JP2006045413A - Polyamide resin composition excellent in slidability - Google Patents
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Abstract
【課題】 優れた機械的強度と摺動特性、特に高い限界PV値に代表される優れる摩擦・磨耗特性を有する成形材料を提供する。
【解決手段】 (A)パラキシリレンジアミン15〜45モル%およびメタキシリレンジアミン85〜55モル%からなる混合キシリレンジアミンとα、ω−直鎖脂肪族二塩基酸から得られるポリアミド樹脂、(B)繊維状強化材、および(C)固体潤滑剤を含有し、(A)+(B)+(C)の合計重量に対し、(B)が8〜65重量%、(C)が8〜30重量%である摺動性に優れたポリアミド樹脂組成物。
【選択図】 なし
PROBLEM TO BE SOLVED: To provide a molding material having excellent mechanical strength and sliding characteristics, particularly excellent friction and wear characteristics represented by a high limit PV value.
(A) A polyamide resin obtained from a mixed xylylenediamine composed of 15 to 45 mol% of paraxylylenediamine and 85 to 55 mol% of metaxylylenediamine and an α, ω-linear aliphatic dibasic acid, (B) contains a fibrous reinforcing material and (C) a solid lubricant, and (B) is 8 to 65% by weight, and (C) is based on the total weight of (A) + (B) + (C). A polyamide resin composition having an excellent sliding property of 8 to 30% by weight.
[Selection figure] None
Description
本発明は摺動性に優れたポリアミド樹脂組成物に関する。詳しくは、比較的低融点で、成形が容易な熱可塑性樹脂材料からなり、軸受け、ギア、ウオームなどの耐摺動性が要求される部品用途に好適な、高い限界PV値を有するポリアミド樹脂組成物に関する。 The present invention relates to a polyamide resin composition having excellent slidability. Specifically, a polyamide resin composition having a high limit PV value, which is made of a thermoplastic resin material that has a relatively low melting point and is easy to mold, and is suitable for parts such as bearings, gears, and worms that require sliding resistance. Related to things.
一般に、熱可塑性樹脂からなる高摺動性材料は、摩擦熱による融解が起こり難いように融点が高く、結晶性が高い材料が好ましい。この意味でポリエーテルエーテルケトン(PEEK)、ポリアミド樹脂(9Tナイロン、46ナイロン)、ポリフェニレンスルフィド(PPS)、ポリアセタール(POM)などが優れた高摺動性材料用の熱可塑性樹脂として知られている。更にこれらの樹脂にフッ素系樹脂、グラファイト、MoS2などの固体潤滑剤を添加してその摺動性能を高めることも知られている。
しかしてPPS樹脂にフッ素系樹脂、炭素繊維を配合すると耐磨耗性は向上するが、アルミニウム合金等の軟質金属を損傷させる惧れがあるとして、特許文献1(では、ポリアミド樹脂に固体潤滑剤を配合した樹脂組成物からなる定着装置用の耐熱性滑り軸受けが提案され、ポリアミド樹脂は、ナイロン6、ナイロン66、ナイロン46、ナイロン6T、ポリアミドMXD、ナイロン6/6Tから選ばれることが記載されている。また、かかる樹脂組成物には、更に炭素繊維等の充填剤等を添加し得ることが記載されているが、充填剤の配合量などは記載されておらず、具体的にその効果が示されている組成物は上記ポリアミド樹脂に、固体潤滑剤であるポリテトラフルオロエチレン(PTFE)を配合した組成物のみである。しかして、特許文献1に示されるポリアミド樹脂、例えばポリアミドMXD樹脂に更に繊維状強化材を配合した組成物は、固体潤滑剤としてPTFEを配合すると、摩擦係数は下げることができるが、限界PV値の改良効果は小さく、充分な耐摺動性が得られず、特に高い限界PV値を有する樹脂材料は得られなかった。
In general, a highly slidable material made of a thermoplastic resin is preferably a material having a high melting point and high crystallinity so that melting due to frictional heat hardly occurs. In this sense, polyether ether ketone (PEEK), polyamide resin (9T nylon, 46 nylon), polyphenylene sulfide (PPS), polyacetal (POM) and the like are known as excellent thermoplastic resins for highly slidable materials. . Furthermore, it is also known to add a solid lubricant such as fluorine-based resin, graphite, or MoS 2 to these resins to enhance their sliding performance.
However, when a fluorine-based resin and carbon fiber are added to the PPS resin, the wear resistance is improved, but there is a possibility of damaging a soft metal such as an aluminum alloy. A heat-resistant sliding bearing for a fixing device composed of a resin composition formulated with a polyamide resin is proposed, and the polyamide resin is selected from nylon 6, nylon 66, nylon 46, nylon 6T, polyamide MXD, and nylon 6 / 6T. In addition, it is described that a filler such as carbon fiber can be further added to the resin composition, but the blending amount of the filler is not described, and the effect thereof is specifically described. The composition shown is only a composition in which polytetrafluoroethylene (PTFE), which is a solid lubricant, is blended with the above polyamide resin. A composition in which a fibrous reinforcing material is further blended with a polyamide resin, for example, a polyamide MXD resin, shown in Reference 1, can reduce the friction coefficient when PTFE is blended as a solid lubricant, but the effect of improving the limit PV value is Small, sufficient sliding resistance was not obtained, and a resin material having a particularly high limit PV value was not obtained.
高い限界PV値を有する材料としては、熱硬化性樹脂やPEEK、ポリイミド(PI)、ポリアミドイミド(PAI)等の熱可塑性樹脂が使用されているが、熱硬化性樹脂はリサイクル性等の問題があり、環境問題を考慮すると好ましくない場合がある。PI樹脂は、単体では成形不可能で有機フィラーのように使用される。熱硬化性樹脂の使用を避け、高融点の熱可塑性樹脂では添加する材料の耐熱性も高い物が要求される。 Thermosetting resins and thermoplastic resins such as PEEK, polyimide (PI), and polyamideimide (PAI) are used as materials having a high limit PV value, but thermosetting resins have problems such as recyclability. Yes, it may not be preferable in consideration of environmental problems. PI resin cannot be molded by itself and is used like an organic filler. Avoiding the use of thermosetting resins, thermoplastic resins having a high melting point are required to have high heat resistance as a material to be added.
一方、特許文献2(特開平7−41669)には、パラキシリレンジアミン25〜45モル%及びメタキシリレンジアミン75〜55モル%とからなる混合キシリレンジアミンとα、ω−直鎖脂肪族二塩基酸とから得られたポリアミド樹脂100重量部に対し、結晶核剤としてタルク0.1〜10重量部、或いは更に繊維状充填剤10〜150重量部を配合した成形用ポリアミド樹脂組成物が提案されている。特許文献2によれば、特許文献1で使用されているポリアミドMXD(メタキシリレンジアミンとα、ω−直鎖脂肪族二塩基酸とから得られるポリアミド樹脂)は、他のポリアミド樹脂と比較して高い機械的強度、弾性率を示し、更に低吸水率でもあるが、結晶化速度が遅く成形サイクルが長いという欠点があり、ポリアミドMXDの結晶化速度を向上させるためポリアミド66を混練すると、吸水率の増加や機械的強度の低下等の不都合を生じる。特許文献2の発明は、このような不都合を生じることなく、キシリレンアジパミドの結晶化速度を上げ、成形性を向上させることを目的とするものであるが、特許文献2の組成物の摺動性に関しては何ら記載されていない。 On the other hand, in Patent Document 2 (Japanese Patent Laid-Open No. 7-41669), mixed xylylenediamine composed of 25 to 45 mol% of paraxylylenediamine and 75 to 55 mol% of metaxylylenediamine and α, ω-linear aliphatic are disclosed. A molding polyamide resin composition in which 0.1 to 10 parts by weight of talc as a nucleating agent or 10 to 150 parts by weight of a fibrous filler is blended with 100 parts by weight of a polyamide resin obtained from dibasic acid. Proposed. According to Patent Document 2, the polyamide MXD (polyamide resin obtained from metaxylylenediamine and α, ω-linear aliphatic dibasic acid) used in Patent Document 1 is compared with other polyamide resins. It exhibits high mechanical strength and elastic modulus, and also has a low water absorption, but has the disadvantage that the crystallization speed is slow and the molding cycle is long, and when polyamide 66 is kneaded to improve the crystallization speed of polyamide MXD, Inconveniences such as an increase in rate and a decrease in mechanical strength occur. The invention of Patent Document 2 aims to increase the crystallization speed of xylylene adipamide and improve moldability without causing such inconvenience. There is no description about slidability.
本発明は、優れた機械的強度と摺動特性、特に高い限界PV値に代表される優れた摩擦・磨耗特性を有する成形材料を提供することを目的とする。 An object of the present invention is to provide a molding material having excellent mechanical strength and sliding characteristics, particularly excellent friction and wear characteristics represented by a high limit PV value.
本発明者は上記目的を達成するため検討を重ね、メタキシリレンジアミンとパラキシリレンジアミンの混合アミンを使用したベース樹脂に固体潤滑剤を添加すると、第1段階の限界PV値である表皮溶融を超えると、摩擦係数が劇的に低下して、溶融が進むことなく、更なる高荷重、高速条件を加えても良好な摺動性を維持し、類似材質であるポリアミドMXDをベース樹脂とした場合の2〜4倍の限界PV値まで劇的に改良される現象を見出し、本発明を達成した。すなわち本発明の要旨は、(A)パラキシリレンジアミン15〜45モル%およびメタキシリレンジアミン85〜55モル%からなる混合キシリレンジアミンとα、ω−直鎖脂肪族二塩基酸から得られるポリアミド樹脂、(B)繊維状強化材、および(C)固体潤滑剤を含有し、(A)+(B)+(C)の合計重量に対し、(B)が8〜65重量%、(C)が8〜30重量%である摺動性に優れたポリアミド樹脂組成物に存する。 The present inventor has repeatedly studied to achieve the above object, and when a solid lubricant is added to a base resin using a mixed amine of metaxylylenediamine and paraxylylenediamine, the skin melting which is the first stage limit PV value Exceeds the friction coefficient, drastically decreases, maintains good slidability even when high load and high speed conditions are applied without further melting, and polyamide MXD, a similar material, is used as the base resin. As a result, the present invention has been achieved by finding a phenomenon that dramatically improves the limit PV value to 2 to 4 times that of the above case. That is, the gist of the present invention is obtained from (A) a mixed xylylenediamine composed of 15 to 45 mol% of paraxylylenediamine and 85 to 55 mol% of metaxylylenediamine and an α, ω-linear aliphatic dibasic acid. It contains a polyamide resin, (B) a fibrous reinforcing material, and (C) a solid lubricant, and (B) is 8 to 65% by weight based on the total weight of (A) + (B) + (C). C) is a polyamide resin composition having an excellent sliding property of 8 to 30% by weight.
本発明組成物は、強度、弾性率などの機械的特性に優れると共に、高い限界PV値に代表される優れた摺動特性を有する。ベース樹脂として、混合キシリレンジアミンから得られたポリアミド樹脂を用いた本発明の組成物は、ベース樹脂としてポリアミドMXD樹脂を用いた組成物では達成し得ない高い限界PV値と低い最終摩擦係数を達成し得る。 The composition of the present invention is excellent in mechanical properties such as strength and elastic modulus, and has excellent sliding properties represented by a high limit PV value. The composition of the present invention using a polyamide resin obtained from mixed xylylenediamine as a base resin has a high limit PV value and a low final friction coefficient that cannot be achieved by a composition using a polyamide MXD resin as a base resin. Can be achieved.
以下、本発明について詳細に説明する。
本発明組成物のベースとなる(A)ポリアミド樹脂は、パラキシリレンジアミンとメタキシリレンジアミンの混合ジアミンとα、ω−直鎖脂肪族二塩基酸を原料とするポリアミド樹脂である。混合比率は、パラキシリレンジアミン(P)15〜45モル%:メタキシリレンジアミン(M)85〜55モル%の範囲から選ばれ、好ましくはP:M=15:85〜36:64の範囲である。
混合ジアミンと反応させるα、ω−直鎖脂肪族二塩基酸としては、例えば、アジピン酸、セバシン酸、スベリン酸、ドデカン二酸等が挙げられ、好ましくはアジピン酸である。
本発明に使用される(A)ポリアミド樹脂は、相対粘度が2.0〜4.0の範囲であることが好ましく、より好ましくは2.0〜2.7である。相対粘度が低すぎる(低分子量すぎる)と樹脂の物性が不足し、一方、高すぎると成形が困難であり、また相対粘度4.0を超えるポリアミド樹脂の製造は困難でもある。なお、本明細書において、ポリアミド樹脂の相対粘度は、溶媒として96%硫酸を用い、樹脂濃度1g/100mlの溶液を用いて測定した粘度である。
本発明のポリアミド樹脂は、発明の主旨を変えない範囲で、他のポリアミド樹脂を混合しても良い。また、他の熱可塑性樹脂を混合してポリマーアロイとしても良い。例えば、ポリアミド46,66,66/6T,9T、66等の融点が高いナイロン樹脂と混合するとPV値を低くしないので好ましい。また、低融点樹脂であっても、他の目的、例えば耐薬品性改良目的で、変性ポリプロピレン樹脂、ポリエチレン樹脂、ポリアミド12とのアロイとしたり、表面外観改良にポリアミド6、ポリアミド6/66や66/6I,6/6T6Iとのアロイとすることが可能である。
Hereinafter, the present invention will be described in detail.
The (A) polyamide resin used as the base of the composition of the present invention is a polyamide resin using a mixed diamine of paraxylylenediamine and metaxylylenediamine and an α, ω-linear aliphatic dibasic acid as raw materials. The mixing ratio is selected from the range of 15 to 45 mol% of paraxylylenediamine (P): 85 to 55 mol% of metaxylylenediamine (M), preferably in the range of P: M = 15: 85 to 36:64. It is.
Examples of the α, ω-linear aliphatic dibasic acid to be reacted with the mixed diamine include adipic acid, sebacic acid, suberic acid, dodecanedioic acid and the like, and preferably adipic acid.
The (A) polyamide resin used in the present invention preferably has a relative viscosity in the range of 2.0 to 4.0, more preferably 2.0 to 2.7. If the relative viscosity is too low (too low molecular weight), the physical properties of the resin are insufficient. On the other hand, if the relative viscosity is too high, molding is difficult, and it is difficult to produce a polyamide resin having a relative viscosity of more than 4.0. In the present specification, the relative viscosity of the polyamide resin is a viscosity measured using 96% sulfuric acid as a solvent and a solution having a resin concentration of 1 g / 100 ml.
The polyamide resin of the present invention may be mixed with other polyamide resins as long as the gist of the invention is not changed. Further, other thermoplastic resins may be mixed to form a polymer alloy. For example, it is preferable to mix with a nylon resin having a high melting point such as polyamide 46, 66, 66 / 6T, 9T, 66 or the like because the PV value is not lowered. Even if the resin has a low melting point, it may be alloyed with a modified polypropylene resin, polyethylene resin, or
本発明で使用される(B)繊維状強化材としては、樹脂の強化材として知られる広い範囲の繊維状充填材から選ぶことができるが、好ましくは、ガラス繊維、炭素繊維、全芳香族ポリアミド繊維、セルロース繊維、金属繊維、無機化合物ウィスカーである。炭素繊維としては、PAN系又はピッチ系の何れでも良く、全芳香族ポリアミド繊維としてはアラミド繊維が挙げられる。金属繊維としては、鋼、SUS、黄銅、銅等の金属の繊維が挙げられる。形状はチョップドストランドやミルドファイバーが適当であるが、長繊維強化の場合にはこれらのロービング繊維でも良い。無機化合物ウィスカーとしては、チタン酸カリウム、ホウ酸アルミニウム、石膏、炭酸カルシウム、硫酸マグネシウム、セピオライト、ゾノトライト、ワラストナイト等の各種無機化合物ウィスカーや針状のものが挙げられる。
また、これら繊維状強化材と共に、マイカ、タルク、ガラスフレーク、モンモリロナイト、膨潤性フッ素雲母系鉱物、炭酸カルシウム、硫酸バリウム、ホウ酸アルミニウム、カオリン、クレー、石膏等不定形状やウィスカーでないかアスペクト比が低くて補強効果のない充填材を、成型精度や表面平滑性のために併用することも可能である。
(B)繊維状強化材として特に好ましくは、ガラス繊維、炭素繊維、ホウ酸アルミニウムウィスカーである。
ガラス繊維としては繊維直径3〜27μmのものが好ましく、また炭素繊維は繊維直径5〜15μmのものが好ましい。
(B)繊維状強化材は、樹脂との密着向上の為の表面処理や、ハンドリング性改良のための収束や収束剤処理が施されていても良い。
(B)繊維状強化材の配合量は、全組成物(すなわち、(A)ポリアミド樹脂、(B)繊維状強化材及び(C)固体潤滑剤の合計重量)中8重量%以上65重量%以下である。繊維状強化材の配合量が8%未満では補強効果が小さく強度が不充分であり、65%以上ではコンパウンドが困難となり、或いは成形時の流動性に劣り成形が困難となる惧れがある。
The (B) fibrous reinforcing material used in the present invention can be selected from a wide range of fibrous fillers known as resin reinforcing materials, preferably glass fibers, carbon fibers, wholly aromatic polyamides. Fibers, cellulose fibers, metal fibers, inorganic compound whiskers. The carbon fibers may be either PAN-based or pitch-based, and examples of the wholly aromatic polyamide fibers include aramid fibers. Examples of the metal fibers include metal fibers such as steel, SUS, brass and copper. Chopped strands and milled fibers are suitable for the shape, but in the case of reinforcing long fibers, these roving fibers may be used. Examples of the inorganic compound whisker include various inorganic compound whiskers such as potassium titanate, aluminum borate, gypsum, calcium carbonate, magnesium sulfate, sepiolite, zonolite, wollastonite, and needle-like ones.
In addition to these fibrous reinforcements, mica, talc, glass flakes, montmorillonite, swellable fluoromica minerals, calcium carbonate, barium sulfate, aluminum borate, kaolin, clay, plaster, etc. It is also possible to use a filler that is low and has no reinforcing effect for molding accuracy and surface smoothness.
(B) The fiber reinforcing material is particularly preferably glass fiber, carbon fiber, or aluminum borate whisker.
The glass fiber preferably has a fiber diameter of 3 to 27 μm, and the carbon fiber preferably has a fiber diameter of 5 to 15 μm.
(B) The fibrous reinforcing material may be subjected to a surface treatment for improving adhesion to the resin, or a convergence or sizing agent treatment for improving handling properties.
The blending amount of the (B) fibrous reinforcing material is 8% by weight or more and 65% by weight in the total composition (that is, the total weight of (A) the polyamide resin, (B) the fibrous reinforcing material and (C) the solid lubricant). It is as follows. If the blending amount of the fibrous reinforcing material is less than 8%, the reinforcing effect is small and the strength is insufficient, and if it is 65% or more, compounding becomes difficult, or the fluidity at the time of molding may be inferior and molding may be difficult.
本発明組成物に使用される(C)固体潤滑剤としては、フッ素系樹脂、ポリエチレンその他のポリオレフィン系樹脂、黒鉛、カーボンブラック、二硫化モリブデン、三酸化モリブデン、アラミド樹脂等の全芳香族ポリアミド繊維、シリコーン、銅鉛合金、二硫化タングステン、硫酸カルシウム、硫酸マグネシウム、窒化ホウ素等の粉末等が挙げられるが、特にポリテトラフルオロエチレン(PTFE)、テトラフルオロエチレン−エチレン共重合体等のフッ素系樹脂、黒鉛、二硫化モリブデン、導電性や顔料用粒状カーボンブラック、アラミド樹脂、チッ化硼素等が好ましく、より好ましくは、フッ素系樹脂、導電性または顔料用カーボンブラック、黒鉛等が挙げられる。
(C)固体潤滑剤の配合量は、使用する潤滑剤の種類により異なるが、全組成物(すなわち、(A)ポリアミド樹脂、(B)繊維状強化材及び(C)固体潤滑剤の合計重量)中8重量%以上30重量%以下、更に好ましくは、9重量%以上30重量%以下の範囲から選ばれる。固体潤滑剤の配合量が8%を下回ると、摩擦係数の低減効果はあっても限界PV値の改善効果は見られず、30%を上回ると組成物全体の強度等の物性が低くなり、本発明組成物から得られる成型品の性能が低下する惧れがある。
As the solid lubricant (C) used in the composition of the present invention, all aromatic polyamide fibers such as fluorine resin, polyethylene and other polyolefin resins, graphite, carbon black, molybdenum disulfide, molybdenum trioxide, aramid resin, etc. , Silicone, copper-lead alloy, tungsten disulfide, calcium sulfate, magnesium sulfate, boron nitride powder, etc., especially fluorine-based resins such as polytetrafluoroethylene (PTFE), tetrafluoroethylene-ethylene copolymer, etc. Graphite, molybdenum disulfide, conductive or granular carbon black for pigment, aramid resin, boron nitride, and the like are preferable, and fluorine resin, conductive or pigment carbon black, graphite, and the like are more preferable.
The blending amount of (C) solid lubricant varies depending on the type of lubricant used, but the total weight of the entire composition (that is, (A) polyamide resin, (B) fibrous reinforcing material and (C) solid lubricant. 8) to 30% by weight, more preferably 9% to 30% by weight. When the blending amount of the solid lubricant is less than 8%, there is no effect of improving the limit PV value even though there is an effect of reducing the friction coefficient, and when it exceeds 30%, physical properties such as the strength of the entire composition are lowered, There exists a possibility that the performance of the molded article obtained from this invention composition may fall.
本発明組成物は、上述の(A),(B),(C)の成分を含有することを必須とするが、その他、本発明組成物の特性を損なわない範囲で添加剤を配合することができる。
具体的には、本発明組成物には、結晶化速度を上げて成形性を向上させるため、核剤を添加することが好ましい。核剤としては、通常、タルク、チッ化硼素等の無機核剤が挙げられるが、有機核剤を添加しても良い。核剤の添加量は、(A)ポリアミド樹脂100重量部に対し、有機核剤や窒化ホウ素の場合、0.01〜6重量部、好ましくは0.03〜1重量部であり、タルクその他の核剤を用いる場合は、0.5〜8重量部、好ましくは1〜4重量部である。
また本発明組成物は、成形時の離型性を向上させるため、離型剤が添加されることが好ましく、摺動性改良の効果も併せ持つ様に比較的多く添加することが好ましい。離型剤として具体的には、ステアリン酸、パルミチン酸等の炭素数14以上の長鎖脂肪族カルボン酸及びその誘導体(例えば、エステル、金属塩、アミド等)、ステアリルアルコール等の高級脂肪族アルコール、低分子量ポリエチレンワックス等のワックス類、シリコンオイル、シリコンガム等が挙げられる。
以上の他、必要に応じ、ポリアミド樹脂組成物に一般に用いられている各種添加剤、例えば、難燃剤、安定剤、顔料、染料、耐候性改良剤などを適宜添加することができる。
The composition of the present invention is required to contain the components (A), (B), and (C) described above, but other additives are added within a range that does not impair the characteristics of the composition of the present invention. Can do.
Specifically, it is preferable to add a nucleating agent to the composition of the present invention in order to increase the crystallization rate and improve the moldability. Examples of the nucleating agent include inorganic nucleating agents such as talc and boron nitride, but an organic nucleating agent may be added. The addition amount of the nucleating agent is 0.01 to 6 parts by weight, preferably 0.03 to 1 part by weight in the case of the organic nucleating agent or boron nitride with respect to 100 parts by weight of the (A) polyamide resin. When using a nucleating agent, it is 0.5-8 weight part, Preferably it is 1-4 weight part.
In addition, a release agent is preferably added to the composition of the present invention in order to improve releasability at the time of molding, and it is preferable to add a relatively large amount so as to have an effect of improving slidability. Specific examples of the release agent include long-chain aliphatic carboxylic acids having 14 or more carbon atoms such as stearic acid and palmitic acid and derivatives thereof (for example, esters, metal salts, amides, etc.), and higher aliphatic alcohols such as stearyl alcohol. And waxes such as low molecular weight polyethylene wax, silicone oil, silicone gum and the like.
In addition to the above, various additives generally used in polyamide resin compositions, for example, flame retardants, stabilizers, pigments, dyes, weather resistance improvers, and the like can be appropriately added as necessary.
本発明のポリアミド樹脂組成物の製造方法は特に限定されるものではなく、通常、上記(A)〜(C)成分及び必要に応じて添加されるその他の添加剤を所定量配合し、溶融混練することにより製造される。溶融混練の方法は、公知の如何なる方法であってもよい。例えば、単軸や2軸の押出機、バンバリーミキサー又はこれに類似した装置を用いて、一括で押出機根元から全ての材料を投入して溶融混練してもよいし、先ず樹脂成分を投入して溶融しながらサイドフィードした繊維状強化材と混練する方法により、ペレットを製造することもできる。また、異なる種類のコンパウンド物をペレット化した後、ペレットブレンドしたり、一部の粉末成分や液体成分を別途ブレンドする方法でもよい。 The method for producing the polyamide resin composition of the present invention is not particularly limited. Usually, a predetermined amount of the above-mentioned components (A) to (C) and other additives added as necessary are blended, and melt-kneaded. It is manufactured by doing. The melt kneading method may be any known method. For example, using a single-screw or twin-screw extruder, a Banbury mixer, or a similar device, all the materials may be put together from the root of the extruder and melt kneaded. Pellets can also be produced by a method of kneading with a fibrous reinforcing material that is side-feeded while being melted. Moreover, after pelletizing different types of compounds, pellet blending or a method of separately blending some powder components and liquid components may be used.
以下に本発明を実施例及び比較例により更に具体的に説明するが、本発明はその要旨を超えない限り、これらの例により何ら限定されるものではない。
以下の例で使用した材料は以下の通りである。
<材料>
*MXD6:ポリアミド樹脂、商品名「ポリアミドMXD6#6000」、三菱瓦斯化学社製、メタキシリレンジアミンとアジピン酸から製造されたポリアミド樹脂、融点243℃、相対粘度2.14。
*PA66:ポリアミド樹脂、商品名「ザイテル101」、デュポン社製、相対粘度3.0。
*MP混合PA:ポリアミド樹脂、製造例1に従って製造した混合キシリレンジアミンとアジピン酸の重縮合体。
The present invention will be described more specifically with reference to examples and comparative examples. However, the present invention is not limited to these examples as long as the gist thereof is not exceeded.
The materials used in the following examples are as follows.
<Material>
* MXD6: Polyamide resin, trade name “Polyamide MXD6 # 6000”, manufactured by Mitsubishi Gas Chemical Co., Inc., a polyamide resin produced from metaxylylenediamine and adipic acid, melting point 243 ° C., relative viscosity 2.14.
* PA66: Polyamide resin, trade name “Zytel 101”, manufactured by DuPont, relative viscosity 3.0.
* MP mixed PA: polyamide resin, polycondensate of mixed xylylenediamine and adipic acid produced according to Production Example 1.
*ガラス繊維:商品名「CS03JAFT2」、旭ファイバーグラス社製品、チョップドストランド、繊維径10μm。
*PAN系CF:炭素繊維、商品名「パイロフィルTR03NB」、三菱レーヨン社製、繊維径7μm。
*ホウ酸アルミウィスカー:商品名「アルボレックスD」、四国化成工業社製。
* Glass fiber: Trade name “CS03JAFT2”, product of Asahi Fiber Glass, chopped strand, fiber diameter 10 μm.
* PAN-based CF: carbon fiber, trade name “Pyrofil TR03NB”, manufactured by Mitsubishi Rayon Co., Ltd., fiber diameter 7 μm.
* Aluminum borate whisker: Trade name “Arborex D”, manufactured by Shikoku Kasei Kogyo Co., Ltd.
*PTFE:ポリテトラフルオロエチレン、商品名「ルブロンL5F」、ダイキン工業社製。
*黒鉛:天然鱗片状黒鉛、日本黒鉛社製、「特CP」。
導電性カーボン;ファーネスブラック、商品名「バルカンXC−72」、キャボットコーポレーション製。
*タルク:核剤、商品名「ミクロンホワイト5000A」、林化成社製。
* PTFE: Polytetrafluoroethylene, trade name “Lublon L5F”, manufactured by Daikin Industries, Ltd.
* Graphite: Natural scaly graphite, manufactured by Nippon Graphite Co., Ltd., “Special CP”.
Conductive carbon; Furnace Black, trade name “Vulcan XC-72”, manufactured by Cabot Corporation.
* Talc: Nucleating agent, trade name “Micron White 5000A”, manufactured by Hayashi Kasei Co., Ltd.
[製造例1]
撹拌装置、温度計、還流冷却器、原料滴下装置、加熱装置などを装備した容量が3リットルのフラスコに、アジピン酸730gを仕込み、窒素雰囲気下、フラスコ内温を160℃に昇温してアジピン酸を溶融させた。このフラスコ内に、パラキシリレンジアミンを30モル%、メタキシリレンジアミンを70モル%含有する混合キシリレンジアミン680gを、約2.5時間かけて逐次滴下した。この間撹拌下、内温を生成物の融点を常に上回る温度に維持して反応を継続し、反応の終期には270℃に昇温した。反応によって発生する水は、分縮器によって反応系外に排出させた。滴下終了後、撹拌下に275℃の温度で1時間反応を続けて反応を終了した。生成物をフラスコより取り出し、水冷しペレット化した。得られた芳香族ポリアミド(以下、これを「MP混合PA」と称する)は、融点が258℃、結晶化温度が216℃、相対粘度(96%硫酸溶液中、樹脂濃度1g/100ml)が2.08であった。
[Production Example 1]
730 g of adipic acid was charged into a 3 liter flask equipped with a stirrer, thermometer, reflux condenser, raw material dripping device, heating device, etc., and the temperature inside the flask was raised to 160 ° C. in a nitrogen atmosphere. The acid was melted. Into the flask, 680 g of mixed xylylenediamine containing 30 mol% of paraxylylenediamine and 70 mol% of metaxylylenediamine was successively added dropwise over about 2.5 hours. During this period, the reaction was continued while maintaining the internal temperature always above the melting point of the product with stirring, and the temperature was raised to 270 ° C. at the end of the reaction. Water generated by the reaction was discharged out of the reaction system by a partial condenser. After completion of the dropwise addition, the reaction was continued for 1 hour at a temperature of 275 ° C. with stirring to complete the reaction. The product was removed from the flask, cooled with water and pelletized. The obtained aromatic polyamide (hereinafter referred to as “MP mixed PA”) has a melting point of 258 ° C., a crystallization temperature of 216 ° C., and a relative viscosity (resin concentration of 1 g / 100 ml in a 96% sulfuric acid solution) of 2. 0.08.
[実施例1〜4及び比較例1〜6]
表−1に示す組成となる様に、各成分を秤量し、繊維状強化材を除く成分をタンブラーにてブレンドし、東芝機械社製2軸押出機(商品名:TEM35B)の根元から投入し、溶融した後で、ガラス繊維をサイドフィードして樹脂ペレットを作成した。押出機の温度設定は、サイドフィード部まで280℃、サイドフィード部から260℃とした。
得られたペレットを用い、以下の条件で図1に示す形状の摺動試験用リングを成形し、下記の方法により摺動性を評価した。
なお、図1のリングは、外径(L1)が26mm、内径(L2)が20mm、厚み(t1)が3mm、高さ(h1)が15.3mmであり、ゲート位置(11)及びウエルド部分(12)から円周に沿って90度ずれた位置のリング下端部に夫々高さ(h2)が5mm、幅(w1)が6.3mmの開口(13)が刻設されている。
[Examples 1 to 4 and Comparative Examples 1 to 6]
Each component is weighed so that the composition shown in Table-1 is measured, and the components excluding the fibrous reinforcing material are blended with a tumbler and charged from the base of a twin-screw extruder manufactured by Toshiba Machine Co., Ltd. (trade name: TEM35B). After melting, glass fibers were side fed to form resin pellets. The temperature setting of the extruder was 280 ° C. up to the side feed part and 260 ° C. from the side feed part.
Using the resulting pellets, a sliding test ring having the shape shown in FIG. 1 was molded under the following conditions, and the slidability was evaluated by the following method.
1 has an outer diameter (L 1 ) of 26 mm, an inner diameter (L 2 ) of 20 mm, a thickness (t 1 ) of 3 mm, a height (h 1 ) of 15.3 mm, and a gate position (11 ) And an opening (13) having a height (h 2 ) of 5 mm and a width (w 1 ) of 6.3 mm at the lower end of the ring 90 ° along the circumference from the weld portion (12). Has been.
<成形条件>
*成型機:日精樹脂工業製NS40。
*金型温調機:シスコ製加圧水型TARBO TD−u4 131H
*シリンダー温度設定:280℃一律、金型温調機設定:130℃。
*保圧:600kgf/cmにて12秒。
*射出速度、射出圧:装置能力の50%。
<Molding conditions>
* Molding machine: NS40 manufactured by Nissei Plastic Industry.
* Mold temperature controller: Cisco pressurized water type TARBO TD-u4 131H
* Cylinder temperature setting: 280 ° C uniformly, mold temperature controller setting: 130 ° C.
* Holding pressure: 12 seconds at 600 kgf / cm.
* Injection speed, injection pressure: 50% of equipment capacity.
<摺動性の評価>
鈴木式摺動試験機を使用してリング対リングで摺動試験を行った。相手材S45C(鋼材)リング同形状で、摺動面はエメリー#1200番にて研磨し、装置下側にセットした。リングの接触面積はほぼ2cm2。最大荷重は500kgfである。回転速度は10cm/秒においてスタートし、最大荷重の500kgf(面圧で250kgf/cm2)において問題なければこの面圧で回転速度を上昇させて溶融するまで試験を行い、溶融しなかった最後の条件の速度と面圧を掛け算して限界PV値とした。試験中2分以上溶融しなかった場合を合格として更に厳しい条件へ進めていった。
摩擦係数は初期の軽い荷重では余り安定しないで高い数値を示すが、ある程度荷重が大きくなると安定して、限界PV値付近になると安定したまま低い数値を示すようになる。それ故、限界PV値の直前の摩擦係数を測定し、「最終摩擦係数」とした。
<Slidability evaluation>
A sliding test was performed with a ring-to-ring using a Suzuki-type sliding tester. The counterpart material S45C (steel material) has the same shape as the ring, and the sliding surface was polished with Emery # 1200 and set on the lower side of the apparatus. The contact area of the ring is approximately 2 cm 2 . The maximum load is 500 kgf. The rotation speed starts at 10 cm / sec. If there is no problem at the maximum load of 500 kgf (surface pressure: 250 kgf / cm 2 ), the rotation speed is increased at this surface pressure until the melting is performed. The limit PV value was obtained by multiplying the condition speed and the surface pressure. The case where it did not melt for 2 minutes or more during the test was passed to a more severe condition.
The coefficient of friction is not stable at the initial light load and shows a high value, but becomes stable when the load is increased to some extent, and shows a low value while being stable near the limit PV value. Therefore, the coefficient of friction immediately before the limit PV value was measured and used as the “final coefficient of friction”.
また、各樹脂組成物のペレットを用い、ISO引張試験片を成形し、ISO527−112に準じて、引張強度、引張伸び及び引張弾性率を測定した。結果を表−1に示した。 Moreover, the ISO tensile test piece was shape | molded using the pellet of each resin composition, and the tensile strength, the tensile elongation, and the tensile elasticity modulus were measured according to ISO527-112. The results are shown in Table-1.
比較例4及び5を対比すると、樹脂に強化材を配合した一般のガラス繊維強化組成物では、ベース樹脂がMXDであるかMP混合PAであるかの相違によって、限界PV値、最終摩擦係数への影響はほとんどないことが明らかである。しかしながら、実施例1と比較例2、実施例2と比較例3を夫々対比すると、固体潤滑剤を配合した組成物の場合には、混合キシリレンジアミンから得られるMP混合PAを用いた実施例組成物は、ポリアミドMXDを用いた比較例組成物に比し、限界PV値は3倍から4倍に劇的に向上し、且つ、最終荷重付近での摩擦係数もそれぞれ半減していることが分かる。PTFE以外の固体潤滑剤を用いた実施例3,4の組成物も、実施例1,2と同等の摺動特性を示す。また、特許文献2に記載の核剤として機能する量のタルクを配合した比較例6のガラス繊維強化ポリアミド樹脂組成物も、摺動特性の向上は見られない。 Comparing Comparative Examples 4 and 5, in a general glass fiber reinforced composition in which a reinforcing material is blended with a resin, depending on whether the base resin is MXD or MP mixed PA, the limit PV value and the final coefficient of friction are reached. It is clear that there is almost no influence. However, when Example 1 and Comparative Example 2 are compared with Example 2 and Comparative Example 3, respectively, in the case of a composition containing a solid lubricant, an example using MP mixed PA obtained from mixed xylylenediamine is used. Compared to the comparative example composition using polyamide MXD, the limit PV value is dramatically improved by 3 to 4 times, and the coefficient of friction near the final load is also halved, respectively. I understand. The compositions of Examples 3 and 4 using a solid lubricant other than PTFE also show sliding properties equivalent to those of Examples 1 and 2. In addition, the glass fiber reinforced polyamide resin composition of Comparative Example 6 in which an amount of talc that functions as a nucleating agent described in Patent Document 2 is blended is not improved in sliding characteristics.
本発明のポリアミド樹脂組成物は、優れた機械的特性と高い限界PV値を有し、比較的低融点で成形が容易な材料であり、樹脂軸受け、ギア、ウォームその他の摺動性を必要とする成形品の材料として好適である。 The polyamide resin composition of the present invention has excellent mechanical properties and a high limit PV value, is a material having a relatively low melting point and can be easily molded, and requires resin bearings, gears, worms and other sliding properties. It is suitable as a material for a molded product.
11:ゲート位置 12:ウエルド部分 13:開口 11: Gate position 12: Weld part 13: Opening
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