JP2013142111A - 車輌部品用低ｖｏｃ電着塗料組成物 - Google Patents

Abstract

【課題】低い摩擦係数を有し、耐摩耗性を有する潤滑性皮膜、および電着塗装によってそのような潤滑性皮膜を形成する塗料を提供する。
【解決手段】電着可能なアニオン性変性エポキシ樹脂とポリテトラフルオロエチレン粒子を含み、該樹脂の固形分：ポリテトラフルオロエチレンの重量比が９０：１０ないし６０：４０であるアニオン電着塗料、および金属性機械部品の摺動面に電着塗装によって形成された潤滑性皮膜が提供される。
【選択図】なし

Description

本発明は、摺動面を有する車輌部分などに耐摩耗性の潤滑性皮膜を形成する電着塗料組成物に関する。

ポリテトラフルオロエチレン（ＰＴＦＥ）、黒鉛、二硫化モリブデンなどの固体潤滑剤を含んだ皮膜は、液体潤滑剤の使用に適さない機械部品の摺動面に形成される。潤滑性皮膜は複雑な形状を有する部品の表面にも均一の膜厚で形成されることを要するので、つきまわり性に優れた電着塗装法が適しており、かつ電着塗料は水系塗料であるためＶＯＣの削減にも寄与することができる。

特開２００８−８８４１６号公報（特許文献１）は、二硫化モリブデンとＰＴＦＥの重量比が５：９５〜７０：３０の混合物を、塗料の樹脂固形分との重量比が９５：５〜５０：５０になるようにアルキド樹脂系またはポリブタジエン樹脂系アニオン電着塗料に配合した塗料を開示している。この塗料は固体潤滑剤の中で最も低い摩擦係数を有するＰＴＦＥと、摩擦係数においてＰＴＦＥに及ばないが使用可能温度がＰＴＦＥよりも高い二硫化モリブデンを併用し、低い摩擦係数と高温における耐荷重性とをバランスよく両立させる意図で開発されたものである。

特開２００８−８８４１６号公報

前記塗料は、その意図した性能が要求される使用分野においては満足であるが、さらに低い摩擦係数を有し、耐摩耗性を有する潤滑性皮膜、および電着塗装によってそのような潤滑性皮膜を形成する塗料組成物の提供が望まれる。

上記の要望を満たすため、本発明は、電着可能なアニオン性変性エポキシ樹脂と、該樹脂固形分との重量比が９０：１０〜６０：４０であるポリテトラフルオロエチレン粒子を含んでいる耐摩耗性潤滑皮膜形成用アニオン電着塗料組成物および該塗料組成物の電着塗装によって形成された耐摩耗性潤滑塗料皮膜を提供する。

本発明の塗料組成物は、固体潤滑剤の中で最も小さい摩擦係数を有するポリテトラフルオロエチレン（以後ＰＴＦＥと略す）の粒子と、ＰＴＦＥ粒子のマトリックスとなる電着可能なアニオン性変性エポキシ樹脂をビヒクル樹脂とする電着塗料とからなる。

ＰＴＦＥは固体潤滑剤として周知のものであり、市販品が入手可能である。塗料への分散し易さから、その平均粒子径は０．１〜１０μｍの範囲内であることが好ましい。

本発明において使用する電着可能なアニオン性変性エポキシ樹脂は、例えばビスフェノール型エポキシ樹脂またはそのエポキシ基の一部を不飽和脂肪酸で開環して得られる変性エポキシエステルに、グリシジル基含有ビニルモノマーとアミンとを反応させて得られる重合性不飽和基含有変性エポキシ樹脂に、カルボキシ基含有ビニル単量体をグラフト共重合して製造される。特開２００３−２６７３９号公報、特開２００７−２３８８８１号公報、特開２００５−１２０３４０号公報、ＷＯ２００９／０６６５８８号公報参照。この変性エポキシ樹脂は防食性に優れたビスフェノール骨格を有し、多数のペンダントカルボシル基を有するポリマーグラフト鎖を有する。

塗料化のためには、この樹脂を中和剤と共に任意に少割合の水混和性有機溶媒を含む水に溶解または分散しなければならない。ＰＴＦＥ粒子は塗料化前の樹脂に分散し、その後水と中和剤を加えて最終電着塗料とするのが好ましい。中和剤として任意の無機および有機塩基を使用することができるが、焼付後、塗膜に残らないアンモニア、トリエチルアミン、ジメチルエタノールアミンなどが好ましい。中和剤の量は、中和後、塗料のｐＨを８〜１０に調節する量である。塗料はＰＴＦＥのほか着色顔料、防錆顔料、硬化剤、例えばメラミン樹脂等の慣用の添加剤を含んでもよいことは勿論である。

本発明によれば、塗料中の樹脂固形分：ＰＴＦＥの重量比は、９０：１０〜６０：４０であることを要する。ここで「樹脂固形分」とは、もし存在する場合、アニオン性変性エポキシ樹脂と硬化剤の合計量のことである。樹脂固形分とＰＴＦＥの重量比がこの範囲であることにより、耐摩耗性と潤滑性が良好にバランスする。また塗料中の樹脂固形分とＰＴＦＥとの合計量は２０〜４０ｗｔ％であることが好ましい。

塗装は、被塗物を陽極とし、印加電圧５０〜２５０Ｖ、通電時間２〜３分で塗料を電着し、その後水洗し、２００〜２５０℃に加熱して塗膜を硬化させる。塗装後の膜厚は通常５〜２０μｍである。

被塗物は耐摩耗性で潤滑性が要求される機械部品、特にシャフト、ジョイント部品、ヒンジ部品、ベアリング、プランジャー、ピンなどの車輌部品であり、その材質は鉄、アルミニウム、ステンレス等であるが、これらにメッキや化成処理を施したものにも適用することができる。

以下の実施例は本発明の例証であり、限定を意図しない。これらにおいて「部」および「％」は特記しない限り重量基準による。

実施例１
アニオン性変性エポキシ樹脂（荒川化学工業（株）製、商品名ＫＡ−１８２８Ａ、固形分３６％）１００部と、ＰＴＦＥ粒子１２部とを混練して均一に分散し、所要量の水とジメチルエタノールアミンを加えて攪拌し、固形分２０％、ｐＨ９．０、樹脂固形分：ＰＴＦＥ＝７５：２５のアニオン電着塗料を得た。

実施例２
ＰＴＦＥ粒子の添加量を４部に変更したことを除き、実施例１の操作に従って固形分２０％、ｐＨ９．０、樹脂固形分：ＰＴＦＥ＝９０：１０のアニオン電着塗料を得た。

実施例３
ＰＴＦＥ粒子の添加量を２４部に変更したことを除き、実施例１の操作に従って樹脂固形分：ＰＴＦＥ＝６０：４０のアニオン電着塗料を得た。

実施例４
あらかじめリン酸亜鉛処理したＳＰＣＣ鋼板に実施例１〜３の塗料をそれぞれ定電圧法によって電着塗装し、水洗後、２３０℃で２０分間焼付けし、乾燥膜厚約１０μｍの潤滑性皮膜を形成した。

比較のため、市販の溶剤型エポキシ樹脂塗料に、樹脂固形分：ＰＴＦＥ＝７０：３０でＰＴＦＥ粒子を均一に分散し、あらかじめリン酸亜鉛処理したＳＰＣＣ鋼板にエアースプレー塗装し、１８０℃で２０分間焼付けて乾燥膜厚約２２μｍの比較例潤滑性皮膜を形成した。

実施例および比較例の潤滑性皮膜について、以下の方法によって静摩擦係数と動摩擦係数を測定し、耐摩耗性試験を行った。

静摩擦係数
直径５ｍｍのＳＵＳ３０４製ボールを先端に取り付けた表面性試験機（新東科学（株）製、トライボギアタイプＨＥＩＤＯＮ １４ＦＷ）を用い、荷重１ｋｇ、６００ｍｍ／分の速度でボールを１０ｍｍスライドさせることにより静摩擦係数を測定した。

動摩擦係数
静摩擦係数の測定方法と同じ方法で動摩擦係数を測定した。

耐摩耗性試験
静摩擦係数測定に用いた同じ表面性試験機を用い、荷重１ｋｇ、２４００ｍｍ／分の速度でボールを１０ｍｍのストロークで往復動させ、静摩擦係数が０．４に達するまでの往復動回数をもって評価した。

結果を表１に示す。

考察
本発明の潤滑性皮膜は、摩擦係数において比較例の潤滑性皮膜に匹敵するが、膜厚が約半分であるにもかかわらず、耐摩耗性に優れていることがわかる。

Claims (5)

1. 電着可能なアニオン性変性エポキシ樹脂とポリテトラフルオロエチレン粒子を含み、該樹脂の固形分：ポリテトラフルオロエチレンの重量比が９０：１０ないし６０：４０であることを特徴とする耐摩耗性の潤滑性皮膜を形成するアニオン電着塗料組成物。
2. 前記電着可能なアニオン性変性エポキシ樹脂は、開環したビスフェノール型エポキシ樹脂の骨格へグラフト重合した多数のペンダントカルボキシルに基を有するビニルポリマー鎖を持っている請求項１のアニオン電着塗料組成物。
3. 樹脂固形分とポリテトラフルオロエチレン粒子との合計が、塗料の２０ないし４０ｗｔ％である請求項１または２のアニオン電着塗料組成物。
4. 潤滑性が要求される金属製機械部品の表面に、請求項１ないし３のいずれかのアニオン電着塗料組成物の電着塗装によって形成された耐摩耗性の潤滑性皮膜。
5. 金属製機械部品は、車輌部品である請求項４の潤滑性皮膜。