JP2005320398A - 含フッ素樹脂水性分散液 - Google Patents
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Abstract
【解決手段】 標準比重が2.22以下である四フッ化エチレン重合体、及び四フッ化エチレン共重合体を含む含フッ素樹脂水性分散液およびそれから得られる塗膜。標準比重が2.22以下である四フッ化エチレン重合体、四フッ化エチレン・パーフルオロプロピレン共重合体及び(メタ)アクリル系重合体を含む含フッ素樹脂水性分散液は、本発明の好ましい態様である。
【選択図】 なし
Description
特開平5−43832号には、テトラフルオロエチレン・パーフルオロ(アルキルビニルエーテル)共重合体(以下、PFAという)水性分散液とPTFE水性分散液の混合物にアクリル樹脂を添加することによって、フローコーティングに適し、且つ耐摩耗性および耐食性の改善された塗料が試みられている。
本発明によれば、基材上に形成された基材と十分な密着性を示す厚膜であって、且つ使用時には十分な耐久性を示す膜が提供される。
本発明は、ガラスクロスコーティング、特に搬送用ベルトや離型用のシートなど耐久性が必要とされる用途に好適に用いることができる、基材上に形成された膜及び含フッ素樹脂水性分散液が提供される。
まず、本発明の標準比重が2.22以下である四フッ化エチレン重合体について説明する。
該四フッ化エチレン共重合体は溶融加工性を有するものが好ましく、水性分散液として用いられることが好ましい。
本発明で使用されるFEPは、従来公知の重合方法で得ることができるが、乳化重合により得られるFEPが好ましく使用される。
エチレン性不飽和単量体含有重合体は、例えば、1個またはそれ以上のモノエチレン性不飽和酸単位を含有する、エチレン性不飽和単量体を含有する重合体である。
本発明の含フッ素樹脂水性分散液は、1回のコーティングでクラックの発生がない厚膜を得ることができる良好な厚塗り性(成膜性)を発揮する。
有機溶剤を添加することにより、厚塗り性はよりいっそう向上する。そして通常は、フッ素樹脂粒子の溶融温度より高い温度に加熱(通常は圧力をかけて)して基材と密着したフッ素樹脂被膜を形成させる。
乳化重合により得られるPTFE水性分散体を、純水を用いて15重量%濃度に調整する。その後ポリエチレン容器(1000ml容量)に約750ml入れ手で激しく振蕩して重合体を凝集させる。水から分離した重合体のパウダーを150℃で16時間乾燥する。乾燥した樹脂粉末12.0gを直径2.85cmの円筒形型中に入れてならし、30秒後に最終圧力が350kg/cm2となるよう圧力を次第に増加し、350kg/cm2の最終圧力で2分間保持する。このようにして得られた予備成形体を30分間380℃の空気炉中で焼成した後、1分間1℃の割合で294℃まで冷却し、294℃で1分間保持した後、空気炉中から取り出し室温(23±1℃)で冷却して標準試料とする。室温(23℃±1℃)における同体積の水の重量に対する標準試料の重量比を標準比重とする。
この標準比重は平均分子量の目安となり、一般に標準比重が低い程分子量は大きい。
試験片の作成
表面をサンドブラスト処理したアルミ版(100×100mm)の表面に、プライマー(DuPont社製855−021)を膜厚が約15μmとなる様スプレーコーティングする。室温(20−25℃)で乾燥後、下記のPTFE水性分散液1種を膜厚約15μmとなる様スプレーコーティングする。これを120℃の乾燥機で10分間乾燥した後、390℃の熱風式オーブンで30分間焼成する。焼成後、再度先に用いたPTFE水性分散液のみを同様の手順でスプレーコーティングし、膜厚約30μmのPTFEコーティングを有する試験片を得た。
(1)固形分60重量%、SSG2.18
ノニオン系界面活性剤(ライオン株式会社製、レオコール TDN−90−80)をPTFEの重量に対して10重量%含む
(2)固形分60%、SSG2.21
ノニオン系界面活性剤(ライオン株式会社製、レオコール TDN−90−80)をPTFEの重量に対して10重量%含む
(3)固形分60%、SSG2.26
ノニオン系界面活性剤(ライオン株式会社製、レオコール TDN−90−80)をPTFEの重量に対して10重量%含む
テーバー摩耗試験機(安田精機製作所(株)製、テーバー式アブレーションテスター No.101)を用い、CS−17の摩耗リングを試験片のPTFEコーティング面上で250回回転させた後、試験片の重量を測定する。この時点の重量をゼロ点とする。5000回転まで1000回転毎に試験片の重量を測定し、摩耗量を測定する。結果を表2に示す。
厚さ0.1mmのガラスクロス(WCA 116E:日東紡績株式会社製)を155mm×120mmのサイズに切る。上記のガラスクロスを約5mm/秒の速度で、含フッ素樹脂水性分散液を満たしたアクリル樹脂製容器(長さ145mm、幅24mm、深さ173mm)に浸していく。クロスの上部約5mmを残し全て浸したまま10秒間保持し、約5mm/秒の速度でクロスを引き上げる。引き上げたクロスを150℃の乾燥機で5分間乾燥し、その後380℃の熱風式オーブンで10分間の焼成を行い、室温で冷却(20−25℃)して1回目のコーティングとする。このクロスの上下を反転し、同様の手順で2回目のコーティングを行う。塗着量が約60%になるまで同手順でコーティングを繰り返す。通常は3回あるいは4回のコーティングで約60%の塗着量が達成される。尚、塗着量は下記式により測定する。
塗着量(%)=(W2−W1)÷W2×100
W1:コーティング前のガラスクロスの重量(g)
W2:コーティング後のガラスクロスの重量(g)
上記のガラスクロスコーティングを行ったガラスクロスの中心部から、剃刀で50mm×50mmの正方形の試験片を切り抜く。これを脂肪族炭化水素系の浸透液(マークテック株式会社製:スーパーチェック浸透液UP−ST)に30分間浸す。30分経過後、試験片を取り出し表面に付着している浸透液をガーゼで拭き取り、下記式により浸透性(吸液率)を測定する。
吸液率(%)=(Wb−Wa)÷Wa×100
Wa:浸透液に浸す前の試験片の重量(g)
Wb:浸透液に浸した後の試験片の重量(g)
含フッ素樹脂水性分散液500mlを、浸漬槽(長さ220mm、幅75mm、深さ48mm)に入れ、液面に泡が浮かんでいたらスポイト等で取り除く。表面を洗浄したガラス板(200mm×70mm、厚さ3mm)の両端(長尺方向)に、長さ約50mmのテープ(住友スリーエム株式会社製:ScotchTMメンディングテープ)を付け、両端のテープを持ち、ガラス板を長尺方向に水平よりやや傾斜させて、浸漬槽の水性分散液液面下に浸す。数秒間浸した後、静かにガラス板を引き上げ、専用台に立てかけて室温(20−25℃)で乾燥する。立てかける角度は各々のガラス板毎に変化させる。各々のガラス板毎に380℃の熱風式オーブンで20分間焼成し、室温(20−25℃)で冷却する。ガラス板表面にクラックが発生する部分と発生しない部分の両方が生じたものを試料とし、クラックが入っている部分とクラックが無い部分との堺の膜厚を測定する。膜厚の測定方法は以下の通りである。
ガラス板裏面のコーティング膜を除き、ガラス板とガラス板表面のコーティング膜との合計の厚みをマイクロメーター(MITUTOYO社製)で測定する。次に、ガラス板表面のコーティング膜を除きガラス板の厚みを測定する。下記式により厚塗り性(CCT)を測定する。
CCT(μm)=Ta−Tb
Ta:ガラス板と表面のコーティング膜との合計の厚み(μm)
Tb:ガラス板の厚み(μm)
ガラス板を専用台に立てかける角度により、ガラス板にコーティングされる含フッ素樹脂の膜の厚みが調節されるため、厚塗り性が高いものは立てかける角度が緩やかになり、厚塗り性が低いものは立てかける角度が急になる。
(1)PTFE水性分散液 (三井・デュポンフロロケミカル株式会社製)
固形分60%、SSG2.18
ノニオン系界面活性剤(ダウ・ケミカルケミカル株式会社製、Tergitol TMN)をPTFEの重量に対して6−10重量%含む
固形分54重量%
ノニオン系界面活性剤(ライオン株式会社製、レオコール TDN−90−80)をFEPの重量に対して5−6重量%含む
メチルメタクリレート/エチルアクリレート/メタクリル酸:39/57/4の三元重合体、固形分40重量%
ノニオン系界面活性剤がPTFEの重量に対して6重量%添加されているPTFE水性分散液に、アクリル樹脂水性分散液及びFEP水性分散液を、PTFEのポリマー重量に対して各々10重量%添加し、含フッ素樹脂水性分散液を得た。得られた分散液の吸液率及びCCTを測定した。結果を表1に示す。
実施例1の含フッ素樹脂水性分散液に、下記の成分からなる混合物をPTFEの重量に対して1.5重量%添加し、含フッ素樹脂水性分散液を得た。得られた分散液の吸液率及びCCTを測定した。結果を表1に示す。
混合物:
ブチルカルビトール 20.5重量%、
トリエタノールアミン 32.0重量%、
芳香族炭化水素 30.1重量%、
(エクソン・ケミカル社製、Solvesso 100)
オレイン酸 13.0重量%、
ノニオン系界面活性剤 4.4重量%
(ライオン株式会社製、レオコール TDN−90−80)
ノニオン系界面活性剤がPTFEの重量に対して6重量%添加されているPTFE水性分散液に、PTFEのポリマー重量に対して、20重量%のアクリル樹脂水性分散液、及び10重量%のFEP水性分散液を添加し含フッ素樹脂水性分散液を得た。得られた分散液の吸液率及びCCTを測定した。結果を表1に示す。
ノニオン系界面活性剤がPTFEの重量に対して6重量%添加されているPTFE水性分散液の吸液率及びCCTを測定した。結果を表1に示す。
ノニオン系界面活性剤がPTFEの重量に対して6重量%添加されているPTFE水性分散液に、PTFEのポリマー重量に対して、10重量%のアクリル樹脂水性分散液を添加し、含フッ素樹脂水性分散液を得た。得られた分散液の吸液率及びCCTを測定した。結果を表1に示す。
また、上記表2の通り、PTFEの標準比重(SSG)がある程度低い(分子量がある程度高い)PTFEの方が摩耗特性において優れている。
本発明によれば、基材上に形成された基材と十分な密着性を示す厚膜であって、且つ使用時には十分な耐久性を示す膜を得ることができる。
本発明は、ガラスクロスコーティング、特に搬送用ベルトや離型用のシートなど耐久性が必要とされる用途に好適に用いることができる、基材上に形成された膜及び含フッ素樹脂水性分散液を得ることができる。
Claims (7)
- 標準比重が2.22以下である四フッ化エチレン重合体、及び四フッ化エチレン共重合体を含む含フッ素樹脂水性分散液。
- 前記四フッ化エチレン共重合体が、四フッ化エチレン・パーフルオロプロピレン共重合体であることを特徴とする含フッ素樹脂水性分散液。
- さらに(メタ)アクリル系重合体を含むことを特徴とする請求項1または2に記載の含フッ素樹脂水性分散液。
- 前記(メタ)アクリル系重合体が、メタクリル酸メチル、アクリル酸エチル、及びメタクリル酸からなる3元重合体である請求項1から3のいずれかに記載の含フッ素樹脂水性分散液。
- 前記メタクリル酸メチル、アクリル酸エチル、及びメタクリル酸からなる3元重合体が、メタクリル酸メチル、アクリル酸エチル、及びメタクリル酸が各々37〜41/55〜59/1〜6(重量比)の3元共重合体である請求項4に記載の含フッ素樹脂水性分散液。
- 標準比重が2.22以下である四フッ化エチレン重合体50〜99重量%、四フッ化エチレン・パーフルオロプロピレン共重合体0.5〜25重量%、及び(メタ)アクリル系重合体0.5〜25重量%を含む請求項1〜5のいずれかに記載の含フッ素樹脂水性分散液。
- 請求項1〜6のいずれかに記載の含フッ素樹脂水性分散液から得られる基材上に形成された含フッ素樹脂塗膜。
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