(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
成形金型に収容した補強繊維基材に液状樹脂を浸透させ、液状樹脂を加熱硬化させた成形体に切削加工により歯を形成する樹脂製歯車の製造において、
補強繊維基材に浸透させる液状樹脂に、モンタン酸エステル、酸化ポリエチレンワックスから選ばれる滑剤を０．２〜１．３質量％配合しておくことを特徴とする繊維強化樹脂製歯車の製造法。
【請求項２】
滑剤が、モンタン酸エステルであることを特徴とする請求項１記載の繊維強化樹脂製歯車の製造法。
【請求項３】
液状樹脂が架橋ポリアミノアミドである請求項１又は２記載の繊維強化樹脂製歯車の製造法。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、自動車部品、工作機械等に適した繊維強化樹脂製歯車（例えば、平歯歯車、ハス歯歯車、ウォーム、ウォームホイール、歯付きプーリ等）の製造法に関する。
【０００２】
【従来の技術】
樹脂製歯車は、歯の噛み合い時の騒音発生を抑えるために、金属製歯車に噛み合う相手歯車として用いられ、耐摩耗性と高強度が要求される。従来、樹脂製歯車として、リング状補強繊維基材に樹脂を含浸した成形体に歯を加工したものが提案されている。例えば、次のような技術である。
【０００３】
補強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。この筒状体を端部から軸方向に巻き上げてリング状補強繊維基材とする。そして、リング状補強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、リング状補強繊維基材の厚さ方向に開閉動作するものであり、成形金型を閉じる動作によりリング状補強繊維基材を圧縮して、面方向に広がったリング状補強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。次に、閉じた成形金型に液状樹脂を注入し、リング状補強繊維基材に浸透させた液状樹脂を加熱硬化して金属製ブッシュをインサートとする円板を成形する。そして、この成形体の周囲に切削加工により歯を形成する（特開平８−１５６１２４号公報）。
【０００４】
【発明が解決しようとする課題】
繊維強化樹脂製歯車は、高強度、高耐久性を付与するために、樹脂と複合する繊維に高強度繊維を用いている。前記成形体の切削加工性は、高強度繊維を含有することが原因で悪化することがある。加工性が悪いと、加工した歯面の粗度は大きくなる。この粗度は、金属製歯車に比べて劣る。歯面の粗度は、歯車全体の耐久性、耐摩耗性に影響を与えるので、できるだけ小さいことが望まれる。
【０００５】
本発明が解決しようとする課題は、成形金型に収容した補強繊維基材に液状樹脂を浸透させ、液状樹脂を加熱硬化させた成形体に切削加工により歯を形成する樹脂製歯車の製造において、歯の切削加工性を良くして粗度の小さい歯面を得、歯車の耐久性を向上させることである。
【０００６】
【課題を解決するための手段】
上記課題を解決するために、本発明に係る製造法は、上記成形体の成形に際し補強繊維基材に浸透させる液状樹脂に、（ａ）脂肪酸高級アルコールエステル、（ｂ）モンタン酸エステル、（ｃ）高級脂肪酸アミド、（ｄ）酸化ポリエチレンワックスのうち、（ｂ）モンタン酸エステル、（ｄ）酸化ポリエチレンワックスから選ばれる滑剤を０．２〜１．３質量％配合しておくことを特徴とする。好ましくは、（ｂ）モンタン酸エステルを配合しておく。
【０００７】
これら（ａ）〜（ｄ）のうち、（ｂ）、（ｄ）の滑剤の配合は、歯車切削時の摩擦低減の働きをし、上記課題を達成することができる。滑剤の配合が、上記範囲より少ないと滑剤配合の効果が発揮されず歯面粗度が大きくなる。また、滑剤の配合が、上記範囲より多いと、樹脂と繊維の界面接着が阻害され、これによっても歯面粗度が大きくなる。
【０００８】
液状樹脂に配合した（ａ）〜（ｄ）のうち、（ｂ）、（ｄ）の滑剤は、成形時の離型剤としても作用する。従って、成形金型に離型剤を塗布せずとも、成形体の取出しを容易に行なうことが可能となる。成形金型に離型剤を塗布する作業が不要になるので、成形作業の効率化を図れるとともに、離型剤塗布時に発生していた油煙もなくなり作業環境が良好となる。（ｂ）モンタン酸エステルの配合は、離型性と歯車の耐久性を確保する上で特に好ましい。
【０００９】
【発明の実施の形態】
本発明を実施する当たり、補強繊維基材を構成する繊維は、高強度の有機繊維であるアラミド繊維、全芳香族ポリエステル繊維、ポリ−Ｐ−フェニレンベンズビスオキサゾール繊維等が好ましい。これら繊維を用いて、フェルト、不織布、織布、編み布等を作製し、これを補強繊維基材とする。
【００１０】
成形体が円板である場合、補強繊維基材は、次のような種々の形態が考えられる。
（１）シート状にした補強繊維基材を端縁から巻き込んで棒状にし、これを輪にして両端を重ね合せたリング状のもの。
（２）シート状にした補強繊維基材を巻いて又は巻き重ねて円筒にし、これを軸方向に蛇腹に折り畳んだリング状のもの。
（３）織って又は編んで筒状にした補強繊維基材を端部から裏返しつつ軸方向に巻き上げたリング状のもの。
（４）上記筒状の補強繊維基材を軸方向に蛇腹に折り畳んだリング状のもの。
（５）中央を刳り貫いた円形の補強繊維基材を所定厚さに積層したリング状のもの。
【００１１】
上記各種リング状補強繊維基材を成形金型に配置し、型締めした成形空間に液状樹脂を注入して補強繊維基材に浸透させ、これを加熱硬化させる。成形に当たっては、リング状補強繊維基材の中央に、金属製ブッシュをインサートとして配置し、一体に成形する。必要に応じて、液状樹脂を注入する前に、成形空間を減圧状態にしておく。
ウォームを製造する場合は、シート状にした補強繊維基材を端縁から巻き込んで棒状にし、これを成形金型に配置して、同様に成形することになる。前記巻き込みの巻き芯として、インサートなる金属棒を用いることもできる。
【００１２】
液状樹脂は、エポキシ樹脂、フェノール樹脂、架橋ポリアミノアミド樹脂等である。（ａ）〜（ｄ）のうち、（ｂ）、（ｄ）の滑剤は、液状樹脂を成形金型に注入する直前に液状樹脂へ添加するとよい。
架橋ポリアミノアミド樹脂は、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と滑剤を添加して、成形金型に注入する。前記ビス（２−オキサゾリン）化合物と芳香族アミンは、例えば、特開平６−３０６１６９号公報に具体的に開示されたものである。
【００１３】
【実施例】
以下の例では、次のリング状補強繊維基材と架橋ポリアミノアミド樹脂を用いて歯車を製造するための円板を成形した。
【００１４】
［リング状補強繊維基材］
パラ系アラミド繊維（帝人製「テクノーラ」）とメタ系アラミド繊維（帝人製「コーネックス」）を、質量比５０／５０の割合で混紡した糸を丸編みして筒状体を構成する。この筒状体を端部から裏返しつつ軸方向に巻き上げて、外径８２mm，内径６０mm，厚さ２０mmのリング状補強繊維基材とする。
【００１５】
［架橋ポリアミノアミド樹脂］
１，３−ビス（２−オキサゾリン−２−イル）ベンゼンと４，４'−メチレンビスアニリンの架橋樹脂である。これら成分を１４０℃で加熱溶融して液状にしたところへ硬化触媒としてｎ−オクチルブロマイドを添加する。
【００１６】
［円板の成形］
２個積み重ねた上記リング状補強繊維基材とその中央に位置する金属製ブッシュとを２００℃の成形金型に収容する。成形金型は、リング状補強繊維基材の厚さ方向に開閉動作するものであり、成形金型を閉じる動作によりリング状補強繊維基材を圧縮して、面方向に広がったリング状補強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。次に、閉じた成形金型に上記液状樹脂を注入し、リング状補強繊維基材に浸透させた液状樹脂を加熱硬化して金属製ブッシュをインサートとする円板を成形する。
【００１７】
参考例１〜５、比較例１
上記成形において、液状樹脂に（ａ）脂肪酸高級アルコールエステル（東亜化成品製「微粉カルナバワックス」）を０．２〜２質量％の範囲で配合した。
【００１８】
実施例１〜５、比較例２
上記成形において、液状樹脂に（ｂ）モンタン酸エステル（コグニスジャパン製「ロキシオールＶＰＮ  ８８２−２００」）を０．２〜２質量％の範囲で配合した。
【００１９】
参考例６〜１０、比較例３
上記成形において、液状樹脂に（ｃ）高級脂肪酸アミド（クラリアントジャパン製「ＬＩＣＯＷＡＸ  Ｃ  ＭＩＣＲＯ  ＰＤＲ」）を０．２〜２質量％の範囲で配合した。
【００２０】
実施例６〜１０、比較例４
上記成形において、液状樹脂に（ｄ）酸化ポリエチレンワックス（クラリアントジャパン製「ＬＩＣＯＷＡＸ  ＰＥＤ  １３６  ＦＬＡＫＥＳ」）を０．２〜２質量％の範囲で配合した。
【００２１】
従来例
上記成形において、液状樹脂には滑剤を添加しなかった。成形金型には、離型剤として鉱物油を吹付けて、成形を実施した。
【００２２】
上記各例における円板の成形体中に占める補強繊維の含有量はいずれも同じである。そして、成形した円板の周囲に切削加工により歯を形成して樹脂製歯車とした。
【００２３】
上記各実施例、比較例、参考例ならびに従来例において製造した樹脂製歯車の歯面粗度を、図１（参考例１〜５、比較例１）、図２（実施例１〜５、比較例２）、図３（参考例６〜１０、比較例３）、図４（実施例６〜１０、比較例４）に、それぞれ示す。各図において、滑剤配合量０の場合が、従来例である。
歯面粗度の測定は、測定歯面が水平になるように樹脂製歯車を固定し、表面粗さ計により行なった。
【００２４】
また、上記各実施例、比較例、参考例ならびに従来例において製造した樹脂製歯車の耐久性を評価した耐久時間を表１に示す。
耐久時間は、各樹脂製歯車を加速評価試験（回転数：６０００ｒｐｍ，油温１３０℃，歯元負荷応力１６０MPa）に供し、歯車が破壊するまでの時間を測定するものである。５個の試料の測定値の平均値を示す。
【００２５】
【表１】
0003879586.tif 000002
【００２６】
図１〜図４から、（ａ）〜（ｄ）のうち、（ｂ）、（ｄ）の滑剤を０．２〜１．３質量％の割合で液状樹脂に配合することにより、切削加工で形成した歯面の粗度を小さくできることを理解できる。その結果、表１に示したように、歯車の使用耐久性を向上させることができる。
【００２７】
上記各実施例、比較例、参考例ならびに従来例において成形した円板の成形体の離型性を評価した結果を図５に示した。この評価は、便宜的に、図６に示すような方法で実施した。すなわち、表面を有機溶剤で洗浄したボルトを深さ１０mmの容器に立て、ここに、１４０℃で溶融した液状上樹脂を流し込んで満たし、２００℃のオーブン中で硬化させる。その後、ボルトをトルクレンチで捻じり、ボルトが回転するときの力の大きさを測定する。
図５から、（ｂ）モンタン酸エステルを配合した場合が最も離型性に優れていることを理解でき、表１から耐久性についても最も優れていることが分かる。（ｃ）高級脂肪酸アミドを配合した場合の離型性も、支障のないレベルである。
【００２８】
【発明の効果】
上述のように、本発明に係る方法によれば、歯面粗度の小さい樹脂製歯車を製造することができ、その結果、樹脂製歯車の耐久性を向上させることができる。
また、本発明に係る方法によれば、成形金型に離型剤を塗布せずとも、成形体の十分な離型性を確保することができ、成形作業を高効率化することができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】  参考例における脂肪酸高級アルコールエステル配合量と樹脂製歯車の歯面粗度の関係を示す曲線図である。
【図２】  本発明に係る実施例におけるモンタン酸エステル配合量と樹脂製歯車の歯面粗度の関係を示す曲線図である。
【図３】  参考例における高級脂肪酸アミド配合量と樹脂製歯車の歯面粗度の関係を示す曲線図である。
【図４】  本発明に係る実施例における酸化ポリエチレンワックス配合量と樹脂製歯車の歯面粗度の関係を示す曲線図である。
【図５】  本発明に係る実施例における成形体の離型性評価結果を示す曲線図である。
【図６】  成形体の離型性を評価するための方法を示す斜視図である。
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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【図６】
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