JP6608417B2 - 摺動部材及びその製造方法、並びに接着剤の前駆体 - Google Patents
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Description
[1]被着部材と、前記被着部材上に配置される超高分子量ポリエチレンフィルムと、前記被着部材と前記超高分子量ポリエチレンフィルムとの間に配置され、前記被着部材と前記超高分子量ポリエチレンフィルムとを接着する接着層と、を備え、前記接着層は、超高分子量ポリエチレンと前記超高分子量ポリエチレンとは異なるポリオレフィン系接着剤とを含む接着剤、及びシアノアクリレート系接着剤からなる群より選ばれる1種以上を含む接着剤の固化物であり、前記ポリオレフィン系接着剤は、ポリエチレン系接着剤又は変性ポリオレフィン系接着剤である、摺動部材。
[2]被着部材(ただし、ポリエチレンテレフタレートフィルムを除く。)と、前記被着部材上に配置される超高分子量ポリエチレンフィルムと、前記被着部材と前記超高分子量ポリエチレンフィルムとの間に配置され、前記被着部材と前記超高分子量ポリエチレンフィルムとを接着する接着層と、を備え、前記接着層は、シリコーン系粘着剤の固化物である、摺動部材。
[3]前記被着部材と前記超高分子量ポリエチレンフィルムとを接着する前記接着剤は、前記超高分子量ポリエチレンと前記超高分子量ポリエチレンとは異なるポリオレフィン系接着剤とを含む前記接着剤を含む、上記摺動部材。
[4]前記ポリオレフィン系接着剤は、アクリル変性ポリオレフィン系接着剤である、上記摺動部材。
[5]前記超高分子量ポリエチレンフィルムは、該超高分子量ポリエチレンフィルムに含浸した潤滑剤を含有する、上記摺動部材。
[6]前記超高分子量ポリエチレンフィルム上に潤滑剤を更に備える、上記摺動部材。
[7]前記潤滑剤は、乾燥潤滑剤又は湿潤潤滑剤である、上記摺動部材。
[8]前記超高分子量ポリエチレンフィルムの前記潤滑剤側の表面が複数の溝を有する、上記摺動部材。
[9]前記超高分子量ポリエチレンフィルムの前記潤滑剤側の表面が梨地面状である、上記摺動部材。
[10]前記被着部材は金属製被着部材である、上記摺動部材。
[11]前記超高分子量ポリエチレンフィルムの厚さは、5μm以上200μm以下である、上記摺動部材。
[12]前記接着層の厚さは、5μm以上50μm以下である、上記摺動部材。
[13]被着部材と、前記被着部材上に配置される超高分子量ポリエチレンフィルムと、前記被着部材と前記超高分子量ポリエチレンフィルムとの間に配置され、前記被着部材と前記超高分子量ポリエチレンフィルムとを接着する接着剤の固化物である接着層と、を備える摺動部材の製造方法であって、前記被着部材及び前記超高分子量ポリエチレンフィルムの少なくとも一方の表面に、超高分子量ポリエチレンの粉末と前記超高分子量ポリエチレンとは異なるポリオレフィン系接着剤とを含む第1の接着剤を塗布する工程と、塗布した前記第1の接着剤を加熱することにより該第1の接着剤に含まれる前記超高分子量ポリエチレンの粉末を液化する工程と、前記液化する工程の後に前記第1の接着剤を冷却することにより、前記第1の接着剤を固化した接着層を得る工程と、前記被着部材と前記超高分子量ポリエチレンフィルムとを前記接着層で接着した摺動部材を得る工程と、を有し、前記ポリオレフィン系接着剤は、ポリエチレン系接着剤又は変性ポリオレフィン系接着剤である、製造方法。
[14]被着部材と超高分子量ポリエチレンフィルムとを接着するために用いられる接着剤であって、超高分子量ポリエチレンの粉末とポリオレフィン系接着剤とを含み、前記ポリオレフィン系接着剤は、ポリエチレン系接着剤又は変性ポリオレフィン系接着剤である、接着剤。
Mv=5.37×104[η]1.49 (1)
ここで、Mvは粘度平均分子量を示し、[η]は極限粘度を示す。
気孔率(%)=(1−W/V/ρ)×100
超高分子量ポリエチレンの粘度平均分子量は、10万以上であると好ましい。その上限は特に限定されず、例えば、800万以下であってもよいが、上記の超高分子量ポリエチレンフィルムの粘度平均分子量よりも低いことが好ましい。具体的には、接着剤における超高分子量ポリエチレンの粘度平均分子量は、100万以下であるとより好ましく、80万以下であると好ましい。粘度平均分子量が10万以上であることにより、超高分子量ポリエチレンフィルムと被着部材との接着性をより高めることができる。一方、粘度平均分子量が超高分子量ポリエチレンフィルムの粘度平均分子量よりも低いと、UHPE−PO系接着剤に接着性を付与するための加熱の際に超高分子量ポリエチレンフィルムが変形するのをより抑制することができる。
被着部材として鉄製の平板、超高分子量ポリエチレンフィルムとして作新工業株式会社製のニューライト(製品名、粘度平均分子量:100万〜600万、厚さ:75μm、表面粗さ:0.35μm)、接着剤として荒川化学工業株式会社製のシリコーン系粘着剤であるAS−PSA001(型式名、付加硬化型)、その触媒として荒川工業株式会社製CATA93B(型式名、白金系触媒)を準備した。次に、被着部材の表面を脱脂洗浄した。それとは別に、シリコーン系粘着剤に対して触媒を必要量添加した後、それらを室温にて混合撹拌した。次いで、超高分子量ポリエチレンフィルムの表面に混合攪拌後のシリコーン系粘着剤を、スプレーを用いて塗布した。次に、シリコーン系粘着剤を塗布した超高分子量ポリエチレンフィルムをオーブンに収容して、120℃で1分間加熱することにより、シリコーン系粘着剤を硬化して、それらの積層体を得た。続いて、その積層体のシリコーン系粘着剤側を被着部材と対向するようにして、被着部材に対して積層体を密着した上で押圧することにより、被着部材に積層体を貼り付けた。こうして、被着部材上に、厚さ25μmの接着層と、厚さ75μm、表面粗さRa1.0の超高分子量ポリエチレンフィルムとをこの順に備えた摺動部材を得た。
超高分子量ポリエチレンの粉末として三井化学株式会社製のハイゼックスミリオン030S(製品名、粘度平均分子量:50万、平均粒径130μm)、及び、溶剤をも含むPO系接着剤として三井化学株式会社製のユニストールH300(製品名、アクリル変性ポリオレフィン、固形分濃度:32質量%、溶剤:n−プロピルアセテート及びメチルシクロヘキサン)を準備した。これらを超高分子量ポリエチレンの粉末とアクリル変性ポリオレフィンとの質量比が10:28.8となるように混合してUHPE−PO系接着剤を得た。また、被着部材として鉄製の平板、超高分子量ポリエチレンフィルムとして作新工業株式会社製のニューライト(製品名、粘度平均分子量:100万〜600万、厚さ:75μm、表面粗さ:0.35μm)を準備した。次に、被着部材の表面を脱脂洗浄した。次いで、その被着部材の表面にUHPE−PO系接着剤を、ブレードを用いて塗布した。次に、塗布したUHPE−PO系接着剤を被着部材と共に挟むようにして、超高分子量ポリエチレンフィルムをその接着剤に密着させて、それらの積層体を得た。続いて、その積層体をホットプレート上に載置して、150℃で1時間加熱した。そして、その後自然冷却を経ることにより、接着剤を固化させて、被着部材と超高分子量ポリエチレンフィルムとを接着する接着層を形成した。こうして、被着部材上に、厚さ約25μmの接着層と、厚さ75μm、表面粗さ1.0μmの超高分子量ポリエチレンフィルムとをこの順に備えた摺動部材を得た。
実施例2において得られた摺動部材における超高分子量ポリエチレンフィルムの表面にPAO系リチウム石鹸グリース(エスティーティー社製、製品名「SOLVEST TAC−4」)を表層に薄く塗布して、実施例3の摺動部材を得た。
潤滑剤を含浸した超高分子量ポリエチレンフィルムを以下のようにして準備した。まず、超高分子量ポリエチレンの粉末として三井化学株式会社製のミペロンPM−200(製品名、粘度平均分子量:180万、平均粒径10μm)、潤滑剤としてオイル(エクソンモービル社製、製品名「SPECTRASYN PLUS6」)、及び溶剤として炭化水素系溶剤である出光社製製品名「ダフニーアルファクリーナーMX」を準備した。次に、超高分子量ポリエチレンフィルムと潤滑剤と溶剤との質量比が36:3:61になるようにそれらを配合し十分に混合して混合物を得た。次いで、その混合物を基材(素材:ステンレス)に塗布した後、オーブンに収容して150℃で30分間加熱して溶剤を除去し、さらに自然冷却により固化した。そして、固化後の塗膜を基材から剥離することにより、厚さ35μmの潤滑剤を含浸した超高分子量ポリエチレンフィルムを得た。超高分子量ポリエチレンフィルムとして、作新工業株式会社製のニューライトに代えて上述のようにして得た潤滑剤を含浸した超高分子量ポリエチレンフィルムを用いた以外は実施例2と同様にして、超高分子量ポリエチレンフィルムと潤滑剤との総量100質量%に対して、被着部材上に、厚さ25μmの接着層と、厚さ35μm、表面粗さRa1.5μmの超高分子量ポリエチレンフィルムとをこの順に備えた摺動部材を得た。
潤滑剤を含浸した超高分子量ポリエチレンフィルムを以下のようにして準備した。まず、超高分子量ポリエチレンの粉末として三井化学株式会社製のミペロンPM−200(製品名、粘度平均分子量:180万、平均粒径10μm)、潤滑剤としてオイル(エクソンモービル社製、製品名「SPECTRASYN PLUS6」)、及び溶剤として炭化水素系溶剤である出光社製製品名「ダフニーアルファクリーナーMX」を準備した。次に、超高分子量ポリエチレンフィルムと潤滑剤と溶剤との質量比が36:23:41になるようにそれらを配合し十分に混合して混合物を得た。次いで、その混合物を基材(素材:ステンレス)に塗布した後、オーブンに収容して150℃で30分間加熱し溶剤を除去し、さらに自然冷却により固化した。そして、固化後の塗膜を基材から剥離することにより、厚さ35μmの潤滑剤を含浸した超高分子量ポリエチレンフィルムを得た。超高分子量ポリエチレンフィルムとして、作新工業株式会社製のニューライトに代えて上述のようにして得た潤滑剤を含浸した超高分子量ポリエチレンフィルムを用いた以外は実施例2と同様にして、超高分子量ポリエチレンフィルムと潤滑剤との総量100質量%に対して、被着部材上に、厚さ25μmの接着層と、厚さ35μm、表面粗さRa1.5μmの超高分子量ポリエチレンフィルムとをこの順に備えた摺動部材を得た。
被着部材として鉄製の平板、超高分子量ポリエチレンフィルムとして作新工業株式会社製ニューライト(製品名、粘度平均分子量:100万〜600万、厚さ:75μm、表面粗さ:0.35μm)、及び接着剤としてセメダイン株式会社製のシアノアクリレート系接着剤であるセメダインPPX(製品名)を準備した。次に、被着部材の表面を脱脂洗浄した。次いで、被着部材の表面に、シアノアクリレート系接着剤をブレードを用いて塗布し、その後速やかに、塗布したシアノアクリレート系接着剤を被着部材と共に挟むようにして、超高分子量ポリエチレンフィルムをその接着剤に密着させ、さらに接着剤を固化させて、被着部材と超高分子量ポリエチレンフィルムとを接着する接着層を形成した。こうして、被着部材上に、厚さ25μmの接着層と、厚さ75μm、表面粗さRa1.0μmの超高分子量ポリエチレンフィルムとをこの順に備えた摺動部材を得た。
上記脱脂洗浄後の被着部材の表面に、SOLVEST360(株式会社エスティーティー社製製品名、固体潤滑剤入り樹脂系被膜)を接着することで、比較例1の摺動部材を得た。
比較例1において得られた摺動部材における超高分子量ポリエチレンフィルムの表面にグリース(エスティーティー社製、製品名「SOLVEST TAC−4」)を塗布して、比較例2の摺動部材を得た。
日東電工社製のアクリル系粘着剤付きのUHPEシートであるNo.4430(型番名)を準備した。次に、そのシートのアクリル系粘着剤側を、表面を脱脂処理した被着部材と対向するようにして、被着部材に対してシートを密着した上で押圧することにより、被着部材に積層体を貼り付けた。こうして、被着部材上に、厚さ25μmの接着層と、厚さ75μm、表面粗さRa1.0の超高分子量ポリエチレンフィルムとをこの順に備えた摺動部材を得た。
下記のようにして低摩擦性及び耐久性の試験を行った。すなわち、表面性測定器(製品名「HEIDON−14FW」、新東化学株式会社製)の所定の位置に、15cm×5cmの矩形に切断した摺動部材の試験片を設置した。次いで、以下の試験条件にて試験片と相手材とを互いに摺動させて、試験初期の低摩擦性を摩擦係数にて評価すると共に、その摩擦係数の経時変化を測定した。試験条件は、荷重:1kgf(約10MPa)、速度:3000mm/min、ストローク:10mm、相手材:SUJ−2(φ5mm)、雰囲気:室温(25℃)とした。
下記のようにして低摩擦性試験を行った。すなわち、表面性測定器(製品名「HEIDON−HHS−2000」、新東化学株式会社製)の所定の位置に、15cm×5cmの矩形に切断した摺動部材の試験片を設置した。次いで、以下の試験条件にて試験片と相手材とを互いに摺動させて、摺動10回目における動摩擦係数を測定した。試験初期の低摩擦性を摩擦係数にて評価すると共に、その摩擦係数の経時変化を測定した。試験条件は、荷重:10kgf(約100MPa)、速度:600mm/min、ストローク:10mm、相手材:SUJ−2(φ5mm)、雰囲気:室温(25℃)とした。その結果、実施例2〜5の動摩擦係数は、順に0.070、0.030、0.033、0.021となった。また、実施例1、6については実施例2と同様の結果であった。
実施例1、2、6、及び比較例3の摺動部材について、引張試験機を用いて、JIS K 6854−2の「接着剤−はく離接着強さ試験」に準拠して、超高分子量ポリエチレンフィルムと被着部材との間の180度剥離試験を行った。なお、この接着性試験は、−40℃(低温)、25℃(常温)及び100℃(高温)で行った。結果を表1に示す。実施例1、2及び6では、いずれも低温及び常温での接着強度が高い数値を示したのに対して、比較例3では、低温での接着強度が劣る結果となった。なお、表1中、「測定不能」となっているのは、接着強度が高すぎたため、超高分子量ポリエチレンフィルムと被着部材との間で剥離するよりも前に、超高分子量ポリエチレンフィルムが破壊された結果、接着強度を測定できなかったことを示す。
Claims (14)
- 被着部材と、前記被着部材上に配置される超高分子量ポリエチレンフィルムと、前記被着部材と前記超高分子量ポリエチレンフィルムとの間に配置され、前記被着部材と前記超高分子量ポリエチレンフィルムとを接着する接着層と、を備え、
前記接着層は、超高分子量ポリエチレンと前記超高分子量ポリエチレンとは異なるポリオレフィン系接着剤とを含む接着剤、及びシアノアクリレート系接着剤からなる群より選ばれる1種以上を含む接着剤の固化物であり、前記ポリオレフィン系接着剤は、ポリエチレン系接着剤又は変性ポリオレフィン系接着剤である、摺動部材。 - 被着部材(ただし、ポリエチレンテレフタレートフィルムを除く。)と、前記被着部材上に配置される超高分子量ポリエチレンフィルムと、前記被着部材と前記超高分子量ポリエチレンフィルムとの間に配置され、前記被着部材と前記超高分子量ポリエチレンフィルムとを接着する接着層と、を備え、
前記接着層は、シリコーン系粘着剤の固化物である、摺動部材。 - 前記被着部材と前記超高分子量ポリエチレンフィルムとを接着する前記接着剤は、前記超高分子量ポリエチレンと前記超高分子量ポリエチレンとは異なるポリオレフィン系接着剤とを含む前記接着剤を含む、請求項1に記載の摺動部材。
- 前記ポリオレフィン系接着剤は、アクリル変性ポリオレフィン系接着剤である、請求項1又は3に記載の摺動部材。
- 前記超高分子量ポリエチレンフィルムは、該超高分子量ポリエチレンフィルムに含浸した潤滑剤を含有する、請求項1〜4のいずれか1項に記載の摺動部材。
- 前記超高分子量ポリエチレンフィルム上に潤滑剤を更に備える、請求項1〜5のいずれ1項に記載の摺動部材。
- 前記潤滑剤は、乾燥潤滑剤又は湿潤潤滑剤である、請求項6に記載の摺動部材。
- 前記超高分子量ポリエチレンフィルムの前記潤滑剤側の表面が複数の溝を有する、請求項6又は7に記載の摺動部材。
- 前記超高分子量ポリエチレンフィルムの前記潤滑剤側の表面が梨地面状である、請求項6〜8のいずれか1項に記載の摺動部材。
- 前記被着部材は金属製被着部材である、請求項1〜9のいずれか1項に記載の摺動部材。
- 前記超高分子量ポリエチレンフィルムの厚さは、5μm以上200μm以下である、請求項1〜10のいずれか1項に記載の摺動部材。
- 前記接着層の厚さは、5μm以上50μm以下である、請求項1〜11のいずれか1項に記載の摺動部材。
- 被着部材と、前記被着部材上に配置される超高分子量ポリエチレンフィルムと、前記被着部材と前記超高分子量ポリエチレンフィルムとの間に配置され、前記被着部材と前記超高分子量ポリエチレンフィルムとを接着する接着剤の固化物である接着層と、を備える摺動部材の製造方法であって、
前記被着部材及び前記超高分子量ポリエチレンフィルムの少なくとも一方の表面に、超高分子量ポリエチレンの粉末と前記超高分子量ポリエチレンとは異なるポリオレフィン系接着剤とを含む第1の接着剤を塗布する工程と、
塗布した前記第1の接着剤を加熱することにより該第1の接着剤に含まれる前記超高分子量ポリエチレンの粉末を液化する工程と、
前記液化する工程の後に前記第1の接着剤を冷却することにより、前記第1の接着剤を固化した接着層を得る工程と、
前記被着部材と前記超高分子量ポリエチレンフィルムとを前記接着層で接着した摺動部材を得る工程と、を有し、
前記ポリオレフィン系接着剤は、ポリエチレン系接着剤又は変性ポリオレフィン系接着剤である、製造方法。 - 被着部材と超高分子量ポリエチレンフィルムとを接着するために用いられる接着剤であって、超高分子量ポリエチレンの粉末とポリオレフィン系接着剤とを含み、
前記ポリオレフィン系接着剤は、ポリエチレン系接着剤又は変性ポリオレフィン系接着剤である、接着剤。
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