JP2002295626A - 樹脂製ナット - Google Patents

樹脂製ナット

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JP2002295626A
JP2002295626A JP2001091816A JP2001091816A JP2002295626A JP 2002295626 A JP2002295626 A JP 2002295626A JP 2001091816 A JP2001091816 A JP 2001091816A JP 2001091816 A JP2001091816 A JP 2001091816A JP 2002295626 A JP2002295626 A JP 2002295626A
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spherical
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JP2001091816A
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Masaharu Saito
雅春 斉藤
Toshio Honma
敏雄 本間
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Kanebo Synthetic Fibers Ltd
Kanebo Ltd
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Kanebo Synthetic Fibers Ltd
Kanebo Ltd
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Abstract

(57)【要約】 【課題】帯電による障害が無く、摩擦摩耗特性に優れ、
かつ螺旋軸に対する攻撃性の無い送りねじ機構用樹脂製
ナットを提供する。 【解決手段】(A)主としてポリブチレンテレフタレー
トからなる樹脂又は主としてポリフェニレンスルファイ
ドからなる樹脂40〜90重量%、(B)炭素繊維5〜
30重量%、(C)球状微粉末フェノール樹脂を非酸化
性ガス雰囲気下800〜2000℃にて焼成し得た球状
黒鉛化炭素微粉末5〜30重量%の3成分からなり、3
つの成分の合計が100重量%である熱可塑性樹脂組成
物。

Description

【発明の詳細な説明】
【0001】
【発明の属する技術分野】本発明は、事務機器、産業機
器等の送り機構もしくは位置決め機構に用いられる送り
ねじ機構用樹脂製ナットに関するものである。
【0002】
【従来の技術】事務機器、産業機器等の送り機構に関し
て、回転運動を直線運動に変換する装置として、また同
運動による正確な位置決め装置として送りねじ機構が多
用されている。その中で樹脂製ナットを用いた送りねじ
機構は、ボールベアリングを用いた送りねじ機構に比べ
構造的に簡便であるが為にその用途範囲が拡大する方向
にある。
【0003】従来、送りねじ機構の樹脂製ナットとして
は、ポリアセタール樹脂にポリテトラフルオロエチレン
粉末を分散させたもの(特開昭51−34357号公
報)、超高分子量ポリエチレンを用いるもの(特開平1
1−201257号公報)、熱可塑性ポリイミド樹脂に
黒鉛とフェノール樹脂を配合させたもの(特開平6−1
93701号公報)、ポリフェニレンサルファイド樹脂
に4フッ化エチレン樹脂と芳香族ポリアミド繊維および
人造黒鉛を添加したもの(特開平7−41780号公
報)、熱硬化性ポリイミド樹脂を用いたもの(特開平4
−203650号公報)等が知られている。
【0004】しかしながら、熱硬化性樹脂を用いた場合
には切削加工が必要等になるなど加工性が悪いことや熱
可塑性樹脂においてもポリイミド樹脂のように非常に高
価な材料であることが用途拡大の妨げになる。更にはい
ずれにおいても樹脂であるがゆえに静電気の帯電が埃等
を引き寄せこれが摺動特性を低下させる等の問題や帯電
が送りねじ機構近傍の電子回路に異常を生じさせる危険
性をはらんでいる。
【0005】
【発明が解決しようとする課題】本発明の目的は、上記
の従来技術の加工性、量産性等の問題点を解消し、帯電
による障害が無く、摩擦摩耗特性に優れ、かつ螺旋軸に
対する攻撃性の無い送りねじ機構用樹脂製ナットを提供
することにある。
【0006】
【課題を解決するための手段】上記した問題点を解決
し、加工性、量産性に優れ、帯電による障害が無く、摩
擦摩耗特性に優れ、かつ螺旋軸に対する攻撃性の無い送
りねじ機構用樹脂ナットを提供する為に鋭意検討を重ね
上げた結果、射出成形可能で、(A)主としてポリブチ
レンテレフタレートからなる樹脂又は主としてポリフェ
ニレンスルファイドからなる樹脂40〜90重量%、
(B)炭素繊維5〜30重量%、(C)球状微粉末フェ
ノール樹脂を非酸化性ガス雰囲気下800〜2000℃
にて焼成し得た球状黒鉛化炭素微粉末5〜30重量%の
3成分からなり、3つの成分の合計が100重量%であ
る熱可塑性樹脂組成物からなり、更に好ましく前記樹脂
組成物が、体積固有抵抗率が9×104Ω・m以下であ
る樹脂組成物にて樹脂製ナットを作成するにより目的を
達成することを見出す事に成功した。
【0007】すなわち本発明は、螺旋軸の軸上をその軸
の回転に従い移動する送りねじ機構におけるナットにお
いて、(A)主としてポリブチレンテレフタレートから
なる樹脂又は主としてポリフェニレンスルファイドから
なる樹脂40〜90重量%、(B)炭素繊維5〜30重
量%、(C)球状微粉末フェノール樹脂を非酸化性ガス
雰囲気下800〜2000℃にて焼成し得た球状黒鉛化
炭素微粉末5〜30重量%の3成分からなり、3つの成
分の合計が100重量%である熱可塑性樹脂組成物から
なるを特徴とする射出成形製樹脂製ナットである。以
下、本発明を詳細に説明する。
【0008】
【発明の実施の形態】本発明においては、ベース樹脂と
して主としてポリブチレンテレフタレートからなるポリ
エステル樹脂もしくはポリフェニレンスルファイド樹脂
を用いる。これらの樹脂は射出成形用途に適しており、
かつ、吸水による寸法変化が無い樹脂として優れてい
る。
【0009】ここで、主としてポリブチレンテレフタレ
ートからなるポリエステル樹脂とは、主としてテレフタ
ル酸からなるジカルボン酸あるいはそのエステル形成性
誘導体と主として1,4−ブタンジオールからなるジオ
ールあるいはそのエステル形成性誘導体とを主成分とす
る縮合反応により得られる重合体もしくは共重合体もし
くは重合体と共重合体のブレンド物である。
【0010】ここで、ジカルボン酸成分としてはその他
にイソフタル酸、オルトフタル酸、2,6−ナフタレン
ジカルボン酸、1,5−ナフタレンジカルボン酸、ビス
安息香酸、ビス(p−カルボキシフェニル)メタン、ア
ントラセンジカルボン酸、4,4’−ジフェニルエーテ
ルジカルボン酸、4,4’−ジフェノキシエタンジカル
ボン酸、アジピン酸、セバシン酸、アゼライン酸、ドデ
カン二酸、1,3−シクロヘキサンジカルボン酸、1,
4−シクロヘキサンジカルボン酸、あるいはこれらのエ
ステル形成性誘導体などが混合されて用いてもよい。
【0011】一方、ジオール成分としては、エチレング
リコール、プロピレングリコール、ネオペンチルグリコ
ール、1,5−ペンタンジオール、1,6−ヘキサンジ
オール、デカメチレングリコール、シクロヘキサンジメ
タノール、シクロヘキサンジオール、分子量400〜6
00の長鎖グリコール、或いはこれらのエステル形成性
誘導体などが混合されて用いてもよい。
【0012】ポリフェニレンスルファイド樹脂とは、米
国特許第3,354,129号(対応特許、特公昭45
−3368号)に開示されているp−ジクロロベンゼン
と二硫化ソーダとをN―メチルピロリドン溶媒中で加圧
下で160〜250℃にて反応せしめて得られるもので
も、更に得られた樹脂を空気中加熱による架橋や酸無水
物あるいはイソシアネート等による官能基導入をせしめ
たものでも良い。一般に市販されている出光石油化学の
「出光PPS」、大日本インキ化学工業の「DIC・P
PS」、東燃化学の「トープレン」等の無充填樹脂を用
いることが出来る。
【0013】本発明に用いる炭素繊維としては、市販さ
れているポリアクリロニトリル繊維等のアクリル系繊維
を非酸化性ガス雰囲気下で加熱焼成して得られたPAN
系のものでも、石油等の精製の際に副生される石油ピッ
チを溶融紡糸後不融化処理をしたピッチ繊維を非酸化性
ガス雰囲気下で加熱焼成して得られたピッチ系のもので
もいっこうに差し支えなく使用することが出来る。ま
た、その使用原料としての形態においても、短繊維、長
繊維、ヤーン、クロス、ミルド、綿状等いずれの形態で
も使用可能であるが、ハンドリング性を考慮し500〜
5000本の単繊維を収束させ3〜10mmの長さにカ
ットされたチョップドストランドであることが好まし
い。また、これら炭素繊維の表面にはシラン系、エポキ
シ系、チタニウム系等のカップリング処理を施しても良
い。
【0014】炭素繊維添加量としては、5〜30重量%
の範囲であることが必要である。5重量%未満では体積
固有抵抗が著しく高く帯電が認められ、また、30重量
%を超えると射出成形で得られた樹脂製ねじの表面が粗
面化して摩擦が大きくなる。
【0015】本発明に用いる球状微粉末フェノール樹脂
を非酸化性ガス雰囲気下800〜2000℃にて焼成し
得た球状黒鉛化炭素微粉末とは、室温下、15〜22重
量%の塩酸と7〜15重量%のホルムアルデヒドからな
る混合水溶液を攪拌しながら、フェノールまたはフェノ
ールと尿素、メラミン、アニリン等の含窒素化合物とか
らなる混合物を該混合水溶液に対して15分の1以下の
割合で加え、反応系内に白濁が生成する前に攪拌を停止
し静置することにより反応系内にピンク色の球状微粒状
フェノール樹脂を生成・沈降せしめ、更に反応系全体を
再度攪拌しながら60〜90℃の温度まで加熱・昇温し
て反応を完了せしめた後水洗し、引き続き0.1〜1重
量%のアンモニア水溶液で中和後、水洗、脱水、乾燥す
ると言う特開昭58−17114号公報等に記載の方法
により得た球状微粉末状フェノール樹脂を、窒素、ヘリ
ウム、アルゴン、水素等の単独もしくは混合ガス組成か
らなる非酸化性ガス雰囲気下800〜2000℃にて焼
成することにより得られるものである。
【0016】また、焼成前の球状微粉末状フェノール樹
脂としては、市販のカネボウ社製ベルパールR800等
を用いることでも何ら差し支えが無く、これを上記条件
下で焼成して球状黒鉛化炭素微粉末を得てもよい。ま
た、得られた球状黒鉛化炭素微粉末の表面にはシラン
系、エポキシ系、チタニウム系等のカップリング処理を
施しても良い。
【0017】球状黒鉛化炭素微粉末の添加量としては、
5〜30重量%である事が必要である。5重量%未満で
は摩擦を低減する効果に欠ける。本球状黒鉛化炭素微粉
末は非常に嵩高い物質であるので、30重量%を超える
量を混練する事は難しい。又、例え30重量%を超える
量を混練したとしても均一に分散したものが得られず実
用に供すことが出来ない。
【0018】炭素繊維を単独で複合させた場合には、比
較的良好な特性を示すが樹脂ナットの相手材となる螺旋
軸の摩耗が大きい。また、球状黒鉛化炭素微粉末を単独
で複合化させた場合には樹脂の摩耗量が大きくまた、帯
電しやすい為好ましくない。従って、本発明において
は、樹脂中に炭素繊維と炭素微粉末が共存する事が肝要
である。
【0019】以上に述べた炭素繊維および球状黒鉛化炭
素粉末のベース樹脂への複合化手段としては、スクリュ
ー式押出し機、バンバリーミキサー等の溶融混合機を用
いることが出来るが、2軸スクリュー式混練機が最も適
する。また、原料を個別に溶融混合機に供給しても良
く、または予めタンブラー式ブレンダー、ロッキングミ
キサー、へーシェルミキサー等で混合した後溶融混合機
に供給しても良い。溶融混合の際の温度は、主としてポ
リブチレンテレフタレートからなるポリエステル樹脂の
場合には250〜290℃、ポリフェニレンスルファイ
ド樹脂の場合には300〜350℃で行なうことが好ま
しい。
【0020】本発明では、酸化防止剤、耐熱安定剤、紫
外線安定剤、紫外線吸収剤、顔料、染料、離型剤、核剤
など公知の改質剤を本発明の目的を損なわない範囲で、
熱可塑性樹脂組成物に加えても良い。
【0021】上記により得られた樹脂組成物より樹脂製
ナットを得るのに射出成形を用いる。射出成形時の温度
条件としては、主としてポリブチレンテレフタレートか
らなるポリエステル樹脂の場合には樹脂温度250〜2
90℃、金型温度60〜100℃で成形することが好ま
しく、またポリフェニレンスルファイド樹脂の場合には
樹脂温度300〜350℃、金型温度120〜160℃
で行なうことが好ましい。何れの場合も、樹脂温度およ
び金型温度が低い場合には得られた樹脂製ナット表面が
粗面となり易く摩擦が大きくなり好ましくない。また、
樹脂温度を過剰に高めることは樹脂の分解に繋がり好ま
しくなく、金型温度を過剰に高めることは冷却時間が凡
長となるだけで工業的生産と言う点から好ましくない。
【0022】
【実施例】以下、実施例によって本発明を詳細に説明す
る。 実施例1〜10、比較例1〜6 主としてポリブチレンテレフタレートからなるポリエス
テル樹脂〔カネボウ合繊(株)製PBT720〕、炭素
繊維〔東邦レーヨン(株)製 ベスファイトHTA−C
6−NRS〕および球状微粉末フェノール樹脂〔カネボ
ウ(株)製 ベルパールR−800〕を窒素雰囲気下2
000℃で焼成して得た球状黒鉛化炭素粉末を表1の割
合でタンブラー式ブレンダーで混合した後、二軸スクリ
ュー式混練機〔日本製鋼所(株)製 TEX−30α〕
にてシリンダー温度270℃、スクリュー回転数200
rpm、吐出量30kg/hrにて溶融混練し、ダイス
から出るストランドを水中冷却後ペレタイザーにてペレ
ット化し成形用樹脂を得た。また、混練の状況を表1の
備考に合わせて示した。
【0023】次いでこの樹脂を140℃、4hr乾燥さ
せた後、シリンダー温度270℃に設定した射出成形機
で、温度80℃に温調した金型で直径50mm、厚さ3
mmの円盤状テストピースを得た。得られたテストピー
スは、送りねじ機構の代替試験としてテストピースを樹
脂ナット、相手材を螺旋軸と見立て、鈴木式摩擦摩耗試
験機〔(株)オリエンテック製 EFM−III−F型〕を
用い、相手材としてSC50鋼を用い、荷重14.7N
/cm2、摺動速度500mm/sec、摺動距離10
kmの条件下で試験を行なった時の動摩擦係数、樹脂摩
耗量、鋼摩耗量を測定し、その結果を表2に纏めた。
【0024】また、表2には合わせてASTM D25
7法による体積固有抵抗値および上記円盤状テストピー
スをポリエステル布で100回摩擦した直後に木炭灰を
近づけた時の木炭灰が誘引されたかどうかで帯電性を評
価した結果を示した。
【0025】実施例11〜20、比較例7〜12 ポリフェニレンスルファイド樹脂樹脂〔東燃化学(株)
製トープレン T−4〕、炭素繊維〔東邦レーヨン
(株)製 ベスファイトHTA−C6−NRS〕および
球状微粉末フェノール樹脂〔カネボウ(株)製 ベルパ
ールR−800〕を窒素雰囲気下2000℃で焼成して
得た球状黒鉛化炭素粉末を表1の割合でタンブラー式ブ
レンダーで混合した後、二軸スクリュー式混練機〔日本
製鋼所(株)製 TEX−30α〕にてシリンダー温度
320℃、スクリュー回転数200rpm、吐出量30
kg/hrにて溶融混練し、ダイスから出るストランド
を水中冷却後ペレタイザーにてペレット化し成形用樹脂
を得た。また、混練の状況を表1の備考に合わせて示し
た。
【0026】次いでこの樹脂を140℃、4hr乾燥さ
せた後、シリンダー温度320℃に設定した射出成形機
で、温度140℃に温調した金型で直径50mm、厚さ
3mmの円盤状テストピースを得た。得られたテストピ
ースは、実施例1〜10と同様にして動摩擦係数、樹脂
摩耗量、鋼摩耗量の測定および体積固有抵抗値、帯電性
を評価し、その結果を表2に合わせて纏めた。
【0027】
【表1】
【0028】
【表2】
【0029】実施例21〜24、比較例13〜16 それぞれ実施例2、3、12および13および5、比較
例3、4、11および12の樹脂組成を用い、射出成形
にて樹脂製ナットを作成し、螺旋軸(有効螺旋長さ20
cm)に樹脂製ナットを装着した後、螺旋軸を回転し、
樹脂ナットを10000回往復させた後の状況を表3に
示した。
【0030】
【表3】
【0031】
【発明の効果】本発明の樹脂製ナットは摩擦摩耗性に優
れ、かつ帯電による各種障害の生じる恐れが無いので送
りねじ機構用として非常に有用である。
フロントページの続き Fターム(参考) 3J062 AA35 AB22 AC07 BA05 BA17 BA32 CD02 CD22 CD27 CD54 4J002 CF071 CF081 CM01 CN011 DA016 DA027 FA046 FA087 FB096 FB097 FB166 FB167

Claims (2)

    【特許請求の範囲】
  1. 【請求項1】 螺旋軸の軸上をその軸の回転に従い移動
    する送りねじ機構におけるナットにおいて、(A)主と
    してポリブチレンテレフタレートからなる樹脂又は主と
    してポリフェニレンスルファイドからなる樹脂40〜9
    0重量%、(B)炭素繊維5〜30重量%、(C)球状
    微粉末フェノール樹脂を非酸化性ガス雰囲気下800〜
    2000℃にて焼成し得た球状黒鉛化炭素微粉末5〜3
    0重量%の3成分からなり、3つの成分の合計が100
    重量%である熱可塑性樹脂組成物からなる事を特徴とす
    る樹脂製ナット。
  2. 【請求項2】体積固有抵抗率が9×104Ω・m以下で
    ある請求項1記載の樹脂製ナット。
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Cited By (4)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP2016088073A (ja) * 2014-11-04 2016-05-23 エフテックス有限会社 炭素繊維強化ポリエステル樹脂のボルトナットの製造方法
CN108727819A (zh) * 2017-04-13 2018-11-02 青岛创合新材料有限公司 一种碳纤维增强聚苯硫醚纳米复合材料及制备方法和新型散热管应用
JP2021055829A (ja) * 2019-09-13 2021-04-08 三和ニードル・ベアリング株式会社 樹脂製ナットおよびそれを用いた滑りネジ装置
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