JPWO2013088966A1 - 歯車 - Google Patents
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Abstract
本発明は、優れた摩擦摩耗特性及び耐衝撃性を有する歯車を提供することを目的とする。本発明は、芳香族ポリエーテルケトン樹脂（Ｉ）及びフッ素樹脂（ＩＩ）を含む樹脂組成物から形成される歯車であって、フッ素樹脂（ＩＩ）は、テトラフルオロエチレン及び下記一般式（１）：ＣＦ２＝ＣＦ−Ｒｆ１（１）（式中、Ｒｆ１は、−ＣＦ３又は−ＯＲｆ２を表す。Ｒｆ２は、炭素数１〜５のパーフルオロアルキル基を表す。）で表されるパーフルオロエチレン性不飽和化合物の共重合体であり、芳香族ポリエーテルケトン樹脂（Ｉ）とフッ素樹脂（ＩＩ）との溶融粘度比（Ｉ）／（ＩＩ）が０．３〜５．０であることを特徴とする歯車である。
Description
本発明は、歯車に関するものである。
ＯＡ機器、電気・電子機械、工業機械、自動車等には、各種歯車が使用されているが、近年、軽量性、低コスト化等の観点から、熱可塑性樹脂からなる歯車が提案されている。
歯車に使用される熱可塑性樹脂としては、ポリアセタール樹脂、ポリアミド樹脂、ポリイミド樹脂、ポリアセタールケトン樹脂、ポリアリールエーテル樹脂、ポリアミドイミド樹脂等のエンジニアリングプラスチックスが用いられている。しかしながら、従来の樹脂製歯車は、摩擦磨耗特性、剛性、耐熱性が充分とはいえず、更なる改善が求められていた。
そのような中で、特許文献１では、耐熱性が高く、摩擦磨耗特性及び剛性が高い樹脂製歯車として、（Ａ）ポリフタルアミド樹脂及び／又はポリエーテルエーテルケトン、（Ｂ）ガラス繊維及び／又はカーボン繊維と、（Ｃ）ポリテトラフルオロエチレンとを含む樹脂組成物からなる熱可塑性樹脂製歯車が提案されている。
特許文献２には、機械的強度が高く、グリースの有無に関わらず耐磨耗性に優れる樹脂成形体が得られる摺動材用樹脂組成物を提供することを目的として、ポリアリーレンスルフィド系樹脂、ポリエーテルケトン系樹脂及び熱可塑性ポリイミド系樹脂の中から選ばれた少なくとも一つの樹脂に少なくとも固体潤滑剤及びウィスカ材とを配合してなる摺動材用樹脂組成物、当該樹脂組成物の成形体からなる樹脂製歯車が提案されている。この摺動材用樹脂組成物に添加する固体潤滑剤としては、ポリテトラフルオロエチレン等のフッ素樹脂やグラファイト、二硫化モリブデン等が記載されている。
ところで、歯車を製造することを目的としたものではないが、特許文献３には、フィルム、シートなどの比較的薄い成形体を製造するための組成物として、（Ａ）ポリアリールケトン樹脂７０〜９９質量％及び（Ｂ）フッ素樹脂３０〜１質量％を含有し、樹脂組成物中に分散した（Ｂ）フッ素樹脂の平均粒子径が０．１〜３０μｍである樹脂組成物が提案されている。
また、特許文献４には、高ヤング率で、誘電率が小さく、難燃性、耐熱性、絶縁性に優れ、かつ剛性も高いフィルム及びそれを基材として用いたＦＰＣを提供することを目的とした材料として、ポリアリールケトン１００重量部に対し、他の熱可塑性樹脂３〜３０重量部を含む樹脂組成物からなるフィルムであって、該フィルムのクッション率が３〜３０％であり、かつ少なくとも１方向に延伸されていることを特徴とするポリアリールケトンフィルムが提案されている。
本発明は、優れた摩擦磨耗特性及び耐衝撃性を有する歯車を提供することを目的とする。
本発明者等は、優れた摩擦磨耗特性及び耐衝撃性を有する樹脂製歯車について鋭意検討し、その樹脂材料に着目したところ、芳香族ポリエーテルケトン樹脂と特定のフッ素樹脂を含む樹脂組成物から形成されるものであり、上記芳香族ポリエーテルケトン樹脂と特定のフッ素樹脂との溶融粘度比が特定の範囲であると、フッ素樹脂の微細な粒子が形成でき、摩擦磨耗特性及び耐衝撃性が飛躍的に向上することを見出し、本発明の完成に至った。
すなわち、本発明は、芳香族ポリエーテルケトン樹脂（Ｉ）及びフッ素樹脂（ＩＩ）を含む樹脂組成物から形成される歯車であって、フッ素樹脂（ＩＩ）は、テトラフルオロエチレン及び下記一般式（１）：
ＣＦ２＝ＣＦ−Ｒｆ１ （１）
（式中、Ｒｆ１は、−ＣＦ３又は−ＯＲｆ２を表す。Ｒｆ２は、炭素数１〜５のパーフルオロアルキル基を表す。）で表されるパーフルオロエチレン性不飽和化合物の共重合体であり、芳香族ポリエーテルケトン樹脂（Ｉ）とフッ素樹脂（ＩＩ）との溶融粘度比（Ｉ）／（ＩＩ）が０．３〜５．０であることを特徴とする歯車である。
ＣＦ２＝ＣＦ−Ｒｆ１ （１）
（式中、Ｒｆ１は、−ＣＦ３又は−ＯＲｆ２を表す。Ｒｆ２は、炭素数１〜５のパーフルオロアルキル基を表す。）で表されるパーフルオロエチレン性不飽和化合物の共重合体であり、芳香族ポリエーテルケトン樹脂（Ｉ）とフッ素樹脂（ＩＩ）との溶融粘度比（Ｉ）／（ＩＩ）が０．３〜５．０であることを特徴とする歯車である。
本発明の歯車は、フッ素樹脂（ＩＩ）が芳香族ポリエーテルケトン樹脂（Ｉ）中に粒子状に分散しており、フッ素樹脂（ＩＩ）の平均分散粒子径が０．５μｍ以下であることが好ましい。
本発明の歯車は、フッ素樹脂（ＩＩ）が芳香族ポリエーテルケトン樹脂（Ｉ）中に粒子状に分散しており、フッ素樹脂（ＩＩ）の最大分散粒子径が１．０μｍ以下であることが好ましい。
本発明の歯車は、芳香族ポリエーテルケトン樹脂（Ｉ）とフッ素樹脂（ＩＩ）との質量比（Ｉ）：（ＩＩ）が９５：５〜５０：５０であることが好ましい。
フッ素樹脂（ＩＩ）は、メルトフローレートが０．１〜１００ｇ／１０分であることが好ましい。
芳香族ポリエーテルケトン樹脂（Ｉ）は、ポリエーテルエーテルケトンであることが好ましい。
本発明の歯車は、上記構成を有することから、優れた摩擦磨耗特性及び耐衝撃性を有する。
本発明の歯車は、芳香族ポリエーテルケトン樹脂（Ｉ）及びフッ素樹脂（ＩＩ）を含む樹脂組成物から形成されるものであり、芳香族ポリエーテルケトン樹脂（Ｉ）とフッ素樹脂（ＩＩ）との溶融粘度比（Ｉ）／（ＩＩ）が０．３〜５．０である。溶融粘度比（Ｉ）／（ＩＩ）が上記特定の範囲であることによって、本発明の歯車は、摩擦磨耗特性及び耐衝撃性が優れたものとなる。
本発明の歯車は、芳香族ポリエーテルケトン樹脂（Ｉ）及びフッ素樹脂（ＩＩ）を含む樹脂組成物から形成される。本発明の歯車は、歯車の少なくとも一部が上記の樹脂組成物から形成されていればよく、一部のみが樹脂組成物から形成されている場合でも従来の歯車よりも優れた摩擦摩耗特性及び耐衝撃性を示すが、更に優れた摩擦摩耗特性及び耐衝撃性を示すことから、歯車の全部が上記の樹脂組成物のみから形成されていることが好ましい。
上記芳香族ポリエーテルケトン樹脂（Ｉ）としては、ポリエーテルケトン、ポリエーテルエーテルケトン、ポリエーテルケトンケトン及びポリエーテルケトンエーテルケトンケトンからなる群より選択される少なくとも１種の樹脂であることが好ましく、ポリエーテルケトン及びポリエーテルエーテルケトンからなる群より選択される少なくとも１種の樹脂であることがより好ましく、ポリエーテルエーテルケトンであることが更に好ましい。
上記芳香族ポリエーテルケトン樹脂（Ｉ）は、６０ｓｅｃ−１、３９０℃における溶融粘度が０．２５〜１．５０ｋＮｓｍ−２であることが好ましい。溶融粘度が上記範囲であることにより、加工特性が向上するとともに、本発明の歯車は、より優れた摩擦磨耗特性及び耐衝撃性を有する。溶融粘度のより好ましい下限は０．８０ｋＮｓｍ−２である。溶融粘度のより好ましい上限は１．３０ｋＮｓｍ−２である
上記芳香族ポリエーテルケトン樹脂（Ｉ）の溶融粘度は、ＡＳＴＭ Ｄ３８３５に準拠して測定する。
上記芳香族ポリエーテルケトン樹脂（Ｉ）の溶融粘度は、ＡＳＴＭ Ｄ３８３５に準拠して測定する。
上記芳香族ポリエーテルケトン樹脂（Ｉ）は、ガラス転移温度が１３０℃以上であることが好ましい。より好ましくは、１３５℃以上であり、更に好ましくは、１４０℃以上である。上記範囲のガラス転移温度であることによって、耐熱性に優れた歯車を得ることができる。上記ガラス転移温度は、示差走査熱量測定（ＤＳＣ）装置によって測定される。
上記芳香族ポリエーテルケトン樹脂（Ｉ）は、融点が３００℃以上であることが好ましい。より好ましくは、３２０℃以上である。上記範囲の融点であることによって、得られる歯車の耐熱性を向上させることができる。上記融点は、示差走査熱量測定（ＤＳＣ）装置によって測定される。
フッ素樹脂（ＩＩ）は、テトラフルオロエチレン（ＴＦＥ）及び下記一般式（１）：
ＣＦ２＝ＣＦ−Ｒｆ１ （１）
（式中、Ｒｆ１は、−ＣＦ３又は−ＯＲｆ２を表す。Ｒｆ２は、炭素数１〜５のパーフルオロアルキル基を表す。）で表されるパーフルオロエチレン性不飽和化合物の共重合体である。上記フッ素樹脂（ＩＩ）を用いることによって、フッ素樹脂（ＩＩ）が芳香族ポリエーテルケトン樹脂（Ｉ）に対して効率よく分散し、本発明の歯車は、より優れた摩擦磨耗特性及び耐衝撃性を有する。
例えば、ポリテトラフルオロエチレンを用いた場合には、充分な摩擦磨耗特性及び耐衝撃性を有する歯車を得ることができない。
フッ素樹脂（ＩＩ）は、１種を用いてもよいし、２種以上を併用してもよい。
上記Ｒｆ１が、−ＯＲｆ２である場合、上記Ｒｆ２は炭素数が１〜３のパーフルオロアルキル基であることが好ましい。
ＣＦ２＝ＣＦ−Ｒｆ１ （１）
（式中、Ｒｆ１は、−ＣＦ３又は−ＯＲｆ２を表す。Ｒｆ２は、炭素数１〜５のパーフルオロアルキル基を表す。）で表されるパーフルオロエチレン性不飽和化合物の共重合体である。上記フッ素樹脂（ＩＩ）を用いることによって、フッ素樹脂（ＩＩ）が芳香族ポリエーテルケトン樹脂（Ｉ）に対して効率よく分散し、本発明の歯車は、より優れた摩擦磨耗特性及び耐衝撃性を有する。
例えば、ポリテトラフルオロエチレンを用いた場合には、充分な摩擦磨耗特性及び耐衝撃性を有する歯車を得ることができない。
フッ素樹脂（ＩＩ）は、１種を用いてもよいし、２種以上を併用してもよい。
上記Ｒｆ１が、−ＯＲｆ２である場合、上記Ｒｆ２は炭素数が１〜３のパーフルオロアルキル基であることが好ましい。
一般式（１）で表されるパーフルオロエチレン性不飽和化合物としては、ヘキサフルオロプロピレン、パーフルオロ（メチルビニルエーテル）、パーフルオロ（エチルビニルエーテル）及びパーフルオロ（プロピルビニルエーテル）からなる群より選択される少なくとも１種であることが好ましく、ヘキサフルオロプロピレン及びパーフルオロ（プロピルビニルエーテル）からなる群より選択される少なくとも１種であることがより好ましい。
上記フッ素樹脂（ＩＩ）は、８０〜９９モル％のＴＦＥ及び１〜２０モル％の上記一般式（１）で表されるパーフルオロエチレン性不飽和化合物から構成されることが好ましい。上記フッ素樹脂（ＩＩ）を構成するＴＦＥの含有量の下限は、８５モル％がより好ましく、８７モル％が更に好ましく、９０モル％が特に好ましく、９３モル％が殊更に好ましい。上記フッ素樹脂（ＩＩ）を構成するＴＦＥの含有量の上限は、９７モル％がより好ましく、９５モル％が更に好ましい。
また、上記フッ素樹脂（ＩＩ）を構成する上記一般式（１）で表されるパーフルオロエチレン性不飽和化合物の含有量の下限は、３モル％がより好ましく、５モル％が更に好ましい。上記フッ素樹脂（ＩＩ）を構成する上記一般式（１）で表されるパーフルオロエチレン性不飽和化合物の含有量の上限は、１５モル％がより好ましく、１３モル％が更に好ましく、１０モル％が特に好ましく、７モル％が殊更に好ましい。
また、上記フッ素樹脂（ＩＩ）を構成する上記一般式（１）で表されるパーフルオロエチレン性不飽和化合物の含有量の下限は、３モル％がより好ましく、５モル％が更に好ましい。上記フッ素樹脂（ＩＩ）を構成する上記一般式（１）で表されるパーフルオロエチレン性不飽和化合物の含有量の上限は、１５モル％がより好ましく、１３モル％が更に好ましく、１０モル％が特に好ましく、７モル％が殊更に好ましい。
上記フッ素樹脂（ＩＩ）は、３７２℃、５０００ｇ荷重の条件下で測定したメルトフローレート（ＭＦＲ）が０．１〜１００ｇ／１０分であることが好ましく、１０〜４０ｇ／１０分であることがより好ましい。ＭＦＲが上記範囲であることにより、本発明の歯車は、加工特性が向上するとともに、より優れた摩擦磨耗特性及び耐衝撃性を有する。ＭＦＲの更に好ましい下限は１２ｇ／１０分であり、特に好ましい下限は１５ｇ／１０分である。本発明の歯車がより優れた摩擦磨耗特性及び耐衝撃性を有する観点から、ＭＦＲの更に好ましい上限は３８ｇ／１０分であり、特に好ましい上限は３５ｇ／１０分である。
上記フッ素樹脂（ＩＩ）のＭＦＲは、ＡＳＴＭ Ｄ３３０７−０１に準拠し、メルトインデクサーを用いて測定する。
上記フッ素樹脂（ＩＩ）のＭＦＲは、ＡＳＴＭ Ｄ３３０７−０１に準拠し、メルトインデクサーを用いて測定する。
上記フッ素樹脂（ＩＩ）の融点は特に限定されないが、成形する際に用いる芳香族ポリエーテルケトン樹脂（Ｉ）が溶融する温度で既にフッ素樹脂（ＩＩ）が溶融していることが成形において好ましいため、上記芳香族ポリエーテルケトン樹脂（Ｉ）の融点以下の温度であることが好ましい。例えば、フッ素樹脂（ＩＩ）の融点は、２３０〜３５０℃であることが好ましい。フッ素樹脂（ＩＩ）の融点は、示差走査熱量測定（ＤＳＣ）装置を用いて、１０℃／分の速度で昇温したときの融解熱曲線における極大値に対応する温度として求めたものである。
上記フッ素樹脂（ＩＩ）は、６０ｓｅｃ−１、３９０℃における溶融粘度が０．３〜３．０ｋＮｓｍ−２であることが好ましい。溶融粘度が上記範囲であることにより、加工特性が向上し、低動摩擦係数及び高い限界ＰＶ特性を得ることができる。溶融粘度のより好ましい下限は０．４ｋＮｓｍ−２である。溶融粘度のより好ましい上限は２．０ｋＮｓｍ−２である。
上記フッ素樹脂（ＩＩ）の溶融粘度は、ＡＳＴＭ Ｄ３８３５に準拠して測定する。
上記フッ素樹脂（ＩＩ）の溶融粘度は、ＡＳＴＭ Ｄ３８３５に準拠して測定する。
上記フッ素樹脂（ＩＩ）は、公知の方法によりフッ素ガス処理したものであってもよいし、アンモニア処理したものであってもよい。
本発明の歯車は、芳香族ポリエーテルケトン樹脂（Ｉ）とフッ素樹脂（ＩＩ）との溶融粘度比（Ｉ）／（ＩＩ）が０．３〜５．０である。溶融粘度比が上記範囲であることによって、フッ素樹脂（ＩＩ）が芳香族ポリエーテルケトン樹脂（Ｉ）中で微細な粒子を形成し、その結果、特に優れた摩擦磨耗特性及び耐衝撃性を有する歯車が得られる。上記溶融粘度比（Ｉ）／（ＩＩ）は０．４〜４．０であることが好ましく、０．５〜３．０であることがより好ましい。特に、耐摩耗性がより優れる点から、溶融粘度比（Ｉ）／（ＩＩ）は０．５〜２．５であることが更に好ましい。
本発明の歯車は、芳香族ポリエーテルケトン樹脂（Ｉ）とフッ素樹脂（ＩＩ）との質量比（Ｉ）：（ＩＩ）が９５：５〜５０：５０であることが好ましい。上記範囲に設定することによって、本発明の歯車がより優れた摩擦磨耗特性及び耐衝撃性を有する。フッ素樹脂（ＩＩ）の含有量が芳香族ポリエーテルケトン樹脂（Ｉ）との質量比で５０を超えると、強度が劣る傾向があり、５未満であると、摩擦磨耗特性及び耐衝撃性が劣るおそれがある。より好ましい範囲は、９０：１０〜６０：４０である。
本発明の歯車は、フッ素樹脂（ＩＩ）が芳香族ポリエーテルケトン樹脂（Ｉ）中に粒子状に分散しており、フッ素樹脂（ＩＩ）の平均分散粒子径が０．５μｍ以下であり、さらに最大分散粒子径が１．０μｍ以下であることが好ましい。芳香族ポリエーテルケトン樹脂（Ｉ）中に分散するフッ素樹脂（ＩＩ）が、上記範囲の平均分散粒子径及び最大分散粒子径で分散することにより、歯車の摩擦磨耗特性及び耐衝撃性が飛躍的に向上する。
平均分散粒子径が大きすぎると、摩擦磨耗特性及び耐衝撃性が充分でなくなるおそれがある。下限は特に限定されないが０．０１μｍであってよい。
平均分散粒子径が大きすぎると、摩擦磨耗特性及び耐衝撃性が充分でなくなるおそれがある。下限は特に限定されないが０．０１μｍであってよい。
フッ素樹脂（ＩＩ）の平均分散粒子径は、０．３μｍ以下であることがより好ましい。平均分散粒子径が０．３μｍ以下であると、本発明の歯車がより優れた摩擦磨耗特性及び耐衝撃性を有する。平均分散粒子径は、０．２μｍ以下であることが更に好ましい。
耐衝撃性向上の点から、フッ素樹脂（ＩＩ）の最大分散粒子径は１．０μｍ以下であることが好ましく、０．８μｍ以下であることがより好ましい。
フッ素樹脂（ＩＩ）の平均分散粒子径及び最大分散粒子径は、本発明の歯車を共焦点レーザー顕微鏡にて顕微鏡観察を行ったり、透過電子顕微鏡（ＴＥＭ）にて顕微鏡観察を行ったりして、得られた画像を光学解析装置にて二値化処理することにより求めることができる。
本発明の歯車は、芳香族ポリエーテルケトン樹脂（Ｉ）及びフッ素樹脂（ＩＩ）を含むものであるが、必要に応じて他の成分を含んでいてもよい。
上記他の成分としては特に限定されないが、例えば、グラファイト、二硫化モリブデン等の固体潤滑剤；ガラス繊維、カーボン繊維、酸化チタンウィスカ、繊維状ワラストナイト等の繊維状充填材；タルク、マイカ、クレー、シリカ、ガラスフレーク、ガラスビーズ、中空フィラーなどの繊維状充填材以外の充填材；帯電防止材、難燃剤、顔料、染料、耐熱剤、安定剤、対候剤、滑剤、離型剤、結晶核剤、可塑剤、流動性改良剤、衝撃改質材、抗菌剤等が挙げられる。
上記他の成分としては特に限定されないが、例えば、グラファイト、二硫化モリブデン等の固体潤滑剤；ガラス繊維、カーボン繊維、酸化チタンウィスカ、繊維状ワラストナイト等の繊維状充填材；タルク、マイカ、クレー、シリカ、ガラスフレーク、ガラスビーズ、中空フィラーなどの繊維状充填材以外の充填材；帯電防止材、難燃剤、顔料、染料、耐熱剤、安定剤、対候剤、滑剤、離型剤、結晶核剤、可塑剤、流動性改良剤、衝撃改質材、抗菌剤等が挙げられる。
上記他の成分の含有量は、歯車の用途等に応じて適宜決定すればよいが、例えば、本発明の歯車は、芳香族ポリエーテルケトン樹脂（Ｉ）及びフッ素樹脂（ＩＩ）の合計が７０〜１００質量％であり、他の成分が３０〜０質量％であることが好ましい。より好ましくは、芳香族ポリエーテルケトン樹脂（Ｉ）及びフッ素樹脂（ＩＩ）の合計が８０〜１００質量％であり、他の成分が２０〜０質量％である。
本発明の歯車は、例えば、芳香族ポリエーテルケトン樹脂（Ｉ）及びフッ素樹脂（ＩＩ）を含む樹脂組成物を調製する工程と、上記樹脂組成物を成形して歯車を得る工程と、を含む製造方法により製造することができる。
上記樹脂組成物は、芳香族ポリエーテルケトン樹脂（Ｉ）及びフッ素樹脂（ＩＩ）からなるものである。樹脂組成物は、上記他の成分を含むものであってもよい。
上記樹脂組成物を調製する方法としては特に限定されず、成形用組成物等の樹脂組成物を混合するために通常用いられる配合ミル、バンバリーミキサー、加圧ニーダー、押出機等の混合機を用いて、通常の条件により行うことができる。フッ素樹脂（ＩＩ）の平均分散粒子径を小さくすることができることから、混合機としては二軸押出機が好ましく、特にＬ／Ｄの大きいスクリュウ構成を有する二軸押出機が好ましい。二軸押出機のスクリュウ構成はＬ／Ｄ＝３５以上が好ましく、より好ましくはＬ／Ｄ＝４０以上であり、更に好ましくはＬ／Ｄ＝４５以上である。なお、Ｌ／Ｄは、スクリュウの有効長さ（Ｌ）／スクリュウ直径（Ｄ）である。
上記樹脂組成物を調製する方法としては、例えば、芳香族ポリエーテルケトン樹脂（Ｉ）及びフッ素樹脂（ＩＩ）を、溶融状態で混合する方法が好ましい。
芳香族ポリエーテルケトン樹脂（Ｉ）とフッ素樹脂（ＩＩ）とを充分に混練することによって、所望の分散状態を有する樹脂組成物を得ることができる。樹脂組成物の分散状態は得られる歯車の摩擦磨耗特性、耐衝撃性に影響を与えるので、歯車において所望の分散状態が得られるように、混練方法の選択は適切に行われるべきである。
芳香族ポリエーテルケトン樹脂（Ｉ）とフッ素樹脂（ＩＩ）とを充分に混練することによって、所望の分散状態を有する樹脂組成物を得ることができる。樹脂組成物の分散状態は得られる歯車の摩擦磨耗特性、耐衝撃性に影響を与えるので、歯車において所望の分散状態が得られるように、混練方法の選択は適切に行われるべきである。
上記樹脂組成物を調製する方法としては、例えば、芳香族ポリエーテルケトン樹脂（Ｉ）及びフッ素樹脂（ＩＩ）を適切な割合で混合機に投入し、所望により上記他の成分を添加し、樹脂（Ｉ）及び（ＩＩ）の融点以上で溶融混練することにより製造する方法が好ましい。
上記樹脂組成物は、芳香族ポリエーテルケトン樹脂（Ｉ）及びフッ素樹脂（ＩＩ）とは異なる他の成分を含むものであってもよい。上記他の成分は、芳香族ポリエーテルケトン樹脂（Ｉ）及びフッ素樹脂（ＩＩ）に予め添加して混合しておいてもよいし、芳香族ポリエーテルケトン樹脂（Ｉ）及びフッ素樹脂（ＩＩ）を配合するときに添加してもよい。
上記溶融混練時の温度としては、用いる芳香族ポリエーテルケトン樹脂（Ｉ）、フッ素樹脂（ＩＩ）の種類等によって適宜設定すればよいが、例えば、３６０〜４００℃であることが好ましい。混練時間としては、通常、１分〜１時間である。
上記樹脂組成物を成形して歯車を得る方法は特に限定されず、その各種条件としても、従来公知のように行うことができる。成形方法としては、射出成形、押出成形、真空・圧空成形等が挙げられる。生産性の観点から、射出成形が好ましい。また、押出し成形で得られた丸棒や射出成形で得られたブロックを切削して本発明の歯車を得てもよい。さらに、金属管を芯とする一体成形により製作することもできる。
歯車を成形する温度は、通常、用いる上記芳香族ポリエーテルケトン樹脂（Ｉ）の融点以上の温度であることが好ましい。また、成形温度は、上記フッ素樹脂（ＩＩ）の分解温度と上記芳香族ポリエーテルケトン樹脂（Ｉ）の分解温度のうち低い方の温度未満の温度であることが好ましい。このような成形温度としては、例えば２５０〜４００℃であってよい。
本発明の歯車は、通常、回転運動する軸に取り付けられ、動力伝達に用いられる。本発明の歯車としては、平歯車、はすば歯車、ラック、内歯車、かさ歯車、マイタ歯車、ねじ歯車、ウォームギヤ等が挙げられる。中でも、耐衝撃性に優れるため、ラック、又は、平歯車として特に好適である。
また、本発明の歯車は、耐熱性及び摩擦磨耗特性が高く、かつ耐衝撃性にも優れるため、より高温雰囲気下や高面圧が負荷される用途に使用される歯車として特に好適である。例えば、本発明の歯車は、より高い面圧が負荷される、駆動歯車、又は、遊び歯車であることが特に好ましい。
図１は、本発明の歯車の一形態を示す模式図である。図１は、平歯車１０の回転運動を平歯車２０に伝達している様子を示している。平歯車１０の歯１１と、平歯車２０の歯２１とが噛み合うことで平歯車１０の回転運動を平歯車２０に伝達することができるが、この際、歯１１及び歯２１に高面圧が加わり、歯１１及び歯２１の磨耗や破損が生じる。
本発明の歯車は芳香族ポリエーテルケトン樹脂（Ｉ）及びフッ素樹脂（ＩＩ）からなることで、摩擦磨耗特性及び耐衝撃性に優れるため、高面圧が加わることによる歯１１及び歯２１の摩耗や破損を抑制することができる。
本発明の歯車は芳香族ポリエーテルケトン樹脂（Ｉ）及びフッ素樹脂（ＩＩ）からなることで、摩擦磨耗特性及び耐衝撃性に優れるため、高面圧が加わることによる歯１１及び歯２１の摩耗や破損を抑制することができる。
つぎに本発明を実施例をあげて説明するが、本発明はかかる実施例のみに限定されるものではない。
＜ＭＦＲの測定＞
ＡＳＴＭ Ｄ３３０７−０１に従って、メルトインデクサー（（株）東洋精機製作所製）を用いて、３７２℃、５０００ｇ荷重下で内径２ｍｍ、長さ８ｍｍのノズルから１０分間あたりに流出するポリマーの質量（ｇ／１０分）を求めた。
ＡＳＴＭ Ｄ３３０７−０１に従って、メルトインデクサー（（株）東洋精機製作所製）を用いて、３７２℃、５０００ｇ荷重下で内径２ｍｍ、長さ８ｍｍのノズルから１０分間あたりに流出するポリマーの質量（ｇ／１０分）を求めた。
＜溶融粘度の測定方法＞
芳香族ポリエーテルケトン樹脂の溶融粘度は、６０ｓｅｃ−１、３９０℃において、ＡＳＴＭ Ｄ３８３５に準拠して測定した。
フッ素樹脂の溶融粘度は、６０ｓｅｃ−１、３９０℃において、ＡＳＴＭ Ｄ３８３５に準拠して測定した。
芳香族ポリエーテルケトン樹脂の溶融粘度は、６０ｓｅｃ−１、３９０℃において、ＡＳＴＭ Ｄ３８３５に準拠して測定した。
フッ素樹脂の溶融粘度は、６０ｓｅｃ−１、３９０℃において、ＡＳＴＭ Ｄ３８３５に準拠して測定した。
実施例及び比較例では、下記の材料を用いた。
芳香族ポリエーテルケトン樹脂（１）：ポリエーテルエーテルケトン（溶融粘度；１．１９ｋＮｓｍ−２。）
芳香族ポリエーテルケトン樹脂（２）：ポリエーテルエーテルケトン（溶融粘度；０．３１ｋＮｓｍ−２。）
フッ素樹脂（１）：テトラフルオロエチレン／ヘキサフルオロプロピレン共重合体（組成重量比；テトラフルオロエチレン／ヘキサフルオロプロピレン／パーフルオロ（プロピルビニルエーテル）＝８７．５／１１．５／１.０。ＭＦＲ；２３ｇ／１０分。溶融粘度；０．５５ｋＮｓｍ−２。）
フッ素樹脂（２）：テトラフルオロエチレン／ヘキサフルオロプロピレン共重合体（組成重量比；テトラフルオロエチレン／ヘキサフルオロプロピレン／パーフルオロ（プロピルビニルエーテル）＝８７．５／１１．５／１.０。ＭＦＲ；６０ｇ／１０分。溶融粘度；２．２３ｋＮｓｍ−２。）
フッ素樹脂（３）：ポリテトラフルオロエチレン（商品名：ルブロンＬ５、ダイキン工業（株）製。）
フッ素樹脂（４）：エチレン／テトラフルオロエチレン共重合体（商品名：ネオフロンＥＰ５４１、ダイキン工業（株）製。溶融粘度；２．２７ｋＮｓｍ−２。）
芳香族ポリエーテルケトン樹脂（１）：ポリエーテルエーテルケトン（溶融粘度；１．１９ｋＮｓｍ−２。）
芳香族ポリエーテルケトン樹脂（２）：ポリエーテルエーテルケトン（溶融粘度；０．３１ｋＮｓｍ−２。）
フッ素樹脂（１）：テトラフルオロエチレン／ヘキサフルオロプロピレン共重合体（組成重量比；テトラフルオロエチレン／ヘキサフルオロプロピレン／パーフルオロ（プロピルビニルエーテル）＝８７．５／１１．５／１.０。ＭＦＲ；２３ｇ／１０分。溶融粘度；０．５５ｋＮｓｍ−２。）
フッ素樹脂（２）：テトラフルオロエチレン／ヘキサフルオロプロピレン共重合体（組成重量比；テトラフルオロエチレン／ヘキサフルオロプロピレン／パーフルオロ（プロピルビニルエーテル）＝８７．５／１１．５／１.０。ＭＦＲ；６０ｇ／１０分。溶融粘度；２．２３ｋＮｓｍ−２。）
フッ素樹脂（３）：ポリテトラフルオロエチレン（商品名：ルブロンＬ５、ダイキン工業（株）製。）
フッ素樹脂（４）：エチレン／テトラフルオロエチレン共重合体（商品名：ネオフロンＥＰ５４１、ダイキン工業（株）製。溶融粘度；２．２７ｋＮｓｍ−２。）
＜実施例１及び２＞
芳香族ポリエーテルケトン樹脂（１）及びフッ素樹脂（１）を表１に示す割合（質量部）で予備混合を行い、二軸押出機（φ１５ｍｍ、Ｌ／Ｄ＝６０）を使用して、シリンダー温度３９０℃、スクリュウ回転数３００ｒｐｍの条件下で溶融混練し、樹脂組成物（ペレット）を製造した。
芳香族ポリエーテルケトン樹脂（１）及びフッ素樹脂（１）を表１に示す割合（質量部）で予備混合を行い、二軸押出機（φ１５ｍｍ、Ｌ／Ｄ＝６０）を使用して、シリンダー温度３９０℃、スクリュウ回転数３００ｒｐｍの条件下で溶融混練し、樹脂組成物（ペレット）を製造した。
その後、得られたペレットを１５０℃で５時間以上乾燥させ、射出成形機（シリンダー温度３７０〜３９０℃、射出圧力７５〜８５ＭＰａ、金型温度１７５〜１８５℃）に供給し、後述する試験方法に定められた下記の試験歯車を成形した。
［評価用歯車］
歯車形状 ：平歯車
歯外径 ：４２ｍｍ
歯数 ：４０枚
モジュール ：１
圧力角 ：２０°
ねじれ角 ：０°
ピッチ ：円直径
歯幅 ：５ｍｍ
歯車形状 ：平歯車
歯外径 ：４２ｍｍ
歯数 ：４０枚
モジュール ：１
圧力角 ：２０°
ねじれ角 ：０°
ピッチ ：円直径
歯幅 ：５ｍｍ
得られた評価用歯車につき、下記の特性評価試験を行い、結果を表１に示した。
＜歯車磨耗試験＞
評価用歯車を駆動側に、相手歯車を従動側に固定し、従動側を２００ｒｐｍで回転させ、従動側に３０ｋｇ・ｃｍの負荷トルクを加え、評価用歯車の試験前後での重量変化を測定し、歯車重量保持率とした。なお、相手歯車としては、材質は評価用歯車と同様のもので、形状は平歯車、歯数４０枚、モジュール１、圧力角２０°、ねじれ角０°、ピッチ円直径、歯幅１０ｍｍのものを用いた。
評価用歯車を駆動側に、相手歯車を従動側に固定し、従動側を２００ｒｐｍで回転させ、従動側に３０ｋｇ・ｃｍの負荷トルクを加え、評価用歯車の試験前後での重量変化を測定し、歯車重量保持率とした。なお、相手歯車としては、材質は評価用歯車と同様のもので、形状は平歯車、歯数４０枚、モジュール１、圧力角２０°、ねじれ角０°、ピッチ円直径、歯幅１０ｍｍのものを用いた。
＜プレスシート成形品の作製＞
実施例、比較例で製造した樹脂組成物を用いて、熱プレス機により３８０℃、５ＭＰａの条件下で圧縮成形し、厚さ３ｍｍのシートを作製した。
実施例、比較例で製造した樹脂組成物を用いて、熱プレス機により３８０℃、５ＭＰａの条件下で圧縮成形し、厚さ３ｍｍのシートを作製した。
＜限界ＰＶ値の測定＞
上述した方法で作成したプレスシートから、縦３ｃｍ・横３ｃｍ・厚み３ｍｍの試験片を切り出し、ＪＩＳ Ｋ７２１８のＡ法に準じて、摩擦摩耗試験機（株式会社エー・アンド・デイ製）を使用して、鋼材Ｓ４５Ｃ（＃２４０サンドペーパー仕上げ）を相手材に、速度３ｍ／秒一定、面圧を２０Ｎから１０分毎に２０Ｎずつ上昇させることにより、限界ＰＶ値を測定した。
上述した方法で作成したプレスシートから、縦３ｃｍ・横３ｃｍ・厚み３ｍｍの試験片を切り出し、ＪＩＳ Ｋ７２１８のＡ法に準じて、摩擦摩耗試験機（株式会社エー・アンド・デイ製）を使用して、鋼材Ｓ４５Ｃ（＃２４０サンドペーパー仕上げ）を相手材に、速度３ｍ／秒一定、面圧を２０Ｎから１０分毎に２０Ｎずつ上昇させることにより、限界ＰＶ値を測定した。
＜動摩擦係数の測定＞
上述した方法で作製したプレスシートを用いて、ボールオンディスク型のＳＲＶ摩擦磨耗試験機（ＯＰＴＩＭＯＬ社製）により、室温、５０Ｈｚの条件で、動摩擦係数を求めた。
上述した方法で作製したプレスシートを用いて、ボールオンディスク型のＳＲＶ摩擦磨耗試験機（ＯＰＴＩＭＯＬ社製）により、室温、５０Ｈｚの条件で、動摩擦係数を求めた。
＜ノッチ付きアイゾッド衝撃強度の測定＞
上述した方法で作成したプレスシートから、ＪＩＳ Ｋ７１１０に準じて、ノッチ付きアイゾッド衝撃強度測定用の試験片を切り出し、アイゾッド衝撃試験機（（株）東洋精機製作所製）を使用して、室温にてノッチ付きアイゾッド衝撃強度を測定した。
上述した方法で作成したプレスシートから、ＪＩＳ Ｋ７１１０に準じて、ノッチ付きアイゾッド衝撃強度測定用の試験片を切り出し、アイゾッド衝撃試験機（（株）東洋精機製作所製）を使用して、室温にてノッチ付きアイゾッド衝撃強度を測定した。
＜平均分散粒子径・最大分散粒子径の算出＞
上述した方法で作成した評価用歯車を用いて、先端部分が１ｍｍ四方になるようトリミング用剃刀でトリミングを行い、その後、ウルトラミクロトーム（ライカ社製ＵＬＴＲＡＣＵＴ Ｓ）の試料ホルダーに固定、チャンバー内を液体窒素で−８０℃まで冷却し、厚さ９０ｎｍの超薄切片を切り出した。
得られた超薄切片を２０％エタノール溶液を付着させた白金リングにて回収し、銅製シートメッシュ（応研商事（株）製２００Ａ、φ３．０ｍｍ）に付着させた。
その後、透過型電子顕微鏡（（株）日立製作所製Ｈ７１００ＦＡ）を用いて、銅製シートメッシュに付着させた超薄切片の観察を行った。
顕微鏡観察により得られたネガフィルムをスキャナー（ＥＰＳＯＮ（株）製ＧＴ−９４００ＵＦ）にて電子画像化し、光学解析装置（（株）ニレコ製ＬＵＺＥＸ ＡＰ）を用いて電子像の二値化処理を行い、分散相の平均分散粒子径及び最大分散粒子径を求めた。
上述した方法で作成した評価用歯車を用いて、先端部分が１ｍｍ四方になるようトリミング用剃刀でトリミングを行い、その後、ウルトラミクロトーム（ライカ社製ＵＬＴＲＡＣＵＴ Ｓ）の試料ホルダーに固定、チャンバー内を液体窒素で−８０℃まで冷却し、厚さ９０ｎｍの超薄切片を切り出した。
得られた超薄切片を２０％エタノール溶液を付着させた白金リングにて回収し、銅製シートメッシュ（応研商事（株）製２００Ａ、φ３．０ｍｍ）に付着させた。
その後、透過型電子顕微鏡（（株）日立製作所製Ｈ７１００ＦＡ）を用いて、銅製シートメッシュに付着させた超薄切片の観察を行った。
顕微鏡観察により得られたネガフィルムをスキャナー（ＥＰＳＯＮ（株）製ＧＴ−９４００ＵＦ）にて電子画像化し、光学解析装置（（株）ニレコ製ＬＵＺＥＸ ＡＰ）を用いて電子像の二値化処理を行い、分散相の平均分散粒子径及び最大分散粒子径を求めた。
＜比較例１＞
芳香族ポリエーテルケトン樹脂（１）のみを使用して、実施例１及び２と同じ条件で歯車を成形した。この歯車を用い、実施例１及び２と同じ条件で各評価を行った。結果を表１に示す。
芳香族ポリエーテルケトン樹脂（１）のみを使用して、実施例１及び２と同じ条件で歯車を成形した。この歯車を用い、実施例１及び２と同じ条件で各評価を行った。結果を表１に示す。
＜比較例２及び３＞
芳香族ポリエーテルケトン樹脂（１）、フッ素樹脂（３）又はフッ素樹脂（４）を表１に示す割合（質量部）で予備混合を行い、二軸押出機（φ１５ｍｍ、Ｌ／Ｄ＝６０）を使用して、シリンダー温度３９０℃、スクリュウ回転数３００ｒｐｍの条件下で溶融混練し、樹脂組成物（ペレット）を製造した。
芳香族ポリエーテルケトン樹脂（１）、フッ素樹脂（３）又はフッ素樹脂（４）を表１に示す割合（質量部）で予備混合を行い、二軸押出機（φ１５ｍｍ、Ｌ／Ｄ＝６０）を使用して、シリンダー温度３９０℃、スクリュウ回転数３００ｒｐｍの条件下で溶融混練し、樹脂組成物（ペレット）を製造した。
その後、得られたペレットを用いたこと以外は、実施例１及び２と同じ条件で歯車を成形した。得られた歯車を用いて、フッ素樹脂（３）又は（４）の平均分散粒子径及び最大分散粒子径を算出した。
得られた歯車を用いたこと以外は実施例１及び２と同じ条件で各評価を行った。結果を表１に示す。
得られた歯車を用いたこと以外は実施例１及び２と同じ条件で各評価を行った。結果を表１に示す。
＜比較例４＞
芳香族ポリエーテルケトン樹脂（２）、フッ素樹脂（２）を表１に示す割合（質量部）で予備混合を行い、二軸押出機（φ１５ｍｍ、Ｌ／Ｄ＝６０）を使用して、シリンダー温度３９０℃、スクリュウ回転数３００ｒｐｍの条件下で溶融混練し、樹脂組成物（ペレット）を製造した。
芳香族ポリエーテルケトン樹脂（２）、フッ素樹脂（２）を表１に示す割合（質量部）で予備混合を行い、二軸押出機（φ１５ｍｍ、Ｌ／Ｄ＝６０）を使用して、シリンダー温度３９０℃、スクリュウ回転数３００ｒｐｍの条件下で溶融混練し、樹脂組成物（ペレット）を製造した。
その後、得られたペレットを用いたこと以外は、実施例１及び２と同じ条件で歯車を成形した。得られた歯車を用いて、フッ素樹脂（２）の平均分散粒子径及び最大分散粒子径を算出した。
得られた歯車を用いたこと以外は実施例１及び２と同じ条件で各評価を行った。結果を表１に示す。
得られた歯車を用いたこと以外は実施例１及び２と同じ条件で各評価を行った。結果を表１に示す。
１０、２０：平歯車
１１、２１：歯
１１、２１：歯
Claims (6)
- 芳香族ポリエーテルケトン樹脂（Ｉ）及びフッ素樹脂（ＩＩ）を含む樹脂組成物から形成される歯車であって、
フッ素樹脂（ＩＩ）は、テトラフルオロエチレン及び下記一般式（１）：
ＣＦ２＝ＣＦ−Ｒｆ１ （１）
（式中、Ｒｆ１は、−ＣＦ３又は−ＯＲｆ２を表す。Ｒｆ２は、炭素数１〜５のパーフルオロアルキル基を表す。）で表されるパーフルオロエチレン性不飽和化合物の共重合体であり、
芳香族ポリエーテルケトン樹脂（Ｉ）とフッ素樹脂（ＩＩ）との溶融粘度比（Ｉ）／（ＩＩ）が０．３〜５．０であること
を特徴とする歯車。 - フッ素樹脂（ＩＩ）が芳香族ポリエーテルケトン樹脂（Ｉ）中に粒子状に分散しており、
フッ素樹脂（ＩＩ）の平均分散粒子径が０．５μｍ以下である請求項１記載の歯車。 - フッ素樹脂（ＩＩ）が芳香族ポリエーテルケトン樹脂（Ｉ）中に粒子状に分散しており、
フッ素樹脂（ＩＩ）の最大分散粒子径が１．０μｍ以下である請求項１又は２記載の歯車。 - 芳香族ポリエーテルケトン樹脂（Ｉ）とフッ素樹脂（ＩＩ）との質量比（Ｉ）：（ＩＩ）が９５：５〜５０：５０である請求項１、２又は３記載の歯車。
- フッ素樹脂（ＩＩ）は、メルトフローレートが０．１〜１００ｇ／１０分である請求項１、２、３又は４記載の歯車。
- 芳香族ポリエーテルケトン樹脂（Ｉ）は、ポリエーテルエーテルケトンである請求項１、２、３、４又は５記載の歯車。
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