(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
粉末状のタルク３〜７重量％と高級脂肪酸エステル０．０５〜５重量％とを含有するポリオキシメチレン樹脂組成物の成形体であることを特徴とする精密機器組立用基板。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【産業上の利用分野】
この発明は，ポリオキシメチレン樹脂から得られる成形体であるプラスチックス製の精密機器組立用基板に関するものである．この発明は，プラスチックス成形産業の分野において利用することができ，機器組立用一体型基板の提供を通じて，例えばカセットテープレコーダのような精密機器産業の分野における部品点数削減，組立自動化に貢献する．
【０００２】
【従来の技術】
ＡＶ機器，ＯＡ機器等で例示される精密機器は，多数の電子部品，電気部品，機械部品を基板にセットすることにより製造される．基板はしばしばシャーシ，フレーム，ブラケット，ボード等の名でも呼ばれる場合もあるが，部品を取り付けることのできる通常板状の部分をもつ部材であり，しばしば補強部を含み，また部品取付用部材（例：スナップ）等，他の部材が一体化されていてもよい．その寸法は精密機器の寸法でおのずからきまるが，一方向の長さ数cmから数十cm迄のものが普通である．
電気機器基板としては，従来から板金の組み合わせとカシメによる製品が普通であったが，軽量で一体成形可能な利点を持つプラスチックス成形シャーシ，例えばガラス充填剤で補強されたＡＳ樹脂製，または同じく補強ＡＢＳ樹脂製のシャーシも用いられている．
ＡＢＳ樹脂等のプラスチックス材料は成形時の寸法精度と平常時の寸法安定性の点では満足できるものである。しかし、高温，低温等の環境変化に対しても良好な寸法安定性，耐クリープ性を維持するという性質，ないしはスナップ止めが多用できる機械特性，高い摺動特性等，基板としてさらに望まれる性質については十分に満足できるものでなかった。
【０００３】
耐熱性等に優れたエンジニアリングプラスチックスを用いれば高温環境での使用に適した成形シャーシの実現が期待できる．
その一例であるポリオキシメチレン樹脂は，耐熱性に加えて，摺動特性，弾性特性等にも優れており，従って，この樹脂を用いた成形シャーシは，最も望ましい性能を備えていることが期待できる．しかし，ポリオキシメチレン樹脂は高度に結晶性のプラスチックス材料であり，熱可塑成形に伴う反り変形が大きく，高い寸法精度の要求される精密機器組立用基板用には，十分に満足できるものでなかった．
ガラス等の無機充填剤を多量に加えて，反り変形を小さくしたたポリオキシメチレン樹脂の品種も従来から存在するが，このような成形材料は充填剤を加えない材料に比べて弾性限界が小さく，脆くなる．従って成形基板に用いようとすると，スナップフィットに必要なばね性や部品を圧入して装着する際に必要な靭性が不足するので，スナップ爪の破損やタップ部分の割れ，白化等の問題が出る．また，金属に対する摩擦，摺動部分の磨耗も大きく，自動組立作業に適した基板用には，これまた十分に満足できるものでなかった．
【０００４】
【発明が解決しようとする課題】
この発明の課題は、高度の要求に応じる精密機器組立用基板を提供することにある．即ち、本発明により実現すべきものは、精密機器用部品を取付けて用いるとき，スナップフィット，セルフタップ，圧入等の自動化作業に適した組立手段が適用でき，厳しい使用温度環境に耐えて十分な強度をもって重力，応力を支え、更に回転軸との間の摺動特性に優れた性能を発揮する基板である．
また、別の見方をすれば充填剤を含むポリオキシメチレン樹脂製の基板における対磨耗性等摩擦性能を改良し，精密機器組立用としてバランスの取れた高度な性能を持つ基板を提供することである．
特に、精密機器組立用基板としてポリオキシメチレン樹脂を用いる際の泣き所である成形時の反り変形を改良しながら、炭素鋼との摺動における磨耗を減少し、また無機充填剤を含まない標準的なポリオキシメチレン樹脂樹脂との摺動におけるスティックスリップ音を極度に低下させた基板は従来知られていなかった．このような精密機器組立用基板として求められる性能を認識した上で，これを発揮する樹脂組成を創作することを通じて、所望の性能を持つ基板を実現するのが本発明の具体的な課題である．
【０００５】
【課題を解決する手段】
本発明者はまず，精密機器組立用基板において求められる性能が，プラスチックス材料のいかなる特性と関連し，それぞれの特性につきいかなる値が所望されるかという問題についてを検討した．
勿論，特性の多くは高度であるほど好ましいものであるが，現実には剛性と靭性の如く相反する要求を同一の材料で具現するには，目的に応じた許容範囲の設定が必要である．本発明者は，このようなプロセスを経て、120mm角平板そり変 形量０〜０．１５mm，曲げ弾性率30000〜60000kg/cm2，クリープ変形量（60°Ｃ，200kg/cm2，50時間）１〜2.5％であって磨耗度が小さく、かつ充填剤を含まないポリオキシメチレン樹脂との間でスティックスリップを起こしにくいというような性能が必要とされることを認識した．このように設定されたバランスのとれた特性の組合せを具現化する基本的な組成物を用いることにより本願は構成される。
【０００６】
すなわち、本願の課題は、粉末状のタルク３〜７％（重量％、以下同じ）と高級脂肪酸エステル０．０５〜５％を含有するポリオキシメチレン樹脂組成物の成形体により解決される。
３〜７％のタルクを含有するポリオキシメチレン樹脂は、ある場合、例えば炭素鋼との摺動に際しては磨耗量が大きいというような問題点を派生するが、タルクに加えて更に高級脂肪酸エステルを含有させることにより摺動性が改善され、前記課題の項で説明したような高度の要求に応じる精密機器組立用基板が実現する。
要約すれば、本発明により実現するものは、ポリオキシメチレン樹脂本来の優れた弾性変形特性と摺動特性を保持し、その上に曲げ弾性率や抗スティックスリップ性を改良し、更にそり変形、クリープ変形等の不可逆的変形を減少させた改良樹脂組成物を用いて成形された、精密機器組立用の高度の要求に適合した基板である。
【０００７】
ポリオキシメチレン樹脂は，高温度環境においても重力，応力を支える強度が大きく、摩擦特性も優れた材料であることは良く知られているが、成形に際しての反り変形が大きいために、高度の寸法精度を求められる精密機器組立用基板としては十分に満足できるものでなかった．本発明品の含有している充填剤は低硬度の粉末状充填剤，例えば粉末タルクであり、限定された含有量に止める．これにより弾性限界を損なわずに反り変形を抑え，大きな剛性が実現し、成形基板の表面状態を調整し，かつスナップや圧入に必要な特性（靭性等）を確保する．ポリオキシメチレン樹脂を用いているので、摩擦特性に関しては、もともと優れた水準にあるが、標準的なポリオキシメチレン樹脂と異なる表面状態の樹脂を基板に用いることで他の部品に用いられたポリオキシメチレン樹脂との間のスティックスリップが減少する。特に高級脂肪族添加剤を用いた本願発明では、スティックスリップは極度に減少し、また充填剤の添加に伴う炭素鋼と摺動する場合における磨耗量増加の問題も解決される．
【０００８】
【実施例】
以下，実施例に基づいて，本発明の成形基板を詳細に説明する．
図１は，本発明の基板の一部省略した斜視図である．この実施例に示された基板は，粉末状のタルク充填剤５％と高級脂肪族添加剤（ベヘニン酸を主成分とする高級脂肪酸モノグリセリド）１％を含有するポリオキシメチレン樹脂組成物の射出成形品である．この組成物は表１に示す特性を備えている．比較のためにタルク５％を含み高級脂肪族添加剤を含まない組成物（比較例１）と無機充填剤と高級脂肪族添加剤を含まない標準的なポリオキシメチレン樹脂樹脂（登録商標ジュラコンＭ９０，以下単にＭ９０と記す，比較例２）について同時に測定した特性値を併せて示す．特性値は，原則としてＡＳＴＭ法で測定する．
0003745385.tif 000002
【０００９】
【測定法】
平板そり変形量の測定法：厚さ２mm，120mm 角の平板（成形条件80°Ｃ，射出成形圧力 700kg／cm2 ）の隅の３点をおさえ，残る１点の浮き具合をスキマゲージで測定する．
動摩擦係数，最大静摩擦係数の測定法：
ASTM法，接触面積 2.0cm2 ，荷重200g，引張り速度152mm/分，上段固定側
スラストタイプ摩擦磨耗試験片，下段移動側  S55C又はＭ９０平板
使用機  東洋精機製摩擦係数測定機
比磨耗量の測定法：
使用機  鈴木式スラスト試験機，条件  圧力 0.6kg／cm2 ，速度15cm／秒。
【００１０】
実施例に示した樹脂組成物は，精密機器組立作業自動化に望まれる十分な弾性を備えている．即ち基板の材料自身が適度の曲げ弾性率と引張り伸びを備えているので，基板と一体に成形されたスナップフィットを多用した組立てが可能になる．また，圧入歪み３％以下ならクラックはもとより，白化の発生も認められないので，セルフタップが可能である．
次に，本発明の充填剤含有ポリオキシメチレン樹脂の構成要素を説明する．
【００１１】
【ポリオキシメチレン樹脂】
本発明において，ポリオキシメチレン樹脂とはオキシメチレン基（−CH2O−）を主たる構成単位とする高分子化合物又はそれを主体とする組成物であり，ポリオキシメチレン高分子化合物は，ポリオキシメチレンホモポリマー，オキシメチレン基に加えて他の構成単位を少量含有するコポリマー，ターポリマー，ブロックコポリマー等のいずれでもよい．また，線状分子のみならず，分岐，架橋構造を有するものであってもよい．
ポリオキシメチレンホモポリマーは，一般に，無水ホルムアルデヒドの重合，もしくはの環状３量体であるトリオキサンの重合により製造される．通常末端キャップにより，熱分解に対して安定化された構造をもつ．
ポリオキシメチレンコポリマーは，オキシメチレン反復基８５〜９９．９％に，オキシアルキレン基（炭素数２〜５）が散在してなる，数平均分子量５０００以上，融点１５０°Ｃ以上の高分子化合物である．オキシアルキレン基は，低級アルキル（メチル又はエチル）基，ハロゲン置換低級アルキル基で置換されていてもよい．
コポリマーは，一般的にはホルムアルデヒド又はホルムアルデヒドの環状オリゴマー，例えばトリオキサンと，環状エーテル及び／又は環状ホルマールとの共重合によって製造され，通常，加水分解によって末端の不安定部分を除去して熱分解に対して安定化されている．共重合に用いられる環状エーテル又は環状ホルマールとして，次のものを例示することができる．
エチレンオキサイド，プロピレンオキサイド，テトラヒドロフラン，ジオキソラン，オキセパン，エチレングリコールホルマール，１，４−ブタンジオールホルマール，１，６−ヘキサンジオールホルマール．
ターポリマーとしては，上記共重合において，更にジグリシジルエーテル化合物等の多官能性化合物を加えて重合することにより製造されたものを例示することができる．
【００１２】
【粉末状の低硬度充填剤】
本発明の組成物及び基板は高分子成分と共に硬度の低い物質の粉末よりなる充填剤を必須成分として含む．硬度の低い物質とは，モース硬度１〜３の物質を意味し，タルク，石膏，炭酸カルシウム等の無機質充填剤を例示することができる．特に好適なものはタルクであり，以下タルクを例にとって粉末状の低硬度充填剤を説明する．
タルクは，市販の粉末品，例えば白石工業製の「クラウンタルクＰＰ」（商標）をそのまま用いることもできるが，表面処理によりアルカリ性をおさえたものを用いるのが好ましい．アミノシランによるタルクの表面処理はポリオキシメチレンの分解による成形に際してのガスを発生を防止し，摩擦係数の低下にも役立つ．
本発明で用いるタルク含有量は，所望性能の発揮を指標として選定することができるが，通常１〜１０％であり，特に３〜７％が好ましい．
タルク含有量が少なすぎると，剛性（曲げ弾性率）が不足するだけでなく，成形時の反り変形が大きので精密機器用基板に要求される寸法精度の実現が難しくなる．タルクを含まないポリオキシメチレン樹脂製の部品同士は，摩擦でスティックスリップ現象を起しやすいが，本発明の材料は少量の充填剤を含むことにより表面状態が変化し，磨耗密着が少くなる．スティックスリップ現象は，摺動部における音の発生により知ることができ，スティックスリップが起ると磨耗量も増す。
【００１３】
タルクを含まないポリオキシメチレン樹脂は，引張り強度，曲げ強度では遜色ないが，曲げ弾性率，反り変形量において本発明品に劣る．意外にも限定された量のタルクを含むことで，アイゾット衝撃強度（反ノッチ側）はタルクを含まない樹脂よりも向上する．
タルク含有量が多すぎる場合，例えば約１５％のタルクを含むポリオキシメチレン樹脂樹脂は，曲げ弾性率（43000）は充分に大きいが，弾性限界が小さい   （引張り伸び 5）．括弧内に示した値の測定方法及び単位は実施例の場合と同じであり，以下同様である．
このような樹脂材料を成形基板として用いるとき，スナップフィットに必要なばね性が不足し，爪折れを起す．また部品を圧入して装着する際に必要な靭性が不足し，クラック発生や白化トラブルの原因となる．更に，タルク含有量が多すぎる樹脂の成形基板は，大きな力がかかった後の弾性回復が悪い．このことは，試験片に応力を掛けた状態で長時間固定させた後，解放して観察することで判断できる．
１５％タルク含有樹脂は，金属に対する摩擦係数が大きく（摩擦係数0.56），樹脂自身も摺動の相手方の金属も共に磨耗量が大きくなる（比磨耗量：樹脂71.6，炭素鋼14）．
【００１４】
【高級脂肪族添加剤】
本願発明において、樹脂組成物の摩擦性能を改善する高級脂肪族添加剤とは、高級脂肪族基（炭素数１２以上）を構成要素として有する化合物である．その代表的なものは高級脂肪酸エステルである．高級脂肪酸とエステルをつくるアルコール成分として好適なものは例えばグリセリン、アルキレングリコール、ポリアルキレングリコール（重合度２〜１００）のような多価アルコールであるが、１価アルコールを用いることもできる．モノグリセリド、ジグリセリド、モノエステルのように少なくとも１個の水酸基を有する高級脂肪酸エステルが好ましい高級脂肪族添加剤である．直鎖高級脂肪酸エステル、例えばモノステアリンを使うことができるが、特に炭素数の大きいもの（Ｃ20〜Ｃ32，ベヘニン酸はＣ22）は樹脂に長期間安定に保持され好ましい．
高級脂肪族添加剤の他の例は高級脂肪族アルコールのエーテルである．高級脂肪族基（炭素数１２〜３２）とエーテルをつくるもう一方のアルコール成分はエステルの場合と同様である．例えばグリセリン、アルキレングリコール、ポリアルキレングリコールのモノ高級アルキルエーテルのように水酸基を残した多価アルコールエーテルが好ましい．
脂肪に由来しない長鎖脂肪族化合物も高級脂肪族添加剤として用いることができる．実施例２において高級脂肪酸モノグリセリドの代りに超高分子量ポリエチレンを用いた場合も磨耗量の低下効果が認められた．しかし、摩擦性能の改良、剛性保持のいずれも、高級脂肪酸モノグリセリド添加の場合の効果が優れている．
高級脂肪族添加剤の配合量は樹脂組成物の０．０５〜５％の範囲から選ぶことができるが、０．２〜３％が好ましい．少ないと潤滑効果が発揮できず、多すぎると成形機スクリュー上で滑って食い込みが悪くなり、また強度も低下する．
【００１５】
【樹脂添加剤】
高分子化合物，粉末充填剤，高級脂肪族添加剤と共にポリオキシメチレン樹脂組成物を構成する任意成分としては安定剤その他の樹脂添加剤がある．
安定剤としては酸化防止剤，耐熱安定剤（分解防止剤），耐候（耐光）安定剤等が特に重要である．その他目的に応じて着色剤，滑剤，離型剤，核剤，界面活性剤，異種のポリマー，有機高分子改良剤等を用いることができる．これらの添加剤については実施の時点での技術水準に応じて適切なものを選び，成形して基板とする．樹脂添加剤の技術水準はプラスチックス技術に関するハンドブック類，特許公報類等で容易に知ることができる．
【００１６】
【発明の作用および効果】
この発明では，主成分であるポリオキシメチレン樹脂に加えて，適切な濃度の粉末状の低硬度充填剤（例：タルク）を用いることにより，ポリオキシメチレン樹脂は反り変形が抑制され，精密機器部品組立用基板として用いることが可能になる．剛性を示す曲げ弾性率の値は、標準的なポリオキシメチレン樹脂組成物における26400（単位kg／cm2，以下同じ）に対して30000以上に及び、実用的に重 要な33000の水準を容易に達成することができる．そして、精密機器部品組立用 基板用として重要な性能である引張り強度、ウエルド強度、摺動性、衝撃強度、セルフタップ性、スナップフィット性等を損なうことがない．
本発明における充填剤の作用は、補強作用に加えて、成形基板の表面硬度を少しだけ高くし，かつ表面に適度の凹凸をつくることにもあると考えられる．その結果，磨耗，密着を防ぎ，金属製部品との間でも，プラスチックス製部品との間でも摩擦係数が低く，摺動特性が改善される．本願発明では無機充填剤に加えて高級脂肪族添加剤を用いることにより炭素鋼との摺動における磨耗量も改善され，同じポリオキシメチレン樹脂同士では顕著に現れて問題になるスティックスリップも極度に減少する．このような優れた摺動特性の材料で成形された基板は，含油焼結メタルの一部又は全部を省略したモールド軸受け方式を採用して精密機器部品を組立てることができる。
【００１７】
この成形基板は，反り変形をおさえて寸法安定性が得られ，例えばオートリバース機構のように高度の寸法精度を必要とする用途に適合する．
本発明の成形基板は，高温度，高湿度の下でのクリープが小さく，夏の自動車内の如く厳しい環境に放置されても変形が防止される．この点，ＡＢＳ製等，従来技術による成形基板のクリープに対する弱さと対照的である．
適切な濃度の充填剤の使用は，弾性回復性を優れたものとして，輸送等で過大な力がかかって変形した後も，応力が去れば回復するので，タルクの多すぎる場合に生じ易い永久変形の支障はない．また，多量の充填剤はしばしば成形による配向をもたらすが，本発明品はそのような不都合もない．
本発明の成形基板を用いることにより，精密機器の部品点数を大幅に削減することが可能になる．例えば従来１５０点程度を必要としたカセットテープレコーダーメカニズムの部品点数をその４０％程度の点数にすることができる．また，組立て，調整，測定の自動化率も大幅に向上し，工数削減，製品の信頼性向上が実現する．
【図面の簡単な説明】
【図１】成形基板の実施例の一部省略した斜視図である．
【図１】
0003745385.tif 000003