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製品紹介:テラリンク®(摺動グレード)耐摩耗性、疲労強度に優れた機構部品材料
住友電工ファインポリマー株式会社架橋製品開発部テラリンク課
2020年8月6日
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テラリンク概要◼ テラリンクとは?
熱可塑性樹脂成型品への電子線照射→架橋により耐熱性などの性能を改質
熱可塑性樹脂 架橋成分
特殊配合樹脂 射出成形 電子線照射
e-
架橋
◼ 特長
・短期耐熱性が向上→融点以上の高温で、成形品形状を保持
・耐摩耗性に優れる
・疲労強度が高く、耐久性に優れる
架橋あり架橋なし
大気中熱処理(400℃x1min.)
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光学部品 (テラリンクT)
・表面実装型(SMD) LED用レンズ (P)
・光コネクター用レンズパッケージ (P)
・光通信(VCSEL)用レンズ (D)
機構部品 (テラリンクS)
・産業機器/民生用途向けギア
・スライダー、ワッシャー、他摺動部品
P:productionD:development 光コネクターLED用レンズ
テラリンクの用途(製品例)
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▽
〇 テラリンクコンパウンド製造
◇ 検査(コンパウンド)
〇 射出成形
〇 ゲートカット
◇ 検査 (成形品)
〇 電子線照射
◇ 検査 (最終製品)
〇 梱包・出荷
△
テラリンクコンパウンドでの販売はしておりません。
特記事項
テラリンク製造フロー
検査項目は顧客要求に基づき個別打ち合わせで決めさせて頂きます。
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テラリンクSをご推奨する用途
◼ 既存樹脂歯車の耐久性向上
・POMやナイロン66に対して薄肉化、軽量化
◼ 金属からの置き換え
・軽量化、低コスト
◼ PEEKからの置き換え
・低コスト
◼ 削り樹脂からの置き換え
・量産性が向上(射出成形可能)
耐久性に優れるテラリンクS樹脂ギアのご推奨用途
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テラリンクS グレード一覧
■架橋ナイロン66グレード
・N66N01A:ギア用途
・N66N02A:ワッシャー等面摺動用途(摺動剤配合)
・N66N01A-GF10,15,20,30:高負荷ギア用途(GF10~30%配合)
・N66N01A-CF10,15,20:高負荷軽量ギア用途(CF10~20%配合)
※その他配合剤配合グレードもカスタム対応しております。
■架橋ナイロン46グレード
・N46N01A:高耐熱ギア用途
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テラリンクと代表樹脂の一般特性
単位テラリンク
N66N01Aテラリンク
N66N02Aテラリンク
N46N01APOM ナイロン66 PEEK
動摩擦係数 - 0.54 0.31 - 0.32 0.55 -
引張強度(絶乾) MPa 98 85 109 63 85 105
引張強度(25℃、60%湿度飽和) MPa 77 67 - - 61 -
引張伸び(絶乾) % 31 21 36 35 7 34
引張伸び(25℃、60%湿度飽和) % 54 30 - - 232 -
曲げ強度(絶乾) MPa 134 118 140 96 113 163
曲げ強度(25℃、60%湿度飽和) MPa 73 70 - - 54 -
曲げ弾性率(絶乾) GPa 3.2 3.0 3.2 2.7 2.8 4.0
曲げ弾性率(25℃、60%湿度飽和) GPa 1.8 1.9 - - 1.3 -
シャルピー衝撃強度(絶乾) kJ/m2 4 4 3 7 3 35
シャルピー衝撃強度(25℃、60%湿度飽和) kJ/m2 16 8 - - 11 -
比重 - 1.1 1.1 1.2 1.4 1.1 1.3
相手材:S45C
荷重:10kg
回転数:65rpm
外径/内径=11.6mm/7.4mm
PV値:3MPa・m/min
動摩擦係数測定方法
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高耐久ギア用途(GF強化)の一般特性
単位テラリンク
N66N01A
テラリンクN66N01A
-G10
テラリンクN66N01A
-G15
テラリンクN66N01A
-G20
テラリンクN66N01A
-G30
強化剤 無し GF10% GF15% GF20% GF30%
引張強度(絶乾) MPa 98 106 124 142 183
引張伸び(絶乾) % 31 3 3 3 3
曲げ強度(絶乾) MPa 134 166 183 214 272
曲げ弾性率(絶乾) GPa 3.2 4.7 5.7 7.0 9.4
シャルピー衝撃強度(絶乾) kJ/m2 4 3 5 6 9
比重 - 1.1 1.2 1.3 1.3 1.4
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単位テラリンク
N66N01A
テラリンクN66N01A
-C10
テラリンクN66N01A
-C15
テラリンクN66N01A
-C20
強化剤 無し CF10% CF15% CF20%
引張強度(絶乾) MPa 98 149 185 207
引張伸び(絶乾) % 31 3 3 2
曲げ強度(絶乾) MPa 134 217 260 291
曲げ弾性率(絶乾) GPa 3.2 7.3 11.4 14.4
シャルピー衝撃強度(絶乾) kJ/m2 4 3 5 7
比重 - 1.1 1.2 1.2 1.3
高耐久軽量ギア用途(CF強化)の一般特性
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GF添加量と摩耗量の関係
相手材:S45C
荷重:96kg
回転数:75rpm
ピン径=5mm
PV値:120MPa・m/min
試験時間:2時間
測定項目:テラリンクの摩耗量
摩耗量測定方法(3ピンオンディスク)
・GF添加量を増やすと強度向上する一方、摩耗量も増えていきます
テラリンク試験片
相手材
0
20
40
60
80
100
0
50
100
150
200
250
300
0 5 10 15 20 30
摩耗
量(m
g)
曲げ
強度
(MPa)
GF含有量(%)
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テラリンク疲労試験データ
◼ ダンベルデータ
・繰り返し疲労試験(SN線図)
・クリープ試験
■ ギアデータ
・ギア疲労試験(樹脂 vs 樹脂)
・ギア限界歯面荷重(樹脂 vs 樹脂)
・ギア疲労試験(対金属、グリス有り)
・ギア疲労試験(対樹脂、金属複合版)
・ギア疲労試験(強化グレード対金属、グリス有り)
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繰り返し疲労試験(SN線図)
形状 材料
試験サンプル ダンベル ナイロン66, ナイロン66+摺動剤, テラリンク(N66N01A), テラリンク(N66N02A)
試験条件 23℃, 10Hz, 一定応力
測定項目 応力毎の破壊回数を測定し、無限回数後で破壊する応力(疲労強度)を推定
30
40
50
60
70
80
90
100
1.E+03 1.E+04 1.E+05 1.E+06
応力
(MP
a)
破壊回数(-)
ナイロン66
ナイロン66 (摺動剤)
テラリンク(N66N01A
テラリンク(N66N02A
照射架橋により、疲労強度が30%程度向上
疲労強度ご参考POM :40~50MPaPEEK:80~90MPa
68
53
51
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80℃
0
0.5
1
1.5
2
2.5
3
1 10 100 1000時間(Hr)
曲げ歪み(%)
クリープ試験
形状 材料
試験材料 曲げダンベル ナイロン66, テラリンク(N66N02A)
試験条件 80℃, 5MPa (曲げ応力)
測定項目 曲げ歪み
照射架橋により、80℃でのクリープ変形が半分程度に改善
テラリンク(N66N02A)
ナイロン66
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ギア疲労試験(樹脂 vs 樹脂)
形状 モジュール 歯幅 歯数 材料
試験ギア 平歯車 1 5mm 30 ナイロン66, POM, テラリンク(N66N02A), テラリンク(N66N01A)
相手ギア 平歯車 1 5mm 31 同上
試験条件 トルク35N・㎝(歯面荷重4.5N/㎜), 616rpm(ピッチ円周速度60m/分), 無潤滑で100時間回転
測定項目 重量、またぎ歯厚、目視観察
0.0
0.2
0.4
0.6
0.8
1.0
0.0
0.5
1.0
1.5
2.0
2.5
3.0
3.5
ナイロン66 POM テラリンク
またぎ歯厚減少率
(%)
重量減少率
(%)
(N66N02A, N66N01A)
ナイロン66やPOMに対し、耐摩耗性に優れる
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0
5
10
15
20
25
ナイロン66 POM N66N02A N66N01A PEEK
限界歯面荷重(
N/m
m)
ギア限界歯面荷重(樹脂 vs 樹脂)
3.9 4.5
形状 モジュール 歯幅 歯数 材料
試験ギア 平歯車 1 5mm 30 ナイロン66, POM, テラリンク(N66N02A,N66N01A,TSN01A), PEEK
相手ギア 平歯車 1 5mm 31 同上
試験条件歯面荷重を固定し、無潤滑で100時間回転重量減少率が0.5%以上になるか、ギアが破断すれば、限界歯面荷重とする
測定項目 重量、歯面荷重、目視観察
22.2
限界歯面荷重 テラリンクご提案内容
ナイロン66、POM対比 3倍以上 ギア薄肉化
PEEK対比 64%以上 コストダウン(1/7へ)
14.4 15.0
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0.0
0.2
0.4
0.6
0.00
0.05
0.10
0.15
0.20
0.25
0.30
Nylon66(CF15%) Nylon46(CF15%) POM TERALINK N66N02A
Bas
e ta
ngen
t le
ngth
Los
s(%
)
Wei
ght
loss
(%)
ギア疲労試験(対金属、グリス有り)
形状 モジュール 歯幅 歯数 材料
試験ギア 平歯車 1 5mm 30 ナイロン66(CF15%), ナイロン46(CF15%), POM, テラリンク(N66N02A)
相手ギア 平歯車 1 5mm 31 S45C
試験条件 トルク93N・㎝(歯面荷重12N/㎜), 842rpm(ピッチ円周速度82m/分), グリス有で100時間回転
測定項目 重量、またぎ歯厚、目視観察
重量
減少
率(%)
また
ぎ歯
厚減
少率
(%
)
グリス塗布環境下でもPOMに対し、耐摩耗性に優れる
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ギア疲労試験(対樹脂、金属複合版)
形状 材料
試験ギア 遊星ギア テラリンク(N66N02A), POM
相手ギアリングギア ナイロン66(GF15%)
サンギア SCM415(Cr-Mo鋼)+浸炭
試験条件 遊星ギア入力軸駆動トルク:2.4N・m x 54分、3.5N・m X 6分 1サイクル, 80℃, グリス塗布
測定項目 破損時間測定、目視観察
テラリンクN66N02A
100時間破損なし
POM
20時間破損
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0
1
2
3
4
5
6
ナイロン66-GF30%強化 テラリンクN66N01A-G30
重量減少率
(%)
形状 モジュール 歯幅 歯数 材料
駆動ギア 平歯車 1 5mm 30 S45C
受動ギア 平歯車 1 5mm 31 ナイロン66-GF30%強化,テラリンクN66N01A-G30
試験条件 トルク147N・㎝(歯面荷重19.5N/㎜), 800rpm(ピッチ円周速度78m/分),グリス有で100時間回転
測定項目 重量
4.3
2.6
ギア疲労試験(強化グレード対金属、グリス有り)
ナイロン66GF30%強化に対し、耐摩耗性に優れる