CN1229820A - 涂覆有防污涂料的材料 - Google Patents

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Abstract

本发明是关于烹饪器具,栅格盒箱的内面,栅格锅,顶部面板,它们涂覆有至少一种涂层或漆含有50—90%重量的无机粉末如三氧化二铝和五氧化二磷作为重要成份及10—50%重量的有机氟树脂选自一组PTFE、PEA和FEP。

Description

涂覆有防污涂料的材料
本发明是关于一些家庭用烹饪器具、加热器等涂覆用的具有优良防污性能和耐磨性能的材料。
家庭用烹饪器具或部件，例如煤气灶的顶部面板、炉灶的栅格盒箱等，已知都是由处理过的钢板、不锈钢板等制成，并涂覆有有机氟树脂。
已知，有一种煤气炉灶的顶部面板是涂覆有含一种涂料类型或两种涂料类型的有机氟树脂的涂料。在蒸煮过程中沾污了煤气炉灶栅格盒底和顶部面板的鱼油和肉油，由于盒底和面板上形成了含有有机氟树脂涂料的涂层，亦即在其表面有防污涂层，所以能很容易地清除掉。
而且，已知这种涂层的硬度和韧性可通过添加一种填料到涂料中作为增强剂而得到改善。
然而，存在的问题是，过量的填料会使防污性能衰减。因此，需要添加的填料量会受到限制，不能对涂层的硬度和韧性的改进起重大作用。
此外，已知涂层的各种性能如在清洗性能、硬度和韧性等方面都是不足的，尤其当其用于最常被沸腾溢出的蒸煮食物弄脏的锅时，并且难于使顶部面板制成光亮的颜色，例如白色，达到清洁性能、硬度和韧性。发明概述
本发明是关于一些材料，例如家庭烹饪器具、加热器等，它们有优良的防污性能和耐磨性，该材料包含有至少一种涂层，涂层包含有三氧化二铝(Al2O3)和五氧化二磷(P2O5)为基本组分的50-90％重量的无机粉末和10-50％重量的至少一种有机氟树脂选自聚四氟乙烯(下面叫做PTFE)，四氟乙烯全氟烷基乙烯醚共聚物(下文叫做PFA)以及聚四氟乙烯-六氟丙烯共聚物(FEP)作为重要成分(这一涂层下文叫做含有填料的有机氟树脂涂层)。
进一步，本发明提供了具有防污性能的一些材料，它含有混入填充剂的有机氟树脂作为面漆和底漆，含有聚醚砜树脂(PES)作为所需部分的重要成分。
更进一步，本发明提供了一种有防污性能的材料，它含有一种面漆，面漆含有至少一种氟树脂选自PTFE、PFA和FEP；含有一种中间漆层，该漆层含有上述混入填料的氟树脂涂料；和含有一种底漆，该底漆含有PES作为所需部分的重要成分。
按照本发明，一些材料例如煤气炉灶，已改进了硬度和韧性，能够长期保持清洁性能而无防污性能的衰变，因而它们能够用作沸腾溢出接收锅，并能着色成为光亮色泽如白色。
图1是本发明第三实施例的材料的部分截面视图。
图中编号1：基质(例如用作煤气炉灶面板的钢板)
        2：底漆
        3：中间涂层或漆
        4：面漆
本发明的第一实施例是关于一些材料，例如家庭烹饪器具、加热器以及同种器具，它们包含有至少一层涂层，其中含有50-90％重量的无机粉末，该无机粉末含有三氧化二铝(Al2O3)和五氧化二磷(P2O5)作为基本成份，和10-50％重量的至少一种含氟树脂选自PTFE、PFA和FEP(含填充剂的有机氟树脂涂料)作为基本成份。
本发明的第二实施例是关于一些具有防污性能的材料，它们含有搀混填料的有机氟树脂涂料作为面漆和底漆，包含有PES作为所需部分的重要成份。
本发明第三实施例是关于具有防止污性能的一些材料，它们含有至少一种有机氟树脂选自PTFE、PFA和FEP作为面漆；一种中间层涂料或漆，含有搀混有填料的氟树脂涂料；以及一种底漆，含有PES作为在所需部分上的必要成份。
本发明的各种材料，包括加热器、家庭烹饪器具如煤气炉灶、电加热炉灶、煤气炉、微波炉、烧烤栅格盒箱、栅格盘锅、炉灶面板以及类似器具。
需要涂布的材料的基质可由一种表面处理的钢如磷酸盐处理钢、磷酸锌处理钢等制成，由不锈钢，由熔融铝喷镀的钢，由熔融铝-锌喷镀的钢(Galvarium钢)等制成。
根据本发明第一实施例，含有填料的有机氟树脂，可以涂布到上述材料的任何部分。亦即它可直接涂覆到基质的表面上或者作为面漆(第二实施例)或者作为中间漆层(第三实施例)。
含填料的有机氟树脂涂层的制备可以通过涂布含填料的有机氟树脂涂料的漆料到底漆上或基质上，所说的漆料含有50％-90％重量，最好为60％-70％重量的含三氧化二铝和五氧化二磷为重要成分的无机粉末，和10％-50％重量，最好为15％-30％重量的有机氟树脂，以上是按照漆料的固体计算。
如果有机氟树脂的量少于10％重量，不能获得足够大的粘合作用，而如果有机氟树脂的量超过50％，则所得涂层的硬度便下降。
要组合的无机粉末应含有三氧化二铝和五氧化二磷作为基本成分。
三氧化二铝的优选量为约20％-50％重量，更加优选为30％-45％重量，这是基于用作含有填料的有机氟树脂涂料的漆料总量计算。
五氧化二磷的优选量为约20％-50％重量，更加优选为25％-35％重量，这是基于用作含有填料的有机氟树脂涂料的漆料总量计算。
除三氧化二铝和五氧化二磷之外的其它无机粉末，也可用作中间涂层的漆料。这样的无机粉末例子有碱金属氧化物类，如氧化钠，氧化钾等。
无机粉末的颗粒大小(粒度)较好为1-20μm，更好为1-10μm。
在用作含填料有机氟树脂涂料的漆料中所用的有机氟树脂类的例子，为PTFE、PFA和FEP。最优选者是PTFE和PFA，它们可单独使用或结合使用。
另一种用作含填料有机氟树脂涂料的漆料成份，是一些颜料，例如碳黑、钛云母(titanium mica)等。
含有填料的有机氟树脂层的厚度优选为30μm至60μm，更加优选的为40μm至50μm。为了得到足够的硬度，30μm或以上的厚度是优选的。在含有填料的有机氟树脂涂层的厚度大于60μm的情况下，很难得到优良的粘合作用。
根据第二实施例，在基质上首先涂布用作底漆的漆料，该漆料含有PES作为主要成份。在用作底漆的漆料中的PES用量，可以是40-80％重量，优选45-60％重量，以用作底漆漆料的固体计算。可选择含于底漆漆料中的其它组份，包括一些其它树脂例如含氟树脂，如PTFE等，颜料如碳黑、二氧化钛等。
PES对上述钢基质与中间涂层的胶粘性能，以及作为树脂用于底漆的加工性能，均是优良的。
底漆的较好厚度为5-10μm，更好为7-9μm。
为了在钢基质与中间涂层之间获得优良的粘合性，这种底漆是有效的。
第三实施例可由图1来说明，在该图中基质(1)上涂布有上述用作底漆(2)的漆料，然后，再涂布以用作含填料的有机氟树脂涂层的漆料作为中间涂层(3)，在中间涂层(3)上再涂布面漆(4)的漆料。
用作底漆和用作中间涂层的漆料的配方和涂层的较佳厚度，可按照上述说明。如果省略去含有填料的有机氟树脂涂料的中间涂层，便不能得到优良的粘合性和硬度。
用作顶层面漆(4)的漆料含有至少一种有机氟树脂，可选自PTFE、PFA和FEP。最可取者是PTFE和PFA，它们在防污性能方面可单独使用或结合使用。
用作顶层面漆的漆料，可含有另外一些组份，例如颜料类，如碳黑、钛云母等。
用作顶层面漆的漆料中的有机氟树脂的用量，较好为大于80％重量，更好为大于90％重量，以顶层面漆料的总固体计算。如果有机氟树脂的量少于80％，则防污性能便衰减。
顶层面漆漆料可以制成粉状形式，悬浮液形式等，它们可采用空气喷涂、粉末涂布、静电涂布等。
顶层面漆的厚度较好为1-10μm，更好为1-5μm，如顶层面漆的厚度大于10μm，则涂层的表面趋于卷曲。
顶层面漆可有效地赋予烹饪器具材料以更加优良的性能。
用作底漆的漆料，可以是溶液、分散涂布的组合物。
用作含填料的有机氟树脂的漆料，可以优选一种分散涂布的组合物。
用作顶层面漆的漆料，可以优选一种分散或粉末涂布组合物。
这些涂料组合物，可以采用空气喷涂、静电涂布等。
在涂料组合物中所含有的有机氟树脂类，通常是在大约400℃或以上熔接到钢材基质上，典型的是在410℃经过20分钟或420℃经过10分钟熔到基质上。
现在通过一些实施例对本发明加以说明，但这些实施例并非要对本发明进行限制。一些实施例(第三实施方案的样品板的制备)底漆的形成：
用作底漆的漆料，可按照表1中的U1的配方来制备。
       表1
    配方      U1(％重量)
    聚醚砜树脂 50PTFE       20颜料       30总量       100
将聚醚砜树脂、PTFE粉末及由碳黑和二氧化钛组成的颜料，用砂磨机和球磨机进行均匀粉碎。
将得到的漆料利用空气喷涂法涂布到不锈钢表面上，不锈钢板表面事先用碱性脱脂剂进行脱脂。中间涂层的形成：
用作中间涂层的漆料，是按照表2中配方M1至M9进行配制。
                          表2
  配方   M1   M2   M3     M4     M5     M6     M7     M8     M9
  PTFEPFA颜料A颜料B 6040 5050 3070 1090 595     3070 5050 3070 1090
  总量                                                 100
注：比率是以％重量来表示
PTFE和PFA是以粉末使用。
颜料A：Al2O3  40(％重量)
       P2O5   30(％重量)
       Na2O    15(％重量)
       K2O     15(％重量)
颜料B：TiO2    100(％重量)
将每个配方中的物质用砂磨机和球磨机均匀粉碎，得到相应的漆料。
将得到的一些漆料分别用空气喷涂法涂布到底漆上。顶层面漆的形成：
用作顶层面漆的漆料，是按照表3中的配方T1和T2制备。
           表3
    配方     T1     T2
    PTFEPFA颜料     955 955
    总  量     100
注：比率是以固体％重量来表示
将PTFE、PFA，碳黑和钛云母用高速分散机进行均匀粉碎而得到分散的漆料。
将得到的用作顶层面漆的分散漆料，用喷涂法分别涂布到给定的中间涂层上。
将涂布有三层涂料的基质板在420℃烘烤10分钟。评估测试：
按照上述底漆、中间层漆及顶层面漆的配方，制备具有三层或两层涂层的12快测试用钢板。底漆、中间层涂料和顶层面漆的厚度分别为约7.5μm，约40μm和约5μm。
每种漆料的结合及结果，亦即由这些结合所得到的粘合作用、硬度及防污性能示于表4中。
                                                              表4
测试板块序号 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12
底漆                                           U1  -   U1
中间层涂料   M3   M1   M2   M3   M4   M5   M6     M7   M8   M9   M3   M3
顶层面漆   -                                   T1   T2
粘合作用   ○   ○   ○   ○   ○   ×   ○   ○   ○   ○    ×   ○
硬度1   ○   ×   ○   ○   ○   -   ○   ×   ×   ×    -   ○
硬度2   ○   ×   ○   ○   ○   -   ○   ×   ×   ×    -   ○
防污性能   △   ○   ○   ○   ○   ○   ○   ○   ○    -   ○
(2)九个测试扳块(序号13-21)是使用底漆(U1)的漆料、中间层涂料(M3)的漆料及顶层面漆(T1)的漆料，同时改变这些涂层的厚度来涂覆制备的，并且观察了所说厚度对粘合力、硬度及防污性能的影响。结果列示于表5。
                                                表5
测试板块序号 13 14 15 16 17 18 19 20 21
底漆U1     1     5   10    15     5     5     5     5     5
中间层涂料M3     30     30   30    30     20     50     60     30     30
顶层面漆T1     1     1   1    1     1     1     1     10     15
粘合力     ×     ○   ○    ×     ○     ○     △     ○     ○
硬度1     -     ○   ○    -     ×     ○     ○     ○     △
硬度2     -     ○   ○    -     ×     ○     ○     ○     △
防污性能     -     ○   ○    -     △     ○     ○     ○     ○
各漆层的厚度是以μm来表示。
粘合力：
将钢板基质上的三层涂漆切割，成检测模型(2mm×2mm)于烘烤之后一小时或以上，并保存在温度为5-35℃的室内，避免直接的阳光和含有影响测试结果的很少气体、蒸汽、灰尘等。
用下列标准评估结果：
○：未观察到剥离
△：观察到了某些检测模型的剥离
×：观察到了漆层剥离
硬度1：
按照JIS K5400的铅笔硬度试验法评估
用如下标准评估了结果：
○：9H或更高
△：4-8H
×：3H或以下
硬度2：
将涂层的表面用一金属币以45°的角度于1Kg/cm2的压力下刮一次。
将结果用如下标准评估：
○：未观察到漆层剥离开基质
△：观察到漆层有30％或以下剥离开基质
×：观察到漆层有大于30％剥离开基质
防污性能：
将鱼油滴到涂层表面上，并在300℃加热1小时。将粘附上去的污斑用手纸擦除。这种擦去处理重复10次，评估结果。
○：未观察到粘附的污斑
△：粘附的污斑被部分除去了
×：几乎整个污斑未能除去。

Claims (16)

1.一些具有防污性能的材料，其特征在于含有至少一种涂层，该涂层含有50-90％重量的含三氧化二铝(Al2O3)和五氧化二磷(P2O5)为重要组份的无机粉末，和含有10-50％重量的至少一种有机氟树脂选自一组聚四氟乙烯，四氟乙烯-全氟烷基乙烯醚共聚物以及聚四氟乙烯-六氟丙烯共聚物于基质上。
2.如权利要求1所述的具有防污性能的材料，其特征在于其中涂料或漆层是顶层面漆。
3.如权利要求1所述的具有防污性能的材料，其特征在于其中涂料或涂层是中间层涂料或漆。
4.如权利要求1至3任何一项所述的具有防污性能的材料，其特征在于其中有机氟树脂是聚四氟乙烯和/或四氟乙烯-全氟烷基乙烯醚共聚物。
5.一些具有防污性能的材料，其特征在于含有一顶层面漆，该面漆包含三氧化二铝(Al2O3)和五氧化二磷(P2O5)为重要组成的无机粉末，和含有10-50％重量的至少一种有机氟树脂选自一组聚四氟乙烯，四氟乙烯-全氟烷基乙烯醚共聚物以及一种底漆含有聚醚砜树脂PES作为重要成份。
6.如权利要求5所述的材料，其特征在于其中的顶层面漆有机氟树脂是聚四氟乙烯和/或四氟乙烯-全氟烷基乙烯醚共聚物。
7.如权利要求4所述的材料，其特征在于其中底漆的厚度为5-10μm，顶层面漆的厚度为30-60μm。
8.一些具有防污性能的材料，其特征在于含有一顶层面漆，它包含有至少一种有机氟树脂选自一组聚四氟乙烯，四氟乙烯-全氟烷基乙烯醚共聚物和四氟乙烯-六氟丙烯共取物作为重要组份，含有一中间层涂层包含有50-90％重量三氧化二铝(Al2O3)和五氧化二磷(P2O5)作为重要组份的无机粉末并包含10-50％重量的至少一种有机氟树脂选自一组聚四氟乙烯，四氟乙烯-全氟烷基乙烯醚共聚物和四氟乙烯-六氟丙烯共聚物，以及含有一种底漆包含有聚醚砜树脂PES作为重要成份。
9.如权利要求8所述的材料，其特征在于其中的顶层面漆中有机氟树脂是聚四氟乙烯和/或四氟乙烯-全氟烷基乙烯醚共聚物。
10.如权利要求8所述的材料，其特征在于其中中间层涂料或漆的有机氟树脂是聚四氟乙烯和/或四氟乙烯-全氟烷基乙烯醚共聚物。
11.如权利要求8所述的材料，其特征在于其中顶层面漆中的有机氟树脂用量为高于80％重量，以顶层面漆总固体量计算。
12.如权利要求8所述的材料，其特征在于其中底漆的厚度为5-10μm，中间层涂料的厚度为30-60μm，以及顶层面漆的厚度为1-10μm。
13.如前面权利要求中任何一项所述的材料，其特征在于它们是加热器或家庭用烹饪器具。
14.如权利要求13所述的材料，其特征在于其中家庭用烹饪器具是选自一组煤气炉灶、电炉灶、煤气炉、微波炉。
15.如权利要求1或13任何一项所述的材料，其特征在于其中家庭烹饪器具的部件是栅格盒箱的内面，栅格锅的内面和/或炉灶的顶部面板。
16.如权利要求15所述的材料，其特征在于其中炉灶的顶部面板是光亮颜色。
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