(57)【要約】【課題】高密度材料を基体とする成形品は、高湿度雰囲気下に置かれると錆びが発生しやすいという大きな欠陥を有しているため、成形加工性がよく、機械的強度および耐食性に優れた高密度材料を提供する。【解決手段】表面を無機質コ−ティング剤または有機質ポリマ−で被覆した金属粉末を包含する耐食性に優れた高密度材料である。このように無機質コ−ティング剤または有機質ポリマ−で金属粉末表面を被覆することにより、高温多湿雰囲気下にあっても錆の発生を防止することができる。【選択図】  図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
表面を無機質コ−ティング剤または有機質ポリマ−で被覆した金属粉末を熱可塑性樹脂に混合してなる高密度材料。
【請求項２】
無機質コ−ティング剤が、ポリシラザン、ポリフォスファ−ゲン、セラミックス、珪素含有無機質バインダ−、金属の重燐酸塩、多価金属アルコラ−ト、アルミナゾル等とする請求項１記載の高密度材料。
【請求項３】
セラミックスが、ジルコニア、窒化珪素、炭化珪素、ジルコン、二酸化珪素等を主成分とする請求項２記載の高密度材料。
【請求項４】
珪素含有無機質バインダ−が、アルカリ珪酸塩、コロイダルシリカ、有機金属シリコネ−ト等の水溶性珪酸塩およびオルガノポリシロキサン等を主成分とする請求項２記載の高密度材料。
【請求項５】
有機質ポリマ−が、アクリル・シリコ−ン樹脂、エマルション、エポキシ樹脂、フェノ−ル樹脂、アミノトリアジン樹脂、ウレタン樹脂である請求項２記載の高密度材料。
【請求項６】
アクリル・シリコ−ン樹脂が、アクリルグラフトコロイダルシリカ、アルコキシシラノ基含有ビニルモノマ−共重合体、メトキシシラノ基含有シラン系カップリング剤を架橋剤とするアクリル樹脂等とする請求項５記載の高密度材料。
【請求項７】
エマルションが、スチレン、メチルメタクリレ−ト、ジビニ−ルベンゼン、アルキレンジメタクリレ−ト等を主成分とする部分架橋ポリマ−エマルションまたは一液架橋型複合エマルションとする請求項５記載の高密度材料。
【請求項８】
エポキシ樹脂が、ビスフェノ−ル型エポキシ樹脂またはノボラックフェノ−ル型エポキシ樹脂またはそれらのアルキルアミン付加物を主成分とする請求項５記載の高密度材料。
【請求項９】
フェノ−ル樹脂が、フェノ−ル樹脂またはフェノ−ル・メラミン共縮合樹脂とする請求項５記載の高密度材料。
【請求項１０】
アミノトリアジン樹脂が、メラミン樹脂やグアナミン樹脂またはメラミン・グアナミン共縮合樹脂とする請求項５記載の高密度材料。
【請求項１１】
ウレタン樹脂が、ポリイソシアネ−ト、油変性ウレタン樹脂、湿気硬化性ウレタン樹脂、二液硬化性ウレタン樹脂等とする請求項５記載の高密度材料。
【請求項１２】
金属粉末が、タングステン、タンタル、モリブテン、鉄、ニッケル、銅、亜鉛およびコバルト、ニッケル、亜鉛、珪素等の合金類とする請求項１記載の高密度材料。
【請求項１３】
熱可塑性樹脂が、ナイロン、ポリエステル、ポリカ−ボネ−ト、ポリフェニレンオキシド、ポリスルフォン、ポリエ−テルスルフォン、ポリフェニレンスルフイド、ポリオレフィン、ポリエ−テルエ−テルケトン、ポリイミド、ポリアリレ−ト、ポリアリルスルフォン、ポリスチレン、ポリウレタン、ＡＳ樹脂、ＡＢＳ樹脂、ＡＡＳ樹脂、ＡＣＳ樹脂、ポリアセタ−ル、ポリメチルペンテン、ポリスチレン・ポリオレフィンブロック共重合体、液晶ポリマ−等とする請求項１記載の高密度材料。
【請求項１４】
ナイロンが、６−ナイロン、１１−ナイロン、１２−ナイロン、４６−ナイロン、６６−ナイロン、６１０−ナイロン、ＭＸＤ６−ナイロン等のポリアミド単独または混合物とする請求項１３記載の高密度材料。
【請求項１５】
請求項１から１４のいずれかに記載の高密度材料を基体とする成形品。
【請求項１６】
無機質コ−ティング剤または有機質ポリマ−を水または溶剤にてその不揮発分を適性濃度に希釈、調整し、その中に金属粉末を浸漬した後、濾過し、自然乾燥または強制乾燥させ、熱可塑性樹脂に前記処理された金属粉末を混合する高密度材料の製造方法。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、耐食性に優れた成形品を提供するための高密度材料に関するものである。
【０００２】
【従来の技術】
近年、釣り糸用錘、散弾、電気電子部品、機械部品、精密部品、一般工業部品等の産業
分野では、その優れた射出成形性と生産性の良さから熱可塑性樹脂に金属粉等を溶融混練した材料が提案されている。
例えば、特許文献１及び２では、ジグ・ヘッド材料、特許文献３から７では、弾丸材料、特許文献８では、ホイ−ルのバランスウエイト、特許文献９では、絶縁性成形材料、特許文献１０では、振動源用モ−タ−の分銅偏心重り、特許文献１１では、汎用成形材料等として、熱可塑性樹脂にタングステン粉末を高充填した高密度材料がそれぞれ報告されている。
【０００３】
熱可塑性樹脂としては、成形品の引張強度や耐衝撃性等の機械的強度を重視する場合は一般的に、６−ナイロン、１２−ナイロンや６６−ナイロンが使用されている。
特に、携帯電話や家庭用テレビゲーム機および他のコンピュ−タ−内蔵玩具用の扁平振動用モ−タ−の分銅では、優れた耐衝撃性が要求されることから、ナイロン類とタングステン粉末からなる高密度材料が使用されている。
しかし、これらの高密度材料を基体とする成形品は、高湿度雰囲気下に置かれると錆びが発生しやすいという大きな欠陥を有する。
【０００４】
【特許文献１】
特開昭５９−７８６３８号公報
【特許文献２】
特開平１０−２２９７８５号公報
【特許文献３】
米国特許４，９４９，６４５号公報
【特許文献４】
特開平９−５０４３５８号公報
【特許文献５】
特開２０００−２１３８９７号公報
【特許文献６】
特開２０００−２５６５６９号公報
【特許文献７】
特開２００２−２５７４９９号公報
【特許文献８】
特開２０００−２９０４６６号公報
【特許文献９】
特開平９−８７５１４号公報
【特許文献１０】
実用新案登録第３００７４１８号公報
【特許文献１１】
特開２００１−１６４０３９号公報
【０００５】
【発明が解決しようとする課題】
本発明は、主に、ナイロン類とタングステン粉末からなる高密度材料を基体とする成形品の高湿度雰囲気下での錆び発生を防止するために新規な高密度材料を提供しようとするものである。
【０００６】
【課題を解決するための手段】
本発明者らは、上記の課題を解決するために鋭意研究の結果、タングステン粉末の代わりに表面を無機質コ−ティング剤または有機質ポリマ−で被覆したタングステン粉末を使用した高密度材料が優れた防錆効果があることを見出し、本発明を完成するに至った。
【０００７】
【発明の実施の形態】
以下、本発明について詳細に説明する。
本発明において、金属表面を被覆し、その耐食性を高める目的で使用される無機質コ−ティング剤とは、ポリシラザン、ポリフォスファ−ゲン、セラミックス、珪素含有無機質バインダ−、金属の重燐酸塩、多価金属アルカラ−ト、アルミナゾル等である。
セラミックス成分の代表例としては、ジルコニア、窒化珪素、炭化珪素、ジルコン、二酸化珪素等が挙げられる。
珪素含有無機質バインダ−としては、アルカリ珪酸塩、コロイダルシリカ、有機金属シリコネ−ト等の水溶性珪酸塩およびオルガノポリシロキサン等を主成分とするバインダ−が例示される。
【０００８】
また、無機質コ−ティング剤と同じ目的に使用される有機質ポリマ−としては、アクリル・シリコ−ン樹脂、エマルション、エポキシ樹脂、フェノ−ル樹脂、アミノトリアジン樹脂、ウレタン樹脂等が挙げられる。
アクリル・シリコ−ン樹脂は、アクリルグラフトコロイダルシリカまたはアルコキシシラノ基含有ビニルモノマ−共重合体、メトキシシラノ基含有シラン系カップリング剤を架橋剤とするアクリル系樹脂等、硬化被膜中にシラン結合を含むアクリル系樹脂であればよい。これらの樹脂の形態は、アクリルグラフトコロイダルシリカ以外は水性または溶剤系のいずれかでよく、特に、限定されるものではない。
エマルションは、熱可塑性樹脂の射出成形温度が一般的に１００℃以上であることから二次転移点の高いスチレンやメチルメタクリレ−ト単独またはこれらの共重合体かジビニ−ルベンゼンやアルキレンジメタクリレ−トのような二官能性モノマ−の共重合による部分架橋ポリマ−エマルションまたは一液架橋型複合エマルションが使用できる。
エポキシ樹脂は、ビスフェノ−ル型エポキシ樹脂またはノボラックフェノ−ル型エポキシ樹脂またはそれらのアルキルアミン付加物が好ましく、これらは酸またはアミン触媒の添加またはそれらの官能基を含有するポリマ−やポリイソシアネ−トの併用によって硬化される。
アミノトリアジン樹脂は、メラミン樹脂やグアナミン樹脂またはメラミン・グアナミン共縮合樹脂であり、それぞれ単独またはポリエステル樹脂やアクリル樹脂と併用して使用する。
ウレタン樹脂は、ポリイソシアネ−ト、油変性ウレタン樹脂、湿気硬化ウレタン樹脂、二液硬化性ウレタン樹脂が好ましい。
【０００９】
これらの無機質コ−ティング剤または有機質ポリマ−は、塗布の対象となる金属粉の種類や最終用途の目的に応じて使い分けされるが、タングステンの錆び発生防止の目的には、特に、アルカリ珪酸塩系バインダ−、ポリシラザン、アクリル・シリコ−ン樹脂、エポキシ樹脂、フェノ−ル樹脂等が好適である。
ナイロン類とタングステン粉末からなる高密度材料を基体とする成形品は、高温多湿雰囲気下では極めて錆やすく、例えば、相対湿度９８％、６０℃の雰囲気下では２４時間から７２時間以内で錆びの発生が認められる。
錆び発生のメカニズムの詳細は不明であるがタングステンの錆び発生は、上記無機質コ−ティング剤または有機質ポリマ−でタングステン表面を被覆することにより防止することができる。
【００１０】
その被覆方法は、それぞれ無機質コ−ティング剤または有機質ポリマ−の形態に応じて、水または溶剤にて不揮発分濃度を例えば、０．１−２０％に希釈し、その中にタングステン粉末を浸漬した後、濾過し、自然乾燥する。この場合、ポリシラザンやアクリル・シリコ−ン樹脂のように樹脂が常温硬化型であれば自然乾燥でもよいが、工程短縮のため１００℃以上の温度で強制乾燥をしてもよい。アルカリ珪酸塩、エポキシ樹脂、フェノ−ル樹等は、一般に、１００℃以上の温度で焼き付ける必要があるが、その構成成分によって自ずから適性温度が異なる。
【００１１】
本発明に使用する金属粉末は、タングステンが最適であるが他にタンタル、モリブテン、鉄、ニッケル、銅、亜鉛、等の金属およびコバルト、ニッケル、亜鉛、珪素等の合金類も単独または二種以上混合して使用できる。また、本発明の目的を損なわない範囲内で必要に応じて前記金属類、アルミニュウム、カルシュウム、マグネシュム、錫、バリュウム、ジルコニュウム等の酸化物、炭酸塩、硫酸塩、炭化物、窒化物等も単独または二種以上混合して使用してよい。
【００１２】
金属粉末の粒度分布は、流動性や成型品の外観が損なわれない限り、特に限定しない。また、金属粉末の熱可塑性樹脂への配合量は、金属の種類や目的とする成形品の密度、その他によって異なるが成形品の機械的強度や熱流動性の観点から６０−９８重量％の範囲で使用することが好ましいが、特に、重量％に限定するものではない。
【００１３】
本発明に使用する熱可塑性樹脂は、ナイロン、ポリエステル、ポリカ−ボネ−ト、ポリフェニレンオキシド、ポリスフォン、ポリエ−テルスルフォン、ポリフェニレンスルフィド、ポリオレフィン、ポリエ−テルエ−テルケトン、ポリイミド、ポリアリレ−ト、ポリアリルスルフォン、ポリステレン、ポリウレタン，ＡＳ樹脂、ＡＢＳ樹脂、ＡＡＳ樹脂、ＡＣＳ樹脂、ポリアセタ−ル、ポリメチルペンテン、ポリスチレン・ポリオレフィンブロック共重合体、液晶ポリマ−等が挙げられるが熱流動性、金属粉末の分散性、成形品の機械的強度や他の要求性能によって単独または二種類以上混合して使用する。
特に、成形品の機械的強度が要求される用途では、６−ナイロン、１１−ナイロン、１２−ナイロン、４６−ナイロン、６６−ナイロン、ＭＸＤ６−ナイロン等のナイロン類が好ましい。
【００１４】
本発明の高密度材料の作成にあたり、熱可塑性樹脂と表面処理金属粉のコンパウンドに必要に応じてシランカップリング剤、チタネ−トカップリング剤、アルミニュウムカップリング剤、酸化防止剤、熱安定剤、帯電防止剤、潤滑剤、防錆剤、着色顔料または体質顔料、染料等を１種以上混合してもよい。
【００１５】
【実施例】
以下実施例によって本発明を具体的に説明するが、本発明はこれらの実施例に限定されるものではない。
【００１６】
（実施例１）
タングステン粉末（東京タングステン社製品  Ｄ２０）１００重量部を５Ｌ容量の攪拌機に入れ、更に、アクリルエマルションボンコ−トＤＶ−７５９（大日本インキ社製品、不揮発分４０％）の２０％水溶液３Ｌ添加し、約１０分間混合、撹拌後濾過し、バットに移して１２０℃、９０分乾燥した。
粉末状ナイロン１２樹脂Ｐ３０１４Ｕ（宇部興産社製品）５、０重量部に上記表面処理タングステン粉末９５、０重量部、シランカップリング剤ＳＨ６０２０（東レ・ダウコ−ニング社製品）０、１５重量部を配合し、上記攪拌機中で予備混合した後、スクリュ−径が２５ｍｍの単軸押出機で溶融混合してペレットを得た。このペレットを射出成型機によって溶融、射出成形し、長さ９０ｍｍ、幅９０ｍｍ、厚み３、０ｍｍの成形品を得た。この時の射出成型機の温度は２４０℃、金型温度は９０℃に設定した。
成形品の試験結果は、他の実施例と共に図１の表に示す。
【００１７】
（実施例２）
実施例１で、ボンコ−トＤＶ−７５９の２０％水溶液の代わりに、ポリシラザンＮＰ１４０（クラリアントジャパン社製品、不揮発分２％）の１０％トルエン溶液を使用した。
但し、乾燥温度は１５０℃、３０分とした。
該表面処理タングステン粉末を用いて実施例１と同様な方法にて成型品を得た。
【００１８】
（実施例３）
実施例１で、ボンコ−トＤＶ−７５９の２０％水溶液の代わりに、フェノ−ル樹脂プライオ−フェン５０１０（大日本インキ社製品、不揮発分３０％）の１０％メチルエチルケトン溶液を使用した。  但し、乾燥温度は１５０℃、３０分とした。
該表面処理タングステン粉末を用いて実施例１と同様な方法にて成形品を得た。
【００１９】
（実施例４）
実施例１で、ボンコ−トＤＶ−７５９の２０％水溶液の代わりに、エポキシ樹脂エピクロン１０５０（大日本インキ社製品、不揮発分１００％）の５０％トルエン溶液とアミン系硬化剤ラッカマイドＴＤ−９７１（大日本インキ社製品、不揮発分５０％）との１対１混合物の１０％メチルエチルケトン溶液を使用した。
この場合の乾燥温度は１２０℃、２０分とした。
該表面処理タングステン粉末を用いて実施例１と同様な方法にて成形品を得た。
【００２０】
（実施例５）
実施例１で、ボンコ−トＤＶ−７５９の２０％水溶液の代わりに、アクリル・シリコ−ンエマルショングラスコ−トＳＷ−１３５（三洋化成社製品、不揮発分３５％）の３０％水溶液を使用した。
この場合の乾燥温度は１００℃、２０分とした。
該表面処理タングステン粉末を用いて実施例１と同様な方法にて成形品を得た。
【００２１】
【発明の効果】
本発明に基づく高密度材料は、表面が耐食性に優れた無機質コ−ティング剤または有機質ポリマ−で被覆された金属粉を使用しているため、その成形品は高温、多湿雰囲気下でも錆びが発生し難く、電気電子、機械部品、精密部品等広範囲の産業分野に適している。
特に、携帯電話や家庭用テレビゲーム機および他のコンピュ−タ−内蔵玩具用の扁平振動用モ−タ−の分銅等、優れた耐衝撃性や防食性が要求される分野に最適である。
【図面の簡単な説明】
【図１】高密度材料を基体とする成形品の実施例及び比較例による試験結果を示した表。
【図１】
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