(57)【要約】【課題】高温での物性に優れ、さらには優れた耐摩耗性（相手材の焼き、傷つき）を改良した樹脂組成物、およびそれからなる動力伝達用成形品を提供することにある。【解決手段】熱可塑性樹脂、芳香族ポリアミド繊維、およびカーボンブラックを含有する樹脂組成物であって、前記芳香族ポリアミド繊維の繊維長が０．５〜５．０ｍｍの範囲であり、かつ前記樹脂組成物１００重量部に対し、カーボンブラックが５〜３０重量部であることを特徴とする樹脂組成物であり、その樹脂組成物からなる動力伝達用成形品である。【選択図】  なし【特許請求の範囲】
【請求項１】
熱可塑性樹脂、芳香族ポリアミド繊維、およびカーボンブラックを含有する樹脂組成物であって、前記芳香族ポリアミド繊維の繊維長が０．５〜５．０ｍｍの範囲であり、かつ前記樹脂組成物１００重量部に対し、カーボンブラックを５〜３０重量部であることを特徴とする樹脂組成物。
【請求項２】
前記カーボンブラックの一次粒子径の大きさが、５〜１００ｎｍである請求項１記載の樹脂組成物。
【請求項３】
前記樹脂組成物１００重量部に対し、芳香族ポリアミド繊維を１〜２０重量部含有する請求項１、または２に記載の樹脂組成物。
【請求項４】
熱可塑性樹脂の融点が２００〜３００℃である請求項１〜３のいずれか一項に記載の樹脂組成物。
【請求項５】
熱可塑性樹脂がポリアミド樹脂である請求項１〜４のいずれか一項に記載の樹脂組成物。
【請求項６】
請求項１〜５のいずれか一項記載の樹脂組成物からなる動力伝達用成形品。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は部品同士が接触した場合にも、相手材への焼け、そして傷つけることが少なく、動力伝達用の部品等に用いることが最適である繊維強化された動力伝達用樹脂組成物に関する。
【背景技術】
【０００２】
金属と比べ、樹脂組成物は加工性に優れ、特に繊維補強された樹脂組成物は、軽量性、高度な機械物性、易加工性、耐食性などの優れた特長を有するため、自動車部材など様々な用途において、動力伝達用の部材として利用され始めている。例えば特許文献１や特許文献２では、熱可塑性樹脂を、炭素繊維と有機繊維で補強した繊維強化樹脂成形品が挙げられている。
【０００３】
しかしながら、動力伝達用部材の高回転駆動時に、相手材との摩擦により高温となり、さらには無機充填剤（例えば炭素繊維、ガラス繊維）により相手材を傷つけるといった問題があった。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００４】
【特許文献１】特許第５６３３６６０号公報
【特許文献２】特開２００９−２４０５７号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
本発明の目的は、高温での物性に優れ、さらには優れた耐摩耗性（相手材の焼き、傷つき）を改良した樹脂組成物、およびそれからなる動力伝達用成形品を提供することにある。
【課題を解決するための手段】
【０００６】
本発明は、
（１）熱可塑性樹脂、芳香族ポリアミド繊維、およびカーボンブラックを含有する樹脂組成物であって、前記芳香族ポリアミド繊維の繊維長が０．５〜５．０ｍｍの範囲であり、かつ前記樹脂組成物１００重量部に対し、カーボンブラックが５〜３０重量部であることを特徴とする樹脂組成物。
（２）上記（１）に記載の樹脂組成物からなる動力伝達用成形品。
である。
【発明の効果】
【０００７】
本発明によれば、優れた耐摩耗性（相手材の焼き、傷つき）を改良した樹脂組成物、およびそれからなる動力伝達用成形品が提供される。
【発明を実施するための形態】
【０００８】
本発明の樹脂組成物は、熱可塑性樹脂、芳香族ポリアミド繊維、およびカーボンブラックを含有するものである。
【０００９】
本発明の樹脂組成物に用いられる熱可塑性樹脂としては特に制限はないが、例えばポリオレフィン樹脂、ポリスチレン樹脂、ポリアミド樹脂、ハロゲン化ビニル樹脂、ポリアセタール樹脂、飽和ポリエステル樹脂、ポリカーボネート樹脂、ポリアリールスルホン樹脂、ポリアリールケトン樹脂、ポリフェニレンエーテル樹脂、ポリフェニレンスルフィド樹脂、ポリアリールエーテルケトン樹脂、ポリエーテルスルホン樹脂、ポリフェニレンサルファイドスルフォン樹脂、ポリアリレート樹脂、ポリアミド樹脂、液晶ポリエステル樹脂、フッ素樹脂等が挙げられる。これらを２種以上用いることもできる。これらの中でも、低温から高温までの幅広い範囲で使用できる耐熱性の観点から、ポリアミド系樹脂やポリフェニレンスルフィド樹脂（ＰＰＳ樹脂）が好ましい。
【００１０】
さらには本発明で用いる熱可塑性樹脂の融点としては、２００〜３００℃であることが好ましく、特には２２０〜２６０℃の範囲であることが好ましい。もっとも、融点が高いほど得られる繊維強化樹脂の耐熱性を高めることができるものの、高すぎると加工性は低下する傾向にある。このような耐熱性と加工性のバランスから、ポリアミド系樹脂が特に有用である。
【００１１】
ポリアミド系樹脂のさらに具体的な例としては、ポリカプロアミド（ナイロン６）、ポリヘキサメチレンアジパミド（ナイロン６６）、ポリカプロアミド／ポリヘキサメチレンアジパミドコポリマー（ナイロン６／６６）、ポリテトラメチレンアジパミド（ナイロン４６）、ポリヘキサメチレンセバカミド（ナイロン６１０）、ポリヘキサメチレンドデカミド（ナイロン６１２）、ポリヘキサメチレンテレフタルアミド／ポリカプロアミドコポリマー（ナイロン６Ｔ／６）、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コポリマー（ナイロン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コポリマー（ナイロン６６／６Ｉ）、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コポリマー（ナイロン６６／６Ｔ／６Ｉ）、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コポリマー（ナイロン６Ｔ／６Ｉ）、ポリヘキサメチレンテレフタルアミド／ポリドデカンアミドコポリマー（ナイロン６Ｔ／１２）、ポリヘキサメチレンテレフタルアミド／ポリ（２−メチルペンタメチレン）テレフタルアミドコポリマー（ナイロン６Ｔ／Ｍ５Ｔ）、ポリキシリレンアジパミド（ナイロンＸＤ６）、ポリノナメチレンテレフタルアミド（ナイロン９Ｔ）およびこれらの共重合体などが挙げられる。これらを２種以上用いてもよい。これらの中でも、ナイロン６、ナイロン６６がより好ましい。
【００１２】
本発明の樹脂組成物は、上記のような熱可塑性樹脂に加え、カーボンブラックを含有することを必須としている。
【００１３】
カーボンブラックとは、一般に炭素を含む顔料の総称であるが、具体的には例えばファーネスブラック、チャンネルブラック、アイボリーブラック、ランプブラック、アセチレンブラック、サーマルブラック等が挙げられる。
【００１４】
カーボンブラックの中でも、微細なカーボンブラックを得ることが容易なファーネスブラックやチャンネルブラックであることが好ましく、大量生産に向き、粒子径やストラクチャーをコントロールしやすいファーネスブラックがより好ましい。
【００１５】
ファーネスブラックは、油やガスを高温ガス中で不完全燃焼させてカーボンブラックを得る製造法にて得られるカーボンブラックであるが、燃焼させる原料により、オイルファーネスとガスファーネスに細分化されるが、特には、オイルファーネス法により得られるファーネスブラックであることがさらに好ましい。
【００１６】
ファーネスブラックは炭素含有量が高く、超微細なカーボンブラックである点においても、本発明で使用するのに好ましい。
【００１７】
本発明のカーボンブラックの含有率は、熱可塑性樹脂の合計１００重量部に対して、５〜３０重量部含むことが必須であり、１０〜２５重量部が好ましく、１２〜２０重量部がより好ましい。
【００１８】
カーボンブラックの含有量が５重量部より少なすぎると、相手材の焼きを防ぐ効果が少なくなり、３０重量部より多すぎると、相手材を傷つけやすい傾向にある。
【００１９】
カーボンブラックの粒子径としては、一次粒子径の大きさが５〜１００ｎｍの範囲にあることが好ましく、７〜８０ｎｍがより好ましく、１０〜５０ｎｍの範囲であることがさらに好ましい。
【００２０】
一次粒子径の大きさが５ｎｍより小さすぎると、マトリックス樹脂の流動性低下に伴う成形性低下が引き起こされる傾向にある。逆に１００ｎｍより大きすぎると、相手材を傷つけやすい傾向にある。
【００２１】
そして本発明の樹脂組成物に用いられる芳香族ポリアミド繊維としては、主骨格を構成する芳香環がアミド結合により結合されてなるものである。ここで繊維となる芳香族基は同一または相異なる芳香族基からなるものでも構わない。また、芳香族基の水素原子は、ハロゲン原子、低級アルキル基、フェニル基で置換されていても良い（以下「芳香族ポリアミド繊維」を「アラミド繊維」ということがある。）。
【００２２】
特に好ましい芳香族ポリアミド繊維としては、ポリアミドを構成する繰返し単位の８０モル％以上好ましくは９０モル％以上が、芳香族ポリアミドからなる繊維である。さらに芳香族ポリアミド繊維としては、芳香環がパラの位置に結合されたパラ系芳香族ポリアミド繊維と、芳香環がメタの位置に結合されたメタ系芳香族ポリアミド繊維があり、本発明ではどちらも用いられるものの、強度に優れたパラ系芳香族ポリアミド繊維であることが好ましい。
【００２３】
芳香族ポリアミド繊維としては、共重合芳香族ポリアミド繊維として、コポリパラフェニレン・３，４’−オキシジフェニレンテレフタラミド繊維であることが好ましい。共重合芳香族ポリアミド繊維を用いることにより、耐衝撃性をより向上させることが可能となる。コポリパラフェニレン・３，４’−オキシジフェニレンテレフタルアミド繊維として、例えば、帝人株式会社製、「テクノーラ」が例示される。
【００２４】
本発明で用いられる芳香族ポリアミド繊維の繊維長は、０．５〜５．０ｍｍであることが必要であるが、１．０〜３．０ｍｍが好ましく、１．２〜２．５ｍｍがさらに好ましい。
【００２５】
芳香族ポリアミド繊維の繊維長が０．５ｍｍより短すぎると樹脂組成物の耐衝撃性が低下する傾向にあり、逆に５．０ｍｍより長すぎると、樹脂組成物の破断時の断面積あたりの芳香族ポリアミド繊維の本数が少なくなるため、やはり耐衝撃性が低下する傾向にある。
【００２６】
また、アラミド繊維をカットファイバー（短繊維）の形状として用いることにより、カーボンブラックと有機繊維（アラミド繊維）という異質な材料を、熱可塑性樹脂と共に同時に加工することが可能となった。
【００２７】
アラミド繊維のカットの方法としては、繊維の切断が可能ないずれのカッターを用いても良いが、具体的にはロータリーカッター、ギロチンカッター等を用いてカットすることが好ましい。
【００２８】
芳香族ポリアミド繊維の単繊維繊度は、０．１〜５．５ｄｔｅｘ、好ましくは０．３〜２．５ｄｔｅｘの範囲である。
【００２９】
芳香族ポリアミド繊維の単繊維繊度が、０．１ｄｔｅｘより小さすぎると製糸技術上困難な点が多く、断糸や毛羽が発生して良好な品質の繊維を安定して生産することが困難になるだけでなく、コストも高くなるため好ましくない。一方、逆に５．５ｄｔｅｘより大きすぎても、繊維の機械的物性、特に強度低下が大きくなり、かつ繊維強化樹脂成形体とした時に、成形体中に均一に繊維を分散させることが困難となるため好ましくない。
【００３０】
本発明の樹脂組成物に対する含有率は、アラミド繊維、カーボンブラック、熱可塑性樹脂の合計１００重量部に対して、アラミド繊維が１〜２０重量部が好ましく、５〜１５重量部がより好ましい。
【００３１】
アラミド繊維の含有量が１重量部より少なすぎると、十分な耐衝撃性を得ることができず、逆に２０重量部より多すぎると、繊維、特に繊維長の長いアラミド繊維を、樹脂中に均一に分散させることが困難になる。さらに本発明の樹脂組成物には、本発明の目的を損なわない範囲で、他の成分を含有してもよい。他の成分の例としては、炭素繊維以外の無機充填材、難燃剤、導電性付与剤、結晶核剤、紫外線吸収剤、酸化防止剤、制振剤、抗菌剤、防虫剤、防臭剤、着色防止剤、熱安定剤、離型剤、帯電防止剤、可塑剤、滑剤、着色剤、顔料、染料、発泡剤、制泡剤、あるいはカップリング剤などが挙げられる。
【００３２】
本発明の樹脂組成物の製造方法としては、カーボンブラック、およびアラミド繊維を、熱可塑性樹脂と溶融混練して製造することである。
そして、本発明の樹脂組成物の製造方法としては、２軸スクリューによる溶融混錬方式が好ましい。
【００３３】
溶融混錬方法としては、本発明の樹脂組成物を構成する原料を、公知のブレンド方法にて均一にブレンドして、二軸押出機の供給口（ホッパー口）に投入し、シリンダー内に供給する。そして、シリンダー温度、スクリュー回転数、吐出量を適正な条件に設定し、二軸押出機にて溶融混錬する。
【００３４】
原料のシリンダーへの投入法方法として、サイドフィーダーによる供給も好ましい。
特に、溶融混錬時のせん断による折れ、切断、割れが生じやすい繊維状、層状の原料は、サイドフィーダーによる供給が好ましい。
【００３５】
次いで、溶融混錬された樹脂組成物を、ダイスからストランド状に引き取った後、水槽に通して冷却固化し、それをペレタイザーでカットして樹脂組成物のペレットを得て、本発明の樹脂組成物とする。
【００３６】
さらに、本発明の樹脂組成物は、溶融、成形のプロセスを経て、成形品を得ることが可能であり、成形方法としては、ペレット状などの繊維含有樹脂組成物を直接プレス成形等を行っても良いが、再溶融して射出成形することが好ましい。
【００３７】
このようにして得られる本発明の成形品は、高温時の耐摩耗性（相手材の焼き、相手材への傷つけ性）を大幅に改良し、特に動力伝達用の樹脂部品として好ましく用いることができる。
【実施例】
【００３８】
以下実施例により、本発明を具体的に説明する。しかしながら本発明はこれによって限定されるものではない。なお、以下の実施例における評価および特性値は、以下の測定法により求めた。
【００３９】
（１）カーボンブラック、アラミド繊維含有率
樹脂組成物１．０ｇを蟻酸（８８％）に入れて、常温で２４時間以上放置して、樹脂成分を溶解させた。これを濾過し、ギ酸を水洗、乾燥して、含有率測定用の残渣とした。
まず重量を測定し、その残渣を、５００℃で２時間加熱して、アラミド繊維を灰化除去し、カーボンブラックもしくは炭素繊維のみの重量を測定した。有機繊維の重量は、濾過後の残渣からカーボンブラックの重量を引くことで求めた。
【００４０】
（２）繊維長
上記（１）で得られた濾過後の繊維含有率測定用の残渣について、その残渣をシャーレに入れて、エタノールを加えて超音波で分散後、アラミド繊維の繊維長を、キーエンス社製光学顕微鏡（ＤＥＧＩＴＡＬ  ＭＩＣＲＯＳＣＯＰＥ  ＶＨＸ−１０００）を用いて、各々４００本測定して、各繊維長の平均を求めた。
【００４１】
（３）摺動性；
本発明の摺動性は、摺動面の温度（相手材の焼き）、相手材の表面粗さ（傷つき性）について以下方法にて評価した。
【００４２】
摺動面の温度（相手材の焼き）
スラストシリンダー式摩耗試験法で実施した。得られた樹脂組成物から作製した試験片と、アルミ製筒とを、接触面圧：９．８ＭＰａ、滑り速度：０．３５ｍ／ｓ、試験時間：６０ｍｉｎの条件にてこすり合わせ、サーモグラフィで摺動面の温度を計測した。
摺動面の実温が８０℃未満を◎、８０〜１００℃未満を○、１００℃以上を×と評価した。
【００４３】
相手材の表面粗さ（傷つき性）
また、上記試験後に、相手材（アルミ製筒）の表面粗さを、レーザー顕微鏡にて計測した。
表面粗さが８μｍ未満の場合は◎、８〜１０μｍ未満の場合は○、１０μｍ以上の場合は×と評価した。
【００４４】
（４）カーボンブラックの一次粒径測定法
島津製作所製のレーザ回折式粒度分布測定装置ＳＡＬＤ−２００ＶＥＲを使用し、カーボンブラックのアミド系極性溶媒分散体を、同じ極性溶媒で希釈してカーボンブラック濃度を０．０５重量％とし、これを測定に供した。
【００４５】
［実施例１］
芳香族ポリアミド繊維として、コポリパラフェニレン・３，４’−オキシジフェニレンテレフタルアミド繊維（共重合パラ系芳香族ポリアミド繊維、帝人株式会社製「テクノーラＴ−２００Ｈ」、繊維径１２μｍ、繊度１，６７０ｄｔｅｘ、繊維本数１０００本）を、３本合わせてＳ方向に３５回／ｍの撚りを加えた。次いで、ポリウレタン樹脂（ＤＩＣ株式会社製「ボンディック８５１０」）をイオン交換水で固形分濃度２０重量％に希釈した液に、この撚りコードを連続浸漬させて、温度１５０℃の乾燥機に１分間通し、処理剤付着量を１３重量％のアラミド繊維を得た。次いで、このアラミド繊維を、ギロチンカッターで３ｍｍ長にカットし、アラミド短繊維を得た。
【００４６】
一方、カーボンブラックとして、一次粒子径３０ｎｍのカーボン粒子（ＭＰＳ−１１００Ｂｌａｃｋ、大日精化工業株式会社製）を、熱可塑性樹脂としてポリアミド６６樹脂（融点２６５℃）を用意した。
【００４７】
次いで、二軸押出機の供給口にポリアミド樹脂６６を７５重量部供給し、サイドフィーダーよりアラミド繊維１０重量部とカーボンブラック１５重量部を供給し、溶融混練をおこなった。押出機のシリンダー温度は２８０〜３００℃、スクリュー回転数は３００ｒｐｍ、吐出量は３５ｋｇ／時間であった。
【００４８】
次いで、溶融樹脂組成物をダイスからストランド状に引き取った後、水槽に通して冷却固化し、それをペレタイザーでカッティングして樹脂組成物のペレットを得た。
【００４９】
得られたペレット（樹脂組成物）を、射出成形機を用いて成形品（ダンベル片）を作製して、この成形品の繊維含有率、繊維長を求めた。また、摺動面の状態を評価した。
摺動面の温度、相手材の表面粗さの双方共に良好であった。
評価結果を表１に示す。
【００５０】
［実施例２］
アラミド繊維を、メタ系のポリメタフェニレンイソフタルアミド繊維（帝人株式会社製「コーネックス」、３ｍｍ）に変更した以外は実施例１と同様にして、成形品（摺動部材）を作製・評価した。
摺動面の温度、相手材の鏡面粗さの双方共に良好であった。評価結果を表１に示す。
【００５１】
［比較例１］
カーボンブラックを用いずに、アラミド繊維：熱可塑性樹脂＝２０：８０の組成（重量部）とする以外は実施例１と同様にして、成形品（摺動部材）を作製・評価した。
摺動面の温度が高くなり、摺動性能が不十分であった。評価結果を表１に示す。
【００５２】
［比較例２］
カーボンブラックの代わりに、炭素繊維チョップドストランド（東邦テナックス株式会社製「テナックス（ＨＴ  Ｃ６０５）」、繊維長６ｍｍ、繊維径７μｍ）を用いて、アラミド繊維：炭素繊維：熱可塑性樹脂＝１０：１０：８０の組成（重量部）とする以外は実施例１と同様にして成形品（摺動部材）を作製・評価した。
相手材の表面粗さが粗く、適正ではなかった。評価結果を表１に示す。
【００５３】
［実施例３，４，６，７，１０、比較例３，４］
カーボンブラックの含有量を変更した以外は、実施例１と同様に実施した。
カーボンブラック含有量、評価結果を表１に示す。
【００５４】
［実施例５，８，９、１１］
カーボンブラックの一次粒子径を変更した以外は、実施例１と同様に実施した。
カーボンブラックの一次粒子径、評価結果を表１に示す。
【００５５】
【表１Ａ】
2019099639.tif 000002
【００５６】
【表１Ｂ】
2019099639.tif 000003