(57)【要約】【課題】テトラフルオロエチレン-エチレン共重合体樹脂の本来有するシール性および成形性を損なうことなく、優れた耐摩擦・摩耗特性を有する摺動材を与え得る脱金属ETFE樹脂組成物を提供すること。【解決手段】テトラフルオロエチレン-エチレン共重合体樹脂70〜93重量％、炭素繊維5〜28重量％および石炭コークス2〜25重量％からなるテトラフルオロエチレン-エチレン共重合体樹脂組成物。このテトラフルオロエチレン-エチレン共重合体樹脂組成物は、耐摩耗性、特に表面の粗い相手材に対する自己の耐摩耗性を向上させた摺動材を与えることができ、トランスミッション等のシールリングをはじめとして、建機・産機等でも同様のシール部位に適用可能である。【特許請求の範囲】
【請求項１】
テトラフルオロエチレン-エチレン共重合体樹脂70〜93重量％、炭素繊維5〜28重量％および石炭コークス2〜25重量％からなるテトラフルオロエチレン-エチレン共重合体樹脂組成物。
【請求項２】
平均繊維径5〜20μm、平均繊維長20〜500μmの炭素繊維が用いられた請求項１記載のテトラフルオロエチレン-エチレン共重合体樹脂組成物。
【請求項３】
平均粒径1〜100μmの石炭コークスが用いられた請求項１記載のテトラフルオロエチレン-エチレン共重合体樹脂組成物。
【請求項４】
摺動材の成形材料として用いられる請求項１記載のテトラフルオロエチレン-エチレン共重合体樹脂組成物。
【請求項５】
請求項１記載のテトラフルオロエチレン-エチレン共重合体樹脂組成物から成形された摺動材。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、テトラフルオロエチレン-エチレン共重合体樹脂組成物に関する。更に詳しくは、優れた耐摩擦・摩耗特性を有する摺動材を与え得るテトラフルオロエチレン-エチレン共重合体樹脂組成物に関する。
【背景技術】
【０００２】
従来、シールリング成形用の樹脂材料としてポリテトラフルオロエチレン(PTFE)、ポリエーテルエーテルケトン(PEEK)あるいはテトラフルオロエチレン-エチレン共重合体(ETFE)などが使用されている。
【０００３】
本出願人も先に、カーボン繊維3〜20重量％、オイルコークス粉末3〜20重量％および残部がPTFE粉末よりなる混合粉末を焼成して得られる、耐摩耗性を改善せしめた摺動部用部材、PTFE40〜94重量％、黒鉛3〜57重量％および炭素繊維3〜30重量％からなる、摩擦係数の増加を抑えつつ、耐圧性に方向性が見られない樹脂組成物あるいはPTFE60〜85重量％、炭素繊維2〜15重量％、カーボンビーズ10〜30重量％およびコークス2〜15重量％からなる、すぐれた耐圧性および耐摩擦・摩耗特性を有する樹脂組成物を提案している。しかるに、PTFEはシール性および耐摩耗性が良いといった特徴があるものの射出成形ができないため、圧縮成形した後、切削加工により最終成形を行う必要があり、複雑な形状の製品が成形できないという問題がある。
【特許文献１】特公平６−１８９６４号公報
【特許文献２】特開２００１−２９４７２０号公報
【特許文献３】特開２００２−３１７０８９号公報
【０００４】
その点、PEEKは射出成形が可能で、PTFEとは異なり複雑な形状の製品が成形可能で、また耐摩耗性についても良好であるといった性質を有するが、材質が硬いことから相手金属との密着性、すなわちシール性の点で十分ではない。
【０００５】
また、フッ素樹脂50〜93重量％、炭素繊維3〜25重量％および所定の金属系充填材からなる潤滑性、シール性、耐摩耗性を改善せしめた樹脂組成物などが提案されており、フッ素樹脂の一例としてETFEが例示されている。ETFEは射出成形が可能で、シール性も高い樹脂材料であるが、そこに炭素繊維等の充填材を添加した場合であっても、相手材表面が粗いと(自己の)耐摩耗特性が良くないという問題があった。また、上記特許公開公報で用いられているような金属系充填材は、環境問題からその使用が好ましくないとされる傾向があり、また金属は比重が非常に大きいため、金属を複合しているPTFE樹脂の比重も大きくなるのが避けられない。
【特許文献４】特開平０９−１３２６９０号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００６】
本発明の目的は、テトラフルオロエチレン-エチレン共重合体樹脂の本来有するシール性および成形性を損なうことなく、優れた耐摩擦・摩耗特性を有する摺動材を与え得る脱金属ETFE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】
【０００７】
かかる本発明の目的は、テトラフルオロエチレン-エチレン共重合体樹脂70〜93重量％、炭素繊維5〜28重量％および石炭コークス2〜25重量％からなるテトラフルオロエチレン-エチレン共重合体樹脂組成物によって達成される。
【発明の効果】
【０００８】
本発明に係るテトラフルオロエチレン-エチレン共重合体樹脂組成物は、テトラフルオロエチレン-エチレン共重合体が本来有するシール性および成形性を損なうことなく、耐摩耗性、特に表面の粗い相手材に対する自己の耐摩耗性を向上させた摺動材を与えることができる。また、金属粉末を用いていないのでその軽量化を図ることもできる。なお、摺動材としては、トランスミッション等のシールリングをはじめとして、建機・産機等でも同様のシール部位に適用可能である。
【発明を実施するための最良の形態】
【０００９】
ETFEは、テトラフルオロエチレンとエチレンとのランダム共重合体であり、実際には市販品、例えば旭硝子製品C-88AP等をそのまま用いることができる。このETFEには、その70〜93重量％、好ましくは70〜85重量％に対して、5〜28重量％、好ましくは10〜20重量％の炭素繊維および2〜25重量％、好ましくは5〜10重量％の石炭コークスが配合されて用いられる。
【００１０】
炭素繊維としては、繊維径あるいは繊維長などは特に特定されるものではないが、一般に平均繊維径5〜20μm、好ましくは8〜15μm、平均繊維長20〜500μm、好ましくは50〜200μmのピッチ系のものが用いられる。炭素繊維は自己補強効果を有するため、自己の耐摩耗特性を向上させることができる。炭素繊維が上述した割合以下で用いられると、補強効果が低下するようになり、一方これ以上の割合で用いられると、脆化による破壊摩耗の増大および伸びの低下が発生するようになる。
【００１１】
石炭コークスとしては、硬度の高いものが用いられ、平均粒径1〜100μm、好ましくは5〜30μmのものが用いられる。石炭コークスは、相手材に対して攻撃的であるので、相手材表面を摩耗させて平滑にする作用があり、相手材として表面の粗いものを用いた場合にも、相手材から受けるダメージを少なくすることができるので、結果的に自己の耐摩耗特性を向上させることができるといった効果を有する。石炭コークスが上述した割合以下で用いられると、相手研磨の効果が小さくなり、一方これ以上の割合で用いられると、脆化による破壊摩耗の増大および伸びの低下がみられるようになる。
【００１２】
炭素繊維および石炭コークスのETFEへの配合は、炭素繊維および石炭コークスの良好な分散状態が得られる方法であれば任意のブレンド方法を採用することができ、一般的には二軸押出機を用いてブレンドを行い、その後射出成型機を用いて所定形状への成形が行われる。
【実施例】
【００１３】
次に、実施例について本発明を説明する。
【００１４】
実施例１〜２、比較例１〜２
実施例 比較例
１ ２ １ ２
ETFE(旭硝子製品C-88AP)                               80  80  80  80
炭素繊維(呉羽化学製品クレカチョップM-201S            10  15  20   0
;平均繊維径13μm、平均繊維長110μm）
石炭コークス(オリエンタル産業製品;平均粒径約20μm）  10   5   0  20
以上の各成分（重量％）を、二軸押出機を使用して280〜340℃で混練を行い、それを280〜340℃で射出成形した後、直径5mmの円柱状テストピースを切削加工により作製し、試験片を得た。
【００１５】
得られた試験片を用いて、ピンオンディスク法により摩擦摩耗試験を行った。なお、ピンオンディスク法とは、金属板に対してテストピースを垂直に滑らせることにより試験を行うことを指し、各実施例および比較例では、粗さRzが6.3の金属板(S45C)相手材を用いて、面圧6Mpa、周速0.05m/sの条件下で試験を行い、試験開始5時間後の摩擦・摩耗係数の測定が行われた。得られた測定結果は次の表に示される。
表
実施例         比較例    
測定項目                  １     ２     １     ２  
摩擦係数                                  0.23    0.21    0.24    0.31
自己摩耗係数(×10-5cm・s/(MPa・m・h))      320     300     920    1920
相手材摩耗係数(         〃         )         7       8       4       3
【００１６】
以上の結果から、ETFEに添加された炭素繊維および石炭コークスが相乗効果的に自己および相手材摩耗係数を低下させることが分かる。