JP3952865B2 - 塗装材料および塗装材料を用いた塗装膜の形成方法 - Google Patents
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Description
【発明の属する技術分野】
本発明は、成形金型の表面塗装等に用いられる塗装材料および塗装材料を用いた塗装膜の形成方法に関する。
【0002】
【従来の技術】
近年、耐摩耗性に優れた平滑な塗装膜が求められている。例えば、成形金型の表面塗装には、耐摩耗性に優れた平滑な塗装膜が求められている。これは、成形時に金型に成型品の材料を加熱して流し込むために塗装膜の耐摩耗性が必要であり、また成形品表面の凹凸を少なくするために、塗装膜の平滑性が求められるからである。
【0003】
従来、塗装材料には、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樹脂(PFA)、エチレン−テトラフルオロエチレン共重合樹脂(ETFE)および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樹脂(FEP)から選ばれる少なくとも一つのふっ素樹脂や、ポリアミドイミドによる塗装用樹脂が使用されてきた。しかし、その塗装用樹脂は、平滑性は良いが耐摩耗性が劣るため摺動部に塗装したときの寿命が短いという欠点があった。
【0004】
この欠点を解消するために、PFA、ETFEおよびFEPから選ばれた少なくとも一つの母剤ふっ素樹脂と、融点以上に加熱された未改質ふっ素樹脂に電離性放射線を照射して得られる改質ふっ素樹脂との混合物を塗装し、焼成することにより塗装面の離型性がよく、摩耗量を少なくする(耐摩耗性を向上させる)ことにより、寿命を長くする方法がある。
【0005】
【発明が解決しようとする課題】
しかし、上述した従来の塗装材料を用いた塗装膜の形成方法においては、塗装面の耐摩耗性が向上するものの、表面粗さが大きいという問題があった。このため例えば、成形金型用の表面塗装材料として用いる場合には、研磨によって塗装面を平滑にする必要があり、金型作製費用が高くなる。
【0006】
本発明は、かかる点に鑑みてなされたものであり、被塗装部材の表面に塗装した際に優れた耐摩耗性と平滑性とを得ることができる塗装材料および塗装材料を用いた塗装膜の形成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】
上記課題を解決するために、本発明の塗装材料は、塗装用樹脂と、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樹脂(FEP)をその結晶融点以下に加熱し電離性放射線を照射することにより改質した改質ふっ素樹脂とからなり、その改質ふっ素樹脂を塗装用樹脂と改質ふっ素樹脂との合計量に対して5〜50重量%の割合で混合したことを特徴としている。
【0008】
また、前記塗装用樹脂は、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樹脂(PFA)、エチレン−テトラフルオロエチレン共重合樹脂(ETFE)および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樹脂(FEP)から選ばれる少なくとも一つのふっ素樹脂、あるいはポリアミドイミドであることを特徴としている。
【0009】
また、前記改質ふっ素樹脂は、酸素濃度13kPa以下、吸収線量1kGy〜10MGyの条件で、融点以下の80〜280℃に加熱されたFEPに放射線を照射して得られることを特徴としている。
【0010】
また、本発明の塗装材料を用いた塗装膜の形成方法は、PFA、ETFEおよびFEPから選ばれる少なくとも一つのふっ素樹脂あるいはポリアミドイミドである塗装用樹脂と、酸素濃度13kPa以下、吸収線量1kGy〜10MGyの条件で、融点以下の80〜280℃に加熱されたFEPに放射線を照射して得られる改質ふっ素樹脂とからなり、その改質ふっ素樹脂を塗装用樹脂と改質ふっ素樹脂の合計量に対して5〜50重量%の割合で混合した塗装材料を、被塗装部材に塗装したのち焼成することを特徴としている。
【0011】
【発明の実施の形態】
以下、本発明の実施の形態について、図面を参照して詳細に説明する。
【0012】
(実施の形態)
図1は、本発明の実施の形態に係る塗装材料を平板に塗布した後に剥離した薄膜の一例を示す図である。図2は、本発明の実施の形態に係る塗装材料を円筒内部に塗布した後に剥離した薄膜の一例を示す図である。
【0013】
図1に示す平板状の薄膜(塗装膜)10または図2に示す円筒状の薄膜(塗装膜)20を形成するに塗布した本実施の形態の塗装材料は、後述する塗装用樹脂と改質ふっ素樹脂とからなり、その改質ふっ素樹脂を塗装用樹脂と改質ふっ素樹脂との合計量(塗装材料全体)に対して5〜50%の割合で含有した混合物である。また、薄膜(塗装膜)は、本塗装材料を平板または円筒の被塗装部材に塗装し、焼成することによって得たものである。
【0014】
すなわち、本塗装材料は、PFA、ETFEおよびFEPから選ばれた少なくとも一つのふっ素樹脂、あるいは、ポリアミドイミドの粉末、溶液または分散液に、酸素濃度13kPa以下、吸収線量1kGy〜10MGyの条件で、80〜280℃に加熱されたFEPに放射線を照射して得られる改質ふっ素樹脂粉末を配合して得ることができる。
【0015】
その放射線としては、未改質フッ素樹脂を架橋反応(高分子などの分子鎖間を化学結合により橋架けする反応)させることができる放射線、例えば電離作用をもつ電離性放射線が好ましい。具体的には、γ線、電子線、X線、中性子線、あるいは高エネルギーイオン等が挙げられる。
【0016】
電離性放射線の照射を行うに際しては、未改質ふっ素樹脂をその結晶融点以下に加熱しておくことが好ましい。すなわち、FEPの結晶融点である275℃よりも低い温度にFEPを加熱した状態で電離性放射線を照射することが好ましい。未改質ふっ素樹脂をその融点以上に加熱すると、樹脂が融着し粉砕により、平均粒径10μm以下で最大粒径50μm以下にすることが困難である。FEPは、他のふっ素樹脂と異なり結晶融点以下に加熱して電離性放射線を照射することで架橋反応が起こるため、平均粒径10μm以下で最大粒径50μm以下の粉砕が可能となる。
【0017】
電離性放射線の照射条件は、酸素濃度13kPa以下、好ましくは1.3kPa以下の不活性ガス雰囲気下で、未改質フッ素樹脂の吸収線量1kGy〜10MGyの条件である。酸素濃度13kPaを越えると放射線照射によって生じたラジカル等が消費され、架橋反応が進まなくなる。また吸収線量1kGy以下であると、架橋反応が生じにくくなり、10MGyをこえると伸び等の著しい低下をまねく。
【0018】
上記の改質フッ素樹脂粉末が配合される塗装用樹脂の溶液または分散液は、PFA、ETFEおよびFEPから選ばれる少なくとも一つのふっ素樹脂あるいは、ポリアミドイミドの単独または混合体を、溶液に溶解または分散させることにより得られる。
【0019】
このような本実施の形態の塗装材料を実際に製造した場合の実施例と比較例を説明する。
【0020】
アルミ板にPFA(ダイキンエ業株式会社製;ACX−31、粒径25μm、融点305℃)と、本実施の形態の改質ふっ素樹脂粉末(日立電線社製;微粉化XFO、最大粒径20μm)を、樹脂全量に対して、各々100〜30容量%と0〜70容量%配合したものをスプレー塗装し、360℃で50分間焼成し、下記の表1に示す実施例1〜5および比較例1〜3の塗装膜を得た。
【0021】
また、配合材をETFE(ダイキンエ業株式会社製;EC−6520、粒径50μm、融点225℃)とFEP(ダイキンエ業株式会社製;NCX−1、粒径25μm、融点250℃)とPAI(日立化成工業株式会社製:HPC−6000A、粘度1300mPa・s/25℃)に変えて同様に、下記表2に示す実施例6〜15および比較例4〜9の塗装膜を得た。なお、塗装膜の厚さは40〜80μmであった。
【0022】
得られた塗装膜の表面粗さを測定したあと、表面粗さをRa0.2μmに研摩したSUS304製のリング表面に当て、リングオンディスク試験により相対摩耗量を評価した。試験条件は、速度が10.8m/min、測定温度が25℃、荷重が980N、測定時間が30分である。測定結果を同表1、2に示す。
【0023】
【表1】
【表2】
表1には塗装用樹脂をPFAとした場合の検討結果を示した。実施例1から実施例5に示すように、微粉化XFOの配合割合は、塗膜全体に対して、5〜50重量%の場合に表面粗さと相対摩耗量が良好になる。比較例1と比較例2に示したように、微粉化XFOの配合割合が50重量%をこえると表面均一な塗膜が得られにくく、相対摩耗量が大きくなる。また、比較例3に示したように、微粉化XFOの配合割合が5重量%未満であると耐摩耗性、耐久性が向上しない。比較例4と比較例5に示したように、XFOを配合した場合には、相対摩耗量は微粉化XFOを配合した場合と同じであるが、研摩なしでは表面粗さが大きくなる。これら比較例に用いられるXFOは、上記微粉化XFOとは異なるものである。
【0024】
表2には塗装用樹脂をETFE、FEPおよびPAIとした場合の検討結果を示した。実施例6から実施例8に示したように、微粉化XFOを配合することによって、表面粗さと相対摩耗量が良好になる。配合割合は、塗膜全体に対して、5〜50重量%が好ましい。比較例6から比較例8に示すように、微粉化XFOの配合割合が50重量%を超えると表面均一な塗膜が得られにくく、相対摩耗量が大きくなる。
【0025】
また、比較例9から比較例11に示したように、微粉化XFOの配合割合が5重量%未満であると耐摩耗性、耐久性が向上しない。比較例12から比較例14に示したようにXFOを配合した場合には、相対摩耗量は微粉化XFOを配合した場合と同じであるが、研摩なしでは表面粗さが大きくなる。
【0026】
このように、本実施の形態の塗装材料および塗装材料を用いた塗装膜の形成方法によれば、まず、PFA、ETFE及びFEPから選ばれる少なくとも一つのふっ素樹脂、あるいはポリアミドイミドである塗装用樹脂と、酸素濃度13kPa以下、吸収線量1kGy〜10MGyの条件で、融点以下の80〜280℃に加熱されたFEPに放射線を照射して得られる改質ふっ素樹脂(微粉化XFO)を、塗装材料の全体量に対して、5〜50重量%の割合で混合することで塗装材料を得た。
【0027】
このようにして得られた塗装材料は、含まれる改質ふっ素樹脂が平均粒径10μm以下で最大粒径50μm以下の改質ふっ素樹脂粉末なので、塗装膜への分散性や樹脂塗膜との密着性に優れたものとなる。
【0028】
従って、この塗装材料を、被塗装部材に塗装したのち焼成することにより得られる塗装膜は、耐摩耗性が高く、研磨することなく塗装膜の表面粗さを塗装用樹脂と同等以下にすることができる。例えば、成形金型用の表面塗装材料として用いた場合には、従来のような研磨による塗装面の平滑化が不要なので、金型作製費を安価にすることができる。
【0029】
【発明の効果】
以上説明したように、本発明によれば、PFA、ETFEおよびFEPから選ばれる少なくとも一つのふっ素樹脂、あるいはポリアミドイミドである塗装用樹脂と、酸素濃度13kPa以下、吸収線量1kGy〜10MGyの条件で、融点以下の80〜280℃に加熱されたFEPに放射線を照射して得られる改質ふっ素樹脂とを、改質ふっ素樹脂の塗装材料全体に対する割合が5〜50重量%として混合した塗装材料を得るようにした。この塗装材料は、含まれる改質ふっ素樹脂が平均粒径10μm以下で最大粒径50μm以下の改質ふっ素樹脂粉末なので、塗装膜への分散性や樹脂塗膜との密着性に優れたものとなる。従って、この塗装材料を、被塗装部材に塗装したのち焼成することにより塗装膜を形成すると、優れた耐摩耗性と平滑性とを有する塗装膜となる。
【図面の簡単な説明】
【図1】本発明の実施の形態に係る塗装材料を平板に塗布した後に剥離した薄膜の一例を示す図である。
【図2】本発明の実施の形態に係る塗装材料を円筒内部に塗布した後に剥離した薄膜の一例を示す図である。
【符号の説明】
10 平板状の薄膜(塗装膜)
20 円筒状の薄膜(塗装膜)
Claims (4)
- 塗装用樹脂と、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樹脂(FEP)をその結晶融点以下に加熱し電離性放射線を照射することにより改質した改質ふっ素樹脂とからなり、その改質ふっ素樹脂を前記塗装用樹脂と前記改質ふっ素樹脂との合計量に対して5〜50重量%の割合で混合したことを特徴とする塗装材料。
- 前記塗装用樹脂は、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樹脂(PFA)、エチレン−テトラフルオロエチレン共重合樹脂(ETFE)および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樹脂(FEP)から選ばれる少なくとも一つのふっ素樹脂、あるいはポリアミドイミドであることを特徴とする請求項1に記載の塗装材料。
- 前記改質ふっ素樹脂は、酸素濃度13kPa以下、吸収線量1kGy〜10MGyの条件で、融点以下の80〜280℃に加熱されたFEPに放射線を照射して得られることを特徴とする請求項1に記載の塗装材料。
- PFA、ETFEおよびFEPから選ばれる少なくとも一つのふっ素樹脂あるいはポリアミドイミドである塗装用樹脂と、酸素濃度13kPa以下、吸収線量1kGy〜10MGyの条件で、融点以下の80〜280℃に加熱されたFEPに放射線を照射して得られる改質ふっ素樹脂とからなり、その改質ふっ素樹脂を前記塗装用樹脂と改質ふっ素樹脂の合計量に対して5〜50重量%の割合で混合した塗装材料を、被塗装部材に塗装したのち焼成することを特徴とする塗装材料を用いた塗装膜の形成方法。
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