JP4447693B2

JP4447693B2 - Heat resistant resin composition for sliding members

Info

Publication number: JP4447693B2
Application number: JP21212899A
Authority: JP
Inventors: 金吾宮坂
Original assignee: Oiles Corp
Current assignee: Oiles Corp
Priority date: 1999-07-27
Filing date: 1999-07-27
Publication date: 2010-04-07
Anticipated expiration: 2019-07-27
Also published as: JP2001040225A

Description

【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、摺動部材用耐熱性樹脂組成物、詳しくは、高温雰囲気での軟質金属を相手とする摺動部材用の耐熱性樹脂組成物に関するものである。
【０００２】
【従来の技術】
近年、合成樹脂製すべり軸受の用途分野が拡大するにつれて、高温雰囲気下で良好な摺動特性を発揮する耐熱性の合成樹脂製すべり軸受が強く要望されており、いくつかの提案がなされている。例えば、優れた耐熱性、機械的特性を有しており、各種産業分野において広く使用されているポリエーテルエーテルケトン樹脂に四ふっ化エチレン樹脂を添加した樹脂組成物からなる摺動部材はその一つである。このものは、潤滑性物質として四ふっ化エチレン樹脂を添加して摺動特性の向上を図ったものであるが、耐摩耗性、機械的強度が充分でなく、さらに炭素繊維やガラス繊維などの補強材を添加して欠点を補っているのが実情である。
【０００３】
一般に、耐摩耗性および機械的強度の向上を目的として合成樹脂に上記繊維補強材を添加した摺動部材は、繊維補強材が摺動面に露出し、往々にして摺動相手材を損傷させるという問題を生じる恐れがあり、添加にあたってアスペクト比、添加量などを充分注意する必要がある。特に摺動相手材がアルミニウム合金のような軟質金属である場合、この摺動相手材を損傷させるという現象は著しく、相手材の損傷ばかりでなく摺動部材自身の耐摩耗性を低下させるという問題に発展する恐れがある。この摺動相手材を損傷させるという欠点を解決するものとして、ポリエーテルエーテルケトン樹脂に四ふっ化エチレン樹脂および芳香族ポリエステル樹脂を添加した樹脂組成物からなる摺動部材が提案されている。
【０００４】
【発明が解決しようとする課題】
しかしながら、前述したポリエーテルエーテルケトン樹脂、ふっ素樹脂および芳香族ポリエステル樹脂からなる樹脂組成物の摺動部材は、常温では良好な摺動特性を示すが、高温雰囲気下で軟質のアルミニウム合金を摺動相手材とする場合、相手材を傷つけ、その結果摺動部材自体の耐摩耗性も低下するという問題があった。
【０００５】
本発明は上記問題を解決するためになされたものであって、高温雰囲気下において、アルミニウム合金のような軟質金属を摺動相手材とした場合であっても、相手材を損傷することのない摺動特性に優れた摺動部材用耐熱性樹脂組成物を提供することを目的とする。
【０００６】
【課題を解決するための手段】
本発明によれば、上記目的は、耐熱性熱可塑性樹脂４０〜８８重量％、四ふっ化エチレン樹脂１０〜５０重量％、黒鉛２〜１０重量％からなる樹脂組成物１００重量部に対して、ふっ素化アルキル基を有するスルホン酸塩が０．１〜１０重量部配合されてなる摺動部材用耐熱性樹脂組成物によって達成される。
【０００７】
【発明の実施の形態】
本発明において使用される耐熱性熱可塑性樹脂としては、熱変形温度（１８．６ｋｇｆ／ｃｍ^２）が１５０℃以上である熱可塑性樹脂であればよく、具体的には、ポリエーテルエーテルケトン樹脂、ポリエーテルスルホン樹脂、ポリフェニレンサルファイド樹脂等が挙げられる。これらの樹脂は、単独で、または２種以上を組み合わせて使用される。
【０００８】
上記耐熱性熱可塑性樹脂に配合される四ふっ化エチレン樹脂は摺動部材としての低摩擦特性を付与するためのもので、モールディングパウダー、ファインパウダーといった主に成形用粉末として使用される高分子量の四ふっ化エチレン樹脂および主に固体潤滑用添加剤粉末として使用される低分子量の四ふっ化エチレン樹脂いずれも使用することができるが、分散性の点で高分子量の四ふっ化エチレン樹脂の方が好ましい。高分子量および低分子量の四ふっ化エチレン樹脂を組み合わせて使用してもよい。
【０００９】
高分子量の四ふっ化エチレン樹脂としては、例えば、三井デュポンフロロケミカル社製の「テフロン７ＡＪ」、「テフロン６ＣＪ」（何れも商品名）、ダイキン工業社製の「ポリフロンＭ−１２」、「ポリフロンＦ−２０１」（何れも商品名）、旭硝子社製の「フルオンＧ−１６３」、「フルオンＣＤ−１２３」（何れも商品名）が挙げられる。
【００１０】
低分子量の四ふっ化エチレン樹脂としては、例えば、三井デュポンフロロケミカル社製の「ＴＬＰ−１０Ｆ」（商品名）、ダイキン工業社製の「ルブロンＬ−２」、「ルブロンＬ−５」（何れも商品名）、旭硝子社製の「フルオンＬ−１６９Ｊ」（商品名）、喜多村社製の「ＫＴＬ−４５０」、「ＫＴＬ−６１０」（何れも商品名）が挙げられる。
【００１１】
上記四ふっ化エチレン樹脂のみの添加では、アルミニウム合金等の軟質金属からなる相手材の損傷は防ぎ得ないが、四ふっ化エチレン樹脂に加えて黒鉛を配合することで相手材の損傷を抑えられる。黒鉛としては、鱗片状黒鉛、鱗状黒鉛、土状黒鉛などの天然黒鉛、石油コークスなどから製造される人造黒鉛が使用される。
【００１２】
ふっ素化アルキル基を有するスルホン酸塩とは、下記式で表わされる化合物である。
【００１３】
【化１】
ＲｆＳＯ_３Ｍ
【００１４】
式中、Ｒｆは炭素数８〜２２の長鎖のふっ素化アルキル基、ＭはＮａ（ナトリウム）またはＫ（カリウム）を表わす。具体的には、トーケムプロダクツ社製の「エフトップＥＦ−１０２」（Ｋ塩）、「エフトップＥＦ−１０３」（Ｎａ塩）（何れも商品名）が挙げられる。
【００１５】
上式からなるふっ素化アルキル基を有するスルホン酸塩は、相手材表面への潤滑被膜の造膜性を助長する役割を果たすものである。すなわち、良好な摺動特性を発揮するためには、摺動時に相手材表面に良好な潤滑被膜を形成することが必要である。この潤滑被膜は樹脂組成物からなる摺動部材から相手材表面に樹脂組成物が移着することによって形成されるが、この樹脂組成物の移着量が多くなりすぎると、かえって摺動部材の耐摩耗性を損なう結果となる。ふっ素化アルキル基を有するスルホン酸塩の配合により、樹脂組成物の相手材表面への移着量を適度に抑え、相手材表面に適正な潤滑被膜を造膜させることができる。
【００１６】
上記各成分の配合割合は、耐熱性熱可塑性樹脂４０〜８８重量％好ましくは５２〜８２重量％さらに好ましくは５９〜７６重量％、四ふっ化エチレン樹脂１０〜５０重量％好ましくは１５〜４０重量％さらに好ましくは２０〜３５重量％、黒鉛２〜１０重量％好ましくは３〜８重量％さらに好ましくは４〜６重量％からなる樹脂組成物１００重量部に対して、ふっ素化アルキル基を有するスルホン酸塩が０．１〜１０重量部好ましくは１〜６重量部さらに好ましくは２〜４重量部である。
【００１７】
上記各成分の配合割合未満では、添加効果が充分に発揮されず、上記配合割合を超えると、成形品の機械的強度低下や成形性の悪化を招く。
【００１８】
【実施例】
以下、実施例により本発明を詳細に説明するが、本発明はその要旨を超えない限り、以下の実施例に限定されるものではない。
【００１９】
実施例１〜１４および比較例１〜４
表３〜６に示す各組成からなる樹脂組成物をヘンシェルミキサーで混合し、二軸押出機で溶融混練してペレットを得た。次いで、射出成形機を使用して前記ペレットから試験片を成形した。この試験片を用いて表１に記載の条件で摺動試験を行なった。結果を表３〜６に示す。摩擦係数は、試験開始後定常状態に達したときの値であり、摩耗量は試験前後の寸法変化量で表わした。また、試験後の相手材の表面状態を目視で観察し、表２にしたがって評価した。
【００２０】
【表１】
すべり速度：５ｍ／ｍｉｎ
荷重：１０ｋｇｆ／ｃｍ^２
試験時間：２０時間
潤滑：無潤滑
相手材：アルミニウム合金Ａ５０５６
雰囲気温度：２５０℃
【００２１】
【表２】
○：損傷がなく良好な潤滑被膜が形成されている。
△：わずかに損傷が見られるものの、実用上問題はない。
×：損傷が著しく、実用上問題である。
（以下余白）
【００２２】
【表３】

（以下余白）
【００２３】
【表４】

（以下余白）
【００２４】
【表５】

（以下余白）
【００２５】
【表６】

【００２６】
表中、略号は次のとおりである。
【００２７】
【表７】
ＰＥＥＫ：ポリエーテルエーテルケトン樹脂（ビクトレックス・エムシー社製「ＰＥＥＫ４５０Ｐ」（商品名））
ＰＰＳ：ポリフェニレンサルファイド樹脂（トープレン社製「Ｔ−４」（商品名））
ＰＥＳ：ポリエーテルスルホン樹脂（三井化学社製「Ｅ２０２０Ｐ」（商品名））
ＰＴＦＥ１：高分子量四ふっ化エチレン樹脂（三井デュポンフロロケミカル社製「テフロン７ＡＪ」（商品名））
ＰＴＦＥ２：低分子量四ふっ化エチレン樹脂（ダイキン工業社製「ルブロンＬ−５」（商品名））
Ｒｆ：ふっ素化アルキル基を有するスルホン酸塩（トーケムプロダクツ社製「エフトップＥＦ−１０３」（商品名））
【００２８】
試験結果から、本発明の樹脂組成物からなる摺動部材は、高温雰囲気下で軟質金属であるアルミニウム合金を相手材とした場合においても、低い摩擦係数を示すとともに、試験片の摩耗量も少なく、相手材の損傷もほとんどないことがわかる。また、いずれの場合にも相手材表面に良好な潤滑被膜の形成が観察された。これに対して、比較例の樹脂組成物からなる摺動部材は、いずれも相手材の損傷が著しく、さらに、比較例１においては試験片の摩耗量が多く、比較例２および３においては摩擦係数の変動が大きく不安定であった。
【００２９】
【発明の効果】
本発明によれば、高温雰囲気下において、アルミニウム合金のような軟質金属を摺動相手材とした場合であっても、相手材を損傷することのない摺動特性に優れた摺動部材用耐熱性樹脂組成物が提供される。[0001]
BACKGROUND OF THE INVENTION
The present invention relates to a heat-resistant resin composition for a sliding member, and more particularly to a heat-resistant resin composition for a sliding member with a soft metal as a counterpart in a high-temperature atmosphere.
[0002]
[Prior art]
In recent years, as the application field of synthetic resin plain bearings has expanded, there has been a strong demand for heat resistant synthetic resin plain bearings that exhibit good sliding characteristics in high-temperature atmosphere, and several proposals have been made. . For example, a sliding member made of a resin composition obtained by adding a tetrafluoroethylene resin to a polyetheretherketone resin that has excellent heat resistance and mechanical properties and is widely used in various industrial fields is one of them. One. This is a product that improves the sliding characteristics by adding ethylene tetrafluoride resin as a lubricating substance, but has insufficient wear resistance and mechanical strength. The fact is that the defect is made up by adding a reinforcing material.
[0003]
In general, a sliding member obtained by adding the above-mentioned fiber reinforcing material to a synthetic resin for the purpose of improving wear resistance and mechanical strength exposes the fiber reinforcing material to the sliding surface and often damages the sliding counterpart material. In addition, it is necessary to pay careful attention to the aspect ratio, the amount added, and the like. In particular, when the sliding material is a soft metal such as an aluminum alloy, the phenomenon of damaging the sliding material is significant, and the problem is that not only the material of the mating material is damaged, but also the wear resistance of the sliding member itself is reduced. There is a risk of developing. As a solution to the problem of damaging the sliding partner material, a sliding member made of a resin composition in which an ethylene tetrafluoride resin and an aromatic polyester resin are added to a polyether ether ketone resin has been proposed.
[0004]
[Problems to be solved by the invention]
However, the sliding member of the resin composition comprising the above-mentioned polyether ether ketone resin, fluorine resin and aromatic polyester resin shows good sliding characteristics at room temperature, but slides on a soft aluminum alloy in a high temperature atmosphere. When the mating material is used, there is a problem that the mating material is damaged, and as a result, the wear resistance of the sliding member itself is lowered.
[0005]
The present invention has been made to solve the above-described problem, and even when a soft metal such as an aluminum alloy is used as a sliding counterpart in a high temperature atmosphere, the counterpart is not damaged. It aims at providing the heat resistant resin composition for sliding members excellent in the sliding characteristic.
[0006]
[Means for Solving the Problems]
According to the present invention, the object is based on 100 parts by weight of a resin composition comprising 40 to 88% by weight of a heat-resistant thermoplastic resin, 10 to 50% by weight of a tetrafluoroethylene resin, and 2 to 10% by weight of graphite. This is achieved by a heat-resistant resin composition for a sliding member comprising 0.1 to 10 parts by weight of a sulfonate having a fluorinated alkyl group.
[0007]
DETAILED DESCRIPTION OF THE INVENTION
The heat-resistant thermoplastic resin used in the present invention may be any thermoplastic resin having a heat distortion temperature (18.6 kgf / cm ² ) of 150 ° C. or higher. Specifically, a polyether ether ketone resin, Examples include polyethersulfone resins and polyphenylene sulfide resins. These resins are used alone or in combination of two or more.
[0008]
The ethylene tetrafluoride resin blended with the above heat-resistant thermoplastic resin is for imparting low friction characteristics as a sliding member, and has a high molecular weight mainly used as molding powder such as molding powder and fine powder. Both low-molecular-weight tetrafluoroethylene resins and low-molecular-weight tetrafluoroethylene resins that are mainly used as additive powders for solid lubricants can be used, but in terms of dispersibility, high-molecular-weight tetrafluoroethylene resins are preferred. Is preferred. A combination of high molecular weight and low molecular weight ethylene tetrafluoride resins may be used.
[0009]
Examples of the high molecular weight ethylene tetrafluoride resin include “Teflon 7AJ” and “Teflon 6CJ” (both trade names) manufactured by Mitsui DuPont Fluorochemical Co., Ltd., “Polyflon M-12” and “Polyfluorocarbon” manufactured by Daikin Industries F-201 "(all trade names)," Fullon G-163 "and" Fullon CD-123 "(all trade names) manufactured by Asahi Glass.
[0010]
Examples of the low molecular weight ethylene tetrafluoride resin include “TLP-10F” (trade name) manufactured by Mitsui DuPont Fluorochemicals, “Lublon L-2”, “Lublon L-5” manufactured by Daikin Industries, Ltd. Product name), "Fullon L-169J" (trade name) manufactured by Asahi Glass Co., Ltd., "KTL-450" and "KTL-610" (all trade names) manufactured by Kitamura.
[0011]
The addition of ethylene tetrafluoride resin alone cannot prevent damage to the counterpart material made of a soft metal such as an aluminum alloy, but it can suppress damage to the counterpart material by adding graphite in addition to the tetrafluoroethylene resin. . As graphite, artificial graphite produced from natural graphite such as scaly graphite, scaly graphite, earthy graphite, petroleum coke, or the like is used.
[0012]
The sulfonate having a fluorinated alkyl group is a compound represented by the following formula.
[0013]
[Chemical 1]
RfSO ₃ M
[0014]
In the formula, Rf represents a long-chain fluorinated alkyl group having 8 to 22 carbon atoms, and M represents Na (sodium) or K (potassium). Specifically, “F-top EF-102” (K salt) and “F-top EF-103” (Na salt) (both trade names) manufactured by Tochem Products are listed.
[0015]
The sulfonate having a fluorinated alkyl group having the above formula plays a role of promoting the film forming property of the lubricating coating on the surface of the counterpart material. That is, in order to exhibit good sliding characteristics, it is necessary to form a good lubricating film on the surface of the counterpart material during sliding. The lubricating coating is formed by transferring the resin composition from the sliding member made of the resin composition to the surface of the counterpart material. However, if the transfer amount of the resin composition is too large, the sliding coating As a result, the wear resistance is impaired. By blending the sulfonate having a fluorinated alkyl group, the amount of transfer of the resin composition to the surface of the counterpart material can be moderately suppressed, and an appropriate lubricating film can be formed on the surface of the counterpart material.
[0016]
The blending ratio of each of the above components is 40 to 88% by weight of heat-resistant thermoplastic resin, preferably 52 to 82% by weight, more preferably 59 to 76% by weight, and 10 to 50% by weight of tetrafluoroethylene resin, preferably 15 to 40% by weight. %, More preferably 20 to 35% by weight, graphite 2 to 10% by weight, preferably 3 to 8% by weight, more preferably 4 to 6% by weight, based on 100 parts by weight of the resin composition, sulfone having a fluorinated alkyl group The acid salt is 0.1 to 10 parts by weight, preferably 1 to 6 parts by weight, more preferably 2 to 4 parts by weight.
[0017]
If it is less than the blending ratio of the above components, the effect of addition is not sufficiently exhibited, and if it exceeds the blending ratio, the mechanical strength of the molded product is lowered and the moldability is deteriorated.
[0018]
【Example】
EXAMPLES Hereinafter, although an Example demonstrates this invention in detail, this invention is not limited to a following example, unless the summary is exceeded.
[0019]
Examples 1-14 and Comparative Examples 1-4
The resin composition which consists of each composition shown in Tables 3-6 was mixed with the Henschel mixer, and it melt-kneaded with the twin-screw extruder, and obtained the pellet. Subsequently, the test piece was shape | molded from the said pellet using the injection molding machine. Using this test piece, a sliding test was performed under the conditions shown in Table 1. The results are shown in Tables 3-6. The coefficient of friction is a value when a steady state is reached after the start of the test, and the amount of wear is expressed as a dimensional change before and after the test. Moreover, the surface state of the counterpart material after the test was visually observed and evaluated according to Table 2.
[0020]
[Table 1]
Sliding speed: 5m / min
Load: 10kgf / cm ²
Test time: 20 hours lubrication: Non-lubricated phase Hand material: Aluminum alloy A5056
Atmospheric temperature: 250 ° C
[0021]
[Table 2]
○: A good lubricating film is formed without damage.
Δ: Although slight damage is observed, there is no practical problem.
X: Damage is significant and is a practical problem.
(The following margin)
[0022]
[Table 3]

(The following margin)
[0023]
[Table 4]

(The following margin)
[0024]
[Table 5]

(The following margin)
[0025]
[Table 6]

[0026]
In the table, abbreviations are as follows.
[0027]
[Table 7]
PEEK: Polyetheretherketone resin ("PEEK450P" (trade name) manufactured by Victrex MC)
PPS: Polyphenylene sulfide resin (“T-4” (trade name) manufactured by Topren Co., Ltd.)
PES: Polyethersulfone resin (“E2020P” (trade name) manufactured by Mitsui Chemicals, Inc.)
PTFE1: high molecular weight tetrafluoroethylene resin ("Teflon 7AJ" (trade name) manufactured by Mitsui DuPont Fluorochemicals)
PTFE2: Low molecular weight ethylene tetrafluoride resin ("Lublon L-5" (trade name) manufactured by Daikin Industries, Ltd.)
Rf: a sulfonate having a fluorinated alkyl group (“F-top EF-103” (trade name) manufactured by Tochem Products)
[0028]
From the test results, the sliding member made of the resin composition of the present invention shows a low coefficient of friction and a small amount of wear on the test piece even when an aluminum alloy, which is a soft metal, is used as the counterpart material in a high temperature atmosphere. It can be seen that there is almost no damage to the mating material. In any case, formation of a good lubricating film on the surface of the counterpart material was observed. On the other hand, the sliding members made of the resin composition of the comparative example are all significantly damaged by the mating material. Further, in the comparative example 1, the amount of wear of the test piece is large, and in the comparative examples 2 and 3, there is friction. The coefficient variation was large and unstable.
[0029]
【The invention's effect】
According to the present invention, even when a soft metal such as an aluminum alloy is used as a sliding counterpart in a high-temperature atmosphere, the sliding member has excellent sliding characteristics that do not damage the counterpart. A functional resin composition is provided.

Claims

With respect to 100 parts by weight of a resin composition comprising 40 to 88% by weight of a heat-resistant thermoplastic resin, 10 to 50% by weight of ethylene tetrafluoride resin, and 2 to 10% by weight of graphite, a sulfonate having a fluorinated alkyl group is obtained. A heat-resistant resin composition for sliding members, characterized by containing 0.1 to 10 parts by weight.

The heat-resistant resin composition for sliding members according to claim 1, wherein the heat-resistant thermoplastic resin is at least one selected from polyether ether ketone resins, polyether sulfone resins, and polyphenylene sulfide resins.