JPH08199116A - 被覆用樹脂組成物 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【目的】 特殊で煩雑な塗装工程を必要とせず、従来の
塗料やインクと同様な工程により、長期耐熱性・長期耐
湿性性・耐薬品性に優れ、且つ耐摩耗性に優れた潤滑被
膜を形成できる樹脂組成物を提供する。 【構成】 (a)ポリエーテルサルホンと (b)ポリテトラ
フルオロエチレン、二硫化モリブテン、グラファイト、
窒化ホウ素より選ばれる固体潤滑剤と (c)真球状のアル
ミナ粒子あるいはシリカ粒子と (d)溶剤を必須成分とす
る樹脂組成物。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】この発明は、固体表面を被覆し高
温・高湿度の条件下で優れた潤滑性能を示す樹脂組成物
に関するものである。

【０００２】

【従来の技術】従来、自動車・航空機・電気機器・事務
機械・電子部品・光学機械等における面と面が接触する
摺動部において、接触面に潤滑油やグリースを使用しな
いドライで且つ半永久的な潤滑性を有する潤滑被膜を形
成する方法が行われている。例えば、固体潤滑剤粒子を
樹脂等に均質に分散させた塗料の一種である固体被膜潤
滑剤（ドライルーブ）は、通常の塗料と同様スプレー等
の方法で塗装され、常温乾燥ないし加熱硬化により、被
膜を形成させるものであり、アクリル樹脂・エポキシ樹
脂・ポリアミドイミド樹脂・フラン樹脂などのバインダ
ー樹脂と、ポリテトラフルオロエチレン・二硫化モリブ
テン・グラファイト・窒化ホウ素などの固体潤滑剤を基
本的組成とし使用目的に応じて種々の樹脂組成物が選
択、使用されている。

【０００３】

【発明が解決しようとする課題】この分野においても技
術の高度化に伴ない、固体被膜潤滑剤に対し、より厳し
い特性を要求されるようになってきた。その例として、
高性能化された自動車エンジン部品用摺動部品の高温や
高湿な環境下での摺動特性の低下防止、高速回転を伴う
小型精密モーターでの高温下での摩耗防止、水中モータ
ー用としての沸騰水や強酸・強アルカリに対する耐性の
改善が挙げられる。すなわち、それらの要求に対処する
には、現行の固体被覆潤滑剤以上の耐摩耗性があり、1)
大気中２００℃に５００時間暴露、2)１５０℃の高圧蒸
気中に５００時間暴露、3)酸及びアルカリ１００時間浸
漬の全てに対して被膜の潤滑特性が低下しない性能が求
められている。しかしながら、現在上市されているこれ
らの固体被膜潤滑剤は、いずれも使用しているバインダ
ー樹脂の特性上、大気中２００℃の高温や１００℃を超
える高温スチームに長時間曝されると容易に樹脂の劣化
が起こり、被膜の剥離などにより潤滑特性を完全に失っ
てしまう。

【０００４】この種の樹脂組成物として、特開昭６１−
５１０６７号公報には、エポキシ樹脂、硬化剤及び球状
α−アルミナ粒子を主剤とする発明が開示されている。
上記樹脂組成物の塗膜は、優れた強度及び耐摩耗性を有
しているが、高温下あるいは高温高湿下において塗膜が
劣化して剥離を起こしたり、耐摩耗性が極度に低下する
難点があった。

【０００５】そこで本発明者らは、従来の潤滑塗料では
対処不能であった厳しい条件下での使用に耐える樹脂組
成物としては、塗装性に優れ、焼き付けにより２００℃
以上の温度での長期耐熱性、及び１００℃以上の長期高
温耐湿性並びに長期耐摩耗性に優れた固体皮膜潤滑剤を
形成できるようなものであり、且つ通常の被覆材に要求
される下地に対する密着性、強度、耐溶剤性、耐薬品性
等の特性を満足する必要があると考え、種々の検討を行
った。

【０００６】

【課題を解決するための手段】本発明者等は、このよう
な課題を解決するために、数多くの結果を繰り返した結
果、 (a)ポリエーテルサルフォンと (b)ポリテトラフル
オロエチレン、二硫化モリブテン、グラファイト及び窒
化ホウ素の群から選択される平均粒径２０μｍ以下の粉
末物質と (c)アルミナまたはシリカからなる平均粒径２
０μｍ以下の真球状粒子と (d)ポリエーテルサルフォン
を均質に溶解いうる溶剤を必須成分として含有させた樹
脂組成物に所期の作用効果があることを認め、本発明を
完成するに至った。

【０００７】本発明において使用されるポリエーテルサ
ルフォン（以下、ＰＥＳ樹脂と略記）の代表的なもの
は、「ＶＩＣＴＲＥＸ」の商標で市販されているもので
あり、通常の射出成形用グレードも使用可能であるが、
樹脂組成物粘度調製の容易さや硬化後の被膜の特性よ
り、焼き付け塗料用のグレード（５００３Ｐ）の使用が
好ましい。

【０００８】本発明の使用に適する固体潤滑剤として
は、ポリテトラフルオロエチレン（以下、ＰＴＦＥと略
記）、二硫化モリブテン、グラファイト（黒鉛）、窒化
ホウ素の粉体であり、それらは単独あるいは二種以上を
併用しても良い。これらの固体潤滑剤の粉体は、他の構
成成分と均質に混合させることが不可欠であり、平均粒
径が２０μｍを超えると樹脂組成物中での分散安定性を
低下させるばかりでなく、硬化被膜にピンホールや柚肌
等の面欠陥が生じ易くなるので、平均粒径を２０μｍ以
下にすべきである。

【０００９】また、固体潤滑剤の粉体の添加量は、バイ
ンダー樹脂であるＰＥＳ樹脂１００重量％に対して、２
０重量％未満であると所定の潤滑性能が得られず、逆に
１５０重量％を越えると被膜の密着性不良が起こるよう
になる。従って、ＰＥＳ樹脂１００重量％に対して、２
０重量％ないしは１５０重量％の範囲が好ましい。ＰＴ
ＦＥはテトラフルオロエチレンの重合によって得られる
樹脂の総称であり、その代表的なものとしては、ポリフ
ロンＴＦＥ（ダイキン工業）、テフロンＴＦＥ（デュポ
ン）、フルオン（アイシーアイ）、Algoflon（モンテフ
ルオス）、ハロンＴＦＥ（アライドシグナル）、Hostaf
lon ＴＦ（ヘキスト）等の商品名で市販されている。二
硫化モリブテンは、モリブテン鉱山より産出される天然
の二硫化モリブテン鉱石を粉砕精製した天然ＭｏＳ
₂ と、二酸化モリブテンと硫黄より製造された合成Ｍｏ
Ｓ₂ が使用される。グラファイトは、石灰岩や片麻岩の
中に析出した粉体として産出したものを精錬、粉砕して
製造された天然黒鉛や、石油コークスをタールピッチバ
インダーで成形し、２０００℃以上の温度で黒鉛化して
造られた人造黒鉛が使用される。また、本発明において
固体潤滑剤として添加される窒化ホウ素としては、工業
的に合成され粉末状に調製された六方晶系のものが使用
される。

【００１０】本発明樹脂組成物においては、アルミナあ
るいはシリカからなる平均粒径２０μｍ以下の真球状粒
子を単独あるいは併用することが、被膜の耐摩耗製を向
上し、安定した摺動特性を得るために不可欠である。真
球状の粒子は分散性が良好であり塗膜からの剥離し難い
ものであり、これが剥離しても表面に凹凸がないため研
磨作用がないので優れた耐摩耗性が得られるものと推定
される。しかしながら、不定型なアルミナ粒子あるいは
シリカ粒子は、被膜の硬度を高めるが摩耗により不定型
な粒子が剥離すると、これが研磨材となって被膜を削る
ため耐摩耗性の低下を起こす。

【００１１】真球状粒子の平均粒径が２０μｍを超える
と、樹脂組成物中での分散安定性が低下し、硬化被膜に
面欠陥が生じ易くなるので、平均粒径が２０μｍ以下の
ものを使用する必要がある。また添加量は、バインダー
樹脂であるＰＥＳ樹脂１００重量％に対して、１０重量
％未満であると所定の潤滑性能が得られず、逆に１５０
重量％を越えると被膜の密着性不良が起こるようにな
る。従って、ＰＥＳ樹脂１００重量％に対して、これら
の成分からなる真球状粒子を１０重量％ないしは１５０
重量％の範囲が好ましい。

【００１２】本発明に使用する溶剤は、室温においてＰ
ＥＳ樹脂を均一に溶解できるものであればどのようなも
のでも使用可能である。この溶剤は、単独でも複数の溶
媒を組み合わせたものであっても、室温で均一な樹脂溶
液が調製できるものであれば実施可能である。また、室
温において容易にＰＥＳ樹脂を溶解しない溶剤であって
も、予め加熱溶解することにより均一な樹脂溶液を調製
し、これを室温に戻した場合に樹脂成分が析出すること
なく均一さを保てるものであれば使用可能である。これ
らの溶剤の例としては、Ｎ，Ｎ−ジメチルホルムアミド
（ＤＭＦ）、Ｎ，Ｎ−ジメチルアセトアミド（ＤＭＡ
ｃ）、Ｎ−メチル−２−ピロリドン（ＮＭＰ）、Ｎ，Ｎ
−ジメチルイミダゾリジノン（ＤＭＩ）、の様な非プロ
トン性極性溶剤、ジエチレングリコールジメチルエーテ
ル（ＤＭＤＧ）、ジエチレングリコールジエチルエーテ
ル（ＤＥＤＧ）の様なエーテル類、塩化メチレン、四塩
化エタンの様な脂肪族炭化水素の塩化物が挙げられる。
このような溶剤に加え、樹脂の溶解性を低下させない範
囲で、アルコール、炭化水素、ハロゲン化炭素等の溶媒
を添加することが可能である。

【００１３】本発明の樹脂組成物を調製するに当って
は、必要に応じて、分散安定剤、樹脂安定剤、顔料等を
添加しても差し支えない。本発明樹脂組成物は、スプレ
ー用塗料、スクリーン印刷用インク、ディッピング用塗
料、スピンコート用塗料、刷毛塗り用塗料などの塗装方
法に応じた形態で調製される。また塗装方法および硬化
方法は、既知の方法に準じて行うことができる。

【００１４】

【実施例】以下、本発明を実施例及び比較例により、具
体的に説明する。なお、実施例及び比較例で使用した原
料は以下の通りであり、これらの使用量はすべて重量部
で示したものである。 （１）樹脂 ＰＥＳ樹脂：商品名「ＶＩＣＴＲＥＸ」５００３Ｐ〔住
友化学（株）製〕 ポリアミドイミド：商品名「ＴＯＲＬＯＮ」４０００Ｔ
〔帝人アモコ製〕 エポキシ樹脂：商品名「エピコート」８２８〔油化シェ
ル社製〕、ビスフェノールＡ型 （２）固体潤滑剤 ポリテトラフルオロエチレン（ＰＴＦＥ）：商品名「Ｋ
ＴＬ−８Ｎ」〔（株）喜多村社製〕、平均粒径５．５μ
ｍ 二硫化モリブテン：商品名「モリパウダーＰＳ」〔住鉱
潤滑剤（株）製〕、平均粒径０．４μｍ グラファイト：商品名「ＣＳＳＰ」〔日本黒鉛工業
（株）製〕、平均粒径１．０μｍ 窒化ホウ素：商品名「ＳＰ−１」〔電気化学（株）
製〕、六方晶系、平均粒径０．６μｍ （３）真球状粒子 真球状アルミナ：商品名「ＡＯ−５０２」〔（株）龍森
製〕、平均粒径０．７μｍ 真球状シリカ：商品名「ＳＯ−Ｅ２」〔（株）龍森
製〕、平均粒径０．４μｍ

【００１５】なお、実施例及び比較例における潤滑特性
の評価法は、ＣＳＥＭピンディスク試験機トリボメータ
ーにより、荷重５Ｎ、速度０．１ｍ／秒の条件で１０，
０００回摺動させ、摩擦係数（μ）は摺動回数０〜１
０，０００回における平均値、表面摩耗状態は１０，０
００回後の表面状態を観察して、以下のとおり判定した
ものである。 ◎：摩耗が極めて少ない ○：摩耗が少こしある △：摩耗がかなり多い ×：摩耗がひどく実用に耐えない

【００１６】また、耐熱試験は、試験片を大気中に２０
０℃の温度で５００時間暴露して測定し、耐湿試験は、
試験片を水蒸気の充満させたオートクレーブ中に入れ
て、１５０℃の温度で５００時間暴露して測定し、耐酸
試験は、試験片を５％酢酸水溶液に１００時間浸漬して
測定したものである。

【００１７】（実施例１）ＰＥＳ樹脂１００部をＮ−メ
チル−２−ピロリドン（ＮＭＰ）３００部に均質に溶解
し、その溶液の中にポリテトラフルオロエチレン（ＰＴ
ＦＥ）７０部、真球状アルミナ粉１００部、カーボンブ
ラック２部を添加し混合したのち、それを三本ロールで
均質に混合・分散させる。それに溶剤ＮＭＰをさらに５
００部を添加して希釈、混合して樹脂組成物を調製し
た。前記樹脂組成物を、ＳＵＳ３０４板にスプレー塗装
し、加熱炉に入れて、１）１００℃で２０分 ２）２０
０℃で２０分 ３）３００℃で１時間の順に焼き付けを
行い、得られた試験板状の被膜の外観及び潤滑特性を測
定した。またこの試験片について耐熱試験、耐湿試験、
耐酸試験を行い、試験後の被膜の外観及び潤滑特性を測
定した。これらの結果は、表１及び図１に示したとおり
であり、試験後においても潤滑特性は低下しなかった。

【００１８】（比較例１）実施例１において、真球状ア
ルミナ粉を使用しない以外は全く同じ調合によって樹脂
組成物を調製し、これをＳＵＳ３０４板にスプレー塗装
し、実施例１と同様の焼き付けを行い、形成された被膜
の潤滑特性を測定した。試験条件及び結果は、表１に示
すとおりであり、耐摩耗性は悪かった。

【００１９】（実施例２）実施例１において、真球状ア
ルミナ粉の使用量を１００部から３０部に減らした以外
は全く実施例１と同じ調合によって樹脂組成物を調製
し、同様にこれをＳＵＳ板に塗装し、形成された被膜の
潤滑特性を測定した。試験条件及び結果は、表１に示し
たとおりであり、実施例１に比べて耐摩耗性は幾分劣る
ものの、一般的レベルの摺動材用固体被膜潤滑剤として
有用であると認められた。

【００２０】（実施例３）実施例１において、真球状ア
ルミナ粉を真球状シリカ粉に変更し、その使用量を５０
部とした以外は、全く実施例１と同じ調合によって樹脂
組成物を調製し、同様に塗装処理を行い、形成された被
膜の潤滑特性を測定した。試験条件及び結果は、表１に
示したとおりであり、実施例１と同等の潤滑特性が得ら
れた。

【００２１】（比較例２）実施例１において、ＰＥＳ樹
脂をポリアミドイミドに変更した以外は、全く実施例１
と同じ調合によって樹脂組成物を造り、同様の塗装処理
を行い、形成された被膜の潤滑特性を測定した。試験条
件及び結果は、表２に示したとおりであり、試験前と耐
熱試験後の潤滑特性は良好であったが、耐湿試験後と耐
酸試験後の被膜は変色し密着不良を起こしていた。

【００２２】（比較例３）実施例１において、ＰＥＳ樹
脂をエポキシ樹脂に変更し、溶剤をメチルイソブチルケ
トン（ＭＩＢＫ）に変え、硬化剤として２−エチル−４
−メチルイミダゾール（２Ｅ４ＭＺ）５部を加えた以外
は、実施例１と同様に処理して樹脂組成物を調製し、Ｓ
ＵＳ３０４板に塗装後の焼き付けを１５０℃の温度で１
時間行って被膜を形成し、潤滑特性を測定した。試験条
件及び結果は、表２に示したとおりであり、試験前と耐
酸試験後の潤滑特性は良好であったが、耐熱試験後と耐
湿試験後の被膜は変色し密着不良を起こしていた。

【００２３】（比較例４）実施例１において、ＰＴＦＥ
の使用量を１０部に減らし、溶剤ＮＭＰの使用量を７０
０部に減らした以外は、実施例１と同じように調合して
樹脂組成物を造り、これを同様に塗装処理して形成され
た被膜の潤滑特性を測定した。試験条件及び結果は、表
２に示したとおりであり、耐摩耗性が低下した。

【００２４】（比較例５）実施例１において、真球状ア
ルミナ粉の使用量を１００部から２００部に増した以外
は、全く同じ調合を行って樹脂組成物を造り、これを同
様に塗装処理して、形成された被膜の潤滑特性を測定し
た。試験条件及び結果は、表２に示したとおりであり、
被膜の密着不良が起こった。

【００２５】（実施例４）ＰＥＳ樹脂１００部をＮ−メ
チル−２−ピロリドン（ＮＭＰ）３００部に均質な溶解
し、これに二硫化モリブテン１００部、真球状アルミナ
粉５０部を添加し混合したのち、三本ロールで均一に分
散させ、さらにＮＭＰ４００部を添加し希釈混合して樹
脂組成物を調製した。前記組成物を実施例１と同様に塗
装処理して被膜を形成し、その潤滑特性を測定した。試
験条件及び結果は、表３に示したとおりであり、試験前
と耐熱試験後並びに耐湿試験後の潤滑特性は極めて良好
であった。

【００２６】（比較例６）実施例４において、真球状ア
ルミナ粉の添加を省略した以外は、全く同じようにして
樹脂組成物を造り、同様の塗装処理を行って被膜を形成
し、その潤滑特性を測定した。試験条件及び結果は、表
３に示したとおりであり、耐摩耗性は極めて悪かった。

【００２７】（実施例５）実施例１において、ＰＴＦＥ
をグラファイトに変更し、その使用量を３０部、真球状
アルミナの使用量を５０部に変更した以外は、全く同じ
ようにして樹脂組成物を造り、同様の塗装処理を行っ
て、被覆の潤滑特性を測定した。試験条件及び結果は、
表３に示したとおりであり、試験前と耐熱試験後・耐湿
試験後・耐酸試験後の潤滑特性は極めて良好であった。

【００２８】（実施例６）実施例１において、ＰＴＦＥ
を窒化ホウ素に変更し、その使用量を４０部、真球状ア
ルミナの使用量を３０部に変更した以外は同様の方法で
樹脂組成物を造り、同様の塗装処理を行って被覆の潤滑
特性を測定した。試験条件及び結果は、表３に示したと
おりであり、試験前と耐熱試験後・耐湿試験後の潤滑特
性は極めて良好であった。

【００２９】

【表１】

【００３０】

【表２】

【００３１】

【表３】

【００３２】

【発明の効果】本発明により、従来の塗装方法により、
従来の技術では実現不可能であった、高耐熱性、高耐湿
性に優れ、優秀な耐摩耗性を有する固体被膜潤滑剤を形
成することが可能となる。

【図面の簡単な説明】

【図１】実施例１における試験前と各試験後における摩
擦係数を比較したグラフ図

Claims (2)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 (a)ポリエーテルサルフォンと (b)ポリ
   テトラフルオロエチレン、二硫化モリブテン、グラファ
   イト及び窒化ホウ素の群から選択される平均粒径２０μ
   ｍ以下の粉末物質と (c)アルミナまたはシリカからなる
   平均粒径２０μｍ以下の真球状粒子と (d)ポリエーテル
   サルフォンを均質に溶解しうる溶剤を必須成分として含
   有することを特徴とする被覆用樹脂組成物。
2. 【請求項２】 (a)ポリエーテルサルフォン１００重量
   部に対して、 (b)ポリテトラフルオロエチレン、二硫化
   モリブテン、グラファイト及び窒化ホウ素の群から選択
   される平均粒径２０μｍ以下の粉末物質２０ないし１５
   ０重量部、 (c)、アルミナまたはシリカからなる平均粒
   径２０μｍ以下の真球状粒子１０ないし１５０重量部並
   びに (d)ポリエーテルサルフォンを均質に溶解しうる溶
   剤を必須成分として含有することを特徴とする被覆用樹
   脂組成物