JP5050201B2

JP5050201B2 - ポリアセタール樹脂コンポジット材、ポリアセタール樹脂コンポジット材からなる平面カム、及びその平面カムの製造方法

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Publication number: JP5050201B2
Application number: JP2007028678A
Authority: JP
Inventors: 正樹花岡; 敏夫森; 星武宋; 公一杉本; 武目黒
Original assignee: Shinshu University NUC
Current assignee: Shinshu University NUC
Priority date: 2007-02-08
Filing date: 2007-02-08
Publication date: 2012-10-17
Anticipated expiration: 2027-02-08
Also published as: JP2008189891A

Description

本発明は、ポリアセタール樹脂コンポジット材、ポリアセタール樹脂コンポジット材からなる平面カム、及びポリアセタール樹脂コンポジット材を用いた平面カムの製造方法に関するものである。

従来、ポリアセタールコンポジット材としては、ポリアセタール樹脂にガラス球を含有させたもの、ポリアセタール樹脂にカーボンナノファイバーを含有させたものがある。（特表２００１−５２５５１６号公報、及び特開２００５−１４３９４１号公報参照。）
特表２００１−５２５５１６号公報（〔請求項１２〕、〔請求項１３〕〔００２２〕、〔００２３〕、及び図２）特開２００５−１４３９４１号公報（〔請求項２〕、〔請求項４〕、及び表１、表２〕

しかしながら、上記の従来技術は、ポリアセタール樹脂の低摩擦係数を生かしながら、高強度のポリアセタール樹脂コンポジット材を提供するものであるが、例えば、シビアーな（ばらつきの少ない）寸法精度が要求され、かつ、低摩擦で、高強度が要求される平面カムなどの材質としては、満足の得られるものではない。

そこで、本発明は上述した点に鑑み、シビアーな（ばらつきの少ない）寸法精度が得られ、かつ、低摩擦、高強度のポリアセタール樹脂コンポジット材、及び該ポリアセタール樹脂コンポジット材を用いた平面カムを提供することを目的とするものである。

上記の課題を解決するため、本発明のポリアセタール樹脂コンポジット材は、ポリアセタール樹脂（ＰＯＭ）に、ガラスボール及びカーボンナノファイバーを含有させたことを特徴とする。

上記の本発明のポリアセタール樹脂コンポジット材は、ポリアセタール樹脂に、ガラスボールとカーボンナノファイバーを含有させることにより、寸法精度が優れ、低摩擦、高強度のポリアセタール樹脂コンポジット材が得られるものである。

更に、本発明のポリアセタール樹脂コンポジット材からなる平面カムは、回転軸を有する平面カムの回転軸中心に対して、Ｘ（−）方向、Ｙ（＋）方向、及びＹ（−）方向での外形形状の最大値が全て同一寸法である平面カムの材質が請求項１に記載のポリアセタール樹脂コンポジット材であることを特徴とする。
上記の平面カムの回転軸中心に対して、Ｘ（−）軸方向、Ｙ（＋）方向、及びＹ（−）方向での外形形状の最大値が全て同一寸法である平面カムにおいて、本発明のポリアセタール樹脂コンポジット材を用いることにより寸法精度の優れたものが得られることは非常に有用であり、併せて、低摩擦。高強度の平面カムが得られる。

更に、本発明のポリアセタール樹脂コンポジット材を用いた平面カムの製造方法は、回転軸を有する平面カムの回転軸中心に対して、Ｘ（−）方向、Ｙ（＋）方向、及びＹ（−）方向での外形形状の最大値が全て同一寸法である平面カムを請求１に記載のポリアセタール樹脂コンポジット材を用いた射出成形法で造られたことを特徴とする。
上記の本発明のポリアセタール樹脂コンポジット材を用いた平面カムの製造方法は、平面カムが本発明の該ポリアセタールコンポジット材を用いているので、射出成形法で寸法精度の優れたものが得られ、安価な平面カムの提供が可能となる。

以下、本発明の実施例について説明する。

（実施例１）
図１（ａ）、（ｂ）は、平面カムを示すものであり、（ａ）は平面図、（ｂ）は（ａ）のＡ−Ａ断面図を示すものである。図１の平面カム１は回転軸中心Ｔ２に対して、Ｘ（−）寸法、Ｙ（−）寸法、Ｙ（＋）寸法が同一である平面カム１である。したがって、平面カム１の特性上、Ｘ（−）寸法、Ｙ（−）寸法、Ｙ（＋）寸法を精度良く、ばらつきの少ないものでなければならない。また、上記の平面カム１は、Ｘ（−）寸法は３ｍｍ程度、厚みも極薄寸法が０．５ｍｍと小型、肉厚が薄い部品であり、耐摩耗性に優れ、高強度であり、摩擦係数が少ないことが要求される。

上記の平面カム１を、本発明のポリアセタール樹脂にガラスボールとカーボンナノファイバーを含有させたポリアセタール樹脂コンポジット材を用いて射出成形法で作成した寸法バラツキを図２に示す。
図２に用いた本発明のポリアセタールコンポジット材の組成は、
ポリアセタール樹脂（ＰＯＭ、ポリプラスチック社製ジュラコンＭ９０−４４（コンポジット材の主原料として用いられているもの、粒径５００μｍ程度に粉砕したもの）７５％、ガラスボール（ＧＢ、ユニチカ製 UBS-0010E球径）２０％、カーボンナノファイバー（昭和電工製ＶＧＣＦ、長さ10μｍ、径１５０ｎｍ）５％のものを、一般に用いられている２軸押し出し混練機で混練し、ペレット状に加工したものを射出成形用の原料とした。

図２のグラフから明らかなように、Ｘ（−）寸法、Ｙ（−）寸法、及びＹ（＋）のばらつきが±２μｍに入っている。
このように、本名発明のポリアセタール樹脂コンポジット材は、寸法公差が±２μｍに要求される成形品、例えば、図1（ａ）、（ｂ）に示す小型・薄型の平面カムには有用となる。

比較のために、
ア．ＰＯＭ（OL１０オイル含有単独樹脂成形品用）１００％
イ．ＰＯＭ（Ｍ９０−４４）９５％
ＶＧＣＦ５％
ウ．ＰＯＭ（Ｍ９０−４４）８０％
ＧＢ（ガラスボール）２０％
の３種類の材料を用いて、図１に示す平面カム１を射出成形法で造り、寸法のバラツキを測定した結果を、それぞれ、図３（ａ）、（ｂ）、（ｃ）に示す。
なお、上記の材料のＰＯＭ（Ｍ９０−４４）、ＶＧＣＦ、及びＧＢ（ガラスボール）は、図２示したものと同一のものを用いた。

図３（ａ）、（ｂ）、及び（ｃ）グラフから明らかのように、寸法のバラツキは±６μｍと大きく、図２に示す、本発明のポリアセタール樹脂にガラスボール、カーボンナノファイバーを含有したポリアセタール樹脂コンポジット材と比べて３倍程度大きくばらついてしまう。

次に、本発明のポリアセタール樹脂にガラスボールとカーボンナノファイバーを含有させたポリアセタール樹脂コンポジット材のＰＯＭ（Ｍ９０−４４）７５％＋ＧＢ（ガラスボール）２０％＋ＶＧＣＦ５％（図４、５、及び６に示すＰＯＭ＋ＧＢ２０+ＶＧＣＦ５に相当する）のヤング率、硬さ（ＨＲＭ）、及び摩擦係数を測定した結果を、比較例として、ア.ＰＯＭ（ＯＬ１０）１００％
（図４、５、及び６に示すＰＯＭ−ＯＬに相当する）、イ.ＰＯＭ（Ｍ９０−４４）９５％＋ＶＧＣＦ５％（図４、５、及び６に示すＰＯＭ+ＶＧＣＦ５に相当する）、ウ.ＰＯＭ（Ｍ９０−４４）８０％＋ＧＢ（ガラスボール）２０％（図４、５、及び６に示すＰＯＭ+ＧＢ２０に相当する）の材料とともに図４、図５、及び図６にそれぞれ示す。

上記の、図４、図５、及び図５に示すヤング率、硬さ（ＨＲＭ）、摩擦係数のそれぞれの試験方法は下記に示す。
・ヤング率；JIS K 7164 に基づく
・硬さ（ＨＲＭ）；JIS-K7020 に基づく
（スケール：M（HRM）、圧子径：6.35ｍｍ、基準荷重：98.07N（10kgf）、試験荷重：980.7Ｎ（100 kgf）
・摩擦係数；
（1）相手材：SUS304、φ6、Ra：1μｍ
（2）試験表面：＃2000仕上げ、Ra：6〜8μｍ
（3）試験条件：押し付け力：10（N）、無潤滑、滑り距離：30mm×200回、計1000mm、送り速度：0.5mm/sec

上記の図４、５、及び６の測定結果から明らかのように、本発明のア.POM75％+GB20％+VGCF5％のポリアセタール樹脂コンポジット材は、比較例の材料と比べて、ヤング率、硬さ（HRM）が一番優れ、摩擦係数では劣るが、エンジニアリングプラスチックの中でも優れているＰＯＭ（ＯＬ１０）と同等の特性が得られている。

以上の如く、本発明のポリアセタール樹脂コンボジット材は、平面カムの材料として、ポリアセタール樹脂よりも、寸法精度の優れたものが得られ、また、機械的強度（ヤング率、硬さ）も優れ、摩擦係数もポリアセタール樹脂の同等の性能が得られるものである。本発明による平面カム１は、例えば、動物（マウス）実験用マイクロポンプに必要不可欠な平面カムとして、非常に有用となるものである。

本発明のポリアセタール樹脂コンポジット材、ポリアセタール樹脂コンポジット材からなる平面カム、及びポリアセタール樹脂コンポジット材を用いた平面カムの製造方法は、上記の如く、ポリアセタール樹脂よりも、寸法精度、機械的強度（ヤング率、硬さ）に優れ、摩擦係数はポリアセタール樹脂と同等であり、マイクロポンプの部品として必要不可欠である平面カムの材料として有用なものであり、上記の平面カムだけでなく、寸法精度が要求され、かつ機械的強度が必要とされる部品の材料として寄与するところ大である。

（ａ）は平面カムの平面図を、（ｂ）は（ａ）のＸ−Ｘ断面図を示したものである。は、本発明のポリアセタール樹脂コンポジット材（POM75％+GB20％+VGCF5％）を用いて、図１に示す平面カムを射出成形法で造ったものの寸法バラツキの測定結果を示す。（ａ）、（ｂ）、及び（ｃ）は、比較例の材料として、ア.POM-OL10、イ.POM95％+VGCF5％、ウ.POM80％+GB20％を用いた場合の、図１に示す平面カムを射出成形法で造ったものの寸法バラツキの測定結果を示す。は、本発明のポリアセタール樹脂コンポジット材のPOM（M90-44）75％+GB20％+VGCF5％、及び比較例の樹脂であるア.POM-OL10、イ.POM（M90-44）95％+VGCF5％、ウ.POM（M90-44）80％+GB20％の、ヤング率を測定した結果を示すものである。は、本発明のポリアセタール樹脂コンポジット材のPOM（M90-44）75％+GB20％+VGCF5％、及び比較例の樹脂であるア.POM-OL10、イ.POM（M90-44）95％+VGCF5％、ウ.POM（M90-44）80％+GB20％の、硬さ（HRM）を測定した結果を示すものである。は、本発明のポリアセタール樹脂コンポジット材のPOM（M90-44）75％+GB20％+VGCF5％、及び比較例の樹脂であるア.POM-OL10、イ.POM（M90-44）95％+VGCF5％、ウ.POM（M90-44）80％+GB20％の、摩擦係数を測定した結果を示すものである。

符号の説明

1 平面カム
2 平面カムの回転軸中心Ｔ

Claims

ポリアセタール樹脂（ＰＯＭ）に、ガラスボール及びカーボンナノファイバーを含有させたポリアセタール樹脂コンポジット材であって、その構成中において、ガラスボールの含有率が２０％であり、カーボンナノファイバーの含有率が５％であることを特徴とするポリアセタール樹脂コンポジット材。
回転軸を有する平面カムの回転軸中心に対して、Ｘ（−）方向、Ｙ（＋）方向、及びＹ（−）方向での外形形状の最大値が全て同一寸法であるカムの材質が、ポリアセタール樹脂（ＰＯＭ）に、ガラスボール及びカーボンナノファイバーを含有させたポリアセタール樹脂コンポジット材であることを特徴とするポリアセタール樹脂コンポジット材からなる平面カム。
回転軸を有する平面カムの回転軸中心に対して、Ｘ（−）方向、Ｙ（＋）方向、及びＹ（−）方向での外形形状の最大値が全て同一寸法である平面カムを、ポリアセタール樹脂（ＰＯＭ）に、ガラスボール及びカーボンナノファイバーを含有させたポリアセタール樹脂コンポジット材を用いた射出成形法で造られたことを特徴とするポリアセタール樹脂コンポジット材を用いた平面カムの製造方法。