(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
繊維状充填材を長さ方向に揃えた状態で束ね、前記繊維状充填材の束にポリアミドを溶融させた状態で含浸させ一体化した後に、５〜１５ｍｍの長さに切断した樹脂含浸繊維束を含む樹脂組成物からなる、１００r／min以上の回転機構を有する電動回転工具の前記回転機構を構成するためのギアであり、
前記ポリアミドが、ポリアミド９Tであり、
前記繊維状充填材が、炭素繊維、ガラス繊維、アラミド繊維、玄武岩繊維から選ばれるものであり、
前記樹脂組成物中のポリアミドの含有割合が４０〜８０質量％、前記繊維状充填材の含有割合が２０〜６０質量％であり、
前記樹脂組成物を用いた下記摩耗性試験において、目視により表皮がめくれないと確認できるものである、１００r／min以上の回転機構を有する電動回転工具の前記回転機構を構成するためのギア。
＜摩耗性試験＞
ＩＳＯ１７８に準拠して上記樹脂組成物から作製した試験片を用いて、往復動摩擦摩耗試験機（AFT−15MS；株式会社オリエンテック製）により下記の条件で摩耗性を評価する。
鋼球：直径10mm（２−プロパノールで脱脂したものを使用する）
荷重：500ｇ
移動速度：50mm/sec
移動距離：10mmm
回数：1000回
【請求項２】
繊維状充填材を長さ方向に揃えた状態で束ね、前記繊維状充填材の束にポリアミドと内部滑剤を溶融させた状態で含浸させ一体化した後に、５〜１５ｍｍの長さに切断した樹脂含浸繊維束を含む樹脂組成物からなる、１００r／min以上の回転機構を有する電動回転工具の前記回転機構を構成するためのギアであり、
前記ポリアミドが、ポリアミドＭＸＤ６であり、
前記繊維状充填材が、炭素繊維、ガラス繊維、アラミド繊維、玄武岩繊維から選ばれるものであり、
前記樹脂組成物中のポリアミドの含有割合が４０〜８０質量％、前記繊維状充填材の含有割合が２０〜６０質量％、内部滑剤の含有割合がポリアミドと繊維状充填材の合計量１００質量部に対して２〜５質量部であり、
前記樹脂組成物を用いた下記摩耗性試験において、目視により表皮がめくれないと確認できるものである、１００r／min以上の回転機構を有する電動回転工具の前記回転機構を構成するためのギア。
＜摩耗性試験＞
ＩＳＯ１７８に準拠して上記樹脂組成物から作製した試験片を用いて、往復動摩擦摩耗試験機（AFT−15MS；株式会社オリエンテック製）により下記の条件で摩耗性を評価する。
鋼球：直径10mm（２−プロパノールで脱脂したものを使用する）
荷重：500ｇ
移動速度：50mm/sec
移動距離：10mmm
回数：1000回
【請求項３】
前記回転機構を有する電動回転工具が、１００r／min以上の回転機構を有する、トルクが１７０Ｎ・ｍ以下の電動回転工具である、請求項１または２記載の１００r／min以上の回転機構を有する電動回転工具の前記回転機構を構成するためのギア。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、ギアのような耐摩耗性が要求される摺動部品の製造原料として好適な耐摩耗性成形体用の樹脂組成物に関する。
【背景技術】
【０００２】
ギアのような摺動部品には、軽量化と強度付与の観点から、熱可塑性樹脂と長繊維を組み合わせたものが知られており、射出成形により製造することが記載されている（特許文献１、２）。
【０００３】
特許文献１では、電動パワーステアリング装置用減速ギア用途が記載されており（段落番号０００１）、実施例では、ガラス長繊維、炭素長繊維とナイロン６、ナイロン６６を組み合わせている。
【０００４】
特許文献２では、アイドラプーリ等として使用できる合成樹脂製プーリの発明が開示されており（段落番号０００１）、実施例では、ガラス長繊維、炭素長繊維とＰＡ６６、ＰＰＳを組み合わせた例が記載されている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００５】
【特許文献１】特開２００７−１７６２２７号公報
【特許文献２】特開２００６−３１６９７３号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００６】
本発明は、耐摩耗性が優れており、高速回転する回転機構を備えた回転工具のギア用として好適な、耐摩耗性成形体用の樹脂組成物を提供することを課題とする。
【課題を解決するための手段】
【０００７】
本発明は、課題の解決手段として、
繊維状充填材を長さ方向に揃えた状態で束ね、前記繊維状充填材の束にポリアミドを溶融させた状態で含浸させ一体化した後に、５〜１５ｍｍの長さに切断した樹脂含浸繊維束を含む樹脂組成物であり、
前記ポリアミドが、芳香族ジカルボン酸と脂肪族ジアミン又は脂肪族ジカルボン酸と芳香族ジアミンから得られる芳香族ポリアミドであり、
前記繊維状充填材が、炭素繊維、ガラス繊維、アラミド繊維、玄武岩繊維から選ばれるものであり、
前記樹脂組成物を用いた下記摩耗性試験において、目視により表皮がめくれないと確認できるものである、耐摩耗性成形体用の樹脂組成物。
＜摩耗性試験＞
ＩＳＯ１７８に準拠して上記樹脂組成物から作製した試験片を用いて、往復動摩擦摩耗試験機（AFT−15MS；株式会社オリエンテック製）により下記の条件で摩耗性を評価する。
鋼球：直径10mm（２−プロパノールで脱脂したものを使用する）
荷重：500ｇ
移動速度：50mm/sec
移動距離：10mmm
回数：1000回
【発明の効果】
【０００８】
本発明の樹脂組成物から得られた成形体は、耐摩耗性、耐水性、機械的強度が優れている。
【発明を実施するための形態】
【０００９】
本発明の樹脂組成物は、樹脂含浸繊維束を含むものである。樹脂含浸繊維束は、繊維状充填材を長さ方向に揃えた状態で束ね、前記繊維状充填材の束にポリアミドを溶融させた状態で含浸させ一体化した後に、５〜１５ｍｍ、好ましくは６〜１２ｍｍの長さに切断したものである。
【００１０】
本発明で用いるポリアミドは、芳香族ジカルボン酸と脂肪族ジアミンから得られるポリアミド又は脂肪族ジカルボン酸と芳香族ジアミンから得られる芳香族ポリアミドであり、脂肪族ポリアミドは含まれない。
【００１１】
芳香族ポリアミドとしては、ヘキサメチレンジアミンとテレフタル酸の重合体(ポリアミド６T)、ヘキサメチレンジアミンとイソフタル酸の重合体（ポリアミド６I）、ヘキサメチレンジアミンとテレフタル酸及びイソフタル酸の重合体（ポリアミド６T/６I）、ヘキサメチレンジアミンとアジピン酸及びテレフタル酸の重合体、ヘキサメチレンジアミンとテレフタル酸及びε−カプロラクタムの重合体、メタキシリレンジアミンとアジピン酸の重合体（ポリアミドMXD-6）、トリメチルヘキサメチレンジアミンとテレフタル酸の重合体（ポリアミドTMD-6）、トリメチルヘキサメチレンジアミンとテレフタル酸とε−カプロラクタムの重合体、トリメチルヘキサメチレンジアミンとテレフタル酸とイソフタル酸の重合体、テレフタル酸及びイソフタル酸とヘキサメチレンジアミン及びε−カプロラクタム重合体、メタキシリレンジアミンとテレフタル酸及びイソフタル酸とε−カプロラクタムの共重合体、ノナンジアミンとテレフタル酸の共重合体（ポリアミド９T）、メチルペンタジアミンとテレフタル酸の共重合体（ナイロンM5T）、デカメチレンジアミンとテレフタル酸の共重合体（ポリアミド１０T）等を挙げることができる。これらの中でもポリアミド９T、ポリアミドMXD-6が耐水性を高める観点から好ましい。
【００１２】
本発明で用いる繊維状充填材は、炭素繊維、ガラス繊維、アラミド繊維、玄武岩繊維から選ばれるものであり、炭素繊維が好ましい。
【００１３】
樹脂含浸繊維束に含まれる繊維状充填材の長さは、樹脂含浸繊維束の長さと同一である。
樹脂含浸繊維束に含まれる繊維状充填材の本数は１００〜３００００本、好ましくは５００〜２００００本、さらに好ましくは１０００〜１００００本程度である。
【００１４】
樹脂含浸繊維束は、ダイスを用いた周知の製造方法により製造することができ、例えば、特開平６−３１３０５０号公報の段落番号７、特開２００７−１７６２２７号公報の段落番号２３のほか、特公平６−２３４４号公報（樹脂被覆長繊維束の製造方法並びに成形方法）、特開平６−１１４８３２号公報（繊維強化熱可塑性樹脂構造体及びその製造法）、特開平６−２９３０２３号公報（長繊維強化熱可塑性樹脂組成物の製造方法）、特開平７−２０５３１７号公報（繊維束の取り出し方法及び長繊維強化樹脂構造物の製造方法）、特開平７−２１６１０４号公報（長繊維強化樹脂構造物の製造方法）、特開平７−２５１４３７号公報（長繊維強化熱可塑性複合材料の製造方法及び製造装置）、特開平８−１１８４９０号公報（クロスヘッドダイ及び長繊維強化樹脂構造物の製造方法）等に記載の製造方法を適用することができる。
また市販品、例えば商品名プラストロン（ダイセルポリマー（株）製）を用いることもできる。
【００１５】
本発明の樹脂組成物は、樹脂含浸繊維束自体を樹脂組成物とすることができるが、樹脂含浸繊維束とは別に配合した芳香族ポリアミドを含有することもできる。
【００１６】
本発明の樹脂含浸繊維束中の長繊維の含有割合は１０〜７０質量％、好ましくは２０〜６０質量％であり、ポリアミドは合計で１００質量％となる残部割合である。樹脂含浸繊維束とは別に配合した芳香族ポリアミドを含有する場合も、前記割合になるように調整する。
【００１７】
本発明の樹脂組成物は、本発明の課題を解決できる範囲にて、公知の各種樹脂添加剤を含有することができる。
公知の添加剤としては、滑剤、離型剤、帯電防止剤、難燃剤、着色剤、可塑剤、軟化剤、分散剤、安定化剤（ヒンダードフェノール系酸化防止剤、リン系酸化防止剤、硫黄系酸化防止剤などの酸化防止剤、紫外線吸収剤、熱安定化剤など）、アンチブロッキング剤、結晶核成長剤、充填剤（シリカやタルクなどの粒状充填剤など）などを含んでいてもよい。
【００１８】
本発明の樹脂組成物は、下記摩耗性試験において、目視により表皮がめくれないと確認できるものである。
＜摩耗性試験＞
ＩＳＯ１７８に準拠して上記樹脂組成物から作製した試験片を用いて、往復動摩擦摩耗試験機（AFT−15MS；株式会社オリエンテック製）により下記の条件で摩耗性を評価する。
鋼球：直径10mm（２−プロパノールで脱脂したものを使用する）
荷重：500ｇ
移動距離：10mm
速度：50mm／sec
回数：1000回
【００１９】
本発明の樹脂組成物から耐摩耗性成形体を製造するときは、公知の射出成形法を適用して製造することができる。
本発明の樹脂組成物から製造された耐摩耗性成形体は、前記成形体に含有されている繊維状充填材の重量平均繊維長が０．５〜１．５ｍｍの範囲になるようにすることが好ましく、より好ましくは０．５〜１．０ｍｍの範囲になるようにする。
樹脂組成物が含有する樹脂含浸繊維束の長さ（即ち、繊維状充填材の長さ）は５〜１５ｍｍであり、好ましくは６〜１２ｍｍであるが、射出成形する過程において、繊維状充填材が折れて小さくなる。このときの射出成形条件を調整することで、前記の重量平均繊維長の範囲にすることができる。
この場合、長さ５〜１５ｍｍの樹脂含浸繊維束を用い、成形条件を変えたときの成形体中の重量平均繊維長のデータを取ることにより、容易に成形体中の重量平均繊維長を所定範囲内に調整することができる。
【００２０】
本発明の樹脂組成物は、回転機構を有する回転工具であって、前記回転機構を構成するためのギア用として適している。
本発明の樹脂組成物は、特に１００r／min以上、好ましくは５００r／min以上の回転機構を有する電動工具であって、トルクが１７０Ｎ・ｍ以下である前記回転機構を構成するためのギア用として適している。
本発明の樹脂組成物は、軽量化、強度及び耐摩耗性を付与できることから、回転機構を構成するギア用として適している。
【実施例】
【００２１】
製造例１（樹脂含浸炭素繊維束の製造）
連続繊維の通路を波状に加工したクロスヘッドを通して、炭素繊維ロービングを引きながら、表１に示す熱可塑性樹脂をクロスヘッドに接続された押出機から溶融状態で供給して、炭素繊維に含浸させた。
押出機で表１に示す熱可塑性樹脂を溶融させる温度は、PA9Tが３６０℃、MXD6が３００℃、PA6が３００℃であった。
その後、賦形ダイを通してストランドとして引取り、冷却後、裁断し、表１に示す炭素繊維含有量で、長さ９ｍｍのペレット（樹脂含浸炭素繊維束）を得た。
【００２２】
製造例２（樹脂含浸ガラス繊維束の製造）
炭素繊維に代えてガラス繊維を使用したほかは製造例１と同様にして、表１に示すガラス繊維含有量で、長さ９ｍｍのペレット（樹脂含浸ガラス繊維束）を得た。
【００２３】
製造例３（ブレンド用ペレットの製造）
二軸押出機TEXα30（株式会社日本製鋼所製）を使用し、シリンダー温度２７０℃、スクリュー回転数２５０r／minの条件に設定して、MXD6に対してPTFE、PE−WAXをそれぞれ１０質量％配合したブレンド用ペレットを製造した。
【００２４】
製造例４（比較例用ペレットの製造）
二軸押出機TEXα30（株式会社日本製鋼所製）を使用し、シリンダー温度３００℃、スクリュー回転数２５０r／minの条件に設定して、ＧＦチョップドストランドをサイドフィードして、比較例用ペレットを製造した。
【００２５】
実施例及び比較例
表１に示す各樹脂組成物を用いて、下記条件にて射出成形して成形品を得た。（射出成形条件）
射出成形機：Ｊ１５０Ｅ−II（株式会社日本製鋼所製）
シリンダー温度：ＰＡ９Ｔ（３３０℃）、ＭＸＤ６（２８０℃）、ＰＡ６（２８０℃）
金型温度：ＰＡ９Ｔ（１５０℃）、ＭＸＤ６（１３０℃）、ＰＡ６（１００℃）
【００２６】
＜樹脂組成物の成分＞
ＰＡ９Ｔ：Genestar  N1000A  (L41)（（株）クラレ製）
ＭＸＤ６：レニー６００２（三菱エンジニアリングプラスチックス（株）製）
ＰＡ６：UBEナイロン  １０１３B（宇部興産（株）製）
ＣＦ：炭素繊維ロービング，トレカＴ７００ＧＣ−１２０００（東レ株式会社）
ＧＦ：ガラス繊維ロービング，ＲＳ２４０ＱＲ−４８３（日東紡績株式会社製）
短繊維GF：ＣＳＸ−３Ｊ−４５１Ｓ（日東紡績（株）製）［ガラス繊維チョップドストランド］
PTFE（内部滑剤）：FLUON PTFE L169E（旭硝子（株）製）
PE−WAX（内部滑剤）：A−Cポリエチレン715（HONEYWELL INTERNATIONAL  INC.製）
ステアリン酸カルシウム（外部滑剤）ＳＣ−１００（堺化学工業（株）製）
【００２７】
（１）重量平均繊維長
成形品から約３ｇの試料を切出し、下記の方法で繊維を取り出した。取り出した繊維の一部（５００本）から重量平均繊維長を求めた。計算式は、特開２００６−２７４０６１号公報の〔００４４〕、〔００４５〕を使用した。
炭素繊維：硫酸により樹脂を溶解除去して繊維を取り出した。
ガラス繊維：６５０℃で加熱・灰化させて繊維を取り出した。
（２）引張強さ（MPa）：ＩＳＯ ５２７−１に準拠して測定した。
（２）曲げ強さ（MPa）：ＩＳＯ １７８に準拠して測定した。
（３）曲げ弾性率（MPa）：ＩＳＯ １７８に準拠して測定した。
（４）シャルピー衝撃試験
ＩＳＯ１７９／１ｅＡ（エッジワイズ）に準拠した。試験片は絶乾燥状態のものを使用した。
（５）飽和吸水率
２０℃の水中に試験片（長さ１２５mm×幅１２．５mm×厚み１．５mm）を浸漬し、浸漬前後の質量変化から飽和吸水率を求めた。
（６）耐摩耗性試験
目視による確認により、表皮がめくれていなかったものを○とし、一部の表皮がめくれていたものを△、表皮がめくれて溝が発生していたものを×とした。
【００２８】
【表１】
0005922867.tif 000002
【００２９】
本発明の樹脂組成物から得られた成形体は、機械的強度が高く、耐水性もよく（飽和吸水量が小さい）、耐摩耗性も優れている。
このため、高湿度雰囲気でも使用可能な、高速回転機構を有する回転工具の回転機構を構成するギア用として適している。