(57)【要約】【課題】  鉛等の有害物質を用いることなく、鉛と同等以上の高比重であり、かつ、鉛と同等以上に加工性および塑性変形性を兼ね備えた高比重樹脂複合材料を提供することを課題とする。【解決手段】  ガラス転移温度（Ｔｇ）が−１５℃以下の熱可塑性樹脂を２．０〜５．５質量％含有し、熱硬化性樹脂を０．３〜１．０質量％含有し、残部がタングステン粉末またはタングステン合金粉末および不可避不純物からなる組成の比重８〜１４の高比重樹脂複合材料とした。さらに、ビスマス、銅、ニッケル、コバルト、鉄、マンガン、スズ、クロムまたは亜鉛のうち少なくとも１種以上を、合計して３〜１５質量％含有する高比重樹脂複合材料とした。また、上記熱可塑性樹脂として、共重合ポリエステルを用い、かつ、上記熱硬化性樹脂として、フェノール樹脂を用いた。【選択図】      なし【特許請求の範囲】
【請求項１】
ガラス転移温度（Ｔｇ）が−１５℃以下の熱可塑性樹脂を２．０〜５．５質量％含有し、熱硬化性樹脂を０．３〜１．０質量％含有し、残部がタングステン粉末またはタングステン合金粉末および不可避不純物からなる組成を有し、比重が８〜１４に調製されていることを特徴とする高比重樹脂複合材料。
【請求項２】
ビスマス、銅、ニッケル、コバルト、鉄、マンガン、スズ、クロムまたは亜鉛のうち少なくとも１種以上を、合計して３〜１５質量％含有していることを特徴とする請求項１に記載の高比重樹脂複合材料。
【請求項３】
上記熱可塑性樹脂は、共重合ポリエステルであり、かつ、上記熱硬化性樹脂は、フェノール樹脂であることを特徴とする請求項１又は２に記載の高比重樹脂複合材料。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、例えば携帯通信機器等の振動子、釣具錘、スポーツ用品等の調整ウエート、玩具、楽器等のバランスウェート等々の高比重と、加工性および塑性変形性とを要する用途、特に、かしめ加工されるこれらの用途の物に好適な高比重樹脂複合材料に関するものである。
【背景技術】
【０００２】
従来、上述のように高比重であり、かつ、加工性および塑性変形性を具備することが要求される場合には、好適な材料として鉛が一般に用いられてきた。
しかし、近年は、環境汚染への配慮から、有毒な鉛に代えて、ステンレス鋼や真鍮等の無害な材料を使用することが要求されてきている。
【０００３】
ところが、これらの材料は、鉛に比べて比重が小さいため、当該鉛と同等の重量を得ようとすると、その体積が過度に大きなものになるとともに、鉛のような加工性および塑性変形性を有していないという欠点がある。
また、特許文献１ないし３に示すように、熱可塑性樹脂と無機物とからなる複合材料も提案されてきている。ところが、鉛に匹敵するような高比重であり、かつ、加工性および塑性変形性の全てを兼ね備える材料は未だに得られていないというのが実状である。
【０００４】
【特許文献１】特開２０００−１５４２５６号公報
【特許文献２】特開２０００−１５４３２３号公報
【特許文献３】特開２００４−１０７７０３号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
そこで、本発明は、鉛等の有害物質を用いることなく、鉛と同等以上の高比重であり、かつ、鉛と同等以上に加工性および塑性変形性を兼ね備えた高比重樹脂複合材料を提供することを課題としている。
【課題を解決するための手段】
【０００６】
上記課題を解決するため、請求項１に記載の発明は、ガラス転移温度（Ｔｇ）が−１５℃以下の熱可塑性樹脂を２．０〜５．５質量％含有し、熱硬化性樹脂を０．３〜１．０質量％含有し、残部がタングステン粉末またはタングステン合金粉末および不可避不純物からなる組成を有し、比重が８〜１４に調製されている高比重樹脂複合材料としている。
【０００７】
請求項２に記載の発明は、請求項１に記載の高比重樹脂複合材料において、ビスマス、銅、ニッケル、コバルト、鉄、マンガン、スズ、クロムまたは亜鉛のうち少なくとも１種以上を、合計して３〜１５質量％含有していることを特徴とするものである。
【０００８】
請求項３に記載の発明は、請求項１又は２に記載の高比重樹脂複合材料において、上記熱可塑性樹脂が、共重合ポリエステルであり、かつ、上記熱硬化性樹脂が、フェノール樹脂であることを特徴とするものである。
【発明の効果】
【０００９】
請求項１に記載の発明によれば、熱可塑性樹脂を２．０〜５．５質量％、熱硬化性樹脂を０．３〜１．０質量％含有し、これらの残部となる９３．５質量％〜９７．７質量％をタングステン粉末またはタングステン合金粉末および不可避不純物からなる組成としたため、熱可塑性樹脂および熱硬化性樹脂の比重として、それぞれほぼ最も低い値といえる１および１．７を用い、タングステン粉末の比重として１９．３を用い、タングステン合金粉末の比重として１８を用いて全体の比重を計算すると、タングステン粉末を用いた場合には、９．２〜１３．８になり、タングステン合金粉末を用いた場合には、８．９〜１３．２になる。
したがって、不可避不純物や成形時の空孔等の存在を考慮に入れても、高比重樹脂複合材料の比重を８〜１４にすることができる。
【００１０】
また、ガラス転移温度（Ｔｇ）が−１５℃以下の熱可塑性樹脂を２．０〜５．５質量％含有するため、射出成形や圧縮成形等による成形の後に切断や切削等により機械的に加工することができ、さらには、かしめ加工等に適した塑性変形性を有し、容易に所望の形状に加工することができる。その上、寒冷地等においても使用時に所望の塑性変形性を得ることができる。
また、熱硬化性樹脂が０．３〜１．０質量％含有されているため、射出成形や圧縮成形等による加工時に成形性の向上を図ることができるとともに、耐溶剤性の向上を図ることができる。
【００１１】
したがって、鉛等の有害物質を用いることなく、鉛と同等以上の高比重を有し、かつ、鉛と同等以上に加工性および塑性変形性に秀でるとともに、耐溶剤性に優れた高比重樹脂複合材料を得ることができる。
【００１２】
請求項２に記載の発明によれば、比重９．７のビスマス、比重８．９の銅、比重８．９のニッケルやコバルト、比重７．９の鉄、比重７．４のマンガン、比重７．３のスズ、比重７．２のクロムまたは比重７．１の亜鉛のうち少なくとも１種以上を、合計３〜１５質量％となるように含有させたため、比重を８〜１４の範囲において、用途に応じて容易に調製することができる。
【００１３】
請求項３に記載の発明によれば、上記熱可塑性樹脂として共重合ポリエステルを用いたため、上述の加工性と塑性変形性とを確実に得ることができる。また、熱硬化性樹脂としてフェノール樹脂を用いたため、上述の成形性および耐溶剤性を確実に向上させることができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１４】
以下、この発明の実施の形態を説明する。
この実施の形態で示す高比重樹脂複合材料は、ガラス転移温度（Ｔｇ）が−１５℃以下の熱可塑性樹脂を２．０〜５．５質量％含有し、熱硬化性樹脂を０．３〜１．０質量％含有し、残部がタングステン粉末またはタングステン合金粉末および不可避不純物からなる組成を有している。
【００１５】
ここで、上述の熱可塑性樹脂のガラス転移温度（Ｔｇ）を−１５℃以下としたのは、寒冷地等において加工または使用する場合にも所望の塑性変形性を得るためである。すなわち、例えばガラス転移温度（Ｔｇ）を０℃以下とした場合には、０℃未満の寒冷地において充分な塑性変形性を得られない可能性がある。
【００１６】
また、熱可塑性樹脂を２．０〜５．５質量％含有させたのは、２．０質量％未満では、機械的な加工性に欠け、かしめ加工により所望の形状に加工することができなくなる。
他方、５．５質量％を超えると比重が減少して、高比重樹脂複合材料の比重が８を下回り、例えば楽器等のバランスウェートとしての使用に適さなくなるためである。
【００１７】
さらに、上述の熱可塑性樹脂としては、例えば、ポリスチレン、ポリエチレン、ポリアミド、ポリエステル等の一般的な熱可塑性樹脂を用いることができるが、全芳香族ポリエステル、変性ポリエステル、共重合ポリエステル等のポリエステルが好ましく、特に共重合ポリエステルが好適である。これは、共重合ポリエステルが特に塑性変形性に長けるとともに、切断等の機械的な加工性を具備しているためである。
【００１８】
次いで、熱硬化性樹脂を０．３〜１．０質量％含有させたのは、０．３質量％未満では、射出成形や圧縮成形等による成形の際に成形性に欠けるだけでなく、耐溶剤性が向上しないためである。他方、１．０質量％を超えると塑性変形性が著しく低下する。
また、この熱硬化性樹脂としては、例えばアクリル樹脂やエポキシ樹脂等の一般的な熱硬化性樹脂を用いることができるが、フェノール樹脂が好適である。これは、フェノール樹脂が確実に成形性を向上させるとともに、耐溶剤性を具備するためである。
【００１９】
さらに、上記タングステン粉末としては、例えば一炭化一タングステン（ＷＣ）等のタングステン化合物粉末を用いてもよい。また、上記タングステン合金粉末としては、例えばタングステン・ニッケル合金粉末、タングステン・クロム合金粉末等がある。
さらにまた、これらのタングステン粉末又はタングステン合金粉末として、上述のものの外、炭化タングステン等を含むような超硬合金スクラップを粒径０．４〜５０μｍとなるように粉砕して用いてもよい。さらには、使用済みのタングステン合金スクラップ及び超硬合金スクラップを再生して、リサイクル粉として用いてもよい。
なお、いずれも０．４〜５０μｍの粒度分布のものとなっている。
【００２０】
その上、上述の高比重樹脂複合材料は、ビスマス、銅、ニッケル、コバルト、鉄、マンガン、スズ、クロムまたは亜鉛の添加剤のうち少なくとも１種以上を、合計３〜１５質量％の範囲において含有してもよい。
この添加剤は、それぞれ比重が９．７（ビスマス）、８．９（銅）、８．９（ニッケル、コバルト）、７．９（鉄）、７．４（マンガン）、７．３（スズ）、７．２（クロム）、７．１（亜鉛）であり、上述の熱可塑性樹脂、熱硬化性樹脂、タングステン粉末またはタングステン合金粉末および不可避不純物に添加することにより、高比重樹脂複合材料を用途に応じた比重に調製する。なお、この場合には、この添加剤を含めた上記熱可塑性樹脂組成物および上記熱硬化性樹脂の残部が、上記タングステン粉末またはタングステン合金粉末および不可避不純物となる。
【００２１】
次に、上記成分からなる高比重樹脂複合材料の作用効果について説明する。この高比重樹脂複合材料は、２．０〜５．５質量％の共重合ポリエステルと、０．３〜１．０質量％のフェノール樹脂と、残部のタングステン粉末および不可避不純物とからなる原材料を混練して高温雰囲気下に維持し、これにより共重合ポリエステルおよびフェノール樹脂を溶融させるとともに、フェノール樹脂に硬化反応を起こさせ、その後共重合ポリエステルの硬化温度以下に冷却することによって得られる。
【００２２】
このため、射出成形や圧縮成形等の成形方法を用いて高比重樹脂複合材料からなる所望の形状の製品が得られるとともに、用途に応じて、かしめ加工による取り付け加工等を行うことができる。
【００２３】
例えば、射出成形方法の実施に直接使用する射出成形機を用いて例えば釣具錘を成形する場合には、次のようになる。
予め、加圧式ニーダーにて混練、粉砕した原材料をホッパに投入すると、この原材料がスクリュによって当該スクリュの先端に送り出される。この過程で、原材料が加熱され、共重合ポリエステルおよびフェノール樹脂が溶融するとともに再混練されるため、タングステン粉末またはタングステン合金粉末と均一に混合した状態になる。
【００２４】
そして、スクリュの先端側に送り出された原材料を、当該スクリュの先端方向への直線移動によって、金型内に射出し、当該金型を所定の高温状態に保持することによってフェノール樹脂の架橋反応を生じさせる。これにより、金型の形状に成形される。
次いで、共重合ポリエステルの硬化温度まで金型を冷却してから当該金型開き、取り出すことにより、塑性変形性を備えた釣具錘が製品として得られる。この釣具錘は、かしめ加工によって釣り糸に取り付けられる。
【００２５】
一方、圧縮成形方法を用いた場合は、上記原材料を混練した後、粒状とし、この原材料を金型に入れて加圧成形してから、当該金型から取り出す。取り出した成形品を炉内に投入して加熱する。加熱後、高温状態に維持してフェノール樹脂の硬化反応を生じさせることにより金型から取り出した成形品の形状のままに硬化させ、次いで、共重合ポリエステルの硬化温度まで温度を下げた後、取り出すことにより、塑性変形性を備えた釣具錘が製品として得られる。この釣具錘は、射出成形方法と同様、かしめ加工によって釣り糸に取り付けられる。
【００２６】
上述の高比重樹脂複合材料は、共重合ポリエステルを２．０〜５．５質量％含有し、フェノール樹脂を０．３〜１．０質量％含有していることから、タングステン粉末またはタングステン合金粉末の含有量がほぼ９３．５〜９７．７質量％になる。
【００２７】
そして、共重合ポリエステルおよびフェノール樹脂の比重として、それぞれ一般に公知となっている比重のうち最も低い値といえる１．３４および１．７を用い、タングステン粉末の比重として１９．３を用いて全体の比重を計算すると、１０．５〜１４．９になる。
【００２８】
また、上記タングステン粉末に代えてタングステン・ニッケル合金粉末（比重：１８）を用いた場合の全体の比重は、１０．１〜１４．１になる。
さらに、タングステン粉末に代えて一炭化一タングステン（比重：１５．６）を用いた場合の全体の比重は、９．４〜１２．６になる。
したがって、不可避不純物や成形後の空孔等の存在を考慮に入れても、高比重樹脂複合材料の比重を８〜１４にすることができる。
【００２９】
以上のようにして、鉛等の有害物質を用いることなく、鉛と同等以上の高比重であり、かつ、鉛と同等以上に加工性および塑性変形性に優れた高比重樹脂複合材料を得ることができる。
【実施例】
【００３０】
ガラス転移温度（Ｔｇ）が−１５℃以下の共重合ポリエステルを２．０〜５．５質量％、フェノール樹脂樹脂を０．３〜１．０質量％、必要によりビスマス、銅、ニッケル、コバルト、鉄、マンガン、スズ、クロムまたは亜鉛を３〜１５質量％、それらの残部がタングステン粉末またはタングステン合金粉末および不可避不純物となる範囲において、表１に示すように各添加量を調製し、試料１〜２８を得た。
なお、熱可塑性樹脂は、表１に示すように、ガラス転移温度（Ｔｇ）が−１５℃〜−２０℃の範囲の樹脂および／または−５０℃〜−６０℃の範囲の樹脂を用いた。同様に、タングステン粉末又はタングステン合金粉末は、表１に示すように、平均粒径が０．４〜１０μｍの粉末および／または１０〜５０μｍの粉末を用いた。
【００３１】
次いで、これらの試料１〜２８をそれぞれ混練後、粒状にした後、金型内に投入し、６ｔ／ｃｍ2にて加圧成形を行った。
【００３２】
次に、成形体を金型から取り出し、炉内に投入し、２００℃にて１２０分間保持した後、５０℃まで冷却し、その後、炉外へと取り出すことにより成形品が得られた。
【００３３】
次いで、この成形品の比重と塑性変形性とを、以下のようにして測定し、表１に示した。
比重は、各々成形品を比重計に入れ、水中における比重を測定した。また、塑性変形性としては、各々成形品と同一組成からなる板状体（２０ｍｍ×６０ｍｍ  厚さ１ｍｍ）を用意し、破断伸び（測定装置：島津オートグラフ）を測定した。
【００３４】
【表１】
2007077195.tif 000002
【００３５】
また、試料１〜２８と同様にして、表２に示すように、比較試料１〜３を調製して、成形品を得た。なお、比較試料２は、樹脂の含有量が多いため、粘度が高く、混練が困難であり、粒状にすることができず、上述の加圧成形によって成形品を得ることができなかった。
さらに、参考試料として鉛を準備した。なお、タングステンとしては粒径０．４〜１０μｍのものを、熱可塑性樹脂としてはガラス転移温度（Ｔｇ）が−１５℃〜−２０℃の範囲の樹脂を用いた。
次いで、これらの比較試料１〜３および参考試料について、試料１〜２８と同様に比重および塑性変形性とを測定し、表２に記した。
【００３６】
【表２】
2007077195.tif 000003
【００３７】
表１及び表２に示すように、比重は、試料１〜２８の理論比重および実測比重が８．８２〜１２．９９であるのに対し、比較試料１の理論比重が１６．１６、比較試料３の理論比重が１４．６４であった。なお、比較試料２は、成形品が得られないため、実測比重を計測することができなかった。
また、塑性変形性は、試料１〜２８が３１．０％以上と鉛と同等以上であるのに対し、比較試料１および３が、それぞれ１４．０％、３．０％であり、鉛以下の値であった。なお、比較試料２は、比重と同様、測定不能であった。
以上のことから、試料１〜２８は、鉛と同等の比重８〜１４であり、かつ、鉛と同等以上の塑性変形性を有することが確認された。これに対し、比較試料１および３は、理論比重が１４より大きく、かつ、塑性変形性に劣り、比較試料２は、成形品を得る事が不可能であることが判った。