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水系潤滑塗料組成物
説明

水系潤滑塗料組成物

【課題】環境負荷が小さい水系潤滑剤であって、その潤滑剤から形成される塗膜の耐摩耗性に優れた水系潤滑塗料組成物を提供する。
【解決手段】本発明は、水と、フッ素樹脂粒子と、エポキシ樹脂及びアルキッド樹脂からなる群より選ばれる1種以上の樹脂を含む硬化性樹脂と、メラミン樹脂とを含有する水系潤滑塗料組成物を提供する。

【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【0001】
本発明は、水系潤滑塗料組成物に関するものである。
【背景技術】
【0002】
従来、例えば自動車等の構造部品の表面に潤滑性及び耐摩耗性を付与する目的で、有機溶剤系潤滑剤をその表面に塗布する手段が知られている。具体的には、例えばピストンバルブなどの低荷重で高速に往復摺動する部品の表面に対して、摺動面の摩擦軽減及び焼き付け防止を目的として塗布される潤滑剤が知られている。そのような潤滑剤の一例として、固体潤滑剤であるPTFE(ポリテトラフルオロエチレン)粒子を主成分として含み、更に有機溶媒に可溶な樹脂(例えば、エポキシ樹脂、アクリル樹脂、アルキッド樹脂、ウレタン樹脂及びポリアミドイミド樹脂)を含むものが挙げられる。ところが、かかる潤滑剤は有機溶媒を多量に含むため、環境負荷が大きいという問題点がある。そこで、溶媒として水を用いた水系潤滑剤の開発が進められている。
【0003】
そのような水系潤滑剤として、特許文献1には、金属材料の表面に極めて優れた摺動特性を有する皮膜を、低コストで、且つ低環境汚染負荷で形成することを意図して、平均粒径が0.5〜10μmの二硫化モリブテンと、破断強度300kg/cm2以上、破断伸度10%以下で平均分子量が5000〜50000の水系樹脂とを含有する水系潤滑剤が提案されている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【0004】
【特許文献1】特開2002−12885号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【0005】
しかしながら、上記特許文献1に記載の水系潤滑剤は、その潤滑剤を部品の表面に塗布して得られる塗膜の耐摩耗性の観点から、更に改善の余地がある。
【0006】
そこで、本発明は上記事情にかんがみてなされたものであり、環境負荷が小さい水系潤滑剤であって、その潤滑剤から形成される塗膜の耐摩耗性に優れた水系潤滑塗料組成物を提供することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【0007】
本発明者らは、上記目的を達成すべく鋭意研究を重ねた結果、特定の固体潤滑剤と共に、特定の硬化性樹脂と特定の硬化剤とを含有する水系潤滑塗料組成物が、優れた耐摩耗性を示すことを見出し、本発明を完成するに至った。
【0008】
すなわち、本発明は、下記のとおりである。
[1]水と、フッ素樹脂粒子と、エポキシ樹脂及びアルキッド樹脂からなる群より選ばれる1種以上の樹脂を含む硬化性樹脂と、メラミン樹脂と、を含有する、水系潤滑塗料組成物。
[2]フッ素樹脂粒子はポリテトラフルオロエチレン粒子を含む、[1]の水系潤滑塗料組成物。
[3]フッ素樹脂粒子は乳化重合により合成されたものである、[1]又は[2]の水系潤滑塗料組成物。
[4]耐摩耗剤を更に含有する、[1]〜[3]のいずれか一つの水系潤滑塗料組成物。
[5]耐摩耗剤は、リン酸アルミニウム、酸化亜鉛、硫化亜鉛、珪酸塩及び酸化チタンからなる群より選ばれる1種以上の化合物を含有する、[4]の水系潤滑塗料組成物。
[6]耐摩耗剤は、硫化亜鉛を含有する、[4]の水系潤滑塗料組成物。
[7]固形分の全量に対して、耐摩耗剤を1〜10質量%含有する、[4]〜[6]のいずれか一つの水系潤滑塗料組成物。
[8]固形分の全量に対して、フッ素樹脂粒子を5〜60質量%含有する、[1]〜[7]のいずれか一つの水系潤滑塗料組成物。
[9]固形分の全量に対して、硬化性樹脂を30〜90質量%含有する、[1]〜[8]のいずれか一つの水系潤滑塗料組成物。
[10]硬化性樹脂とメラミン樹脂との含有比が、質量比で20:80〜80:20である、[1]〜[9]のいずれか一つの水系潤滑塗料組成物。
【発明の効果】
【0009】
本発明によれば、環境負荷が小さい水系潤滑剤であって、その潤滑剤から形成される塗膜の耐摩耗性に優れた水系潤滑塗料組成物を提供することができる。
【図面の簡単な説明】
【0010】
【図1】実施例の耐摩耗性試験に用いたバーベル/プレート試験器を模式的に示す図である。
【発明を実施するための形態】
【0011】
以下、本発明を実施するための形態(以下、単に「本実施形態」という。)について詳細に説明する。なお、本明細書における「(メタ)アクリル」とは「アクリル」及びそれに対応する「メタクリル」を意味し、「(メタ)アクリレート」とは「アクリレート」及びそれに対応する「メタクリレート」を意味する。
【0012】
本実施形態の水系潤滑塗料組成物(以下、単に「塗料組成物」という。)は、水と、フッ素樹脂粒子と、エポキシ樹脂及びアルキッド樹脂からなる群より選ばれる1種以上の硬化性樹脂と、メラミン樹脂とを含有するものである。水の種類は特に限定されないが、塗膜の耐摩耗性及び塗料組成物の保存安定性等の観点から、例えば、イオン交換水、限外濾過水、逆浸透水、蒸留水等の純水又は超純水が好ましい。
【0013】
本実施形態の塗料組成物に含まれるフッ素樹脂粒子は、フッ素を含むオレフィンモノマーを単独で重合して、あるいは他のモノマーと共重合して得られるフッ素樹脂の固体粒子である。フッ素樹脂粒子は、その静摩擦係数が低いため、摺動部材の耐摩耗性を更に向上することができる。フッ素樹脂粒子としては、例えば、ポリテトラフルオロエチレン粒子、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樹脂粒子及びエチレン−テトラフルオロエチレンコポリマー粒子などのテトラフルオロエチレンの単独重合体又は他のモノマーとの共重合体の粒子、パーフルオロエチレン−プロペンコポリマー粒子、ポリビニリデンフルオライド粒子及びエチレン−クロロトリフルオロエチレンコポリマー粒子が挙げられる。これらの中では耐摩耗性をより高める観点及び入手の容易性の観点から、テトラフルオロエチレンの単独重合体又は他のモノマーとの共重合体の粒子が好ましく、ポリテトラフルオロエチレン粒子がより好ましい。
【0014】
フッ素樹脂粒子は常法により合成してもよく、市販品を入手してもよい。市販品としては例えば、ルブロン(商品名、ダイキン工業社製)シリーズ、アルゴフロン(商品名、ソルベイソレクシス社製)シリーズ、フルオン(商品名、旭硝子社製)シリーズ、ダイニオン(商品名、住友スリーエム社製)シリーズが挙げられる。フッ素樹脂粒子は、耐摩耗性を更に良好にする観点から、乳化重合により合成されたものであると好ましい。
【0015】
フッ素樹脂粒子の平均粒子径は、30μm以下であると好ましく、20μm以下であるとより好ましく、10μm以下であると更に好ましい。平均粒子径が30μm以下であることにより、潤滑塗膜に好ましい平滑な状態を容易に付与することが可能となる。なお、その平均粒子径の下限は特に限定されず、例えば、0.1μm以上であってもよい。
【0016】
本実施形態の塗料組成物において、上記フッ素樹脂粒子の含有量は特に限定されないが、塗料組成物に含まれる固形分の全量に対して、5〜60質量%であると好ましく、10〜30質量%であるとより好ましい。この含有量が上記下限値以上であることにより、フッ素樹脂粒子による上述の効果をより有効かつ確実に奏することが可能となり、上記上限値以下であることにより、フッ素樹脂粒子以外の塗料に含まれ得る各成分による効果が低減することを防ぐことができると共に、塗料の塗布性を高く維持することが可能となる。
【0017】
本実施形態の塗料組成物に含まれる硬化性樹脂は、熱硬化性樹脂であっても光硬化性樹脂であってもよいが、熱硬化性樹脂であると好ましく、エポキシ樹脂及びアルキッド樹脂からなる群より選ばれる1種以上の硬化性樹脂を含む。エポキシ樹脂は、水中に安定的に溶解又は分散される水性エポキシ樹脂(水系エポキシ樹脂)であると好ましい。水性エポキシ樹脂は、エポキシ基を1分子中に1個以上有するものであれば特に限定されず、従来知られているものであってもよい。また、水性エポキシ樹脂は、常法により合成されてもよく、市販品として入手されてもよい。
【0018】
水性エポキシ樹脂としては、例えば、必要に応じてアルカリ触媒等の触媒の存在下で、ビスフェノールにエピクロロヒドリンを付加させて得られるビスフェノール型エポキシ樹脂、フェノールノボラック樹脂にエピクロロヒドリンを付加させて得られるノボラック型エポキシ樹脂、ペンタエリスリトール、ソルビトール及びグリセリン等のポリオールにエピクロロヒドリンを付加させて得られるエポキシ樹脂が挙げられる。ビスフェノール型エポキシ樹脂は、エピクロルヒドリンとビスフェノールとを高分子量まで縮合させても得られたものであってもよく、エピクロルヒドリンとビスフェノールとを縮合させて低分子量のエポキシ樹脂とした後に、この低分子量エポキシ樹脂とビスフェノールとを重付加反応させて高分子量化して得られたものであってもよい。また、ノボラック型エポキシ樹脂としては、例えば、フェノールノボラック型エポキシ樹脂、クレゾールノボラック型エポキシ樹脂、分子内に多数のエポキシ基を有するフェノールグリオキザール型エポキシ樹脂が挙げられる。
【0019】
上記ビスフェノールとしては、例えば、ビスフェノールFとして知られるビス(4−ヒドロキシフェニル)メタン、1,1−ビス(4−ヒドロキシフェニル)エタン、ビスフェノールAとして知られる2,2−ビス(4−ヒドロキシフェニル)プロパンビスフェノールBとして知られる2,2−ビス(4−ヒドロキシフェニル)ブタン、ビス(4−ヒドロキシフェニル)−1,1−イソブタン、ビス(4−ヒドロキシ−tert−ブチル−フェニル)−2,2−プロパン、p−(4−ヒドロキシフェニル)フェノール、オキシビス(4−ヒドロキシフェニル)、スルホニルビス(4−ヒドロキシフェニル)、4,4’−ジヒドロキシベンゾフェノン、ビス(2−ヒドロキシナフチル)メタンが挙げられる。これらの中ではビスフェノールA及びビスフェノールFが好ましい。ビスフェノールは、1種を単独で又は2種以上を組み合わせて用いられる。
【0020】
上記水性エポキシ樹脂は、乳化剤により強制的に乳化させたものであってもよい。市販品としては、例えば、エピレッツ3510W60、3515W6、3522W60、3540WY55、880SAW−65(以上、Hexion社製ビスフェノール型エポキシ樹脂、製品名)、デナコールEM150(ナガセケムテックス(株)ノボラック型エポキシ樹脂、製品名)、エピレッツ6006W70、5003W55(以上、Hexion社製ノボラック型エポキシ樹脂、製品名)、デナコールEX611、EX614、EX411、EX313(以上、ナガセケムテックス(株)製エポキシ樹脂、製品名)、jER(エピコート)シリーズ(三菱化学(株)製、製品名)が挙げられる。
【0021】
水性エポキシ樹脂として、エポキシ樹脂と酸成分とがエステル結合した水性エポキシエステル樹脂であってもよい。水性エポキシエステル樹脂としては、例えば、アクリル樹脂等のカルボキシル基含有ポリマーとエポキシ樹脂とをエステル化反応させて得られるカルボキシル基過剰の反応物がアンモニア又はアミンの存在下で水性媒体中に分散してなるもの(例えば、特開昭54−75460号公報、特開昭55−3481号公報、特開昭55−3482号公報参照)、エポキシ樹脂と(メタ)アクリル酸等のカルボキシル基含有重合性不飽和化合物とを一部エステル化反応させて得られる分子中に重合性不飽和二重結合を有する付加物と、(メタ)アクリル酸を含むモノマー混合物とを共重合し、得られる共重合体中のカルボキシル基を塩基性化合物で中和して水性媒体中に分散してなるもの(例えば、特開昭57−105418号公報、特開昭58−198513号公報参照)、エポキシ樹脂にコハク酸、アジピン酸、ピメリン酸、アゼライン酸、セバシン酸、ドデカン二酸、ヘキサヒドロフタル酸等の二塩基酸を反応させてなる樹脂のカルボキシル基を塩基性化合物で中和して水性媒体中に分散してなるものが挙げられる。
【0022】
好ましい水性エポキシ樹脂は、耐水性の観点から、水中に安定的に分散される水不溶性又は水難溶性のビスフェニール型エポキシ樹脂、あるいはその変性エポキシ樹脂であり、より好ましい水性エポキシ樹脂は、水中に安定的に分散される水不溶性又は水難溶性のビスフェノール型エポキシ樹脂を変性させた変性エポキシ樹脂である。ここで、樹脂が「水中に安定的に分散される水不溶性又は水難溶性」であるためには、分子鎖中に親水基を有し、かつこれらの親水基が水に不溶な高分子鎖内に結合した構造の樹脂であればよい。そのような樹脂としては、例えば、末端にエポキシ基を有するポリエチレングリコールで乳化したビスフェノールA型エポキシ樹脂エマルジョンと硬化剤とからなる樹脂、分子鎖中にアミノ基、三級アミン基又は四級アンモニウム基などのカチオン性基を有するビスフェノールA型エポキシ樹脂エマルジョンと硬化剤とからなる樹脂、分子鎖中にカルボキシル基、スルホン酸基又はリン酸エステル基などのアニオン性基を有するビスフェノールA型エポキシ樹脂エマルジョンと硬化剤とからなる樹脂、分子鎖中にヒドロキシル基又はエーテル基などのノニオン性基を有するビスフェノールA型エポキシ樹脂エマルジョンと硬化剤とからなる樹脂が挙げられる。
【0023】
水性エポキシ樹脂の数平均分子量及び水酸基価は、特に限定されるものではなく、例えば、数平均分子量が1000〜70000、水酸基価が20〜200mgKOH/gであってもよい。数平均分子量及び水酸基価がこの範囲にあると、得られる塗膜の硬化性、耐食性及び塗膜物性等の観点から好ましい。数平均分子量は、GPC法により測定された標準ポリスチレン換算の値であり、水酸基価は、滴定法により測定される(以下同様。)。
【0024】
アルキッド樹脂は、水中に安定的に溶解又は分散される水性アルキッド樹脂(水系アルキッド樹脂)であると好ましい。水性アルキッド樹脂は、多価アルコールと、酸成分の一部が植物油の脂肪酸(油脂肪酸)であってもよい多官能カルボン酸などの多塩基酸とのポリエステル化反応生成物であれば特に限定されず、従来知られているものであってもよい。また、水性アルキッド樹脂は、常法により合成されてもよく、市販品として入手されてもよい。
【0025】
多価アルコールとしては、例えば、グリセロール、トリメチロールエタン、トリメチロールプロパン、ジエチレングリコール、ネオペンチルグリコール、1,4−シクロヘキサンジメタノール、3−メチルペンタンジオール、2,2,4−トリメチル−1,3−ペンタンジオール、1,4−ブタンジオール、1,4−ヘキサンジオール、1,6−ヘキサンジオール、1,2−プロピレングリコール、1,2−プロパンジオール、エチレングリコール、ブチレングリコール、ジプロピレングリコール、トリエチレングリコール、ペンタエリスリトール、トリシクロデカンジメタノール及びジメチロールプロピオン酸が挙げられる。これらは1種を単独で又は2種以上を組み合わせて用いられる。
【0026】
多塩基酸としては、例えば、フタル酸、無水フタル酸、アジピン酸、マレイン酸、無水マレイン酸、イソフタル酸、セバシン酸、アゼライン酸、テレフタル酸、リノール酸、リノレイン酸、安息香酸、ヘキサヒドロ無水フタル酸、テトラヒドロ無水フタル酸、1,4−シクロヘキサンジカルボン酸、コハク酸、無水コハク酸、フマル酸及びドデカンジカルボン酸などの二官能カルボン酸、トリメリット酸、無水トリメリット酸、メチルシクロヘキセントリカルボン酸、ピロメリット酸、無水ピロメリット酸などの三官能カルボン酸が挙げられる。また、これらの多塩基酸の低級アルキルエステル化物、例えばイソフタル酸ジメチル及びテレフタル酸ジメチルであってもよい。これらは1種を単独で又は2種以上を組み合わせて用いられる。なお、安息香酸、クロトン酸、p−t−ブチル安息香酸等の一塩基酸が、分子量調整等の目的で用いられてもよい。
【0027】
また、上記多価アルコール及び多塩基酸の一部をジメチロールプロピオン酸、オキシピバリン酸、パラオキシ安息香酸、これらの酸の低級アルキルエステル、ε−カプロラクトン等のラクトン等のオキシ酸成分に置き換えてもよい。
【0028】
水性アルキッド樹脂は、各種オイルの脂肪酸(油脂肪酸)で変性することにより改質されたものであってもよい。変性に用いることのできるオイルとしては、例えば、桐油、アマニ油、大豆油、紅花油、ヒマシ油、コーン油、綿種油、ペララ油、ゴマ油、ココナツ油、脱水ヒマシ油及びトール油が挙げられる。油長は30%以下であると好ましく、5〜20%であるとより好ましい。
【0029】
また、水性アルキッド樹脂は、多価アルコールの一部としてエポキシ化合物を使用して、エポキシ化合物を部分エステル化したエポキシ変性アルキッド樹脂、アルキッド樹脂にスチレン等のビニルモノマーをグラフト重合させたビニル変性アルキッド樹脂であってもよく、その両方の変性を施されたエポキシ/ビニル変性アルキッド樹脂であってもよい。あるいは、水性アルキッド樹脂は、アルキッド樹脂の存在下で(メタ)アクリル酸エステルモノマーをラジカル重合反応させることにより製造されるアクリル変性アルキッド樹脂であってもよい。
【0030】
あるいは、アルキッド樹脂を水性とするためには、例えば、アルキッド樹脂を高酸価のものとし、アミン化合物等の塩基性化合物で中和して水性化する方法、アルキッド樹脂中にポリオキシエチレン基等の親水基を導入し、この親水基の働きにより水中に自己乳化させる方法、アルキッド樹脂を乳化剤の存在下にて水中に強制撹拌して水中に分散させる方法、これらを併用した方法が挙げられる。
【0031】
上記(メタ)アクリル酸エステルモノマーとしては、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、プロピル(メタ)アクリレート、n−ブチル(メタ)アクリレート、イソブチル(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、シクロヘキシル(メタ)アクリレート、n−オクチル(メタ)アクリレート、ラウリル(メタ)アクリレート、ドデシル(メタ)アクリレート、ステアリル(メタ)アクリレート、2−エチルヘキシルカルビトール(メタ)アクリレート及びイソボルニル(メタ)アクリレート等の(メタ)アクリル酸のアルキル又はシクロアルキルエステルモノマーが挙げられる。ラジカル重合反応は、例えば、アルキッド樹脂をアルコール溶媒又はエーテル溶媒等の親水性有機溶媒に溶解した溶液中で、上記(メタ)アクリル酸エステルモノマーをラジカル重合開始剤(例えば、アゾ系開始剤、パーオキサイド系開始剤等)の存在下で約50〜140℃の温度で約4〜10時間行われる。アルキッド樹脂と(メタ)アクリル酸エステルモノマーとの混合比は、アルキッド樹脂100質量部に対して(メタ)アクリル酸エステルモノマーが50〜150質量部であると好ましい。
【0032】
上述の中で好ましい水性アルキッド樹脂は、硬度、耐水性、耐食性及び乾燥性の観点から、エポキシ変性アルキッド樹脂、ビニル変性アルキッド樹脂及びエポキシ/ビニル変性アルキッド樹脂であり、より好ましい水性アルキッド樹脂は、エポキシ/ビニル変性アルキッド樹脂である。
【0033】
アクリル変性アルキッド樹脂は、その水溶性を高めるために、樹脂のカルボキシル基に対して約0.4〜1.8当量、好ましくは約0.5〜1.2当量の中和剤を配合した後、水に分散させてもよい。中和剤としては、例えば、アンモニア、エチルアミン、プロピルアミン、トリエチルアミン、ブチルアミン、モノエタノールアミンが挙げられる。
【0034】
水性アルキッド樹脂の樹脂固形分酸価は、特に限定されないが、5〜200mgKOH/gであると好ましく、10〜40mgKOH/gであるとより好ましい。樹脂固形分酸価が5mgKOH/g以上である水性アルキッド樹脂は、水への分散性が高まり、安定な水溶性樹脂となりやすい。樹脂固形分酸価が200mgKOH/g以下である水性アルキッド樹脂は、塗料組成物から形成される塗膜の耐水性及び耐候性が向上する。また、水性アルキッド樹脂の数平均分子量は、特に限定されないが、例えば、500〜100000であると、塗料組成物から得られる塗膜の硬化性、耐食性及び塗膜物性等の観点から好ましい。水性アルキッド樹脂の数平均分子量は、同様の観点から、例えば、2000〜10000であってもよい。
【0035】
水性アルキッド樹脂の市販品としては、例えば、ウォーターゾルS118、S126、S346、BCD−3040、BCD−3010、BCD−3011(以上、DIC(株)製、製品名)、アロロン376、580、アクリセットARL581、ARL580(以上、日本触媒(株)製)、レジドールVWA5477、VWA5499、AX246W(以上、VIANOVA社製、製品名)が挙げられる。
【0036】
本実施形態の塗料組成物において、エポキシ樹脂とアルキッド樹脂との含有比は、特に限定されない。すなわち、本実施形態の塗料組成物は、上記両樹脂のうちエポキシ樹脂のみを含有してもよく、アルキッド樹脂のみを含有してもよい。エポキシ樹脂とアルキッド樹脂との含有比(質量比)は、好ましくは80:20〜20:80であり、より好ましくは85:25〜65:35である。その含有比が上記範囲内にあることにより、本実施形態の塗料組成物は、耐摩耗性が優れているという効果を奏する。
【0037】
本実施形態の塗料組成物は、本発明が解決すべき課題を達成するのを阻害しない限度において、エポキシ樹脂及びアルキッド樹脂以外の硬化性樹脂を含有してもよい。そのような硬化性樹脂としては、例えば、アクリル樹脂、フェノール樹脂、ポリエステル樹脂、ポリウレタン樹脂、ポリアミド樹脂、ポリアミドイミド樹脂、フッ素樹脂及びシリコーン樹脂が挙げられる。これらは1種を単独で又は2種以上を組み合わせて用いられる。
【0038】
本実施形態の塗料組成物において、上記硬化性樹脂の含有量は特に限定されないが、塗料組成物に含まれる固形分の全量に対して、30〜90質量%であると好ましく、40〜90質量%であるとより好ましい。この含有量が上記下限値以上であることにより、硬化性樹脂、特にエポキシ樹脂及び/又はアルキッド樹脂による耐摩耗性の効果をより有効かつ確実に奏することが可能となる。一方、上記含有量が上記上限値以下であることにより、硬化性樹脂以外の塗料に含まれ得る各成分による、低摩擦と耐摩耗性に優れるという効果が得られる。
【0039】
本実施形態の塗料組成物に含まれるメラミン樹脂は、上記硬化性樹脂の硬化剤(架橋剤)として機能するものである。本実施形態の塗料組成物がメラミン樹脂を含有することにより、その塗料組成物から得られる塗膜は、耐摩耗性に更に優れたものとなる。メラミン樹脂としては、トリアジン環を1分子中に1個以上有するものであれば、特に限定されないが、水中に安定的に溶解又は分散される水性メラミン樹脂(水系メラミン樹脂)であると好ましい。メラミン樹脂は、従来知られているものであってもよく、常法により合成されてもよく、市販品として入手されてもよい。メラミン樹脂としては、例えば、メラミンとアルデヒドとの反応によって得られるメチロール化メラミン樹脂及びメチロール化メラミン樹脂を適当なアルコールによってエーテル化したエーテル化メラミン樹脂が挙げられる。上記反応に用いられるアルデヒドとしては、例えば、ホルムアルデヒド、パラホルムアルデヒド、アセトアルデヒド及びベンツアルデヒドが挙げられる。また、エーテル化に用いられるアルコールとしては、例えば、メチルアルコール、エチルアルコール、n−プロピルアルコール、イソプロピルアルコール、n−ブチルアルコール及びイソブチルアルコールが挙げられる。アルデヒド及びアルコールは、それぞれ1種を単独で又は2種以上を組み合わせて用いられる。
【0040】
メラミン樹脂の具体例としては、モノメトキシメチル化メラミン樹脂、ジメトキシメチル化メラミン樹脂、トリメトキシメチル化メラミン樹脂、テトラメトキシメチル化メラミン樹脂、ペンタメトキシメチル化メラミン樹脂、ヘキサメトキシメチル化メラミン樹脂、ブチル化メラミン樹脂、モノメチロールメラミン樹脂、ジメチロールメラミン樹脂、トリメチロールメラミン樹脂、テトラメチロールメラミン樹脂、ペンタメチロールメラミン樹脂、ヘキサメチロールメラミン樹脂及びイミノ基含有メトキシメチル化メラミン樹脂が挙げられる。これらは1種を単独で又は2種以上を組み合わせて用いられる。
【0041】
これらのうち、好ましいメラミン樹脂は、低温硬化性、高架橋密度の観点からイミノ基含有メトキシメチル化メラミン樹脂であり、より好ましいメラミン樹脂は、ハイソリッド型のイミノ基含有メトキシメチル化メラミン樹脂である。そのようなハイソリッド型のイミノ基含有メトキシメチル化メラミン樹脂としては、例えば、サイメル325、サイメル327、サイメル701、サイメル703、サイメル712(以上、日本サイテック社製、製品名)が挙げられる。
【0042】
本実施形態の塗料組成物において、上記メラミン樹脂の含有量は特に限定されないが、上述の硬化性樹脂とメラミン樹脂との含有比が、質量比で20:80〜80:20であると好ましく、40:60〜60:40であるとより好ましい。その含有比が、上記範囲内にあることにより、本発明による効果をより有効かつ確実に奏することができる。
【0043】
本実施形態の塗料組成物は、本発明が解決すべき課題を達成するのを阻害しない限度において、メラミン樹脂以外の硬化剤を含有してもよい。そのような硬化剤としては、例えば、ウレア樹脂、ベンゾアナミン樹脂、イソシアネート樹脂、ブロックイソシアネート樹脂及びオキサゾリン樹脂が挙げられる。
【0044】
本実施形態の塗料組成物は、本発明が解決すべき課題を達成するのを阻害しない限度において、上記以外の成分(添加剤)を含んでもよい。そのような添加剤としては、例えば、耐摩耗剤、分散剤、消泡剤、防錆顔料、pH調整剤、防腐剤、増粘剤及びチキソ性付与剤が挙げられる。また、本実施形態の塗料組成物は、本発明が解決すべき課題を達成するのを阻害しない限度において、水以外の溶媒を含んでもよい。水以外の溶媒としては、例えば、エタノール、IPA、n−ブタノール、ダイアセトンアルコール、2−エチルヘキサノール、ブチルセロソルブ、エチレングリコールモノブチルエーテル及びプロピレングリコールモノプロピルエーテルが挙げられる。
【0045】
耐摩耗剤としては、例えば、リン酸アルミニウム、酸化亜鉛、硫化亜鉛、鉱物であってもよい珪酸塩及び酸化チタンが挙げられる、これらの中でも、防錆性を高める観点から耐摩耗剤がリン酸アルミニウムを含むと好ましく、耐摩耗性及び塗料組成物の保存安定性を更に向上する観点から耐摩耗剤が硫化亜鉛を含むと好ましい。耐摩耗剤は、常法により合成されてもよく、市販品として入手されてもよい。耐摩耗剤は、1種を単独で又は2種以上を組み合わせて用いられる。上記鉱物であってもよい珪酸塩の具体例としては、例えば、雲母(マイカ)及び滑石(タルク)が挙げられる。本実施形態の塗料組成物は、その固形分の全量に対して、耐摩耗剤を1〜10質量%含有すると好ましく、2〜8質量%含有するとより好ましい。耐摩耗剤を上記好ましい量だけ含む塗料組成物は、耐摩耗性に優れるという効果を奏する。
【0046】
分散剤としては、例えば、住友スリーエム社製のノベックシリーズ、ネオス社製のフタージェントシリーズ、DIC社製のメガファックシリーズが挙げられる。消泡剤としては、例えば、ビックケミージャパンのBYK−011、017、038、093やMunzing社のAGITANシリーズが挙げられる。防錆顔料としては、例えばテイカ社製のK−white140W、Halox社のHaloxSW−111、Halox101が挙げられる。pH調整剤としては、例えば、アンモニア、トリエチルアミン、N−メチルモルホリン、N、N−ジメチルエタノールアミン、2−アミノ−2−メチルプロパノールが挙げられる。防腐剤としては、例えば、ナガセ化成工業社製のデニサイドやバイエル社製のプリベントールBCM、プリベントールA4S、東亞合成社製のカビノン100、200が挙げられる。増粘剤としては、例えば、モンモリロナイト、カルボキシメチルセルロース、メチルセルロース、ヒドロキシエチルセルロース、カゼインサンソーダ、カゼイン酸アンモニウム、ポリビニルアルコール、ポリビニルピロリドンが挙げられる。チキソ性付与剤としては、例えば、変性ポリエーテル、変性脂肪酸エステル、ポバール、ポリアマイドワックス塩が挙げられる。これらは1種を単独で又は2種以上を組み合わせて用いられる。
【0047】
本実施形態の塗料組成物は、上記各成分を任意の方法によって混合撹拌して得られる。また、本実施形態の塗膜は、上記本実施形態の塗料組成物を、塗膜の形成対象となる物品、好ましくは摺動部材、の表面上に塗布してから水などの溶媒を除去し(乾燥し)、更に必要に応じて加熱又は紫外線等の活性光線を照射することによって得られるものである。加熱温度は、硬化性樹脂を硬化できる温度であれば、特に限定されないが、例えば140〜240℃であってもよい。
【0048】
塗料組成物の物品への塗布方法は公知の塗布方法であればよく、例えば、スピンコート法、ディップコート法、スプレーコート法、ロールコート法、フローコート法などが挙げられ、スプレーコート法が好ましい。また、溶媒の除去(乾燥)処理は、塗料組成物中の溶媒を揮発させるための処理であり、その処理温度及び処理時間は、溶媒を揮発除去でき、かつ、塗料組成物中の各成分を不必要に硬化、変性させない範囲であれば特に限定されない。
【0049】
なお、物品への潤滑塗膜の形成に際し、所望の膜厚を得るために、塗料組成物を塗布して、更に必要に応じて乾燥及び/又は硬化処理を施した後、更に塗料組成物の塗布、並びに必要に応じて乾燥及び/又は硬化処理を繰り返してもよい。もちろん、それらの各処理は各一回のみであってもよい。
【0050】
本実施形態の塗膜の膜厚(平均膜厚)は、本発明の上記効果を奏する範囲であれば特に限定されないが、10〜30μmであると好ましい。膜厚が上記下限値以上であることにより、本発明による耐摩耗性の効果を更に有効かつ確実に奏することができ、上記上限値以下であることにより、物品の寸法に対して塗膜を形成した製品の寸法が大きくなりすぎることをより抑制することができる。
【0051】
本実施形態において、塗膜を形成する対象となる物品は摺動部材であると好ましく、例えば、自動車部品などで使用されるピストンバルブが挙げられる。物品が摺動部材である場合、その摺動部材が他の部材と互いに摺動する部位に少なくとも塗膜を形成することが好ましい。また、摺動部材の材質としては、例えば、金属、非鉄金属などが挙げられる。
【0052】
本実施形態の塗料組成物は、主となる溶媒として水を含有することにより、環境上好ましくない有機溶媒を含有しないか、又は含有してもごく微量に過ぎないため、環境負荷の小さい水系潤滑剤となる。また、本実施形態の塗料組成物は、PTFE粒子を含有すると共に、硬化性樹脂として、硬化時に比較的硬くなるエポキシ樹脂と、硬化時に比較的柔軟になるアルキッド樹脂とを含有し、更にそれらの硬化性樹脂の硬化剤としてメラミン樹脂を含有することにより、耐摩耗性に優れる塗膜を形成可能となる。
【0053】
以上、本発明を実施するための形態について説明したが、本発明は上記本実施形態に限定されるものではない。本発明は、その要旨を逸脱しない範囲で様々な変形が可能である。
【実施例】
【0054】
以下、実施例によって本発明を更に詳細に説明するが、本発明はこれらの実施例に限定されるものではない。
【0055】
(水系潤滑塗料組成物の調製)
下記表1に示す各成分及び水を、各成分が表1に示す組成を満足するよう容器内に添加し、室温にて十分に撹拌混合することで、水系潤滑塗料組成物を得た。なお、表中の各成分としては、下記のものを用いた。
PTFE粒子:住友スリーエム製、製品名「ダイニオンTF9207Z」、平均粒子径=4μm、比表面積=17m2/g
リン酸アルミニウム:テイカ製、製品名「K−white140W」
硫化亜鉛:Sachtleben Chemie GmbH製、製品名「SachtolithHD-S」
エポキシ樹脂:荒川化学工業製、製品名「モデピクス302」
アルキッド樹脂:DIC製、製品名「ウォーターゾールBCD3011」
メラミン樹脂:日本サイテックインダストリーズ製、製品名「サイメル327」
ポリアミドイミド:東洋紡績製、製品名「バイロマックスHR−11NN」
【0056】
【表1】

【0057】
(摩擦係数測定試験)
表面にリン酸マンガン処理を施した鋼板(材質:SPCC−SB)の、その処理表面に対して、スプレーコート法により塗料組成物を塗布した。塗料組成物が塗布された鋼板を大気中、200℃で30分間加熱して、鋼板上に厚さ20μmの塗膜を形成した。その塗膜に対して、荷重9.8N、摺動速度20mm/秒の条件にて、鋼球(材質:SUJ−2)を摺動させた時の摩擦係数を、表面性測定機であるHEIDON−14FW(新東科学社製)により測定した。結果を表2に示す。
【0058】
(耐摩耗性試験)
表面にリン酸マンガン処理を施したバーベル型のサンプル(図1を参照)の摺動面に対して、スプレーコート法により塗料組成物を塗布した。塗料組成物が塗布されたサンプルを大気中、200℃で30分間加熱して、サンプルの摺動面上に厚さ20μmの塗膜を形成した。その塗膜に対して、荷重25.5N、摺動速度150mm/秒の条件にて、相手材(材質:SK−5)を10分間、20分間、40分間及び60分間摺動した。規定の摺動距離毎にバーベルを取外し、塗膜の摩耗幅を測定し、摩耗体積を算出した。摺動面に塗膜が残存している場合は、摺動を再開し、摺動面に塗膜がなくなった場合は、摺動試験を終了した。摩耗体積(V)と荷重(F)×摺動距離(L)はV=kFLの関係があるため、縦軸に摩耗体積、横軸に摺動ストレスで整理し、その傾きを読み取って、比摩耗量(k)を得た。
具体的には下記式により比摩擦量を算出した。結果を表2に示す。
比摩擦量(k)=摩耗体積V(mm3)/(摺動距離L(m)/荷重F(N))
なお、本試験において、実施例では全て60分間の摺動を続ける結果となった。一方、比較例1では、20分間の摺動で塗膜がなくなったため、試験を終了した。
【0059】
(保存安定性試験)
塗料組成物の保存安定性を目視により測定した。評価は下記のとおりである。結果を表2に示す。
○:攪拌後、塗料が均一に分散する。
×:攪拌後、塗料が均一に分散しない。
【表2】


【特許請求の範囲】
【請求項1】
水と、フッ素樹脂粒子と、エポキシ樹脂及びアルキッド樹脂からなる群より選ばれる1種以上の樹脂を含む硬化性樹脂と、メラミン樹脂と、を含有する、水系潤滑塗料組成物。
【請求項2】
前記フッ素樹脂粒子はポリテトラフルオロエチレン粒子を含む、請求項1に記載の水系潤滑塗料組成物。
【請求項3】
前記フッ素樹脂粒子は乳化重合により合成されたものである、請求項1又は2に記載の水系潤滑塗料組成物。
【請求項4】
耐摩耗剤を更に含有する、請求項1〜3のいずれか一項に記載の水系潤滑塗料組成物。
【請求項5】
前記耐摩耗剤は、リン酸アルミニウム、酸化亜鉛、硫化亜鉛、珪酸塩及び酸化チタンからなる群より選ばれる1種以上の化合物を含有する、請求項4に記載の水系潤滑塗料組成物。
【請求項6】
前記耐摩耗剤は、硫化亜鉛を含有する、請求項4に記載の水系潤滑塗料組成物。
【請求項7】
固形分の全量に対して、前記耐摩耗剤を1〜10質量%含有する、請求項4〜6のいずれか一項に記載の水系潤滑塗料組成物。
【請求項8】
固形分の全量に対して、前記フッ素樹脂粒子を5〜60質量%含有する、請求項1〜7のいずれか一項に記載の水系潤滑塗料組成物。
【請求項9】
固形分の全量に対して、前記硬化性樹脂を30〜90質量%含有する、請求項1〜8のいずれか一項に記載の水系潤滑塗料組成物。
【請求項10】
前記硬化性樹脂と前記メラミン樹脂との含有比が、質量比で20:80〜80:20である、請求項1〜9のいずれか一項に記載の水系潤滑塗料組成物。

【図1】
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【公開番号】特開2012−236900(P2012−236900A)
【公開日】平成24年12月6日(2012.12.6)
【国際特許分類】
【出願番号】特願2011−106335(P2011−106335)
【出願日】平成23年5月11日(2011.5.11)
【出願人】(592065058)エスティーティー株式会社 (14)
【出願人】(000004260)株式会社デンソー (27,639)
【Fターム(参考)】