JPWO2016181674A1 - 接着補強シート、摺動部材及び接着補強シートの製造方法 - Google Patents
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Abstract
架橋されたフッ素樹脂を主成分とする表面層を容易かつ確実に貼着対象に貼着できる接着補強シートの提供を目的とする。本発明の一態様に係る接着補強シートは、架橋されたフッ素樹脂を主成分とする表面層と、この表面層の一方の面に積層され、金属又はスーパーエンジニアリングプラスチックを主成分とする中間層と、この中間層の上記表面層とは反対の面側に積層される接着層とを備え、上記架橋されたフッ素樹脂が上記中間層と化学結合している。上記中間層がアルミニウム、ステンレス又は鉄を主成分とするとよく、ポリイミド、ポリアミドイミド又はこれらの組み合わせを主成分としてもよい。上記表面層の平均厚さとしては、10μm以上1,500μm以下が好ましい。また、上記中間層の平均厚さとしては、0.1μm以上2,000μm以下が好ましい。
Description
本発明は、接着補強シート、摺動部材及び接着補強シートの製造方法に関する。
フッ素樹脂は、耐熱性、耐薬品性及び耐候性に優れ、かつ粘着性及び摩擦係数が低く摺動特性にも優れる。そのため、フッ素樹脂は、各種基材のコーティングや摺動部材として有用であると考えられる。しかし、フッ素樹脂は、その表面自由エネルギーの低さに起因して各種基材との接着力が低下し易いため、各種部材のコーティングとして用いた場合、基材から剥離しやすい。また、フッ素樹脂は、耐摩耗性及び熱伝導率が比較的低いため、摺動部材に用いた場合、表面が摩耗し易く、特に連続運転による摺動面の温度上昇により摩耗が促進される。
一方、フッ素樹脂は、基材に被覆し、低酸素雰囲気下かつ結晶融点以上の温度で電離放射線を照射されることにより、分子間が架橋されて耐摩耗性が向上する。また、フッ素樹脂は、基材と当接する領域に電離放射線が照射されると、上記領域で基材との間に化学結合が形成されて接着力が向上する。
このようなフッ素樹脂の特性を利用し、例えば架橋されたフッ素樹脂からなる表面層と、この表面層と密着する放熱体とを有する摺動部材が提案されている(特開2014−109292号公報参照)。この摺動部材は、摺動時に発生した摩擦熱が上記表面層と密着する放熱体によって放熱される。そのため、上記摺動部材は、架橋されたフッ素樹脂の優れた摺動特性等を活かしつつ、放熱性にも優れるとされる。また、上記摺動部材は、フッ素樹脂及び放熱体に同時に電離放射線を照射することでフッ素樹脂及び放熱体の接着力にも優れるとされる。
しかし、電離放射線の照射を行う場合、電離放射線の照射設備等が必要となり、工程も複雑になる。また、電離放射線の照射は、フッ素樹脂の結晶融点以上の温度(例えば340℃以上)で行うため、基材が変形するおそれがある。さらに、基材が強度向上等を目的に焼入れされた部材である場合、上記結晶融点以上の温度への加熱によって焼き戻しが生じ、熱処理効果が低下するおそれがある。
一方、架橋されたフッ素樹脂を主成分とする表面層と、この表面層の一方の面に積層される接着層とを備える接着補強シートを用いる方法も考えられる。この接着補強シートは、上記接着層を介して上記表面層を基材の表面側に貼着できる。しかし、フッ素樹脂は、他の樹脂との接着力が低い。そのため、上記接着補強シートは、上記表面層と上記接着層との接着力の低さに起因し、貼着した上記表面層が剥離し易いという不都合がある。
本発明は上記事情に基づいてなされたものであり、架橋されたフッ素樹脂を主成分とする表面層を容易かつ確実に貼着対象に貼着できる接着補強シートを提供することを目的とする。
上記課題を解決するためになされた本発明の一態様に係る接着補強シートは、架橋されたフッ素樹脂を主成分とする表面層と、この表面層の一方の面に積層され、金属又はスーパーエンジニアリングプラスチックを主成分とする中間層と、この中間層の上記表面層とは反対の面側に積層される接着層とを備え、上記架橋されたフッ素樹脂が上記中間層と化学結合している。
また、上記課題を解決するためになされた本発明の別の一態様に係る摺動部材は、当該接着補強シートが摺動面の少なくとも一部に貼着されている。
上記課題を解決するためになされた本発明のさらに別の態様に係る接着補強シートの製造方法は、フッ素樹脂を主成分とする表面層の一方の面に、金属又はスーパーエンジニアリングプラスチックを主成分とする中間層を積層する工程と、上記中間層積層工程後、上記表面層に低酸素雰囲気下かつ上記フッ素樹脂の結晶融点以上の温度で電離放射線を照射する工程と、上記電離放射線照射工程後、上記中間層の上記表面層とは反対の面側に接着層を積層する工程とを備え、上記電離放射線照射工程において、上記フッ素樹脂を架橋し、かつ上記フッ素樹脂と中間層とを化学結合させる。
ここで、「スーパーエンジニアリングプラスチック」とは、長期耐熱性が100℃以上、熱変形温度が150℃以上、引っ張り強さが5kgf・mm−2以上、かつ曲げ弾性率が245kgf・mm−2以上の合成樹脂をいう。但し、フッ素樹脂を主成分とする合成樹脂は含まない。「主成分」とは、最も含有量の多い成分であり、例えば含有量が50質量%以上の成分を指す。「接着層」とは、接着剤又は粘着剤を主成分とする層をいう。「化学結合」とは、共有結合、イオン結合及び金属結合に加え、水素結合、配位結合及びファンデルワールス結合を含む概念である。「結晶融点」とは、JIS−K7121:2012「プラスチックの転移温度測定方法」に準拠して示差走査熱量計(DSC)により測定される融点ピーク温度を指す。
本発明の一態様に係る接着補強シート及びその製造方法は、架橋されたフッ素樹脂を主成分とする表面層を容易かつ確実に貼着対象に貼着できる接着補強シートを提供できる。
本発明の別の態様に係る摺動部材は、フッ素樹脂を主成分とし、かつ剥離し難い表面層を有し、かつ低コストで製造できる。
本発明の別の態様に係る摺動部材は、フッ素樹脂を主成分とし、かつ剥離し難い表面層を有し、かつ低コストで製造できる。
[本発明の実施形態の説明]
本発明の一態様に係る接着補強シートは、架橋されたフッ素樹脂を主成分とする表面層と、この表面層の一方の面に積層され、金属又はスーパーエンジニアリングプラスチックを主成分とする中間層と、この中間層の上記表面層とは反対の面側に積層される接着層とを備え、上記架橋されたフッ素樹脂が上記中間層と化学結合している。
本発明の一態様に係る接着補強シートは、架橋されたフッ素樹脂を主成分とする表面層と、この表面層の一方の面に積層され、金属又はスーパーエンジニアリングプラスチックを主成分とする中間層と、この中間層の上記表面層とは反対の面側に積層される接着層とを備え、上記架橋されたフッ素樹脂が上記中間層と化学結合している。
当該接着補強シートは、架橋されたフッ素樹脂を主成分とする表面層を備えるため、摺動部材等の貼着対象に貼着することでその表面の耐薬品性、耐候性、耐摩耗性等を向上し、かつ粘着性及び摩擦係数を低下できる。さらに、当該接着補強シートは、上記架橋されたフッ素樹脂が中間層と化学結合しているため、表面層と中間層との層間接着力に優れる。そのため、貼着した当該接着補強シートの表面層は、中間層及び接着層を介して上記貼着対象上に接着するため、剥離し難い。さらに、中間層の主成分が金属又はスーパーエンジニアリングプラスチックであることで、フッ素樹脂を架橋する際の加熱や電離放射線の照射による変形等を抑制できる。さらに、貼着対象が強度向上等のために焼入れした部材である場合にも、焼き戻しによる熱処理効果の低下を抑制できる。このように、当該接着補強シートは、架橋されたフッ素樹脂を主成分とする表面層を容易かつ確実に貼着対象に貼着できる。
上記中間層が金属を主成分とし、この金属がアルミニウム、ステンレス又は鉄であるとよい。アルミニウム、ステンレス又は鉄は、比較的安価であり、展延性及び耐熱性に優れ、さらに架橋されたフッ素樹脂との間に化学結合を形成し易い。そのため、中間層が金属を主成分とし、この金属がアルミニウム、ステンレス又は鉄であることで、表面層をより剥離し難くできると共に、製造コストの低減と中間層の柔軟性の向上とをバランスよく達成できる。
上記中間層がスーパーエンジニアリングプラスチックを主成分とし、このスーパーエンジニアリングプラスチックがポリイミド、ポリアミドイミド又はこれらの組み合わせであるとよい。ポリイミド、ポリアミドイミドは、比較的軽量であり、かつ柔軟性及び耐熱性に優れる。そのため、中間層がスーパーエンジニアリングプラスチックを主成分とし、このスーパーエンジニアリングプラスチックがポリイミド、ポリアミドイミド又はこれらの組み合わせであることで、中間層の柔軟性を向上し、かつ軽量化できる。
上記表面層の平均厚さとしては、10μm以上1,500μm以下が好ましい。また、上記中間層の平均厚さとしては、0.1μm以上2,000μm以下が好ましい。このように、表面層の平均厚さを上記範囲とすることで、架橋されたフッ素樹脂の特性及び耐久性をバランスよく発揮し易い。また、中間層の平均厚さを上記範囲とすること、すなわち中間層を比較的薄くすることで、中間層の柔軟性を向上でき、その結果、曲面を有する貼着対象にも容易かつ確実に貼着できる。ここで「平均厚さ」とは、任意の十点において測定した厚さの平均値をいう。
当該接着補強シートは、摺動部材の摺動面への貼着に好適に用いることができる。当該接着補強シートの貼着により、摺動部材の摺動面の耐摩耗性を向上し、かつ粘着性及び摩擦係数を低下できる。
また、本発明の別の態様に係る摺動部材は、当該接着補強シートが摺動面の少なくとも一部に貼着されている。当該摺動部材は、摺動面の少なくとも一部に当該接着補強シートが貼着されていることで、耐摩耗性に優れ、かつ粘着性及び摩擦係数が低いため、摺動特性に優れる。
本発明のさらに別の態様に係る接着補強シートの製造方法は、フッ素樹脂を主成分とする表面層の一方の面に、金属又はスーパーエンジニアリングプラスチックを主成分とする中間層を積層する工程と、上記中間層積層工程後、上記表面層に低酸素雰囲気下かつ上記フッ素樹脂の結晶融点以上の温度で電離放射線を照射する工程と、上記電離放射線照射工程後、上記中間層の上記表面層とは反対の面側に接着層を積層する工程とを備え、上記電離放射線照射工程において、上記フッ素樹脂を架橋し、かつ上記フッ素樹脂と中間層とを化学結合させる。
当該接着補強シートの製造方法は、架橋されたフッ素樹脂を主成分とする表面層を容易かつ確実に貼着対象に貼着できる接着補強シートを提供できる。
[本発明の実施形態の詳細]
以下、本発明の実施形態に係る接着補強シート及びその製造方法、並びに摺動部材について図面を参照しつつ詳説する。
以下、本発明の実施形態に係る接着補強シート及びその製造方法、並びに摺動部材について図面を参照しつつ詳説する。
[第1実施形態]
<接着補強シート>
図1の当該接着補強シート1は、表面層2と、この表面層2の一方の面に積層される中間層3と、この中間層3の表面層2とは反対の面側に積層される接着層4とを備える。
<接着補強シート>
図1の当該接着補強シート1は、表面層2と、この表面層2の一方の面に積層される中間層3と、この中間層3の表面層2とは反対の面側に積層される接着層4とを備える。
当該接着補強シート1の平面形状としては、特に限定されず、用途等に応じて適宜変更可能である。当該接着補強シート1の平均厚さの下限としては、特に限定されないが、例えば40μmである。一方、上記平均厚さの上限としては、特に限定されないが、例えば2,500μmである。
(表面層)
表面層2は、架橋されたフッ素樹脂を主成分とする。表面層2は、当該接着補強シート1を貼着した貼着対象の表面をコーティングし、架橋されたフッ素樹脂の耐熱性等の特性を貼着対象に付与する。この架橋されたフッ素樹脂は、後述する中間層3と化学結合している。表面層2は、本発明の効果を損なわない範囲において、他の任意成分を含有してもよい。
表面層2は、架橋されたフッ素樹脂を主成分とする。表面層2は、当該接着補強シート1を貼着した貼着対象の表面をコーティングし、架橋されたフッ素樹脂の耐熱性等の特性を貼着対象に付与する。この架橋されたフッ素樹脂は、後述する中間層3と化学結合している。表面層2は、本発明の効果を損なわない範囲において、他の任意成分を含有してもよい。
表面層2の平均厚さの下限としては、10μmが好ましく、20μmがより好ましく、40μmがさらに好ましい。一方、上記平均厚さの上限としては、1,500μmが好ましく、500μmがより好ましく、200μmがさらに好ましく、60μmが特に好ましい。上記平均厚さが上記下限より小さい場合、当該接着補強シート1の耐久性低下のおそれがある。逆に、上記平均厚さが上記上限を超える場合、当該接着補強シート1の柔軟性が低下するおそれがある。また、当該接着補強シート1を摺動部材の摺動面への貼着に用いる場合、摺動時に発生する摩擦熱が放熱し難くなるおそれがある。
架橋されたフッ素樹脂は、フッ素樹脂への電離放射線の照射により得られる。ここで「フッ素樹脂」とは、高分子鎖の重合単位を構成する炭素原子に結合する水素原子の少なくとも1つが、フッ素原子又はフッ素原子を有する有機基(以下「フッ素原子含有基」ともいう)で置換されたものをいう。フッ素原子含有基は、直鎖状又は分岐状の有機基中の水素原子の少なくとも1つがフッ素原子で置換されたものであり、例えばフルオロアルキル基、フルオロアルコキシ基、フルオロポリエーテル基等が挙げられる。
上記フッ素樹脂としては、例えばポリテトラフルオロエチレン(PTFE)、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体(PFA)、テトラフルオロエチレン−ヘキサフルオロプロピレン共重合体(FEP)、ポリビニリデンフルオライド(PVDF)、テトラフルオロエチレン−エチレン共重合体(ETFE)、ポリクロロトリフルオロエチレン(PCTFE)、クロロトリフルオロエチレン−エチレン共重合(ECTFE)、ポリビニルフルオライド(PVF)、フルオロオレフィン−ビニルエーテル共重合体、フッ化ビニリデン−四フッ化エチレン共重合体、フッ化ビニリデン−六フッ化プロピレン共重合体等が挙げられる。上記フッ素樹脂としては、これらの中で、PTFE、PFA及びFEPが好ましく、PFA及びPTFEがより好ましく、機械的強度、耐薬品性及び耐熱性の観点からPTFEがさらに好ましい。上記フッ素樹脂は、1種単独で又は2種以上を組み合わせて用いることができる。
なお、上記フッ素樹脂は、本発明の効果を損なわない範囲において、他の共重合性モノマーに由来する重合単位を含んでいてもよい。例えば、PTFEは、パーフルオロ(アルキルビニルエーテル)、ヘキサフルオロプロピレン、(パーフルオロアルキル)エチレン、クロロトリフルオロエチレン等の重合単位を含んでいてもよい。上記他の共重合性モノマーに由来する重合単位の含有割合の上限としては、上記フッ素樹脂を構成する全重合単位に対して、例えば3モル%である。
表面層2における架橋されたフッ素樹脂の含有割合の下限としては、60質量%が好ましく、85質量%がより好ましく、98質量%がさらに好ましい。また、上記含有割合が100質量%であることが特に好ましい。上記含有割合が上記下限より小さい場合、当該接着補強シート1を貼着した貼着対象に耐熱性等の特性を十分に付与できないおそれがある。
表面層2における架橋されたフッ素樹脂の結晶融点温度の上限としては、フッ素樹脂の種類によって値が違なるが、例えばPTFEの場合、325℃が好ましく、320℃がより好ましく、310℃がさらに好ましい。上記結晶融点温度は、架橋されたフッ素樹脂の架橋度に伴って低下する。そのため、上記結晶融点温度が上記上限を超える場合、架橋度の不足により耐摩耗性が不十分となるおそれがある。なお、上記架橋されたフッ素樹脂の結晶融点温度の下限としては、例えば290℃である。上記結晶融点温度が上記下限より小さい場合、耐熱性等の低下によって耐摩耗性が不十分となるおそれがある。
表面層2が含有してもよい他の任意成分としては、例えば固体潤滑剤、強化材等が挙げられる。当該接着補強シート1を摺動部材の摺動面への貼着に用いる場合、表面層2が固体潤滑剤、強化材等を含有することで、上記摺動部材の摺動特性をより向上できる。上記固体潤滑剤としては、例えば二硫化モリブデン等が挙げられる。また、上記強化材としては、例えばガラスファイバー(ガラス繊維)、球状ガラス等のガラスフィラー、炭素繊維、炭酸カルシウム、タルク、シリカ、アルミナ、水酸化アルミニウム等の無機充填剤などが挙げられる。
表面層2が固体潤滑剤を含有する場合、表面層2における上記固体潤滑剤の含有割合の下限としては、3質量%が好ましく、8質量%がより好ましい。一方、上記含有割合の上限としては、30質量%が好ましく、20質量%がより好ましく、15質量%がさらに好ましい。また、表面層2が強化材を含有する場合、表面層2における上記強化材の含有割合の下限としては、10質量%が好ましく、25質量%がより好ましい。一方、上記含有割合の上限としては、40質量%が好ましく、35質量%がより好ましい。上記含有割合が上記下限より小さい場合、当該接着補強シート1の貼着による摺動特性の向上が不十分となるおそれがある。逆に、上記含有割合が上記上限を超える場合、当該接着補強シート1の貼着により耐熱性等の特性を十分に付与できないおそれがある。
(中間層)
中間層3は、表面層2の一方の面に積層され、金属又はスーパーエンジニアリングプラスチックを主成分とする。中間層3は、表面層2と接着層4との接着力を向上する。
中間層3は、表面層2の一方の面に積層され、金属又はスーパーエンジニアリングプラスチックを主成分とする。中間層3は、表面層2と接着層4との接着力を向上する。
中間層3の平均厚さの下限としては、0.1μmが好ましく、1μmがより好ましく、9μmがさらに好ましく、25μmが特に好ましい。一方、上記平均厚さの上限としては、2,000μmが好ましく、500μmがより好ましく、150μmがさらに好ましく、60μmが特に好ましい。上記平均厚さが上記下限より小さい場合、中間層3の強度が不十分となり、中間層3の破断や表面層2及び中間層3の層間剥離等のおそれがある。逆に、上記平均厚さが上記上限を超える場合、当該接着補強シート1の柔軟性が低下し、曲面を有する貼着対象への貼着が困難となるおそれがある。また、当該接着補強シート1の重量や製造コストが上昇するおそれがある。このように、上記平均厚さを上記範囲とすることで、当該接着補強シート1の強度、柔軟性、軽量性及び製造コストがバランスよく向上するため、摺動部材への貼着を始めとした多様な用途に用いることが可能となる。
但し、当該接着補強シート1の中間層3の平均厚さは、貼着対象が平面である場合や貼着対象に強度を付与したい場合等には上述の平均厚さよりも厚めに設定した方が好ましい。この場合の具体的な中間層3の平均厚さの下限としては、500μmが好ましく、1,000μmがより好ましく、1,500μmがさらに好ましい。一方、上記平均厚さの上限としては、2,000μmが好ましく、1,900μmがより好ましく、1,800μmがさらに好ましい。上記平均厚さが上記下限より小さい場合、貼着対象に十分な強度を付与できないおそれがある。逆に、上記平均厚さが上記上限を超える場合、当該接着補強シート1の柔軟性低下のおそれ、重量が不要に増加するおそれ、製造コストが上昇するおそれ等がある。
上記金属としては、例えばアルミニウム、アルミニウム合金、銅、銅合金、鉄、ステンレス等の鉄合金、ニッケルなどが挙げられる。中間層3の主成分が上記金属である場合、中間層3は箔状でもよく、板状でもよい。
上記スーパーエンジニアリングプラスチックとしては、例えばポリイミド(PI)、ポリアミドイミド(PAI)、ポリエーテルイミド(PEI)、ポリエーテルエーテルケトン(PEEK)、ポリフェニレンサルファイド(PPS)、ポリアリレート(PAR)、液晶ポリマー(LCP)、ポリスルフォン(PSF)、ポリエーテルスルフォン(PES)等が挙げられる。上記スーパーエンジニアリングプラスチックとしては、これらの中でポリイミド、ポリアミドイミド及びこれらの組み合わせが好ましく、耐熱性等の観点からポリイミドがより好ましい。上記スーパーエンジニアリングプラスチックは、1種単独で又は2種以上を組み合わせて用いることができる。
ポリイミドとは、分子内にイミド結合を有する樹脂である。ポリイミドは、例えば酸成分としてのテトラカルボン酸又はその無水物と、アミン成分としてのジアミン化合物とを反応溶媒中で重縮合反応させ、得られたポリイミド前駆体を加熱等により脱水閉環させることにより得ることができる。
上記テトラカルボン酸又はその無水物としては、例えばピロメリット酸二無水物、3,3’,4,4’−ベンゾフェノンテトラカルボン酸二無水物、ベンゼン−1,2,3,4−テトラカルボン酸二無水物、ナフタレン−2,3,6,7−テトラカルボン酸二無水物、3,3’,4,4’−ジフェニルテトラカルボン酸二無水物、2,2’’,3,3’’−p−テルフェニルテトラカルボン酸二無水物、2,2−ビス(2,3−ジカルボキシフェニル)−プロパン二無水物、ビス(2,3−ジカルボキシフェニル)エーテル二無水物、ビス(2,3−ジカルボキシフェニル)メタン二無水物、3,3’,4,4’−ジフェニルスルホンテトラカルボン酸二無水物、ビス(2,3−ジカルボキシフェニル)スルホン二無水物、1,1−ビス(2,3−ジカルボキシフェニル)エタン二無水物、ペリレン−3,4,9,10−テトラカルボン酸二無水物、フェナンスレン−1,2,7,8−テトラカルボン酸二無水物等の芳香族テトラカルボン酸二無水物;シクロペンタン−1,2,3,4−テトラカルボン酸二無水物等の脂環式酸無水物;ピラジン−2,3,5,6−テトラカルボン酸二無水物等の複素環誘導体などが挙げられる。上記テトラカルボン酸又はその無水物は、1種単独で又は2種以上を組み合わせて用いることができる。
上記ジアミン化合物としては、例えば2,2−ジ(p−アミノフェニル)−6,6’−ビスベンゾオキサゾール、p−フェニレンジアミン、m−フェニレンジアミン、4,4’−ジアミノジフェニルプロパン、2,2−ビス[4−(4−アミノフェノキシ)フェニル]プロパン、4,4’−ジアミノジフェニルスルホン、4,4’−ジアミノジフェニルエーテル、ベンジジン、4,4’’−ジアミノ−p−テルフェニル、p−ビス(2−メチル−4−アミノペンチル)ベンゼン、1,5−ジアミノナフタレン、2,4−ジアミノトルエン、m−キシレン−2,5−ジアミン、m−キシリレンジアミン等の芳香族ジアミン;ピペラジン、メチレンジアミン、エチレンジアミン、テトラメチレンジアミン等の脂肪族ジアミンなどが挙げられる。上記ジアミン化合物は、1種単独で又は2種以上を組み合わせて用いることができる。
ポリアミドイミドとは、分子内にアミド結合及びイミド結合を有する樹脂である。ポリアミドイミドは、例えばジイソシアネート化合物と、酸成分とを重合反応させることで得ることができる。
上記ジイソシアネート化合物としては、例えばジフェニルメタン−4,4’−ジイソシアネート(MDI)、ジフェニルメタン−3,3’−ジイソシアネート、ジフェニルメタン−3,4’−ジイソシアネート、ジフェニルエーテル−4,4’−ジイソシアネート、ベンゾフェノン−4,4’−ジイソシアネート、ジフェニルスルホン−4,4’−ジイソシアネート等の芳香族ジイソシアネート化合物などが挙げられる。上記ジイソシアネート化合物は、1種単独で又は2種以上を組み合わせて用いることができる。
上記酸成分としては、例えばトリメリット酸無水物(TMA)、1,2,5−トリメリット酸(1,2,5−ETM)、ビフェニルテトラカルボン酸二無水物、ベンゾフェノンテトラカルボン酸二無水物、ジフェニルスルホンテトラカルボン酸二無水物、オキシジフタル酸二無水物(OPDA)、ピロメリット酸二無水物(PMDA)、4,4’−(2,2’−ヘキサフルオロイソプロピリデン)ジフタル酸二無水物等が挙げられる。上記酸成分は、1種単独で又は2種以上を組み合わせて用いることができる。
中間層3の主成分としては、これらの中で、コストの観点から金属が好ましく、コスト、展延性、耐熱性及びフッ素樹脂との化学結合の形成し易さの観点からアルミニウム、ステンレス及び鉄がより好ましく、アルミニウムがさらに好ましい。アルミニウムは、比較的安価かつ軽量であり、展延性及び耐熱性に優れ、さらに架橋されたフッ素樹脂との化学結合を形成し易い。そのため、中間層3がアルミニウムを主成分とすることで、当該接着補強シート1の製造コストの低減と中間層3の柔軟性の向上と軽量化とをバランスよく達成でき、かつ表面層2の剥離抑制効果を促進できる。
中間層3の主成分が金属である場合、中間層3における金属の含有割合の下限としては、90質量%が好ましく、95質量%がより好ましく、99質量%がさらに好ましく、99.5質量%が特に好ましい。また、上記含有割合は100質量%であってもよい。すなわち、中間層3は、金属のみからなり、バインダー等を含有しない金属板又は金属箔であってもよい。上記含有割合が上記下限より小さい場合、当該接着補強シート1の柔軟性及び耐熱性が不十分となるおそれや貼着した後に表面層2が剥離し易くなるおそれがある。
(表面層及び中間層のピール強度)
表面層2及び中間層3間のピール強度の下限としては、20N/cmが好ましく、40N/cmがより好ましく、60N/cmがさらに好ましい。上記ピール強度が上記下限より小さい場合、表面層2が剥離し易くなるおそれがある。ここで「ピール強度」とは、JIS−K6894:2014「金属素地上のふっ素樹脂塗膜の試験方法」に準拠して測定した値を指す。
表面層2及び中間層3間のピール強度の下限としては、20N/cmが好ましく、40N/cmがより好ましく、60N/cmがさらに好ましい。上記ピール強度が上記下限より小さい場合、表面層2が剥離し易くなるおそれがある。ここで「ピール強度」とは、JIS−K6894:2014「金属素地上のふっ素樹脂塗膜の試験方法」に準拠して測定した値を指す。
(接着層)
接着層4は、中間層3の表面層2とは反対の面側に積層される。当該接着補強シート1は、この接着層4によって貼着対象に貼着できる。
接着層4は、中間層3の表面層2とは反対の面側に積層される。当該接着補強シート1は、この接着層4によって貼着対象に貼着できる。
なお、当該接着補強シート1は、接着層4と中間層3との間に他の層を備えてもよい。
上記他の層としては、例えばプライマー層等が挙げられる。また、上記他の層は多層体でもよく、このような多層体としては、例えば中間層3の表面層2とは反対の面に積層される粘着剤を主成分とする層、及びこの層の中間層3とは反対の面と接着層4の一方の面との間に積層される基材層とを備える多層体等が挙げられる。市販の両面テープは、この多層体と接着層4とを合わせたものに該当する。上記両面テープの平均厚さとしては、例えば100μm以上200μm以下である。上記粘着剤としては、例えば後述する接着層4に用いる粘着剤と同様のもの等が挙げられる。また、上記基材層としては、例えば紙、樹脂フィルム、樹脂シート等が挙げられる。
上記他の層としては、例えばプライマー層等が挙げられる。また、上記他の層は多層体でもよく、このような多層体としては、例えば中間層3の表面層2とは反対の面に積層される粘着剤を主成分とする層、及びこの層の中間層3とは反対の面と接着層4の一方の面との間に積層される基材層とを備える多層体等が挙げられる。市販の両面テープは、この多層体と接着層4とを合わせたものに該当する。上記両面テープの平均厚さとしては、例えば100μm以上200μm以下である。上記粘着剤としては、例えば後述する接着層4に用いる粘着剤と同様のもの等が挙げられる。また、上記基材層としては、例えば紙、樹脂フィルム、樹脂シート等が挙げられる。
接着層4の平均厚さの下限としては、特に限定されないが、例えば1μmであり、5μmが好ましい。一方、上記平均厚さの上限としては、特に限定されないが、例えば100μmであり、50μmが好ましい。上記平均厚さが上記下限より小さい場合、当該接着補強シート1の接着力低下のおそれがある。逆に、上記平均厚さが上記上限を超える場合、当該接着補強シート1が不要に厚くなるおそれがある。
接着層4に用いる接着剤としては、例えばポリイミド、エポキシ樹脂、アルキド樹脂、ウレタン樹脂、フェノール樹脂、メラミン樹脂、アクリル樹脂、ポリアミド、ポリアミドイミド、ポリエチレン、ポリスチレン、ポリプロピレン、ポリエステル、酢酸ビニル樹脂、ゴム等を主成分とするものが挙げられる。また、接着層4に用いる粘着剤としては、例えばアクリル樹脂、シリコーン樹脂、ウレタン樹脂等を主成分とするものが挙げられる。
接着層4の主成分としては、耐熱性等の観点から、ポリアミドイミドを主成分とする接着剤が好ましい。上記接着剤及び粘着剤は、1種単独で又は2種以上を組み合わせて用いることができる。
接着層4の主成分としては、耐熱性等の観点から、ポリアミドイミドを主成分とする接着剤が好ましい。上記接着剤及び粘着剤は、1種単独で又は2種以上を組み合わせて用いることができる。
<接着補強シートの製造方法>
当該接着補強シート1の製造方法は、フッ素樹脂を主成分とする表面層2の一方の面に、金属又はスーパーエンジニアリングプラスチックを主成分とする中間層3を積層する中間層積層工程と、中間層積層工程後、表面層2に低酸素雰囲気下かつ上記フッ素樹脂の結晶融点以上の温度で電離放射線を照射する電離放射線照射工程と、電離放射線照射工程後、中間層3の表面層2とは反対の面側に接着層4を積層する接着層積層工程とを備える。
当該接着補強シート1の製造方法は、電離放射線照射工程において、上記フッ素樹脂を架橋し、かつ上記フッ素樹脂と中間層3とを化学結合させる。当該接着補強シート1の製造方法は、電離放射線照射工程の前に、積層した表面層2を中間層3に融着させる融着工程をさらに備えるとよい。
当該接着補強シート1の製造方法は、フッ素樹脂を主成分とする表面層2の一方の面に、金属又はスーパーエンジニアリングプラスチックを主成分とする中間層3を積層する中間層積層工程と、中間層積層工程後、表面層2に低酸素雰囲気下かつ上記フッ素樹脂の結晶融点以上の温度で電離放射線を照射する電離放射線照射工程と、電離放射線照射工程後、中間層3の表面層2とは反対の面側に接着層4を積層する接着層積層工程とを備える。
当該接着補強シート1の製造方法は、電離放射線照射工程において、上記フッ素樹脂を架橋し、かつ上記フッ素樹脂と中間層3とを化学結合させる。当該接着補強シート1の製造方法は、電離放射線照射工程の前に、積層した表面層2を中間層3に融着させる融着工程をさらに備えるとよい。
(中間層積層工程)
本工程では、フッ素樹脂を主成分とする表面層2の一方の面に、金属又はスーパーエンジニアリングプラスチックを主成分とする中間層3を積層する。表面層2に中間層3を積層する方法としては、特に限定されず、例えば表面層2としてのフッ素樹脂を主成分とするフィルムと中間層3とを対向配設する方法、中間層3にフッ素樹脂ディスパージョン(フッ素樹脂の粉体を分散媒に均一に分散させた溶液)を塗布した後、上記分散媒を乾燥させることで中間層3に表面層2を塗工する方法、表面層2としてのフッ素樹脂を主成分とするフィルムに中間層3としてのスーパーエンジニアリングプラスチックを含む塗液を塗工する方法などが挙げられる。
本工程では、フッ素樹脂を主成分とする表面層2の一方の面に、金属又はスーパーエンジニアリングプラスチックを主成分とする中間層3を積層する。表面層2に中間層3を積層する方法としては、特に限定されず、例えば表面層2としてのフッ素樹脂を主成分とするフィルムと中間層3とを対向配設する方法、中間層3にフッ素樹脂ディスパージョン(フッ素樹脂の粉体を分散媒に均一に分散させた溶液)を塗布した後、上記分散媒を乾燥させることで中間層3に表面層2を塗工する方法、表面層2としてのフッ素樹脂を主成分とするフィルムに中間層3としてのスーパーエンジニアリングプラスチックを含む塗液を塗工する方法などが挙げられる。
上記フッ素樹脂ディスパージョンの分散媒としては、例えば水及び乳化剤の混合液、水及びアルコールの混合液、水及びアセトンの混合液、水、アルコール及びアセトンの混合溶液等が挙げられる。
なお、本工程の前に、表面層2及び中間層3の間にフッ素樹脂を主成分とするプライマー層を形成してもよい。また、本工程の前に、中間層3の表面層2を積層する面に表面処理を行ってもよい。上記表面処理としては、例えばサンドブラスト処理、エッチング処理、電解研磨処理等による粗面化などが挙げられる。
また、本工程で表面層2としてのフッ素樹脂を主成分とするフィルムに中間層3としてのスーパーエンジニアリングプラスチックを含む塗液を塗工する場合、上記フッ素樹脂フィルムの塗工面を液体アンモニア等で予め処理してもよい。このように、上記フッ素樹脂フィルムの塗工面を液体アンモニア等で処理することで、塗工したスーパーエンジニアリングプラスチックのはじきを防止し、また表面層2及び中間層3の層間接着力を向上できる。
(融着工程)
本工程では、積層した表面層2を中間層3に融着させる。本工程により、表面層2と中間層3との間の空隙を抑制できる。積層した表面層2を中間層3に融着させる方法としては、上記フッ素樹脂の結晶融点以上の温度に加熱する方法等が挙げられる。また、表面層2をフッ素樹脂ディスパージョンの塗工で形成した場合、本工程によりフッ素樹脂の粉体同士の融着も促進できる。なお、本工程では、上記加熱を低酸素雰囲気下で行ってもよく、上記加熱と同時に表面層2及び中間層3をプレスしてもよい。
本工程では、積層した表面層2を中間層3に融着させる。本工程により、表面層2と中間層3との間の空隙を抑制できる。積層した表面層2を中間層3に融着させる方法としては、上記フッ素樹脂の結晶融点以上の温度に加熱する方法等が挙げられる。また、表面層2をフッ素樹脂ディスパージョンの塗工で形成した場合、本工程によりフッ素樹脂の粉体同士の融着も促進できる。なお、本工程では、上記加熱を低酸素雰囲気下で行ってもよく、上記加熱と同時に表面層2及び中間層3をプレスしてもよい。
上記加熱温度の具体的温度は、例えば上記フッ素樹脂がFEP(結晶融点温度:270℃)である場合は270℃以上であり、上記フッ素樹脂がPTFE(結晶融点温度:327℃)である場合は327℃以上であり、上記フッ素樹脂がPFA(結晶融点温度:304℃以上310℃以下)である場合は310℃以上である。上記加熱温度の下限としては、結晶融点温度より30℃高い温度が好ましく、結晶融点温度より50℃高い温度がより好ましい。一方、上記加熱温度の上限としては、結晶融点温度より150℃高い温度が好ましく、結晶融点温度より80℃高い温度がより好ましい。また、具体的な上記加熱温度の下限としては、フッ素樹脂の種類に合わせて適宜変更可能であるが、300℃が好ましく、320℃がより好ましく、360℃がさらに好ましい。一方、上記加熱温度の上限としては、480℃が好ましく、400℃がより好ましい。上記加熱温度が上記下限より小さい場合、上記フッ素樹脂の融着が不十分となるおそれがある。逆に、上記加熱温度が上記上限を超える場合、上記フッ素樹脂の分解のおそれがある。なお、上記加熱時間としては、例えば5分以上40分以下である。
上記低酸素雰囲気下における酸素濃度の上限としては、100ppmが好ましく、10ppmがより好ましく、5ppmがさらに好ましい。上記酸素濃度が上記上限を超える場合、上記フッ素樹脂の分解や中間層3の酸化等のおそれがある。
(電離放射線照射工程)
本工程では、表面層2に低酸素雰囲気下かつ上記フッ素樹脂の結晶融点以上の温度で電離放射線を照射する。電離放射線の照射方向としては、中間層3による電離放射線の遮蔽を抑制する観点から、表面層2の中間層3とは反対の面側が好ましい。
本工程では、表面層2に低酸素雰囲気下かつ上記フッ素樹脂の結晶融点以上の温度で電離放射線を照射する。電離放射線の照射方向としては、中間層3による電離放射線の遮蔽を抑制する観点から、表面層2の中間層3とは反対の面側が好ましい。
低酸素雰囲気下における酸素濃度は上述の融着工程と同様とできるため説明を省略する。上記加熱温度の下限としては、結晶融点温度と同じ温度が好ましく、結晶融点温度より5℃高い温度がより好ましい。一方、上記加熱温度の上限としては、結晶融点温度より50℃高い温度が好ましく、結晶融点温度より20℃高い温度がより好ましい。また、具体的な上記加熱温度の下限としては、フッ素樹脂の種類に合わせて適宜変更可能であるが、300℃が好ましく、315℃がより好ましい。一方、上記加熱温度の上限としては、400℃が好ましく、350℃がより好ましい。上記条件で電離放射線を照射することにより、上記フッ素樹脂の主鎖の切断を抑制しつつ、分子間の架橋を促進できる。また、上記フッ素樹脂と中間層3との化学結合の形成を促進できる。
上記電離放射線としては、例えばγ線、電子線、X線、中性子線、高エネルギーイオン線等が挙げられる。また、電離放射線の照射線量の下限としては、10kGyが好ましく、70kGyがより好ましく、200kGyがさらに好ましい。一方、上記照射線量の上限としては、2,000kGyが好ましく、1,200kGyがより好ましく、400kGyがさらに好ましい。上記照射線量が上記下限より小さい場合、フッ素樹脂の架橋反応が十分進行しないおそれがある。逆に、上記照射線量が上記上限を超える場合、フッ素樹脂の主鎖が切断されるおそれがある。
(接着層積層工程)
本工程では、中間層3の表面層2とは反対の面側に接着層4を積層する。中間層3に接着層4を積層する方法としては、特に限定されないが、例えば中間層3に接着剤又は粘着剤を塗布する方法等が挙げられる。なお、上記接着剤又は粘着剤が溶媒を含む場合、塗布後に例えば60℃以上100℃以下に加熱して乾燥させてもよい。また、中間層3に、基材層と、この基材層の一方の面に積層される接着層4と、上記基材層の他方の面に積層される粘着剤を主成分とする層とを備える市販の両面テープ等を貼着してもよい。
本工程では、中間層3の表面層2とは反対の面側に接着層4を積層する。中間層3に接着層4を積層する方法としては、特に限定されないが、例えば中間層3に接着剤又は粘着剤を塗布する方法等が挙げられる。なお、上記接着剤又は粘着剤が溶媒を含む場合、塗布後に例えば60℃以上100℃以下に加熱して乾燥させてもよい。また、中間層3に、基材層と、この基材層の一方の面に積層される接着層4と、上記基材層の他方の面に積層される粘着剤を主成分とする層とを備える市販の両面テープ等を貼着してもよい。
(用途)
当該接着補強シート1は、表面層2が耐摩耗性や耐熱性に優れ、かつ粘着性及び摩擦係数が低いため、摺動部材の摺動面への貼着に好適に用いることができる。特に、接着層4の主成分が粘着剤である場合、当該接着補強シート1は、損耗等しても容易に新品に貼り替えることができるため、摺動部材の補修部材としてより好適に用いることができる。また、当該接着補強シート1は、表面層2が耐摩耗性や耐候性に優れるため、建造物の内壁、外壁等への貼着にも好適に用いることができる。特に、当該接着補強シート1は、表面層2が耐薬品性や耐熱性にも優れるため、化学プラントの内壁等への貼着にさらに好適に用いることができる。さらに、当該接着補強シート1は、表面層2が絶縁性に優れるため、プリント配線板、電線等の表面への貼着にも好適に用いることができる。特に、中間層3が導体である場合、プリント配線板、電線等の表面に貼着した当該接着補強シート1は、電磁シールドとしての機能も果たす。さらに、当該接着補強シート1は、表面層2が耐熱性や耐摩耗性に優れるため、フライパン、ホットプレート等の調理器具の加熱面への貼着にも好適に用いることができる。
当該接着補強シート1は、表面層2が耐摩耗性や耐熱性に優れ、かつ粘着性及び摩擦係数が低いため、摺動部材の摺動面への貼着に好適に用いることができる。特に、接着層4の主成分が粘着剤である場合、当該接着補強シート1は、損耗等しても容易に新品に貼り替えることができるため、摺動部材の補修部材としてより好適に用いることができる。また、当該接着補強シート1は、表面層2が耐摩耗性や耐候性に優れるため、建造物の内壁、外壁等への貼着にも好適に用いることができる。特に、当該接着補強シート1は、表面層2が耐薬品性や耐熱性にも優れるため、化学プラントの内壁等への貼着にさらに好適に用いることができる。さらに、当該接着補強シート1は、表面層2が絶縁性に優れるため、プリント配線板、電線等の表面への貼着にも好適に用いることができる。特に、中間層3が導体である場合、プリント配線板、電線等の表面に貼着した当該接着補強シート1は、電磁シールドとしての機能も果たす。さらに、当該接着補強シート1は、表面層2が耐熱性や耐摩耗性に優れるため、フライパン、ホットプレート等の調理器具の加熱面への貼着にも好適に用いることができる。
<利点>
当該接着補強シート1は、架橋されたフッ素樹脂を主成分とする表面層2を備えるため、摺動部材等の貼着対象に貼着することでその表面の耐薬品性、耐候性、耐摩耗性等を向上し、かつ粘着性及び摩擦係数を低下できる。また、当該接着補強シート1は、上記架橋されたフッ素樹脂が中間層3と化学結合しているため、表面層2と中間層3との層間接着力に優れる。そのため、貼着した当該接着補強シート1の表面層2は、中間層3及び接着層4を介して上記貼着対象上に接着するため、剥離し難い。さらに、中間層3の主成分が金属又はスーパーエンジニアリングプラスチックであることで、フッ素樹脂の架橋の際の加熱や電離放射線の照射による変形等を抑制できる。さらに、貼着対象が強度向上等のために焼入れした部材である場合にも、焼き戻しによる熱処理効果の低下を抑制できる。
当該接着補強シート1は、架橋されたフッ素樹脂を主成分とする表面層2を備えるため、摺動部材等の貼着対象に貼着することでその表面の耐薬品性、耐候性、耐摩耗性等を向上し、かつ粘着性及び摩擦係数を低下できる。また、当該接着補強シート1は、上記架橋されたフッ素樹脂が中間層3と化学結合しているため、表面層2と中間層3との層間接着力に優れる。そのため、貼着した当該接着補強シート1の表面層2は、中間層3及び接着層4を介して上記貼着対象上に接着するため、剥離し難い。さらに、中間層3の主成分が金属又はスーパーエンジニアリングプラスチックであることで、フッ素樹脂の架橋の際の加熱や電離放射線の照射による変形等を抑制できる。さらに、貼着対象が強度向上等のために焼入れした部材である場合にも、焼き戻しによる熱処理効果の低下を抑制できる。
[第2実施形態]
<摺動部材>
当該摺動部材は、当該接着補強シートが摺動面の少なくとも一部に貼着されている。
<摺動部材>
当該摺動部材は、当該接着補強シートが摺動面の少なくとも一部に貼着されている。
当該接着補強シートを貼着する摺動面を有する基材としては、特に限定されないが、例えば自動車エンジン、コンプレッサー、発電機、送風機等に用いるシャフト、ガスケット、ピストン、シリンダーなどが挙げられる。これらの中で、当該摺動部材は、表面層の耐熱性等を活かす観点から、自動車エンジンに用いるピストンに特に好ましく用いられる。
なお、このピストンが強度向上のために焼入れされたものである場合にも、当該接着補強シートは熱処理効果の低下を抑制しつつ貼着できる。また、上記ピストンにおける当該接着補強シートが貼着されている位置としては、ピストンスカートが好ましい。上記基材の材質としては、特に限定されないが、例えば金属、樹脂、セラミック等が挙げられる。ここで、当該接着補強シートの中間層の主成分が金属である場合、中間層の主成分と当該摺動部材の基材の材質とは、同一であることが好ましい。このように、中間層の主成分と当該摺動部材の基材の材質とを同一とすることで、異種金属の接触による腐食等を抑制できる。具体的には、中間層の主成分と当該摺動部材の基材の材質とがいずれもアルミニウムであるとよい。
なお、このピストンが強度向上のために焼入れされたものである場合にも、当該接着補強シートは熱処理効果の低下を抑制しつつ貼着できる。また、上記ピストンにおける当該接着補強シートが貼着されている位置としては、ピストンスカートが好ましい。上記基材の材質としては、特に限定されないが、例えば金属、樹脂、セラミック等が挙げられる。ここで、当該接着補強シートの中間層の主成分が金属である場合、中間層の主成分と当該摺動部材の基材の材質とは、同一であることが好ましい。このように、中間層の主成分と当該摺動部材の基材の材質とを同一とすることで、異種金属の接触による腐食等を抑制できる。具体的には、中間層の主成分と当該摺動部材の基材の材質とがいずれもアルミニウムであるとよい。
<摺動部材の製造方法>
当該摺動部材の製造方法としては、例えば当該接着補強シートの接着層を摺動部材の摺動面に対向配設し、接着層と上記摺動面とを当接させることによって当該接着補強シートを上記摺動面に貼着する方法等が挙げられる。なお、接着層の主成分によっては上記当接と同時に加熱圧着してもよい。上記加熱温度としては、例えば150℃以上250℃以下である。上記加熱時間としては、例えば10分以上120分以下である。
当該摺動部材の製造方法としては、例えば当該接着補強シートの接着層を摺動部材の摺動面に対向配設し、接着層と上記摺動面とを当接させることによって当該接着補強シートを上記摺動面に貼着する方法等が挙げられる。なお、接着層の主成分によっては上記当接と同時に加熱圧着してもよい。上記加熱温度としては、例えば150℃以上250℃以下である。上記加熱時間としては、例えば10分以上120分以下である。
<利点>
当該摺動部材は、摺動面の少なくとも一部に当該接着補強シートが貼着されているため、耐摩耗性に優れ、かつ粘着性及び摩擦係数が低い。また、当該摺動部材は、当該接着補強シートの接着層の主成分が粘着剤である場合、損耗した当該接着補強シートを容易に交換できる。
当該摺動部材は、摺動面の少なくとも一部に当該接着補強シートが貼着されているため、耐摩耗性に優れ、かつ粘着性及び摩擦係数が低い。また、当該摺動部材は、当該接着補強シートの接着層の主成分が粘着剤である場合、損耗した当該接着補強シートを容易に交換できる。
[その他の実施形態]
今回開示された実施の形態はすべての点で例示であって制限的なものではないと考えられるべきである。本発明の範囲は、上記実施形態の構成に限定されるものではなく、特許請求の範囲によって示され、特許請求の範囲と均等の意味及び範囲内での全ての変更が含まれることが意図される。
今回開示された実施の形態はすべての点で例示であって制限的なものではないと考えられるべきである。本発明の範囲は、上記実施形態の構成に限定されるものではなく、特許請求の範囲によって示され、特許請求の範囲と均等の意味及び範囲内での全ての変更が含まれることが意図される。
当該接着補強シートは、上記接着層の上記中間層とは反対の面に積層される他の層を備えてもよい。具体的には、当該接着補強シートは、上記接着層の上記中間層とは反対の面に積層される離型シートを備えてもよい。
以下、実施例によって本発明をさらに具体的に説明するが、本発明は以下の実施例に限定されるものではない。
なお、本実施例で用いるフッ素樹脂の結晶融点は、PFAが310℃、PTFEが327℃である。
<製造例1>
平均厚さ250μmのPFAシートを平均厚さ0.03mmのアルミニウム箔に積層し、恒温槽で酸素濃度5ppm以下の窒素雰囲気下で加熱し380℃で、10分間キープすることで融着(加熱接着)して積層体を得た。この積層体に上記PFAシート側から電離放射線を照射した。照射条件は温度320℃、酸素濃度5ppm以下の窒素雰囲気下、照射量300kGyとした。電離放射線の照射後、上記アルミニウム箔のPFAシートとは反対の面に平均厚さ200μmの両面テープ(DONG YANG HIPOL CORP.の「D−202F」)を貼着し、製造例1の接着補強シートを得た。この接着補強シートは、表面層としての架橋されたPFAのシートと、中間層としてのアルミニウム箔と、接着層及び他の層としての両面テープとを備える。
平均厚さ250μmのPFAシートを平均厚さ0.03mmのアルミニウム箔に積層し、恒温槽で酸素濃度5ppm以下の窒素雰囲気下で加熱し380℃で、10分間キープすることで融着(加熱接着)して積層体を得た。この積層体に上記PFAシート側から電離放射線を照射した。照射条件は温度320℃、酸素濃度5ppm以下の窒素雰囲気下、照射量300kGyとした。電離放射線の照射後、上記アルミニウム箔のPFAシートとは反対の面に平均厚さ200μmの両面テープ(DONG YANG HIPOL CORP.の「D−202F」)を貼着し、製造例1の接着補強シートを得た。この接着補強シートは、表面層としての架橋されたPFAのシートと、中間層としてのアルミニウム箔と、接着層及び他の層としての両面テープとを備える。
<製造例2>
電離放射線の照射を行わなかった以外は製造例1と同様に操作し、製造例2の接着補強シートを得た。この接着補強シートは、表面層としての架橋されていないPFAシートと、中間層としてのアルミニウム箔と、接着層及び他の層としての両面テープとを備える。
電離放射線の照射を行わなかった以外は製造例1と同様に操作し、製造例2の接着補強シートを得た。この接着補強シートは、表面層としての架橋されていないPFAシートと、中間層としてのアルミニウム箔と、接着層及び他の層としての両面テープとを備える。
<製造例1及び製造例2の接着補強シートの評価>
接着層の当接により製造例1及び製造例2の接着補強シートを貼着対象としてのアルミニウム板に貼着し、製造例1及び製造例2の試験部材を作成した。スラスト摩耗試験(リングオンディスク式摩耗評価)により、これら試験部材の耐摩耗性(限界PV値)を評価した。具体的には、試験部材の接着補強シートを貼着した領域上に相手材としての金属円筒を載せ、所定の荷重(面圧:P)を加えた状態で、試験部材を所定の速度(回転速度:V)で回転させ、試験部材の摩耗状態を測定した。速度(V)及び荷重(P)の一方を一定とし、他方を変化させることで限界PV値(急激な摩耗が発生するP・V値)を求めた。速度を一定とする場合は25m/minとし、荷重を一定とする場合は10MPaとした。相手材としては、外径/内径が11.6/7.4のS45Cの円筒を用いた。また、潤滑条件は、ドライ(グリースレス)とした。限界PV値は、その値が大きいほど耐摩耗性に優れることを意味し、速度一定の条件での測定値と荷重一定の条件での測定値の両方が500MPa・m/min以上である場合を「A(良好)」、上述の測定値の少なくとも一方が40MPa・m/min未満である場合を「C(良好ではない)」、それ以外の場合を「B(やや良好)」と評価した。下記表1に、評価結果と接着補強シートの構成とを合わせて示す。
接着層の当接により製造例1及び製造例2の接着補強シートを貼着対象としてのアルミニウム板に貼着し、製造例1及び製造例2の試験部材を作成した。スラスト摩耗試験(リングオンディスク式摩耗評価)により、これら試験部材の耐摩耗性(限界PV値)を評価した。具体的には、試験部材の接着補強シートを貼着した領域上に相手材としての金属円筒を載せ、所定の荷重(面圧:P)を加えた状態で、試験部材を所定の速度(回転速度:V)で回転させ、試験部材の摩耗状態を測定した。速度(V)及び荷重(P)の一方を一定とし、他方を変化させることで限界PV値(急激な摩耗が発生するP・V値)を求めた。速度を一定とする場合は25m/minとし、荷重を一定とする場合は10MPaとした。相手材としては、外径/内径が11.6/7.4のS45Cの円筒を用いた。また、潤滑条件は、ドライ(グリースレス)とした。限界PV値は、その値が大きいほど耐摩耗性に優れることを意味し、速度一定の条件での測定値と荷重一定の条件での測定値の両方が500MPa・m/min以上である場合を「A(良好)」、上述の測定値の少なくとも一方が40MPa・m/min未満である場合を「C(良好ではない)」、それ以外の場合を「B(やや良好)」と評価した。下記表1に、評価結果と接着補強シートの構成とを合わせて示す。
<製造例3>
エッチング処理された平均厚さ1,200μmのアルミニウム板上にPTFEディスパージョン(ダイキン社の「EK3700C」)を塗布し、平均厚さ50μmのPTFEの塗膜を形成した。得られた積層体を恒温槽で390℃、20分間加熱することで融着させた。融着後、上記積層体に温度340℃、酸素濃度5ppm以下の窒素雰囲気下、照射量300kGyの条件で上記塗膜面側から電離放射線を照射した。電離放射線の照射後、上記積層体の塗膜とは反対の面にポリアミドイミドを含む塗液をスプレー方式で塗布し、80℃で30分乾燥させることで製造例3の接着補強シートを得た。この接着補強シートは、表面層としての架橋されたPTFEの塗膜と、中間層としてのアルミニウム板と、接着層としてのポリアミドイミドの塗膜とを備える。
エッチング処理された平均厚さ1,200μmのアルミニウム板上にPTFEディスパージョン(ダイキン社の「EK3700C」)を塗布し、平均厚さ50μmのPTFEの塗膜を形成した。得られた積層体を恒温槽で390℃、20分間加熱することで融着させた。融着後、上記積層体に温度340℃、酸素濃度5ppm以下の窒素雰囲気下、照射量300kGyの条件で上記塗膜面側から電離放射線を照射した。電離放射線の照射後、上記積層体の塗膜とは反対の面にポリアミドイミドを含む塗液をスプレー方式で塗布し、80℃で30分乾燥させることで製造例3の接着補強シートを得た。この接着補強シートは、表面層としての架橋されたPTFEの塗膜と、中間層としてのアルミニウム板と、接着層としてのポリアミドイミドの塗膜とを備える。
<製造例4>
電離放射線の照射を行わなかった以外は製造例3と同様に操作し、製造例4の接着補強シートを得た。この接着補強シートは、表面層としての架橋されていないPTFEの塗膜と、中間層としてのアルミニウム板と、接着層としてのポリアミドイミドの塗膜とを備える。
電離放射線の照射を行わなかった以外は製造例3と同様に操作し、製造例4の接着補強シートを得た。この接着補強シートは、表面層としての架橋されていないPTFEの塗膜と、中間層としてのアルミニウム板と、接着層としてのポリアミドイミドの塗膜とを備える。
<参考例1>
市販のフッ素樹脂粘着テープ(日東電工社の「ニトフロン」)を参考例1の接着補強シートとした。この接着補強シートは、架橋されていないPTFEを主成分とする層と、粘着層との2層構造の積層体であり、表層の平均厚さが50μm、粘着層の平均厚さが34μm、合計平均厚さが84μmである。
市販のフッ素樹脂粘着テープ(日東電工社の「ニトフロン」)を参考例1の接着補強シートとした。この接着補強シートは、架橋されていないPTFEを主成分とする層と、粘着層との2層構造の積層体であり、表層の平均厚さが50μm、粘着層の平均厚さが34μm、合計平均厚さが84μmである。
<製造例3、製造例4及び参考例1の接着補強シートの評価>
製造例3及び製造例4の接着補強シートの接着層を貼着対象としてのアルミニウム板に当接させ、この状態で200℃、60分間加熱圧着することにより貼着し、製造例3及び製造例4の試験部材を作成した。また、参考例1の接着補強シートの粘着層をアルミニウム板に当接させることで貼着し、参考例1の試験部材を作成した。製造例1及び製造例2の試験部材と同様に操作し、これら試験部材の耐摩耗性を評価した。下記表2に、評価結果と接着補強シートの構成とを合わせて示す。
製造例3及び製造例4の接着補強シートの接着層を貼着対象としてのアルミニウム板に当接させ、この状態で200℃、60分間加熱圧着することにより貼着し、製造例3及び製造例4の試験部材を作成した。また、参考例1の接着補強シートの粘着層をアルミニウム板に当接させることで貼着し、参考例1の試験部材を作成した。製造例1及び製造例2の試験部材と同様に操作し、これら試験部材の耐摩耗性を評価した。下記表2に、評価結果と接着補強シートの構成とを合わせて示す。
表1及び表2の結果から示されるように、製造例1及び製造例3の接着補強シートは、貼着対象に貼着することで耐摩耗性を向上できた。一方、製造例2、製造例4及び参考例1の接着補強シートは、貼着対象に貼着しても耐摩耗性を十分に向上できなかった。従って、当該接着補強シートは、フッ素樹脂を主成分とする表面層を容易かつ確実に貼着対象に貼着でき、その表面の耐摩耗性等を向上できると判断される。
また、製造例1の接着補強シートは、製造例3の接着補強シートと比較して、中間層が薄い。そのため、製造例1の接着補強シートは、中間層の原料コストが低く、軽量であり、かつ柔軟性に優れるため、多様な用途に用いることができる。
<製造例5>
平均厚さ42μmのステンレス(SUS304)シートの一方の面にフッ素系プライマーを平均厚さ6μmとなるように塗布した後、恒温槽で150℃、30分間乾燥させた。
乾燥後、上記ステンレスシートのフッ素系プライマー上にPFAディスパージョンをDIP法で塗布し、平均厚さ12μmのPFAの塗膜を形成した。得られた積層体を恒温槽で酸素濃度5ppm以下の窒素雰囲気下、360℃、20分間焼成することで融着させた。
その後、上記積層体に温度340℃、酸素濃度5ppm以下の窒素雰囲気下、照射量300kGyの条件で上記塗膜面側から電離放射線を照射した。電離放射線の照射後、上記積層体の塗膜とは反対の面にポリアミドイミドを含む塗液をスプレー方式で平均厚さ10μmとなるように塗布し、恒温槽で80℃、30分乾燥させることで製造例5の接着補強シートを得た。この接着補強シートは、表面層としての架橋されたPFAの塗膜及びフッ素系プライマーと、中間層としてのステンレスシートと、接着層としてのポリアミドイミドの塗膜とを備える。
平均厚さ42μmのステンレス(SUS304)シートの一方の面にフッ素系プライマーを平均厚さ6μmとなるように塗布した後、恒温槽で150℃、30分間乾燥させた。
乾燥後、上記ステンレスシートのフッ素系プライマー上にPFAディスパージョンをDIP法で塗布し、平均厚さ12μmのPFAの塗膜を形成した。得られた積層体を恒温槽で酸素濃度5ppm以下の窒素雰囲気下、360℃、20分間焼成することで融着させた。
その後、上記積層体に温度340℃、酸素濃度5ppm以下の窒素雰囲気下、照射量300kGyの条件で上記塗膜面側から電離放射線を照射した。電離放射線の照射後、上記積層体の塗膜とは反対の面にポリアミドイミドを含む塗液をスプレー方式で平均厚さ10μmとなるように塗布し、恒温槽で80℃、30分乾燥させることで製造例5の接着補強シートを得た。この接着補強シートは、表面層としての架橋されたPFAの塗膜及びフッ素系プライマーと、中間層としてのステンレスシートと、接着層としてのポリアミドイミドの塗膜とを備える。
<製造例6>
電離放射線の照射を行わなかった以外は製造例5と同様に操作し、製造例6の接着補強シートを得た。この接着補強シートは、表面層としての架橋されていないPFAの塗膜及びフッ素系プライマーと、中間層としてのステンレスシートと、接着層としてのポリアミドイミドの塗膜とを備える。
電離放射線の照射を行わなかった以外は製造例5と同様に操作し、製造例6の接着補強シートを得た。この接着補強シートは、表面層としての架橋されていないPFAの塗膜及びフッ素系プライマーと、中間層としてのステンレスシートと、接着層としてのポリアミドイミドの塗膜とを備える。
<製造例5及び製造例6の接着補強シートの評価>
製造例5及び製造例6の接着補強シートの接着層を貼着対象としてのアルミニウム板に当接させ、この状態で200℃、60分間加熱圧着することにより貼着し、製造例5及び製造例6の試験部材を作成した。回転速度を1,800rpmで一定としつつ荷重を変化させた以外は製造例1及び製造例2の試験部材と同様の条件でスラスト摩耗試験(リングオンディスク式摩耗評価)を行い、表面層の破断時荷重(kgf)を測定することで耐久性を評価した。表面層の破断時荷重は、その値が大きいほど耐久性に優れることを意味し、50kgf以上である場合を「A(良好)」、50kgf未満の場合を「B(良好ではない)」と評価した。下記表3に、評価結果と接着補強シートの構成とを合わせて示す。
製造例5及び製造例6の接着補強シートの接着層を貼着対象としてのアルミニウム板に当接させ、この状態で200℃、60分間加熱圧着することにより貼着し、製造例5及び製造例6の試験部材を作成した。回転速度を1,800rpmで一定としつつ荷重を変化させた以外は製造例1及び製造例2の試験部材と同様の条件でスラスト摩耗試験(リングオンディスク式摩耗評価)を行い、表面層の破断時荷重(kgf)を測定することで耐久性を評価した。表面層の破断時荷重は、その値が大きいほど耐久性に優れることを意味し、50kgf以上である場合を「A(良好)」、50kgf未満の場合を「B(良好ではない)」と評価した。下記表3に、評価結果と接着補強シートの構成とを合わせて示す。
表3の結果から示されるように、製造例5の接着補強シートは、製造例6の接着補強シートよりも耐久性に優れていた。従って、当該接着補強シートは、中間層としてステンレスを用いても、フッ素樹脂を主成分とする表面層を容易かつ確実に貼着対象に貼着でき、その表面の耐摩耗性等を向上できると判断される。
<製造例7>
中間層形成時のはじき防止と接着性向上のため、平均厚さ180μmのPTFEスカイブシート(日本バルカー社)の一方の面を液体アンモニアで処理した。上記PTFEスカイブシートのアンモニア処理を行った面にポリアミドイミドを含む塗液をスピンコート法で塗布し、平均厚さ10μmのポリアミドイミドの塗膜を形成した。塗膜形成後、恒温槽で80℃、30分間乾燥させた。乾燥後、上記積層体に温度340℃、酸素濃度5ppm以下の窒素雰囲気下、照射量300kGyの条件で上記PTFEスカイブシート側から電離放射線を照射した。電離放射線の照射後、上記積層体のPTFEスカイブシートとは反対の面にポリアミドイミドを含む塗液をスプレー方式で平均厚さ10μmとなるように塗布し、恒温槽で80℃、30分乾燥させることで製造例7の接着補強シートを得た。この接着補強シートは、表面層としての架橋されたPTFEスカイブシートと、中間層としてのポリアミドイミドの塗膜と、接着層としてのポリアミドイミドの塗膜とを備える。なお、製造例7の接着補強シートは、中間層としてのポリアミドイミドの塗膜が電離照射線の照射により接着力が低下しているため、接着層としてのポリアミドイミドの塗膜を積層している。そのため、中間層及び接着層のいずれもポリアミドイミドの塗膜であるが、それぞれ役割が異なる。
中間層形成時のはじき防止と接着性向上のため、平均厚さ180μmのPTFEスカイブシート(日本バルカー社)の一方の面を液体アンモニアで処理した。上記PTFEスカイブシートのアンモニア処理を行った面にポリアミドイミドを含む塗液をスピンコート法で塗布し、平均厚さ10μmのポリアミドイミドの塗膜を形成した。塗膜形成後、恒温槽で80℃、30分間乾燥させた。乾燥後、上記積層体に温度340℃、酸素濃度5ppm以下の窒素雰囲気下、照射量300kGyの条件で上記PTFEスカイブシート側から電離放射線を照射した。電離放射線の照射後、上記積層体のPTFEスカイブシートとは反対の面にポリアミドイミドを含む塗液をスプレー方式で平均厚さ10μmとなるように塗布し、恒温槽で80℃、30分乾燥させることで製造例7の接着補強シートを得た。この接着補強シートは、表面層としての架橋されたPTFEスカイブシートと、中間層としてのポリアミドイミドの塗膜と、接着層としてのポリアミドイミドの塗膜とを備える。なお、製造例7の接着補強シートは、中間層としてのポリアミドイミドの塗膜が電離照射線の照射により接着力が低下しているため、接着層としてのポリアミドイミドの塗膜を積層している。そのため、中間層及び接着層のいずれもポリアミドイミドの塗膜であるが、それぞれ役割が異なる。
<製造例8>
電離放射線の照射を行わず、かつポリアミドイミドを含む塗液を1度しか塗工しなかった以外は製造例7と同様に操作し、製造例8の接着補強シートを得た。この接着補強シートは、表面層としての架橋されていないPTFEスカイブシートと、接着層としてのポリアミドイミドの塗膜とを備える。
電離放射線の照射を行わず、かつポリアミドイミドを含む塗液を1度しか塗工しなかった以外は製造例7と同様に操作し、製造例8の接着補強シートを得た。この接着補強シートは、表面層としての架橋されていないPTFEスカイブシートと、接着層としてのポリアミドイミドの塗膜とを備える。
製造例7及び製造例8の接着補強シートの接着層を貼着対象としてのアルミニウム板に当接させ、この状態で200℃、60分間加熱圧着することにより貼着し、製造例7及び製造例8の試験部材を作成した。製造例1及び製造例2の試験部材と同様に操作し、これら試験部材の耐摩耗性を評価した。下記表4に、評価結果と接着補強シートの構成とを合わせて示す。
表4の結果から示されるように、製造例7の接着補強シートは、製造例8の接着補強シートよりも耐摩耗性に優れていた。従って、当該接着補強シートは、中間層としてスーパーエンジニアリングプラスチックであるポリアミドイミドを用いても、フッ素樹脂を主成分とする表面層を容易かつ確実に貼着対象に貼着でき、その表面の耐摩耗性等を向上できると判断される。
また、製造例7の接着補強シートは、中間層が10μmと薄いため、ピストンスカートのような曲面への貼着にも好適に用いることができると判断される。
本発明の一態様に係る接着補強シート及びその製造方法は、架橋されたフッ素樹脂を主成分とする表面層を容易かつ確実に貼着対象に貼着できる接着補強シートを提供できる。
本発明の別の態様に係る摺動部材は、フッ素樹脂を主成分とし、かつ剥離し難い表面層を有し、かつ低コストで製造できる。
本発明の別の態様に係る摺動部材は、フッ素樹脂を主成分とし、かつ剥離し難い表面層を有し、かつ低コストで製造できる。
1 接着補強シート
2 表面層
3 中間層
4 接着層
2 表面層
3 中間層
4 接着層
Claims (7)
- 架橋されたフッ素樹脂を主成分とする表面層と、
この表面層の一方の面に積層され、金属又はスーパーエンジニアリングプラスチックを主成分とする中間層と、
この中間層の上記表面層とは反対の面側に積層される接着層と
を備え、
上記架橋されたフッ素樹脂が上記中間層と化学結合している接着補強シート。 - 上記中間層が金属を主成分とし、
この金属がアルミニウム、ステンレス又は鉄である請求項1に記載の接着補強シート。 - 上記中間層がスーパーエンジニアリングプラスチックを主成分とし、
このスーパーエンジニアリングプラスチックがポリイミド、ポリアミドイミド又はこれらの組み合わせである請求項1に記載の接着補強シート。 - 上記表面層の平均厚さが10μm以上1,500μm以下であり、
上記中間層の平均厚さが0.1μm以上2,000μm以下である請求項1、請求項2又は請求項3に記載の接着補強シート。 - 摺動部材の摺動面への貼着に用いる請求項1から請求項4のいずれか1項に記載の接着補強シート。
- 請求項5に記載の接着補強シートが摺動面の少なくとも一部に貼着されている摺動部材。
- フッ素樹脂を主成分とする表面層の一方の面に、金属又はスーパーエンジニアリングプラスチックを主成分とする中間層を積層する中間層積層工程と、
上記中間層積層工程後、上記表面層に低酸素雰囲気下かつ上記フッ素樹脂の結晶融点以上の温度で電離放射線を照射する電離放射線照射工程と、
上記電離放射線照射工程後、上記中間層の上記表面層とは反対の面側に接着層を積層する接着層積層工程と
を備え、
上記電離放射線照射工程において、上記フッ素樹脂を架橋し、かつ上記フッ素樹脂と中間層とを化学結合させる接着補強シートの製造方法。
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