JP7688538B2 - Resin composition for molding gears, gear, and method for producing resin composition for molding gears - Google Patents
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Description
本発明は、ギヤ成形用樹脂組成物、ギヤ、及びギヤ成形用樹脂組成物の製造方法に関する。 The present invention relates to a resin composition for molding gears, a gear, and a method for producing the resin composition for molding gears.
ギヤは、機器の摺動部材として、エンジンなどに広く使用されている。近年、機器の軽量化を目的として、従来使用されてきた金属製ギヤを、樹脂製のギヤへと置き換えることが検討されている。ギヤの材料として樹脂を使用する場合、製造される樹脂ギヤの耐摩耗性や強度などを良好なものとできることから、結晶性樹脂が使用される場合がある。ギヤ用途に用いられている代表的な結晶性樹脂としては、ポリアセタール(POM)、ポリアミド(PA)、ポリエーテルエーテルケトン(PEEK)等が挙げられる。 Gears are widely used in engines and other devices as sliding members. In recent years, in order to reduce the weight of devices, the replacement of conventionally used metal gears with resin gears has been considered. When using resin as the gear material, crystalline resins are sometimes used because they can improve the wear resistance and strength of the resin gears produced. Representative crystalline resins used for gear applications include polyacetal (POM), polyamide (PA), and polyether ether ketone (PEEK).
ポリアミドは、従来、耐摩耗性や強度に優れる脂肪族ポリアミドが用いられてきたが、脂肪族ポリアミドは吸水性が高いことから寸法安定性に劣るという問題があった。そこで、近年、吸水性の低い半芳香族ポリアミドが開発され、適用が検討されてきた。例えば特許文献1によれば、樹脂製カム・ギヤ材料として、ポリアミド100重量部に、5~20重量部の変性ポリオレフィンを添加した材料で構成し、前記ポリアミドを構成するジカルボン酸単位は、テレフタル酸単位を60~100モル%含有し、前記ポリアミドを構成するジアミン単位は、1,9-ノナンジアミン単位および/または2-メチル-1,8-オクタジアミン単位を60~100モル%含有する樹脂を用いることで、低吸水性で且つ耐久性並びに耐摩耗性に優れた樹脂製カム・ギヤを提供することが可能であるとされている。 Conventionally, aliphatic polyamides, which have excellent abrasion resistance and strength, have been used as polyamides, but aliphatic polyamides have a problem of poor dimensional stability due to their high water absorption. In recent years, therefore, semi-aromatic polyamides, which have low water absorption, have been developed and their application has been considered. For example, according to Patent Document 1, a resin cam gear material is made of a material in which 5 to 20 parts by weight of modified polyolefin is added to 100 parts by weight of polyamide, and the dicarboxylic acid units constituting the polyamide contain 60 to 100 mol % of terephthalic acid units, and the diamine units constituting the polyamide contain 60 to 100 mol % of 1,9-nonanediamine units and/or 2-methyl-1,8-octadiamine units, making it possible to provide a resin cam gear that has low water absorption and excellent durability and abrasion resistance.
しかし、上記の特許文献1に示されるギヤは、耐トルク性が十分ではなく、より高負荷なトルクが与えられる使用条件下での適用が難しい。 However, the gear shown in Patent Document 1 does not have sufficient torque resistance, making it difficult to use under conditions where a higher torque load is applied.
本発明は、上記のような問題点を解消するためになされたものであり、耐トルク性に優れる樹脂ギヤを提供することを目的とする。 The present invention was made to solve the above problems, and aims to provide a plastic gear with excellent torque resistance.
すなわち、本発明は以下の態様を有する。 That is, the present invention has the following aspects:
[1] ポリアミドに変性ポリオレフィンが添加された樹脂を含むギヤ成形用樹脂組成物であって、
硬化後の前記ギヤ成形用樹脂組成物の、ASTM D5045で求められる破壊靭性値が、3.5MPa・m1/2以上である、ギヤ成形用樹脂組成物。
[2] 前記ポリアミド100質量部に対し、前記変性ポリオレフィンが2~15質量部の割合で添加された樹脂を含む、前記[1]に記載のギヤ成形用樹脂組成物。
[3] 前記ポリアミドが、下記一般式(1)で表される構造単位を有する半芳香族ポリアミドである、前記[1]又は[2]に記載のギヤ成形用樹脂組成物。
Ar1は、フェニレン基又はナフチレン基を表し、複数個のAr1は互いに同一でも異なっていてもよく、pは10である。]
[4] 前記変性ポリオレフィンが、酸変性ポリオレフィンである、前記[1]~[3]のいずれか一つに記載のギヤ成形用樹脂組成物。
[5] 前記変性ポリオレフィンの、DSC(示差走査熱量測定)により10℃/分の冷却速度で測定された吸熱ピークが30℃以上である、前記[1]~[4]のいずれか一つに記載のギヤ成形用樹脂組成物。
[6] 前記[1]~[5]のいずれか一つに記載のギヤ成形用樹脂組成物から成形されたギヤ。
[7] 前記ポリアミドと、前記変性ポリオレフィンとを混合することを含む、前記[1]~[5]のいずれか一つに記載のギヤ成形用樹脂組成物の製造方法。
[1] A resin composition for molding gears, comprising a resin in which a modified polyolefin is added to a polyamide,
The resin composition for use in molding gears has a fracture toughness value of 3.5 MPa·m 1/2 or more after curing as determined by ASTM D5045.
[2] The resin composition for molding gears according to [1], comprising a resin in which the modified polyolefin is added in a ratio of 2 to 15 parts by mass per 100 parts by mass of the polyamide.
[3] The resin composition for molding gears according to [1] or [2] above, wherein the polyamide is a semi-aromatic polyamide having a structural unit represented by the following general formula (1):
Ar 1 represents a phenylene group or a naphthylene group, a plurality of Ar 1 's may be the same or different, and p is 10.
[4] The resin composition for molding gears according to any one of [1] to [3], wherein the modified polyolefin is an acid-modified polyolefin.
[5] The resin composition for molding gears according to any one of [1] to [4], wherein the modified polyolefin has an endothermic peak of 30° C. or higher as measured by DSC (differential scanning calorimetry) at a cooling rate of 10° C./min.
[6] A gear molded from the resin composition for molding gears according to any one of [1] to [5] above.
[7] A method for producing the resin composition for molding gears according to any one of [1] to [5], comprising mixing the polyamide and the modified polyolefin.
本発明によれば、耐トルク性に優れる樹脂ギヤを製造可能な、ギヤ成形用樹脂組成物を提供できる。
また、本発明によれば、前記ギヤ成形用樹脂組成物を成形材料として成形された、耐トルク性に優れるギヤを提供できる。
According to the present invention, it is possible to provide a resin composition for molding gears, which can be used to produce resin gears having excellent torque resistance.
Furthermore, according to the present invention, it is possible to provide a gear having excellent torque resistance, which is molded using the resin composition for molding gears as a molding material.
以下、本発明のギヤ成形用樹脂組成物、ギヤ、及びギヤ成形用樹脂組成物の製造方法の実施形態を説明する。 The following describes embodiments of the resin composition for molding gears, the gear, and the method for manufacturing the resin composition for molding gears of the present invention.
≪ギヤ成形用樹脂組成物≫
実施形態のギヤ成形用樹脂組成物(以下、単に「樹脂組成物」ともいうことがある。)は、ポリアミドに変性ポリオレフィンが添加された樹脂を含むギヤ成形用樹脂組成物であって、硬化後の前記ギヤ成形用樹脂組成物の、ASTM D5045で求められる破壊靭性値が、3.5MPa・m1/2以上である。
<Resin composition for gear molding>
A resin composition for gear molding according to an embodiment (hereinafter, may be simply referred to as a "resin composition") is a resin composition for gear molding containing a resin in which a modified polyolefin is added to a polyamide, and the resin composition for gear molding after curing has a fracture toughness value of 3.5 MPa·m 1/2 or more as determined by ASTM D5045.
発明者らは、後述の実施例に示されるとおり、硬化後の樹脂組成物の破壊靭性値と、該樹脂組成物により得られたギヤの耐トルク性とに、非常に高い相関があることを見出した。
硬化後の樹脂組成物のASTM D5045で求められる破壊靭性値が、3.5MPa・m1/2以上である実施形態の樹脂組成物によれば、耐トルク性が向上されたギヤを製造可能である。当該樹脂組成物は、ギヤの成形に使用されるギヤ成形用樹脂組成物として好適に使用可能である。
As shown in the examples described later, the inventors have found that there is a very high correlation between the fracture toughness value of a cured resin composition and the torque resistance of a gear obtained from the resin composition.
According to an embodiment of the resin composition, the fracture toughness value of the cured resin composition as determined by ASTM D5045 is 3.5 MPa·m 1/2 or more, it is possible to manufacture a gear having improved torque resistance. The resin composition can be suitably used as a gear molding resin composition used for molding gears.
硬化後の前記ギヤ成形用樹脂組成物の、前記ASTM D5045で求められる破壊靭性値は、以下の破壊靭性試験により測定できる。 The fracture toughness value of the cured resin composition for molding gears, as determined by ASTM D5045, can be measured by the following fracture toughness test.
(破壊靭性試験)
測定対象の樹脂組成物を成形材料として、金型温度120℃、射出圧力100MPa、射出時間2秒、冷却時間20秒の射出条件により射出成形機で成形品を取得し、精密裁断機及びッターを用いて切れ込み加工を行いASTM D5045に規定される下記試験片を得る。
試験片:ISO試験片A形[図3参照、80mm×10mm×4mm(B=4mm,W=10mm,W/B=2.5)]に規定範囲内の切れ込み加工(切れ込み深さa=0.45W~0.55W)を入れたもの。
得られた試験片について、ASTM D5045に準拠して、下記試験方法を下記試験環境で行い、下記式に基づき破壊靭性値を求める(各項目は図3参照。Pmaxは、曲げS-S(Stress-Strain)カーブの最大荷重を採用)。
使用機器:テンシロン
曲げ速度:10mm/sec
試験方法:3点曲げ(SENB;Single edge notch bending)
試験環境:温度23℃,湿度50%RH
(Fracture toughness test)
Using the resin composition to be measured as the molding material, a molded product was obtained using an injection molding machine under injection conditions of a mold temperature of 120°C, injection pressure of 100 MPa, injection time of 2 seconds, and cooling time of 20 seconds. A cut was then made using a precision cutter and cutter to obtain the following test pieces as specified in ASTM D5045.
Test piece: ISO test piece type A [see Figure 3, 80 mm x 10 mm x 4 mm (B = 4 mm, W = 10 mm, W/B = 2.5)] with a notch within the specified range (notch depth a = 0.45W to 0.55W).
The obtained test pieces are subjected to the following test method in the following test environment in accordance with ASTM D5045, and the fracture toughness value is calculated based on the following formula (see FIG. 3 for each item. Pmax is the maximum load of the bending SS (Stress-Strain) curve).
Equipment used: Tensilon Bending speed: 10 mm/sec
Test method: Three-point bending (SENB; Single edge notch bending)
Test environment: Temperature 23°C, humidity 50% RH
硬化後の前記ギヤ成形用樹脂組成物の、上記破壊靭性試験における破壊靭性値は、3.5MPa・m1/2以上であり、4.0MPa・m1/2以上が好ましく、5.0MPa・m1/2以上がより好ましく、5.5MPa・m1/2以上がさらに好ましい。
前記破壊靭性値が上記の下限値以上であると、ギヤの耐トルク性が高められることから好ましい。
The fracture toughness value of the resin composition for molding gears after curing in the fracture toughness test is 3.5 MPa·m 1/2 or more, preferably 4.0 MPa·m 1/2 or more, more preferably 5.0 MPa·m 1/2 or more, and even more preferably 5.5 MPa·m 1/2 or more.
It is preferable that the fracture toughness value is equal to or greater than the above lower limit, since the torque resistance of the gear is improved.
硬化後の前記ギヤ成形用樹脂組成物の、上記破壊靭性試験における破壊靭性値の上限値は特に限定されるものではないが、一例として、10MPa・m1/2以下であってもよく、9MPa・m1/2以下であってもよく、8MPa・m1/2以下であってもよい。 The upper limit of the fracture toughness value of the cured resin composition for molding a gear in the fracture toughness test is not particularly limited, but may be, for example, 10 MPa·m 1/2 or less, 9 MPa·m 1/2 or less, or 8 MPa·m 1/2 or less.
硬化後の前記ギヤ成形用樹脂組成物の、前記破壊靭性値の上記下限値及び上限値は自由に組み合わせることができる。硬化後の前記ギヤ成形用樹脂組成物の、上記破壊靭性試験における破壊靭性値の、数値範囲の一例としては、3.5MPa・m1/2以上10MPa・m1/2以下であってもよく、4.0MPa・m1/2以上9MPa・m1/2以下であってもよく、5.0MPa・m1/2以上8MPa・m1/2以下であってもよく、5.5MPa・m1/2以上8MPa・m1/2以下であってもよい。 The lower limit and the upper limit of the fracture toughness value of the resin composition for molding a gear after curing can be freely combined. An example of the numerical range of the fracture toughness value in the fracture toughness test of the resin composition for molding a gear after curing may be 3.5 MPa·m 1/2 or more and 10 MPa·m 1/2 or less, 4.0 MPa·m 1/2 or more and 9 MPa·m 1/2 or less, 5.0 MPa·m 1/2 or more and 8 MPa·m 1/2 or less, or 5.5 MPa·m 1/2 or more and 8 MPa·m 1/2 or less.
なお、実施形態のギヤ成形用樹脂組成物は、硬化前及び硬化後の状態の両方を包含する。硬化後のギヤ成形用樹脂組成物(ギヤ成形用樹脂組成物の硬化物)によれば、実施形態のギヤを構成することができる。 The gear molding resin composition of the embodiment includes both the pre-cured and post-cured states. The gear of the embodiment can be formed using the cured gear molding resin composition (the cured product of the gear molding resin composition).
実施形態のギヤは、上記の破壊靭性値を満たす実施形態のギヤ成形用樹脂組成物から成形されたものであるので、耐トルク性に優れている。 The gear of the embodiment is molded from the gear molding resin composition of the embodiment that satisfies the above fracture toughness value, and therefore has excellent torque resistance.
ギヤの耐トルク性は、ギヤにトルクを与えたときに、ギヤが破壊されるトルクの値(破壊トルク)を指標とすることができる。本実施形態のギヤの破壊トルクを測定するギヤの耐トルク性試験とその好ましい値については後述する。 The torque resistance of a gear can be measured by the torque value (breaking torque) at which the gear breaks when a torque is applied to the gear. The gear torque resistance test for measuring the breaking torque of the gear of this embodiment and its preferred value will be described later.
硬化後の前記ギヤ成形用樹脂組成物の破壊靭性値は、例えば、ポリアミドの種類の選択、ポリアミドと変性ポリオレフィンとの配合比を制御することなどにより、硬化後に好適な破壊靭性値を有するギヤ成形用樹脂組成物を取得可能である。 The fracture toughness value of the resin composition for molding gears after curing can be adjusted by, for example, selecting the type of polyamide and controlling the compounding ratio of polyamide to modified polyolefin, making it possible to obtain a resin composition for molding gears having a suitable fracture toughness value after curing.
なお、ポリアミドは、下記一般式(1)で表される構造単位を有する半芳香族ポリアミドを用いることで、硬化後の前記ギヤ成形用樹脂組成物の破壊靭性値を、容易に向上可能である。 In addition, by using a semi-aromatic polyamide having a structural unit represented by the following general formula (1), the fracture toughness value of the resin composition for molding gears after curing can be easily improved.
好ましいポリアミドと変性ポリオレフィンとの配合量の詳細については後述する。 Details about the preferred blend ratios of polyamide and modified polyolefin are provided below.
ポリアミドに変性ポリオレフィンが添加された樹脂とは、ポリアミドと変性ポリオレフィンとを含むことができ、ポリアミドと変性ポリオレフィンとの反応物を含んでいてもよい。 A resin in which a modified polyolefin is added to a polyamide can contain a polyamide and a modified polyolefin, and may also contain a reaction product between a polyamide and a modified polyolefin.
<ポリアミド>
前記ポリアミドとしては、吸水性を低減する観点から、半芳香族ポリアミドが好ましい。半芳香族ポリアミドは、脂肪族ジアミンと芳香族ジカルボン酸との重合物として得ることができる。
<Polyamide>
The polyamide is preferably a semi-aromatic polyamide from the viewpoint of reducing water absorption. The semi-aromatic polyamide can be obtained as a polymer of an aliphatic diamine and an aromatic dicarboxylic acid.
実施形態に係るポリアミドとしては、下記一般式(1)で表される構造単位を有する半芳香族ポリアミドが好ましい。 As the polyamide according to the embodiment, a semi-aromatic polyamide having a structural unit represented by the following general formula (1) is preferred.
[式(1)中、
Ar1は、フェニレン基又はナフチレン基を表し、複数個のAr1は互いに同一でも異なっていてもよい。
pは、10~11の整数であり、複数個のpは互いに同一でも異なっていてもよい。]
[In formula (1),
Ar 1 represents a phenylene group or a naphthylene group, and a plurality of Ar 1 's may be the same or different.
p is an integer of 10 to 11, and multiple p's may be the same or different.
より好ましくは、前記一般式(1)中、Ar1は、フェニレン基又はナフチレン基を表し、複数個のAr1は互いに同一でも異なっていてもよく、pは10であってもよい。 More preferably, in the general formula (1), Ar 1 represents a phenylene group or a naphthylene group, a plurality of Ar 1 s may be the same or different, and p may be 10.
前記Ar1のフェニレン基としては、1,4-フェニレン基又は1,3-フェニレン基が挙げられる。前記Ar1のナフチレン基としては、2,6-ナフチレン基又は2,7-ナフチレン基が挙げられる。 The phenylene group of Ar 1 may be a 1,4-phenylene group or a 1,3-phenylene group.The naphthylene group of Ar 1 may be a 2,6-naphthylene group or a 2,7-naphthylene group.
さらに好ましくは、前記一般式(1)中、Ar1は1,4-フェニレン基を表し、pは、10であってもよい。 More preferably, in the general formula (1), Ar 1 represents a 1,4-phenylene group and p may be 10.
前記ポリアミドにおいて、前記一般式(1)で表される構造単位の含有量が、前記ポリアミド中の全構造単位の合計単位数(100%)に対して、40%以上であることが好ましく、80%以上であることがより好ましく、90%以上であることがさらに好ましい。 In the polyamide, the content of the structural unit represented by the general formula (1) is preferably 40% or more, more preferably 80% or more, and even more preferably 90% or more, relative to the total number of all structural units in the polyamide (100%).
前記ポリアミドにおいて、前記一般式(1)で表される構造単位であって、Ar1は、フェニレン基又はナフチレン基を表し、複数個のAr1は互いに同一でも異なっていてもよく、pは10である構造単位の含有量が、前記ポリアミド中の全構造単位の合計単位数(100%)に対して、40%以上であることが好ましく、80%以上であることがより好ましく、90%以上であることがさらに好ましい。 In the polyamide, the content of the structural unit represented by the general formula (1), in which Ar 1 represents a phenylene group or a naphthylene group, a plurality of Ar 1s may be the same or different, and p is 10, is preferably 40% or more, more preferably 80% or more, and even more preferably 90% or more, based on the total number of all structural units in the polyamide (100%).
前記ポリアミドにおいて、前記一般式(1)で表される構造単位であって、Ar1は1,4-フェニレン基を表し、pは10である構造単位の含有量が、前記ポリアミド中の全構造単位の合計単位数(100%)に対して、40%以上であることが好ましく、80%以上であることがより好ましく、90%以上であることがさらに好ましい。 In the polyamide, the content of the structural unit represented by the general formula (1), in which Ar 1 represents a 1,4-phenylene group and p is 10, is preferably 40% or more, more preferably 80% or more, and even more preferably 90% or more, relative to the total number (100%) of all structural units in the polyamide.
実施形態のギヤ成形用樹脂組成物において、ギヤ成形用樹脂組成物の総質量(100質量%)に対する前記ポリアミドの含有量の割合は、50質量%以上であってよく、50~99.5質量%であってよく、70~98.5質量%であってよく、80~97質量%であってよく、80~95質量%であってよい。ただし、ギヤ成形用樹脂組成物において、ポリアミド、変性ポリオレフィン、及びその他の任意成分は、それらの含有量(質量%)の合計が100質量%を超えないよう含有される。 In the gear molding resin composition of the embodiment, the content ratio of the polyamide to the total mass (100 mass%) of the gear molding resin composition may be 50 mass% or more, 50 to 99.5 mass%, 70 to 98.5 mass%, 80 to 97 mass%, or 80 to 95 mass%. However, in the gear molding resin composition, the polyamide, modified polyolefin, and other optional components are contained in such a way that the total content (mass%) of them does not exceed 100 mass%.
<変性ポリオレフィン>
変性ポリオレフィンにおける前記ポリオレフィンは、特に限定されるものではないが、熱可塑性エラストマーであることが好ましい。変性ポリオレフィンとしては、エチレン及び/又はプロピレン、並びにα-オレフィンのモノマーの共重合体を例示でき、エチレン-α-オレフィン共重合体が好ましい。α-オレフィンとしては、好ましくは炭素数4~20、より好ましくは炭素数4~10のα- オレフィンを例示でき、1-ブテン、1-ペンテン、1-ヘキセン、1-オクテン、1-デセン等が挙げられる。
<Modified polyolefin>
The polyolefin in the modified polyolefin is not particularly limited, but is preferably a thermoplastic elastomer. Examples of the modified polyolefin include copolymers of ethylene and/or propylene and α-olefin monomers, and ethylene-α-olefin copolymers are preferred. Examples of the α-olefin include α-olefins having preferably 4 to 20 carbon atoms, more preferably 4 to 10 carbon atoms, such as 1-butene, 1-pentene, 1-hexene, 1-octene, and 1-decene.
前記変性ポリオレフィンとしては、酸変性ポリオレフィンであることが好ましい。
変性ポリオレフィンは、前記酸変性により付与された官能基として、分子内にカルボキシル基、カルボン酸無水物基、エステル基、カルボン酸金属塩基、カルボン酸イミド基、カルボン酸アミド基等の官能基を有することができる。変性ポリオレフィンが、例えば上記に例示される官能基を有することで、前記ポリアミドとの相溶性を高め、破壊靭性等の機械特性を向上させることができる。
The modified polyolefin is preferably an acid-modified polyolefin.
The modified polyolefin may have, in the molecule, functional groups imparted by the acid modification, such as a carboxyl group, a carboxylic anhydride group, an ester group, a metal carboxylate group, a carboxylic acid imide group, a carboxylic acid amide group, etc. When the modified polyolefin has, for example, the functional groups exemplified above, it is possible to increase compatibility with the polyamide and improve mechanical properties such as fracture toughness.
前記酸変性は、カルボン酸又はその無水物による変性であることが好ましい。前記カルボン酸は、飽和カルボン酸であってもよく、不飽和カルボン酸であってもよく、不飽和ジカルボン酸が好ましい。前記カルボン酸としては、マレイン酸、フマル酸、コハク酸、フタル酸、アクリル酸、メタクリル酸等が挙げられ、マレイン酸又はその無水物による変性であることがより好ましい。 The acid modification is preferably a modification with a carboxylic acid or an anhydride thereof. The carboxylic acid may be a saturated carboxylic acid or an unsaturated carboxylic acid, and is preferably an unsaturated dicarboxylic acid. Examples of the carboxylic acid include maleic acid, fumaric acid, succinic acid, phthalic acid, acrylic acid, and methacrylic acid, and it is more preferable that the modification is with maleic acid or an anhydride thereof.
変性ポリオレフィンを用いることで、硬化後の前記ギヤ成形用樹脂組成物の破壊靭性値を向上可能である。好ましくは、酸変性ポリオレフィンを用いることで、硬化後の前記ギヤ成形用樹脂組成物の破壊靭性値を、より向上可能である。 By using a modified polyolefin, the fracture toughness value of the resin composition for molding gears after curing can be improved. Preferably, by using an acid-modified polyolefin, the fracture toughness value of the resin composition for molding gears after curing can be further improved.
実施形態のギヤ成形用樹脂組成物において、ギヤ成形用樹脂組成物の総質量(100質量%)に対する前記変性ポリオレフィンの含有量の割合は、50質量%以下であってよく、0.5~50質量%であってよく、1.5~30質量%であってよく、2~20質量%であってよく、3~15質量%であってよい。 In the gear molding resin composition of the embodiment, the content of the modified polyolefin relative to the total mass (100 mass%) of the gear molding resin composition may be 50 mass% or less, may be 0.5 to 50 mass%, may be 1.5 to 30 mass%, may be 2 to 20 mass%, or may be 3 to 15 mass%.
上記に例示したポリアミドの含有量の割合の数値範囲と、変性ポリオレフィンの含有量の割合の数値範囲とは自由に組み合わせることができる。実施形態のギヤ成形用樹脂組成物の一例として、ギヤ成形用樹脂組成物の総質量(100質量%)に対する、前記ポリアミドの含有量の割合が、50~99.5質量%であり、前記変性ポリオレフィンの含有量の割合が0.5~50質量%である組成物を例示する。 The above-mentioned numerical ranges of the polyamide content ratio and the numerical ranges of the modified polyolefin content ratio can be freely combined. As an example of a gear molding resin composition of the embodiment, a composition in which the polyamide content ratio is 50 to 99.5 mass% and the modified polyolefin content ratio is 0.5 to 50 mass% relative to the total mass (100 mass%) of the gear molding resin composition is exemplified.
実施形態のギヤ成形用樹脂組成物において、前記ポリアミド100質量部に対し、前記変性ポリオレフィンが1~30質量部の割合で添加されていることが好ましく、2~15質量部の割合で添加されていることがより好ましく、3~12質量部の割合で添加されていることがさらに好ましく、3~7質量部の割合で添加されていることがさらに好ましく、4~7質量部の割合で添加されていることが特に好ましい。
ポリアミドに対し、上記の割合で変性ポリオレフィンが添加されているギヤ成形用樹脂組成物は、硬化後の破壊靭性値が、より向上する傾向にある。また、ギヤ成形用樹脂組成物から成形されたギヤの耐トルク性及び耐久性も、より向上する傾向にある。
In the gear molding resin composition of the embodiment, the modified polyolefin is preferably added in a ratio of 1 to 30 parts by mass, more preferably 2 to 15 parts by mass, even more preferably 3 to 12 parts by mass, still more preferably 3 to 7 parts by mass, and particularly preferably 4 to 7 parts by mass, relative to 100 parts by mass of the polyamide.
The resin composition for molding gears, in which the modified polyolefin is added to the polyamide in the above ratio, tends to have improved fracture toughness after curing, and the gear molded from the resin composition for molding gears also tends to have improved torque resistance and durability.
前記変性ポリオレフィンの構造は、直鎖状であってもよく、分岐鎖状であってもよい。 The structure of the modified polyolefin may be linear or branched.
前記変性ポリオレフィンの、示差走査熱量計(例えば、島津製作所製、DSC-60 Plus)を用いたDSC(示差走査熱量測定)により10℃/分の冷却速度で測定された吸熱ピークは、30℃以上であることが好ましく、30~45℃であることがより好ましく、35~42℃であることがさらに好ましい。
ここでいう「DSC(示差走査熱量測定)により10℃/分の冷却速度で測定された吸熱ピーク」とは、吸熱ピークの頂点位置の温度を意味する。
The endothermic peak of the modified polyolefin measured by DSC (differential scanning calorimetry) using a differential scanning calorimeter (e.g., DSC-60 Plus, manufactured by Shimadzu Corporation) at a cooling rate of 10°C/min is preferably 30°C or higher, more preferably 30 to 45°C, and even more preferably 35 to 42°C.
The term "endothermic peak measured by DSC (differential scanning calorimetry) at a cooling rate of 10° C./min" means the temperature at the apex of the endothermic peak.
上記吸熱ピークは、変性ポリオレフィンの凝固点として測定できる。上記吸熱ピークの値の高い変性ポリオレフィンは、例えば、分岐鎖の分岐の程度が低く、より直鎖状に近い傾向にあると推察される。上記吸熱ピークの値が上記の下限値以上である変性ポリオレフィンを用いることで、ギヤ成形用樹脂組成物から成形されたギヤの耐久性を向上可能である。ギヤの耐久性は、例えば、以下の耐久性試験により測定できる。 The endothermic peak can be measured as the freezing point of the modified polyolefin. It is presumed that a modified polyolefin having a high endothermic peak value has, for example, a low degree of branching in the branched chain and tends to be closer to a linear chain. By using a modified polyolefin having an endothermic peak value equal to or greater than the lower limit above, it is possible to improve the durability of a gear molded from a resin composition for molding gears. The durability of the gear can be measured, for example, by the following durability test.
(ギヤの耐久性試験)
JIS B 1759に示される動力吸収式歯車運転試験機に、駆動ギヤとして金属マスターギヤと、試験対象の樹脂ギヤと、を噛み合わせて設置する。
樹脂ギヤに対する負荷トルク8N・m、回転速度1000rpm、無潤滑条件、温度23℃、湿度50%RHの条件で試験機を運転し、樹脂ギヤが破壊するまでの総回転数を計測する。なお、本耐久性試験での樹脂ギヤの「破壊」とは、運転中の樹脂ギヤを高速度カメラで撮影し、その画像の樹脂ギヤの少なくとも一部に、目視で確認できる程度(0.5mm程度)以上の亀裂が生じている状態とする。樹脂ギヤが破壊するまでの総回転数が105回以上である場合、耐久性が良好であると評価できる。
金属マスターギヤの形状及び材質、並びに試験対象の樹脂ギヤの形状は、実施例に記載のものを使用できる。
(Gear durability test)
A metal master gear serving as a drive gear and a resin gear to be tested are meshed and placed in a power absorbing gear operation test machine as specified in JIS B 1759.
The test machine is operated under the following conditions: load torque of 8 Nm, rotation speed of 1000 rpm, no lubrication, temperature of 23°C, and humidity of 50% RH, and the total number of rotations until the resin gear breaks is measured. In this durability test, the "breakage" of the resin gear is defined as a state in which the resin gear during operation is photographed with a high-speed camera and a crack of a size (approximately 0.5 mm) or more that can be visually confirmed is generated in at least a part of the resin gear in the image. If the total number of rotations until the resin gear breaks is 105 or more, the durability can be evaluated as good.
The shape and material of the metal master gear and the shape of the resin gear to be tested can be those described in the Examples.
(他の成分)
本実施形態のギヤ成形用樹脂組成物は、本発明の効果を損なわない範囲において、ポリアミド、変性ポリオレフィン及びそれらの反応物のいずれにも該当しない、他の成分を含有してもよい。
(Other ingredients)
The resin composition for molding gears of the present embodiment may contain other components that do not fall under the category of polyamides, modified polyolefins, or reaction products thereof, within the scope that does not impair the effects of the present invention.
他の成分の例としては、充填材、添加剤の他、前記ポリアミド及び前記変性ポリオレフィンのいずれにも該当しない樹脂(以下、「その他の樹脂」ということがある。)等が挙げられる。
これら他の成分は、1種を単独で用いてもよいし、2種以上を併用してもよい。
Examples of the other components include fillers, additives, and resins that do not fall into either the polyamide or modified polyolefin categories (hereinafter sometimes referred to as "other resins").
These other components may be used alone or in combination of two or more.
充填材は、繊維状充填材や粒状充填材であってもよい。また、充填材は、無機充填材であってもよいし、有機充填材であってもよい。 The filler may be a fibrous filler or a granular filler. The filler may be an inorganic filler or an organic filler.
添加剤の例としては、安定剤、離型剤、酸化防止剤、熱安定剤、紫外線吸収剤、帯電防止剤、界面活性剤、難燃剤及び着色剤が挙げられる。 Examples of additives include stabilizers, release agents, antioxidants, heat stabilizers, UV absorbers, antistatic agents, surfactants, flame retardants and colorants.
その他の樹脂の例としては、ポリエステル、ポリフェニレンスルフィド、ポリエーテルケトン、ポリカーボネート、ポリフェニレンエーテル、ポリエーテルイミド、フッ素樹脂等の熱可塑性樹脂;フェノール樹脂、エポキシ樹脂、ポリイミド樹脂、シアネート樹脂等の熱硬化性樹脂が挙げられる。 Other examples of resins include thermoplastic resins such as polyester, polyphenylene sulfide, polyether ketone, polycarbonate, polyphenylene ether, polyetherimide, and fluororesin; and thermosetting resins such as phenolic resin, epoxy resin, polyimide resin, and cyanate resin.
別の側面として、以下の<1>~<3>の実施形態のギヤ成形用樹脂組成物を例示する。
<1>ポリアミドに変性ポリオレフィンが添加された樹脂を含むギヤ成形用樹脂組成物であって、硬化後の前記ギヤ成形用樹脂組成物の、ASTM D5045で求められる破壊靭性値が、3.5MPa・m1/2以上であり、
前記ポリアミドが、前記一般式(1)で表される構造単位を有する半芳香族ポリアミドであり、前記一般式(1)中、Ar1は1,4-フェニレン基を表し、pは10であり、前記変性ポリオレフィンが、マレイン酸又はその無水物による変性された変性ポリオレフィンであるギヤ成形用樹脂組成物。
As another aspect, the following embodiments of the resin composition for molding gears are exemplified as <1> to <3>.
<1> A resin composition for molding a gear, comprising a resin in which a modified polyolefin is added to a polyamide, wherein the fracture toughness value of the resin composition for molding a gear after curing is 3.5 MPa m 1/2 or more as determined by ASTM D5045;
The polyamide is a semi-aromatic polyamide having a structural unit represented by the general formula (1), in which Ar 1 represents a 1,4-phenylene group and p is 10, and the modified polyolefin is a modified polyolefin modified with maleic acid or anhydride thereof.
<2>前記ポリアミド100質量部に対し、前記変性ポリオレフィンが2~15質量部の割合で添加された樹脂を含む、前記<1>に記載のギヤ成形用樹脂組成物。 <2> The resin composition for molding gears described in <1> contains a resin to which the modified polyolefin is added in a ratio of 2 to 15 parts by mass per 100 parts by mass of the polyamide.
<3>前記変性ポリオレフィンの、DSC(示差走査熱量測定)により10℃/分の冷却速度で測定された吸熱ピークが30℃以上である、前記<1>又は<2>に記載のギヤ成形用樹脂組成物。 <3> The gear molding resin composition according to <1> or <2>, wherein the modified polyolefin has an endothermic peak of 30°C or higher as measured by DSC (differential scanning calorimetry) at a cooling rate of 10°C/min.
≪ギヤ≫
実施形態のギヤは、上記実施形態のギヤ成形用樹脂組成物から成形されたものである。実施形態のギヤとしては、上記実施形態のギヤ成形用樹脂組成物から成形され、前記ギヤ成形用樹脂組成物からなる樹脂ギヤを例示できる。
Gear
The gear of the embodiment is molded from the resin composition for gear molding of the above embodiment. An example of the gear of the embodiment is a resin gear molded from the resin composition for gear molding of the above embodiment.
別の側面において、実施形態のギヤは、ポリアミドに変性ポリオレフィンが添加された樹脂を含み、前記樹脂のASTM D5045で求められる破壊靭性値が、3.5MPa・m1/2以上である。当該ポリアミド及び当該変性ポリオレフィンとしては、上記のギヤ成形用樹脂組成物において例示したものが挙げられる。 In another aspect, the gear of the embodiment includes a resin in which a modified polyolefin is added to a polyamide, and the resin has a fracture toughness value of 3.5 MPa·m 1/2 or more as determined by ASTM D5045. Examples of the polyamide and the modified polyolefin include those exemplified in the above-mentioned gear molding resin composition.
一実施形態として、上記実施形態のギヤ成形用樹脂組成物からギヤを成形することを含む、ギヤの製造方法を提供する。該ギヤは、ポリアミドに変性ポリオレフィンが添加された樹脂を含み、前記樹脂のASTM D5045で求められる破壊靭性値が、3.5MPa・m1/2以上である。 In one embodiment, there is provided a method for producing a gear, the method including molding the gear from the resin composition for gear molding of the above embodiment. The gear includes a resin in which a modified polyolefin is added to a polyamide, and the resin has a fracture toughness value of 3.5 MPa·m 1/2 or more as determined by ASTM D5045.
ギヤ成形用樹脂組成物からのギヤへの成形方法は特に限定されないが、溶融成形が好ましく、押し出し成形、T-ダイ成形、ブロー成形、射出成形等を例示でき、ギヤの形状等に応じた成形方法を選択して、ギヤ成形用樹脂組成物を所望のギヤの形状に成形することができる。 The method for molding the resin composition for gear molding into a gear is not particularly limited, but melt molding is preferred, and examples of such methods include extrusion molding, T-die molding, blow molding, and injection molding. By selecting a molding method according to the shape of the gear, etc., the resin composition for gear molding can be molded into the desired gear shape.
ギヤの種類としては、特に制限されず、平歯車、斜歯歯車、ラック、内歯車、ウォームギア、ウォームホイールギヤ、かさ歯車、ハイポイドギヤ等が挙げられる。 The type of gear is not particularly limited, and examples include spur gears, helical gears, racks, internal gears, worm gears, worm wheel gears, bevel gears, hypoid gears, etc.
実施形態のギヤは、実施形態のギヤ成形用樹脂組成物から成形されたものであるので、耐トルク性に優れている。耐トルク性の指標となるギヤの破壊トルクは、以下の耐トルク性試験により測定することができる。破壊トルクの値が高いほど、ギヤの耐トルク性が良好であるといえる。ギヤの破壊とは、ギヤの少なくとも一部に、欠損、変形、割れ、又は亀裂が生じる場合を含む。 The gear of the embodiment is molded from the gear molding resin composition of the embodiment, and therefore has excellent torque resistance. The gear's breaking torque, which is an index of torque resistance, can be measured by the following torque resistance test. The higher the breaking torque value, the better the torque resistance of the gear. Gear destruction includes cases where at least a part of the gear is chipped, deformed, broken, or cracked.
(ギヤの耐トルク性試験)
JIS B 1759に示される動力吸収式歯車運転試験機に、駆動ギヤとして金属マスターギヤと、試験対象の樹脂ギヤと、を噛み合わせて設置する。
回転速度1000rpm、無潤滑条件、温度23℃、湿度50%RHの条件で試験機を運転し、樹脂ギヤに対する負荷トルクを2N・mから開始し、3分毎に1N・mずつ増加させる。運転中の樹脂ギヤを高速度カメラで撮影し、その画像の樹脂ギヤの少なくとも一部に、目視で確認できる程度(0.5mm程度)以上の亀裂又は歯の欠けが生じた時点の負荷トルクを、破壊トルクとする。
金属マスターギヤの形状及び材質、並びに試験対象の樹脂ギヤの形状は、実施例に記載のものを使用できる。
(Gear torque resistance test)
A metal master gear serving as a drive gear and a resin gear to be tested are meshed and placed in a power absorbing gear operation test machine as specified in JIS B 1759.
The test machine is operated at a rotation speed of 1000 rpm, under lubricant-free conditions, at a temperature of 23°C, and at a humidity of 50% RH, and the load torque on the plastic gear is started from 2 N·m and increased by 1 N·m every 3 minutes. The plastic gear during operation is photographed with a high-speed camera, and the load torque at which a crack or chipped tooth of a size larger than that visible to the naked eye (about 0.5 mm) occurs in at least a part of the plastic gear in the image is defined as the breaking torque.
The shape and material of the metal master gear and the shape of the resin gear to be tested can be those described in the Examples.
実施形態のギヤの前記耐トルク性試験によって測定された破壊トルクの値は、9N・m以上であってよく、9~30N・mであってよく、11~20N・mであってよく、13~17N・mであってよい。 The value of the breaking torque measured by the torque resistance test of the gear of the embodiment may be 9 N·m or more, may be 9 to 30 N·m, may be 11 to 20 N·m, or may be 13 to 17 N·m.
実施形態のギヤは、耐トルク性が良好であることから、前記ギヤにかかるトルクが9N・m以上の条件下で使用されるものであってよく、9~30N・mの条件下で使用されるものであってよく、11~20N・mの条件下で使用されるものであってよく、13~17N・mの条件下で使用されるものであってよい。 The gear of the embodiment has good torque resistance, so it may be used under conditions where the torque applied to the gear is 9 N·m or more, or may be used under conditions of 9 to 30 N·m, or may be used under conditions of 11 to 20 N·m, or may be used under conditions of 13 to 17 N·m.
別の側面として、以下の実施形態のギヤを例示する。
<4>前記<1>~<3>のいずれか一つに記載のギヤ成形用樹脂組成物から成形されたギヤであって、ギヤの前記耐トルク性試験によって測定された破壊トルクの値が9N・m以上であるギヤ。
As another aspect, the following embodiment of the gear is illustrated.
<4> A gear molded from the resin composition for gear molding according to any one of <1> to <3>, wherein the gear has a breaking torque value of 9 N·m or more as measured by the torque resistance test.
≪ギヤ成形用樹脂組成物の製造方法≫
実施形態のギヤ成形用樹脂組成物の製造方法は、前記ポリアミドと、前記変性ポリオレフィンとを混合することを含む。実施形態のギヤ成形用樹脂組成物の製造方法によれば、実施形態のギヤ成形用樹脂組成物を製造できる。当該ポリアミド及び当該変性ポリオレフィンとしては、上記のギヤ成形用樹脂組成物において例示したものが挙げられる。
<Method for producing resin composition for gear molding>
The method for producing a resin composition for molding a gear according to the embodiment includes mixing the polyamide and the modified polyolefin. According to the method for producing a resin composition for molding a gear according to the embodiment, the resin composition for molding a gear according to the embodiment can be produced. Examples of the polyamide and the modified polyolefin include those exemplified in the above-mentioned resin composition for molding a gear.
混合の方法は公知であり、例えば、前記ポリアミドと、前記変性ポリオレフィンと、必要に応じてその他成分とを溶融混練し、実施形態のギヤ成形用樹脂組成物を得ることができる。 The mixing method is known, and for example, the polyamide, the modified polyolefin, and other components, if necessary, can be melt-kneaded to obtain the gear molding resin composition of the embodiment.
次に実施例を示して本発明をさらに詳細に説明するが、本発明は以下の実施例に限定されるものではない。 The present invention will now be described in more detail with reference to examples, but the present invention is not limited to the following examples.
<原料>
・ベース樹脂:ポリアミド
PA10T(Ar1は1,4-フェニレン基を表し、pが10である、前記一般式(1)で表される構造単位を有する半芳香族ポリアミド)
PA9T(クラレ製,N1000:Ar1は1,4-フェニレン基を表し、pが9である、前記一般式(1)で表される構造単位を有する半芳香族ポリアミド)
<Raw materials>
Base resin: Polyamide PA10T (a semi-aromatic polyamide having a structural unit represented by the general formula (1) in which Ar 1 represents a 1,4-phenylene group and p is 10)
PA9T (Kuraray, N1000: semi-aromatic polyamide having a structural unit represented by the general formula (1) in which Ar 1 represents a 1,4-phenylene group and p is 9)
・改質剤:変性ポリオレフィン
MH7020(三井化学製 無水マレイン酸変性エチレン-ブテン共重合体)
MH5020(三井化学製 無水マレイン酸変性エチレン-ブテン共重合体)
Modifier: Modified polyolefin MH7020 (maleic anhydride modified ethylene-butene copolymer manufactured by Mitsui Chemicals)
MH5020 (Maleic anhydride modified ethylene-butene copolymer, manufactured by Mitsui Chemicals)
<測定>
(改質剤の凝固点の計測)
示差走査熱量分析装置(島津製作所製 DSC-60 Plus)を用いて、降温速度10℃/分で冷却させ、吸熱ピークの位置を確認し、該吸熱ピークの頂点位置の温度を測定した。
<Measurement>
(Measurement of the freezing point of the modifier)
Using a differential scanning calorimeter (DSC-60 Plus, manufactured by Shimadzu Corporation), the sample was cooled at a temperature decreasing rate of 10° C./min, the position of the endothermic peak was confirmed, and the temperature at the apex of the endothermic peak was measured.
(破壊靭性試験)
実施例及び比較例で得られた樹脂組成物を成形材料として、金型温度120℃、射出圧力100MPa、射出時間2秒、冷却時間20秒の射出条件により射出成形機で成形品を取得し、精密裁断機及びッターを用いて切れ込み加工を行いASTM D5045に規定される下記試験片を得た。
試験片:ISO試験片A形[図3参照、80mm×10mm×4mm(B=4mm,W=10mm,W/B=2.5)]に規定範囲内の切れ込み加工(切れ込み深さa=0.45W~0.55W)を入れたもの。
得られた試験片について、ASTM D5045に準拠して、下記試験方法を下記試験環境で行い、下記式に基づき破壊靭性値を求めた(各項目は図3参照。Pmaxは、曲げS-S(Stress-Strain)カーブの最大荷重を採用)。
使用機器:テンシロン
曲げ速度:10mm/sec
試験方法:3点曲げ(SENB;Single edge notch bending)
試験環境:温度23℃,湿度50%RH
(Fracture toughness test)
Using the resin compositions obtained in the Examples and Comparative Examples as molding materials, molded articles were obtained using an injection molding machine under injection conditions of a mold temperature of 120°C, an injection pressure of 100 MPa, an injection time of 2 seconds, and a cooling time of 20 seconds. Cutting was then performed using a precision cutter and cutter to obtain the following test pieces as specified in ASTM D5045.
Test piece: ISO test piece type A [see Figure 3, 80 mm x 10 mm x 4 mm (B = 4 mm, W = 10 mm, W/B = 2.5)] with a notch within the specified range (notch depth a = 0.45W to 0.55W).
The obtained test pieces were subjected to the following test method in the following test environment in accordance with ASTM D5045, and the fracture toughness value was calculated based on the following formula (see FIG. 3 for each item. Pmax is the maximum load of the bending SS (Stress-Strain) curve).
Equipment used: Tensilon Bending speed: 10 mm/sec
Test method: Three-point bending (SENB; Single edge notch bending)
Test environment: Temperature 23°C, humidity 50% RH
(ギヤの耐トルク性試験)
JIS B 1759に示される動力吸収式歯車運転試験機に、駆動ギヤとして金属マスターギヤ[材質:S45C 浸炭焼き入れ焼戻し処理(表面硬化処理)、ギヤ形状:平歯車,モジュール1,圧力角20°,歯数67,歯幅15mm,転位係数0,またぎ歯数23.079(またぎ歯数8)]と、実施例又は比較例で得られた樹脂ギヤ[ギヤ形状:平歯車、モジュール1,歯数48,歯幅8mm、転位係数0、またぎ歯厚16.909(またぎ歯数6)]と、を噛み合わせて設置した。
回転速度1000rpm、無潤滑条件、温度23℃、湿度50%RHの条件で試験機を運転し、樹脂ギヤに対する負荷トルクを2N・mから開始し、3分毎に1N・mずつ増加させた。運転中の樹脂ギヤを高速度カメラで撮影し、その画像の樹脂ギヤの少なくとも一部に、目視で確認できる程度(0.5mm程度)以上の亀裂又は歯の欠けが生じた時点の負荷トルクを、破壊トルクとした。
(Gear torque resistance test)
A metal master gear [material: S45C, carburized, quenched and tempered (surface hardening treatment), gear shape: spur gear, module 1,
The test machine was operated at a rotation speed of 1000 rpm, under lubricant-free conditions, at a temperature of 23° C., and at a humidity of 50% RH, and the load torque on the resin gear was started from 2 N·m and increased by 1 N·m every 3 minutes. The resin gear during operation was photographed with a high-speed camera, and the load torque at the point when a crack or chipped tooth of a size larger than that visible to the naked eye (about 0.5 mm) occurred in at least a part of the resin gear in the image was defined as the breaking torque.
(ギヤの耐久性試験)
JIS B 1759に示される動力吸収式歯車運転試験機に、駆動ギヤとして金属マスターギヤ[材質:S45C 浸炭焼き入れ焼戻し処理(表面硬化処理)、ギヤ形状:平歯車,モジュール1,圧力角20°,歯数67,歯幅15mm,転位係数0,またぎ歯数23.079(またぎ歯数8)]と、実施例又は比較例で得られた樹脂ギヤ[ギヤ形状:平歯車、モジュール1,歯数48,歯幅8mm、転位係数0、またぎ歯厚16.909(またぎ歯数6)]と、を噛み合わせて設置した。
樹脂ギヤに対する負荷トルク8N・m、回転速度1000rpm、無潤滑条件、温度23℃、湿度50%RHの条件で試験機を運転し、樹脂ギヤが破壊するまでの総回転数を計測し、以下の基準にて評価した。なお、本耐久性試験での樹脂ギヤの「破壊」とは、運転中の樹脂ギヤを高速度カメラで撮影し、その画像の樹脂ギヤの少なくとも一部に、目視で確認できる程度(0.5mm程度)以上の亀裂が生じている状態とした。
AA:樹脂ギヤが破壊するまでの総回転数が2.5×105回以上であり、耐久性が非常に良好であった。
A:樹脂ギヤが破壊するまでの総回転数が1.0×105回以上であり、耐久性が良好であった。
B:樹脂ギヤが破壊するまでの総回転数が1.0×105回未満であった。
(Gear durability test)
A metal master gear [material: S45C, carburized, quenched and tempered (surface hardening treatment), gear shape: spur gear, module 1,
The test machine was operated under the conditions of a load torque of 8 N m on the plastic gear, a rotation speed of 1000 rpm, no lubrication, a temperature of 23° C., and a humidity of 50% RH, and the total number of rotations until the plastic gear broke was measured and evaluated according to the following criteria. Note that "breakage" of the plastic gear in this durability test was defined as a state in which the plastic gear during operation was photographed with a high-speed camera, and a crack of a size visible to the naked eye (about 0.5 mm) or more was generated in at least a part of the plastic gear in the image.
AA: The total number of rotations until the resin gear broke was 2.5×10 5 or more, and the durability was very good.
A: The total number of rotations until the resin gear broke was 1.0×10 5 or more, and the durability was good.
B: The total number of rotations until the resin gear broke was less than 1.0 x 105 times.
≪樹脂組成物の製造≫
[実施例1~6、比較例1~4]
表1に記載の質量部で、ポリアミド及び変性ポリオレフィン混合し、二軸押出機で脱気しながら溶融混練し、得られた混練物を、円形ノズル(吐出口)を経由してストランド状に吐出させ、次いで、ストランドカッターにてペレタイズして、ペレット形状の実施例及び比較例の樹脂組成物を得た。
得られた各樹脂組成物について、ASTM D5045に準拠して上記の破壊靭性試験を行い、破壊靭性値を求めた。
<Production of resin composition>
[Examples 1 to 6, Comparative Examples 1 to 4]
Polyamide and modified polyolefin were mixed in the parts by mass shown in Table 1, and melt-kneaded while degassing in a twin-screw extruder. The resulting kneaded product was discharged in the form of strands through a circular nozzle (discharge port), and then pelletized with a strand cutter to obtain resin compositions of the examples and comparative examples in the form of pellets.
For each of the resulting resin compositions, the above-mentioned fracture toughness test was carried out in accordance with ASTM D5045 to determine the fracture toughness value.
≪ギヤの製造≫
実施例及び比較例の各樹脂組成物のペレットを成形材料として、金型温度120℃、射出圧力120MPa、射出時間6秒、冷却時間25秒の射出条件により射出成形し、ギヤ形状:平歯車、モジュール1,歯数48,歯幅8mm、転位係数0、またぎ歯厚16.909(またぎ歯数6)の、実施例及び比較例の樹脂ギヤを製造した。製造した樹脂ギヤの形状を図4に示す。
得られた実施例及び比較例の各ギヤについて、耐トルク性及び耐久性試験を行った。
<Gear Manufacturing>
The pellets of each resin composition of the Examples and Comparative Examples were used as the molding material and injection molded under the injection conditions of a mold temperature of 120°C, an injection pressure of 120 MPa, an injection time of 6 seconds, and a cooling time of 25 seconds to produce the resin gears of the Examples and Comparative Examples, with a gear shape of spur gear, module 1, number of teeth 48,
For each of the gears obtained in the examples and comparative examples, torque resistance and durability tests were carried out.
上記の評価結果を表1に示す。また、比較例1および実施例1~4の樹脂組成物の破壊靭性値と、各樹脂組成物のギヤの破壊トルクの値と、をプロットしたグラフを図1に示す。 The above evaluation results are shown in Table 1. Figure 1 shows a graph plotting the fracture toughness values of the resin compositions of Comparative Example 1 and Examples 1 to 4 and the fracture torque values of the gears of each resin composition.
図1及び表1に示されるとおり、硬化後の樹脂組成物の破壊靭性値と、対応するギヤの破壊トルクの値(耐トルク性)とに、非常に高い相関があることが分かる。
なお、硬化後の樹脂組成物の靭性に関連して、一般的に想起される引張伸びや引張強度などの項目では、ギヤの破壊トルクの値(耐トルク性)との相関は確認できなかった。
As shown in FIG. 1 and Table 1, it can be seen that there is a very high correlation between the fracture toughness value of the cured resin composition and the fracture torque value (torque resistance) of the corresponding gear.
In addition, with regard to the toughness of the cured resin composition, items such as tensile elongation and tensile strength that are generally thought of, no correlation was confirmed with the gear's breaking torque value (torque resistance).
このことから、硬化後のASTM D5045で求められる破壊靭性値が、3.5MPa・m1/2以上である実施例の樹脂組成物によれば、耐トルク性が向上されたギヤを製造可能であることがわかる。
破壊靭性値を指標として採用することで、ギヤの成形材料として好適なギヤ用樹脂組成物を提供可能であることが示された。また、前記破壊靭性値が向上された樹脂組成物を用いることで、耐トルク性が向上されたギヤを製造可能であることが示された。
From this, it is evident that the resin compositions of the examples, which have a fracture toughness value after curing of 3.5 MPa·m 1/2 or more as determined by ASTM D5045, make it possible to manufacture gears with improved torque resistance.
It was shown that by using the fracture toughness value as an index, it is possible to provide a gear resin composition suitable as a gear molding material. It was also shown that by using a resin composition with an improved fracture toughness value, it is possible to manufacture a gear with improved torque resistance.
また、樹脂組成物において、ベース樹脂として、ポリアミドPA10Tを使用した実施例1~6の樹脂組成物は、ポリアミドPA9Tを使用した比較例3~4の樹脂組成物よりも、破壊靭性の値が向上していた。 In addition, the resin compositions of Examples 1 to 6, which used polyamide PA10T as the base resin, had improved fracture toughness values compared to the resin compositions of Comparative Examples 3 and 4, which used polyamide PA9T.
また、改質剤として、変性ポリオレフィンを添加した実施例1~6の樹脂組成物は、変性ポリオレフィンを添加していない比較例1の樹脂組成物よりも、破壊靭性の値が向上していた。 In addition, the resin compositions of Examples 1 to 6, in which modified polyolefin was added as a modifier, had improved fracture toughness values compared to the resin composition of Comparative Example 1, in which no modified polyolefin was added.
また、図2は、改質剤として用いたMH7020及びMH5020の吸熱ピークを示すDSC曲線である。図2中に、MH7020及びMH5020の吸熱ピークの温度(凝固点)を示している。 Figure 2 shows DSC curves showing the endothermic peaks of MH7020 and MH5020 used as modifiers. Figure 2 also shows the temperatures (freezing points) of the endothermic peaks of MH7020 and MH5020.
改質剤の種類とギヤの耐久性との関連についてさらに着目し、表1の実施例2と実施例5との比較(改質剤を5質量%含む)、及び、実施例3と実施例6との比較(改質剤を10質量%含む)によれば、改質剤として、MH7020(吸熱ピーク:39℃)を添加した実施例2~3のほうが、MH5020(吸熱ピーク:13℃)を添加した実施例5~6よりも、ギヤの耐久性に優れていた。
このことから、DSC(示差走査熱量測定)により測定された前記吸熱ピークが30℃以上の変性ポリオレフィンを添加したほうが、当該規定を満たさない変性ポリオレフィンを添加したものよりも、ギヤの耐久性向上の効果に優れていることが示された。
Focusing further on the relationship between the type of modifier and the durability of the gear, a comparison of Example 2 and Example 5 (containing 5% by mass of modifier) in Table 1, and a comparison of Example 3 and Example 6 (containing 10% by mass of modifier) show that Examples 2 and 3, in which MH7020 (endothermic peak: 39°C) was added as a modifier, had better gear durability than Examples 5 and 6, in which MH5020 (endothermic peak: 13°C) was added.
This indicates that the addition of a modified polyolefin having an endothermic peak of 30°C or higher as measured by DSC (differential scanning calorimetry) is more effective in improving gear durability than the addition of a modified polyolefin that does not satisfy the regulations.
各実施形態における各構成及びそれらの組み合わせ等は一例であり、本発明の趣旨を逸脱しない範囲で、構成の付加、省略、置換、およびその他の変更が可能である。また、本発明は各実施形態によって限定されることはなく、請求項(クレーム)の範囲によってのみ限定される。 The configurations and combinations thereof in each embodiment are merely examples, and additions, omissions, substitutions, and other modifications of the configurations are possible without departing from the spirit of the present invention. Furthermore, the present invention is not limited to each embodiment, but is limited only by the scope of the claims.
Claims (6)
前記ポリアミドが、下記一般式(1)で表される構造単位を有する半芳香族ポリアミドであり、
前記変性ポリオレフィンが、酸変性ポリオレフィンであり、
前記ポリアミド100質量部に対し、前記変性ポリオレフィンが3~15質量部の割合で添加された樹脂を含み、
硬化後の前記ギヤ成形用樹脂組成物の、ASTM D5045で求められる破壊靭性値が、3.8MPa・m1/2以上である、ギヤ成形用樹脂組成物。
Ar 1 は、フェニレン基又はナフチレン基を表し、複数個のAr 1 は互いに同一でも異なっていてもよく、pは10である。] A resin composition for molding gears, comprising a resin in which a modified polyolefin is added to a polyamide,
The polyamide is a semi-aromatic polyamide having a structural unit represented by the following general formula (1):
the modified polyolefin is an acid-modified polyolefin,
The resin contains 3 to 15 parts by mass of the modified polyolefin added to 100 parts by mass of the polyamide,
The resin composition for use in molding gears has a fracture toughness value of 3.8 MPa·m 1/2 or more after curing, as determined by ASTM D5045.
Ar 1 represents a phenylene group or a naphthylene group, a plurality of Ar 1 's may be the same or different, and p is 10.
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