JP2021011536A

JP2021011536A - スラストワッシャ

Info

Publication number: JP2021011536A
Application number: JP2019126284A
Authority: JP
Inventors: 工林; Takumi Hayashi
Original assignee: NTN Corp; NTN Toyo Bearing Co Ltd
Current assignee: NTN Corp
Priority date: 2019-07-05
Filing date: 2019-07-05
Publication date: 2021-02-04

Abstract

【課題】耐熱性、靱性、低摩擦性、および耐摩耗性に優れるスラストワッシャを提供する。【解決手段】スラストワッシャ１は、樹脂組成物の射出成形体であり、樹脂組成物は、テレフタル酸を主成分とするジカルボン酸成分と、１，４−ブタンジアミンを主成分とするジアミン成分とからなるポリアミド樹脂をベース樹脂とし、これに繊維状補強材を配合してなる組成物であり、繊維状補強材は、ガラス繊維および炭素繊維から選ばれる少なくとも１つであり、樹脂組成物全体に対して１０質量％〜６０質量％含まれる。【選択図】図１

Description

本発明は、自動車や建設機械などのトランスミッションに使用するスラストワッシャに関する。

自動車、建設機械などのトランスミッションやエンジンのクランク部に使用するスラストワッシャには、昨今の燃費改善や高速化に伴い、耐熱性、低摩擦特性、耐摩耗性への要求が更に強くなっている。

従来、このような用途に使用されるスラストワッシャとしては、円環の内部に、内周側から半径方向外側へ延びる潤滑油の環状導入空間が形成され、かつ、射出成形による一体形状として成形されて、内部に接合部分を有さずに成形されてなる樹脂製スラストワッシャが提案されている（特許文献１参照）。特許文献１には、スラストワッシャの樹脂材料として、ガラス繊維や炭素繊維が充填されたポリアミド樹脂（ポリアミド６樹脂、ポリアミド６６樹脂）などが例示されている。また、その他として、フェノール樹脂を用いたスラストワッシャが知られている。

特開２０１３−２０４７７０号公報

しかしながら、自動車、建設機械などの高馬力化、高速化に伴いスラストワッシャに対する要求が一層強まっており、通常のポリアミド６樹脂やポリアミド６６樹脂を材料とする場合では、耐摩耗性や耐熱性が満足できないおそれがある。また、フェノール樹脂の場合では、靱性の面で満足できないおそれがある。さらに、燃費向上の面から低摩擦係数材料への期待がより一層強くなっている。

本発明はこのような問題に対処するためになされたものであり、耐熱性、靱性、低摩擦性、および耐摩耗性に優れるスラストワッシャを提供することを目的とする。

本発明のスラストワッシャは、樹脂組成物の射出成形体であるスラストワッシャであって、上記樹脂組成物は、テレフタル酸を主成分とするジカルボン酸成分と、１，４−ブタンジアミンを主成分とするジアミン成分とからなるポリアミド樹脂をベース樹脂とし、これに繊維状補強材を配合してなる組成物であることを特徴とする。本発明において、「主成分」とは、ジカルボン酸成分、ジアミン成分、または原料モノマーの総モル数（１００モル％）に対するモル％が最も多い成分、または構成単位であることを意味する。

上記ポリアミド樹脂は、上記ジアミン成分として１，６−ヘキサンジアミンを含み、上記ポリアミド樹脂が、テトラメチレンテレフタルアミド単位と、ヘキサメチレンテレフタルアミド単位を構成単位として含む共重合ポリアミドであることを特徴とする。

上記ポリアミド樹脂は、構成単位として、上記テトラメチレンテレフタルアミド単位および上記ヘキサメチレンテレフタルアミド単位以外の芳香族ポリアミドのモノマー単位、および、脂肪族ポリアミドのモノマー単位の少なくともいずれかをさらに含む共重合ポリアミドであることを特徴とする。

上記ポリアミド樹脂は、構成単位として、上記芳香族ポリアミドのモノマー単位を含み、上記芳香族ポリアミドのモノマー単位が、テトラメチレンイソフタルアミド単位、ヘキサメチレンイソフタルアミド単位、オクタメチレンテレフタルアミド単位、ノナメチレンテレフタルアミド単位、デカメチレンテレフタルアミド単位、ウンデカメチレンテレフタルアミド単位、ドデカメチレンテレフタルアミド単位、メタキシリレンアジパミド単位、またはメタキシリレンセバカミド単位であることを特徴とする。

上記ポリアミド樹脂は、構成単位として、上記脂肪族ポリアミドのモノマー単位を含み、上記脂肪族ポリアミドのモノマー単位が、カプロアミド単位、オクタンアミド単位、デカンアミド単位、ウンデカンアミド単位、ドデカンアミド単位、テトラメチレンアジパミド単位、テトラメチレンスベラミド単位、テトラメチレンセバカミド単位、テトラメチレンドデカミド単位、ヘキサメチレンアジパミド単位、ヘキサメチレンセバカミド単位、ヘキサメチレンドデカミド単位、またはデカメチレンセバカミド単位であることを特徴とする。

上記繊維状補強材は、ガラス繊維および炭素繊維から選ばれる少なくとも１つであり、上記樹脂組成物全体に対して１０質量％〜６０質量％含まれることを特徴とする。

上記樹脂組成物は、フッ素樹脂を上記樹脂組成物全体に対して５〜２５質量％含むことを特徴とする。

上記スラストワッシャは、オートマチックトランスミッション用のスラストワッシャであることを特徴とする。

上記スラストワッシャは、減速機用のスラストワッシャであることを特徴とする。

本発明のスラストワッシャは、ポリアミド樹脂をベース樹脂とし、これに繊維状補強材を配合してなる樹脂組成物の射出成形体であり、上記ポリアミド樹脂が、テレフタル酸を主成分とするジカルボン酸成分と、１，４−ブタンジアミンを主成分とするジアミン成分とからなるので、耐熱性、靱性、低摩擦性、および耐摩耗性に優れ、高耐久性かつ低トルクなスラストワッシャとなる。また、高温、高速回転となる条件下でも、溶融摩耗や変形を抑制でき、スラストワッシャが原因でトランスミッションが焼付きロックすることを防止できる。これらの結果、自動車のオートマチックトランスミッションに使用するスラストワッシャや、建設機械のトランスミッションに使用するスラストワッシャ、減速機用のスラストワッシャとして好適に利用できる。

ベース樹脂とする上記ポリアミド樹脂は、ガラス転移温度が、従来のスラストワッシャ材料として用いられているポリアミド６６樹脂（ガラス転移温度４９℃）やポリアミド４６樹脂（ガラス転移温度７８℃）に比べて高く、非常に高い耐熱性を備え、より厳しい条件下（高温、高速回転）でも溶融摩耗や変形を抑制できる。また、上記ポリアミド樹脂は、低摩擦な材料であり発熱を小さくすることができる。

上記樹脂組成物は、フッ素樹脂が上記樹脂組成物全体に対して５〜２５質量％含まれるので、より低摩擦となる。

本発明のスラストワッシャの一例を示す図である。

本発明のスラストワッシャは、樹脂組成物を射出成形してなる。樹脂材料とする樹脂組成物は、所定のポリアミド樹脂をベース樹脂とし、これに所定量の繊維状補強材（ガラス繊維または炭素繊維）を配合してなる。なお、本発明のポリアミド樹脂を、他のポリアミド樹脂と区別してポリアミドＡと記す。

ポリアミドＡは、ジカルボン酸成分とジアミン成分とからなり、各成分を構成するジカルボン酸とジアミンとを重縮合して得られる。上記ポリアミド樹脂を構成するジカルボン酸成分は、テレフタル酸を主成分とする。テレフタル酸を主成分とすることで、ポリアミド樹脂の高温剛性などに優れる。用いられるジカルボン酸成分のうち、テレフタル酸成分が６０モル％以上であることが好ましく、７５モル％以上であることがより好ましく、９０モル％以上であることがさらに好ましい。上記ポリアミド樹脂を構成するジアミン成分は、１，４−ブタンジアミンを主成分とする。１，４−ブタンジアミンを主成分とすることで、ポリアミド樹脂の耐熱性、成形性、耐薬品性、低吸水性、軽量性、力学特性などに優れる。用いられるジアミン成分のうち、１，４−ブタンジアミン成分が６０モル％以上であることが好ましく、７５モル％以上であることがより好ましく、９０モル％以上であることがさらに好ましい。

ポリアミドＡは、ジカルボン酸成分であるテレフタル酸およびジアミン成分である１，４−ブタンジアミンのみから構成されるポリアミドであってもよい。この場合、ポリアミドＡは、テトラメチレンテレフタルアミド単位のみで構成される。テトラメチレンテレフタルアミド単位は、ジカルボン酸であるテレフタル酸と、ジアミンである１，４−ブタンジアミンとが重合したＰＡ４Ｔの構成単位である。また、ポリアミドＡは、ジカルボン酸成分であるテレフタル酸およびジアミン成分である１，４−ブタンジアミンの一部を、他の共重合成分で置き換えた共重合ポリアミドとしてもよい。

以下には、ポリアミドＡが共重合ポリアミドの場合について説明する。

他の共重合成分として用いる、テレフタル酸以外のジカルボン酸成分としては、脂肪族ジカルボン酸、脂環式ジカルボン酸、芳香族ジカルボン酸、芳香環を有するジカルボン酸などが挙げられる。また、他の共重合成分として用いる、１，４−ブタンジアミン以外のジアミン成分としては、脂肪族ジアミン、脂環式ジアミン、芳香族ジアミン、芳香環を有するジアミンなどが挙げられる。これらジカルボン酸やジアミンの具体例については後述する。

ポリアミドＡは、テトラメチレンテレフタルアミド単位と、ヘキサメチレンテレフタルアミド単位を構成単位として含む共重合ポリアミドであることが好ましい。これにより、耐熱性などに一層優れる。ヘキサメチレンテレフタルアミド単位は、ジカルボン酸であるテレフタル酸と、ジアミンである１，６−ヘキサンジアミンとが重合したＰＡ６Ｔの構成単位である。以下では、便宜上、テトラメチレンテレフタルアミド単位をＰＡ４Ｔ単位、ヘキサメチレンテレフタルアミド単位をＰＡ６Ｔ単位と記す。

ポリアミドＡは、例えば、ＰＡ４Ｔ単位およびＰＡ６Ｔ単位のみで構成される２元共重合ポリアミド、ＰＡ４Ｔ単位およびＰＡ６Ｔ単位を含む３種のモノマー単位で構成される３元共重合ポリアミド、ＰＡ４Ｔ単位およびＰＡ６Ｔ単位を含む４種のモノマー単位で構成される４元共重合ポリアミドである。

ポリアミドＡが３元共重合ポリアミドまたは４元共重合ポリアミドである場合、追加の構成単位としては、ＰＡ４Ｔ単位およびＰＡ６Ｔ単位以外の芳香族ポリアミドのモノマー単位および脂肪族ポリアミドのモノマー単位の少なくともいずれかを含む。

上記芳香族ポリアミドは、分子中に芳香環を含んでいるポリアミド樹脂を意味し、芳香族ポリアミドのモノマー単位の分子中に芳香環が含まれていればよい。具体的には、モノマー単位中に、芳香族ジアミン、芳香環を有するジアミン、芳香族ジカルボン酸、および芳香環を有するジカルボン酸の少なくともいずれかから誘導される部分が含まれていればよい。芳香族ジアミンとしては、ｐ−フェニレンジアミンやｍ−フェニレンジアミン、４，４’−ジアミノジフェニルメタン、４，４’−ジアミノジフェニルスルホン、４，４’−ジアミノジフェニルエーテルなどが挙げられ、芳香環を有するジアミンとしては、ｍ−キシリレンジアミンやｐ−キシリレンジアミンなどが挙げられる。また、芳香族ジカルボン酸としては、フタル酸や、イソフタル酸、テレフタル酸、２，６−ナフタレンジカルボン酸、２，７−ナフタレンジカルボン酸、１，４−ナフタレンジカルボン酸、ジフェン酸、ジ安息香酸、４，４’−オキシジ安息香酸、ジフェニルメタン−４，４’−ジカルボン酸、ジフェニルスルホン−４，４’−ジカルボン酸、４，４’−ビフェニルジカルボン酸などが挙げられ、芳香環を有するジカルボン酸としては、１，４−フェニレンジオキシジ酢酸、１，３−フェニレンジオキシジ酢酸、ｐ−フェニレン二酢酸などが挙げられる。

上記芳香族ポリアミドのモノマー単位において、ジアミン成分とジカルボン酸成分の少なくともいずれか一方が芳香環を有していればよく、他方の重合成分は芳香環を有する必要はない。例えば、芳香環を有さない成分の原料としては、脂肪族ジアミン、脂環式ジアミン、脂肪族ジカルボン酸、脂環式ジカルボン酸などが挙げられる。

芳香環を有さないジアミンとしては、エチレンジアミン、プロピレンジアミン、１，４−ブタンジアミン、１，５−ペンタンジアミン、１，６−ヘキサンジアミン、１，８−オクタンジアミン、１，９−ノナンジアミン、１，１０−デカンジアミン、１，１１−ウンデカンジアミン、１，１２−ドデカンジアミンなどの直鎖状の脂肪族ジアミン、３−メチル−１，５−ペンタンジアミン、２−エチル−１，６−ヘキサンジアミン、２，２，４−トリメチル−１，６−ヘキサンジアミン、２，４，４−トリメチル−１，６−ヘキサンジアミン、２−メチル−１，８−オクタンジアミン、５−メチル−１，９−ノナンジアミンなどの分岐型の脂肪族ジアミン、シクロヘキサンジアミン、メチルシクロヘキサンジアミン、イソホロンジアミン、シクロペンタンジアミン、シクロオクタンジアミンなどの脂環式ジアミンが挙げられる。

芳香環を有さないジカルボン酸としては、例えば、マロン酸、ジメチルマロン酸、コハク酸、グルタル酸、アジピン酸、２−メチルアジピン酸、トリメチルアジピン酸、ピメリン酸、２，２−ジメチルグルタル酸、３，３−ジエチルコハク酸、アゼライン酸、セバシン酸、スベリン酸、ドデカン二酸などの脂肪族ジカルボン酸、１，３−シクロペンタンジカルボン酸、１，４−シクロヘキサンジカルボン酸などの脂環式ジカルボン酸が挙げられる。

以上より、芳香族ポリアミドのモノマー単位の具体例としては、テトラメチレンイソフタルアミド単位（ＰＡ４Ｉの構成単位）、ヘキサメチレンイソフタルアミド単位（ＰＡ６Ｉの構成単位）、オクタメチレンテレフタルアミド単位（ＰＡ８Ｔの構成単位）、ノナメチレンテレフタルアミド単位（ＰＡ９Ｔの構成単位）、デカメチレンテレフタルアミド単位（ＰＡ１０Ｔの構成単位）、ウンデカメチレンテレフタルアミド単位（ＰＡ１１Ｔの構成単位）、ドデカメチレンテレフタルアミド単位（ＰＡ１２Ｔの構成単位）、メタキシリレンアジパミド単位（ＰＡＭＸＤ６の構成単位）、メタキシリレンセバカミド単位（ＰＡＭＸＤ１０の構成単位）、メタキシリレンドデカミド単位（ＰＡＭＸＤ１２の構成単位）、パラキシリレンアジパミド単位（ＰＡＰＸＤ６の構成単位）、パラキシリレンセバカミド単位（ＰＡＰＸＤ１０の構成単位）、パラキシリレンドデカミド単位（ＰＡＰＸＤ１２の構成単位）などが挙げられる。

上記脂肪族ポリアミドは、分子中に芳香環を含まないポリアミドを意味し、脂肪族ジアミンと脂肪族ジカルボン酸とを重合させたポリアミド、脂肪族ジアミンと脂環式ジカルボン酸とを重合させたポリアミド、脂環式ジアミンと脂肪族ジカルボン酸とを重合させたポリアミド、脂環式ジアミンと脂環式ジカルボン酸とを重合させたポリアミド、脂肪族ラクタム及び／または脂肪族アミノカルボン酸を重合させたポリアミド、及びこれらの共重合体である。脂肪族ジアミン、脂環式ジアミン、脂肪族ジカルボン酸、脂環式ジカルボン酸としては、上述したようなジアミンやジカルボン酸を用いることができる。

脂肪族ラクタムとして、例えば、ピロリドンや、カプロラクタム、ウンデカラクタム、ラウロラクタムなどが挙げられる。脂肪族アミノカルボン酸としては、例えば、１，１１−アミノウンデカン酸などが挙げられる。

以上より、脂肪族ポリアミドのモノマー単位の具体例としては、酪酸アミド単位（ＰＡ４の構成単位）、カプロアミド単位（ＰＡ６の構成単位）、オクタンアミド単位（ＰＡ８の構成単位）、デカンアミド単位（ＰＡ１０の構成単位）、ウンデカンアミド単位（ＰＡ１１の構成単位）、ドデカンアミド単位（ＰＡ１２の構成単位）、テトラメチレンアジパミド単位（ＰＡ４６の構成単位）、テトラメチレンセバカミド単位（ＰＡ４１０の構成単位）、テトラメチレンドデカミド単位（ＰＡ４１２の構成単位）、ヘキサメチレンアジパミド単位（ＰＡ６６の構成単位）、ヘキサメチレンセバカミド単位（ＰＡ６１０の構成単位）、ヘキサメチレンドデカミド単位（ＰＡ６１２の構成単位）、デカメチレンセバカミド単位（ＰＡ１０１０の構成単位）、デカメチレンドデカミド単位（ＰＡ１０１２の構成単位）などが挙げられる。

ポリアミドＡとしては３元共重合ポリアミドが好ましく、ＰＡ４Ｔ／６Ｔ／６６、ＰＡ４Ｔ／６Ｔ／６、ＰＡ４Ｔ／６Ｔ／４１０、ＰＡ４Ｔ／６Ｔ／４６、ＰＡ４Ｔ／６Ｔ／１０Ｔがより好ましい。ここで、「／」は共重合体を示す。この場合、ＰＡ４ＴおよびＰＡ６Ｔ以外の成分のポリアミドの総量は、ポリアミドＡ全体の原料モノマーの総モル数（１００モル％）に対して、１〜３０モル％とすることが好ましく、５〜２５モル％とすることがより好ましい。ポリアミドＡを構成するジカルボン酸成分においてテレフタル酸が主成分となることで、高温剛性などに優れる。

ポリアミドＡを製造する方法としては、溶融重合法、固相重合法、塊状重合法、溶液重合法、またはこれらを組み合わせた方法等、種々の重縮合を利用することができる。これらの中で好ましくは、溶融重合と固相重合の組み合わせ、水溶液重合と固相重合の組み合わせによる方法である。

以上で説明したように、ポリアミドＡは、ＰＡ４Ｔ単位のみを構成単位とする単重合体、またはＰＡ４Ｔ単位以外の構成単位も含む共重合ポリアミドである。

ポリアミドＡの相対粘度は、特に限定されないが、スラストワッシャの成形を容易にするためには、９６質量％硫酸を溶媒とし、濃度１ｇ／ｄＬ、２５℃で測定される相対粘度を１．８以上とすることが好ましく、２．０以上とすることがより好ましい。

ポリアミドＡは、その融点が３００℃以上であることが好ましい。また、上限は特に限定されないが、成形加工性などを考慮して３２０〜３５０℃程度とすることが好ましい。融点範囲としては、３２０〜３４０℃が好ましく、３３０〜３４０℃がより好ましい。ポリアミドＡは、スラストワッシャの材料として一般に使用される他のポリアミド樹脂（ＰＡ６６樹脂（融点２６７℃）、ＰＡ４６樹脂（融点２９５℃）よりも融点が高く、耐熱性に優れる。また、ＰＡ９Ｔ樹脂（融点３０６℃）と比較しても、同等以上の耐熱性を備える。このため、高温条件下でもスラストワッシャの変形を小さくできる。なお、融点は、示差走査熱量計（ＤＳＣ）を用いて、不活性ガス雰囲気下で、上記ポリアミド樹脂を溶融状態から２０℃／分の降温速度で２５℃まで降温した後、２０℃／分の昇温速度で昇温した場合に現れる吸熱ピークの温度（Ｔｍ）として測定できる。

ポリアミドＡは、そのガラス転移温度が１２０℃以上であることが好ましい。より好ましくは１２５℃以上である。スラストワッシャの材料として一般に使用される他のポリアミド樹脂（ＰＡ６６樹脂（同４９℃）、ＰＡ４６樹脂（同７８℃）よりもガラス転移温度が高い。スラストワッシャで使用される温度が１２０℃程度なので、ガラス転移温度が１２５℃の場合、使用温度がガラス転移点以下となり、より一層のクリープ防止や耐摩耗性の効果が発揮される。なお、ガラス転移温度は、示差走査熱量計（ＤＳＣ）を用いて、不活性ガス雰囲気下で、上記ポリアミド樹脂を急冷した後、２０℃／分の昇温速度で昇温した場合に現れる階段状の吸熱ピークの中点の温度（Ｔｇ）として測定できる（ＪＩＳＫ７１２１）。

繊維状補強材としては、ガラス繊維、炭素繊維、またはこれらの混合物を用いる。ガラス繊維は、ＳｉＯ_２、Ｂ_２Ｏ_３、Ａｌ_２Ｏ_３、ＣａＯ、ＭｇＯ、Ｎａ_２Ｏ、Ｋ_２Ｏ、Ｆｅ_２Ｏ_３などを主成分とする無機ガラスから紡糸して得られる。一般に、無アルカリガラス（Ｅガラス）、含アルカリガラス（Ｃガラス、Ａガラス）などを使用できる。ポリアミドＡへの影響を考慮すれば無アルカリガラスが好ましい。無アルカリガラスは、組成物中にアルカリ成分をほとんど含んでいないホウケイ酸ガラスである。アルカリ成分がほとんど入っていないので、ポリアミドＡへの影響がほとんどなく樹脂組成物の特性が変化しないので、配合剤として優れる。ガラス繊維としては、例えば、０３ＪＡＦＴ６９２、ＭＦ０３ＭＢ１２０、ＭＦ０６ＭＢ１２０（旭ファイバーグラス社商品名）などが挙げられる。

炭素繊維は、ポリアクリロニトリル系（以下、ＰＡＮ系と略称する）、ピッチ系、レーヨン系、リグニン−ポバール系混合物など原料の種類によらないで使用できる。ピッチ系炭素繊維の例としては、クレカチョップＭ１０７Ｔ、Ｍ２０７Ｓ（呉羽化学工業社製商品名）などの商品名「クレカ」シリーズ全般が挙げられる。ＰＡＮ系炭素繊維の例としては、「ベスファイト」（東邦テナックス社製商品名）シリーズ全般が挙げられ、その具体例としては、ベスファイトＨＴＡ−ＣＭＦ−００４０−ＯＨ、ベスファイトＨＴＡ−ＣＭＦ−０１６０−ＯＨ、ベスファイトＨＴＡ−ＣＭＦ−１０００−Ｅ、ベスファイトＨＴＡ−Ｃ６−Ｅ等が挙げられる。また、「トレカ」（東レ社製商品名）シリーズ全般があり、トレカＭＬＤ−３００、トレカＭＬＤ−１０００等が挙げられる。

繊維状補強材の配合量は、樹脂組成物全体に対して１０質量％〜６０質量％であることが好ましく、２０〜５０質量％であることがより好ましい。さらに好ましくは、２５〜３５質量％である。なお、繊維状補強材としてガラス繊維と炭素繊維との混合物を用いる場合は、合計量を上記範囲内とする。繊維状補強材が１０質量％未満であると、スラストワッシャ（特にトランスミッション用）としての剛性や耐摩耗性などの機械的強度が得られないおそれがある。また、繊維状補強材が６０質量％をこえると、成形性が劣るおそれがある。

上記樹脂組成物には、より低摩擦化を図るため、フッ素樹脂を配合できる。フッ素樹脂としては、スラストワッシャの使用温度に耐える耐熱性を有するものであれば使用できる。フッ素樹脂としては、例えば、ポリテトラフルオロエチレン（ＰＴＦＥ）樹脂、テトラフルオロエチレン−パーフルオロアルキルビニルエーテル（ＰＦＡ）共重合体樹脂、テトラフルオロエチレン−ヘキサフルオロプロピレン（ＦＥＰ）共重合体樹脂、テトラフルオロエチレン−エチレン（ＥＴＦＥ）共重合体樹脂などが挙げられる。これらの中でも、低摩擦性に優れることからＰＴＦＥ樹脂が好ましい。

ＰＴＦＥ樹脂は、上記樹脂組成物中に均一に混和するために粉状の形態のものが好ましく、例えば、モールディングパウダー、ファインパウダー、または成形焼成後にγ線などの電子線照射をして粉砕したものなどであってよい。

フッ素樹脂の配合量は、樹脂組成物全体に対して５〜２５質量％とすることが好ましい。フッ素樹脂が５質量％未満であると、スラストワッシャに十分な摺動特性が付与されないおそれがある。また、フッ素樹脂が２５質量％をこえると、ポリアミドＡ本来の機械的強度が損なわれるおそれや、成形性が著しく悪くなるおそれがある。

また、上記樹脂組成物には、スラストワッシャの機能や成形性を損なわない範囲であれば、必要に応じて、他の添加剤を配合してもよい。このような添加剤として、例えば、シリカ、炭酸カルシウム、マイカ、タルク、ウォラストナイト、ガラスフレーク、クレーなどの無機添加剤が挙げられる。

上記樹脂組成物を構成する各材料を混合する手段は、特に限定されるものではなく、原料を個別に溶融混合機に供給してもよく、または予めヘンシェルミキサー、ボールミキサー、リボンブレンダーなどの汎用の混合機を用いて２種以上のものを同時に混合してもよい。混合した後、二軸混練押出し機などの溶融押出し機にて溶融混練し、混合温度は、通常３４０〜３７０℃、好ましくは３５０〜３５５℃であり、成形用ペレットを得ることができる。この成形用ペレットを用いて射出成形によりスラストワッシャを成形する。射出成形時は、樹脂温度をポリアミドＡの融点以上とし、金型温度をポリアミドＡのガラス転移温度以上（例えば、１３０〜２００℃）に保持して行なう。

本発明のスラストワッシャの樹脂材料となる樹脂組成物は、上述のとおり、テレフタル酸を主成分とするジカルボン酸成分と、１，４−ブタンジアミンを主成分とするジアミン成分とからなるポリアミドＡをマトリックスとし、所定量の繊維状補強材（ガラス繊維や炭素繊維）を配合してなるので、耐熱性が高く、高温時かつ吸水時の強度低下やクリープが小さく、耐疲労性、耐摩耗性に優れるスラストワッシャとなり、信頼性向上を図ることができる。

本発明で使用する樹脂組成物は、成形後の引張り強さが１４０ＭＰａ以上であり、好ましくは１６０ＭＰａ以上である。また、引張り弾性率が８ＧＰａ以上であり、好ましくは１０ＧＰａ以上である。引張り強さと引張り弾性率は、ＩＳＯ５２７に準拠して測定される。

本発明のスラストワッシャの一例を図１に基づいて説明する。図１（ａ）は本発明のスラストワッシャの斜視図であり、図１（ｂ）はその平面図であり、図１（ｃ）はその断面図である。図１に示すように、スラストワッシャ１は、円環平板状であり、その平面（スラストワッシャのスラスト滑り面）に溝２と、スラストワッシャの両平面を貫通する孔３が形成されている。また、スラストワッシャ１を固定するための突起４が形成されている。

オートマチックトランスミッション用のスラストワッシャ１は、相手材となるアルミニウム合金や炭素鋼との滑り接触（摺接）時にスラストワッシャまたは相手材の摩耗を抑えるために油潤滑条件下にて使用される。溝２や孔３は、この油通路となる。溝２は、スラストワッシャの少なくとも一方の面に通常２〜８本形成する。溝は、環状のスラストワッシャの軸を中心として放射状に略均等角度に配置され、内周側から外周側へかけて一様に配置されていることが好ましい。溝の断面形状としては、断面略矩形状（正方形、長方形、台形など）、スラスト滑り面を基準として溝側面が鈍角な傾斜面を有する断面溝形状、円弧状を有する断面溝形状などが挙げられる。

本発明ではスラストワッシャ１として、ガラス転移温度が高く、剛性に優れ、耐油性にも優れる上述のポリアミド樹脂をベース樹脂とする樹脂組成物の成形体を用いているため、油通路となる溝の総面積が大きくなるような場合でも、高温、高速回転条件下での変形などを抑制できる。また、靱性、低摩擦性、耐摩耗性などにも優れ、近年におけるスラストワッシャ（特にトランスミッション用）への要求に十分に対応することができる。

また、スラストワッシャ１を射出成形で成形する場合、ゲートの位置および個数は適宜設定できるが、ゲート痕や、成形時に樹脂組成物が合流する領域に形成されるウエルド部が、スラストワッシャの肉厚の薄い部分（溝や孔の部分）を回避するように設計することが好ましい。例えば、図１に示すように、ゲート位置５を、溝とその溝と隣り合うもう一方との溝との略中間部分のスラストワッシャの外周面部に１箇所設ける。このゲート位置で成形することで、ウエルド部は、スラストワッシャの中心部分を基準として、ゲート位置から相対する反対側部分の周辺近傍部分に形成される。また、外周面部に形成することで、スラスト滑り面のゲート痕による悪影響などを回避できる。さらに、本発明のスラストワッシャでは、上述のポリアミド樹脂をベース樹脂とする樹脂組成物を用いて射出成形された成形体とすることで、靱性に優れ、上記ウエルド部での割れを防止できる。

以下に実施例を挙げて本発明をさらに説明するが、本発明はこれにより何ら制限されるものではない。

実施例および比較例に用いる原材料を一括して以下に示す。なお、配合割合は全て質量％である。ジカルボン酸成分であるテレフタル酸と、ジアミン成分である１，４−ブタンジアミンを主な原料に使用したものとして、ＤＳＭ社製ＦｏｒＴｉｉやＦｏｒＴｉｉＡｃｅが市販されている。
樹脂組成物Ａ：ＰＡ４Ｔ単位を主成分とするポリアミドＡをベース樹脂とした樹脂組成物（ＤＳＭ社製ＦｏｒＴｉｉＡｃｅＭＸ５１、Ｔｇ１６０℃、Ｔｍ３３５℃、ガラス繊維３０％添加グレード）
樹脂組成物Ｂ：ＰＡ４Ｔ単位を主成分とするポリアミドＡをベース樹脂とした樹脂組成物（ＤＳＭ社製ＦｏｒＴｉｉＷＦ１１、Ｔｇ１２５℃、Ｔｍ３２５℃、ガラス繊維３５％、ＰＴＦＥ樹脂１０％添加グレード）
樹脂組成物Ｃ：ＰＡ４Ｔ単位を主成分とするポリアミドＡをベース樹脂とした樹脂組成物（ＤＳＭ社製ＦｏｒＴｉｉＡｃｅＰ１１３１Ｄ、Ｔｇ１６０℃、Ｔｍ３３５℃、繊維状補強材未添加グレード）
ＰＡ６６：東レ社製アミランＣＭ３００１
ガラス繊維（ＧＦ）：旭ファイバーグラス社製０３ＪＡＦＴ６９２（平均繊維径１０μｍ、平均繊維長３ｍｍ）

実施例１〜実施例２、比較例１〜比較例２
これらの原材料を表１に示す割合で配合し乾式混合した後、二軸溶融押出し機を用いて３５０〜３６０℃の条件で押出して造粒し、ペレットを得た。得られたペレットを射出成形機に供給して、シリンダー温度３６０〜３７０℃、射出圧力１０００ｋｇ／ｃｍ^２、金型温度１５０℃の条件で射出成形し試験片を成形した。

得られた試験片について、下記に示す（１）摩擦摩耗試験、（２）引張り試験を行ない、得られた結果を表１に示した。成形時の成形性については、いずれの試験片も問題なく成形できたため、表１の成形性は「○」と示した。

（１）摩擦摩耗試験
スラスト型摩耗試験機（自社製）を用い、面圧２ＭＰａ、滑り速度毎分１２８ｍ、相手材：ＳＵＪ２、ＭｏｂｉｌＶＥＬＯＣＩＴＥＮＯ．３（ＶＧ２）中にて運転時間５０時間で、５０時間後の摩擦係数および比摩耗量（×１０^−８（ｍｍ^３／Ｎ・ｍｍ）を求めた。

（２）引張り試験
表１に示す組成、かつ上述の成形条件で各実施例および比較例に対応するダンベル試験片を成形し、成形後に８０℃９５％ＲＨ下で３〜５時間調湿した。調湿後の試験片について、ＩＳＯ５２７−１（ＪＩＳＫ７１６１）に準拠し、引張速度５ｍｍ／ｍｉｎの条件で引張り強さ（ＭＰａ）を測定した。

実施例１〜２は、低摩擦で耐摩耗性に優れているが、比較例１〜２は、摩擦係数が高く、比摩耗量も大きな値を示した。特に、実施例２は、摩擦係数の低減効果に優れるＰＴＦＥ樹脂を添加することにより、低摩擦特性に加え、耐摩耗性、引張り強さも優れる結果となった。一方、比較例１は、ＰＡ４Ｔ単位を主成分とするポリアミドＡをベース樹脂とするものの、比摩耗量が著しく高い値を示した。

本発明のスラストワッシャは、耐熱性、靱性、低摩擦性、および耐摩耗性に優れるので、自動車や建設機械のトランスミッションや、減速機に使用するスラストワッシャとして好適に利用できる。

１スラストワッシャ
２溝
３孔
４突起
５ゲート位置

Claims

樹脂組成物の射出成形体であるスラストワッシャであって、
前記樹脂組成物は、テレフタル酸を主成分とするジカルボン酸成分と、１，４−ブタンジアミンを主成分とするジアミン成分とからなるポリアミド樹脂をベース樹脂とし、これに繊維状補強材を配合してなる組成物であることを特徴とするスラストワッシャ。
前記ポリアミド樹脂は、前記ジアミン成分として１，６−ヘキサンジアミンを含み、前記ポリアミド樹脂が、テトラメチレンテレフタルアミド単位と、ヘキサメチレンテレフタルアミド単位を構成単位として含む共重合ポリアミドであることを特徴とする請求項１記載のスラストワッシャ。
前記ポリアミド樹脂は、構成単位として、前記テトラメチレンテレフタルアミド単位および前記ヘキサメチレンテレフタルアミド単位以外の芳香族ポリアミドのモノマー単位、および、脂肪族ポリアミドのモノマー単位の少なくともいずれかをさらに含む共重合ポリアミドであることを特徴とする請求項２記載のスラストワッシャ。
前記ポリアミド樹脂は、構成単位として、前記芳香族ポリアミドのモノマー単位を含み、前記芳香族ポリアミドのモノマー単位が、テトラメチレンイソフタルアミド単位、ヘキサメチレンイソフタルアミド単位、オクタメチレンテレフタルアミド単位、ノナメチレンテレフタルアミド単位、デカメチレンテレフタルアミド単位、ウンデカメチレンテレフタルアミド単位、ドデカメチレンテレフタルアミド単位、メタキシリレンアジパミド単位、またはメタキシリレンセバカミド単位であることを特徴とする請求項３記載のスラストワッシャ。
前記ポリアミド樹脂は、構成単位として、前記脂肪族ポリアミドのモノマー単位を含み、前記脂肪族ポリアミドのモノマー単位が、カプロアミド単位、オクタンアミド単位、デカンアミド単位、ウンデカンアミド単位、ドデカンアミド単位、テトラメチレンアジパミド単位、テトラメチレンスベラミド単位、テトラメチレンセバカミド単位、テトラメチレンドデカミド単位、ヘキサメチレンアジパミド単位、ヘキサメチレンセバカミド単位、ヘキサメチレンドデカミド単位、またはデカメチレンセバカミド単位であることを特徴とする請求項３または請求項４記載のスラストワッシャ。
前記繊維状補強材は、ガラス繊維および炭素繊維から選ばれる少なくとも１つであり、前記樹脂組成物全体に対して１０質量％〜６０質量％含まれることを特徴とする請求項１から請求項５までのいずれか１項記載のスラストワッシャ。
前記樹脂組成物は、フッ素樹脂を前記樹脂組成物全体に対して５〜２５質量％含むことを特徴とする請求項１から請求項６までのいずれか１項記載のスラストワッシャ。
前記スラストワッシャは、オートマチックトランスミッション用のスラストワッシャであることを特徴とする請求項１から請求項７までのいずれか１項記載のスラストワッシャ。