(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樹脂成形体の吸水性を小さくする。【解決手段】ビス（２−オキサゾリン）化合物と芳香族ジアミンからなる熱硬化樹脂の組成物において、疎水性の芳香族ジアミンを使用することにより吸水性を低減するとともに、吸水性の低いパラ型アラミド繊維比率を増やすことにより吸水性と耐久強度の両立を達成する。前記配合のアラミド繊維基材にビス（２−オキサゾリン）化合物と芳香族ジアミンからなる樹脂を含浸し、加熱加圧成形して樹脂成形体とする。または、または、前記アラミド繊維基材を成形金型に収容し、液状樹脂を注入して加熱成形により樹脂成形体とする。【選択図】    なし【特許請求の範囲】
【請求項１】
繊維基材と、この繊維基材に含浸させて硬化させる熱硬化性樹脂とを備え、前記繊維基材が、アラミド繊維を含むものであり、前記熱硬化性樹脂が、ビス（２−オキサゾリン）化合物と疎水性の芳香族ジアミンとを含む、樹脂成形体。
【請求項２】
請求項１において、疎水性の芳香族ジアミンが、ハロゲン基を含むものである樹脂成形体。
【請求項３】
請求項１又は２において、疎水性の芳香族ジアミンが、分子量を２６０以上とする樹脂成形体。
【請求項４】
請求項１〜３の何れかにおいて、アラミド繊維の体積比率を樹脂成形体全体に対して４０〜５５体積％とし、パラ型アラミド繊維の体積比率をアラミド繊維全繊維に対して５０〜７０体積％とする、樹脂成形体。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は樹脂成形体に関するものである。少なくともアラミド繊維を含む繊維基材に熱硬化性樹脂が保持されている樹脂成形体であり、特に熱硬化性樹脂として、ビス（２−オキサゾリン）化合物と疎水性の芳香族ジアミンとを含むものに関する。
【背景技術】
【０００２】
アラミド繊維は極めて高強度であり、マトリックス樹脂中にアラミド繊維を充填した樹脂成形体や、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樹脂成形体が、様々な分野にて注目されている。
【０００３】
ところで、アラミド繊維は、高強度であるものの吸湿しやすく、具体的にはその飽和吸湿率が、１質量％を越える。
従って、アラミド繊維を含む基材に熱硬化性樹脂が含浸され、硬化した樹脂成形体は、当然に吸湿しやすくなっている。
そして、樹脂成形体は、吸湿による膨潤で寸法変化を起こしたり、吸湿した状態で高温に曝すと、吸湿に起因して発生する水蒸気圧によって、膨れや剥離の現象を起こしたりする。
【０００４】
上記吸湿の問題点は、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。
特許文献１に記載される技術は、アラミド繊維表面が、フェノール性水酸基を有するポリアミドで被覆され、アラミド繊維表面にポリアミド層が形成されているものである。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、当該ポリアミド層がアラミド繊維に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、アラミド繊維表面に対して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（例えば、エポキシ樹脂）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。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００５】
【特許文献１】特開平０９−１２４８０１号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００６】
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。
【０００７】
本発明が解決しようとする課題は、繊維基材としてアラミド繊維を用いている樹脂成形体の吸湿性をより小さくすることである。
【課題を解決するための手段】
【０００８】
本発明は、以下のものに関する。
（１）繊維基材と、この繊維基材に含浸させて硬化させる熱硬化性樹脂とを備え、前記繊維基材が、アラミド繊維を含むものであり、前記熱硬化性樹脂が、ビス(２−オキサゾリン)化合物と疎水性の芳香族アミンとを含む、樹脂成形体。
（２）項（１）において、疎水性の芳香族ジアミンが、ハロゲン基を含むものである樹脂成形体。
（３）項（１）又は（２）において、疎水性の芳香族ジアミンが、分子量を２６０以上とする樹脂成形体。
（４）項（１）〜（３）の何れかにおいて、アラミド繊維の体積比率を樹脂成形体全体に対して４０〜５５体積％とし、パラ型アラミド繊維の体積比率をアラミド繊維全繊維に対して５０〜７０体積％とする、樹脂成形体。
【発明の効果】
【０００９】
本発明によれば、ビス(２−オキサゾリン)化合物と疎水性の芳香族ジアミンとを用いることで、撥水効果や、吸水性を抑止する効果が得られる。撥水効果については、特に、疎水性の芳香族ジアミンとして、ＭＯＣＡ（４，４’−ジアミノ−３，３’−ジクロロジフェニルメタン）を用いた場合に効果が大きく、吸水性の抑止については、ＢＡＰＰ（２，２−ビス［４−（４−アミノフェノキシ）フェニル］プロパン）を用いた場合に、効果が大きい。
【００１０】
また、アラミド繊維は、その分子構造より、パラ型アラミド繊維と、メタ型アラミド繊維とがあり、メタ型アラミド繊維は、分子鎖が屈曲しているために水分を内包しやすい。しかし、パラ型アラミド繊維は分子鎖が剛直であり樹脂との接着性が悪化するため、メタ型アラミド繊維と混合することが好ましい。
そこで、アラミド繊維の体積比率として、パラ型アラミド繊維の体積比率を５０〜７０体積％とし、メタ型アラミド繊維の体積比率を３０〜６０体積％とした場合に、より一層の吸水低減を行うことができる。
また、アラミド繊維の樹脂成形体全体に占める体積比率は４０〜５５体積％とすることが好ましく、成形体としての耐久疲労強度を向上させることができる。
【発明を実施するための形態】
【００１１】
＜繊維基材＞
本発明に用いる繊維基材は、アラミド繊維を含むものであればよく、繊維基材の全量をアラミド繊維にすることも、アラミド繊維に他の繊維を混合することもできる。
【００１２】
＜アラミド繊維＞
アラミド繊維は、大別すると、パラ型アラミド繊維と、メタ型アラミド繊維とに分けられるが、その何れを用いてもよく、両者を混合させて用いることもできる。
但し、パラ型アラミド繊維は、線状の高分子であり、剛直であり吸水しにくい性質を持つものの、繊維同士が絡みにくく、樹脂との接着性もよくないため、添加量が多すぎると耐久強度が悪化する。一方、メタ型アラミド繊維は屈曲した高分子であるため、水分を内包しやすい構造となっているが、その分繊維同士が絡みやすく、樹脂との接着性もパラ型アラミド繊維よりも良好となる。
そこで、吸水性の低減と耐久強度を両立させるのであれば、パラ型アラミド繊維とメタ型アラミド繊維とを、適正に混合させる必要があり、その割合がパラ型アラミド繊維比率を５０〜７０体積％、メタ型アラミド繊維比率を３０〜５０体積％とすることが好ましい。
【００１３】
＜その他の繊維＞
繊維基材には、アラミド繊維以外の繊維を併用することもでき、具体的には、ポリフェニレンサルファイド、ポリアミド、ポリエチレン、ポリプロピレン等の熱可塑性繊維や、バサルト繊維、アルミナ繊維、ガラス繊維、炭素繊維等の無機繊維、ステンレス繊維やアルミ繊維等の金属繊維を併用することができる。その中でもステンレス繊維を併用することが、摩耗軽減や耐久性の観点から好ましい（例えば、本発明に係る樹脂成形体が樹脂製歯車であり、鉄製の相手歯車と噛み合わせるような場合）。
また、アラミド繊維以外の繊維を併用する際の混合量は、最大でも繊維基材総量に対して、５０体積％までとすることが好ましい。
【００１４】
＜樹脂成形体中の繊維量＞
樹脂成形体中の繊維基材の体積分率は、特に制限されるものではないが、好ましくは４０〜５５体積%であり、この範囲であると、樹脂成形体への吸湿を十分に抑制できるとともに、歯車としての用途において長期に亘って強度を保持することができる。
【００１５】
＜ビス（２−オキサゾリン）化合物＞
本発明に用いるビス（２−オキサゾリン）化合物（（Ａ）成分）は、例えば、ＰＢＯ（２，２’−（１，３フェニレン）ビス−２−オキサゾリン）、或いは、２，２’−（１，４フェニレン）ビス−２−オキサゾリンであり、その中でも、分子鎖の絡み合いおよび融点の低さの観点から、ＰＢＯ（２，２’−（１，３フェニレン）ビス−２−オキサゾリン）が好ましい。
【００１６】
＜疎水性の芳香族ジアミン＞
本発明に用いる疎水性の芳香族ジアミン（（Ｂ）成分）は、塩素基や臭素基などのハロゲン基を分子中に有する。ハロゲン基は水酸基と同じ負の電子を有しているので、先にハロゲン基を分子中に導入していれば水分子がジアミンに接近しにくくなり、撥水効果が得られる。中でも、ＭＯＣＡ（４，４’−ジアミノ−３，３’−ジクロロジフェニルメタン）は、作業性良好で高強度が得られるので、特に好ましい。
【００１７】
＜アミン濃度低減＞
また、樹脂成形体中のアミン濃度を低減させる芳香族ジアミンとしては、ＢＡＰＰ（２，２−ビス［４−（４−アミノフェノキシ）フェニル］プロパン）、メチレンビス（２−エチル−６−メチルアニリン）などがある。アミンは吸水性があるためマトリックス樹脂のアミン濃度を下げる、すなわち芳香族ジアミンの分子量を大きくすることでアミン当量を小さくすることができ、吸水性を抑制することができる。低吸水の効果の点からはＢＡＰＰ（２，２−ビス［４−（４−アミノフェノキシ）フェニル］プロパン）が特に望ましい。
【実施例】
【００１８】
以下、実施例により本発明を説明する。表１に実施例で使用する原材料の一覧を示す。
【００１９】
【表１】
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【００２０】
実施例１
ＰＢＯ（（Ａ）成分）と、ＭＯＣＡ（（Ｂ）成分）を、モル比：１００／５０（質量比：６２／３８）の配合割合で加熱混合溶解して液状物とする。これに、硬化促進剤としてｎ−オクチルブロマイドを配合する。硬化促進剤の配合量は、（Ａ）成分とその硬化剤としての（Ｂ）成分の総量１００質量部に対して１．５質量部である。
【００２１】
パラ型アラミド繊維およびメタ型アラミド繊維を、体積比で５５／４５の割合で抄造し、これを樹脂成形体全体に対して３５体積％（繊維基材体積率：樹脂成形体全体に対するアラミド繊維の体積率）となるように、抄造金型内で金属製ブッシュと一体化し、円筒状の補強繊維集積体を得る。
【００２２】
成形金型に上記のように調製した液状樹脂を注入し、金属製ブッシュとアラミド繊維からなる円筒状の補強繊維集積体を２１０℃の成形金型に配置して型締めする。（Ａ）成分と（Ｂ）成分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（樹脂成形体）を成形する。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、これを後述の樹脂製ギヤとする。
【００２３】
＜耐久評価＞
耐久評価は、樹脂製ギヤを連続回転させ、樹脂製ギヤが破壊するまでの時間を測定した。測定方法は表２に示すとおりである。樹脂製ギヤが破壊したか否かは、樹脂製ギヤの一部が破断したか否かで判断した。後述する比較例１をベンチマークとし、破壊までの時間が比較例１より２倍以上の場合を「◎」、同等〜２倍未満の場合を「○」、それ以外を「×」とした。
【００２４】
【表２】
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【００２５】
＜吸水率＞
吸水率の評価方法は、次のとおりである。
各樹脂成形体の試験片（１mm×５０mm×５０mm)を、加熱乾燥（１０５℃，１時間)した後、吸湿処理（湿度８５％，８５℃，２００時間)をする。そして、（（吸湿処理後試験片質量−吸湿処理前試験片質量）／吸湿処理後試験片質量）×１００を吸湿率（％）とした。
比較例１をベンチマークとし、比較例１の吸水率の４０％以下の場合を「◎」、４０％超〜６０％以下の場合を「○」、それ以外を「×」とした。
上記の実施例、比較例における樹脂成形体について、耐久評価、吸水性を評価した結果を表３、４、５に示す。
【００２６】
実施例２、３、４
繊維基材体積率を４０体積％（実施例２）、５５体積％（実施例３）、６０体積％（実施例４）のそれぞれとする以外は、実施例１と同様とした。表３に示すように、この繊維基材体積率の範囲では、耐久強度、吸水率ともに良好であった。
【００２７】
実施例５、６、７、８
繊維基材体積率を４５体積％とした場合に、アラミド繊維基材中のパラ型アラミド繊維比率を４５体積％（実施例５：この場合、樹脂成形体全体の中の２０．２５体積％がパラ型アラミド繊維となる。）、５０体積％（実施例６）、７０体積％（実施例７）、７５体積％（実施例８）のそれぞれとする以外は、実施例１と同様とした。表３および表４に示すように、このパラ型アラミド繊維比率の範囲では耐久強度、吸水率ともに良好であった。
【００２８】
実施例９
ＭＯＣＡの代わりにＢＡＰＰを用いる以外は、実施例１と同様とした。表４に示すように、ＭＯＣＡをＢＡＰＰに代えても耐久強度、吸水率はともに良好であった。
【００２９】
実施例１０、１１、１２
繊維基材体積率を４０体積％（実施例１０）、５５体積％（実施例１１）、６０体積％（実施例１２）のそれぞれとする以外は、実施例９と同様とした。表４に示すように、この繊維基材体積率の範囲では、耐久強度、吸水率ともに良好であった。
【００３０】
比較例１
ＭＯＣＡの代わりにＭＤＡを用いる以外は、実施例１と同様とした。表５に示すように、ＭＤＡに代えると吸水率が大きくなり耐吸湿性が悪化した。
【００３１】
比較例２、３、４、５
ＭＯＣＡの代わりにＭＤＡを用いる以外は、実施例２、３、６、７のそれぞれと同様の繊維基材体積率およびパラ型アラミド繊維比率とした。いずれも耐久強度は良好であったが、吸水率が大きくなった。
【００３２】
【表３】
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【００３３】
【表４】
2017057300.tif 000005
【００３４】
【表５】
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