CN102173410A - 成膜用品和成膜方法以及脱模剂 - Google Patents

Abstract

本发明提供一种在形成以富勒烯类为主要成分的膜时使用的成膜用品。认为以富勒烯类为主要成分的膜可以作为脱模剂、润滑剂、以及着色剂、笔记用品、化妆品、修补材料使用。本发明的成膜用品包含以富勒烯类为主要成分的成型体。在优选的实施方式中，形状为棒状，用于形成脱模用膜或润滑用膜。

Description

成膜用品和成膜方法以及脱模剂

本申请是申请日为2005年8月4日、申请号为200580031912.4、发明名称为“成膜用品和成膜方法以及脱模剂”的申请的分案申请。

技术领域

本发明涉及成膜用品和成膜方法以及脱模剂，详细地说，涉及在形成以富勒烯类为主要成分的膜时使用的成膜用品和成膜方法以及含有富勒烯类的脱模剂。

背景技术

富勒烯是仅由碳形成的分子性结晶，1个分子为1nm左右的球状或橄榄球状，并可以期待其润滑功能。

但是，以往，作为富勒烯类的膜的形成方法，已知真空蒸镀法，但这些方法由于需要真空仪器，因此，不能说是简便的方法。另外，旋涂法虽然是比较简便的方法，但对于富勒烯类来说，由于不存在适当的溶剂，因此在现阶段难以适合。

因此，富勒烯虽然可以期待润滑功能，但由于不容易形成膜，因此，目前还不能以工业的规模使用。

但是，通过铅笔描绘的线条是在纸面上涂搽铅笔的芯而形成的，虽然是线状，但在广义上可以认为是芯材料的膜。并且，以往，在使用无机填料的高温热处理型铅笔芯中，提出了添加富勒烯类而形成的焙烧铅笔芯(例如，参照专利文献1)。

上述的提案是基于通过添加富勒烯类可以提高焙烧铅笔芯的平滑程度这样的发现而提出的，富勒烯类的添加量为焙烧铅笔芯总量的0.1重量％以下，因此，实际上不能称之为富勒烯类的膜。

专利文献1：特许第3373302号公报

发明内容

发明要解决的问题

本发明是鉴于以上的实际情况而进行的，其目的在于，提供一种在形成以富勒烯类为主要成分的膜时使用的成膜用品和成膜方法。另外，本发明的另一目的在于提供一种新型的脱模剂。

解决问题的方法

本发明人等反复深入研究的结果，得到以下发现。即，富勒烯类可以以其自身容易地成型，并且，得到的成型体涂搽在物体的表面形成膜时，具有充分的强度。另外，富勒烯类具有优异的脱模性能。本发明是基于这些发现而完成的，其要点如下。

即，本发明的第1要点在于，一种成膜用品，其特征在于，该成膜用品包含以富勒烯类为主要成分的成型体，本发明的第2要点在于，一种成膜方法，其特征在于，在物体表面上涂搽上述成膜用品。本发明的第3要点在于，一种脱模剂，其特征在于，含有富勒烯类。

发明的效果

按照本发明，提供可以考虑作为脱模剂、润滑剂、以及着色剂、笔记用品、化妆品、修补材料应用的在形成以富勒烯类为主要成分的膜时使用的成膜用品。另外，按照本发明，提供一种新型的脱模剂。

附图说明

[图1]实施例3中形成的涂膜表面的代替附图使用的电子显微镜照片。

[图2]比较例2中形成的涂布表面的代替附图使用的电子显微镜照片。

具体实施方式

以下，详细地说明本发明，但本发明并不限定于以下的实施方式，只要是不超出本发明的要点的范围，可以实施各种变更。

首先，对本发明中使用的富勒烯类进行说明。在本发明中，所谓富勒烯类，是指具有富勒烯骨架的物质，也包括富勒烯以外的富勒烯衍生物，特别是从脱模性或润滑性的观点来看，由于体积不大，因此优选富勒烯。但是，富勒烯骨架的一部分被破坏、尺寸大的富勒烯的多聚物不包括在本发明的富勒烯类中。所谓富勒烯，是具有封闭壳层结构的碳簇。富勒烯的碳原子数通常为60～130的偶数。作为富勒烯的具体例子，可以举出，C₆₀、C₇₀、C₇₆、C₇₈、C₈₂、C₈₄、C₉₀、C₉₄、C₉₆、具有比这些更多的碳的高级碳簇等。作为富勒烯的衍生物，包括在富勒烯骨架上具有取代基的物质，以及在富勒烯骨架的内部内包金属、化合物等的物质、与其他金属原子或化合物形成了配位化合物的物质等。富勒烯衍生物所具有的取代基、金属、化合物等，只要不会大幅度地损害本发明的成膜用品的优异效果，则可以是任意的种类，但从脱模性或润滑性的观点来看，优选体积不大者。另外，优选使脱模性或润滑性提高者。在本发明中，作为富勒烯所具有的富勒烯骨架，由于制造容易，并具有接近真球的形状，因此优选C₆₀骨架。另外，使用富勒烯类的混合物时，优选C₆₀骨架的比例为50重量％以上，更加优选C₇₀骨架为30重量％以下。

接着，对本发明的成膜用品进行说明，本发明的成膜用品包含以富勒烯类为主要成分的成型体。

成型体全体中的富勒烯类的含量只要是可以表现出本发明的成膜用品的优异效果，则可以是任意的量，但优选多者，通常调整为30重量％以上，优选50重量％以上，更加优选80重量％以上，特别优选90重量％以上。另外，即使是100重量％，也可以成型。富勒烯类含量过少时，形成的膜中的富勒烯以外的物质的比例高，不能充分发挥润滑性高的富勒烯类的性能。作为富勒烯类以外的成型原料，可以举出，例如，后述的粘合剂等成型助剂。

成型体的形状只要不大幅度损害本发明的成膜用品的优异效果，则可以是任意的形状。可以举出，棒状、球状、圆锥状、棱锥状、以及为了容易保持而具有凹凸的不定形状等各种形状。这些之中，将成膜用品涂搽在物体表面而形成膜时，从即使物体具有凹凸也可有很好地随动的观点来看，优选棒状。棒状成型体截面的形状没有特别的限制，可以举出，例如，圆形、三角形、四角形、六角形等形状。粗细通常为0.1～10mm，长度通常为10～550mm，长径比通常为1～1000。为了提高涂搽成膜用品形成膜时的操作性，并保护周围，可以通过木料、纸、塑料等将例如前端的一部分除去，再进行包覆。另外，例如，还可以将成型体制成芯状，装入到活心铅笔(シヤ一プペンシル)这样的物体中，制成笔具来使用。作为成膜的方法，可以在高速旋转的电动夹具的前端安装本发明的成型体，涂搽在物体表面。

作为成型方法，只要可以得到本发明的成膜用品，则可以是任意的成型方法和条件，可以使用压缩成型、挤出成型、注塑成型等各种成型法。压力通常为0.005～10t/cm²，优选0.1～10t/cm²，加压时间通常为1～5分钟。压力过高或加压时间过长时，富勒烯骨架有可能被破坏，压力过低或加压时间过短时，成型不充分。加压时的气体氛围是富勒烯反应而富勒烯骨架不被破坏的气体氛围，通常在空气氛围下即可。根据需要，可以在成型时加热或抽气。

成型时，为了提高成型性和成型体的稳定性，可以使用成型助剂、粘接材料、润滑材料、填充材料，并将其混合均匀。

作为成型助剂，可以举出，聚乙烯醇、合成蜡、液体石蜡、动物性油脂、合成树脂、石蜡、滑石、蜡、浆糊等。

作为粘合材料，可以举出，硝基纤维素(硝化棉)、乙基纤维素、甲基纤维素、醋酸纤维素、羧基甲纤维素、羟乙基纤维素等纤维素衍生物；聚苯乙烯、聚乙烯、聚丙烯、聚丁烯、聚丁二烯、聚甲基戊烯、聚苯乙烯-丁二烯、聚氯乙烯、聚醋酸乙烯、聚丙烯酸甲酯、聚甲基丙烯酸甲酯、聚偏氯乙烯、聚四氟乙烯、丙烯酸-苯乙烯树脂、丙烯腈-丁二烯-苯乙烯树脂、乙烯-四氟乙烯共聚物、聚乙二醇、聚丙二醇、聚丙烯酰胺、聚丙烯酸、聚乙烯醇、聚乙烯基吡咯烷酮、聚乙烯基醚、马来酸聚合物、聚酯多醇树脂、聚酯多醚树脂、聚对苯二甲酸乙二醇酯、聚对苯二甲酸丁二醇酯等热塑性树脂；酚醛树脂、环氧树脂等热固性树脂；天然橡胶、SBR等合成橡胶等，这些可以同时使用2种以上。

作为润滑剂，可以举出，例如，巴西棕榈蜡、蜜蜡等天然类蜡组；聚乙烯蜡、褐煤蜡、石蜡、十八烷基酮合锌(ジンクステアリルケトン)、微晶蜡等合成类蜡组；硬脂酸、硬脂酸铝、硬脂酸镁、硬脂酸钙等硬脂酸类的各种金属皂等磨损性附加材料。这些可以同时使用2种以上。

作为填充材料，可以举出，例如，滑石、云母、高岭土、粘土、膨润土、N-ε-月桂酰基赖氨酸、N-月桂酰基-β-丙氨酸的各种金属盐、碳酸钙、碳酸镁、硫酸镁、氮化硼、钛酸钾晶须、碳酸钙晶须、二氧化钛晶须、硫酸镁晶须、硫酸钙晶须、硫酸铝晶须等。这些可以同时使用2种以上。

另外，胺类化合物有时会与富勒烯类反应引起聚合化，从而降低富勒烯的润滑性。除上述以外，还可以在成型时使用溶剂。

成型后，需要加热干燥粘合剂或溶剂时，加热干燥的温度可以在富勒烯类反应且不破坏富勒烯骨架的温度下进行。例如，在真空中通常为200℃以下。即，在存在氧的气体氛围下，在高温下进行加热时，富勒烯类有可能氧化。另外，即使在非活性气体氛围下在700℃以上的高温下进行加热时，富勒烯类彼此发生反应，引起聚合化，有时会降低富勒烯类的特性(例如润滑性)。

本发明的成膜用品由成型体构成，因此，与粉末或分散体相比，容易操作。另外，形成膜时的操作是涂搽成膜用品的操作，操作容易。

接着，对本发明的成膜用品的使用方法，即，对本发明的成膜方法进行说明。本发明的成膜方法的特征是，将本发明的成膜用品涂搽在物体表面。因此，所谓用本发明的方法形成的“膜”，可以举出例如保护物体表面的“涂膜”的形态。由于富勒烯类的分子性结晶微小，因此，可以埋平物质表面的微小凹凸。并且，形成的膜具有不易除去(不易擦掉)的特征。另外，由于富勒烯分子内具有5员环，因此反应性高，在200℃以上的高温下，在金属等物体表面或富勒烯彼此进行反应，形成类似无定形碳的膜，变得更加难以剥离，认为这也是提高形成的膜的耐久性的效果。不仅如此，由于富勒烯是仅由碳原子构成的分子，因此，与其他有机物相比，具有在高温下产生的热分解气体非常少的优点。

与此相反，通常，作为脱模材料使用的石墨为层状的结晶，会发生解理，但由于结晶没有塑性变形能力，因此，即使涂搽，也仅仅是附着在物体表面上，不会深入凹凸，没有密合性。另外，由于非常稳定，没有反应性，因此，是非常容易剥离的膜。

由以上所述，可以认为，在模具的表面上形成脱模用膜时，由于成型时的摩擦热等而成为牢固的膜，发挥脱模效果。特别是，加热模具时，或者，通过模具成型的材料在高温下且模具温度为200～500℃左右时，可以得到更高的效果。另外，认为作为固体润滑膜使用时，由于润滑时的摩擦热而形成牢固的膜，因此，可以期待与上述同样的高效果。

作为适用本发明的成膜方法的物体，可以根据成膜用品的使用方法选择各种物品。另外，可以举出，在将金属、塑料、陶瓷成型时的模具表面形成脱模用膜的情况(脱模剂用途)、在与上述同样的材料的滑动表面上形成润滑用膜的情况(固体润滑剂用途)等。

特别是，脱模剂用途适合铁、铜、不锈钢、非铁金属等的粉末冶金；钢、不锈钢、钛等的热轧、温轧、冷轧时的锻造、压延、压制、拉拔等塑性加工；铝、镁、锌合金、铜合金等的模铸、模具铸造、低压铸造等铸造加工；各种塑料的注塑成型、压缩成型等。更为优选在模具温度200～500℃下使用的模铸。另外，在固体润滑剂用途的情况下，即使是单质的富勒烯膜，也具有润滑性能，但可以在形成的润滑用膜的表面进一步涂布润滑油，此时，用本发明的方法形成的以富勒烯类为主要成分的膜可以提高润滑油的润滑性，并且，还可以期待由于捕捉润滑油的自由基而获得劣化防止效果。

另外，由于富勒烯类的厚膜是黑茶色，因此，认为可以利用该颜色，将本发明的成膜用品应用于着色剂、笔记用品、化妆品等中。另外，还可以考虑作为修补材料的用途。

用本发明的方法形成的膜的厚度可以根据其用途适当选择，但通常是从数百nm到数百μm的范围。另外，膜的大小(附着面积)只要能表现出本发明的优异效果，则没有特别的限制，例如，作为脱模剂使用时，优选在与模的整个接触面上均匀地形成。另外，对于模具或润滑滑动部的特定部位，为了防止烧结等，还可以局部地形成。

接着，对本发明的脱模剂进行说明。本发明的脱模剂的特征是，含有富勒烯类。本发明中所说的脱模剂是如下的概念：可以是为了使模具和成型体脱模而使用的脱模剂，包含涂布在模具上的涂模剂。本发明的脱模剂的剂型没有特别的限制，例如，可以是粉剂或液体(水或有机溶剂)的分散体，但从容易简单地涂布在物体表面上等观点来看，优选上述成型体。

粉剂的情况下，可以将粉直接撒在模具上来使用。分散体的情况下，用喷雾器喷洒在模具上，或用刷毛涂布在模具上使用。另外，也可以真空蒸镀在模具表面上形成富勒烯的膜。

实施例

以下，通过实施例更为详细地说明本发明，但本发明只要不超出其主旨，则并不限定于以下实施例。

实施例1：

<成膜用品的制作>

仅使用C₆₀：61重量％、C₇₀：25重量％、除此之外的分子量高的富勒烯：14重量％的富勒烯混合物作为成型原料，不使用成型助剂等。使用加压成型机制作长5mm、宽5mm、高30mm的棒状成型体，作为成膜用品。成型氛围气体为空气，成型温度为常温，成型压力为350kg/cm²，加压时间为3分钟。

<脱模性试验>

使用部分稳定化氧化锆(ZrO₂：97mol％、Y₂O₃：3mol％)的粉末，通过1850kg/cm²的压力的压缩成型，成型为直径1cm、高度1cm的圆柱体。此时，预先在模具表面(合金工具钢SKD11)的整个面上用手涂搽上述成膜用品，多余部分用刮片刮掉，形成均匀的富勒烯膜。取出成型体时，脱模性非常好，没有发生成型体的模具粘连或缺损。顺便提及，不在模具表面形成富勒烯膜时，取出成型体时，成型体粘连在模具一侧，脱模困难。

实施例2：

在实施例1中，除了在脱模性试验时进行氧化铝粉末的成型以外，与实施例1同样地进行。在脱模性试验中，取出成型体时，脱模性非常好，没有发生成型体的模具粘连或缺损。顺便提及，不在模具表面形成富勒烯膜时，取出成型体时，成型体粘连在模具一侧，脱模困难。

比较例1：

在实施例1中，除了制作成膜用品时使用石墨粉末作为成型原料以外，与实施例1同样地进行成型操作，但石墨粉末原料没有成型性，不能得到成型体。顺便提及，即使是在石墨粉末中添加10重量％的作为成型助剂的聚乙烯醇的成型原料，也得到同样的结果。

实施例3：

将通过通常的方法挤出加工而得到的下述组成的直径2mm的芯状成型体插入到芯杆(芯ホルダ一)中，制作成膜用品。并且，通过涂搽，在合金工具钢(SKD)上形成肉眼观察为整个面均匀的涂膜。用电子显微镜照片(倍率1000)观察涂膜的表面时，如图1所示，可知在整个面形成富勒烯的膜。即，在图1中，SDK表面存在的研磨损伤被涂膜覆盖，因此，仅能模糊地观察到。另外，在图1中，左右上部的岛状部分为厚涂了富勒烯的部分，岛状部分以外的区域的色调(tone)不同是因为膜的厚度引起的。

[表1]

(含有富勒烯类的成型体的组成)

成分	比例(重量％)
		混合富勒烯(フロンテイアカ一ボン公司制造)	42
滑石	21
		金属皂	14

天然蜡	7
		硝化棉	16

比较例2：

在实施例3中，除了使用石墨粉末代替混合富勒烯作为原料以外，与实施例3同样地制作成膜用品，形成用肉眼观察为整个面均匀的涂膜。用电子显微镜照片(倍率1000)观察涂膜的表面时，如图2所示，观察到：虽然一部分附着了石墨，但是没有附着的部分也很多。即，在图2中，在纵向形成的多条岛状部分为石墨涂厚了的部分，但除此之外的部分是没有附着石墨的部分。在没有附着石墨的部分可以清楚地观察到SDK表面存在的研磨损伤。未附着石墨的部分的比例约为60％。

另外，本申请基于2004年8月16日提出申请的日本专利申请(特愿2004-236715号)，并引用其全部内容。

Claims (3)

1.一种制品成型方法，该方法包括：利用表面形成有脱模用膜的模具来成型制品，所述脱模用膜含有30重量％以上富勒烯，其中，所述脱模用膜是通过将成膜用品涂抹在上述模具表面而形成的。

2.一种制品成型方法，该方法包括：利用表面形成有脱模用膜的模具来成型制品，所述脱模用膜含有30重量％以上富勒烯，

所述成型方法是模铸成型方法，并且所述模具被加热到200～500℃的温度。

3.一种成膜用材料部件，其包括含有30重量％以上富勒烯的成型体，该成膜用材料部件的形状为棒状，并能够涂抹在物体表面以形成膜。

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