CN100340396C - 衬有乙烯-四氟乙烯共聚物的构件 - Google Patents
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Abstract
本发明提供衬有乙烯-四氟乙烯共聚物的构件,其粘合性良好并能减少涂膜缺陷。所述衬有乙烯-四氟乙烯共聚物的构件是由依次层叠基材、底层和表面层而形成的,所述基材是由金属或陶瓷构成的,所述底层是由乙烯-四氟乙烯共聚物(A)和粘合成分构成的,所述表面层是由乙烯-四氟乙烯共聚物(B)构成的,所述乙烯-四氟乙烯共聚物(B)的含氟量大于等于所述乙烯-四氟乙烯共聚物(A)的含氟量。
Description
技术领域
本发明涉及采用了乙烯-四氟乙烯系共聚物的带衬里的构件,该构件的粘合强度高且涂膜缺陷少。
背景技术
化学或医疗用器械或半导体制造设备的管材等通常在使用时要接触化学药品等,所以希望这些器械或材料具有对化学药品等的抵抗性和耐腐蚀性。对于耐腐蚀性,例如可通过在形成这些器械或管材等的基材上衬上耐腐蚀性的衬里来赋予耐腐蚀性。
对于带衬里的构件,从比以往的玻璃衬里容易操作并且对酸、碱、氧化剂和还原剂、各种溶剂等化学药品具有优异的抵抗性的角度出发,有时利用含氟树脂,特别是乙烯/四氟乙烯共聚物〔ETFE〕。
ETFE用于带衬里的构件时,通常作为粉末涂料等涂料来使用,此时一般不需要预先在基材上涂布作为底漆的底层涂料,所以不采用底层涂料。正因为ETFE也具有这种使用上的简便性而被广泛应用。
将由ETFE形成的ETFE涂料涂布于被涂装物之后,进行烘烤使其成膜,同时为了赋予耐腐蚀性,通常希望膜厚达到某种程度,例如在静电涂装中,反复进行几次涂布、高温烘烤工序。
ETFE本质上具有优异的化学抵抗性等,但是对基材的粘合性差,作为涂料进行涂装时,如果形成比较厚的膜,存在涂膜上产生裂缝(裂纹)等涂膜缺陷的问题。
如果产生裂缝,则耐腐蚀性降低,同时为避免裂缝就不能制成厚膜,这样耐腐蚀性也差,所以即使使用ETFE,一直以来也没有得到具有充分耐腐蚀性的带衬里的构件。
ETFE虽然耐热性优异,但是,即使有时作为涂料刚刚涂布后具有一定粘合性,而在热水或高温等恶劣条件下,也存在产生涂膜缺陷的问题,例如粘合性降低、涂膜产生裂缝、涂膜从被涂装物上脱离等。
ETFE涂料有时施用于不锈钢等含铬金属形成的被涂装物,但是含铬金属会促进ETFE的分解,所以对这种被涂装物施工时存在问题。
为了解决这些问题并有效地将ETFE作为涂料使用,一直希望对底层涂料进行开发。作为ETFE涂料用的底层涂料,已知有由聚苯硫醚〔PPS〕和聚酰胺-酰亚胺树脂构成的PPS系底层涂料。
但是,对于PPS系底层涂料,没有能使PPS溶解的溶剂,因其为固体,所以不能遍布被涂装物上,而且难以均匀地涂布,其结果是,其与被涂装物之间存在缝隙而易于脱离,因此不能充分地解决上述粘合不良或涂膜缺陷的问题。
通常,ETFE的交替聚合性高,乙烯和四氟乙烯的摩尔比为1∶1,含氟量为59.4质量%。但是,近年来,为提高光泽性、透明性、阻燃性,优选含氟量高的ETFE。如果含氟量高,则对基材的粘合性低,进而容易产生涂膜缺陷,所以对提高粘合性的需求越来越大。
发明内容
鉴于上述现状,本发明的目的是提供粘合性良好且能减少涂膜缺陷的、衬有乙烯-四氟乙烯共聚物的构件。
本发明的衬有ETFE的构件是由依次层叠基材、底层和表面层而形成的,所述基材是由金属或陶瓷构成的,所述底层是由ETFE(A)和粘合成分构成的,所述表面层是由ETFE(B)构成的,所述ETFE(B)的含氟量大于等于所述EFTE(A)的含氟量。
下面详细说明本发明。
本发明的衬有ETFE的构件是由依次层叠基材、底层和表面层而形成的。
所述底层是由ETFE(A)和粘合成分构成的。
所述底层是通过在所述基材上涂布由所述ETFE(A)和所述粘合成分构成的底层涂料后,进行干燥而形成的涂膜。
所述底层中,所述底层涂料中含有的所述ETFE(A)和所述粘合成分的表面张力不同,所以在进行烘烤以形成后述表面层时,所述ETFE(A)上浮,其结果是在所述底层中,所述ETFE(A)主要分布在距离所述基材远的表面侧,这样就与由ETFE(B)构成的表面层相容而具有粘合性;所述基材侧主要分布所述粘合成分,从而与所述基材具有粘合性。
本说明书中所述的“ETFE(A)”是主要由乙烯和四氟乙烯聚合得到的共聚物,是配合到所述底层涂料中的物质。另外,本说明书中,有时把主要由乙烯和四氟乙烯聚合得到的共聚物称为“ETFE系共聚物”。所述ETFE系共聚物可以是仅由乙烯和四氟乙烯聚合得到的共聚物,也可以是除乙烯和四氟乙烯以外聚合少量其他单体得到的共聚物。
作为所述ETFE(A),以控制结晶性为目的,优选其是与乙烯和四氟乙烯同时聚合其他含氟单体而得到的物质。作为所述其他含氟单体,只要是能加成到乙烯和四氟乙烯这两方的物质,就没有特殊的限定,通常使用碳原子数为3~8的含氟乙烯基单体,可举出例如六氟异丁烯、CH2=CFC3F6H等。从不损害耐化学性、耐热性等方面出发,优选所述其他含氟单体小于等于全部所述ETFE(A)单体的5摩尔%。
所述ETFE(A)的含氟量优选大于等于50质量%。如果小于50质量%,耐热性和耐化学性变差。所述ETFE(A)的含氟量如果在上述范围内,那么小于等于70质量%比较好。更优选的下限为60质量%。对于所述ETFE(A),通过适当调整乙烯、四氟乙烯以及根据需要使用的所述其他单体的比率,从而能使含氟量在所述范围内。测定所述含氟量时,燃烧含氟树脂,使其中含有的氟被碱水等吸收,通过离子色谱仪等进行测定,得到的值为所述含氟量。
作为所述ETFE(A)优选其熔体流动速率〔MFR〕为0.1~100克/10分钟。如果MFR在所述范围内,所述ETFE(A)的熔融性足以使其与所述表面层的粘合性良好。如果MFR小于0.1克/10分钟,则底层与所述表面层之间的粘合力容易降低,如果MFR大于100克/10分钟,则易于引起应力裂纹或压力裂纹,耐腐蚀性变差。更优选的下限为0.5克/10分钟,更优选的上限为50克/10分钟。本说明书中,所述“MFR”是在荷重为5kg、297℃的条件下,基于ASTM D 3159测定的值。
作为所述ETFE(A),优选其平均粒径为0.1~30μm。如果平均粒径小于0.1μm,所述底层容易产生裂纹,因此在控制较薄的膜厚时容易受到限制,如果平均粒径大于30μm,则缺少均匀分散性,与所述表面层的粘合性不均一,容易引起粘合不良。较优选的下限为0.2μm,较优选的上限为25μm,更优选的下限为0.5μm,更优选的上限为20μm。本说明书中,平均粒径是用激光衍射/散射式粒度测定装置测得的值。
所述ETFE(A)是采用例如乳液聚合等以往公知的聚合方法等通过聚合得到的。根据需要,对聚合得到的ETFE粉末进行粉碎,以使平均粒径在所述范围内。作为所述粉碎方法,没有特殊限定,可以采用例如特开昭63-270740号公报所公开的现有公知的方法,例如用辊将所述ETFE粉末压缩成片状后,用粉碎机粉碎分级的方法等。
所述底层中除所述ETFE(A)以外还包括粘合成分。所述粘合成分是在形成所述底层时可以发挥粘合剂作用的成分,从能够耐受后述形成表面层的烘烤温度的角度出发,所述粘合成分优选为耐热性树脂。本说明书中,所说的耐热性是在150℃或高于150℃的温度可以连续使用的性质。
作为所述耐热性树脂,优选能溶解在溶剂中的溶剂溶解性树脂。对于所述溶剂溶解性树脂来说,溶解在溶剂中,作为粘合成分而遍及到基材上的各处,这对于提高粘合性也是重要的。作为所述溶剂溶解性树脂没有特殊限定,较优选例如聚酰胺-酰亚胺树脂、聚醚砜和/或聚酰亚胺树脂,这些树脂可以使用1种或多种组合使用。更优选使用从粘合力方面优选出的聚酰胺-酰亚胺树脂、聚酰亚胺树脂等含氮原子的树脂。
作为能溶解所述溶剂溶解性树脂的溶剂没有特殊限定,但是从后述的底层涂料涂布后干燥中易于蒸发的角度出发,优选沸点大于等于100℃的溶剂。作为这样的溶剂,可以举出例如N-甲基-2-吡咯烷酮、N,N-二甲基乙酰胺、N,N-二甲基甲酰胺等。
用于溶解所述溶剂溶解性树脂的溶剂,其用量优选大于等于所述溶剂溶解性树脂固体成分质量的10质量%。如果小于10质量%,则不能使所述溶剂溶解性树脂遍及基材上的各处,容易导致粘合力不足。更优选其用量大于等于50质量%。增加所述溶剂的用量,有提高与所述基材粘合性的倾向。
以固体成分的质量计,所述ETFE(A)优选为ETFE(A)和粘合成分总量的50%~90%。如果小于50%,得到的底层与表面层之间易于发生层间脱离,如果大于90%,粘合成分的含量大幅度降低,得到的底层与基材之间的粘合性变差。更优选的下限为60%,更优选的上限为80%。
本说明书中,以固体成分的质量计意味着把干燥固体成分作为基准进行计算。例如对于所述ETFE(A),其在固体成分中占有的质量比为所述ETFE(A)的固体成分质量和所述粘合成分的固体成分质量的总和的50%~90%。
以固体成分的质量计,更优选所述ETFE(A)为ETFE(A)和粘合成分的总量的50%~90%,所述ETFE(A)的含氟量为大于等于50质量%。通过使用这种ETFE(A)可以得到如下的本发明的衬有ETFE的构件,该构件的底层与基材和表面层均具有优异的粘合性。
用于得到所述底层的底层涂料中可以添加有热稳定剂。通过添加热稳定剂,在后述的用以形成表面层的烘烤中能防止ETFE(A)等树脂发生氧化等热老化,其结果是能够提高得到的底层与基材和表面层的层间粘合稳定性。
作为所述热稳定剂没有特殊限定,优选金属氧化物、胺系抗氧化剂和/或有机硫化物。
作为金属氧化物没有特殊限定,可举出例如Cu、Al、Fe、Co、Zn等的氧化物。
作为胺系抗氧化剂,要求其在250℃或250℃以上的高温条件下稳定,所以优选芳香族胺。作为芳香族胺没有特殊限定,从耐热性优异的角度优选具有苯基和/或萘基的胺衍生物,作为这样的胺衍生物,可举出例如二萘基胺、苯基-α-萘基胺、苯基-β-萘基胺、二苯基-对苯二胺、苯基环己基-对苯二胺等。
作为所述有机硫化合物没有特殊限定,可举出例如巯基苯并咪唑类化合物、巯基苯并噻唑类化合物和硫代氨基甲酸以及它们的盐、秋兰姆单硫化物等。作为所述盐没有特殊限定,可举出例如与Zn、Sn、Cd、Cu、Fe等形成的盐。
所述热稳定剂可以使用1种或者多种合用。
作为所述热稳定剂,特别是用于不希望金属离子溶出的医药品、半导体等领域时,优选为不生成残渣的非金属化合物,例如可举出胺系抗氧化剂或有机硫化物中金属盐以外的物质。
以质量计,优选所述热稳定剂为所述ETFE(A)固体成分的0.001%~5%。如果小于0.001%,有时热稳定效果不充分,如果大于5%,则所述热稳定剂分解产生出的气泡所带来的影响变大,有时粘合性差。更优选的下限为0.003%,更优选的上限为2%。
当与上述各成分并用时,所述底层和/或所述底层涂料中可以根据需要含有添加剂。作为所述添加剂没有特殊限定,可举出例如普通涂料的底层涂料中使用的添加剂等,例如可以是颜料。作为所述颜料没有特殊限定,可举出例如碳、氧化钛、红色氧化铁、云母等染色颜料,除此以外,还有防锈颜料、煅烧颜料等。
所述底层涂料优选还含有分散介质。所述的粘合成分和ETFE(A)分散在作为分散剂的所述分散介质中,形成分散体系(分散液),进而所述底层涂料可以涂布到所述基材上的各处。所述粘合成分为能溶解于溶剂的溶解性树脂的情况下,溶剂溶解性树脂溶解于所述溶剂后成为所述分散剂。
作为所述分散介质没有特殊限定,可举出例如水、醇、酮、酯、芳香族烃等,这些物质可以使用1种或多种。其中从操作环境的角度出发,优选使用水。
当使用水作为所述分散介质时,需要使用表面活性剂以分散所述ETFE(A)。作为所述表面活性剂没有特殊限定,可以是例如非离子型、阴离子型或阳离子型的任一种表面活性剂,这些可以使用1种或多种。作为所述表面活性剂,优选在250℃左右的较低的温度下可挥发或分解的物质。当使用水作为所述分散介质时,优选配合防锈剂,以防止涂装时腐蚀所述基材。作为所述防锈剂没有特殊限定,可举出例如二丁基胺等。
当使用水作为所述分散介质时,可以直接使用通过乳液聚合而得到的所述ETFE(A)的分散液,不必分离出树脂成分。这种情况下,乳液聚合中使用的水可以用作所述分散介质,也可以进一步补加水,也可以利用乳液聚合中使用的表面活性剂,同时也可以进一步补加表面活性剂。通过悬浮聚合得到所述ETFE(A)的情况下也与上述相同,只要悬浮聚合中使用的溶剂在所述分散介质的范围内,就可以用作所述分散介质。
所述底层涂料可以通过例如以往公知的方法制备,例如混合所述颜料、粘度调节剂、成膜材料、溶剂等,通过调制能够制成涂料。作为涂料,可以在以任意比例分散这些材料后,用粘度调节剂等再调节到易于涂装的粘度。
用筐式粉碎机、电动粉碎机、球磨机等粉碎分散机,将所述颜料与所述的水、粘合成分、表面活性剂等一起粉碎分散后使用。
所述ETFE(A)为分散液形式时,其平均粒径比较小,约为0.5μm,所以能够直接分散到所述底层涂料中。作为所述分散液形式的ETFE(A),通常是通过乳液聚合来制造,利用所述的表面活性剂浓缩后使用。作为所述ETFE(A),当使用平均粒径为1~30μm的粉末时,利用所述表面活性剂将所述ETFE(A)用所述分散介质润湿后,再将其与所述粘合成分混合。
当使用水作为所述分散介质时,使用与所述颜料相同或几乎相同体积的所述粘合成分,将其进行粉碎,并预先分散在水中之后,再与所述底层涂料的其他成分混合。从生产上便利的角度出发,在粉碎颜料时,优选预先加入所述热稳定剂。
所述表面层中包含ETFE(B)。
所述表面层是在所述底层上涂布所述ETFE(B)形成的表面层用涂料后,根据需要进行干燥,其后进行烘烤从而形成的涂膜。
本说明书中,所述“ETFE(B)”是主要由乙烯和四氟乙烯聚合得到的共聚物,它配合在所述表面层用涂料中。所述ETFE(B)是配合于所述表面层用涂料中的物质,在这一点上,其与配合于所述底层涂料中的ETFE(A)在概念上是有区别的。
所述ETFE(B)的含氟量大于等于所述ETFE(A)的含氟量。本说明书中,所说的“所述ETFE(B)的含氟量大于等于所述ETFE(A)的含氟量”意味着所用的ETFE(B)的含氟量的值(b)与所用的ETFE(A)的含氟量的值(a)相同或比所述值(a)大。这样,“所述ETFE(B)的含氟量大于等于所述ETFE(A)的含氟量”是指,在属于所述ETFE(B)的共聚物和属于所述ETFE(A)的共聚物中,将在本发明的衬有ETFE的构件中实际使用的共聚物的含氟量进行比较。
因此,如上所述,所述ETFE(A)优选含氟量大于等于50质量%,在该范围内时,含氟量小于等于70质量%较好,所述ETFE(B)如后所述那样优选在50~70质量%,虽然可以说所述ETFE(A)和所述ETFE(B)各自优选的含氟量的范围一致,但是所述ETFE(A)和所述ETFE(B)中,本发明的衬有ETFE的构件实际使用的共聚物的含氟量最好在这些优选的范围内,并且对于作为实际使用的共聚物的含氟量的所述(a)和所述(b),满足(a)≤(b)的关系。
本发明的衬有ETFE的构件使用具有这样的含氟量的ETFE(A)和ETFE(B),所以可以得到底层与表面层的层间粘合性优异的构件。所述ETFE(B)的含氟量比所述ETFE(A)的含氟量小时,由于表面张力的原因,底层和表面层间的层间粘合性降低,易引起涂膜缺陷,所以这是不理想的。
作为所述ETFE(B),优选其含氟量为50~70质量%。对于本发明的衬有ETFE的构件,若表面层所使用的所述ETFE(B)具有所述范围内的含氟量,则得到的构件的耐腐蚀性、阻燃性等表面特性良好,并且外观也优异。对于所述ETFE(B)的含氟量,从耐腐蚀性的角度更优选的下限为60%,从光泽性、透明性和阻燃性的角度更优选的下限为62%,更优选的上限为68质量%。对于本发明的衬有ETFE的构件,若所述ETFE(B)的含氟量在所述范围内,则能同时实现所述优异的表面特性和外观以及底层和表面层间优异的粘合性。
所述ETFE(B)只要满足所述含氟量,特别是其含氟量大于等于所述ETFE(A)的含氟量,就没有特殊限定,例如可以与所述ETFE(A)相同,是由乙烯和四氟乙烯以及其他含氟单体共聚合得到的物质。所述其他含氟单体是对所述ETFE(A)描述中已述的其他含氟单体,优选小于等于所述ETFE(B)单体总量的5摩尔%。
作为所述ETFE(B)的制造方法没有特殊限定,例如可以采用与所述ETFE(A)同样的方法,并且可以通过与所述ETFE(A)同样的方法调节含氟量。
作为所述表面层用涂料,只要是如上述那样其含氟量大于ETFE(A)的含氟量的ETFE(B)形成的物质,就没有特殊限定,优选不配合有所述的粘合成分,从而使本发明的衬有ETFE的构件不仅具有耐腐蚀性、阻燃性等表面特性,而且在无色透明性等外观方面也优异。如果配合所述粘合成分,则所述表面层中的ETFE(B)的含量降低,并使所述表面特性降低,烘烤时的加热会导致粘合成分分解,并使构件着色。
作为所述表面层用涂料,除所述ETFE(B)外,可以根据需要适当含有添加剂等其他成分。
从充分发挥所述ETFE(B)的耐腐蚀性等特性的角度出发,优选所述其他成分为最小必要量。通过限定所述其他成分为少量,从而能谋求所述表面层中所述ETFE(B)达到高纯度,例如在半导体制造设备、化学或医疗用器械等中能防止水、药品等对所接触物造成的不良影响或所述表面层的老化。
所述表面层用涂料可以是水性涂料、溶剂型涂料、粉末涂料等,但是从环境保护的角度出发,优选水性涂料和粉末涂料,从制成厚膜等的角度出发,更优选粉末涂料。
所述粉末涂料优选粉末颗粒的平均粒径为10~1000μm。如果平均粒径小于10μm,则易于使静电涂装变得困难,如果超过1000μm,进行旋转涂衬(rotolining)时的平滑性容易变差。所述粉末颗粒的平均粒径由其使用目的来决定,一般在干燥后的膜厚小于等于100μm的薄涂膜用粉末涂料的情况下,优选平均粒径为20~40μm,在压涂用粉末涂料的情况下,优选平均粒径为40~80μm,在旋转涂衬用粉末涂料的情况下,优选平均粒径为200~500μm。
作为所述水性涂料和溶剂型涂料的制法,例如可以采用与所述底层的制法相同的方法。
对于所述粉末涂料的制法没有特别的限制,例如可以举出以往公知的方法等,例如,根据需要熔融捏合所述ETFE(B)和所述其他成分后,进行粉碎的方法;或通过在对所述ETFE(A)的粉碎方法叙述中已说明的方法进行粉碎分级的方法等,优选在对所述ETFE(A)叙述中已说明的方法。通过这些粉碎方法,能够将所述粉末涂料调节到具有与涂装方法和膜厚相应的适宜的平均粒径。
本发明的衬有ETFE的构件在基材上层叠所述底层和表面层。
所述基材是由金属或陶瓷形成的。
对于所述金属没有特殊限定,可举出例如铁;SUS304、SUS316L、SUS403等不锈钢;铝;实施了镀锌、镀铝等的镀覆钢板等。作为所述陶瓷,只要具有耐热性就没有特殊限定,可举出例如陶器、瓷器、铝材、锆材、硅的氧化物材料等。
作为所述基材,一般只要是需要由ETFE系共聚物形成衬里的基材,就没有特殊限定,例如适合的有需要赋予耐腐蚀性的基材。作为这样的基材,例如可举出槽、容器、柱、阀、泵、接头、其他管材等需要衬有耐腐蚀衬里的基材;化学或医疗用器具、晶片筐(ウエハ一バスケツト)、线圈骨架塔架填充料(コイルボビンタワ一パツキン)、用于化学品的阀、泵的叶轮等其他需要实施耐腐蚀加工的基材等。
作为所述基材,根据需要可以预先实施清洁以及使表面粗糙的前处理。从提高与所述底层的粘合性、防止所述表面层的劣化的角度出发,优选对所述基材实施所述前处理。作为所述前处理,例如可举出通过溶剂、洗洁剂、烘烤烧除等而除去所述基材的油份;应用盐酸、硫酸、碱等的化学侵蚀;由应用硅沙、氧化铝粉等的喷砂处理等而除去基材表面的氧化物、赋予凹凸以增加表面积等。另外,也可以在喷砂处理后通过热喷涂覆盖陶瓷等材料,再在其上涂装所述底层涂料。
通过如下操作能够制造本发明的衬有ETFE的构件。在所述基材上涂布所述底层涂料,干燥后形成底层,在该底层上涂布所述表面层用涂料后,根据需要进行干燥,然后进行烘烤,形成所述表面层。
作为在所述基材上涂布所述底层涂料的方法没有特殊限定,当所述底层涂料为液体时,可举出例如喷涂、浸涂、静电涂装等以往公知的方法等。进行所述涂布时,优选控制使干燥后的膜厚为5~200μm,较优选的下限为10μm,较优选的上限为100μm,更优选的上限为50μm。
所述涂布底层涂料后的干燥在例如80~200℃等进行10~60分钟。加热前,可以预先在室温进行所述干燥,借此可以缓和所述加热条件。
作为所述表面层涂料的涂布方法没有特殊限定,当涂料为水性涂料、溶剂性涂料等液体时,即例如为分散液、浆料型等时,可举出喷涂、辊涂等;当其为粉末涂料时,可举出静电喷涂、幕式浸涂、旋转涂衬方法等。作为所述涂布方法,从易于涂覆厚膜、能谋求缩短操作时间的角度出发,优选旋转涂衬法。
进行所述烘烤时,只要温度超过所述的ETFE(A)和ETFE(B)的熔点、软化点或玻璃化转化点,并且不使所述的ETFE(A)、ETFE(B)、粘合成分以及需要混入的热稳定剂产生分解,就没有特殊限定,通常于260~320℃进行20~60分钟。作为所述表面层用涂料的涂布方法,当使用旋转涂衬法时,能够同时进行表面层的形成和烘烤。
所述表面层优选所述烘烤后的膜厚为100~10000μm。如果膜厚小于100μm,特别是对于耐腐蚀衬里的情况等,耐腐蚀性的所述ETFE(B)的优异特性有时不能充分发挥。更优选的上限为5000μm。
由于本发明的衬有ETFE的构件在基材和ETFE(B)形成的表面层之间,层叠了由粘合成分和ETFE(A)形成的底层,所以借助所述粘合成分,所述基材和所述底层之间的粘合性优异;借助所述ETFE(A)和所述ETFE(B)间的互溶性,所述底层和所述表面层间的层间粘合性良好。
并且,本发明的衬有ETFE的构件中,由于所述ETFE(B)的含氟量大于等于所述ETFE(A)的含氟量,所以所述底层与所述表面层间的层间粘合性牢固。因此,本发明的衬有ETFE的构件中,所述基材和所述底层之间、以及所述底层和所述表面层之间的粘合性均优异,不会产生粘合不佳,能降低起泡和涂膜脱落等涂膜缺陷。
因此,本发明的衬有ETFE的构件适合用作例如耐腐蚀衬里。作为这种耐腐蚀衬里的应用领域,可举出例如半导体制造装置、半导体用化学品制造装置、半导体用化学品容器等半导体制造领域;医药品制造装置、医药品用容器、化学品制造装置、化学品用容器等化学或医疗用领域;酿酒容器、发酵食品酿造容器、发酵食品储藏容器等食品用领域等。
具体实施方式
下面举出实施例更详细地说明本发明,但本发明并不仅限于这些实施例。
制备例1
将30g作为ETFE(A)的ETFE粉末(乙烯/四氟乙烯/CH2=CFC3F6H的共聚物,其含氟量为50.4质量%,297℃的熔体流动速率为8克/10分钟,平均粒径为10μm)、10g作为粘合成分的PAI粉末(聚酰胺-酰亚胺的粉碎物,PAI,日立化成社生产,平均粒径为1.5μm)、0.7g表面活性剂(商品名为Nonion HS-208,日本油脂社生产)、0.1g二丁胺以及25g纯水加入不锈钢容器中,用螺旋桨式搅拌机以300rpm搅拌20分钟,然后在搅拌下进一步分散20g的N-甲基-2-吡咯烷酮,得到底层涂料。
制备例2
将30g作为ETFE(A)的ETFE粉末(乙烯/四氟乙烯/CH2=CFC3F6H的共聚物,其含氟量为60.4质量%,297℃的熔体流动速率为15克/10分钟,平均粒径为12μm)、10g作为粘合成分的PAI粉末(聚酰胺-酰亚胺的粉碎物,PAI,日立化成社生产,平均粒径为1.5μm)、0.5g表面活性剂(商品名为Nonion HS-208,日本油脂社生产)、0.1g二丁胺以及5g纯水加入不锈钢容器中,用螺旋桨式搅拌机以300rpm搅拌20分钟,然后在搅拌下进一步分散20g的N-甲基-2-吡咯烷酮,得到底层涂料。
制备例3
将30g作为ETFE(A)的ETFE粉末(乙烯/四氟乙烯/CH2=CFC3F6H的共聚物,其含氟量为66.6质量%,297℃的熔体流动速率为8克/10分钟,平均粒径为10μm)、10g作为粘合成分的PAI粉末(聚酰胺-酰亚胺的粉碎物,PAI,日立化成社生产,平均粒径为1.5μm)、0.7g表面活性剂(商品名为Nonion HS-208,日本油脂社生产)、0.1g二丁胺以及25g纯水加入不锈钢容器中,用螺旋桨式搅拌机以300rpm搅拌20分钟,然后在搅拌下进一步分散20g的N-甲基-2-吡咯烷酮,得到底层涂料。
制备例4
除使用24g ETFE粉末和16g PAI粉末以外,其他与制备例2同样,得到底层涂料。
制备例5
使用平均粒径为2.5μm的PI粉末(聚酰亚胺(PI,日立化成社生产)的粉碎物)来代替PAI粉末,除此之外,与制备例1同样,得到底层涂料。
制备例6
除采用平均粒径为4.8μm的ETFE粉末以外,与底层涂料的制备例2同样,得到底层涂料。
制备例7
除ETFE粉末为15g、PAI粉末为25g以外,与制备例2同样,得到底层涂料。
实施例1
用丙酮对由SUS304制成的基材进行脱脂,应用喷砂装置,用#60的氧化铝粉(トサエメリ一社生产),以0.5MPa的压力进行喷砂处理。在该基材上涂装由制备例1得到的底层涂料,使干燥膜厚为30μm,于120℃干燥15分钟后,涂装作为ETFE(B)的粉末涂料,使烘烤后该涂料的膜厚为150μm,该涂料为乙烯/四氟乙烯/CH2=CFC3F6H的共聚物(含氟量为60.4质量%),其297℃的熔体流动速率为15克/10分钟,平均粒径为75μm;然后于290℃烘烤30分钟。其后,采用静电涂装,重复涂装3次所述粉末涂料,得到烘烤后膜厚为550μm的衬有ETFE的构件。
实施例2
用丙酮对由SUS304制成的基材进行脱脂,应用喷砂装置,用#60的氧化铝粉(トサエメリ一社生产),以0.5MPa的压力进行喷砂处理。在该基材上涂装由制备例2得到的底层涂料,使干燥膜厚为35μm,于120℃干燥15分钟后,涂装作为ETFE(B)的粉末涂料,使烘烤后该涂料的膜厚为170μm,该涂料为乙烯/四氟乙烯/CH2=CFC3F6H的共聚物(含氟量为60.4质量%),其297℃的熔体流动速率为15克/10分钟,平均粒径为70μm;然后于290℃烘烤30分钟。其后,采用静电涂装,重复涂装3次所述粉末涂料,得到烘烤后膜厚为580μm的衬有ETFE的构件。
实施例3
用丙酮对由SUS304制成的基材进行脱脂,应用喷砂装置,用#60的氧化铝粉(トサエメリ一社生产),以0.5MPa的压力进行喷砂处理。在该基材上涂装由制备例2得到的底层涂料,使干燥膜厚为25μm,于120℃干燥15分钟后,涂装作为ETFE(B)的粉末涂料,使烘烤后该涂料的膜厚为200μm,该涂料为乙烯/四氟乙烯/CH2=CFC3F6H的共聚物(含氟量为66.6质量%),其297℃的熔体流动速率为48克/10分钟,平均粒径为73μm;然后于290℃烘烤30分钟。其后,采用静电涂装,重复涂装3次所述粉末涂料,得到烘烤后膜厚为600μm的衬有ETFE的构件。
实施例4
用丙酮对由SUS304制成的基材进行脱脂,应用喷砂装置,用#60的氧化铝粉(トサエメリ一社生产),以0.5MPa的压力进行喷砂处理。在该基材上涂装由制备例3得到的底层涂料,使干燥膜厚为30μm,于120℃干燥15分钟后,涂装作为ETFE(B)的粉末涂料,使烘烤后该涂料的膜厚为170μm,该涂料为乙烯/四氟乙烯/CH2=CFC3F6H的共聚物(含氟量为66.6质量%),其297℃的熔体流动速率为8克/10分钟,平均粒径为73μm;然后于290℃烘烤30分钟。其后,采用静电涂装,重复涂装3次所述粉末涂料,得到烘烤后膜厚为560μm的衬有ETFE的构件。
实施例5
用丙酮对由SUS304制成的基材进行脱脂,应用喷砂装置,用#60的氧化铝粉(トサエメリ一社生产),以0.5MPa的压力进行喷砂处理。在该基材上涂装由制备例4得到的底层涂料,使干燥膜厚为30μm,于120℃干燥15分钟后,涂装作为ETFE(B)的粉末涂料,使烘烤后该涂料的膜厚为150μm,该涂料为乙烯/四氟乙烯/CH2=CFC3F6H的共聚物(含氟量为66.6质量%),其297℃的熔体流动速率为8克/10分钟,平均粒径为73μm;然后于290℃烘烤30分钟。其后,采用静电涂装,重复涂装3次所述粉末涂料,得到烘烤后膜厚为550μm的衬有ETFE的构件。
实施例6
用丙酮对由SUS304制成的基材进行脱脂,应用喷砂装置,用#60的氧化铝粉(トサエメリ一社生产),以0.5MPa的压力进行喷砂处理。在该基材上涂装由制备例5得到的底层涂料使干燥膜厚为35μm,于120℃干燥15分钟后,涂装作为ETFE(B)的粉末涂料,使烘烤后该涂料的膜厚为150μm,该涂料为乙烯/四氟乙烯/CH2=CFC3F6H的共聚物(含氟量为66.6质量%),其297℃的熔体流动速率为8克/10分钟,平均粒径为73μm;然后于290℃烘烤30分钟。其后,采用静电涂装,重复涂装3次所述粉末涂料,得到烘烤后膜厚为580μm的衬有ETFE的构件。
实施例7
用丙酮对由SUS304制成的基材进行脱脂,应用喷砂装置,用#60的氧化铝粉(トサエメリ一社生产),以0.5MPa的压力进行喷砂处理。在该基材上涂装由制备例6得到的底层涂料,使干燥膜厚为35μm,于120℃干燥15分钟后,涂装作为ETFE(B)的粉末涂料,使烘烤后该涂料的膜厚为170μm,该涂料为乙烯/四氟乙烯/CH2=CFC3F6H的共聚物(含氟量为66.6质量%),其297℃的熔体流动速率为8克/10分钟,平均粒径为73μm;然后于290℃烘烤30分钟。其后,采用静电涂装,重复涂装3次所述粉末涂料,得到烘烤后膜厚为560μm的衬有ETFE的构件。
比较例1
用丙酮对由SUS304制成的基材进行脱脂,应用喷砂装置,用#60的氧化铝粉(トサエメリ一社生产),以0.5MPa的压力进行喷砂处理。在该基材上涂装由制备例3得到的底层涂料,使干燥膜厚为30μm,于120℃干燥15分钟后,涂装作为ETFE(B)的粉末涂料,使烘烤后该涂料的膜厚为150μm,该涂料为乙烯/四氟乙烯/CH2=CFC3F6H的共聚物(含氟量为50.4质量%),其297℃的熔体流动速率为15克/10分钟,平均粒径为75μm;然后于290℃烘烤30分钟。其后,采用静电涂装,重复涂装3次所述粉末涂料,得到烘烤后膜厚为550μm的衬有ETFE的构件。
比较例2
用丙酮对由SUS304制成的基材进行脱脂,应用喷砂装置,用#60的氧化铝粉(トサエメリ一社生产),以0.5MPa的压力进行喷砂处理。在该基材上涂装由制备例3得到的底层涂料,使干燥膜厚为30μm,于120℃干燥15分钟后,涂装作为ETFE(B)的粉末涂料,使烘烤后该涂料的膜厚为200μm,该涂料为乙烯/四氟乙烯/CH2=CFC3F6H的共聚物(含氟量为60.4质量%),其297℃的熔体流动速率为15克/10分钟,平均粒径为70μm;然后于290℃烘烤30分钟。其后,采用静电涂装,重复涂装3次所述粉末涂料,得到烘烤后膜厚为590μm的衬有ETFE的构件。
底层涂料的粘合试验
在实施例1~7和比较例1~2得到的衬有ETFE的构件的涂膜上,用刀划上宽10mm的印痕,用自动记录仪以50mm/分钟的速度进行90度的剥离试验。另外,分别将得到的衬有ETFE的构件在95℃的沸水中浸渍20小时,并在200℃的烘炉中退火处理72小时,对处理后的构件,都以同样的条件进行剥离试验。结果示于表1。
表1
底层 | 表面层 | 粘合力(Kg/cm) | |||||
ETFE(A)含氟量(质量%) | 粘合成分的种类 | ETFE(A)/粘合成分 | ETFE(B)含氟量(质量%) | 初期 | 热水处理后(95℃×20小时) | 退火处理后(200℃×72小时) | |
实施例1 | 50.4 | PAI | 75/25 | 60.4 | 14.5 | 13.8 | 11.8 |
实施例2 | 60.4 | PAI | 75/25 | 60.4 | 13.1 | 12.8 | 11.6 |
实施例3 | 60.4 | PAI | 75/25 | 66.6 | 15.3 | 14.5 | 13.2 |
实施例4 | 66.6 | PAI | 75/25 | 66.6 | 14.6 | 14.2 | 13.3 |
实施例5 | 60.4 | PAI | 60/40 | 66.6 | 13.5 | 13.0 | 11.2 |
实施例6 | 50.4 | PI | 75/25 | 66.6 | 12.7 | 12.1 | 12.2 |
实施例7 | 60.4 | PAI | 75/25 | 66.6 | 15.1 | 14.3 | 11.6 |
比较例1 | 66.6 | PAI | 75/25 | 50.4 | 3.6 | 1.3 | 1.3 |
比较例2 | 66.6 | PAI | 75/25 | 60.4 | 6.8 | 3.1 | 1.5 |
从表1可知,对于粉末涂料中ETFE系共聚物的含氟量比底层涂料中ETFE粉末的含氟量小的比较例1~2,其粘合力差,而对于所述ETFE系共聚物的含氟量大于等于所述ETFE粉末的含氟量的实施例1~7,其粘合力优异。
从表1表示出的ETFE(A)与粘合成分的质量比可知,实施例1~7中以固体成分的质量计,所述ETFE(A)为所述ETFE(A)和所述粘合成分总和的50%~90%时,其粘合力极强。
工业实用性
本发明的衬有ETFE的构件是通过上述构成而形成的,所以得到的构件在基材与底层之间的粘合性、以及所述底层与表面层之间的粘合性方面良好,并且减少了涂膜缺陷。
Claims (5)
1、衬有乙烯-四氟乙烯共聚物的构件,其是由依次层叠基材、底层和表面层而形成的,其特征为,所述基材是由金属或陶瓷构成的,所述底层是由乙烯-四氟乙烯共聚物(A)和粘合成分构成的,所述表面层是由乙烯-四氟乙烯共聚物(B)构成的,所述乙烯-四氟乙烯共聚物(B)的含氟量大于等于所述乙烯-四氟乙烯共聚物(A)的含氟量。
2、如权利要求1所述的衬有乙烯-四氟乙烯共聚物的构件,其中,以固体成分的质量计,乙烯-四氟乙烯共聚物(A)为乙烯-四氟乙烯共聚物(A)和粘合成分总量的50%~90%,所述乙烯-四氟乙烯共聚物(A)的含氟量为50质量%~70质量%。
3、如权利要求1或2所述的衬有乙烯-四氟乙烯共聚物的构件,其中,所述乙烯-四氟乙烯共聚物(A)的熔体流动速率为0.1~100克/10分钟。
4、如权利要求1、2或3所述的衬有乙烯-四氟乙烯共聚物的构件,其中,粘合成分是聚酰胺-酰亚胺树脂、聚醚砜和/或聚酰亚胺树脂。
5、如权利要求1、2、3或4所述的衬有乙烯-四氟乙烯共聚物的构件,其中,乙烯-四氟乙烯共聚物(B)的含氟量为50质量%~70质量%。
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