(57)【要約】  【課題】機械特性、および長期間の高速での荷重摺動時における摩耗量が少ない成形品を得ることのできるポリアミド樹脂成形材料および成形品を提供する。  【解決手段】ポリアミド樹脂１００重量部に対して、炭素繊維を５〜１５重量部含有し、下記式（１）および（２）を満たすポリアミド樹脂成形材料。２．０≦ε≦３．０    式（１）５．００≦Ｅ≦８．００        式（２）ε：ポリアミド樹脂成形材料について、ＩＳＯ５２７に準拠して測定した引張歪み（％）Ｅ：ポリアミド樹脂成形材料について、ＩＳＯ１７８に準拠して測定した曲げ弾性率（ＧＰａ）。 【選択図】なし【特許請求の範囲】
【請求項１】
ポリアミド樹脂１００重量部に対して、炭素繊維を５〜１５重量部含有し、下記式（１）および（２）を満たすポリアミド樹脂成形材料。
２．０≦ε≦３．０    式（１）
５．００≦Ｅ≦８．００        式（２）
ε：ポリアミド樹脂成形材料について、ＩＳＯ５２７に準拠して測定した引張歪み（％）
Ｅ：ポリアミド樹脂成形材料について、ＩＳＯ１７８に準拠して測定した曲げ弾性率（ＧＰａ）
【請求項２】
炭素繊維の重量平均繊維長が０．１〜１．０ｍｍである請求項１に記載のポリアミド樹脂成形材料。
【請求項３】
ＪＩＳ  Ｒ１６１３に規定のボールオンディスク摩耗試験方法に準拠して、前記ポリアミド樹脂成形材料を用いて成形された部材とＳＵＪ−２ボールを用いたボールオンディスク摩擦摩耗試験において、以下の条件で試験をした場合の平均摩擦係数が０．０５０〜０．２０である、請求項１または２に記載のポリアミド樹脂成形材料。
ボール：直径６ｍｍのＳＵＪ−２クロム鋼球
荷重：５００ｇｆ、
回転直径：２５ｍｍ、
回転速度：１００ｍ／分、
摺動距離：３０００ｍ。
【請求項４】
請求項１〜３のいずれかに記載のポリアミド樹脂成形材料を成形してなる成形品。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、長期間、高速で摺動する摺動部品に用いた場合であっても、高い摩耗性と機械特性を有するポリアミド樹脂成形材料およびそれを用いた成形品に関する。
【背景技術】
【０００２】
ポリアミド樹脂は優れた機械特性、耐熱性、耐薬品性を有するため、電気・電子部品や自動車部品へ使用されている。種々の用途の中でも、ポリアミド樹脂は静音性や自己潤滑性に優れることから、ギヤやベアリングテーナーなどの摺動部材用途へ広く用いられている。近年これらの用途では、生産設備の自動化に伴って、軽量化や機械特性の向上、より高速領域での摺動性が求められている。これらの要求に対して、金属が使用されている分野での代替材料として、ポリアミド樹脂が金属代替材料として期待されている。
【０００３】
例えば、低摩擦係数の摺動部材として、ポリアミド樹脂に、繊維系充填材を配合し、レーザーによるディンプル加工による摺動面に微小な凹部を有する摺動部材が提案されている（例えば、特許文献１参照）。また、摺動特性と機械的性質に優れる成形体として、ポリアミド樹脂に、フッ素系樹脂および繊維状充填材を含有する強化ポリアミド樹脂成形体であって、フッ素系樹脂の数平均粒子径が０．８μｍ以下である成形体が提案されている（例えば、特許文献２参照）。また、高温高荷重に耐え、摩擦係数が小さく、かつ熱伝導性に優れる摺動剤組成物として、マトリックス合成樹脂と、特定の気相法炭素繊維を混練した摺動材組成物が提案されている（例えば、特許文献３参照）。
また、油圧機器部品を想定した、高い摺動性と寸法安定性を有するポリアミド樹脂組成物として、ポリアミド樹脂、フッ素樹脂、カーボン繊維、繊維状ゾノトライトからなるポリアミド樹脂組成物が提案されている（例えば、特許文献４参照）。また、耐熱性および摺動性に優れる摺動部材として、１０Ｔと摺動性改良材を含有するポリアミド樹脂組成物からなる摺動部材が提案されている（例えば、特許文献５参照）。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００４】
【特許文献１】国際公開第２０１０／０９２９２１号
【特許文献２】特開２０１８−２９０６号公報
【特許文献３】特開２００５−３２５３４６号公報
【特許文献４】特開平１０−３２４８０１号公報
【特許文献５】特開２０１３−６４４２０号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
近年、高速で摺動する摺動部品においては、成形品の機械特性、および耐摩擦・耐摩耗性はさらに高いレベルで発現することが求められているが、上記特許文献１〜５に記載されているポリアミド樹脂組成物や各種部材においては、十分ではなかった。また、上記特許文献１〜５の部材の摺動性は低速での評価しか実施しておらず、高速での摺動性については十分ではなかった。そこで、本発明においては、上述の課題を解決し、機械特性、および長期間の高速での荷重摺動時における摩耗量が少ない成形品を得ることのできるポリアミド樹脂成形材料および成形品を提供することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【０００６】
本発明者らは、上記課題を解決するために鋭意検討を重ねた結果、ポリアミド樹脂１００重量部に、炭素繊維を５〜１５重量部含有し、特定の引張歪みおよび曲げ弾性率を有するポリアミド樹脂成形材料が、前記課題を解決することを見出し、本発明を完成させるに至った。
【０００７】
すなわち、本発明は、以下のとおりである。
［１］ポリアミド樹脂１００重量部に対して、炭素繊維を５〜１５重量部含有し、下記式（１）および（２）をみたすポリアミド樹脂成形材料。
２．０≦ε≦３．０  −（１）
５．００≦Ｅ≦８．００  −（２）
ε：ポリアミド樹脂成形材料について、ＩＳＯ５２７に準拠して測定した引張歪み（％）
Ｅ：ポリアミド樹脂成形材料について、ＩＳＯ１７８に準拠して測定した曲げ弾性率（ＧＰａ）
［２］炭素繊維の重量平均繊維長が０．１〜１．０ｍｍである［１］に記載のポリアミド樹脂成形材料。
［３］ＪＩＳ  Ｒ１６１３に規定のボールオンディスク摩耗試験方法に準拠して、前記ポリアミド樹脂成形材料を用いて成形された部材とＳＵＪ−２クロム鋼球を用いたボールオンディスク摩擦摩耗試験において、以下の条件で試験をした場合の平均摩擦係数が０．０５０〜０．２０である［１］または［２］に記載のポリアミド樹脂成形材料。
ボール：ＳＵＪ−２クロム鋼球
荷重：５００ｇｆ
回転直径：２５ｍｍ
回転速度：１００ｍ／分
摺動距離：３０００ｍ
［４］［１］〜［３］のいずれかに記載のポリアミド樹脂成形材料を成形してなる成形品。
【発明の効果】
【０００８】
本発明のポリアミド樹脂成形材料によれば、機械特性に優れ、且つ長期間の高速での荷重摺動時における摩耗量を飛躍的に低減することができる成形品を得ることができる。かかる樹脂成形材料は、繰り返し摺動が要求される用途、例えば、軸受、ベアリングリテーナー、ギヤ、カムなどの摺動部材等に特に好適に使用することができる。
【図面の簡単な説明】
【０００９】
【図１】実施例において、平均摩擦係数及び摩耗深さの評価に用いたボールオンディスク試験に用いた装置の概略図である。
【発明を実施するための形態】
【００１０】
以下、本発明を実施するための形態について説明する。本発明のポリアミド樹脂成形材料は、ポリアミド樹脂および炭素繊維を含む。なお、本発明において「成形材料」とは、成形品などを射出成形などで成形する際に用いる原料材を意味する。
【００１１】
＜ポリアミド樹脂＞
ポリアミド樹脂は、アミド結合を有する高分子からなる樹脂であり、アミノ酸、ラクタムおよび／またはジアミンとジカルボン酸を主たる原料とするものである。その原料の代表例としては、６一アミノカプロン酸、１１一アミノウンデカン酸、１２一アミノドデカン酸、パラアミノメチル安息香酸などのアミノ酸、ε一カプロラクタム、ω一ラウロラクタムなどのラクタム、テトラメチレンジアミン、ペンタメチレンジアミン、ヘキサメチレンジアミン、２一メチルペンタメチレンジアミン、ノナメチレンジアミン、デカメチレンジアミン、ウンデカメチレンジアミン、ドデカメチレンジアミン、２，２，４−／２，４，４一トリメチルヘキサメチレンジアミン、５一メチルノナメチレンジアミンなどの脂肪族ジアミン、メタキシリレンジアミン、パラキシリレンジアミンなどの芳香族ジアミン、１，３一ビス（アミノメチル）シクロヘキサン、１，４一ビス（アミノメチル）シクロヘキサン、１一アミノー３一アミノメチルー３，５，５一トリメチルシクロヘキサン、ビス（４一アミノシクロヘキシル）メタン、ビス（３一メチルー４一アミノシクロヘキシル）メタン、２，２一ビス（４一アミノシクロヘキシル）プロパン、ビス（アミノプロピル）ピペラジン、アミノエチルピペラジンなどの脂環族ジアミン、アジピン酸、スベリン酸、アゼライン酸、セバシン酸、ドデカンニ酸などの脂肪族ジカルボン酸、テレフタル酸、イソフタル酸、２一クロロテレフタル酸、２一メチルテレフタル酸、５一メチルイソフタル酸、５一ナトリウムスルホイソフタル酸、２，６一ナフタレンジカルボン酸ヘキサヒドロテレフタル酸、ヘキサヒドロイソフタル酸などの芳香族ジカルボン酸などが挙げられる。本発明においては、これらの原料から誘導されるポリアミドホモポリマーおよび／またはコポリマーを用いることができる。
【００１２】
ポリアミド樹脂としては、例えば、ポリカプロアミド（ポリアミド６）、ポリヘキサメチレンアジパミド（ポリアミド６６）、ポリペンタメチレンアジパミド（ポリアミド５６）、ポリテトラメチレンアジパミド（ポリアミド４６）、ポリヘキサメチレンセバカミド（ポリアミド６１０）、ポリペンタメチレンセバカミド（ポリアミド５１０）、ポリテトラメチレンセバカミド（ポリアミド４１０）、ポリヘキサメチレンドデカミド（ポリアミド６１２）、ポリウンデカンアミド（ポリアミド１１）、ポリドデカンアミド（ポリアミド１２）、ポリカプロアミド／ポリヘキサメチレンアジパミド（ポリアミド６／６６）、ポリカプロアミド／ポリヘキサメチレンテレフタルアミド（ポリアミド６／６Ｔ）、ポリヘキサメチレンアジパミド／ポリヘキサメチレンテレフタルアミド（ポリアミド６６／６Ｔ）、ポリヘキサメチレンアジパミド／ポリヘキサメチレンイソフタルアミド（ポリアミド６６／６１）、ポリヘキサメチレンアジパミド／ポリヘキサメチレンイソフタルアミド／ポリカプロアミド（ポリアミド６６／６１／６）、ポリヘキサメチレンテレフタルアミド／ポリヘキサメチレンイソフタルアミド（ポリアミド６Ｔ／６１）、ポリヘキサメチレンテレフタルアミド／ポリデカンアミド（ポリアミド６Ｔ／１２）、ポリヘキサメチレンアジパミド／ポリヘキサメチレンテレフタルアミド／ポリヘキサメチレンイソフタルアミド（ポリアミド６６／６Ｔ／６１）、ポリキシリレンアジパミド（ポリアミドＸＤ６）、ポリヘキサメチレンテレフタルアミド／ポリー２一メチルペンタメチレンテレフタルアミド（ポリアミド６Ｔ／Ｍ５Ｔ）、ポリヘキサメチレンテレフタルアミド／ポリペンタメチレンテレフタルアミド（ポリアミド６Ｔ／５Ｔ）、ポリペンタメチレンテレフタルアミド／ポリペンタメチレンアジパミド（５Ｔ／５６）、ポリノナメチレンテレフタルアミド（ポリアミド９Ｔ）、ポリデカメチレンテレフタルアミド（ポリアミド１０Ｔ）およびこれらの共重合体などが挙げられる。成形性や表面性などの必要特性に応じて、これらを２種以上含んでもよい。
【００１３】
これらの中でも、摺動性の観点から、ポリアミド６、ポリアミド６６、ポリアミド６１０、ポリアミド６／６６、ポリアミド６６／６１、ポリアミド６６／６１／６が好ましく、摺動性をより向上させる観点から、ポリアミド６、ポリアミド６６がより好ましく、ポリアミド６６がさらに好ましい。
【００１４】
本発明で用いるポリアミド樹脂は、９６％硫酸を溶媒として使用したＩＳＯ  ３０７に準拠して測定した粘度数は１００ｍｌ／ｇ以上であることが好ましく、１２０ｍｌ／ｇ以上であることがさらに好ましい。また、ポリアミド樹脂の粘度数は２５０ｍｌ／ｇ以下であることが好ましく、２３０ｍｌ／ｇ以下であることがさらに好ましい。上記粘度数が１２０ｍｌ／ｇ以上であることでより長期間の高速での荷重摺動時における摩耗量に優れたポリアミド樹脂成形体が得られる。また、上記粘度数が２３０ｍｌ／ｇ以下であることで、より流動性・加工性に優れたポリアミド樹脂成形体が得られる。
【００１５】
＜炭素繊維＞
炭素繊維は特に限定されないが、ＰＡＮ系炭素繊維、ピッチ系炭素繊維、レーヨン系炭素繊維などの炭素繊維を用いるのが好ましい。得られる成形品の強度と弾性率とのバランスの観点から、ＰＡＮ系炭素繊維がさらに好ましい。また、炭素繊維は多官能化合物によりサイジング剤が塗布されていてもよい。
【００１６】
本発明に用いる炭素繊維はＪＩＳ  Ｒ  ７６０８（２００８）に準拠して測定した引張強度が、３０００ＭＰａ以上であることが好ましく、３３００ＭＰａ以上であることがさらに好ましい、また、炭素繊維の引張強度は、５０００ＭＰａ以下であることが好ましく、４７００ＭＰａ以下であることがさらに好ましい。上記引張強度が３０００ＭＰａ以上の場合、十分な炭素繊維の補強効果を得ることができる。また、上記引張強度が５０００ＭＰａ以下の場合、押出機での混練による炭素繊維の折損状態が安定し、良好な成形品の曲げ弾性率が得られる。
【００１７】
本発明に用いる炭素繊維はＪＩＳ  Ｒ  ７６０８（２００８）に準拠して測定した引張弾性率が、１５０ＧＰａ以上であることが好ましく、２００ＧＰａ以上であることがさらに好ましい。また、炭素繊維の引張弾性率は５００ＧＰａ以下であることが好ましく、４５０ＧＰａ以下であることがさらに好ましい。上記引張弾性率が１５０ＧＰａ以上であることで十分な炭素繊維の補強効果が得られる。上記引張弾性率が５００ＧＰａ以下であることで押出機での混練による炭素繊維の折損状態が安定し、良好な成形品の曲げ弾性率が得られる。
【００１８】
本発明の樹脂成形材料は、ポリアミド樹脂１００重量部に対して炭素繊維を５〜１５重量部含有する。炭素繊維が５重量部未満の場合、成形品の曲げ弾性率に劣り、良好な機械特性が得られない。加えて、長期間の高速での荷重摺動時における摩耗量が多くなる。また、炭素繊維が１５重量部を超える場合、長期間の荷重摺動時における摩耗量が多くなる。ポリアミド樹脂に炭素繊維を含有する場合は、得られる成形品は炭素繊維の補強効果によって高い機械特性を得ることが出来る。しかしながら、炭素繊維は靭性に劣るため、ポリアミド樹脂に含まれる炭素繊維量が多いと、得られる成形品は靭性に劣り、長期間の高速での荷重摺動時における摩耗量が多くなるため、例えば摺動部品として用いる場合に、繰り返し荷重が加えられた場合において復元性に劣る。そのため、時間を追うごとに変形量が多くなり、高い耐摩耗性および耐久性が得られない。一方、ポリアミド樹脂に含まれる炭素繊維量が少ないと、成形品の靭性効果は奏するものの、炭素繊維による補強効果が小さく、曲げ弾性率が小さくなる。曲げ弾性率が小さいことによって、成形品の変形量が多くなり、内部摩擦によるエネルギー損失によって、例えば、摺動部品として用いる場合に、良好な繰り返し復元性が得られない。炭素繊維は１３重量部以下がより好ましく、６重量部以上、１０重量部以下がさらに好ましい。
【００１９】
なお、本発明における成形材料は、成形材料に含まれる全ての成分の合計を１００重量％としたときに、ポリアミド樹脂および炭素繊維の合計量が、５０重量％以上であることが好ましい。７５重量％以上がより好ましく、９０重量％以上が更に好ましい。
【００２０】
なお、本発明における成形材料を成形して得られる成形品は、機械特性にも優れるため、高度な機械特性が要求される成形品への展開も可能である。また、成形品の薄肉化が可能となり、成形品の小型化や軽量化が可能となる。加えて、本発明における成形品は、高い耐摩耗性も有することより、摺動部材に特に好適に用いることができる。一般的に、摺動部材とは、相手材と相対的に摺りあう部分に使用される材料であり、その評価方法としては、スラスト摩耗試験やピンオンディスク法による試験方法等が挙げられるが、いずれも１．０ｍ／ｓｅｃ以下と比較的低速で、相手材との摺り合わせを評価している。一方で、近年は、生産設備等の高速化に伴って、摺動部材には高速領域での摺動性（相手材と高速での摺り合わせ）が求められている。なお、本発明におけるポリアミド樹脂成形材料を成形してなる摺動部品の相手材は、特に限定されず、金属部材でもよく、樹脂組成物製でもよい。
【００２１】
本発明においては、ポリアミド樹脂に特定の炭素繊維を配合したポリアミド樹脂成形材料の、下記測定法にて測定した引張歪みおよび曲げ弾性率が特定の範囲の場合、本発明の成形材料を成形した摺動部材を高速にて摺動する場合であっても高い摩耗特性および機械強度を有することを見出したものである。
【００２２】
２．０≦ε≦３．０    式（１）
５．００≦Ｅ≦８．００        式（２）
ε：ポリアミド樹脂成形材料について、ＩＳＯ５２７に準拠して測定した引張歪み（％）
Ｅ：ポリアミド樹脂成形材料について、ＩＳＯ１７８に準拠して測定した曲げ弾性率（ＧＰａ）。
【００２３】
上記範囲を満たすポリアミド樹脂成形材料を用いることにより、長期間、高速で摺動する摺動部品に用いる場合においても、高い耐摩耗性および機械特性に優れる。
【００２４】
引張歪みが２．０未満の場合、成形品の靭性に劣り、３．０を超える場合、成形品の耐摩耗性に劣るため、成形品の形状保持が困難となる。引張歪みは２．２以上が好ましく、２．８以下が好ましい。曲げ弾性率は、５．００未満の場合、成形品の剛性におとり、８．００を超える場合、摺動部品として用いる場合、相手材から受ける繰り返し応力に対する復元性に劣る。曲げ弾性率は５．２０以上が好ましく、７．８０以下が好ましい。
【００２５】
上記引張歪みおよび曲げ弾性率は、ポリアミド樹脂に対する炭素繊維の配合量、または、成形材料中の炭素繊維の重量平均繊維長により調整することができる。
【００２６】
本発明の成形材料は、成形材料における炭素繊維の重量平均繊維長が０．１〜１．０ｍｍであることが好ましい。重量平均繊維長が０．１ｍｍ以上の場合、成形品が剛性に優れる。また、炭素繊維の重量平均繊維長が１．０ｍｍ以下の場合、成形品の機械強度に優れ、長期間の高速での荷重摺動時における摩耗量が飛躍的に少ない。炭素繊維の重量平均繊維長は０．２ｍｍ以上が更に好ましく、０．９ｍｍ以下が更に好ましい。好ましい範囲を追記ください。
【００２７】
成形材料における炭素繊維の重量平均繊維長が０．１ｍｍ以上の場合、かかる成形材料を成形した際に得られる成形品は、炭素繊維による補強効果によって、良好な曲げ弾性率が得られる。荷重による材料の変形量が抑えられ、材料の内部摩擦によるエネルギー損失が抑えられることによって、例えば、摺動部品として用いる場合に、長期間の高速での荷重摺動時における摩耗量が少ない。１．０ｍｍ以下の場合、ポリアミド樹脂成形材料を用いて成形品とする場合の流動性及び加工性が良好となり、炭素繊維の分散性が良好になるため、例えば、摺動部品として用いる場合に、長期間の高速での荷重摺動時における摩耗量が少ない。０．２ｍｍ以上が更に好ましく、０．９ｍｍ以下が更に好ましい。
【００２８】
成形材料における炭素繊維の重量平均繊維長は、成形材料を５００℃で灰化した後に均一に分散させてガラス板間にはさみ、光学顕微鏡（５０〜２００倍）にて観察し、無作為に選んだ１０００本の炭素繊維の繊維長を計測し、以下式から重量平均繊維長（Ｌｗ）を算出することにより求めることができる。
重量平均繊維長＝Σ（Ｌｉ２×Ｎｉ）／Σ（Ｌｉ×Ｎｉ）
Ｌｉ：繊維長（ｍｍ）
Ｎｉ：繊維長Ｌｉの繊維の個数。
【００２９】
本発明の成形材料は、例えば、後述する製造方法により、成形材料中の炭素繊維の重量平均繊維長を調整することができる。
【００３０】
本発明におけるポリアミド樹脂成形材料を、ＪＩＳ  Ｒ１６１３に規定のボールオンディスク摩耗試験方法に準拠して部材に成形し、かかる部材と、ＳＵＪ−２クロム鋼球を用いたボールオンディスク摩擦・摩耗試験において、以下の条件で試験をした際の平均摩擦係数が０．０５０〜０．２０であることが好ましい。０．０５０以上の場合、高速下において成形品の操作性が良好となり、０．２０以下の場合、耐摩耗性が良好となる。０．０８０以上が更に好ましく、０．１７以下が更に好ましい。
ボール：直径６ｍｍのＳＵＪ−２クロム鋼球
荷重：５００ｇｆ、
回転直径：２５ｍｍ、
回転速度：１００ｍ／分、
摺動距離：３０００ｍ。
【００３１】
また、上記に規定の条件で試験をしたボールオンディスク式の摩擦・摩耗試験後のポリアミド樹脂成形材料を用いて成形された部材の表面からの摩耗深さは２μｍ以下であることが好ましい。２μｍ以下の場合、耐摩耗性が良好となる。１．５μｍ以下が更に好ましく、下限は０μｍ以上、つまり摩耗していないことが好ましい。
【００３２】
なお、高速で摺動する摺動部品として用いる場合に、相手材から受ける繰り返し応力に対する復元性向上効果を評価するために、上記ボールオンディスク摩擦・摩耗試験において評価することとする。
【００３３】
＜その他成分＞
本発明のポリアミド樹脂成形材料は、その特性を損なわない範囲で、必要に応じて、ポリアミド樹脂および炭素繊維以外のその他の成分を配合しても構わない。その他の成分としては、例えば、充填材、前記ポリアミド樹脂以外の熱可塑性樹脂類、前記炭素繊維以外の充填材や各種添加剤類を挙げることができる。
【００３４】
熱可塑性樹脂類としては、例えば、ポリエステル樹脂、ポリフェニレンスルフィド樹脂、ポリフェニレンオキシド樹脂、ポリカーボネート樹脂、ポリ乳酸樹脂、ポリアセタール樹脂、ポリスルホン樹脂、四フッ化ポリエチレン樹脂、ポリエーテルイミド樹脂、ポリアミドイミド樹脂、ポリイミド樹脂、ポリエーテルスルホン樹脂、ポリエーテルケトン樹脂、ポリチオエーテルケトン樹脂、ポリエーテルエーテルケトン樹脂、ポリスチレン樹脂やＡＢＳ樹脂等のスチレン系樹脂、ポリアルキレンオキサイド樹脂等が挙げられる。かかる熱可塑性樹脂類を２種以上配合することも可能である。その配合量は、ポリアミド樹脂の特徴を十分に活かすため、ポリアミド樹脂１００重量部に対して２５重量部以下が好ましく、１０重量部以下がより好ましい。
【００３５】
炭素繊維以外の充填材としては、例えば、ガラス繊維、ガラスミルドファイバー、チタン酸カリウムウィスカ、酸化亜鉛ウィスカ、棚酸アルミニウムウィスカ、アラミド繊維、アルミナ繊維、炭化珪素繊維、セラミック繊維、アスベスト繊維、石コウ繊維、金属繊維などが挙げられる。非繊維状充填材としては、例えば、ワラステナイト、ゼオライト、セリサイト、カオリン、マイカ、クレー、パイロフィライト、ベントナイト、アスベスト、タルク、アルミナシリケートなどの珪酸塩；アルミナ、酸化珪素、酸化マグネシウム、酸化ジルコニウム、酸化チタン、酸化鉄などの金属酸化物；炭酸カルシウム、炭酸マグネシウム、ドロマイトなどの金属炭酸塩；硫酸カルシウム、硫酸バリウムなどの金属硫酸塩；水酸化マグネシウム、水酸化カルシウム、水酸化アルミニウムなどの金属水酸化物；ガラスビーズ、セラミックビーズ、窒化ホウ素および炭化珪素などが挙げられる。その配合量は、ポリアミド樹脂の特徴を十分に活かすため、ポリアミド樹脂１００重量部に対して１０重量部以下が好ましく、５重量部以下がより好ましい。
【００３６】
＜ポリアミド樹脂成形材料の製造方法＞
本発明のポリアミド樹脂成形材料の製造方法は特に制限はなく、ポリアミド樹脂および炭素繊維、そして、必要に応じてその他成分を、例えば単軸または２軸の押出機やニーダー等の混練機を用いて２８０〜３５０℃の温度で溶融混練する方法が挙げられる。また、炭素繊維については機械特性及び摩擦特性を発現させるため、樹脂成分が溶融した後に炭素繊維を配合する製造方法が好ましい。
【００３７】
本発明のポリアミド樹脂成形材料は、上記製造方法にて製造されることにより、成形材料（ペレット）中の炭素繊維の重量平均繊維長が０．１〜１ｍｍ以下であることが好ましい。
【００３８】
＜成形品の製造方法＞
本発明の成形品は、上述したポリアミド樹脂成形材料を成形したものである。
【００３９】
成形品の製造方法としては、本発明のポリアミド樹脂成形材料を、例えば、射出成形法、射出圧縮成形法、圧縮成形法、押出し成形法、ブロー成形法などにより成形する方法が挙げられる。このような成形方法においては、炭素繊維の折損は起こりにくいため、成形品中における炭素繊維の重量平均繊維長は、成形材料中の炭素繊維の重量平均繊維長と大差はなく、０．１ｍｍ以上１ｍｍ以下が好ましい。成形品中の炭素繊維の重量平均繊維長が０．１ｍｍ以上の場合、成形品の良好な曲げ弾性率が得られ、荷重による材料の変形量が抑えられ、材料の内部摩擦によるエネルギー損失が抑えられることによって、例えば、摺動部品として用いる場合に、長期間の高速での荷重摺動時における摩耗量が少ない。成形品中の炭素繊維の重量平均繊維長が１ｍｍ以下の場合、ポリアミド樹脂成形材料を用いて成形品とする場合の流動性及び加工性が良好となり、炭素繊維の分散性が良好になるため、例えば、摺動部品として用いる場合に、長期間の高速での荷重摺動時における摩耗量が少ない。０．２ｍｍ以上が更に好ましく、０．９ｍｍ以下が更に好ましい。
【００４０】
本発明の成形品における炭素繊維の重量平均繊維長は、成形品を５００℃で灰化した後のサンプルを水中に均一に分散させてガラス板間にはさみ、光学顕微鏡（５０〜２００倍）にて観察し、無作為に選んだ１０００本の炭素繊維の繊維長を計測し、以下式から重量平均繊維長（Ｌｗ）を算出することにより求めることができる。
重量平均繊維長＝Σ（Ｌｉ２×Ｎｉ）／Σ（Ｌｉ×Ｎｉ）
Ｌｉ：繊維長（ｍｍ）
Ｎｉ：繊維長Ｌｉの繊維の個数
【００４１】
本発明のポリアミド樹脂成形材料を成形してなる成形品は、機械特性、摺動特性に優れているので、各種電気・電子部品、自動車部品などに好適に用いることができる。本発明の成形材料を成形してなる成形品は、高い摺動性を有することから、特に、各種摺動部品として好適に用いることが出来る。摺動部材としては、以下に特に制限されないが、例えば、ギヤ、軸受、ベアリングリテーナー、プーリー、ガイド、ローラーに用いられる。
【実施例】
【００４２】
以下に実施例を挙げて本発明の実施形態を更に具体的に説明するが、本発明の実施形態は、以下の実施例に限定されるものではない。
【００４３】
（引張歪み）
各実施例及び比較例により得られたペレットを射出成型機（日精樹脂工業（株）製ＮＥＸ−１０００）を用いてＪＩＳ  Ｋ６９２０に規定の条件で射出成形することにより、厚さ４．０ｍｍのＩＳＯダンベル試験片１Ａ型を作成した。この試験片について、ＩＳＯ  ５２７に従って引張試験機インストロン５５８１型（インストロン社製）により、クロスヘッド速度５ｍｍ／分で引張試験を行った、５回測定を行い、その平均値を引張歪みとして算出した。
【００４４】
（曲げ弾性率）
各実施例及び比較例により得られたペレットを射出成型機（日精樹脂工業（株）製ＮＥＸ−１０００）を用いてＪＩＳ  Ｋ６９２０に規定の条件で射出成形することにより、厚さ４．０ｍｍのＩＳＯダンベル試験片１Ａ型を作成した。ＩＳＯ  １７８に準拠して曲げ弾性率を３回測定し、その平均値を曲げ弾性率として算出した。
【００４５】
（ボールオンディスク摩耗試験）
各実施例及び比較例により得られたペレットを射出成型機（日精樹脂工業（株）製ＮＥＸ−１０００）を用いてＪＩＳ  Ｒ１６１３に規定のボールオンディスク摩耗試験方法に準拠して成形した試験片を作成した。作成した試験片それぞれに対して、ボールオンディスク摩擦・摩耗試験を行った。
【００４６】
図１に平均摩擦係数および摩耗深さの評価に用いたボールオンディスク試験に用いた装置の概略図を示す。まず、ＳＵＪ−２クロム鋼製のボール（φ６ｍｍ）１を用意し、ボール１をホルダ２に固定した。次いで、ホルダ２に固定されたボール１を試験片３の上面に接触させた。ボール側から試験片側に向かって、荷重５００ｇｆを図１のＢの方向から付与しつつ、室温・大気圧下の条件で、試験片を周方向に速度１００ｍ／分で回転させた（図１のＡ：試験片の回転方向）。回転開始後から、試験片３を３０分間回転させ、０〜３０分の間、摩擦係数を５分おきに１回ずつ、３０分の間で合計６回測定しその平均値をとり、荷重５００ｇｆ下における平均摩擦係数を得た。各実施例及び比較例の試験片を３０分回転させた後における、試験片の摩耗深さをレーザーマイクロスコープ（（株）キーエンス製ＶＫ−Ｘ１００）を用いて測定した。
【００４７】
（重量平均繊維長）
成形材料における炭素繊維の重量平均繊維長は、成形材料を５００℃で灰化した後に均一に分散させてガラス板間にはさみ、光学顕微鏡（５０〜２００倍）にて観察し、無作為に選んだ１０００本の炭素繊維の繊維長を計測し、以下式から重量平均繊維長（Ｌｗ）を算出することにより求めた。
重量平均繊維長＝Σ（Ｌｉ２×Ｎｉ）／Σ（Ｌｉ×Ｎｉ）
Ｌｉ：繊維長（ｍｍ）
Ｎｉ：繊維長Ｌｉの繊維の個数。
【００４８】
参考例１  （（Ａ）ポリアミド６６）
ヘキサメチレンジアミンとアジピン酸の当モル塩を重合缶に投入し、水分量が４５重量％となるように蒸留水を加え、重合缶内をＮ２で置換した後、２８０℃まで昇温した。ついで、１．７ＭＰａにて１時間制圧・重合後、吐出・カッティングしポリアミド６６（Ａ）を得た。
【００４９】
その他、本実施例及び比較例に用いた、（Ｂ）炭素繊維は以下の通りである。
（Ｂ−１）：炭素繊維（東レ（株）製“トレカ”（登録商標）Ｔ３００、引張強度３５３０ＭＰａ、引張弾性率２３０ＧＰａ）
（Ｂ−２）：炭素繊維（東レ（株）製“トレカ”（登録商標）Ｔ７００、引張強度４９００ＭＰａ、引張弾性率２３０ＧＰａ）
【００５０】
炭素繊維の引張強度及び引張弾性率はＪＩＳ  Ｒ７６０８（２００８）に準拠して６回測定し、その平均値を引張強度及び引張弾性率として算出した。
【００５１】
（実施例１〜３、比較例１〜２）
表１に示す（Ａ）ポリアミド樹脂をシリンダー温度をポリアミド樹脂の融点＋１５℃に設定した日本製鋼所（株）製ＴＥＸ−４４αＩＩ型２軸押出機のメインフィーダーから押出機に供給し、溶融混練した。このメインフィーダーはスクリューの全長を１．０としたときの上流側から見て０の位置、つまりスクリューセグメントの上流側の端部の位置に接続されていた。続いて、（Ｂ）炭素繊維をサイドフィーダーから２軸押出機に供給し、溶融混練した。ダイから吐出されるガットを即座に水浴にて冷却し、ストランドカッターによりペレット化した。
【００５２】
（比較例３）
先端に電線被覆法用のコーディングダイを備える日本製鋼所（株）ＴＥＸ―３０α型２軸押出機において、ポリアミド樹脂をメインフィーダーから２軸押出機に供給し、溶融混練した。一方、１７０℃に加熱されたロール上に、テルペンフェノール樹脂（ヤスハラケミカル（株）製ＹＳポリスターＫ１４０）を加熱溶融した液体の被膜を形成させた。このロール上を炭素繊維を接触させながら通過させて炭素繊維の単位長さ当たりに一定量のテルペンフェノール樹脂化合物を付着させた。テルペンフェノール樹脂を付着させた炭素繊維を１７０℃に加熱したロールに通過させた。この操作により、テルペンフェノール樹脂を炭素繊維の内部にまで含浸させた。その後、テルペンフェノール樹脂を含浸させた炭素繊維を、２軸押出機先端の電線被覆法用のコーティングダイに通して、引き抜き成形を行い、樹脂の吐出量を調整し、炭素繊維の周囲にポリアミド樹脂成形材料を被覆させた。得られた炭素繊維とポリアミド樹脂成形材料の複合体を冷却後、ストランドカッターで切断して、７ｍｍの長繊維ペレットを得た。
【００５３】
【表１】
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【００５４】
得られたペレットを用いて引張歪み、曲げ弾性率、重量平均繊維長、平均摩擦係数および摩耗深さを評価した。評価結果を表１に示す。実施例１及び２はポリアミド樹脂１００重量部に対して、（Ｂ）炭素繊維を５〜１５重量部含有し、引張歪および曲げ弾性率が特定の範囲であったため、平均摩擦係数が小さく、繰り返し応力に対する復元性に優れていることが分かる。
【符号の説明】
【００５５】
１．ボール
２．ホルダ
３．試験片
Ａ：試験片の回転方向
Ｂ：荷重
【図１】
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