JP2008138334A - 繊維強化樹脂製歯車 - Google Patents
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Abstract
【解決手段】繊維補強材としてパラ型全芳香族ポリアミド繊維を含み、該繊維表面に、平均粒径が20μm以下である非融着性微粉末の付着量が0.4〜15mg/m2の範囲で付着されているものを用いることで上記課題を解決できる。
【選択図】なし
Description
本発明の繊維強化樹脂製歯車の繊維補強材に使用されるパラ型芳香族ポリアミドは、芳香族ジカルボン酸、芳香族ジアミン、芳香族アミノカルボン酸などを、カルボキシル基とアミノ基とが略等モルとなる割合で重縮合して得られるもので、かつ延鎖結合が共軸又は平行であり且つ反対方向に向いているポリアミドである。具体的なパラ型全芳香族ポリアミド繊維としては、ポリパラフェニレンテレフタルアミド繊維、コポリパラフェニレン・3,4’−オキシジフェニレンテレフタルアミド繊維等を例示することができる。特にコポリパラフェニレン・3,4’−オキシジフェニレンテレフタルアミド繊維は、高強力繊維を得るためには未延伸糸を300℃以上、好ましくは350〜550℃の高温に加熱して6倍以上に熱延伸する必要があるので、単繊維が軟化し互いに融着して延伸性が悪化しやすく、また、各種マトリックスの補強繊維として用いられることが多いので、本発明が対象とする繊維としては好適である。
このとき繊維補強材は、筒状に形成する前、又は筒状に形成した後に樹脂を含浸してプリプレグとしてもよいし、上記筒状繊維補強材を金型に配置し、所定の樹脂率となるよう圧縮した後に樹脂を注入してもよいが、樹脂を含浸してプリプレグとする場合は、歯車としたときの樹脂率を所定の比率にするために、あらかじめ繊維補強材の嵩密度を高くしておくことがより好ましい。但し、前記の嵩密度範囲を外れる場合は成形が困難となり、歯車にしたときの機械的強度が低下するため好ましくない。
(1)単糸繊度、引張強度、破断伸度、弾性率
JIS L 1013に準拠して測定した。
(2)非融着性微粉末の付着量
予め仕上げオイルを付与しない試料を約3gサンプリングする。次いで120℃で1時間乾燥した後に重量A(g)を精秤する。次いでこの試料を800℃の焼却炉中で完全に灰化させ、灰化後の灰分重量B(g)を測定し、次式で計算する。
付着量(%)={B/(A−B)}×100
(3)編物補強材の目付、厚さ、及び嵩密度
JIS L 1096に準拠して測定した。
(4)湿式不織布補強材の目付
JIS P 8124に準拠して測定した。
(5)湿式不織布補強材の厚さ及び嵩密度
JIS P 8118に準拠して測定した。
(6)繊維強化樹脂成形体の体積繊維含有率
繊維強化樹脂成形体の体積V、成形体中に導入した樹脂の体積Vrを計測し、
下記式を用いて計算した。
体積繊維含有率=(V−Vr)/V×100(%)
(7)繊維強化樹脂成形体の曲げ強度
JIS K 7171に準拠し、厚さ3mm、長さ60mm、幅15mmの試験片を用いて、支点間距離48mmでの3点曲げにて測定した。
(8)繊維強化樹脂成形体の圧縮強度
JIS K 7181に準拠し、厚さ3mm、長さ10mm、幅10mmの試験片を用いて測定した。
(9)歯車の押し込み強度
樹脂製歯車から、歯部根元の幅が5mm、歯部根元から歯部頂点までの幅が5mmのテストピースを作製し、3.5mm径のピンゲージを2.5mm/minの速さで歯と歯の間に押し込み、歯が破壊されるときの押し込み強度(N)を測定した。歯の破壊は歯元に亀裂が入ることにより生じた。
水分率が100ppm以下のN−メチル−2−ピロリドン(以下NMPという)112.9部、パラフェニレンジアミン1.506部、3,4’−ジアミノジフェニルエーテル2.789部を常温下で反応容器に入れ、窒素中で溶解した後、攪拌しながらテレフタル酸クロリド5.658部を添加した。最終的に85℃で60分反応せしめ、透明で粘稠なポリマー溶液を得た。次いで22.5重量%の水酸化カルシウムを含有するNMPスラリー9.174部を添加し、中和反応を行った。得られたポリマーの対数粘度は3.33であった。
実施例1において無機微粉末として無水珪酸アルミニウム100%で行った以外は同一の方法で行った。
実施例1において無機微粉末としてアルミノ珪酸ナトリウム100%で行った以外は同一の方法で行った。
実施例1,2,3で作成した編地を長手方向に切断し、積層した後、板状にくり抜かれた金型に配し、金型を約200℃にして、真空減圧下、架橋ポリアミドアミド樹脂を注入して、補強材である編地に樹脂を含浸させた後、樹脂を硬化させて、体積繊維含有率が50%の繊維強化樹脂成形体を作成した。
実施例1,2,3で作成した編地を端から巻き返すことでドーナツ状として、中空部にブッシュを配置した後金型に配置し、これを歯車成形用金型に入れ、上記繊維強化樹脂成形体と同様の条件にてドーナツ状樹脂成形体を作成し、この成形体に機械切削を施すことにより、歯車の歯部を作成して、繊維強化樹脂製歯車を得た。
この繊維、編地、繊維強化樹脂成形体、及び繊維強化製樹脂製歯車について前記(1)〜(9)の項目について評価した諸特性は、表1に示すとおりであった。
次に、実施例1,2,3で得られた繊維を、ギロチンカッターにて切断し、繊維長3mmの短繊維を得た。この繊維と、ポリメタフェニレン・イソフタルアミドからなる、単繊維繊度2.0dtex、繊維長3mmの短繊維(帝人テクノプロダクツ(株)製「コーネックス」)、及びポリパラフェニレン・テレフタルアミドからなるフィブリッド(テイジントワロン(株)製「トワロンパルプ1094」)を、重量比で70/20/10となるようにパルパーに投入して水中に離解分散させ、繊維濃度0.2重量%の抄紙用スラリーを作成した。 次にタッピー式角型手抄機を用いて該抄紙用スラリーを抄紙し、軽く加圧脱水後、温度120℃の熱風乾燥機中で約30分間乾燥して、坪量200g/m2の湿式不織布からなる繊維補強材を得た。
得られた湿式不織布を、温度200℃、線圧50kg/cmのカレンダーに通し、湿式不織布基材の嵩密度を0.5g/cm3とした後、打抜きにより長方形に形成して積層した後、実施例1と同様の方法で成形し、繊維強化樹脂成形体を得た。更にカレンダーに通した該基材を打抜きによりドーナツ型に形成し、積層して中空部に金属製ブッシュを通し(このとき、ブッシュ径が、ドーナツ型に打抜いた基材の中空部よりも若干太くなるように湿式不織布の打抜きを行った)、これを歯車成形用金型に入れ、その後は実施例1と同様の方法にて繊維強化樹脂製歯車を得た。
この湿式不織布基材、繊維強化樹脂成形体、及び繊維強化製樹脂製歯車について前記(1)〜(9)の項目について評価した諸特性は、表2に示すとおりであった。
実施例1において、空気流の噴射処理を行わない以外は実施例1と同様にして、フィラメント数1000本、繊度1670dtexの繊維を得た。得られた繊維を用いて実施例1と同様にして、編地、繊維強化樹脂成形体、及び繊維強化樹脂製歯車を得た。
この繊維、編地、繊維強化樹脂成形体、及び繊維強化製樹脂製歯車について前記(1)〜(9)の項目について評価した諸特性は、表1に示すとおりであった。
比較例1で使用したフィラメントを実施例4で行ったと同様の方法で短繊維化し湿式不織布とし、樹脂を含浸して繊維樹脂成形体、さらにドーナツ状に打ち抜き歯車を作成した。得られた湿式不織布基材、繊維強化樹脂成形体、及び繊維強化製樹脂製歯車について前記(1)〜(9)の項目について評価した諸特性は、表2に示すとおりであった。
Claims (7)
- 繊維補強材によって強化された樹脂で歯部を構成した繊維強化樹脂製歯車において、該繊維補強材がパラ型全芳香族ポリアミド繊維を含み、且つ、該パラ型全芳香族ポリアミド繊維表面に、平均粒径が20μm以下の非融着性微粉末が0.4〜15mg/m2の範囲で付着していることを特徴とする繊維強化樹脂製歯車。
- 前記非融着性微粉末が1.3〜10mg/m2の範囲である請求項1記載の繊維強化樹脂製歯車。
- 前記非融着性微粉末の平均粒子径が5μm以下である請求項1又は2項記載の繊維強化樹脂製歯車。
- 前記非融着性微粉末が無機微粉末である請求項1〜3いずれか1項記載の繊維強化樹脂製歯車。
- 前記非融着性微粉末が繊維表面に固着している請求項1〜4のいずれか1項に記載の繊維強化樹脂製歯車。
- 前記パラ型全芳香族ポリアミドがパラ型全芳香族コポリアミドである請求項1〜5のいずれか1項に記載の繊維強化樹脂製歯車。
- 前記繊維補強材が、織布、編布、乾式不織布、湿式不織布のいずれかの形態で形成されている請求項1〜6いずれか1項記載の繊維強化製樹脂歯車。
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