(57)【要約】【課題】  エンジニアリングプラスチックであるポリフェニレンスルフィドにより金属表面を処理することにより金属部品に優れた特性を付与することが可能となる金属表面塗工液及び表面処理金属部品の製造方法を提供する。【解決手段】  ２〜３０重量％のポリフェニレンスルフィドオリゴマーを有機溶媒に溶解してなる金属表面処理用塗工液、及び該金属表面処理用塗工液を金属部品に塗工し、金属部品の表面にポリフェニレンスルフィドオリゴマーを付着させた後、酸素含有雰囲気下１５０〜２５０℃で処理する表面処理金属部品の製造方法。【選択図】            なし【特許請求の範囲】
【請求項１】
２〜３０重量％のポリフェニレンスルフィドオリゴマーを有機溶媒に溶解してなることを特徴とする金属表面処理用塗工液。
【請求項２】
ゲル・パーミエイション・クロマトグラフィーを用い測定したポリスチレン換算の重量平均分子量が１００００以下のポリフェニレンスルフィドオリゴマーであることを特徴とする請求項１に記載の金属表面処理用塗工液。
【請求項３】
Ｎ−メチル−２−ピロリドン、１−シクロヘキシル−２−ピロリドン、塩化メチレン、アセトン、ジメチルホルムアミド、ジメチルアセトアミド、クロロホルムからなる群より選択される少なくとも１種以上の有機溶媒であることを特徴とする請求項１又は２に記載の金属表面処理用塗工液。
【請求項４】
請求項１〜３のいずれかに記載の金属表面処理用塗工液を金属部品に塗工し、金属部品の表面にポリフェニレンスルフィドオリゴマーを付着させた後、酸素含有雰囲気下１５０〜２５０℃で処理することを特徴とする表面処理金属部品の製造方法。
【請求項５】
アルミニウム、アルミニウム合金、マグネシウム、マグネシウム合金、チタン合金、銅及び銅合金からなる群から選ばれる金属部品であることを特徴とする請求項４に記載の表面処理金属部品の製造方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、金属表面処理用塗工液に関するものであり、更に詳しくは、エンジニアリングプラスチックであるポリフェニレンスルフィドにより金属表面を処理することにより金属部品に優れた特性を付与することが可能となる金属表面処理用塗工液及び表面処理金属部品の製造方法に関するものである。
【背景技術】
【０００２】
金属又は金属部品は各種機器の原材料として一般的に用いられており、これら金属の表面を樹脂で覆い耐腐食性、接着性等の機能を付与することが行われてきた。
【０００３】
また、エンジニアリングプラスチックの１つであるポリフェニレンスルフィド（以下、ＰＰＳと略記することもある。）は、優れた機械的性質、熱的性質、電気的性質、化学的性質を有し、各種機器の機能性部品、構造部品として幅広く使用されている。
【０００４】
そして、その優れた性質を活かすべく粉体塗料としての提案がなされている（例えば特許文献１〜４参照。）。
【０００５】
【特許文献１】特開平０５−１１７５８８号公報
【特許文献２】特開平０５−２９３４３９号公報
【特許文献３】特開平０５−２９５３００号公報
【特許文献４】特開平０５−２９５３０１号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００６】
しかし、高性能樹脂であるエンジニアリングプラスチックは、安定性が高いために、溶剤に溶解しにくい、金属表面との接着性が低い、等の課題があった。その中でもＰＰＳは、特許文献１〜４においても粉体塗料としての提案がなされているように優れた化学的性質を有する反面、溶剤にほとんど溶解しないため、取り扱い性に優れる塗工液としての展開がはかられていないものであった。
【０００７】
そこで、本発明は、取り扱い性に優れ、優れた機能を金属に付与することが可能となる金属表面処理用塗工液及びそれを用いてなる表面処理金属部品の製造方法を提供するものである。
【課題を解決するための手段】
【０００８】
本発明者らは、上記課題に関し鋭意検討した結果、特定のＰＰＳを含んでなる溶液が金属表面処理用塗工液となり得ることを見出し、本発明を完成するに至った。
【０００９】
即ち、本発明は、２〜３０重量％のＰＰＳオリゴマーを有機溶媒に溶解してなることを特徴とする金属表面処理用塗工液に関するものである。
【００１０】
以下に、本発明を詳細に説明する。
【００１１】
本発明の金属表面処理用塗工液は、２〜３０重量％のＰＰＳオリゴマーを有機溶媒に溶解してなる溶液であり、特に均一な塗膜形成が可能となることから３〜１０重量％のＰＰＳオリゴマーを溶解してなることが好ましい。ここで、ＰＰＳオリゴマーが２重量％未満である場合、塗工液の濃度が低すぎて塗膜形成を行うことが困難となる。一方、３０重量％を越える場合、ＰＰＳオリゴマーが溶解しにくくなり均一な塗膜を形成することが困難となる。
【００１２】
本発明でいうＰＰＳオリゴマーとは、一般的にオリゴマーと称されるＰＰＳの低分子量体であり有機溶媒に可溶性を示すものであり、特にゲル・パーミエイション・クロマトグラフィーを用い測定したポリスチレン換算の重量平均分子量が１００００以下のＰＰＳオリゴマーであることが好ましい。ここで、ＰＰＳオリゴマー以外、つまりＰＰＳである場合、一般的に入手可能であるＰＰＳは溶剤、溶媒に対する溶解性をほとんど示さないために塗工液とすることができない。また、ＰＰＳは安定でありその極性も低いために金属との接着性に劣り強固な塗膜とすることが困難である。一方、ＰＰＳオリゴマーは低分子量体であり不安定であるとともに、その極性も大きく、塗膜とした際に金属との強固な接着性を示すものとなる。
【００１３】
本発明を構成するＰＰＳオリゴマーの入手方法としては、ＰＰＳオリゴマーの入手が可能であれば如何なる方法を用いることも可能であり、例えばＰＰＳの製造方法として知られている極性有機溶媒中でアルカリ金属硫化物とジハロ芳香族化合物を重合反応してなる方法を、超希薄濃度領域で行う方法を挙げることができる。さらに、上記した一般的な製造方法により得られたＰＰＳから塩化メチレン、アセトン、ＮＭＰ等を抽出溶媒として用い抽出を行うことにより回収することも可能である。
【００１４】
本発明の金属表面処理用塗工液を構成する有機溶媒としては、ＰＰＳオリゴマーを可溶することが可能な有機溶媒であればいかなるものを用いることも可能であり、例えばＮ−メチル−２−ピロリドン、１−シクロヘキシル−２−ピロリドン、塩化メチレン、アセトン、ジメチルホルムアミド、ジメチルアセトアミド、クロロホルム、四塩化炭素、メタノール、エタノール、ケロシン等を挙げることができ、その中でも優れた取り扱い性を示す金属表面処理用塗工液となることからＮ−メチル−２−ピロリドン、１−シクロヘキシル−２−ピロリドン、塩化メチレン、アセトン、ジメチルホルムアミド、ジメチルアセトアミド、クロロホルムからなる群より選ばれる１種以上であることが好ましい。
【００１５】
本発明の金属表面処理用塗工液は、有機溶剤にＰＰＳオリゴマーを溶解させることにより製造することが可能である。
【００１６】
本発明の金属表面処理用塗工液は、液体状であるため単なる塗工により用いることも可能であるが、例えば該金属表面処理用塗工液を金属部品に塗工し、金属部品の表面にＰＰＳオリゴマーを付着させた後、酸素含有雰囲気下１５０〜２５０℃の温度で処理することにより、より効果的な表面処理金属部品として製造することが可能となる。この際、金属部品表面へのＰＰＳオリゴマーの付着は、ＰＰＳオリゴマー溶液であっても乾燥後のＰＰＳオリゴマー単体であってもよく、その中でも次の酸素含有雰囲気下１５０〜２５０℃の温度での処理がより効率的になることから乾燥を行いＰＰＳオリゴマー単体とすることが好ましい。また、酸素含有雰囲気下１５０〜２５０℃で処理することによりＰＰＳオリゴマーの硬化反応を行うことが可能となり、その結果、金属部品表面に強固な接着性を有するＰＰＳ被膜の形成が可能となる。その際の酸素含有雰囲気とは、ＰＰＳオリゴマーの硬化が可能な範囲の酸素を含有するものであれば如何なるものも用いることができ、例えば酸素、空気を挙げることができる。
【００１７】
この際、金属部品を構成する金属としては如何なる金属により構成されたものであってもよく、例えばアルミニウム、アルミニウム合金、マグネシウム、マグネシウム合金、チタン合金、銅、銅合金等を挙げることができる。
【発明の効果】
【００１８】
本発明の金属表面処理用塗工液により処理された金属部品は、エンジニアリングプラスチックとしての優れた特性を有するＰＰＳにより被覆されていることから優れた耐腐食性を示す。また、ＰＰＳとの接着性においても強固な接着性を示すものとなる。
【実施例】
【００１９】
以下に本発明を実施例によって具体的に説明するが、本発明はこれら実施例によりなんら制限されるものではない。
【００２０】
〜ＰＰＳオリゴマーの重量平均分子量測定〜
超高温ゲルパーミエイションクロマトグラフィーにより、ポリスチレン換算値として測定を行った。測定条件は以下の通りである。
溶媒：１−クロロナフタレン
試料濃度：０．２重量％
試料流量：１ｍｌ／分
カラム温度：２１０℃
カラム充填剤：ポリスチレンゲル
検出器：ＵＶ検出器（ＵＶ吸収波長：３６０ｎｍ）
〜金属部品とＰＰＳ層との界面の接着性評価〜
得られたＰＰＳ塗工金属部品の表面に粘着テープを貼り、該粘着テープを剥がした際のＰＰＳ層の剥離状況により評価を行った。評価基準としては、粘着テープのみが剥離し、ＰＰＳ層は金属部品表面を覆っている場合を塗工良好とし、粘着テープにＰＰＳ層が付着し、金属部品表面の塗工がとれた場合を塗工不良とした。
【００２１】
〜金属部品の耐腐食性の評価〜
得られたＰＰＳ塗工金属部品の表面に０．１Ｎ塩化水素水溶液を垂らし、２週間放置を行い表面状況を観察することにより耐腐食性の評価を行った。
【００２２】
合成例１
攪拌機を装備する５０リットルオートクレーブに、Ｎａ２Ｓ・２．９Ｈ２Ｏ６２１ｇ及びＮ−メチル−２−ピロリドン１６．７リットルを仕込み、窒素気流下攪拌しながら徐々に２０５℃まで昇温して、１３５ｇの水を留去した。この系を１４０℃まで冷却した後、ｐ−ジクロロベンゼン７１６ｇとＮ−メチル−２−ピロリドン５０００ｇを添加し、窒素気流下に系を封入した。この系を２時間かけて２２５℃に昇温し、２２５℃にて２時間重合させた後、３０分かけて２５０℃に昇温し、さらに２５０℃にて３時間重合を行った。重合終了後、室温まで冷却し遠心分離機により固液分離を行った。
【００２３】
該液分を蒸留水に投入し、希釈塩酸水溶液を加えることによりＰＰＳオリゴマーを再沈させ、濾過によりＰＰＳオリゴマーを回収し乾燥を行った。
【００２４】
一方、該固形分を温水で繰り返し洗浄し１００℃で一昼夜乾燥することにより、ＰＰＳオリゴマーを含有するＰＰＳを得た。そして、８０℃に加熱したＮ−メチル−２−ピロリドン１５リットルを用意し、得られたＰＰＳを投入し撹拌を行った。その後８０℃の温度条件のまま濾過を行いＮ−メチル−２−ピロリドン溶液を回収した。該Ｎ−メチル−２−ピロリドン溶液を蒸留水に投入し、希釈塩酸水溶液を加えることによりＰＰＳオリゴマーを再沈させ、濾過によりＰＰＳオリゴマーを回収し乾燥を行った。
【００２５】
それぞれのＰＰＳオリゴマーを合わせた後、その重量平均分子量を測定したところ７０００であった。
【００２６】
実施例１
合成例１により得られたＰＰＳオリゴマーを５重量％の濃度で塩化メチレンに溶解し塗工液を得た。
【００２７】
該塗工液にアルミニウム合金（Ａ１１００）製試験片（５０ｍｍ（長辺）×２０ｍｍ（短辺）×３ｍｍ（厚さ））を浸漬した後、風乾により試験片表面をＰＰＳオリゴマーで覆った。その後、２５０℃に加熱した乾燥機（空気雰囲気下）中に２時間放置しＰＰＳオリゴマーの硬化を行い、ＰＰＳで被覆された試験片を得た。
【００２８】
得られた試験片の界面接着性を評価したところＰＰＳ層の剥離は見られなかった。また、耐腐食性評価に関しても腐食は確認されなかった。
【００２９】
実施例２
合成例１により得られたＰＰＳオリゴマーを３重量％の濃度でアセトンに溶解し塗工液を得た。
【００３０】
該塗工液にアルミニウム製試験片（５０ｍｍ（長辺）×２０ｍｍ（短辺）×３ｍｍ（厚さ））を浸漬した後、風乾により試験片表面をＰＰＳオリゴマーで覆った。その後、２３０℃に加熱した乾燥機（空気雰囲気下）中に３時間放置しＰＰＳオリゴマーの硬化を行い、ＰＰＳで被覆された試験片を得た。
【００３１】
得られた試験片の界面接着性を評価したところＰＰＳ層の剥離は見られなかった。また、耐腐食性評価に関しても腐食は確認されなかった。
【００３２】
実施例３
合成例１により得られたＰＰＳオリゴマーを８重量％の濃度でＮ−メチル−２−ピロリドンに溶解し塗工液を得た。
【００３３】
該塗工液にマグネシウム製試験片（５０ｍｍ（長辺）×２０ｍｍ（短辺）×３ｍｍ（厚さ））を浸漬した後、２４０℃に加熱した乾燥機（空気雰囲気下）中に２時間放置しＰＰＳオリゴマーの硬化を行い、ＰＰＳで被覆された試験片を得た。
【００３４】
得られた試験片の界面接着性を評価したところＰＰＳ層の剥離は見られなかった。また、耐腐食性評価に関しても腐食は確認されなかった。
【００３５】
比較例１
合成例１により得られたＰＰＳを２８０℃で加熱溶融し、該溶融ＰＰＳにアルミニウム合金（Ａ１１００）製試験片（５０ｍｍ（長辺）×２０ｍｍ（短辺）×３ｍｍ（厚さ））を浸漬し、ＰＰＳで被覆された試験片を得た。
【００３６】
得られた試験片の界面接着性を評価したところＰＰＳ層が剥離した。また、接着性の弱い界面から塩化水素水溶液が侵入したためか耐腐食性評価においても腐食が確認された。