JPS6323993A - 膨脹黒鉛粉末を利用した潤滑性複合部材とその製造方法 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるた
め要約のデータは記録されません。

Description

【発明の詳細な説明】 本発明は、高い表面強度を持たせて所望形状に成形でき
る膨脹黒鉛粉末を利用した潤滑性複合部材及びその製造
方法に関するものである。すなわち、強度に優れ、しか
も保液性に優れた膨脹黒鉛粉末を利用した潤滑性複合部
材及びその製造方法に関するものである。

従来の、この種の黒鉛粉末入り潤滑油添加複合材料は、
配合すべき充填材に潤滑油を予め浸漬させ、これをバン
バリー、三本ロール等によって樹脂に練り込み製造して
いる。この方法に依るものは、黒鉛粉末と、樹脂と間に
必ず潤滑油が存在するようになり、黒鉛−樹脂間の結合
を阻害し、更に潤滑油が樹脂を侵食し、樹脂に塑性を与
え、強度、特に表面の硬度を失わせることになる。

本発明は、以上の欠点をなくす為になされたもので、強
度、特に表面硬度を維持したままで、従来の通常の黒鉛
入り潤滑性複合部材に比べ、多量の潤滑油を吸収し、よ
り優れた潤滑性を与える膨脹黒鉛粉末を利用した潤滑性
複合部材と、その製造方法を提供しようとするものであ
る。

本発明の潤滑性複合部材は、天然黒鉛、キッシュ黒鉛、
人造黒鉛を湿式酸化し、高温熱処理して膨脹させ、解砕
して得られる（ａ）嵩比重０．０１〜０．５０の膨脹黒
鉛粉末５〜９９．５重量％を、タービン油、マシン油、
スピンドル油、軸受油の（ｂ）潤滑油０．５〜９５．０
重量％にて表面処理して得た（ａ　＋　ｔ））表面処理
膨脹黒鉛粉砕品０．５〜９０．０重量％を、フェノール
樹脂、メラミン樹脂、エポキシ樹脂、ポリイミド樹脂の
熱硬化性樹脂、又はポリフェニレンサルファイド、ポリ
アセタール、ポリ４フッ化エチレン、ナイロン６、ナイ
ロン１１、ポリウレタンの熱可塑性樹脂の（ｃ１有機結
合剤ｌＯ〜９９．５重量％と配合して成る高い表面強度
を持たせて所望の形状に成形できる膨脹黒鉛粉末を利用
したことを特徴とする。

又、本発明は、高い表面強度を持たせて所望の形状に成
形できる膨脹黒鉛粉末を利用した潤滑性複合部材の製造
方法において、天然黒鉛、キッシュ黒鉛、人造黒鉛を湿
式酸化し、高温熱処理して膨脹させ、解砕して得られる
（ａｌ嵩比重０．０１−０．５０の膨脹黒鉛粉末５〜９
９．５重量％を、タービン油、マシン油、スピンドル油
、軸受油のＴｏ）潤滑油０．５〜９５．０重量％に浸漬
して表面処理を行う工程と、該工程にて得られた表面処
理膨脹黒鉛粉砕品（ａ＋ｂ）０．５〜９０．０重量％を
、フェノール樹脂、メラミン樹脂、エポキシ樹脂、ポリ
イミド樹脂の熱硬化性樹脂、又はポリフェニレンサルフ
ァイド、ポリアセタール、ポリ４フフ化エチレン、ナイ
ロン６、ナイロン１１、ポリウレタンの熱可塑性樹脂の
（ｃ）有機結合剤１０〜９９．５重量％と配合して均一
に混合する工程とから成ることを特徴とする膨脹黒鉛粉
末を利用した潤滑性複合部材の製造方法である。

ここで、前記の天然黒鉛、キッシュ黒鉛、人造黒鉛等に
ついては、普通高温熱処理に依る高度の゛膨脹の期待で
きる比較的大きな１６〜８０メツシユの粒子を多く含む
黒鉛粉末を用いる。これを濃硫酸−硝酸或いはその他の
酸化剤、塩素酸カリウム、クロム酸カリウム、重クロム
酸カリウム、過マンガン酸カリウム、過塩素酸、過硫酸
アンモニウム等の酸化剤を添加して、湿式酸化して得ら
れる酸化処理黒鉛は、８５０℃以上で熱処理する事に依
り硫酸根を気化し、２００倍以上に膨脹する事が知られ
ている。こうして得られる膨脹黒鉛は、０．００２２以
上の嵩比重を示すため、このまま、有機結合剤、溶剤、
油、水等に混入するのは困難である。このため膨脹黒鉛
の粒子の層間を適宜切断することに依って嵩比重を０．
０１〜０．５０に落とし、粒径０．５〜５０００μｍと
し、混合し易くする処理が必要になってくる。こうして
得られた膨脹黒鉛粉末（ａ）の各粒子界面にｆｂ）潤滑
油を浸漬、塗布することにより、潤滑油処理膨脹黒鉛粉
末（ａ＋ｂ）を得る。この潤滑油処理膨脹黒鉛粉末（ａ
＋ｂ）は、有機結合剤、溶剤、油等に対して非常に濡れ
易く、又（ｃ１有機結合剤と混練した場合、従来の天然
黒鉛、キッシュ黒鉛、人造黒鉛を同率添加して比較した
場合、著しく強度が高い。これは、一般黒鉛粉末が含油
性に欠けることから、ｆｃ）潤滑油が、黒鉛と有機結合
剤との界面の間に、多量に介在することから、結合力が
弱く、加えて、潤滑剤が、可塑剤的に有機結合剤を犯し
、強度低下を招くためである。更に、膨脹黒鉛粉末は、
気孔率が高く、表面積が大きいため、吸油量が同等粒度
の一般黒鉛粉末に比べ、５〜１００倍の値を示すことか
ら、含油量の割りに、その表面が粘つかず、同等粒度の
一般黒鉛粉末に等量の潤滑油を与えた場合、練物のよう
になるのに対し、膨脹黒鉛粉末は、未だ、粉末の体裁を
残していることも、強度低下が少な（て済む一因である
。

この（ａｌ膨脹黒鉛粉末に、（ｂ）潤滑油を表面処理す
る時に、嵩比重が０．０１未満では、潤滑油に濡れにく
く不可である。又、０．５０を越えると、含油性が極端
に失われ、一般黒鉛粉末と何らかわるところなく、不可
である。又、その添加量であるが（ａ）膨脹黒鉛粉末が
５．０重量％未満では、含油率が高過ぎ、次工程での樹
脂（ｃ）への練り込みが充分にできなくて不可である。

又、９９．５重量％を越えると、含油率が低過ぎ、所期
の潤滑特性が得られず不可である。次に、（ａ＋ｂ）表
面処理膨脹黒鉛粉末０．５〜９０．０重量％を、フェノ
ール、メラミン、エポキシ、ポリイミド等の熱硬化性樹
脂、或いは、ポリフェニレンサルファイド、ポリアセタ
ール、ポリ４フッ化エチレン、ナイロン６、ナイロン１
１、ポリウレタン等の熱可塑性樹脂等の（ｃ）有機結合
剤１０〜９９．５重量％と共に混練する工程に於いて、
（ａ＋ｂ）膨脹黒鉛粉末が０．５重量％未満では、所期
の潤滑性を、成形品に与えられず、不可である。又、９
０．０重量％を越えると、成形が困難になり不可である
。

本発明により製造された膨脹黒鉛粉末を利用した潤滑性
複合部材の摩擦係数を調べた結果、摩擦係数は０．０１
〜０．１６であった。更にこの部材の圧環強度を測り０
．４　ｋｇ／ｍ２以上の値を得て、従来の潤滑性部材に
比して優れていると判断した。以下に本発明の実施例に
ついて詳しく説明する。

尖施且上 平均粒径３００μｎｌＦ＃１２の天然黒鉛粉末を湿式酸
化高温熱処理して膨脹させ、解砕して得られる（ａ）嵩
比重０．０１の膨脹黒鉛粉末５０重量％を、（′ｂ）タ
ービン油５０重量％に浸漬させて、表面処理を行った（
ａ＋ｂ）表面処理膨脹黒鉛粉末２０重重景、（ｃ１有機
結合剤である熱硬化性フェノール樹脂（住人ベークライ
ト）−社製商品名ＰＲ−２１７）　８０重量％と混合し
て得られた複合部材（ａ＋ｂ＋ｃ）を、温度１５０°Ｃ
１圧力１００　ｋｇ／ｃｉにて加熱加圧圧縮成形し、外
径２４１璽φ、内径１５　ｍｌφ、厚み２０酊のリング
状成形品を得た。

この成形品は摩擦係数０．０７の潤滑性と、圧環強度０
．５１ｋｇ／ｍｕ”の強度を有し、しかも表面硬度が大
であり、優れた潤滑部材である。

因に、この場合、膨脹黒鉛粉末の代わりに、平均粒径３
００μｍＦ＃１２の天然黒鉛を用いてみたら、タービン
油の吸収が悪く、成形性が悪く、又強度も悪（使用に不
向きなものであった。これから本発明の十分な効果がう
かがわれる。

大施炭主 平均粒径３００μｍＦ＃１２の天然黒鉛粉末を湿式酸化
高温熱処理して膨脹させ、解砕して得られる（ａｌ嵩比
重０．０１の膨脹黒鉛粉末６５重量％を、（′ｂ）スピ
ンドル油３５重量％に浸漬させて、表面処理を行った（
ａ＋ｂ）表面処理膨脹黒鉛粉末２３重量％を、（ｃ）エ
ポキシ樹脂（ソマール工業■会社製商品名エビフオーム
ＭＣ−９０２）　７７重量％と配合して得られた複合部
材（ａ＋ｂ＋ｃ）を、温度１５０℃、圧力８０　　ｋｇ
　／　ｃａにて加熱加圧圧縮成形し、外径２４■■φ、
内径１５窮重φ、厚み２０ｍのリング状成形品を得た。

この成形品は摩擦係数０．０４の潤滑性と、圧環強度０
．７５ｋｇ／１１”の強度を有し、しかも表面硬度が大
であり、優れた潤滑部材である。

１塁斑主 平均粒径５０μｍの人造黒鉛粉末を湿式酸化し高温熱処
理して膨脹させ、解砕して得られる（ａ）嵩比重０．１
０の膨脹黒鉛粉末２６重量％を、（ｂ）スピンドル油７
４重量％に浸漬させて、表面処理を行った（ａ＋ｂ）表
面処理膨脹黒鉛粉末３７重重景を、有機結合剤であるフ
ェノール樹脂（三井東圧化学■会社製商品名シレノクス
ＸＬ−２２５’）　６３重量％と配合して得られた複合
部材（ａ＋ｂ＋ｃ）を、温度１５０℃、圧力１００　ｋ
ｇ／ｃＪにて加熱加圧圧縮成形し、幅１０酊、長さ１５
０　＋ｎ、厚さ４關の摺動部材成形品を得た。

この摺動部材成形品は、ビッカース硬度２５．６で大き
く、又、摩擦係数０．０２と小さく、強度と潤滑性とが
大きく、しかも表面硬度が大きい優れた潤滑部材である
。

天皇■↓ 平均粒径３００μｍの天然黒鉛粉末を湿式酸化し高温熱
処理して膨脹させ、解砕して得られる（ａ）嵩比重０．
１０の膨脹黒鉛粉末４５重量％を、（′ｂ）マシン油５
５重量％に浸漬させて、表面処理を行った（ａ＋ｂ）表
面処理膨脹黒鉛粉末２９．３重量％を、有機結合剤であ
るポリアセクール樹脂（ポリプラスチック社製商品名デ
ュラコン）　７０．７重量％と配合して得られる複合部
材（ａ＋ｂ＋ｃ）を、熱ロールで混合し、押出し成形し
て、外径２５龍φ、内径１６ｍｍφ、高さ５０ｎのパイ
プ状の潤滑試験片を得た。

この試験片は、摩擦係＠０．０３、ビッカース硬度１８
．９という値を有し、しかも強度も大きく、優れた潤滑
部材である。

因に、この場合、前記膨脹黒鉛粉末の代わりに、天然黒
鉛粉末そのままを用いると、マシン油の吸収が悪く、成
形性が悪く、試験片の硬度及び強度が得られなかった。

ス】ｄ鉗ｉ 平均粒径５００μｍのキッシュ黒鉛を湿式酸化し高温熱
処理して膨脹させ、解砕して得られる（ａ）嵩比重０．
０６の膨脹黒鉛粉末４７重量％を、（ｂ）スピンドル油
５３重量％に浸漬させて、表面処理を行った（ａ　＋　
ｂ）表面処理膨脹黒鉛粉末３７．６重量％を、（ｃ）有
機結合剤であるポリアセクール樹脂（デュポン社製商品
名デルリン）　６２．４重量％と配合して得られる複合
部材（ａ＋ｂ＋ｃ）を、熱ロールで混合し、押出し成形
して、外径２５酊φ、内径１６龍φ、高さ５０■ｌのパ
イプ状の潤滑試験片を得た。

この試験片は、摩擦係数０．０３、ビッカース硬度１９
．６を有し、潤滑性複合部材として、充分な潤滑性と強
度とを有し、優れた潤滑用途に向けることができる。

ス溝１汁ｉ 平均粒径３００μｍのキッシュ黒鉛を湿式酸化し高温熱
処理して膨脹させ、解砕して得られる（ａｌ嵩比重０．
０６の膨脹黒鉛粉末２７．２重量％を、（ｂｌミネラル
スピリット７２．８重量％に浸漬させて、表面処理を行
った（ａ＋ｂ）表面処理膨脹黒鉛粉末２３．２重量％を
、（ｃ）有機結合剤であるポリ４フッ化エチレン（三片
フロロケミカル会社製商品名テフロンＫ）７６．８重量
％と配合して得られる複合部材（ａ＋ｂ＋ｃ）を、温度
２５０°Ｃにて加圧加熱成形し、外径２５１１φ、内径
１６鶴φ、高さ５０婁１のパイプ状の潤滑試験片を得た
。

この試験片は、摩擦係数０．０５、ビッカース硬度２０
．７であり、潤滑部材としての潤滑性並びに強度を有し
ており、潤滑部材として優れていることを示している。

実施例７ 平均粒径５０μｍの人造黒鉛粉末を湿式酸化し高温熱処
理して膨脹させ、解砕して得られる（ａ）嵩比重０．２
０の膨脹黒鉛粉末３３重量％を、ｆｂｌ軸受油６７重量
％に浸漬させて、表面処理を行った（ａ　＋　ｂ）表面
処理膨脹黒鉛粉砕品５０重量％を、ｔｃ＋を機結合剤で
あるナイロン６（東し一社製商品名Ｃ１ＩＩ１０３１）
５０重量％と共に、熱ロールで充分混合（ａ＋ｂ＋ｃ）
　し、押出し成形して、外径２４龍φ、内径１５龍φ、
厚さ２０龍の潤滑試験片を得た。これは摩擦係数　０．
０２、圧環強度０．５８ｋｇ　ｆ　／１ｍ２を示し、優
れた潤滑部材である。又、前記ナイロン６の代わりに、
ダイセル−社製ダイアミド１６４２　（商品名）を使用
しても略々同様の結果が得られた。

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 １、天然黒鉛、キッシュ黒鉛、人造黒鉛を湿式酸化し、
   高温熱処理して膨脹させ、解砕して得られる（ａ）嵩比
   重０．０１〜０．５０の膨脹黒鉛粉末５〜９９．５重量
   ％を、タービン油、マシン油、スピンドル油、軸受油の
   （ｂ）潤滑油０．５〜９５．０重量％にて表面処理して
   得た（ａ＋ｂ）表面処理膨脹黒鉛粉砕品０．５〜９０．
   ０重量％を、フェノール樹脂、メラミン樹脂、エポキシ
   樹脂、ポリイミド樹脂の熱硬化性樹脂、又はポリフェニ
   レンサルファイド、ポリアセタール、ポリ４フッ化エチ
   レン、ナイロン６、ナイロン１１、ポリウレタンの熱可
   塑性樹脂の（ｃ）有機結合剤１０〜９９．５重量％と配
   合して成る高い表面強度を持たせて所望の形状に成形で
   きる膨脹黒鉛粉末を利用したことを特徴とする潤滑性複
   合部材。 ２、高い表面強度を持たせて所望の形状に成形できる膨
   脹黒鉛粉末を利用した潤滑性複合部材の製造方法におい
   て、 天然黒鉛、キッシュ黒鉛、人造黒鉛を湿式 酸化し、高温熱処理して膨脹させ、解砕して得られる（
   ａ）嵩比重０．０１〜０．５０の膨脹黒鉛粉末５〜９９
   ．５重量％を、タービン油、マシン油、スピンドル油、
   軸受油の（ｂ）潤滑油０．５〜９５．０重量％に浸漬し
   て表面処理を行う工程と、 該工程にて得られた表面処理膨脹黒鉛粉砕 品（ａ＋ｂ）０．５〜９０．０重量％を、フェノール樹
   脂、メラミン樹脂、エポキシ樹脂、ポリイミド樹脂の熱
   硬化性樹脂、又はポリフェニレンサルファイド、ポリア
   セタール、ポリ４フッ化エチレン、ナイロン６、ナイロ
   ン１１、ポリウレタンの熱可塑性樹脂の（ｃ）有機結合
   剤１０〜９９．５重量％と配合して均一に混合する工程
   とから成ることを特徴とする膨脹黒鉛粉末を利用した潤
   滑性複合部材の製造方法。