JP2013221083A

JP2013221083A - 潤滑性塗料組成物

Info

Publication number: JP2013221083A
Application number: JP2012093568A
Authority: JP
Inventors: Hirotaka Takeuchi; 啓貴竹内; Masaki Tahara; 昌樹田原; Tetsuhiro Kitahara; 哲宏北原
Original assignee: Nok Klueber Co Ltd
Current assignee: Nok Klueber Co Ltd
Priority date: 2012-04-17
Filing date: 2012-04-17
Publication date: 2013-10-28
Anticipated expiration: 2032-04-17
Also published as: JP5910993B2

Abstract

【課題】速乾性と耐久性に優れ、環境影響の少ない潤滑性塗料組成物を提供することを課題とする。
【解決手段】フッ素系溶剤と、常温で固体であり前記フッ素系溶剤に溶解するバインダー樹脂と、固体潤滑剤とを含み、前記バインダー樹脂と前記固体潤滑剤の重量比率は２０：８０〜４０：６０であることを特徴とする、潤滑性塗料組成物。
【選択図】なし

Description

本発明は、自動車や産業機械・装置に組み込まれた樹脂製あるいはゴム製の部材が、運転稼働中や操作中に振動等により他の部材と摺接して、軋み音や鳴きが発生するのを防止するための潤滑性塗料組成物に関する。

自動車や産業機械・装置には、樹脂製あるいはゴム製の部材が組み込まれていることが多いが、運転稼働中や操作中に振動等により軋み音や鳴きが発生することが問題となっている。このような軋み音や鳴きが発生するのを防止する方法として、例えば、クリーニングブレードの像担持体に圧接する部分に、表面張力が８×１０^−５乃至１８×１０^−５Ｎ／ｃｍであるフッ素系不活性液体に粉体潤滑剤を分散させた潤滑剤分散液を塗布し乾燥させる方法がある（特許文献１）。また、クリーニングブレードの少なくとも像担持体と接触する部分の表面に、非イオン性界面活性剤を塗布し、該塗布面に微粒子を付着させた後に乾燥させる方法がある（特許文献２）。また、混合シリコンオイルを溶媒に溶解した処理剤を接触面に塗布しておく方法がある（特許文献３）。また、水分散性のウレタン樹脂と水分散性のエポキシ樹脂とポリオレフィンワックスとシリカとを含有する潤滑性塗料組成物を処理剤として使用する方法がある（特許文献４）。

特開平０８−２２０９６２号公報特許第４０８９２５７号公報特開２００５−１４６２６５号公報特許第２７１９５７１号公報

しかし、特許文献１では、表面張力の低いフッ素系溶剤を使用しているため、塗料の広がりと乾燥性が良いが、すぐに剥がれ落ちるため耐久性に乏しい。また、粉落ちするため、トナーカートリッジのような閉鎖系では問題にならないが、開放系では周辺を汚染するという問題がある。特許文献２では、界面活性剤を用いて微粒子を付着させているが、付着しているのみで接着していない。そのため、処理後のウェットな状態では、塗布面に接触した部材に微粒子が移着し汚染することがあり、塗布面を擦ると微粒子が剥がれ落ちるため耐久性に乏しい。また、特許文献３では、処理剤として引火性のある溶剤を使用しているため、防爆仕様の設備が必要となる。さらに、処理後のウェットな状態では、塗布面に接触した部材にシリコンオイルが移着し汚染することがあり、塗布面を擦るとシリコンオイルが剥がれ落ちるため耐久性に乏しい。また、特許文献４では、潤滑性塗料組成物の乾燥性が悪く、乾燥に時間がかかる。さらに、乾燥させるためには熱処理が必要であり、経済性に劣る。

したがって、本発明の目的は、速乾性と耐久性に優れ、環境影響の少ない潤滑性塗料組成物を提供することにある。

上記課題を解決するために、本発明者らは、以下の潤滑性塗料組成物を提供する。

（１）フッ素系溶剤と、常温で固体であり前記フッ素系溶剤に溶解するバインダー樹脂と、固体潤滑剤とを含み、前記バインダー樹脂と前記固体潤滑剤の重量比率は２０：８０〜４０：６０であることを特徴とする、潤滑性塗料組成物。
（２）前記フッ素系溶剤は、ハイドロフルオロエーテルであることを特徴とする、（１）に記載の潤滑性塗料組成物。
（３）前記バインダー樹脂は、フッ素系（メタ）アクリル酸エステルのホモポリマー又はフッ素系（メタ）アクリル酸エステルと（メタ）アクリル酸エステルのコポリマーであることを特徴とする、（１）又は（２）に記載の潤滑性塗料組成物。
（４）前記固体潤滑剤は、フッ素系樹脂の粒子であることを特徴とする、（１）〜（３）のいずれかに記載の潤滑性塗料組成物。
（５）前記固体潤滑剤は、ポリテトラフルオロエチレンであることを特徴とする、（４）に記載の潤滑性塗料組成物。
（６）（１）〜（５）のいずれかに記載の潤滑性塗料組成物から形成される塗膜を、その表面に形成させた摺動部材。

本発明の潤滑性塗料組成物は、速乾性と耐久性に優れ、環境影響が少ない。特に、各種プラスチックやエラストマー等の樹脂製部材同士、あるいは樹脂製部材とこれに当接される金属部材の接触面が摺動する場面で、摩擦係数を下げ、軋みやビビリ音を防止することができる。

以下、本発明を実施形態に即して詳細に説明する。

（潤滑性塗料組成物）
本発明の潤滑性塗料組成物は、フッ素系溶剤とバインダー樹脂と固体潤滑剤を含む。必要に応じて、各種添加剤を配合する。

（フッ素系溶剤）
フッ素系溶剤は、少なくともフッ素原子を１個含有する溶剤である。完全にフッ素化されたか、又は部分的にフッ素化された炭化水素、エーテル、アルコール、エステル、カルボン酸、ケトン等が使用できる。好ましくは、ハイドロフルオロエーテルである。ハイドロフルオロエーテルは、引火性が無く、毒性も少ない。また、オゾン層破壊係数が０、地球温暖化係数も低く、環境に優しい。ハイドロフルオロエーテルとして、具体的には、Ｃ_２Ｆ_５ＯＣ_２Ｈ_５、Ｃ_３Ｆ_７ＯＣＨ_３、Ｃ_３Ｆ_７ＯＣ_２Ｈ_５、Ｃ_４Ｆ_９ＯＣＨ_３、Ｃ_４Ｆ_９ＯＣ_２Ｈ_５、Ｃ_５Ｆ_１１ＯＣＨ_３、Ｃ_６Ｆ_１３ＯＣＨ_３、Ｃ_７Ｆ_１５ＯＣＨ_３、Ｃ_３ＨＦ_６−ＣＨ(ＣＨ_３)Ｏ−Ｃ_３ＨＦ_６が挙げられる。フッ素系溶剤は単独で、あるいは２種以上を組み合わせて用いることができる。

（バインダー樹脂）
バインダー樹脂は、常温で固体の樹脂である。また、バインダー樹脂は、フッ素系溶剤へ溶解させて使用するため、フッ素系溶剤へ完全に溶解することが好ましい。具体的には、フッ素系溶剤とのなじみが良く、溶解しやすい点から、フッ素系（メタ）アクリル酸エステルのホモポリマー又はフッ素系（メタ）アクリル酸エステルと（メタ）アクリル酸エステルのコポリマーが好ましく、ホモポリマー、コポリマーの総重量に対し、フッ素原子を３０重量％以上含有することが好ましい。なお、「（メタ）アクリル酸エステル」とは、アクリル酸エステル又はメタクリル酸エステルを示したものである。

フッ素系（メタ）アクリル酸エステルのホモポリマーは、モノマーであるフッ素系（メタ）アクリル酸エステルを公知の方法により重合することにより得られる。また、フッ素系（メタ）アクリル酸エステルと（メタ）アクリル酸エステルのコポリマーは、フッ素系（メタ）アクリル酸エステルと（メタ）アクリル酸エステルを公知の方法により重合することにより得られる。ホモポリマー、コポリマーの重量平均分子量は特に制限されないが、室温で固体状態にする必要から１，０００以上が好ましく、溶剤への溶解性の点から１，０００，０００未満が好ましい。

モノマーであるフッ素系（メタ）アクリル酸エステルは、少なくともフッ素原子を１個含有する（メタ）アクリル酸エステルであれば、特に限定されないが、例えば、トリフルオロメチル（メタ）アクリレート、パーフルオロエチル（メタ）アクリレート、パーフルオロプロピル（メタ）アクリレート、パーフルオロイソプロピル（メタ）アクリレート、パーフルオロｎ−ブチル（メタ）アクリレート、パーフルオロイソブチル（メタ）アクリレート、パーフルオロｔ−ブチル（メタ）アクリレート、パーフルオロペンチル（メタ）アクリレート、パーフルオロヘキシル（メタ）アクリレート、トリフルオロメチルメチル（メタ）アクリレート、パーフルオロエチルメチル（メタ）アクリレート、パーフルオロプロピルメチル（メタ）アクリレート、パーフルオロイソプロピルメチル（メタ）アクリレート、パーフルオロｎ−ブチルメチル（メタ）アクリレート、トリフルオロメチルエチル（メタ）アクリレート、パーフルオロエチルエチル（メタ）アクリレート、トリフルオロメチルプロピル（メタ）アクリレート、パーフルオロエチルプロピル（メタ）アクリレートが挙げられる。

モノマーである（メタ）アクリル酸エステルも特に限定されないが、例えば、メチル（メタ）アクリレート、エチル（メタ）アクリレート、ｎ−ブチル（メタ）アクリレート、ｉｓｏ−ブチル（メタ）アクリレート、ｓｅｃ−ブチル（メタ）アクリレート、ｔｅｒｔ−ブチル（メタ）アクリレート、２−エチルヘキシル（メタ）アクリレート、ベンジル（メタ）アクリレート等のアルキル（メタ）アクリレート、２−ヒドロキシエチル（メタ）アクリレート、２−ヒドロキシプロピル（メタ）アクリレート、グリセリンモノ（メタ）アクリレート等の側鎖にヒドロキシル基を有する（メタ）アクリレート、シクロヘキシル（メタ）アクリレート、イソボルニル（メタ）アクリレート、ジシクロペンタニル（メタ）アクリレート、ジシクロペンタジエニル（メタ）アクリレート、アダマンチル（メタ）アクリレート等の側鎖に脂環式構造を有する（メタ）アクリレート、（メタ）アクリルアミド、（メタ）アクリロニトリル、フェニル（メタ）アクリレート、グリシジル（メタ）アクリレート等が挙げられる。バインダー樹脂は単独で、あるいは２種以上を組み合わせて用いることができる。

本発明の潤滑性塗料組成物におけるバインダー樹脂の配合率は、バインダー樹脂が溶剤に十分溶解することができる限り特に限定されないが、粘度、乾燥速度、使用性能等の点から、０．１〜１０重量％が好ましく、より好ましくは、０．３〜３重量％である。

（固体潤滑剤）
固体潤滑剤は、フッ素系樹脂の粒子であることが好ましい。例えば、ポリテトラフルオロエチレン、テトラフルオロエチレン−パーフルオロアルキルビニルエーテル共重合体、テトラフルオロエチレン−ヘキサフルオロプロピレン共重合体、テトラフルオロエチレン−エトレン共重合体、ポリビニリデンフルオロライド、トリクロロトリフルオロエチレンが挙げられる。固体潤滑剤の粒径は、３０μｍ以下、好ましくは１０μｍ以下である。粒径が３０μｍよりも大きいと、短時間で固体潤滑剤が沈降する。固体潤滑剤が沈降した不均一な塗料組成物では、本発明の効果を発揮できない。また、このような塗料組成物を塗装すると、ムラになってしまう。

本発明の潤滑性塗料組成物における固体潤滑剤の配合率は、特に限定されないが、バインダー樹脂との配合比率の点から、０．１５〜４０重量％が好ましく、より好ましくは、０．４５〜１２重量％である。

本発明の潤滑性塗料組成物におけるバインダー樹脂と固体潤滑剤との重量比率は２０：８０〜４０：６０である。バインダー樹脂の重量比率が２０％より少ないと、部材への密着性が低い、そのため、固体潤滑剤が剥がれ落ちてしまい、周辺の汚染につながる。一方、バインダー樹脂の重量比率が４０％より大きいと固体潤滑剤が剥がれ落ちることはないが、相対的に固体潤滑剤の重量が少ないため、良好な潤滑が得られず、摺動面からの鳴き、ビビリが発生してしまう。

本発明の潤滑性塗料組成物は、必要に応じて、さらに、着色剤、消泡剤、増粘剤、他の潤滑剤等の添加剤を配合することができる。これらの添加剤は単独で、あるいは２種以上を組み合わせて用いることができる。

着色剤としては、べんがら、酸化亜鉛、酸化チタン、アニリンブラック、カドミウムイエロー、黄色酸化鉄、チタンイエロー、不溶性ジスアゾイエロー、縮合アゾイエロー、イソインドリノンイエロー、ベンズイミダゾロンイエロー、不溶性ジスアゾオレンジ、ベンズイミダゾロンオレンジ、ペリノンオレンジ、カドミウムレッド、モノアゾレーキレッド、不溶性モノアゾレッド、ベンズイミダゾロンレッド、縮合アゾレッド、キナクリドンレッド、ペリレンレッド、アントラキノニルレッド、キナクリドンバイオレッド、ジオキサジンバイオレッド、コバルトブルー、群青、フタロシアニンブルー、不溶性ジスアゾブルー、インダントロンブルー、チタンコバルトグリーン、塩素化フタロシアニングリーン、臭素化フタロシアニングリーン、ベンズイミダゾロンブラウン、カーボンブラック等が挙げられる。

消泡剤としては、例えばジメチルポリシロキサン、ポリアクリル酸、金属石けん、脂肪酸エステル、リン酸エステル等が用いられる。

他の潤滑剤としては、例えば二硫化モリブデン、グラファイト、窒化ホウ素、窒化シラン、メラミンシアヌレート等が挙げられる。

本発明の潤滑性塗料組成物は、常温で固体であるバインダー樹脂をフッ素系溶剤に溶解させて使用するため、溶剤が蒸発するとバインダー樹脂が析出し、固体潤滑剤を部材の表面に確実に固定することができる。また、フッ素系溶剤の乾燥のみで固体潤滑剤を固定できるため、熱処理や化学反応に掛かるエージング時間等が不要であり、処理が短時間かつ簡便である。

本発明の潤滑性塗料組成物は、特に、樹脂製又はゴム製構造部材の潤滑コーティング用に最適である。例えば、発泡スチロールの鳴き防止に効果的である。

（摺動部材）
本発明の潤滑性塗料組成物を摺動部材に塗布することにより、摺動部材の表面に塗膜を形成させることができる。摺動部材への塗布方法は、特に限定されないが、例えばスプレー法、ディッピング法、フローコート法、ディスペンザー法、スピンコート法が挙げられる。それぞれの塗布方法に応じて、潤滑性塗料組成物の製造時又は塗布前に、溶剤により固形分の調整をすることができる。

［潤滑性塗料組成物の調製］
バインダー樹脂：ＥＧＣ−１７００（住友３Ｍ社製）
固体潤滑剤：フルオンＬ１７３Ｊ（旭硝子社製）
フッ素系溶剤：ノベック７１００（住友３Ｍ社製）
フッ素系溶剤中、表１の配合率となるようにバインダー樹脂と固体潤滑剤を加え、超音波を照射して分散液を得た（実施例１〜３、比較例２，３）。表１に、潤滑性塗料組成物の評価結果を示す。なお、比較例１は、未処理の場合を示す。
［潤滑性塗料組成物の試験及び評価］
・耐粉落ち性
得られた分散液をＳＰＣＣ板へ３，４滴滴下し、薄く塗り広げる。常温で数分間放置し、乾燥させる。
塗装された面を指で強く擦り、塗膜の付着性を評価した。
評価は、○：粉落ちなし、△：一部が粉落ちする、×：全て粉落ちする
・耐久性（鳴き試験）及び摩擦係数
得られた分散液へ縦２０ｍｍ、横１０ｍｍ、高さ２０ｍｍの発泡スチロールを浸漬した後、常温で放置し、乾燥させる。
新東科学社製ＨＥＩＤＯＮ表面性試験機を用い、荷重：４００ｇ、速度：１００ｍｍ／ｍｉｎ、摺動距離：５０ｍｍ、圧子：摺動面に処理した発泡スチロール、相手材：ＳＰＣＣブリキ板、往復回数：５回の条件で往復動を行い、鳴きが発生するかを調べた。鳴きが発生しなければブリキ板を交換し、同じ条件で往復動を繰り返し行った。交換の上限を１０回とし、鳴きが発生するまで交換を行った。
上記耐久性試験時に往路側の摩擦係数を測定し、５回の平均値を算出した。

実施例１〜３のとおり、バインダー樹脂と固体潤滑剤の重量比率が２０：８０〜４０：６０である場合には、粉落ちがなく、鳴きも発生しなかった。一方、比較例１の未処理の場合には、試験初期から『キュー』という鳴きが発生し、摩擦係数も０．８と高い状態だった。また、比較例２では、鳴きは発生しなかったが、固体潤滑剤が剥がれ落ちているのが見られ、摩擦係数も試験回数とともに上昇していた。また、比較例３では、粉落ちは見られなかったが、摩擦係数が高く、初期から鳴きが発生した。固体潤滑剤の含有率が少ないため、良好な潤滑が得られていないことが分かる。

以上より、本発明の潤滑性塗料組成物から形成される塗膜は、長期間継続して低摩擦性の効果を奏し、摺動面からの鳴きやビビリを防止することができる。また、本発明の潤滑性塗料組成物は、安全性が高く乾燥性の良い溶剤を使用しているため、処理が短時間で簡便であり、経済性の点でも優れている。

本発明の潤滑性塗料組成物は、各種プラスチックやエラストマー等の樹脂製部材同士、あるいは樹脂製部材とこれに当接される金属部材の接触面が摺動する場面で、摩擦係数を下げ、軋みやビビリ音を防止することができる。したがって、樹脂製又はゴム製構造部材の潤滑コーティング用に使用される。

Claims

フッ素系溶剤と、常温で固体であり前記フッ素系溶剤に溶解するバインダー樹脂と、固体潤滑剤とを含み、前記バインダー樹脂と前記固体潤滑剤の重量比率は２０：８０〜４０：６０であることを特徴とする、潤滑性塗料組成物。
前記フッ素系溶剤は、ハイドロフルオロエーテルであることを特徴とする、請求項１に記載の潤滑性塗料組成物。
前記バインダー樹脂は、フッ素系（メタ）アクリル酸エステルのホモポリマー又はフッ素系（メタ）アクリル酸エステルと（メタ）アクリル酸エステルのコポリマーであることを特徴とする、請求項１又は２に記載の潤滑性塗料組成物。
前記固体潤滑剤は、フッ素系樹脂の粒子であることを特徴とする、請求項１から３のいずれか１項に記載の潤滑性塗料組成物。
前記固体潤滑剤は、ポリテトラフルオロエチレンであることを特徴とする、請求項４に記載の潤滑性塗料組成物。
請求項１〜５のいずれか１項に記載の潤滑性塗料組成物から形成される塗膜を、その表面に形成させた摺動部材。