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    固體潤滑劑及滑動元件
    581.
    发明专利
    固體潤滑劑及滑動元件 有权
    固体润滑剂及滑动组件

    公开(公告)号：TWI325889B

    公开(公告)日：2010-06-11

    申请号：TW092132618

    申请日：2003-11-20

    Applicant: 翁令司工業股份有限公司

    Inventor： 山本義昭

    IPC: C10M

    CPC classification number: C10M111/06 ,  C10M169/04 ,  C10M2201/053 ,  C10M2201/085 ,  C10M2205/022 ,  C10M2205/0225 ,  C10M2205/14 ,  C10M2205/143 ,  C10M2205/16 ,  C10M2205/163 ,  C10M2207/126 ,  C10M2207/281 ,  C10M2207/283 ,  C10M2207/289 ,  C10M2213/062 ,  C10M2215/08 ,  C10M2215/0806 ,  C10M2215/2203 ,  C10M2215/221 ,  C10M2215/222 ,  C10M2215/2225 ,  C10N2210/01 ,  C10N2210/02 ,  C10N2230/06 ,  C10N2230/08 ,  C10N2250/08 ,  C10N2250/18 ,  F16C33/201

    Abstract: 由聚乙烯樹脂5~30體積%及烴系蠟20~60體積%與三聚氰胺氰尿酸酯10~60體積%所成，埋設於滑動元件基材滑動面所形成之孔或溝之固體潤滑劑。如此之固體潤滑劑於高負載條件下發揮與含鉛固體潤滑劑同等或同等以上之滑動特性。 【創作特點】 [發明之揭示]
    本發明有鑑於上述實情，提供高負載條件下發揮與含鉛固體潤滑劑同等或同等以上之滑動特性之不含鉛固體潤滑劑為其目的。
    即，本發明之第一要旨為由聚乙烯樹脂5~30體積%及烴系蠟20~60體積%與三聚氰胺氰尿酸酯10~60體積%所成之固體潤滑劑。
    又，本發明之第二要旨為於滑動元件基材滑動面所形成之孔或溝，埋設上述固體潤滑劑所成之滑動元件。
    [用以實施發明之最佳型態]
    以下詳細說明本發明。本發明所使用之聚乙烯樹脂，具有結合材之作用。聚乙烯樹脂可列舉高壓法低密度聚乙烯(HPLD)，直鏈狀低密度聚乙烯(LLDPE)，超低密度聚乙烯(VLDPE)，高密度聚乙烯(HDPE)。
    高壓低密度聚乙烯(HDPE)係依高壓法製造之乙烯均聚合物，除乙基等之短鏈分枝之外含有其他之長鏈分枝，其密度通常為0.910~0.940g/cm 3 。直鏈狀低密度聚乙烯(LLDPE)係依低壓法而製造之乙烯與此外之α-烯烴(丙烯、丁烯-1，4-甲基戊烯，辛烯-1等)之共聚物，其密度通常為0.900~0.940g/cm 3 。其中密度為0.925~0.940g/cm 3 之共聚物稱為中密度聚乙烯(MDPE)。超低密度聚乙烯(LLDPE)係比直鏈狀低密度聚乙烯(LLDPE)更低密度化者。其密度為0.880~0.910g/cm 3 。高密度聚乙烯(HDPE)係依中‧低壓法所製造乙烯單獨聚合物，其密度通常為0.940~0.970g/cm 3 。
    聚乙烯樹脂之配合比例為5~30體積%，理想為10~25體積%，配合比例低於5體積%時，不能充分發揮作為結合材之作用，超過30體積%時，烴系蠟或三聚胺氰尿酸酯之配合比例變少，難於得到良好的滑動特性。
    本發明使用之烴系蠟，具降低摩擦數之作用，所使用之烴系蠟可列舉如石蠟、聚乙烯蠟、微晶蠟等，此等烴系蠟可使用單獨或二種以上混合物。
    烴系蠟之配合比例為20~60體積%，理想為25~45體積%。配合比例低於20體積%時，不能得到所望之低摩擦係數，配合比例超過60體積%時，成形性差，同時成形物之強度下降。
    本發明使用之三聚氰胺氰尿酸酯係三聚氰胺與氰尿酸或異氰尿酸之加成化合物，6環狀構造之三聚氰胺分子與氰尿酸(異氰尿酸)分子由氫結合配列成平面狀，其平面為弱結合力層狀重疊，推測具有如二硫化鉬之劈開性。此三聚氰胺氰尿酸酯係具有提高耐摩耗性、耐負載性，其配合比例為10~60體積%，理想為20~50體積%，配合比例低於10體積%時，不能得到所望之耐摩耗性、耐負載性之效果，配合比例超過60體積%時，會損失滑動特性。
    作為本發明之固體潤滑劑追加成分，亦可加入高級脂肪酸、高級脂肪酸酯、高級脂肪酸醯胺、金屬皂者、磷酸鹽及/或高分子量四氟乙烯樹脂。
    高級脂肪酸可列舉如碳數為12以上之飽和或不飽和脂肪酸。具體的如、月桂酸、肉豆蔻酸、棕櫚酸、硬脂酸、花生酸、山俞酸、蠟酸、褐媒酸、蜂花酸、三甲基環戊烯酸、肉豆蒄腦酸、油酸、反油酸、亞油酸、亞麻酸、花生浸烯酸、鱈油酸、芥酸等。
    高級脂肪酸酯係上述高級脂肪酸與一價或多價醇之酯。一價醇可列舉如辛基醇、月桂基醇、肉豆蒄基醇、棕櫚基醇、硬脂基醇、山俞基醇等，多價醇可列舉如乙二醇、丙二醇、丁二醇、甘油、季戊四醇、山梨糖醇等，高級脂肪酸酯之具體例可列舉如硬脂酸硬脂基酯、硬脂酸季戊四醇酯、硬脂酸單甘油酯、褐煤酸蠟等。
    高級脂肪酸醯胺係上述高級脂肪酸與一價或多價之胺。一價或多價胺如辛基胺、月桂基胺、肉豆蒄基胺、棕櫚基胺、硬脂基胺、甲撐基二胺、乙撐基二胺、六甲撐基二胺等。高級脂肪酸醯胺之具體例可列舉如硬脂酸醯胺、油酸醯胺、芥酸醯胺等。
    此等之高級脂肪酸、高級脂肪酸酯、高級脂肪酸醯胺，同時具有降低摩擦係數及提高成形性之作用，可使用單獨或二種以上混合物。其配合比例通常為1~10體積%，理想為3~10體積%。配合比例低於1體積%時，不能得到所望之提高耐摩擦係數、成形性之效果，配合比例超過10體積%時，會使成形性惡化。
    金屬皂為上述高級脂肪酸與鹼金屬或鹼土金屬之鹽。具體的可列舉如硬脂酸鋰、硬脂酸鈣等，此等之金屬皂同時具有降低摩擦係數及提高熱安定性之作用，其配合比例通常為3~20體積%，理想為5~15體積%。配合比例低於3體積%時，不能得到所望之耐摩擦係數、及熱安定性之提高，配合比例超過20體積%時，成形性會惡化。
    磷酸鹽其本身不顯示潤滑性，有關與對象材料之滑動係發揮於對象材料表面助長其形成潤滑被膜。由此對象材料表面形成常保持良好之潤滑劑被膜，維持良好之滑動特性。磷酸鹽之配合比例，通常為3~15體積%，理想為5~10體積%。配合比例低於3體積%時，不能發揮期望之效果，超過15體積%時，潤滑被膜過量移附於對象材料上，會降低耐摩耗性。
    由上述之高級脂肪酸、高級脂肪酸酯及高級脂肪酸醯胺選擇一種或二種以上與金屬皂及磷酸鹽併用時，其合計量以30體積%以下為理想。合計量超過30體積%時，成形物之強度不充分。
    高分子量四氟乙烯樹脂，主要使用於成型粉體或微粉體，且為由加上剪力之纖維化四氟乙烯樹脂(以下以PTFE略稱)。此高分子量PTFE係以未燒結形態，或於融點以上之溫度燒結後粉碎之形態使用。高分子量PTFE具體的可列舉如日本三井Dupont Flouro Chemical公司製之「TEFLON(商標登記)7-J」、「TEFLON(商標登記)6-J」、「TEFLON(商標登記)6C-J」，日本DAIKIN工業社製「POLYFLON M-12(商品名)」、「POLYFLON F-201(商品名)」等，日本旭硝子公司製「FLUON G163(商品名)」、「FLUON G190(商品名)」、「FLUON CD 076(商品名)」、「FLUON CD 090(商品名)」，日本喜多村公司製之「KT-300M」等。上述以外，更可使用如苯乙烯系、丙烯酸酯系、甲基丙烯酸酯系，丙烯基腈系聚合物變性之PTFE。具體可列舉如日本三菱RAYON公司製「METABLEN A-3000(商品名)」等。
    高分子量PTFE具有提高固體潤滑劑靭性之作用。即，固體潤滑劑進行埋設至滑動元件基材之滑動面所形成之孔或溝之機械加工時，或使用滑動元件時，固體潤滑劑防止欠缺滑動面之效果。其配合比例通常為0.5~10體積%，理想為0.5~5體積%。配合比例低於0.5體積%時，難於得到所期望的效果，超過10體積%時，招致滑動特性及成形性的下降。
    本發明之固體潤滑劑利用漢氏混合機、超級混合機、球磨機、翻轉混合機等的混合機混合上述各成分之所定量，成形混合物而得。成形方法無特別限制，通常採用上述混合物供給擠壓機，以烴系蠟溶融之溫度溶融混煉製作顆粒，此顆粒供給射出成形機，以結合材聚乙烯樹脂之軟化點以上溫度成形之方法。
    本發明之滑動元件係於滑動元件基材形成滑動面之孔或溝，埋設成形之固體潤滑劑所成。該固體潤滑劑使用接著劑固定於孔或溝中。
    如上述所得之固體潤滑劑，高負載條件下發揮含鉛固體潤滑劑同等或同等以上之滑動特性。

    Abstract in simplified Chinese: 由聚乙烯树脂5~30体积%及烃系蜡20~60体积%与三聚氰胺氰尿酸酯10~60体积%所成，埋设于滑动组件基材滑动面所形成之孔或沟之固体润滑剂。如此之固体润滑剂于高负载条件下发挥与含铅固体润滑剂同等或同等以上之滑动特性。 【创作特点】 [发明之揭示] 本发明有鉴于上述实情，提供高负载条件下发挥与含铅固体润滑剂同等或同等以上之滑动特性之不含铅固体润滑剂为其目的。 即，本发明之第一要旨为由聚乙烯树脂5~30体积%及烃系蜡20~60体积%与三聚氰胺氰尿酸酯10~60体积%所成之固体润滑剂。 又，本发明之第二要旨为于滑动组件基材滑动面所形成之孔或沟，埋设上述固体润滑剂所成之滑动组件。 [用以实施发明之最佳型态] 以下详细说明本发明。本发明所使用之聚乙烯树脂，具有结合材之作用。聚乙烯树脂可枚举高压法低密度聚乙烯(HPLD)，直链状低密度聚乙烯(LLDPE)，超低密度聚乙烯(VLDPE)，高密度聚乙烯(HDPE)。 高压低密度聚乙烯(HDPE)系依高压法制造之乙烯均聚合物，除乙基等之短链分枝之外含有其他之长链分枝，其密度通常为0.910~0.940g/cm 3 。直链状低密度聚乙烯(LLDPE)系依低压法而制造之乙烯与此外之α-烯烃(丙烯、丁烯-1，4-甲基戊烯，辛烯-1等)之共聚物，其密度通常为0.900~0.940g/cm 3 。其中密度为0.925~0.940g/cm 3 之共聚物称为中密度聚乙烯(MDPE)。超低密度聚乙烯(LLDPE)系比直链状低密度聚乙烯(LLDPE)更低密度化者。其密度为0.880~0.910g/cm 3 。高密度聚乙烯(HDPE)系依中‧低压法所制造乙烯单独聚合物，其密度通常为0.940~0.970g/cm 3 。 聚乙烯树脂之配合比例为5~30体积%，理想为10~25体积%，配合比例低于5体积%时，不能充分发挥作为结合材之作用，超过30体积%时，烃系蜡或三聚胺氰尿酸酯之配合比例变少，难于得到良好的滑动特性。 本发明使用之烃系蜡，具降低摩擦数之作用，所使用之烃系蜡可枚举如石蜡、聚乙烯蜡、微晶蜡等，此等烃系蜡可使用单独或二种以上混合物。 烃系蜡之配合比例为20~60体积%，理想为25~45体积%。配合比例低于20体积%时，不能得到所望之低摩擦系数，配合比例超过60体积%时，成形性差，同时成形物之强度下降。 本发明使用之三聚氰胺氰尿酸酯系三聚氰胺与氰尿酸或异氰尿酸之加成化合物，6环状构造之三聚氰胺分子与氰尿酸(异氰尿酸)分子由氢结合配列成平面状，其平面为弱结合力层状重叠，推测具有如二硫化钼之噼开性。此三聚氰胺氰尿酸酯系具有提高耐摩耗性、耐负载性，其配合比例为10~60体积%，理想为20~50体积%，配合比例低于10体积%时，不能得到所望之耐摩耗性、耐负载性之效果，配合比例超过60体积%时，会损失滑动特性。 作为本发明之固体润滑剂追加成分，亦可加入高级脂肪酸、高级脂肪酸酯、高级脂肪酸酰胺、金属皂者、磷酸盐及/或高分子量四氟乙烯树脂。 高级脂肪酸可枚举如碳数为12以上之饱和或不饱和脂肪酸。具体的如、月桂酸、肉豆蔻酸、棕榈酸、硬脂酸、花生酸、山俞酸、蜡酸、褐媒酸、蜂花酸、三甲基环戊烯酸、肉豆蒄脑酸、油酸、反油酸、亚油酸、亚麻酸、花生浸烯酸、鳕油酸、芥酸等。 高级脂肪酸酯系上述高级脂肪酸与一价或多价醇之酯。一价醇可枚举如辛基醇、月桂基醇、肉豆蒄基醇、棕榈基醇、硬脂基醇、山俞基醇等，多价醇可枚举如乙二醇、丙二醇、丁二醇、甘油、季戊四醇、山梨糖醇等，高级脂肪酸酯之具体例可枚举如硬脂酸硬脂基酯、硬脂酸季戊四醇酯、硬脂酸单甘油酯、褐煤酸蜡等。 高级脂肪酸酰胺系上述高级脂肪酸与一价或多价之胺。一价或多价胺如辛基胺、月桂基胺、肉豆蒄基胺、棕榈基胺、硬脂基胺、甲撑基二胺、乙撑基二胺、六甲撑基二胺等。高级脂肪酸酰胺之具体例可枚举如硬脂酸酰胺、油酸酰胺、芥酸酰胺等。 此等之高级脂肪酸、高级脂肪酸酯、高级脂肪酸酰胺，同时具有降低摩擦系数及提高成形性之作用，可使用单独或二种以上混合物。其配合比例通常为1~10体积%，理想为3~10体积%。配合比例低于1体积%时，不能得到所望之提高耐摩擦系数、成形性之效果，配合比例超过10体积%时，会使成形性恶化。 金属皂为上述高级脂肪酸与碱金属或碱土金属之盐。具体的可枚举如硬脂酸锂、硬脂酸钙等，此等之金属皂同时具有降低摩擦系数及提高热安定性之作用，其配合比例通常为3~20体积%，理想为5~15体积%。配合比例低于3体积%时，不能得到所望之耐摩擦系数、及热安定性之提高，配合比例超过20体积%时，成形性会恶化。 磷酸盐其本身不显示润滑性，有关与对象材料之滑动系发挥于对象材料表面助长其形成润滑被膜。由此对象材料表面形成常保持良好之润滑剂被膜，维持良好之滑动特性。磷酸盐之配合比例，通常为3~15体积%，理想为5~10体积%。配合比例低于3体积%时，不能发挥期望之效果，超过15体积%时，润滑被膜过量移附于对象材料上，会降低耐摩耗性。 由上述之高级脂肪酸、高级脂肪酸酯及高级脂肪酸酰胺选择一种或二种以上与金属皂及磷酸盐并用时，其合计量以30体积%以下为理想。合计量超过30体积%时，成形物之强度不充分。 高分子量四氟乙烯树脂，主要使用于成型粉体或微粉体，且为由加上剪力之纤维化四氟乙烯树脂(以下以PTFE略称)。此高分子量PTFE系以未烧结形态，或于融点以上之温度烧结后粉碎之形态使用。高分子量PTFE具体的可枚举如日本三井Dupont Flouro Chemical公司制之“TEFLON(商标登记)7-J”、“TEFLON(商标登记)6-J”、“TEFLON(商标登记)6C-J”，日本DAIKIN工业社制“POLYFLON M-12(商品名)”、“POLYFLON F-201(商品名)”等，日本旭硝子公司制“FLUON G163(商品名)”、“FLUON G190(商品名)”、“FLUON CD 076(商品名)”、“FLUON CD 090(商品名)”，日本喜多村公司制之“KT-300M”等。上述以外，更可使用如苯乙烯系、丙烯酸酯系、甲基丙烯酸酯系，丙烯基腈系聚合物变性之PTFE。具体可枚举如日本三菱RAYON公司制“METABLEN A-3000(商品名)”等。 高分子量PTFE具有提高固体润滑剂韧性之作用。即，固体润滑剂进行埋设至滑动组件基材之滑动面所形成之孔或沟之机械加工时，或使用滑动组件时，固体润滑剂防止欠缺滑动面之效果。其配合比例通常为0.5~10体积%，理想为0.5~5体积%。配合比例低于0.5体积%时，难于得到所期望的效果，超过10体积%时，招致滑动特性及成形性的下降。 本发明之固体润滑剂利用汉氏混合机、超级混合机、球磨机、翻转混合机等的混合机混合上述各成分之所定量，成形混合物而得。成形方法无特别限制，通常采用上述混合物供给挤压机，以烃系蜡溶融之温度溶融混炼制作颗粒，此颗粒供给射出成形机，以结合材聚乙烯树脂之软化点以上温度成形之方法。 本发明之滑动组件系于滑动组件基材形成滑动面之孔或沟，埋设成形之固体润滑剂所成。该固体润滑剂使用接着剂固定于孔或沟中。 如上述所得之固体润滑剂，高负载条件下发挥含铅固体润滑剂同等或同等以上之滑动特性。

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