JP7296722B2

JP7296722B2 - 熱可塑性樹脂組成物及びその製造方法並びにギヤ

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Publication number: JP7296722B2
Application number: JP2018245409A
Authority: JP
Inventors: 之欣附田; 太平坪根; 栄治田村
Original assignee: 出光ファインコンポジット株式会社
Priority date: 2018-12-27
Filing date: 2018-12-27
Publication date: 2023-06-23
Anticipated expiration: 2038-12-27
Also published as: JP2020105362A

Description

本発明は、熱可塑性樹脂組成物及びその製造方法並びにギヤに関する。

近年、機械の軽量化の要求から、種々の産業分野で金属材料を代替し得る樹脂組成物が求められている。

特許文献１には、マトリックスとして合成樹脂を４０～７０ｖｏｌ％、補強繊維として芳香族ポリアミド繊維を３～２０ｖｏｌ％、固体潤滑剤として４フッ化エチレン樹脂を５～３０ｖｏｌ％含み、リン酸塩を１０～３０ｖｏｌ％、炭酸塩を１～３０ｖｏｌ％含み、かつリン酸塩と炭酸塩の比率は１：０．１～１とすることにより構成される摺動部材組成物が開示されている（請求項１）。

特開平５－７８６８７号公報

減速機内の減速機構に用いられるギヤやその周辺部材には、優れた曲げ強さと耐摩耗性が求められるが、従来の樹脂組成物では、得られる成形体が、曲げ強さと耐摩耗性を両立することが困難であった。

本発明の目的は、高い曲げ強さを有し、かつ耐摩耗性に優れるギヤを形成可能な熱可塑性樹脂組成物を提供することである。

本発明によれば、以下の熱可塑性樹脂組成物等が提供される。
１．５０質量％以上９０質量％以下の芳香族ポリアミド系樹脂（Ａ）と、１質量％以上３０質量％以下のパラ系アラミド繊維（Ｂ）とを含む、熱可塑性樹脂組成物。
２．前記パラ系アラミド繊維（Ｂ）がサイジング剤を含み、前記サイジング剤がポリウレタンである、前記１に記載の熱可塑性樹脂組成物。
３．ポリウレタンをさらに含む、前記１に記載の熱可塑性樹脂組成物。
４．前記芳香族ポリアミド系樹脂（Ａ）が半芳香族ポリアミド樹脂である、前記１～３のいずれかに記載の熱可塑性樹脂組成物。
５．前記芳香族ポリアミド系樹脂（Ａ）がポリデカメチレンテレフタルアミドである、前記１～４のいずれかに記載の熱可塑性樹脂組成物。
６．１質量％以上３０質量％以下のポリテトラフルオロエチレン（Ｃ）をさらに含む、前記１～５のいずれかに記載の熱可塑性樹脂組成物。
７．前記ポリテトラフルオロエチレン（Ｃ）の数平均分子量が１，０００，０００以上である、前記６に記載の熱可塑性樹脂組成物。
８．１質量％以上３０質量％以下のカーボンファイバー（Ｄ）をさらに含む、前記１～７のいずれかに記載の熱可塑性樹脂組成物。
９．前記パラ系アラミド繊維（Ｂ）の平均繊維長が０．１ｍｍ以上１０ｍｍ以下である、前記１～８のいずれかに記載の熱可塑性樹脂組成物。
１０．前記１～９のいずれかに記載の熱可塑性樹脂組成物を用いて製造された、ギヤ。
１１．曲げ強さが１１０ＭＰａ以上である、前記１０に記載のギヤ。
１２．５０質量％以上９０質量％以下の芳香族ポリアミド系樹脂（Ａ）と、１質量％以上３０質量％以下のパラ系アラミド繊維（Ｂ）とを含む熱可塑性樹脂組成物を製造する、熱可塑性樹脂組成物の製造方法であって、前記芳香族ポリアミド系樹脂（Ａ）と前記パラ系アラミド繊維（Ｂ）とを混練する混練工程を含む、熱可塑性樹脂組成物の製造方法。
１３．前記混練工程に供される前記パラ系アラミド繊維（Ｂ）の平均繊維長が０．１ｍｍ以上１０ｍｍ以下である、前記１２に記載の熱可塑性樹脂組成物の製造方法。

本発明によれば、高い曲げ強さを有し、かつ耐摩耗性に優れるギヤを形成可能な熱可塑性樹脂組成物が提供できる。

以下に、本発明を実施するための形態について説明する。

［熱可塑性樹脂組成物］
本発明の一実施形態に係る熱可塑性樹脂組成物は、５０質量％以上９０質量％以下の芳香族ポリアミド系樹脂（Ａ）と、１質量％以上３０質量％以下のパラ系アラミド繊維（Ｂ）とを含むことを特徴とする。

本実施形態に係る熱可塑性樹脂組成物によれば、高い曲げ強さを有し、かつ耐摩耗性に優れるギヤを形成できる効果が得られる。

本発明者らは、固体潤滑剤として一般的に用いられるポリテトラフルオロエチレン（略称「ＰＴＦＥ」）は、芳香族ポリアミド系樹脂（Ａ）及びパラ系アラミド繊維（Ｂ）を含む樹脂組成物の耐摩耗性を向上させるものの、曲げ強さを低下させることを見出した。本実施形態に係る熱可塑性樹脂組成物によれば、ポリテトラフルオロエチレン（Ｃ）の多量配合に依拠することなく、芳香族ポリアミド系樹脂（Ａ）とパラ系アラミド繊維（Ｂ）との組み合わせによって、優れた耐摩耗性が発揮される。そのため、ポリテトラフルオロエチレン（Ｃ）の配合を少量に抑える、あるいはポリテトラフルオロエチレン（Ｃ）の配合を省略することによって、ギヤに求められる曲げ強さをさらに向上できる。

（芳香族ポリアミド系樹脂（Ａ））
芳香族ポリアミド系樹脂（Ａ）は、熱可塑性樹脂組成物の総量に対して、５０質量％以上９０質量％以下の割合で配合される。芳香族ポリアミド系樹脂（Ａ）の配合量が９０質量％を超えると、耐摩耗性が損なわれるおそれがある。また、芳香族ポリアミド系樹脂（Ａ）の配合量が５０質量％に満たないと、曲げ強さが損なわれるおそれがある。芳香族ポリアミド系樹脂（Ａ）の配合量は、耐摩耗性をさらに向上する観点では、８８質量％以下、８５質量％以下、８３質量％以下、８０質量％以下、さらには７８質量％以下であってもよい。また、芳香族ポリアミド系樹脂（Ａ）の配合量は、曲げ強さをさらに向上する観点では、５５質量％以上、６０質量％以上、６３質量％以上、６５質量％以上、６８質量％以上、７０質量％以上、さらには７３質量％以上であってもよい。

本明細書において、「芳香族ポリアミド系樹脂」とは、芳香族環（例えばベンゼン環）を有するポリアミド樹脂を意味する。そのような芳香族ポリアミド系樹脂（Ａ）として、例えば、半芳香族ポリアミド樹脂、全芳香族ポリアミド樹脂等が挙げられる。半芳香族ポリアミド樹脂とは、芳香族環骨格と脂肪族骨格とを有するポリアミド樹脂であり、例えば、芳香族ジカルボン酸と脂肪族ジアミンとを原料として合成することができる。一方、全芳香族ポリアミド樹脂とは、脂肪族骨格を有さず、芳香族環骨格によって構成されるポリアミド樹脂であり、例えば、芳香族ジカルボン酸と芳香族ジアミンとを原料として合成することができる。これらの中でも半芳香族ポリアミド樹脂が好ましい。

半芳香族ポリアミド樹脂としては、例えば、ポリアミド４Ｔ（Ｔ：テレフタル酸、以下同様。）、ポリアミド４Ｉ（Ｉ：イソフタル酸、以下同様。）、ポリアミド６Ｉ、ポリアミド７Ｔ、ポリアミド８Ｔ、ポリアミド９Ｔ、ポリアミド１０Ｔ（ポリデカメチレンテレフタルアミド；略称「ＰＡ１０Ｔ」）、ポリアミド１１Ｔ、ポリアミド１２Ｔ、ポリアミドＭＸＤ６（ＭＸＤ：メタキシリレンジアミン）等が挙げられ、これらの中でもＰＡ１０Ｔが好ましい。ＰＡ１０Ｔは、リニアな構造を有することによって、優れた曲げ強さと耐摩耗性を実現し、低吸水性による優れた寸法安定性を実現し、また特にギヤ等への適用に好適な高い靭性を実現する。

（パラ系アラミド繊維（Ｂ））
本実施形態に係る熱可塑性樹脂組成物は、アラミド繊維として、パラ系アラミド繊維（Ｂ）を含有する。パラ系アラミド繊維（Ｂ）を用いることによって、例えばメタ系アラミド繊維を用いる場合と比較して、高い引張強さと高い引張弾性率を有しているため、曲げ強さを顕著に向上できる効果が得られる。

パラ系アラミド繊維（Ｂ）を構成するポリマーは、ポリマー中の繰り返し単位の一例を示す下記構造式（１）に例示されるように、主鎖中に芳香族環を有する全芳香族ポリアミドであり、芳香族環上の２つの結合手はパラ位である。

パラ系アラミド繊維（Ｂ）を構成するポリマーとして、例えば、ポリ－ｐ－フェニレンテレフタルアミド、コポリパラフェニレン・３，４’－オキシジフェニレン・テレフタルアミド等が好適であり、ポリパラフェニレン・３，４’－オキシジフェニレン・テレフタルアミドが特に好ましい。

一方、メタ系アラミド繊維を構成するポリマーは、ポリマー中の繰り返し単位の一例を示す下記構造式（２）に例示されるように、芳香族環上の２つの結合手はメタ位であるため、パラ系アラミド繊維（Ｂ）とは区別される。

パラ系アラミド繊維（Ｂ）は、熱可塑性樹脂組成物の総量に対して、１質量％以上３０質量％以下の割合で配合される。パラ系アラミド繊維（Ｂ）の配合量が３０質量％を超えると、ペレット化に際して、ストランドの形状悪化や高剛性化により、ストランドのカットが困難になるおそれがある。その結果、ペレット加工性が損なわれ、生産性が損なわれるおそれがある。また、パラ系アラミド繊維（Ｂ）の配合量が１質量％に満たないと、摺動性が損なわれるおそれがある。パラ系アラミド繊維（Ｂ）の配合量は、ペレット加工性をさらに向上する観点では、２８質量％以下、２５％質量以下、２３質量％以下、２０質量％以下、さらには１８質量％以下であってもよい。また、パラ系アラミド繊維（Ｂ）の配合量は、摺動性をさらに向上する観点では、３質量％以上、５質量％以上、８質量％以上、１０質量％以上、さらには１２質量％以上であってもよい。

パラ系アラミド繊維（Ｂ）は、サイジング剤を含むことが好ましい。サイジング剤は、熱硬化性樹脂又は熱可塑性樹脂によって構成され、パラ系アラミド繊維（Ｂ）に集束性を付与する目的で用いられる。例えば、複数本のパラ系アラミド繊維（Ｂ）にサイジング剤を付与して集束させた後、集束させた複数本のパラ系アラミド繊維（Ｂ）を所定の繊維長にカットすることによって、サイジング剤を含むパラ系アラミド繊維（Ｂ）を調製することができる。サイジング剤は、パラ系アラミド繊維（Ｂ）の構成要素として熱可塑性樹脂中に持ち込まれ得る。従って、パラ系アラミド繊維（Ｂ）がサイジング剤を含む場合、上述したパラ系アラミド繊維（Ｂ）の配合量は、サイジング剤を含む値である。サイジング剤を含むパラ系アラミド繊維（Ｂ）の総量に対するサイジング剤の割合は、適宜設定可能であり、例えば、４０質量％以下、３０質量％以下、２０質量％以下、さらには１５質量％以下であり得る。サイジング剤を用いる態様において、サイジング剤の割合の下限は格別限定されないが、例えば、１質量％以上であり得る。熱可塑性樹脂中又はギヤ中のサイジング剤は、赤外吸収分光法（ＩＲ）によって検出できる。

サイジング剤を構成する熱硬化性樹脂又は熱可塑性樹脂は格別限定されず、例えば、ポリウレタン、ポリエーテルサルフォン（略称「ＰＥＳ」）、ナイロン（例えばポリアミド６６等）、ポリエステル等が挙げられ、これらの中でもポリウレタンが好適である。ポリウレタンを用いることによって、曲げ強さ及び耐摩耗性、特に曲げ強さをさらに向上することができる。

熱可塑性樹脂組成物中に含まれるパラ系アラミド繊維（Ｂ）の平均繊維長は格別限定されないが、特にギヤに求められる好適な曲げ強さを得る観点では、平均繊維長が長いことが好ましく、具体的には、０．１ｍｍ以上、０．５ｍｍ以上、１．０ｍｍ以上、１．１ｍｍ以上、１．２ｍｍ以上、１．３ｍｍ以上、１．５ｍｍ以上、１．８ｍｍ以上、２ｍｍ以上、２．３ｍｍ以上、２．５ｍｍ以上、さらには２．８ｍｍ以上であってもよい。また、パラ系アラミド繊維（Ｂ）の平均繊維長が、１０ｍｍ以下、８ｍｍ以下、さらには６ｍｍ以下であることによって、耐摩耗性をさらに向上することができる。さらに、パラ系アラミド繊維（Ｂ）の平均繊維長は、５ｍｍ以下、４．５ｍｍ以下、４ｍｍ以下、３．８ｍｍ以下、３．５ｍｍ以下、さらには３．３ｍｍ以下であってもよい。

熱可塑性樹脂組成物に含まれるパラ系アラミド繊維（Ｂ）の平均繊維長は、次のようにして測定する。
（１）熱可塑性樹脂組成物をＨＦＩＰ（ヘキサフルオロイソプロパノール）に浸漬し２０℃で放置して、半芳香族ポリアミド樹脂（Ａ）を溶解させる。
（２）溶解後、吸引ろ過し、濾紙に残ったパラ系アラミド繊維（Ｂ）を含む残留物を回収する。
（３）残留物をアルコールで洗浄する。
（４）残留物を水に分散させる。
（５）分散液を一滴、プレパラートに挟み込み分散液を広げる。
（６）マイクロスコープによる非接触の形状観察によって分散液を５０倍で観察する。繊維長が０．１ｍｍ以上１０ｍｍ以下である１００本のパラ系アラミド繊維（Ｂ）について繊維長を測定し、パラ系アラミド繊維（Ｂ）の数平均繊維長を求める。

また、パラ系アラミド繊維（Ｂ）の平均繊維長は、熱可塑性樹脂組成物中に配合される直前の繊維（供給繊維）の繊維長（通常はカット長）の数平均値としても求めることができる。供給繊維の長さはマイクロスコープによる非接触の形状観察によって測定される。アラミド繊維は不溶不融の樹脂であり、混練工程及び成形工程において溶融変形又は繊維破断による繊維長変化は実質的に無く、熱可塑性組成物中の繊維長として、供給繊維の繊維長が維持される。

パラ系アラミド繊維（Ｂ）の繊維径は格別限定されず、例えば、６μｍ以上２４μｍ以下とすることができる。繊維径は、電子顕微鏡測定によって測定される値である。

（ポリテトラフルオロエチレン（Ｃ））
熱可塑性樹脂組成物は、ポリテトラフルオロエチレン（Ｃ）をさらに含むことが好ましい。ポリテトラフルオロエチレン（Ｃ）を配合する場合、その配合量は、例えば、１質量％以上３０質量％以下、３質量％以上２０質量％以下、５質量％以上１５質量％以下、さらには８質量％以上１２質量％以下であってもよい。これにより、曲げ強さと耐摩耗性の双方に優れる。曲げ強さをさらに向上する観点では、ポリテトラフルオロエチレン（Ｃ）の配合量は、１４質量％以下、１３質量％以下、さらには１２質量％以下であってもよく、このとき配合量の下限には、上記の例示における下限を適宜組み合わせることができる。本実施形態では、ポリテトラフルオロエチレン（Ｃ）の配合量を減じることで、曲げ強さが向上する効果が得られる。このとき、ポリテトラフルオロエチレン（Ｃ）の配合量を減じても、芳香族ポリアミド系樹脂（Ａ）とパラ系アラミド繊維（Ｂ）との組み合わせによって良好な耐摩耗性が発揮されるため、曲げ強さと耐摩耗性がより好適に両立される。

尚、熱可塑性樹脂組成物の総量に対するポリテトラフルオロエチレン（Ｃ）の配合量は、体積ベースで調整してもよい。その場合、ポリテトラフルオロエチレン（Ｃ）の配合量は、１体積％以上、５体積％以上、さらには８質量％以上であってもよい。また、ポリテトラフルオロエチレン（Ｃ）の配合量は、１５体積％未満、１２体積％以下、９体積％以下、８体積％以下、７体積％以下、６体積％以下、さらには５体積％未満であってもよい。

ポリテトラフルオロエチレン（Ｃ）の数平均分子量は格別限定されず、例えば、１００,０００～１０,０００,０００の範囲が適用できる。さらに１，０００，０００～１０，０００,０００の範囲であってもよい。数平均分子量が１，０００，０００以上のポリテトラフルオロエチレン（Ｃ）を用いることによって、曲げ強さがさらに向上する。

ポリテトラフルオロエチレン（Ｃ）の粒径は格別限定されず、例えば２μｍ以上１５０μｍ以下とすることができる。ここでいう「粒径」は、熱可塑性樹脂組成物中に含有されるポリテトラフルオロエチレン（Ｃ）の粒径が均一でない場合は、平均粒径を意味する。平均粒径の測定は、１ｍｍ^２角の領域における粒径１～５００μｍを持つ粒子を、電子顕微鏡（日本電子株式会社製「ＪＳＭ－６３９０ＬＡ」）により撮影した写真を用いて目視により無差別に１００個選択し、当該１００個の粒子の粒径の単純平均（算術平均）を求める事により求める。

（カーボンファイバー（Ｄ））
熱可塑性組成物は、芳香族ポリアミド系樹脂（Ａ）及びパラ系アラミド繊維（Ｂ）と共に、カーボンファイバー（Ｄ）を配合してなることが好ましい。カーボンファイバー（Ｄ）を配合する場合、その配合量は、熱可塑性組成物の総量に対して１質量％以上３０質量％以下であることが好ましい。これにより、曲げ強さと耐摩耗性の双方に優れる。カーボンファイバー（Ｄ）の配合量が、１質量％以上、３質量％以上、５質量％以上、さらには８質量％以上であることによって、曲げ強さがさらに向上する。カーボンファイバー（Ｄ）の配合量が、３０質量％以下、２０質量％以下、１５質量％以下、さらには１２質量％以下であることによって、耐摩耗性がさらに向上する。

カーボンファイバー（Ｄ）の繊維径は格別限定されず、例えば、６μｍ以上１５μｍ以下とすることができる。繊維径は、電子顕微鏡測定によって測定される値である。

カーボンファイバー（Ｄ）の種類は格別限定されず、例えば、ＰＡＮ（ポリアクリロニトリル）系、ピッチ系、セルロース系、その他芳香族系等が挙げられる。これらの中でもＰＡＮ系が特に好ましく、これにより、曲げ強さと耐摩耗性がより好適に両立される。

熱可塑性組成物は、芳香族ポリアミド系樹脂（Ａ）及びパラ系アラミド繊維（Ｂ）と共に、ポリテトラフルオロエチレン（Ｃ）及びカーボンファイバー（Ｄ）を含むことが好ましい。これにより、曲げ強さと耐摩耗性がさらに向上する。（Ａ）～（Ｄ）成分を併用する場合における各成分の配合量の範囲については、各成分について上述した説明が援用される。かかる熱可塑性組成物は、例えば、５０質量％以上９０質量％以下の芳香族ポリアミド系樹脂（Ａ）と、１質量％以上３０質量％以下のパラ系アラミド繊維（Ｂ）と、１質量％以上３０質量％以下のポリテトラフルオロエチレン（Ｃ）と、１質量％以上３０質量％以下のカーボンファイバー（Ｄ）とを含むことが好ましい。また、かかる熱可塑性組成物は、例えば、６０質量％以上８５質量％以下の芳香族ポリアミド系樹脂（Ａ）と、５質量％以上２５質量％以下のパラ系アラミド繊維（Ｂ）と、５質量％以上１５質量％以下のポリテトラフルオロエチレン（Ｃ）と、５質量％以上１５質量％以下のカーボンファイバー（Ｄ）とを含むことがさらに好ましい。

熱可塑性樹脂組成物は、本発明の効果を損なわない範囲で、以上に説明した（Ａ）～（Ｄ）成分以外の他の成分をさらに含むことができる。他の成分としては、例えば、酸化防止剤、紫外線吸収剤、光安定剤、滑剤、結晶核剤、軟化剤、帯電防止剤、充填剤等の添加剤等が挙げられる。

熱可塑性樹脂組成物は、（Ａ）成分、（Ｂ）成分、並びに任意に（Ｃ）成分及び（Ｄ）成分からなる群より選択される１以上の成分からなってもよい。この場合、不可避不純物を含んでもよい。熱可塑性樹脂組成物の、例えば、７０質量％以上、８０質量％以上、８５質量％以上、９０質量％以上、９５質量％以上、９９質量％以上、又は９９．９質量％以上が、（Ａ）成分、（Ｂ）成分、並びに任意に（Ｃ）成分及び（Ｄ）成分からなる群より選択される１以上の成分であってもよい。また、熱可塑性樹脂組成物は、（Ａ）成分、（Ｂ）成分、並びに任意に（Ｃ）成分及び（Ｄ）成分からなる群より選択される１以上の成分のみからなってもよい。

また、熱可塑性樹脂組成物の、例えば、７０体積％以上、８０体積％以上、８５体積％以上、９０体積％以上、９５体積％以上、９９体積％以上、又は９９．９体積％以上が、（Ａ）成分、（Ｂ）成分、並びに任意に（Ｃ）成分及び（Ｄ）成分からなる群より選択される１以上の成分であってもよい。特に、熱可塑性樹脂組成物の、例えば、７０体積％以上、８０体積％以上、８５体積％以上、９０体積％以上、９５体積％以上、９９体積％以上、又は９９．９体積％以上が、（Ａ）成分及び（Ｂ）成分であるか、（Ａ）成分、（Ｂ）成分及び（Ｄ）成分であってもよい。

［熱可塑性樹脂組成物の製造方法］
本発明の一実施形態に係る熱可塑性樹脂組成物の製造方法は、上述した熱可塑性樹脂組成物を製造するために好適に用いることができる。熱可塑性樹脂組成物についてした説明は、熱可塑性樹脂組成物の製造方法に適宜援用される。

本発明の一実施形態に係る熱可塑性樹脂組成物の製造方法は、少なくとも（Ａ）成分と（Ｂ）成分とを混練する混練工程を有する。この混練工程では、（Ａ）成分及び（Ｂ）成分と共に、任意に（Ｃ）成分及び（Ｄ）成分からなる群より選択される１以上の成分を、混合することができる。また、混練工程では、熱可塑性樹脂組成物について説明した他の成分をさらに混練してもよい。各成分の配合量は、熱可塑性樹脂組成物について説明した配合量と同様にすることができる。

アラミド繊維は不溶不融の樹脂であり、混練工程及び成形工程において溶融変形又は繊維破断による繊維長変化は実質的に無いため、混練工程に供されるパラ系アラミド繊維（Ｂ）（即ち、混練前の原料段階でのパラ系アラミド繊維（Ｂ））の平均繊維長は、熱可塑性樹脂組成物について例示した平均繊維長の範囲であり得る。混練工程に供されるパラ系アラミド繊維（Ｂ）は、複数の繊維の繊維長が揃っていることが好ましく、その場合は、平均繊維長は、繊維長（即ち、平均値ではない繊維長）に等しい。

混練工程に用いる混錬機は格別限定されず、例えば二軸押出機等のような押出機等が挙げられる。

熱可塑性樹脂組成物をペレット化することは好ましことである。例えば、押出機から押し出された熱可塑性樹脂組成物のストランド（押出ストランド）をペレタイザーでカットすることによって、熱可塑性樹脂組成物によって構成されたペレットを製造することができる。

［ギヤ］
本発明の一実施形態に係るギヤは、以上に説明した熱可塑性樹脂組成物を用いて製造されるため、曲げ強さと耐摩耗性に優れる効果を奏する。また、これにより、ギヤは、動力伝達等の効率に優れ、長寿命化も実現できる。さらに、かかるギヤは、本発明の一実施形態に係る熱可塑性組成物について説明した効果を発揮することができる。

本実施形態に係るギヤの製造方法は格別限定されないが、例えば、本発明の一実施形態に係る熱可塑性樹脂組成物を混練してペレットを得、次いで、得られたペレットを射出成形することによってギヤを得ることができる。

一実施形態において、ギヤに含まれる熱可塑性樹脂組成物の曲げ強さは、１１０ＭＰａ以上、１１５ＭＰａ以上、１２０ＭＰａ以上、１２５ＭＰａ以上、１３０ＭＰａ以上、さらには１７０ＭＰａ以上であってもよい。これにより、ギヤの動力伝達等の効率をさらに向上できる。ここで、曲げ強さは、ＩＳＯ１７８に準拠して測定される値である。かかる曲げ強さの上限は格別限定されず、例えば、５００ＭＰａ以下であり得る。

一実施形態において、ギヤに含まれる熱可塑性樹脂組成物のシャルピー衝撃強さ（ノッチ無し）は、１０ｋＪ／ｍ^２以上、３５ｋＪ／ｍ^２以上、４５ｋＪ／ｍ^２以上、５０ｋＪ／ｍ^２以上、さらには５５ｋＪ／ｍ^２以上であってもよい。これにより、ギヤの動力伝達等の効率をさらに向上できる。ここで、シャルピー衝撃強さ（ノッチ無し）は、ＩＳＯ１７９－１に準拠して測定される値である。かかるシャルピー衝撃強さ（ノッチ無し）の上限は格別限定されず、例えば、１０００ｋＪ／ｍ^２以下であり得る。

一実施形態において、ギヤに含まれる熱可塑性樹脂組成物は、後に実施例において説明する「耐ＳＵＳ摺動特性（摩耗量）」によって測定される摩耗量が、０．１６ｍｍ以下、０．１５ｍｍ以下、０．１３ｍｍ以下、０．１２ｍｍ以下、０．１１ｍｍ以下、０．０８５ｍｍ以下、さらには０．０８０ｍｍ以下であってもよい。これにより、ギヤのさらなる長寿命化を実現できる。かかる摩耗量の下限は格別限定されず、例えば、０．０１０ｍｍ以上であり得る。

ギヤの種類は格別限定されず、例えば、減速機内の減速機構に用いられるギヤ等が挙げられる。ギヤ（「歯車」ともいう。）は、少なくとも一部が上述した熱可塑性樹脂組成物によって構成されていればよい。歯車は、例えば、歯の表面を熱可塑性樹脂組成物によって構成してもよいし、歯の全体を熱可塑性樹脂組成物によって構成してもよいし、歯車全体を熱可塑性樹脂組成物によって構成してもよい。

本発明の一実施形態に係るギヤによって金属製のギヤを代替することは好ましいことである。これにより、ギヤを備える装置（例えば上述した減速機）の性能を好適に維持したまま、該装置の軽量化を図ることができる。

以下、本発明の実施例について説明するが、本発明はこれらの実施例によって限定されるものではない。

１．原料
熱可塑性樹脂組成物に用いた原料は以下の通りである。

（Ａ）芳香族ポリアミド樹脂
ポリデカメチレンテレフタルアミド（ＰＡ１０Ｔ）（ダイセル・エボニック株式会社製「ベスタミドＨＴｐｌｕｓＭ３０００ｎｃ」）

（Ｂ）パラ系アラミド繊維
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（帝人株式会社製「テクノーラＴ３２２ＵＲ」、サイジング剤：ポリウレタン（サイジング剤を含むパラ系アラミド繊維総量に対して１３質量％））
パラ系アラミド繊維（Ｂ）は、繊維長３ｍｍ又は６ｍｍに調製して用いた。繊維径は、１２μｍである。

（Ｃ）ポリテトラフルオロエチレン
ポリテトラフルオロエチレン（株式会社喜多村製「ＫＴ－６００Ｍ」、数平均分子量１，０００，０００～１０，０００，０００）
ポリテトラフルオロエチレン（株式会社喜多村製「ＫＴＬ－６１０」、数平均分子量１００，０００～１，０００，０００）

（Ｄ）カーボンファイバー
ＰＡＮ系カーボンファイバー（三菱ケミカル株式会社製「ＴＲ０６ＵＬ」、繊維径６μｍ）

２．熱可塑性樹脂組成物の製造方法（ペレットの製造方法）
原料の溶融混練では、押出機（東芝機械株式会社製「ＴＥＭ３７－ＢＳ」（Ｌ／Ｄ＝３２）、同方向回転二軸押出機）を用いた。バレル温度設定は２８０～３１０℃としダイの温度は３１０℃とした。

原料を表１に示す配合で予め混合した後、押出機のトップフィード口から重量式定量フィーダーにて供給し、溶融混練し、熱可塑性樹脂組成物のペレットを作製した。但し、カーボンファイバーは、上記の原料とは別途に、押出機のバレル中間に設けたサイドフィード口から重量式定量フィーダーにて供給した。

実施例及び比較例において、得られた熱可塑性樹脂組成物のペレット中におけるパラ系アラミド繊維（Ｂ）の平均繊維長は、原料段階のパラ系アラミド繊維（Ｂ）の繊維長と実質的に同じであることを確認した。また、この繊維長は、ペレットを射出成形して得られる成形体（ギヤ）においても維持されることを確認した。

３．評価方法
（１）ペレット加工性
ペレット作製にあたり、押出ストランドをロータリー回転刃式ペレタイザーでカットする際に、カット不良ペレットの混入有無を観察することで、ペレット加工性を評価した。表１に示す全ての実施例及び比較例１において、カット不良ペレットの混入は見られなかった。一方、比較例２では、カット不良ペレットが混入した。これは、アラミド繊維量の増加により繊維同士の絡み合いが発生したことが原因と考えられる。

（２）機械的強度
［評価試験片の作製］
得られた熱可塑性樹脂組成物（ペレット）について、東洋機械金属株式会社製射出成形機「Ｓｉ－５０Ｖ」、及びＩＳＯ２３４－１に従った多目的試験片金型を用いて、シリンダー温度３２０℃、金型温度１４０℃、射出速度３００ｍｍ／ｓにて多目的試験片を成形し、ＩＳＯ２０７５３に定めた評価試験片を作製した。ウェルド強度評価用試験片は多目的試験片の両端をゲートとして、試験片平行部の中央にウェルドを形成することで作製した。
（２－１）曲げ強さ
上記多目的試験片を用いて、ＩＳＯ１７８の記載に従って測定した。
（２－２）シャルピー衝撃強さ（ノッチ無し）
上記多目的試験片を用いて、ＩＳＯ１７９－１の記載に従って測定した。

（３）摺動性
ＪＩＳＫ７２１８（１９８６）Ａ法に記載の中空円筒試験片同士の試験法を参照したスラスト試験法で評価した。具体的には以下の通りである。
［熱可塑性樹脂試験片］
得られた熱可塑性樹脂組成物（ペレット）について、住友重機械工業株式会社製射出成形機「ＳＥ－１８ＤＵ」、及び接触面側の円筒端面（環状端面）に半径Ｒ１．０ｍｍの半球を１２０°間隔で配置した形状の中空円筒試験片金型を用いて、シリンダー温度３２０℃、金型温度１４０℃にて成形し、円筒試験片を作製した。
［金属試験片］
材質にＳＵＳ３０４を用いて、ＪＩＳＫ７２１８（１９８６）Ａ法に定められている中空円筒試験片を切削加工した。
［試験条件］
荷重１５０Ｎ、速度０．５ｍ／ｓ、滑り距離３ｋｍ、樹脂・金属の接触面に下記グリースを塗布し、２３℃及び相対湿度５０％環境下で試験を行った。
［グリース］
増ちょう剤：リチウム石けん
基油：ポリアルファオレフィン
添加剤：モリブデンジチオカーバメート添加（Ｍｏ量０．０６ｍａｓｓ％）
混和ちょう度（ＪＩＳＫ２２０．７準拠）：２９５
滴点（ＪＩＳＫ２２２０．８準拠）：２０８℃
四球式耐荷重能試験（ＡＳＴＭＤ２５９６準拠）融着荷重：４９００Ｎ
離油度（ＪＩＳＫ２２２０．１１準拠）：１．８ｍａｓｓ％
蒸発量（ＪＩＳＫ２２２０．１０準拠）：０．２ｍａｓｓ％
酸化安定度（ＪＩＳＫ２２２０．１２準拠）：２５ｋＰａ
（３－１）耐ＳＵＳ摺動特性（摩耗量）
樹脂試験片の半球高さを試験前後で測定し、その差を摩耗量とした。摩耗量が小さいほど、耐摩耗性に優れると評価できる。
（３－２）摩擦係数
ＪＩＳＫ７２１８（１９８６）Ａ法を参照して、上述した２つの中空円筒試験片（熱可塑性樹脂試験片及び金属試験片）を端面で合わせ、一定荷重（垂直荷重（円筒の中心軸方向の荷重））の下で一方を回転し、他方を固定した。摩擦抵抗によって発生する固定中空円筒のトルクを測定し、下記式より摩擦係数を算出した。
摩擦係数μ＝Ｔ／（ｒ×Ｗ）
（上記式において、Ｗは一定荷重（垂直荷重）、Ｔは測定されるトルク、ｒは半球を備えた中空円筒試験片の半球頂点を通る半径である。）

４．評価
以上の結果を表１に示す。

表１より、５０質量％以上９０質量％以下の芳香族ポリアミド系樹脂（Ａ）と、１質量％以上３０質量％以下のパラ系アラミド繊維（Ｂ）とを配合してなる熱可塑性樹脂組成物を用いて製造されるギヤは、曲げ強さ及び耐摩耗性の双方に優れることがわかる。

尚、原料として繊維長が３ｍｍ又は６ｍｍであるパラ系アラミド繊維（Ｂ）を用いる場合は、原料として繊維長が１ｍｍであるパラ系アラミド繊維（Ｂ）を用いる場合と比較して、曲げ強さ及び耐摩耗性、特に曲げ強さが更に向上することが確認された。また、パラ系アラミド繊維（Ｂ）のサイジング剤にポリウレタンを用いる場合は、パラ系アラミド繊維（Ｂ）のサイジング剤にポリエーテルサルフォン（略称「ＰＥＳ」）あるいはナイロン（ポリアミド６６）を用いる場合と比較して、曲げ強さ及び耐摩耗性、特に曲げ強さが更に向上することが確認された。

本発明の熱可塑性樹脂組成物は、ギヤの材料として利用できる。本発明のギヤは、例えば、減速機内の減速機構等に利用できる。

Claims

５０質量％以上９０質量％以下の芳香族ポリアミド系樹脂（Ａ）と、
１質量％以上３０質量％以下のパラ系アラミド繊維（Ｂ）と、
１質量％以上３０質量％以下のポリテトラフルオロエチレン（Ｃ）と
を含み、
前記ポリテトラフルオロエチレン（Ｃ）の数平均分子量が１，０００，０００以上である、熱可塑性樹脂組成物。
前記パラ系アラミド繊維（Ｂ）がサイジング剤を含み、
前記サイジング剤がポリウレタンである、請求項１に記載の熱可塑性樹脂組成物。
ポリウレタンをさらに含む、請求項１に記載の熱可塑性樹脂組成物。
前記芳香族ポリアミド系樹脂（Ａ）が半芳香族ポリアミド樹脂である、請求項１～３のいずれかに記載の熱可塑性樹脂組成物。
前記芳香族ポリアミド系樹脂（Ａ）がポリデカメチレンテレフタルアミドである、請求項１～４のいずれかに記載の熱可塑性樹脂組成物。
１質量％以上３０質量％以下のカーボンファイバー（Ｄ）をさらに含む、請求項１～５のいずれかに記載の熱可塑性樹脂組成物。
前記パラ系アラミド繊維（Ｂ）の平均繊維長が０．１ｍｍ以上１０ｍｍ以下である、請求項１～６のいずれかに記載の熱可塑性樹脂組成物。
請求項１～７のいずれかに記載の熱可塑性樹脂組成物を用いて製造された、ギヤ。
曲げ強さが１１０ＭＰａ以上である、請求項８に記載のギヤ。
５０質量％以上９０質量％以下の芳香族ポリアミド系樹脂（Ａ）と、１質量％以上３０質量％以下のパラ系アラミド繊維（Ｂ）と、１質量％以上３０質量％以下のポリテトラフルオロエチレン（Ｃ）とを含み、
前記ポリテトラフルオロエチレン（Ｃ）の数平均分子量が１，０００，０００以上である熱可塑性樹脂組成物を製造する、熱可塑性樹脂組成物の製造方法であって、
前記芳香族ポリアミド系樹脂（Ａ）と前記パラ系アラミド繊維（Ｂ）とを混練する混練工程を含む、熱可塑性樹脂組成物の製造方法。
前記混練工程に供される前記パラ系アラミド繊維（Ｂ）の平均繊維長が０．１ｍｍ以上１０ｍｍ以下である、請求項１０に記載の熱可塑性樹脂組成物の製造方法。