(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
フルオロポリマー及び爆轟法ナノダイヤモンド粒子を含むスラリー組成物であって、以下の条件
ｉ）このスラリーのｐＨがアルカリ性範囲にあること、
ｉｉ）爆轟法ナノダイヤモンド粒子のゼータ電位が８より高いｐＨにおいて−４０ｍＶ未満であること
を満たすスラリー組成物。
【請求項２】
スラリーのｐＨが少なくとも８である、請求項１記載のスラリー組成物。
【請求項３】
スラリーが、液体媒体として水、有機溶媒、水と有機溶媒の混合物、又は有機溶媒の混合物を含む、請求項１又は２に記載のスラリー組成物。
【請求項４】
爆轟法ナノダイヤモンド粒子が懸濁液もしくは乳濁液の形態でスラリーに含まれており、このナノダイヤモンド粒子の濃度が、スラリー組成物の乾燥材料含有量から計算して、５重量％以下である、請求項１〜３のいずれか１項に記載のスラリー組成物。
【請求項５】
フルオロポリマーが、ポリフッ化ビニル、ポリフッ化ビニリデン、ポリテトラフルオロエチレン、ポリクロロトリフルオロエチレン、ペルフルオロアルコキシポリマー、フッ素化エチレン−プロピレン、ポリエチレンテトラフルオロエチレン、ポリエチレンクロロトリフルオロエチレン、ペルフルオロエラストマー、フルオロカーボン、ペルフルオロポリエーテル、ペルフルオロスルホン酸、フッ素化ポリイミド、ペルフルオロポリオキセタン、又はこれらのポリマーの２種以上の混合物を含む、請求項１〜４のいずれか１項に記載のスラリー組成物。
【請求項６】
フルオロポリマーコーティングを製造するための、請求項１〜５のいずれか１項に記載のスラリー組成物の使用。
【請求項７】
０．０１〜５重量％の濃度で爆轟法ナノダイヤモンド粒子を含むフルオロポリマーコーティングであって、フルオロポリマー及び爆轟法ナノダイヤモンド粒子を含むスラリー組成物を乾燥させかつ硬化させることにより得られ、前記ナノダイヤモンド粒子のゼータ電位が８より高いｐＨにおいて−４０ｍＶ未満であり、前記スラリーのｐＨがアルカリ性範囲にある、フルオロポリマーコーティング。
【請求項８】
爆轟法ナノダイヤモンド粒子の濃度が、０．１〜４重量％である、請求項７記載のフルオロポリマーコーティング。
【請求項９】
フルオロポリマーが、ポリフッ化ビニル、ポリフッ化ビニリデン、ポリテトラフルオロエチレン、ポリクロロトリフルオロエチレン、ペルフルオロアルコキシポリマー、フッ素化エチレン−プロピレン、ポリエチレンテトラフルオロエチレン、ポリエチレンクロロトリフルオロエチレン、ペルフルオロエラストマー、フルオロカーボン、ペルフルオロポリエーテル、ペルフルオロスルホン酸、フッ素化ポリイミド、ペルフルオロポリオキセタン、又はこれらのポリマーの２種以上の混合物を含む、請求項７又は８に記載のフルオロポリマーコーティング。
【請求項１０】
室温において標準SFS EN 13523-16により測定し、ナノダイヤモンドを添加していない参照サンプルと比較して摩耗が少なくとも１０％低下している、請求項７〜９のいずれか１項に記載のフルオロポリマーコーティング。
【請求項１１】
スラリーのｐＨが少なくとも８である、請求項７〜１０のいずれか１項に記載のフルオロポリマーコーティング。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、ナノダイヤモンドにより強化されたフルオロポリマーコーティング、及び前記フルオロポリマーコーティングの製造に用いることができるスラリー組成物に関する。
【背景技術】
【０００２】
フルオロポリマー（ＦＰ）は耐薬品性が高いことが知られている。また、ポリマーの中では、フルオロポリマーは、耐温度性及び耐摩耗性が高い。最もよく知られたフルオロポリマーは、式−(Ｆ2Ｃ−ＣＦ2)n−を有するポリテトラフルオロエチレン（ＰＴＦＥ）である。フルオロポリマーは厳しい条件において広く用いられている。それは、防食シール、化学パイプ及びバルブ、並びにベアリングに用いられている。他の用途範囲は付着防止剤である。また、フルオロポリマーは高温電子部品にも用いられている。
【０００３】
摩擦学は、相対運動における表面相互作用の科学である。これは、摩擦、潤滑及び摩耗の原則の研究及び適用を含む。摩擦学は機械工学の一部門である。摩擦学に用いられる材料は、低摩擦及び摩耗率を提供し、摩擦熱を伝達しなければならない。また、その材料は大きな垂直応力を有し、ある用途においては電子を有していなければならない。ポリテトラフルオロエチレンの主要な欠点は、非常に低い摩擦係数を有しているにもかかわらず、耐摩耗性及び熱電導性が低いことである。このＰＴＦＥの摩擦係数が低いことは、その分子構造に起因している。ＰＴＦＥは非分枝鎖状の分子構造を有している。この鎖は弱いファンデルワールス力のみによって連結している。従って、この鎖は互いに容易にスライドする。これは転写フィルムの形成を引き起こす。しかしながら、この形成及び除去サイクルを連続的に繰り返すと、摩耗率が増大し、ＰＴＦＥに典型的な高い摩耗率を引き起こす。
【０００４】
他の一般的なフルオロポリマーは、ポリ（フッ化ビニリデン）（ＰＶＤＦ）、ヘキサフルオロプロピレン（ＨＦＰ）、フッ素化エチレンプロピレン（ＦＥＰ）、ペルフルオロアルコキシ（ＰＦＡ）、フッ素化ポリイミド（ＦＰＩ）などを含む。
【０００５】
ナノダイヤモンド（ＮＤ）は、超ナノ結晶ダイヤモンドもしくは超分散ダイヤモンド（ＵＤＤ）ともよばれ、爆発合成により数百キログラムを容易に製造することができるユニークなナノ材料である。ナノダイヤモンドを製造するための他の方法もある。
【０００６】
ナノダイヤモンドは、トリニトロトルエン（ＴＮＴ）とヘキソーゲン（ＲＤＸ、Royal Detonation Explosive）の爆発プロセスによって製造することができる。この爆発はスチールチャンバ内で行われる。ナノダイヤモンドは、爆発の高い圧力と温度で形成される。チャンバは、爆発後に高速冷却される。この爆発は、ナノダイヤモンド、アモルファスカーボン、グラファイト状構造体及び金属不純物を含むダイヤモンドブレンド（ＤＢ）をもたらす。ダイヤモンドブレンド中のナノダイヤモンドの含有量は、典型的には、３０〜７５重量％である。純粋なナノダイヤモンドは、化学精製工程によって抽出される。商業ナノダイヤモンドの直径は、約４〜５ｎｍである。それでも、ナノダイヤモンドは凝集する傾向があり、この凝集体の直径は数マイクロメートルとなることがある。
【０００７】
ナノダイヤモンド又はナノダイヤモンド組成物は、例えば、オイル、潤滑剤、研磨剤、コーティング剤、洗浄剤等に使用することができる。
【０００８】
これは、いくつかの要因が一致する場合、少量のナノ粒子がＰＴＦＥの摩耗に対して効果を有することが示唆されている。まず、ナノ粒子はポリマーの結晶形態を変える。従来の充填剤は、ポリマーを機械的に補強するのみである。従来の充填剤の補強は、ひび割れを開始し、亀裂伝播を遮断することを含む。しかし、ナノ粒子は、ポリマーのラメラのサイズである。従って、ポリマーの結晶性がこの添加によって変化され、さらには、いくつかの他の物理的性質が変化する。第二に、ナノ粒子の添加は、摩耗を低減することができる。摩損性は、従来の繊維添加剤又は微粒子よりも低い。ナノフィラーは、少量の材料を除去し、従って転写フィルムのための表面を準備している間粗い表面を磨く。第三に、ナノ添加剤が充填されたフッ素化ポリマーは、安定した転写フィルムを形成することができる。表面下損傷が低く形成を妨害する大きな研磨粒子が存在しない場合、これらのフィルムが形成される。フィルムはうまく彼らが対向面からポリマーを保護し、また対向面は、研磨剤から保護され、接着されている。フィルムは、低い剪断強度を有するインターフェースである。充填剤の分解生成物が転写フィルムの接着性を向上させることができる充填剤とＰＴＦＥとの反応生成物を生成することができる。
【０００９】
文献によれば、種々の物質を装填したＰＴＦＥ複合材料が研究されている。このような物質は、シリカ、金属ナノ粒子、ナノダイヤモンド、ナノアタパルジャイト、酸化ランタン、酸化チタン、Kevlatファブリック、グラファイト、多層カーボンナノチューブ（ＭＷＣＮＴ）及び単層カーボンナノチューブ（ＳＷＣＮＴ）を含む。
【００１０】
リーJYら、ナノダイヤモンドを含むＰＴＦＥフィルムの摩擦挙動（Tribological behavior of PTFE film with nanodiamond)、Surface & Coatings Technology 188-189 (2004), p.534-538では、ナノダイヤモンドを加えたＰＴＦＥフィルムの挙動を研究した。ナノダイヤモンドは、ＰＴＦＥの摩擦係数（ＣＯＦ）を低く保ちつつ、耐摩耗性を向上させと考えられた。これは、ナノスケールサイズ、良好な機械的特性及び熱伝導率によるものであった。ナノダイヤモンド−ＰＴＦＥ複合材料スラリーは、蒸留水及びＰＴＦＥ水性懸濁液中に分散されたナノダイヤモンドから混合された。このスラリーをアルミニウム基板上に噴霧した。複合材料中のナノダイヤモンド含有量は、０〜４重量％の範囲であった。コーティングのために熱処理を行った。膜厚は３０μｍであった。フィルムの摩擦特性は、ボールオンプレート試験装置で検査した。摩耗は摩耗トラックの幅を測定することにより評価した。
【００１１】
最適な摩耗特性が２重量％のナノダイヤモンド含有量で達成された。摩耗がナノダイヤモンド含有量を減少させること及び含有量を高めることの両方によって摩耗が増加した。ＣＯＦは、ナノダイヤモンドの添加により、室温では0.21から0.16に、150℃では0.12から0.08に低下した。また、ＣＯＦは、２重量％のナノダイヤモンド含有量で最適値に達した。高いナノダイヤモンド含有量による摩耗増加はナノダイヤモンドの凝集速度の増加とリンクした。また、ＣＯＦは、凝集に起因する含有量の増加によりわずかに増加した。複合材料の摩擦挙動は、薄い転写層の形成に影響を受けた。摩擦及び摩耗を低減する転写層は、ＰＴＦＥとマトリックスを引きちぎるナノダイヤモンドにより形成された。フィルム内にナノダイヤモンドを転がし、インターフェイスで摩擦力を下げることが提案された。
【００１２】
リーJYら、カーボンナノ粒子で補強されたＰＴＦＥナノ複合材料フィルムの摩擦挙動：Composites Part B: Engineering, 38:7(2007), p.810-816では、ＰＴＦＥ−カーボンナノ粒子の摩擦特性を調べた。ＰＴＦＥコーティングは、オニオンライクカーボン（ＯＬＣ）で補強した。ＯＬＣは、1000〜1900℃の温度範囲でナノダイヤモンドをアニーリングすることによって作製した。ナノダイヤモンドは、1000℃まで、その構造を保持することが観察された。
【００１３】
ナノダイヤモンドは、温度が1300℃に達したときに黒鉛シートに変換し始めた。アニールされた粒子は摩擦粉砕により分散させた。ＯＬＣ−ＰＴＦＥスラリーは、その水性分散液を混合することにより得られ、ＯＬＣ分散液はアニオン性界面活性剤を含有するだけで、分散相度が向上した。このスラリーをアルミニウム基板上に塗布した。コーティングの厚さは１０μｍであった。摩擦特性は、ボールオンプレートテストで調べた。
【００１４】
ナノダイヤモンド及びカーボンオニオンはそれ自体固体潤滑剤であり、従ってそれらは、ＰＴＦＥが充填されたときに通常発生する摩擦係数を増加させなかった。摩擦係数に対するアニールの効果はごくわずかであったが、最も低い摩擦係数は、アニールされていないナノダイヤモンドを用いて達成された。ＣＯＦのすべての測定値は、純粋なＰＴＦＥと同じレベルであった。（アニール前）ナノダイヤモンドは、すでに摩耗係数を低減させている。また、最も低い摩耗係数は1000℃で処理されたカーボンオニオンで達成された。熱処理は、ナノダイヤモンド粒子間の接着強度を低下させる。 特に1000℃で還元接合の効果が観察され、この処理により最小粒子径が達成された。
【００１５】
ナノ粒子の分散は、接着強度や表面状態によって影響される。摩耗特性は、サイズ効果と表面特性に関連している。したがって、最高の耐摩耗性は、充填剤として、1000℃にて熱処理した粒子を用いて達成された。これらは最小の粒子サイズを有し、十分にＰＴＦＥマトリックス中に分散させることができたためであった。摩耗表面でのダメージ量は、未処理のナノダイヤモンドと1000℃で処理したものを添加したＰＴＦＥ複合材料で減少した。
【００１６】
ライSQら、超微粒ダイヤモンドが充填されたポリテトラフルオロエチレンの摩擦及び摩耗特性、Wear, 260:4-5 (2006）、462〜468頁では、ポリテトラフルオロエチレン−ナノダイヤモンド複合材料の摩擦特性を研究した。ＰＴＦＥ充填剤として使用されたナノダイヤモンドを精製した。より大きなクラスタに凝集したが、精製ナノダイヤモンドは、10nmの平均粒径を有していた。ＰＴＦＥは、ナノダイヤモンドを機械的に混合された水性分散液であった。複合材料はブロックに成型され、加熱することによって焼結された。ナノダイヤモンド量は０〜10重量％であった。ＰＴＦＥマトリックス中のナノダイヤモンドの分散は十分ではなく、数百ナノメートルから数μmの直径を有するクラスタに凝集した。この複合材料に対して、ブロックオンリング実験装置により摩耗試験を行った。
【００１７】
ライSQらによれば、0.5重量％のナノダイヤモンド含有量で最も低い摩擦係数（0.18）が達成された。ナノダイヤモンドの含有量が増加すると摩耗が急速に低下するが、ナノダイヤモンド含有量が３重量％を超えた後にはわずかに低下した。摩耗面を調べたところ、ナノダイヤモンド粒子が摩耗表面で集まっていたことが発見された。摩耗の下では、ナノダイヤモンドは、負荷移動能を有している。ナノダイヤモンドはまた、摩擦プロセスの下で回転し、摺動することができる。従って、純粋なＰＴＦＥの巨大分子摺動摩擦が複合材料における回転及び滑り摩擦に変更したと結論付けた。転写フィルムは、界面に形成され、鋼対向面は、複合材料によって摩耗されていなかった。複合材料の破片は、純粋なＰＴＦＥの破片より小さく、これはナノダイヤモンドの添加が大きな破片粒子の形成を阻害したことを示している。このようにして、摩耗が減少された。
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【００１８】
上記を考慮して、改善された特性を有するフルオロポリマー複合コーティングに対する需要が存在する。本発明の目的は、摩擦特性が改善されたフルオロポリマー複合コーティングを提供することにある。
【課題を解決するための手段】
【００１９】
本発明は、0.01重量％〜５重量％の間の濃度でナノダイヤモンド粒子を含むフルオロポリマーコーティングに関し、このコーティングはナノダイヤモンドをまったく添加していない参照サンプルと比較して、室温で測定した摩擦係数を少なくとも25％低減されている。
【００２０】
本発明はまた、以下の規定の少なくとも一つが満たされることを条件とする、フルオロポリマー及びナノダイヤモンド粒子を含むスラリー組成物に関する。
i）このスラリーのｐＨは、アルカリ性領域内にある。
ii）ナノダイヤモンド粒子のゼータ電位は、８より高いｐＨにおいて負である。
iii)ナノダイヤモンド粒子はナノダイヤモンドの生産から生じる非晶質炭素及びグラファイトを含む。
このスラリー組成物は、前記フルオロポリマーコーティングを製造するために使用することができる。
【図面の簡単な説明】
【００２１】
【図１】図１は、本発明の複合コーティング及び参考コーティングの摩擦係数を示す。
【図２】図２は、図１と同様のコーティングの摩耗を示す。
【図３】図３は、本発明の複合コーティング及び参考コーティングの摩耗を示す。
【図４】図４は、様々なナノダイヤモンドの濃度における本発明の複合コーティング及び参考コーティングの摩擦係数を示す。
【図５】図５は、様々なナノダイヤモンドの濃度における本発明の別の複合コーティング及び参考コーティングの摩擦係数を示す。
【図６】図６は、様々なナノダイヤモンドの濃度における本発明のさらに別の複合コーティング及び参考コーティングの摩擦係数を示す。
【図７】図７は、様々なナノダイヤモンドの濃度における本発明の複合コーティング及び参考コーティングの摩耗を示す。
【図８】図８は、本発明は、図の複合コーティングのＳＥＭ写真を示す。
【図９】図９は、参考コーティングのＳＥＭ写真を示す。
【図１０】図１０は、本発明の別の複合コーティングのＳＥＭ写真を示す。
【図１１】図１１は、様々なナノダイヤモンドの濃度における本発明の複合コーティング及び参考コーティングの摩耗を示す。
【図１２】図１２は、様々なナノダイヤモンドの濃度における本発明の複合コーティング及び参考コーティングの摩耗を示す。
【発明を実施するための形態】
【００２２】
本発明の第１の態様では、以下の規定の少なくとも一つが満たされることを条件とする、フルオロポリマー及びナノダイヤモンド粒子を含むスラリー組成物が提供される。
i）このスラリーのｐＨは、アルカリ性領域内にある。
ii）ナノダイヤモンド粒子のゼータ電位は、８より高いｐＨにおいて負である。
iii)ナノダイヤモンド粒子はナノダイヤモンドの生産から生じる非晶質炭素及びグラファイトを含む。
【００２３】
本発明の好ましい実施態様は、以下の規定が満たされることを条件とする、フルオロポリマー及びナノダイヤモンド粒子を含むスラリー組成物を提供する。
i）このスラリーのｐＨはアルカリ性領域内にある。
ii）ナノダイヤモンド粒子のゼータ電位は、８より高いｐＨにおいて−30mV以上である。
【００２４】
スラリーのｐＨは、好ましくは少なくとも８、より好ましくは９と１１の間、最も好ましくは９と１０の間である。
【００２５】
ナノダイヤモンド粒子のゼータ電位は、８より高いｐＨにおいて、好ましくは−30mV以上であり、より好ましくは−40mV以上である。
【００２６】
スラリーは、液体媒体として、水、有機溶媒、水と有機溶媒の混合物又は有機溶媒の混合物を含んでもよい。適当な溶媒は例えば、キシレン、N-メチルピロリドン（ＮＭＰ）、γ-ブチロラクトン及びエチルベンゼン、並びにこれら溶媒の二種以上の混合物である。
【００２７】
好ましい実施態様において、ナノダイヤモンド粒子は、懸濁液又は分散液の形態でスラリーに含まれ、ここでダイヤモンドナノ粒子の濃度はスラリーの固体含有量から計算し、最大５重量％、好ましくは0.01重量％〜５重量％である。
【００２８】
懸濁液又は分散液中のナノダイヤモンド粒子は、実質的に一桁の形態又は凝集形態であってもよい。一桁形式のD90粒子サイズは、好ましくは、８〜30nmの間の、より好ましくは10nm〜20nmの間である。凝集体のD90粒子サイズは、好ましくは30nm〜1000nmの間、より好ましくは30nm〜500nmである。
【００２９】
フルオロポリマーを製造するために使用される適切なモノマーの例は以下の通りである。エチレン（Ｅ）、プロピレン（Ｐ）、フッ化ビニル（ＶＦ１）、フッ化ビニリデン（ＶＤＦ又はＶＦ２）、テトラフルオロエチレン（ＴＦＥ）、ヘキサフルオロプロピレン（ＨＦＰ）、ペルフルオロプロピルビニルエーテル（ＰＰＶＥ）、ペルフルオロメチルビニルエーテル（ＰＭＶＥ）及びクロロトリフルオロエチレン（ＣＴＦＥ）。
【００３０】
好適なフルオロポリマーの例は以下の通りである。ＰＶＦ（ポリフッ化ビニル）、ＰＶＤＦ（ポリフッ化ビニリデン）、ＰＴＦＥ（ポリテトラフルオロエチレン）、ＰＣＴＦＥ（ポリクロロトリフルオロエチレン）、ＰＦＡ（ペルフルオロアルコキシポリマー）、ＦＥＰ（フッ素化エチレン−プロピレン）、ＥＴＦＥ（ポリエチレンテトラフルオロエチレン）、ＥＣＴＦＥ（ポリエチレンクロロトリフルオロエチレン）、ＦＦＰＭ／ＦＦＫＭ（ペルフルオロエラストマー）、ＦＰＭ／ＦＫＭ（フルオロカーボン、例えばクロロトリフルオロエチレンビニレイデンフルオリド）、ＰＦＰＥ（ペルフルオロポリエーテル）、ＰＦＳＡ（ペルフルオロスルホン酸）、ＦＰＩ（フッ素化ポリイミド）及びペルフルオロポリオキセタン、並びにこれらのポリマーの２種以上の混合物。特に好ましいフルオロポリマーはＰＴＦＥである。
【００３１】
ナノダイヤモンド粒子は、好ましくは少なくとも95重量％、より好ましくは少なくとも97重量％のナノダイヤモンド含有量を有する、本質的に純粋なナノダイヤモンド粒子であってもよい。
【００３２】
ナノダイヤモンド粒子はまた、爆発によるナノダイヤモンドの製造に由来する非晶質炭素及びグラファイトを含んでいてもよく、酸化可能な炭素の含有量は、好ましくは少なくとも５重量％、より好ましくは少なくとも10重量％である。酸化可能な炭素の含有量は20重量％以上であってもよい。
【００３３】
本発明はまた、フルオロポリマーコーティングを製造するための、前記スラリー組成物の使用に関する。
【００３４】
本発明の第二の態様では、0.01重量％〜５重量％の濃度でナノダイヤモンド粒子を含むフルオロポリマーコーティングが提供され、このコーティングは、ナノダイヤモンドをまったく含まない基準サンプルと比較して、室温で測定し、少なくとも25％低減された摩擦係数を有する。
【００３５】
本発明の好ましい実施態様は、0.01重量％〜5重量％の濃度でナノダイヤモンド粒子を含むフルオロポリマーコーティングを提供し、このフルオロポリマーコーティングは前記フルオロポリマー及びナノダイヤモンド粒子を含むスラリー組成物を乾燥させ、硬化させることにより得られ、このナノダイヤモンド粒子のゼータ電位は、８より高いｐＨにおいて−30 mV以上である。
【００３６】
コーティング中のナノダイヤモンドの濃度は、好ましくは0.1重量％〜４重量％、より好ましくは0.1重量％〜３重量％、最も好ましくは１重量％〜３重量％である。
【００３７】
好ましいフルオロポリマーは、上記で規定したものである。
【００３８】
好ましい実施態様では、このコーティングは、ポリテトラフルオロエチレンを含み、摩擦係数は、最大0.08、好ましくは最大0.07である。
【００３９】
別の好ましい実施態様において、前記コーティングは、ナノダイヤモンドを全く添加していない参照サンプルと比較して、室温で測定し、少なくとも10％、より好ましくは少なくとも25％低減された摩耗を示す。好ましいコーティングは、ポリテトラフルオロエチレンである。摩耗試験は、標準的なSFS EN 13523-16に従って製造されたテーバー摩耗試験であった。
【００４０】
本発明のフルオロポリマーコーティングは、好ましくは、前記フルオロポリマー及びナノダイヤモンド粒子を含むスラリー組成物を乾燥させ、硬化させることにより得られる。好ましいスラリー組成物は上記で規定したものである。
【００４１】
スラリーのｐＨは、好ましくはアルカリ性領域内に、より好ましくは少なくとも８、さらにより好ましくは９〜１１の間であり、最も好ましくは９〜１０の間である。
【００４２】
ナノダイヤモンド粒子のゼータ電位は、８より高いｐＨにおいて、好ましくは、−30 mV以上であり、最も好ましくは−40 mV以上である。
【００４３】
ナノダイヤモンド粒子は、ナノダイヤモンドの製造に由来する非晶質炭素及びグラファイトを含んでいてもよい。
【００４４】
用いられるナノダイヤモンド粒子は、実質的に一桁の形態又は凝集形態であってもよい。一桁形式のD90粒子サイズは、好ましくは、８〜30nm、より好ましくは10nm〜20nmである。凝集体のD90粒子サイズは、好ましくは30nm〜1000nm、より好ましくは30nm〜500nmである。
【００４５】
用いられるナノダイヤモンド粒子は、好ましくは少なくとも95重量％、より好ましくは少なくとも97重量％のナノダイヤモンド含有量を有する本質的に純粋なナノダイヤモンド粒子であってもよい。用いられるナノダイヤモンド粒子はまた、ナノダイヤモンドの製造に由来する非晶質炭素及びグラファイトを含んでいてもよく、酸化可能な炭素の含有量は、好ましくは少なくとも５重量％、より好ましくは少なくとも10重量％である。酸化可能な炭素の含有量は、20重量％以上であってもよい。
【実施例】
【００４６】
材料
実施例で使用されるポリマー材料は、商業的なフルオロポリマーのスラリーであり、FP-1、-2、及び-3と呼ばれている。FP-1は水に分散されたＰＴＦＥポリマーである。FP-2は水及びキシレン中に分散されたＦＥＰポリマーである。FP-3はキシレン、N-メチルピロリドン（NMP）、γ-ブチロラクトン及びエチルベンゼンの溶媒混合物中に分散されたＦＥＰポリマーである。フルオロポリマースラリーの特性を表１に示す。
【００４７】
【表１】
0006266626.tif 000002
【００４８】
これらのフルオロポリマーは、２コートシステムのトップコート材料である。この２コートシステムはまた、プライマーポリマーを含む。トップコートポリマーのFP-1、-2及び-3はプライマーポリマーP-1、P-2、P-3のそれぞれの上に噴霧される。
【００４９】
用いられるナノダイヤモンドのほとんどは商業グレードであり、それらは、ND-1、-1S、-1N、-2、-3、-4、-5及び-6と呼ばれている。ナノダイヤモンドは、グレードND-1、-1S、-2、-3、-5及び-6脱イオン水に分散された。ND-1N及び-4スラリーを、有機溶媒、すなわち、N-メチルピロリドン（ＮＭＰ）に基づいていた。ナノダイヤモンドのグレードND-3と-6は、デトネーションすす（グラファイト、アモルファスカーボン）を含むダイヤモンドブレンドであった。その他のグレードは、純粋なナノダイヤモンドであった。ｐＨ調整及び/又は超音波処理を介してさらなる凝集を行わない材料のナノダイヤモンドのデータを表２に示す。
【００５０】
【表２】
0006266626.tif 000003
【００５１】
ND-1は、脱イオン水中で凝集したグレードであった。ＮＤ含有量≧97重量％。
ND-1Sは、脱イオン水の一桁の分散液であった。ＮＤ含有量≧97重量％。
ND-1Nは、ＮＭＰ中の凝集グレードであった（ND-1と同じND製品）。
ND-2は、脱イオン水中のｐＨ調整凝集グレードであった。ＮＤ含有量≧97重量％。
ND-3は、脱イオン水の凝集したグレードであった。このブレンドは、デトネーションすす（グラファイト、アモルファスカーボン）を含んでいる。ＮＤ含有量≧50重量％。
ND-4は、ＮＭＰ中一桁の分散液であった。ＮＤ含有量≧97重量％。
ND-5は、脱イオン水の一桁の分散液であった。ＮＤ含有量≧97重量％。
ND-6は、ND-3と同様のブレンド物から得られた脱イオン水の凝集したグレードであった。
【００５２】
分散液のゼータ電位は、「遊離」分散媒とナノ粒子表面上の流体の静止層との間の電位として定義される。 ゼータ電位は、分散液のコロイド安定性の尺度である。ゼータ電位の絶対値が高いほど、分散液の安定性は高い。粒子のゼータ電位は、溶液のｐＨに依存する。低いｐＨ値ではゼータ電位が正であり、高いｐＨではゼータ電位は負である。ゼータ電位がゼロであるｐＨが等電点（IEP）と呼ばれている。
【００５３】
この研究で提示する粒径は、D90値である。これは、サンプル中の粒子の90％がD90の値よりも小さい直径を有することを意味する。
【００５４】
この研究における複合コーティングは、「番号 - 番号」としてマークされている。 最初の数字は、フルオロポリマー番号（FP-）であり、第２の数は、ナノダイヤモンドのグレード（ND-）を指している。例えば、FP-1とND-2の複合材料は「1-2」とマークされている。参考サンプルは1 R、2R及び3Rと呼ばれている。この研究で使用した濃度は、重量パーセントで示されている。提示するすべてのパーセンテージは、以下のように、複合コーティング中のナノダイヤモンド濃度である。
【００５５】
【数１】
0006266626.tif 000004
【００５６】
ＣNDsuspensionとｍNDsuspensionはナノダイヤモンドグレードのパラメータを示し、ＣFPslurryとｍFPslurrはフルオロポリマーの濃度及び質量を示している。式１中の濃度は、ナノダイヤモンド懸濁液（又は分散液）及びフルオロポリマースラリー中の固体の重量パーセントである。
【００５７】
フルオロポリマー固体濃度を表３に示す。
【００５８】
【表３】
0006266626.tif 000005
【００５９】
懸濁液／分散液中のナノダイヤモンド濃度を表４に示す。
【００６０】
【表４】
0006266626.tif 000006
【００６１】
実験研究
実験研究は４つの異なる部分、すなわち出発材料の特性の測定、フルオロポリマーとナノダイヤモンドの混合試験、複合スラリーによるコーティング実験、及びこのコーティングの摩擦試験、に分けた。コーティング実験はまた２つに分けた。第１は異なる複合材料の広いセットを用いて行った。第２は、第１のセットの結果に基づいて選択したより少ない複合材料を使用して実行された。第２のセットで選択された複合材料は、濃度が固定された第１のセットのように、異なる濃度で試験した。
【００６２】
出発材料の特性の測定
フルオロポリマーとナノダイヤモンドの両方のｐＨを、ＶＷＲｐＨ測定装置で測定した。ゼータ電位と粒子径の測定は、電気泳動移動度を決定することによってゼータ電位を測定するし、マルバーンゼータサイザーナノZSを用いて行った。電気泳動移動度は、液体媒体中のサンプルに電界を印加し、粒子の速度を測定することによって測定される。粒子速度は、レーザードップラー速度測定（LDV）によって測定される。 ゼータ電位は、ヘンリーの式（式２）を適用することによる電気泳動移動度から得られる。
【００６３】
【数２】
0006266626.tif 000007
【００６４】
上式中、ＵE、は、電気泳動移動度であり、ｚはゼータ電位であり、εは誘電率であり、ηは粘度及びｆ（ka）はヘンリーの関数である（マルバーンゼータサイザーナノZSマニュアル）。
【００６５】
ゼータサイザーは、粒子サイズを測定するために、動的光散乱（DLS）を使用する。DLSは、粒子のブラウン運動を測定し、粒子の大きさは、これに相関する。一般に、小さな粒子は、ブラウン運動に起因し、より大きな粒子に比べてより速く移動する。従って、サイズを分離することができる。デバイスが測定することができる直径の上限は約５〜６μｍであり、従って、特定のナノダイヤモンドのグレードの凝集体が測定を証明するよりもさらに大きくなる可能性があることを認識されるべきである（マルバーンゼータサイザーナノZSマニュアル）。
【００６６】
混合試験
フルオロポリマースラリーをナノダイヤモンドグレードと混合し、いかに速く分散するか、混合後に静置するとこの複合スラリーがいかに挙動するかを観察した。この混合試験は室温において行った。ポリマーサンプルの質量は30グラムであった。複合材料のナノダイヤモンド濃度は、懸濁液において0.1、0.5、1.0、2.0及び3.0 / 5.0重量％であった。この分散液は、ナノダイヤモンド濃度0.05、0.1、0.5、1.0重量％で混合した。
【００６７】
ナノダイヤモンド懸濁液を15分間（300 rpm）磁気ミキサーで混合した後、ヒールシャーUP400Sで60分間超音波処理し、さらにこの懸濁液を混合し（200rpm）、凝集したナノダイヤモンドグレードD90を1000nm以下に低減させた。フルオロポリマースラリーを渦が現れるように混合した後、ナノダイヤモンド懸濁液/分散液を滴下した。混合試験を目視で評価した。
【００６８】
コーティング実験
最初のセットのために調製された複合材料スラリーは、ナノダイヤモンド分散液について1.0重量％の、ナノダイヤモンド懸濁液について0.1重量％の固定濃度であった。第２セットでは、複合サンプルは、ナノダイヤモンドのサスペンションのグレードから作られた0.1、0.5、1 0.0、2.0及び3.0重量％のナノダイヤモンドを含んでいた。分散グレードは0.05、0.1、0.25、0.5、及び1.0重量％のナノダイヤモンド濃度でフルオロポリマーに混合した。複合スラリーを混合する前に、ナノダイヤモンド懸濁液を30分間（300 rpm）混合し、混合しながら（200rpm）、60分間ヒールシャーUP400Sで超音波処理した。これは、第１及び第２のセットで行われた。コーティング用に製造したサンプル及びそれらの製造時間（コーティング前時間）を表５に示す。
【００６９】
【表５】
0006266626.tif 000008
【００７０】
【表６】
0006266626.tif 000009
【００７１】
コーティングは、ステンレススチール（EN 1.4301 / AISI 304）基板上で行った。基板は、約100mm×100mmの正方形の板であった。プレートの厚さは１mmと３mmであった。薄いサンプルは、摩耗試験に使用するものであり、厚い板は摩擦試験において使用するものである。6.5ミリメートルの穴が摩耗試験機に合わせて厚さ１mmの基板に掘削された。サンプルをサンドブラストで仕上げ、プライマーポリマーが適切に接着することを確実にした。サンドブラストは、アルミナ粒子、グレードF60を用いて行った。サンドブラストを行った試験片の上にプライマーを噴霧した。プライマーの上にトップコートを噴霧した。噴霧は室温における重力スプレーガンを用いて行った。プライマー及びトップコートの両方が第１及び第２のセットにおける同じ手順で、表７に従って乾燥及び硬化させた。第１のセットでは、重力供給カップは、噴霧後、次の複合材料の散布前に洗浄した。第２セットでは、複合材料は、最も低い濃度を最初に噴霧し、最高濃度まで移動させた。全ての濃度を噴霧した後、重力供給カップを洗浄した。
【００７２】
【表７】
0006266626.tif 000010
【００７３】
厚さと表面粗さは、塗布後に測定した。厚さは、エルコメーター(ELCOMETER)456を用いて測定した。表面粗さは、Taylor Hobson Pneumo Surtronic 10であるＲａ試験機で試験した。
【００７４】
摩擦試験
フルオロポリマーの摩擦は、ピンオンディスク試験法を用いて試験した。この方法は、文献に基づいて選択した。文献で使用されるボールオンプレート法は、同じ原理を有している。文献に見られるように、選択されたパラメータは、同じ大きさであった。正確な選択は、デバイスに依存した。フルオロポリマー生産者が摩耗を試験するために使用しているため、テーバー摩耗試験を選択した。摩耗試験結果及び使用されたパラメータを、生産者が提供するデータシートに提示した。この試験は標準化され、それに応じて実行された。
【００７５】
摩擦の測定
摩擦係数は、ピンオンディスク装置を用いて試験した。サンプルを回転ホルダーに固定した。鋼球をサンプルの上で摺動させた。速度は3.9センチメートル/秒であった。ピンの負荷は2.9 Nであった。１つの試験には10分かかり、すべてのコーティングは、３つのサンプルを用いて試験した。この研究で提示された結果は、３回の試験の平均である。デバイスは横方向の力を測定したが、コンピュータに電圧変換した。次いで、試験の静摩擦ゾーンを調べるため電圧曲線を分析した。そのゾーンの電圧結果を平均した。平均的な検量線によって横力に逆変換した。したがって、摩擦係数は、式３により算出した。
【００７６】
【数３】
0006266626.tif 000011
【００７７】
サンプルの耐摩耗性をテーバー5131摩耗試験機により試験した。この試験は、以下に示す点を除いて標準SFS EN13523-16により行った。テーバー摩耗試験の原理は簡単であり、サンプルを回転ホルダーに固定する。サンプルの上に２つの研磨ディスクを乗せ、このディスクをサンプルホルダーの回転に伴いサンプルの上で自由に回転させる。数回回転させた後、試験を止め、損失した質量を測定する。用いた付加による数回の回転におけるミリグラムとして摩耗を記録する。摩耗ディスクは1000回転ごとに150グリッド研磨紙で処理を行う。負荷はアームあたりの加えた負荷の量として記録する。スケールは正確に0.1mgである（標準SFS EN13523-16）。
【００７８】
摩耗試験は、各サンプルにおいて、コーティングが剥がれ、基材が露出するまで続けた。標準法によれば、複合材料によって250もしくは500サイクルで試験を止めた。しかしながら、250サイクルですでに基材が露出していた場合には、500サイクルまで試験を続け、比較値を得た。試験の間、研磨ディスクもすり減った。ディスクは標準よりも長く摩耗させ、ディスクの直径は41.50mmであった。
【００７９】
この試験は、アームあたり1000gの負荷を加えてCS-17摩耗ディスクを用いて行い、厳しい条件を与えた。この条件はまた、FP-2の製造者により提供されるデータシートにおいても用いた。回転速度は60rpmであった。温度は20℃であり、湿度は37％であった。吸引装置の真空レベルは100％であった。コーティングあたりの３つのサンプルから摩耗を測定し、この研究の結果を３つの結果の平均として示した。
【００８０】
ＳＥＭによる構造的レビュー
走査型電子顕微鏡によりコーティングの構造を観察した。ポリマーの構造の深い分析は行わなかった。ＳＥＭは、日立4700であった。ＳＥＭサンプルを金粒子でスパッタリングし、サンプルを導電性にした。各コーティングの構造は、ＳＥＭにより小さな倍率で撮影した。ＳＥＭにより高倍率を試みたが、サンプルの加熱のため問題が発生した。
【００８１】
結果
試験から得られた結果を示す。混合実験は言葉で評価した。摩擦や摩耗の結果をグラフとして表示する。
【００８２】
厚さ及び表面粗さ
十分に摩耗の結果を理解するために厚さを考慮しなければならない。例えば、最初のセットでは、複合材料１−３は高い磨耗を示す。しかし、厚さの結果と摩耗の結果を比較すると、複合コーティングは、ちょうど摩耗が高いように見えるほど薄いことは明らかである。表面粗さ（Ra）は品質及びコーティングの気孔率について示している。表面粗さが小さいほど、コーティングの空隙率は小さく、品質が良い。
【００８３】
表８に、複合材料１−１、１−２及び２−１Ｓの表面粗さＲａ（μｍ）を示す。参照サンプルはＰＴＦＥポリマー（ＦＰ−１）及びＦＥＰポリマー（ＦＰ−２）である。参照サンプル及び複合材料を１ｍｍのスチール基材上にコーティングした。
【００８４】
【表８】
0006266626.tif 000012
【００８５】
表８より、複合材料が３重量％のナノダイヤモンド粒子を含む場合に表面粗さ（Ｒａ）が６３％低下する（２．７から１．０に）ことがわかる（サンプル１−１）。サンプル１−１は市販のナノダイヤモンド懸濁液uDiamond Allegroである。
【００８６】
複合材料が１重量％のナノダイヤモンド粒子を含む場合に表面粗さ（Ｒａ）が７０．４％低下する（２．７から０．８に）ことがわかる（サンプル１−２）。サンプル１−２は、ｐＨを約９に調整した市販のナノダイヤモンド懸濁液Allegroである。
【００８７】
複合材料が０．２５重量％のナノダイヤモンド粒子を含む場合に表面粗さ（Ｒａ）が８５％低下する（３．３から０．５に）ことがわかる（サンプル２−１Ｓ）。サンプル２−１Ｓは、uDiamond Vox Dとして知られている市販の高ゼータネガティブナノダイヤモンド分散液である。
【００８８】
最初のセットの摩擦結果
この結果を、１つのフルオロポリマーより形成した複合材料を含むグラフ（図１〜３）に示す。ナノダイヤモンドの濃度は、ナノダイヤモンドの懸濁グレードで１．０重量％、分散グレードで０．１重量％であった。
【００８９】
摩擦
複合材料の摩擦は摩擦係数を比較することによって示される。図１は、コーティングの第一のセットからの摩擦の結果を示している。水性のフルオロポリマーＦＰ−１の最も低い摩擦係数はナノダイヤモンドグレードＮＤ−３を添加して得た。これは、摩擦係数のみ室温条件で測定したところ、１５０℃のような高温で測定したように、測定した摩擦係数がさらに低減されるべきであると仮定することができ、従来技術に基づいていたことに留意すべきである。
【００９０】
摩耗
第一のセットの摩耗結果を図２及び図３に示す。最も低い摩耗がナノダイヤモンドグレードＮＤ−２（ＦＰ−１）及びＮＤ−５（ＦＰ−２）で得られた。その値は、それぞれ14.2ミリグラム及び18.3ミリグラムであった。図２に示すように、複合コーティング１−３の基材は250サイクルで既に露出した。このコーティングは、テストを継続することができなかったほどひどく破損していた。
【００９１】
第二セットの摩擦結果
第二のセットのサンプルは第一のセットの結果に基づいていた。複合材料は、摩擦と外観の両方に基づいて選択した。例えば、ナノダイヤモンドグレードＮＤ−５を含む複合材料は、耐摩耗性はいくぶん優れていたが、その外観のためさらなる研究から除かれた。ナノダイヤモンドは凝集し、スラリーの上に存在している。それはポリマーに分散させることができなかった。
【００９２】
摩擦
複合材料の摩擦は摩擦係数を比較することによって示される。ＦＰ−１複合材料の摩擦係数は、図４〜６に示されている。ＦＰ−１複合材料の最も低い摩擦係数は、複合材料１−２で得られた（図５）。ナノダイヤモンドの濃度が２．０重量％となると、摩擦係数が０．０５まで低下した。
【００９３】
摩耗
ＦＰ−２に基づく複合材料の摩耗を図７に示す。ＦＰ−２複合材料の最高の耐摩耗性は、複合材料２−１Ｓで得られた。ナノダイヤモンド濃度は０．２５重量％であった。５００サイクルでのコーティングの摩耗は１７．６ｍｇであった。
【００９４】
構造解析
構造解析は、摩擦の結果に基づいていた。この結果に基づいて、製造された複合コーティングの一部に分析を実行した。この分析は低い倍率では、ＳＥＭを用いて行った。第二のセットの複合材料１−２（２．０重量％）は大きな倍率でも写真を撮影した。
【００９５】
第一のセット
図８は第一のセットのＳＥＭ写真を示す。図８において、複合材料１−２は５０倍の倍率で撮影した。
【００９６】
第二のセット
図９において、複合材料との比較のためのＦＰ−１の参照サンプルを示す。倍率は５０倍である。図１０の画像は、倍率５０倍で複合材料１−２（２．０重量％）を示す。
【００９７】
追加の摩耗試験
図１１及び１２に追加摩耗試験を示す。この試験は上記のようにして行った。
【００９８】
図１１において、いくつかのナノダイヤモンド粒子（ＮＤ−１Ｓ’）濃度のＦＰ−２に基づくコーティング複合材料の摩耗が示されている。ナノダイヤモンド粒子１Ｓ’は、ゼータ電位が−５５ｍＶであることが異なるナノダイヤモンド粒子１Ｓと同じ形状を備えている。１Ｓ’の高い負のゼータ電位は、ナノダイヤモンド粒子１Ｓと比較してナノダイヤモンド表面における高度のカルボン酸末端に由来する。研究したナノダイヤモンド濃度範囲における最高の耐摩耗性は、ナノダイヤモンド濃度０．２５重量％で得られた。５００サイクルでのコーティングの摩耗は１６．９ｍｇであった。すなわち、参照と比較して摩耗が３４％低下した。
【００９９】
図１２において、いくつかのナノダイヤモンド粒子（ＮＤ−５’）濃度のＦＰ−２に基づくコーティング複合材料の摩耗が示されている。ナノダイヤモンド粒子５’の表面は、主に水素末端であり、前の例で用いたナノダイヤモンド粒子５よりも高い負のゼータ電位を与える。水素末端ナノダイヤモンド粒子５’はゼータ電位＋５５ｍＶを有する。最高の耐摩耗性は、ナノダイヤモンド濃度０．２５重量％で得られた。５００サイクルでのコーティングの摩耗は２２．６ｍｇであった。すなわち、参照と比較して摩耗が１１．７％低下した。
【０１００】
議論
フルオロポリマーに混合するＮＤグレードの能力を発見するために混合試験を実行した。理論は、フルオロポリマーは高い負のゼータ電位を有しているため、ナノダイヤモンドが持つ負のゼータ電位が高いほど、アルカリ環境への混合（ＮＤ−１及び２）は良好になる。この仮定を確認した。さらに、正のゼータ電位を備えていても効果的にグラファイト及び非晶質炭素を含むＮＤ−３／６材料をフルオロポリマーに混合することが可能であると結論した。
【０１０１】
ナノダイヤモンド材料の使用に起因する摩擦特性の改良は、ナノダイヤモンド添加剤としてＮＤ−２とＮＤ−１Ｓを用いた場合に著しく改良された摩擦特性によって確認される、分散率（凝集サイズであるナノダイヤモンドの特性、及びアルカリ条件におけるナノダイヤモンド材料のゼータ電位に依存することが見出された。ＮＤ−２とＮＤ−１Ｓのどちらも高度に負のゼータ電位を有し、凝集体サイズが小さい。ＮＤ−１Ｓはほぼ一桁である。ＮＤ−６の優れた性能は、おそらく粉末に含まれる爆轟すすによって得られる結果であろう。板状の構造体としてグラファイトは、平坦なフルオロポリマー分子の間に容易に配置され、その結果、転写層の形成及び結合を向上させる。第二のセットは、最良の結果は、ナノダイヤモンド懸濁液において１〜２重量％のナノダイヤモンド濃度及びナノダイヤモンド分散液において０．２５重量％で得られたことを示した。
【０１０２】
この結果は、複合材料の摩擦特性に影響を与える主要な要因は、コーティング中のナノダイヤモンドの分散速度、ナノダイヤモンドの濃度並びにゼータ電位、凝集粒子サイズ及び使用されていることフルオロポリマー媒体のｐＨである出発物質の初期特性である。コーティング分散速度は、材料特有のゼータ電位特性を通して容易に測定可能であるナノダイヤモンドの一次粒子表面の化学的性質によって導かれる。アルカリ性フルオロポリマー懸濁液にナノダイヤモンド材料を分散させるとできるだけ高い負のゼータ電位を有するナノダイヤモンドにより、最高の凝集抑制及び細孔のフルオロポリマーの機械的特性が得られることが判明した。また、ＮＤ−３及びＮＤ−６の黒鉛状粒子の平面性は分散性を向上させ、その結果摩擦特性を向上させる。
【０１０３】
コーティングの第一のセットの摩擦結果は、摩耗及び摩擦特性の両者が改善されたことを示した。コーティングの第一のセット及び第二のセットの結果を表９及び１０に示す。Ｎｄの分散液及び懸濁液グレードについて、比較した濃度は０．１及び１．０重量％であった。
【０１０４】
表９において、セットＦＰ−１及びＦＰ−２の参照サンプル、サンプル１−１、１−２及び１−６（３）を比較した。ＦＰ−１及びＦＰ−２参照サンプルは、一定のままであった。
【０１０５】
【表９】
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【０１０６】
表１０は、前記２つのセットにおいて得られた磨耗データを比較している。ＦＰ−１複合材料の耐摩耗性は向上した。ＦＰ−２複合材料の摩耗特性は、第二のセットにおいて著しく再現性があることが一般に認められた。
【０１０７】
【表１０】
0006266626.tif 000014
【０１０８】
両方のセットの製造及びコーティング実験に同じ原理及びパラメータを使用した。しかしながら、ＦＰ−１及びＦＰ−２は第二のセットにおいて、第一のセットと比較して著しく向上し、同じ硬化温度で硬化時間はわずかに長かった。従って、ナノダイヤモンドの添加は、同時に堆積され、硬化された参照サンプルと比較して、フルオロポリマーコーティングの機械的特性に一定の改善を与えることが期待される。
【０１０９】
ＳＥＭで撮影した構造の写真は、ポリマーの基本構造を示している。図８、９及び１０を比較すると、ナノダイヤモンドの添加はＰＴＦＥの構造を変化させることが明らかである。本発明を表す図８及び図１０と参照サンプルを表す図９とを比較して、ナノダイヤモンドの添加によりクラック幅が減少するように構造が変化していることがわかる。
【０１１０】
ナノダイヤモンドの添加はフルオロポリマーの摩耗と摩擦の両方の摩擦特性を向上させ、ナノダイヤモンドを１．０〜２．０重量％添加した複合材料１−２及び２−６で最小の結果が得られたと結論付けることができる。本発明の実施態様の一部を以下の項目［１］−［１４］に記載する。
［１］
フルオロポリマー及びナノダイヤモンド粒子を含むスラリー組成物であって、以下の条件
ｉ）このスラリーのｐＨがアルカリ性範囲にあること、
ｉｉ）ナノダイヤモンド粒子のゼータ電位が８より高いｐＨにおいて−３０ｍＶ未満であること
を満たすスラリー組成物。
［２］
スラリーのｐＨが少なくとも８、好ましくは９〜１１、より好ましくは９〜１０である、項目１記載のスラリー組成物。
［３］
ナノダイヤモンド粒子のゼータ電位が８より高いｐＨにおいて−４０ｍＶ以上である、項目１又は２記載のスラリー組成物。
［４］
スラリーが、液体媒体として水、有機溶媒、水と有機溶媒の混合物、又は有機溶媒の混合物を含む、項目１〜３のいずれかに記載のスラリー組成物。
［５］
ナノダイヤモンド粒子が懸濁液もしくは乳濁液の形態でスラリーに含まれており、このナノダイヤモンド粒子の濃度が、スラリー組成物の乾燥材料含有量から計算して、５重量％以下、好ましくは０．０１〜５重量％である、項目１〜４のいずれかに記載のスラリー組成物。
［６］
フルオロポリマーが、ポリフッ化ビニル、ポリフッ化ビニリデン、ポリテトラフルオロエチレン、ポリクロロトリフルオロエチレン、ペルフルオロアルコキシポリマー、フッ素化エチレン−プロピレン、ポリエチレンテトラフルオロエチレン、ポリエチレンクロロトリフルオロエチレン、ペルフルオロエラストマー、フルオロカーボン、ペルフルオロポリエーテル、ペルフルオロスルホン酸、フッ素化ポリイミド、ペルフルオロポリオキセタン、又はこれらのポリマーの２種以上の混合物を含む、項目１〜５のいずれかに記載のスラリー組成物。
［７］
フルオロポリマーコーティングを製造するための、項目１〜６のいずれかに記載のスラリー組成物の使用。
［８］
０．０１〜５重量％の濃度でナノダイヤモンド粒子を含むフルオロポリマーコーティングであって、フルオロポリマー及びナノダイヤモンド粒子を含むスラリー組成物を乾燥させかつ硬化させることにより得られ、前記ナノダイヤモンド粒子のゼータ電位が８より高いｐＨにおいて−３０ｍＶ以上である、フルオロポリマーコーティング。
［９］
ナノダイヤモンド粒子の濃度が、０．１〜４重量％、好ましくは０．１〜３重量％、より好ましくは１〜３重量％である、項目８記載のフルオロポリマーコーティング。
［１０］
フルオロポリマーが、ポリフッ化ビニル、ポリフッ化ビニリデン、ポリテトラフルオロエチレン、ポリクロロトリフルオロエチレン、ペルフルオロアルコキシポリマー、フッ素化エチレン−プロピレン、ポリエチレンテトラフルオロエチレン、ポリエチレンクロロトリフルオロエチレン、ペルフルオロエラストマー、フルオロカーボン、ペルフルオロポリエーテル、ペルフルオロスルホン酸、フッ素化ポリイミド、ペルフルオロポリオキセタン、又はこれらのポリマーの２種以上の混合物を含む、項目８又は９に記載のフルオロポリマーコーティング。
［１１］
ポリテトラフルオロエチレンを含み、摩擦係数が０．０８以下、好ましくは０．０７以下である、項目８〜１０のいずれかに記載のフルオロポリマーコーティング。
［１２］
室温において測定し、ナノダイヤモンドを添加していない参照サンプルと比較して摩耗が少なくとも１０％、より好ましくは少なくとも２５％低下している、項目８〜１１のいずれかに記載のフルオロポリマーコーティング。
［１３］
スラリーのｐＨがアルカリ性の範囲内にあり、好ましくは少なくとも８、より好ましくは９〜１１、最も好ましくは９〜１０である、項目８〜１２のいずれかに記載のフルオロポリマーコーティング。
［１４］
ナノダイヤモンド粒子のゼータ電位が８より高いｐＨにおいて−４０ｍＶ未満である、項目８〜１３のいずれかに記載のフルオロポリマーコーティング。
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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【図６】
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【図７】
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【図８】
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【図９】
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【図１０】
0006266626.tif 000024
【図１１】
0006266626.tif 000025
【図１２】
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