JPS6129427B2 - - Google Patents

Description

【発明の詳細な説明】

本発明は熱可塑性樹脂製ギヤに関する。更に詳
しくはポリブチレンテレフタレート及びビニル系
単量体を共重合させたゴム質系共重合体よりなる
樹脂組成物、好ましくは上記樹脂組成物に更にリ
ン酸エステル系可塑剤及び／又はブロツクコポリ
エーテルエステルエラストマーを配合してなる組
成物を素材とする駆動時実質的に音の発生しない
ギヤに関する。 従来、ギヤの素材としては金属、合成樹脂、ゴ
ム類等が広く用いられている。しかしながら、金
属製ギヤは素材としては安価であるが使用時、い
わゆる金属音が発生したり、装置に組込まれた場
合には装置自体の重量が重くなり移動させたに時
などは著しい障害となる。また、合成樹脂素材と
してはポリアセタール樹脂が最も多く用いられて
いるようであり、優れた素材であるがこれから作
られたギヤは駆動させると音が発生し用途が著し
く限定される。ポリアセタール樹脂製ギヤが音を
発生するので音のしない合成樹脂素材としてナイ
ロン−６に硫化モリブデンを加えた素材などが提
案され使用されているが、やはり音の発生は避け
られない。その他音の発生の少ない素材として熱
可塑性ポリウレタンが提案されている。しかし、
この素材は非常に射出成形法が悪く成形歩どまり
が悪い。また成形出来てもあるものは透明である
が、あるものは失透している等成形品の品質が一
定でなく、著しく商品価値を低下させている。ゴ
ム類も配合を工夫して硬度の高い素材が一部ギヤ
に使用されているようであるが、衆知のように加
工工程が非常に長くしかも成形時バリが発生しや
すく、優れた素材とは言いがたい。 本発明者はポリブチレンテレフタレートの優れ
た特性に着目し、このポリマーを素材としたギヤ
について検討を行つた結果、ポリブチレンテレフ
タレートは成形性に優れた利点があるが耐衝撃性
が充分とは言えない状況あり、またポリブチレン
テレフタレート製ギヤは駆動時に音が発生するこ
とを知見し、更にこの改良の検討を行つた結果ポ
リブチレンテレフタレートに特定の成分を配合し
たものは成形サイクルが良好で且つ溶融成形が容
易に行ない得る性質を有するとともにギヤ駆動時
に音を発生が殆んどないか、全くない特性を有す
ることを知見し、本発明に到達したものである。 すなわち、本発明は熱可塑性樹脂を素材とする
ギヤにおいて、該素材がポリブチレンテレフタレ
ートＡ並びに(A)成分100重量部当り１〜100重量部
の炭素数１〜13のアルキル基を有するアクリル酸
エステルの重合体もしくは共重合体から成るゴム
質成分にビニル系単量体を共重合させたゴム質系
共重合体Ｂ、０〜30重量部のリン酸エステル系可
塑剤Ｃ及び０〜100重量部のハードセグメントの
60モル％以上がポリアルキレンテレフタレートで
あり、ソフトセグメントが分子量400〜6000のポ
リ（アルキレンオキサイド）グリコールであり且
つ該ポリ（アルキレンオキサイド）グリコールが
エラストマー重量の10〜80％含有されるブロツク
コポリエーテルエステルエラストマーＤよりなる
熱可塑性樹脂であることを特徴とする実質的に音
が発生しないギヤに関する。 本発明において(A)成分のポリブチレンテレフタ
レートとは、テレフタル酸を主たる酸成分とし、
１，４−ブタンジオールを主たるジオール成分と
するポリマーを意味し、ポリブチレンテレフタレ
ートのホモポリマー、並びに共重合酸成分として
イソフタル酸、２，６−ナフタリンジカルボン
酸、４，4′−ジフエニルエーテルジカルボン酸、
４，4′−ジフエニルエーテルジカルボン酸、アジ
ピン酸等の如きジカルボン酸及び／又は共重合ジ
オール成分としてエチレングリコール、ジエチレ
ングリコール、トリメチレングリコール、ヘキサ
メチレングリコール、シクロヘキサンジメタノー
ル等の如きジオールを共重合せしめたポリブチレ
ンテレフタレートを主体とする共重合体を対象と
している。この共重合体中のブチレンテレフタレ
ート繰り返し単位は全繰り返し単位の60％以上、
更に80％以上、特に90％以上であることが好まし
い。 上記ポリブチレンテレフタレートは固有粘度が
0.5以上、更には0.6以上、特に0.7以上のものが好
ましく用いられる。 本発明において(B)成分として用いられるゴム質
系共重合体において炭素数１〜13のアルキル基を
有するアクリル酸エステル重合体もしくは共重合
体から成るゴム質成分としては耐候性、耐熱性等
の面から該アクリル酸エステルの重合体もしくは
該重合体を70％以上含有する共重合体があげられ
る。 前述のゴム質成分として用いられるC₁〜C₁₃の
アルキル基を有するアクリル酸エステルの重合体
としては、アクリル酸エチル、アクリル酸ブチ
ル、アクリル酸オクチル等の重合体が例示され、
殊にアクリル酸ブチルの重合体が好ましい。ま
た、アクリル酸エステルの共重合体としては、前
記アクリル酸エステルとビニル系単量体（例えば
メタクリル酸メチル、スチレン等）との共重合体
が挙げられるが、衝撃特性改良の点からはポリア
クリル酸エステル成分が70％以上である共重合体
が好ましい。さらにまた、前述のゴム質成分のア
クリル酸エステルの重合体もしくは共重合体に、
例えばメタアクリル酸アリル、アクリル酸アリル
等の如きエチレン性不飽和単量体あるいはトリア
リルシアヌレート、トリアリルイソシアヌレート
等の如きトリアジン環に３個のアリル基が結合し
た単量体等を共重合せしめることが好ましい。こ
の共重合単量体の使用量はアクリル酸エステルを
主成分とするゴム質成分系を基にして0.05〜５重
量％、更には0.2〜２重量％であることが好まし
い。0.05重量％未満ではゴム質成分に後述するビ
ニル系単量体をグラフトさせる効果が充分でな
く、また５重量％を越える場合には架橋が進みす
ぎて脆くなるので好ましくない。 本発明で用いられる(B)成分のゴム質系共重合体
は、前述のゴム質成分に更にビニル系単量体を共
重合せしめた共重合体である。 ゴム質成分とこれに共重合するビニル系単量体
の重合方法は、グラフト共重合、ブロツク共重合
等の任意の重合方法を用い得るが、特にグラフト
共重合が衝撃特性改良の面から好ましい。したが
つて、ゴム質成分として、エチレン性不飽和単量
体、トリアジン環に３個のアリル基が結合した単
量体等を共重合したアクリル酸エステル系重合体
を用いることが殊に好ましい。 前記ゴム質成分に共重合するビニル系単量体と
しては、メタクリル酸エステル単量体、芳香族ビ
ニル単量体およびシアン化ビニル単量体からなる
ビニル系単量体が挙げられるが、これらビニル系
単量体は１種のみ用いるばかりでなく２種以上を
併用することもできる。また、前述のメタクリル
酸アリル等のエチレン性不飽和単量体あるいはト
リアジン環３個のアリル基が結合した単量体を併
用することもできる。メタクリル酸エステル単量
体としては、例えばメタクリル酸メチル、メタク
リル酸エチル、メタクリル酸プロピル、メタクリ
ル酸イソプロピル、メタクリル酸ブチル等が挙げ
られるが、特にメタクリル酸メチルが好ましい。
芳香族ビニル単量体としては、例えばスチレン、
α−メチルスチレン、ビニルトルエン、ビニルキ
シレン、トリメチルスチレン、ハロゲン化スチレ
ン等が挙げられるが、特にスチレンが好ましい。
シアン化ビニル単量体としては、例えばアクリロ
ニトリル、メタクリロニトリル等が挙げられる
が、特にアクリロニトリルが好ましい。 ビニル系単量体を共重合させたゴム質系共重合
体の重合は、通常２段階で行なわれる。すなわ
ち、ゴム質成分をまず重合し、得られたゴム質成
分にビニル系単量体を共重合例えばグラフト共重
合させる方法である。またそれらの重合法は、塊
状重合、溶液重合、懸濁重合、乳化重合またはそ
れらの組合せのいずれの方法でも製造できるが、
特にゴム質成分含有の高い場合には乳化重合によ
つて製造するのが好ましい。 本発明に用いられるビニル系単量体を共重合さ
せたゴム質系共重合体において、ゴム質成分の量
は該ゴム質系共重合体中30〜90重量％更には40〜
80重量％であることが好ましい。ゴム質成分が30
重量％未満では衝撃特性の改良程度が不充分であ
り、90重量％を越える場合にはポリブチレンテレ
フタレートとの均一混合が悪くなり、成形も困難
となり好ましくない。 本発明において、ビニル系単量体を共重合させ
たゴム質系共重合体Ｂの使用量はポリブチレンテ
レフタレートA100重量部に対して、１〜100重量
部、好ましくは、５〜80重量部である。ゴム質系
共重合体Ｂの使用量が１重量部未満では本発明の
効果が発揮されず、又100重量部を越える場合に
は、ポリブチレンテレフタレートの好ましい特
性、例えば耐油性等が大巾に損なわれるので好ま
しくない。 本発明においては、ポリブチレンテレフタレー
トＡ及びゴム質共重合体Ｂよりなる樹脂組成物を
素材としてギヤとすることができるが、更にその
特性を向上せしめる為には、リン酸エステル系可
塑剤Ｃ及び／又はブロツクコポリエーテルエステ
ルエラストマーＤを添加配合することが好まし
い。 リン酸エステル系可塑剤Ｃとしては例えば、ト
リフエニルホスフエート、トリオクチルホスフエ
ート、オクチルジフエニルホスフエート、ジフエ
ニルイソプロピルホスフエート、ジフエニルイソ
プロピルフエニルホスフエート、トリクレジルホ
スフエート、クレジルジフエニルホスフエート、
トリキシレニルホスフエート等の如きアリールホ
スフエートが挙げられるが、特に好ましいものと
してはトリフエニルホスフエートがあげられる。
これらのリン酸エステル系可塑剤の添加量はポリ
ブチレンテレフタレート100重量部に対して０〜
30重量部、好ましくは２〜20重量部である。30重
量部を超える添加量では強度が著しく低下するの
で好ましくない。 また、ブロツクコポリエーテルエステルエラス
トマーＤとは、ハードセグメントの60モル％以上
がポリアルキレンテレフタレートであり、ソフト
セグメントが分子量400〜6000のポリ（アルキレ
ンオキサイド）グリコールであり且つ該ポリ（ア
ルキレンオキサイド）グリコールがエラストマー
重量の10〜80％含有されるブロツクコポリエーテ
ルエステルエラストマーである。このポリアルキ
レンテレフタレートは酸成分がテレフタル酸であ
り、グリコール成分が炭素数２〜10の脂肪族グリ
コールであるポリエステルである。炭素数２〜10
の脂肪族グリコールの具体例としては、エチレン
グリコール、１，４−ブチレングリコール、ヘキ
サメチレングリコール、プロピレングリコール等
が挙げられる。ハードセグメントを構成するポリ
エステルとしては前記ポリアルキレンテレフタレ
ートの他に、該ポリアルキレンテレフタレートに
テレフタル酸以外のジカルボン酸及び／又は炭素
数２〜10の脂肪族グリコール以外のグリコールを
共重合せしめたコポリエステルであつてもよい。
このコポリエステルはポリアルキレンテレフタレ
ート成分が60モル％以上含有されている必要があ
る。これら共重合可能な成分としては、アジピン
酸、セバシン酸、１，４−シクロヘキサンジカル
ボン酸、フタル酸、イソフタル酸、ナフタリンジ
カルボン酸などの如き脂肪族、脂環族、芳香族の
ジカルボン酸；ネオペンチルクリコール、１，４
−シクロヘキサンジメタノール、１，４−シクロ
ヘキサンジエタノール、１，４−ベンゼンジメタ
ノール、１，４−ベンゼンジエタノールなどの如
き脂肪族、脂環族、芳香族のジオールを挙げる事
ができる。その他、Ｐオキシ安息香酸、Ｐ−ヒド
ロキシエトキシ安息香酸などのオキシ酸も共重合
可能である。 またエラストマーのもう一方の構成成分である
ソフトセグメントを構成するポリ（アルキレンオ
キサイド）グリコールとしては、例えばポリ（エ
チレンオキサイド）グリコール、ポリ（プロピレ
ンオキサイド）グリコール、ポリ（テトラメチレ
ンオキサイド）グリコールなどの単一のエーテル
グリコール類、エチレンオキサイドとプロピレン
オキサイドとのランダムまたはブロツク共重合グ
リコール、テトラヒドロフランと２，２−ジメチ
ルオキセタンとのランダムまたはブロツク共重合
グリコール等の共重合グリコール類、上記グリコ
ールの２種以上の混合物などを挙げることができ
る。ポリ（アルキレンオキサイド）グリコールの
数平均分子量は40〜6000、より好ましくは500〜
4500であり、この分子量が大きすぎるとポリ（ア
ルキレンオキサイド）グリコール単位自体が結晶
性をもつ様になり、耐衝撃性の向上に寄与しなく
なり、逆に分子量が400未満でも同様に耐衝撃性
の向上に寄与しなくなるので好ましくない。ブロ
ツクコポリエーテルエステルエラストマー中のポ
リ（アルキレンオキサイド）グリコールの含有量
はエラストマー重量の10〜80％、好ましくは15〜
70％になる様にする必要がある。80％を超える量
ではエラストマーのハードセグメントの性質が殆
んど消滅してしまい、且つポリブチレンテレフタ
レートとの相溶性が悪くなり、又10％未満ではソ
フトセグメント成分であるポリ（アルキレンオキ
サイド）グリコール単位が少ないために耐衝撃性
の向上に寄与しなくなるので好ましくない。 本発明における(D)成分のブロツクコポリエーテ
ルエステルエラストマーの好ましい例としては、
60モル％以上がポリブチレンテレフタレートから
なるポリエステルをハードセグメントとし、ポリ
（テトラメチレンオキサイド）グリコールをソフ
トセグメントとするブロツクコポリエステルが挙
げられる。一般に本発明における(D)成分のブロツ
クコポリエーテルエステルエラストマーは、ポリ
ブチレンテレフタレートＡとの混和性に優れてい
るのであるが、なかでも上記した成分から成るエ
ラストマーはポリブチレンテレフタレートＡとの
混和性が極めて良好である。 ブロツクコポリエーテルエステルエラストマー
は通常の製造法により製造される。例えばテレフ
タール酸、脂肪族グリコール及びポリ（アルキレ
ンオキサイド）グリコールの三者の直接エステル
化法；ジアルキルテレフタレートと脂肪族グリコ
ールとをエステル交換反応せしめた後ポリ（アル
キレンオキサイド）グリコールを加えて重縮合さ
せる方法等の方法を採ることができる。なおこの
エラストマーの製造に際しては各段階の反応を促
進させるための触媒、各種の安定剤、改質剤、顔
料などを必要に応じて使用することができる。 ブロツクコポリエーテルエステルエラストマー
の添加量はポリブチレンテレフタレートA100重
量部に対して０〜100重量部、好ましくは５〜80
重量部である。この添加量が100重量部を超える
場合にはポリブチレンテレフタレートＡ本来の優
れた特性を損うので好ましくない。 本発明においてギヤ用素材である熱可塑性樹脂
は前記(A)成分と(B)成分、場合によつてはこれらに
(C)成分及び／又は(D)成分を添加した組成物である
が、これらの成分の混合は一般にポリブチレンテ
レフタレートＡが溶融する温度で行えば良く、最
も良く用いられる混合方法は押出機で混練する方
法である。場合によつては各成分を直接或いは予
めドライブレンドして射出成形機等の成形機に添
加し、混練し、成形する方法もとりうる。 本発明においてギヤの成形方法は、いかなる方
法をとつてもよいが、射出成形あるいは圧縮成形
法によつてギヤを成形する方法が最も有利であ
る。ギヤの形状は通常のギヤの形状をとりうる。 本発明で用いられる上記の如き特定の組成を有
する熱可塑性樹脂組成物は成形サイクル性が非常
に良好であり且つ溶融成形が容易に行ない得る性
質を有しており、工業的にギヤを製造する場合そ
の生産性が著しく大きい利点を有し、成形された
ギヤは音の発生いない無音ギヤとして有用であ
る。無音ギヤは例えば、テープレコーダー、撮影
機、湿式、乾式復写機、各種測定器等の駆軸部分
に用いられ、今後ますますその重要性を増すもの
と推測される。 尚、本発明のギヤ素材として用いられる熱可塑
樹脂には、本発明の目的を損わない範囲で核剤、
滑剤、安定剤、改質剤等の添加剤を含有せしめる
事もできる。 以下本発明を実施例によりさらに詳しく説明す
るが、本発明がこれらに限定されない事は言うま
でもない。なお例中単に「部」とあるのは、重量
部を意味し、ポリマーの固有粘度はオルソクロロ
フエノールを溶媒として、35℃で求めた値であ
る。 製造例Ａ（ゴム質系共重合体の合成法） イ 不均化ロジン酸カリ１部、水200部、ホルム
アルデヒドナトリウムスルホキシラート２水塩
0.19部、硫酸第１鉄0.005部及びエチレンジア
ミン４酢酸２ナトリウム0.01部を重合容器に入
れ、窒素気流中60℃に加熱し、撹拌しながらア
クリル酸ブチル100部、メタクリル酸アリル0.5
部及びクメンハイドロパーオキサイド0.2部か
らなる混合液を５時間で滴下し、更に80℃に昇
温し３時間加熱反応させ、ポリアクリル酸ブチ
ルのラテツクスを得た。 ロ 前記ポリアクリル酸ブチルラテツクス60部
（固形分として）、不均化ロジン酸カリ１部、水
200部（ラテツクス中の水も含む）ホルムアル
デヒドナトリウムスルホキシラート２水塩0.19
部、硫酸第１鉄0.005部及びエチレンジアミン
４酢酸２ナトリウム0.01部を重合容器に入れ、
窒素気流中70℃に加熱し、撹拌しながらメタク
リル酸メチル24部、スチレン８部、アクリロニ
トリル８部、トリアリルイソシアヌレート0.25
部及びクメンハイドロパーオキサイド0.2部か
らなる混合液を２時間かけて滴下し、更に80℃
に昇温し３時間重合を続けた。生成した共重合
体は、常法により水洗、乾燥して粉末を得た。 製造例Ｂ（ブロツクコポリエーテルエステルエラ
ストマーの合成法） ジメチルテレフタレート225部、テトラメチレ
ングリコール146部及び分子量約1000のポリ（テ
トラメチレンオキサイド）グリコール176部を蒸
留装置を備えた撹拌機付重合容器に入れ、150℃
で５分間加熱した後触媒としてテトラブチルチタ
ネート0.5部を添加した。１時間に亘り温度を
徐々に250℃にあげるにつれて、メタノールが反
応混合物から留出し、次いで温度が250℃に達し
たとき20分以内に圧力を徐々に0.5mmＨｇにまで
下げた。重合反応混合物を250℃／0.5mmＨｇで60
分間撹拌を続け、得られた粘稠な溶融重合物を窒
素雰囲気中で重合容器より取出し、冷却してペレ
ツト化した。得られたポリマーの固着粘度は1.45
であつた。 実施例 １〜10 固有粘度が1.1のポリブチレンテレフタレート
100部に製造例Ａで得たゴム質系共重合体、トリ
フエニルフオスフエート及び製造例Ｂで得たブロ
ツクコポリエーテルエステルエラストマーを表−
１に示した割合で添加し、65m／ｍφエクストル
ーダーを用いて、240℃で溶融混練押出しペレツ
トを得た。得られたペレツトを130℃、４時間熱
風乾燥機で乾燥した後、径が40m／ｍ、厚さ
2m／ｍのギヤで中心部に同心円の径12m／ｍ、
厚さ4m／ｍのギヤがついている一体成形品を射
出成形機で成形した。このギヤを試験駆動セツト
に組み込み回転させたところ音は発生しなかつ
た。

【表】 比較例 １ 市販ポリアセタール樹脂を用いて実施例１〜10
と同様のギヤを成形し、同一試験を行つた所音の
発生がみられた。 比較例 ２ ナイロン−６に硫化モリブデン５％をブレンド
した黒色チツプを用いて実施例１〜10と同様のギ
ヤを成形し、同一の試験を行つた所ポリアセター
ル樹脂製ギヤより音の発生は、少なかつたが本発
明のギヤに比較し著じるしく音の発生が大きかつ
た。 比較例 ３ 固有粘度が1.1のポリブチレンテレフタレート
樹脂を用いて実施例１〜10と同様のギヤを成形
し、同一の試験を行つた所やはり音の発生がみら
れた。

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 １ 熱可塑性樹脂を素材とするギヤにおいて、該
   素材がポリブチレンテレフタレートＡ並びに(A)成
   分100重量部当り、１〜100重量部の炭素数１〜13
   のアルキル基を有するアクリル酸エステルの重合
   体もしくは共重合体から成るゴム質成分にビニル
   系単量体を共重合させたゴム質系共重合体Ｂ、０
   〜30重量部のリン酸エステル系可塑剤Ｃ及び０〜
   100重量部のハードセグメントの60モル％以上が
   ポリアルキレンテレフタレートであり、ソフトセ
   グメントが分子量400〜6000のポリ（アルキレン
   オキサイド）グリコールであり且つ該ポリ（アル
   キレンオキサイド）グリコールがエラストマー重
   量の10〜80％含有されるブロツクコポリエーテル
   エステルエラストマーＤよりなる熱可塑性樹脂で
   あることを特徴とする実質的に音が発生しないギ
   ヤ。 ２ リン酸エステル系可塑剤Ｃがトリフエニルフ
   オスフエートであることを特徴とする特許請求の
   範囲第１項記載のギヤ。 ３ ブロツクコポリエーテルエステルエラストマ
   ーＤがハードセグメントの60モル％以上がポリブ
   チレンテレフタレートであり、ソフトセグメント
   がポリ（テトラメチレンオキサイド）グリコール
   であり且つ該ポリ（テトラメチレンオキサイド）
   グリコールがエラストマー重量の10〜80％含有さ
   れるブロツクコポリエーテルエステルエラストマ
   ーであることを特徴とする特許請求の範囲第１項
   記載のギヤ。