(58)【調査した分野】(Int.Cl.,DB名)
赤外分光法により得られる、成形体の表面におけるC−O伸縮振動に由来するピーク強度PとC=O伸縮振動に由来するピーク強度Qとのピーク強度比(P/Q)が、200〜5000である、請求項1又は2に記載のポリオキシメチレン樹脂成形体。
前記オレフィン化合物が、ポリエチレン、ポリプロピレン、エチレン−プロピレン共重合体、エチレン−ブテン共重合体、及びエチレン−オクテン共重合体からなる群より選択される少なくとも1種である、請求項1〜3のいずれか1項に記載のポリオキシメチレン樹脂成形体。
前記オレフィン化合物が、ポリエチレン、ポリプロピレン及びこれらの変性物からなる群より選ばれる少なくとも1種である、請求項1〜4のいずれか1項に記載のポリオキシメチレン樹脂成形体。
(A)ポリオキシメチレン樹脂に含まれるブロックコポリマーのブロック部と、(B)摺動剤のSP値の差が5以下である、請求項1〜5のいずれか1項に記載のポリオキシメチレン樹脂成形体。
【発明を実施するための形態】
【0023】
以下、本発明を実施するための形態(以下、「本実施形態」と言う。)について、詳細に説明するが、本発明は以下の記載に限定されるものではなく、その要旨の範囲内で種々変形して実施できる。
【0024】
≪樹脂成形体≫
本実施形態の樹脂成形体(以下、「ポリオキシメチレン樹脂成形体」又は単に、「成形体」ということもある。)は、例えば、本実施形態のポリオキシメチレン樹脂組成物を含む。
【0025】
本実施形態のポリオキシメチレン樹脂成形体は、(A)ポリオキシメチレン樹脂100質量部と、(B)摺動剤0.1〜5質量部とを含み、表面から1000nm、幅12000nmの範囲に、(B)摺動剤が分散ドメインとして4個以上存在し、分散ドメインの平均短径は、300nm以下であり、平均長径は、600nm以上5000nm以下である。本実施形態のポリオキシメチレン樹脂成形体は、上記の構成を有することにより、長時間の微小荷重摺動時の摩耗量を低減し、優れた摺動特性を示し、かつアウトガス成分及びブリード成分も低減できる。
【0026】
本実施形態の樹脂成形体を得るための方法については特に制限されるものではなく、公知の成形方法を適用できる。成形方法としては、例えば、押出成形、射出成形、真空成形、ブロー成形、射出圧縮成形、加飾成形、他材質成形、ガスアシスト射出成形、発泡射出成形、低圧成形、超薄肉射出成形(超高速射出成形)、金型内複合成形(インサート成形、アウトサート成形)等の成形方法が挙げられる。
【0027】
本実施形態の樹脂成形体の具体的な形態としては、特に限定されず、例えば、ギヤ、カム、ローラー、ハードディスク内部部品(ランプ、ラッチ材)、シート(例えば、押出シート等)などが挙げられる。
【0028】
本実施形態の樹脂成形体は、非常に小さな荷重(例えば、0.05N以下の荷重)の下において摩耗量が少ないため、高い摺動特性を有する。なお、本明細書において、0.05N以下の荷重を「微小荷重」といい、0.05N以下の荷重の下における摩耗を「微小荷重摩耗」という。
【0029】
上述したように、高い荷重(例えば、1〜2N程度の荷重)下での高い摺動性と、微小荷重下での高い摺動性との両立が困難であるのは、摺動により与えられる荷重の違い、摺動速度の違いが要因であると考えられる。微小荷重下での摺動では、比較的速い摺動速度で摺動が行われることが多く、ポリオキシメチレン樹脂組成物よりなる成形体のごく表層(例えば数μmの深さ程度)までしか、摩耗破損が起こらない。これは従来の高い荷重下での摺動とは全く異なる。
【0030】
一方、本実施形態のポリオキシメチレン樹脂成形体は、従来公知の樹脂成形体とは異なり、上記の構成、より詳細には後述する特殊な表層を有することにより、非常に低い荷重下であっても、ごく表層の摩耗改良に特異的に効果を発現する。より詳細には、本実施形態のポリオキシメチレン樹脂成形体は、ごく表層のみの摩耗破損を抑制する効果を奏し、100万回擦過しても、十分に耐摩耗性を維持することができる。
【0031】
≪成形体表層≫
本実施形態でいう「特殊な表層」とは、表面から1000nm、幅12000nmの範囲に(B)摺動剤が分散ドメインとして4個以上存在し、分散ドメインの平均短径が300nm以下であり、平均長径が600nm以上5000nm以下であることをいう。
【0032】
一般的なポリオキシメチレン樹脂に摺動剤を溶融混練したのみではこの特殊な表層を制御することはできない。より詳細には、例えば、摺動剤(例えば、低分子量のエステル系化合物やアミド化合物)をポリオキシメチレン樹脂に配合して溶融混練すると、押し出し時に低分子量のエステル系化合物やアミド化合物を均一に分散させることができず、押し出し不良となる。また、エステル系化合物やアミド系化合物が、成形体の表層に多量にブリードアウトする傾向にある。微小荷重下における、得られる樹脂成形体の耐摩耗性は、ブリードアウトした摺動剤により初期は良好であるが、摺動によりブリードアウト物が除去されると急激に悪化する傾向にある。
【0033】
また、成形体の使用環境によっては、成形してから一定期間を経た後、空気中から堆積したハイドロカーボン、及び成形体内部からブリードアウトした摺動剤を除去してから使用することが多い。より詳細には、半導体などの精密駆動機器の内部機構の部品では、樹脂部品や金属部品を洗浄剤により洗浄した後に組み付けを行う。この際、ブリードアウトして成形体表面に存在した摺動剤が除去されており、耐摩耗性は、より一層悪化する傾向にある。
【0034】
また、例えば、摺動剤として低分子量のエステル系化合物やアミド化合物ではなく、ポリオレフィン等の高分子量の摺動剤(高分子摺動剤)を単独で用いた場合にも、この特殊な表層が得られない。これは、高分子摺動剤は、ポリオキシメチレン樹脂中に安定して分散できず、成形時に最表層に存在できないためと考えられる。この場合の摩擦摩耗試験は、摺動剤が存在する領域まで摩耗が進行し、摺動剤が存在する領域で摩耗が抑制される。この時の摩耗量は数μm〜10μmとなることから、高分子摺動剤が表層から数μm〜10μmの深さにしか存在しないと考えられる。この場合は、微小荷重摩耗は摺動初期から悪化していき、100万回を超える耐擦過性という新たな要求には応えることができない。
【0035】
本実施形態でいう特殊な表層を測定するための方法について、以下に例示する。すなわち、本実施形態のポリオキシメチレン樹脂成形体は、例えば、(A)ポリオキシメチレン樹脂が主成分となる海相と、(B)摺動剤が主成分となる島相からなる海島構造を有し、電子顕微鏡(透過型電子顕微鏡(TEM)又は走査型電子顕微鏡(SEM))や光学顕微鏡で観察することができる。これら解析機器は一般的であり、例えば、日立製作所製の透過型電子顕微鏡H−7650等が挙げられる。(A)ポリオキシメチレン樹脂と(B)摺動剤の識別方法は、当業者であれば容易に判断できる。具体的には、透過型電子顕微鏡であれば、分子構造起因の電子線の透過性の差に起因する画面の色の濃淡や、オスミウム酸や四酸化ルテニウムなどの染色剤による差や、結晶性高分子に起因するラメラ構造などの差によって判断できる。
【0036】
本実施形態のポリオキシメチレン樹脂成形体は,透過型電子顕微鏡などにより成形体表面近傍の樹脂流動方向に対して平行な面を観察する際に、表面から1000nm、幅12000nmの範囲に(B)摺動剤が分散ドメインとして4個以上存在し、分散ドメインの平均短径が300nm以下、平均長径が600nm以上5000nm以下であるポリオキシメチレン樹脂成形体である。
【0037】
表面から1000nm、幅12000nmの範囲に存在する(B)摺動剤の分散ドメイン(島相)の個数は、4個以上であり、好ましくは5個以上であり、より好ましくは6個以上である。(B)摺動剤の分散ドメインの好ましい上限量は特にないが、層剥離の観点から、100個である。本実施形態の樹脂成形体は、(B)摺動剤の分散ドメインの個数を上記範囲内とすることにより、100万回を超える摺動回数における耐摩耗性を十分に維持できる。分散ドメインの個数を4個以上とするためには、例えば、用いるポリオキシメチレン樹脂に対して、適切な摺動剤(例えば、適切な変性、粘度、分子量など)を溶融混練する方法などが挙げられる。
【0038】
分散ドメインの平均短径は、微小荷重の摺動性の観点から、300nm以下である。同様の観点から、分散ドメインの平均短径の下限は、50nmが好ましく、100nmがより好ましく、150nmがさらに好ましく、分散ドメインの平均短径の上限は、250nmがより好ましく、200nmがさらに好ましい。分散ドメインの平均長径は、耐ブリードアウト性の観点から、600nm以上5000nm以下であり、分散ドメインの平均長径の下限は、600nmが好ましく、800nmがより好ましく、1000nmがさらに好ましく、特に1500nmであり、分散ドメインの平均長径の上限は、3000nmが好ましく、2500nmがより好ましい。
分散ドメインの平均短径及び平均長径を制御するためには、例えば、用いるポリオキシメチレン樹脂に対して、適切な摺動剤(例えば、適切な変性、粘度、分子量など)を溶融混練する方法などが挙げられる。
【0039】
さらに本発明のポリオキシメチレン樹脂成形体は、透過型電子顕微鏡などにより、成形体表面近傍の樹脂流動方向に対して平行な面を観察する際に、表面から500nm、幅12000nmの範囲に(B)摺動剤の分散ドメイン(島相)が2個以上存在することが好ましく、より好ましくは3個以上であり、さらに好ましくは4個以上であり、特に5個以上である。(B)摺動剤の分散ドメインの好ましい上限量は特にないが、層剥離の観点から、100個である。本実施形態の樹脂成形体は、(B)摺動剤の分散ドメインの個数を上記範囲内とすることにより、100万回を超える摺動回数における耐摩耗性をより一層十分に維持できる。
【0040】
以下では、(B)摺動剤の分散ドメインの平均短径と平均長径の算出方法について例示する。すなわち、透過型電子顕微鏡などで成形体表面近傍の樹脂流動方向に対して平行な面を観察する際に、(B)摺動剤の分散ドメインの短径及び長径を算出し、それらの値を相加平均することにより算出できる。なお、本実施形態にいう「長径」及び「短径」の定義について以下に詳述する。すなわち、まず、分散ドメインは楕円と見ることができる。楕円とは、平面上のある2定点からの距離の和が一定となるような点の集合から作られる曲線であり、基準となる2定点を焦点といい、2つの焦点が近いほど楕円は円に近づき、2つの焦点が一致したとき楕円はその点を中心とした円になり、円は、楕円の特殊な場合であり、楕円の内部に2焦点を通る直線を引くとき、これを長軸といい、長軸の長さを長径といい、長軸の垂直二等分線を楕円の内部に引くとき、この線分を短軸といい、短軸の長さを短径という。上記定義に基づいて、表層の分散ドメインの長径や短径を測定することが可能である。
【0041】
また、特殊な表層は、例えば、成形体の表面における炭素と酸素との相対元素濃度比[C/O](atomic%)(以下、「C/O比」と略する事がある)が1.01〜2.50である表層であってもよい。該相対元素濃度比[C/O]は、後述の方法で測定することができる。通常、ポリオキシメチレン樹脂単独である場合のC/O比は、構成元素比率より、1.00であり、種々の摺動剤を加えると、表層のC/O比は変動する。通常用いられる摺動剤としては、比較的低分子量のエステル系化合物、アミド系化合物、又はポリオレフィン等の高分子摺動剤であることが多いが、このような摺動剤を通常用いられる方法で配合しただけでは、C/O比を1.01〜2.50の範囲に制御することはできない。より詳細には、摺動剤として、低分子量のエステル系化合物、アミド化合物を、ポリオキシメチレン樹脂に通常用いられる方法で配合すると、エステル系化合物、アミド系化合物が、成形体表層に多量にブリードアウトし、表層のC/O比は2.5を大きく超える傾向にある。この場合、微小荷重下における、得られる成形体の耐摩耗性は、ブリードアウトした摺動剤により初期は良好であるが、摺動によりブリードアウト物が除去されると急激に悪化する傾向にある。
【0042】
一方、摺動剤として、低分子量のエステル系化合物、アミド化合物ではなく、ポリオレフィン等の高分子摺動剤を単独で用いると、表層のC/O比はポリオキシメチレン樹脂と同じ1.00となり、1.01以上とはならない。これは、高分子摺動剤が表層から数μm〜10μmの深さにしか存在せず、高分子摺動剤が表層に露出していないためと推定されるが、この推定により本発明は何ら限定されない。この場合には、微小荷重摩耗は摺動初期から悪化していき、100万回を超える耐擦過性という新たな要求には応えることができない。
【0043】
次に、C/O比の値を測定するための方法を以下に例示する。すなわち、成形体表面におけるC/O比は、樹脂組成物の成形体の表面を、高性能X線光電子分光装置(一般的にはXPSと称されている)を用いて容易に算出できる。これらの解析機器としては、例えば、フィッシャーサイエンティフィック株式会社製のESCALAB250等が挙げられる。測定時の励起源としては、monoAlKα等を用いることが好ましい。また、成形体表面に付着した付着汚染成分の影響を除くため、成形体表面を、洗浄剤(例えば、VALTRON DP97031の水溶液)で超音波洗浄し、純水で洗浄し、オーブン等で乾燥してもよい。また、XPS測定でのC濃度は、ピークトップが284eVから288eVの範囲のピーク面積、O濃度はピークトップが530eVから536eVの範囲のピーク面積とし、各ピーク面積の比から相対元素濃度を算出できる。
【0044】
本実施形態のポリオキシメチレン樹脂組成物の成形体の表面におけるC/O比は、後述するポリオキシメチレン樹脂組成物の成形体を構成する、(B)摺動剤のブリードアウトの量の指標であり、C/O比は、上限が2.50であり、下限が1.01であることが好ましい。より詳細には、樹脂成形体(例えば、ランプ成形体)の表面に(B)摺動剤が多量にブリードアウトすると、表面を摺動するタブにブリードアウト物が付着し、蓄積し、脱落し、ハードディスクの読み取り障害を生む原因となるため好ましくない。樹脂成形体の表面におけるC/O比が2.50以下であることにより、前記の不具合がより一層抑制される傾向にある。同様の観点から、C/O比の上限は、より好ましくは2.30であり、さらに好ましくは2.00であり、特に1.90(好ましくは1.80)である。一方、樹脂成形体表面におけるC/O比の下限は、ブリードアウトが極めて少量である状態かつ摺動剤が適度に表層近傍でも分散していることが好ましい。すなわちポリオキシメチレンそのものの表層に非常に近いことを示す1.01であることが好ましい。より好ましいC/O比の下限は1.03であり、さらに好ましくは1.05、さらにより好ましくは1.08であり、よりさらに好ましくは、1.10である。
【0045】
次に、本実施形態のポリオキシメチレン樹脂組成物を構成する各成分について詳述する。
【0046】
≪(A)ポリオキシメチレン樹脂≫
以下では、本実施形態のポリオキシメチレン樹脂成形体が含有する(A)ポリオキシメチレン樹脂(以下、「(A)成分」、「(A)」ということがある。)について、詳細に説明する。
【0047】
本実施形態において使用可能な(A)ポリオキシメチレン樹脂としては、ポリオキシメチレンホモポリマー及びポリオキシメチレンコポリマーが挙げられる。より詳細には、ホルムアルデヒド単量体又はその3量体(トリオキサン)や4量体(テトラオキサン)等のホルムアルデヒドの環状オリゴマーを単独重合して得られる実質上オキシメチレン単位のみからなるポリオキシメチレンホモポリマーや、ホルムアルデヒド単量体又はその3量体(トリオキサン)や4量体(テトラオキサン)等のホルムアルデヒドの環状オリゴマーと、エチレンオキサイド、プロピレンオキサイド、エピクロルヒドリン、1,3−ジオキソランや1,4−ブタンジオールホルマールなどのグリコールやジグリコールの環状ホルマール等の環状エーテル若しくは環状ホルマールを、共重合させて得られるポリオキシメチレンコポリマーが挙げられる。また、ポリオキシメチレンコポリマーとして、ホルムアルデヒドの単量体及び/又はホルムアルデヒドの環状オリゴマーと、単官能グリシジルエーテルとを共重合させて得られる、分岐を有するポリオキシメチレンコポリマー、並びに、ホルムアルデヒドの単量体及び/又はホルムアルデヒドの環状オリゴマーと多官能グリシジルエーテルとを共重合させて得られる、架橋構造を有するポリオキシメチレンコポリマーを用いることもできる。
【0048】
さらには、(A)ポリオキシメチレン樹脂は、ポリオキシメチレンの繰り返し構造単位とは異なる異種のブロックを有するブロックコポリマーを含んでいてもよい。(A)ポリオキシメチレン樹脂がブロックコポリマーを含むことにより、樹脂成形体としての剛性がより一層優れる傾向にある。また、異種のブロック部分に、(B)摺動剤(特に、酸変性ポリオレフィンなど)を選択的及び安定的に存在させることができる。これにより、100万回を超える摺動回数における耐摩耗性をより一層十分に維持できる。
【0049】
ブロックコポリマーとしては、下記一般式(1)、(2)、(3)(4)、(5)、(6)、及び(7)からなる群より選択される少なくとも1種のブロック部分を有するアセタールホモポリマー、もしくはアセタールコポリマー(以下、両者をあわせて「ブロックコポリマー」ともいう。)が好ましい。
【化1】
【化2】
【化3】
【化4】
【化5】
【化6】
【化7】
【0050】
上記一般式(1)、(2)、(3)、(5)、(6)、及び(7)中、R
1及びR
2は、それぞれ独立に、水素原子、アルキル基、置換アルキル基、アリール基及び置換アリール基からなる群より選択される1種の化学種を示し、R
1及びR
2が複数である場合、互いが同一でも異なってもよい。
【0051】
上記一般式(1)、(2)、(6)及び(7)中、R
3、R5、及びR
6は、それぞれ独立に、アルキル基、置換アルキル基、アリール基、及び置換アリール基からなる群より選択される1種の化学種を示し、R
1及びR
2は、複数ある場合、互いが同一であっても異なってもよい。
【0052】
上記一般式(4)中、R
4は、水素原子、アルキル基、置換アルキル基、アリール基及び置換アリール基からなる群より選択される1種の化学種を示し、R
4が複数ある場合、互いが同一であってもよく、異なっていてもよい。
【0053】
mは2〜6の整数を示し、2〜4の整数であることが好ましい。
【0054】
nは1〜1000の整数を示し、10〜250の整数であることが好ましい。
【0055】
pは2〜6の整数を示し、2つのpは互いが同一であっても異なっていてもよい。
【0056】
q、及びrはそれぞれ正の数を示し、qとrとの合計100モル%に対してqは2〜100モル%、rは0〜98モル%であってもよく、−(CH(CH
2CH
3)CH
2)−単位及び−(CH
2CH
2CH
2CH
2)−単位はそれぞれランダム又はブロックで存在してもよい。
【0057】
s、及びtは1〜10の整数を示し、1〜3の整数であることが好ましい。
【0058】
上記一般式(1)で表される基は、アルコールの(ポリ)アルキレンオキシド付加物から水素原子を脱離した残基であってもよく、上記一般式(2)で表される基は、カルボン酸の(ポリ)アルキレンオキシド付加物から水素原子を脱離した残基であってもよく、上記一般式(3)で表される基は、(ポリ)アルキレンオキシドから水素原子を脱離した残基であってもよい。
【0059】
前記ブロック成分を有するポリオキシメチレンポリマーは、例えば、特開昭57−31918号公報、特開昭60−170652号公報、特開2002−3696号公報、特開2002−234922号公報、特開2002−3694号公報などに記載の方法を参考に調製できる。
【0060】
一般式(1)〜(7)で表されるブロックコポリマーのブロック部分は、両末端もしくは片末端に水酸基などの官能基を有するブロックを構成する化合物を、ポリオキシメチレン樹脂の重合過程で末端部分と反応させることにより得られる。
【0061】
一般式(5)〜(7)を得るための化合物としてはエポキシ化合物が挙げられる。
【0062】
ブロックコポリマー中における一般式(1)〜(7)で表されるブロック成分の挿入量は特に限定されないが、ブロックコポリマーを100質量%としたとき、0.001〜30質量%であることが好ましく、15質量%以下であることがより好ましく、10質量%以下であることがさらに好ましく、特に8質量%以下であり、0.01質量%以上であることがより好ましく、0.1質量%以上であることがさらに好ましく、特に1質量%以上である。本実施形態の成形体の剛性を低下させない観点から、当該ブロック成分の挿入量を30質量%以下とすることが好ましく、安定した摺動性を維持し続ける観点から、当該ブロック成分の挿入量は0.001質量%以上であることが好ましい。
【0063】
また、ブロックコポリマー中のブロック成分の分子量は、10000以下であることが、本実施形態のポリオキシメチレン樹脂組成物を含む成形体の剛性を低下させない観点から好ましく、より好ましくは8000以下、さらに好ましくは5000以下である。ブロック成分の分子量の下限は特に制限されないが、100以上であることが、安定した摺動性を維持し続ける観点から好ましい。
【0064】
ブロックコポリマー中のブロック成分を形成する化合物としては、特に限定されないが、例えば、C
18H
37O(CH
2CH
2O)
40C
18H
37、C
11H
23CO
2(CH
2CH
2O)
30H、C
18H
37O(CH
2CH
2O)
70H、C
18H
37O(CH
2CH
2O)
40Hや、両末端がヒドロキシル基であるポリエチレングリコール、両末端がヒドロキシル基であるポリプロピレングリコール、両末端がヒドロキシル基である水素添加ポリブタジエン、両末端ヒドロキシアルキル化ポリエチレングリコール、両末端ヒドロキシアルキル化ポリプロピレングリコール、両末端ヒドロキシアルキル化水素添加ポリブタジエン、グリシジル化合物(単官能、多官能)などが挙げられる。
【0065】
単官能グリシジル化合物としては、特に限定されないが、例えば、メチルグリシジルエーテル、エチルグリシジルエーテル、ブチルグリシジルエーテル、2−エチルヘキシルグリシジルエーテル、2−メチルオクチルグリシジルエーテル、フェニルグリシジルエーテル、p−ターシャリーブチルフェニルグリシジルエーテル、sec−ブチルフェニルグリシジルエーテル、n−ブチルフェニルグリシジルエーテル、フェニルフェノールグリシジルエーテル、クレジルグリシジルエーテル、ジブロモクレジルグリシジルエーテル等のグリシジルエーテル、グリシジルアセテート、グリシジルステアレート等のグリシジルエステルが挙げられる。
【0066】
また、グリシジル基を2個以上有する多官能グリシジル化合物としては、ジグリシジルエーテル化合物、トリグリシジルエーテル化合物及びテトラグリシジルエーテル化合物が好ましい化合物として挙げられる。グリシジル基を2個以上有する多官能グリシジル化合物の具体例としては、1,6−ヘキサンジオールジグリシジルエーテル、ビスフェノールAジグリシジルエーテル(2,2-ビス(4-ヒドロキシフェニル)プロパンジグリシジルエーテル)、エチレングリコールジグリシジルエーテル、プロピレングリコールジグリシジルエーテル、1,4 −ブタンジオールジグリシジルエーテル、ヘキサメチレングリコールジグリシジルエーテル、レゾルシノールジグリシジルエーテル、ビスフェノールAジグリシジルエーテル、ポリエチレングリコールジグリシジルエーテル、ポリプロピレングリコールジグリシジルエーテル、ポリブチレングリコールジグリシジルエーテル、グリセロールトリグリシジルエーテル、トリメチロールプロパントリグリシジルエーテル、ペンタエリスリトールテトラグリシジルエーテル、ソルビトールポリグリシジルエーテル、ソルビタンポリグリシジルエーテル、ポリグリセロールポリグリシジルエーテル、ジグリセロールポリグリシジルエーテル等が挙げられる。
【0067】
前記ブロックコポリマーは、その結合形式として、ABA型ブロックコポリマーであることが好ましい。これにより、摺動剤をより一層安定的に微分散できる傾向にあり、表層付近に摺動剤を含む分散ドメインを存在できる傾向にある。このため、100万回を超える摺動回数における耐摩耗性をより一層十分に維持できる。ここで、ABA型ブロックコポリマーは、例えば、ポリオキシメチレンセグメントAと、両末端に水酸基(ヒドロキシル基)などの官能基を有するブロックを構成する化合物(セグメントB(以下「B」とも記す))を、ポリオキシメチレン樹脂の重合過程で末端部分と反応させることにより得られる。
【0068】
両末端に水酸基(ヒドロキシル基)などの官能基を有するブロックを構成する化合物として、例えば、両末端がヒドロキシル基であるポリエチレングリコールなどのポリアルキレンオキシド、両末端ヒドロキシ基である水素添加ポリブタジエンを用いることで、Bとして一般式(3)又は一般式(4)で表されるブロックを有するABA型ブロックコポリマーが得られる。
【0069】
一般式(1)、式(2)、式(3)又は式(4)で表されるブロック成分は、ヨウ素価20g−I
2/100g以下の不飽和結合を有してもよい。不飽和結合としては、特に限定されないが、例えば炭素−炭素二重結合が挙げられる。
【0070】
前記ブロック成分を有するポリオキシメチレンコポリマーとしては、例えば、特開昭60−170652号公報や国際公開第01/09213号に開示されたポリオキシメチレンブロックコポリマーが挙げられ、その公報に記載の方法を参考に調製できる。
【0071】
また、ABA型ブロックコポリマーは、ポリオキシメチレンセグメントAと、両末端にグリシジル基(エポキシ基)などの官能基を有するブロックを構成する化合物(セグメントB(以下「B」ともいう。))を、ポリオキシメチレン樹脂の重合過程で末端部分と反応させることによっても得られる。
【0072】
両末端にグリシジル基(エポキシ基)などの官能基を有するブロックを構成する化合物として、例えば、両末端がグリシジル基である1,6−ヘキサンジオールジグリシジルエーテル、ビスフェノールAジグリシジルエーテル(2,2-ビス(4-ヒドロキシフェニル)プロパンジグリシジルエーテル)を用いることで、Bとして一般式(5)又は(6)で表されるブロックを有するABA型ブロックコポリマーが得られる。
【0073】
グリシジル化合物としては、分子量が100〜1000のものを用いるのが好ましい。グリシジル化合物の分子量が大きすぎると、その共重合によって生じるブロックコポリマー中の分岐鎖・架橋鎖が長くなり、樹脂の結晶性等を乱してその基本的性質を損ねたり、本発明の目的である衝撃特性等に対しても好ましくない影響を生じるおそれがある。逆に、グリシジル化合物の分子量が小さすぎると、摺動剤との相溶性等に対する効果が極めて小さいものとなる。
【0074】
一般式(5)、式(6)、又は式(7)で表されるブロック成分は、ヨウ素価20g−I
2/100g以下の不飽和結合を有してもよい。不飽和結合としては、特に限定されないが、例えば炭素−炭素二重結合が挙げられる。
【0075】
前記ブロック成分を有するポリオキシメチレンコポリマーとしては、例えば、特開2001−2885号公報、特開2002−3694号公報、特開2002−234922号公報に開示されたポリオキシメチレンブロックコポリマーが挙げられ、その公報に記載の方法を参考に調製できる。
【0076】
本実施形態のポリオキシメチレン樹脂組成物の成形体を構成する(A)ポリオキシメチレン樹脂としては、ポリオキシメチレンホモポリマー、ポリオキシメチレンコポリマー、架橋構造を有するポリオキシメチレンコポリマー、ブロック部分を有するホモポリマーベースのブロックコポリマー、及びブロック成分を有するコポリマーベースのブロックコポリマーのいずれも用いることができ、これらを併用することもできる。
【0077】
また、(A)ポリオキシメチレン樹脂として、例えば分子量の異なる組み合わせや、コモノマー量が異なるポリオキシメチレンコポリマーの組み合わせ等も適宜使用可能である。
【0078】
これらの中でも、本実施形態においては、(A)ポリオキシメチレン樹脂として、ブロックコポリマーを含むことが好ましい形態として挙げられる。
【0079】
(A)ポリオキシメチレン樹脂中のブロックコポリマーの割合は、(A)ポリオキシメチレン樹脂全体(100質量%)に対し、5〜95質量%であることが好ましい。ブロックコポリマーの割合は、90質量%以下であることがより好ましく、75質量%以下であることがさらに好ましく、特に65質量%以下(好ましくは60質量%以下)であり、10質量%以上であることがより好ましく、20質量%以上であることがさらに好ましく、特に25質量%以上(好ましくは35質量%以上、より好ましくは40質量%以上)である。
【0080】
ブロックコポリマーの割合を95質量%以下とすることにより、ブロック部に起因する摩擦係数が低下しより一層耐摩耗性に優れる。また、ブロックコポリマーの割合を5質量%以上とすることにより、摺動剤が樹脂成形体表面へ移動しにくくなり、均一かつ滑らかな表面をより一層保持できる傾向にある。
【0081】
なお、本実施形態のポリオキシメチレン樹脂組成物を含む成形体における、当該ブロックコポリマーの比率は、
1H−NMRや
13C−NMR等により測定することができる。
【0082】
また、ブロック部の構造はポリオキシメチレン樹脂成形体または組成物を溶解後に再沈殿やろ別などの操作を行い単離したのちに、当該ブロックコポリマーを塩酸分解することでブロック部を単離精製することが可能である。当該ブロック部を
1H−NMRや
13C−NMRや二次元NMRなど各種測定を行うことにより、構造を決定することができる。
【0083】
本実施形態のポリオキシメチレン樹脂組成物を含む成形体における、当該ブロックコポリマーのブロック部はFedors法で算出される溶解度パラメーターであるSP値が7.0〜18.0((cal/cm
3)
1/2)であることが好ましい。ブロックコポリマーのブロック部のSP値のより好ましい上限は17.0((cal/cm
3)
1/2)であり、さらに好ましくは16.0((cal/cm
3)
1/2)であり、さらにより好ましくは15.0((cal/cm
3)
1/2)であり、よりさらに好ましくは14.0((cal/cm
3)
1/2)である。当該ブロックコポリマーのブロック部のSP値のより好ましい下限は7.5((cal/cm
3)
1/2)であり、さらに好ましくは7.8((cal/cm
3)
1/2)であり、さらにより好ましくは8.0((cal/cm
3)
1/2)であり、よりさらに好ましくは8.1((cal/cm
3)
1/2)である。当該ブロックコポリマーのブロック部のSP値を上述の上限の範囲とすることでブロック部同士の分子間力が適切となり、樹脂成形体内部のブロックコポリマーの均一分散性が良好になる傾向にある。また、上述の下限の範囲とすることにより摺動剤とブロック部との分子間力が適切となり樹脂成形体内部の摺動剤の分散性が良好となる。
【0084】
≪(B)摺動剤≫
次に本実施形態の樹脂成形体に使用することのできる(B)摺動剤(以下、「(B)成分」、「(B)」ということがある。)について詳細に説明する。本実施形態において「摺動剤」とは、樹脂組成物に配合することにより摩擦を低減する効果を有する物質をいう。
【0085】
本実施形態に用いる(B)成分は、(A)成分100質量部に対して0.1〜5質量部含まれる。(B)成分の量を(A)成分100質量部に対して0.1質量部以上とすることにより、樹脂成形体の摺動性が向上し、5質量部以下とすることにより、樹脂成形体における層剥離を抑制できる。(B)成分の好ましい下限量は、(A)成分100質量部に対して、0.3質量部であり、より好ましくは0.5質量部であり、さらに好ましくは、1.0質量部である。また、(B)成分の好ましい上限量は、(A)成分100質量部に対し、4.5質量部であり、より好ましくは4質量部であり、さらに好ましくは3質量部である。
【0086】
次に、本実施形態における(B)摺動剤を例示するが、これらに限定されない。(B)成分としては、例えば、下記一般式(8)、(9)又は(10)で表わされる構造を有する化合物が挙げられる。
(化8)
[R
11−(A
1−R
12)
x−A
2−R
13]
y・・・(8)
(化9)
A
3−R
11−A
4・・・(9)
(化10)
R
14−A
5・・・(10)
【0087】
ここで、一般式(8)、(9)中、R
11、R
12及びR
13は、各々独立して、炭素数1〜7000のアルキレン基、置換若しくは非置換の炭素数1〜7000のアルキレン基の少なくとも1個の水素原子が炭素数6〜7000のアリール基で置換されたアルキレン基、炭素数6〜7000のアリーレン基、又は炭素数6〜7000のアリーレン基における少なくとも1個の水素原子が炭素数1〜7000の置換若しくは非置換のアルキル基で置換されたアリーレン基である。
【0088】
また、一般式(10)中、R
14は、炭素数1〜7000のアルキル基、置換若しくは非置換の炭素数1〜7000のアルキル基の少なくとも1個の水素原子が炭素数6〜7000のアリール基で置換されたアルキル基、炭素数6〜7000のアリール基、又は炭素数6〜7000のアリール基における少なくとも1個の水素原子が炭素数1〜7000の置換若しくは非置換のアルキル基で置換されたアリール基である。
【0089】
これらの基は二重結合、三重結合、環状構造を含む基でもよい。
【0090】
また、一般式(8)中、A
1及びA
2は、各々独立して、エステル結合、チオエステル結合、アミド結合、チオアミド結合、イミド結合、ウレイド結合、イミン結合、尿素結合、ケトキシム結合、アゾ結合、エーテル結合、チオエーテル結合、ウレタン結合、チオウレタン結合、スルフィド結合、ジスルフィド結合、又はトリスルフィド結合である。
【0091】
一般式(8)中、xは、1〜1000の整数を示し、yは、1〜1000の整数を示す。
【0092】
また、一般式(9)、(10)中、A
3、A
4及びA
5は、各々独立して、ヒドロキシル基、アシル基、アルデヒド基、カルボキシル基、アセチル基、アミノ基、スルホ基、アミジン基、アジ基、シアノ基、チオール基、スルフェン酸基、イソシアニド基、ケテン基、イソシアネート基、チオイソシアネート基、ニトロ基、チオール基、又はカルバモイル基である。
【0093】
本実施形態の効果である微小荷重摺動時の耐摩耗特性の観点から、(B)摺動剤における上記一般式(8)、(9)、(10)で表わされる構造を以下の範囲内とすることが好ましい。
【0094】
R
11、R
12、R
13、R
14における炭素数は、好ましくは2〜7000であり、より好ましくは3〜6800であり、さらに好ましくは4〜6500である。
【0095】
一般式(8)中、xは、1〜100の整数であることが好ましい。yは、1〜200の整数であることが好ましい。
【0096】
一般式(8)中、好ましいA
1及びA
2は、各々独立して、エステル結合、チオエステル結合、アミド結合、イミド結合、ウレイド結合、イミン結合、尿素結合、ケトキシム結合、エーテル結合、又はウレタン結合であり、より好ましいA
1及びA
2は、各々独立して、エステル結合、アミド結合、イミド結合、ウレイド結合、イミン結合、尿素結合、ケトキシム結合、エーテル結合、又はウレタン結合である。
【0097】
一般式(5)、(6)中、好ましいA
3、A
4及びA
5は、各々独立して、ヒドロキシル基、アシル基、アルデヒド基、カルボキシル基、アセチル基、アミノ基、アジ基、シアノ基、チオール基、イソシアニド基、ケテン基、イソシアネート基、チオイソシアネート基、又はカルバモイル基であり、より好ましいA
3、A
4及びA
5は、各々独立して、ヒドロキシル基、アシル基、アルデヒド基、カルボキシル基、アセチル基、アミノ基、シアノ基、イソシアニド基、ケテン基、イソシアネート基、又はカルバモイル基である。
【0098】
具体的には、(B)成分として、特に限定されないが、例えば、アルコール類、アミン類、カルボン酸類、ヒドロキシ酸類、アミド類、エステル類、ポリオキシアルキレングリコール類、並びにオレフィン化合物からなる群から選択される少なくとも1種の化合物が挙げられ、微小荷重の摺動性の観点から、アルコール類、アミン類、カルボン酸類、エステル類、アミド類、及びオレフィン化合物からなる群から選択される少なくとも1種の化合物であることが好ましく、さらに、アウトガスやブリードアウトを抑制する観点から、オレフィン化合物であることがより好ましい。
【0099】
本実施形態で用いるアルコール類としては、炭素数が2〜7000の飽和又は不飽和の1価又は多価のアルコール類が好ましい。具体的な例としては特に限定されないが、例えば、オクチルアルコール、ノニルアルコール、デシルアルコール、ウンデシルアルコール、ラウリルアルコール、トリデシルアルコール、ミリスチルアルコール、ペンタデシルアルコール、セチルアルコール、ヘプタデシルアルコール、ステアリルアルコール、オレイルアルコール、リノリルアルコール、ノナデシルアルコール、エイコシルアルコール、セリルアルコール、ベヘニルアルコール、メリシルアルコール、ヘキシルデシルアルコール、オクチルドデシルアルコール、デシルミリスチルアルコール、デシルステアリルアルコール、ユニリンアルコール、エチレングリコール、ジエチレングリコール、トリエチレングリコール、プロピレングリコール、ジプロピレングリコール、ブタンジオール、ペンタンジオール、ヘキサンジオール、グリセリン、ジグリセリン、トリグリセリン、トレイトール、エリスリトール、ペンタエリスリトール、アラビトール、リビトール、キシリトール、ソルバイト、ソルビタン、ソルビトール、マンニトールが挙げられる。これらの脂肪族アルコールは、1種を単独で、又は2種以上を組み合わせて用いることができる。
【0100】
これらの中でも、摺動性の効率の観点から、炭素数11以上のアルコールが好ましい。より好ましくは炭素数12以上のアルコールであり、さらに好ましくは炭素数13以上のアルコールである。特に好ましいのはこれらの中でも飽和アルコールである。
【0101】
これらの中でも、ステアリルアルコール、オレイルアルコール、リノリルアルコール、ベヘニルアルコール、エチレングリコール、プロピレングリコール、ジエチレングリコール、トリエチレングリコールであることが好ましく、ベヘニルアルコール、ジエチレングリコール、トリエチレングリコールであることがより好ましい。
【0102】
本実施形態で用いるアミン類としては、以下に限定されるものではないが、例えば、一級アミン、二級アミン、三級アミン、特殊なアミンが挙げられる。
【0103】
一級アミンとしては、特に限定されないが、例えば、メチルアミン、エチルアミン、プロパンアミン、ブタンアミン、ペンタンアミン、ヘキサンアミン、へプタンアミン、オクタンアミン、シクロヘキシルアミン、エチレンジアミン、アニリン、メンセンジアミン、イソホロンジアミン、キシレンジアミン、メタフェニレンジアミン、ジアミノジフェニルアミン等が挙げられる。
【0104】
二級アミンとしては、特に限定されないが、例えば、ジメチルアミン、ジエチルアミン、N−メチルエチルアミン、ジフェニルアミン、テトラメチルエチレンジアミン、ピペリジン、N,N−ジメチルピペラジン等が挙げられる。
【0105】
三級アミンとしては、特に限定されないが、例えば、トリメチルアミン、トリエチルアミン、ヘキサメチレンジアミン、N,N−ジイソプロピルエチルアミン、ピリジン、N,N−ジメチル−4−アミノピリジン、トリエチレンジアミン、ベンジルジメチルアミン等が挙げられる。
【0106】
特殊なアミンとしては、特に限定されないが、例えば、ジエチレントリアミン、トリエチレンテトラミン、テトラエチレンペンタミン、ジエチルアミノロピルアミン、N−アミノエチルピペラジン等が挙げられる。
【0107】
これらのアミン類は、1種を単独で、又は2種以上を組み合わせて用いることができる。
【0108】
これらの中でも、ヘキサンアミン、ヘプタンアミン、オクタンアミン、テトラメチルエチレンジアミン、N,N−ジメチルピペラジン、ヘキサメチレンジアミンであることが好ましく、ヘプタンアミン、オクタンアミン、テトラメチルエチレンジアミン、ヘキサメチレンジアミンであることがより好ましい。
【0109】
本実施形態で用いるカルボン酸類としては、炭素数が6〜7000の飽和又は不飽和の1価又は多価の脂肪族カルボン酸が好ましい。具体的な例としては特に限定されないが、例えば、カプロン酸、エナント酸、カプリル酸、ウンデシル酸、ペラルゴン酸、ラウリン酸、トリデシル酸、ミリスチン酸、ペンタデシル酸、パルミチン酸、マルガリン酸、ステアリン酸、ナノデカン酸、アラキン酸、ベヘン酸、リグノセリン酸、セロチン酸、ヘプタコン酸、モンタン酸、アジピン酸、ピメリン酸、スベリン酸、アゼライン酸、セバシン酸、メリシン酸、ラクセル酸、ウンデシレン酸、エライジン酸、セトレイン酸、ブラシジン酸、ソルビン酸、パルミトレイン酸、オレイン酸、バクセン酸、リノール酸、リノレン酸、エレオステアリン酸、アラキドン酸、ネルボン酸、エルカ酸、プロピオール酸、ステアロール酸等が挙げられる。
【0110】
これらの中でも、摺動性の効率の観点から、炭素数10以上の脂肪酸が好ましい。より好ましくは炭素数11以上の脂肪酸であり、さらに好ましくは炭素数12以上の脂肪酸である。これらの中でも飽和脂肪酸であることが好ましい。飽和脂肪酸の中では、パルミチン酸、ステアリン酸、ベヘン酸、モンタン酸、アジピン酸、セバシン酸等が、工業的にも容易に入手可能である観点から、好ましい。
【0111】
カルボン酸類は、かかる成分を含有してなる天然に存在する脂肪酸又はこれらの混合物等でもよい。これらの脂肪酸は、ヒドロキシ基で置換されていてもよく、合成脂肪族アルコールであるユニリンアルコールの末端をカルボキシル変性した合成脂肪酸でもよい。
【0112】
本実施形態で用いるヒドロキシ酸類としては、特に限定されないが、例えば、脂肪族ヒドロキシ酸、芳香族ヒドロキシ酸が挙げられる。脂肪族ヒドロキシ酸としては、特に限定されないが、例えば、グリコール酸、ヒドロキシプロピオン酸、ヒドロキシブタン酸、ヒドロキシペンタン酸、ヒドロキシヘキサン酸、ヒドロキシヘプタン酸、ヒドロキシノナン酸、ヒドロキシデカン酸、ヒドロキシウンデカン酸、ヒドロキシドデカン酸、ヒドロキシトリデカン酸、ヒドロキシテトラデカン酸、ヒドロキシペンタデカン酸、ヒドロキシヘキサデカン酸、ヒドロキシヘプタデカン酸、ヒドロキシオクタデカン酸、ヒドロキシノナデカン酸、ヒドロキシイコサン酸、ヒドロキシドコサン酸、ヒドロキシテトラドコサン酸、ヒドロキシヘキサドコサン酸、ヒドロキシオクタドコサン酸や乳酸、タルトロン酸、グリセリン酸、ヒドロキシ酪酸、2−ヒドロキシ酪酸、3−ヒドロキシ酪酸、γ−ヒドロキシ酪酸、リンゴ酸、酒石酸、シトラマル酸、クエン酸、イソクエン酸、ロイシン酸、メバロン酸、パントイン酸、リシノール酸、リシネライジン酸、セレブロン酸、キナ酸、シキミ酸等が挙げられ、これらの異性体であってもよい。
【0113】
芳香族ヒドロキシ酸としては、特に限定されないが、例えば、モノヒドロキシ安息香酸誘導体としてサリチル酸、クレオソート酸(ホモサリチル酸、ヒドロキシ(メチル)安息香酸)、バニリン酸、シリング酸、ジヒドロキシ安息香酸誘導体としてピロカテク酸、レソルシル酸、プロトカテク酸、ゲンチジン酸、オルセリン酸、トリヒドロキシ安息香酸誘導体として、没食子酸、フェニル酢酸誘導体として、マンデル酸、ベンジル酸、アトロラクチン酸、ケイヒ酸やヒドロケイヒ酸誘導体として、メリロト酸、フロレト酸、クマル酸、ウンベル酸、コーヒー酸、フェルラ酸、シナピン酸などが挙げられ、これらの異性体であってもよい。
【0114】
これらのヒドロキシ酸化合物は、1種を単独で、又は2種以上を組み合わせて用いることができる。
【0115】
これらの中でも、脂肪族ヒドロキシ酸であることがより好ましく、炭素数が5〜30の脂肪族ヒドロキシ酸がより好ましく、炭素数8〜28の脂肪族ヒドロキシ酸がさらに好ましい。
【0116】
本実施形態で用いるアミド類としては、炭素数が6〜7000の飽和又は不飽和の1価又は多価の脂肪族アミド類であることが好ましい。具体的な例としては、特に限定されないが、例えば、1級アミドとしてヘプタンアミド、オクタンアミド、ノナンアミド、デカンアミド、ウンデカンアミド、ラウリルアミド、トリデシルアミド、ミリスチルアミド、ペンタデシルアミド、セチルアミド、ヘプタデシルアミド、ステアリルアミド、オレイルアミド、ノナデシルアミド、エイコシルアミド、セリルアミド、ベヘニルアミド、メリシルアミド、ヘキシルデシルアミド、オクチルドデシルアミド、ラウリン酸アマイド、パルチミン酸アマイド、ステアリン酸アマイド、ベヘン酸アマイド、ヒドロキシステアリン酸アマイド、オレイン酸アマイド、エルカ酸アマイドなどの飽和又は不飽和アミドが挙げられる。
【0117】
2級アミドの例としては、以下に限定されるものではないが、例えば、N−オレイルパルミチン酸アミド、N−ステアリルステアリン酸アミド、N−ステアリルオレイン酸アミド、N−オレイルステアリン酸アミド、N−ステアリルエルカ酸アミド、メチレンビスステアリン酸アミド、エチレンビスカプリン酸アミド、エチレンビスラウリン酸アミド、エチレンビスステアリン酸アミド、エチレンビスヒドロキシステアリン酸アマイド、エチレンビスベヘン酸アミド、エチレンビスオレイン酸アミド、エチレンビスエルカ酸アミド、ヘキサメチレンビスステアリン酸アミド、ヘキサメチレンビスベヘン酸アミド、ヘキサメチレンビスオレイン酸アミド、ヘキサメチレンヒドロキシステアリン酸アマイド、などの飽和又は不飽和アミドが挙げられる。
【0118】
3級アミドの例としては、以下に限定されるものではないが、例えば、N,N−ジステアリルアジピン酸アミド、N,N−ジステアリルセバシン酸アミド、N,N−ジオレイルアジピン酸アミド、N,N−ジオレイルセバシン酸アミド、N,N−ジステアリルイソフタル酸アミドなどの飽和又は不飽和アミドが挙げられる。
【0119】
これらの中でも、パルチミン酸アマイド、ステアリン酸アマイド、ベヘン酸アマイド、ヒドロキシステアリン酸アマイド、オレイン酸アマイド、エルカ酸アマイド、N−ステアリルステアリン酸アマイドメチレンビスステアリン酸アマイド、エチレンビスラウリン酸アマイド、エチレンビスステアリン酸アマイド、エチレンビスベヘン酸アマイドであることが好ましい。これらの中でも、摺動性の効率の観点から、炭素数10以上のアミドが好ましい。より好ましくは、炭素数11以上のアミドであり、さらに好ましくは炭素数13以上のアミドである。特に好ましいのは、これらの中でも飽和脂肪族アミドである。
【0120】
本実施形態で用いるエステル類としては、上述のアルコール類とカルボン酸類、又はヒドロキシ酸類とが反応してエステル結合を形成している反応生成物などが好ましい。
【0121】
具体的な例としては特に限定されないが、例えば、ステアリン酸ブチル、パルミチン酸2−エチルヘキシル、ステアリン酸2−エチルヘキシル、べへニン酸モノグリセライド、2−エチルヘキサン酸セチル、ミリスチン酸イソプロピル、パルミチン酸イソプロピル、イソステアリン酸コレステリル、ラウリン酸メチル、オレイン酸メチル、ステアリン酸メチル、ミリスチン酸セチル、ミリスチン酸ミリスチル、ミリスチン酸オクチルドデシルペンタエリスリトールモノオレエート、ペンタエリスリトールモノステアレート、ペンタエリスリトールテトラパルミテート、ステアリン酸ステアリル、ステアリン酸イソトリデシル、2−エチルヘキサン酸トリグリセライド、アジピン酸ジイソデシル、エチレングリコールモノラウレート、エチレングリコールジラウレート、エチレングリコールモノステアレート、エチレングリコールジステアレート、トリエチレングリコールモノステアレート、トリエチレングリコールジステアレート、エチレングリコールモノオレエート、エチレングリコールジオレエート、ポリエチレングリコールモノラウレート、ポリエチレングリコールモノステアレート、ポリエチレングリコールジステアレート、ポリエチレングリコールモノオレエート、グリセリンモノステアレート、グリセリンジステアレート、グリセリンモノラウレート、グリセリンジラウレート、グリセリンモノオレエート、グリセリンジオレエート等が挙げられる。
【0122】
これらの中でもミリスチン酸セチル、アジピン酸ジイソデシル、エチレングリコールモノステアレート、エチレングリコールジステアレート、トリエチレングリコールモノステアレート、トリエチレングリコールジステアレート、ポリエチレングリコールモノステアレート、ポリエチレングリコールジステアレートであることが好ましく、ミリスチン酸セチル、アジピン酸ジイソデシル、エチレングリコールジステアレートであることがより好ましい。
【0123】
本実施形態で用いるポリオキシアルキレングリコール類としては、以下に限定されるものではないが、例えば、以下の3種類が挙げられる。
【0124】
第1のポリオキシアルキレングリコールは、アルキレングリコールをモノマーとする重縮合物である。このような重縮合物としては、以下に限定されるものではないが、例えば、ポリエチレングリコール、ポリプロピレングリコール、エチレングリコールとプロピレングリコールとのブロックコポリマー、ランダムコポリマー等が挙げられる。これらの重縮合物の重合度の好ましい範囲は、5〜2500、より好ましい範囲は10〜2300である。
【0125】
第2のポリオキシアルキレングリコールは、第1のポリオキシアルキレングリコールで挙げた重縮合物と脂肪族アルコールとのエーテル化合物である。このようなエーテル化合物としては、以下に限定されるものではないが、例えば、ポリエチレングリコールオレイルエーテル(エチレンオキサイド重合度5〜500)、ポリエチレングリコールセチルエーテル(エチレンオキサイド重合度5〜500)、ポリエチレングリコールステアリルエーテル(エチレンオキサイド重合度5〜300)、ポリエチレングリコールラウリルエーテル(エチレンオキサイド重合度5〜300)、ポリエチレングリコールトリデシルエーテル(エチレンオキサイド重合度5〜300)、ポリエチレングリコールノニルフェニルエーテル(エチレンオキサイド重合度2〜1000)、ポリエチレングリコールオキチルフェニルエーテル(エチレンオキサイド重合度4〜500)等が挙げられる。
【0126】
第3のポリオキシアルキレングリコールは、第1のポリオキシアルキレングリコールで挙げた重縮合物と高級脂肪酸とのエステル化合物である。このようなエステル化合物としては、以下に限定されるものではないが、例えば、ポリエチレングリコールモノラウレート(エチレンオキサイド重合度2〜300)、ポリエチレングリコールモノステアレート(エチレンオキサイド重合度2〜500)、ポリエチレングリコールモノオレート(エチレンオキサイド重合度2〜500)等が挙げられる。
【0127】
本実施形態で用いるオレフィン化合物としては、ポリエチレン(高圧法低密度ポリエチレン、直鎖状低密度ポリエチレン、超低密度ポリエチレン)、ポリプロピレン、エチレン−プロピレン共重合体、エチレン−ブテン共重合体、エチレン−オクテン共重合体、ポリプロピレン−ブテン共重合体、ポリブテン、ポリブタジエンの水添物、エチレン−アクリル酸エステル共重合体、エチレン−メタアクリル酸エステル共重合体、エチレン−アクリル酸共重合体、エチレン−酢酸ビニル共重合体等が挙げられ、これらのオレフィン系化合物は、未変性物であってもよく、変性物であってもよい。変性物である場合には、酸変性(あるいは酸化変性ともいう)されていてもよい。また、これらのオレフィン化合物は、グラフト共重合体の形態であってもよく、ワックスの形態であってもよい。
【0128】
これらのオレフィン化合物は、1種を単独で、又は2種以上を組み合わせて用いることができる。
【0129】
これらのオレフィン化合物の中でも、入手のしやすさや加工性の観点から、ポリエチレン、ポリプロピレン、エチレン−プロピレン共重合体、エチレン−ブテン共重合体、エチレン−プロピレン−ブテン共重合体及びエチレン−オクテン共重合体からなる群より選択される少なくとも1種であることが好ましく、ポリエチレン及びポリプロピレンからなる群より選択される少なくとも1種であることが好ましい。
【0130】
ワックスとしては、特に限定されないが、例えば、シュラックワックス、蜜ろう、鯨ろう、セラックろう、ウールろう、カルバナワックス、木ろう、ライスワックス、キャンデリラワックス、はぜろう、パラフィンワックス、マイクロクリスタリンワックス、モンタンワックス、フィッシャートロプシュワックス、ポリエチレンワックス、ポリプロピレンワックス、及びこれらの高密度重合型、低密度重合型、酸化型、酸変性型、特殊モノマー変性型が挙げられる。
【0131】
これらの中でもカルナバワックス、ライスワックス、キャンデリラワックス、パラフィンワックス、モンタンワックス、ポリエチレンワックス、ポリプロピレンワックス及びこれらの高密度重合型、低密度重合型、酸化型、酸変性型、特殊モノマー変性型であることが好ましく、カルナバワックス、ライスワックス、キャンデリラワックス、パラフィンワックス、ポリエチレンワックス、ポリプロピレンワックス及びこれらの高密度重合型、低密度重合型、酸化型、酸変性型、特殊モノマー変性型であることがより好ましい。
【0132】
これらのオレフィン化合物は、酸変性(あるいは酸化変性ともいう)されたものであってもよい。酸化変性型又は酸変性型のオレフィン化合物は、特に限定されないが、例えば、ポリオレフィン(ワックス)の酸化反応により酸性基を導入したり、ポリオレフィンを酸化分解したり、ポリオレフィン(ワックス)に無機酸、有機酸、又は不飽和カルボン酸などを反応させてカルボキシル基やスルホン酸基などの極性基を導入したり、ポリオレフィンワックス重合時に酸性基を持つモノマーを導入する方法により得られる。これらは、酸変性型又は酸化変性型ポリオレフィン(ワックス)などの名称で市販されており、容易に入手することができる。
【0133】
ポリオレフィンワックスとしては、以下に限定されるものではないが、例えばパラフィンワックス、マイクロクリスタリンワックス、モンタンワックス、フィッシャートロプシュワックス、ポリエチレンワックス、ポリプロピレンワックス、及びこれらの高密度重合型、低密度重合型、特殊モノマー変性型などが挙げられる。
【0134】
(B)成分としては、摺動性改良効果の観点からパラフィンワックス、ポリエチレンワックス、ポリプロピレンワックスの酸変性物、ポリエチレン(高圧法低密度ポリエチレン、直鎖状低密度ポリエチレン、超低密度ポリエチレン)、ポリプロピレン、エチレン−プロピレン共重合体、エチレン−ブテン共重合体の酸変性物が好ましい。(B)成分は、特に、酸変性ポリエチレン及び/又は酸変性ポリプロピレンを含む変性ワックスであることが好ましい。
【0135】
上記(B)成分は、1種を単独で、又は2種以上を組み合わせて用いることができる。
【0136】
本実施形態において、(B)成分は、ポリオキシメチレン樹脂成形体から分離することで分子構造や分子量、融点、酸価、粘度などを算出することが可能である。
【0137】
本実施形態のポリオキシメチレン樹脂成形体における(B)成分は、ポリオキシメチレン樹脂成形体または組成物を溶解後ろ別などの操作を行い単離したのちに、(B)成分を再結晶化や再沈殿などの操作で精製することが可能である。(B)成分を
1H−NMRや
13C−NMRや二次元NMR、MALDI−TOF MSなど各種測定を行うことにより、繰り返し構造や分岐構造、各種官能基の位置情報などの分子構造を決定することができる。
【0138】
(B)成分(特に、酸変性ポリエチレン及び/又は酸変性ポリプロピレンである場合)の酸価は、0を超え(好ましくは1mg−KOH/g以上)、85mg−KOH/g以下であることが好ましい。酸価が1mg−KOH/g以上であることにより、分散性が向上する傾向にある。酸価が85mg−KOH/g以下であることにより、乾燥時の耐変色性がより一層向上する傾向にあるとともに、微小荷重の高温摺動時の耐摩耗性がより一層向上する傾向にある。酸価の上限は80mg−KOH/gであることがより好ましく、83mg−KOH/gであることがさらに好ましく、特に80mg−KOH/g。(好ましくは75mg−KOH/g)である。なお、酸価は、JIS K0070に準拠した方法により測定できる。
【0139】
(B)成分の酸価は、特開2004−75749号公報に実施例1又は2に記載の方法や、特開昭62−167308号公報の実施例1に記載の方法、市販の高密度ポリエチレンを酸素雰囲気下で熱分解を行うことで、酸性基の導入量、極性基の導入量を調整または制御が可能である。また(B)成分が酸変性ポリエチレン及び/又は酸変性ポリプロピレンである場合市販のものを購入することが可能である。
【0140】
(B)成分(特に、酸変性ポリエチレン及び/又は酸変性ポリプロピレンである場合)の140℃における溶融粘度は、1〜3000mPa・sであることが好ましい。140℃における溶融粘度が、1mPa・s以上であることにより、本実施形態のポリオキシメチレン樹脂組成物の溶融混練時の加工性がより一層向上する傾向にある。同様の観点から、140℃における溶融粘度の下限値は、20mPa・sであることがより好ましく、25mPa・sであることがさらに好ましく、特に30mPa・s(好ましくは50mPa・s)である。また(B)成分の140℃における溶融粘度が、3000mPa・s以下であることにより、本実施形態のポリオキシメチレン樹脂組成物の溶融混練時の加工性がより一層向上する傾向にある。同様の観点から、140℃における溶融粘度の上限値は、2850mPa・sであることが好ましく、2800mPa・sであることがより好ましく、2700mPa・sであることがさらに好ましく、特に2650mPa・s(好ましくは2000mPa・s)である。
【0141】
(B)成分(特に、酸変性ポリエチレン及び/又は酸変性ポリプロピレンである場合)の180℃における溶融粘度は、100〜2900mPa・sであることが好ましい。180℃における溶融粘度が、上記範囲内であることにより、本実施形態のポリオキシメチレン樹脂組成物を溶融混練する際に、ポリオキシメチレン樹脂ペレットが完全に溶融するため、混練を十分に行うことができる傾向にある。同様の観点から、180℃における溶融粘度の下限値は、110mPa・sであることがより好ましく、140mPa・sであることがさらに好ましく、特に160mPa・s(好ましくは300mPa・s)である。同様の観点から、180℃における溶融粘度の上限値は、2850mPa・sであることがより好ましく、2800mPa・sであることがさらに好ましく、特に2700mPa・s(好ましくは2650mPa・s、より好ましくは2000mPa・s、さらに好ましくは1600mPa・s)である。
【0142】
(B)成分が酸変性ポリエチレン及び/又は酸変性ポリプロピレンである場合、140℃、180℃における溶融粘度は、ブルックフィールド粘度計により測定できる。
【0143】
本実施形態において、樹脂成形体を構成する(B)成分の摺動剤の重量平均分子量の好ましい下限量は、アウトガスやブリードアウトの観点より700であり、より好ましくは800であり、さらに好ましくは、900であり、最も好ましくは1000である。また、(B)成分の摺動剤の重量平均分子量の上限量は特に限定されないが、取扱いの容易さから、100000程度であることが好ましい。
【0144】
本実施形態に用いる(B)成分の分子量分布の下限は特にないが、摺動時の摩擦係数の安定性の観点から、1.0が目安である。また(B)成分の分子量分布の好ましい上限は9.0であり、より好ましくは8.5であり、さらに好ましくは8.0であり、さらにより好ましくは7.5である。なお、本実施形態の(B)成分の重量平均分子量は、重量平均分子量1000以下の場合は、液体クロマトグラフ/質量分析により測定され、重量平均分子量が1000を超える場合は、ゲル・パーミエーション・クロマトグラフィにより測定された標準ポリスチレン等の換算の重量平均分子量で表される。
【0145】
本実施形態の(B)成分は、その融点が40〜150℃であることが好ましい。(B)成分の融点を40℃以上とすることにより、より高い温度での樹脂成形体の耐摩耗性を向上させることが可能となる傾向にあり、(B)成分の融点を150℃以下とすることで、加工時の樹脂中への(B)成分の良好な分散を達成しやすくなる。(B)成分の融点のより好ましい下限は、45℃であり、さらに好ましい下限は50℃であり、特に好ましい下限は80℃である。また、(B)成分の融点のより好ましい上限は、140℃であり、さらに好ましくは135℃であり、特に好ましくは130℃である。
【0146】
なお、本実施形態における、(B)成分の融点は、JIS K 7121に準拠した方法(DSC法)により測定できる。
【0147】
上述した摺動剤のうち、摺動剤がカルボニル基を有する化合物を含む場合、赤外分光法により得られる、成形体表面におけるC−O伸縮振動に由来するピーク強度PとC=O伸縮振動に由来するピーク強度Qとのピーク強度比(P/Q)が200〜5000であることが好ましい。
【0148】
本実施形態でいう赤外分光法により得られる、ピーク強度比P/Qの値を得るための方法について述べる。
【0149】
樹脂成形体表面のピーク強度比P/Qは、樹脂成形体の表面を赤外分光光度計の全反射法(ATR法)を用いて測定及び解析することで容易に得ることができる。これら測定機器は、例えば、一般的に市販されているPerkin−Elmer社製のSpectrum One等を用いることができる。
【0150】
ATR法は、樹脂成形体に接触させた結晶内に入射した赤外光が、結晶内を複数回反射しながら樹脂成形体表面に吸収されていくことを利用した、表面状態の情報を得るための測定方法である。この時、成形体表面には、エバネッセント波と呼ばれる、成形体に赤外線が滲み込む現象が起きる。その深さは、波長や、結晶の種類により若干異なるが、概ね約数μmである。すなわち、赤外分光光度計の全反射法(ATR法)を用いて測定及び解析された樹脂成形体表面のピーク強度比P/Qは、成形体の表層から数μmの深さの情報である。本実施形態においてATR法で用いる結晶は、滲み込み深さという観点からダイヤモンド/ZnSeを用いるのが好ましい。
【0151】
得られたスペクトルは、吸光度比として解析される。具体的には、C−O(ポリオキシメチレンの繰り返し構造由来)の信号として、1040cm
-1から1160cm
-1の間にあるピーク強度(ピーク高さ)Pを、C=Oの信号としては、1600cm
-1から1750cm
-1の間にあるピーク強度Qをそれぞれ算出し、そのピーク強度比(P/Q)を樹脂成形体表面のピーク強度比とする。この際、誤差をなくすため、ピーク強度を求める際の、ベースラインを、それぞれ1040cm
-1から1160cm
-1、1590cm
-1から1760cm
-1に直線に引き、該ベースラインからの高さをピーク強度として読み取る。
【0152】
本実施形態のポリオキシメチレン樹脂組成物の成形体の表面のピーク強度比P/Qとは、後述する本実施形態の樹脂成形体を構成する(B)摺動剤が表層近傍(深さ数μm以内)に存在する量の指標である。
【0153】
当該ピーク強度比P/Qは、200〜5000であることが好ましい。この値が5000を超えるということは、表層近傍には、後述する本実施形態の樹脂成形体を構成する(B)摺動剤起因のカルボニル基がほとんど存在していないことを示しており、200を下回るということは、多量の(B)摺動剤起因のカルボニル基が表層付近に偏在していることを示す。摺動回数(擦過回数)が100万回を超えても、高い摺動性を十分に維持できるとともに、かつ表層での表層剥離による摩耗性悪化を抑制する観点から、樹脂成形体表面のピーク強度比(P/Q)が200〜5000であることが好ましい。
【0154】
本実施形態おけるより好ましい樹脂成形体表面のピーク強度比(C−O/C=O)の上限は、4500であり、さらに好ましくは3000であり、さらにより好ましくは1500である。またより好ましい樹脂成形体表面のピーク強度比(C−O/C=O)の下限は、210であり、さらに好ましくは220であり、さらにより好ましくは250である。
【0155】
ポリオキシメチレン樹脂に含まれるブロックコポリマーのブロック部と、摺動剤のSP値の差は、微小荷重の摺動性の観点から、5以下であることが好ましく、3以下であることがより好ましく、2以下であることがさらに好ましい。
【0156】
また、室温(例えば23℃)の微小荷重の摺動性以外にも、他の環境(温度や荷重)での摺動性を一層向上することもできる。
例えば、(B)成分として、(1)酸価が38〜80mg−KOH/gのものを用いることで、高温(例えば、70℃)での微小荷重の摺動性をより向上することができる。
【0157】
(B)成分として、(2)酸価が2〜25mg−KOH/g、かつ140℃における溶融粘度が2900mPa・s以下のものを用いることで、極低温(例えば、−30℃)での微小荷重の摺動性をより向上することができる。
【0158】
(B)成分として、(3)酸価が1〜75mg−KOH/g、かつ分子量が100〜2500のものを用いることで、低温(例えば、−5℃)での微小荷重の摺動性をより向上することができる。
【0159】
(B)成分として、(4)酸価が1〜75mg−KOH/g、かつ180℃における溶融粘度が100〜2500mPa・s以下のものを用いることで、高荷重の摺動性をより向上することができる。
【0160】
≪(C)着色剤≫
本実施形態のポリオキシメチレン樹脂組成物は、付加的成分(任意成分)として、(C)着色剤を含有してもよい。以下、(C)着色剤について詳細に説明する。
【0161】
(C)着色剤とは、可視光の吸収、散乱、反射等の作用により外観に変化をもたらす物質をいう。
【0162】
本実施形態のポリオキシメチレン樹脂組成物は、(C)着色剤(以下、「(C)成分」、「(C)」ともいう。)を(A)ポリオキシメチレン樹脂100質量部に対して、0.01〜3質量部含有することが、より一層優れた耐摩耗性を得る観点から、好ましい。同様の観点から、ポリオキシメチレン樹脂100質量部に対して、(C)着色剤を0.1〜2質量部含むことがより好ましく、0.2〜1質量部含むことがさらに好ましい。
【0163】
本実施形態において、ポリオキシメチレン樹脂組成物の成形体中に存在する(C)着色剤は、本来の目的の着色以外に、(B)成分と組み合わせることによって、耐摩耗性のさらなる向上という重要な役割を有する。
【0164】
(C)着色剤の存在による耐摩耗性の向上の理由は明らかではないが、(C)着色剤により成形体の表面硬度を向上させて耐摩耗性を向上させていること、(C)着色剤が(C)成分を保持し、表層付近に偏在させていることなどが推定される。但し、この推定により、本発明は何ら限定されない。
【0165】
(C)着色剤は以下に限定されるものではないが、無機系顔料と有機系染顔料等が挙げられる。無機系顔料としては、樹脂の着色用として一般的に使用されている無機系顔料が挙げられる。無機系顔料としては、以下に限定されるものではないが、例えば、鉄、亜鉛及びチタンからなる群から選ばれる少なくとも1種の金属の酸化物、鉄、亜鉛及びチタンからなる群から選ばれる少なくとも1種の金属の炭酸塩、硫化亜鉛、酸化チタン、酸化亜鉛、酸化鉄、硫酸バリウム、二酸化チタン、硫酸バリウム、含水酸化クロム、酸化クロム、アルミ酸コバルト、バライト粉、亜鉛黄1種、亜鉛黄2種、フェロシアン化鉄カリ、カオリン、チタンイエロー、コバルトブルー、ウルトラマリン青、カドミウム、ニッケルチタン、リトポン、ストロンチウム、アンバー、シェンナ、アズライト、マラカイト、アズロマラカイト、オーピメント、リアルガー、辰砂、トルコ石、菱マンガン鉱、イエローオーカー、テールベルト、ローシェンナ、ローアンバー、カッセルアース、白亜、石膏、バーントシェンナ、バーントアンバー、ラピスラズリ、アズライト、マラカイト、サンゴ粉、白色雲母、コバルトブルー、セルリアンブルー、コバルトバイオレット、コバルトグリーン、ジンクホワイト、チタニウムホワイト、ライトレッド、クロムオキサイドグリーン、マルスブラック、ビリジャン、イエローオーカー、アルミナホワイト、カドミウムイエロー、カドミウムレッド、バーミリオン、タルク、ホワイトカーボン、クレー、ミネラルバイオレッド、ローズコバルトバイオレット、シルバーホワイト、金粉、ブロンズ粉、アルミニウム粉、プルシアンブルー、オーレオリン、タルク、ウォラストナイト、雲母チタン、カーボンブラック、アセチレンブラック、ランプブラック、ファーナスブラック、植物性黒、骨炭、炭酸カルシウム、紺青等が挙げられる。なお、前記「金属の酸化物」は、鉄、亜鉛若しくはチタンから選ばれる2種以上の金属からなる「複合金属酸化物」も包含する。
【0166】
これらの無機系顔料は、1種を単独で、又は2種以上を組み合わせて用いることができる。
【0167】
(C)着色剤としては、鉄、亜鉛及びチタンからなる群から選ばれる少なくとも1種の金属の酸化物、鉄、亜鉛及びチタンからなる群から選ばれる少なくとも1種の金属の炭酸塩、硫化亜鉛、酸化亜鉛、酸化鉄、亜鉛黄1種、亜鉛黄2種、ジンクホワイト、チタニウムホワイト、アルミナホワイト、タルク、ホワイトカーボン、シルバーホワイト、カーボンブラック、アセチレンブラック、ランプブラック、ファーナスブラック、炭酸カルシウムが好ましい。
【0168】
これらの中でも、本実施形態のポリオキシメチレン樹脂組成物の耐摩耗性の観点から、モース硬度が8以下である着色剤が好ましい。より好ましくはモース硬度が7以下であり、さらに好ましくはモース硬度が6以下である。なお、(C)着色剤のモース硬度は、モース硬度計により測定することができる。
【0169】
有機系染顔料としては、以下に限定されるものではないが、例えば、縮合アゾ系、キノン系、フタロシアニン系、モノアゾ系、ジアゾ系、ポリアゾ系、アンスラキノン系、複素環系、ペンノン系、キナクリドン系、チオインジコ系、ベリレン系、ジオキサジン系、フタロシアニン系等の有機系染顔料が挙げられる。
【0170】
本実施形態のポリオキシメチレン樹脂組成物の熱安定性の観点から、有機系染顔料としては、縮合アゾ系、キノン系、フタロシアニン系、アンスラキノン系、複素環系、ペンノン系、キナクリドン系、チオインジコ系、ベリレン系、ジオキサジン系、又はフタロシアニン系の有機系染顔料が好ましい。より好ましくは、縮合アゾ系、キノン系、フタロシアニン系、アンスラキノン系、複素環系、ペンノン系、キナクリドン系、ベリレン系、又はフタロシアニン系の有機系染顔料である。さらに好ましくは、キノン系、フタロシアニン系、アンスラキノン系、複素環系、キナクリドン系、ベリレン系、又はフタロシアニン系の有機系染顔料である。
【0171】
これらの有機系染顔料は、1種を単独で、又は2種以上を組み合わせて用いることができる。
【0172】
本実施形態のポリオキシメチレン樹脂組成物に含有されている(C)着色剤のより好ましい上限量は、(A)ポリオキシメチレン樹脂100質量部に対して、2.5質量部であり、さらに好ましくは2.0質量部であり、さらにより好ましくは1.5質量部であり、よりさらに好ましくは1.0質量部であり、特に好ましくは0.8質量部である。
【0173】
また、(C)着色剤のより好ましい下限量は、(A)ポリオキシメチレン樹脂100質量部に対して0.03質量部であり、さらに好ましくは0.05質量部であり、さらにより好ましくは0.1質量部である。
【0174】
上記のように、(C)着色剤の含有量を3質量部以下とすることにより、本実施形態のポリオキシメチレン樹脂組成物は、微小荷重摺動時の摩耗特性を改善効果が十分に得られる。
【0175】
一方、(C)着色剤の含有量を0.01質量部以上とすることにより、本実施形態のポリオキシメチレン樹脂組成物は、十分な着色性を維持することができる。
【0176】
≪その他の添加剤≫
本実施形態のポリオキシメチレン樹脂組成物は、本発明の目的を損なわない範囲で、従来公知の、ポリオキシメチレン樹脂組成物に使用されている各種安定剤を含有することができる。安定剤としては、以下に限定されるものではないが、例えば、下記の酸化防止剤、ホルムアルデヒドやギ酸の捕捉剤が挙げられる。
【0177】
これらの安定剤は、1種を単独で、又は2種以上を組み合わせて用いることができる。
【0178】
前記酸化防止剤としては、本実施形態のポリオキシメチレン樹脂組成物の熱安定性向上の観点から、ヒンダードフェノール系酸化防止剤が好ましい。ヒンダードフェノール系酸化防止剤としては、特に限定されるものではなく、公知のものが、適宜使用可能である。
【0179】
ホルムアルデヒドやギ酸の捕捉剤としては、以下に限定されるものではなく、例えば、メラミンやポリアミド系樹脂といったホルムアルデヒド反応性窒素を含む化合物及びその重合体、アルカリ金属又はアルカリ土類金属の水酸化物、無機酸塩、及びカルボン酸塩が挙げられる。具体例としては、水酸化カルシウム、炭酸カルシウム、リン酸カルシウム、珪酸カルシウム、硼酸カルシウム、及び脂肪酸カルシウム塩(ステアリン酸カルシウム、ミリスチン酸カルシウム等)が挙げられる。前記脂肪酸は、ヒドロキシル基で置換されていてもよい。
【0180】
上述したそれぞれの安定剤の添加量は、(A)ポリオキシメチレン樹脂100質量部に対して、酸化防止剤、例えばヒンダードフェノール系酸化防止剤が0.1〜2質量部、ホルムアルデヒドやギ酸の捕捉剤、例えばホルムアルデヒド反応性窒素を含む重合体が0.1〜3質量部、アルカリ土類金属の脂肪酸塩が0.1〜1質量部の範囲であると好ましい。
【0181】
≪本実施形態のポリオキシメチレン樹脂成形体の製造方法≫
本実施形態のポリオキシメチレン樹脂成形体は、例えば、(A)ポリオキシメチレン樹脂と(B)摺動剤、必要に応じて(C)着色剤、その他の添加剤を、溶融混練することにより得ることができる。ここで、本実施形態のポリオキシメチレン樹脂成形体は、(A)ポリオキシメチレン樹脂100質量部に対して、(B)摺動剤0.1〜5質量部を含み、表面から500nm、幅12000nmの範囲に該(B)摺動剤が分散ドメインとして2個以上存在し、該分散ドメインの平均短径が300nm以下、平均長径が5000nm以下であるポリオキシメチレン樹脂成形体である。
【0182】
本実施形態のポリオキシメチレン樹脂成形体を得る方法としては公知の方法が用いられる。例えば、一軸又は多軸混練押出機、ロール、バンバリーミキサー等が挙げられるが、中でも、減圧装置やサイドフィーダー設備等を装備した2軸押出機が特に好ましく使用できる。
【0183】
原料成分を混合及び溶融混練する方法としては、例えば、(A)成分、(B)成分を、すべて、予めスーパーミキサー、タンブラー、V字型ブレンダーなどで混合し、二軸押出機で一括溶融混練する方法、(A)成分を二軸押出機等に供給し、溶融混練しつつ、押出機途中から(B)成分を溶融し液体状態で添加する方法、(A)成分の一部と(B)成分を二軸押し出し機のトップより供給し、(A)成分の残りの一部を二軸押し出し機のサイドより供給し溶融混練する方法、(A)成分の一部と(B)成分を二軸押し出し機のトップより供給し、(A)成分の残りの一部を粉砕し、二軸押し出し機のトップより供給し溶融混練する方法等が挙げられる。
【0184】
本実施形態のポリオキシメチレン樹脂成形体は好ましくは(A)成分の一部と(B)成分を二軸押し出し機のトップより供給し、(A)成分の残りの一部を粉砕し、二軸押し出し機のトップより供給し溶融混練する方法であることが(B)成分を分散性を良好なものとし、上述の特殊な表層を得られやすい観点から好ましい。
【0185】
本実施形態のポリオキシメチレン樹脂組成物は、上記押出機により製造した場合、例えば、ペレット形状として得られる。
【0186】
≪用途≫
本実施形態のポリオキシメチレン樹脂組成物及び当該樹脂組成物を含む成形体は、微小荷重下での繰り返し摺動が要求される用途に好適に使用可能である。
【0187】
具体的には、ハードディスク内部部品(ハードディスク用ランプ、ラッチ材)、時計内部部品(ギヤ、テンプ、アンクル、ガンギ車等)等が挙げられる。これら以外に、本実施形態のポリオキシメチレン樹脂組成物を含む成形体が高い摺動性を有することから、ポリオキシメチレンとして公知の用途に適用可能である。より詳細には、以下に限定されるものではないが、例えば、カム、スライダー、レバー、アーム、クラッチ、フェルトクラッチ、アイドラギアー、プーリー、ローラー、コロ、キーステム、キートップ、シャッター、リール、シャフト、関節、軸、軸受け、及びガイド等に代表される機構部品;アウトサート成形の樹脂部品、インサート成形の樹脂部品、シャーシ、トレー、側板、プリンター、及び複写機に代表されるオフィスオートメーション機器用部品;デジタルビデオカメラ、及びデジタルカメラ等の映像機器用部品;CD、DVD、Blu−ray Disc、その他光デイスクのドライブ;ナビゲーションシステム及びモバイルパーソナルコンピュータに代表される音楽、映像又は情報機器、携帯電話及びファクシミリに代表される通信機器用部品;電気機器用部品;電子機器用部品等が挙げられる。
【0188】
また、自動車部品としては、例えば、ガソリンタンク、フュエルポンプモジュール、バルブ類、ガソリンタンクフランジ等に代表される燃料廻り部品;ドアロック、ドアハンドル、ウインドウレギュレータ、スピーカーグリル等に代表されるドア廻り部品;シートベルト用スリップリング、プレスボタン等に代表されるシートベルト周辺部品;コンビスイッチ部品、スイッチ類、クリップ類等の部品に適用可能である。
【0189】
さらには、その他用品として、筆記具のペン先、芯を出し入れする機構部品;洗面台、排水口、及び排水栓開閉機構部品;衣料用のコードストッパー、アジャスター、ボタン;散水用のノズル、散水ホース接続ジョイント;階段手すり部、及び床材の支持具である建築用品;玩具、ファスナー、チェーン、コンベア、バックル、スポーツ用品、自動販売機(開閉部ロック機構、商品排出機構部品)、家具、楽器、住宅設備機器部品としても好適に使用できる。
【実施例】
【0190】
以下、本実施形態について具体的な実施例及び比較例を挙げて説明するが、本実施形態は、後述する実施例に限定されるものではない。
【0191】
実施例及び比較例のポリオキシメチレン樹脂組成物及びその成形体の製造条件及び特性評価項目を以下に示す。
【0192】
〔ポリオキシメチレン樹脂組成物、及び成形体の製造〕
(1)ポリオキシメチレン樹脂組成物の押出加工
【0193】
「製法1」
単軸押出機(三機製作所製 5532(L(スクリュー有効長さ)/D(スクリュー直径)=48、ベント付き)を用いて、シリンダー温度をすべて200℃に設定し、(A)、(B)、場合により(C)成分、並びに付加的成分を一括混合し、押出機メインスロート部より定量フィーダーより供給して、押出量15kg/時間、スクリュー回転数150rpmの条件で樹脂混練物をストランド状に押出し、ストランドバスにて急冷し、ストランドカッターで切断しペレット形状の成形体を得た。
【0194】
「製法2」
二軸押出機(東芝機械(株)製TEM−26SS押出機(L/D=48、ベント付き)を用いて、シリンダー温度をすべて200℃に設定し、(A)、(B)、場合により(C)成分、並びに付加的成分を一括混合し、押出機メインスロート部より定量フィーダーより供給して、押出量15kg/時間、スクリュー回転数150rpmの条件で樹脂混練物をストランド状に押出し、ストランドバスにて急冷し、ストランドカッターで切断しペレット形状の成形体を得た。
【0195】
「製法3」
二軸押出機(東芝機械(株)製TEM−26SS押出機(L/D=48、ベント付き)を用いて、シリンダー温度をすべて200℃に設定し、(A)成分の90phr相当のペレットと、(A)成分の10phr相当の粉体形状とを、それぞれ押出機メインスロート部より単独で定量フィーダーから供給した。また(B)成分、場合により(C)成分、並びに付加的成分を一括混合し、押出機メインスロート部より定量フィーダーより供給して、押出量15kg/時間、スクリュー回転数150rpmの条件で樹脂混練物をストランド状に押出し、ストランドバスにて急冷し、ストランドカッターで切断しペレット形状の成形体を得た。
【0196】
(2)成形加工(射出成形機による多目的試験片形状成形体の製造)
射出成形機(EC−75NII、東芝機械(株)製)を用いて、シリンダー温度を205℃に設定し、射出時間35秒、冷却時間15秒の射出条件で成形することにより、ISO294−1に準拠した多目的試験片形状の成形体を得た。この時の金型温度は、80℃とした。
【0197】
成形を10サイクル行い、それぞれのサイクルにかかる時間を測定した。1サイクルにかかる時間の最短のものと、最長のものの差を求めることで成形性を評価した。数字が小さいほど成形性が良いと判断した。
AAA:成形サイクル時間の誤差が0.05秒以内。
AA :成形サイクル時間の誤差が0.1秒以内。
A :成形サイクル時間の誤差が0.2秒以内。
BBB:成形サイクル時間の誤差が0.5秒以内。
BB :成形サイクル時間の誤差が1.0秒以内。
B :成形サイクル時間の誤差が1.5秒以内。
CCC:成形サイクル時間の誤差が2.0秒以内。
CC :成形サイクル時間の誤差が10秒以内。
C :成形サイクル時間の誤差が20秒以内。
成形不良:成形サイクル時間の誤差が60秒以内。
【0198】
(3)成形体の洗浄
前記(2)で得られた成形体の表層の付着物を除去する為、市販の精密機器用洗浄剤(VALTRON DP97031(登録商標))の1.5%水溶液を用いて、50℃の条件で3分間超音波洗浄を行い表面の有機物を除去したのち、高速液体クロマトグラフィー用蒸留水を用いて、室温条件下で15分超音波処理を行い、洗浄を実施した。
【0199】
次いで洗浄後の試料を、乾燥オーブンで80℃、1時間乾燥処理を行い、測定用のポリオキシメチレン樹脂組成物の成形体(多目的試験片形状成形体)を得た。
【0200】
〔表面特性評価〕
(1)摺動剤分散性(表面特性1)
上記〔ポリオキシメチレン樹脂組成物、及び成形体の製造〕中の(2)成形加工(射出成形機による多目的試験片形状成形体の製造)で得られた多目的試験片を用いて、クライオウルトラミクロトームを用いて、成形体表面近傍の樹脂流動方向に対して平行な面の厚み約100nmの超薄切片を作製した。染色剤を用いて切片染色を施した。得られた染色済みの切片を透過型電子顕微鏡(H−7650、日立製作所製)を用いて、加速電圧120kvにて観察を行った。この時、(B)摺動剤の分散ドメインと認められる個数の短径及び長径を算出しそれらの値を平均化した。」
「表層1」:成形体の表面から1000nm、幅12000nmの範囲に存在する分散ドメインの個数を記載した。
「表層2」:成形体の表面から500nm、幅12000nmの範囲に存在する分散ドメインの個数を記載した。
「長径」:表層1で識別された分散ドメイン全ての長径を測定し算術平均値を記載した。
「短径」:表層1で識別された分散ドメイン全ての短径を測定し、算術平均値を記載した。
後述する実施例2(断面図)のTEM像を
図1に示し、比較例4(断面図)のTEM像を
図2に示す。なお、図中の縦方向の左側、右側の矢印はそれぞれ、500nm、1000nmの距離を示す。
【0201】
(2)相対元素濃度比[C/O](表面特性2)
上記〔ポリオキシメチレン樹脂組成物、及び成形体の製造〕中の(2)成形加工(射出成形機による多目的試験片形状成形体の製造)、上記〔ポリオキシメチレン樹脂組成物、及び成形体の製造〕中の(3)成形体の洗浄で得られた多目的試験片の表面における炭素と酸素の相対元素濃度比[C/O](atomic%)を、以下のとおり測定した。
【0202】
測定機器はフィッシャーサイエンティフィック株式会社製のESCALAB250を用い、励起源としてmonoAlKα(15kV×10mA)を用いた。測定時の試料は、サイズを約1mm(形状は楕円)に切り出した後、成形体の表層の付着物を除去する為、市販の精密機器用洗浄剤(VALTRON DP97031)の1.5%水溶液を用いて、50℃の条件で3分間超音波洗浄を行い表面の有機物を除去したのち、高速液体クロマトグラフィー用蒸留水を用いて、室温条件下で15分超音波処理を行い、洗浄を実施した。次いで洗浄後の試料を、乾燥オーブンで80℃、1時間乾燥処理を行い、測定に供した。当該測定において、光電子取込み角は0°(分光器の軸と試料面が垂直)とし、取込領域はSurvey scanが0〜1100eV、Narrow scanがC 1s、O 1s、N 1sの領域とした。また、Pass EnergyはSurvey scanが100eV、Narrow scanが20eVで実施した。このときのC濃度は、各ピークトップが284eVから288eVの範囲のピーク面積比とした。またO濃度は各ピークトップが530eVから536eVの範囲のピーク面積比とした。各ピークの面積比から相対元素濃度を算出し、四捨五入して1atomic%以上のものは有効数字2桁で、1atomic%未満のものは有効数字1桁で算出した。これらの各元素濃度の比を「表面における炭素と酸素との相対元素濃度比」とした。
【0203】
(3)ピーク強度比(P/Q)(表面特性3)
上記〔ポリオキシメチレン樹脂組成物、及び成形体の製造〕中の(2)成形加工(射出成形機による多目的試験片形状成形体の製造)、上記〔ポリオキシメチレン樹脂組成物、及び成形体の製造〕中の(3)成形体の洗浄で得られた多目的試験片形状の成形体表面におけるC−O伸縮振動に由来するピークPとC=O伸縮振動に由来するピークQとのピーク強度比(P/Q)は、以下のとおり赤外分光法で解析することにより得た。
【0204】
測定機器はPerkin−Elmer社製のSpectrum Oneを用い、ATR法(結晶:ダイヤモンド/ZnSe)により行った。測定範囲を500cm
-1から4000cm
-1、波数分解能を4cm
-1とし、積算回数を16回とした。測定時のC−O(ポリオキシメチレンの繰り返し構造由来)の信号として1090cm
-1のピーク強度(ピーク高さ)、C=Oの信号として1600cm
-1から1750cm
-1のピーク強度をそれぞれ算出し、「成形体表面におけるC−O伸縮振動に由来するピークPとC=O伸縮振動に由来するピークQとのピーク強度比(P/Q)」を求めた。なお、ピーク強度を求める際に、直線のベースラインを、それぞれ1040cm
-1から1160cm
-1、1590cm
-1から1760cm
-1に引いた上で、ベースラインより正の高さをピーク強度として読み取った。
【0205】
〔特性評価〕
(1)高荷重時の摺動試験(摺動試験1)
ボールオンディスク型往復動摩擦摩耗試験機(AFT−15MS型、東洋精密(株)製)を用いて、23℃、湿度50%の環境下で、荷重19.6N、線速度30mm/sec、往復距離20mm、往復回数1万回の条件で、多目的試験片形状成形体の摺動試験を実施した。ボール材料としては、SUS304ボール(直径5mmの球)を用いた。
【0206】
(2)微小荷重時の摺動試験(摺動試験2〜5)
ボールオンディスク型摩擦摩耗試験機(Nano tribometer2(登録商標)、TTX−NTR2型、CSM Instruments(株)製)を用いて、荷重0.1N、摺動速度200mm/sec、往復距離10000μm、往復回数120万回の条件で、上記〔ポリオキシメチレン樹脂組成物、及び成形体の製造〕の(3)で得た多目的試験片形状成形体の摺動試験を実施した。
【0207】
ボール材料としてはSUJ2ボール(直径1.5mmの球)を用いた。
【0208】
試験環境は23℃、湿度50%(摺動試験−2)と、70℃、湿度50%(摺動試験−3)、−5℃、湿度50%(摺動試験−4)、−30℃、湿度10%(摺動試験−5)、の環境下で、それぞれ実施した。
【0209】
(3)耐摩耗特性の評価方法
上記〔特性評価〕の、(1)高荷重時の摺動試験(摺動試験−1)後の成形体の摩耗量(摩耗深さ)を、共焦点顕微鏡(OPTELICS(登録商標) H1200、レーザーテック(株)社製)を用いて測定した。
【0210】
摩耗深さはn=4で測定した数値の平均値とし、小数点第一位で四捨五入した。測定箇所は摩耗痕の端より4000μmの等しい間隔をあけて実施した。また摩耗深さは数値が低い方が摩耗特性に優れると評価した。
【0211】
また、上記〔特性評価〕の、(2)微小荷重時の摺動試験(摺動試験−2〜5)後の成形体の摩耗量(摩耗断面積)を、共焦点顕微鏡(OPTELICS(登録商標) H1200、レーザーテック(株)社製)を用いて測定した。摩耗断面積はn=4で測定した数値の平均値とし、小数点第一位で四捨五入した。測定箇所は摩耗痕の端より2000μmの等しい間隔をあけて実施した。また摩耗断面積は数値が低い方が摩耗特性に優れると評価した。
【0212】
(4)臭気性(特性1)
上記〔ポリオキシメチレン樹脂組成物、及び成形体の製造〕中の(1)を実施しているときの、ストランドカッター直後のペレットを、縦50cm、横25cmの紙袋に1kg捕集し、この臭気を5人が嗅いで判定した。
【0213】
判定値は5人の平均値とし、小数点第一位で四捨五入した。
【0214】
判定基準は以下のとおりとした。数字が小さい方がより臭気性に優れると判断した。
S:臭いを感じなかった。
A:臭いを少し感じた。
B:臭いを感じた。
C:臭いを強く感じた。
D:臭いをかなり強く感じた。
【0215】
(5)押し出し生産安定性(特性2)
上記〔ポリオキシメチレン樹脂組成物、及び成形体の製造〕中の(1)を実施しているときの、押し出し機ダイ直後のストランドの安定性を判定した。
【0216】
判定値は1分間の目視判定をn=5で実施した数値の平均値とし、小数点第一位で四捨五入した。判定基準は以下のとおりとし、数字が小さい方がより生産安定性に優れると判断した。
S:目ヤニが認められず、拍動がなかった。
A:わずかな目ヤニが認められた。
B:わずかな目ヤニが認められ、拍動がわずかにあった。
C:拍動が認められ、ストランドの太さが継時的に変動した。
D:目ヤニが非常に多く、拍動を繰り返した。
【0217】
(6)表面平滑性(特性3)
上記〔ポリオキシメチレン樹脂組成物、及び成形体の製造〕中の(2)成形加工(射出成形機による多目的試験片形状成形体の製造)を実施して得られた成形体3本を、5人が目視で確認し判定した。
判定値は5人の平均値とし、小数点第一位で四捨五入した。
判定基準は以下のとおりである。
数字が小さい方がより表面平滑性に優れると判断した。
S:凹凸を確認できない。
A:凹凸を少し確認できる。
B:凹凸を確認できる。
C:凹凸を強く確認できる。
D:凹凸をかなり強く確認できる。
【0218】
(7)エージング前後の色差(特性4)
上記〔ポリオキシメチレン樹脂組成物、及び成形体の製造〕中の(1)ポリオキシメチレン樹脂組成物の押出加工を実施して得られたペレット形状のポリオキシメチレン樹脂成形体を、145℃に設定したオーブンに入れ、48時間のエージング処理を行った。得られたペレットの色調を乾燥前のペレットの色調と比較して色差を判定した。判定は5人が目視で判定を行った。エージング処理前後の色の違いにより、変色の有無を確認するとともに、変色のあるペレットについては、変色度合いを以下の基準で評価した。数字が小さい方がよりエージング前後の色差に優れると判断した。
S:変色は認められなかった。
A:わずかに黄色に変色した。
B:濃い黄色がかった変色をした。
C:明らかな茶変色をした。
D:濃い茶色へ変色した。
【0219】
(8)剥離性(特性5)
射出成形機(EC−75NII、東芝機械(株)製)を用いて、シリンダー温度設定を205℃に設定し、射出時間35秒、冷却時間15秒の射出条件で成形することにより、φ60歯車上のギヤ成形体を得た。この際の金型温度は、80℃とした。このギヤ成形体3個のゲート部とウェルド部をカッターを用いて碁盤の目(1mm間隔)状に切削し、セロハンテープを用いた剥離試験を行った。判定値はn=3平均値とし、小数点第一位で四捨五入した。判定基準は以下のとおりである。数字が小さい方がより剥離性に優れると判断した。
S:剥離が認められなかった。
A:全体の約10%以下のわずかな剥離が認められた。
B:全体の40%以下が剥離した。
C:全体の70%以上が剥離した。
D:全体の90%以上が剥離した。
【0220】
(9)アウトガス性(特性6)
上記〔ポリオキシメチレン樹脂組成物、及び成形体の製造〕中の(1)ポリオキシメチレン樹脂組成物の押出加工を実施して得られたペレット形状のポリオキシメチレン樹脂成形体を熱風乾燥機を用いて80℃で3時間乾燥した。乾燥後のペレット形状のポリオキシメチレン樹脂成形体0.5gをヘリウムガス中で90℃に加熱し、ヘリウムガスを50ml/minでパージし、発生したガスを180分間吸着管に吸着させた。次にこの吸着管をGC−MS(ヒューレットパッカード社製、GC−5890、MSD−5972A)にセットし脱着させ、非極性カラムを用い、基準物質にヘキサデカンを用いて、アウトガス量を測定した。リテンションタイムが1分〜25分の成分を含有成分の各成分量をヘキサデカン換算で成形体1.0gあたりの量(μg/g)で算出した。数値が低い方がアウトガス性に優れると判断した。
【0221】
(10)ブリードアウト試験(特性7)
上述(2)成形加工(射出成形機による多目的試験片形状成形体の製造)で、金型温度80℃で得られた多目的試験片形状成形体を、温度85℃、湿度85%に設定した恒温恒湿機(プラチナスレインボー PR−2KTH、タバイエスペック(株)製)中に1週間暴露した。暴露後の成形体表面を共焦点顕微鏡(OPTELICS(登録商標) H1200(レーザーテック(株)社製)を用いて評価した。この時、0.15mm×0.15mmの視野内に見える析出物の個数を数えて、これを単位面積(1mm
2)あたりに換算した個数で比較した。数値が低い方がブリードアウト性能に優れると判断した。
S:ブリードアウトが認められなかった。
A:ブリードアウトした析出物が0〜10個。
B:ブリードアウトした析出物が10〜100個。
C:ブリードアウトした析出物が100〜200個。
D:ブリードアウトした析出物が200個以上。
【0222】
〔(A)ポリオキシメチレン樹脂の製造〕
(A1)ポリオキシメチレンコポリマー
下記のようにして調製した。
熱媒を通すことができるジャッケット付きの2軸セルフクリーニングタイプの重合機(L/D=8(L:重合機の原料供給口から排出口までの距離(m)、D:重合機の内径(m)。)を80℃に調整した。前記重合機に、トリオキサンを4kg/時間、コモノマーとして1,3−ジオキソランを200g/時間、連鎖移動剤としてメチラールをトリオキサン1モルに対して0.25×10
-3モルを連続的に添加した。さらに前記重合機に、重合触媒として三フッ化硼素ジ−n−ブチルエーテラートをトリオキサン1モルに対して1.5×10
-5モルで連続的に添加し重合を行った。重合機より排出されたポリオキシメチレンコポリマーをトリエチルアミン0.1%水溶液中に投入し重合触媒の失活を行った。失活されたポリオキシメチレンコポリマーを遠心分離機でろ過した後、ポリオキシメチレンコポリマー100質量部に対して、第4級アンモニウム化合物を含有した水溶液1質量部を添加して、均一に混合し、ベント付き2軸スクリュー式押出機に供給し、押出機中の溶融しているポリオキシメチレンコポリマー100質量部に対して水を0.5質量部添加し、押出機設定温度200℃、押出機における滞留時間7分で、ポリオキシメチレンコポリマーの不安定末端部分の分解除去を行った。この時、第4級アンモニウム化合物の添加量は、窒素量に換算して20質量ppmとした。不安定末端部分の分解されたポリオキシメチレンコポリマーに、酸化防止剤としてトリエチレングリコール−ビス−[3−(3−t−ブチル−5−メチル−4−ヒドロキシフェニル)−プロピオネート]0.3質量部を添加し、ベント付き押出機で真空度20Torrの条件下で脱揮しながら、押出機ダイス部よりストランドとして押出し、ペレタイズした。のようにして得られたポリオキシメチレンコポリマーを、ポリオキシメチレン樹脂(A1)とした。ポリオキシメチレン樹脂(A1)のメルトフローレートは9g/10分(ISO−1133条件D)であった。このポリオキシメチレン樹脂(A1)のFedors法で算出されるSP値は9.95((cal/cm
3)
1/2)であった。
【0223】
(A2)ポリオキシメチレンブロックコポリマー1
熱媒を通すことのできるジャケット付きの2軸パドル型連続重合機を80℃に調整した。トリオキサンを40モル/時間、環状ホルマールとして1,3−ジオキソランを2モル/時間、重合触媒としてシクロヘキサンに溶解させた三フッ化ホウ素ジ−n−ブチルエーテラートをトリオキサン1モルに対し5×10
-5モルとなる量、連鎖移動剤として下記式(11)で表される両末端ヒドロキシル基水素添加ポリブタジエン(数平均分子量2330)をトリオキサン1モルに対し1×10
-3モルになる量で、前記重合機に連続的に供給し重合を行った。
【化8】
【0224】
次に、前記重合機から排出されたポリマーを、トリエチルアミン1%水溶液中に投入し、重合触媒の失活を完全に行った後、そのポリマーを濾過、洗浄して、粗ポリオキシメチレンブロックコポリマーを得た。粗ポリオキシメチレンブロックコポリマー100質量部に対して、第4級アンモニウム化合物を含有した水溶液1質量部を添加して、均一に混合し、ベント付き2軸スクリュー式押出機に供給し、押出機中の溶融しているポリオキシメチレンブロックコポリマー100質量部に対して水を0.5質量部添加し、押出機設定温度200℃、押出機における滞留時間7分で、ポリオキシメチレンブロックコポリマーの不安定末端部分の分解除去を行った。この時、第4級アンモニウム化合物の添加量は、窒素量に換算して20質量ppmとした。不安定末端部分の分解されたポリオキシメチレンブロックコポリマーに、酸化防止剤としてトリエチレングリコール−ビス−[3−(3−t−ブチル−5−メチル−4−ヒドロキシフェニル)−プロピオネート]0.3質量部を添加し、ベント付き押出機で真空度20Torrの条件下で脱揮しながら、押出機ダイス部よりストランドとして押出し、ペレタイズした。このようにして得られたポリオキシメチレンブロックコポリマーを、(A2)ポリオキシメチレンブロックコポリマー1とした。このブロックコポリマーは、ABA型ブロックコポリマーであり、メルトフローレートが10.0g/10分(ISO−1133 条件D)であった。このポリオキシメチレン樹脂(A2)のFedors法で算出されるSP値は9.95((cal/cm
3)
1/2)であり、ブロック部のSP値は8.20((cal/cm
3)
1/2)であった。
【0225】
(A3)ポリオキシメチレンブロックコポリマー2
まず、十分に脱水乾燥されたパラホルムアルデヒドを150℃で熱分解させ、冷却トラップを数回通すことにより、純度99.9%のホルムアルデヒドガスを得た。このホルムアルデヒドガスと、2,6−ジ−t−ブチル−p−クレゾールを添加したC
18H
37O(CH
2CH
2O)
70H(ステアリルアルコールのエチレンオキシド付加物)及び触媒であるテトラブチルアンモニウムアセテートのトルエン溶液とを、それぞれ同時に3時間連続して重合機に供給し、重合体を製造した。この際の重合温度は60℃に維持した。なお、ホルムアルデヒドガスの供給量を1時間当たり110質量部として、2,6−ジ−t−ブチル−p−クレゾールを微量添加したC
18H
37O(CH
2CH
2O)
70H(ステアリルアルコールのエチレンオキシド付加物)及びテトラブチルアンモニウムアセテートのトルエン溶液の供給量を1時間当たり500質量部とした。また、トルエン中におけるテトラブチルアンモニウムアセテートの濃度は1.0×10
-4モル/L、2,6−ジ−t−ブチル−p−クレゾールを添加したC
18H
37O(CH
2CH
2O)
70Hの濃度は5.0×10
-3モル/Lとした。得られた重合体を含むトルエン溶液を供給量に見合って連続的に抜き出し、重合体をろ過によりトルエンから分離した。ろ過後の重合体をアセトンで十分洗浄した後60℃にて真空乾燥し、289質量部の白色の重合体を得た。こうして得られた重合体のうち50質量部を無水酢酸500質量部、酢酸カリウム0.1質量部と混合して139℃にて3時間加熱し、冷却した。その後、上述と同様にアセトンで重合体を十分に洗浄し、同様に乾燥して、ポリオキシメチレンの線状重合体49質量部を回収した。回収した重合体100質量部に対して、ヒンダードフェノール系酸化防止剤であるトリエチレングリコール−ビス−(3−(3−t−ブチル−5−メチル−4−ヒドロキシフェニル)−プロピオネート)(チバガイギー社製、商品名「IRGANOX245」)0.5質量部、ポリ−β−アラニン0.5質量部を添加混合して、ベント付き単軸押出機で溶融混錬してすることにより、重合体組成物を得た。得られた重合体組成物は、そのメルトフローレイトが17.0g/10分(ISO 1133 Dに準拠)、GPC測定による数平均分子量が67000であった。このポリオキシメチレン樹脂(A3)のFedors法で算出されるSP値は9.98((cal/cm
3)
1/2)であり、ブロック部のSP値は9.31((cal/cm
3)
1/2)であった。
【0226】
(A4)ポリオキシメチレンブロックコポリマー3
連鎖移動剤として添加するブロック部をポリプロピレングリコール(数平均分子量が2470)のものに変更した以外は、すべて(A2)ポリオキシメチレンブロックコポリマー1の製造例と同様に実施しポリオキシメチレンブロックコポリマーを得た。このようにして得られたポリオキシメチレンブロックコポリマーを、(A4)ポリオキシメチレンブロックコポリマー3とした。このブロックコポリマーは、ABA型ブロックコポリマーであり、メルトフローレートが11.0g/10分(ISO−1133 条件D)であった。このポリオキシメチレン樹脂(A4)のFedors法で算出されるSP値は9.95((cal/cm
3)
1/2)であり、ブロック部のSP値は8.98((cal/cm
3)
1/2)であった。
【0227】
(A5)ポリオキシメチレンブロックコポリマー4
連鎖移動剤として添加するブロック部を1,6 −ヘキサンジオールジグリシジルエーテル(分子量230)に変更した以外は、すべて(A2)ポリオキシメチレンブロックコポリマー1の製造例と同様に実施しポリオキシメチレンブロックコポリマーを得た。このようにして得られたポリオキシメチレンブロックコポリマーを、(A5)ポリオキシメチレンブロックコポリマー3とした。このブロックコポリマーは、メルトフローレートが9.0g/10分(ISO−1133 条件D)であった。このポリオキシメチレン樹脂(A5)のFedors法で算出されるSP値は9.95((cal/cm
3)
1/2)であり、ブロック部のSP値は12.53((cal/cm
3)
1/2)であった。
【0228】
(A6)ポリオキシメチレンブロックコポリマー5
連鎖移動剤として添加するブロック部を2,2‐ビス(4−ヒドロキシフェニル)プロパンジグリシジルエーテル(分子量228)に変更した以外は、すべて(A2)ポリオキシメチレンブロックコポリマー1の製造例と同様に実施しポリオキシメチレンブロックコポリマーを得た。このようにして得られたポリオキシメチレンブロックコポリマーを、(A6)ポリオキシメチレンブロックコポリマー5とした。このブロックコポリマーは、メルトフローレートが9.0g/10分(ISO−1133 条件D)であった。このポリオキシメチレン樹脂(A6)のFedors法で算出されるSP値は9.95((cal/cm
3)
1/2)であり、ブロック部のSP値は14.75((cal/cm
3)
1/2)であった。
【0229】
(A7)ポリオキシメチレンブロックコポリマー6
連鎖移動剤として添加するブロック部をトリメチロールプロパントリグリシジルエーテル(分子量302)に変更した以外は、すべて(A2)ポリオキシメチレンブロックコポリマー1の製造例と同様に実施しポリオキシメチレンブロックコポリマーを得た。このようにして得られたポリオキシメチレンブロックコポリマーを、(A6)ポリオキシメチレンブロックコポリマー6とした。このブロックコポリマーは、メルトフローレートが9.0g/10分(ISO−1133 条件D)であった。このポリオキシメチレン樹脂(A7)のFedors法で算出されるSP値は9.95((cal/cm
3)
1/2)であり、ブロック部のSP値は15.80((cal/cm
3)
1/2)であった。
【0230】
(A8)ポリオキシメチレンブロックコポリマー7
連鎖移動剤として添加するブロック部をペンタエリスリトールテトラグリシジルエーテル(分子量360)に変更した以外は、すべて(A2)ポリオキシメチレンブロックコポリマー1の製造例と同様に実施しポリオキシメチレンブロックコポリマーを得た。このようにして得られたポリオキシメチレンブロックコポリマーを、(A6)ポリオキシメチレンブロックコポリマー7とした。このブロックコポリマーは、メルトフローレートが9.0g/10分(ISO−1133 条件D)であった。このポリオキシメチレン樹脂(A8)のFedors法で算出されるSP値は9.95((cal/cm
3)
1/2)であり、ブロック部のSP値は17.14((cal/cm
3)
1/2)であった。
【0231】
〔(B)摺動剤〕
下記〔表1〕のものを使用した。下記〔表1〕のB7は市販のポリプロピレンを酸素雰囲気下で熱分解することにより得た。B10、B17は市販のポリエチレンを酸素雰囲気下で熱分解することにより得た。下記〔表1〕のB5は、特開昭62−167308号公報に記載の「実施例1」の方法を参考にして得た。また、下記〔表1〕のB1、B6、B8、B9、B13、B14、B15、B16の酸変性ポリオレフィンは、特開2004−75749号公報に記載の「実施例1又は2」を参考にし、表1に示す物性になるように調製した。下記〔表1〕のB11、B12のポリオレフィンは、特開2004−75749号公報の「合成例1」を参考にし、表1に示す物性になるように調製した。下記〔表1〕のB5は市販のものを購入し用いた。
【0232】
【表1】
【0233】
(B2)、(B3)、及び(B4)は以下のものを使用した。
(B2)エチレングリコールジステアレート
重量平均分子量623、北広ケミカル(株)製、融点65℃
(B3)エチレンビスステアリン酸アミド
重量平均分子量593、北広ケミカル(株)製、融点145℃
(B4)ポリオレフィン
L1850A 旭化成(株)製、融点107℃、6.7g/10min(JIS K7210)
【0234】
なお、本実施例において、(B)成分の重量平均分子量は、重量平均分子量1000以下の場合は、液体クロマトグラフ/質量分析により測定し、重量平均分子量が1000を超える場合は、ゲル・パーミエーション・クロマトグラフィにより測定した。また、(B)成分の融点は、JIS K 7121に準拠するDSC法で測定により測定した。また、溶融粘度はJIS K 7210に準拠するメルトマスフローレートにより測定した。
【0235】
〔(C)着色剤〕
(C1) 硫化亜鉛:モース硬度4
(C2) 酸化亜鉛:モース硬度5
(C3) 亜鉛・鉄複合酸化物:モース硬度5
(C4) 酸化鉄:モース硬度6
(C5) 酸化チタン:モース硬度7
なお、本実施形態において、モース硬度は、モース硬度計により測定した。
【0236】
〔実施例及び比較例〕
各成分を下記[表2]〜[表6]に記載の割合で混合し、各種性能の評価を実施した。実施例1〜8について、上記ポリオキシメチレン樹脂のブロック部のFedors法で算出されるSP値と(B)摺動剤のSP値の差を算出した。なお、比較例13は得られたペレット状成形体を200℃にて熱プレスを行い、多目的試験片を得た。この多目的試験片の観察では(B)成分が試験片表面にブリードアウトしており、成形体内部の分散は確認できなかった。比較例1、2、5、及び7は押し出し不良により評価できなかった。比較例8は得られたペレット状成形体を200℃にて熱プレスを行い、多目的試験片を得た。またこの多目的試験片の観察では(B)成分が試験片表面にブリードアウトしており、成形体内部の分散は確認できなかった。
【0237】
【表2】
【0238】
【表3】
【0239】
【表4】
【0240】
【表5】
【0241】
【表6】