CN101300308A

CN101300308A - 树脂成形材料

Info

Publication number: CN101300308A
Application number: CNA2006800413703A
Authority: CN
Inventors: 彼谷美千子; 小田宽人; 稻田祯一
Original assignee: Hitachi Chemical Co Ltd
Current assignee: Lishennoco Co ltd; Resonac Corp
Priority date: 2005-11-11
Filing date: 2006-11-10
Publication date: 2008-11-05
Anticipated expiration: 2026-11-10
Also published as: WO2007055338A1; TWI404755B; US7772317B2; US20090227723A1; EP1947146A1; EP1947146B1; TW200728371A; KR20080053523A; JPWO2007055338A1; JP4957554B2; EP1947146A4; CN101300308B; KR101014446B1

Abstract

本发明涉及一种树脂成形材料，其可以改善因无机物、特别是玻璃纤维等产生的磨损粉而引起的耐磨损性降低，在维持良好的机械强度的同时，耐磨损性卓越突出。提供一种含有树脂、碳素材料和无机物的树脂成形材料，其碳素材料含有附着性碳素材料。

Description

树脂成形材料

技术领域

本发明涉及一种树脂成形材料，特别是关于一种具有良好的机械强度，且耐磨损性特别优异，而且适合于作为树脂制滑动部件材料的树脂成形材料。

背景技术

伴随近年来滑动部件的小型化、轻量化的要求，使用以玻璃纤维作为主要填充剂的酚醛树脂成形材料来代替金属材料。

以玻璃纤维作为填充剂、提高其含量的酚醛树脂成形材料，在耐热性、尺寸稳定性以及强度方面，作为金属材料的代替材料具有充足的特性。

但是，如果提高玻璃纤维的添加量，有依存于此的耐磨损性降低的倾向，因此，很难适用于要求耐磨损性的用途。

如果为了保证成形品的强度而添加玻璃纤维，由于因磨碎而破碎的玻璃纤维产生的磨损粉使得表面被磨耗，表面的凹凸变大，耐磨损性下降。

因此，有关提高含有玻璃纤维作为填充剂的酚醛树脂成形材料耐磨损性的尝试也越来越多。

例如，在专利文献1中揭示了一种以酚醛清漆型酚醛树脂为主要树脂，使用以玻璃纤维和玻璃珠为主要填充剂的树脂制滑轮的发明，专利文献2揭示了一种使用芳族聚酰胺纤维、玻璃纤维和玻璃粉为主要填充剂的酚醛树脂成形材料的发明，进一步专利文献3揭示了一种使用以玻璃纤维作为主要填充剂，为了提高耐磨损性而加入有机天然材料和润滑剂的酚醛树脂成形材料的发明。

但是，由于这些酚醛树脂成形材料作为主要的填充剂都使用玻璃纤维，对于近年来对耐磨损性的进一步要求是不够的。

因此，为了提高耐磨损性，发明出在主成分之外，添加各种物质，特别是控制表面的动摩擦系数或者为了平滑的各种各样的润滑性物质(摩擦调解剂、固体润滑剂)的成形材料。

专利文献4中有关于使用结晶结构为洋葱状结构的碳纤维(例如，PAN(聚丙烯腈)系)的报告，虽然提高了机械强度，但是耐磨损性还是不充足的。

专利文献5虽记载了由于石墨的添加，专利文献6中石墨的添加而耐磨损性增加，但是这两篇文献都有降低了机械强度这个缺点。

像这样虽然进行了增加耐磨损性的尝试，但是在不降低机械强度的同时，保持高的耐磨损性是非常困难的。

另外，在专利文献7中揭示了一种使用玻璃纤维和硅灰石作为主要填充剂，并添加天然材料和石墨的酚醛树脂成形材料的发明。

专利文献8中记载了添加煅烧粘土的发明，专利文献9中记载了添加聚酰亚胺粉末和浆粉的、具有耐磨损性的成形材料的发明。

专利文献10揭示了一种在热固性树脂中添加氟树脂粉末或聚乙烯粉末的成形材料，专利文献11揭示了一种添加石墨的酚醛树脂成形材料的发明。

在树脂中添加润滑性物质时，由于润滑性物质本身的滑动性，造成在制造时的操作性和成形性下降，向成形材料中的添加量被限制。

另外，如果像这样的润滑性物质的添加量变多，和树脂的附着力就会降低，减小成形材料的机械强度。

因此，为了提高耐磨损性，需要减少润滑性物质的添加量，有效地发挥耐磨损效果的技术。

特别是，作为近年来汽车、工业机械等滑动部件由树脂代替金属的要求，希望进一步提高耐磨损性和低成本化。

专利文献1：特公平6-45200号公报

专利文献2：特开平4-371807号公报

专利文献3：特开平10-53692号公报

专利文献4：特开平11-80501号公报

专利文献5：特开平9-194685号公报

专利文献6：特开2004-204031号公报

专利文献7：特开平8-101446号公报

专利文献8：特开平8-319399号公报

专利文献9：特开平7-157633号公报

专利文献10：特开平2000-273321号公报

专利文献11：特开平7-157633号公报

发明内容

本发明是由上述观点产生的，目的是提供一种改善因无机物质、特别是玻璃纤维等产生的磨损粉而引起的耐磨损性降低，在维持良好的机械强度的同时成本低、耐磨损性卓越优异的树脂成形材料。

本发明者经过不断专心研究的结果，发现在树脂中混合特定的碳素材料和特定的无机物质，特别是润滑性物质，可以达到上述目的。

本发明基于有关见解而完成的。

即，本发明提供以下物质。

1.一种树脂成形材料，含有树脂、碳素材料和无机物质，其中，作为碳素材料含有附着性碳素材料。

2.一种树脂成形材料，含有树脂、碳素材料和无机物质，其中，作为碳素材料含有真比重为1.8以上的碳素材料。

3.一种树脂成形材料，含有树脂、碳素材料和无机物质，其中，作为碳素材料含有在X射线衍射中观测的(002)面的衍射峰的半宽度(T1)和相同条件下观测的标准硅(111)面的衍射峰的半宽度(T2)的半宽度比(T1)/(T2)为17以下的碳素材料。

4.上述1-3中任一项所述的树脂成形材料，其中，附着性碳素材料的含量相对于100质量份的树脂为1.5～180质量份。

5.上述1-4中任一项所述的树脂成形材料，其中，无机物质的含量相对于100质量份的树脂为33～350质量份。

6.上述1-5中任一项所述的树脂成形材料，其中，树脂为酚醛树脂。

7.上述1-6中任一项所述的树脂成形材料，其中，无机物质为二氧化硅、玻璃、硅灰石中选出的至少一种。

8.上述7所述的树脂成形材料，其中，二氧化硅为球状二氧化硅。

9.上述7所述的树脂成形材料，其中，玻璃为玻璃纤维。

10.上述7所述的树脂成形材料，其中，硅灰石的含量相对于100质量份的树脂为80～200质量份。

11.上述1-10中任一项所述的树脂成形材料，其中，碳素材料为纤维状。

12.上述11所述的树脂成形材料，其中，纤维状碳素材料为沥青系碳纤维。

13.上述11或12所述的树脂成形材料，其中，纤维状碳素材料的平均纤维长度在和树脂混炼后的阶段为10～250μm。

14.上述1-13中任一项所述的树脂成形材料，其中，进一步含有润滑性物质。

15.上述14所述的树脂成形材料，其中，润滑性物质为从聚乙烯树脂、尼龙树脂、氟树脂和聚丙烯系树脂中选出的至少一种树脂。

16.上述15所述的树脂成形材料，其中，润滑性物质为氟树脂。

17.上述16所述的树脂成形材料，其中，氟树脂为聚四氟乙烯。

18.上述14-17中任一项所述的树脂成形材料，其中，润滑性物质的平均粒径为2～110μm。

19.上述14-18中任一项所述的树脂成形材料，其中，润滑性物质的含量相对于100质量份的树脂为0.2～35质量份。

本发明的树脂成形材料是一种关于含有树脂、碳素材料和无机物质，进一步含有润滑性物质的树脂成形材料，碳素材料相对于树脂和无机物质的至少任何一种都具有附着性。

具体实施方式

以下，树脂成形材料简称为成形材料。

作为本发明的树脂成形材料中可以使用的树脂，没有特别的限定，只要是可以成形的树脂即可。

作为热塑性树脂可以举出聚乙烯树脂、聚丙烯树脂、聚氯乙烯树脂、偏氯乙烯树脂、聚苯乙烯树脂、聚乙酸乙烯树脂、氟树脂、聚四氟乙烯树脂、丙烯腈/丁二烯/苯乙烯树脂、丙烯腈/苯乙烯树脂、丙烯酸树脂、甲基丙烯酸树脂、聚酰胺树脂、聚缩醛树脂、聚碳酸酯树脂、联苯醚树脂、聚酯树脂、环状聚烯烃树脂、聚苯硫醚树脂、聚砜树脂、聚醚砜树脂、聚芳酯树脂、聚醚醚酮树脂、聚酰亚胺树脂等。

作为热固性树脂可以举出酚醛树脂、环氧树脂、三聚氰胺树脂、尿素树脂、不饱和聚酯树脂和醇酸树脂等。

上述的树脂也可以2种以上混合使用。

作为树脂，其中，优选酚醛树脂。

在本发明的成形材料中使用的酚醛树脂可以单独使用酚醛清漆型或者可溶酚醛型，也可以两者并用。

关于本发明中使用的酚醛清漆型酚醛树脂没有特别的限定，例如可以举出无规酚醛清漆树脂和Hi-Ortho酚醛清漆树脂。

酚醛清漆型酚醛树脂可以通过在草酸等酸催化剂的存在下，苯酚类和甲醛在IIA族元素或过渡元素和甲酸、乙酸等有机一元羧酸或者硼酸、盐酸、硝酸等无机酸的盐存在下反应而合成。

有关本发明中使用的可溶酚醛型酚醛树脂没有特别的限定，可以举出羟甲基型、乙烯醚型，其中，从固化性和热稳定性平衡良好的理由出发优选使用乙烯醚型。

乙烯醚型可溶酚醛树脂可以通过苯酚类和甲醛在IIA族元素或过渡元素和甲酸、乙酸等有机一元羧酸或者硼酸、盐酸、硝酸等无机酸的盐存在下反应而合成。

本发明中使用的乙烯醚型可溶酚醛树脂从固化性角度出发，希望乙烯醚基含量为20～70摩尔％，数均分子量为400～1000。

可溶酚醛型酚醛树脂的软化点没有特别的限制，但是70℃以上由于操作性优异而优选。

即，可溶酚醛型树脂变得容易粉碎，且容易与其他填充物等混合。

在使用酚醛清漆型酚醛树脂时，作为硬化剂通常优选相对于酚醛树脂混合10～25质量％的环六亚甲基四胺。更优选12～18质量％。

通过混合10质量％以上，使得固化变得充分，在25质量％以下时固化充分的同时不产生由裂解气造成的成形不良。

在本发明的树脂成形材料中使用的碳素材料相对于树脂和无机物质中的至少任何一种具有附着性。

另外，本发明的碳素材料的真比重通常优选1.8以上，更优选1.8～2.5，特别优选1.8～2.3。

如果真比重在上述范围内，能够容易地得到润滑性的效果，且附着性高，含有这种碳素材料的树脂成形材料具有优异的耐磨损性。

另外，本发明的碳素材料在X射线衍射中观测的(002)面的衍射峰的半宽度(T1)和相同条件的X射线衍射中观测的标准硅(111)面的衍射峰的半宽度(T2)的半宽度比(T1)/(T2)通常优选为17以下。

如果半宽度比(T1)/(T2)在上述值以下，由于结晶性高，解理容易，磨损面容易变得平坦，且由于容易产生具有附着性的磨损粉而提高耐磨损性。

本发明的树脂成形材料中使用的附着性碳素材料是这样的碳素材料：在室温(25℃)将没有凹凸的玻璃制平板固定于平台上，在平板承重面的中央部放置称量的碳素材料10～30mg，碳素材料前后各自跨度4cm，在加2～3kgf/cm²(0.196～0.294MPa)负重的同时，连续往返100次后，用棉纱布在玻璃平板上负重10g(98mN)下往返10次，完全除去在玻璃平板表面上残存的粉末状的碳素材料，相对于玻璃平板承载的碳素材料全部质量X，X的0.1质量％以上的碳素材料为平板表面附着残存的碳素材料。

这种附着性碳素材料可以认为相对于树脂和/或无机物质具有附着性。

附着残存在平板表面的碳素材料优选1质量％以上，更优选2质量％以上。

附着性碳素材料可以单独使用也可以几种组合使用。

另外，即使是附着性碳素材料和不具有附着性的碳素材料的混合物，当该混合物在具有附着性的情况下，也可以数种混合。

混合数种碳素材料的混合物时，通常优选相对于100质量份的树脂调节附着性碳素材料的单独含量为1.5～180质量份。

另外，碳素材料的数种混合物中如果不清楚是何种的碳素材料的混合物时，由于单独具有附着性的碳素材料的质量是不确定的，因此需要改变添加量，找出适宜的添加量，但是该混合物中具有附着性时通过适量的添加，能实现机械强度和耐磨损性的效果。

上述附着性碳素材料由于磨损而变成磨损粉，相对于磨损而成的凹凸的树脂以及/或无机物质表面的至少任何一个而附着，由摩擦而被压紧，使得磨损面变平。

总之，附着性碳素材料通过磨损而产生磨损粉，同时具有涂覆磨损面成平的功能。

另外，由于碳的润滑性而抑制了磨损，减少磨损面的凹凸。

本发明的树脂成形材料中使用的附着性碳素材料为了更好的保持机械强度和耐磨损性都平衡，优选纤维状。

碳素材料为了保持成形品的耐磨性相对于100质量份的树脂，如上所述，通常使用1.5～180质量份的范围。优选3～100质量份，更优选5～50质量份。

含量如果在这个范围内，就能够保持高的机械强度和耐磨损性。

即，含量如果在1.5质量份以上，就能够充分发挥耐磨损效果，如果在180质量份以下，就能够显著地提高机械强度，容易得到良好的成形品。

作为本发明的酚醛树脂成形材料中使用的纤维状碳素材料(附着性碳纤维)为了保持高的耐磨损性，优选沥青系，沥青系碳纤维中有石油系、煤系、合成品系、液化煤系等，通常通过在精炼石油时副生的沥青作为原料，抽丝、不熔化、1500℃以上、3000℃以下进行碳化或石墨化而制成。

沥青系碳纤维主要由碳原子六角网平面构成，特别优选网平面是杂乱地聚集而成的各向同性的网平面。

像这样的沥青系碳纤维的例子可以举出日本石墨纤维社制(グラフアイトフアイバ一)(XN-100-03S)等。

以下，纤维状碳素材料表示为附着性碳纤维或者简称为碳纤维。

另外，这些附着性碳素材料从操作性的提高和与树脂的附着力的观点出发，优选进行氧化处理、等离子处理、环氧系树脂、聚酰胺系树脂、聚碳酸酯系树脂、尼龙系树脂、聚氨酯树脂、有机硅烷偶合剂、钛酸酯偶合剂等的表面处理。

为了使本发明的成形材料的制造容易且保持机械强度，成形材料中碳纤维的平均纤维长度在与树脂混炼后的阶段通常为10～500μm，优选20～200μm，更优选30～130μm。

成形材料中碳纤维的平均纤维长度如果在10μm以上，则机械强度提高，如果在250μm以下容易成形。

本发明中碳纤维的平均纤维长度意味着，例如，添加溶解树脂的溶剂，例如丙酮使粉碎的B阶段(半固化)状态的成形材料成为10质量％，浸渍24～28小时，让树脂部分溶解，然后浇铸于没有凹凸的玻璃板上，在任意选择的1mm四方框中用显微镜测量存在的所有碳纤维的长度，反复测量直到测量值达到100根以上为止而得到的纤维长度分布的峰位置。

另外，碳纤维的平均纤维直径通常为5～30μm，优选7～20μm，特别优选8～18μm。

本发明树脂成形材料中使用的无机物质可以使用二氧化硅、玻璃、硅灰石、萤石、珍珠、磷灰石、氧化锆、莫来石、氧化铝、粘土、云母、滑石、沸石、氢氧化铝、氢氧化镁、碳酸钙、硫酸钡、硼酸镁等，这些也可以两种以上混合使用。

无机物质相对于100质量份的树脂通常优选使用33～350质量份的范围。更优选66～250质量份。特别优选100～230质量份。

含量在33质量份以上机械强度提高，如果在230质量份以下耐磨损性就会增加。另外，需要根据无机物质的硬度来调节含量。

硬度高的无机物质时，容易提高机械强度，相反，如果增加含量耐磨损性容易降低。

作为无机物质的形状，可以举出粉末状、粒子状和纤维状等物质。

无机物质的形状从成形材料的耐磨损性角度以及从成形材料的流动性角度出发，相对于不定形的例子优选使用球状粒子。

球状粒子的平均粒径优选和碳素材料以及/或者树脂容易细密地分散的50μm以下。优选10～40μm，更优选15～35μm。

平均粒径如果在50μm以下，由于破损粉的大小变小而提高耐磨损效果。

另外，无机物质的形状从成形材料的机械强度的角度出发优选纤维状。

即，成形材料通过含有无机纤维使制成的成形品的机械强度增强。

无机纤维的平均纤维直径没有特别的限定，通常为5～50μm，优选6～40μm，更优选6～30μm。

通过使用平均纤维直径范围内的纤维，可以提高成形材料化阶段的操作性。

另外，纤维的平均纤维长度没有特别的限定，在与树脂混炼后的阶段通常为10～500μm，优选20～200μm，更优选30～130μm。

通过使用平均纤维长度范围内的纤维，可以提高成形材料化时的操作性、成形性以及成形品的强度。

本发明的树脂成形材料中作为无机物质优选从二氧化硅、玻璃、硅灰石(莫氏硬度4～5)中选出的至少一种来混合。

作为二氧化硅从容易破碎、破碎粉的大小、硬度等的平衡出发，优选球状二氧化硅。

另外，作为玻璃优选玻璃纤维。

玻璃纤维的平均纤维直径没有特别的限定，通常为6～15μm。

另外，通过使用平均纤维直径范围内的玻璃纤维，可以提高成形材料化阶段的操作性。

玻璃纤维的平均纤维长度没有特别的限定，在混炼前通常使用为1～6mm，优选1～5mm，更优选1～4mm的短切纤维型纤维。

通过使用平均纤维长度范围内的玻璃纤维，在与树脂混炼时的平均纤维长度通常为10～500μm，优选20～200μm，更优选30～130μm的范围，可以提高成形材料化时的操作性、成形性以及成形体的强度。

硅灰石相对于100质量份的树脂通常更优选混合100～200质量份。

如上所述，在成形品的磨损面上如果细密地分散有碳素材料和无机物质，由附着性碳素材料产生的磨损粉相对于露出在磨损面上的树脂和无机物质中的至少任何一种，变得能更容易得均匀地附着。

由此，由附着性碳素材料生成的磨损粉均匀地涂覆磨损面全体，由于含在磨损粉中的碳的润滑性的作用，从而提高了耐磨损性的效果。

因此，为了提高耐磨损性效果，无机物质和附着性碳素材料的混合比为相对于100质量份树脂的无机物质的质量份除以相对于100质量份树脂的附着性碳素材料的质量份的值为α，通常为0.19≤α≤233。优选0.6≤α≤83，更优选1.8≤α≤46。

α如果在上述范围内耐磨损性就充足。

即，α如果在0.19以上，由于碳素材料的量是适合的，耐磨损性效果好，机械强度也提高。

α如果在233以下，由于含在磨损粉中的碳素材料的量是适合的，因此磨损粉容易均匀地涂覆磨损面，由于碳的润滑性能够充分地发挥，提高了耐磨损性的效果。

另外，和只添加附着性碳素材料的情况或只添加无机物质的情况相比，两者合用时即使减少添加的附着性碳素材料的量，由于两者的相乘的添加效果，可以得到相当大的耐磨损效果，且机械强度(例如，查拜式冲击强度和弯曲强度)也高。

即使是只添加附着性碳素材料，不添加无机物质的情况下，也可以得到耐磨损性提高的效果，但是必须要大量的添加附着性碳素材料。

即，合用附着性碳素材料和无机物质这两者时有以下的优点。

与作为附着性碳素材料中的一种沥青系碳纤维相比，由于无机物质价格低可以降低制造成本，但机械强度不会降低。

合用附着性碳素材料和无机物质的情况，可以得到极大的耐磨损性效果和良好的机械强度的理由，可以通过以下的理由来推测。

即，通过初期的摩擦磨损，由成形材料中的无机物质由来的磨损粉更容易引起附着性碳素材料的磨损粉的产生。

附着性碳素材料由来的磨损粉如果附着在含有无机物质的磨损表面上，则抑制无机物质的磨损粉的产生，耐磨损性得到发挥。

因此，无机物质在磨损初期赋予产生附着性碳素材料的磨损粉，而表现出耐磨损性的效果，即，附着性碳素材料涂覆磨损表面，这之后，由于无机物质变得不会被很大地磨损，因此无机物质赋予机械强度的保持。

另外，可以认为机械强度由于附着性碳素材料本身的机械强度低，在增加附着性碳素材料含量的同时，成形材料的机械强度下降。

因此，通过合用无机物质和附着性碳素材料，可以在维持高的耐磨损性效果的同时，降低附着性碳素材料的含量，因此，可以制成在成形材料中具有良好的机械强度的成形材料。

在本发明的成形材料中，作为无机物质，从成形材料的耐磨损性、流动性和机械强度的平衡角度出发，相对于单独使用二氧化硅或玻璃，优选组合使用。

特别优选球状二氧化硅和玻璃纤维的组合。

如果组合玻璃纤维可以提高成形材料的强度。

本发明成形材料的主填充剂在只有硅灰石和附着性碳素材料时，虽然制成的成形品的耐磨损性效果大，但是却有机械强度不足的情形。

这时，优选添加作为增强纤维的纤维状的填料。

像这样的增强纤维可以举出，上述的玻璃纤维、众所周知的石棉、陶瓷纤维、硼纤维、碳化硅纤维、氧化铝纤维等无机纤维、纤维分离浆、粉末浆、粉碎布、芳香族聚芬纶纤维等有机纤维和金属纤维等。

通过添加增强纤维提高所制成的成形品的机械强度。

在本发明中作为增强纤维正如上述所述优选添加玻璃纤维。

在本发明中使用的润滑性物质是具有使粉末状动摩擦系数降低的特性的物质。

作为润滑性物质可以举出从聚乙烯树脂、尼龙树脂、氟树脂和聚丙烯系树脂中选出的至少一种树脂，具体的例如，低密度聚乙烯树脂、中密度聚乙烯树脂、高密度聚乙烯树脂、尼龙6树脂、尼龙66树脂、聚四氟乙烯树脂(PTFE：聚四氟乙烯树脂)、聚三氟氯乙烯树脂、聚四氟乙烯六氟丙烯树脂、丙烯单聚体、丙烯-乙烯共聚物以及它们的混合物等。

另外，在本发明树脂成形材料中作为树脂使用聚乙烯树脂、尼龙树脂、氟树脂和聚丙烯系树脂等的润滑性物质时，不需要添加润滑性物质。

作为润滑性物质优选氟树脂，更优选聚四氟乙烯树脂。

粉粒状是指物理地粉碎上述润滑性物质而成的物质和成形为球状等的物质。

另外，润滑性物质的粉粒体的平均粒径通常为2～110μm。平均粒径如果在2μm以上，容易操作，如果在110μm以下成形性和成形体的外观良好。优选为2～130μm，更优选为40～100μm。

润滑性物质的含量相对于100质量份的树脂通常优选为0.2～35质量份，更优选为1～25质量份，特别优选为3～17质量份。

如果含量在0.2质量份以上，就可以得到耐磨损性效果，如果在35质量份以下成形性良好。

另外，润滑性物质粒径如果变大，由于粒子表面的滑动性，有使得维持良好的分散性变得困难的倾向。

本发明的成形材料由于含有附着性碳素材料和无机物质，在合用两者时即使不添加润滑性物质，磨损面也具有平滑性和滑动性，得到极大的耐磨损效果，机械强度(例如，查拜式冲击强度和弯曲强度)也高，如果进一步添加润滑性物质，由于附着性碳素材料和无机物质以及润滑性物质的相乘效果，耐磨损性卓越地提高。

另外，少量的润滑性物质的添加能够得到相乘效果，因此在维持良好的机械强度、成形性和操作性的同时，可以抑制成本的增加。

润滑性物质的耐磨损效果作为促进附着性碳素材料和无机物质的相乘效果，可以有以下的推测。

在本发明中，由于磨损而产生的磨损粉中，作为主要的由附着性碳素材料由来的磨损粉附着在摩擦面上，具有耐磨损涂层的功能。

在这耐磨损涂层部中即使少量存在均匀的润滑性物质，可以提高耐磨损涂层本身的滑动性，增加耐磨损效果。

一般，如果在成形材料中添加润滑性物质，耐磨损性虽然提高，但是由于降低了成形性和操作性、机械强度，有需要限制润滑性物质添加量的问题。

通过合用附着性碳素材料和无机物质，本发明的润滑性物质的添加量在少量的同时，可以卓越地提高耐磨损性，并且在维持良好的机械强度、成形性和操作性的同时，可以通过添加润滑性物质来降低成本的增加。

本发明的树脂成形材料在以上说明的成分之外，在不损害本发明目的的范围下，可以混合硬脂酸钙、硬脂酸镁、硬脂酸镁等硬脂酸盐类、二十四烷基腊等脱模剂、儿茶酚、双酚A等多功能苯酚化合物、对甲苯磺酸、对羟苯磺酸等磺酸类、苯甲酸、水杨酸、草酸、己二酸等羧酸类、乙酰丙酮钴(II)、乙酰丙酮铝(III)、乙酰丙酮锆(IV)等金属配盐、氧化钙、氧化钴、氧化镁、氧化铁等金属氧化物、氢氧化钙、咪唑、二氮双环十一烯、苯膦酸等硬化辅助剂、氧化钛、氧化铁红、炭黑、钼红、酞菁蓝等颜料、二硫化钼等润滑性赋予剂、聚酯树脂、聚氨酯树脂、聚酰胺树脂、聚丁二烯、苯乙烯-丁二烯-苯乙烯共聚物、聚醋酸乙烯树脂、苯乙烯-异戊间二烯共聚物等弹性体等这些到目前为止使用的添加剂。

制作本发明的树脂成形材料的方法，可采用通常的方法。

即，添加树脂、硬化剂、碳素材料、无机物质、润滑性物质、其他无机物质、增强纤维、脱模剂、硬化助剂、颜料等各种添加剂，均匀的混合后，在加热辊筒、捏和挤压机、双螺杆挤塑机等单独的混炼机或者辊筒和其他的混合机组合下加热混炼，通过粉碎或造粒机进行颗粒化而制成。

具体实施方式

以下，通过本发明的实施例和比较例来更具体地说明本发明，但是本发明并不限于这些实施例。

首先，有关本发明中使用的碳素材料的附着性、真比重、拉曼分光光谱和X射线衍射的测定方法，在以下表示。

另外，各种成形材料成形成试片，显示对其成形品进行的纤维长度、弯曲强度、弯曲弹性模数、查拜式冲击强度、滑动磨损量、成形性的测定方法以及滑动磨损试验后试片中的磨损面的评价方法。

另外，对使用的碳纤维进行再次附着性试验。

注射成形和加压成型在模具温度为180℃、进行1分钟的固化。碳素材料的附着性实验

本发明的碳素材料的附着性是在室温(25℃)下将没有凹凸的玻璃制平板固定于平台上，在平板承重面的中央部放置称量的碳素材料10～30mg，碳素材料前后各自跨度4cm，在加3kgf/cm²(0.294MPa)负重的同时，连续往返100次后，用棉纱布在玻璃平板上负重10g(98mN)下往返10次，完全除去在玻璃平板表面上残存的粉末状的碳素材料，相对于玻璃平板承载的碳素材料全部质量X，判断为X的0.1质量％以上的碳素材料在平板表面附着残存的碳素材料的附着性为有，不到0.1质量％的碳素材料的附着性为无。

真比重

通过使用比重瓶的丁醇置换法(JIS R 7222，石墨材料的物理特性测定法)来测定。

X射线衍射

使用X射线衍射计(理学电器社制，RINT)，进行粉末X射线衍射测定。

将碳素材料制成粉末状，将石英制样品支撑物的凹部充填成平，作为测定样品，设定X射线源为Cu-Ka线，输出功率为40Kv、20mA下测定。在同一条件下对标准硅(SRM640c)进行测定。

纤维长度

纤维长度是添加丙酮使粉碎的B阶段状态的成形材料成为10质量％，浸渍24～28小时，使树脂部分溶解，然后浇铸于没有凹凸的玻璃板上，在任意选择的1mm的四方框中用显微镜测量存在的所有碳素材料的长度，反复测量直到测量值达到100根以上为止，求出得到的纤维长度分布的峰位置。

弯曲弹性模数、弯曲强度

用岛津制作所(株)社制的拉力测试仪(テンシロン)测定通过JIS K 6911成形的试片(厚为4mm、宽为10mm、长为80mm)。

测定条件为孔距64mm、头速为2mm/min。

查拜式冲击强度

用东京动机(株)社制的查拜式冲击试验机来测定通过JIS K 6911成形的试片。

注射成形性

可以连续注射成形的为○，不能成形的评价为×。

混炼性

用加热辊筒进行混炼时，可以混炼的为○，不可以混炼的评价为×。

滑动磨损量

设置圆柱状磨损轮(转子、不锈钢制、直径为18mm、宽为10mm、比重为7.86)，使得试片(定子)在磨损轮的上部左右对称的2个地方线接触，在2处的接触部均等的负重3Kg。

转子在60rpm、旋转10个小时后，转子和定子磨损的质量除以转子和定子中各个材料的比重求出其值。

磨损面的状态

用扫描电子显微镜观察滑动磨损试验处理后的定子的磨损面，进行评价。

表1表示进行碳素材料的附着性试验的结果。

实施例1～13和比较例1～11

使用表2中所示的原材料，按表3和表4的混合比来混合，加热混炼制成成形材料。

但是，实施例13混合除了碳纤维之外的成分，加热混炼后在粉碎的该混合物的物质中用混合机混合碳纤维，制成成形材料。

接下来，通过注射成形使得各个成形材料成为各种试片，对其成形品进行评价。

但是，对实施例13加压成型，对其成形品进行评价。

另外，对使用的碳纤维进行再次附着性试验。

结果示于表3和4中。

从表3和4中，实施例1～13与使用没有附着性(真比重和X射线衍射峰的半宽度比(T1)/(T2)在本申请范围外)的碳素材料的比较例1～4和13，以及不含碳素材料的比较例5～12相比，耐磨损性优越。

另外，实施例中除了混炼后的碳纤维长度长的实施例13外，注射成形性优越。

含有硅灰石的实施例1～13与其它实施例相比，耐磨损性优越，其中，进一步含有润滑性物质的实施例1的耐磨损性最好。

以上可知，本发明通过由硅灰石和碳素材料的相乘效果，提高机械强度和耐磨损性效果，如果添加少量的润滑性物质能够更加提高耐磨损性效果。

上述所述可知，本发明的树脂成形材料，通过附着性碳素材料和无机物质，进一步在树脂中共存润滑性物质，可以不损害机械强度，耐磨损性相当优越。

另外，通过少量添加润滑性物质，可以提高耐磨损性。

进一步，通过同时使用作为增强纤维的玻璃纤维等，具有更良的机械强度。

从具有这些特性可知，本发明的树脂成形材料，适用于树脂制滑动部件材料。

Claims

1.一种树脂成形材料，其含有树脂、碳素材料和无机物质，其特征在于，作为碳素材料含有附着性碳素材料。

2.一种树脂成形材料，其含有树脂、碳素材料和无机物质，其特征在于，作为碳素材料含有真比重为1.8以上的碳素材料。

3.一种树脂成形材料，其含有树脂、碳素材料和无机物质，其特征在于，作为碳素材料含有在X射线衍射中观测的(002)面的衍射峰的半宽度(T1)和相同条件下观测的标准硅(111)面的衍射峰的半宽度(T2)的半宽度比(T1)/(T2)为17以下的碳素材料。

4.根据权利要求1-3中任一项所述的树脂成形材料，其中，附着性碳素材料的含量相对于100质量份的树脂为1.5～180质量份。

5.根据权利要求1-4中任一项所述的树脂成形材料，其中，无机物质的含量相对于100质量份的树脂为33～350质量份。

6.根据权利要求1-5中任一项所述的树脂成形材料，其中，树脂为酚醛树脂。

7.根据权利要求1-6中任一项所述的树脂成形材料，其中，无机物质为二氧化硅、玻璃、硅灰石中选出的至少一种。

8.根据权利要求7所述的树脂成形材料，其中，二氧化硅为球状二氧化硅。

9.根据权利要求7所述的树脂成形材料，其中，玻璃为玻璃纤维。

10.根据权利要求7所述的树脂成形材料，其中，硅灰石的含量相对于100质量份的树脂为80～200质量份。

11.根据权利要求1-10中任一项所述的树脂成形材料，其中，碳素材料为纤维状。

12.根据权利要求11所述的树脂成形材料，其中，纤维状碳素材料为沥青系碳纤维。

13.根据权利要求11或12所述的树脂成形材料，其中，纤维状碳素材料的平均纤维长度在与树脂混炼后的阶段为10～250μm。

14.根据权利要求1-13中任一项所述的树脂成形材料，其中，进一步含有润滑性物质。

15.根据权利要求14所述的树脂成形材料，其中，润滑性物质为从聚乙烯树脂、尼龙树脂、氟树脂和聚丙烯系树脂中选出的至少一种树脂。

16.根据权利要求15所述的树脂成形材料，其中，润滑性物质为氟树脂。

17.根据权利要求16所述的树脂成形材料，其中，氟树脂为聚四氟乙烯。

18.根据权利要求14-17中任一项所述的树脂成形材料，其中，润滑性物质的平均粒径为2～110μm。

19.根据权利要求14-18中任一项所述的树脂成形材料，其中，润滑性物质的含量相对于100质量份的树脂为0.2～35质量份。