JP4660233B2 - 円盤状化合物を用いた表面処理法、表面処理用(潤滑)組成物及び表面処理された物品 - Google Patents
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Description
[1] 被処理物の表面の少なくとも一部を、円盤状化合物を少なくとも一種を含む組成物で覆い、該組成物に温度変化を与えることを含む表面処理法。
[2] 温度T1℃の前記組成物を温度T2℃(但しT1<T2)に加熱して温度変化を与える[1]の方法。
[3] 温度を段階的に上昇させて、前記組成物に温度変化を与える[1]又は[2]の方法。
[4] 前記組成物に温度変化を与えるのと同時に又は温度変化を与えるのと前後して、せん断を与える[1]〜[3]のいずれかの方法。
[5] 前記円盤状化合物の少なくとも一種が、下記一般式(1)で表される化合物である[1]〜[4]のいずれかの方法。
[7] 上記一般式(1)が下記一般式(2)で表される[5]又は[6]の方法。
[10] 円盤状化合物の少なくとも一種を含有し、[1]〜[8]のいずれかの表面処理方法に用いられる組成物。
[11] 潤滑剤又は離型剤である[10]の組成物。
[12] [1]〜[9]のいずれかの方法により表面処理された物品。
[13] [10]又は[11]に記載の組成物に温度変化を与えてなる層を少なくとも表面の一部に有する物品。
本発明は、被処理物の表面を円盤状化合物少なくとも一種を含む組成物で覆い、該組成物に温度変化を与えることを含む表面処理法に関する。まず、本発明の表面処理法に用いられる組成物について説明する。
本発明の表面処理法に用いられる組成物は、少なくとも一種の円盤状化合物を含有する。前記円盤状化合物は、物品等の表面に塗布された後、温度変化を与えられることによって、物品等の表面に所定の性能を付与する、又は物品の表面の所定の性能を改善するのに寄与する。特に、摩擦が生じる摺動部を覆い、その後、温度変化を与えて本発明の表面処理を施すと、摺動部は低摩擦性を長期的に維持する。
まず、以下の1)〜5)の方法により、円盤状の部分構造の原形となる水素置換体についての分子の大きさを求める。
1) 対象となる分子につき、できる限り平面に近い、好ましくは平面分子構造を構築する。この場合、結合距離、結合角としては、軌道の混成に応じた標準値を用いる事が好ましく、例えば日本化学会編、化学便覧改訂4版基礎編、第II分冊15章(1993年刊 丸善)を参照することができる。
2) 前記1)で得られた構造を初期値として、分子軌道法や分子力場法にて構造最適化する。方法としては例えば、Gaussian92、MOPAC93、CHARMm/QUANTA、MM3 が挙げられる。好ましくはGaussian92である。
3) 構造最適化によって得られた構造の重心を原点に移動させ、座標軸を慣性主軸(慣性テンソル楕円体の主軸)にとる。
4) 各原子にファンデルワールス半径で定義される球を付与し、これによって分子の形状を記述する。
5) ファンデルワールス表面上で各座標軸方向の長さを計測し、それらそれぞれをa、bおよびcとする。
以上の手順1)〜5)により求められたa、bおよびcを用いて、円盤状の形態を定義すると、a≧b>c且つa≧b≧a/2を満足する形態、好ましくはa≧b>c且つa≧b≧0.7aを満足する形態である。また、b/2>cを満足する形態も好ましい。
L0は、アルキレン基(好ましくは炭素数1〜20の、直鎖状、分岐鎖状、又は環状のアルキレン基を表す)、NR1基(R1は、水素原子または炭素数が1〜30のアルキル基)、酸素原子、硫黄原子、カルボニル基、スルホニル基またはこれらの組み合わせからなる二価の連結基を表す。二価の連結基は置換基を有していてもよい。L0はアルキレン基が好ましい。
また、X0とL0との組み合わせの基としては、−O(C=O)−アルキレン−、−O(C=O)−シクロアルキレン−が好ましい。
R0は化合物の側鎖末端に位置し、置換もしくは無置換のアルキル基、置換もしくは無置換のアリール基を表す。
置換基R25、R71およびR72の例には、ハロゲン原子、アルキル基(炭素原子数1〜40の、好ましくは1〜20の)、アルケニル基(炭素原子数2〜40の、好ましくは2〜20の)、アルキニル基(炭素原子数2〜40の、好ましくは2〜20の)、アリール基(炭素原子数6〜40の、好ましくは6〜20の)、ヘテロ環基(炭素原子数1〜40の、好ましくは1〜20の)、シアノ基、ヒドロキシル基、ニトロ基、カルボキシル基、アルコキシ基、アリールオキシ基(炭素原子数6〜40の、好ましくは6〜20の)、シリルオキシ基(炭素原子数3〜40の、好ましくは3〜20の)、ヘテロオキシ基(炭素原子数1〜40の、好ましくは1〜20の)、アシルオキシ基(炭素原子数2〜40の、好ましくは2〜20の)、カルバモイルオキシ基(炭素原子数1〜40の、好ましくは1〜20の)、アルコキシカルボニルオキシ基(炭素原子数2〜40の、好ましくは2〜20の)、アリールオキシカルボニルオキシ基(炭素原子数7〜40の、好ましくは7〜20の)、アミノ基、アシルアミノ基(炭素原子数1〜40の、好ましくは1〜20の)、アミノカルボニルアミノ基(炭素原子数1〜40の、好ましくは1〜20の)、アルコキシアミノカルボニルアミノ基(炭素原子数2〜40の、好ましくは2〜20の)、アリールオキシカルボニルアミノ基(炭素原子数7〜40の、好ましくは7〜20の)、スルファモイルアミノ基(炭素原子数0〜40の、好ましくは0〜20の)、アルキルおよびアリールスルホニルアミノ基(炭素原子数1〜40の、好ましくは1〜20の)、メルカプト基、アルキルチオ基(炭素原子数1〜40の、好ましくは1〜20の)、アリールチオ基(炭素原子数6〜40の、好ましくは6〜20の)、ヘテロ環チオ基(炭素原子数1〜40の、好ましくは1〜20の)、スルファモイル基(炭素原子数0〜40の、好ましくは0〜20の)、スルホ基、アルキルおよびアリールスルフィニル基(炭素原子数1〜40の、好ましくは1〜20の)、アルキルおよびアリールスルホニル基(炭素原子数1〜40の、好ましくは1〜20の)、アシル基(炭素原子数1〜40の、好ましくは1〜20の)、アリールオキシカルボニル基(炭素原子数7〜40の、好ましくは7〜20の)、アルコキシカルボニル基(炭素原子数2〜40の、好ましくは2〜20の)、カルバモイル基(炭素原子数1〜40の、好ましくは1〜20の)、アリールおよびヘテロ環アゾ基(炭素原子数1〜40の、好ましくは1〜20の)、イミド基(炭素原子数4〜40の、好ましくは4〜20の)、ホスフィノ基(炭素原子数0〜40の、好ましくは0〜20の)、ホスフィニル基(炭素原子数0〜40の、好ましくは0〜20の)、ホスフィニルオキシ基(炭素原子数0〜40の、好ましくは0〜20の)、ホスフィニルアミノ基(炭素原子数0〜40の、好ましくは0〜20の)、シリル基(炭素原子数3〜40の、好ましくは3〜20の)が含まれる。さらに、置換基R71及びR72は、これらの置換基から選ばれる1種以上の置換基によって置換されたこれらの置換基も含まれる。R71の置換基としては直鎖状あるいは分枝状のアルキル残基を含む置換基で置換された、アルコキシ基、アルコキシカルボニル基およびアシル基が好ましい。aは0あるいは1〜5の整数であり、好ましくは 1〜3 である。
R71の炭素原子数は1〜40であるのが好ましく、1〜20であるのがより好ましい。
R81の炭素原子数は1〜40であるのが好ましく、1〜20であるのがより好ましい。
複素環基は、5員、6員または7員の複素環を有することが好ましい。5員環または6員環がさらに好ましく、6員環が最も好ましい。複素環を構成する複素原子としては、窒素原子、酸素原子および硫黄原子が好ましい。複素環は、芳香族性複素環であることが好ましい。芳香族性複素環は、一般に不飽和複素環である。最多二重結合を有する不飽和複素環がさらに好ましい。複素環の例には、フラン環、チオフェン環、ピロール環、ピロリン環、ピロリジン環、オキサゾール環、イソオキサゾール環、チアゾール環、イソチアゾール環、イミダゾール環、イミダゾリン環、イミダゾリジン環、ピラゾール環、ピラゾリン環、ピラゾリジン環、トリアゾール環、フラザン環、テトラゾール環、ピラン環、チイン環、ピリジン環、ピペリジン環、オキサジン環、モルホリン環、チアジン環、ピリダジン環、ピリミジン環、ピラジン環、ピペラジン環およびトリアジン環が含まれる。トリアジン環が好ましく、1,3,5−トリアジン環が特に好ましい。複素環に他の複素環、脂肪族環または芳香族環が縮合していてもよい。ただし、単環式複素環が好ましい。
一般式(1)のRがアルケニル基、アルキニル基の炭素数および形状は、アルキル基と同義であり、また、同様の置換基を有していてもよい。
また、R−X−のうち少なくとも一つが、前記一般式(7)又は(8)で表される基であるのも好ましく、全てが前記一般式(7)又は(8)で表される基であるのもより好ましい。
R11−X1−、R12−X2−及びR13−X3−のうち少なくとも一つが、前記一般式(7)又は(8)で表される基であるのも好ましく、全てが前記一般式(7)又は(8)で表される基であるのもより好ましい。
また、式中の(R21)a21−Ph−X21−、(R22)a22−Ph−X22−及びR23)a23−Ph−X23−のうち少なくとも一つが、前記一般式(7)又は(8)で表される基であるのも好ましく、全てが前記一般式(7)又は(8)で表される基であるのもより好ましい。
本発明の表面処理方法は、被処理物の表面に前記円盤状化合物少なくとも一種を含む組成物で覆い、該組成物に温度変化を与えることを含む表面処理法である。例えば、温度T1℃の雰囲気下で被処理物の表面を前記組成物で覆い、その後、温度T2℃(但しT1<T2)まで加熱することによって、温度変化を与えることができる。温度T2とT1の差は、10〜250℃であるのが好ましく、50〜
200℃であるのがより好ましい。温度は、段階的に上昇又は下降させてもよいし、連続的に上昇又は下降させてもよい。段階的に上昇又は下降させるのが好ましく、段階的に上昇させるのが好ましい。昇温速度は、0.1〜50℃/分であるのが好ましく、5〜30℃/分であるのがより好ましい。
(表面処理A)
試験片の摺動面に、表1に示す実施例1〜9の化合物、又は比較例1〜7の潤滑剤をそれぞれ塗布した。その後、40℃〜200℃まで、昇温速度:20℃/min、各温度で5分保持のステップ加熱処理を行った。
(表面処理B)
試験片の摺動面にシリンダを用いて、測定荷重:400N、振幅:1.5mm、振動数:50Hzの条件で摺動させながら、表面処理Aと同様の加熱処理を行った。
試験条件はシリンダ−オンプレートの条件で行った。
試験片(摩擦材):SUJ−2
プレート:φ24×6.9mm
シリンダ:φ15×22mm
温度:200℃
荷重:400N
振幅:1.5mm
振動数:50Hz
試験時間:試験開始30分後に摩擦係数を測定した。
Claims (7)
- 被処理物の表面の少なくとも一部を、下記一般式(3)で表される円盤状化合物の少なくとも一種を含む組成物で覆い、温度を40℃以上に段階的に上昇させて、温度T1℃の前記組成物を温度T2℃(但しT1<T2)に加熱して温度変化を与えることを含む表面処理法であって、
T2とT1の温度差が10〜250℃、及び昇温速度が0.1〜50℃/分である表面処理方法。
- T2とT1の差が50〜200℃である請求項1に記載の方法。
- 前記組成物に温度変化を与えるのと同時に又は温度変化を与えるのと前後して、せん断を与える請求項1又は2に記載の方法。
- 少なくとも非処理物の表面の摩擦係数を低減するための表面処理法である請求項1〜3のいずれか1項に記載の方法。
- 請求項1中に記載の一般式(3)で表される円盤状化合物の少なくとも一種を含有し、請求項1〜4のいずれか1項に記載の表面処理方法に用いられる組成物。
- 潤滑剤又は離型剤である請求項5に記載の組成物。
- 請求項1〜4のいずれか1項に記載の方法により表面処理された物品。
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