JP3408604B2 - Manufacturing method of inorganic / organic coating - Google Patents

Manufacturing method of inorganic / organic coating

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JP3408604B2
JP3408604B2 JP33791793A JP33791793A JP3408604B2 JP 3408604 B2 JP3408604 B2 JP 3408604B2 JP 33791793 A JP33791793 A JP 33791793A JP 33791793 A JP33791793 A JP 33791793A JP 3408604 B2 JP3408604 B2 JP 3408604B2
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【発明の詳細な説明】 【0001】 【産業上の利用分野】本発明は耐熱性、硬度、密着性と
共に耐食性、可撓性、摺動性、撥水性にも優れた無機/
有機ハイブリッド構造を有する被覆膜の形成方法に係
る。 【0002】 【従来の技術】高度の耐熱、耐摩耗、耐食性を得るため
には、有機系塗料では不十分であり、セラミックス系コ
ーティングが用いられる。従来、セラミックス系コーテ
ィングの形成方法としては、PVD(スパッタ法等)、
CVD、ゾル−ゲル法、ポリチタノカルボシラン系塗
料、ポリ(ジシル)シラザン系塗料、ポリシラザン系塗
料、ポリメタロシラザン系塗料などが知られている。 【0003】一方、耐食性、可撓性、摺動性、撥水性を
得るために、フッ素樹脂を用い必要に応じて各種フィラ
ーを添加した各種有機系塗料が知られている。さらに、
ポリカルボシラン樹脂、ポリシラザン樹脂、ポリボロシ
ロキサン樹脂などのケイ素化合物からなるセラミックス
前駆体樹脂と、フッ素樹脂と、無機フィラー等を配合し
た耐熱性塗料も提案されている(特開平4−16817
5号及び同5−156176号公報)。 【0004】 【発明が解決しようとする課題】セラミックス系コーテ
ィングでは耐熱性、硬度、密着性などには優れるもの
の、柔軟性、摺動性、撥水性などが不十分である。一
方、フッ素樹脂系塗料は、柔軟性、摺動性、撥水性など
には優れており、無機フィラーの添加により硬度は向上
するが、耐熱性、密着性などは不十分である。 【0005】また、セラミックス前駆体樹脂とフッ素樹
脂を配合した前記耐熱性塗料は、いずれも有機基を含む
ケイ素化合物を用いているので、耐熱性、硬度、密着性
に対する効果がまだ十分でない。特に、焼付け時の有機
基の脱離によってピンホールや収縮に伴なうクラックが
発生するため、十分に緻密な膜が得られず、基材との密
着性も不足する。さらに、前記耐熱性塗料では無機フィ
ラーあるいはガラス繊維などを添加することが必須であ
り、これらにより硬度を向上させることができるもの
の、密着性に対しては全く寄与しないため、添加すれば
するほど密着性と可撓性が低下する。 【0006】本発明は、これらの問題点を解決し、耐熱
性、硬度、密着性と共に可撓性、摺動性、撥水性に優
れ、かつ耐食性、電気絶縁性、耐汚染性などにも優れた
無機/有機ハイブリッド構造を有した被覆膜の製造方法
を提供することを目的とする。 【0007】 【課題を解決するための手段】本発明は、上記目的を達
成するために、主として一般式(I): 【0008】 【化2】 【0009】で表わされる単位からなる主骨格を有する
数平均分子量が100〜5万のペルヒドロポリシラザン
を主成分とするコーティング液に、粒子径1μm以下の
フッ素樹脂粉末を添加したコーティング用組成物を基盤
に塗布後、空気中、300℃以上で焼成することを特徴
とする無機/有機コーティングの製造方法を提供する。 【0010】用いるポリシラザンは、無機ポリシラザン
(ペルヒドロポリシラザン)〔例えば、特公昭63−1
6325号、特開平1−138108号、同1−138
107号、同4−63833号、特願平3−32016
7号参照〕が好適である。 【0011】用いるポリシラザンには、鎖状、環状、あ
るいは架橋構造を有するもの、あるいは分子内にこれら
複数の構造を同時に有するものがあり、これら単独でも
あるいは混合物でも利用できる。用いるポリシラザンの
代表例としては下記のようなものがあるが、これらに限
定されるものではない。 【0012】ペルヒドロポリシラザンの製造法は例えば
特公昭63−16325号公報に報告されている。これ
らの方法で得られるものは、種々の構造を有するポリマ
ーの混合物であるが、基本的には分子内に鎖状部分と環
状部分を含み、 【0013】 【化3】 【0014】の化学式で表わすことができる。ペルヒド
ロポリシラザンの構造の一例を示すと下記の如くであ
る。 【0015】 【化4】【0016】 【0017】 【0018】 【0019】 【0020】 【0021】 【0022】 【0023】 【0024】 【0025】 【0026】ペルヒドロポリシラザンをフッ素樹脂粒子
と混合するとき、ペルヒドロポリシラザンは通常溶剤に
溶解しておく。溶剤としては、脂肪族炭化水素、脂環式
炭化水素、芳香族炭化水素の炭化水素溶媒、ハロゲン化
メタン、ハロゲン化エタン、ハロゲン化ベンゼン等のハ
ロゲン化炭化水素、脂肪族エーテル、脂環式エーテル等
のエーテル類が使用できる。好ましい溶媒は、塩化メチ
レン、クロロホルム、四塩化炭素、ブロモホルム、塩化
エチレン、塩化エチリデン、トリクロロエタン、テトラ
クロロエタン等のハロゲン化炭化水素、エチルエーテ
ル、イソプロピルエーテル、エチルブチルエーテル、ブ
チルエーテル、1,2−ジオキシエタン、ジオキサン、
ジメチルジオキサン、テトラヒドロフラン、テトラヒド
ロピラン等のエーテル類、ペンタンヘキサン、イソヘキ
サン、メチルペンタン、ヘプタン、イソヘプタン、オク
タン、イソオクタン、シクロペンタン、メチルシクロペ
ンタン、シクロヘキサン、メチルシクロヘキサン、ベン
ゼン、トルエン、キシレン、エチルベンゼン等の炭化水
素等である。 【0027】これらの溶剤を使用する場合、前記フッ素
樹脂添加ペルヒドロポリシラザンの溶解度や溶剤の蒸発
速度を調節するために、2種類以上の溶剤を混合しても
よい。溶剤の使用量(割合)は採用するコーティング方
法により作業性がよくなるように、また必要とする膜厚
により選択され、またペルヒドロポリシラザンの平均分
子量、分子量分布、その構造によって異なるので、コー
ティング用組成物中溶剤は95重量%程度まで混合する
ことができ、好ましくは固形分濃度が5−60重量%の
範囲で混合することができる。 【0028】用いるフッ素樹脂としては、各種のフッ素
樹脂を使用できるが、耐熱性の点からポリテトラフルオ
ロエチレン(PTFE)、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(PF
A)、テトラフルオロエチレン−ヘキサフルオロプロピ
レン共重合体(FEP)、テトラフルオロエチレン−ヘ
キサフルオロプロピレン−パーフルオロアルキルビニル
エーテル共重合体(EPE)、テトラフルオロエチレン
−エチレン共重合体(ETFE)、ポリクロロトリフル
オロエチレン(PCTFE)、クロロトリフルオロエチ
レン−エチレン共重合体(ECTFE)、ポリビニリデ
ンフルオライド(PVDF)、ポリビニルフルオライド
(PVF)などが好適である。特に、PTFEが好まし
い、但し、PTFEは融点以上でもほとんど溶融しない
ため、これだけでは膜の強度が得られない(樹脂として
の特性が得られない)ので、多くのケースでPFAやF
EPなどの溶融するフッ素樹脂をPTFEと合わせて使
用する方がよい。 【0029】フッ素樹脂粒子の大きさは1μm以下であ
るが、できれば0.3μm程度が望ましい。均一微細に
ハイブリッド化するために有利だからである。フッ素樹
脂粒子は好ましくは分散液にしてペルヒドロポリシラザ
ン溶液と混合するが分散媒としてはペルヒドロポリシラ
ザン溶液に用いられる溶媒と同じものが好ましい。通常
はキシレン、トルエンなどである。また、このとき市販
の分散液を使用することができる。例えば、(株)喜多
村製、KD200AS(粒径0.3μmのPTFEキシ
レン分散液、固形分30wt%)などである。パウダーを
用いる場合には、あらかじめ上記のような分散液とした
方がよい。このとき、市販の分散剤を使用すべきであ
る。機械的な混合撹拌は、顔料の分散法に準ずることが
できる。 【0030】ペルヒドロポリシラザンとフッ素樹脂粒子
を含むコーティング用溶液を作成する場合、一般的には
ペルヒドロポリシラザンの溶液とフッ素樹脂粒子の分散
液とを混合すればよい。ペルヒドロポリシラザンとフッ
素樹脂粒子の配合量は、コーティングの用途に応じて広
く選択でき、例えば、可撓性を重視する場合には、全固
形分〔ペルヒドロポリシラザンとフッ素樹脂の合計量〕
を100重量%として、ペルヒドロポリシラザンを5〜
30重量%の範囲内とし、また硬度や耐熱性を重視する
場合には30〜90重量%の範囲内がよい。〔フッ素樹
脂の量は上記固形分量のうちペルヒドロポリシラザンの
量を除いた量である。〕また、本発明においては、必須
ではないが、必要に応じて適当な充填剤を加えてもよ
い。充填剤の例としてはシリカ、アルミナ、ジルコニ
ア、マイカを始めとする酸化物系無機物あるいは炭化珪
素、窒化珪素等の非酸化物系無機物の微粉等が挙げられ
る。また用途によってはアルミニウム、亜鉛、銅等の金
属粉末の添加も可能である。さらに充填剤の例を詳しく
述べれば、ケイ砂、石英、ノバキュライト、ケイ藻土な
どのシリカ系:合成無定形シリカ:カオリナイト、雲
母、滑石、ウオラストナイト、アスベスト、ケイ酸カル
シウム、ケイ酸アルミニウム等のケイ酸塩:ガラス粉
末、ガラス球、中空ガラス球、ガラスフレーク、泡ガラ
ス球等のガラス体:窒化ホウ素、炭化ホウ素、窒化アル
ミニウム、炭化アルミニウム、窒化ケイ素、炭化ケイ
素、ホウ化チタン、窒化チタン、炭化チタン等の非酸化
物系無機物:炭酸カルシウム:酸化亜鉛、アルミナ、マ
グネシア、酸化チタン、酸化ベリリウム等の金属酸化
物:硫酸バリウム、二硫化モリブデン、二硫化タングス
テン、弗化炭素その他無機物:アルミニウム、ブロン
ズ、鉛、ステンレススチール、亜鉛等の金属粉末:カー
ボンブラック、コークス、黒鉛、熱分解炭素、中空カー
ボン球等のカーボン体等があげられる。 【0031】これら充填剤は、針状(ウィスカーを含
む。)、粒状、鱗片状等種々の形状のものを単独又は2
種以上混合して用いることができる。又、これら充填剤
の粒子の大きさは1回に塗布可能な膜厚よりも小さいこ
とが望ましい。また充填剤の添加量はフッ素樹脂とペル
ヒドロポリシラザンの合計1重量部に対し、0.05重
量部〜10重量部の範囲であり、特に好ましい添加量は
0.2重量部〜3重量部の範囲である。又、充填剤の表
面をカップリング剤処理、蒸着、メッキ等で表面処理し
て使用してもよい。 【0032】コーティング用組成物には、必要に応じて
各種顔料、レベリング剤、消泡剤、帯電防止剤、紫外線
吸収剤、pH調整剤、分散剤、表面改質剤、可塑剤、乾燥
促進剤、流れ止め剤を加えてもよい。こうして作成され
た本発明のコーティング用組成物は、基盤上に1回又は
2回以上繰り返して塗布した後、焼き付けて被覆膜を形
成する。 【0033】コーティング組成物を塗布する基盤は、特
に限定されず、金属、セラミックス、プラスチックス等
のいずれでもよい。コーティングとしての塗布手段とし
ては、通常の塗布方法、つまり浸漬、スピンコート、ロ
ール塗り、バー塗り、刷毛塗り、スプレー塗り、フロー
塗り等が用いられる。又、塗布前に基盤をヤスリがけ、
脱脂、各種ブラスト等で表面処理しておくとコーティン
グ組成物の付着性能は向上する。 【0034】このような方法でコーティングし、充分乾
燥させた後、加熱・焼成する。この焼成によってポリシ
ラザンは架橋、縮合、あるいは、焼成雰囲気によっては
酸化、加水分解して硬化し、セラミックス被覆を形成す
るが、同時にフッ素樹脂粒子が溶融して、Si−O結合
あるいはSi−N結合を主体とするセラミックス部分と
フッ素樹脂からなる有機質部分とが微細な構造レベルで
(無機フィラーなどを添加する複合材と比べて)複合化
した緻密な膜を得ることができる。 【0035】焼成温度はフッ素樹脂の融点以上、かつ、
ペルヒドロポリシラザンが十分セラミック化する温度で
あることが好ましい。これは通常300℃以上、好まし
くは400℃程度である。上記焼成条件はペルヒドロ
リシラザンの分子量や構造によって異なる。昇温速度は
特に限定しないが、0.5〜10℃/分の緩やかな昇温
速度が好ましい。本発明は焼成雰囲気として空気中を用
いる。空気中での焼成によりペルヒドロポリシラザンの
酸化、あるいは空気中に共存する水蒸気による加水分解
が進行する。 【0036】以上の如く、本発明に従ってペルヒドロ
リシラザンとフッ素樹脂を組合せると、微細な構造レベ
ルでハイブリッド化した無機/有機コーティングが得ら
れる。特に、無機ポリシラザン(ペルヒドロポリシラザ
ン)は耐熱性、硬度、密着性が特に優れており、伸びを
特長とするフッ素樹脂との組合せは互いの短所を補うバ
ランスのとれた複合系であり、既存の複合系コーティン
グを上廻る特性を与える。 【0037】これはペルヒドロポリシラザンとフッ素樹
脂の組合せを用いる場合には、ガラスフィラーなどを添
加するいわゆる複合樹脂と異なり、キシレンに溶解した
ペルヒドロポリシラザンが、微細なフッ素樹脂フィラー
のまわりをまんべんなく取り囲んだ状態を出発点として
いるため、極めて均質かつ微細な構造のレベルで非晶質
のSiO2 /Si34 とフッ素樹脂が複合化している
と予想されることと、ペルヒドロポリシラザンのセラミ
ック化にともなう収縮時に、フッ素樹脂が軟化し追従す
るため、ピンホールのない緻密な膜が得られやすいこと
によると考えられる。 【0038】また、本発明によれば、無機質(セラミッ
クス)と有機質(フッ素樹脂)のバランスを制御するこ
とが容易である。上記の如く、ペルヒドロポリシラザン
にもとづくセラミックスとフッ素樹脂とが均一かつ微細
な構造レベルで複合化するので、無機質と有機質との割
合が広い割合範囲で選択でき、耐熱性、硬度に重点おい
たものから可撓性に重点をおいたものまで広範囲で優れ
た特性を実現することができる。 【0039】さらに、ペルヒドロポリシラザンは焼成後
熱膨張率の低い非晶質セラミックとなるため、金属基板
などとのマッチングの問題から単体では膜厚限界が低い
が、フッ素樹脂は熱膨張率が高いため各種基板とのマッ
チングが可能であり、従って本発明のコーティング用組
成物では10〜100μmの厚膜が、容易に施工でき
る。なお、ペルヒドロポリシラザンの焼成後の非晶質セ
ラミックスとフッ素樹脂の特性を対比してまとめると下
記の如くである。 【0040】ペルヒドロポリシラザン (焼成後非晶質セラミック) フッ素樹脂 ───────────────────────────── 硬度 高い 低い 伸び 極めて低い 極めて高い 耐熱性 極めて高い 比較的高い 熱膨張率 極めて低い 高い 密着性 極めて高い 悪い 摺動性 − 極めて良好 撥水性 − 極めて良好 セラミック収率 極めて高い − 収縮率 比較的低い − 熱特性 熱硬化 熱軟化、溶融 【0041】 【実施例】実施例1(可撓性を重視したケース) 下記の原材料を用いた。 東燃製ペルヒドロポリシラザン(PHPS−1,M
n≒800、化3の構造)の30wt% キシレン溶液。 (株)喜多村製PTFE分散液KD200AS(粒
径0.3μm,30wt%キシレン溶液)。 旭硝子(株)製PFAパウダーTW−3507(粒
径7μm)。 旭硝子(株)製樹脂表面改質剤S−381(70wt
%酢酸エチル溶液)。 【0042】まず、固形分30wt%のPFAキシレン分
散液を作成する。このとき、分散液100wt%に対し、
S−381溶液の添加量が3wt%となるように、あらか
じめキシレンに添加し、撹拌しておく。このキシレン溶
液に、PFAパウダーを添加し、振動ミルを用いて均一
に分散したPFAキシレン分散液を作成する。次に、
,,を、PHPS/PTFE/PFAの割合が1
5:35:50(wt%)となるように混合し、ペルヒド
ポリシラザン/フッ素樹脂系のコーティング液(固形
分30wt%のキシレン溶液)とした。 【0043】このコーティング液を、脱脂した150×
50×0.4t mmのステンレス(SUS304)、アル
ミニウム(A5052)及び銅(C1100)の各基板
に、流し塗りで施工し、室温で10分乾燥させた。15
0℃で10分間プリベークし、溶剤を十分に揮発させた
後、400℃で1時間ベークし(10℃/分で昇温)、
無機/有機ハイブリッドコーティング膜とした。膜厚は
約10μmであった。得られた膜は半透明で、各基板と
も強固に接着し、ワレなどの欠陥についても、顕微鏡で
認められなかった。特に、銅基板においては、400℃
における銅の酸化が防止されており、緻密性、密着性に
優れた耐熱コーティングであることがわかった(銅は酸
化されやすく、また、酸化膜が剥離しやすい)。 【0044】次に、JIS−K−6894に準じ、塗膜
硬度、可とう性(屈曲性)、密着性を評価した。結果を
表1にまとめた。表1には、ペルヒドロポリシラザンを
含まないフッ素樹脂のみからなる(PTFE:PFA=
35:50)同様の塗膜について比較例1として示し
た。 【0045】 【表1】【0046】これによると、比較例1のように、フッ素
樹脂のみの塗膜では、柔らかく、密着性に劣るという、
フッ素樹脂特有の短所が表われているのに対し、実施例
1では、実用的な硬度を有しながら、屈曲性と密着性に
優れた塗膜が形成されていることが明らかとなった。 【0047】実施例2(耐熱性に重点をおいた場合) 実施例1と同様の原料を用い、同様の手法により、PH
PS/PTFE/PFAの割合が50:40:10(wt
%)となるように、ペルヒドロポリシラザン/フッ素樹
脂系のコーティング液(固形分30wt%のキシレン溶
液)を作製し、同一施工条件で各基板に施工し、10μ
mの無機/有機ハイブリッド膜を得た。得られた膜は、
半透明で、各基板とも強固に接着し、ワレなどの欠陥に
ついても、顕微鏡で認められなかった。特に、銅基板に
おいては、銅の光沢が保たれていた。 【0048】次に、JIS−K−6894に準じ、塗膜
硬度、密着性、耐熱性を評価した。結果を表2にまとめ
た。なお表2には、市販のチッ素社製有機シラザンNC
P−200(Mn≒1200)を用いて、実施例2と全
く同様の手法で得た塗膜の評価結果を比較例2として示
した。 【0049】 【表2】 【0050】 【発明の効果】本発明によれば、耐熱性、硬度、密着
性、可撓性、耐食性、摺動性、撥水性、耐汚染性、電気
絶縁性に優れた、無機/有機ハイブリッド膜を容易に得
ることができる。
Description: BACKGROUND OF THE INVENTION 1. Field of the Invention The present invention relates to an inorganic material having excellent heat resistance, hardness and adhesiveness, as well as excellent corrosion resistance, flexibility, slidability and water repellency.
The present invention relates to a method for forming a coating film having an organic hybrid structure . [0002] In order to obtain a high degree of heat resistance, abrasion resistance and corrosion resistance, organic coatings are not sufficient, and ceramic coatings are used. Conventionally, as a method of forming a ceramic coating, PVD (sputtering method, etc.),
CVD, sol-gel methods, polytitanocarbosilane-based coatings, poly (disil) silazane-based coatings, polysilazane-based coatings, polymetallosilazane-based coatings, and the like are known. On the other hand, various organic paints are known which use a fluororesin and add various fillers as necessary in order to obtain corrosion resistance, flexibility, slidability and water repellency. further,
A heat-resistant paint containing a ceramic precursor resin composed of a silicon compound such as a polycarbosilane resin, a polysilazane resin, or a polyborosiloxane resin, a fluororesin, and an inorganic filler has also been proposed (JP-A-4-16817).
Nos. 5 and 5-156176). [0004] Ceramic coatings are excellent in heat resistance, hardness, adhesion and the like, but are insufficient in flexibility, slidability and water repellency. On the other hand, fluororesin-based coatings are excellent in flexibility, slidability, water repellency and the like, and the hardness is improved by adding an inorganic filler, but the heat resistance, adhesion and the like are insufficient. [0005] Further, since the above-mentioned heat-resistant paints containing a ceramic precursor resin and a fluororesin each use a silicon compound containing an organic group, the effects on heat resistance, hardness and adhesion are not yet sufficient. In particular, since pinholes and cracks accompanying shrinkage occur due to the elimination of organic groups during baking, a sufficiently dense film cannot be obtained, and the adhesion to the substrate is also insufficient. Further, in the heat-resistant paint, it is essential to add an inorganic filler or glass fiber or the like, and although these can improve the hardness, they do not contribute to the adhesiveness at all. The properties and flexibility are reduced. The present invention solves these problems and is excellent in flexibility, slidability, water repellency as well as heat resistance, hardness and adhesion, and also excellent in corrosion resistance, electric insulation, stain resistance and the like. Was
An object of the present invention is to provide a method for producing a coating film having an inorganic / organic hybrid structure . [0007] In order to achieve the above object, the present invention mainly provides a compound represented by the following general formula (I): A coating liquid mainly composed of perhydropolysilazane having a number average molecular weight of 100 to 50,000 having a main skeleton composed of units represented by the following formula : Fluororesin powder having a particle diameter of 1 μm or less A method for producing an inorganic / organic coating, comprising applying a coating composition to which a coating is added to a substrate, followed by baking at 300 ° C. or more in air. The polysilazane used is an inorganic polysilazane (perhydropolysilazane) [for example, Japanese Examined Patent Publication No. 63-1).
6325, JP-A-1-138108, 1-138
No. 107, 4-63833, Japanese Patent Application No. 3-32016
No. 7] is preferred. The polysilazane to be used includes a polysilazane having a chain, cyclic or cross-linked structure, or a polysilazane having a plurality of these structures in a molecule at the same time. These polysilazanes can be used alone or as a mixture. Typical examples of the polysilazane used include the following, but are not limited thereto. The method for producing perhydropolysilazane is, for example,
It is reported in JP-B-63-16325. What is obtained by these methods is a mixture of polymers having various structures, but basically contains a chain portion and a cyclic portion in the molecule. Can be represented by the following chemical formula: An example of the structure of perhydropolysilazane is as follows. Embedded image [0016] [0017] [0018] [0019] [0020] [0021] [0022] [0023] [0024] [0025] [0026] When the perhydro polysilazane is mixed with the fluorine resin particles, perhydro polysilazanes usually solvent Allow to dissolve. Examples of the solvent include aliphatic hydrocarbons, alicyclic hydrocarbons, aromatic hydrocarbon solvents, halogenated hydrocarbons such as halogenated methane, halogenated ethane, and halogenated benzene, aliphatic ethers, alicyclic ethers. And the like. Preferred solvents are methylene chloride, chloroform, carbon tetrachloride, bromoform, ethylene chloride, halogenated hydrocarbons such as ethylidene chloride, trichloroethane, tetrachloroethane, ethyl ether, isopropyl ether, ethyl butyl ether, butyl ether, 1,2-dioxyethane, dioxane ,
Ethers such as dimethyldioxane, tetrahydrofuran, tetrahydropyran, etc .; Hydrogen and the like. When these solvents are used, two or more solvents may be mixed in order to adjust the solubility of the fluororesin-added perhydropolysilazane and the evaporation rate of the solvent. The amount of solvent (ratio), as better workability by coating methods employing, also selected by the film thickness to be required and the average molecular weight of perhydro polysilazanes, molecular weight distribution, it is different depending on the structure, the coating composition The medium solvent can be mixed up to about 95% by weight, and preferably the solid content can be mixed in the range of 5 to 60% by weight. As the fluororesin to be used, various fluororesins can be used, but from the viewpoint of heat resistance, polytetrafluoroethylene (PTFE), tetrafluoroethylene-perfluoroalkylvinyl ether copolymer (PF)
A), tetrafluoroethylene-hexafluoropropylene copolymer (FEP), tetrafluoroethylene-hexafluoropropylene-perfluoroalkylvinyl ether copolymer (EPE), tetrafluoroethylene-ethylene copolymer (ETFE), polychloro Preferred are trifluoroethylene (PCTFE), chlorotrifluoroethylene-ethylene copolymer (ECTFE), polyvinylidene fluoride (PVDF), polyvinyl fluoride (PVF) and the like. Particularly, PTFE is preferred. However, PTFE hardly melts even at a temperature higher than its melting point, so that the film strength alone cannot be obtained (resin properties cannot be obtained). Therefore, PFA or F
It is better to use a melting fluororesin such as EP in combination with PTFE. The size of the fluororesin particles is 1 μm or less.
However, if possible, about 0.3 μm is desirable . This is because it is advantageous to hybridize uniformly and finely. The fluororesin particles are preferably made into a dispersion and mixed with the perhydropolysilazane solution, but the dispersion medium is preferably the same as the solvent used in the perhydropolysilazane solution. Usually, xylene, toluene and the like. At this time, a commercially available dispersion can be used. For example, KD200AS (a PTFE xylene dispersion having a particle size of 0.3 μm, solid content: 30 wt%) manufactured by Kitamura Corporation. When powder is used, it is better to prepare the above-mentioned dispersion liquid in advance. At this time, a commercially available dispersant should be used. The mechanical mixing and stirring can be performed according to the pigment dispersion method. [0030] When creating a coating solution containing a perhydro polysilazane and fluororesin particles, in general
A dispersion of perhydro polysilazane solution and the fluororesin particles may be mixed. The amount of perhydro polysilazane and fluorine resin particles, can be selected widely depending on the coating application, for example, when importance is attached flexibility is total solids [total amount of perhydro polysilazane fluororesin]
As the 100 wt%, 5 to the perhydro polysilazane
The range is 30% by weight, and when importance is placed on hardness and heat resistance, the range is preferably 30 to 90% by weight. [The amount of the fluorine resin is the amount excluding the amount of perhydro polysilazanes of the solid content. In the present invention, though not essential, a suitable filler may be added as needed. Examples of the filler include fine powders of oxide-based inorganic substances such as silica, alumina, zirconia, and mica, and non-oxide-based inorganic substances such as silicon carbide and silicon nitride. Depending on the application, metal powder such as aluminum, zinc, and copper can be added. Further examples of fillers include silica silica, quartz, novacurite, diatomaceous earth, and other silica-based materials: synthetic amorphous silica: kaolinite, mica, talc, wollastonite, asbestos, calcium silicate, aluminum silicate Glass bodies such as glass powder, glass spheres, hollow glass spheres, glass flakes, foam glass spheres: boron nitride, boron carbide, aluminum nitride, aluminum carbide, silicon nitride, silicon carbide, titanium boride, nitride Non-oxide inorganic substances such as titanium and titanium carbide: calcium carbonate: metal oxides such as zinc oxide, alumina, magnesia, titanium oxide, beryllium oxide: barium sulfate, molybdenum disulfide, tungsten disulfide, carbon fluoride and other inorganic substances: Metal powders such as aluminum, bronze, lead, stainless steel, zinc, etc .: carb Black, coke, graphite, pyrolytic carbon, carbon and the like of the hollow carbon spheres and the like. These fillers can be used alone or in various shapes such as needles (including whiskers), granules, and scales.
A mixture of more than one species can be used. Further, it is desirable that the particle size of these fillers is smaller than the film thickness that can be applied at one time. The addition amount of the filler fluorine resin and peroxide
The total 1 part by weight of perhydropolysilazane ranges from 0.05 to 10 parts by weight, particularly preferred amount is in the range of 3 weight parts 0.2 parts by weight. Further, the surface of the filler may be surface-treated by coupling agent treatment, vapor deposition, plating or the like before use. The coating composition may contain various pigments, leveling agents, defoamers, antistatic agents, ultraviolet absorbers, pH adjusters, dispersants, surface modifiers, plasticizers, drying accelerators, if necessary. An anti-flow agent may be added. The coating composition of the present invention thus prepared is repeatedly applied once or twice or more on a substrate, and then baked to form a coating film. The substrate on which the coating composition is applied is not particularly limited, and may be any of metals, ceramics, plastics and the like. As a coating means as a coating, a usual coating method, that is, dipping, spin coating, roll coating, bar coating, brush coating, spray coating, flow coating or the like is used. Also, sand the base before applying,
If surface treatment is performed by degreasing, various blasts, etc., the adhesion performance of the coating composition is improved. After coating by such a method and sufficiently drying, heating and baking are performed. By this firing, the polysilazane is crosslinked, condensed, or oxidized, hydrolyzed and hardened depending on the firing atmosphere to form a ceramic coating. At the same time, the fluororesin particles are melted to form Si—O bonds or Si—N bonds. It is possible to obtain a dense film in which a ceramic portion as a main component and an organic portion made of a fluororesin are composited at a fine structure level (compared with a composite material to which an inorganic filler or the like is added). The firing temperature is equal to or higher than the melting point of the fluororesin, and
It is preferred perhydro polysilazane is a temperature sufficiently ceramization. This is usually 300 ° C. or higher, preferably about 400 ° C. The firing conditions vary depending on the molecular weight and structure of perhydro port <br/> Rishirazan. The heating rate is not particularly limited, but a gradual heating rate of 0.5 to 10 ° C./min is preferable. The present invention uses air as the firing atmosphere. Oxidation of perhydropolysilazane or hydrolysis by water vapor coexisting in the air proceeds by baking in the air. [0036] As mentioned above, the combination of perhydro Po <br/> Rishirazan fluororesin accordance with the present invention, hybrid inorganic / organic coating with a fine structure level is obtained. In particular, inorganic polysilazane (perhydropolysilazane) is particularly excellent in heat resistance, hardness, and adhesion, and a combination with a fluororesin, which is characterized by elongation, is a well-balanced composite system that compensates for each other's disadvantages. Provides properties that surpass composite coatings. When a combination of perhydropolysilazane and fluororesin is used, this is different from a so-called composite resin in which a glass filler or the like is added, and the perhydropolysilazane dissolved in xylene uniformly surrounds the fine fluororesin filler. Since the starting state is a state of morphology, it is expected that amorphous SiO 2 / Si 3 N 4 and a fluororesin are compounded at a very homogeneous and fine structure level, and that the perhydropolysilazane is made into a ceramic. This is considered to be because the fluororesin softens and follows the shrinkage due to the shrinkage, so that a dense film without pinholes is easily obtained. Further, according to the present invention, it is easy to control the balance between an inorganic substance (ceramics) and an organic substance (fluororesin). As described above, since the ceramics and fluororesin-based perhydro polysilazane is complexed with a uniform and fine structure level, the ratio of the inorganic and organic can be selected from a wide ratio range, heat resistance, those had emphasis on the hardness Excellent characteristics can be realized in a wide range up to those emphasizing flexibility. Further, since perhydropolysilazane becomes an amorphous ceramic having a low coefficient of thermal expansion after firing, the film thickness limit is low alone due to the problem of matching with a metal substrate or the like, but fluororesin has a high coefficient of thermal expansion. Matching with various substrates is possible, and therefore, a thick film having a thickness of 10 to 100 μm can be easily applied to the coating composition of the present invention. Incidentally, summarized by comparing amorphous ceramic and characteristics of the fluororesin after firing of perhydro polysilazane is as follows. [0040] perhydro polysilazanes (amorphous ceramic after firing) fluororesin ───────────────────────────── hardness higher low elongation very low Extremely high heat resistance Extremely high Relatively high coefficient of thermal expansion Extremely low High adhesion Very high Bad sliding property-Extremely good Water repellency-Extremely good Ceramic yield Extremely high-Shrinkage ratio Relatively low-Thermal properties Thermosetting Heat softening, Example 1 (Case with emphasis on flexibility) The following raw materials were used. Tonen perhydropolysilazane (PHPS-1, M
30% by weight xylene solution (n ≒ 800, structure of Chemical formula 3). PTFE dispersion KD200AS manufactured by Kitamura Co., Ltd. (particle size: 0.3 μm, 30 wt% xylene solution). Asahi Glass Co., Ltd. PFA powder TW-3507 (particle diameter 7 μm). Asahi Glass Co., Ltd. resin surface modifier S-381 (70wt
% Ethyl acetate solution). First, a PFA xylene dispersion having a solid content of 30 wt% is prepared. At this time, for 100 wt% of the dispersion,
The S-381 solution is added to xylene in advance so that the addition amount of the S-381 solution becomes 3 wt%, and the mixture is stirred. PFA powder is added to this xylene solution, and a PFA xylene dispersion is prepared by using a vibration mill. next,
,, And the ratio of PHPS / PTFE / PFA is 1
5:35:50 were mixed so that (wt%), Peruhido
B and polysilazane / fluororesin-based coating solution of (solid content 30 wt% xylene solution). This coating solution was degreased 150 ×
Each substrate of 50 × 0.4 t mm made of stainless steel (SUS304), aluminum (A5052) and copper (C1100) was applied by flowing coating, and dried at room temperature for 10 minutes. Fifteen
After prebaking at 0 ° C for 10 minutes to sufficiently evaporate the solvent, baking at 400 ° C for 1 hour (heating at 10 ° C / minute),
An inorganic / organic hybrid coating film was used. The thickness was about 10 μm. The obtained film was translucent, adhered firmly to each substrate, and no defects such as cracks were observed under a microscope. Particularly, for a copper substrate, 400 ° C.
It was found that the oxidation of copper was prevented and that the coating was a heat-resistant coating excellent in denseness and adhesion (copper was easily oxidized and an oxide film was easily peeled off). Next, the coating film hardness, flexibility (flexibility) and adhesion were evaluated according to JIS-K-6894. The results are summarized in Table 1. Table 1, composed of only a fluororesin containing no perhydro polysilazane (PTFE: PFA =
35:50) A similar coating was shown as Comparative Example 1. [Table 1] According to this, as in Comparative Example 1, a coating film made of only a fluororesin is soft and has poor adhesion.
In contrast to the inherent disadvantages of fluororesins, Example 1 revealed that a coating film having practical flexibility and excellent flexibility and adhesion was formed. Example 2 (with emphasis on heat resistance) Using the same raw materials as in Example 1,
When the ratio of PS / PTFE / PFA is 50:40:10 (wt.
And so that%), to prepare perhydro polysilazane / fluororesin-based coating solution (solid content 30 wt% xylene solution), and construction to each substrate under the same welding conditions, 10 [mu]
m of inorganic / organic hybrid membrane was obtained. The resulting membrane is
It was translucent, firmly adhered to each substrate, and no defects such as cracks were observed under a microscope. In particular, the luster of the copper was maintained in the copper substrate. Next, according to JIS-K-6894, the hardness, adhesion and heat resistance of the coating film were evaluated. The results are summarized in Table 2. Note that Table 2 shows commercially available organic silazane NC manufactured by Nissan.
Using P-200 (Mn ≒ 1200), the result of evaluation of a coating film obtained in exactly the same manner as in Example 2 is shown as Comparative Example 2. [Table 2] According to the present invention, an inorganic / organic hybrid having excellent heat resistance, hardness, adhesion, flexibility, corrosion resistance, slidability, water repellency, stain resistance, and electrical insulation. A membrane can be easily obtained.

フロントページの続き (56)参考文献 特開 平5−156176(JP,A) 特開 平4−168175(JP,A) 特開 平1−138108(JP,A) 特開 平3−32618(JP,A) 特開 昭62−156135(JP,A) 特開 平2−175726(JP,A) 特開 平4−102412(JP,A) 特開 平4−100877(JP,A) 特公 昭63−16325(JP,B1) (58)調査した分野(Int.Cl.7,DB名) C09D 183/16 C09D 127/12 - 127/20 C08L 83/16 C08L 27/12 - 27/20 C01B 21/082 C01B 21/087 C08G 77/62 Continuation of front page (56) References JP-A-5-156176 (JP, A) JP-A-4-168175 (JP, A) JP-A-1-138108 (JP, A) JP-A-3-32618 (JP) JP-A-62-156135 (JP, A) JP-A-2-175726 (JP, A) JP-A-4-102412 (JP, A) JP-A-4-100877 (JP, A) 63-16325 (JP, B1) (58) Fields investigated (Int. Cl. 7 , DB name) C09D 183/16 C09D 127/12-127/20 C08L 83/16 C08L 27/12-27/20 C01B 21 / 082 C01B 21/087 C08G 77/62

Claims (1)

(57)【特許請求の範囲】 【請求項1】 主として一般式(I): 【化1】 で表わされる単位からなる主骨格を有する数平均分子量
が100〜5万のペルヒドロポリシラザンを主成分とす
るコーティング液に、粒子径1μm以下のフッ素樹脂粉
末を添加したコーティング用組成物を基盤に塗布後、空
気中、300℃以上で焼成することを特徴とする無機/
有機コーティングの製造方法。
(57) [Claims] [Claim 1] Mainly, general formula (I): A coating composition obtained by adding a fluororesin powder having a particle diameter of 1 μm or less to a coating liquid containing perhydropolysilazane as a main component having a number average molecular weight of 100 to 50,000 having a main skeleton composed of units represented by the following formula: After that, it is baked at 300 ° C. or more in air.
Manufacturing method of organic coating.
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