlerer Durchmesser 20 um&spplus;² (Gew.-Teile) Calciumcarbonat (mittlerer Durchmesser 70 um&spplus;³ (Gew.-Teile) Talcum (mittlerer Durchmesser 3 um&spplus;&sup4; (Gew.-Teile) Siliciumdioxid (mittlerer Durchmesser 2 um&spplus;&sup5; (Gew.-Teile) Ruß (mittlerer Durchmesser 30 nm (Gew.-Teile) Aussehen der Oberfläche des Formteils (A) Aussehen der Oberfläche des Formteils (B) Maschinenverarbeitbarkeit Vickers-Härte Reibungs- und Abriebeigenschaften dynamischer Reibungskoeffizient spezifischer Abriebverschleiß Testmaterial (mm³/kg km) Gegenmaterial (mm³/kg km)
  • +1: Teilchendurchmesser &le; 50 um: 99 % < ; +2: Teilchendurchmesser &le; 100 um: 98 % ; &le; 50 um: 95 % ;+3: Teilchendurchmesser &le; 100 um: 92 % ;
  • +4: Teilchendurchmesser &le; 100 um: 99 % < ; &le; 50 um: 96 %; +5: &le; Teilchendurchmesser &le; 100 um: 99 % < ; &le; 50 um: 97 % Tabelle 2 Vergleichsbeispiel Nr. Bewertung Polyacetalharz (Gew.-Teile) PE-g-PMMA (Gew.-Teile) PE-g-AN/S (Gew.-Teile) E/GMA-g-PMMA (Gew.-Teile) Paraffinöl (Gew.-Teile) Stearylstearat (Gew.-Teile) Glycerinmonobehenat (Gew.-Teile) Siliconöl (Gew.-Teile) Calciumcarbonat (mittlerer Durchmesser 3 um&spplus;¹ (Gew.-Teile) Calciumcarbonat (mittlerer Durchmesser 20 um&spplus;² (Gew.-Teile) Calciumcarbonat (mittlerer Durchmesser 70 um&spplus;³ (Gew.-Teile) Talcum (mittlerer Durchmesser 3 um&spplus;&sup4; (Gew.-Teile) Siliciumdioxid (mittlerer Durchmesser 2 um&spplus;&sup5; (Gew.-Teile) Ruß (mittlerer Durchmesser 30 nm (Gew.-Teile) Aussehen der Oberfläche des Formteils (A) Aussehen der Oberfläche des Formteils (B) Maschinenverarbeitbarkeit Vickers-Härte Reibungs- und Abriebeigenschaften dynamischer Reibungskoeffizient spezifischer Abriebverschleiß Testmaterial (mm³/kg km) Gegenmaterial (mm³/kg km)
  • +1: Teilchendurchmesser &le; 50 um: 99 % < ; +2: Teilchendurchmesser &le; 100 um: 98 % ; &le; 50 um: 95% ;+3: Teilchendurchmesser &le; 100 um: 92 % ;
  • +4: Teilchendurchmesser &le; 100 um: 99 % < ; &le; 50 um: 96 %; +5: &le; Teilchendurchmesser &le; 100 um: 99 % < ; &le; 50 um: 97 % Fortsetzung von Tabelle 2 Vergleichsbeispiel Nr. Bewertung Polyacetalharz (Gew.-Teile) PE-g-PMMA (Gew.-Teile) PE-g-AN/S (Gew.-Teile) E/GMA-g-PMMA (Gew.-Teile) Paraffinöl (Gew.-Teile) Stearylstearat (Gew.-Teile) Glycerinmonobehenat (Gew.-Teile) Siliconöl (Gew.-Teile) Calciumcarbonat (mittlerer Durchmesser 3 um&spplus;¹ (Gew.-Teile) Calciumcarbonat (mittlerer Durchmesser 20 um&spplus;² (Gew.-Teile) Calciumcarbonat (mittlerer Durchmesser 70 um&spplus;³ (Gew.-Teile) Talcum (mittlerer Durchmesser 3 um&spplus;&sup4; (Gew.-Teile) Siliciumdioxid (mittlerer Durchmesser 2 um&spplus;&sup5; (Gew.-Teile) Ruß (mittlerer Durchmesser 30 nm (Gew.-Teile) Aussehen der Oberfläche des Formteils (A) Aussehen der Oberfläche des Formteils (B) Maschinenverarbeitbarkeit Vickers-Härte Reibungs- und Abriebeigenschaften dynamischer Reibungskoeffizient spezifischer Abriebverschleiß Testmaterial (mm³/kg km) Gegenmaterial (mm³/kg km)
  • +1: Teilchendurchmesser &le; 50 um: 99 % < ; +2: Teilchendurchmesser &le; 100 um: 98 % ; &le; 50 um: 95% ;+3: Teilchendurchmesser &le; 100 um: 92 % ;
  • +4: Teilchendurchmesser &le; 100 um: 99 % < ; &le; 50 um: 96 %; +5: &le; Teilchendurchmesser &le; 100 um: 99 % < ; &le; 50 um: 97 %
  • Während die Erfindung in Verbindung mit dem beschrieben worden ist, was als praktischste und bevorzugte Ausführungsform zur Zeit angesehen wird, sollte verstanden werden, daß die Erfindung nicht auf diese offenbarte Ausführungsform beschränkt sein soll, sondern daß sie im Gegenteil verschiedene Modifikationen und gleichwertige Anordnungen im Sinn und Bereich der beigefügten Ansprüche umfaßt.

Claims (10)

1. Polyacetal-Formmassen-Zusammensetzung, die reibumgsarme und verschleißfeste Eigenschaften aufweist, umfassend:
(A) 100 Gew.-Teile eines Polyacetal-Grundharzes;
(B) zwischen 0,5 und 40 Gew.-Teile eines verzweigten oder vernetzten Pfropf-Copolymers, welches ein Produkt einer Pfropfreaktion aus (a) einem Olefin-Polymer und (b) einem Vinyl- oder Ether-Polymer ist;
(C) zwischen 0,1 und 20 Gew.-Teile eines Gleitmittels;
(D) zwischen 0,5 und 30 Gew.-Teile eines anorganischen Pulvers mit einem mittleren Durchmesser von 50 um oder weniger und worin wenigstens 95 % der Teilchen einen Teilchendurchmesser von 100 um oder weniger haben.
2. Polyacetalharz-Zusammensetzung gemäß Anspruch 1, worin das Pfropf-Copolymer das Produkt der Pfropfreaktion von (a) Polyethylen und (b) Polymethylmethacrylat oder Acrylnitril/Styrol-Copolymer ist.
3. Polyacetalharz-Zusammensetzung gemäß Anspruch 1 oder 2, worin das anorganische Pulver wenigstens eines ist, ausgewählt aus der Gruppe bestehend aus Calciumcarbonat, Talcum, Siliciumdioxid, Ton, Glimmer und Kohlenstoffpulvern.
4. Polyacetalharz-Zusammensetzung gemäß irgendeinem der vorhergehenden Ansprüche, worin der mittlere Teilchendurchmesser des anorganischen Pulvers 10 um oder weniger ist.
5. Polyacetalharz-Zusammensetzung gemäß irgendeinem der vorhergehenden Ansprüche, worin das Gleitmittel wenigstens eines ist, ausgewählt aus der Gruppe bestehend aus Paraffinölen, Fettsäuren und Estern von Fettsäuren und Siliconölen.
6. Geformter Gleitkörper umfassend eine reibungsarme und verschleißfeste Polyacetalharz-Zusammensetzung gemäß irgendeinem der vorhergehenden Ansprüche.
7. Gleitkörper gemäß Anspruch 6, worin das Pfropf-Copolymer das Produkt der Pfropfreaktion aus (a) Polyethylen und (b) Polymethylmethacrylat oder Acrylnitril/Styrol-Copolymer ist.
8. Gleitkörper gemäß Anspruch 6 oder 7, worin das anorganische Pulver wenigstens eines ist, ausgewählt aus der Gruppe bestehend aus Calciumcarbonat, Talcum, Siliciumdioxid, Ton, Glimmer und Kohlenstoffpulvern.
9. Gleitkörper gemäß irgendeinem der Ansprüche 6 bis 8, worin der mittlere Teilchendurchmesser des anorganischen Pulvers 10 um oder weniger ist.
10. Gleitkörper gemäß irgendeinem der Ansprüche 6 bis 9, worin das Gleitmittel wenigstens eines ist, ausgewählt aus der Gruppe bestehend aus Paraffinölen, Fettsäuren und Estern von Fettsäuren und Siliconölen.
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