KR20180094007A - 화상 형성 장치에 적용하는 것을 제외한 접동 부재, 부품 및 기계 장치의 소음 저감 방법 - Google Patents

화상 형성 장치에 적용하는 것을 제외한 접동 부재, 부품 및 기계 장치의 소음 저감 방법 Download PDF

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Abstract

양호한 마찰 계수를 유지하고, 또한, 항상 접동하는 부재에 유래한 마찰음(소음)의 발생을 저감할 수 있는 접동 부재(다만, 화상 형성 장치에 적용하는 것을 제외함)를 제공한다. 또한, 그것을 사용한 부품, 기계 장치 및 기계 장치에서 발생하는 소음의 저감 방법의 제공을 목적으로 한다. 본 발명은 그러한 접동 부재용의 코팅제 조성물의 제공을 목적으로 한다. 다른 부재에 접촉하는 윤활 피막을 구비한 접동 부재(다만, 화상 형성 장치에 적용하는 것을 제외함)로서, 당해 윤활 피막 표면의 JIS B0601(2001)에 기초한 산술 평균 거칠기(Ra)가 0.01 내지 1.0㎛이고, 당해 윤활 피막이 (A) 피막 형성성 수지 결합제 100질량부, 및 (B) 고체 윤활제 5 내지 200질량부를 적어도 포함하는 접동 부재. 당해 접동 부재를 갖는 구동 부품 등(다만, 화상 형성 장치에 적용하는 것을 제외함).

Description

화상 형성 장치에 적용하는 것을 제외한 접동 부재, 부품 및 기계 장치의 소음 저감 방법
본 발명은, 화상 형성 장치를 제외한 기계 장치에서 발생하는 소음(특히 마찰음)을 저감하는 접동 부재에 관한 것이다. 또한 본 발명은, 화상 형성 장치에 적용하는 것을 제외한 당해 부재를 갖는 부품, 기계 장치에 관한 것이다. 또한, 본 발명은, 당해 접동 부재를 사용한 화상 형성 장치를 제외한 기계 장치의 소음 저감 방법에 관한 것이다. 본원은 2015년 12월 11일에 일본국에 출원된 특원 2015-242309호에 기초하여 우선권을 주장하고, 화상 형성 장치에 적용하는 것을 제외한 내용에 대하여 여기에 원용한다.
본 발명에 있어서, 「화상 형성 장치를 제외한」 또는 「화상 형성 장치에 적용하는 것을 제외한」이란, 본 발명에 따른 접동 부재, 부품, 기계 장치 및 기계 장치의 소음 저감 방법의 발명의 대상에서, 화상 형성 장치에 이용하는 것이, 본 출원인에 의해 명시적 또한 자발적으로 제외되어 있는 것을 의미하는 것이다. 여기서, 「화상 형성 장치」란, 프린터, 복사기, 팩시밀리, 스캐너 및 이들과 부속품을 조합한 복합 제품, 및 이들의 제품에 사용되는 소모품을 의미하는 것이다.
부재끼리가 접동할 때에 발생하는 음(音)으로서는, 스틱 슬립에 의한 삐걱거림음과 부재끼리의 거칠기에 기인하는 마찰음이 있다. 전자에 대해서는 윤활 피막의 정마찰 계수와 동마찰 계수 차를 작게 함으로써, 접동 부재가 미끄러지기 시작할 때의 스틱 슬립을 억제하여 삐걱거림음을 저감시킬 수 있다. 그러나, 후자에 대해서는 항상 접동하고 있는 동마찰 상태의 한창 중에 발생하는 마찰음이고, 윤활 피막의 정마찰 계수와 동마찰 계수의 차를 작게 하여도 마찰음을 억제할 수 없었다.
한편, 예를 들면, 특허문헌 1에는 마찰음이 억제된 프리코트 금속판을 수득하기 위해서, 베이스 수지, 수지 비즈 및 왁스 등의 윤활제를 함유하는 도막을 구비하고, 당해 도막의 표면의 산술 평균 거칠기(Ra)를 0.3 내지 4.5㎛로 하는 것이 개시되어 있다. 그러나, 당해 문헌에 기재된 부재는 항상 접동하고 있는 동마찰 상태의 한창 중에 발생하는 마찰음을 발생시키는 접동 부재가 아니고, 또한, 표면의 산술 평균 거칠기(Ra)가 1.0㎛ 이하일 경우에는 내디스크 손상성이 떨어지는 등의, 네가티브한 시사가 이루어져 있고, 접동 부재의 마찰음을 억제한다는 기술적 과제를 해결할 수 있는 것이 아니었다.
특허문헌 1: 일본 공개특허공보 특개2007-167836호(특허 제4104637호)
본원 발명자들은 양호한 마찰 계수를 유지하고, 또한 자동차와 같이 항상 접동하는 부재에 유래한 마찰음(소음)의 발생을 저감할 수 있는 접동 부재의 제공을 목적으로 한다. 또한, 본원 발명자들은 당해 접동 부재를 사용한 부품, 기계 장치 및 기계 장치에서 발생하는 소음의 저감 방법의 제공을 목적으로 한다. 또한, 본 발명은 그러한 접동 부재용의 코팅제 조성물의 제공을 목적으로 하는 것이다.
상기 과제를 해결하기 위해 예의 검토한 결과, 본 발명자들은 다른 부재에 접촉하는 윤활 피막을 구비한 접동 부재(다만, 화상 형성 장치에 적용하는 것을 제외함)로서, 당해 윤활 피막 표면의 JIS B0601(2001)에 기초한 산술 평균 거칠기(Ra)가 0.01 내지 1.0㎛이고, 당해 윤활 피막이,
(A) 피막 형성성 수지 결합제 100질량부
(B) 고체 윤활제 5 내지 200질량부
를 적어도 포함하는 접동 부재에 의해, 상기 과제를 해결할 수 있는 것을 발견하여 본 발명에 도달하였다.
특히, 상기의 산술 평균 거칠기(Ra)가 0.01 내지 0.40㎛인 접동 부재에 의해, 상기 과제를 적합하게 해결할 수 있는 것을 발견하여 본 발명에 도달하였다. 또한, 마찰음의 억제의 견지에서, 상기의 다른 부재가 종이, 금속판 또는 수지판이고, 상기의 산술 평균 거칠기(Ra)가 0.01 내지 0.30㎛인 접동 부재일 경우, 상기 과제를 더 적합하게 해결할 수 있는 것을 발견하여 본 발명에 도달하였다.
본 발명자에 의해 양호한 마찰 계수를 유지하고, 또한 자동차와 같이 항상 접동하는 부재에 유래한 마찰음(소음)의 발생을 저감할 수 있는 접동 부재를 제공할 수 있다. 또한, 본 발명에 의해 당해 접동 부재를 사용한 부품, 기계 장치 및 기계 장치에서 발생하는 소음의 저감 방법을 제공할 수 있다.
또한, 본 발명의 코팅제 조성물은 도포, 경화 후의 윤활 피막 단체(單體)의 JIS B0601(2001)에 기초한 산술 평균 거칠기(Ra)가 특정한 범위가 되도록 조정되어 있고, 접동 부재에 도포 처리되었을 때에도 그 상대재 표면과의 사이에서 발생하는 마찰음을 저감하는 코팅제 조성물을 제공할 수 있다. 여기서, 도포 후 형성되는 도막은 접동 부재 표면을 매끄럽게 하는 것이 가능하고, 그 상대재와의 접동에 의해 발생하는 마찰음을 저감하고, 또한 저마찰 계수이면서 양호한 내마모성을 유지하고, 플라스틱 기재, 탄성 중합체 기재, 또는 스테인레스, 강판, 알루미늄 등의 금속에 대하여 양호한 밀착성을 부여할 수 있다.
본 발명의 제1 형태는 다른 부재에 접촉하는 윤활 피막을 구비한 접동 부재(다만, 화상 형성 장치에 적용하는 것을 제외함)로서, 당해 윤활 피막 표면의 JIS B0601(2001)에 기초한 산술 평균 거칠기(Ra)가 0.01 내지 1.0㎛이고, 당해 윤활 피막이,
(A) 피막 형성성 수지 결합제 100질량부
(B) 고체 윤활제 5 내지 200질량부
를 적어도 포함하는 것을 특징으로 한다. 이하, 당해 기술적 특징에 대하여 설명한다.
[윤활 피막 표면의 거칠기(Ra)]
본 발명의 접동 부재는 그 윤활 피막의 표면 거칠기(Ra)가 0.01 내지 1.0㎛인 것을 특징으로 한다. 여기서, 윤활 피막 표면의 거칠기란, 윤활 피막 표면의 JIS B0601(2001)에 기초한 산술 평균 거칠기(Ra)로서 정의되는 것이고, 이것이 작아질수록 접동시의 저항이나 진동이 작아지고, 접동시의 마찰 계수를 저감하여 마찰음의 발생을 억제할 수 있다. 특히, 부재끼리의 거칠기에 기인하는 마찰음을 저감하고, 정음(靜音)화를 실현하는 견지에서, 산술 평균 거칠기(Ra)는 0.01 내지 0.50㎛, 0.01 내지 0.40㎛, 0.01 내지 0.30㎛의 범위인 것이 바람직하고, 0.01 내지 0.25㎛, 0.01 내지 0.20㎛의 범위인 것이 특히 바람직하다. 여기서, 윤활 피막 표면의 거칠기는 도장에 의해 윤활 피막이 형성된 직후부터 상기 범위라도 좋지만, 윤활 피막 형성 후에, 표면 연마 가공 또는 상대재와의 접동을 거쳐, 윤활 피막 표면의 거칠기가 상기 범위(특히, 적합 범위)가 되어도 좋다. 특히 마찰음의 저감과 정음화에 대해서는 윤활 피막의 표면 거칠기에 의해 결정되는 것이고, 윤활 피막 형성 후의 표면 상태의 변화에 따라서도 같은 기술적 효과를 달성할 수 있다.
상기의 윤활 피막을 구비한 접동 부재는 다른 부재와 접동시킨 경우의 마찰음이 저감된다. 구체적으로는, 윤활 피막을 갖지 않는 부재를 다른 부재와 겹쳐서, 100mm/sec로 접동시킨 경우의 마찰음의 음압을 A 데시벨(dB)로 했을 때, 상기의 표면 거칠기를 구비한 윤활 피막을 갖는 접동 부재를 다른 부재와 겹쳐서, 100mm/sec로 접동시킨 경우의 마찰음의 음압을 B 데시벨(dB)로 했을 때, 마찰음의 저감율은 (A-B)/A×100(%)로 나타나는 바, 상기의 윤활 피막을 구비한 접동 부재는 5% 이상, 적합하게는 10% 이상, 더 적합하게는 15% 이상의 마찰음의 저감율을 실현할 수 있는 것이다. 또한, 마찰음의 음압(데시벨)은 대수값이기 때문에, 데시벨 단위로 5 내지 30%의 정음화가 도모되는 것은 미도장의 접동 부재와 비교하여, 지수 함수적으로 정음화를 실현하는 것이다.
[(A) 피막 형성성 수지 결합제]
상기의 윤활 피막은 (A) 피막 형성성 수지 결합제를 함유하는 것이고, 용제계 수지라도, 수계 수지라도 특별히 제한 없이 사용할 수 있지만, 수계 에멀전형의 수지를 사용하는 것이 바람직하다. (A) 피막 형성성 수지 결합제는 본 발명의 윤활 피막을 형성하는, 접동 부재용의 코팅제 조성물을 구성하는 주제(主劑)가 되는 성분으로서, 경화에 의해 코팅 피막을 형성하고, 고체 입자 등의 결합제 수지로서 기능한다. 당해 코팅제 조성물은 용제형 또는 수용형의 조성물이라도 좋고, 윤활 피막의 정음성의 견지에서, 수계 에멀전형의 코팅제 조성물인 것이 바람직하고, 윤활 피막 표면의 거칠기(Ra)가 상기 범위인 것을 설계하기 쉬운 점에서 유용하다.
본 발명의 (A) 피막 형성성 수지 결합제는 특별히 한정되는 것은 아니지만, 폴리아미드이미드 수지, 에폭시 수지, 실리콘 수지, 페놀 수지, 폴리아크릴 수지, 폴리우레탄 수지, 폴리올레핀 수지 또는 이들의 변성물로부터 선택되는 1종류 이상의 피막 형성성 수지 결합제가 예시된다. 특히, 성분 (A)는 수계 에멀전형의 피막 형성성 수지 결합제인 것이 바람직하고, 유화 중합, 솝프리(Soap Free) 유화 중합 등에 의해 합성되는, 연속상인 수중에 경화성 수지 성분이 분산되어 이루어지는 피막 형성성 수지 결합제가 예시된다.
대표적으로는, 이들의 수계 에멀전 형태의 경화성 수지는 계면활성제의 존재하 또는 부존재하에서, 중합성의 경화성 수지 단량체 또는 프레폴리머를 수중에 유화 또는 분산시켜, 가열 등에 의해 단량체 또는 프레폴리머를 수중에서 유화 중합 시킴으로써 수득할 수 있다. 유화 중합에 의해 수득되는 경화성 수지는, 계면활성제의 작용에 의한 유화 또는 경화성 수지에 친수성기를 도입하여 자기 유화성으로 하는 것 등에 의해, 미소한 경화성 수지의 미립자가 수중에 유화 분산된 형태를 취하고 있고, 일반적으로 현탁 또는 백탁한 외관을 보인다.
이러한 유화 분산 상태의 수지 입자는 수계 에멀전의 형태를 취하고 있기 때문에 일반적으로 취급이 용이하고, 유기용매를 사용하는 제형에 비해, 건조 등으로 물은 제거하는 것만으로 피막 형성 가능한 점에서 환경 부하도 저감되는 이점이 있다. 한편, 유화 중합에 의해 수득된 수지 입자는 미반응의 단량체 또는 잔여의 반응성 관능기에 유래하여 반응성이 높고, 다른 성분, 특히 다른 계면활성제의 혼입이나 친수성/소수성 고체 입자의 혼합에 의해, 용이하게 균일한 유화 상태가 손상되는 경향이 있다. 구체적으로는, 경시적인 조대 입자의 발생에 의한 불균일화, 수지 입자간의 중합 반응의 진행에 따른, 수지 에멀전의 증점 또는 겔화이다.
이들의 수계 에멀전 형태의 경화성 수지는 공지된 방법으로 합성할 수 있고, 계면활성제, 특히 이온성의 계면활성제를 사용하여 수중에서 유화 중합하여 수득된 수계 에멀전 형태의 경화성 수지인 것이 바람직하다. 또한, 에멀전 중에서의 경화성 수지 입자의 입자 직경은 특별히 제한되는 것은 아니지만, 레이저 회절·산란법으로 구한 입자 직경(메디안 직경)이 0.1 내지 10㎛ 전후의 범위에 있는 것이 바람직하고, 외관이 백탁액 또는 현탁액의 형태라도 좋다.
수계 에멀전 형태의 폴리아크릴 수지는 수계 에멀전 또는 현탁 중합액의 형태이고, 아크릴계 단량체의 1종 또는 2종 이상을 중합하여 수득된 것이면, 단독 중합체라도 좋고, 공중합체라도 좋다. 또한, 그 구조 및 종류에 대하여 특별히 한정은 없다. 상기 아크릴계 단량체로서는, 예를 들면, 메틸(메타)아크릴레이트, 에틸(메타)아크릴레이트, 이소프로필(메타)아크릴레이트, n-부틸(메타)아크릴레이트, 2-에틸헥실(메타)아크릴레이트, 및 옥틸(메타)아크릴레이트 등의 알킬(메타)아크릴레이트(알킬기의 탄소수는 바람직하게는 1 내지 8, 보다 바람직하게는 1 내지 6, 특히 바람직하게는 1 내지 4); 메톡시메틸(메타)아크릴레이트, 메톡시에틸(메타)아크릴레이트, 에톡시메틸(메타)아크릴레이트, 에톡시에틸(메타)아크릴레이트, 및 메톡시부틸(메타)아크릴레이트 등의 저급 알콕시 저급 알킬(메타)아크릴레이트; 2-하이드록시에틸(메타)아크릴레이트, 3-하이드록시프로필(메타)아크릴레이트 등의 하이드록시 저급 알킬(메타)아크릴레이트; 아크릴아미드, 메타크릴아미드; N-메틸올아크릴아미드, N-메틸올메타크릴아미드, N-부톡시메틸아크릴아미드, 및 N-부톡시 메틸메타크릴아미드 등의 N-비치환 또는 치환(특히 저급 알콕시 치환)메틸올기를 갖는 (메타)아크릴아미드; 포스포닐옥시메틸(메타)아크릴레이트, 포스포닐옥시에틸(메타)아크릴레이트, 및 포스포닐옥시프로필(메타)아크릴레이트 등의 포스포닐옥시 저급 알킬(메타)아크릴레이트; 아크릴로니트릴; 아크릴산, 메타크릴산 등의 1종 또는 2종 이상을 들 수 있다. 또한, 상기의 저급 알콕시 및 상기 저급 알킬이란, 통상, 각각 탄소수가 1 내지 5의 알콕시 및 알킬을 의미하고, 바람직하게는 탄소수가 1 내지 4, 보다 바람직하게는 1 내지 3이다.
여기서, 폴리아크릴 수지는 각종의 기재에 대한 밀착성을 한층 더 개선할 목적으로, 그 경화물의 하드 세그먼트를 구성하는 성분으로서, (메타)아크릴 당량이 100 이하, 바람직하게는 95 이하, 보다 바람직하게는 90 이하의 (메타)아크릴산 화합물, 및 경화물의 소프트 세그먼트를 구성하는 성분으로서, (메타)아크릴 당량이 120 내지 300, 바람직하게는 130 내지 270, 보다 바람직하게는 150 내지 250인 (메타)아크릴산 화합물을, 다른 경화성 수지(예를 들면, 폴리우레탄 수지 등)와 함께 포함하는 것이라도 좋다. 이러한 폴리아크릴 수지 또는 다른 경화성 수지와의 혼합물의 사용은 본건 출원인들이 국제특허출원 PCT/JP14/061806에서 제안한 바와 같다.
폴리우레탄 수지의 종류는 특별히 한정되는 것은 아니지만, 적어도 1종의 폴리올과 적어도 1종의 이소시아네이트를 반응시켜 이루어진 폴리우레탄 수지가 바람직하다. 또한, 수계 에멀전 형태의 폴리우레탄 수지는 친수성기의 도입에 의해 자기 유화성으로 하여도 좋고, 이온성의 계면활성제, 특히 카복실산 트리에틸아민염 등의 음이온성 계면활성제에 의해 수중에 유화 분산된 형태라도 좋다.
폴리올은 1분자 중에 2개 이상의 수산기를 갖는 한 특별히 한정되는 것이 아니고, 종래 공지된 것을 사용할 수 있다. 예를 들면, 폴리에스테르 폴리올, 폴리카보네이트 폴리올, 폴리에테르 폴리올, 폴리카프로락톤 폴리올, 폴리알킬렌 폴리올 등을 들 수 있다. 폴리올은 단독으로 사용되어도 좋고, 2종 이상을 병용하여도 좋다.
폴리에스테르 폴리올로서는, 다가 카복실산과 폴리올을 축합 중합시켜 이루어진 폴리에스테르 폴리올을 들 수 있다. 다가 카복실산으로서는, 석신산, 테레프탈산, 이소프탈산, 도데칸이산, 1,5-나프탈산, 2,6-나프탈산, 호박산, 글루타르산, 아디프산, 피멜린산, 수베르산, 아젤라산, 세바스산, 도데카메틸렌 디카복실산 등의 디카복실산 등을 들 수 있다. 다가 카복실산으로서는 직쇄상 디카복실산이 바람직하다. 직쇄상 디카복실산의 탄소수는 4 이상이 바람직하고, 4 내지 12가 보다 바람직하다. 또한, 직쇄상 디카복실산의 탄소수는 짝수인 것이 특히 바람직하다. 이러한 직쇄상 디카복실산으로서, 구체적으로는 석신산, 아디프산, 수베르산, 세바스산, 도데칸이산 등을 들 수 있다. 또한, 폴리올로서는, 프로필렌글리콜, 1,3-프로판디올, 1,4-부탄디올, 네오펜틸글리콜, 1,5-펜탄디올, 1,6-헥산디올, 에틸렌글리콜, 디에틸렌글리콜, 사이클로헥산디올 등을 들 수 있다. 다가 카복실산 및 폴리올은 각각 단독으로 사용되어도 좋고, 2종 이상을 병용할 수도 있다. 폴리에스테르 폴리올의 수산기가는 2 내지 160mgKOH/g이 바람직하다.
폴리카보네이트 폴리올은, 식: -R-O(C=O)O-(식 중, R은 탄소수 2 내지 5의 2가의 지방족 또는 지환식 탄화수소기를 나타냄)으로 표시되는 반복 단위 및 2개 이상의 수산기를 갖는 화합물이고, 예를 들면, 폴리헥사메틸렌카보네이트 폴리올, 폴리사이클로헥산디메틸렌카보네이트 폴리올 등을 들 수 있다.
폴리카보네이트디올은 분자 중에, 상기 반복 단위 및 2개의 수산기를 갖는 화합물이다. 폴리카보네이트디올은 Schell저, Polymer Review 제9권, 제9 내지 20페이지(1964년)에 기재된 다양한 방법에 의해 지방족 및/또는 지환식 디올로부터 합성할 수 있다. 바람직한 디올로서는, 에틸렌글리콜, 1,2-프로판디올, 1,3-프로판디올, 1,2-부탄디올, 1,3-부탄디올, 1,4-부탄디올, 네오펜틸글리콜, 2,3-부탄디올, 1,5-펜탄디올, 1,6-헥산디올, 2,5-헥산디올, 1,4-사이클로헥산디올, 1,4-사이클로헥산디메탄올 등을 들 수 있다.
폴리카보네이트디올의 평균 분자량의 범위는 통상, 수 평균 분자량으로 500 내지 5000이고, 바람직하게는, 1000 내지 3000인 것이 사용되고, 그 중합체 말단은 실질적으로 모두 수산기인 것이 바람직하다. 본 발명에 있어서는, 먼저 게시한 디올 이외에, 1분자에 3개 이상의 하이드록실기를 갖는 화합물, 예를 들면, 트리메틸올에탄, 트리메틸올프로판, 헥산트리올, 펜타에리스리톨 등을 소량 사용함으로써 관능화된 폴리카보네이트를 사용하여도 좋다.
폴리에테르 폴리올로서는, 예를 들면, 폴리에틸렌글리콜, 폴리프로필렌글리콜, 폴리테트라메틸렌글리콜, 이들의 랜덤 공중합체나 블록 공중합체, 및 비스페놀A의 폴리옥시알킬렌 변성체를 들 수 있다.
폴리카프로락톤 폴리올로서는, 폴리올에 락톤 화합물을 개환 부가중합하여 수득되는 폴리카프로락톤 폴리올을 들 수 있다. 폴리올로서는, 폴리에스테르 폴리올에서 상기한 폴리올과 같은 것을 들 수 있다. 또한, 락톤 화합물로서는, β-프로피오락톤, 피발로락톤, δ-발레로락톤, ε-카프로락톤, 메틸-ε-카프로락톤, 디메틸-ε-카프로락톤, 트리메틸-ε-카프로락톤 등을 들 수 있다.
폴리알킬렌 폴리올로서는, 예를 들면, 폴리부타디엔 폴리올, 수소화폴리부타디엔 폴리올, 수소화 폴리이소프렌 폴리올 등을 들 수 있다.
폴리올로서는, 폴리에스테르 폴리올 또는 폴리카보네이트 폴리올이 바람직하고, 폴리카보네이트 폴리올이 보다 바람직하고, 폴리카보네이트디올이 더욱더 바람직하다.
이소시아네이트도 1분자 중에 이소시아네이트기를 갖는 한 특별히 한정되는 것이 아니고, 종래 공지된 것을 사용할 수 있다. 이소시아네이트로서는 1분자 중에 이소시아네이트기를 2개 이상 갖는 폴리이소시아네이트가 바람직하다. 이소시아네이트는 단독으로 사용되어도 좋고, 2종 이상을 병용하여도 좋다.
폴리이소시아네이트로서는, 4,4'-디페닐메탄디이소시아네이트(4,4'-MDI), 2,4-디페닐메탄디이소시아네이트(2,4-MDI), 2,2'-디페닐메탄디이소시아네이트(2,2'-MDI), 카르보디이미드 변성 디페닐메탄디이소시아네이트, 폴리메틸렌폴리페닐폴리이소시아네이트, 카르보디이미드화 디페닐메탄폴리이소시아네이트, 톨릴렌디이소시아네이트(TDI, 2,4체, 2,6체, 또는 이들의 혼합물), 크실릴렌디이소시아네이트(XDI), 1,5-나프탈렌디이소시아네이트(NDI), 테트라메틸크실렌디이소시아네이트, 페닐렌디이소시아네이트, 헥사메틸렌디이소시아네이트(HDI), 다이머산디이소시아네이트, 노르보르넨디이소시아네이트, 리신디이소시아네이트, 크실릴렌디이소시아네이트, 테트라메틸크실릴렌디이소시아네이트, 이소포론디이소시아네이트(IPDI), 수소첨가 디페닐메탄디이소시아네이트(수소첨가 MDI), 수소첨가 크실릴렌디이소시아네이트(수소첨가 XDI), 사이클로헥산디이소시아네이트, 디사이클로헥실메탄디이소시아네이트, 이소포론디이소시아네이트 등을 들 수 있다.
폴리이소시아네이트로서는, 디이소시아네이트 또는 트리이소시아네이트가 바람직하다. 디이소시아네이트 또는 트리이소시아네이트로서는, 이소포론디이소시아네이트, 톨릴렌디이소시아네이트, 4,4'-디페닐메탄디이소시아네이트, 나프틸렌디이소시아네이트, 크실릴렌디이소시아네이트, 페닐렌디이소시아네이트, 3,3'-디클로로-4,4'-페닐메탄디이소시아네이트, 톨루일렌디이소시아네이트, 헥사메틸렌디이소시아네이트, 4,4'-디사이클로헥실메탄디이소시아네이트, 수소첨가화 크실릴렌디이소시아네이트, 트리페닐메탄트리이소시아네이트, 테트라메틸크실렌디이소시아네이트, 수소첨가화 4,4'-디페닐메탄디이소시아네이트 등을 들 수 있다.
본 발명의 수계 에멀전 형태의 폴리우레탄 수지는 폴리카보네이트 폴리올과 디이소시아네이트를 반응시켜 이루어지는, 폴리카보네이트계 우레탄 수지인 것이 보다 바람직하다.
수계 에멀전 형태의 폴리올레핀 수지, 에폭시 수지, 폴리아미드이미드 수지는 공지된 방법에 의해 합성한 이들의 경화성 수지를, 계면활성제의 존재하, 기계적 수단을 사용하여 유화하는 방법을 들 수 있다. 수계 에멀전 형태의 실리콘 수지에 대해서는, 상기한 바와 마찬가지로 미리 합성한 실리콘 수지를 유화 분산하는 것 이외에, 실란 단량체 또는 저분자량의 쇄상 또는 환상 실리콘 올리고머를 계면활성제의 존재하, 유화 중합함으로써도 수득할 수 있다.
폴리올레핀 수지로서, 폴리에틸렌 수지, 폴리프로필렌 수지 등의 올레핀 공중합체가 예시되고, 특히, 이들과 다른 비닐계 단량체의 공중합체라도 좋다. 또한, 수계 에멀전의 저장 안정성의 관점에서, 올레핀 공중합체의 단량체 배열은 랜덤(어택틱)인 것이 특히 바람직하다.
에폭시 수지는 특별히 한정되는 것이 아니고, 비스페놀형 에폭시 수지, 아민형 에폭시 수지, 페놀노볼락형 에폭시 수지, 크레졸노볼락형 에폭시 수지, 레조르시놀형 에폭시 수지, 페놀아랄킬형 에폭시 수지, 나프톨아랄킬형 에폭시 수지, 디사이클로펜타디엔형 에폭시 수지, 비페닐 골격을 갖는 에폭시 수지, 이소시아네이트 변성 에폭시 수지, 테트라페닐에탄형 에폭시 수지, 트리페닐메탄형 에폭시 수지, 플루오렌형 에폭시 수지 등 중에서 1종 이상을 선택하여 사용할 수 있다.
폴리아미드 수지는 아미드 결합을 갖는 합성 수지이고, 일반적으로 카르복실기를 2개 이상 갖는 다염기산과, 아미노기를 2개 이상 갖는 폴리아민의 축합 반응에 의해 수득되는 것을 사용할 수 있다. 다염기산으로서는, 석신산, 글루타르산, 아디프산, 세바스산, 프탈산, 이소프탈산, 테레프탈산, 트리멜리트산, 테트라하이드로프탈산, 엔도메틸렌테트라하이드로프탈산, 헥사하이드로프탈산 등을 들 수 있다. 한편, 폴리아민으로서는, 히드라진, 메틸렌디아민, 에틸렌디아민, 프로필렌디아민, 부틸렌디아민, 헥산디아민, 에틸아미노에틸아민, 메틸아미노프로필아민, 이미노비스프로필아민, 디에틸렌트리아민, 트리에틸렌테트라민, 폴리에틸렌이민, 디아미노벤젠, 트리아미노벤젠, 디아미노에틸벤젠, 트리아미노에틸벤젠, 디아미노에틸벤젠, 트리아미노에틸벤젠, 폴리아미노나프탈렌, 폴리아미노에틸나프탈렌, 및 이들의 N-알킬 유도체, N-아실 유도체 등을 들 수 있다. 폴리아미드 수지는 1종 단독으로 사용하여도 좋고, 2종 이상을 병용하여도 좋다.
폴리아미드이미드 수지는 그 분자 중에 아미드 결합과 이미드 결합을 갖는 중합체이면 특별히 한정되지 않지만, 예를 들면 요소 결합을 갖는 용매 중에서, 디이소시아네이트 화합물과, 산무수물기를 갖는 3가의 카복실산 유도체를 중합시켜, 예를 들면 이하와 같은 방법으로 조제할 수 있다. 본 합성 방법으로 조제된 폴리아미드이미드 수지는 용매 중에 용해되어 있는 용액이고, 1종 단독으로 사용하여도 좋고, 2종 이상을 병용하여도 좋다.
(1) 디이소시아네이트 화합물, 및 산무수물기를 갖는 3가의 카복실산 유도체, 존재할 경우에는 디카복실산 화합물 또는 디올 화합물과 산무수물기를 2개 갖는 4가의 카복실산 유도체의 모두를 한번에 반응시켜 폴리아미드이미드 수지를 수득하는 방법;
(2) 디카복실산 화합물 또는 디올 화합물과 이소시아네이트 화합물의 과잉량을 반응시켜 말단에 이소시아네이트기를 갖는 올리고머를 합성한 후, 산무수물기를 갖는 3가의 카복실산 유도체, 및 필요에 따라 산무수물기를 2개 갖는 4가의 카복실산 유도체를 추가하여 반응시켜, 폴리아미드이미드 수지를 수득하는 방법;
(3) 산무수물기를 갖는 3가의 카복실산 유도체, 및 필요에 따라 산무수물기를 2개 갖는 4가의 카복실산 유도체의 과잉량과, 이소시아네이트 화합물을 반응시켜 말단에 산 또는 산무수물기를 갖는 올리고머를 합성한 후, 디카복실산 화합물 또는 디올 화합물을 추가하여 반응시켜, 폴리아미드이미드 수지를 수득하는 방법.
실리콘 수지는 실록산 단위를 갖고, 경화 또는 용매 제거(건조 고화)에 의해, 결합제 수지로서 기능하는 오르가노폴리실록산이면 특별히 제한 없이 사용할 수 있고, 아크릴 변성 실리콘 수지와 같이 기능성의 유기 변성기를 측쇄 또는 주쇄 중에 갖는 것이라도 좋다. 바람직한 실리콘 수지는 (R3SiO0.5) 실록산 단위, (R2SiO) 실록산 단위, (RSiO1.5) 실록산 단위 또는 (SiO2) 실록산 단위(일반적으로, 각각 M 실록산 단위, D 실록산 단위, T 실록산 단위 및 Q 실록산 단위로 칭함)(식 중, R은 1개 내지 30개의 탄소 원자를 함유하는 임의의 유기기, 바람직하게는 최대 8개의 탄소 원자를 갖는 알킬기 또는 아릴기, 보다 바람직하게는 메틸기, 에틸기 또는 페닐기일 수 있음)로부터 독립하여 선택되는 1개 또는 복수의 실록산 단위를 함유하는 분기상 오르가노폴리실록산이다. 특히, D 실록산 단위 및 T 실록산 단위를 양쪽 모두 포함하는 실리콘 수지가 바람직하다.
수계 에멀전 형태의 경화성 수지를 수득하기 위한 유화 또는 분산시키는 방법으로서는, 공지된 유화 방법을 들 수 있다. 유화 방법으로서는, 기계력을 사용한 고압 유화법, 반전 유화법, 초음파 유화법, 용제 유화법 등을 들 수 있다. 또한, 경화성 수지가 자기 유화성이 아닐 경우에는, 후술하는 계면활성제와 동일 또는 다른 계면활성제를 사용하여, 경화성 수지를 수중에 유화 또는 분산되어 있는 것이 바람직하다.
수계 에멀전 형태의 경화성 수지는 경화성 수지와 임의의 계면활성제 성분 이외에, 분산매로서의 물을 포함하는 것이고, 수계 에멀전 형태의 경화성 수지를, 수계 코팅제 조성물의 성분으로서 사용할 경우, 용매인 물에 그 일부 또는 전부가 포함되는 것이다.
[(B) 고체 윤활제]
본 발명에 따른 윤활 피막은 성분 (A) 100질량부에 대하여, (B) 고체 윤활제를 5 내지 200질량부, 적합하게는 20 내지 180질량부, 더욱 적합하게는 40 내지 150질량부를 함유하는 것이다. 고체 윤활제를 포함함으로써 본 발명에 따른 윤활 피막은 우수한 접동 특성을 장시간 유지할 수 있고, 높은 밀착성과 우수한 접동 내구성을 구비한 윤활 피막을 부여할 수 있다. 또한, 여기서 「성분 (A) 100질량부」란, 용매를 제외한 (A) 피막 형성성 수지 결합제의 고형분 100질량부를 의미하는 것이다.
고체 윤활제는 특별히 한정되는 것이 아니고, 1종류의 고체 윤활제를 사용하여도 좋고, 또한 2종류 이상의 고체 윤활제를 병용하여도 좋다. 구체적으로는, 이황화몰리브덴, 이황화텅스텐, 스테아르산칼슘, 운모, 흑연, 폴리테트라플루오로에틸렌(PTFE), 그 외의 윤활성 수지 및 산소 결함 페로브스카이트 구조를 갖는 복합 산화물(SrxCa1-x-CuOy 등) 등을 들 수 있다. 그 외에, 탄산염(Na2CO3, CaCO3, MaCO3 등의 알칼리 금속 또는 알칼리 토금속의 탄산염 등), 규산염(MxOySiO2〔M: 알칼리 금속, 알칼리 토금속〕 등), 금속 산화물(전형 금속 원소의 산화물, 전이 금속 원소의 산화물, 및 그들의 금속 원소를 포함하는 복합 산화물〔Al2O3/MaO 등〕 등), 황화물(PbS 등), 불화물(CaF2, BaF2 등), 탄화물(SiC, TiC), 질화물(TiN, BN, AlN, Si3N4 등), 클러스터 다이아몬드, 및 풀러렌 C60 또는 C60과 C70의 혼합물과 같이, 마찰 계수를 극단적으로 저하시키지 않고 금속간의 직접 접촉을 억제하여, 소부(燒付) 방지 작용을 기대할 수 있는 미립자 등도 들 수 있다. 상기 전형 금속 원소의 산화물로서는, 예를 들면, Al2O3, CaO, ZnO, SnO, SnO2, CdO, PbO, Bi2O3, Li2O, K2O, Na2O, B2O3, SiO2, MaO 및 In2O3 등을 들 수 있다. 이들 중에서도, 전형 금속 원소가 알칼리 토금속, 알루미늄, 아연인 것이 바람직하다. 상기 전이 금속 원소의 산화물로서는, 예를 들면, TiO2, NiO, Cr2O3, MnO2, Mn3O4, ZrO2, Fe2O3, Fe3O4, Y2O3, CeO2, CuO, MoO3, Nd2O3 및 H2O3 등의 산화물을 들 수 있다.
적합하게는, 고체 윤활제로서는 예를 들면, 불소 수지(특히, 폴리테트라플루오로에틸렌, 테트라플루오로에틸렌-헥사플루오로프로필렌 공중합체 등), 폴리에틸렌 수지, 폴리아미드 수지, 폴리프로필렌 수지, 폴리이미드 수지, 실리콘 수지 등으로 이루어진 유기 화합물의 미립자, 이황화몰리브덴, 그래파이트, 산화규소, 산화알루미늄, 질화붕소, 산화아연 등의 무기 화합물의 미립자, 납 등의 금속의 미립자, 및 이들의 혼합물을 들 수 있다. 특히, 불소 수지, 폴리에틸렌 수지, 폴리아미드 수지, 이황화몰리브덴, 그래파이트, 산화알루미늄, 질화붕소, 산화아연, 산화티탄, 산화지르코늄 및 이들의 혼합물로부터 선택되는 적어도 1종류의 고체 윤활제를 사용하는 것이 바람직하다. 또한, 수득되는 윤활 피막의 소음화의 견지에서, 무기 화합물의 미립자, 특히 이황화몰리브덴, 그래파이트, 산화규소, 산화알루미늄, 질화붕소, 산화아연 등이 바람직하다.
고체 윤활제의 평균 입자 직경은 15㎛ 이하가 바람직하고, 0.2 내지 10㎛가 보다 바람직하다. 또한, 여기서의 평균 입자 직경은 레이저 회절식 입도 분포 측정 장치를 사용하여 측정된 체적 평균 입자 직경, 또는 주사형 전자 현미경을 사용하여 관찰된 입자 직경을 의미한다.
[그 외의 고체 입자]
본 발명에 따른 윤활 피막은 고체 윤활제 이외의 고체 입자를 포함하여도 좋다. 이들의 고체 입자는 본 발명에 따른 윤활 피막에 원하는 기능을 부여하는 성분이다. 고체 입자의 종류는 특별히 제한되는 것은 아니지만, 보강성 충전제; 증조제; 내마모제; 안료; 색재; 자외선 흡수제; 열전도성 충전제; 도전성 충전제; 절연재 등의 기능성 입자가 예시된다. 또한, 일부의 입자는 복수의 기능성 입자로서 배합할 수 있다.
상기의 고체 윤활제 및 그 외의 고체 입자의 형상은 특별히 한정되는 것이 아니고, 입자상, 판상, 침상, 섬유상 등 임의의 형상인 것을 사용할 수 있다. 고체 입자의 형상이 판상, 침상, 섬유상 등의 이방성인 경우, 그 종횡비는 1.5 이상, 5 이상, 또는 10 이상일 수 있다.
[계면활성제]
본 발명에 따른 윤활 피막은 상기의 성분 (A) 및 성분 (B)를 포함하는, 접동 부재용의 코팅제 조성물을 경화하여 이루어지는 것이지만, 당해 코팅제 조성물은 수계 코팅제 조성물이고, 계면활성제를 포함하는 것이 바람직하다. 여기서, 고체 입자, 특히 고체 윤활제인 고체 입자는 예를 들면 표면에 친수화 처리 등이 시행되어 있어도, 일반적으로 물 분산성이 부족하고, 계면활성제를 사용하지 않는 경우에는, 수계 코팅제 조성물에서 고체 윤활제 및 고체 입자가 분리 또는 침강하여 균일한 수계 코팅제를 수득하는 것이 곤란해진다.
한편, 상기한 바와 같이, 계중(系中)에 추가된 계면활성제나 고체 입자는 수계 에멀전 형태의 접동 부재용의 코팅제 조성물의 분산 안정성을 손상하는 경우가 있다. 본 발명에서의 계면활성제는 수계 에멀전 형태의 코팅제 조성물의 형성에 사용된 계면활성제라도 좋고, 수계 에멀전 형태의 경화성 수지의 형성에 사용된 계면활성제와 다른 계면활성제라도 좋다. 이것은, 자기 유화형의 폴리우레탄 수지와 같이, 계면활성제를 사용하지 않아도 수지 에멀전을 형성할 수 있는 경우라도, 고체 입자의 분산을 위해서 계면활성제를 계중에 첨가함으로써, 경화성 수지의 표면과 계면활성제가 상호 작용하여 그 분산 상태가 손상되는 경우가 있기 때문이다. 본 발명에 있어서는, 특히 적합하게는, 계면활성제는 상기 성분 (A)의 에멀전 형성에 사용되는 계면활성제와 다른 계면활성제, 상세하게는 이온성의 계면활성제, 더 상세하게는 음이온성의 계면활성제를 포함하는 것이 바람직하다.
성분 (B)는 계면활성제의 종류는 특별히 제한되지 않고, 비이온(논이온)성 계면활성제, 음이온성 계면활성제, 양성 계면활성제 및 양이온성 계면활성제 중 어느 것이라도 사용할 수 있다.
[(C) 임의의 용매]
본 발명에 따른 윤활 피막은 상기의 성분 (A) 및 성분 (B)를 포함하는, 접동 부재용의 코팅제 조성물을 경화하여 이루어지는 것이지만, 당해 코팅제 조성물은 임의의 용매를 분산매로서 포함하는 것이 바람직하다. 또한, 당해 용매는 물 및 그 외의 친수성 용매라도, 소수성 용매라도 좋다.
물은 상기의 성분 (A)인 수계 에멀전 형태의 피막 형성성 수지 결합제의 분산매로서 계중으로 가져온 것이라도 좋고, 성분 (B)인 계면활성제의 수용액으로서 계중으로 가져온 것이라도 좋다.
물 이외의 용매는 단독이라도, 복수의 용매를 병용하여도 좋다. 용매로서는 특별히 제한은 없지만, 락톤계 화합물(예를 들면, γ-부티로락톤), 메틸에틸케톤, 메틸이소부틸케톤, 사이클로헥산온, 디메틸포름아미드(DMF), 클로로포름, 디클로로메탄, 클로로벤젠, 디클로로벤젠, N-메틸피롤리돈(NMP), 톨루엔, 디옥산, 프로판올, γ-피콜린, 아세토니트릴, 디메틸설폭사이드(DMSO), 디메틸아세트아미드(DMAC) 등의 유기용매가 바람직하고, 메틸에틸케톤, 메틸이소부틸케톤, 사이클로헥산온 등의 케톤계 유기용매가 보다 바람직하다. 또한, 친수성 용매는 물과 미리 혼화(混和)되어 있어도 좋고, 알코올계 용매(예를 들면, 메탄올, 에탄올, 프로판올 등) 및 친수성의 질소 함유 복소환 화합물이 예시된다.
특히, 물과의 친화성 및 제막 조제로서의 기능에서, 친수성의 질소 함유 복소환 화합물과 물을 함유하는 용매가 바람직하고, 당해 질소 함유 복소환 화합물은 1 또는 2 이상의 질소원자를 포함하는 4 내지 13원 환상, 4 내지 8원 환상 또는 4 내지 6원 환상의 복소환 화합물이 바람직하고, 1 또는 2 이상의 질소 함유 5원환 복소환 화합물로서 케톤기를 갖는 피롤리돈 화합물, 이미다졸리디논 화합물 또는 옥사졸리돈 화합물이 적합하게 예시된다. 본 발명에 있어서, 특히 적합한 성분 (C)는 1,3-디메틸-2-이미다졸리디논, N-메틸-2-피롤리돈, N-에틸-2-피롤리돈, N-메틸-3-메틸-2-피롤리돈, 사이클로헥실피롤리돈, 2-옥사졸리돈, 및 3-메틸-2-옥사졸리돈으로부터 선택되는 1종류 이상의 질소 함유 복소환 화합물이다.
또한, 상기의 1,3-디메틸-2-이미다졸리디논 등의 화합물을 사용함으로써, 환경, 인체에 악영향을 주기 어려운 용매를 사용하고, 안정적으로 유동하고, 취급 작업성이 우수한 수계 코팅제 조성물을 제공하는 것이 가능해진다. 환경 규제의 해결의 견지에서, 가장 적합한 성분 (C)는 물과 1,3-디메틸-2-이미다졸리디논의 혼합물이다.
[접동 부재용의 코팅제]
본 발명에 따른 윤활 피막을 부여하는 접동 부재용의 코팅제는, 적합하게는 수계 에멀전형, 용제형 또는 수용형의 형태이고, 상기의 산술 평균 거칠기(Ra)가 0.01 내지 0.25㎛, 적합하게는 0.01 내지 0.20㎛가 되는 윤활 피막을 형성하는 것이다. 가장 적합하게는 수계 에멀전형의 접동 부재용의 코팅제이다. 특히, 본 발명의 코팅제는 (B) 고체 윤활제를 포함하기 때문에, 기재 표면에 상기의 산술 평균 거칠기(Ra)를 갖는 윤활 피막을 형성하는 것이 가능해지고, 수계 윤활 피막용 도료에 사용할 수 있다. 본 발명에 따른 수계 윤활 피막용 도료는 수계 도료·코팅제로서 취급 작업성이 우수하고, 또한 당해 윤활 피막은 우수한 접동 특성을 장시간 유지 할 수 있으며, 또한 정음 특성이 우수하다. 따라서, 본 발명의 접동 부재용의 코팅제는 윤활 피막용 도료 조성물로서, 높은 밀착성, 우수한 접동 내구성 및 다른 부재와의 마찰음을 저감하는 우수한 정음성을 구비한 윤활 피막을 부여할 수 있다. 또한, 본 발명에 따른 윤활 피막 표면의 거칠기는 도장에 의해 윤활 피막이 형성된 직후부터 상기 범위라도 좋지만, 윤활 피막 형성 후에, 표면 연마 가공 또는 상대재와의 접동을 거쳐, 윤활 피막 표면의 거칠기가 상기 범위(특히, 적합 범위)가 되어도 좋다.
본 발명의 수계 에멀전형의 접동 부재용의 코팅제는 상기의 성분 (A) 내지 (C), 임의의 고체 성분 및 그 외의 수용성을 함유하는 것이고, 적합하게는,
(A) 피막 형성성 수지 결합제의 고형분 100질량부에 대하여,
계면활성제: 0.1 내지 50질량부로 할 수 있고, 2 내지 40질량부가 바람직하고, 5 내지 35질량부가 더욱 바람직하다.
(B) 고체 윤활제 및 임의의 고체 입자: 5 내지 200질량부로 할 수 있고, 20 내지 180질량부가 바람직하고, 40 내지 150질량부가 더욱 바람직하다.
(C1) 임의의 용매(물 이외): 1 내지 1000질량부로 할 수 있고, 2 내지 800질량부가 바람직하고, 5 내지 300질량부가 더욱 바람직하다.
(C2) 물: 0 내지 1000질량부로 할 수 있고, 100 내지 800질량부가 바람직하고, 300 내지 600질량부가 더욱 바람직하다. 또한, 여기서, 「성분 (A)의 고형분 」이란, 성분 (A)로부터 물 또는 그 외의 휘발성 성분(용매)을, 건조 또는 가열에 의해 제거한 경우의 비휘발성의 성분이고, 주로 경화성 수지의 주제 또는 비휘발성의 경화성 수지 그 자체로 이루어진다. 또한, (C1) 성분이 친수성의 질소 함유 복소환 화합물일 경우, (C2) 물 100질량부에 대하여 1 내지 100질량부, 적합하게는 5 내지 50질량부가 되는 범위에서 첨가하는 것이 바람직하다.
[그 외의 수용성 임의 성분]
본 발명의 접동 부재용의 코팅제는 상기의 수계 에멀전 형태의 경화성 수지의 안정성, 취급 작업성 및 수득되는 코팅 피막의 기능과 같은 본 발명의 기술적 효과를 손상하지 않는 한, 라메(lame)제, 펄(pearl)제, 방부제, 향료, 가소제, 소포제, 충전제, 산화 방지제, 자외선 흡수제, 경화제, 촉매, 용제, 수용성 고분자, 난연제, 대전 방지제, 열 안정제, pH 조정제, 동결 방지, 습윤, 안료 분산, 유화, 더껑이 방지, 레벨링, 건조 촉진 등의 목적으로 첨가되는 첨가제를 포함하는 것이라도 좋다.
예를 들면, 본 발명의 접동 부재용의 코팅제는 막 형성 조제를 포함할 수 있다. 이러한 막 형성 조제로서는 에폭시 수지 또는 에폭시실란을 들 수 있다. 막 형성 조제로서의 에폭시 수지는, 예를 들면, 본 발명의 조성물의 전체 질량(중량)을 기준으로 하여 0.1 내지 10질량(중량)%의 범위에서 사용할 수 있다. 막 형성 조제로서의 에폭시실란은, 예를 들면, 본 발명의 조성물의 전체 질량(중량)을 기준으로 하여 0.1 내지 5질량(중량)%의 범위에서 사용할 수 있다.
본 발명의 접동 부재용의 코팅제는 적어도 1종의 실리콘 검을 포함할 수 있다. 본 발명에서는 단독의 실리콘 검을 사용하여도 좋고, 또한 복수의 실리콘 검을 병용하여도 좋다. 실리콘 검을 배합함으로써 본 발명의 조성물 점도의 온도 의존성을 저감할 수 있다. 실리콘 검으로서는 종래 공지된 것을 적절히 사용하는 것이 가능하고, 예를 들면, 본 발명의 조성물의 전체 질량(중량)을 기준으로 하여 0.001 내지 3질량(중량)%의 범위에서 사용할 수 있다.
본 발명의 접동 부재용의 코팅제는 적어도 1종의 소포제를 포함할 수 있다. 본 발명에서는 단독의 소포제를 사용하여도 좋고, 또한 복수의 소포제를 병용하여도 좋다. 소포제를 배합함으로써 본 발명의 조성물의 도포시의 발포를 억제하고, 도포 작업을 용이하게 할 수 있다. 소포제로서는 종래 공지된 것을 적절히 사용하는 것이 가능하고, 예를 들면, 본 발명의 조성물의 전체 질량(중량)을 기준으로 하여 0.00001 내지 1(질량)중량%의 범위에서 사용할 수 있다.
본 발명의 접동 부재용의 코팅제는 적어도 1종의 증점제를 포함할 수 있다. 본 발명에서는 단독의 증점제를 사용하여도 좋고, 또한 복수의 증점제를 병용하여도 좋다. 증점제를 배합함으로써 당해 조성물의 점도를 높여, 도포시의 액흐름을 저감하고, 도포 작업을 용이하게 할 수 있다. 증점제로서는 종래 공지된 것을 적절히 사용하는 것이 가능하고, 예를 들면, 본 발명의 조성물의 전체 질량(중량)을 기준으로 하여 0.001 내지 1질량(중량)%의 범위에서 사용할 수 있다.
[접동 부재용의 코팅제의 조제 방법]
본 발명의 조성물의 조제 방법은 특별히 제한되는 것이 아니고, 상기의 각 성분을 기계력을 사용하여 균일하게 혼합·분산함으로써 얻을 수 있고, 필요하면, 농도 조정용의 물, 그 외의 임의의 첨가물을 혼합·분산함으로써 제조된다. 그 혼합 방법과 혼합 순서에는 제약은 없다.
[기재]
본 발명의 코팅제 조성물, 적합하게는 수계 코팅제 조성물은 상온하에서 건조 또는, 가열 및/또는 당해 조성물에 고에너지선을 조사함으로써 경화하여, 윤활 피막 형성에 사용할 수 있고, 임의의 기재의 표면에 높은 밀착성을 갖는 코팅 피막 또는 윤활 피막을 형성할 수 있다.
기재의 재질은 특별히 한정되는 것은 아니지만, 예를 들면, 철, 알루미늄, 구리 등의 금속, 고무, 수지, 종이, 목재, 유리, 시멘트, 아스팔트, 피혁 등을 들 수 있다. 기재의 표면에는 접착성의 향상을 위해서, 필요에 따라, 전해 에칭, 화학 에칭, 숏 블라스트 등에 의한 조면화 처리, 인산염 등에 의한 화학 처리를 실시하여도 좋다.
본 발명에서는 앞서 서술한 수계 코팅제 조성물, 적합하게는 수계 윤활 피막용 도료 조성물을 기재 표면에 도포하고, 당해 조성물을 상온하에서 건조 또는, 가열 및/또는 당해 조성물에 고에너지선을 조사함으로써 당해 기재 표면에 피막을 형성할 수 있다.
상기 조성물을 기재 표면에 도포하는 방법은 특별히 한정되는 것이 아니고, 예를 들면, 스크린 인쇄, 스프레이법, 나이프 코팅, 텀블링법, 침적법, 솔칠법 등의 종래 공지된 도포 방법을 사용할 수 있다. 특히, 본 발명의 조성물을 수계 윤활 피막용 도료 조성물로서 사용할 경우, 도포 후, 일정 시간 방치하여 레벨링을 수행하는 것이 바람직하다. 레벨링에 의해 수득되는 피막의 윤활성을 향상시킬 수 있다. 또한, 도포시에 기재를 예비 가열하여도 좋지만, 작업성의 점에서는 실온 (약 25℃)에서 도포하는 것이 바람직하다. 또한, 본 발명의 조성물로부터 물 등의 용매를 제거하기 위해서, 예를 들면 실온에서 1 내지 240분 방치, 또는, 예를 들면 40 내지 80℃에서 1분 내지 60분 가열하여 용매를 제거하는 것이 바람직하다.
그리고, 용매 제거 후, 상기 조성물 중의 경화성 수지가 열경화성인 경우에는, 그 후, 기재 표면에 도포된 당해 조성물막을 가열하여 경화 피막을 수득한다. 가열의 형태는 적절히 조절 가능하지만, 예를 들면, 170 내지 200℃로 5 내지 90분 실시할 수 있다. 필요하면, 상기의 용매의 제거와 수지 경화용의 가열을 동시에 실시하여도 좋다.
상기 조성물 중의 경화성 수지가 고에너지선 경화성인 경우에는, 자외선, X선, 전자선 등의 고에너지선을 기재 표면에 도포된 당해 조성물에 조사하여 경화 피막을 수득한다. 안전성 등의 점에서 고에너지선으로서는 자외선이 바람직하다. 고에너지선이 자외선일 경우의 자외선 조사량은 적절히 조절 가능하지만, 적산 광량으로 1000 내지 4000mJ/cm2가 바람직하고, 2000 내지 3000mJ/cm2가 보다 바람직하다.
본 발명은 이렇게 하여 수득되는 코팅 피막, 특히 윤활 피막에도 관계한다. 본 발명의 피막의 두께는 임의이지만, 예를 들면 1 내지 50㎛로 할 수 있고, 2 내지 25㎛가 바람직하고, 3 내지 15㎛가 보다 바람직하다.
[접동 부재와 소음의 저감]
본 발명에 따른 다른 부재에 접촉하는 윤활 피막을 구비한 접동 부재(다만, 화상 형성 장치에 적용하는 것을 제외함)는 높은 밀착성, 우수한 접동 내구성 및 다른 부재와의 마찰음을 저감하는 우수한 정음성을 구비한 윤활 피막을 갖는 것을 특징으로 한다. 접동 부재의 종류는 특별히 한정되는 것은 아니지만, 예를 들면, 고무, 플라스틱 또는 금속제인 것을 들 수 있다.
다른 부재는 본 발명의 과제인 마찰음을 발생하는 부재이고, 시트상 또는 판상의 부재라도 좋다. 특히, 다른 부재가 종이, 금속판 또는 수지판 등의 시트상 또는 판상의 부재라도 좋다. 특히, 본 발명의 윤활 피막을 구비한 접동 부재는 종이, 금속판 또는 수지판 등의 시트상 또는 판상의 부재와 접동시킨 경우의 마찰음이 적어도 5% 이상 저감되는 것이고, 종이, 금속판 또는 수지판을 상대재로 하는 구동 부품, 접동 부품 또는 반송 부품으로서 적합하다. 다만, 이들의 접동 부재에는 화상 형성 장치에 적용하는 것은 포함되지 않는다.
본 발명의 윤활 피막을 구비한 접동 부재로서, 적합한 것은 금속판 또는 수지판 등의 시트상 또는 판상의 부재와 접촉하는 윤활 피막의 표면 거칠기가 상기 범위에 있는 접동 부재이고, 자동차 등의 화상 형성 장치를 제외한 기계 장치의 구동 부재, 접동 부재, 반송부 등이 예시되고, 소음이 저감된 기계 장치(다만, 화상 형성 장치를 제외함)가 제공된다.
상기 고무제 접동 부재로서는 타이밍 벨트, 컨베이어 벨트, 선루프용 보디 씰, 글라스런, 웨더 스트립, 오일 씰, 패킹, 와이퍼 블레이드, 닥터 블레이드, 그 외에 자동차 등의 화상 형성 장치를 제외한 기계 장치용의 구동 부재, 접동 부재, 반송부 등이 예시된다.
상기 플라스틱제 접동 부재로서는 도어 패널, 인스트루먼트 패널, 도어록, 베어링, 기어, 벨트 텐셔너, 정착 벨트, 가압 벨트, 그 외에 자동차 등의 화상 형성 장치를 제외한 기계 장치용의 구동 부재, 접동 부재, 반송 부재 등이 예시된다.
상기 금속제 접동 부재로서는 크랭크 샤프트, 컴프레서 샤프트, 슬라이드 베어링, 기어, 오일 펌프 기어, 피스톤, 피스톤 링, 피스톤 핀, 개스킷, 도어록, 가이드 레일, 시트 벨트 버클, 브레이크 패드, 브레이크 패드 클립, 브레이크 심, 브레이크 인슐레이터, 힌지, 나사, 가압 패드, 그 외에 자동차 등의 화상 형성 장치를 제외한 기계 장치용의 구동 부재, 접동 부재, 반송 부재 등이 예시된다.
접동 부재의 형태도 특별히 한정되는 것이 아니고, 예를 들면, 섬유상인 것 또는 섬유를 함유하는 것이라도 좋다. 섬유상 접동 부재 또는 섬유를 함유하는 접동 부재로서는, 예를 들면, 차량용 시트, 카페트, 타이어 코드, 시트 벨트 등을 들 수 있다.
본 발명의 윤활 피막을 구비한 접동 부재의 용도로서는 화상 형성 장치에 적용하는 것을 제외하는 한, 아무런 제약은 없고, 예를 들면, 가전, 선박, 철도, 항공기, 기계, 구조물, 자동차 보수, 자동차, 건축, 건재, 섬유, 피혁, 문구, 목공, 가구, 잡화, 강판, 캔, 전자 기판, 전자 부품 등의 용도에 사용할 수 있다. 특히, 본 발명은 윤활 피막을 구비한 각종의 제품에 이용하는 것이 가능하고, 특히, 윤활 피막을 구비한 접동 부재와 다른 부재의 마찰음에 유래하는 소음을 저감할 목적으로 적합하게 이용할 수 있다.
[실시예]
이하, 본 발명에 대하여 실시예를 들어 설명하지만, 본 발명은 이들에 의해 한정되는 것은 아니다.
[실시예 1 내지 17 및 비교예 1 내지 2]
각 성분을 표 1 내지 표 4에 기재한 비율로 혼합하여 실시예 1 내지 17 및 비교예 1 내지 2의 접동 부재용의 코팅제 조성물을 수득하였다. 또한, 표 1 내지 표 4에 기재한 수치는 질량부를 나타낸다. 또한, 표 중의 피막 형성성 수지 결합제로서, 고형분의 질량부(100질량부)로서 기재하고, 수계 에멀전 형태의 물은 용매의 물 성분에 포함시켜 기재하였다.
표 1 내지 4에 있어서 각 성분은 이하와 같다.
<피막 형성성 수지 결합제>
·폴리아미드이미드 수지 A: γ-부티로락톤에 용해한 폴리아미드이미드 수지 와니스(고형분 30 내지 40중량%)
·폴리아미드이미드 수지 B: 1,3-디메틸-2-이미다졸리디논에 용해한 폴리아미드이미드 수지 와니스(고형분 30 내지 40중량%)
·폴리아미드이미드 수지 C: N-에틸-2-피롤리돈에 용해한 폴리아미드이미드 수지 와니스(고형분 30 내지 40중량%)
·에폭시 수지: 에폭시 당량 180 내지 200인 액상 에폭시 수지(고형분 100중량%)
·실리콘 수지: 도레이·다우코닝(주) 제조, 펠간 Z(고형분 78중량%)
·폴리우레탄 수지 A: 지방족계 폴리우레탄 수지의 수계 에멀전(고형분 40중량%)
·폴리우레탄 수지 B: 지방족계 폴리우레탄 수지와 아크릴 수지의 수계 혼합 에멀전(고형분 35중량%)
·디시안디아미드: 미쓰비시카가쿠(주) 제조, 디시안디아미드 DICY7 분말(고형분 100중량%)
<고체 윤활제>
·이황화몰리브덴: 레이저 회절 산란식 입도 분포 측정에 의한 메디안 직경이 1 내지 6㎛인 이황화몰리브덴 분말(고형분 100중량%)
·그래파이트 A: 레이저 회절 산란식 입도 분포 측정에 의한 메디안 직경이 3 내지 5㎛인 그래파이트 분말(고형분 100중량%)
·그래파이트 B: 레이저 회절 산란식 입도 분포 측정에 의한 메디안 직경이 1 내지 3㎛인 그래파이트 분말(고형분 100중량%)
·폴리테트라플루오로에틸렌 A(PTFE 파우더): 레이저 회절 산란식 입도 분포 측정에 의한 메디안 직경이 3 내지 5㎛인 구상 폴리테트라플루오로에틸렌 수지 미립자(고형분 100중량%)
·폴리테트라플루오로에틸렌 B(PTFE 디스퍼션): 레이저 회절 산란식 입도 분포 측정에 의한 메디안 직경이 0.10 내지 0.30㎛인 구상 폴리테트라플루오로에틸렌 수지 미립자(고형분 60중량%)
·질화붕소: 레이저 회절 산란식 입도 분포 측정에 의한 메디안 직경이 0.5 내지 1.0㎛인 백색 질화붕소 분말(고형분 100중량%)
·산화아연: 주사형 전자 현미경 관찰에 의한 입자 직경이 0.2 내지 0.6㎛인 백색 산화아연(JIS 규격 2종) 분말
·산화지르코늄(산화지르코늄 용액): 동적 광산란법 입도 분포 측정에 의한 메디안 직경이 0.08 내지 0.1㎛인 단사정 산화지르코늄 미립자(고형분 40중량%)
·산화알루미늄: 레이저 회절 산란식 입도 분포 측정에 의한 메디안 직경이 0.3 내지 0.5㎛인 백색 알루미나 분말(고형분 100중량%).
·산화규소: 주사형 전자 현미경 관찰에 의한 1차 입자의 입자 직경이 5 내지 50nm인 백색 이산화규소 분말(고형분 100중량%)
<용매>
·γ-부티로락톤: 미쓰비시카가쿠(주) 제조, 감마-부티로락톤, 99.5% 이상
·1,3-디메틸-2-이미다졸리디논: 카와켄파인 케미컬(주) 제조, DMEU
·N-메틸-2-피롤리돈: BASF 재팬(주) 제조, N-메틸-2-피롤리돈
·메틸에틸케톤: 와코쥰야쿠코교(주) 제조, 메틸에틸케톤
·디프로필렌글리콜모노메틸에테르: 도호카가쿠코교(주) 제조, 하이솔부 DPM
<첨가제>
·실리콘 플루이드(소포제): 도레이·다우코닝(주) 제조, 57Additive
·실리콘 에멀션(소포제): 도레이·다우코닝(주) 제조, FS 안티폼 013A
<윤활 피막 형성 A> [실시예 1 내지 10, 실시예 16 내지 17, 비교예 1] (알루미늄 기재)
표 1 내지 표 4에 기재한 배합비로, 접동 부재용의 코팅제 조성물을 수득하였다. 당해 코팅제 조성물(폴리아미드이미드 수지, 에폭시 수지 또는 실리콘 수지와 디시안아미드를 포함함)을 알루미늄 기재(A-1050P, (주)UACJ 제조; 표면 거칠기(Ra)=0.05㎛) 표면에 나이프 코트로 도포하고, 200℃의 온도에서 20분간 가열하여, 두께 10 내지 15㎛의 경화 피막을 작성하였다.
<윤활 피막 형성 B> [실시예 11 내지 15, 비교예 2](ABS 수지 기재)
표 1 내지 표 4에 기재한 배합비로, 접동 부재용의 코팅제 조성물을 수득하였다. 당해 코팅제 조성물(폴리우레탄 수지를 포함함)을 아크릴로니트릴-부타디엔-스티렌 공중합체(ABS) 수지판(표면 거칠기(Ra)=0.02㎛; 쓰미토모 베이클라이트(주) 제조, 터프에이스 EAR-003)에 건조 후의 막 두께가 10 내지 15㎛가 되도록 스프레이 도장하였다. 용매 및 물을 증발시키기 위해서 25℃×120분 방치하여 건조하고 경화시켜 윤활 피막을 작성하였다.
각 실시예에 대하여, 이하의 방법에 의해 수득된 윤활 피막의 마찰 계수 측정 및 상대재와의 마찰음의 저감율을 측정하고, 결과를 표 1 내지 4에 함께 기재하였다. 또한, 어떠한 실시예 및 비교예에서도 연마 또는 접동에 의한 표면 처리는 수행하지 않았다.
<평가 방법>
[마찰 계수 측정]
윤활 피막을 형성한 각 시험편에 대하여, 수직 하중을 가한 롤러를 회전 이동시킴으로써 왕복시키는 왕복동 마찰 마모 시험기를 사용하여, 미끄럼 속도 0.2m/s, 하중 100g, 미끄럼 거리(스트로크) 40mm의 조건으로, SUJ 2강 롤러에 대한 접동시의 동마찰 계수(단위: μ)를 측정하고, 이하의 기준으로 판정하였다.
◎: 0.10 내지 0.19
○: 0.20 내지 0.29
△: 0.30 내지 0.39
×: 0.40 내지 0.49
<평가 방법>
[표면 거칠기 측정]
표면 거칠기(Ra)(㎛)는 (주)도쿄세이미쯔 제조, SURFCOM1400D로 JIS B0601-2001에 규정하는 산술 평균 거칠기(Ra)의 측정법에 준하여, 측정 거리 4mm, 측정 속도 0.3mm/s의 조건으로 측정하였다.
<평가 방법>
[마찰음 측정]
시험 환경으로서 27 내지 29dB의 환경하에서 수행하였다.
윤활 피막을 형성한 각 시험편을 이하의 상대재와 겹쳐서, 100mm/sec의 조건으로 접동시켰을 때의 마찰음의 음압(dB)을 측정하고, 이하에 나타내는 미도장의 부재와의 마찰음의 음압하는 감소율을 계산하였다.
·상대재 1: 알루미늄판(표면 거칠기(Ra)=1.6㎛)
·상대재 2: ABS 수지판(표면 거칠기(Ra)=0.03㎛)
·상대재 3: A4 용지(표면 거칠기(Ra)=2.3㎛)
(1) 미도장의 알루미늄 기재와 상대재 1(알루미늄판)의 마찰음: 54dB
(2) 미도장의 ABS 수지 기재와 상대재 2(ABS 수지판)의 마찰음: 40dB
(3) 미도장의 ABS 수지 기재와 상대재 3(A4 용지)의 마찰음: 53dB
마찰음 저감율={미도장의 기재와 상대재의 마찰음(dB)-윤활 피막과 상대재의 마찰음(dB)}/미도장의 기재와 상대재의 마찰음(dB)×100(%)
Figure pct00001
Figure pct00002
Figure pct00003
Figure pct00004

Claims (13)

  1. 다른 부재에 접촉하는 윤활 피막을 구비한 접동 부재(다만, 화상 형성 장치에 적용하는 것을 제외함)로서, 당해 윤활 피막 표면의 JIS B0601(2001)에 기초한 산술 평균 거칠기(Ra)가 0.01 내지 1.0㎛이고, 당해 윤활 피막이,
    (A) 피막 형성성 수지 결합제 100질량부
    (B) 고체 윤활제 5 내지 200질량부
    를 적어도 포함하는 접동 부재.
  2. 제1항에 있어서, 상기의 산술 평균 거칠기(Ra)가 0.01 내지 0.40㎛인, 접동 부재.
  3. 제1항 또는 제2항에 있어서, 다른 부재가 종이, 금속판 또는 수지판이고, 상기의 산술 평균 거칠기(Ra)가 0.01 내지 0.30㎛인, 접동 부재.
  4. 제1항 내지 제3항 중 어느 한 항에 있어서, 상기 성분 (A)가 폴리아미드이미드 수지, 에폭시 수지, 실리콘 수지, 페놀 수지, 폴리아크릴 수지, 폴리우레탄 수지, 폴리올레핀 수지 또는 이들의 변성물로부터 선택되는 1종류 이상의 피막 형성성 수지 결합제인, 접동 부재.
  5. 제1항 내지 제4항 중 어느 한 항에 있어서, 상기 성분 (B)가 불소 수지, 폴리에틸렌 수지, 폴리아미드 수지, 폴리프로필렌 수지, 폴리이미드 수지, 실리콘 수지, 이황화몰리브덴, 그래파이트, 산화규소, 산화알루미늄, 질화붕소, 산화아연, 산화티탄, 산화지르코늄으로부터 선택되는 1종류 이상의 고체 윤활제인, 접동 부재.
  6. 제1항 내지 제5항 중 어느 한 항에 있어서, 윤활 피막을 갖지 않는 부재를 다른 부재와 접동시킨 경우의 마찰음에 대하여, 윤활 피막을 구비한 접동 부재를 다른 부재와 접동시킨 경우의 마찰음이 적어도 5% 이상 저감되는 것을 특징으로 하는, 접동 부재.
  7. 제1항 내지 제6항 중 어느 한 항에 기재된 접동 부재를 갖는 구동 부품, 접동 부품 또는 반송 부품인 부품(다만, 화상 형성 장치에 적용하는 것을 제외함).
  8. 제1항 내지 제6항 중 어느 한 항에 기재된 접동 부재를 갖는 기계 장치(다만, 화상 형성 장치를 제외함).
  9. 다른 부재에 접촉하는 윤활 피막을 구비한 접동 부재(다만, 화상 형성 장치에 적용하는 것을 제외함)에서, 당해 윤활 피막이,
    (A) 피막 형성성 수지 결합제 100질량부
    (B) 고체 윤활제 5 내지 200질량부
    를 적어도 포함하고, 또한, 당해 윤활 피막 표면의 JIS B0601(2001)에 기초한 산술 평균 거칠기(Ra)를 0.01 내지 1.0㎛로 하는 것을 특징으로 하는, 기계 장치의 소음 저감 방법.
  10. 제9항에 있어서, 다른 부재가 종이, 금속판 또는 수지판인, 기계 장치의 소음 저감 방법.
  11. (A) 피막 형성성 수지 결합제 100질량부
    (B) 고체 윤활제 5 내지 200질량부
    (C) 임의의 용매
    를 함유하여 이루어지고, 경화하여 JIS B0601(2001)에 기초한 산술 평균 거칠기(Ra)가 0.01 내지 0.30㎛가 되는 윤활 피막을 형성하는, 접동 부재용의 코팅제 조성물.
  12. 제11항에 있어서, 수계 에멀전형, 용제형 또는 수용형의 형태이고, 상기의 산술 평균 거칠기(Ra)가 0.01 내지 0.25㎛가 되는 윤활 피막을 형성하는, 접동 부재용의 코팅제 조성물.
  13. 제11항 또는 제12항에 기재된 접동 부재용의 코팅제 조성물을 사용하는 것을 특징으로 하는, 소음이 저감된 기계 장치(다만, 화상 형성 장치를 제외함)의 제조 방법.
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