專利名稱：滑動(dòng)件用的樹脂組合物和使用該組合物的滑動(dòng)件的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及滑動(dòng)件使用的樹脂組合物以及由該樹脂組合物制造的滑動(dòng)件，更具體說，涉及即使在低滑動(dòng)速度和高負(fù)荷下也顯示出優(yōu)異的摩擦性能和磨耗性能的滑動(dòng)件使用的樹脂組合物，以及由這種樹脂組合物制造的滑動(dòng)件。
背景技術(shù)：
通常推薦由摻合了潤滑油的熱塑性合成樹脂制造的各種合成樹脂滑動(dòng)件，它們在自潤滑性能和耐磨耗性能方面都得到增強(qiáng)，能夠承受長時(shí)間的使用而用不著在其中加油。
比如，日本專利公報(bào)46-5321(1971)、46-42217(1971)和47-42615(1972)等發(fā)明就涉及到由含有潤滑油的聚縮醛樹脂制造滑動(dòng)件的方法，這些專利公開了用潤滑油浸漬聚縮醛樹脂，以降低其摩擦系數(shù)和明顯地增強(qiáng)其耐磨耗性能。然而，這些傳統(tǒng)的方法從制造工程的觀點(diǎn)看是有技術(shù)問題的，而且還有進(jìn)一步的問題，比如在開始滑動(dòng)操作時(shí)無法降低其摩擦系數(shù)(靜摩擦系數(shù))、在摩擦速度大于25m/min時(shí)，摩擦和磨耗性能惡化，以及隨著其潤滑油含量增高模塑制品的表面粗糙等。
為了解決上述的傳統(tǒng)問題，提出了在日本專利公開公報(bào)62-45662(1987)中所敘述的技術(shù)。在此公開中，敘述了一種滑動(dòng)件用合成樹脂組合物，這是通過將一種熱塑性合成樹脂與1～10wt％的飽和脂肪酸、1～20wt％的磷酸鹽粉末和不超過2wt％的潤滑油均勻地混合而得到的，其中潤滑油與飽和脂肪酸的重量比為1/10～1/2。
雖然由日本專利公開公報(bào)62-45662(1987)中所敘述的合成樹脂組合物制造的滑動(dòng)件能夠顯示出優(yōu)異的摩擦和磨耗性能，但還是發(fā)現(xiàn)，當(dāng)把滑動(dòng)件應(yīng)用于滑動(dòng)部件如汽車的操縱裝置上時(shí)，就產(chǎn)生這樣的問題，即在特定的使用條件下，比如在負(fù)荷(表面壓力)高達(dá)50kgf/cm2下，當(dāng)滑動(dòng)速度低到1m/min以下時(shí)，其摩擦系數(shù)變高，而磨耗量增大。另外，滑動(dòng)零件，比如汽車的操縱裝置不可避免地受到外面?zhèn)鬟M(jìn)來的震動(dòng)的影響。因此，要求滑動(dòng)件本身顯示出良好的吸收震動(dòng)的性能。
作為本發(fā)明人為解決上述問題而傾心研究的結(jié)果，現(xiàn)已發(fā)現(xiàn)，通過將由于其橡膠彈性而顯示出良好吸收震動(dòng)性能的聚酯基彈性體與特定量的脂肪酸、金屬皂、磷酸鹽和潤滑油摻混，由這樣得到的樹脂組合物制造的滑動(dòng)件不僅即使在高負(fù)荷下的低滑動(dòng)速度時(shí)也能夠顯示出優(yōu)異的摩擦和磨耗性能，而且還顯示出優(yōu)異的吸收震動(dòng)的性能。本發(fā)明就是基于上述的發(fā)現(xiàn)而得到的。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明的一個(gè)目的是，提供一種滑動(dòng)件用樹脂組合物，該組合物即使在高負(fù)荷下的低滑動(dòng)速度時(shí)，也能夠顯示出優(yōu)異的摩擦和磨耗性能。
本發(fā)明的另一個(gè)目的是，提供一個(gè)滑動(dòng)件，該滑動(dòng)件即使在高負(fù)荷下的低滑動(dòng)速度時(shí)也能夠顯示出優(yōu)異的摩擦和磨耗性能，還顯示出優(yōu)異的吸收震動(dòng)的性能。
為了實(shí)現(xiàn)這些目標(biāo)，在本發(fā)明的第一方面，提出一種滑動(dòng)件用樹脂組合物，該組合物含有0.1～少于1.0wt％的脂肪酸、0.1～2.0wt％的金屬皂、0.1～2.0wt％的磷酸鹽、0.3～2.0wt％的潤滑油和其余量的聚酯基彈性體。
在本發(fā)明的第二方面，提供了由在第一方面中敘述的樹脂組合物制造的滑動(dòng)件。
下面將要詳細(xì)地?cái)⑹霰景l(fā)明。首先，將解釋按照本發(fā)明作為滑動(dòng)件用樹脂組合物主要成分的聚酯基彈性體(polyester-basedelastomer)。
作為聚酯基彈性體，可以舉例的彈性體是含有聚對苯二甲酸二丁酯(polybutylene terephthalates，PBT)作為硬鏈段，含有脂肪族聚醚或脂肪族聚酯作為軟鏈段的彈性體。
此種由聚對苯二甲酸二丁酯(PBT)和脂肪族聚醚組成的彈性體就是所謂的聚酯-聚醚型彈性體。這樣的聚酯-聚醚型彈性體的例子包括HYTREL(商品名，Du Pont公司生產(chǎn))、PELPRENE P-型(商品名，ToyoBoseki公司生產(chǎn))等。
由聚對苯二甲酸二丁酯(PBT)和脂肪族聚酯組成的彈性體就是所謂的聚酯-聚酯型彈性體。這樣的聚酯-聚酯型彈性體的例子可以包括PELPRENE S-型(商品名，Toyo Boseki公司生產(chǎn))等。
在本發(fā)明中可以使用的脂肪酸是在常溫下顯示為蠟狀或油狀的高級脂肪酸，一般具有不少于10個(gè)碳原子，優(yōu)選10～34個(gè)碳原子。就高級脂肪酸而言，既可以使用一般不少于10個(gè)碳原子，優(yōu)選10～34個(gè)碳原子的飽和脂肪酸，也可以使用一般不少于12個(gè)碳原子，優(yōu)選12～24個(gè)碳原子的不飽和脂肪酸。
作為飽和脂肪酸，可以使用一般含有不少于10個(gè)碳原子的在常溫下顯示出蠟狀的正構(gòu)飽和脂肪酸。此正構(gòu)飽和脂肪酸的例子可以包括癸酸(C10)、月桂酸(C12)、肉豆蔻酸(C14)、棕櫚酸(C16)、硬脂酸(C18)、花生酸(C20)、二十二烷酸(C22)、蠟酸(C26)、褐煤酸(C28)、蜂花酸(C30)等。
作為不飽和脂肪酸，可以使用一般含不少于12個(gè)碳原子的在常溫下呈油狀的脂肪酸。不飽和脂肪酸的例子可以包括樟烯酸(C12)、肉豆蔻腦酸(C14)、油酸(C18)、亞油酸(C18)、順二十碳烯酸(C20)等。
可以按照下面敘述的摻混的其它組分的量來確定摻混的脂肪酸的量。脂肪酸可以顯示出降低得到的樹脂組合物摩擦系數(shù)的效果，即使所摻混的量少到0.1wt％?；跇渲M合物的重量，所摻混的脂肪酸量的下限一般是0.1wt％，優(yōu)選0.4wt％，更優(yōu)選0.5wt％。基于樹脂組合物的重量，所摻混的脂肪酸量的上限一般少于1wt％，優(yōu)選少于0.9wt％，更優(yōu)選少于0.8wt％。當(dāng)摻混的脂肪酸的量大于1wt％時(shí)，雖然可以出現(xiàn)降低摩擦系數(shù)的效果，但得到的樹脂組合物在高負(fù)荷下的低滑動(dòng)速度時(shí)的耐磨耗性能惡化。當(dāng)摻混的脂肪酸的量少于0.1wt％時(shí)，就不能夠顯示出降低摩擦系數(shù)的效果。這些脂肪酸可以用粉末、顆粒、黃油狀的膏或油的形式與上述的聚酯基彈性體摻混和均勻地混合。在脂肪酸是固體的情況下，優(yōu)選在攪拌和加熱到能夠使固體脂肪酸熔融的溫度的同時(shí)，將固體脂肪酸和聚酯基彈性體混合。
在本發(fā)明中使用的金屬皂可以包括至少一種選自鈣皂、鈉皂、鋁皂和鋰皂的金屬皂。
金屬皂不僅顯示出與上述脂肪酸類似的降低摩擦系數(shù)的效果，還顯示出吸收或吸附以及保留下面敘述的潤滑油的效果和防止?jié)櫥驮谀Ｋ軙r(shí)析出的效果?；跇渲M合物的重量，金屬皂的摻混量一般是0.1～2.0wt％，優(yōu)選是0.4～1.0wt％。當(dāng)摻混的金屬皂的量少于0.1wt％時(shí)，無論是降低摩擦系數(shù)的效果，還是防止?jié)櫥臀龀龅男Ч投硷@示不出來。當(dāng)摻混的金屬皂的量高于2.0wt％時(shí)，得到的樹脂組合物的熱穩(wěn)定性惡化。
作為本發(fā)明中使用的磷酸鹽，可以以金屬鹽作為例子，比如叔磷酸鹽、仲磷酸鹽、焦磷酸鹽、亞磷酸鹽、偏磷酸鹽以及它們的混合物。在這些磷酸鹽當(dāng)中，優(yōu)選叔磷酸鹽、仲磷酸鹽和焦磷酸鹽。作為在磷酸鹽中包含的金屬，可以舉出堿金屬、堿土金屬和過渡金屬。在這些金屬中，優(yōu)選堿金屬和堿土金屬，更優(yōu)選鋰(Li)、鈣(Ca)、鎂(Mg)和鋇(Ba)。
特別優(yōu)選的磷酸鹽的特定例子可以包括磷酸三鋰(Li3PO4)、磷酸氫二鋰(Li2HPO4)、焦磷酸鋰(Li4P2O7)、磷酸三鈣(Ca3(PO4)2)、焦磷酸鈣(Ca2P2O7)和磷酸氫鈣(CaHPO4·2H2O)。
磷酸鹽可以與聚酯基彈性體、脂肪酸和金屬皂均勻地混合。磷酸鹽的平均顆粒度一般不大于20μm，優(yōu)選3～10μm。雖然磷酸鹽本身不顯示出潤滑性能，當(dāng)與少量脂肪酸和下面敘述的潤滑油一起使用磷酸鹽時(shí)，就能夠獲得穩(wěn)定摩擦系數(shù)和增強(qiáng)耐磨耗性能的協(xié)同效果?；跇渲M合物的重量，所摻混的磷酸鹽的量一般為0.1～2.0wt％，優(yōu)選為0.4～1.2wt％。當(dāng)摻混的磷酸鹽的量高于2.0wt％時(shí)，得到的樹脂組合物的耐磨耗性能惡化。當(dāng)摻混的磷酸鹽的量低于0.1wt％時(shí)，就不能表現(xiàn)出改善耐磨耗性能的效果。
作為在本發(fā)明中使用的潤滑油的例子，可以舉出礦物油(如機(jī)油和引擎油)、植物油(如蓖麻籽油和霍霍巴油)、合成油(如酯油和硅油)等。當(dāng)與上述的金屬皂一起使用時(shí)，潤滑油可以顯示出降低摩擦系數(shù)的協(xié)同效果?；跇渲M合物的重量，摻混的潤滑油的量一般是0.3～2.0wt％，優(yōu)選0.4～1.6wt％。當(dāng)摻混的潤滑油的量低于0.3wt％時(shí)，就不能顯示出降低摩擦系數(shù)的效果。當(dāng)摻混的潤滑油的量高于2.0wt％時(shí)，得到的樹脂組合物的可模塑性，如咬合性能(旋轉(zhuǎn)的螺桿能否把模塑材料推向前平滑地通過機(jī)筒的性能)惡化。
通過將特定量的各個(gè)組分摻混在一起所制備的樹脂組合物被注塑或擠塑，以制造如軸承之類的滑動(dòng)件。如此得到的滑動(dòng)件具有平滑而有光澤的表面，沒有流痕和粗糙表面。
本發(fā)明的滑動(dòng)件的動(dòng)摩擦系數(shù)優(yōu)選為0.14～0.18，靜摩擦系數(shù)為0.10～0.13，當(dāng)受到如下的推力測試時(shí)的磨耗量為5～10μm。在此推力測試時(shí)，即將用機(jī)械結(jié)構(gòu)用碳鋼(S45C)制造的圓柱形消光零件的端部表面壓在正方形板狀模塑滑動(dòng)件上，然后在100kgf/cm2的負(fù)荷下，不用潤滑劑，以0.8m/min的滑動(dòng)速度將圓柱形消光零件轉(zhuǎn)動(dòng)著滑移8hr。
本發(fā)明滑動(dòng)件用樹脂組合物，即使在高負(fù)荷下的低滑動(dòng)速度時(shí)也可以顯示出優(yōu)異的摩擦和磨耗性能。另外，用該樹脂組合物制造的滑動(dòng)件具有平滑和光亮的表面，沒有流痕和粗糙表面。
具體實(shí)施例方式
參照下面的實(shí)施例更詳細(xì)地說明本發(fā)明。然而下面的實(shí)施例僅僅是說明性的，不意味著對本發(fā)明的范圍構(gòu)成限制。
在下面的條件下測試在實(shí)施例和對照實(shí)施例中得到的正方形板狀模塑件，以確定其摩擦和磨耗性能。測試條件滑動(dòng)速度0.8m/min施加負(fù)荷100kgf/cm2潤滑劑無消光零件機(jī)械結(jié)構(gòu)用碳鋼(S45C)測試方法在推力實(shí)驗(yàn)中，將圓柱形消光零件的端部表面壓在正方形板狀模塑滑動(dòng)件上，然后將圓柱形消光零件轉(zhuǎn)動(dòng)著滑移。
測試時(shí)間8hr。實(shí)施例1～4和對照實(shí)施例1用聚酯-聚醚型彈性體PELPRENE P-150B(商品名，Toyo Boseki公司制造)作為聚酯基彈性體，與作為脂肪酸的硬脂酸、作為金屬皂的鋰皂、作為磷酸鹽的磷酸三鋰以及作為潤滑油的引擎油混合，制備出如表1所示的組合物。用高速混合機(jī)攪拌和混合這樣制備的組合物，得到模塑材料。用在線螺桿型注塑模塑機(jī)將得到的模塑材料進(jìn)行注塑模塑，由此得到正方形板狀模塑件(滑動(dòng)件)，其長與寬各為30mm，厚度是3mm。
將如此得到的正方形板狀模塑件進(jìn)行上述的推力實(shí)驗(yàn)。結(jié)果顯示在表1中。
表1

注在此表中，各種組分摻混的量用wt％表示。
正如從上面的測試結(jié)果所看出的，在實(shí)施例1～4中得到的滑動(dòng)件在整個(gè)測試時(shí)間內(nèi)都顯示出穩(wěn)定的摩擦系數(shù)，磨耗量低到6～9μm。而另一方面，由對照實(shí)施例1得到的滑動(dòng)件顯示出高的摩擦系數(shù)和大的磨耗量。還有，在實(shí)施例1～4中得到的各個(gè)滑動(dòng)件的表面都看不到析出。而另一方面，在對照實(shí)施例1得到的滑動(dòng)件的表面上確認(rèn)有潤滑油存在。這表明，在對照實(shí)施例1的滑動(dòng)件中所含的潤滑油的量減少了，致使其摩擦和磨耗性能都惡化。
在實(shí)施例1～4中得到的滑動(dòng)件中，其中所含的金屬皂的作用是吸收或吸附以及保留潤滑油。金屬皂與潤滑油合用的協(xié)同效果導(dǎo)致每個(gè)滑動(dòng)件都有穩(wěn)定的低摩擦系數(shù)。再有，認(rèn)為通過金屬皂的作用，即吸收或吸附以及保留潤滑油在其中的效果，防止了潤滑油析出到每個(gè)滑動(dòng)件的表面上。
權(quán)利要求
1.用于滑動(dòng)件的樹脂組合物，該組合物含有0.1～少于1.0wt％的脂肪酸、0.1～2.0wt％的金屬皂、0.1～2.0wt％的磷酸鹽、0.3～2.0wt％的潤滑油和其余含量的聚酯基彈性體。
2.如權(quán)利要求1的用于滑動(dòng)件的樹脂組合物，其中的聚酯基彈性體選自聚酯-聚醚型彈性體和聚酯-聚酯型彈性體。
3.如權(quán)利要求1的用于滑動(dòng)件的樹脂組合物，其中的脂肪酸是至少一種選自飽和脂肪酸和不飽和脂肪酸的化合物。
4.如權(quán)利要求3的用于滑動(dòng)件的樹脂組合物，其中的飽和脂肪酸是具有不少于10個(gè)碳原子的飽和脂肪酸，而不飽和脂肪酸是具有不少于12個(gè)碳原子的不飽和脂肪酸。
5.如權(quán)利要求1的用于滑動(dòng)件的樹脂組合物，其中的金屬皂是至少一種選自鈣皂、鈉皂、鋁皂和鋰皂的皂類。
6.如權(quán)利要求1的用于滑動(dòng)件的樹脂組合物，其中磷酸鹽是至少一種選自叔磷酸鹽、仲磷酸鹽、焦磷酸鹽、亞磷酸鹽和偏磷酸鹽的磷酸鹽。
7.如權(quán)利要求1的用于滑動(dòng)件的樹脂組合物，其中磷酸鹽是至少一種選自磷酸三鋰、磷酸氫鋰、焦磷酸鋰、磷酸三鈣、焦磷酸鈣和磷酸氫鈣的磷酸鹽。
8.如權(quán)利要求1的用于滑動(dòng)件的樹脂組合物，其中潤滑油是至少一種選自礦物油、植物油和合成油的潤滑油。
9.如權(quán)利要求1的用于滑動(dòng)件的樹脂組合物，其中脂肪酸的含量為0.1～0.9wt％。
10.用于滑動(dòng)件的樹脂組合物，該組合物含有0.5～0.8wt％的脂肪酸、0.1～2.0wt％的金屬皂、0.1～2.0wt％的磷酸鹽、0.3～2.0wt％的潤滑油和其余含量的聚酯基彈性體。
11.由含有0.1～少于1.0wt％的脂肪酸、0.1～2.0wt％的金屬皂、0.1～2.0wt％的磷酸鹽、0.3～2.0wt％的潤滑油和其余含量的聚酯基彈性體的組合物制造的滑動(dòng)件。
12.由含有0.5～0.8wt％的脂肪酸、0.1～2.0wt％的金屬皂、0.1～2.0wt％的磷酸鹽、0.3～2.0wt％的潤滑油和其余含量的聚酯基彈性體的組合物制造的滑動(dòng)件。
全文摘要
一種用于滑動(dòng)件的樹脂組合物,該組合物含有0.1～少于1.0wt%的脂肪酸、0.1～2.0wt%的金屬皂、0.1～2.0wt%的磷酸鹽、0.3～2.0wt%的潤滑油和其余含量的聚酯基彈性體。由這樣的樹脂組合物制造的滑動(dòng)件即使在高負(fù)荷下的低滑動(dòng)速度下也表現(xiàn)出優(yōu)異的摩擦和磨耗性能。
文檔編號C08K5/098GK1335338SQ0112065
公開日2002年2月13日 申請日期2001年7月23日 優(yōu)先權(quán)日2000年7月28日
發(fā)明者平井一夫 申請人:奧依列斯工業(yè)株式會社