JP2022015680A - 塗料組成物、塗膜及び塗装物品 - Google Patents
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Abstract
【解決手段】ポリテトラフルオロエチレン、ポリアミドイミド樹脂及びフィラーを含み、N-メチル-2-ピロリドンを実質的に含まない塗料組成物であって、前記フィラーは、硬度が新モース硬度で7~12、一次粒子径が1μm以下であり、フィラーの含有量は塗料組成分中の塗料組成分中の前記ポリアミドイミド樹脂の固形分100質量部に対して、10~30質量部であり、塗料組成物の粘度は、10,000~20,000cpsであり、グラインドゲージを使用しJIS K5600に従い測定される塗料の分散度が5μm以下である塗料組成物
【選択図】なし
Description
特許文献2は、ポリアミドイミドの溶解に使用する溶媒として、3-メトキシ-N,N-ジメチルプロパンアミドを使用することを開示している。
特許文献3は、ポリアミドイミド樹脂と、アミド溶剤を含む、耐熱性樹脂組成物を開示している。
ポリテトラフルオロエチレン、ポリアミドイミド樹脂及びフィラーを含み、N-メチル-2-ピロリドンを実質的に含まない塗料組成物であって、
前記フィラーは、硬度が新モース硬度で7~12、一次粒子径が1μm以下であり、
フィラーの含有量は塗料組成分中の塗料組成分中の前記ポリアミドイミド樹脂の固形分100質量部に対して、10~30質量部であり、
塗料組成物の粘度は、10,000~20,000cpsであり、
グラインドゲージを使用しJIS K5600に従い測定される塗料の分散度が5μm以下であることを特徴とする塗料組成物である。
上記塗料組成物は、さらに、ポルエーテルサルフォン(PES)、ポリエーテルエーテルケトン(PEEK)及びポリイミド(PI)からなる群から選択される少なくとも1種の樹脂を含むものであってもよい。
本開示は、上述した塗料組成物から形成されることを特徴とする塗膜でもある。
上記塗膜は、耐摩耗性が100以上であることが好ましい。
本開示は、上記塗膜を表面に有することを特徴とする塗装物品でもある。
従来、ポリアミドイミド樹脂は、塗料組成物におけるバインダー樹脂として使用する場合は、N-メチル-2-ピロリドンを溶剤として含有するものが使用されてきた。N-メチル-2-ピロリドンは、優れた溶解能を有する樹脂であることから、これを使用することで好適な塗料組成物を得ることができた。
塗料組成物に配合される粉体成分は、粉体状態での凝集を生じており、粗大な凝集粒子を含むものとなりやすい。本開示の塗料組成物においては、凝集粒子を解砕して、JIS K5600に従い測定される塗料の分散度を5μm以下とすることで、上記問題を改善する。すなわち、塗料組成物中に含まれる粉体成分であるポリテトラフルオロエチレン及びフィラーの両方を、充分に凝集が解砕された粒子とすることによって、上記問題を改善した。
上記分散度は、5μm以下であることがより好ましい。
ポリテトラフルオロエチレン(以下、これをPTFEと記すことがある)は、テトラフルオロエチレンの重合体である。上記PTFEは、TFE単位のみを含むホモPTFEであっても、TFE単位とTFEと共重合可能な変性モノマーに基づく変性モノマー単位とを含む変性PTFEであってもよい。
また、上記PTFEは溶融加工性を有し、フィブリル化性を有しない低分子量PTFEであることが好ましい。
CF2=CF-ORf1 (1)
(式中、Rf1は、パーフルオロ有機基を表す。)で表されるパーフルオロ不飽和化合物等が挙げられる。本明細書において、上記「パーフルオロ有機基」とは、炭素原子に結合する水素原子が全てフッ素原子に置換されてなる有機基を意味する。上記パーフルオロ有機基は、エーテル酸素を有していてもよい。
上記溶融粘度は、ASTM D 1238に準拠し、フローテスター(島津製作所社製)及び2φ-8Lのダイを用い、予め測定温度(380℃)で5分間加熱しておいた2gの試料を0.7MPaの荷重にて上記温度に保って測定することができる。
本明細書において、標準比重(SSG)は、ASTM D 4895-89に準拠して、水中置換法に基づき測定することができる。
ポリアミドイミド樹脂は、代表的に、酸成分と、ジイソシアネート成分との反応によって得られる樹脂であり、酸成分に由来する構造部位と、ジイソシアネート成分に由来する構造部位とを有する。
上記酸成分は、特に限定されず、少なくとも、芳香族三塩基酸無水物及び/又は芳香族三塩基酸ハライドを含む。一実施形態において、酸成分は、少なくとも芳香族三塩基酸無水物を含むことが好ましく、なかでもトリメリット酸無水物を含むことがより好ましい。したがって、一実施形態において、ポリアミドイミド樹脂は、下記一般式(I)で表される構造を有することが好ましい。
その他の酸成分として、例えば、ジカルボン酸を使用することができる。ジカルボン酸として、例えば、コハク酸、グルタル酸、アジピン酸、ピメリン酸、スベリン酸、アゼライン酸、セバシン酸、フタル酸、イソフタル酸、テレフタル酸を使用することができる。また、これらの化合物は、単独で使用しても、又は2種以上を組合せて使用してもよい。
ジイソシアネート成分は、少なくとも、芳香族ジイソシアネートを含むことが好ましい。したがって、一実施形態では、上記一般式(I)において、Rは芳香族ジイソシアネートに由来する有機基であることが好ましい。ポリアミドイミド樹脂を構成するジイソシアネート成分の合計量を基準(100モル%)として、芳香族ジイソシアネートの含有量は30モル%以上であることが好ましく、40モル%以上であることがより好ましい。一実施形態において、芳香族ジイソシアネートの含有量は100モル%であってよい。
したがって、ポリアミドイミド樹脂を構成するジイソシアネート成分の合計量を基準として、4,4’-ジフェニルメタンジイソシアネートを含む芳香族ジイソシアネートの含有量は30モル%以上であることが好ましく、40モル%以上であることがより好ましく、100モル%であってもよい。
本開示はフィラーを含有するものである。フィラーとしては、硬度が新モース硬度で7~12、一次粒子径が1μm以下のものを使用する。
なお、モース硬度は物質の相対的な硬度を1~10の範囲で評価したものであるが、新モース硬度は、硬度の評価をモース硬度の10段階に対して15段階とさらに細かく分類したものである。
硬度が新モース硬度で7~12であるフィラーとしては、特に限定されず、例えば、酸化アルミ、二酸化ケイ素、ダイヤモンド、フッ素化ダイヤモンド、コランダム、ケイ石、窒化ホウ素、炭化ホウ素、炭化ケイ素、シリカ、マイカ、クリソベリル、トパーズ、ベリル、ガーネット、石英、ガラスフレーク、溶融ジルコニア、炭化タンタル、チタンカーバイド、及び、タングステンカーバイドからなる群より選択される少なくとも1種であることが好ましい。これらのなかでも、酸化アルミ、及び、二酸化ケイ素からなる群から選択される少なくとも1種であることが特に好ましい。
本開示の塗料組成物は、N-メチル-2-ピロリドンを実質的に含まないものである。これによって、N-メチル-2-ピロリドンを使用することによる問題を生じないという利点がある。「実質的に含まない」とは、塗料組成物中のN-メチル-2-ピロリドンの含有量が0.3質量%以下であることを意味する。
本開示の塗料組成物は、粘度が10,000~20,000cpsである。上記範囲内とすることで、塗装工程における作業性を良好なものとすることができる。更に、所定の膜厚を得るという点でも好ましい。
本開示の塗料組成物は、本開示の目的を損なわない範囲で上述した成分に加えてその他の成分を含有するものであってもよい。
本開示の塗料組成物は、上述した各成分を混合することによって製造することができる。更に、本開示の塗料組成物は、分散度が5μm以下であることが重要となる。このため、混合に際しては、凝集粒子が解砕されて、5μm以下の粒子径を有するものとなるような手段によって混合を行うことが好ましい。
本開示の塗料組成物によって形成された塗膜も本開示の対象である。塗膜の形成は一般的な方法によって行うことができる。
本開示の塗膜は、本明細書の実施例に記載した方法によって測定した耐摩耗性が100以上であることが好ましい。このような耐摩耗性を有することで、強度、耐久性に優れた塗膜とすることができ、摺動性が要求される用途において適用可能な塗膜とすることができる。なお、耐摩耗性は、実施例に記載した方法で測定した値を意味する。
本開示の塗料組成物は優れた耐摩擦性能を有し、高温、高発熱環境下で使用可能な摺動材のコーティング材料として用いることができる。より具体的な製品としては、エアコンコンプレッサーピストン用、斜板用、スクロールコンプレッサー用部材、等を挙げることができる。特にカーエアコンコンプレッサーピストン用が好ましい。このような用途における基材、塗装方法等は公知の方法に基づいて行うことができる。
ポリアミドイミド樹脂をN-2-エチル-2-ピロリドン(NEP)に溶解したポリアミドイミドワニス(固形分濃度34質量%)、ポリアミドイミド樹脂を3-メトキシ-N,N-ジメチルプロパンアミドに溶解したポリアミドイミドワニス(固形分濃度34質量%)またはN-2-ブチル-2-ピロリドン(NBP)に溶解したポリアミドイミドワニス(固形分濃度34質量%)の樹脂固形分に対し、エポキシ樹脂5質量部と、フィラーとしてポリテトラフルオロエチレン30質量部を配合して塗料の分散度が5μm以下となるように3本ロールミルを用いて分散攪拌し、当該塗料を得た。また、酸化アルミに対し、ワニスと同じ溶媒を固形分濃度がこの60%となるように添加し、酸化アルミ溶液を作製した。この溶液中の分散度が5μm以下となるようにビーズミルを用いて分散攪拌し酸化アルミ分散液を得た。得られた塗料の樹脂分に対して分散液中の酸化アルミが20部となるように酸化アルミ分散液を添加、固形分濃度が37質量%になるようにN-エチル-2-ピロリドン、3-メトキシ-N,N-ジメチルプロパンアミド又はN-ブチル-2-ピロリドンを用いて希釈し、ポリアミドイミド含有塗料組成物を調製した。
実施例2~9および比較例1~4もフィラーの添加量と分散度、溶剤の種類を変更した以外は実施例1と同様の方法で調整を行った。
上述の実施例1~9及び比較例1~7の塗料組成物を、アルミ板の基材試験片上にアプリケーターを用いて、焼成時の膜厚が45~55μmとなるように塗装し、120℃で45分乾燥させた後に、180℃で45分、230℃で45分焼成させ、塗膜を形成し、試験板を得た。
(分散度)
25μmグラインドゲージを使用しJIS K5600に従って線状法、粒状法で測定を行った。
摩擦性指数はボールオンディスク法により測定される。具体的には、測定装置として株式会社レスカ製フリクションプレーヤーFPR2200を用い、測定装置に本発明の塗料組成物を用いて作製された塗膜をセットし、試験片相手材としてφ5mmのジルコニアボールし、荷重:1.0kgf、回転速度:14mm/sec、移動距離:7mm、温度:150℃の往復摺動試験の条件で測定される。
粘度はJISZ8803に記載のB型粘度計を用いて測定する。本塗料組成物は東機産業株式会社のBII型粘度計で測定できる。回転ローター#4を用いて25℃に調整された塗料組成物を測定した粘度が、本発明で規定する粘度とする。
Claims (8)
- ポリテトラフルオロエチレン、ポリアミドイミド樹脂及びフィラーを含み、N-メチル-2-ピロリドンを実質的に含まない塗料組成物であって、
前記フィラーは、硬度が新モース硬度で7~12、一次粒子径が1μm以下であり、
フィラーの含有量は塗料組成分中の前記ポリアミドイミド樹脂の固形分100質量部に対して、10~30質量部であり、
塗料組成物の粘度は、10,000~20,000cpsであり、
グラインドゲージを使用しJIS K5600に従い測定される塗料の分散度が5μm以下であることを特徴とする塗料組成物。 - N-エチル-2-ピロリドン、3-メトキシ-N,N-ジメチルプロパンアミド、N-ブチル-2-ピロリドンからなる群から選択される少なくとも1種の溶剤を含む、請求項1に記載の塗料組成物。
- 前記フィラーが、酸化アルミ、及び、二酸化ケイ素からなる群から選択される少なくとも1種である請求項1又は2に記載の塗料組成物。
- さらに、ポリエーテルサルフォン(PES)、ポリエーテルエーテルケトン(PEEK)及びポリイミド(PI)からなる群から選択される少なくとも1種の樹脂を含む請求項1~3に記載の塗料組成物。
- カーエアコンコンプレッサーピストン用である請求項1~4に記載の塗料組成物。
- 請求項1~5に記載の塗料組成物から形成されることを特徴とする塗膜。
- 耐摩耗性が100以上である、請求項6に記載の塗膜。
- 請求項6又は7記載の塗膜を表面に有することを特徴とする塗装物品。
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