ガラス繊維強化プラスチックギアの耐摩耗性

2025,12,22

ガラス繊維強化耐摩耗性プラスチックを使用してプラスチックギアを射出成形する場合、ガラス繊維はプラスチックギアの耐摩耗性を向上させますか、それとも実際には妨げになりますか?

ガラス繊維がエンジニアリングプラスチックに組み込まれ、その後射出成形歯車に使用される場合、歯車の耐摩耗性にプラスまたはマイナスの影響を及ぼしますか?

PA66 の耐摩耗性を向上させたい場合は、多数の耐摩耗性添加剤をご利用いただけます。 PA66 の摩耗寿命と疲労寿命を向上させるためにガラス繊維を使用するのは誤った選択であり、マイナスの結果が生じます。

以下の耐摩耗性添加剤は、PA66 の摩耗寿命と疲労寿命を延ばす優れた性能を発揮します。

1. ポリテトラフルオロエチレン(PTFE)

ポリテトラフルオロエチレン (PTFE) は、1938 年にデュポンによって発明されました。PTFE は、事実上あらゆる物質に対して最小限の接着力を示し、固有の自己潤滑特性を備えているため、非粘着コーティングの標準的な選択肢となっています。焦げ付き防止パンに使用されるコーティングは、PTFE の古典的な用途を表しています。

PTFE マイクロパウダーは、添加剤として特別に配合されたグレードであり、減摩剤の中でも比較的低い摩擦係数を示します。摩擦中に、PTFE 微粉末がコンポーネントの表面に潤滑膜を形成します。高負荷用途に最適な耐摩耗性添加剤です。最も適切な PTFE 添加レベルは、非結晶性プラスチックの場合は 15%、結晶性プラスチックの場合は 20% です。

PTFE 微粉末は、エンジニアリングプラスチック、コーティング、インク、塗料、潤滑剤、フィルム、ゴム、その他の材料に適用でき、次のような基材の特性を強化します。

1) 耐摩耗性、耐摩擦性、耐傷性

2）洗浄性が良好

3) 非付着性

4) 潤滑特性（エンプラ改質用）

5) 耐摩擦性、耐摩耗性

2.二硫化モリブデン

二硫化モリブデン (MoS₂) は、金属光沢と脂っこい感触を持つ黒色の粉末です。重要な固体潤滑剤として特に高温高圧条件に適しており、「最高の固体潤滑剤」と称されています。エンジニアリングプラスチック分野では、主にナイロンプラスチックの耐摩耗添加剤として使用されています。

ナイロン66+MOS2（灰黒色）：純粋な樹脂と比較して、ナイロン66/二酸化モリブデンは、衝撃強度が低下しますが、剛性、硬度、寸法安定性が向上します。二硫化モリブデンの粒子形成効果により結晶構造が改善され、耐荷重性と耐摩耗性の両方が向上します。ギア、ベアリング、シール、スライドなどの部品に広く使用されています。

3.グラファイト

グラファイトは独特の格子状の化学構造を持っています。この独特の配置により、グラファイト分子は最小限の摩擦で容易に相互にスライドすることができます。この耐摩耗特性は、水性環境で特に重要であることがわかります。したがって、グラファイトは、水に浸したハウジング、インペラ、シールなどの多くの水中用途にとって理想的な耐摩耗性添加剤として機能します。

4. ポリシロキサン

ポリシロキサン流体は、移行性の耐摩耗添加剤です。この添加剤は熱可塑性プラスチックに組み込まれると、部品の表面にゆっくりと移動し、連続した保護膜を形成します。ポリシロキサンは幅広い粘度範囲を示します。粘度が低いほどポリシロキサンの流動性が高くなり、部品表面への移行が速くなり、耐摩耗性が実現します。ただし、粘度が低すぎると揮発性が増大し、部品からの急速な移動や消失につながります。

ガラス繊維強化ナイロン 66 は次のようにして製造されます。

市場で最も一般的な 30% ガラス繊維強化改質 PA66 を例にとると、30% がガラス繊維であることはわかりますが、残りの 70% はすべて PA66 なのでしょうか?いいえ、残りの 68.5% は PA66 チップ、1% は相溶化剤 (無水マレイン酸グラフト POE、または無水マレイン酸グラフト EPDM、または無水マレイン酸グラフト PP、または無水マレイン酸コポリマー相溶化剤)、0.5% はカップリング剤、一次熱安定剤 (主要な酸化防止剤)、二次熱安定剤 (補助酸化防止剤) で構成されます。潤滑剤、UV安定剤など。

ガラス繊維強化 PA66 に 1% の相溶化剤と 0.1 ～ 0.2% のカップリング剤 (主にナイロン変性のシランカップリング剤) が添加されるのはなぜですか?

これは、ガラス繊維が無機材料であるのに対し、ナイロンは有機材料であるためです。純粋な有機材料と純粋な無機材料の単純なブレンドでは結合が不十分となり、純粋に物理的な混合物が得られます。相溶化剤とカップリング剤は部分的に化学結合を実現し、主に機械的特性と熱変形耐性を向上させます。無機ガラス繊維は射出成形された機能部品では摩耗する傾向があるため、耐摩耗性にもある程度の利点があります。相溶化剤とカップリング剤は樹脂とガラス繊維の間の化学結合を促進し、それによってガラス繊維が摩耗する速度を遅くします。

これは、トルク要件が同等に満たされる場合、ギア用途においてガラス繊維強化 PA66 が標準 PA66 と比較して優れた耐摩耗性を示す理由を説明しています。

ガラス繊維を射出成形歯車のエンジニアリングプラスチックに組み込むと、歯車の耐摩耗性に「プラス」または「マイナス」の影響を与えますか?

ギアに高トルクが必要で、大幅な温度上昇が発生する場合、グラスファイバーはギアの耐摩耗性に有益であることが証明され、プラスの効果を発揮します。

ただし、純粋に耐摩耗性の観点から言えば、ギヤトルクが十分であれば、ガラス繊維の添加量は最小限に抑えることが好ましい。

ギヤトランスミッションの温度上昇に関して、ガラス繊維を増量して熱たわみ温度を高めると優れた耐熱性と耐摩耗性が得られるという一般的な誤解も避けなければなりません。

実際にはそうではありません。熱たわみと耐熱クリープ性は別個の評価です。多くの材料 (ガラス繊維強化 PA66 などを含む) は優れた熱たわみ特性を示しますが、耐熱クリープ性は劣ります。これは、耐摩耗性プラスチックの耐熱クリープ性が主にポリマー自体に依存し、ガラス繊維が役割を果たすものの、支配的なものではないためです。