JP2001187829A

JP2001187829A - タングステン含有複合材料及びその製造方法

Info

Publication number: JP2001187829A
Application number: JP36936899A
Authority: JP
Inventors: Masaharu Nakagome; 雅晴中込; Shinji Arai; 慎二荒井
Original assignee: Fujix Corp
Current assignee: Fujix Corp
Priority date: 1999-10-18
Filing date: 1999-12-27
Publication date: 2001-07-10

Abstract

(57)【要約】【課題】タングステン粉末に簡易な方法で形状を付与
したタングステン含有複合材料を提供する。【解決手段】未加硫ゴムとタングステン粉末とを含
み、前記未加硫ゴムを介して前記タングステン粉末に形
状が付与される。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は、タングステン粉末
を含んでなるタングステン含有複合材料及びその製造方
法等に関するものである。

【０００２】

【従来の技術】タングステン（Ｗ）は、一般に、粉末の
状態で供給され、必要に応じて、圧縮して棒状にし、更
にこれを３，０００−３，２００℃に加熱焼結させて棒
状金属とした後に、例えば、フィラメント等の製品の材
料として用いられている。このため、供給量が少ないこ
とによるタングステン粉末自体の高コストに加え、焼結
等の加工コストもかかるので、タングステン粉末を原料
とする製品は、コスト高とならざるを得なかった。

【０００３】この場合、タングステン粉末に簡易な方法
で形状を付与することができれば、少なくとも、加工コ
ストを低減せしめることができ、タングステン粉末を原
料とする製品のコストダウンに貢献することができる。

【０００４】関連する従来技術として、特開平３−２１
５５６３号公報および特開平３−２１５５６６号公報に
示されているように、熱可塑性樹脂にタングステン粉末
を高充填した射出成形材料が提案されている。

【０００５】

【発明が解決しようとする課題】しかし、前記従来技術
においては、タングステン粉末の比重が大きいので、熱
可塑性樹脂の流動性が大きい場合には、前記タングステ
ン粉末が前記熱可塑性樹脂の下部に偏在する傾向が大き
く、タングステン粉末の分布が不均一になり易い等の不
都合がある。

【０００６】本発明は、こうした事情に鑑みてなされた
もので、タングステン粉末に簡易な方法で形状を付与し
たタングステン含有複合材料であって、タングステン粉
末の分布が均一なタングステン含有複合材料、およびそ
の製造方法等を提供しようとするものである。

【０００７】

【課題を解決するための手段】前記課題を解決するた
め、本発明に係るタングステン含有複合材料は、未加硫
ゴムとタングステン粉末とを含み、前記未加硫ゴムを介
して前記タングステン粉末に形状が付与されてなるもの
である（請求項１）。ここで、「未加硫ゴム」とは、天
然ゴムであると合成ゴムであるとを問わず、未だ架橋反
応を経ていない状態のゴムを広く含む概念である。

【０００８】本発明によれば、前記未加硫ゴムを介して
前記タングステン粉末に形状が付与されるので、例え
ば、従来の焼結処理等に比べて簡単かつ安価に、前記タ
ングステン粉末に形状を付与することができる。しか
も、未加硫ゴムは、軟らかくて粘り強い性質を有するの
で、比重の大きいタングステン粉末を均一に含有するこ
とができる。

【０００９】本発明の他の形態のタングステン含有複合
材料は、未加硫ゴムとタングステン粉末とを混練せしめ
たものである（請求項２）。ここで、「混練」とは、単
に混ぜ合わせるだけではなく、例えば、適度の圧力を加
えて互いに練り合わせることを言う。

【００１０】前記各タングステン含有複合材料におい
て、前記未加硫ゴムと前記タングステン粉末の混合割合
は、タングステン含有複合材料に要求される性質に鑑み
て適宜に決定することができる。例えば、前記タングス
テン粉末の混合割合を大きくすればするほど、比重の大
きなタングステン含有複合材料を得ることができる。し
かし、その結果、前記未加硫ゴムの混合割合が小さくな
り過ぎると、前記タングステン粉末の粒径によっては、
前記タングステン粉末に確実に形状を付与することがで
きなくなる。そこで、高比重のタングステン複合材料を
得たい場合には、これらの点を考慮して、前記未加硫ゴ
ムと前記タングステン粉末の混合割合を決定するのが望
ましい。

【００１１】本発明の他の形態のタングステン含有複合
材料は、未加硫ゴムと、該未加硫ゴムに所定の特性を付
与するために添加される添加剤と、タングステン粉末
と、を含み、前記未加硫ゴムを介して前記タングステン
粉末に形状が付与されてなるものである（請求項３）。

【００１２】本発明の更に他の形態のタングステン含有
複合材料は、未加硫ゴムと、該未加硫ゴムに所定の特性
を付与するために添加される添加剤と、タングステン粉
末と、を、混練せしめたものである（請求項４）。ここ
における「混練」の意味は、前記と同様である。

【００１３】前記各タングステン含有複合材料におい
て、前記添加剤の種類は、タングステン含有複合材料に
要求される性質に鑑みて、適宜に決定することができ
る。同様に、前記未加硫ゴムと、前記添加剤と、前記タ
ングステン粉末と、の配合割合は、タングステン含有複
合材料に要求される性質に鑑みて適宜に決定することが
できる。

【００１４】前記各タングステン含有複合材料におい
て、その比重が鉛の比重とほぼ同等か、あるいはそれ以
上の大きさとなるように前記タングステン粉末の投入量
を決定することもできる（請求項５）。このようにすれ
ば、有害性が指摘されている鉛に代えて、高比重性が要
求される様々な製品の原材料として広く使用することが
できる。

【００１５】例えば、前記未加硫ゴムと前記添加剤との
合計重量と、前記タングステン粉末の重量と、の比率
を、１：１０とせしめれば、鉛とほぼ同等の大きさの比
重を有するタングステン含有複合材料を得ることができ
る（請求項６）。

【００１６】また、ニッケル、銅、亜鉛およびビスマス
の中から選択された少なくとも一種類の金属粉末を含
み、その比重が鉛の比重と同等の大きさとなるように前
記選択金属粉末と前記タングステン粉末の投入量を決定
することもできる（請求項７）。このようにすれば、比
較的比重が大きく原料費も比較的安い、ニッケル、銅ま
たは亜鉛の使用で、タングステン粉末の使用量を減らす
ことができるので、コスト低減に一層貢献することがで
きる。

【００１７】本発明に係るタングステン含有複合材料の
製造方法は、未加硫ゴムにタングステン粉末を加えて混
練する工程を備えたものである（請求項８）。

【００１８】本発明の他の形態のタングステン含有複合
材料の製造方法は、未加硫ゴムにタングステン粉末と所
定の特性を付与するための添加剤とを加えて混練する工
程を備えたものである（請求項９）。

【００１９】また、本発明に係る未加硫ゴムの使用方法
は、未加硫ゴムをタングステン粉末に形状を付与するた
めの成形材として用いることである（請求項１０）。タ
ングステン粉末は比重が大きいので、例えば溶融された
合成樹脂等の他の物質と混合すると、混合物の下部に偏
在する傾向があるが、軟らかくて粘り強い未加硫ゴムに
練り込むことで、該未加硫ゴム中に均一に分布せしめる
ことができる。従来の焼結等の加工方法に比べて安価で
あることは言うまでもない。

【００２０】本発明に係るタングステン含有製品は、請
求項１乃至７のいずれかに記載のタングステン含有複合
材料を含んでなるものである（請求項１１）。

【００２１】前記タングステン含有製品を製造する場合
には、最終製品の用途や機能に応じた特性を有する加硫
ゴム（架橋反応を経た状態の前記タングステン含有複合
材料）を適宜選択して用いれば良い。加硫ゴムの特性と
しては、一般に、例えば、機械的性質として、引張強さ
・引張伸び、耐摩耗性、非破壊特性、耐久性等があり、
物理的性質として、耐寒性、ガス透過性、接着性・粘着
性・シーリング性、防音性・吸音性等があり、化学的性
質として、耐熱性、耐油性、耐候性、耐老化性、耐水
性、耐化学薬品性、耐オゾン性、耐放射線性等がある。

【００２２】本発明に係るタングステン含有製品として
は、例えば、請求項１乃至７のいずれかに記載のタング
ステン含有複合材料を含んでなるホイールバランサーで
あって、ホイールバランサーとして必要な耐候性を備え
たホイールバランサーを挙げることができる（請求項１
２）。このようにすれば、比重が大きいタングステンの
特性が生かされ、小さなホイールバランサーで大きなバ
ランス保持効果が奏されるので、取り付け後の見た目も
良く、好適である。また、従来の、有害性が指摘されて
いる鉛に代えて使用することにより、環境への悪影響も
ない等の効果がある。

【００２３】前記ホイールバランサーにおいて、ホイー
ルの湾曲形状に適合するように変形せしめるための切欠
部または切り目を有するものとせしめれば（請求項１
３）、前記ホイールへの取り付けが容易であるほか、取
り付け後に離脱する等の問題もなく、好適である。

【００２４】また、本発明に係る製品としては、例え
ば、前記タングステン含有複合材料を含む放射線遮蔽体
を挙げることもできる（請求項１４）。このようにすれ
ば、放射線遮蔽効を有するタングステンの特性が生かさ
れるほか、放射線遮蔽体の成形も安価かつ容易にできる
ので、好適である。

【００２５】

【発明の実施の形態】以下、添付図面中の図１を参照し
て、本発明の好適な一実施の形態を説明する。図１は、
本実施の形態に係るタングステン含有複合材料の製造工
程図である。

【００２６】まず、原料として、未加硫ゴムを準備す
る。準備する未加硫ゴムは、天然ゴムでも合成ゴムでも
良く、また、ゴムの加工工程において、素練り前の状態
の原料ゴムでも、該原料ゴムを素練りした状態の可塑化
ゴムでも、該可塑化ゴムを混練した状態の配合ゴムで
も、該配合ゴムを成形した状態の成形ゴムでも良い。す
なわち、架橋反応を経る前の状態のゴムであればよい。
本実施の形態では、前記未加硫ゴムとして、ゴム加工工
程の最初の状態のゴム、すなわち、素練り前の状態の前
記原料ゴムを用いている。

【００２７】本実施の形態に係るタングステン含有複合
材料を製造するには、前記原料ゴムを素練りして、可塑
化ゴムを形成する。そして、該可塑化ゴムに、所定の特
性を付与するための添加剤と、タングステン粉末と、を
添加する。この場合、前記原料ゴムは、前記タングステ
ン粉末に形状を付与するための成形材として作用する。

【００２８】前記添加剤の種類は、得るべきタングステ
ン含有複合材料またはタングステン含有製品に要求され
る特性に応じて適宜に決定すればよい。前記添加剤とし
ては、例えば、カーボンブラック等の補強性充てん剤や
加硫剤のほか、加硫促進剤、加硫促進助剤、軟化剤、酸
化防止剤、オゾン劣化防止剤等が挙げられる。

【００２９】また、前記添加剤と前記タングステン粉末
の添加量も、得るべきタングステン含有複合材料または
タングステン含有製品に要求される特性に応じて適宜に
決定すればよい。例えば、得られたタングステン含有複
合材料を、鉛の高比重性に着目した製品の材料として、
鉛の代わりに用いる場合には、前記タングステン含有複
合材料の比重が鉛の比重とほぼ同等か、あるいはそれ以
上となるように、未加硫ゴムとしての前記原料ゴム、前
記添加剤および前記タングステン粉末の添加量を決定す
る。実験によれば、前記原料ゴムと前記添加剤との混合
物と、前記タングステン粉末と、の混合重量比を、１：
１０程度にしたところ、鉛とほぼ同等の比重を有するタ
ングステン含有複合材料を得ることができた。

【００３０】前記可塑化ゴムと、前記添加剤と、前記タ
ングステン粉末は、互いに混練されて、タングステン含
有複合材料としてのタングステン含有配合ゴムとなる。
具体的には、例えば、ロールやバンバリー等の混練機を
用いて、回転速度の互いに異なる金属ロール間の狭い隙
間を、圧力をかけながら強制的に通過せしめて混練す
る。この混練工程で、前記タングステン粉末は、前記可
塑化ゴム中に、前記添加剤とともに練り込まれる。ここ
で、前記可塑化ゴム（未加硫ゴム）は軟らかくて粘り強
い性質を有するので、比重の大きいタングステン粉末と
いえども、前記可塑化ゴム中に偏在することはなく、前
記添加剤とともに均一に分布せしめられる。

【００３１】なお、前記可塑化ゴムに対して前記添加剤
と前記タングステン粉末とを同時に添加して混練するこ
とに代えて、最初に前記可塑化ゴムに前記添加剤のみを
添加して混練し、こうしてできた配合ゴムに対して前記
タングステン粉末を添加して再度混練して、前記タング
ステン含有配合ゴムを生成するようにしてもよい。

【００３２】次に、タングステン含有複合材料としての
前記タングステン含有配合ゴムは、例えば、シート状に
押し出された後に、金型で打ち抜いたり裁断したりし
て、所定の大きさにカットされ、成形型に入れられて、
加熱しながら押圧されて所定の形状に成形され、タング
ステン含有成形ゴムとなる。この加熱工程の初期には、
前記成形型による成形（成形工程）が行われ、その後、
加熱の継続により、前記添加剤中の加硫剤が作用して架
橋反応が起こり、前記タングステン含有成形ゴムは、タ
ングステン含有加硫ゴムへと変化する。そこで、該タン
グステン含有加硫ゴムを材料として用いて、目標とする
種種のタングステン含有製品を製造すればよい。

【００３３】該タングステン含有製品としては、例え
ば、タングステンの高比重性を利用した製品としてのホ
イールバランサーや、同じくタングステンの高比重性を
利用した製品としての釣りの錘や、タングステンの放射
線遮蔽効果を利用した製品としての放射線遮蔽体等が挙
げられる。いずれの製品の場合も、タングステン自体の
特性が生かされるとともに、タングステン粉末に安価か
つ容易に形状を付与することができるので、タングステ
ン含有製品を安価かつ容易に製造できる利点がある。

【００３４】なお、前記タングステン含有製品として、
タングステンの比重が大きいことを利用した高比重製品
を製造する場合には、タングステン粉末のみの使用に代
えて、例えば、ニッケル、銅、亜鉛およびビスマスの中
から選択された少なくとも一種類の金属粉末をも使用
し、その比重が鉛の比重とほぼ同等の大きさとなるよう
に前記選択金属粉末と前記タングステン粉末の投入量を
決定することもできる。このようにすれば、比較的比重
が大きく原料費も比較的安い、ニッケル、銅または亜鉛
の使用で、タングステン粉末の使用量を減らすことがで
きるので、原料費の面からもコスト低減に一層貢献する
ことができる。

【００３５】

【実施例】次に、本発明の好適な一実施例を説明する。

【００３６】本実施例は、本発明に係るタングステン含
有複合材料を用いて、自動車の車輪のリムに固着して使
用されるホイールバランサー１０（図２参照）を製造す
る例である。

【００３７】まず、原料としての未加硫ゴムを準備す
る。本実施例では、架橋反応を経て加硫ゴムとなった状
態において、ホイールバランサーに要求される良好な耐
候性および接着性を発揮するゴムとして、例えば、クロ
ロプレンゴム（ＣＲ）を準備する。そして、クロロプレ
ンゴム１００ｇを素練りして可塑化ゴムを形成し、該可
塑化ゴム１００ｇに対して、添加剤として、老化防止剤
２ｇ、酸化防止剤４ｇ、加硫剤０．８ｇ、加硫促進剤
０．５ｇ、加硫促進助剤３０ｇ、補強性充てん剤２０ｇ
をそれぞれ添加し、これらを混練して、配合ゴム１５
７．３ｇを生成する。こうしてできた配合ゴムの比重
は、約１．７６となる。

【００３８】次に、前記配合ゴム５０ｇに対して、タン
グステン粉末５００ｇを加え、例えば、ロールを用いて
混練する。その結果、前記配合ゴムに前記タングステン
粉末が均一に混入し、タングステン含有配合ゴムが生成
される。該タングステン含有配合ゴムを適当な大きさに
カットし、ホイールバランサーの成形型に入れて、押圧
しがら加熱する。その結果、前記タングステン含有配合
ゴムにホイールバランサーとしての形状が付与され、加
熱の継続により架橋反応が起こって、前記成形型内で、
タングステン含有製品としてのホイールバランサー１０
が形成される。該ホイールバランサー１０の比重は、鉛
とほぼ同等の１０乃至１１程度となる。

【００３９】前記ホイールバランサー１０は、例えば、
図２に示すように、幅（Ｗ）１６ｍｍ、長さ（Ｌ）２６
ｍｍ、厚さ（Ｔ）２．５ｍｍ程度の薄板状のものであ
り、その長さ方向中央部に、その全幅に渡ってその幅方
向に延びる薄肉部として、例えば、断面Ｖ字状や断面Ｕ
字状等の切欠部１１を有している。前記成形型は、こう
した成形品の外周形状に対応したキャビティーを有す
る。

【００４０】なお、前記切欠部１１は、薄板長方形状の
キャビティーを有する成形型から成形品を離型した後
に、適当なカッターを使用して事後的に形成してもよ
い。

【００４１】前記切欠部１１は、ホイールへの取り付け
時に、その湾曲形状に適合するように前記ホイールバラ
ンサー１０を容易に変形せしめるためのものである。前
記切欠部１１を設けると、前記ホイールへの取り付けが
容易であるほか、取り付け後に離脱する等の問題もな
く、好適である。

【００４２】前記薄肉部としては、前記切欠部１１に代
えて、単に切り目を入れるだけでもよいが、前記切欠部
を形成しておけば、前記ホイールバランサー１０を表裏
いずれの方向へも容易に撓ませることができるので、前
記ホイールへの取り付けを前記ホイースバランサー１０
の表裏いずれの側からも行うことができて、一層好適で
ある。

【００４３】前記ホイールバランサー１０は、その長さ
方向を前記ホイールの周方向に一致させて、例えば、両
面テープ等の適当な接着手段を用いて、前記ホイールの
所定の位置に固着せしめられる。

【００４４】前記ホイールバランサー１０は、鉛とほぼ
同等の比重を有するので、小さな体積でバランサーとし
ての作用を十分に奏することができる。このため、ホイ
ールバランサー取り付け後のホイールの外観がよく、フ
ァッション性に優れた自動車のホイールを得ることがで
きる。また、材料として鉛を用いる場合に比べて、環境
への害もなく、一層好適である。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の一実施の形態に係るタングステン含有
複合材料の製造工程図である。

【図２】本発明の一実施例に係るタングステン含有製品
としてのホイールバランサーの斜視図である。

【符号の説明】

１０ホイールバランサー（タングステン含有製品）１１切欠部（薄肉部）

Claims

【特許請求の範囲】

【請求項１】未加硫ゴムとタングステン粉末とを含
み、前記未加硫ゴムを介して前記タングステン粉末に形
状が付与されてなる、タングステン含有複合材料。
【請求項２】未加硫ゴムとタングステン粉末とを混練
せしめてなる、タングステン含有複合材料。
【請求項３】未加硫ゴムと、該未加硫ゴムに所定の特
性を付与するために添加される添加剤と、タングステン
粉末と、を含み、前記未加硫ゴムを介して前記タングス
テン粉末に形状が付与されてなる、タングステン含有複
合材料。
【請求項４】未加硫ゴムと、該未加硫ゴムに所定の特
性を付与するために添加される添加剤と、タングステン
粉末と、を、混練せしめてなる、タングステン含有複合
材料。
【請求項５】その比重が鉛の比重とほぼ同等か、ある
いはそれ以上の大きさとなるように前記タングステン粉
末の投入量を決定してなる、請求項１乃至４のいずれか
一項に記載のタングステン含有複合材料。
【請求項６】前記未加硫ゴムと前記添加剤との合計重
量と、前記タングステン粉末の重量と、の比率を、１：
１０とせしめてなる、請求項３または４に記載のタング
ステン含有複合材料
【請求項７】ニッケル、銅、亜鉛およびビスマスの中
から選択された少なくとも一種類の金属粉末を含み、そ
の比重が鉛の比重とほぼ同等の大きさとなるように前記
選択金属粉末と前記タングステン粉末の投入量を決定し
てなる、請求項１乃至５のいずれか一項に記載のタング
ステン含有複合材料。
【請求項８】未加硫ゴムにタングステン粉末を加えて
混練する工程を備えてなる、タングステン含有複合材料
の製造方法。
【請求項９】未加硫ゴムにタングステン粉末と所定の
特性を付与するための添加剤とを加えて混練する工程を
備えてなる、タングステン含有複合材料の製造方法。
【請求項１０】未加硫ゴムをタングステン粉末に形状
を付与するための成形材として用いてなる、未加硫ゴム
の使用方法。
【請求項１１】請求項１乃至７のいずれか一項に記載
のタングステン含有複合材料を含んでなる、タングステ
ン含有製品。
【請求項１２】請求項１乃至７のいずれか一項に記載
のタングステン含有複合材料を含んでなるホイールバラ
ンサーであって、ホイールバランサーとして必要な耐候
性を備えてなる、ホイールバランサー。
【請求項１３】ホイールの湾曲形状に適合するように
変形せしめるための薄肉部を有する、請求項１２に記載
のホールバランサー。
【請求項１４】請求項１乃至７のいずれか一項に記載
のタングステン含有複合材料を含んでなる、放射線遮蔽
体。