含油熱可塑性合成樹脂成形物の製造方法
【課題】ポリアセタール樹脂やポリアミド樹脂などの熱可塑性合成樹脂は、優れた機械的性質を有し、摩擦摩耗特性、耐熱性、耐薬品性および電気特性にも優れ、エンジニアリングプラスチックスとして自動車部品、電気・電子製品の部品として広く利用されているが、これら熱可塑性合成樹脂からなる軸受などの成形物においては、機械的特性を低下させることなく、摩擦係数、耐摩耗性などの摺動特性を向上させることが求められている。
【解決手段】熱可塑性合成樹脂からなる成形物１を、高圧容器２内に潤滑油４と接触させ配置し、常温において予め加圧された二酸化炭素ガス５を注入し、密閉し、二酸化炭素を超臨界状態とした後、その状態を所定時間保持し、潤滑油に溶解した超臨界二酸化炭素を成形物１中に含浸させ、該成形物から二酸化炭素ガスを除去し、含油熱可塑性合成樹脂成形物を製造する。
【解決手段】熱可塑性合成樹脂からなる成形物１を、高圧容器２内に潤滑油４と接触させ配置し、常温において予め加圧された二酸化炭素ガス５を注入し、密閉し、二酸化炭素を超臨界状態とした後、その状態を所定時間保持し、潤滑油に溶解した超臨界二酸化炭素を成形物１中に含浸させ、該成形物から二酸化炭素ガスを除去し、含油熱可塑性合成樹脂成形物を製造する。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、含油熱可塑性合成樹脂成形物の製造方法に関する。
【背景技術】
【０００２】
ポリアセタール樹脂やポリアミド樹脂などの熱可塑性合成樹脂は、優れた機械的性質を有し、摩擦摩耗特性、耐熱性、耐薬品性および電気特性にも優れ、エンジニアリングプラスチックスとして自動車部品、電気・電子製品の部品として広く利用されている。ところで、これら熱可塑性合成樹脂からなる軸受などの成形物においては、機械的特性を低下させることなく、摩擦係数、耐摩耗性などの摺動特性を向上させる幾つかの提案がなされている。
【０００３】
ポリアセタール又はポリアミドから成る熱可塑性合成樹脂を粉末状にし、これに潤滑油剤を混ぜて撹拌してその樹脂粉末表面に潤滑油剤を均一に附着させ、次いで、これを加熱シリンダーの成形原料供給部が冷却手段によって該合成樹脂の融点以下の低温に保たれ、シリンダーの他の部分が少なくとも該合成樹脂の融点以上の温度に保たれた造粒機によって溶融混練して粒状とし、これを成形原料として所要の形状に成形する軸受などの要滑部材の製造方法が提案されている（特許文献１所載）。
【０００４】
また、平均分子量５０万以上を有する超高分子量のポリエチレンに潤滑油を混和したものを合成樹脂に添加し、成形する含油プラスチック組成物が提案されている（特許文献２所載）。
【特許文献１】特公昭４６−４２２１７号公報
【特許文献２】特公昭４７−２９３７４号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
しかしながら、前記のポリアセタール樹脂組成物から成る摺動部材は、射出成形等の成形加工性に問題がある。特に、前述の特許文献１に開示された技術においては、成形機の各部の温度コントロールを必要とする等、通常の成形条件では満足し得る成形物が得られ難いと言う問題がある。また、特許文献２に開示された技術においては、合成樹脂に潤滑油の保持体としてポリエチレン樹脂を配合しているため、成形物としては機械的物性値を低下させたり、原料段階で潤滑油を混合するため成形性を低下させるなどの問題がある。さらに、成形前の段階で潤滑油を混合しているため、潤滑油の分解温度以上の融点を有する合成樹脂には適用し難いという問題もある。
【０００６】
本発明は、上記実情に鑑みなされたものであり、その目的とするところは、機械的性質を低下させることなく、摩擦係数、耐摩耗性などの摺動特性を改善することができる含油熱可塑性合成樹脂成形物の製造方法を提供することにある。
【課題を解決するための手段】
【０００７】
本発明の含油熱可塑性合成樹脂成形物の製造方法は、（ａ）熱可塑性合成樹脂からなる成形物を、高圧容器内において潤滑油と接触させるか、又は接触させることなく該高圧容器内に配置する工程と、（ｂ）該高圧容器内に、常温において予め加圧された二酸化炭素を注入し、密閉する工程と、（ｃ）該高圧容器内で二酸化炭素を加熱して該二酸化炭素に気化膨張にともなう圧力上昇を生じせしめ、該二酸化炭素を臨界温度（３１．１℃）以上の温度を有しかつ臨界圧力（７．３８Ｍｐａ）以上の圧力を有する領域にある超臨界状態、あるいは温度が臨界温度未満でかつ圧力が臨界圧力以上を有する領域にある亜臨界状態にする工程と、（ｄ）超臨界状態あるいは亜臨界状態を所定時間保持せしめ、潤滑油に溶解した超臨界状態あるいは亜臨界状態の二酸化炭素を該成形物中に含浸させる工程と、（ｅ）潤滑油に溶解した超臨界あるいは亜臨界状態の二酸化炭素が含浸された成形物を、所定温度で該成形物中から二酸化炭素を除去する工程とからなる。
【０００８】
本発明の含油熱可塑性合成樹脂成形物の製造方法によれば、高圧容器内に常温（２３℃）において予め加圧（６Ｍｐａ程度）された状態で注入された二酸化炭素は、臨界温度（３１．１℃）以上の温度を有しかつ臨界圧力（７．３８Ｍｐａ）以上の圧力を有する領域にある液体状の超臨界状態、あるいは臨界温度未満の温度を有しかつ臨界圧力以上の圧力を有する領域にある亜臨界状態になることにより潤滑油に溶解し、超臨界あるいは亜臨界状態を所定時間保持することにより潤滑油に溶解した超臨界あるいは亜臨界状態の二酸化炭素は成形物中に含浸される。そして、潤滑油に溶解した超臨界あるいは亜臨界状態の二酸化炭素が含浸された成形物を、所定温度で該成形物中から二酸化炭素を除去することにより、該成形物中に潤滑油のみが含浸された含油熱可塑性合成樹脂成形物が得られる。
【０００９】
本発明の含油熱可塑性合成樹脂成形物の製造方法において、熱可塑性合成樹脂成形物は、高圧容器内において該圧力容器内に設けられた支持体の上に配置されていると共に該圧力容器内に貯留された潤滑油中に浸漬されている態様が採られる。
【００１０】
また、本発明の含油熱可塑性合成樹脂成形物の製造方法において、熱可塑性合成樹脂成形物は、高圧容器内において該圧力容器内に設けられた支持体の上に配置されていると共に該成形物の表面に潤滑油が塗布されている態様でもよく、さらに熱可塑性合成樹脂成形物は、高圧容器内において該高圧容器内に貯留された潤滑油と接触することなく該圧力容器内に設けられた支持体の上に配置されている態様でもよい。特に、高圧容器内に設けられた支持体の上に配置されていると共に該成形物の表面に潤滑油が塗布されている態様においては、熱可塑性合成樹脂成形物への潤滑油の含浸量を高めることができる。
【００１１】
本発明の含油熱可塑性合成樹脂成形物の製造方法において、高圧容器内の温度は、二酸化炭素を臨界温度以上の温度を有しかつ臨界圧力以上の圧力を有する領域にある超臨界状態で使用する場合は、臨界温度以上の３５〜１２０℃に設定されるのが好ましく、また高圧容器内の圧力は、臨界圧力以上の８．５〜２５ＭＰａに設定されるのが好ましい。また、二酸化炭素を臨界温度未満の温度を有しかつ臨界圧力以上の圧力を有する領域にある亜臨界状態で使用する場合は、高圧容器内の温度は、臨界温度未満であって、高圧容器内の圧力は、臨界圧力以上の８．５〜２５ＭＰａに設定される。そして、そして、高圧容器内での超臨界状態での保持時間は、５〜１２０時間に設定されるのが好ましい。
【００１２】
本発明の含油熱可塑性合成樹脂成形物の製造方法において、熱可塑性合成樹脂の成形物は、ポリアセタール樹脂、ポリアミド樹脂、ポリエーテルエーテルケトン樹脂、ポリエチレンテレフタレート樹脂、ポリエチレン樹脂、ポリフェニレンサルファイド樹脂のいずれかからなる。
【発明の効果】
【００１３】
本発明によれば、潤滑油の分解温度以上の融点を有する合成樹脂に対しても機械的性質を低下させることなく、摩擦係数、耐摩耗性などの摺動特性を改善することができる含油熱可塑性合成樹脂成形物の製造方法を提供することができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１４】
以下、本発明の含油熱可塑性合成樹脂成形物の製造方法について詳細に説明する。
【００１５】
本発明の含油熱可塑性合成樹脂成形物の製造方法は、（ａ）熱可塑性合成樹脂からなる成形物を、高圧容器内において潤滑油と接触させるか、又は接触させることなく該高圧容器内に配置する工程と、（ｂ）該高圧容器内に、常温において予め加圧された二酸化炭素を注入し、密閉する工程と、（ｃ）該高圧容器内で二酸化炭素を加熱して該二酸化炭素に気化膨張にともなう圧力上昇を生じせしめ、該二酸化炭素を臨界温度（３１．１℃）以上の温度を有しかつ臨界圧力（７．３８Ｍｐａ）以上の圧力を有する領域にある超臨界状態、あるいは温度が臨界温度未満でかつ圧力が臨界圧力以上を有する領域にある亜臨界状態にする工程と、（ｄ）超臨界状態あるいは亜臨界状態を所定時間保持せしめ、潤滑油に溶解した超臨界状態あるいは亜臨界状態の二酸化炭素を該成形物中に含浸させる工程と、（ｅ）潤滑油に溶解した超臨界あるいは亜臨界状態の二酸化炭素が含浸された成形物を、所定温度で該成形物中から二酸化炭素を除去する工程とからなるものである。
【００１６】
図１乃至図３は、熱可塑性合成樹脂からなる成形物を、高圧容器内において潤滑油と接触させるか、又は接触させることなく該高圧容器内に配置する態様を示すものであり、図１は、熱可塑性合成樹脂製成形物１が高圧容器２内において、該高圧容器２内に設けられた支持体３としての金属メッシュの上に配置されていると共に該高圧容器２内に貯留された潤滑油４中に浸漬されている態様を示す。また図２は、熱可塑性合成樹脂製成形物１が高圧容器２内において、該高圧容器２内に設けられた支持体３としての金属メッシュの上に配置されていると共に該成形物の表面に潤滑油４が塗布されている態様を示し、図３は、熱可塑性合成樹脂製成形物１が高圧容器２内において、該高圧容器２内に貯留された潤滑油４と接触することなく該高圧容器２内に設けられた支持体３としての金属メッシュの上に配置されている態様を示す。
【００１７】
このように熱可塑性合成樹脂製成形物１が高圧容器２内に配置された状態で、該高圧容器２内に室温（２３℃）で予め６ＭＰａ程度の圧力に加圧した二酸化炭素５を注入し密閉する。この二酸化炭素５の高圧容器２内への注入により、図１に示す態様では潤滑油４の層の上に二酸化炭素５が層状に形成され、二酸化炭素５と潤滑油４の層とは完全に分離されている。また図２に示す態様では、二酸化炭素５が熱可塑性合成樹脂製成形物１と該成形物１の表面に塗布された潤滑油４の層を覆っている。さらに図３に示す態様では、二酸化炭素５が潤滑油４の層の上に熱可塑性合成樹脂製成形物１を覆って層状に形成され、二酸化炭素５と潤滑油４の層とは完全に分離されている。
【００１８】
二酸化炭素５が注入された高圧容器２を、二酸化炭素の臨界温度（３１．１℃）以上の温度、好ましくは３５〜１２０℃の温度に加熱する。
【００１９】
高圧容器２を加熱することにより、該高圧容器２内に注入された二酸化炭素５は、気化膨張にともなう圧力上昇を生じ、該二酸化炭素５の臨界圧力（７．３８ＭＰａ）以上の圧力において、該二酸化炭素５は、上記臨界温度以上の温度を有しかつ臨界圧力以上の圧力を有する領域にある超臨界二酸化炭素となる。
【００２０】
高圧容器５内の圧力としては、臨界圧力以上の圧力、好ましくは８．５〜２５ＭＰａの圧力となるよう適宜排気しながら調整する。
【００２１】
高圧容器２内において、超臨界二酸化炭素は臨界状態で所定時間保持される。保持時間としては、５〜２５時間（ｈｒ）の範囲が好ましい。
【００２２】
高圧容器２内において、臨界状態で保持された超臨界二酸化炭素は、潤滑油４に溶解すると共に熱可塑性合成樹脂製成形物１中に含浸される。この成形物１中に含浸された潤滑油４は、超臨界二酸化炭素を含んでいるので、該成形物１を、所定の温度、例えば１２０℃の温度に加熱された容器内に静置することにより、該成形物１中から超臨界二酸化炭素が気化して除去され、成形物１中に潤滑油４のみが含浸された含油熱可塑性合成樹脂製成形物１とされる。
【００２３】
図４は、高圧容器２内で、熱可塑性合成樹脂成形物としてポリアセタール樹脂成形物１を用いて、前記図１乃至３に示す態様、すなわち該成形物を潤滑油中に完全に浸漬させる態様（ａ）（図１）、該成形物の表面に潤滑油を塗布する態様（ｂ）（図２）、該成形物を潤滑油と接触させない態様（ｃ）（図３）について、超臨界二酸化炭素の条件を、圧力２５ＭＰａ、温度１２０℃、保持時間２５ｈｒに設定し、該成形物の質量変化率（％）、換言すれば該成形物中への潤滑油及び該潤滑油に溶解した超臨界状態の二酸化炭素の含浸率（％）について試験した結果を示すグラフである。潤滑油としては、シリコーン油（３０００ｍｍ２／ｓ＠２５℃）を使用した。なお、態様（ｄ）は、比較のために該成形物を潤滑油（シリコーン油）中に、温度１２０℃、保持時間２５ｈｒの条件で浸漬したものである。
【００２４】
試験結果から、態様（ａ）乃至態様（ｃ）のポリアセタール樹脂成形物１には、３．６〜５．２％の質量変化が認められることから、潤滑油及び該潤滑油に溶解した超臨界状態の二酸化炭素が分散含有されていることが分かる。特に態様（ｂ）のポリアセタール樹脂成形物１について、ＥＤＸ分析（Energy Dispersive X-ray Fluorescence Spectrometer）を実施し、シリコーン油中に含まれる珪素（Ｓｉ）についてマッピングした結果を図５に示す。該成形物のほぼ全面的に均一にＳｉが分散されていることが確認できることから、シリコーン油が含浸されているものと判断される。
【００２５】
なお、以上においては超臨界状態の二酸化炭素についての説明であったが、熱可塑性合成樹脂成形物１が高圧容器２内に配置された状態で、該高圧容器２内に室温で予め６ＭＰａの圧力に加圧した二酸化炭素５を注入し、密閉したのち、二酸化炭素を二酸化炭素の臨界温度未満の温度で、かつ該二酸化炭素５の臨界圧力以上の圧力に保持することにより臨界温度未満の温度を有しかつ臨界圧力以上の圧力を有する領域にある亜臨界二酸化炭素としてもよい。
【００２６】
この亜臨界二酸化炭素においても、上記した超臨界二酸化炭素と同様、熱可塑性合成樹脂製成形物中に潤滑油を含浸させることができる。
【００２７】
熱可塑性合成樹脂は、上記したポリアセタール樹脂の他にポリアミド樹脂、ポリエーテルエーテルケトン樹脂、ポリエチレンテレフタレート樹脂、ポリエチレン樹脂、ポリフェニレンサルファイド樹脂が使用されて好適であり、これらの熱可塑性合成樹脂を射出成形あるいは押出成形によって熱可塑性合成樹脂成形物が作製される。
【００２８】
本発明で用いられる潤滑油としては、スピンドル油、エンジン油、タービン油、ダイナモ油、冷凍機油、シリンダー油、ギヤ油等などの鉱油、鯨油、ヒマシ油、ホホバ油等の動・植物油、ポリグリコール、ポリフェニルエーテル、シルコーン油等の合成油が挙げられる。
【００２９】
このようにして得られた含油熱可塑性合成樹脂成形物は、滑り板、軸受ブッシュなどの摺動部材として使用される。
【実施例】
【００３０】
以下、本発明を実施例により詳細に説明するが、本発明は、その要旨を超えない限り、以下の実施例に限定されるものではない。
【００３１】
実施例
熱可塑性合成樹脂としてポリアセタール樹脂を使用し、これを射出成形により一辺が２０ｍｍ、厚さ５ｍｍの方形状成形物（試験片）を準備した。
【００３２】
この方形状成形物を高圧容器内に、該高圧容器内に設けられた保持体としての金属メッシュ（金網）の上に配置すると共に該成形物の表面に潤滑油を塗布した（図２参照）。潤滑油として、２５℃の温度で６８ｍＰａ・ｓの動粘度を示す冷凍機油を使用した。
【００３３】
高圧容器内に室温（２３℃）で予め６ＭＰａの圧力に加圧された二酸化炭素を注入し、密閉した。ついで、高圧容器をヒーターによって、二酸化炭素の臨界温度以上の１５０℃の温度に加熱した。該高圧容器を加熱することにより、該高圧容器内に注入された二酸化炭素に気化膨張に伴う圧力上昇を生じせしめ、該二酸化炭素を臨界温度以上の温度を有しかつ臨界圧力以上の２５Ｍｐａの圧力を有する領域にある超臨界二酸化炭素とした。
【００３４】
この超臨界二酸化炭素を超臨界状態で２５ｈｒ保持し、該超臨界二酸化炭素を成形物の表面に塗布された潤滑油に溶解させると共に潤滑油に溶解した超臨界二酸化炭素を成形物中に含浸させた。
【００３５】
ついで、高圧容器内の温度を室温まで冷却したのち高圧容器内の圧力を減圧し、該高圧容器から成形物を取出した。この成形物を１２０℃の温度に保持した容器内で静置して、該成形物中に含浸された二酸化炭素を気化除去した。二酸化炭素を除去した後の成形物中の潤滑油の含浸量は、０．３重量％であった。
【００３６】
比較例１
実施例と同様のポリアセタール樹脂を使用し、これを射出成形により一辺が２０ｍｍ、厚さ５ｍｍの方形状成形物（試験片）を準備した。この成形物を１２０℃の温度に加熱した冷凍機油を貯留した容器中に２５ｈｒ浸漬したのち取出し、この成形物を比較例１とした。
【００３７】
比較例２
実施例と同様のポリアセタール樹脂を使用し、これを射出成形により一辺が２０ｍｍ、厚さ５ｍｍの方形状成形物（試験片）を準備し、この成形物を比較例２とした。
【００３８】
上記した実施例、比較例１及び比較例２の成形物について、表１に示す試験条件で摩擦係数を試験した。
【００３９】
（表１）
荷重（面圧） ０．９８ＭＰａ
すべり速度 ０．１７ｍ／ｓｅｃ
試験時間 １２０ｈｒ
相手材材質 ＳＵＳ３１６
潤滑 無潤滑
運動形態 スラスト試験
【００４０】
上記した条件での摩擦係数を測定した試験結果を図６に示す。試験結果から、実施例の含油成形物は、試験時間を通して安定した摩擦係数を示したのに対し、比較例１及び比較例２の成形物は、試験時間の経過とともに摩擦係数が増加する傾向を示していることがわかる。
【００４１】
以上のように、本発明の含油熱可塑性合成樹脂成形物の製造方法は、潤滑油の分解温度以上の融点を有する合成樹脂に対しても機械的性質を低下させることなく含油処理を行うことができ、得られた含油熱可塑性合成樹脂成形物は摺動特性を改善することができる。
【図面の簡単な説明】
【００４２】
【図１】本発明の含油熱可塑性合成樹脂成形物の製造方法における高圧容器内の態様を示す説明図である。
【図２】本発明の含油熱可塑性合成樹脂成形物の製造方法における高圧容器内の他の態様を示す説明図である。
【図３】本発明の含油熱可塑性合成樹脂成形物の製造方法における高圧容器内の他の態様を示す説明図である。
【図４】図１乃至図３に示す態様について、試験した試験結果を示すグラフである。
【図５】態様（ｂ）のポリアセタール樹脂成形物についてのＥＤＸ分析によるシリコーン油中に含まれる珪素（Ｓｉ）についてマッピングした結果を示す分析写真である。
【図６】スラスト試験結果を示すグラフである。
【符号の説明】
【００４３】
１ 熱可塑性合成樹脂製成形物
２ 高圧容器
３ 保持体
４ 潤滑油
５ 二酸化炭素ガス
【技術分野】
【０００１】
本発明は、含油熱可塑性合成樹脂成形物の製造方法に関する。
【背景技術】
【０００２】
ポリアセタール樹脂やポリアミド樹脂などの熱可塑性合成樹脂は、優れた機械的性質を有し、摩擦摩耗特性、耐熱性、耐薬品性および電気特性にも優れ、エンジニアリングプラスチックスとして自動車部品、電気・電子製品の部品として広く利用されている。ところで、これら熱可塑性合成樹脂からなる軸受などの成形物においては、機械的特性を低下させることなく、摩擦係数、耐摩耗性などの摺動特性を向上させる幾つかの提案がなされている。
【０００３】
ポリアセタール又はポリアミドから成る熱可塑性合成樹脂を粉末状にし、これに潤滑油剤を混ぜて撹拌してその樹脂粉末表面に潤滑油剤を均一に附着させ、次いで、これを加熱シリンダーの成形原料供給部が冷却手段によって該合成樹脂の融点以下の低温に保たれ、シリンダーの他の部分が少なくとも該合成樹脂の融点以上の温度に保たれた造粒機によって溶融混練して粒状とし、これを成形原料として所要の形状に成形する軸受などの要滑部材の製造方法が提案されている（特許文献１所載）。
【０００４】
また、平均分子量５０万以上を有する超高分子量のポリエチレンに潤滑油を混和したものを合成樹脂に添加し、成形する含油プラスチック組成物が提案されている（特許文献２所載）。
【特許文献１】特公昭４６−４２２１７号公報
【特許文献２】特公昭４７−２９３７４号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
しかしながら、前記のポリアセタール樹脂組成物から成る摺動部材は、射出成形等の成形加工性に問題がある。特に、前述の特許文献１に開示された技術においては、成形機の各部の温度コントロールを必要とする等、通常の成形条件では満足し得る成形物が得られ難いと言う問題がある。また、特許文献２に開示された技術においては、合成樹脂に潤滑油の保持体としてポリエチレン樹脂を配合しているため、成形物としては機械的物性値を低下させたり、原料段階で潤滑油を混合するため成形性を低下させるなどの問題がある。さらに、成形前の段階で潤滑油を混合しているため、潤滑油の分解温度以上の融点を有する合成樹脂には適用し難いという問題もある。
【０００６】
本発明は、上記実情に鑑みなされたものであり、その目的とするところは、機械的性質を低下させることなく、摩擦係数、耐摩耗性などの摺動特性を改善することができる含油熱可塑性合成樹脂成形物の製造方法を提供することにある。
【課題を解決するための手段】
【０００７】
本発明の含油熱可塑性合成樹脂成形物の製造方法は、（ａ）熱可塑性合成樹脂からなる成形物を、高圧容器内において潤滑油と接触させるか、又は接触させることなく該高圧容器内に配置する工程と、（ｂ）該高圧容器内に、常温において予め加圧された二酸化炭素を注入し、密閉する工程と、（ｃ）該高圧容器内で二酸化炭素を加熱して該二酸化炭素に気化膨張にともなう圧力上昇を生じせしめ、該二酸化炭素を臨界温度（３１．１℃）以上の温度を有しかつ臨界圧力（７．３８Ｍｐａ）以上の圧力を有する領域にある超臨界状態、あるいは温度が臨界温度未満でかつ圧力が臨界圧力以上を有する領域にある亜臨界状態にする工程と、（ｄ）超臨界状態あるいは亜臨界状態を所定時間保持せしめ、潤滑油に溶解した超臨界状態あるいは亜臨界状態の二酸化炭素を該成形物中に含浸させる工程と、（ｅ）潤滑油に溶解した超臨界あるいは亜臨界状態の二酸化炭素が含浸された成形物を、所定温度で該成形物中から二酸化炭素を除去する工程とからなる。
【０００８】
本発明の含油熱可塑性合成樹脂成形物の製造方法によれば、高圧容器内に常温（２３℃）において予め加圧（６Ｍｐａ程度）された状態で注入された二酸化炭素は、臨界温度（３１．１℃）以上の温度を有しかつ臨界圧力（７．３８Ｍｐａ）以上の圧力を有する領域にある液体状の超臨界状態、あるいは臨界温度未満の温度を有しかつ臨界圧力以上の圧力を有する領域にある亜臨界状態になることにより潤滑油に溶解し、超臨界あるいは亜臨界状態を所定時間保持することにより潤滑油に溶解した超臨界あるいは亜臨界状態の二酸化炭素は成形物中に含浸される。そして、潤滑油に溶解した超臨界あるいは亜臨界状態の二酸化炭素が含浸された成形物を、所定温度で該成形物中から二酸化炭素を除去することにより、該成形物中に潤滑油のみが含浸された含油熱可塑性合成樹脂成形物が得られる。
【０００９】
本発明の含油熱可塑性合成樹脂成形物の製造方法において、熱可塑性合成樹脂成形物は、高圧容器内において該圧力容器内に設けられた支持体の上に配置されていると共に該圧力容器内に貯留された潤滑油中に浸漬されている態様が採られる。
【００１０】
また、本発明の含油熱可塑性合成樹脂成形物の製造方法において、熱可塑性合成樹脂成形物は、高圧容器内において該圧力容器内に設けられた支持体の上に配置されていると共に該成形物の表面に潤滑油が塗布されている態様でもよく、さらに熱可塑性合成樹脂成形物は、高圧容器内において該高圧容器内に貯留された潤滑油と接触することなく該圧力容器内に設けられた支持体の上に配置されている態様でもよい。特に、高圧容器内に設けられた支持体の上に配置されていると共に該成形物の表面に潤滑油が塗布されている態様においては、熱可塑性合成樹脂成形物への潤滑油の含浸量を高めることができる。
【００１１】
本発明の含油熱可塑性合成樹脂成形物の製造方法において、高圧容器内の温度は、二酸化炭素を臨界温度以上の温度を有しかつ臨界圧力以上の圧力を有する領域にある超臨界状態で使用する場合は、臨界温度以上の３５〜１２０℃に設定されるのが好ましく、また高圧容器内の圧力は、臨界圧力以上の８．５〜２５ＭＰａに設定されるのが好ましい。また、二酸化炭素を臨界温度未満の温度を有しかつ臨界圧力以上の圧力を有する領域にある亜臨界状態で使用する場合は、高圧容器内の温度は、臨界温度未満であって、高圧容器内の圧力は、臨界圧力以上の８．５〜２５ＭＰａに設定される。そして、そして、高圧容器内での超臨界状態での保持時間は、５〜１２０時間に設定されるのが好ましい。
【００１２】
本発明の含油熱可塑性合成樹脂成形物の製造方法において、熱可塑性合成樹脂の成形物は、ポリアセタール樹脂、ポリアミド樹脂、ポリエーテルエーテルケトン樹脂、ポリエチレンテレフタレート樹脂、ポリエチレン樹脂、ポリフェニレンサルファイド樹脂のいずれかからなる。
【発明の効果】
【００１３】
本発明によれば、潤滑油の分解温度以上の融点を有する合成樹脂に対しても機械的性質を低下させることなく、摩擦係数、耐摩耗性などの摺動特性を改善することができる含油熱可塑性合成樹脂成形物の製造方法を提供することができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１４】
以下、本発明の含油熱可塑性合成樹脂成形物の製造方法について詳細に説明する。
【００１５】
本発明の含油熱可塑性合成樹脂成形物の製造方法は、（ａ）熱可塑性合成樹脂からなる成形物を、高圧容器内において潤滑油と接触させるか、又は接触させることなく該高圧容器内に配置する工程と、（ｂ）該高圧容器内に、常温において予め加圧された二酸化炭素を注入し、密閉する工程と、（ｃ）該高圧容器内で二酸化炭素を加熱して該二酸化炭素に気化膨張にともなう圧力上昇を生じせしめ、該二酸化炭素を臨界温度（３１．１℃）以上の温度を有しかつ臨界圧力（７．３８Ｍｐａ）以上の圧力を有する領域にある超臨界状態、あるいは温度が臨界温度未満でかつ圧力が臨界圧力以上を有する領域にある亜臨界状態にする工程と、（ｄ）超臨界状態あるいは亜臨界状態を所定時間保持せしめ、潤滑油に溶解した超臨界状態あるいは亜臨界状態の二酸化炭素を該成形物中に含浸させる工程と、（ｅ）潤滑油に溶解した超臨界あるいは亜臨界状態の二酸化炭素が含浸された成形物を、所定温度で該成形物中から二酸化炭素を除去する工程とからなるものである。
【００１６】
図１乃至図３は、熱可塑性合成樹脂からなる成形物を、高圧容器内において潤滑油と接触させるか、又は接触させることなく該高圧容器内に配置する態様を示すものであり、図１は、熱可塑性合成樹脂製成形物１が高圧容器２内において、該高圧容器２内に設けられた支持体３としての金属メッシュの上に配置されていると共に該高圧容器２内に貯留された潤滑油４中に浸漬されている態様を示す。また図２は、熱可塑性合成樹脂製成形物１が高圧容器２内において、該高圧容器２内に設けられた支持体３としての金属メッシュの上に配置されていると共に該成形物の表面に潤滑油４が塗布されている態様を示し、図３は、熱可塑性合成樹脂製成形物１が高圧容器２内において、該高圧容器２内に貯留された潤滑油４と接触することなく該高圧容器２内に設けられた支持体３としての金属メッシュの上に配置されている態様を示す。
【００１７】
このように熱可塑性合成樹脂製成形物１が高圧容器２内に配置された状態で、該高圧容器２内に室温（２３℃）で予め６ＭＰａ程度の圧力に加圧した二酸化炭素５を注入し密閉する。この二酸化炭素５の高圧容器２内への注入により、図１に示す態様では潤滑油４の層の上に二酸化炭素５が層状に形成され、二酸化炭素５と潤滑油４の層とは完全に分離されている。また図２に示す態様では、二酸化炭素５が熱可塑性合成樹脂製成形物１と該成形物１の表面に塗布された潤滑油４の層を覆っている。さらに図３に示す態様では、二酸化炭素５が潤滑油４の層の上に熱可塑性合成樹脂製成形物１を覆って層状に形成され、二酸化炭素５と潤滑油４の層とは完全に分離されている。
【００１８】
二酸化炭素５が注入された高圧容器２を、二酸化炭素の臨界温度（３１．１℃）以上の温度、好ましくは３５〜１２０℃の温度に加熱する。
【００１９】
高圧容器２を加熱することにより、該高圧容器２内に注入された二酸化炭素５は、気化膨張にともなう圧力上昇を生じ、該二酸化炭素５の臨界圧力（７．３８ＭＰａ）以上の圧力において、該二酸化炭素５は、上記臨界温度以上の温度を有しかつ臨界圧力以上の圧力を有する領域にある超臨界二酸化炭素となる。
【００２０】
高圧容器５内の圧力としては、臨界圧力以上の圧力、好ましくは８．５〜２５ＭＰａの圧力となるよう適宜排気しながら調整する。
【００２１】
高圧容器２内において、超臨界二酸化炭素は臨界状態で所定時間保持される。保持時間としては、５〜２５時間（ｈｒ）の範囲が好ましい。
【００２２】
高圧容器２内において、臨界状態で保持された超臨界二酸化炭素は、潤滑油４に溶解すると共に熱可塑性合成樹脂製成形物１中に含浸される。この成形物１中に含浸された潤滑油４は、超臨界二酸化炭素を含んでいるので、該成形物１を、所定の温度、例えば１２０℃の温度に加熱された容器内に静置することにより、該成形物１中から超臨界二酸化炭素が気化して除去され、成形物１中に潤滑油４のみが含浸された含油熱可塑性合成樹脂製成形物１とされる。
【００２３】
図４は、高圧容器２内で、熱可塑性合成樹脂成形物としてポリアセタール樹脂成形物１を用いて、前記図１乃至３に示す態様、すなわち該成形物を潤滑油中に完全に浸漬させる態様（ａ）（図１）、該成形物の表面に潤滑油を塗布する態様（ｂ）（図２）、該成形物を潤滑油と接触させない態様（ｃ）（図３）について、超臨界二酸化炭素の条件を、圧力２５ＭＰａ、温度１２０℃、保持時間２５ｈｒに設定し、該成形物の質量変化率（％）、換言すれば該成形物中への潤滑油及び該潤滑油に溶解した超臨界状態の二酸化炭素の含浸率（％）について試験した結果を示すグラフである。潤滑油としては、シリコーン油（３０００ｍｍ２／ｓ＠２５℃）を使用した。なお、態様（ｄ）は、比較のために該成形物を潤滑油（シリコーン油）中に、温度１２０℃、保持時間２５ｈｒの条件で浸漬したものである。
【００２４】
試験結果から、態様（ａ）乃至態様（ｃ）のポリアセタール樹脂成形物１には、３．６〜５．２％の質量変化が認められることから、潤滑油及び該潤滑油に溶解した超臨界状態の二酸化炭素が分散含有されていることが分かる。特に態様（ｂ）のポリアセタール樹脂成形物１について、ＥＤＸ分析（Energy Dispersive X-ray Fluorescence Spectrometer）を実施し、シリコーン油中に含まれる珪素（Ｓｉ）についてマッピングした結果を図５に示す。該成形物のほぼ全面的に均一にＳｉが分散されていることが確認できることから、シリコーン油が含浸されているものと判断される。
【００２５】
なお、以上においては超臨界状態の二酸化炭素についての説明であったが、熱可塑性合成樹脂成形物１が高圧容器２内に配置された状態で、該高圧容器２内に室温で予め６ＭＰａの圧力に加圧した二酸化炭素５を注入し、密閉したのち、二酸化炭素を二酸化炭素の臨界温度未満の温度で、かつ該二酸化炭素５の臨界圧力以上の圧力に保持することにより臨界温度未満の温度を有しかつ臨界圧力以上の圧力を有する領域にある亜臨界二酸化炭素としてもよい。
【００２６】
この亜臨界二酸化炭素においても、上記した超臨界二酸化炭素と同様、熱可塑性合成樹脂製成形物中に潤滑油を含浸させることができる。
【００２７】
熱可塑性合成樹脂は、上記したポリアセタール樹脂の他にポリアミド樹脂、ポリエーテルエーテルケトン樹脂、ポリエチレンテレフタレート樹脂、ポリエチレン樹脂、ポリフェニレンサルファイド樹脂が使用されて好適であり、これらの熱可塑性合成樹脂を射出成形あるいは押出成形によって熱可塑性合成樹脂成形物が作製される。
【００２８】
本発明で用いられる潤滑油としては、スピンドル油、エンジン油、タービン油、ダイナモ油、冷凍機油、シリンダー油、ギヤ油等などの鉱油、鯨油、ヒマシ油、ホホバ油等の動・植物油、ポリグリコール、ポリフェニルエーテル、シルコーン油等の合成油が挙げられる。
【００２９】
このようにして得られた含油熱可塑性合成樹脂成形物は、滑り板、軸受ブッシュなどの摺動部材として使用される。
【実施例】
【００３０】
以下、本発明を実施例により詳細に説明するが、本発明は、その要旨を超えない限り、以下の実施例に限定されるものではない。
【００３１】
実施例
熱可塑性合成樹脂としてポリアセタール樹脂を使用し、これを射出成形により一辺が２０ｍｍ、厚さ５ｍｍの方形状成形物（試験片）を準備した。
【００３２】
この方形状成形物を高圧容器内に、該高圧容器内に設けられた保持体としての金属メッシュ（金網）の上に配置すると共に該成形物の表面に潤滑油を塗布した（図２参照）。潤滑油として、２５℃の温度で６８ｍＰａ・ｓの動粘度を示す冷凍機油を使用した。
【００３３】
高圧容器内に室温（２３℃）で予め６ＭＰａの圧力に加圧された二酸化炭素を注入し、密閉した。ついで、高圧容器をヒーターによって、二酸化炭素の臨界温度以上の１５０℃の温度に加熱した。該高圧容器を加熱することにより、該高圧容器内に注入された二酸化炭素に気化膨張に伴う圧力上昇を生じせしめ、該二酸化炭素を臨界温度以上の温度を有しかつ臨界圧力以上の２５Ｍｐａの圧力を有する領域にある超臨界二酸化炭素とした。
【００３４】
この超臨界二酸化炭素を超臨界状態で２５ｈｒ保持し、該超臨界二酸化炭素を成形物の表面に塗布された潤滑油に溶解させると共に潤滑油に溶解した超臨界二酸化炭素を成形物中に含浸させた。
【００３５】
ついで、高圧容器内の温度を室温まで冷却したのち高圧容器内の圧力を減圧し、該高圧容器から成形物を取出した。この成形物を１２０℃の温度に保持した容器内で静置して、該成形物中に含浸された二酸化炭素を気化除去した。二酸化炭素を除去した後の成形物中の潤滑油の含浸量は、０．３重量％であった。
【００３６】
比較例１
実施例と同様のポリアセタール樹脂を使用し、これを射出成形により一辺が２０ｍｍ、厚さ５ｍｍの方形状成形物（試験片）を準備した。この成形物を１２０℃の温度に加熱した冷凍機油を貯留した容器中に２５ｈｒ浸漬したのち取出し、この成形物を比較例１とした。
【００３７】
比較例２
実施例と同様のポリアセタール樹脂を使用し、これを射出成形により一辺が２０ｍｍ、厚さ５ｍｍの方形状成形物（試験片）を準備し、この成形物を比較例２とした。
【００３８】
上記した実施例、比較例１及び比較例２の成形物について、表１に示す試験条件で摩擦係数を試験した。
【００３９】
（表１）
荷重（面圧） ０．９８ＭＰａ
すべり速度 ０．１７ｍ／ｓｅｃ
試験時間 １２０ｈｒ
相手材材質 ＳＵＳ３１６
潤滑 無潤滑
運動形態 スラスト試験
【００４０】
上記した条件での摩擦係数を測定した試験結果を図６に示す。試験結果から、実施例の含油成形物は、試験時間を通して安定した摩擦係数を示したのに対し、比較例１及び比較例２の成形物は、試験時間の経過とともに摩擦係数が増加する傾向を示していることがわかる。
【００４１】
以上のように、本発明の含油熱可塑性合成樹脂成形物の製造方法は、潤滑油の分解温度以上の融点を有する合成樹脂に対しても機械的性質を低下させることなく含油処理を行うことができ、得られた含油熱可塑性合成樹脂成形物は摺動特性を改善することができる。
【図面の簡単な説明】
【００４２】
【図１】本発明の含油熱可塑性合成樹脂成形物の製造方法における高圧容器内の態様を示す説明図である。
【図２】本発明の含油熱可塑性合成樹脂成形物の製造方法における高圧容器内の他の態様を示す説明図である。
【図３】本発明の含油熱可塑性合成樹脂成形物の製造方法における高圧容器内の他の態様を示す説明図である。
【図４】図１乃至図３に示す態様について、試験した試験結果を示すグラフである。
【図５】態様（ｂ）のポリアセタール樹脂成形物についてのＥＤＸ分析によるシリコーン油中に含まれる珪素（Ｓｉ）についてマッピングした結果を示す分析写真である。
【図６】スラスト試験結果を示すグラフである。
【符号の説明】
【００４３】
１ 熱可塑性合成樹脂製成形物
２ 高圧容器
３ 保持体
４ 潤滑油
５ 二酸化炭素ガス
【特許請求の範囲】
【請求項１】
（ａ）熱可塑性合成樹脂からなる成形物を、高圧容器内において潤滑油と接触させるか、又は接触させることなく該高圧容器内に配置する工程と、
（ｂ）該高圧容器内に、常温において予め加圧された二酸化炭素ガスを注入し、密閉する工程と、
（ｃ）該高圧容器内で二酸化炭素を加熱して該二酸化炭素に気化膨張にともなう圧力上昇を生じせしめ、該二酸化炭素を臨界温度（３１．１℃）以上の温度を有しかつ臨界圧力（７．３８Ｍｐａ）以上の圧力を有する領域にある超臨界状態、あるいは温度が臨界温度未満でかつ圧力が臨界圧力以上を有する領域にある亜臨界状態にする工程と、
（ｄ）超臨界状態あるいは亜臨界状態を所定時間保持せしめ、潤滑油に溶解した超臨界状態あるいは亜臨界状態の二酸化炭素を該成形物中に含浸させる工程と、
（ｅ）潤滑油に溶解した超臨界あるいは亜臨界状態の二酸化炭素が含浸された成形物を、所定温度で該成形物中から二酸化炭素ガスを除去する工程と、
からなる含油熱可塑性合成樹脂成形物の製造方法。
【請求項２】
前記成形物は、前記高圧容器内に貯留された潤滑油に浸漬されている請求項１に記載の含油熱可塑性合成樹脂成形物の製造方法。
【請求項３】
前記成形物は、前記高圧容器内に設けられた保持体の上に配置されていると共に該成形物の表面に潤滑油が塗布されている請求項１に記載の含油熱可塑性合成樹脂成形物の製造方法。
【請求項４】
前記成形物は、前記高圧容器内に貯留された潤滑油と接触することなく圧力容器内に設けられた保持体の上に配置されている請求項１に記載の含油熱可塑性合成樹脂成形物の製造方法。
【請求項５】
前記熱可塑性合成樹脂からなる成形物は、ポリアセタール樹脂、ポリアミド樹脂、ポリエーテルエーテルケトン樹脂、ポリエチレンテレフタレート樹脂、ポリエチレン樹脂、ポリフェニレンサルファイド樹脂のいずれかからなる請求項１から４のいずれか一項に記載の含油熱可塑性合成樹脂成形物の製造方法。
【請求項１】
（ａ）熱可塑性合成樹脂からなる成形物を、高圧容器内において潤滑油と接触させるか、又は接触させることなく該高圧容器内に配置する工程と、
（ｂ）該高圧容器内に、常温において予め加圧された二酸化炭素ガスを注入し、密閉する工程と、
（ｃ）該高圧容器内で二酸化炭素を加熱して該二酸化炭素に気化膨張にともなう圧力上昇を生じせしめ、該二酸化炭素を臨界温度（３１．１℃）以上の温度を有しかつ臨界圧力（７．３８Ｍｐａ）以上の圧力を有する領域にある超臨界状態、あるいは温度が臨界温度未満でかつ圧力が臨界圧力以上を有する領域にある亜臨界状態にする工程と、
（ｄ）超臨界状態あるいは亜臨界状態を所定時間保持せしめ、潤滑油に溶解した超臨界状態あるいは亜臨界状態の二酸化炭素を該成形物中に含浸させる工程と、
（ｅ）潤滑油に溶解した超臨界あるいは亜臨界状態の二酸化炭素が含浸された成形物を、所定温度で該成形物中から二酸化炭素ガスを除去する工程と、
からなる含油熱可塑性合成樹脂成形物の製造方法。
【請求項２】
前記成形物は、前記高圧容器内に貯留された潤滑油に浸漬されている請求項１に記載の含油熱可塑性合成樹脂成形物の製造方法。
【請求項３】
前記成形物は、前記高圧容器内に設けられた保持体の上に配置されていると共に該成形物の表面に潤滑油が塗布されている請求項１に記載の含油熱可塑性合成樹脂成形物の製造方法。
【請求項４】
前記成形物は、前記高圧容器内に貯留された潤滑油と接触することなく圧力容器内に設けられた保持体の上に配置されている請求項１に記載の含油熱可塑性合成樹脂成形物の製造方法。
【請求項５】
前記熱可塑性合成樹脂からなる成形物は、ポリアセタール樹脂、ポリアミド樹脂、ポリエーテルエーテルケトン樹脂、ポリエチレンテレフタレート樹脂、ポリエチレン樹脂、ポリフェニレンサルファイド樹脂のいずれかからなる請求項１から４のいずれか一項に記載の含油熱可塑性合成樹脂成形物の製造方法。
【図１】
【図２】
【図３】
【図４】
【図５】
【図６】
【図２】
【図３】
【図４】
【図５】
【図６】
【公開番号】特開２００９−９１５２７（Ｐ２００９−９１５２７Ａ）
【公開日】平成２１年４月３０日（２００９．４．３０）
【国際特許分類】
【出願番号】特願２００７−２６６１９８（Ｐ２００７−２６６１９８）
【出願日】平成１９年１０月１２日（２００７．１０．１２）
【出願人】（０００１０３６４４）オイレス工業株式会社 (384)
【Ｆターム（参考）】
【公開日】平成２１年４月３０日（２００９．４．３０）
【国際特許分類】
【出願日】平成１９年１０月１２日（２００７．１０．１２）
【出願人】（０００１０３６４４）オイレス工業株式会社 (384)
【Ｆターム（参考）】
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