(57)【要約】  【課題】耐熱性および耐薬品性に優れ、かつ他の摺動部材用樹脂組成物に比べて安価な脂肪族ポリケトン樹脂を用いた摺動部材用樹脂組成物を提供する。  【解決手段】油性剤を含む潤滑油が表面に塗布された状態において、グラフ３−１〜３−５、４−１〜４−５は、ポリエチレン、炭素粒子および黒鉛粉末の少なくとも一つが配合された脂肪族ポリケトン樹脂の試験片１−１〜１−５の摩擦係数、摩耗痕深さを示しており、グラフ３−６、４−６は、脂肪族ポリケトン樹脂のみの比較例１−６の摩擦係数、摩耗痕深さを示している。これらの測定結果から、ポリエチレン、炭素粒子および黒鉛粉末の少なくとも一つを配合した脂肪族ポリケトン樹脂を用いることにより、油性剤を含む潤滑油が表面に塗布された、あるいは、この潤滑油中におかれた油潤滑環境下における摺動性能を向上させることが期待できる。【選択図】図２
2018193466.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
油性剤を含む潤滑油が表面に塗布された、あるいは、当該潤滑油中におかれた油潤滑環境下で使用される摺動部材用樹脂組成物であって、
脂肪族ポリケトン樹脂と、
前記脂肪族ポリケトン樹脂に配合された、オレフィン系樹脂、炭素粒子、および黒鉛粒子の少なくとも一つと、を含む
ことを特徴とする摺動部材用樹脂組成物。
【請求項２】
請求項１に記載の摺動部材用樹脂組成物であって、
前記オレフィン系樹脂は、ポリエチレンである
ことを特徴とする摺動部材用樹脂組成物。
【請求項３】
請求項１または２に記載の摺動部材用樹脂組成物であって、
前記油性剤は、
高級脂肪酸、高級脂肪酸エステル、高級アルコール、あるいは高級脂肪族アミンを含む
ことを特徴とする摺動部材用樹脂組成物。
【請求項４】
請求項１ないし３のいずれか一項に記載の摺動部材用樹脂組成物で形成されていることを特徴とする滑り軸受。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、油潤滑環境下で使用される摺動部材用樹脂組成物に関し、特に滑り軸受に好適な摺動部材用樹脂組成物に関する。
【背景技術】
【０００２】
従来、摺動部材用樹脂組成物が知られている。例えば、特許文献１には、ポリアセタール樹脂、ポリアミド樹脂、ポリブチレンテレフタレート樹脂、ポリフェニレンサルファイド樹脂、ポリエーテルイミド樹脂、ポリエーテルスルホン樹脂、ポリシアノアリールエーテル樹脂、ポリエーテルケトン樹脂、ポリアミドイミド樹脂、およびポリイミド樹脂から選択されるベース樹脂に、ポリテトラフルオロエチレン樹脂、炭酸塩、銅粉末、亜鉛粉末、および酸化銅粉末から選択される充填剤を配合することにより形成された摺動部材用樹脂組成物が開示されている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００３】
【特許文献１】特開２００１−１３９９７７号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
近年、同等の耐熱性を有する他の合成樹脂と比べて原料のモノマーが安価な脂肪族ポリケトン樹脂が注目されている。しかしながら、脂肪族ポリケトン樹脂は、耐熱性および耐薬品性に優れているが、摩擦係数が高いため、脂肪族ポリケトン樹脂単体では摺動部材用樹脂組成物に適していない。
【０００５】
本発明は上記事情に鑑みてなされたものであり、その目的は、耐熱性および耐薬品性に優れ、かつ他の摺動部材用樹脂組成物に比べて安価な脂肪族ポリケトン樹脂を用いた摺動部材用樹脂組成物を提供することにある。
【課題を解決するための手段】
【０００６】
本発明者は、高級脂肪酸、高級脂肪酸エステル、高級アルコール、高級脂肪族アミン等の油性剤を含む潤滑油が表面に塗布された、あるいは、この潤滑油中におかれた油潤滑環境下で使用する場合において、脂肪族ポリケトン樹脂に、油性剤の保持剤として、ポリエチレン等のオレフィン系樹脂、炭素粒子、および黒鉛粉末の少なくとも一つを配合することにより、摺動性能を向上させることができることを見出した。
【発明の効果】
【０００７】
本発明によれば、オレフィン系樹脂、炭素粒子、および黒鉛粉末の少なくとも一つを脂肪族ポリケトン樹脂に配合することにより、高級脂肪酸、高級脂肪酸エステル、高級アルコール、高級脂肪族アミン等の油性剤を含む潤滑油が表面に塗布された、あるいは、この潤滑油中におかれた油潤滑環境下において、より多くの油性剤が脂肪族ポリケトン樹脂の表面に保持され、脂肪族ポリケトン樹脂の摺動性能を向上させることができる。したがって、耐熱性および耐薬品性に優れ、かつ他の摺動部材用樹脂組成物に比べて安価な脂肪族ポリケトン樹脂を用いた摺動部材用樹脂組成物を提供できる。
【図面の簡単な説明】
【０００８】
【図１】図１は、本発明の一実施の形態に係る摺動部材用樹脂組成物からなる試験片１の摺動性能試験を説明するための図である。
【図２】図２は、表１に示す条件にて、表２に示す試験片１−１〜１−５および比較例１−６に対して行った高温環境下（１２０℃）での摺動性能試験の測定結果を示す図である。
【図３】図３は、表１に示す条件にて、表２に示す試験片１−１〜１−５および比較例１−６に対して行った室温環境下での摺動性能試験の測定結果を示す図である。
【発明を実施するための形態】
【０００９】
以下に、本発明の実施の形態について説明する。
【００１０】
本実施の形態に係る摺動部材用樹脂組成物は、ポリエチレン等のポリオレフィン系樹脂、炭素粒子、および黒鉛粉末の少なくとも一つが配合された脂肪族ポリケトン樹脂により形成されており、高級脂肪酸、高級脂肪酸エステル、高級アルコール、高級脂肪族アミン等の油性剤を含む潤滑油が表面に塗布された、あるいは、この潤滑油中におかれた油潤滑環境下において、例えば滑り軸受に利用される。
【００１１】
本実施の形態に係る摺動部材用樹脂組成物からなる摺動部材の表面に潤滑油が塗布された、あるいは、この摺動部材が潤滑油中におかれた油潤滑環境下において、この摺動部材の摺動性能を向上させるためには、潤滑油に含まれている油性剤を脂肪族ポリケトン樹脂の表面により多く保持させることが好ましい。本発明者は、油性剤と親和性の高いオレフィン系樹脂、細孔により油性剤を物理的に保持可能な炭素粒子、および、炭素粒子と同様、細孔により油性剤を物理的に保持可能な黒鉛粉末の少なくとも一つを、脂肪族ポリケトン樹脂に配合することにより、潤滑油に含まれている油性剤を脂肪族ポリケトン樹脂の表面により多く保持させることができることを見出した。
【００１２】
ここで、オレフィン系樹脂はポリエチレンであることが好ましく、さらにポリエチレンは、高密度ポリエチレン、超高分子量ポリエチレン、高摺動性特殊ポリエチレンでもよいが、特に高密度ポリエチレンが好ましい。また、ポリエチレンに限らず、炭化水素基が重合した構造を有するオレフィン系樹脂であれば、ポリエチレンと同様に、油性剤の保持剤としての効果が期待できる。なお、オレフィン系樹脂の配合量は０．５〜１０質量％とすることが好ましく、１〜５質量％とすることがより好ましい。また、炭素粒子の配合量は０．５〜３質量％とすることが好ましく、黒鉛粉末の配合量は０．５〜３質量％とすることが好ましい。
【００１３】
本発明者は、本実施の形態に係る摺動部材用樹脂組成物からなるプレート状の試験片１（寸法：縦３０ｍｍ、横３０ｍｍ、厚さ３ｍｍ）を用いて摺動性能試験を行った。
【００１４】
図１は、本実施の形態に係る摺動部材用樹脂組成物からなる試験片１の摺動性能試験を説明するための図である。
【００１５】
図示するように、本発明者は、試験片１の摺動面（表面）１０に潤滑油を塗布し、それから摺動面１０上に筒状の相手材２を載置した。そして、以下の表１に示す条件において、軸心Ｏ方向の荷重Ｎを試験片１の裏面１１に加えて、試験片１の摺動面１０を相手部材２の支持対象面（端面）２０に押し当てながら、軸心Ｏ回りの回転方向Ｒに相手材２を回転させた。そして、そのときの摺動部材２の回転方向Ｒにおけるトルクを、図示していないロードセルで検出し、この検出トルクから、摺動面１０および支持対象面２０間の摩擦係数を測定した。また、摩擦係数の測定後に、摺動面１０の矢印Ａにおける摩耗痕深さ（摩耗痕断面曲線）を測定した。なお、相手材２の支持対象面２０は、研削加工した後、耐水研磨紙＃４００等でハンドラッピングし、さらにアセトンにて洗浄した。
【００１６】
【表１】
2018193466.tif 000003
【００１７】
また、以下の表２に示すように、試験片１として５種類の配合比の試験片１−１〜１−５を用意するとともに、その比較例１−６を用意した。また、これらの試験片１−１〜１−５および比較例１−６は、表２に示す配合比からなるペレットをプレート状に射出成形することにより作製した。具体的には、まず、二軸ベント式押出成形機に材料を投入して溶融混練し、かつ成形して紐状の成形物を作製し、その後、この紐状の成形物を切断して混合ペレットを作製した。それから、この混合ペレットをスクリュー型射出成形機に投入して試験片１を作製した。
【００１８】
【表２】
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【００１９】
なお、試験片１の材料として、脂肪族ポリケトン樹脂に、Ｈｙｏｓｕｎｇ社製「Ｍ３３０Ａ（商品名）」を用い、オレフィン系樹脂に、プライムポリマー社製高密度ポリエチレン「ハイゼックス（登録商標）２１００ＪＰ（商品名）」を用い、炭素粒子に、エア・ウォーター・ベルパール社製「ベルパール（登録商標）Ｃ２０００（商品名）」を用い、そして、黒鉛粉末に、日本黒鉛株式会社製「ＣＢ−１５０（商品名）」を用いた。また、油性剤を含む潤滑油として、ＳＡＥ粘度が５Ｗ−３０のエンジン油を用いた。
【００２０】
図２は、表１に示す条件にて、表２に示す試験片１−１〜１−５および比較例１−６に対して行った高温環境下（１２０℃）での摺動性能試験の測定結果を示す図である。
【００２１】
ここで、左側の縦軸は摩擦係数を示しており、右側の縦軸は摩耗痕深さ（摺動面１０の矢印Ａにおける摩耗痕深さの平均値）を示している。また、グラフ３−１〜３−５は、試験片１−１〜１−５の摩擦係数の測定結果を示しており、グラフ３−６は、比較例１−６の摩擦係数の測定結果を示しており、グラフ４−１〜４−５は、試験片１−１〜１−５の摩耗痕深さの測定結果を示しており、そして、グラフ４−６は、比較例１−６の摩耗痕深さの測定結果を示している。
【００２２】
図２に示すように、高温環境下（１２０℃）において、脂肪族ポリケトン樹脂１００質量％の比較例１−６の摩擦係数は０．１３である（グラフ３−６）。一方、ポリエチレン１質量％配合の試験片１−１の摩擦係数は０．１２であり（グラフ３−１）、ポリエチレン１質量％、炭素粒子１質量％配合の試験片１−２の摩擦係数は０．１１であり（グラフ３−２）、ポリエチレン１質量％、黒鉛粉末１質量％配合の試験片１−３の摩擦係数は０．１０であり（グラフ３−３）、炭素粒子１質量％配合の試験片１−４の摩擦係数は０．０９であり（グラフ３−４）、そして、黒鉛粉末１質量％配合の試験片１−５の摩擦係数は０．１１である（グラフ３−５）。いずれの試験片１−１〜１−５の摩擦係数も、脂肪族ポリケトン樹脂のみの比較例１−６の摩擦係数に比べて小さい。このことから、脂肪族ポリケトン樹脂に、ポリエチレン、炭素粒子、あるいは黒鉛粉末を配合することにより、脂肪族ポリケトン樹脂単体の場合に比べて、高温環境下における摩擦係数を小さくできることが分かった。
【００２３】
また、脂肪族ポリケトン樹脂１００質量％の比較例１−６の摩耗痕深さは１０．６μｍである（グラフ４−６）。一方、ポリエチレン１質量％配合の試験片１−１の摩耗痕深さは１１．２μｍであり（グラフ４−１）、ポリエチレン１質量％、炭素粒子１質量％配合の試験片１−２の摩耗痕深さは９．１μｍであり（グラフ４−２）、ポリエチレン１質量％、黒鉛粉末１質量％配合の試験片１−３の摩耗痕深さは８．７μｍであり（グラフ４−３）、炭素粒子１質量％配合の試験片１−４の摩耗痕深さは４．０μｍであり（グラフ４−４）、そして、黒鉛粉末１質量％配合の試験片１−５の摩耗痕深さは７．２μｍである（グラフ４−５）。試験片１−１の摩耗痕深さは、脂肪族ポリケトン樹脂のみの比較例１−６の摩耗痕深さと同程度であるが、試験片１−２〜１−５の摩耗痕深さは、脂肪族ポリケトン樹脂のみの比較例１−６の摩耗痕深さに比べて小さい。このことから、脂肪族ポリケトン樹脂に、ポリエチレン、炭素粒子、あるいは黒鉛粉末を配合しても、高温環境下における摩耗量を、脂肪族ポリケトン樹脂単体の場合と同程度以下にできることが分かった。
【００２４】
図３は、表１に示す条件にて、表２に示す試験片１−１〜１−５および比較例１−６に対して行った室温環境下での摺動性能試験の測定結果を示す図である。
【００２５】
ここで、図２と同様、左側の縦軸は摩擦係数を示しており、右側の縦軸は摩耗痕深さ（摺動面１０の矢印Ａにおける摩耗痕深さの平均値）を示している。また、グラフ５−１〜５−５は、試験片１−１〜１−５の摩擦係数の測定結果を示しており、グラフ５−６は、比較例１−６の摩擦係数の測定結果を示しており、グラフ６−１〜６−５は、試験片１−１〜１−５の摩耗痕深さの測定結果を示しており、そして、グラフ６−６は、比較例１−６の摩耗痕深さの測定結果を示している。
【００２６】
図３に示すように、室温環境下において、脂肪族ポリケトン樹脂１００質量％の比較例１−６の摩擦係数は０．１５である（グラフ５−６）。一方、ポリエチレン１質量％配合の試験片１−１の摩擦係数は０．１３であり（グラフ５−１）、ポリエチレン１質量％、炭素粒子１質量％配合の試験片１−２の摩擦係数は０．１２であり（グラフ５−２）、ポリエチレン１質量％、黒鉛粉末１質量％配合の試験片１−３の摩擦係数は０．１２であり（グラフ５−３）、炭素粒子１質量％配合の試験片１−４の摩擦係数は０．１４であり（グラフ５−４）、そして、黒鉛粉末１質量％配合の試験片１−５の摩擦係数は０．１４である（グラフ５−５）。いずれの試験片１−１〜１−５の摩擦係数も、脂肪族ポリケトン樹脂のみの比較例１−６の摩擦係数に比べて小さい。このことから、高温環境下における場合と同様、脂肪族ポリケトン樹脂に、ポリエチレン、炭素粒子、あるいは黒鉛粉末を配合することにより、脂肪族ポリケトン樹脂単体の場合に比べて、室温環境下における摩擦係数を小さくできることが分かった。
【００２７】
また、脂肪族ポリケトン樹脂１００質量％の比較例１−６の摩耗痕深さは３．９μｍである（グラフ６−６）。一方、ポリエチレン１質量％配合の試験片１−１の摩耗痕深さは２．１μｍであり（グラフ６−１）、ポリエチレン１質量％、炭素粒子１質量％配合の試験片１−２の摩耗痕深さは３．３μｍであり（グラフ６−２）、ポリエチレン１質量％、黒鉛粉末１質量％配合の試験片１−３の摩耗痕深さは３．２μｍであり（グラフ６−３）、炭素粒子１質量％配合の試験片１−４の摩耗痕深さは４．１μｍであり（グラフ６−６）、そして、黒鉛粉末１質量％配合の試験片１−５の摩耗痕深さは２．９μｍである（グラフ６−５）。試験片１−４の摩耗痕深さは、脂肪族ポリケトン樹脂のみの比較例１−６の摩耗痕深さと同程度であるが、試験片１−１〜１−３、１−５の摩耗痕深さは、脂肪族ポリケトン樹脂のみの比較例１−６の摩耗痕深さに比べて小さい。このことから、高温環境下における場合と同様、脂肪族ポリケトン樹脂に、ポリエチレン、炭素粒子、あるいは黒鉛粉末を配合しても、室温環境下における摩耗量を、脂肪族ポリケトン樹脂単体の場合と同程度以下にできることが分かった。
【００２８】
上述の摺動性能試験結果から、油性剤を含む潤滑油が表面に塗布された油潤滑環境下においては、脂肪族ポリケトン樹脂に、ポリエチレン、炭素粒子、および黒鉛粉末の少なくとも一つを配合することにより、脂肪族ポリケトン樹脂単体の場合に比べて、室温環境下および高温環境下の両方において、摺動性能を向上させることができ、これにより、滑り軸受に利用できることが分かった。
【００２９】
これは以下の理由によると考えられる。すなわち、脂肪族ポリケトン樹脂は、ケトンが多数連結されたものであり、以下の化１に示すように、主鎖にカルボニル基が配置されている。
【００３０】
【化１】
2018193466.tif 000005
【００３１】
ここで、カルボニル基は、以下の化２に示すように、炭素Ｃおよび酸素Ｏがそれぞれ＋、−に帯電して分極している。
【００３２】
【化２】
2018193466.tif 000006
【００３３】
このように、脂肪族ポリケトン樹脂は極性を持った樹脂と考えられ、脂肪族ポリケトン樹脂の表面は他の物質と結合しやすい活性な状態にあるものと考えられる。
【００３４】
高級脂肪酸エステルは、以下の化３に示すように、炭素−酸素の結合を持ち、極性を有していると考えられる。化３のＲ１、Ｒ２は、長鎖の炭化水素基であることを示す。
【００３５】
【化３】
2018193466.tif 000007
【００３６】
このように、高級脂肪酸エステルも極性を有していると考えられるため、高級脂肪酸エステルは、極性が高い脂肪族ポリケトン樹脂の表面に保持されて油性剤としての潤滑効果を発揮すると考えられる。同様に、高級脂肪酸、高級アルコール、高級脂肪族アミン等も極性を有していると考えられるため、高級脂肪酸エステルと同様の潤滑効果を発揮すると考えられる。
【００３７】
したがって、上述したように、脂肪族ポリケトン樹脂は、摩擦係数が高く、ドライ環境下では摺動部材用樹脂組成物に適していないが、油性剤を含む潤滑油が脂肪族ポリケトン樹脂の表面に塗布された油潤滑環境下においては、潤滑油中の高級脂肪酸エステル、高級脂肪酸、高級アルコール、高級脂肪族アミン等が油性剤としての潤滑効果を発揮して、脂肪族ポリケトン樹脂の摺動特性を向上させたものと考えられる。この効果は、脂肪族ポリケトン樹脂が油性剤を含む潤滑油中におかれた油潤滑環境下でも、同様に発揮するものと考えられる。
【００３８】
また、ポリエチレンは、以下の化４に示すように、炭化水素基が重合した構造を有する高分子であり、高級脂肪酸エステルと類似の化学的構造を有する。
【００３９】
【化４】
2018193466.tif 000008
【００４０】
このため、脂肪族ポリケトン樹脂にポリエチレンを配合することにより、脂肪族ポリケトン樹脂中のポリエチレンが潤滑油中に含まれている油性剤としての高級脂肪酸エステル、高級脂肪酸、高級アルコール、高級脂肪族アミン等と結合して、油性剤の保持剤として機能し、これにより、油性剤を含む潤滑油が脂肪族ポリケトン樹脂の表面に塗布された油潤滑環境下において、より多くの油性剤を脂肪族ポリケトン樹脂の表面に保持できたものと考えられる。この効果は、脂肪族ポリケトン樹脂が油性剤を含む潤滑油中におかれた油潤滑環境下でも、同様に発揮するものと考えられる。また、ポリエチレンに限らず、炭化水素基が重合した構造を有するオレフィン系樹脂であれば、ポリエチレンと同様に、油性剤の保持剤としての効果が期待できる。
【００４１】
また、炭素粒子および黒鉛粉末は、多くの細孔を有するため、脂肪族ポリケトン樹脂の表面に現れた炭素粒子あるいは黒鉛粉末が、より多くの油性剤を保持するものと考えられる。
【００４２】
以上説明したように、本実施の形態によれば、高級脂肪酸エステル、高級脂肪酸、高級アルコール、高級脂肪族アミン等の油性剤を含む潤滑油が表面に塗布された、あるいは、この潤滑油中におかれた油潤滑環境下において、油性剤の保持剤としてオレフィン系樹脂、炭素粒子、および黒鉛粉末の少なくとも一つを配合した脂肪族ポリケトン樹脂を用いることにより、摺動性能を向上させることがきるので、耐熱性および耐薬品性に優れ、かつ同等の耐熱性を有する他の摺動部材用樹脂組成物に比べて安価な脂肪族ポリケトン樹脂を用いた摺動部材用樹脂組成物を提供できる。
【００４３】
本発明の摺動部材用樹脂組成物は、様々な摺動機構に用いることができる。特に、滑り軸受に好適である。
【符号の説明】
【００４４】
１：摺動部材用樹脂組成物からなるプレート場の試験片、  ２：相手材、１０：試験片１の摺動面（表面）、  １１：試験片１の裏面、  ２０：相手材２の支持対象面（端面）
【図１】
2018193466.tif 000009
【図２】
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【図３】
2018193466.tif 000011