JP4878512B2 - 繊維強化熱可塑性樹脂製歯車 - Google Patents
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Description
ガラス繊維は表面処理されたもので、径7μの繊維が24000本の連続繊維束を使用した。連続繊維の通路を波状に加工したクロスヘッドを通して、ガラス繊維ロービングを引きながら、ナイロン66樹脂をクロスヘッドに接続された押出機から供給して、溶融状態(320℃)でガラス繊維に含浸させた後、賦形ダイを通してストランドとして引取り、冷却後、細断し、ガラス繊維含有量40重量%、長さ11mmのペレットを得た。
ガラス繊維は表面処理されたもので、径7μの繊維が24000本の連続繊維束を使用した。含浸する樹脂はポリプロピレンと酸変性ポリプロピレン(マレイン酸1.0重量%変性)を重量比95:5で混合したもの(樹脂全体に対する酸変性量0.05重量%)を使用した。
玄武岩繊維は、径13μmの繊維が3720本の単位でγ―アミノプロピルトリアルコキシシラン(1重量%水溶液を使用)により表面処理をされたものを使用した。含浸する樹脂はポリプロピレンと酸変性ポリプロピレン(マレイン酸1.0重量%変性)を重量比95:5で混合したもの(樹脂全体に対する酸変性量0.05重量%)を使用した。
(射出成形)
装置:(株)日本製鋼所製、J−150EII
(荷重試験)
試験装置:島津精密万能試験機 オートグラフAG−2000G(島津製作所株式会社製)
試験速度:3mm/min
荷重の試験の状態は図1に示した。
(繊維長測定方法;重量平均繊維長)
成形品から約5gの試料を切出し、650℃で灰化して繊維を取り出す。取り出した繊維の一部(約1000本)から重量平均繊維長を求めた。
(繊維の配向評価)
製作された歯車の歯の部分を繊維配向と直角に切断した試験片を650℃の電気炉で3時間焼成し、目視にて判定した。
製造例1で作成したガラス繊維含有量40重量%、長さ11mmのナイロン66樹脂ペレットを原料として、シリンダー温度320〜340℃、金型温度80℃に設定した射出成形機((株)日本製鋼所製、J−150EII)にて、外径(歯先から歯先までの外径)120mm、厚み15mm、歯数12の歯車(図2記載)をセンター部分に2箇所のゲートから射出成形した。歯先には樹脂だめそれぞれ12箇所設定された金型を使用して、成形後の成形品は図3に示した歯先(歯の体積は約3000mm3で、樹脂だめの容量は歯の体積の30%である1000mm3とした。ただし、窪みはないものである。)となり、成形品を冷却後に樹脂だめ部分は削除研磨してテスト使用した。
製造例1で作成したガラス繊維含有量40重量%、長さ11mmのナイロン66樹脂ペレットを原料として、シリンダー温度320〜340℃、金型温度80℃に設定した射出成形機((株)日本製鋼所製、J−150EII)にて、外径(歯先から歯先までの外径)120mm、厚み15mm、歯数12の歯車(図2記載)をセンター部分に2箇所のゲートから射出成形した。歯の部分は窪みが成形されるように凸部分が設定された金型を使用して、成形後の成形品は図4に示したように歯先部分にそれぞれ窪み部分を持った歯先となり、歯及び窪みの大きさは面積で53mm2であり、歯の部分の面積(210mm2)の25%であった。窪みの深さは概ね均一で2.5mmであった。
製造例2で作成したガラス繊維含有量40重量%、長さ11mmのポリプロピレン樹脂ペレットを原料として、射出成形機のシリンダー温度を280〜300℃とした以外は実施例2と同様にして実施して、歯先に窪みを有する歯車を得た。
実施例4
製造例3で作成した玄武岩繊維含有量40重量%、長さ11mmのポリプロピレン樹脂ペレットを原料として、射出成形機のシリンダー温度を280〜300℃とした以外は実施例2と同様にして実施して、歯先に窪みを有する歯車を得た。
比較例1
樹脂だめや歯の部分の窪みもない金型を使用した以外は、実施例1と同様な操作を実施した。
比較例2
樹脂だめや歯の部分の窪みもない金型を使用した以外は、実施例3と同様な操作を実施した。
比較例3
樹脂だめや歯の部分の窪みもない金型を使用した以外は、実施例4と同様な操作を実施した。
(耐久試験)
テストは歯車の耐久性を評価できるように、既存コンベアーの金属歯車の1つを前記実施例及び比較例で得られた樹脂製歯車に交換して3日間の連続運転を実施した後に歯車の状態を目視により評価した。実施例で得られた歯車は何れも損傷は見られなかったが、比較例の歯車は何れも歯の部分に数箇所の亀裂が生じていた。
また、実施例1、2、3、4で得られた歯車の樹脂に含まれる繊維長を測定した結果は表1に示した。
(機械物性評価)
それぞれの実施例、比較例で得られた歯車を図4に示したような荷重評価試験を実施した結果を表1に示した。
2 歯車の1部分の歯を荷重測定のために削除したもの
3 樹脂だめを有する射出成形後の歯車の部分図
4 窪みの立面図
5 窪みの側面図
Claims (4)
- 歯の部分において重量平均繊維長が0.5mm以上である強化繊維が配向している、強化繊維を含む熱可塑性樹脂ペレットが射出成形された繊維強化熱可塑性樹脂製歯車であって、
前記繊維強化熱可塑性樹脂製歯車が歯の片面の中央部分に窪みを有するものであり、
前記窪みが、歯の面積に対して5〜40%の範囲で、かつ深さが歯の厚みの2〜60%の範囲に形成されたものであり、
前記窪みが形成されるように凸部分が設けられ、かつ歯車の全ての歯の先端に樹脂だめを設けた金型に強化繊維を含む熱可塑性樹脂ペレットが射出成形されたものである、繊維強化熱可塑性樹脂製歯車。 - 歯の部分において重量平均繊維長が0.5mm以上である強化繊維が配向している、強化繊維を含む熱可塑性樹脂ペレットが射出成形された繊維強化熱可塑性樹脂製歯車であって、
前記繊維強化熱可塑性樹脂製歯車が歯の両面の中央部分に窪みを有するものであり、
前記両面の窪みのそれぞれが、歯の面積に対して5〜40%の範囲で、かつ深さが歯の厚みの1〜30%の範囲に形成されたものであり、
前記窪みが形成されるように凸部分が設けられ、かつ歯車の全ての歯の先端に樹脂だめを設けた金型に強化繊維を含む熱可塑性樹脂ペレットが射出成形されたものである、繊維強化熱可塑性樹脂製歯車。 - 長繊維強化熱可塑性樹脂ペレットが、強化繊維としてガラス繊維、玄武岩繊維又は炭素繊維から選ばれた少なくとも1つの繊維を含むものであり、熱可塑性樹脂としてポリアミド樹脂、ポリオレフィン樹脂又はポリウレタン樹脂から選ばれた少なくとも1つの樹脂を含むものであり、長さ3〜50mmの強化繊維が長さ方向に配列し、繊維含量が5重量%以上、70重量%未満のものである請求項1又は2記載の繊維強化熱可塑性樹脂製歯車。
- 請求項1又は2記載の繊維強化熱可塑性樹脂製歯車の製造方法であって、
前記窪みが形成されるように凸部分が設けられ、かつ歯車の全ての歯の先端に樹脂だめを設けた金型に強化繊維を含む熱可塑性樹脂ペレットを射出成形する工程と、
射出成形後、金型から成型物を取り出し、樹脂だめに相当する部分を研磨除去する工程を有している、繊維強化熱可塑性樹脂製歯車の製造方法。
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