JP6310399B2 - 表面処理組成物、表面処理組成物の製造方法、金属物品および金属物品の製造方法 - Google Patents

Description

本発明は、表面処理組成物、表面処理組成物の製造方法、金属物品および金属物品の製造方法に関する。

液晶分子を含む潤滑剤として、たとえば、以下のものがある。

特許文献１には、液晶化合物及び含弗素ポリエーテルを含有する潤滑剤組成物が開示されている。この潤滑剤組成物は、液晶化合物を含弗素ポリエーテル中に分散させたものである。また、特許文献１には、液晶化合物を分散させることで、潤滑性を向上させるとともに、液晶化合物の低摩擦係数と含フッ素ポリエーテルの化学的安定性を同時に向上させることが、記載されている。

特許文献２には、摩擦調整剤を添加した基油と液晶とからなる潤滑油組成物が開示されている。この潤滑油組成物によれば、機械的摩擦部における摩擦特性や耐摩耗性を向上させることができる。

また、潤滑剤を用いて被膜を形成する技術として、たとえば、以下のものがある。

特許文献３には、ポリエチレンワックス等の潤滑剤を用いて有機被膜を形成する技術が開示されている。また、特許文献３には、被膜を、液晶パネルの固定用フレームや背面カバー、記憶媒体のドライブ装置のケースやシャーシに用いるアルミニウムやアルミニウム合金からなる部材に適用できることが記載されている。

特許文献４には、ポリエチレンワックスやポリオレフィン含有ワックス等のワックスを含む滑剤を含み、金属粒子を含まない保護コーティング組成物が開示されている。また、特許文献４には、この保護コーティング組成物により、ボルトやナットなどの金属基材をコーティングすることで、当該金属基材の腐食を防止できることが記載されている。

特許文献５には、三環式の液晶分子を含む潤滑剤を、ディスクなどの磁性層を有する磁気記録媒体表面に塗布する技術が開示されている。

特許第２５００２９６号公報 特開平６−１２８５８２号公報 特許第４２５９７８５号公報 特開２００９−１０８３３４号公報 特開平１１−３９６４６号公報

しかしながら、特許文献１乃至５の従来技術は、いずれも、潤滑性の改善について、なお課題を有していた。

近年では、金属部材の表面処理に用いる潤滑剤として、従来の潤滑剤と比べて、より高度に安定した潤滑性を発揮できるものが求められている。しかしながら、このような高度な潤滑性に対する要求を満たすものは、見いだされていないのが現状である。

さらに、特許文献１乃至５の従来技術は、以下のような課題も有していた。
特許文献１および２に記載の潤滑剤のように、液晶分子が液体である場合、表面処理剤として使用することができないという不都合があった。
特許文献３および４に記載の潤滑剤はワックス粒子を含んでいる。このため、使用時に、ワックス粒子の沈降や固化を防ぐ必要があった。具体的には、ワックス粒子の分散状態を保持するために、潤滑剤を撹拌し続ける必要があった。このため、特許文献３および４に記載の潤滑剤には、潤滑性の問題にくわえ、使用時のハンドリング性という観点において不都合があった。
特許文献５に記載の潤滑剤は、摩擦エネルギーにより相転移して液体になることで初めて潤滑性を発現するものであるため、使用条件や使用環境に一定の制約があった。

本発明は上記事情に鑑みてなされたものであり、高度に潤滑性を発揮するとともに、金属物品に適用した時に防錆効果を発揮する表面処理組成物を提供するものである。

本発明者らは、上記課題を解決するために鋭意研究を重ねた結果、防錆剤とともに、分岐鎖を有する液晶化合物を含む構成を採用することにより、高度に潤滑性を発揮するとともに、金属物品に適用した時に防錆効果を発揮する表面処理組成物を提供できることを見いだした。

すなわち、本発明によれば、金属部材の表面に塗布、乾燥することにより被膜を形成する表面処理組成物であって、
当該表面処理組成物は、
分岐鎖を有する液晶化合物と、
防錆剤と、
を含み、
当該表面処理組成物は、光学的に等方性である非液晶構造の前記被膜を形成し、
前記分岐鎖を有する液晶化合物が、下記式（１）で表される化合物である、表面処理組成物が提供される：
Ｒ^１−Ｙ^１−Ｃ^１−Ａ−Ｃ^２−Ｙ^１−Ｒ^１ （１）
ここで、
Ａは、単結合であり、
Ｃ^１およびＣ^２は、

であり、
Ｒ^１は、炭素数３以上２２以下の分岐鎖アルキル基であり、
Ｙ^１は、−Ｏ−、−Ｃ（＝Ｏ）−Ｏ−、−Ｏ−Ｃ（＝Ｏ）−、−Ｃ（＝Ｏ）−ＮＨ−、または−ＮＨ−Ｃ（＝Ｏ）−のいずれか一種である。

さらに、本発明によれば、上記表面処理組成物を製造するための製造方法であって、
分岐鎖を有する液晶化合物に、防錆剤を混合する工程を有する表面処理組成物の製造方法が提供される。

さらに、本発明によれば、金属部材と、
前記金属部材の表面上に設けられた、上記表面処理組成物からなる被膜と、
を有し、
前記被膜は、上記表面処理組成物の乾燥膜である金属物品が提供される。

さらに、本発明によれば、金属部材表面に、上記表面処理組成物を塗布する工程と、
前記表面処理組成物を乾燥させて被膜を形成する工程と、
を含む金属物品の製造方法が提供される。

本発明によれば、高度に潤滑性を発揮するとともに、金属物品に適用した時に防錆効果を発揮する表面処理組成物を提供することができる。

以下、本実施形態に係る表面処理組成物および金属物品について説明する。

（表面処理組成物）
本実施形態に係る表面処理組成物は、分岐鎖を有する液晶化合物と、防錆剤と、を含む。この表面処理組成物は、金属部材の表面に塗布、乾燥することにより被膜を形成することができる。なお、本実施形態に係る表面処理組成物によって、固相の被膜を形成できることについては、後述にて説明する。

また、本実施形態に係る表面処理組成物は、上述の通り固相の被膜を形成することができる。このため、上記被膜がその表面に形成された金属物品は、使用箇所や使用条件によらず、安定的に、かつ高度に潤滑性を発揮することができる。また、分岐鎖を有する液晶化合物を用いているため、潤滑性をより一層優れたものとすることができる。また、本実施形態に係る表面処理組成物は、潤滑性および防錆性能のバランスに優れた被膜を形成することができる。また、本実施形態に係る表面処理組成物は、潤滑性および防錆性能だけでなく、密着性にも優れた被膜を形成することができる。

（液晶化合物）
まず、本実施形態に係る表面処理組成物に含まれる液晶化合物について説明する。
一般的に、液晶化合物とは、固体・液体・気体の化合物とは異なり、結晶と液体の両方の性質を示す中間の状態を経て液体になる化合物を指す。具体的には、液晶状態にある化合物は、粘性を有する濁った液体であり、光学的に異方性である。

また、液晶化合物の分子構造は、２つ以上の環構造で構成される部位（以下、「コア部」ともいう。）と、当該コア部の両端に側鎖として結合した炭化水素基や極性基を含む。この液晶化合物の分子構造において、コア部は、異方性や屈折率等の、当該液晶化合物が有する各種特性に関与しているものと考えられている。一方、液晶化合物の分子構造において、側鎖は、当該液晶化合物の結晶性に関与している。以下、本実施形態に係る表面処理組成物に含まれる液晶化合物について、２つ以上の環構造で構成されているコア部分と、コア部分の両端に結合した炭化水素基や極性基とを有する化合物を、液晶特性を示さない化合物も含めて説明する。

この液晶化合物は、分岐鎖を有しているため、理由は明らかではないが、後述する溶剤に対して溶解しやすい。

また、本実施形態によれば、分岐鎖を有する液晶化合物を用いることによって、表面処理組成物により形成された被膜の潤滑性や防錆性能を向上させることができる。

また、本実施形態に係る表面処理組成物に含まれる液晶化合物としては、たとえば、下記式（１）で表される化合物が挙げられる。
Ｒ^１−Ｙ^１−Ｃ^１−Ａ−Ｃ^２−Ｙ^１−Ｒ^１ （１）
ここで、
Ａは、単結合、−Ｃ（＝Ｏ）−Ｏ−、−Ｎ＝Ｎ−、−Ｃ（＝Ｏ）−、−ＣＨ＝ＣＨ−、−Ｃ≡Ｃ−、−Ｏ−、−Ｏ−、または−ＣＨ_２−、のいずれか一種であり、
Ｃ^１およびＣ^２は、各々独立して、

（ただし、２つの結合手のうちいずれがＡと結合していてもよい）
であり、
Ｒ^１は、分岐鎖アルキル基であり、
Ｙ^１は、−Ｏ−、−Ｃ（＝Ｏ）−Ｏ−、−Ｏ−Ｃ（＝Ｏ）−、−Ｃ（＝Ｏ）−ＮＨ−、または−ＮＨ−Ｃ（＝Ｏ）−のいずれか一種である。

上記式（１）で表される液晶化合物において、Ｙ^１は、−Ｏ−または−Ｃ（＝Ｏ）−Ｏ−のいずれかであることが好ましい。

上記式（１）で表される液晶化合物において、Ｒ^１は、炭素数３以上２２以下の分岐鎖アルキル基であることが好ましく、炭素数５以上１８以下の分岐鎖アルキル基であるとさらに好ましい。こうすることで、本実施形態に係る表面処理組成物を用いて固相の被膜を形成した場合、より一層高度に潤滑性を有するとともに、防錆効果を有する固相の被膜を形成することが可能となる。またＲ^１は、分岐鎖を１つ以上有していることが好ましい。

また、液晶化合物は、特に限定されないが、たとえば、以下の一般式（Ａ１）で表される４，４'−ジ−２−エチルヘキシロキシ−１，１'−ビフェニル、以下の一般式（Ａ２）で表される４，４'−ジ−３−エチルヘキシロキシ−１，１'−ビフェニル、以下の一般式（Ａ３）で表される４，４'−ジ−２−メチルヘプチロキシ−１，１'−ビフェニル、以下の一般式（Ａ４）で表される４，４'−ジ−３−メチルヘプチロキシ−１，１'−ビフェニル、以下の一般式（Ａ５）で表される４，４'−ジ−４−メチルヘプチロキシ−１，１'−ビフェニル、以下の一般式（Ａ６）で表される４，４'−ジ−５−メチルヘプチロキシ−１，１'−ビフェニル、以下の一般式（Ａ７）で表される４，４'−ジ−２−エチルオクチロキシ−１，１'−ビフェニル、以下の一般式（Ａ８）で表される４，４'−ジ−３−エチルオクチロキシ−１，１'−ビフェニル、以下の一般式（Ａ９）で表される４，４'−ジ−３−ノルマルプロピルヘプチロキシ−１，１'−ビフェニル、以下の一般式（Ａ１０）で表される４，４'−ジ−３−ノルマルプロピルノニロキシ−１，１'−ビフェニル、以下の一般式（Ａ１１）で表される４，４'−ジ−３−エチル−６−メチルノニロキシ−１，１'−ビフェニル、以下の一般式（Ａ１２）で表される４，４'−ジ−２−メチルヘキサデシロキシ−１，１'−ビフェニルからなる群より選択される少なくとも１種の化合物であることが好ましい。こうすることで、本実施形態に係る表面処理組成物を用いて、より一層高度に潤滑性を発揮するとともに、防錆効果を有する固相の被膜を形成することが可能となる。

また、分岐鎖を有する液晶化合物は、防錆剤の総量に対し、０．０１重量％以上３０．０重量％以下含まれていると好ましく、０．１重量％以上１５．０重量％以下含まれているとさらに好ましい。こうすることで、本実施形態に係る表面処理組成物を用いて、より一層高度に潤滑性を発揮するとともに、防錆効果を有する固相の被膜を形成することが可能となる。

＜防錆剤＞
本発明の表面処理組成物に用いられる防錆剤としては、特に限定されないが、たとえば、アルコキシシランオリゴマーを用ることが好ましい。これにより、上記分岐鎖を有する液晶化合物との相互作用によって、より一層優れた潤滑性を、形成した固相の被膜に付与することができる。また、防錆剤は、被覆形成機能を有していてもよい。すなわち、防錆効果を有する被覆形成剤としてもよい。この被覆形成剤としては、たとえば、アルコキシシランオリゴマーが挙げられる。

上記アルコキシシランオリゴマーは、塩酸などの酸触媒を用いて合成した場合、線状の分子に縮重合させることができ、塩基性触媒を用いて合成した場合、塊状のゲルとなる。このアルコキシシランオリゴマーの重量平均分子量は、被膜の防錆性能、亀裂の発生を抑制する性能、および防錆剤の保存性という観点において、ある程度大きい方がよい。具体的には、本実施形態に係るアルコキシシランオリゴマーの重量平均分子量は、１０００以上１００００以下であることが好ましく、２０００以上５０００以下であるとさらに好ましい。こうすることで、造膜性と防錆性能に優れた固相の被膜を形成することができる。

また、防錆剤として、アルコキシシランオリゴマーを含む材料を用いた場合、より一層優れた防錆性能を有する被膜を形成することができる。さらに、アルコキシシランオリゴマーとして、オリゴマー分子中の一部のケイ素がチタンで置換されたものを用いた場合、金属部材表面への被膜の密着性を向上させることができる。これにより、たとえ、被膜に亀裂が生じたとしても、金属部材から被膜が剥離してしまうことを防ぐことができる。

なお、ケイ素の一部をチタンで置換したアルコキシシランオリゴマーは、アルコキシシラン原料とチタンアルコキシドとを含むアルコール溶液に、少量の塩酸などの酸触媒と水を加えて加水分解し、縮重合することにより合成できる。しかし、活性の大きいチタンアルコキシドが急速に加水分解すると沈殿が生成するので、チタンアルコキシドをアルコール溶媒中でアルコキシシラン原料と混合して縮重合させる前に、チタンアルコキシドのアルコキシ基の４０〜６０％をキレート剤でブロック又は置換し、チタンアルコキシドの反応活性を小さくしておくのが好ましい。

また、本実施形態に係る表面処理組成物において、実用レベルの防錆性能が得られる厚さの被膜を金属部材の表面に形成するためには、チタン成分を含むアルコキシシランオリゴマーのアルコール溶液中におけるケイ素とチタンとの合計量が、ケイ素とチタンとをそれぞれＳｉＯ_２とＴｉＯ_２に換算したときに５〜２０重量％であることが好ましく、７〜１５重量％であることがさらに好ましい。

また、有機基が直接ケイ素と結合しているアルキルアルコキシシランモノマーは、アルコキシシランオリゴマー中に導入した場合、有機基が一部のケイ素に結合した状態のアルコキシシランオリゴマーとなる。このケイ素と結合した有機基の存在により、金属部材表面に形成した被膜を軟らかくすることができ、かつ被膜に亀裂が発生するのを抑制する効果が得られる。上記アルキルアルコキシシランモノマーとしては、特に限定されないが、たとえば、防錆性能を劣化させる傾向の小さいメチルトリメトキシシラン、メチルトリエトキシシラン、エチルトリメトキシシラン、ビニルトリメトキシシラン、ビニルトリエトキシシラン及びγ‐メタクリロキシプロピルトリメトキシシランからなる群より選ばれる少なくとも１種が挙げられる。これらの中でも、ビニルトリメトキシシランを用いることが好ましい。こうすることで、被膜に亀裂が発生することを抑制できるとともに、実際の使用時における防錆性能を良好なものとすることができる。

本実施形態に係る表面処理組成物は、溶剤を含むことが好ましい。溶剤を含む場合、分岐鎖を有する液晶化合物は、当該溶剤中に溶解または均一に分散する。こうすることで、上記発明が解決しようとする課題の項で述べたワックスを含む潤滑剤のように、常に撹拌し続ける必要はなくなる。また、溶剤中に液晶化合物を溶解または均一に分散させておくことで、分岐鎖を有する液晶化合物と防錆剤とを簡便な手段で均一に混合することができる。このため、分岐鎖を有する液晶化合物と防錆剤との相互作用を発現しやすくなり、より一層高度に潤滑性を発揮するとともに、防錆効果を有する固相の被膜を形成することが可能となる。なお、本実施形態に係る液晶化合物は、分岐鎖を有しているため、溶剤に溶解しやすい。このため、本実施形態に係る液晶化合物は、溶剤に均一に分散させたとしても、特許文献３および４に記載のワックスのように、溶剤中に沈降して固化することはない。

溶剤は、アルコールを含むことが好ましい。こうすることによって、当該溶剤に対する液晶化合物の溶解性を向上させることができる。

アルコールとしては、特に限定されないが、例えば、イソプロピルアルコール、ｎ−プロピルアルコール、ｎ−ブタノール、プロピレングリコールモノメチルエーテル、エチレングリコール−ｔ−ブトキシド、エチルアルコールおよびグリコールエーテルが挙げられる。これらの中でも、イソプロピルアルコール、プロピレングリコールモノメチルエーテル、エチレングリコール−ｔ−ブトキシド、ｎ−プロピルアルコールおよびｎ−ブタノールが好ましく、イソプロピルアルコールがさらに好ましい。これらのアルコールを含むことで、溶剤に対する液晶化合物の溶解性をより一層向上させることができる。

また、本実施形態に係る表面処理組成物によれば、光学的に等方性である非液晶構造の被膜を形成することができる。この理由は、後述にて説明する。

（表面処理組成物の製造方法）
本実施形態に係る表面処理組成物の製造方法は、分岐鎖を有する液晶化合物に、防錆剤を混合する工程を含む。本実施形態に係る表面処理組成物は、上記で説明したように分岐鎖を有する液晶化合物と防錆剤との相互作用を発現するものである。また、本実施形態に係る表面処理組成物の製造方法によれば、分岐鎖を有する液晶化合物に防錆剤を混合する際、溶剤を混合するとともに、溶剤に対し、液晶化合物を溶解または分散させることが好ましい。

（金属物品）
本実施形態に係る金属物品は、金属部材と、上記表面処理組成物によって金属部材の表面に形成された被膜と、を有する。そして、この被膜は、表面処理組成物を乾燥してなるものである。こうすることで、防錆性能を有するともに、潤滑性に優れた金属物品を得ることができる。

分岐鎖を有する液晶化合物と防錆剤とを含む表面処理組成物を、金属部材の表面に塗布、乾燥することにより固相の被膜を形成することができる。この理由は、本実施形態に係る表面処理組成物は、液晶化合物を含んでいたとしても、乾燥後、全てが固相になるためと考えられる。具体的には、本実施形態に係る表面処理組成物は、乾燥により、金属部材に対する密着性が失われることなく、適度に柔らかい被膜を形成する。また、本実施形態によれば、液晶化合物として分岐鎖を有するものを用いているため、防錆剤としての性能を維持したまま、良好な潤滑性を付与することができる。

また、本実施形態に係る金属物品が潤滑性に優れたものとなる理由は、必ずしも明らかではないが、分子構造中における側鎖として、分岐鎖を有する液晶化合物を用いて被膜を形成した場合、被膜中に存在する分岐鎖が凝集することで被膜を含む金属物品の摩擦係数が下がるためと考えられる。

また、本実施形態に係る表面処理組成物を用いて形成された被膜は、光学的に等方性である非液晶構造を形成していることが好ましい。従来の技術水準によれば、光学的に異方性の被膜を形成することがよいとされてきた。しかしながら、本実施形態によれば、光学的に等方性である非液晶構造の被膜を形成することで、より一層高度に潤滑性を発揮できることが明らかとなった。さらに、本実施形態によれば、液晶化合物の分子構造中に分岐鎖が存在するため、液晶分子間の配向性が失われ、異方性を持つことができないものと考えられる。被膜が光学的に等方性である非液晶構造を形成する理由は、必ずしも明らかではないが、分岐鎖を有した液晶化合物を用いているため、被膜中の分子の配向が妨げられて、異方的にはならないものと考えられる。

なお、本実施形態に係る表面処理組成物を金属部材に塗布、乾燥した場合、光学的に等方性である非液晶構造を形成することは、以下の方法で確認することができる。表面処理組成物を乾燥して得られたものを偏光板に挟み、偏光板の面方向から光を当てることにより確認することができる。表面処理組成物を乾燥して得られたものが非液晶構造となる場合、光は透過しない。一方、光学的に異方性な液晶構造を形成する場合、光は透過する。

また、本実施形態に係る表面処理組成物を用いて形成する被膜の厚さは、０．１μｍ以上３．０μｍ以下であると好ましく、０．５μｍ以上２．０μｍ以下であるとさらに好ましい。こうすることで、顧客が要求する潤滑性を金属物品に対して十分に付与することができるとともに、金属物品の表面に塗布する表面処理組成物の量を抑制することができ、一度で複数の機能を付与できるので、費用という観点においても好ましい。さらに、被膜の厚さを上記範囲とした場合、実用性のある防錆性能を発揮できるとともに、亀裂や剥離の生じにくい被膜を形成することができる。

また、本実施形態に係る金属物品の総合摩擦係数は、０．０３０以上０．５００以下であると好ましく、０．０５０以上０．３００以下であるとさらに好ましい。こうすることで、より一層潤滑性に優れた金属物品を得ることができる。なお、本実施形態に係る総合摩擦係数は、当該金属物品を試験品として、ＪＩＳ Ｂ１０８４に準じて測定、算出したものである。

また、金属部材の表面は、亜鉛、亜鉛合金、鉄、ステンレス、アルミニウムおよび真鍮のいずれか１種の材料により形成されていることが好ましい。

また、本実施形態に係る金属部材としては、特に限定されないが、たとえば、ボルトまたはねじが挙げられる。ボルトやねじのように寸法が小さい金属部材を用いる場合、当該金属部材の表面に表面処理組成物を塗布しやすいという利点がある。

また、本実施形態に係る金属物品は、金属めっきされてなる金属めっき品または金属フレーク塗装されている金属塗装品であると好ましい。また、当該金属めっき品は、亜鉛あるいは亜鉛合金によりめっきされたもの、当該金属塗装品は、亜鉛アルミ複合塗料で塗装されたものであることがよい。こうすることで、形成した被膜が剥離することや、被膜に亀裂が生じることを防ぐことができる。

（金属物品の製造方法）
本実施形態に係る金属物品の製造方法は、金属部材表面に、上記表面処理組成物を塗布する工程と、表面処理組成物を乾燥させて被膜を形成する工程と、を含むものである。

また、本実施形態に係る被膜を形成する工程において、表面処理組成物を乾燥させる温度は、２５℃以上２００℃以下であることが好ましく、８０℃以上１２０℃以下であるとさらに好ましい。こうすることで、表面処理組成物中に含まれる液晶化合物の配向性を制御することができる。

以下に、金属部材表面に被膜を形成する具体的な方法について説明する。ただし、本実施形態に係る被膜形成方法は、これに限定されるものではない。
たとえば、ボルトおよびねじのように、寸法が小さい金属部材を用いる場合、ディップアンドスピン法を用いることが好ましい。なお、この方法を用いる場合、亜鉛めっきされた金属部材および亜鉛アルミ複合塗料を塗布した金属部材であると、より一層潤滑性に優れた被膜を形成することができる。

ここで、ディップアンドスピン法とは、表面処理組成物を含む溶液に対し、金属部材を浸漬して取り出した後、得られた金属部材を遠心分離器を用いて振り回すことで、金属部材表面に付着した余分な表面処理組成物を振り落とす方法である。このようにして、金属部材に対し、表面処理組成物を塗布した後、加熱乾燥することで、固相の被膜を形成することができる。

本実施形態に係る表面処理組成物を塗布する方法としては、金属部材の寸法や形状に応じた適切な方法を用いることがよい。上記ディップアンドスピン法の他に、例えば、ロールコーターを用いる方法、ディップドレイン法、ロールや刷毛で余分な表面処理組成物を除去する方法、等が挙げられる。

以上、本発明の実施形態について述べたが、これらは本発明の例示であり、上記以外の様々な構成を採用することもできる。
以下、参考形態の例を付記する。
１．金属部材の表面に塗布、乾燥することにより被膜を形成する表面処理組成物であって、
当該表面処理組成物は、
分岐鎖を有する液晶化合物と、
防錆剤と、
を含む表面処理組成物。
２．溶剤をさらに含み、前記液晶化合物が前記溶剤中に溶解している１．に記載の表面処理組成物。
３．溶剤をさらに含み、前記液晶化合物が前記溶剤中に均一に分散している１．に記載の表面処理組成物。
４．前記溶剤が、アルコールを含む２．または３．に記載の表面処理組成物。
５．前記アルコールが、イソプロピルアルコール、プロピレングリコールモノメチルエーテル、エチレングリコール−ｔ−ブトキシド、ｎ−プロピルアルコールおよびｎ−ブタノールからなる群より選択される少なくとも１種の成分を含む４．に記載の表面処理組成物。
６．当該表面処理組成物は、光学的に等方性である非液晶構造の前記被膜を形成する１．乃至５．のいずれかに記載の表面処理組成物。
７．前記分岐鎖を有する液晶化合物が、下記式（１）で表される化合物である１．乃至６．のいずれかに記載の表面処理組成物；
Ｒ ^１ −Ｙ ^１ −Ｃ ^１ −Ａ−Ｃ ^２ −Ｙ ^１ −Ｒ ^１ （１）
ここで、
Ａは、単結合、−Ｃ（＝Ｏ）−Ｏ−、−Ｎ＝Ｎ−、−Ｃ（＝Ｏ）−、−ＣＨ＝ＣＨ−、−Ｃ≡Ｃ−、−Ｏ−、−Ｏ−、または−ＣＨ _２ −、のいずれか一種であり、
Ｃ ^１ およびＣ ^２ は、各々独立して、

（ただし、２つの結合手のうちいずれがＡと結合していてもよい）
であり、
Ｒ ^１ は、分岐鎖アルキル基であり、
Ｙ ^１ は、−Ｏ−、−Ｃ（＝Ｏ）−Ｏ−、−Ｏ−Ｃ（＝Ｏ）−、−Ｃ（＝Ｏ）−ＮＨ−、または−ＮＨ−Ｃ（＝Ｏ）−のいずれか一種である。
８．上記式（１）で表される前記液晶化合物において、Ｙ ^１ が、−Ｏ−または−Ｃ（＝Ｏ）−Ｏ−のいずれかである７．に記載の表面処理組成物。
９．上記式（１）で表される前記液晶化合物において、Ｒ ^１ が、炭素数３以上２２以下の分岐鎖アルキル基である７．または８．に記載の表面処理組成物。
１０．前記液晶化合物が、下記一般式（Ａ１）で表される４，４'−ジ−２−エチルヘキシロキシ−１，１'−ビフェニル、下記一般式（Ａ２）で表される４，４'−ジ−３−エチルヘキシロキシ−１，１'−ビフェニル、下記一般式（Ａ３）で表される４，４'−ジ−２−メチルヘプチロキシ−１，１'−ビフェニル、下記一般式（Ａ４）で表される４，４'−ジ−３−メチルヘプチロキシ−１，１'−ビフェニル、下記一般式（Ａ５）で表される４，４'−ジ−４−メチルヘプチロキシ−１，１'−ビフェニル、下記一般式（Ａ６）で表される４，４'−ジ−５−メチルヘプチロキシ−１，１'−ビフェニル、以下の一般式（Ａ７）で表される４，４'−ジ−２−エチルオクチロキシ−１，１'−ビフェニル、以下の一般式（Ａ８）で表される４，４'−ジ−３−エチルオクチロキシ−１，１'−ビフェニル、以下の一般式（Ａ９）で表される４，４'−ジ−３−ノルマルプロピルヘプチロキシ−１，１'−ビフェニル、以下の一般式（Ａ１０）で表される４，４'−ジ−３−ノルマルプロピルノニロキシ−１，１'−ビフェニル、以下の一般式（Ａ１１）で表される４，４'−ジ−３−エチル−６−メチルノニロキシ−１，１'−ビフェニル、以下の一般式（Ａ１２）で表される４，４'−ジ−２−メチルヘキサデシロキシ−１，１'−ビフェニルからなる群より選択される少なくとも１種の化合物からなる１．乃至９．のいずれかに記載の表面処理組成物。

１１．前記防錆剤が、アルコキシシランオリゴマーを含む材料によって形成されている１．乃至１０．のいずれかに記載の表面処理組成物。
１２．前記防錆剤の総量に対し、前記液晶化合物が、０．０１重量％以上３０．０重量％以下含まれている１．乃至１１．のいずれかに記載の表面処理組成物。
１３．１．乃至１２．のいずれかに記載の表面処理組成物を製造するための製造方法であって、
分岐鎖を有する液晶化合物に、防錆剤を混合する工程を有する表面処理組成物の製造方法。
１４．前記混合する工程において、溶剤を混合するとともに、前記溶剤に対し、前記液晶化合物を溶解または分散させる工程をさらに含む１３．に記載の表面処理組成物の製造方法。
１５．金属部材と、１．乃至１２．のいずれかに記載の表面処理組成物によって形成された被膜と、を有し、
前記被膜は、前記金属部材の表面に形成され、前記表面処理組成物を乾燥してなるものである金属物品。
１６．前記被膜は、光学的に等方性である非液晶構造を形成している１５．に記載の金属物品。
１７．前記被膜の厚さは、０．１μｍ以上３．０μｍ以下である１５．または１６．に記載の金属物品。
１８．当該金属物品を試験品として、ＪＩＳ Ｂ１０８４に準じて測定、算出した総合摩擦係数が、０．０３０以上０．５００以下である１５．乃至１７．のいずれかに記載の金属物品。
１９．前記金属部材の表面が、亜鉛、亜鉛合金、鉄、ステンレス、アルミニウムおよび真鍮のいずれか１種の材料により形成されている１５．乃至１８．のいずれかに記載の金属物品。
２０．前記金属部材が、ボルトまたはねじである、１５．乃至１９．のいずれかに記載の金属物品。
２１．金属部材表面に、１．乃至１２．のいずれかに記載の表面処理組成物を塗布する工程と、
前記表面処理組成物を乾燥させて被膜を形成する工程と、
を含む金属物品の製造方法。
２２．前記被膜を形成する工程において、２５℃以上２００℃以下の温度で前記表面処理組成物を乾燥させる２１．に記載の金属物品の製造方法。
２３．前記被膜を形成する工程において、０．１μｍ以上３．０μｍ以下の厚さの前記被膜を形成する２１．または２２．に記載の金属物品の製造方法。

以下、本発明を実施例および比較例により説明するが、本発明はこれらに限定されるものではない。

（実施例１）
（防錆剤の作製）
防錆剤は、以下のように製造した。
エチルシリケート４０（多摩化学工業社製、テトラエトキシシランを縮重合した５量体のオリゴマーであり、ケイ素をＳｉＯ_２換算量で約４０重量％含む。）のイソプロピルアルコール（以下、「ＩＰＡ」という。）溶液に、ビニルトリメトキシシラン（東レ 'ダウコーニング社製、ＳＨ-６３００）をアルコキシシラン原料全体の２モル％となるように配合し、撹拌する。そして、この溶液を、４０℃で１２時間保存することにより、縮重合させる。このようにして、ケイ素をＳｉＯ_２換算した含有量が、２０．２重量％となったアルコキシシランオリゴマーのＩＰＡ溶液を得た。

次に、得られたアルコキシシランオリゴマーのＩＰＡ溶液５２．８重量部に対し、ポリビニルブチラールを１０重量％含むプロピレングリコール（以下、「ＰＧＭＥ」という。）溶液を３重量部、ホウ酸を１．２重量％含むＩＰＡ溶液を５重量部、ＩＰＡを２３．８重量部、アルキル基がイソプロポキシドであるチタンオクチレングリコールキレート化合物（日本曹達社製、ＴＯＧ）を５．４重量部、ＰＧＭＥを１０重量部およびエチレングリコール−ｔ−ブトキシドを１５重量部混合して、防錆剤を得た。

（液晶化合物の作製）
４，４'−ジ−２−エチルヘキシロキシ−１，１'−ビフェニルの作製
４，４'−ビフェノール９．３ｇ（０．０５０ｍｏｌ）、炭酸カリウム２３．０ｇ、およびＤＭＦ６０ｍｌを混合した。この混合物に１−ブロモ−２−エチルヘキサン３０．４ｇ（０．１５７ｍｏｌ）を加え、７０℃で７２時間撹拌した。この反応溶液を減圧留去し、ＤＭＦと未反応の１−ブロモ−２−エチルヘキサンを取り除いた。その後、得られた溶液に対し、水とジエチルエーテルを加え、分液洗浄した。次に、得られたエーテル層を、無水硫酸ナトリウムを用いて一晩乾燥した。乾燥後、無水硫酸ナトリウムを吸引濾過により除去し、濾液をエバポレートしてオイルを得た。このオイルを真空蒸留し、１−ブロモ−２−エチルヘキサンを取り除き分岐鎖を有する液晶化合物を得た。

（表面処理組成物の作製）
次に、得られた液晶化合物と防錆剤とを混合した。具体的には、合成した液晶化合物１．５重量部に対し、防錆剤４８．５重量部を混合し、マグネチックスターラーで１５分間撹拌することで、液晶化合物を防錆剤に均一に分散させて溶解させた。こうすることによって、分岐鎖を有する液晶化合物と防錆剤を含む表面処理組成物を得た。

（金属物品の作製）
得られた表面処理組成物を、亜鉛めっきしたＭ８Ｌ５５半ねじフランジ付きボルトに対し、ディップアンドスピン法により塗布した。具体的には、乾いた白あげの活性化処理をしていないＭ８Ｌ５５半ねじフランジ付きボルトを、表面処理組成物の溶液中に浸漬した。なお、塗布した表面処理組成物の量は、０．５μｍ以上２．０μｍ以下の厚さの乾燥被膜を形成する量とした。次に、取り出したＭ８Ｌ５５半ねじフランジ付きボルトを、遠心分離器に取り付けたステンレス製の籠に移し、回転半径約１５ｃｍ、回転数約７００ｒｐｍという条件で１秒間遠心分離処理を行った。その後、Ｍ８Ｌ５５半ねじフランジ付きボルトを乾燥器に入れ、１００℃で３０分間保持することで、乾燥被膜を表面に形成した金属物品を得た。なお、形成した乾燥被膜は、金属物品の表面全域を被覆していた。

（評価方法）
総合摩擦係数：乾燥被膜を表面に形成した金属物品５本を、ねじ締め付け試験機（岩田製作所社製、卓上型ねじ締め付け試験機）を用い、ＪＩＳ Ｂ１０８４に準じて測定、算出した。本実施例では、５本の金属物品について算出された値の平均値を総合摩擦係数の値として求めた。

膜の液晶構造判定：表面処理組成物をプラスチック製フィルムに塗布し、乾燥させて膜を作製した。この膜を単離し、２枚の相互に偏光方向を直交させた偏光板に挟み、偏光板の面方向から光を当てた。光は、蛍光灯を用いた。そして、光を透過しているか否かを目視で確認し、光を透過しない場合は、非液晶構造を形成しているものとして、また、光を透過した場合は、液晶構造を形成しているものとして、判断した。

（実施例２）
亜鉛アルミ複合塗料で塗装されたＭ８Ｌ５５半ねじフランジ付きボルトを用いた点以外は、実施例１と同様の方法を用いた。

（比較例１）
実施例１で得られた防錆剤に対し、液晶化合物を混合することなく、得られた表面処理組成物を亜鉛めっきしたＭ８Ｌ５５半ねじフランジ付きボルトに塗布した点以外は、実施例１と同様の方法を用いた。

（比較例２）
実施例１で得られた防錆剤に対し、液晶化合物を混合することなく、得られた表面処理組成物を亜鉛複合塗料で塗装されたＭ８Ｌ５５半ねじフランジ付きボルトに塗布した点以外は、実施例１と同様の方法を用いた。

上記評価項目に関する評価結果を、以下の表１に示す。

実施例の金属物品は、比較例のものとは異なり、高度に潤滑性を発揮するとともに、防錆効果を有するものである。

この出願は、２０１２年１２月２８日に出願された日本特許出願２０１２−２８９０１０号を基礎とする優先権を主張し、その開示の全てをここに取り込む。

Claims (20)

1. 金属部材の表面に塗布、乾燥することにより被膜を形成する表面処理組成物であって、
   当該表面処理組成物は、
   分岐鎖を有する液晶化合物と、
   防錆剤と、
   を含み、
   当該表面処理組成物は、光学的に等方性である非液晶構造の前記被膜を形成し、
   前記分岐鎖を有する液晶化合物が、下記式（１）で表される化合物である、表面処理組成物：
   Ｒ^１−Ｙ^１−Ｃ^１−Ａ−Ｃ^２−Ｙ^１−Ｒ^１ （１）
   ここで、
   Ａは、単結合であり、
   Ｃ^１およびＣ^２は、
   

   

   であり、
   Ｒ^１は、炭素数３以上２２以下の分岐鎖アルキル基であり、
   Ｙ^１は、−Ｏ−、−Ｃ（＝Ｏ）−Ｏ−、−Ｏ−Ｃ（＝Ｏ）−、−Ｃ（＝Ｏ）−ＮＨ−、または−ＮＨ−Ｃ（＝Ｏ）−のいずれか一種である。
2. 溶剤をさらに含み、
   前記液晶化合物が前記溶剤中に溶解している請求項１に記載の表面処理組成物。
3. 溶剤をさらに含み、
   前記液晶化合物が前記溶剤中に均一に分散している請求項１に記載の表面処理組成物。
4. 前記溶剤が、アルコールを含む請求項２または３に記載の表面処理組成物。
5. 前記アルコールが、イソプロピルアルコール、プロピレングリコールモノメチルエーテル、エチレングリコール−ｔ−ブトキシド、ｎ−プロピルアルコールおよびｎ−ブタノールからなる群より選択される少なくとも１種の成分を含む請求項４に記載の表面処理組成物。
6. 上記式（１）で表される前記液晶化合物において、Ｙ^１が、−Ｏ−または−Ｃ（＝Ｏ）−Ｏ−のいずれかである請求項１乃至５のいずれか一項に記載の表面処理組成物。
7. 前記液晶化合物が、下記一般式（Ａ１）で表される４，４'−ジ−２−エチルヘキシロキシ−１，１'−ビフェニル、下記一般式（Ａ２）で表される４，４'−ジ−３−エチルヘキシロキシ−１，１'−ビフェニル、下記一般式（Ａ３）で表される４，４'−ジ−２−メチルヘプチロキシ−１，１'−ビフェニル、下記一般式（Ａ４）で表される４，４'−ジ−３−メチルヘプチロキシ−１，１'−ビフェニル、下記一般式（Ａ５）で表される４，４'−ジ−４−メチルヘプチロキシ−１，１'−ビフェニル、下記一般式（Ａ６）で表される４，４'−ジ−５−メチルヘプチロキシ−１，１'−ビフェニル、以下の一般式（Ａ７）で表される４，４'−ジ−２−エチルオクチロキシ−１，１'−ビフェニル、以下の一般式（Ａ８）で表される４，４'−ジ−３−エチルオクチロキシ−１，１'−ビフェニル、以下の一般式（Ａ９）で表される４，４'−ジ−３−ノルマルプロピルヘプチロキシ−１，１'−ビフェニル、以下の一般式（Ａ１０）で表される４，４'−ジ−３−ノルマルプロピルノニロキシ−１，１'−ビフェニル、以下の一般式（Ａ１１）で表される４，４'−ジ−３−エチル−６−メチルノニロキシ−１，１'−ビフェニル、以下の一般式（Ａ１２）で表される４，４'−ジ−２−メチルヘキサデシロキシ−１，１'−ビフェニルからなる群より選択される少なくとも１種の化合物からなる請求項１乃至６のいずれか一項に記載の表面処理組成物。
   

   

   
8. 前記防錆剤が、アルコキシシランオリゴマーを含む材料によって形成されている請求項１乃至７のいずれか一項に記載の表面処理組成物。
9. 前記防錆剤の総量に対し、前記液晶化合物が、０．０１重量％以上３０．０重量％以下含まれている請求項１乃至８のいずれか一項に記載の表面処理組成物。
10. 請求項１乃至９のいずれか一項に記載の表面処理組成物を製造するための製造方法であって、
    分岐鎖を有する液晶化合物に、防錆剤を混合する工程を有する表面処理組成物の製造方法。
11. 前記混合する工程において、溶剤を混合するとともに、前記溶剤に対し、前記液晶化合物を溶解または分散させる工程をさらに含む請求項１０に記載の表面処理組成物の製造方法。
12. 金属部材と、
    前記金属部材の表面上に設けられた、請求項１乃至９のいずれか一項に記載の表面処理組成物からなる被膜と、
    を有し、
    前記被膜は、前記表面処理組成物の乾燥膜である金属物品。
13. 前記被膜は、光学的に等方性である非液晶構造を有する請求項１２に記載の金属物品。
14. 前記被膜の厚さは、０．１μｍ以上３．０μｍ以下である請求項１２または１３に記載の金属物品。
15. 当該金属物品を試験品として、ＪＩＳ Ｂ１０８４に準じて測定、算出した総合摩擦係数が、０．０３０以上０．５００以下である請求項１２乃至１４のいずれか一項に記載の金属物品。
16. 前記金属部材の表面が、亜鉛、亜鉛合金、鉄、ステンレス、アルミニウムおよび真鍮のいずれか１種の材料により形成されている請求項１２乃至１５のいずれか一項に記載の金属物品。
17. 前記金属部材が、ボルトまたはねじである、請求項１２乃至１６のいずれか一項に記載の金属物品。
18. 金属部材表面に、請求項１乃至９のいずれか一項に記載の表面処理組成物を塗布する工程と、
    前記表面処理組成物を乾燥させて被膜を形成する工程と、
    を含む金属物品の製造方法。
19. 前記被膜を形成する工程において、２５℃以上２００℃以下の温度で前記表面処理組成物を乾燥させる請求項１８に記載の金属物品の製造方法。
20. 前記被膜を形成する工程において、０．１μｍ以上３．０μｍ以下の厚さの前記被膜を形成する請求項１８または１９に記載の金属物品の製造方法。