(57)【要約】【課題】廃タイヤを原料としたカーボンナノを用いて、その特性を活かしながら工業利用することは可能か。【解決の手段】廃タイヤを原料とするカーボンナノは、タイヤの機械的特性を向上させるために添加された添加物をそのまま含有するために強度を要求される使用条件に適する。また、クラッチディスクやブレーキパッドの母材に接合する際に密着性がよくなるといった利点もある。カーボンが本来備える耐熱性、耐磨耗性を損なうことなく添加物による特性を効果的に利用できるため従来素材と比べてもより有用であり、かつ低コストな商品化が可能となる。必要に応じてカーボンを結晶化して用いることにより、より高強度の材料として用いることもできる。金属等に焼結及び溶着させて使用する。【特許請求の範囲】
【請求項１】
廃タイヤを原料としたカーボンナノを金属等に焼結及び溶着させてブレーキやクラッチの摺動部や摩擦面のライニング材として用いる。
従来のライニングに比べて耐熱性、対磨耗性に優れ、軽量であることを特徴とする。カーボン原料は、粒径１００ｎｍ程度である。その成分は、添付の資料からも分かるように炭素以外に多くの種類の元素によって構成される。特に乾留処理によって油を摂取した後では炭素以外の成分比が高くなる。そのために炭素のみで構成させる場合に比べて他の成分の特徴が強く現れる。例えば亜鉛分を含むことにより圧縮強度が上がり、硫黄分を含むことにより組織内に適当な空隙が生まれる。主成分のカーボンは、対磨耗性、耐熱性に優れており摺動部に用いる素材として最適である。また放熱性に優れた特徴を持つため従来の素材のように放熱溝を必要としない利点もある。
このカーボン原料を焼結させることによりブレーキ、またはクラッチの母材に密着させて用いる。
【請求項２】
廃タイヤの残渣を原料として微粉砕されたカーボンナノは、処理工程を通して比較的低温で処理されてきたため柔らかく、成形加工が容易である。
主成分のカーボンは耐熱性、潤滑性に優れ、他に含まれるコバルト、貴金属、鉄、亜鉛等の成分によって耐圧縮性にも優れた素材となりうる。この特徴を利用して軸、軸受、ブシュ、ワッシャなどの機械要素の素材に利用できる。黄銅やアルミ等に混入させて成形することによって非晶質であるカーボンも結晶化し、耐熱温度は１５００℃以上となり高い耐熱性を発揮する。カーボンナノは、非晶質のまま用いることも結昌化させて用いることもできる。
廃タイヤを乾留処理した残渣物は、引き裂き強さ７％、引張強さ１５％、３００％モジュラス１４％、硬さ３％程度の老化特性が試験により明らかになった。しかしこれをナノ化して用いることによりバージン材料よりも優れた特性を発揮する。
この原料から金属製の不純物を取り除き、カーボンナノと金属を焼結及び金属等をベースにカーボンナノを溶着せることにより潤滑性、耐磨耗性、熱伝導性のよい軸受及び関連製品を作ることができる。
【請求項３】
本発明の廃タイヤカーボンナノをベルトコンペヤー設備における駆動プーリーのライニング材として使用する。従来は、駆動プーリーの表面に摩擦係数を上げることを目的としてゴムのライニングを施してきたが、この原料に廃タイヤカーボンナノを用いることによって耐磨耗性、耐熱性に優れた効果を発揮する。
また、ベルト表面の清掃に用いられるベルトクリーナーのチップ部に使用する。金属製の従来品と比較して、耐磨耗性に優れながらもベルトの損傷を防ぐ特性を発揮する。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
本発明は、高分子系の廃タイヤを乾留処理した後の残渣物を原料としてそれを微粉砕して作られたカーボン材料の利用方法に関するものである。
従来、金属製であった機械装置の動力伝達部、摺動部、軸受部等に用いる。廃タイヤを原料とするカーボンナノは亜鉛、鉄、コバルト等の添加物をもともと含むため耐圧縮性に優れた特性を発揮する。また従来品に比べて耐熱性、耐磨耗性に優れ、軽量である利点を有する。
使用例として、クラッチディスク、ブレーキパッド、ベアリング、シャフト、ピン、座金、ギヤ、チェーン、バルブ、カム、ピストン、コンロッド、スリーブ、スプロケット、ケーシングなどが挙げられる。全てカーボン製にて用いられる場合と他の素材と複合して用いられる場合や表面のコーティング材料として用いる場合がある。
【０００２】
廃タイヤを原料としたカーボン材料をブレーキシューライニング、ブレーキパッド、クラッチ板のライニング等に使用すると、従来品と比して非常に高い耐熱性能を発揮する。クラッチまたはブレーキシューで金属とともに摺動する場合においても溶着、カジリ、焼付き等の発生も皆無となる。
【０００３】
クラッチ材料として用いられる場合、従来品と比して軽量であるため慣性によるつれ回りが少なく、動力の入り切りの操作性が良好なものとなる。シュー及びライニング材料として用いた場合は、カーボンの特性として高い放熱性能を発揮するため構成部品の熱歪が少なくなる。
【０００４】
クラッチディスクのライニング材として用いる場合、ディスクの両面にカーボンナノを焼結させる。廃タイヤを原料とするカーボンナノはタイヤが製造される際に添加された鉄やコバルト、亜鉛等を含有するため耐衝撃性に優れ、動力の連続入切などによる苛酷な使用条件にも耐えうる。
【発明の属する分野】
カーボンナノの工業利用
機械の動力伝達要素であるクラッチ、ブレーキの摺動部にライニング材として用いる。軸受け材料として用いる。ベルトコンベヤーにおける駆動プーリーのライニングやスクレーパーのチップとして使用する。
【０００５】
【従来の技術】
クラッチ及びブレーキパッドはプラスチック、セラミック、金属の粉体を焼結させて用いるが、粉体が空気中に飛散するため製造工程において人体への影響を考慮する必要があった。
【０００６】
オイルレスベアリングやスライドベアリングの軸受摺動部は、黄銅をベースに穴加工を施し、焼結させて用いられてきたが全構成部品がオイルレス化されなく給油不足等により焼き付きが発生するといった問題点があった。
【発明が解決しようとする課題】
【０００７】
従来、金属製であった機械装置の動力伝達部、摺動部、軸受部等に廃タイヤを原料としたカーボンナノを用いることによってより高性能化、コストダウンを図る。タイヤを原料とするカーボンナノは亜鉛、鉄、コバルト等の添加物をもともと含むため耐圧縮性に優れた特性を発揮する。また従来品に比べて耐熱性、耐磨耗性に優れ、軽量である利点を有する。
使用例として、クラッチディスク、ブレーキパッド、ベアリング、シャフト、ピン、座金、ギヤ、チェーン、バルブ、カム、ピストン、コンロッド、スリーブ、スプロケット、ケーシングなどが挙げられる。全てカーボン製にて用いられる場合と他の素材と複合して用いられる場合や表面のコーティング材料として用いる場合がある。
また、ベルトコンペヤにおける駆動プーリやベルトクリーナーのチップ部に用いる。
【課題を解決するための手段】
【０００８】
廃タイヤを原料とするカーボンナノは、タイヤの機械的特性を向上させるために添加された添加物をそのまま含有するために強度を要求される使用条件に適する。
また、クラッチディスクやブレーキパッドの母材に接合する際に密着性がよくなるといった利点もある。
カーボンが本来備える耐熱性、耐磨耗性を損なうことなく添加物による特性を効果的に利用できるため従来素材と比べてもより有用であり、かつ低コストな商品化が可能となる。必要に応じてカーボンを結晶化して用いることにより、より高強度の材料として用いることもできる。
【発明の実施の形態】
【０００９】
ブレーキパッドとして用いる場合、母材のミルスケールを除去し、ナノカーボンを被着面に対して高温状態にて加圧を行うことによって焼結、接合をおこなって用いる。
【００１０】
クラッチ板のライニング材として用いる場合は、母材表面に高温、高圧状態にて焼結、圧着して成形する。
【００１１】
ドラムブレーキのブレーキシューとして使用する場合は、シューライナーの片面に高温、高圧状態にて焼結、圧着して成形する。
【００１２】
カーボンナノを軸受材として用いる場合は、母材となる筒に高温、高圧によってカーボンナノを注入焼結する。
また金型に圧入、焼結させて軸受をつくる。スライドベアリングにおいても同様の製法にて成形して用いる。
【００１３】
オイルレスベアリングの摺動部分にカーボンナノを注入して焼結、圧着させた後、成形加工を行って用いる。または注入する際に中子を用いて注入する。
【００１４】
オイルレスベアリングの軸受部を金属材料とカーボンナノを用いた複合体によって成形することができる。
【００１５】
樹脂素材のオイルレスベアリングやスリーブ等においてその材質をカーボンナノに置換することができる。また樹脂にカーボンナノを添加することによって樹脂の機械的強度を高めることも可能である。
【００１６】
クラッチやブレーキ等の摺動面において使用する場合、耐熱性、耐磨耗性、放熱性において優れた効果を発揮する。そのため従来品にはあった放熱溝が不用となり動力伝達面積の増大に繋がる。また金属製である相手物に対して損傷を与えたり焼付き、カジリといった問題も皆無となる。
このような特性を活かしてクレーン等の落下止めのブレーキ板などへの応用も可能である。
【発明の効果】
【００１７】
従来品に比べて耐熱性、耐磨耗性、耐衝撃性に優れた特性を発揮し、軽量である。またタイヤが製造される際に添加された物質の特性を有効に活かせるため廃タイヤをリサイクルする技術としては最適である。現在でも廃タイヤはそのまま燃料として利用される以外にはリサイクル方法が見つかっておらず年間８０万本発生する廃棄物の有効な利用方法として独創性、進歩性を備えた発明である。また、添加物となる金属粉体をあらかじめ含有することで、金属を粉砕して焼結させたり純粋なカーボン材料に添加していた従来方式の生産現場における環境衛生の改善にも繋がる。