(57)【要約】【課題】  摺動部を有する部材の摺動面に優れた潤滑性を与えると共に、物理的な表面付着などに比べて卓越した耐久性を有し、しかも、比較的安価なポリオキシシリル化合物を使用することにより、低コストで優れた潤滑性を示す摺動被膜とその製法を提供すること。【解決手段】  摺動部を有する部材における摺動部の少なくとも一部において、（Ｓｉ−Ｏ）結合を含むポリオキシシリル化合物がシロキサン結合によって摺動部の表面に化学結合している潤滑性の与えられた摺動被膜とその製法、並びに該摺動被膜によって摩擦抵抗が飛躍的に低減された摺動部材を開示する。【選択図】      図２
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
摺動部を有する部材における該摺動部の表面の少なくとも一部に、（Ｓｉ−Ｏ）結合を含むポリオキシシリル化合物がシロキサン結合によって化学結合していることを特徴とする摺動被膜。
【請求項２】
前記化学結合が、前記摺動部の表面に存在する活性水素と、ポリオキシシリル化合物の分子中に存在する−Ｓｉ−Ｘ（Ｘは加水分解性基を表わす）、−Ｓｉ−ＯＲ（Ｒはアルキル基を表わす）または−Ｓｉ−ＯＨとの反応によって形成されたものである請求項１に記載の摺動被膜。
【請求項３】
前記ポリオキシシリル化合物が、Ａ−（ＳｉＡ２−Ｏ）ｎ−［式中、Ａは同一もしくは異なってＯＨ基、加水分解性基、アルキル基、−ＯＳｉＯＨ基または−ＯＳｉＯＲ（Ｒはアルキル基を表わす）、ｎは整数を表わす］を有するものである請求項１または２に記載の摺動被膜。
【請求項４】
前記加水分解性基が塩素、臭素、ヨウ素またはイソシアネート基である請求項２または３に記載の摺動被膜。
【請求項５】
前記摺動部の表面に化学結合したポリオキシシリル化合物が、ポリジアルコキシシリル化合物である請求項３または４に記載の摺動被膜。
【請求項６】
前記摺動部の主たる材質が、金属、ガラス、セラミックスまたはプラスチックである請求項１〜５のいずれかに記載の摺動被膜。
【請求項７】
摺動部を有する部材における前記摺動部の少なくとも一部に、官能基としてＳｉ−Ｘ（Ｘは加水分解性基を表わす）、Ｓｉ−ＯＲ（Ｒはアルキル基を表わす）またはＳｉ−ＯＨを有するポリオキシシリル化合物を接触させることにより、該摺動部の表面にポリオキシシリル化合物を化学結合させることを特徴とする摺動被膜の製法。
【請求項８】
前記ポリオキシシリル化合物として、Ａ−（ＳｉＡ２−Ｏ）ｎ−［式中、Ａは同一もしくは異なってＯＨ基、加水分解性基、アルキル基、−ＯＳｉＯＨ基、または−ＯＳｉＯＲ（Ｒはアルキル基を表わす）、ｎは整数を表わす］を有する化合物を使用する請求項７に記載の摺動被膜の製法。
【請求項９】
摺動部を有する部材における該摺動部の少なくとも一部に、前記請求項１〜６のいずれかに記載の摺動被膜が形成されていることを特徴とする摺動部材。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は摺動摩擦抵抗の低い摺動被膜とその製法、並びに該被膜が形成された摺動部材に関し、より詳細には、摺動部を有する部材の当該摺動面に形成されて優れた潤滑性を発揮し、長期間に亘り安定して優れた摺動性を持続する低摩擦抵抗性の摺動被膜とその製法、および該被膜を形成することによって摩擦抵抗を大幅に低減した摺動部材に関するものである。
【背景技術】
【０００２】
使用時に摺動摩擦を受ける各種の摺動部材、例えば歯車、軸受け、ベアリング、回転軸、クランク、ローター、タービンなど、又は、ピストン−シリンダを一体とする注入乃至押出し部品などの部材においては、使用時の摩擦抵抗を低減し作動を円滑にすると共に摩擦による損耗を抑えて耐久寿命を延長するため、摺動部に潤滑剤を供給するのが一般的である。
【０００３】
しかし前述した様な摺動部材の中には、用途などによっては潤滑剤を使用できないか、使用可能な潤滑剤の種類等が著しく制限されることがある。例えば食品や医療品の製造もしくは取り扱いに使用される摺動部材では、製造乃至取り扱い時に製品に潤滑剤が混入することがあると安全性を著しく害するので、細心の注意を払わねばならない。殊に注射器などとして用いられるピストン−シリンダ構造の摺動部材では、微量でも薬液中に潤滑剤が混入すると人命に影響を及ぼす可能性もあり、その取り扱いには万全を期さねばならない。
【０００４】
また微小精密機器においては、そのサイズが小さい故に潤滑剤の使用が著しく制限され、実質的に使用できないこともある。
【０００５】
こうした状況の下で本出願人は、潤滑剤を使用せずとも低摩擦抵抗で安定して優れた摺動性を発揮させるための手法として、摺動部の表面に潤滑機能を持たせる技術を開発し、先に特許出願を済ませた（特許文献１）。
【０００６】
この特許文献１は、部品素材の摺動面に存在する活性水素にフッ化炭素基を有するクロロシラン系界面活性剤を反応させ、該摺動面にフッ化炭素基を化学結合させた状態で導入することによって潤滑性を持たせることにより、潤滑剤を使用せずとも優れた低摩擦抵抗性を確保できるようにしたものである。
【０００７】
また特許文献２には、注射器のシリンダを対象とし、その内面にシリコーンオイルを塗布してから加熱加圧し、内側内周面にシリコーンオイル由来の潤滑膜層を一体形成することによって潤滑性を与える技術が開示されている。
【特許文献１】特開平６−１３４９１６号公報
【特許文献２】特開平１０−２０１８４４号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００８】
上記特許文献１として開示した技術は、それ自身非常に優れたもので、様々の部材の摺動部に幅広く有効に活用し得るものと期待される。しかしこの発明は、フッ化炭素の使用による特有の利点（特にフッ素含有基の離型性に由来すると思われる低摩耗性）を有している反面、なお改善すべき課題も幾つか考えられる。当該課題の一つは、潤滑性付与のために使用されるフッ化炭素系処理材がコスト高につくことや、当該処理が施された潤滑性被膜は摺動開始期の初期抵抗がやや大きく、初期摺動の円滑性が不足する点である。
【０００９】
また特許文献２では、シリコーンオイル塗布後の加熱加圧処理によってシリンダ内面に潤滑薄膜を一体形成することで、潤滑膜の剥離が殆ど起らず、注射液へのシリコーンオイルの混入も殆ど起らなくなることを強調している。しかしこの技術によっても、シリコーンオイル由来の潤滑薄膜はあくまでシリンダ内周面に物理的に付着しているだけであり、化学結合により接合一体化したものに比べると理論的に劣ると考えざるを得ない。
【００１０】
本発明は上記の様な従来技術をも考慮し更なる改善を期してなされたものであり、その目的は、フッ化炭素系化合物やシリコーンオイルを用いた従来技術の難点を克服しつつ、それらの潤滑性能を凌駕する低摩擦抵抗の摺動被膜とその製法を提供し、併せて、該摺動被膜を形成することで摺動部の摩擦抵抗を長期的かつ大幅に低減された摺動部材を提供することにある。
【課題を解決するための手段】
【００１１】
上記課題を解決することのできた本発明に係る摺動被膜とは、摺動部を有する部材における該摺動部の表面の少なくとも一部に、（Ｓｉ−Ｏ）結合を含むポリオキシシリル化合物がシロキサン結合を介して前記摺動部の表面に化学結合しているところに特徴を有している。
【００１２】
本発明において上記化学結合は、前記摺動部の表面に存在する活性水素と、ポリオキシシリル化合物の分子内に導入された−Ｓｉ−Ｘ（Ｘは加水分解性基、より具体的には、Ｃｌ，Ｂｒ，Ｉまたは−ＮＣＯ等を表わす）、−Ｓｉ−ＯＲ（Ｒはアルキル基を表わす）または−Ｓｉ−ＯＨとの反応によって形成されたものであることが好ましく、また上記ポリオキシシリル化合物として特に好ましいのは、Ａ−（ＳｉＡ２−Ｏ）−［式中、Ａは同一もしくは異なってＯＨ基、加水分解性基、アルキル基、−ＯＳｉＯＨ基、または−ＯＳｉＯＲ（Ｒはアルキル基を表わす）］を有するものである。これらの中でも特に好ましいのはポリジアルコキシシリル化合物である。
【００１３】
摺動部材の材質は様々であり、例えば金属、ガラス、セラミックスまたはプラスチックを主体とする基材に幅広く適用できる。
【００１４】
更に本発明の製法は、摺動部材の摺動面に上記構成からなる摺動被膜を形成するための有効な方法として位置付けられるものであり、摺動部を有する部材における摺動部の少なくとも一部に、官能基としてＳｉ−Ｘ（Ｘは加水分解性基、具体的には、Ｃｌ，Ｂｒ，ＩまたはＮＣＯを表わす）、Ｓｉ−ＯＲ（Ｒはアルキル基を表わす）またはＳｉ−ＯＨを有するポリオキシシリル化合物を接触させ、前記摺動部の表面に存在する活性水素と前記官能基を反応させることにより、該摺動部の表面にポリオキシシリル化合物を化学結合させるところに特徴を有している。
【００１５】
この方法を実施する際においても、上記ポリオキシシリル化合物として、Ａ−（ＳｉＡ２−Ｏ）−（式中、Ａは同一もしくは異なってＯＨ基、加水分解性基、アルキル基、−ＯＳｉＯＨ基、または−ＯＳｉＯＲ（Ｒはアルキル基を表わす））を有する化合物を使用することが好ましい。
【００１６】
そして、上記摺動被膜が摺動面の少なくとも一部に形成された部材は、当該摺動被膜の有する卓越した潤滑性能と耐久性寿命が遺憾なく発揮され、長期的に優れた摺動特性を持続する低摩擦抵抗性の摺動部材となる。
【発明の効果】
【００１７】
本発明によれば、摺動部を有する部材における摺動部の少なくとも一部において、ポリオキシシリル化合物をシロキサン結合によって表面に化学結合させることで、優れた潤滑性を与えると共に、物理的な表面付着などに比べて卓越した耐久性を有する摺動被膜を得ることができる。しかも、比較的安価なポリオキシシリル化合物を使用することで潤滑性の付与に要するコスト低減を図ると共に、初期摺動の円滑性も確保できる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１８】
本発明の摺動被膜は、上記の如く摺動部を有する部材における摺動部の少なくとも一部において、ポリオキシシリル化合物をシロキサン結合によって表面に化学結合させて潤滑性を与えたもので、潤滑性を示すポリオキシシリル化合物が表面に化学的に結合したものであるから、従来から汎用されている潤滑剤の塗布により潤滑膜を形成して潤滑性を与える技術はもとより、物理的方法で表面に潤滑皮膜を形成する従来タイプの潤滑法に較べても卓越した耐久性を示す。即ち、表面が繰り返し苛酷な摺動・摩擦条件に曝された場合でも潤滑膜は極めて剥離し難く、低い摩擦抵抗を長期的に持続する。
【００１９】
しかも表面に化学結合したポリオキシシリル化合物は、厚さが０．５〜１０ｎｍレベルの厚さの極めて薄い膜として表面に形成することができるので、摺動部材の寸法精度に悪影響を及ぼす恐れもない。
【００２０】
なお本発明に係る上記摺動被膜は、摺動部を有する部材の摺動部に直接化学結合によって形成し得るほか、場合によっては当該部材の摺動面に、密着性の向上、或は部材の材質や表面性状等に起因する様々の影響の抑制などを目的として表面層を形成してから該表面層上に化学結合によって形成してもよく、或は該摺動被膜の更にその上に、撥水性や防錆性の付与、もしくは摺動性の一層の向上等を期して保護層を形成することも可能である。
【００２１】
本発明において、摺動部の表面に化学結合して上記潤滑膜を構成するポリオキシシリル化合物の好ましい例としては、Ａ−（ＳｉＡ２−Ｏ）ｎ−［式中、Ａは同一もしくは異なってＯＨ基、加水分解性基、アルキル基、−ＯＳｉＯＨ基、または−ＯＳｉＯＲ（Ｒはアルキル基を表わす）、ｎは整数を表わす］を有する化合物であり、これらの化合物に、官能基としてＳｉ−Ｘ（Ｘは加水分解性基を表わす）、Ｓｉ−ＯＲ（Ｒはアルキル基を表わす）またはＳｉ−ＯＨを有するポリオキシシリル化合物を接触させて、前記摺動被膜が形成される部材の表面に存在する活性水素と反応せしめ、該摺動部の表面にポリオキシシリル化合物を化学結合させることにより得ることができる。
【００２２】
上記においてアルキル基の炭素数は特に制限されないが、好ましいのは炭素数１〜６程度の低級アルキル基、特に好ましくはメチル基またはエチル基である。そして、上記好適要件に適合するポリオキシシリル化合物の具体例としては、例えばＣＨ３［Ｓｉ（ＣＨ３）２Ｏ］４ＳｉＣｌ３，Ｃｌ［Ｓｉ（ＣＨ３）２Ｏ］３Ｓｉ（ＣＨ３）２Ｃｌ，Ｃｌ［Ｓｉ（ＣＨ３）２Ｏ］２Ｓｉ（ＣＨ３）２Ｃｌ，Ｃｌ［Ｓｉ（ＣＨ３）２Ｏ］Ｓｉ（ＣＨ３）２Ｃｌ，Ｃｌ｛Ｓｉ［ＣＨ（ＣＨ３）２Ｏ］２｝Ｓｉ［ＣＨ（ＣＨ３）２］２Ｃｌ，Ｃ２Ｈ５［Ｓｉ（Ｃ２Ｈ５）２Ｏ］４ＳｉＣｌ３，ＣＨ３［Ｓｉ（ＣＨ３）２Ｏ］４Ｓｉ（ＣＨ３）Ｃｌ２，ＣＨ３［Ｓｉ（ＣＨ３）２Ｏ］４Ｓｉ（ＣＨ３）２Ｃｌ，ＣＨ３［Ｓｉ（ＣＨ３）２Ｏ］４Ｓｉ（ＯＣＨ３）３，ＣＨ３［Ｓｉ（ＣＨ３）２Ｏ］４ＳｉＯＨ，ＣＨ３［Ｓｉ（ＯＳｉＯＨ）２Ｏ］４ＳｉＣｌ３，ＣＨ３［Ｓｉ（ＯＳｉＯＣＨ３）２Ｏ］４ＳｉＣｌ３，ＨＯ［Ｓｉ（ＣＨ３）２Ｏ］４ＳｉＯＨ，（ＯＣＮ）［Ｓｉ（ＣＨ３）２Ｏ］３Ｓｉ（ＣＨ３）２（ＮＣＯ），ＣＨ３［Ｓｉ（ＣＨ３）２Ｏ］３Ｓｉ（ＣＨ３）２（ＮＣＯ）等が例示される。
【００２３】
これらの中でも特に好ましいのは、シラノール基を有するポリジメチルシロキサン、１，７−ジクロロオクタメチルテトラシロキサン、１，５−ジクロロヘキサメチルトリシロキサンなどである。
【００２４】
本発明に用いられる摺動部材の材質としては、金属、ガラス、セラミックス、プラスチック等その種類の如何を問わず適用できる。これらのうち、金属、ガラスおよびセラミックスは表面に酸化物もしくは水酸基を有する酸化膜を有しており、それらの表面に存在する水酸基は、前記ポリオキシシリル化合物中に存在する−Ｓｉ−Ｘ（Ｘは加水分解性基、具体的にはＣｌ，Ｂｒ，ＩまたはＮＣＯ等を表わす）、−Ｓｉ−ＯＲ（Ｒはアルキル基を表わす）または−Ｓｉ−ＯＨとの縮合反応によってポリオキシシリル化合物と容易に反応し、当該オキシシリル化合物が摺動部の表面に化学的に結合する。これら部材の表面に存在している水酸基に、上記ポリオキシシリル化合物が結合することによって摺動部の表面の少なくとも一部に極薄い潤滑被膜が形成される。
【００２５】
例えば、上記−Ｓｉ−Ｘ、より具体的には、Ｘが塩素である−Ｓｉ−Ｃｌ基は、摺動部を有する部材の表面に存在する−ＯＨ基との間で容易に脱塩酸反応し、ポリオキシシリル化合物を摺動部の表面に簡単に化学結合させることができる。
【００２６】
図１，２は、官能基として−Ｓｉ−Ｃｌを有するポリオキシシリル化合物を用いた場合に、摺動部の表面に形成される潤滑被膜の構造を分子レベルで拡大して示す断面説明図であり、表面に水酸基（−ＯＨ）を有する部材Ｂの表面に、潤滑被膜形成材料として−Ｓｉ−Ｃｌを有するポリオキシシリル化合物を接触させると、図１に示す如くＳｉ−Ｃｌと−ＯＨの間で脱塩酸反応が起こり、ポリオキシシリル化合物が潤滑部の表面に化学結合によって結合する。この化学的結合反応が摺動部の表面で進行し、ポリオキシシリル化合物からなる潤滑被膜Ｃが化学結合した状態で強固に密着形成され得ることとなる。
【００２７】
なお、部材表面に結合したポリオキシシリル化合物の中に未反応の例えば−Ｓｉ−Ｃｌ等が残存している場合は、上記化学結合反応の後で水もしくは希アルカリ水などで後処理することで簡単に加水分解し、図２に示す如く最終的には−Ｓｉ−ＯＨとして安定化させることができる。これによって生成するシラノール基は、水酸基の作用で当該潤滑被膜Ｃの親水性向上に寄与し、少なからず湿分の存在する大気雰囲気下等において、安定した初期潤滑作用を発揮する上でも有効に作用する。
【００２８】
また、部材表面に結合したポリオキシシリル化合物の他端部に例えば−Ｓｉ−ＣＨ３基を有している場合は、ポリオキシシリル化合物の主鎖部分と該末端のメチルシリル基の存在が相俟って、優れた初期潤滑性を発揮すると共に、適度の撥水性を示し耐水性や耐錆性などにおいても優れた性能を発揮し得るものとなる。
【００２９】
上記ポリオキシシリル化合物の化学的結合反応は、非水系溶剤中で行なわれる。その理由は、水系溶剤中でこの反応を行なうと、ポリオキシシリル化合物中に存在する上記−Ｓｉ−Ｘ基等が加水分解を起こし、部材表面への化学結合が効率よく進み難くなるからである。
【００３０】
ここで使用される好ましい非水系有機溶剤としては、部材としてプラスチック材を使用する場合は、該プラスチック材を溶解することなくポリオキシシリル化合物を溶解し、且つ分子中に活性水素を有していない有機溶剤であればよい。その好ましい具体例としては、例えば１，１−ジクロロ−１−フルオロエタン、１，１−ジクロロ−２，２，２−トリフルオロエタン等のハロゲン化炭化水素類；ヘキサン、シクロヘキサン、オクタン、ヘキサデカン等の鎖状もしくは脂環式の炭化水素類；ジブチルエーテル、ジベンジルエーテル等のエーテル類；酢酸メチル、酢酸ブチル、酢酸イソプロピル、酢酸アミル等の酢酸エステル類などが挙げられるが、勿論これらに限定されるわけではない。
【００３１】
ところで、本発明に係る摺動部材の材質としてプラスチックを使用する場合、プラスチックの種類によっては、ポリオキシシリル化合物分子中の反応性基と反応する水酸基が表面に存在せず、化学的反応による摺動部表面への導入ができなくなることがある。この様な場合は、プラスチック材の表面を酸化処理することによって親水性を与え水酸基を導入する工程、あるいは更に、酸化処理した表面を非水系溶媒で処理してから例えばクロロシラン系界面活性剤等を化学吸着させ、しかる後に、上記ポリオキシシリル化合物を化学的結合によって導入する方法を採用すればよい。
【００３２】
プラスチック材を酸化処理する方法としては、例えば酸素プラズマ処理、コロナ処理、濃硫酸と重クロム酸塩の混合液で表面処理する方法（クロム混酸液処理）等が例示される。
【００３３】
かくして得られる本発明の摺動被膜は、優れた潤滑作用を有するポリオキシシリル化合物が化学結合により摺動部の表面と一体化して極薄膜状に形成されたものとなり、部材の摺動面自体に潤滑性を与えると共に卓越した耐久寿命を発揮する。従ってこの様な潤滑被膜を、使用時に摺動摩擦を受ける様々の摺動部材、例えば歯車、軸受け、ベアリング、回転軸、クランク、ローター、タービンなど、又はピストン−シリンダを一体とする注入乃至押出し部品などの摺動部に形成すれば、潤滑成分の剥離や脱落などによる取り扱い液（薬液など）への混入を実質的に皆無に抑えつつ、摺動部材の寿命を大幅に延長することができる。
【００３４】
また本発明によって潤滑性を与えるポリオキシシリル化合物は、前掲の特許文献で本出願人が先に提示したフッ化炭素系の結合被膜形成材に比べて相対的に安価であり、低コストで提供できる。しかも本発明で潤滑被膜を構成するポリオキシシリル化合物を摺動部に形成したものは、フッ化炭素系化合物を形成したものに比べて初期潤滑性においても優れた性能を発揮する。
【実施例】
【００３５】
以下、代表例を示す実施例を挙げて本発明をより具体的に説明するが、本発明はもとより下記実施例によって制限を受けるものではなく、前・後記の趣旨に適合し得る範囲で適当に変更を加えて実施することも可能であり、それらはいずれも本発明の技術的範囲に包含される。
【００３６】
実施例１
乾燥したグローブボックス内で、信越化学社製のシリコーン溶剤「ＫＦ９９４」に被膜形成材料ＣＨ３［Ｓｉ（ＣＨ３）２Ｏ］４ＳｉＣｌ３：１−トリクロロノナメチルテトラシロキサンを濃度が１質量％となるように秤量して混合し、被膜形成材溶液８００ｍＬを調製した。この溶液を、同グローブボックス内で密封栓付きの容器に移し替えた。尚、上記調製に使用する試薬瓶や器具類は、調製作業の１時間前にグローブボックス内で十分に乾燥させた。
【００３７】
次に、内容量３ｍＬのガラス（硬質ホウ珪酸ガラス）製の注射筒とピストンをアセトンで十分に洗浄し、表面に付着する油分などを除去してから十分に乾燥した後、清浄な乾燥状態で保管庫に保管した。
【００３８】
先に調製した被膜形成材溶液入りの容器、先に清浄化し乾燥した注射筒およびピストン、８００ｍＬのビーカー、洗浄用溶剤「ＫＦ９９４」（前述）、洗浄用の８００ｍＬビーカー２個、およびそれらの取り扱いに用いるピンセット等をグローブボックス内に入れ、１時間放置してこれらに付着した水分を十分に乾燥除去した。
【００３９】
次に、８００ｍＬビーカーに注射筒とピストンを入れ、これにそれらが十分に浸るだけの被膜形成材溶液を入れた。注射筒およびピストンの表面に気泡が付着していないことを目視で確認してから１時間静置した。
【００４０】
１時間静置した後、洗浄用溶剤「ＫＦ９９４」を別の８００ｍＬビーカーに注ぎ、ピンセットで注射筒およびピストンをつかんで洗浄用ビーカーへ移した。該ビーカーには底に撹拌子を入れ、自動的に撹拌できるようにした。このビーカー内で１５分間洗浄した後、更に別の８００ｍＬビーカーに洗浄用溶剤「ＫＦ９９４」を注ぎ、前と同じ洗浄操作を繰り返した。
【００４１】
２度の洗浄の後、洗浄用ビーカーからピンセットで注射筒とピストンを取り出し、更にグローブボックス内に静置して十分に乾燥し、注射筒およびピストンの表面に液滴が付着していないことを目視で確認した後、グローブボックスから注射筒とピストンを取り出す。取り出した直後に、それらの表面に白濁物が付着乃至生成していないことを目視で確かめた。もし白濁物が付着しているようであれば、これは被膜形成材の物理的吸着による表面付着物であるので、ベンコットで容易に擦り取ることができる。一方、化学結合によって形成された膜は擦り取ったとしても剥がれ落ちることはない。
【００４２】
次に、取り出した注射筒とピストンを流水で十分に洗浄した後、窒素ガンで水気を吹き飛ばし、更に温風乾燥器（１２０℃）に３０分間静置して潤滑被膜の形成を完了した。
【００４３】
実施例２
前記実施例１で被膜形成材として用いたシリコーン溶剤「ＫＦ９９４」に代えて、チッソ社製のシラノールターミネイテッドポリジメチルシロキサン（分子量４００〜７００）を使用し、それ以外は実施例１と同じ手法と条件で、ガラス製注射筒とピストンに潤滑被膜を形成した。
【００４４】
実施例３
プラスチック（ポリオレフィン）製の注射筒とピストンを使用し、これらには、潤滑被膜の形成に先立って前処理を施した。即ち、サムコインターナショナル社製の酸素プラズマ装置を使用し、酸素プラズマ雰囲気下に上記注射筒とピストンを２分間曝した。この処理で、注射筒およびピストンの表面に水酸基が導入される。
【００４５】
本例では、注射筒とピストンの表面における水酸基の露出度合いが少ないものと想定し、基材表面への結合密度を高めるためテトラクロロシランによる表面処理を行った。即ち、ＳｉＣｌ４を非水系溶媒のクロロホルムに１質量％溶解した溶液に３０分間浸漬した後、非水系のクロロホルム系溶媒で洗浄し、更に水で洗浄した。
【００４６】
その後、被膜形成材としてＧＥＬＥＳＴ社製の１，５−ジクロロヘキサメチルトリシロキサン［ＣｌＳｉ（ＣＨ３）２ＯＳｉ（ＣＨ３）２ＯＳｉ（ＣＨ３）２Ｃｌ］を使用した以外は前記実施例１と同様の手法と条件で潤滑被膜の形成を行なった。
【００４７】
［膜剥離実験］
上記実施例１〜３でピストンの表面と注射筒の内面に形成した潤滑被膜の剥離試験を行った。即ち、実施例１〜３で作成した各注射筒とピストンを用いて注射器として組付け、その中に３ｍＬの純水を入れて注射器の先端を密閉しオートクレーブにかけた。オートクレーブの条件は１２０℃、３０分間とした。
【００４８】
なお比較用の注射器として、信越化学社製のシリコーンオイル「ＫＦ９６−３５０」（粘度３５０ｃｐｓ）を注射筒内面とピストン表面に浸漬法で塗布した注射器を使用し、同様に純水を封入してオートクレーブにかけた。この浸漬塗布法では、約１マイクロメートルのシリコーン膜が表面に形成される。
【００４９】
所定温度で所定時間オートクレーブにかけた後、各注射器から内部の液を取り出して純水を蒸発させた後、残留物をフーリエ赤外吸収分光法にかけて吸収スペクトルを観察した。その結果、比較法として行なった浸漬塗布法で塗膜を形成した注射器の内容物からは、１０００〜１１００ｃｍ−１の波数域にブロードな赤外吸収が認められたのに対し、本発明の前記実施例１，２および３で得た注射器の内容物からは、その波数域に吸収は認められなかった。
【００５０】
この波数域はＳｉ−Ｏに由来する吸収領域であり、比較の浸漬塗布法では、注射器内の液体（純水）中にシリコーンオイルの溶け込み又は混入が生じたものと考えられる。一方、本発明で潤滑被膜処理を行った注射器では、内部液体（純水）中への潤滑成分の溶け込みや混入は全く生じていないことが確認された。
【００５１】
［摩擦係数評価実験］
次に摺動性に関する実験を行った。尚、注射器そのものでの定量評価法は確立されていないので、次の方法で摺動性を定量評価した。
【００５２】
すなわち、前掲の実施例１および２で使用したガラス製注射器と同じ材質のガラス板上に、上記と全く同じ手法と条件で潤滑被膜を形成した。また、測定に用いる直径２ｍｍのガラスビーズ（図３参照）の表面にも、上記実施例１，２と同じ手法で潤滑被膜を形成した。
【００５３】
摺動性の評価に用いた装置は図３の模式図に示す通りである。即ち、支持テーブル１上に載置された可動テーブル２の上に評価用の供試ガラス板３を固定する。可動テーブル２は左右に５５ｃｍ幅で水平方向に摺動できる。該供試ガラス板３上に、ガラス支持棒５によって固定されガラスビーズ４を当接させると共に、ガラス支持棒５の上方からガラスビーズ４に荷重６が加えられる仕組みとなっており、この評価実験では２０ｇ重の荷重を負荷する。なお、ガラスビーズ４は回転しない。この装置を用いて摩擦係数を求める。
【００５４】
評価用の供試ガラス板は各実施例について夫々３枚準備し、同じ供試ガラス板について各々３回の計測を行なう。評価試験は全て、クラス１０，０００のクリーンルーム内で行なった。
【００５５】
この評価試験において、実施例１で得た評価用供試ガラス板の動摩擦係数は０．１２〜０．３５、実施例２で得た評価用供試ガラス板の動摩擦係数は０．１９〜０．２４であり、いずれの場合も、２００回の摺動試験後も供試ガラス板に肉眼で観察できるような傷は認められなかった。一方、潤滑被膜処理を行っていないガラス板（ブランク材）と被膜形成していないガラスビーズを組み合わせた場合の測定値は約０．８〜約２程度であり、摺動試験の途中で供試ガラス板表面に傷が入って動摩擦係数を評価できなくなることも、９回中５回あった。これらの摺動試験結果からも明らかな様に、潤滑被膜を形成した実施例のガラス板は優れた摺動性を有していることが分かる。
【００５６】
なお上記実施例では、潤滑被膜の形成用溶媒としてシリコーンオイルを使用したが、用いる溶媒は非水系の溶媒であればよく、非水系の石油系溶剤を用いることもできるし、被膜形成材の溶解性によっては混合溶媒を使用することもある。但し、潤滑被膜が形成される基材としてプラスチックを使用する場合は、非水系だけでなく基材自体の溶解、変質、含浸なども起こさない溶媒を選択すべきである。
【００５７】
また上記実施例では、実験室での取り扱い容易性を考慮してグローブボックスを使用したが、潤滑被膜形成材が変質を起こさない限り、室内全体や機械的な被膜形成装置を乾燥雰囲気に保ち得るものであればよい。
【００５８】
更に上記実施例では、プラスチック製基材の前処理に酸素プラズマを利用したが、この他、コロナ放電処理や紫外線オゾン処理などによって基材表面に水酸基を導入することも可能であり、あるいは、酸化剤含有溶液に曝すことによって表面に水酸基を導入することも可能である。
【００５９】
また上記実施例で採用した手法では、本来摺動に影響を及ぼす注射筒の内面だけでなく注射筒の外周面まで潤滑被膜が形成される。そのため、潤滑被膜形成材の無駄な消費やそれに伴うコスト高も懸念されるが、本発明を実用化する際には、例えば注射筒内面に被膜形成材溶液を注入し、注射筒内面にだけ潤滑被膜形成を行なう手法を採用し、それらの無駄を排除することも勿論有効である。
【００６０】
また上記例では、潤滑被膜を形成するための手法として被膜形成材溶液に浸漬する方法を採用したが、この他被膜形成材を気相状態で反応させたり、あるいは被膜形成材溶液をミスト状態で反応させたりする方法、更には、被膜形成材溶液を不織布などに含ませて潤滑基材面に擦り付けて潤滑被膜を形成する方法、などを採用するも可能である。
【図面の簡単な説明】
【００６１】
【図１】本発明において、基材の摺動部表面における潤滑被膜の形成状況を分子レベルにまで拡大して示す断面模式図である。
【図２】本発明において、摺動部表面に形成された潤滑被膜の表面状態を分子レベルにまで拡大して示す断面模式図である。
【図３】潤滑膜の摩擦係数評価試験装置を示す断面説明図である。
【符号の説明】
【００６２】
Ｂ  部材
Ｃ  潤滑被膜
１  支持テーブル
２  可動テーブル
３  評価用供試ガラス板
４  ガラスビーズ
５  ガラスビーズ支持棒
６  荷重
【図１】
2005097401.tif 000003
【図２】
2005097401.tif 000004
【図３】
2005097401.tif 000005