JP3179220U

JP3179220U - 耐摩耗性シート部材

Info

Publication number: JP3179220U
Application number: JP2012004888U
Authority: JP
Inventors: 由孝吉田; 賢司野村
Original assignee: YOSHIDA S.K.T & CO., LTD.
Current assignee: YOSHIDA S.K.T & CO., LTD.
Priority date: 2012-08-09
Filing date: 2012-08-09
Publication date: 2012-10-18
Anticipated expiration: 2022-08-09

Abstract

【課題】相手部材への傷つき性が低く、初期から耐摩耗性に優れ、その耐摩耗性が持続する耐摩耗性シート部材を提供することを課題としている。
【解決手段】柔軟なシート状基材１と、シート状基材１表面に積層された有機樹脂層２ａと有機樹脂層２ａの硬化前に有機樹脂層２ａの表面に単層付着された略球状無機粒子２ｂとからなる単層粒子樹脂層２と、を有することを特徴とする。
【選択図】図１

Description

本考案は、耐摩耗性に優れるシート部材に関する。詳しくは、物の搬送等に使用する搬送部品に貼り付けて使用する耐摩耗性シート部材に関する。

ローラ等の部品表面の耐摩耗性を向上させる方法として、溶射やメッキ等がある。しかし、溶射では処理できる部材が溶射温度に耐える材料に限られる。また、メッキではメッキ材料との密着性や線膨張係数などによる割れ等から処理できる部材の種類に制限がある。

上記の耐摩耗性処理の問題を解決する耐摩耗性シート部材が開発された（例えば、特許文献１参照。）。これは、シート状基材に高硬度の球状粒子を含む塗料の塗膜を形成したものである。

特開平１１−３０２５７８号公報

上記従来の耐摩耗性シート部材では、塗料中の球状粒子が多くなると塗装ノズルが詰り塗装することが困難になるため球状粒子を多くすることができない。その結果、塗膜中の球状粒子は不均一で隣り合う粒子と粒子の間隔も広い。しかも、搬送する物と当接する最表面は粒子でなく塗膜樹脂である。

したがって、従来の耐摩耗性シート部材は特にランニング初期の耐摩耗性が劣っている。時間が経過すると、最表面の塗膜が削り取られ、搬送される物品は粒子が分散した塗膜樹脂と接することになるが、粒子の密度が低く且つ不均質であるため耐摩耗性が良くない。

物品の搬送に使用する部品に貼り付けてその部品の耐摩耗性を上げる耐摩耗性シート部材として、例えば従来のサンドペーパ等を用いることが考えられる。しかし、サンドペーパは相手部材を研磨加工するものであり、相手部材への傷つき性が高く搬送に使用する部品に貼り付けて使用することは容易でない。

本考案は、上記の問題に鑑みてなされたもので、相手部材への傷つき性が低く、初期から耐摩耗性に優れ、その耐摩耗性が持続する耐摩耗性シート部材を提供することを課題としている。

上記の課題を解決するためになされた本考案の耐摩耗性シート部材は、柔軟なシート状基材と、前記シート状基材表面に積層された有機樹脂層と前記有機樹脂層の硬化前に該有機樹脂層表面に単層付着された略球状無機粒子とからなる単層粒子樹脂層と、を有することを特徴とする。

略球状粒子は有機樹脂層の硬化前に該有機樹脂層表面に単層で付着されるので略球状無機粒子を多くすることができる。その結果、略球状無機粒子は有機樹脂層に均一且つ高密度に分散される。しかも最表面の略球状粒子は有機樹脂に覆われることがない。したがって、搬送される物品が高密度で均一な略球状無機粒子に接するので、耐摩耗性が良好である。また、無機粒子が略球状であるので、搬送される物品を傷つけることが抑制される。柔軟なシート状基材を使用しているので、曲げ追従性が高く搬送に使用する搬送部品に装着し易い。また、略球状無機粒子が接着剤としての有機樹脂層でシート状基材に強固に固定されているので、略球状無機粒子が剥離することが抑制される。

上記の耐摩耗性シート部材において、前記単層粒子樹脂層は、少なくとも１層以上積層された複数層の前記単層粒子樹脂層をもつものとすることができる。

略球状無機粒子が複数層固定されているので、耐摩耗性を長期間維持することができる。積層される層数は５層以下、好ましくは３層以下である。５層以下では耐摩耗性シート部材の柔軟性が良好である。

また、前記シート状基材は厚さが１ｍｍ以下であるとよい。これにより、曲げ追従性が一層高くなる。

また、前記シート状基材の前記有機樹脂層が形成される表面の平均表面粗さ（Ｒａ）は０．２〜２０μｍであるとよい。これにより、シート状基材と有機樹脂層との接着性が向上する。

また、前記シート状基材は樹脂又は金属であるとよい。これにより、曲げ追従性が高く、破れ難くなる。

また、前記略球状無機粒子の硬度が前記シート状基材の硬度より約２倍以上高いとよい。これにより、シート状基材に硬度の低い材料を使用することができ、一層曲げ追従性が向上する。

また、前記シート状基材のハードビッカース硬度（Ｈｖ）が１３０以下であるとよい。曲げ追従性をより一層高くすることができる。また、略球状無機粒子の硬度Ｈｖが２００以上であるので、シート状基材のＨｖが１３０以下であると、基材より略球状無機粒子の硬度を約２倍以上にすることができる。

また、前記略球状無機粒子の平均粒径は１０〜２００μｍであるとよい。前記略球状無機粒子の平均粒径は、好ましくは２０〜１５０μｍ、より好ましくは３０〜６０μｍである。

粒径を１０μｍ以上とする理由は、１０μｍ以上にすると、粒子がシート状基材表面に積層された有機樹脂層に埋もれない割合が増えるからである。粒径を２００μｍ以下とする理由は、２００μｍ以下にすると、有機樹脂層から剥離する割合が減るからである。

また、前記略球状無機粒子はガラス粒子を除くとよい。略球状無機粒子がガラス粒子を含まないので、ガラス粒子の割れ等により搬送される物品を傷つけることが一層抑制される。

略球状粒子は有機樹脂層の硬化前に該有機樹脂層表面に単層付着されるので略球状無機粒子を多くすることができる。その結果、略球状無機粒子は有機樹脂層に均一且つ高密度に分散される。しかも最表面の略球状粒子は有機樹脂に覆われることがない。したがって、耐摩耗性が良好である。また、無機粒子が略球状であるので、搬送される物品を傷つけることが抑制される。柔軟なシート状基材を使用しているので、曲げ追従性が高い。

本考案に係る実施形態の耐摩耗性シート部材の断面模式図である。変形態様の耐摩耗性シート部材の断面模式図である。実施例１の耐摩耗性シート部材の拡大断面写真である。実施例５の耐摩耗性シート部材の拡大断面写真である。比較例６の耐摩耗性シート部材の拡大断面写真である。

本考案の耐摩耗性シート部材は、図１に示すように、シート状基材１と、シート状基材１の表面に積層された有機樹脂層２ａと有機樹脂層２ａの表面に固定された略球状無機粒子２ｂとからなる単層粒子樹脂層２と、を有する。

シート状基材１としては金属材料、高分子材料などが用いられるが、従来のサンドブラスト処理ができなかった厚さが１ｍｍ以下の薄板、特に０．５ｍｍ以下の薄板とすることができる。厚さが１ｍｍ以下の薄板でよいので、曲げ追従性に優れており搬送等に使用する搬送部品に巻き付けることができる。

金属材料としては、曲げ追従性の観点からアルミニウム及びその合金、銅及びその合金、マグネシウム及びその合金、軟鉄等のハードビッカース硬度（Ｈｖ）が１３０以下の低硬度金属材料が好ましい。後述の略球状無機粒子３の多くがＨｖ２００程度であるので、シート状基材１のＨｖが１３０以下であると、略球状無機粒子３の硬度をシート状基材１の硬度の約２倍にすることができる。

シート状基材１が高分子材料の場合、Ｈｖ１３０以下を満たす高分子材料としては、ポリメチルメタクリレート（PMMA）、酢酸セルロース（MS）、ポリカーボネート（PC）、ポリエチレンテレフタレート（PET）、ポリブチレンテレフタレート（PBT）、ポリアミド（PA）、ポリウレタン（PU）、ポリ塩化ビニル（PVC）、ポリ塩化ビニリデン（PVdC）、ポリビニルアルコール（PVA）、ポリスチレン（PS）、スチレン・アクリルニトリル共重合体（AS）、スチレン・ブタジエン・アクリルニトリル共重合体（ABS）、ポリエチレン（PE）、エチレン・酢酸ビニル共重合体（EVA）、ポリプロピレン（PP）、ポリアセタール（POM）、ポリフェニレンサルファイド（PPS）、ポリエーテルエーテルケトン（PEEK）、結晶性ポリマー（LCP）、ポリアリエート（PAR）、ポリサルフォン（PSF）、ポリアミドイミド（PAI）、ポリエーテルイミド（PEI）、ポリイミド（PI）、フェノール（PF）、ユリア（UF）、メラミン（MF）、エポキシ（EP）、フラン（FF）、アルキド、不飽和ポリエステル（UP）、ジアリフタレート（PDAP）、シリコーン等のプラスチック、及び、天然ゴム（NR）、イソプレンゴム（IR）、スチレンゴム（SBR）、ブチルゴム（IIR）、エチレン・プロピレンゴム（EPDM・EPM）、クロロピレンゴム（CR）、クロロスルホン化ポリエチレンゴム（CSM）、エチレン・酢酸ビニルゴム（EVA）、エピクロルヒドリンゴム（CO・ECO）、ニトリルゴム（NBR）、アクリルゴム（ACM・ANM）、ウレタンゴム（U）、多硫化ゴム（T）、シリコーンゴム（Si）、フッ素ゴム（FKM）等のゴム材料が好ましい。

上記材料のシート状基材１に例えばエポキシ樹脂をスプレー塗装して有機樹脂層２ａを形成し、ウエットな有機樹脂層２ａの上に略球状無機粒子を降り掛け付着させ、余分な略球状無機粒子を除去し、乾燥・焼成すると、図１に示すように略球状無機粒子２ｂが単層となるように固定される。

上記工程を繰り返すことにより図２に示すような単層粒子樹脂層２が２_１と２_２の２層からなる非粘着性シート部材が製造される。

有機樹脂層２ａを形成する有機樹脂としては、上記ポリイミド樹脂、エポキシ樹脂の他にフェノール樹脂、メラミン樹脂、ユリア樹脂、ポリビスマレイド・トリアジン樹脂、ポリアミドイミド樹脂等を用いることができる。

有機樹脂層２ａの厚さは１〜２００μｍの範囲、好ましくは５〜３０μｍの範囲である。厚さを１μｍ以上とする理由は、１μｍ以上にすると略球状無機粒子３の固定力が増すからである。厚さを２００μｍ以下とする理由は、厚さを２００μｍ以下にすると、シート状基板１の反りの発生が抑制されるからである。

有機樹脂バインダーとして熱硬化性樹脂が好ましい。有機樹脂バインダーが熱硬化性樹脂の場合、シート状基材１が低耐熱性でも或いは摩擦熱や加温による樹脂の変形と軟化があっても、略球状無機粒子３の離脱や重なり等が抑制される。

有機樹脂バインダーを塗装する前に、シート状基材１を化学処理やサンドブラスト等で粗面化するとよい。粗面化されたシート状基材１の表面粗さ（Ｒａ）は０．２〜２０μｍであるとよい。これにより、有機樹脂層２ａとシート状基材１の結合を強固にすることができる。ここで、表面粗さ（Ｒａ）は、JIS B0601:2001の中心線平均粗さを示す。

略球状無機粒子２ｂの例として、セラミックビーズや無機材料の溶射粒子が挙げられるが、無機材料の溶射粒子が機能的（耐摩耗性・高硬度性）、経済的に好ましい。ガラスビーズは衝撃により割れやすく、摩擦する相手部材を傷つけるため好ましくない。ここで、略球状粒子とは、角張った部位のない球状粒子、非球状粒子或いは球状粒子が複数個連結した繭状粒子、瓢箪状粒子、楕円体状粒子を含むものとする。

溶射無機材料としては、金属（アルミ及びその合金、コバルト合金、銅及びその合金、鉄合金、モリブデン及びその合金、ニッケル及びその合金、チタン、タンタル、タングステン等）、サーメット（クロムカーバイト系、タングステンカーバイト系、チタンカーバイト系）、セラミック（Al₂O₃、SiO₂、TiO₂、Cr₂O₃、MgO、ZrO₂、Y₂O₃の単体及び混合物）等から選ばれたシート状基材１より硬度が高いものを１種類又は複数選択して使用することができる。

本実施形態の耐摩耗性シート部材は、金属やセラミックスなどの搬送部品に使用される。

（実施例１）
PET樹脂の100ｍｍ×50ｍｍ×1ｍｍ（厚さ）をアセトン溶剤で脱脂して乾燥したものを柔軟なシート状基材とした。このシート状基材の上にエポキシ（ナガセケムテック（株）製、AV138）を１０μｍ塗装し、その上に全面に亘って略球状Al₂O₃粒子（日本ユテク（株）製、1275H、硬度：Hv697、粒径：20〜53μｍ）を振り掛けて、付着しない粒子をエアーで払い、ローラで均した。その後、常温で２４時間乾燥した。これを実施例１の耐摩耗性シート部材とする。

実施例１の耐摩耗性シート部材の場合、図３に示すように略球状Al₂O₃粒子はエポキシの表面を介して埋設されること無く、表面に単層となるように個々に分散固定されている。

（実施例２）
ポリカーボネート樹脂の100ｍｍ×50ｍｍ×1ｍｍ（厚さ）をアセトン溶剤で脱脂して乾燥したものをシート状基材とした。このシート状基材の上にエポキシ（ナガセケムテック（株）製、AV138）を１０μｍ塗装し、その上に全面に亘て略球状NiCrBSiFe粒子（日本ユテク（株）製、10680、硬度：Hv213、粒径：45〜150μｍ）を降り掛けて、付着しない粒子をエアーで払い、ローラで均した。その後、常温で２４時間乾燥した。これを実施例２の耐摩耗性シート部材とする。

（実施例３）
ニトリルゴム（NBR）の100ｍｍ×50ｍｍ×1ｍｍ（厚さ）をアセトン溶剤で脱脂して乾燥したものをシート状基材とした。このシート状基材の上にエポキシ・ウレタン（LOAD社製、LORD7701）を２０μｍ塗装し、その上に全面に亘って略球状Al₂O₃粒子（日本ユテク（株）製、1275H 、硬度：Hv697、粒径：20〜53μｍ）を降り掛けて、付着しない粒子をエアーで払い、ローラで均した。その後、常温で２４時間乾燥した。これを実施例３の耐摩耗性シート部材とする。

（実施例４）
SUS304（硬度：Hv150）の100ｍｍ×100ｍｍ×0.1ｍｍ（厚さ）をアセトン溶剤で脱脂して乾燥したものを柔軟なシート状基材とした。このシート状基材の上にポリイミド（宇部興産（株）製、Ｕ−ワニスＡ）を１２μｍ塗装し、その上に全面に亘て略球状NiCrBSiFe粒子（日本ユテク（株）製、10680、硬度：Hv213、粒径：45〜150μｍ）を降り掛けて、付着しない粒子をエアーで払い、ローラで均した。その後、常温で２４時間乾燥した。これを実施例４の耐摩耗性シート部材とする。

（実施例５）
ＪＩＳ規格A5052（アルミニウムの純度：９９．５２％、硬度：Hv55）の100ｍｍ×50ｍｍ×0.3ｍｍ（厚さ）をアセトン溶剤で脱脂して乾燥したものを柔軟なシート状基材とした。このシート状基材の上にポリイミド（宇部興産（株）製、Ｕ−ワニスＡ）を５μｍ塗装し、その上に全面に亘って略球状Al₂O₃粒子（日本ユテク（株）製、1275H 、硬度：Hv697、粒径：20〜53μｍ）を降り掛けて、付着しない粒子をエアーで払い、ローラで均した。その後、８０℃で６０分乾燥後３５０℃×３０分焼成した。このポリイミドを塗装しその上に全面に亘って略球状Al₂O₃粒子を降り掛けて付着しない粒子をエアーで払い、ローラで均し、その後、８０℃で６０分乾燥後３５０℃×３０分焼成する工程を３回繰り返した。これを実施例５の耐摩耗性シート部材とする。

この耐摩耗性シート部材の場合、図４に示すように略球状Al₂O₃粒子が３層に積層されている。

（実施例６）
実施例５の「略球状Al₂O₃粒子（日本ユテク（株）製、1275H 、硬度：Hv697、粒径：20〜53μｍ」を、「略球状NiCrBSiFe粒子（日本ユテク（株）製、10680、硬度：Hv213、粒径：45〜150μｍ」に変更した以外は実施例５と同じである。これを実施例６の耐摩耗性シート部材とする。

（比較例１）
♯１８０サンドペーパ（KOVAX社製、ABRASIVE PAPER ♯180）を比較例１の耐摩耗性シート部材とする。

（比較例２）
実施例５と同じＪＩＳ規格A5052（アルミニウムの純度：９９．５２％、硬度：Hv55）の100ｍｍ×100ｍｍ×0.3ｍｍ（厚さ）に溶射を行い粗面化した。これを比較例２の耐摩耗性シート部材とする。

（比較例３）
実施例５と同じＪＩＳ規格A5052（アルミニウムの純度：９９．５２％、硬度：Hv55）の100ｍｍ×100ｍｍ×0.3ｍｍ（厚さ）をアセトン溶剤で脱脂して乾燥したものをシート状基材とした。このシート状基材の上に実施例５と同じポリイミド（宇部興産（株）製、Ｕ−ワニスＡ）を１２μｍ塗装し、その上に全面に亘って略角状NiAl粒子（日本ユテク（株）製、29029、硬度：Hv150、粒径：35〜130μｍ）を降り掛けて、付着しない粒子をエアーで払い、ローラで均した。その後、実施例５と同じように８０℃で６０分乾燥後３５０℃×３０分焼成した。これを比較例３の耐摩耗性シート部材とする。

（比較例４）
比較例３の「略角状NiAl粒子（日本ユテク（株）製、29029、硬度：Hv150、粒径：35〜130μｍ）」を「SiCパウダー（昭和電工(株)製、A-4、硬度：Hv2150、粒径：５μｍ未満）」に変更した以外は比較例３と同じである。これを比較例４の耐摩耗性シート部材とする。

（比較例５）
比較例３の「略角状NiAl粒子（日本ユテク（株）製、29029、硬度：Hv150、粒径：35〜130μｍ）」を「ZrSiO₄粒子（不二製作所製、不二ジルコンビーズFZS-300、硬度：Hv1250、粒径：300〜425μｍ）に変更した以外は比較例３と同じである。これを比較例５の耐摩耗性シート部材とする。

（比較例６）
これは、実施例１の比較例である。PET樹脂の100ｍｍ×50ｍｍ×1ｍｍ（厚さ）をアセトン溶剤で脱脂して乾燥したものを柔軟なシート状基材とした。このシート状基材の上にエポキシ（ナガセケムテック（株）製、AV138）に略球状Al₂O₃粒子（日本ユテク（株）製、1275H、硬度：Hv697、粒径：20〜53μｍ）を１００部添加してスプレー塗装した。その後、常温で２４時間乾燥した。これを比較例６の耐摩耗性シート部材とする。

この比較例６の耐摩耗性シート部材は、背景技術で述べた従来の耐摩耗性シート部材に相当する。この耐摩耗性シート部材は図５に示すように、塗膜中の球状Al2O3粒子は不均一で隣り合う粒子と粒子の間隔も広い。しかも、搬送する物品と当接する最表面は粒子でなく塗膜樹脂である。

上記実施例１〜６の耐摩耗性シート部材及び比較例１〜６の耐摩耗性シート部材の耐摩耗性及び相手材への傷つき性を次のようにして評価した。

耐摩耗性は、２種類のサンドペーパでの研磨後と研磨前の粗さの変化量で評価した。すなわち、研磨前の中心線平均粗さRaと♯４００及び♯１８０サンドペーパ（KOVAX社製、ABRASIVE PAPER ♯400、♯180）での２０回研磨後の中心線平均粗さRaを、表面粗さ測定器（東京精密機器(株)、表面粗さ形状測定機、HANDY-SURF E-35A）で測定することで評価した。

相手材への傷つき性は、ＪＩＳ規格A5052（アルミニウムの純度：９９．５２％）の100ｍｍ×100ｍｍ×1ｍｍ（厚さ）を１Kgの荷重を掛けて押し付け、２０回擦り付けた後の表面粗さRaを、表面粗さ測定器（東京精密機器(株)、表面粗さ形状測定機、HANDY-SURF E-35A）で測定することで評価した。

上記実施例１〜６の耐摩耗性シート部材及び比較例１〜６の耐摩耗性シート部材の曲げ追従性、基材変形性を次のようにして評価した。すなわち、直径150mmの丸棒に巻き付けるために手で曲げた時の曲がり状態を目視評価した。また、基材に耐摩耗性処理を行った後の基材の変形を目視評価した。

各測定結果、評価結果を表１に示す。

実施例１の耐摩耗性シート部材（図３）、実施例５の耐摩耗性シート部材（図４）及び比較例６の耐摩耗性シート部材（図５）を比較すると、次のことがわかる。すなわち、本考案の耐摩耗性シート部材の場合、略球状無機粒子は有機樹脂層に均一且つ高密度に分散されており、最表面の略球状粒子は有機樹脂に覆われることがないのに対し、従来の耐摩耗性シート部材の場合、塗膜中の略球状粒子は不均一で隣り合う粒子と粒子の間隔も広く、搬送する物品と当接する最表面は粒子でなく塗膜樹脂であることがわかる。

また、表１からわかるように、例えば♯１８０ペーパテストのように、実施例の耐摩耗性シート部材の研磨前後の変化量が０．５μｍ未満であるのに対し、比較例の耐摩耗性シート部材のそれが１〜３μｍ程度である。したがって、実施例の耐摩耗性シート部材は耐摩耗性に優れていることがわかる。そして、その理由は、略球状無機粒子が本考案の耐摩耗性シート部材の場合、表面に露出しており、従来の耐摩耗性シート部材の場合、樹脂で覆われているためであると云うことができる。

また、相手材への傷つき性は、相手材の粗さRaが実施例の耐摩耗性シート部材の場合、０．７前後であるのに対し、比較例の耐摩耗性シート部材の場合、１．４或いは１．８５と約２倍或いは約３倍大きい。したがって、実施例の耐摩耗性シート部材は相手材への傷つき性に優れていることがわかる。

また、実施例の耐摩耗性シート部材は曲げ追従性に優れ、変形しなかった。

１・・・・・・シート状基材
２・・・・・・単層粒子樹脂層
２ａ・・・・有機樹脂層
２ｂ・・・・略球状無機粒子

Claims

柔軟なシート状基材と、
前記シート状基材表面に積層された有機樹脂層と前記有機樹脂層の硬化前に該有機樹脂層表面に単層付着された略球状無機粒子とからなる単層粒子樹脂層と、を有することを特徴とする耐摩耗性シート部材。
前記単層粒子樹脂層は少なくとも１層以上積層された複数層の前記単層粒子樹脂層をもつ請求項１に記載の耐摩耗性シート部材。
前記シート状基材は厚さが１ｍｍ以下である請求項１又は２に記載の耐摩耗性シート部材。
前記シート状基材の前記有機樹脂層が形成される表面の平均表面粗さ（Ｒａ）は０．２〜２０μｍである請求項１〜３のいずれか１項に記載の耐摩耗性シート部材。
前記シート状基材は樹脂又は金属である請求項１〜４の何れか項に記載の耐摩耗性シート部材。
前記略球状無機粒子の硬度が前記シート状基材の硬度より約２倍以上高い請求項１〜５のいずれか1項に記載の耐摩耗性シート部材。
前記シート状基材のハードビッカース硬度（Ｈｖ）が１３０以下である請求項１〜６のいずれか１項に記載の耐摩耗性シート部材。
前記略球状無機粒子の平均粒径は１０〜２００μｍである請求項１〜７のいずれか1項に記載の耐摩耗性シート部材。
前記略球状無機粒子はガラス粒子を除く請求項１〜８のいずれか１項に記載の耐摩耗性シート部材。