(57)【要約】【課題】優れた表面外観を有し、低騒音性、寿命特性に優れた歯車を提供する。【解決手段】（Ａ）オキシメチレンユニットを主たる構成単位とする重合体中に、オキシメチレンユニット１００ｍｏｌ当たり、炭素数２以上のオキシアルキレンユニットを３．５〜１０ｍｏｌ含有してなるポリオキシメチレン共重合体１００重量部に対して、（Ｂ）数平均分子量７０００〜２００万のポリアルキレングリコール０．１〜２０重量部を配合してなる、ポリオキシメチレン組成物を用いた歯車。【選択図】  なし【特許請求の範囲】
【請求項１】
（Ａ）オキシメチレンユニットを主たる構成単位とする重合体中に、オキシメチレンユニット１００ｍｏｌ当たり、炭素数２以上のオキシアルキレンユニットを３．５〜１０ｍｏｌ含有してなるポリオキシメチレン共重合体１００重量部に対して、（Ｂ）数平均分子量７０００〜２００万のポリアルキレングリコール０．１〜２０重量部を配合してなる、ポリオキシメチレン樹脂組成物を用いた歯車。
【請求項２】
（Ａ）ポリオキシメチレン共重合体の溶融粘度が溶融粘度指数（ＭＩ，ＡＳＴＭ  Ｄ１２３８：１９０℃，２．１６ｋｇ荷重下）で２０〜１５０ｇ／１０分である請求項１に記載の歯車。
【請求項３】
ＡＳＴＭ  Ｄ７９０に準じて測定した２３℃における曲げ弾性率が１０００以上２０００ＭＰａ以下であり、かつスラスト式摩擦摩耗試験により同一材同士を摺動させた場合の２３℃における動摩擦係数（μ）が０．２５以下であることを特徴とする、請求項１又は２に記載の歯車。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、電気・電子機器、事務機器、自動車、産業機器等で要求されている高品質化を目的とした歯車材料として好適な騒音特性、寿命特性に優れたポリオキシメチレン樹脂製歯車に関する。
【０００２】
【従来の技術】
ポリオキシメチレン樹脂は、バランスのとれた機械物性を示し、かつ摩擦摩耗特性に優れるため、歯車等の摺動部品材料として自動車、電気・電子製品等の分野で広く利用されている。しかし、このような分野における要求特性は、近年ますます高度化しており、特に歯車の騒音特性と寿命特性の両立という点において、一層の改良が望まれている。従来、ポリオキシメチレン樹脂の摩擦摩耗特性を更に改良するために、ポリオキシメチレン樹脂に各種の潤滑剤、例えばフッ素樹脂、ポリオレフィンなどを配合することが一般的に行われているが、摺動性はある程度向上するものの、潤滑剤との混和性が低いため、成形品表面が剥離（いわゆるデラミ）したり、成形金型に析出物を発生し易いといった問題があった。
【０００３】
さらに、ポリオキシメチレン樹脂、特定のオレフィン化合物およびポリアルキレングリコールを配合することで、成形時の剥離を低減し、摺動時のきしみ音を低減する技術がある（特許文献１参照）。しかし、剥離の低減や成形品が擦れ合うきしみ音の低減については一定の効果がみられるものの、歯車としての騒音特性は不十分であった。
また、市販されているオキシメチレンコポリマーよりも炭素数２以上のオキシアルキレンユニットの含有量が多いポリオキシメチレン樹脂（３．０〜１０重量％）を摺動部材に用いる技術がある（特許文献２参照）。この技術は、摩耗特性において改良効果は認められるものの、その効果は、ポリオキシメチレン樹脂に潤滑剤を配合する従来の技術よりも劣り、低騒音かつ長寿命を示す歯車材料としては全く不十分であった。
【０００４】
【特許文献１】特許第３１１４４６３号明細書
【特許文献２】特開平８−１５７５４８号公報
【０００５】
【発明が解決しようとする課題】
本発明の目的は、このような従来のポリオキシメチレン樹脂製歯車が持つ欠点を改良し、表面外観、騒音特性および寿命特性に優れたポリオキシメチレン樹脂製歯車を提供することにある。
【０００６】
【課題を解決するための手段】
本発明者等は、上述の問題点を解決するために鋭意検討した結果、特定のポリオキシメチレン樹脂に、特定のポリアルキレングリコールを配合したポリオキシメチレン樹脂組成物を用いた歯車が、前記目的を達成できることを見出し、本発明を完成するに至った。
即ち、本発明の要旨は、Ａ）オキシメチレンユニットを主たる構成単位とする重合体中に、オキシメチレンユニット１００ｍｏｌ当たり、炭素数２以上のオキシアルキレンユニットを３．５〜１０ｍｏｌ含有してなるポリオキシメチレン共重合体１００重量部に対して、（Ｂ）数平均分子量７０００〜２００万のポリアルキレングリコール０．１〜２０重量部を配合してなる、ポリオキシメチレン樹脂組成物を用いた歯車に存ずる。
【０００７】
【発明の実施の形態】
以下、本発明について詳細に説明する。
本発明に使用される（Ａ）ポリオキシメチレン樹脂は、オキシメチレンユニット（−ＣＨ２Ｏ−）を主たる構成単位とし、少なくとも該オキシメチレンユニット１００ｍｏｌ当たり、炭素数２以上のオキシアルキレンユニットを３．５〜１０ｍｏｌ含有してなる共重合体であって、これら２種のユニットよりなる二元共重合体の他、更に他のユニットを組み合わせ、３種以上のユニットを有する共重合体も含まれる。また、ランダムコポリマーの他、ブロックコポリマー、グラフトコポリマー等も含まれる。また、前記ポリオキシメチレン樹脂は、線状構造のみならず、分岐、架橋構造であってもよい。
【０００８】
炭素数２以上のオキシアルキレンユニットとしては、例えばオキシエチレン基（−ＣＨ２ＣＨ２Ｏ−）、オキシプロピレン基（−ＣＨ２ＣＨ２ＣＨ２Ｏ−）、オキシブチレン基（−ＣＨ２ＣＨ２ＣＨ２ＣＨ２Ｏ−）等の炭素数２〜４のオキシアルキレン基が挙げられ、中でもオキシエチレン基が好ましい。オキシメチレンユニット（−ＣＨ２Ｏ−）と炭素数２以上のオキシアルキレンユニットを構成単位とするポリオキシメチレン樹脂は、ホルムアルデヒドの３量体（トリオキサン）や４量体（テトラオキサン）などのオキシメチレン基の環状オリゴマーとエチレンオキサイド、１，３−ジオキソラン、１，３，６−トリオキソカン、１，３−ジオキセパン等の炭素数２以上のオキシアルキレンユニットを含む環状オリゴマーとを共重合することによって製造することができる。中でも、トリオキサンやテトラオキサンなどの環状オリゴマーと、エチレンオキサイドまたは１，３−ジオキソランとの共重合が好ましい。特に、トリオキサンと１，３−ジオソランとの共重合体がさらに好ましい。炭素数２以上のオキシアルキレンユニットの含有量としては、オキシメチレンユニット１００ｍｏｌ当たり、３．５〜１０ｍｏｌであり、好ましくは３．５〜８．０ｍｏｌが良い。オキシメチレンユニット１００ｍｏｌに対して、炭素数２以上のオキシアルキレンユニットの含有量が３．５ｍｏｌよりも少ないと、ポリアルキレングリコールとの混和性が低いため、成形時にスクリュースリップに起因する計量不良が起こったり、成形品表面が剥離したり（いわゆるデラミ）、成形金型に析出物を発生し易いといった問題が発生する。また、オキシメチレンユニット１００ｍｏｌに対して、炭素数２以上のオキシアルキレンユニットの含有量が１０ｍｏｌよりも多くなると、機械物性の低下が著しくなり、ポリオキシメチレン樹脂の特性が得られず、摺動部材として実用的でない。また、その溶融粘度はいずれでも良いが、溶融指数（ＭＩ）［ＡＳＴＭ−Ｄ１２３８：１９０℃、２．１６ｋｇ荷重下］で０．０１〜１５０ｇ／１０分が好ましい。
【０００９】
本発明において用いられる（Ｂ）ポリアルキレングリコールは、ポリエチレングリコール、ポリプロピレングリコール、ポリブチレングリコール、ポリテトラメチレングリコールの単独及び共重合体、ポリオキシエチレンポリプロピレングリセリルエーテル、ポリオキシエチレンポリオキシプロピレンモノブチルエーテル等の１種又は２種以上が挙げられる。中でも、ポリエチレングリコールが最も好ましい。本発明に用いられるポリアルキレングリコールの数平均分子量は７０００〜２００万であり、好ましくは７０００〜１００万である。数平均分子量が７０００未満であると、ポリオキシメチレン樹脂との混和性が良くなく、外観不良やブリードアウトなど、成形不良の原因となる。数平均分子量が２００万よりも大きくなると、歯車騒音の低減効果および長寿命特性が低下する傾向がある。
【００１０】
本発明において用いられるポリアルキレングリコールの製造方法は特に制限されず、工業的に使用可能な方法であればどのような方法でも良く、具体的にはアルキレンオキサイドの重合により製造される、ポリアルキレンオキサイドも本発明のポリアルキレングリコールに含まれる。
また、本発明において、高分子量のポリアルキレングリコールとしては、上記のようなポリアルキレングリコール同士をジイソシアネート化合物により反応させたものを用いても良い。
【００１１】
本発明においては、このような基体樹脂との混和性とブリードアウト性を加味すると、ポリアルキレングリコールの分子量は、基体樹脂の溶融粘度が低い場合は低く、高い場合は高くするのが好ましい。即ち、（Ａ）成分のポリオキシメチレン樹脂の溶融粘度がＭＩで０．０１以上２０ｇ／１０分未満の場合は、（Ｂ）成分のポリアルキレングリコールの数平均分子量は７０００〜２００万が好ましく、（Ａ）成分の溶融粘度がＭＩで２０以上１５０ｇ／１０分以下の場合は、（Ｂ）成分の数平均分子量は７０００〜１０万が好ましい。
【００１２】
本発明において用いられるポリアルキレングリコールの配合量は、ポリオキシメチレン共重合体１００重量部に対し、０．１〜２０重量部であり、好ましくは１．０〜１０重量部である。
【００１３】
ポリオキシメチレン共重合体とポリアルキレングリコールの混合方法については、特に制限は無く、公知の混合あるいはブレンド方法（溶融混練、マスターバッチ法等が挙げられる）を採用することができる。このようにして得られたポリオキシメチレン樹脂組成物には、本発明の本来の目的を損なわない範囲で公知の熱可塑性ポリマー、無機添加剤、顔料、充填剤、ガラス繊維、炭素繊維、ウィスカー等を混合することができる。
【００１４】
このような本発明の歯車の原料であるポリオキシメチレン樹脂組成物は、ＡＳＴＭ  Ｄ７９０による２３℃での曲げ弾性率が１０００〜２０００ＭＰａの範囲であるのが好ましい。曲げ弾性率が低いほど、歯の変形による反発エネルギーが小さくなるため、歯の打音が低減され、結果として騒音が低減される。曲げ弾性率が２０００ＭＰａよりも高いと、歯の反発エネルギーが大きくなり、歯車騒音低減効果が得られない。また、曲げ弾性率が１０００ＭＰａよりも小さいと、機械的強度が低下し、歯車としての寿命が短くなるため、好ましくない。
【００１５】
また、本発明の歯車の原料であるポリオキシメチレン樹脂組成物は、スラスト式摩擦摩耗試験により同一材同士を、温度２３℃、湿度５０％雰囲気下で、面圧力０．２５ＭＰａ、線速度０．１ｍ／秒にて摺動させた場合の動摩擦係数（μ）が０．２５以下であるのが良い。このμが０．２５よりも小さいと、歯車走行時の滑り音が低減され、結果として騒音が低減される。μが０．２５よりも大きいと、滑り性が不十分となり、歯車騒音低減効果が得られない。
本発明においては、曲げ弾性率、動摩擦係数の両方が上記の範囲内の条件を満足するものであることが、より好ましい。
【００１６】
本発明において、歯車としては、いかなる種類のものも用いることが出来る。例えば、平歯車、はすば歯車、内歯車、ラック、やまば歯車、すぐばかさ歯車、はすばかさ歯車、まがりばかさ歯車、冠歯車、ゼロールベベルギア、ハイポイドギア、フェースギア、ねじ歯車、円筒ウォームギア、鼓形ウォームギア、ノビコフ歯車などが挙げられる。中でも、平歯車に好適に用いることができる。また、歯車の作成方法としては特に限定されず、射出成形の他、押出成形等で製造された丸棒や板などの素材からの切削加工など、一般的な成形加工方法のいずれでも良い。
【００１７】
【実施例】
以下に、実施例および比較例を挙げて本発明の詳細を説明するが、本発明はこれらに限定されるものではない。なお、以下の実施例で採用した評価の方法は次の通りである。
（１）曲げ弾性率
曲げ弾性率は、ＡＳＴＭ−Ｄ７９０に準拠し、温度２３℃、湿度５０％ＲＨにて測定を行った。
（２）スラスト式摩擦摩耗試験
試験片：円筒型スラスト試験片を、シリンダー温度２００℃、金型温度８０℃、成形サイクル３０秒で射出成形にて作成した。
動摩擦係数：オリエンテック製スラスト式摩擦摩耗試験機（接触面積２．０ｃｍ２）を用い、温度２３℃、湿度５０％雰囲気下で、面圧力０．２５ＭＰａ、線速度０．１ｍ／秒にて同一材同士で測定し、動摩擦係数（μ）を求めた。
（３）成形（表面外観評価）
歯車成形品（歯形：平歯車，モジュール１．０、歯数５０，基準円ピッチ径φ５０ｍｍ，歯幅５ｍｍ，φ１．８ｍｍの３点ピンゲート方式）を下記の条件にて成形し、その成形品の表層剥離（デラミ）の状態を目視にて以下の３段階で評価した。
成形機：日精樹脂工業（株）製、ＰＳ−４０射出成形機
シリンダー温度：２００℃
金型温度：８０℃
成形品デラミ：
Ａ  デラミなし
Ｂ  ゲート部分にデラミあり
Ｃ  成形品全体にデラミあり
（４）歯車騒音特性
上記（３）で作成した平歯車を用いて、防音箱を備えた歯車騒音試験機（図１）にて、温度２３℃、湿度５０％雰囲気下で、下記の２種類の条件で同一材同士の歯車をかみ合い走行させ、騒音特性を評価した。
騒音計：（株）リオン製  ＮＡ−２９
歯車かみ合い部分側面より騒音計までの距離：１０ｃｍ
試験条件：トルク２ｋｇｆ・ｃｍ，回転数５００ｒｐｍおよび１０００ｒｐｍ
暗騒音：４５ｄＢ（５００ｒｐｍ），５８ｄＢ（１０００ｒｐｍ）
（５）歯車寿命特性
上記（３）で作成した平歯車を用いて、上記（４）の歯車騒音試験機にて、同一材同士を温度２３℃、湿度５０％雰囲気下で、トルク３０ｋｇｆ・ｃｍ、回転数１０００ｒｐｍでかみ合い走行させ、歯が破壊されるまでの積算回転数を測定し、歯車の寿命特性を評価した。
【００１８】
実施例及び比較例で使用したポリオキシメチレン樹脂、ポリアルキレングリコールを以下に示す。
（Ａ）ポリオキシメチレン樹脂
Ａ−１：トリオキサンと１，３−ジオキソランとのオキシメチレンコポリマーであり、オキシエチレンユニット５．０ｍｏｌ％を含有するポリオキシメチレン樹脂（ＭＩ＝９．０ｇ／１０分）
Ａ−２：トリオキサンと１，３−ジオキソランとのオキシメチレンコポリマーであり、オキシエチレンユニット５．０ｍｏｌ％を含有するポリオキシメチレン樹脂（ＭＩ＝４５．０ｇ／１０分）
Ａ−３：トリオキサンと１，３−ジオキソランとのオキシメチレンコポリマーであり、オキシエチレンユニット３．９ｍｏｌ％を含有するポリオキシメチレン樹脂（ＭＩ＝９．０ｇ／１０分）
Ａ−４：トリオキサンと１，３−ジオキソランとのオキシメチレンコポリマーであり、オキシエチレンユニット２．０ｍｏｌ％を含有するポリオキシメチレン樹脂（ＭＩ＝９．０ｇ／１０分）
Ａ−５：トリオキサンと１，３−ジオキソランとのオキシメチレンコポリマーであり、オキシエチレンユニット３．０ｍｏｌ％を含有するポリオキシメチレン樹脂（ＭＩ＝９．０ｇ／１０分）
（Ｂ）ポリアルキレングリコール
Ｂ−１：ポリエチレングリコール〔三洋化成（株）製、分子量２００００、商品名：ＰＥＧ２００００Ｐ〕
Ｂ−２：ポリエチレングリコール〔三洋化成（株）製、分子量８３００、商品名：ＰＥＧ６０００Ｐ〕
Ｂ−３：ポリエチレングリコール〔住友精化（株）製、分子量３０００００、商品名：ＰＥＯ−１Ｚ〕
Ｂ−４：ポリエチレングリコール〔住友精化（株）製、分子量１００００００、商品名：ＰＥＯ−３Ｚ〕
Ｂ−５：ポリエチレングリコール〔和光純薬工業（株）製、分子量４０００、商品名：ポリエチレングリコール４０００〕
Ｂ−６：ポリエチレングリコール〔和光純薬工業（株）製、分子量１０００、商品名：ポリエチレングリコール１０００〕
【００１９】
［実施例１〜６］
表１に示すポリオキシメチレン樹脂、ポリアルキレングリコールを、表１で示す割合で混合し、スーパーミキサー〔川田製作所製〕を用いて均質に混合したのち、二軸押出機〔池貝鉄工製、ＰＣＭ−３０〕を用いてペレット化した。続いて、上記（１）〜（５）のごとく、各種特性の評価を行った。その評価結果を表１に示す。
【００２０】
［比較例１〜５］
表２に示した割合で、実施例と同様に方法にて樹脂組成物を作成し、実施例と同様の評価を行った。評価結果を表２に示す。
【００２１】
【表１】
2004218765.tif 000002
【００２２】
【表２】
2004218765.tif 000003
【００２３】
【発明の効果】
本発明によれば、特定のポリオキシメチレン樹脂に特定のポリアルキレングリコールを混合することでそれらが相乗効果を発現し、極めて優れた表面外観を有し、低騒音性、寿命特性に優れた歯車として好適に用いることができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】実施例で用いた歯車騒音試験機の図である。
【図１】
2004218765.tif 000004