JP5519267B2 - 繊維強化樹脂製歯車 - Google Patents
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Description
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。
体積樹脂含有率=Vr/V×100(%)
(1)繊維の結晶化度
広角X線回折法にて、Bruker AXS製X線回折装置(D8 DISCOVER with RAD−3a RU−300 GADDS Super Speed)を用い、Cu−Kα線での散乱強度を測定し、次式で結晶化度を計算した。
結晶化度=結晶部の散乱強度/全散乱強度×100(%)
(2)繊維の引張強度、引張弾性率
ASTM D 885に準拠して測定した。
(3)湿式不織布補強材の目付
JIS P 8124に準拠して測定した。
(4)歯車の体積樹脂含有率(維強化樹脂成形体の体積樹脂含有率)
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。なお、本実施例においては、上記繊維強化樹脂成形体に機械切削を施して歯部を成形し歯車とするため、維強化樹脂成形体の体積樹脂含有率と、歯車の体積樹脂含有率は同じである。
体積樹脂含有率=Vr/V×100(%)
(5)歯車の押し込み強度
繊維強化樹脂成形体から、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/分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(kgf)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。
(6)歯車のモータリング耐久寿命
表1に示す試験条件により樹脂製歯車を連続回転させ、樹脂製歯車が破壊するまでの時間を測定した。
紡糸用のドープは、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(共重合モル比が1:1の全芳香族ポリアミド)の濃度6重量%のNMP溶液を用いた。得られたドープを用い、孔数200ホールの紡糸口金から吐出し、エアーギャップ約10mmを介してNMP濃度30重量%の水溶液中に紡出し、その後、15槽かつ濃度勾配が10重量%〜0.001重量%の脱溶媒槽で脱溶媒した後、1.3倍に延伸させながら乾燥し、次いで、温度500℃下で10倍に延伸した後、巻き取ることにより、結晶化度が70%、単繊維繊度が10dtexの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を得た。
この湿式不織布を、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、金型を約200℃にして、真空減圧下、特公昭63−241029号公報に記載の方法に従い製造された架橋ポリアミノアミド樹脂を注入して、補強材である湿式不織布に樹脂を含浸させた後、樹脂を硬化させ、体積繊維含有率が50%の繊維強化樹脂成形体を作製した。この繊維強化樹脂成形体に機械切削を施すことにより、歯車の歯部を作製して、繊維強化樹脂製歯車を得た。結果を表2に示す。
繊維Aの物性、繊維補強材中の各繊維およびフィブリッドの含有量を表1に記載するように調整した。比較例1、2では、延伸倍率を10倍から5倍に変更し、比較例3では、脱溶媒した後に延伸せず乾燥を行った。それぞれの実施例、比較例において、単繊維繊度は、口金からのポリマー吐出量を増減することによって、表2に示す単繊維繊度に調整した。また、実施例8、9では、コポリパラフェニレン・3,4’−オキシジフェニレン・テレフタルアミドからなる単繊維繊度1.6dtex、カット長:3mmの短繊維(繊維C)(帝人テクノプロダクツ(株)製「テクノーラ」)を、繊維A、繊維B、フィブリットと同時に、パルパーに投入し、繊維補強材を得た。これ以外は、実施例1と同様に実施して、繊維強化樹脂製歯車を得た。結果を表2に示す。
Claims (8)
- 繊維補強材と樹脂からなる繊維強化樹脂製歯車であって、該繊維補強材が、単繊維繊度が10〜45dtex、結晶化度が55〜70%のパラ型芳香族ポリアミド繊維を、該繊維補強材の全重量に対して3〜60重量%含むことを特徴とする繊維強化樹脂製歯車。
- パラ型芳香族ポリアミド繊維の引張強度が2000MPa以上、引張弾性率が51〜150GPaである請求項1に記載の繊維強化樹脂製歯車。
- パラ型芳香族ポリアミド繊維が、ポリパラフェニレンテレフタルアミドからなる繊維、または、コポリパラフェニレン・3,4’−オキシジフェニレン・テレフタルアミドからなる繊維である請求項1または2に記載の繊維強化樹脂製歯車。
- 繊維補強材が、不織布である請求項1〜3のいずれかに記載の繊維強化樹脂製歯車。
- 繊維補強材が、単繊維繊度が0.1dtex以上10dtex未満、熱分解開始温度が350℃以上の繊維を含む請求項1〜4のいずれかに記載の繊維強化樹脂製歯車。
- 単繊維繊度が0.1dtex以上10dtex未満、熱分解開始温度が350℃以上の繊維が、芳香族ポリアミド繊維である請求項5記載の繊維強化樹脂製歯車。
- 繊維補強材が、有機高分子のフィブリッドを、該繊維補強材の全重量に対して1〜30重量%含む請求項1〜6のいずれかに記載の繊維強化樹脂歯車。
- パラ型全芳香族ポリアミド繊維の繊維長が1〜12mmである請求項1〜7のいずれかに記載の繊維強化樹脂歯車。
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