(57)【要約】【課題】アラミド繊維やアラミド繊維基材を強化材とする繊維強化樹脂製歯車の吸湿性を小さくする。【解決手段】繊維表面がレゾール型フェノール樹脂で処理され、フェノール樹脂硬化皮膜が形成されたアラミド繊維を強化材として使用し、繊維強化樹脂製歯車を構成する。レゾール型フェノール樹脂は、メチロール基の残存が多い水溶性低分子量レゾール型フェノール樹脂を用いることが好ましい。その十分に硬化した皮膜を有するアラミド繊維基材を成形金型に収容してポリアミノアミド樹脂を注入し、加熱硬化して繊維強化樹脂製歯車とする。【選択図】    図１
2005319617.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
繊維表面がレゾール型フェノール樹脂で処理されていることを特徴とする樹脂製歯車強化用アラミド繊維。
【請求項２】
レゾール型フェノール樹脂が、水溶性低分子量レゾール型フェノール樹脂である請求項１記載の樹脂製歯車強化用アラミド繊維。
【請求項３】
アラミド繊維を主成分として含むアラミド繊維基材であって、
アラミド繊維表面がレゾール型フェノール樹脂で処理されていることを特徴とする樹脂製歯車強化用アラミド繊維基材。
【請求項４】
レゾール型フェノール樹脂が、水溶性低分子量レゾール型フェノール樹脂である請求項３記載の樹脂製歯車強化用アラミド繊維基材。
【請求項５】
請求項１又は２記載のアラミド繊維がマトリックス樹脂中に充填された繊維強化樹脂製歯車。
【請求項６】
請求項３又は４記載のアラミド繊維基材にマトリックス樹脂が保持されている繊維強化樹脂製歯車。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、樹脂製歯車強化用のアラミド繊維ないしアラミド繊維を主成分として含むアラミド繊維基材に関する。また、このアラミド繊維ないしアラミド繊維基材で強化された繊維強化樹脂製歯車に関する。
【背景技術】
【０００２】
アラミド繊維は極めて高強度であり、アラミド繊維をマトリックス樹脂中に充填した繊維強化樹脂製歯車や、アラミド繊維を主成分として含むアラミド繊維基材にマトリックス樹脂を保持した繊維強化樹脂製歯車が注目されている。
しかし、アラミド繊維は吸湿しやすく、その飽和吸湿率は１質量％を越える。従って、アラミド繊維強化ないしアラミド繊維基材強化樹脂製歯車は吸湿しやすくなっている。前記繊維強化樹脂製歯車は、吸湿による膨潤で寸法変化を起こす。
【０００３】
上記問題点は、アラミド繊維とマトリックス樹脂との接着性向上によって解決できると考えられ、接着性向上の手段として、特許文献１に記載されるような技術が提案されている。
この技術は、アラミド繊維表面を、フェノール性水酸基を有するポリアミドで被覆し、アラミド繊維表面にポリアミド層を形成するものである。この技術によれば、アラミド繊維表面に、フェノール性水酸基含有ポリアミド層が連続層として形成されるか、当該ポリアミドの繊維が断片的に付着した状態となる。あるいは、アラミド繊維内部に当該ポリアミドが浸透して含浸された状態となる。前記ポリアミドを構成するフェノール性水酸基は高い反応性を有するので、アラミド繊維表面は優れた接着性を有することになる。また、アラミド繊維表面に形成されるポリアミド層の化学的、熱的、力学的特性は、アラミド繊維のそれら特性に類似しているので、アラミド繊維の特性を低下させない。このようなアラミド繊維を補強材として樹脂成形体を構成すると、アラミド繊維表面は当該樹脂（マトリックス樹脂）と優れた接着性有することとなり高接着性を実現できるとされている。
【０００４】
【特許文献１】特開平０９−１２４８０１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、特許文献１記載の技術を以ってしても、樹脂成形体の吸湿性を小さくすることは不十分であった。
本発明が解決しようとする課題は、アラミド繊維やアラミド繊維基材を強化材とする繊維強化樹脂製歯車の吸湿性を小さくすることである。具体的には、前記課題を達成するための樹脂製歯車強化用のアラミド繊維やアラミド繊維基材を提供する。また、アラミド繊維やアラミド繊維基材を強化材とし、吸湿性の小さい繊維強化樹脂製歯車を提供する。
【課題を解決するための手段】
【０００６】
上記課題を達成するために、本発明に係る樹脂製歯車強化用アラミド繊維は、繊維表面がレゾール型フェノール樹脂で処理されていることを特徴とする。
また、本発明に係る樹脂製歯車強化用のアラミド繊維基材は、アラミド繊維を主成分として含むアラミド繊維基材であって、アラミド繊維表面がレゾール型フェノール樹脂で処理されていることを特徴とする。
アラミド繊維を処理するレゾール型フェノール樹脂は、メチロール基が多く残存した水溶性低分子量レゾール型フェノール樹脂であることが好ましい。
【０００７】
本発明に係る繊維強化樹脂製歯車は、上記レゾール型フェノール樹脂で処理することにより繊維表面にレゾール型フェノール樹脂の硬化皮膜を形成したアラミド繊維を強化材として用い、これをマトリックス樹脂中に充填した繊維強化樹脂製歯車である。また、繊維表面に同硬化皮膜を形成したアラミド繊維基材を強化材として用い、これにマトリックス樹脂を保持させた繊維強化樹脂製歯車である。
【発明の効果】
【０００８】
レゾール型フェノール樹脂は、フェノール類とアルデヒド類とを、後者を過剰に配合してアルカリ触媒下で重縮合させたものであり、ベンゼン核にはメチロール基（−ＣＨ２ＯＨ）が結合している。アラミド（芳香族ポリアミド）繊維ないしはアラミド繊維基材を前記レゾール型フェノール樹脂で処理することにより、芳香族ポリアミド分子鎖中のアミド基（−ＮＨＣＯ−）にメチロール基が配位し、アラミド繊維の吸湿性を下げることができるものと推測される。このように、アラミド繊維単体やアラミド繊維ないしはアラミド繊維を主成分として含有するアラミド繊維基材に対し、その表面にレゾール型フェノール樹脂の硬化皮膜を形成することにより、これを強化材とした樹脂製歯車の吸湿率を低く抑えることができる。芳香族ポリアミド分子鎖中のアミド基（−ＮＨＣＯ−）にメチロール基を配位させるという観点から、アラミド繊維を処理するレゾール型フェノール樹脂は、好ましは、メチロール基が多く残存した水溶性低分子量レゾール型フェノール樹脂としている。
【発明を実施するための最良の形態】
【０００９】
本発明を実施するに当り、アラミド繊維は、パラ系アラミド繊維とメタ系アラミド繊維のいずれも用い得る。レゾール型フェノール樹脂による処理は、アラミド繊維にレゾール型フェノール樹脂を直接塗布し、加熱乾燥して繊維表面にフェノール樹脂硬化物の皮膜を形成する方法を採用することができる。そして、アラミド繊維基材は、このようなレゾール型フェノール樹脂による処理済アラミド繊維を用いて構成することができる。しかし、アラミド繊維基材の場合は、レゾール型フェノール樹脂による処理として別の方法も採用し得る。すなわち、ここでアラミド繊維基材とは、アラミド繊維を主成分とする織布や編物、フェルトなどの基材であり、これら基材にレゾール型フェノール樹脂を含浸し加熱乾燥して繊維表面にフェノール樹脂硬化物の皮膜を形成する方法を採用することができる。
【００１０】
上記処理をしたアラミド繊維又はアラミド繊維基材に占めるフェノール樹脂の含有量は、２〜６質量％が好ましい。前記フェノール樹脂の含有量が少ないと処理の効果が十分に発揮されず、徒に含有量を多くすると繊維強化樹脂製歯車の成形が困難となる。
【００１１】
レゾール型フェノール樹脂は、フェノール類とアルデヒド類とを、後者を過剰に配合してアルカリ触媒下で重縮合させたものであり、ベンゼン核にはメチロール基が結合している。フェノール類は、フェノール、アルキルフェノール、クレゾール、チモール、カルバクロールなどの一価フェノールである。アルデヒド類は、ホルムアルデヒド、アセトアルデヒドなどの鎖式アルデヒドである。アルカリ触媒は、トリメチルアミン、トリエチルアミン、ヘキサメチレンテトラミンなどのアミン化合物である。フェノール類１モルに対しアルデヒド類１〜３モルの割合で配合して反応させる。レゾール型フェノール樹脂は、フェノール類２量体程度の水溶性低分子量フェノール樹脂とすることが好ましく、このようなレゾール型フェノール樹脂は、前記反応を７４〜８２℃で行なった後、減圧濃縮を行なうことにより製造し得る。
【００１２】
芳香族ポリアミド分子鎖中のアミド基へのレゾール型フェノール樹脂のメチロール基の配位は、メチロール基の残存が多い水溶性低分子量レゾール型フェノール樹脂でアラミド繊維を処理することにより良好に進むと推測される。しかし、当該処理後にもメチロール基が残存していると、吸湿性を小さくすることはできないので、アラミド繊維表面を覆うレゾール型フェノール樹脂の硬化を確実にするため、加熱乾燥を十分にした処理を行なう。このように、アミド基と配位せずに残ったメチロール基の架橋を確実に進めるのがよい。
【００１３】
本発明に係る繊維強化樹脂製歯車は、次のようにして製造し得る。
すなわち、上記処理をしたアラミド繊維基材を成形金型に収容し、型締めされた成形金型空間に液状のマトリックス樹脂（例えば、架橋ポリアミノアミド樹脂）を注入して基材に浸透させ加熱硬化する方法である。
【実施例】
【００１４】
アラミド繊維基材を処理するためのレゾール型フェノール樹脂を次のとおり準備した。
フェノール１mol、ホルムアルデヒド２mol、触媒としてトリエチルアミン０．１molを反応釜に投入し、７４〜８２℃で約３時間反応させた後、減圧濃縮を行ない、反応生成物のゲルタイムが所定の値となったところで反応を終了した。これをメタノールで希釈して樹脂固形分５０質量％の水溶性低分子量レゾール型フェノール樹脂ワニスを調製した。このレゾール型フェノール樹脂は、重量平均分子量が約２７０であり、２量体が主成分となっている。
【００１５】
実施例１
アラミド繊維を束ねて或いは撚って構成した糸を使用し、これを織った又は編んだ筒状体を準備する。上記レゾール型フェノール樹脂を、その含有量が６質量％となるように前記筒状体に含浸し加熱乾燥して繊維表面にフェノール樹脂硬化物の皮膜を形成する。この筒状体を端部から軸方向に巻き上げてリング状繊維基材とする。この段階までに、アミド基と配位せずに残ったメチロール基の架橋を確実に進める。そして、前記リング状繊維基材とその中央に位置する金属製ブッシュとを成形金型に収容する。
成形金型は、リング状繊維基材の厚さ方向に開閉動作し、成形金型を閉じる動作によりリング状繊維基材を圧縮して、面方向に広がったリング状繊維基材を金属製ブッシュの周囲に圧接してその形状になじませる。
【００１６】
次に、閉じた成形金型に架橋ポリアミノアミドを注入し、リング状繊維基材に浸透させた架橋ポリアミノアミドを１５０℃で１０分間加熱硬化して金属製ブッシュをインサートとする複合体（円板）を成形する。そして、この複合体の周囲に切削加工により歯を形成し、繊維強化樹脂製歯車とした。
【００１７】
架橋ポリアミノアミドは、ビス（２−オキサゾリン）化合物と分子内に少なくとも２つのアミノ基を有する芳香族アミンの架橋樹脂であり、これら成分を加熱溶融して液状にし硬化触媒を添加して、成形金型に注入する。
【００１８】
従来例１
実施例１において、レゾール型フェノール樹脂による処理をしないアラミド繊維基材を使用し、そのほかは実施例１と同様にして繊維強化樹脂製歯車を得た。
【００１９】
上記の実施例、従来例における繊維強化樹脂製歯車について、その吸湿性を評価した結果を図１に示す。
評価方法は、次のとおりである。
１０質量％の精製水を混入したエンジンオイル（国際規格のオイル粘度表示：１０Ｗ−３０）に、繊維強化樹脂製歯車を６０℃雰囲気下で１００時間浸漬する。そして、吸水による膨潤量の指標として、浸漬前後のオーバーボール径（ＯＢＤ）の変化量を測定する。
表１から、実施例の繊維強化樹脂製歯車は寸法安定性に優れていることを理解でき、これは吸湿性が小さい結果である。
【図面の簡単な説明】
【００２０】
【図１】本発明に係る実施例と従来例の繊維強化樹脂製歯車について、吸湿による寸法安定性を評価した結果を示すグラフである。
【図１】
2005319617.tif 000003