(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
快削黄銅に対する異常摩耗発生を抑制する樹脂組成物であって、ポリアセタール樹脂（ＰＯＭ）をベースとし、低密度ポリエチレン樹脂（ＬＤＰＥ）をブレンド材として１０〜５０重量％と、黒鉛粉末を充てん材として１０〜５０重量％とを含むことを特徴とする前記樹脂組成物。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、快削黄銅に対する異常摩耗発生を実質的に抑制する樹脂組成物に関する。
【０００２】
【従来の技術】
プラスチック材料には吸振性、耐食性、耐薬品性および加工性に優れるという性質があり、とくに自己潤滑性に優れているため歯車や軸受などの機械要素部品の摺動部材として用いられるようになった。また、その相手材には、耐食性、非磁性および時代的要求である小形軽量化等の点から、銅系材料を用いることが多くなっている。とくに動力伝達用歯車のような加工しにくい部品には、銅系材料の中でも最も加工性に優れている快削黄銅が使用されていることが多い。
【０００３】
しかし、例えばポリアセタール樹脂（ＰＯＭ）等は、相手材として銅系材料である純銅や快削りん青銅を用いた場合は鉄鋼材料と同様の摩擦摩耗特性を示すのに対して、同じ銅系材料である快削黄銅を用いた場合は異常摩耗が高い確率で生じるという問題が知られている。
【０００４】
【発明が解決しようとする課題】
本発明は、快削黄銅に対する異常摩耗発生を実質的に抑制する樹脂組成物を提供することを目的とする。
【０００５】
【課題を解決するための手段】
本発明者は、上で説明した問題、すなわち快削黄銅に対する異常摩耗発生を実質的に抑制する樹脂組成物を見出すべく鋭意検討した結果、熱可塑性樹脂をベースとし、さらに特定の種類のブレンド材と充てん材とをともに含むことによりかかる問題が解決されることを見出し、本発明を完成した。
すなわち、本発明は、快削黄銅に対する異常摩耗発生を実質的に抑制する樹脂組成物を提供するものであり、熱可塑性樹脂にブレンド材と充てん材とを含むことを特徴とする。
【０００６】
また、本発明は、快削黄銅に対する異常摩耗発生を抑制する樹脂組成物であって、ポリアセタール樹脂（ＰＯＭ）をベースとし、低密度ポリエチレン樹脂（ＬＤＰＥ）をブレンド材として１０〜５０重量％と、黒鉛粉末を充てん材として１０〜５０重量％とを含むことを特徴とする前記樹脂組成物を提供する。
【０００７】
本明細書で「異常摩耗」とは、快削黄銅に対する摩擦摩耗実験の際、「通常摩耗」の状態とは異なり、徐々にまたは急激に試料とスライダの間の摩耗が大きく増加することを意味する。これは両摩擦表面に存在する微視的な凹凸に繰り返し応力が生じ、これにより発生した快削黄銅の摩耗粉が試料に取り込まれ、その摩耗粉がスライダ摩擦面を掘り起こし、その摩擦粉が移着成長することでさらに深くスライダ表面を削る現象に基づくと考えらているものである。
【０００８】
また、本明細書で「実質的に抑制する」とは、前記異常摩耗の発生率が０％を意味する。
以下、本発明を実施の形態に即して詳細に説明する。
【０００９】
【発明の実施の形態】
（樹脂組成物）
本発明にかかる樹脂組成物は、熱可塑性樹脂をベースとするものである。本発明にかかる樹脂組成物はさらに特定の種類のブレンド材を特定量、特定の形状で含むことを特徴とする。さらには、本発明にかかる樹脂組成物は特定の種類の充てん材を特定量、特定の形状で含むことを特徴とする。
【００１０】
かかる新規な構成によりなる本発明の樹脂組成物の形状には特に制限はない。上で説明した熱可塑性樹脂、ブレンド材、充てん材を特定量、特定の形状で単に混合したもの、また粒状、粉状の他種々の形状に成型されたものをも含む。
【００１１】
（熱可塑性樹脂）
本発明において好ましく使用可能な熱可塑性樹脂は、通常プラスチック材料として、吸振性、耐食性、耐薬品性および加工性に優れ、とくに自己潤滑性に優れてた歯車や軸受などの機械要素部品の摺動部材として使用可能な樹脂であれば特に制限はない。具体的には、ポリアセタール樹脂（ＰＯＭ）、ポリアミド（ＰＡ）、ポリカーボネイト（ＰＣ）、ポリエーテルエーテルケトン（ＰＥＥＫ）または高密度ポリエチレン（ＨＤＰＥ）、またはそれらの混合物が挙げられる。本発明において特に好ましいものはポリアセタール樹脂（ＰＯＭ）である。すなわち、ポリアセタール樹脂は、快削黄銅に対する摩擦摩耗実験の際「異常摩耗」が高い確率で起こることが知られているからである。
【００１２】
（ブレンド材）
本発明において好ましく使用可能なブレンド材としては、前記熱可塑性樹脂よりも溶融粘度が高くかつ非相溶性であり、前記熱可塑性樹脂を連続相として分散可能であり、海島構造を示すものであれば特に制限はない。特にかかる分散相として粒径が数十μm以下である場合、分散相が摩擦面で荷重を支持可能であり好ましい。具体的にはポリオレフィンが挙げられる。特に好ましくは低密度ポリエチレン樹脂（ＬＤＰＥ）である。
【００１３】
樹脂組成物に対するブレンド材の混合比については、１０〜５０重量％とすることができる。かかる範囲より少ない場合、異常摩耗の発生確率が極端に大となり好ましくない。またかかる範囲より多い場合には耐摩耗性等が低下し好ましくない。
【００１４】
（充てん材）
本発明において使用可能な充てん材としては、摩擦係数が小さく、スライダに潤滑膜を形成する効果が期待できるものであれば特に限定されない。具体的には例えば黒鉛、硫化物、塩化物、酸化物、ふっ化物が挙げられる。特に好ましくは黒鉛粉末である。
【００１５】
樹脂組成物に対する充てん材の混合比については、１０〜５０重量％とすることができる。かかる範囲より少ない場合、異常摩耗の発生確率が大となり好ましくない。またかかる範囲より多い場合には耐摩耗性等が低下し好ましくない。
【００１６】
（樹脂組成物の製造方法）
本発明にかかる樹脂組成物の製造方法は、従来公知のブレンド方法であって、前記ブレンド材が前記熱可塑性樹脂と非相溶性であり、前記熱可塑性樹脂を連続相として海島構造を示し、前記分散相が摩擦面で荷重を支持し、かつ前記充てん材が前記樹脂組成物中に均質に分散される方法であれば特に限定されない。具体的には、押出成形や射出成形が挙げられる。
【００１７】
また、本発明にかかる樹脂組成物は種々の形状に成型されたものをも含み、特に高負荷のかかるＯＡ機器やＡＶ機器等の摺動部材である軸受や歯車に使用されるプラスチック材料、およびその成型品として使用可能である。
以下、本発明を実施例によりさらに詳細に説明するが、本発明はこれらの実施例に何ら限定されるものではない。
【００１８】
【実施例】
（サンプル調製）
ポリアセタール樹脂（ポリプラスチックス社製  Duracon M90）の試料（ＰＯＭ）、ポリアセタール樹脂に低密度ポリエチレン樹脂（日本ポリオレフィン社製  J-Rex-HD, F042）を２０重量％ブレンドした試料（ＰＯＭ＋２０重量％ＬＤＰＥ）、ポリアセタール樹脂に２０重量％の低密度ポリエチレン樹脂を常温でブレンドし、黒鉛粉末（日本黒鉛工業社製、ACP）を５、１５、２５、３５重量％充てんした試料（ＰＯＭ＋２０重量％ＬＤＰＥ＋５重量％Ｇｒ、ＰＯＭ＋２０重量％ＬＤＰＥ＋１５重量％Ｇｒ、ＰＯＭ＋２０重量％ＬＤＰＥ＋２５重量％Ｇｒ、ＰＯＭ＋２０重量％ＬＤＰＥ＋３５重量％Ｇｒ）の６種類をそれぞれ押出成形機にて１７０℃で円筒状に成形したのち、旋盤で外径２５mm、内径１９mm、高さ３５mmに機械仕上げをした。相手材となるスライダは、快削黄銅（Ｂｒａｓｓ）を用い、形状は直径３０mm、厚さ１５mmの円板状のものを用いた。試料とスライダの両摩擦表面はエメリーペーパを用いて、算術平均粗さを約０.０４〜０.０６μmRaに最終仕上げをした。なお、本発明の実施において使用した快削黄銅は、汎用の引抜棒（C3604BD-F）を使用した。
【００１９】
（摩擦摩耗実験）
スラストワッシャ型試験機を用い、実験前後の重量差より摩耗率を、工具動力計により検出されたトルクから摩擦係数を算出した。なお、実験はすべて温度２０±１℃、湿度６５±２％の条件の下に、無潤滑で行った。
図１に示すように、ポリアセタール樹脂（ＰＯＭ）に低密度ポリエチレン樹脂（ＬＤＰＥ）をブレンドしたり黒鉛粉末（Ｇｒ）を充てんすることにより試料の限界pv値は向上した。
【００２０】
また、図２に示されるように、ポリアセタール樹脂（ＰＯＭ）の摩耗率（Wear rate of specimen）はすべり速度（Sliding velocity）が０.６ｍ／ｓまでは平均すると、１.０×１０-4mm3／ｍであるが、すべり速度が０.６ｍ／ｓを越えると急増した。ポリアセタール樹脂（ＰＯＭ）を除く各試料の摩耗率は、すべり速度によらず約０.３５×１０-4mm3／ｍの値で安定していた。
【００２１】
ポリアセタール樹脂（ＰＯＭ）の快削黄銅に対する摩擦係数は６種類の試料の中でも高く、多少のばらつきはあるが０.３前後の値を示した。ポリアセタール樹脂（ＰＯＭ）を除く各試料の摩擦係数は約０.２６の値を示した。
このように、ポリアセタール樹脂（ＰＯＭ）に低密度ポリエチレン樹脂（ＬＤＰＥ）をブレンドそして黒鉛粉末（Ｇｒ）を充てんすることで快削黄銅に対する摩耗率、摩擦係数がともに低くなり、ポリアセタール樹脂（ＰＯＭ）の摩擦摩耗特性が向上したことがわかった。
【００２２】
この結果は、ポリアセタール樹脂（ＰＯＭ）と低密度ポリエチレン樹脂（ＬＤＰＥ）は相溶性がなく低密度ポリエチレン樹脂（ＬＤＰＥ）のメルトマスフローレイトがポリアセタール樹脂（ＰＯＭ）の約１／２０であるため、試料内で低密度ポリエチレン樹脂（ＬＤＰＥ）は表面張力により球状となり、海島構造が得られる。このため、試料摩擦面が溶融した際、この球状の低密度ポリエチレン樹脂（ＬＤＰＥ）が試料表面で荷重を支え、その上を溶融したポリアセタール樹脂（ＰＯＭ）が流動する。また、低密度ポリエチレン樹脂（ＬＤＰＥ）を２０重量％ブレンドしたポリアセタール樹脂（ＰＯＭ）に黒鉛粉末（Ｇｒ）を充てんした試料は、試料の摩擦面にて荷重を支持している低密度ポリエチレン樹脂（ＬＤＰＥ）がスライダ摩擦面上に黒鉛粉末（Ｇｒ）と溶融したポリアセタール樹脂（ＰＯＭ）を強く押し付け移着膜を生成するため、試料とスライダの直接接触が減少し、試料の耐速度性が得られたと考えられる。
【００２３】
図３に、各試料に対する快削黄銅のスライダの摩耗率とすべり速度の関係を示す。
正常摩耗時の摩耗率は多少のばらつきはあるがいずれの試料においても約０.１３×１０-4mm3／ｍの値で安定していた。それに対して、異常摩耗発生時のポリアセタール樹脂（ＰＯＭ）の試料における摩耗率は、多少のばらつきはあるが約１０×１０-4mm3／ｍの値を示し、正常摩耗時の約１００倍になった。
【００２４】
さらに、表１に示すように、ポリアセタール樹脂（ＰＯＭ）における異常摩耗の高発生率（４０％）は、ポリアセタール樹脂（ＰＯＭ）に２０重量％の低密度ポリエチレン樹脂（ＬＤＰＥ）をブレンドすることで、その発生率を３％にまで低下させたが、実質的に抑制しているといえなかった。これに対し、本発明のように、２０重量％の低密度ポリエチレン樹脂（ＬＤＰＥ）をブレンドしたポリアセタール樹脂（ＰＯＭ）に、１５〜３５重量％の黒鉛粉末を充てんすることにより、異常摩耗の発生を実質的に抑制することができた。なお、異常摩耗発生率の算出方法は、全異常摩耗発生回数を全実験回数で除したものである。
【００２５】
【表１】
0003797420.tif 000002
【００２６】
【発明の効果】
本発明の樹脂組成物は、適当な熱可塑性樹脂にブレンド材と充てん材とを含むものであり、快削黄銅に対する異常摩耗発生を実質的に抑制する。
【図面の簡単な説明】
【図１】各試料の使用限界における面間圧力とすべり速度の関係を示す図である。
【図２】快削黄銅に対する各試料の摩耗率とすべり速度の関係を示す図である。
【図３】各試料に対する快削黄銅のスライダの摩耗率とすべり速度の関係を示す図である。ここで、ＰＯＭ（normal）、ＰＯＭ（abnormal）とはそれぞれ、異常摩耗を起こしていないポリアセタール樹脂、異常摩耗を起こしたポリアセタール樹脂を指す。
【図１】
0003797420.tif 000003
【図２】
0003797420.tif 000004
【図３】
0003797420.tif 000005