JPH0826184B2 - ポリオレフィン製ギア - Google Patents

Description

【発明の詳細な説明】 発明の技術分野 本発明は、耐摩耗性、耐熱性ないし摺動性に優れたギ
アに係り、さらに詳しくは、たとえばビデオテープレコ
ーダー（VTR）等の小型精密機器等に動力伝達用として
好ましく用いられる低ノイズのポリオレフィン製ギアに
関する。

発明の技術的背景ならびにその問題点 動力伝達用のギアとしては、従来では、アルミニウム
ないしステンレス等の金属製ギアが知られている。しか
しながら、金属製ギアは重量が重く、特にVTR、ビデオ
カメラ、オフィスオートメーション（OA）機器等の精密
機器、あるいは玩具、その他の機器等にこれらの金属製
ギアを用いると、これらの機器全体の重量が増大し、好
ましくなかった。また、このような金属製ギアにあって
は、その製造時における切削加工工程が煩雑であり、製
造コストが増大する虞があった。

このような金属製ギアが有する不都合を解消するた
め、最近では、このようなギアをプラスチックで成形す
るようになってきた。このようなギアを構成するプラス
チックとしては、ポリアセタール樹脂、ポリイミド樹
脂、ポリカーボネート樹脂等のエンジニアリングプラス
チックが考えられる。しかしながら、このようなポリア
セタール樹脂、ポリイミド樹脂等のエンジニアリングプ
ラスチックは、高価であって経済性に劣ると共に摺動性
の点でも不十分であるという問題点がある。そこで、実
際には、比較的安価なナイロン12ないしポリエステルラ
バー等にモリブデンコートして摺動性をある程度高めた
ギアが、VTR等の精密機器あるいはその他の機器の多用
されていた。

しかしながら、このようなポリエステルラバー等にモ
リブデンコートしたギアにあっては、耐摩耗性、耐熱性
および摺動性の点で依然として十分とは言えず、ギア歯
先の損耗が生じたり、機器内部の温度上昇等により、ギ
アの噛み合せが悪くなったりする虞があり、ノイズ発生
の原因となる虞があった。

なお、このような不都合を解消するために、このよう
な精密機器等に用いられるギアを、超高分子量ポリオレ
フィンで成形することも考えられる。超高分子量ポリオ
レフィン、たとえば超高分子量ポリエチレンは、汎用の
ポリオレフィン、たとえば汎用のポリエチレンに比べ
て、耐衝撃性、耐熱性、耐摩耗性、摺動性、耐薬品性、
引張強度等に優れており、各種精密機器における動力伝
達用ギアとして用いることが考えられる。しかしなが
ら、超高分子量ポリエチレンは、汎用のポリエチレンと
比較して溶融粘度が極めて高く流動性が悪いため、通常
の押出成形や射出成形によって成形することは非常に難
しく、そのほとんどは圧縮成形によって成形されてお
り、ごく一部が極めて低速でロッド状に押出成形されて
いるのが現状である。

もしこのような溶融流動性に劣る超高分子量ポリエチ
レンを通常の射出成形法によってギア形状に成形する
と、金型キャビティ内に樹脂が充填される過程で剪断破
壊流を生じ、得られる成形品は雲母状に層状剥離を起こ
し、超高分子量ポリエチレンの優れた特性を有する成形
品が得られないばかりか、むしろ汎用のポリエチレンで
成形したギアにも劣るという結果になるのが常であっ
た。

発明の目的 本発明は、このような実情に鑑みてなされたものであ
り、超高分子量ポリオレフィンが本来具備する優れた機
械的性質を損うことなく、かつ層状剥離を生ずることが
なく、射出成形が可能であり、さらに摺動性を高めるた
めにモリブデンコート等を行う必要がなく、比較的安価
で、特に各種精密機器等に用いられる動力伝達用として
用いて好適な、耐摩耗性、耐熱性、耐衝撃性、ないし摺
動性に優れ、低ノイズのギアを提供することを目的とす
る。

発明の概要 かかる目的を達成するために、本発明に係るポリオレ
フィン製ギアは、135℃デカリン溶媒中で測定した極限
粘度が10〜40dl/gである超高分子量ポリオレフィンと、
135℃デカリン溶媒中で測定した極限粘度が0.1〜5dl/g
である低分子量ないし高分子量ポリオレフィンとからな
るポリオレフィン組成物を射出成形して得られ、 （ｉ）上記超高分子量ポリオレフィンは、該超高分子量
ポリオレフィンと上記低分子量ないし高分子量ポリオレ
フィンとの総重量に対し、15〜40重量％の範囲にあり、 （ii）上記ポリオレフィン組成物の135℃デカリン溶媒
中で測定した極限粘度［η］ｃが3.5〜15dl/gの範囲に
あり、 （iii）上記ポリオレフィン組成物の溶融トルクＴが4.5
kg・cm以下の範囲にある、ことを特徴としている。

このような本発明に係るポリオレフィン製ギアによれ
ば、超高分子量ポリオレフィンが本来具備する優れた機
械的性質を損うことなく、かつ層状剥離を生ずることな
く、ポリオレフィン組成物を射出成形することによって
簡単に得られるので、耐摩耗性、耐熱性、耐衝撃性、な
いし摺動性に優れたギアを、比較的安価に得ることが可
能になる。しかも本発明によれば、ポリオレフィン組成
物を射出成形することによって得られたポリオレフィン
製ギア単体で十分な摺動性を有するため、摺動性を高め
るためにモリブデンコートする必要もないと共に、潤滑
剤を別途供給ないし含油させる必要もない。さらに、本
発明に係るポリオレフィン製ギアは、耐摩耗性、耐熱
性、耐衝撃性、ないし摺動性に優れていることから、ギ
ア歯先の損耗が生じ難く、しかも機器内部の温度上昇等
によってもギアの噛み合せが悪くなったりすることがな
いと共に、ノイズも極力抑制できる。

発明の具体的説明 以下本発明を具体的に説明する。

本発明に係るポリオレフィン製ギアは、たとえばVTR
等の小型機器等における動力伝達用として好ましく用い
られ、下記に示すポリオレフィン組成物をたとえば金型
内で射出成形することによって得られる。

ポリオレフィン組成物 本発明で用いられるポリオレフィン組成物は、超高分
子量ポリオレフィンと、低分子量ないし高分子量ポリオ
レフィンとからなっているが、以下に超高分子量ポリオ
レフィンと、低分子量ないし高分子量ポリオレフィンに
ついて説明する。

本発明で用いられ超高分子量ポリオレフィン135℃デ
カリン溶媒中で測定した極限粘度［η］_ｕは、10〜40dl
/g、好ましくは15〜35dl/gの範囲にある。この極限粘度
［η］_u10dl/g未満であると、射出成形品としてギアの
機械的性質が劣る傾向にあるため好ましくなく、一方40
dl/gを超えると、射出成形品としてのギアの外観が悪く
なり、フローマークが発生し、かつ層状剥離を生じるた
め好ましくない。

本発明で用いられ低分子量ないし高分子量ポリオレフ
ィンの135℃デカリン溶媒中で測定した極限粘度［η］
_ｈは、0.1〜5dl/g、好ましくは0.5〜3dl/gの範囲にあ
る。この極限粘度［η］_ｈが0.1dl/g未満であると、分
子量が低すぎて射出成形品としてのギアの表面にブリー
ドする虞があるため好ましくなく、一方5dl/gを超える
と、溶融流動性が下がるため、汎用のポリエチレン射出
成形機をそのまま使用することは困難であるため好まし
くない。

上記のような超高分子量ポリオレフィンおよび低分子
量ないし高分子量ポリオレフィンは、たとえばエチレ
ン、プロピレン、１−ブデン、１−ペンテン、１−ヘキ
セン、１−オクテン、１−デセン、１−ドデセン、４−
メチル−１−ペンテン、３−メチル−１−ペンテンなど
のα−オレフィンの単独重合体または共重合体からな
る、このうち、エチレンの単独重合体、またはエチレン
と他のα−オレフィンとからなり、エチレンを主成分と
してなる共重合体が望ましい。

本発明に係るギアを構成するポリオレフィン組成物に
おいては、上記超高分子量ポリオレフィンと、低分子量
ないし高分子量ポリオレフィンとは、上記超高分子量ポ
リオレフィンが両ポリオレフィンの総重量に対し、15〜
40重量％を占めるような割合で存在しており、換言すれ
ば、上記低分子量ないし高分子量ポリオレフィンが両ポ
リオレフィンの総重量に対し、85〜60重量％を占めるよ
うな割合で存在している。上記のような超高分子量ポリ
オレフィンは、両ポリオレフィンの総重量に対し、20〜
35重量％を占めるような割合で存在していることが好ま
しい。超高分子量ポリオレフィンの量が15重量％未満で
あると、得られる射出成形品としてのギアの機械的性質
が劣る傾向にあるため好ましくなく、一方40重量％を超
えると、得られる射出成形品としてのギアに層状剥離が
発生し、結果として機械的性質が良好な成形品が得られ
ないため好ましくない。

本発明で用いられるポリオレフィン組成物は、上記の
ような量的割合で存在する超高分子量ポリオレフィン
と、低分子量ないし高分子量ポリオレフィンとから実質
的になる。しかして、本発明で用いられるポリオレフィ
ン組成物は、135℃デカリン溶媒中で測定した極限粘度
［η］_ｃが3.5〜15dl/gの範囲にあり、溶融トルクＴ（K
g・cm）が4.5Kg・cm以下にある。なお、ここで溶融トル
クＴは、JSRキュラストメーター（今中機械工業KK製）
を用いて、温度240℃、圧力5Kg/cm²、振幅３゜振動数6C
PMの条件で測定した値である。

上記の［η］_ｃが3.5dl/g未満であると、得られる射
出成形品としてのギアの機械的強度、とくに耐摩耗製が
劣る虞があるため好ましくなく、一方［η］_ｃが15dl/g
を超えると、得られる射出成形品としてのギアに層状剥
離が発生し、結果として耐摩耗製等の機械的強度が低下
するため好ましくない。

また溶融トルクＴが4.5Kg・cmを超えると、成形時に
通常のスクリューに喰い込まず、汎用の射出成形機では
射出成形不能であるため好ましくない。

本発明で用いられるポリオレフィン組成物は、好まし
くは［η］_ｃが4.0〜10dl/gの範囲にある。

本発明で用いられるポリオレフィン組成物は、超高分
子量ポリオレフィンと低分子量ないし高分子量ポリオレ
フィンとを上記のような割合で配合して調製することも
できるが、本発明者らの検討によれば、特定の高活性固
体状チタン触媒成分および有機アルミニウム化合物触媒
成分から形成される触媒の存在下に、オレフィンを多段
階で重合せしめる下記のような多段階重合法により得ら
れるポリオレフィン組成物が優れた特性を有しているこ
とが分った。

このような多段階重合法は、マグネシウム、チタンお
よびハロゲンを必須成分とする高活性チタン触媒成分
（イ）と、有機マルミニウム化合物触媒成分（ロ）とか
ら形成されるチーグラー型触媒の存在下に、オレフィン
を多段階重合させることにより実施される。すなわち、
少なくとも１つの重合工程において極限粘度10〜40dl/g
の超高分子量ポリオレフィンを生成させ、その他の重合
工程において水素の存在下にオレフィンを重合させて極
限粘度が0.1〜5dl/gの低分子量ないし高分子量ポリオレ
フィンを生成させる。

使用される特定のチーグラー型触媒は、基本的には、
固体状チタン触媒成分と有機アルミニウム化合物触媒成
分とから形成される特定の性状の触媒である。該固体状
チタン触媒成分としては、たとえば粒度分布が狭く、平
均粒径が0.01〜５μｍ程度であって、微小球体が数個固
着したような高活性微粉末状触媒成分を用いるのが好適
である。かかる性状を有する高活性微粉末状チタン触媒
成分は、たとえば特開昭56−811号公報に開示された固
体状チタン触媒成分において、液状状態のマグネシウム
化合物と液状状態のチタン化合物とを接触させて固体生
成物を析出させる際に、析出条件を厳密に調整すること
によって製造することができる。具体的には、特開昭56
−811号公報に開示された方法において、塩化マグネシ
ウムと高級アルコールとを溶解した炭化水素溶液と、四
塩化チタンを低温で混合し、次いで50〜100℃程度に昇
温して固体生成物を析出させる際に、塩化マグネシウム
１モルに対し、0.01〜0.2モル程度の微量のモノカルボ
ン酸エステルを共存させるとともに強力な撹拌条件下に
該析出を行なうことにより、高活性微粉末状チタン触媒
成分を調製することができる。さらに必要ならば四塩化
チタンで洗浄してもよい。

このようにすると、優れた活性および粒子状態を有す
る固体触媒成分を得ることができる。かかる触媒成分
は、たとえばチタンを約１〜約６重量％程度含有し、ハ
ロゲン／チタン（原子比）は約５〜約90、マグネシウム
／チタン（原子比）は約４〜約50の範囲にある。

また、上記のようにして調製した該固体状チタン触媒
成分のスラリーを高速で剪断処理することにより得られ
る、粒度分布が狭く、しかも平均粒径が0.01〜５μｍ、
好ましくは0.05〜３μｍの範囲にある微小球体も、高活
性微粉末状チタン触媒成分として好適に用いられる。高
速剪断処理の方法としては、具体的には、たとえば不活
性ガス雰囲気中で固体状チタン触媒成分のスラリーを市
販のホモミキサーにより適宜時間処理する方法が採用さ
れる。その際触媒性能の低下防止を目的として、予めチ
タンと当モル量の有機アルミニウム化合物とを添加して
おく方法を採用することもできる。さらに、処理後のス
ラリーを篩いで濾過し、粗粒を除去する方法を採用する
こともできる。これらの方法によって、前記微小粒径の
高活性微小粉末状チタン触媒成分が得られる。

本発明で用いられるポリオレフィン組成物は、上記の
ような高活性微粉末状チタン触媒成分（イ）と有機アル
ミニウム化合物触媒成分（ロ）とを用い、必要に応じ電
子供与体を併用して、ペンタン、ヘキサン、ヘプタン、
灯油などの炭化水素媒体中で、通常、０〜100℃の範囲
の温度条件下、少なくとも２段以上の多段階重合工程で
オレフィンをスラリー重合することによって製造するこ
とができる。

有機アルミニウム化合物触媒成分（ロ）としては、た
とえばトリエチルアルミニウム、トリイソブチルアルミ
ニウムのようなトリアルキルアルミニウム、ジエチルア
ルミニウムクロリド、ジイソブチルアルミニウムクロリ
ドのようなジアルミニウムクロリド、エチルアルミニウ
ムセスキクロリドのようなアルキルアルミニウムセスキ
クロリド、あるいはこれらの混合物が好適に用いられ
る。

該オレフィンの多段階重合工程には、少なくとも２個
以上の重合槽が通常は直列に連結された多段階重合装置
が採用され、たとえば２段重合法、３段重合法、…ｎ段
重合法が実施される。また、１個の重合槽で回分式重合
法により多段階重合法を実施することも可能である。該
多段階重合工程のうちの少なくとも１個の重合槽におい
ては、特定量の超高分子量ポリオレフィンを生成させる
ことが必要である。該超高分子量ポリオレフィンを生成
させる重合工程は、第１段重合工程であってもよいし、
中間の重合工程であってもよいし、また２段以上の複数
段であっても差しつかえない。第１段重合工程において
超高分子量ポリオレフィンを生成させることが、重合処
理操作を容易にさせ、しかも得られるポリオレフィンの
物性を容易に制御しうるため好ましい。該重合工程にお
いては、本発明で用いられるポリオレフィン組成物の15
〜40重量％で、極限粘度［η］_ｕ（デカリン溶媒中で13
5℃で測定した値）が10〜40dl/gである超高分子量ポリ
オレフィンで占められるようにすることが必要であり、
さらには本発明で用いられるポリオレフィン組成物の18
〜37重量％、とくに21〜35重量％が、極限粘度［η］_ｕ
が15〜35dl/g、とくに18〜30dl/gである超高分子量ポリ
オレフィンで占められるようにすることが好ましい。こ
の重合工程において、生成する超高分子量ポリオレフィ
ンの極限粘度［η］_ｕが10dl/g未満であっても、また該
重合工程で生成する超高分子量ポリオレフィンが15〜40
重量％の範囲を外れても、射出成形可能なポリオレフィ
ン組成物を得ることは難しい。

該多段階重合工程において、超高分子量ポリオレフィ
ンを生成させる重合工程では、前記高活性チタン触媒成
分（イ）および前記有機アルミニウム化合物触媒成分
（ロ）からなる触媒の存在下に重合が実施される。重合
は気相重合法で実施することもできるし、液相重合法で
実施することもできる。いずれの場合にも、超高分子量
ポリオレフィンを生成させる重合工程では、重合反応は
必要に応じて不活性媒体の存在下に実施される。たとえ
ば気相重合法では必要に応じて不活性媒体からなる希釈
剤の存在下に実施され、液相重合法では必要に応じて不
活性媒体からなる溶媒の存在下に実施される。

該超高分子量ポリオレフィンを生成させる重合工程で
は、触媒として高活性チタン触媒成分（イ）をたとえば
媒体１当りのチタン原子として約0.001〜約20ミリグ
ラム原子、好ましくは約0.005〜約10ミリグラム原子、
有機アルミニウム化合物触媒成分（ロ）を、Al/Ti（原
子比）が約0.1〜約1000、とくに約１〜約500となるよう
な割合で使用するのがよい。前記超高分子量ポリオレフ
ィンを生成させる重合工程の温度は、通常、約−20〜約
120℃、好ましくは約０〜約100℃、とくに好ましくは約
５〜約95℃の範囲である。また、重合反応の際の圧力
は、前記温度で液相重合または気相重合が可能な圧力範
囲であり、たとえば大気圧〜約100Kg/cm²、好ましくは
大気圧〜約50Kg/cm²の範囲である。また、重合工程にお
ける重合時間は、前重合ポリオレフィンの生成量が該高
活性チタン触媒成分中のチタン１ミリグラム原子当たり
約1000g以上、好ましくは約2000g以上となるように設定
すればよい。また、該重合工程において、前記超高分子
量ポリオレフィンを生成させるためには、該重合反応を
水素の不存在下に実施するのが好ましい。さらには、該
重合反応を実施後、重合体を不活性媒体雰囲気下で一旦
単離し、保存しておくことも可能である。

該超高分子量ポリオレフィンを生成させる重合工程に
おいて使用することのできる不活性媒体としては、たと
えばプロパン、ブタン、ペンタン、ヘキサン、ヘプタ
ン、オクタン、デカン、灯油などの脂肪族炭化水素；シ
クロペンタン、シクロヘキサンなどの脂環族炭化水素；
ベンゼン、トルエン、キシレンなどの芳香族炭化水素；
ジクロルエタン、メチレンクロリド、クロルベンゼンな
どのハロゲン化炭化水素；あるいはこれらの混合物など
を挙げることができる。とくに脂肪族炭化水素の使用が
望ましい。

また、本発明で用いられるポリオレフィン組成物を製
造する際には、前記超高分子量ポリオレフィンを生成さ
せる重合工程以外の重合工程すなわち低分子量ないし高
分子量ポリオレフィンを得るための重合工程において
は、水素の存在下に残余のオレフィンの重合反応が実施
される。超高分子量ポリオレフィンを生成させる重合工
程が第１段階重合工程であれば、第２段階以降の重合工
程が当該重合工程に該当する。当該重合工程が超高分子
量ポリオレフィン生成重合工程の後に位置している場合
には、当該重合工程には該超高分子量ポリオレフィンを
含むポリオレフィンが供給され、当該重合工程が超高分
子量ポリオレフィン生成重合工程以外の重合工程の後に
位置する場合には、前段階で生成した低分子量ないし高
分子量ポリオレフィンが供給され、いずれの場合にも連
続して重合が実施される。その際、当該重合工程には、
通常、原料オレフィンおよび水素が供給される。当該重
合工程が第１段階の重合工程である場合には、前記高活
性チタン触媒成分（イ）および有機アルミニウム化合物
触媒成分（ロ）からなる触媒が供給され、当該重合工程
が第２段階以降の重合工程である場合には、前段階で生
成した重合生成液中に含まれている触媒をそのまま使用
することもできるし、必要に応じて前記高活性チタン触
媒成分（イ）および／または有機アルミニウム化合物
（ロ）を追加補充しても差しつかえない。

このようにして得られる低分子量ないし高分子量ポリ
オレフィンは、全重合工程で重合される全オレフィン成
分に対して５〜70重量％、好ましくは20〜60重量％、と
くに好ましくは25〜55重量％の範囲で存在している。

前記超高分子量ポリオレフィン生成重合工程以外の重
合工程における水素の供給割合は、当該各重合工程に供
給されるオレフィン１モルに対して、通常、0.01〜50モ
ル、好ましくは0.05〜30モルの範囲である。

前記超高分子量ポリオレフィン生成重合工程以外の重
合工程における重合槽内の重合生成液中の各触媒成分の
濃度は、重合容積１当り、前記処理した触媒をチタン
原子に換算して約0.001〜約0.1ミリグラム原子、好まし
くは約0.005〜約0.1ミリグラム原子とし、重合系のAl/T
i（原子比）が約１〜約1000、好ましくは約２〜約500と
なるように調製されることが好ましい。そのために必要
に応じ、有機アルミニウム化合物触媒成分（ロ）を追加
使用することができる。重合系には、他に分子量、分子
量分布等を調節する目的で水素・電子供与体、ハロゲン
化炭化水素などを共存させてもよい。

重合温度はスラリー重合、気相重合が可能な温度範囲
で、かつ約40℃以上、より好ましくは約50〜約100℃の
範囲が好ましい。また、重合圧力は、たとえば大気圧〜
約100Kg/cm²、とくには大気圧〜約50Kg/cm²の範囲が好
ましい。そして重合体の生成量が、チタン触媒成分中の
チタン１ミリグラム原子当り約1000g以上、とくに好ま
しくは約5000g以上となるような重合時間を設定するの
がよい。

超高分子量ポリオレフィンを生成させるための重合工
程以外の重合工程は、同様に気相重合法で実施すること
もできるし、液相重合法で実施することもできる。もち
ろん各重合工程で異なる重合方法を採用することも可能
である。液相重合法のうちではスラリー懸濁重合法が好
適に採用される。いずれの場合にも、該重合工程では重
合反応は通常は不活性媒体の存在下に実施される。たと
えば気相重合法では不活性媒体希釈剤の存在下に実施さ
れ、液相スラリー懸濁重合法では不活性媒体溶媒の存在
下に実施される。不活性媒体としては前記超高分子量ポ
リオレフィンを生成させる重合工程において例示した不
活性媒体と同じものを例示することができる。

最終段階の重合工程で得られるポリオレフィン組成物
［η］_ｃが、通常、3.5〜15dl/g、好ましくは4.0〜10dl
/g、溶融トルクが4.5Kg・cm以下となるように重合反応
が実施される。

前記多段階重合法は、回分式、半連続式または連続式
のいずれかの方法でも実施することができる。

前記多段階重合方法が適用できるオレフィントとして
は、前述のようにエチレン、プロピレン、１−ブテン、
１−ペンテン、１−ヘキセン、１−オクテン、１−デセ
ン、１−ドデセン、４−メチル−１−ペンテン、３−メ
チル−１−ペンテンなどのα−オレフィンを例示するこ
とができ、これらのα−オレフィンの単独重合体の製法
に適用することもできるし、二種以上の混合成分からな
る共重合体の製法に適用することもできる。これらのα
−オレフィンのうちでは、エチレンまたはエチレンと他
のα−オレフィンとの共重合体であって、エチレン成分
を主成分とするエチレン系重合体の製法に前記多段階重
合方法を適用するのが好ましい。

摺動性充填剤（Ｂ） 本発明に係るポリオレフィン製ギアを製造するのに好
適なポリオレフィン組成物は、さらに摺動性充填剤
（Ｂ）を含んでも良い。

摺動性充填剤（Ｂ）としては、従来摺動性充填剤とし
て公知のものが特に限定されることなく用いられるが、
具体的には以下のような化合物が用いられる。

グラファイト粉末、ポリテトラフルオロエチレン樹脂
（PTFE）、四フッ化エチレン−六フッ化プロピレン共重
合体樹脂（FEP）、四フッ化エチレン−パーフルオロア
ルコキシエチレン共重合体樹脂（PFA）、三フッ化塩化
エチレン樹脂（PCTFE）、四フッ化エチレン−エチレン
共重合体樹脂（ETFE）、フッ化ビニリデン樹脂などのフ
ッ素樹脂粉末、フッ化モリブデン粉末、硫化モリブデン
粉末、酸化チタン粉末、ポリフェニレンサルファイド樹
脂粉末など。

これらの摺動性充填剤（Ｂ）は、粉末状で用いられる
ことが好ましく、その粒子径は0.01〜500μｍ好ましく
は0.05〜100μｍであることが望ましい。

本発明に係るギアを構成するポリオレフィン組成物で
は、上記のような摺動性充填剤（Ｂ）は、超高分子量ポ
リオレフィンと低分子ないし高分子ポリオレフィンとの
総重量100重量部に対して１〜70重量部、好ましくは３
〜50重量部さらに好ましくは５〜30重量部の量で用いら
れるのが良い。

繊維状充填剤（Ｃ） 本発明に係るポリオレフィン製ギアを構成するポリオ
レフィン組成物は、さらに繊維状充填剤（Ｃ）を含んで
も良い。

繊維状充填剤（Ｃ）としては、従来繊維状充填剤とし
て公知のものが特に限定されることなく用いられるが、
具体的には以下のようなものが用いられる。

ガラス繊維、カーボン繊維、ボロン繊維、チタン酸カ
リウイスカー、金属繊維たとえばアルミニウム繊維、ス
テンレス鋼繊維など。

石綿、アラミド繊維、ポリエステル繊維、ポリアミド
繊維など。

これらの繊維状充填剤（Ｂ）は、その繊維径が１〜30
μｍ好ましくは５〜20μｍであり、繊維長が1000〜1000
0μｍ好ましくは3000〜6000μｍであり、アスペクト比
は33〜10000好ましくは150〜1200であることが望まし
い。

本発明に係るギアを構成するポリオレフィン組成物で
は、上記のような繊維状充填剤（Ｃ）は、超高分子量ポ
リオレフィンと低分子ないし高分子ポリオレフィンとの
総重量100重量部に対して１〜70重量部、好ましくは３
〜50重量部さらに好ましくは５〜30重量部の量で用いら
れる。

フェノール系安定剤（Ｄ） 本発明に係るポリオレフィン製ギアを構成するポリオ
レフィン組成物は、さらにフェノール系安定剤（Ｄ）を
含んでも良い。

フェノール系化合物としては、従来公知のものが特に
限定されることなく用いられるが、具体的には以下のよ
うな化合物が用いられる。

2,6−ジ−ｔ−ブチル−４−メチルフェノール、 2,6−ジ−シクロヘキシル−４−メチルフェノール、 2,6−ジイソプロピル−４−エチルフェノール、 2,6−ジ−ｔ−アミル−４−メチルフェノール、 2,6−ジ−ｔ−オクチル−４−ｎ−プロピルフェノー
ル、 2,6−ジシクロヘキシル−４−ｎ−オクチルフェノー
ル、 ２−イソプロピル−４−メチル−６−ｔ−ブチルフェ
ノール、 ２−ｔ−ブチル−２−エチル−６−ｔ−オクチルフェ
ノール、 ２−イソブチル−４−エチル−６−ｔ−ヘキシルフェ
ノール、 ２−シクロヘキシル−４−ｎ−ブチル−６−イソプロ
ピルフェノール、 テトラキス［メチレン（3,5−ジ−ｔ−ブチル−４−
ヒドロキシ）ヒドロシンナメード］メタンなど。

またフェノール系安定剤として、フェノール核を２個
以上有するフェノール系化合物を用いることもできる。
このようなフェノール核を２個以上有するフェノール系
化合物としては、具体的には、以下のような化合物が用
いられる。

2,2′−メチレンビス（４−メチル−６−ｔ−ブチル
フェノール） 4,4′−ブチリデンビス（３−メチル−６−ｔ−ブチ
ルフェノール） 4,4′−チオビス（３−メチル−６−ｔ−ブチルフェ
ノール） 2,2′−チオビス（４−メチル−６−ｔ−ブチルフェ
ノール） 1,3,5−トリメチル−2,4,6−トリス（3,5−ジ−ｔ−
ブチル−４−ヒドロキシフェニル）ベンジルベンゼン、 1,3,5−トリス（２−メチル−４−ヒドロキシ−５−
ｔ−ブチルフェノール）メタン、 テトラキス［メチレン（3,5−ジ−tert−ブチル−４
−ヒドロキシフェニル）プロピオネート］メタン、 β−（3,5−ジ−tert−ブチル−４−ヒドキシフェニ
ル）プロピオン酸アルキルエステル、 2,2′−オキザミドビス［エチル−３−（3,5−ジ−te
rt−ブチル−４−ヒドロキシフェニル）プロピオネー
ト］ などが例示できる。β−（3,5−ジ−tert−ブチル−４
−ヒドロキシフェニル）プロピオン酸アルキルエステル
としてはとくに炭素数18以下のアルキルエステルが好ま
しい。また、テトラキス［メチレン（2,4−ジ−ｔ−ブ
チル−４−ヒドロキシフェニル）プロピオネート］メタ
ン、ｎ−オクタデシル−３−（４′−ヒドロキシ−3,5
−ジ−ｔ−ブチルフェニル）プロピオネート、2,6−ジ
−ｔ−ブチル−ｐ−クレゾール、2,4,6−トリス（３′,
5′−ジ−ｔ−ブチル−４′−ヒドロキシベンジルチオ
ノ−1,3,5−トリアジン、2,2′−メチレンビス（４−メ
チル−６−ｔ−ブチルフェノール）、4,4′−メチレン
ビス（2,6−ジ−ｔ−ブチルフェノール）、2,2′−メチ
レンビス［６−（１−メチルシクロヘキシル）ｐ−クレ
ゾール］、ビス［3,5−ビス（４−ヒドロキシ−３−ｔ
−ブチルフェニル）ブチリックアシド］グリコールエス
テル、4,4′−ブチリデンビス（６−ｔ−ブチル−ｍ−
クレゾール）、1,1,3−トリス（２−メチル−４−ヒド
ロキシ−５−ｔ−ブチルフェニル）ブタン、1,3,5−ト
リス（2,6−ジメチル−３−ヒドロキシ−４−ｔ−ブチ
ルベンジル）イソシアヌレート、1,3,5−トリス（3,5−
ジ−ｔ−ブチル−４−ヒドロキシベンジル）−2,4,6−
トリメチルベンゼン、1,3,5−トリス（3,5−ジ−ｔ−ブ
チル−４−ヒドロキシベンジル）イソシアネート、1,3,
5−トリス［（3,5−ジ−ｔ−ブチル−４−ヒドロキシフ
ェニル）プロピオニルオキシエチル］イソシアヌレー
ト、２−オクチルチオ−4,6−ジ（４−ヒドロキシ−3,5
−ジ−ｔ−ブチル）フェノキシ−1,3,5−トリアジン、
4,4′−チオビス（６−ｔ−ブチル−ｍ−クレゾール）
などが用いられる。

これらのフェノール系安定剤は、単独であるいは組合
せて用いられる。

本発明に係るギアを構成するポリオレフィン組成物で
は、上記のようなフェノール系安定剤（Ｂ）は、超高分
子量ポリオレフィンと低分子ないし高分子ポリオレフィ
ンとの総重量100重量部に対して0.005〜５重量部、好ま
しくは0.01〜0.5重量部さらに好ましくは0.05〜0.2重量
部の量で用いられる。

有機フォスファイト系安定剤（Ｅ） 本発明に係るポリオレフィン製ギアを構成するポリオ
レフィン組成物は、さらに有機フォスファイト系安定剤
（Ｃ）を含んでも良い。

有機フォスファイト系安定剤としては、従来公知のも
のが特に限定されることなく用いられるが、具体的には
以下のような化合物が用いられる。

トリオクチルホスファイト、トリラウリルホスファイ
ト、トリデシルホスファイト、オクチル−ジフェニルホ
スファイト、トリス（2,4−ジ−tert−ブチルフェニ
ル）ホスファイト、トリフェニルホスファイト、トリス
（プトキシエチル）ホスファイト、トリス（ノニルフェ
ニル）ホスファイト、ジステアリルペンタエリスリトー
ルジホスファイト、テトラ（トリデシル）−1,1,3−ト
リス（２−メチル−５−tert−ブチル−４−ヒドロキシ
フェニル）ブタンジホスファイト、テトラ（C₁₂〜C₁₅混
合アルキル）−4,4′−イソプロピリデンジフェニルジ
ホスファイト、テトラ（トリデシル）−4,4′−ブチリ
デンビス（３−メチル−６−tert−ブチルフェノール）
ジホスファイト、トリス（3,5−ジ−tert−ブチル−４
−ヒドロキシフェニル）ホスファイト、トリス（モノ・
ジ混合ノニルフェニル）ホスファイト、水素化−4,4′
−イソプロピリデンジフェノールポリホスファイト、ビ
ス（オクチルフェニル）・ビス［4,4′−ブチリデンビ
ス（３−メチル−６−tert−ブチルフェノール）］・1,
6−ヘキサンオールジホスファイト、フェニル・4,4′−
イソプロピリデンジフェノール・ペンタエリスリトール
ジホスファイト、ビス（2,4−ジ−tert−ブチルフェニ
ル）ペンタエリスリトールジホスファイト、ビス（2,6
−ジ−tert−ブチル−４−メチルフェニル）ペンタエリ
スリトールジホスファイト、トリス［4,4′−イソプロ
ピリデンビス（２−tert−ブチルフェノール）］ホスフ
ァイト、フェニル・ジイソデシルホスファイト、ジ（ノ
ニルフェニル）ペンタエリスリトールジホスファイト、
トリス（1,3−ジ−ステアロイルオキシイソプロピル）
ホスファイト、4,4′−イソプロピリデンビス（２−ter
t−ブチルフェノール）・ジ（ノニルフェニル）ホスフ
ァイト、9,10−ジ−ヒドロ−９−オキサ−９−オキサ−
10−ホスファフェナンスレン−10−オキサイド、テトラ
キス（2,4−ジ−tert−ブチルフェニル）−4,4′−ビフ
ェニレンジホスファイトなどが挙げられる。

またビス（ジアルキルフェニル）ペンタエリスリトー
ルジホスファイトエステルは、下記の式（１）で示され
るスピロ型ないし式（２）で示されるケージ形のものも
使用される。通常はこのようなホスファイトエステルを
製造する方法から生じる経済的理由のために両異性体の
混合物が最も多く使用される。

ここで、R¹、R²は炭素原子数１〜９のアルキル基とく
に分枝のあるアルキル基なかでもtert−ブチル基が好ま
しく、またフェニル基におけるその置換位置は2,4位が
最も好ましい。好適なホスファイトエステルはビス（2,
4−ジ−tert−ブチルフェニル）ペンタエリスリトール
ジホスファイトである。

これらの有機フォスファイト系安定剤は、単独である
いは組合せて用いられる。

本発明に係るギアを構成するポリオレフィン組成物で
は、上記のような有機フォスファイト系安定剤（Ｃ）
は、超高分子量ポリオレフィンと低分子ないし高分子ポ
リオレフィンとの総重量100重量部に対して0.005〜５重
量部、好ましくは0.01〜0.5重量部さらに好ましくは、
0.05〜0.2重量部の量で用いられる。

有機チオエーテル系安定剤（Ｆ） 本発明に係るポリオレフィン製ギアを構成するポリオ
レフィン組成物は、さらに有機チオエーテル系安定剤
（Ｆ）を含んでも良い。

有機チオエーテル系安定剤としては、従来公知のもの
が特に制限されることなく用いられるが、具体的には、
以下のような化合物が用いられる。

ジラウリル−、ジミリスチル−、ジステアリル−など
のジアルキルチオジプロピオネート及びブチル−、オク
チル−、ラウリル−、ステアリル−などのアルキルチオ
プロピオン酸の多価アルコール（例えばグリセリン、ト
リメチロールエタン、トリメチロールプロパン、ペンタ
エリスリトール、トリスヒドロキシエチルイソシアヌレ
ート）のエステル（例えばペンタエリスリトールテトラ
ラウリルチオプロピオネート）が挙げられる。さらに具
体的には、ジラウリルチオジプロピオネート、ジミリス
チルチオジプロピオネート、ジステアリルチオジプロピ
オネート、ラウリルステアリルチオジプロピオネート、
ジステアリルチオジブチレートなど。

これらの有機チオエーテル系安定剤は、単独であるい
は組合せて用いられる。

本発明に係るギアを構成するポリオレフィン組成物で
は、上記のような有機チオエーテル系安定剤（Ｆ）は、
超高分子量ポリオレフィンと低分子ないし高分子ポリオ
レフィンとの総重量100重量部に対して0.005〜５重量
部、好ましくは0.01〜0.5重量部さらに好ましくは0.05
〜0.2重量部の量で用いられる。

本発明に係るギアを構成するポリオレフィン組成物
に、超高分子量ポリオレフィンと低分子ないし高分子ポ
リオレフィンとに加えて、フェノール系安定剤（Ｄ）、
有機フォスファイト系安定剤（Ｅ）、有機チオエーテル
系安定剤（Ｆ）、もしくはこれらのうちの複数を含ませ
れば、射出成形時の熱安定性および長期耐熱安定性が向
上するが、さらに後述する高級脂肪酸の金属塩（Ｇ）を
安定剤として加えると、さらに射出成形時の熱安定性お
よび長期耐熱安定性に優れたポリオレフィン製ギアが得
られる。

高級脂肪酸の金属塩（Ｇ） 本発明に係るギアを構成するポリオレフィン組成物
は、さらに高級脂肪酸の金属塩（Ｇ）を含んでいる。

高級脂肪酸の金属塩としては、ステアリン酸、オレイ
ン酸、ラウリン酸、カプリン酸、アラキジン酸、パルミ
チン酸、ベヘニン酸などの高級脂肪酸のマグネシウム
塩、カルシウム塩、バリウム塩などのアルカリ上類金属
塩、カドミウム塩、亜鉛塩、鉛塩、ナトリウム塩、カリ
ウム塩、リチュウム塩などのアルカリ金属塩などが用い
られる。具体的には、以下のような化合物が用いられ
る。

ステアリン酸マグネシウム、ラウリン酸マグネシウ
ム、パルミチン酸マグネシウム、ステアリン酸カルシウ
ム、オレイン酸カルシウム、ラウリン酸カルシウム、ス
テアリン酸バリウム、オレイン酸バリウム、ラウリン酸
バリウム、アラキジン酸バリウム、ベヘニン酸バリウ
ム、ステアリン酸亜鉛、オレイン酸亜鉛、ラウリン酸亜
鉛、ステアリン酸リチュウム、ステアリン酸ナトリウ
ム、パルミチン酸ナトリウム、ラウリン酸ナトリウム、
ステアリン酸カリウム、ラウリン酸カリウム、12−ヒド
ロキシステアリン酸カルシウムなど。

これらの高級脂肪酸の金属塩は、単独であるいは組合
せて用いられる。

本発明に係るギアを構成するポリオレフィン組成物で
は、上記のような高級脂肪酸の金属塩（Ｅ）は、超高分
子量ポリオレフィンと低分子ないし高分子ポリオレフィ
ンとの総重量100重量部に対して0.005〜５重量部、好ま
しくは0.01〜0.5重量部さらに好ましくは0.05〜0.2重量
部の量で用いられる。

なお、本発明では、ギアを構成するポリオレフィン組
成物には、上記の成分に加えてたとえば耐熱安定剤、耐
候安定剤、顔料、染料、滑剤、難燃剤、中性子遮蔽剤
等、通常、ポリオレフィンに添加混合される配合剤を本
発明の目的を損わない範囲で添加することができる。

発明の効果 以上説明してきたように、このような本発明に係るポ
リオレフィン製ギアによれば、超高分子量ポリオレフィ
ンが本来具備する優れた機械的性質を損うことなく、か
つ層状剥離を生ずることなく、ポリオレフィン組成物を
射出成形することによって簡単に得られるので、耐摩耗
性、耐熱性、耐衝撃性、ないし摺動性に優れたギアを、
比較的安価に得ることが可能になる。しかも本発明によ
れば、ポリオレフィン組成物を射出成形することによっ
て得られたポリオレフィン製ギア単体で十分な摺動性を
有するため、摺動性を高めるためにモリブデンコートす
る必要もないと共に、潤滑剤を別途供給ないし含油させ
る必要もない。さらに、本発明に係るポリオレフィン製
ギアは、耐摩耗性、耐熱性、耐衝撃性、ないし摺動性に
優れていることから、ギア歯先の損耗が生じ難く、しか
も機器内部の温度上昇等によってもギアの噛み合せが悪
くなってりすることがないと共に、ノイズも極力抑制で
きる。したがって、このようなギアをVTR等の各種精密
機器に用いた場合には、これらの機器の軽量化、低コス
ト化、低ノイズ化を図ることが可能になる。

Claims (8)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】135℃デカリン溶媒中で測定した極限粘度
   が10〜40dl/gである超高分子量ポリオレフィンと、 135℃デカリン溶媒中で測定した極限粘度が0.1〜5dl/g
   である低分子量ないし高分子量ポリオレフィンとからな
   るポリオレフィン組成物を射出形成して得られ、 （ｉ）上記超高分子量ポリオレフィンは、該超高分子量
   ポリオレフィンと上記低分子量ないし高分子量ポリオレ
   フィンとの総重量に対し、15〜40重量％の範囲にあり、 （ii）上記ポリオレフィン組成物の135℃デリカン溶媒
   中で測定した極限粘度［η］ｃが3.5〜15dl/gの範囲に
   あり、 （iii）上記ポリオレフィン組成物の溶融トルクＴが4.5
   kg.cm以下の範囲にある、 ことを特徴とするポリオレフィン製ギア。
2. 【請求項２】上記ポリオレフィン組成物は、マグネシウ
   ム、チタンおよびハロゲンを必須成分とする高活性チタ
   ン触媒成分（イ）および有機アルミニウム化合物触媒成
   分（ロ）から形成されるチーグラー型触媒の存在下に、
   少なくとも１つの重合工程においてオレフィンを重合さ
   せて極限粘度が10〜40dl/gの超高分子量ポリオレフィン
   を生成させ、その他の重合工程において水素の存在下に
   オレフィンを重合させて極限粘度が0.1〜5dl/gの低分子
   量ないし高分子量のポリオレフィンを生成させる多段階
   重合法によって製造されたものである特許請求の範囲第
   １項に記載のポリオレフィン製ギア。
3. 【請求項３】上記ポリオレフィン組成物は、さらに摺動
   性充填剤を含むことを特徴とする特許請求の範囲第１項
   または第２項に記載のポリオレフィン製ギア。
4. 【請求項４】上記摺動性充填剤が、グラファイト、フッ
   素樹脂粉末、フッ化モリブデン、硫化モリブデンまたは
   ポリフェニレンサルファイド樹脂粉末である特許請求の
   範囲第３項に記載のポリオレフィン製ギア。
5. 【請求項５】上記ポリオレフィン組成物は、さらに繊維
   状充填剤を含むことを特徴とする特許請求の範囲第１項
   から第４項のいずれかに記載のポリオレフィン製ギア。
6. 【請求項６】上記繊維状充填剤が、ガラス繊維、カーボ
   ン繊維、ボロン繊維、チタン酸カリウイスカー、石綿、
   金属繊維、アラミド繊維、ポリエステル繊維またはポリ
   アミド繊維である特許請求の範囲第５項に記載のポリオ
   レフィン製ギア。
7. 【請求項７】上記ポリオレフィン組成物は、さらに安定
   剤を含むことを特徴とする特許請求の範囲第１項から第
   ６項のいずれかに記載のポリオレフィン製ギア。
8. 【請求項８】上記安定剤が、フェノール系安定剤、有機
   フォスファイト系安定剤、有機チオエーテル系安定剤、
   または高級脂肪酸の金属塩である特許請求の範囲第７項
   に記載のポリオレフィン製ギア。