JP5833482B2 - 遊星歯車用熱可塑性ポリエステル樹脂組成物及びそれを用いた遊星歯車 - Google Patents
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Description
上記のように遊星歯車に適した樹脂組成物はなく、優れた摺動性、疲労特性、耐衝撃性、耐熱性を兼ね備えた樹脂組成物が求められている。
本発明の好適な態様の一つは、(2)D成分がゴム成分に芳香族ビニル単量体、シアン化ビニル単量体、アルキル(メタ)アクリレート単量体からなる群より選ばれた1種以上を重合してなるゴム変性重合体であることを特徴とする上記構成(1)の遊星歯車用熱可塑性ポリエステル樹脂組成物である。
本発明の好適な態様の一つは、(3)上記構成(1)または(2)の遊星歯車用熱可塑性ポリエステル樹脂組成物からなる遊星歯車である。
(A成分:ポリブチレンナフタレート樹脂)
本発明のA成分であるポリブチレンナフタレート樹脂(以下「PBN」と略称することがある)は、ナフタレンジカルボン酸および/またはナフタレンジカルボン酸のエステル形成性誘導体を主とするジカルボン酸成分と、1,4−ブタンジオールを主成分とするグリコール成分を用いて製造することができる。
本発明のB成分であるポリブチレンテレフタレート樹脂は、テレフタル酸あるいはその誘導体と、1,4−ブタンジオールあるいはその誘導体とから重縮合反応により得られる樹脂であるが、本発明の目的を損なわない範囲で、他のジカルボン酸、グリコールを共重合することが可能である。
本発明においてC成分として使用される酸化防止剤は、ホスファイト系化合物、ホスフェート系化合物、ホスホナイト系化合物およびヒンダードフェノール系化合物からなる群より選ばれる少なくとも一種の酸化防止剤である。
酸化防止剤(C成分)の含有量は、PBTおよびPBNよりなる熱可塑性ポリエステル樹脂100重量部に対し、0.001〜5重量部であり、好ましくは0.003〜3重量部であり、更に好ましくは0.005〜1重量部である。含有量が0.001重量部未満では熱安定性の向上効果がなく、5重量部を超えるとかえって熱安定性を悪化させるため好ましくない。なお熱安定性が悪化すると耐衝撃性が低下し歯車が破損しやすくなることは言うまでもない。
本発明のD成分である衝撃改質剤は、ゴム変性重合体、反応性オレフィン共重合体、およびこれらの混合物からなる群から選択される少なくとも1種であることが好ましく、ゴム変性重合体であることが特に好ましい。
前記ゴム変性重合体とは、ゴム成分に、芳香族ビニル単量体、シアン化ビニル単量体、およびアルキル(メタ)アクリレート単量体からなる群より選ばれた1種以上を重合してなる重合体である。
かかるシアン化ビニル単量体としては、アクリロニトリル、メタクリロニトリルなどが挙げられ、特にアクリロニトリルが好ましい。これらは単独または2種以上用いることができる。
ABS樹脂、MBS樹脂におけるゴム変性重合体の、ゴム成分にグラフトされたグラフト重合成分の割合(ジエン系ゴム成分の重量に対するかかるグラフト成分の重量の割合)、すなわちグラフト率(重量%)は20〜200%が好ましく、より好ましくは20〜80%である。
かかるABS樹脂、MBS樹脂は塊状重合、溶液重合、懸濁重合、および乳化重合などのいずれの方法で製造されたものでもよい。また共重合の方法は、一段で共重合しても、多段で共重合してもよい。
本発明の遊星歯車用熱可塑性ポリエステル樹脂組成物には、発明の効果を損なわない範囲で他の熱可塑性樹脂を配合し、必要に応じて可塑剤、無機充填剤、非ハロゲン系難燃剤、加硫(架橋)剤、顔料、光安定剤、耐電防止剤、ブロッキング防止剤、滑剤、分散剤、流動性改良剤、離型剤、造核剤、中和剤等を加えることができる。
次に、本発明に係る遊星歯車の製造方法の一実施形態を説明する。
本発明の遊星歯車用熱可塑性ポリエステル樹脂組成物を製造するには、任意の方法が採用される。例えば各成分、並びに任意に他の成分を予備混合し、その後溶融混練し、ペレット化する方法を挙げることができる。予備混合の手段としては、ナウターミキサー、V型ブレンダー、ヘンシェルミキサー、メカノケミカル装置、押出混合機などを挙げることができる。予備混合においては場合により押出造粒器やブリケッティングマシーンなどにより造粒を行うこともできる。予備混合後、ベント式二軸押出機に代表される溶融混練機で溶融混練、およびペレタイザー等の機器によりペレット化する。溶融混練機としては他にバンバリーミキサー、混練ロール、恒熱撹拌容器などを挙げることができるが、ベント式ニ軸押出機が好ましい。他に、各成分、並びに任意に他の成分を予備混合することなく、それぞれ独立に二軸押出機に代表される溶融混練機に供給する方法も取ることもできる。
上述した実施形態の遊星歯車は、優れた摺動性、疲労特性、耐衝撃性、耐熱性を兼ね備えており、例えば家電部品、OA部品、自動車部品に使用される遊星歯車に好適である。
(1)耐衝撃性
組成物ペレットを120℃で5時間乾燥した後に射出成形機(三菱重工業(株)製:80MSP−5)によりシリンダー温度280℃、金型温度90℃で試験片を成形し、ISO179に従い、ノッチ付きのシャルピー衝撃強度の測定を実施した。シャルピー衝撃強度は6以上であることが必要である。
組成物ペレットを120℃で5時間乾燥した後に射出成形機(三菱重工業(株)製:80MSP−5)によりシリンダー温度280℃、金型温度90℃で試験片を成形し、ASTM D671に従い、曲げ疲労試験を実施し、繰り返し回数1000万回時の繰り返し応力を求めた。応力は12MPa以上であることが必要である。
組成物ペレットを120℃で5時間乾燥した後に射出成形機(三菱重工業(株)製:80MSP−5)によりシリンダー温度280℃、金型温度90℃で試験片を成形し、ISO75−1および2に従い、0.45MPaの荷重で荷重たわみ温度の測定を実施した。荷重たわみ温度は90℃以上であることが必要である。
組成物ペレットを120℃で5時間乾燥した後に射出成形機(三菱重工業(株)製:80MSP−5)によりシリンダー温度280℃、金型温度90℃で長さ150mm×幅150mm×厚さ2mmの平板状試験片(ゲートは辺の一端より幅40mm×厚み1mmのフィンゲート)を射出成形により作成した。次に該試験片の中心部を長さ50mm×幅100mmに切削し、かかる切削試験片を往復動作する台座上に固定した。また、相手材を用いて図1に示すピン状試験片を射出成形により作成し、ピン状試験片の先端球面部分をかかる平板状試験片の切削試験片の平面部分に、ピン状試験片の円柱軸方向と平板状試験片の平面法線方向が平行となる状態で負荷荷重1kgをかけた状態で接触させた。かかる接触状態で23℃、相対湿度50%RHの雰囲気中、往復動摩耗摩擦試験機((株)オリエンテック製:AFT−15M)を用いて試験速度20mm/sec、ストローク幅20mmで1000回往復動作させた。1000回動作後の摩擦力から1000回動作後の動摩擦係数を求めた。動摩擦係数は小さい方が摺動性に優れることになり、0.7以下が必要である。なお、相手材として、PBT−1、POMの2種類を使用した。
表1に記載のA、B、C、D成分およびその他の成分をV型ブレンダーにて混合して混合物を作成した。スクリュー径30mmのベント式二軸押出機[(株)日本製鋼所TEX−30XSST]を用いて、V型ブレンダーにて混合した混合物を最後部の第1投入口より、計量器にて所定の割合となるように供給し、真空ポンプを使用し3kPaの真空下において、シリンダー温度290℃にて溶融押出してペレット化した。得られたペレットを熱風循環式乾燥機にて乾燥温度120℃で6時間乾燥し、射出成形機[三菱重工業(株)製:80MSP−5]によりシリンダー温度280℃、金型温度90℃で評価用の試験片を作成し、上記の評価方法で評価を行った。
比較例のPOMは、乾燥温度90℃、シリンダー温度210℃、金型温度90℃とした。
結果を表1に示す。
(A成分:ポリブチレンナフタレート樹脂)
PBN−1:ポリブチレンナフタレート樹脂
<製造例>
2,6−ナフタレンジカルボン酸ジメチルエステル315.0部、1.4−ブタンジオール200、0部、テトラーn−ブチルチタネート0.062部をエステル交換反応槽に入れ、エステル交換反応槽が210℃となるように昇温しながら150分間エステル交換反応を行なった。ついで得られた反応生成物を重縮合反応槽に移して重縮合反応を開始した。重縮合反応は常圧から0.13kPa(1Torr)以下まで40分かけて除々に重縮合反応層内を減圧し、同時に所定の反応温度260℃まで昇温し、以降は重縮合反応温度が260℃、圧力が0.13kPa(1Torr)の状態を維持して140分間重縮合反応を行なった。140分が経過した時点で重縮合反応を終了してPBNをストランド状に抜き出し、水冷しながらカッターを用いてチップ状に切断した。次に、得られたPBNを温度213℃、圧力0.13kPa(1Torr)以下の条件にて8時間固相重合を行なった。得られたPBN(PBN−1)の固有粘度は1.10dl/g、末端カルボキシル基濃度は16eq/tonであった。
PBT−1:ポリプラスチックス(株)社製 商品名:500FP EF201R(IV=0.86dl/g 末端カルボキシル基濃度12eq/ton)
PBT−2:ポリプラスチックス(株)社製 商品名:300FP EF201R(IV=0.66dl/g 末端カルボキシル基濃度20eq/ton)
PBT−3:ポリプラスチックス(株)社製 商品名:700FP EF201R(IV=1.14dl/g 末端カルボキシル基濃度9eq/ton)
PBT−4:ポリプラスチックス(株)社製 商品名:500FP EF202X(IV=0.87dl/g 末端カルボキシル基濃度50eq/ton)
PBT−5:以下の製造方法により作成したポリブチレテレフタレート樹脂(IV=0.67dl/g、 末端カルボキシル基濃度16eq/ton)
<製造方法>テレフタル酸ジメチルエステル35.0部、1.4−ブタンジオール22.9部、テトラ−n−ブチルチタネート0.026部をエステル交換反応槽に入れ、エステル交換反応槽が170℃となるように昇温しながら180分間エステル交換反応を行なった。ついで得られた反応生成物を重縮合反応槽に移して重縮合反応を開始した。重縮合反応は常圧から0.13kPa(1Torr)以下まで40分かけて除々に重縮合反応層内を減圧し、同時に所定の反応温度240℃まで昇温し、以降は重縮合反応温度が240℃、圧力が0.13kPa(1Torr)の状態を維持して140分間重縮合反応を行なった。170分が経過した時点で重縮合反応を終了してPBTをストランド状に抜き出し、水冷しながらカッターを用いてチップ状に切断した。
C−1:チバ・スペチャルティ・ケミカルズ(株)社製 IRGANOX1076(ヒンダードフェノール系酸化防止剤)
C−2:旭電化工業(株)社製 アデカスタブPEP−24G(ホスファイト系酸化防止剤)
(D成分:衝撃改質剤)
D−1:ロームアンドハース(株)社製、商品名:パラロイドEXL−2620(MBS樹脂)
(その他成分)
CB:越谷化成(株)製、商品名:ROYALBLACK904S(カーボンブラックマスター:カーボンブラック40重量%、PS樹脂60重量%)
POM:ポリプラスチックス(株)社製、商品名:M90−44(ポリアセタール樹脂)
2 ポリブチレンテレフタレート樹脂製の太陽歯車
3 本実施例に記載の樹脂組成物からなる遊星歯車
4 ポリアセタール製の内歯車
Claims (3)
- (A)ポリブチレンナフタレート樹脂(A成分)50〜95重量部および(B)末端カルボキシル基濃度が18eq/ton以下であり、かつ固有粘度が0.7〜1.1dl/gであるポリブチレンテレフタレート樹脂(B成分)50〜5重量部よりなる熱可塑性ポリエステル樹脂100重量部に対して、(C)ホスファイト系化合物、ホスフェート系化合物、ホスホナイト系化合物およびヒンダートフェノール系化合物からなる群より選ばれる少なくとも一種の酸化防止剤(C成分)0.001〜5重量部、および(D)衝撃改質剤(D成分)1〜10重量部を含有する遊星歯車用熱可塑性ポリエステル樹脂組成物。
- D成分がゴム成分に芳香族ビニル単量体、シアン化ビニル単量体、アルキル(メタ)アクリレート単量体からなる群より選ばれた1種以上を重合してなるゴム変性重合体であることを特徴とする請求項1に記載の遊星歯車用熱可塑性ポリエステル樹脂組成物。
- 請求項1または2に記載の遊星歯車用熱可塑性ポリエステル樹脂組成物からなる遊星歯車。
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| JP2012064051A JP5833482B2 (ja) | 2012-03-21 | 2012-03-21 | 遊星歯車用熱可塑性ポリエステル樹脂組成物及びそれを用いた遊星歯車 |
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