(57)【要約】【課題】  潤滑油を含有する多孔質樹脂保油体において、含油量が多く、該潤滑油の使用効率に優れるとともに、用途・仕様に応じた樹脂と潤滑油との組合せが可能な多孔質樹脂保油体を提供する。【解決手段】  30 ％以上の連通孔率を有する樹脂多孔体に潤滑油が含浸されてなる多孔質樹脂保油体であって、上記含浸された潤滑油全量の 60 ％以上が潤滑油として利用できる。また、上記樹脂多孔体は、気孔形成材が配合された樹脂を成形して成形体とした後、該気孔形成材を溶解し、かつ上記樹脂を溶解しない溶媒を用いて上記成形体から上記気孔形成材を抽出して得られる連通孔を有する。【選択図】図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
30 ％以上の連通孔率を有する樹脂多孔体に潤滑油が含浸されてなる多孔質樹脂保油体であって、
前記含浸された潤滑油全量の 60 ％以上が潤滑油として利用できることを特徴とする多孔質樹脂保油体。
【請求項２】
前記樹脂多孔体は、気孔形成材が配合された樹脂を成形して成形体とした後、該気孔形成材を溶解し、かつ前記樹脂を溶解しない溶媒を用いて前記成形体から前記気孔形成材を抽出して得られる連通孔を有することを特徴とする請求項１記載の多孔質樹脂保油体。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、潤滑性を有する多孔質樹脂保油体、または潤滑部に潤滑油を供給することができる多孔質樹脂保油体に関する。
【背景技術】
【０００２】
樹脂材料の摩擦摩耗特性改良法の一つとして、樹脂に潤滑油を添加した、いわゆる「ガンプラ」が従来より知られている。この方法は樹脂と潤滑油を溶融混練、ペレタイズで成形前原料形状にしたものを射出成形または押出し成形するものであり、射出成形性の低下などを防ぐため、添加できる潤滑油量は最大でも 10 容量％程度である。樹脂と潤滑油とを溶融混練しているため、均一性および保油性が高く、表面への潤滑油の滲み出しは少ない。このため、潤滑油供給体としての機能は十分でなく、また該樹脂材料を滑り軸受などとして用いる場合、荷重（Ｐ）とすべり速度（Ｖ）を乗じたＰＶ値が高い領域では十分な潤滑特性が得られない。
従来、上記の問題に対処すべく開発された含油樹脂であって、樹脂と潤滑油を予め混合したものを所定の形状に成形するものとして特許文献１〜特許文献５などがある。特許文献１では、超高分子量ポリエチレンとグリースを配合した組成物が開示されている。該組成物は、グリースにより潤滑油の流動を防いでいるため、樹脂中の潤滑油量として 50 容量％以上が可能である。また、表面への潤滑油の滲み出し量はガンプラよりも多い。
特許文献２、特許文献３および特許文献４では、含油樹脂に繊維状油導通材を添加し、特許文献５では、多孔質シリカに潤滑油を保持させたものを合成樹脂と混合し、含油樹脂としたものが開示されている。これらは、いずれも潤滑油を樹脂表面に継続的に供給することを目的になされたものであり、導通材や多孔質シリカの補助により樹脂中の潤滑油量は 20 容量％程度まで高められている。
また、他の方法として特許文献６および特許文献７では焼結成形して所定の形状にした樹脂に潤滑油を含浸する方法が開示されている。最密充填と成形工程での圧縮を考慮すると実質的な空隙率は最大でも 30％であり、この空隙分が含油可能量となる。
【０００３】
しかしながら、特許文献１では、十分な油量が確保されるが、予め樹脂と潤滑剤とを混合した練り込みタイプであるため、保油性が高く、添加した潤滑油の利用効率が低い。また、潤滑油の量が多いので機械的強度が低いという問題がある。
特許文献２、特許文献３、特許文献４および特許文献５では、上述のように導通材や多孔質シリカにより樹脂中の潤滑油量は 20 容量％程度まで高められ、また強化材の添加により機械的強度の低下も抑制できるが、軸受の保持器などへ適用し、樹脂中の油分のみで潤滑を行なう場合には、潤滑油量不足、表面への滲み出し速度が遅いなどの問題がある。
また、以上の特許文献１〜特許文献５は樹脂と潤滑剤が予め混練されたものを所定の形状にする方法であるため、樹脂と潤滑剤との組合せに制限があり広範な用途には適用できないという問題がある。
これらに対し、特許文献６および特許文献７は樹脂−潤滑剤の組合せの自由度は上がるが、実際に焼結成形できる樹脂は超高分子量ポリエチレン、ポリイミド樹脂などに限定されてしまう。また、上述のように実質的な空隙率は最大でも 30％であり、軸受の保持器などへ適用し、樹脂中の油分のみで潤滑をしようとする場合には、潤滑油量不足であり、近年の長寿命化の要求には耐えられないという問題がある。
【特許文献１】特開平６−４１５６９号公報
【特許文献２】特開平１１−１６６５４１号公報
【特許文献３】特開２０００−７１２４３号公報
【特許文献４】特開２０００−７１２４４号公報
【特許文献５】特開２００２−１２９１８３号公報
【特許文献６】特開昭６１−６４２９号公報
【特許文献７】特開平９−７６３７１号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
本発明はこのような問題に対処するためになされたもので、潤滑油を含有する多孔質樹脂保油体において、含油量が多く、該潤滑油の使用効率に優れるとともに、用途・仕様に応じた樹脂と潤滑油との組合せが可能な多孔質樹脂保油体の提供を目的とする。
【課題を解決するための手段】
【０００５】
本発明の多孔質樹脂保油体は、30 ％以上の連通孔率を有する樹脂多孔体に潤滑油が含浸されてなる多孔質樹脂保油体であって、上記含浸された潤滑油全量の 60 ％以上が潤滑油として利用できることを特徴とする。
また、上記樹脂多孔体は、気孔形成材が配合された樹脂を成形して成形体とした後、該気孔形成材を溶解し、かつ上記樹脂を溶解しない溶媒を用いて上記成形体から上記気孔形成材を抽出して得られる連通孔を有することを特徴とする。
【０００６】
潤滑油は、従来のように練り込まれるのではなく、上記連通孔に含浸されてことにより、該潤滑油の流動性が確保され、含浸されている潤滑油全量の 60 ％以上が潤滑油として利用可能となる。
なお、潤滑油として利用可能とは、該潤滑油が該多孔質樹脂保油体表面に滲み出し可能であり、各用途および使用条件において摺動面へ潤滑性を付与できることをいう。
【発明の効果】
【０００７】
本発明の多孔質樹脂保油体は、30 ％以上の連通孔率を有する樹脂多孔体に潤滑油を含浸してなり、該潤滑油全量の 60 ％以上 が潤滑油として利用可能であるので、含油量およびその利用効率に優れ、長期間潤滑性を付与することができる。
また、成形された樹脂多孔体に潤滑油を含浸するので、潤滑油は樹脂成形条件などを考慮することなく用途・仕様に応じて任意に選択できる。
【発明を実施するための最良の形態】
【０００８】
本発明の多孔質樹脂保油体は、30 ％以上の連通孔率を有する樹脂多孔体に潤滑油を含浸してなり、上記含浸された潤滑油全量の 60 ％以上が該多孔質樹脂保油体表面に滲み出し可能であり、摺動面において潤滑油として利用できる。
本発明の多孔質樹脂保油体は、潤滑油を保持する連通孔が、連通孔率で 30 ％以上であることから、含油許容量に優れる。また、保油体表面に連通する連通孔構造を有することにより、含浸されている潤滑油全量の 60 ％以上が滲み出し可能であるので、長期間潤滑性を付与することができる。なお、滲み出しの速度は、該多孔質樹脂保油体の用途および使用条件などにより異なる。
以下、連通孔率、および本発明の多孔質樹脂保油体を構成する樹脂、気孔形成材、成形方法、抽出方法について説明する。
【０００９】
球体を点接触により最も密に充填する形態として面心立方格子、六方最密充填があり、それらの充填率は、(球の体積÷外接立方体の体積)÷(正三角形の高さ÷底辺)÷(正四面体の高さ÷一辺)で計算され、共に 74 ％である。（100−充填率）として定義される気孔率としては 26 ％になる。
以上の計算は、同一サイズの球体を考えた場合であるが、複数のサイズの球体を充填した場合は、六方最密充填よりも充填率は大きくなり、気孔率は小さくなる。
また、粉末状の球体樹脂粒子を圧縮成形した後に焼結する場合、点接触はあり得ず、球体樹脂粒子は変形して面接触する。このため、六方最密充填よりも充填率はより大きくなり、気孔率はより小さくなる。このため従来の焼結樹脂成形体の気孔率は 20 ％程度が限界となっている。
【００１０】
本発明における連通孔率は、上記の気孔率と略同一定義で、かつ気孔が連続している状態の気孔率をいう。すなわち、相互に連続している気孔の総体積が樹脂成形体に占める割合をいう。
具体的には、連通孔率は数１内の式（１）に示す方法で算出した。
【数１】
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上記、数１において、各符号の意味を以下に示す。
Ｖ；加熱圧縮成形法にて成形された洗浄前成形体の体積
ρ；加熱圧縮成形法にて成形された洗浄前成形体の密度
Ｗ；加熱圧縮成形法にて成形された洗浄前成形体の重量
Ｖ1；樹脂粉末の体積
ρ1；樹脂粉末の密度
Ｗ1；樹脂粉末の重量
Ｖ2；気孔形成材の体積
ρ2；気孔形成材の密度
Ｗ2；気孔形成材の重量
Ｖ3；洗浄後の多孔体の体積
Ｗ3；洗浄後の多孔体の重量
Ｖ’2；洗浄後に多孔体に残存する気孔形成材の体積
【００１１】
本発明においては、以下に述べる製造方法により、30 ％以上、好ましくは 30 ％〜 90 ％、より好ましくは 30〜70 ％の連通孔率を有する樹脂多孔体が得られる。
【００１２】
本発明に使用できる樹脂多孔体は、気孔形成材が配合された樹脂を成形して成形体とした後、該気孔形成材を溶解し、かつ上記樹脂を溶解しない溶媒を用いて成形体から気孔形成材を抽出して得られる。例えば、成形温度Ｘ℃の樹脂Ａに、このＸ℃より高い融点Ｙ℃を有する水溶性粉末Ｂを配合して、Ｘ℃で成形して成形体とした後、該成形体より水溶性粉末Ｂを水で抽出して多孔体が得られる。
なお、樹脂多孔体の製造方法は、これに限られるものでなく、30 ％以上の連通孔率となる任意の方法を採用できる。例えば、スピノーダル分解法などポリマーアロイによる二層分離にした樹脂の一方を溶剤で抽出する方法などがある。
【００１３】
本発明に使用できる樹脂としては、熱可塑性樹脂、熱硬化性樹脂、エラストマーまたはゴムなどの樹脂粉末やペレットを使用できる。樹脂粉末、ペレットの粒径や形状は、溶融成形する場合には、溶融時に気孔形成材と混練されるので、特に限定されるものではない。ドライブレンドしてそのまま圧縮成形する場合には1 〜 500 μｍの平均粒径が好ましい。
熱可塑性樹脂または熱硬化性樹脂としては、例えば、低密度ポリエチレン、高密度ポリエチレン、超高分子量ポリエチレンなどのポリエチレン樹脂、変性ポリエチレン樹脂、水架橋ポリオレフィン樹脂、ポリアミド樹脂、芳香族ポリアミド樹脂、ポリスチレン樹脂、ポリプロピレン樹脂、シリコーン樹脂、ウレタン樹脂、ポリテトラフルオロエチレン樹脂、クロロトリフルオロエチレン樹脂、テトラフルオロエチレン・ヘキサフルオロプロピレン共重合体樹脂、テトラフルオロエチレン・パーフルオロアルキルビニルエーテル共重合体樹脂、フッ化ビニリデン樹脂、エチレン・テトラフルオロエチレン共重合体樹脂、ポリアセタール樹脂、ポリエチレンテレフタラート樹脂、ポリブチレンテレフタラート樹脂、ポリフェニレンエーテル樹脂、ポリカーボネート樹脂、脂肪族ポリケトン樹脂、ポリビニルピロリドン樹脂、ポリオキサゾリン樹脂、ポリフェニレンサルフィド樹脂、ポリエーテルサルフォン樹脂、ポリエーテルイミド樹脂、ポリアミドイミド樹脂、ポリエーテルエーテルケトン樹脂、熱可塑性ポリイミド樹脂、熱硬化性ポリイミド樹脂、エポキシ樹脂、フェノール樹脂、不飽和ポリエステル樹脂、ビニルエステル樹脂などを例示できる。また、上記合成樹脂から選ばれた２種以上の材料の混合物、すなわちポリマーアロイなどを例示できる。
【００１４】
エラストマーまたはゴムとしては、例えば、アクリロニトリルブタジエンゴム、イソプレンゴム、スチレンゴム、ブタジエンゴム、ニトリルゴム、クロロプレンゴム、ブチルゴム、アクリルゴム、シリコーンゴム、フッ素ゴム、エチレンプロピレンゴム、クロロスルフォン化ポリエチレンゴム、塩素化ポリエチレンゴム、エピクロルヒドリンゴム等の加硫ゴム類；ポリウレタンエラストマー、ポリエステルエラストマー、ポリアミドエラストマー、ポリブタジエン系エラストマー、軟質ナイロン系エラストマー等の熱可塑性エラストマー類が例示できる。
【００１５】
気孔形成材としては、樹脂の成形温度よりも高い融点を有し、該樹脂に配合されて成形体とされた後、その樹脂を溶解しない溶媒を用いて成形体から溶解されて抽出できる物質であれば使用できる。
気孔形成材は、無機塩化合物、有機塩化合物、またはこれらの混合物であることが好ましく、特に洗浄抽出工程が容易となる水溶性物質であることが好ましい。また、アルカリ性物質、好ましくは防錆剤として使用できる弱アルカリ性物質が好ましい。弱アルカリ塩としては、有機アルカリ金属塩、有機アルカリ土類金属塩、無機アルカリ金属塩、無機アルカリ土類金属塩などが挙げられる。未抽出分が脱落したときも、比較的軟らかく、転動面やすべり面を損傷し難いことから、有機アルカリ金属塩、有機アルカリ土類金属塩を用いることが好ましい。なお、これらの金属塩は１種または２種以上混合して用いてもよい。また、洗浄用溶媒として安価な水を使用することができ、気孔形成時における廃液処理などが容易となることから水溶性の弱アルカリ塩を使用することが好ましい。
また、成形時における気孔形成材の溶解を防止するため、気孔形成材は使用する樹脂の成形温度よりも高い融点の物質を使用する。
本発明に好適に用いることができる水溶性有機アルカリ金属塩としては、安息香酸ナトリウム（融点 430 ℃）、酢酸ナトリウム（融点 320 ℃）またはセバシン酸ナトリウム（融点 340 ℃）、コハク酸ナトリウム、ステアリン酸ナトリウムなどが挙げられる。融点が高く、多種の樹脂に対応でき、かつ水溶性が高いという理由から、安息香酸ナトリウム、酢酸ナトリウムまたはセバシン酸ナトリウムが特に好ましい。
無機アルカリ金属塩としては、例えば、炭酸カリウム、モリブデン酸ナトリウム、モリブデン酸カリウム、タングステン酸ナトリウムなどが挙げられる。
【００１６】
気孔形成材は多孔質樹脂保油体の用途に応じて平均粒径を管理する。
気孔形成材の割合は、樹脂粉末、気孔形成材料および充填材などの他の材料を含めた全量に対して、30 体積％〜 90 体積％、好ましくは 40体積％〜90体積％とする。30体積％以下では多孔体の気孔が連続孔になり難く、90体積％以上では所望の機械的強度が得られない。
また配合時において、気孔形成材の抽出に使用する溶媒に不溶な充填材を配合してもよい。例えば、該溶媒が水である場合には、多孔体の機械的強度を向上させるなどの目的で、ガラス繊維、炭素繊維などを配合してもよい。
【００１７】
樹脂材料と気孔形成材の混合法は特に限定されるものではなくドライブレンド、溶融混練など樹脂の混合に一般に使用する混練法が適用できる。
また、気孔形成材を液体溶媒中に溶解させて透明溶液とした後、この溶液に樹脂粉末を分散混合させて、その後、この溶媒を除去する方法を用いることができる。
分散混合させる方法としては、液中混合できる方法であれば特に限定されるものではなく、ボールミル、超音波分散機、ホモジナイザー、ジューサーミキサー、ヘンシェルミキサーなどが例示できる。また、分散液の分離を抑えるために少量の界面活性剤を添加することも有効である。なお、混合時においては、混合により気孔形成材が完全に溶解するよう溶媒量を確保する。
また、溶媒を除去する方法としては、加熱蒸発、真空蒸発、窒素ガスによるバブリング、透析、凍結乾燥などの方法を用いることができる。手法が容易で、設備が安価であることから加熱蒸発により液体溶媒の除去を行なうことが好ましい。
【００１８】
樹脂に気孔成形材を配合した混合物の成形に関しては、目的とする多孔質樹脂保油体の形状等に応じて、圧縮成形、射出成形、押し出し成形、ブロー成形、真空成形、トランスファ成形などの任意の成形方法を採用できる。また成形前に作業性を向上させるため、ペレットやプリプレグなどに加工してもよい。
【００１９】
得られた成形体からの気孔形成材の抽出は、上記気孔形成材を溶解し、かつ上記樹脂を溶解しない溶媒で成形体を洗浄することにより行なう。
該溶媒としては、例えば、水、および水と相溶しうる溶媒としてアルコール系、エステル系、ケトン系溶媒などを用いることができる。これらの中で、樹脂および気孔形成材の種類によって上記条件に従い適宜選択される。また、これらの溶媒は１種または２種以上を混合し使用してもよい。廃液処理などが容易、安価などの利点から水を用いることが好ましい。
該抽出処理を行なうことにより、気孔形成材が充填されていた部分が溶解され、該溶解部分に気孔が形成された樹脂多孔体が得られる。
【００２０】
本発明の多孔質樹脂保油体は、上記樹脂多孔体に潤滑油を含浸させることで得られる。
含浸する潤滑油としては、例えば、スピンドル油、冷凍機油、タービン油、マシン油、ダイナモ油、パラフィン系鉱油、ナフテン系鉱油等の鉱油、ポリブデン、ポリαオレフィン、アルキルベンゼン、アルキルナフタレン、脂環式化合物等の炭化水素系合成油、または、天然油脂やポリオールエステル油、リン酸エステル、ジエステル油、ポリグリコール油、シリコーン油、ポリフェニルエーテル油、アルキルジフェニルエーテル油、フッ素化油等の非炭化水素系合成油等、一般に使用されている潤滑油であれば特に限定することなく使用できる。
上記潤滑油には、本発明の目的を損なわない範囲で、必要に応じて、極圧剤、酸化防止剤、防錆剤、流動点降下剤、無灰系分散剤、金属系清浄剤、界面活性剤、摩耗調整剤などを配合できる。酸化防止剤としては、フェノ一ル系、アミン系、イオウ系などを単独または、混合して使用できる。
特に保油体から供給される潤滑油は長期にわたり酸化劣化しないことが望まれるので、上記のような酸化防止剤を配合することが好ましい。
含浸方法としては、樹脂多孔体の内部まで含浸できる方法であればよい。潤滑油が満たされた含浸槽に樹脂多孔体を浸漬した後、減圧して含浸する減圧含浸が好ましい。また、高粘度のシリコーン油などを用いる場合、加圧含浸することができる。これらを組み合わせた加圧減圧含浸としてもよい。
【実施例】
【００２１】
実施例１
超高分子量ポリエチレン粉末（三井化学（株）製ミペロンＸＭ２２０）と安息香酸ナトリウム粉末（和光純薬（株）製試薬）とを体積比 50 ： 50 の割合でミキサーにて 5 分間混合して混合粉末を得た。この混合粉末を用いて、直径φ 30 mm ×厚さｔ 5 mm のディスクを加熱圧縮成形法（ 200℃× 30分）にて成形した。この成形体を 80 ℃の温水で超音波洗浄器にて 10 時間洗浄して安息香酸ナトリウム粉末を溶出させた。その後 100 ℃で 8 時間乾燥し連通孔率 48 ％の多孔体を得た。この多孔体に合成潤滑油（ＰＡＯ）（新日鉄化学社製シンフルード８０１（粘度 46 mm2/s（ 40 ℃）））を 60 ℃にて真空含浸して試験用の多孔質樹脂保油体を得た。含油率は全体積に対して 45 ％であった。該保油体に対し滲み出し試験を行なった。
【００２２】
実施例２
四フッ化エチレン樹脂粉末（ダイキン工業（株）製Ｍ１５）と安息香酸ナトリウム粉末（和光純薬（株）製試薬）とを体積比 50 ： 50 の割合でミキサーにて 5 分間混合して混合粉末を得た。この混合粉末を用いて、直径φ 30 mm×厚さｔ 5 mm のディスクを加熱圧縮成形法（ 350 ℃× 30 分）にて成形した。この成形体を 80 ℃の温水で超音波洗浄器にて 10 時間洗浄して安息香酸ナトリウム粉末を溶出させた。その後 100 ℃で 8 時間乾燥し連通孔率 48 ％の多孔体を得た。この多孔体に合成炭化水素油（三井化学（株）製ルーカントＨＣ−２０（粘度 155 mm2/s（ 40 ℃）））を 60 ℃にて真空含浸して試験用の多孔質樹脂保油体を得た。含油率は全体積に対して 44 ％であった。この試料を用いて含浸油の滲み出し試験を行なった。
【００２３】
実施例３
ポリエーテルエーテルケトン（ＰＥＥＫ）樹脂粉末（ビクトレックス（株）製１５０ＰＦ）と炭素繊維と安息香酸ナトリウム粉末（和光純薬（株）製試薬）とを体積比 50 ： 10 ： 40 の割合でブラベンダーにて溶融混練した後粉砕して混合粉末を得た。この混合粉末を用いて、直径φ 30 mm×厚さｔ 5 mm のディスクを加熱圧縮成形法（ 360 ℃× 30 分）にて成形した。この成形体を 80 ℃の温水で超音波洗浄器にて 10 時間洗浄して安息香酸ナトリウム粉末を溶出させた。その後 100 ℃で 8 時間乾燥し連通孔率 39 ％の多孔体を得た。この多孔体に合成潤滑油（ＰＡＯ）（新日鉄化学（株）製シンフルード８０１（粘度 46 mm2/s（ 40 ℃）））を 60 ℃にて真空含浸して試験用の多孔質樹脂保油体を得た。含油率は全体積に対して 38 ％であった。この試料を用いて含浸油の滲み出し試験を行なった。
【００２４】
比較例１
超高分子量ポリエチレン粉末（三井化学（株）製ミペロンＸＭ２２０）とポリエチレンワックス（精工化学（株）製サンタイトＳ）と合成潤滑油（ＰＡＯ）（新日鉄化学（株）製シンフルード８０１（粘度 46 mm2/s（ 40 ℃）））とを体積比 20 ： 15 ： 65 の割合で混合して型に入れ、フリーシンター法（ 160 ℃× 30 分）にて直径φ 30 mm×厚さｔ 5 mm のディスクを成形した。成形後の含油率は全体積に対して 72 ％であった。この試料を用いて含浸油の滲み出し試験を行なった。
【００２５】
含浸油の滲み出し試験：
実施例１、実施例２、実施例３および比較例１で作製したディスクを定量ろ紙Ｎｏ．５Ｃ（φ100mm 、2 枚）で挟み含浸油の定量ろ紙への移行性をディスクの油分減少量として調べた。結果を図１に示す。図１において横軸は経過時間（時間（ｈ））を、縦軸は油分減少量（ｇ）をそれぞれ表わす。
図１に示すように、各実施例では初期含油量の70％以上の滲み出しが可能であった。しかし、比較例１は初期含油量が実施例３の約 2 倍あるにも拘わらず、含浸油の滲み出し量は実施例３の約 20 ％であった。各実施例の多孔質樹脂保油体は連通孔を有し、含浸油を有効に利用できることが分かる。
【産業上の利用可能性】
【００２６】
本発明の多孔質樹脂保油体は耐久性に優れるので、転がり軸受、滑り軸受の保持器など長寿命が要求される用途に好適に用いることができる。
【図面の簡単な説明】
【００２７】
【図１】含浸油の滲み出し試験結果を示す図である。
【図１】
2006028379.tif 000004