JP4428142B2 - フッ素樹脂含有積層体 - Google Patents
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Description
以下に本発明を詳細に説明する。
上記アミド基含有性高分子化合物(A)は、アミド基と芳香環とを有しているアミド基含有ポリマー(a1)、及び/又は、上記プライマー組成物を塗装する際の焼成により上記アミド基含有ポリマー(a1)に変化するアミド基含有ポリマー前駆体(a2)である。
上記PAIは、アミド基と芳香環とイミド基とを有する重縮合体である。上記PAIとしては特に限定されず、例えば、従来公知のPAIの他にも、ポリイミド〔PI〕を酸化することによりアミド基を導入したもの等を用いることができる。
本発明において、上記上塗り塗料は、例えば、フッ素樹脂層(2)を形成するための後述のフッ素化パーフルオロポリマー塗料組成物を含む概念である。
本明細書において、以下、「塗料組成物」という場合、上塗り塗料及びプライマー組成物の何れをも含む概念である。
上記「アミド基を有することとなる」とは、上記プライマー組成物を調製するためにアミド基含有性高分子化合物(A)を配合する時点で上記アミド基含有性高分子化合物(A)が必ずしもアミド基を有していなくともよいが、上述の塗料組成物を塗装する際の焼成により化学変化を起こしてこの焼成が終了する前にアミド基が導入されることを意味する。
上記抗酸化性物質(B)は、上述のアミド基の酸化を抑制する性質に加えて、基材の酸化を抑制する性質を有するものであってもよい。
本明細書において、上記「窒素含有化合物」は、分子中に窒素原子を有する化合物であって、上記アミド基の酸化及び基材の酸化をともに抑制し得るものである。
本明細書において、上記スルフェンアミド系化合物は、スルフェンアミド基を有するとともに、ベンゾチアゾールを基本骨格とする構造部分を有する化合物をも含む概念である。
本明細書において、上記「テトラフルオロエチレン系共重合体」は、TFEと、上述のフッ素含有単量体群におけるTFE以外のフッ素含有単量体及び/又はフッ素非含有単量体とを重合し得られた重合体である。上記TFE以外のフッ素含有単量体、並びに、上記フッ素非含有単量体としてはそれぞれ1種又は2種以上用いてもよい。
上記パーフルオロ系樹脂は、通常、300℃以上の焼成温度が要求される樹脂であり、パーフルオロオレフィンと、パーフルオロビニルエーテル及び/又は微量共単量体とを重合して得られるパーフルオロ系重合体からなるものである。上記パーフルオロオレフィンとしては特に限定されず、例えば、TFE、HFP等が挙げられる。上記パーフルオロビニルエーテルとしては特に限定されず、例えば、パーフルオロ(メチルビニルエーテル)、パーフルオロ(エチルビニルエーテル)、パーフルオロ(プロピルビニルエーテル)等が挙げられる。
本明細書において、平均粒子径は、レーザー式測定法によって測定し得られる値である。
上記数値範囲は、フッ素樹脂(C)の固形分質量についての値である。上記フッ素樹脂(C)の固形分質量は、上記プライマー組成物を調製するに際し、上記フッ素樹脂(C)を上述のようにディスパージョン等の液状物で配合する場合があるが、この場合、上記液状物中のフッ素樹脂(C)からなる粒子を取り出して得られる粉末の乾燥質量に該当する値である。
上記添加剤類としては特に限定されず、例えば、レベリング剤、固体潤滑剤、顔料、光輝材、充填材、顔料分散剤、沈降防止剤、水分吸収剤、表面調整剤、チキソトロピー性付与剤、粘度調整剤、ゲル化防止剤、紫外線吸収剤、光安定剤、可塑剤、色分かれ防止剤、皮張り防止剤、スリ傷防止剤、防カビ剤、抗菌剤、抗蝕剤、帯電防止剤、シランカップリング剤等が挙げられる。
本明細書において、上記抗蝕剤は、アミド基の酸化は抑制しないが基材の酸化を抑制する性質を有するものを意味する。
本発明における上記充填材は、通常、塗膜の焼付け温度で非溶融であり、分解もしない。また、塗膜の樹脂成分と相溶しないものである。
プライマー層(1)は、雲母等の充填材を含むものであると、硬度をもたせることができる。従って、プライマー層(1)が充填材を含むものであると、例えば、フッ素樹脂層(2)を薄膜とする場合や、硬度又は耐磨耗性が求められる厨房用品等の用途において、好適に使用することができる。
上記プライマー層(1)の塗布の方法としては、上記プライマー組成物が液状塗料タイプである場合、スプレー塗布、ローラーによる塗布等を用いることが好ましく、上記プライマー組成物が粉体塗料タイプである場合、静電塗布、流動浸漬塗布又はロトライニング塗布を用いることが好ましい。
上記2層構造を有する塗膜は、本明細書において、便宜上「2層構造を有する」というが、実際には、基材近傍ほどアミド基含有性高分子化合物(A)及び抗酸化性物質(B)の濃度が高く、基材から離れるにつれ抗酸化性物質(B)に代わってフッ素樹脂(C)の濃度が高くなり、塗膜の最表面にはフッ素樹脂(C)が高濃度で存在していると考えられる。従って、上記塗膜は、各成分の配合量によっては、フッ素樹脂(C)からなる層と、アミド基含有性高分子化合物(A)及び抗酸化性物質(B)からなる層との間にアミド基含有性高分子化合物(A)及びフッ素樹脂(C)からなるいわば中間層ともいうべき層が存在する場合がある。
上記基材の材質としては特に限定されないが、例えば、金属;鉄、アルミニウム等からなる合金類;耐熱性樹脂;アルミナ、アルミナ/酸化チタン等のセラミックス;ガラス;ほうろう等が挙げられる。
上記金属としては、アルミニウム、鉄、銅等が挙げられる。
上記合金類としては、例えば、ステンレス、アルミニウム/亜鉛合金、アルミニウム/珪素合金、アルミニウム/ニッケル合金、アルミニウム/マグネシウム合金等が挙げられる。
上記フッ素樹脂層(2)は、プライマー層(1)上に形成した層であるので、プライマー層(1)に接している層である。
パーフルオロポリマーは、一般に、乳化重合等による重合時に重合開始剤、連鎖移動剤等に起因する官能基を主鎖末端及び/又は側鎖末端に有する場合があるが、本発明における上記「フッ素化されたパーフルオロポリマー(D)」は、少しでもフッ素化されたものであればよく、末端官能基が完全に−CF3に変化したものであってもよいし、末端官能基の一部が−CF3に変化し−COF等の末端官能基が残存しているものであってもよい。
本明細書において、「末端官能基」の量は、赤外分光光度計を用いて測定し、特開昭62−104822号公報記載の方法により得られる値である。
上記プライマー組成物を基材上に塗装し形成されるプライマー層(1)の表面には、フッ素樹脂(C)が多く含まれており、上記プライマー層(1)の表面との相溶性及び接着性を高める意味で、上記プライマー層(1)上に形成するフッ素樹脂層(2)におけるフッ素化されたパーフルオロポリマー(D)としては、フッ素樹脂(C)と同一又は類似の組成を有するフッ素化されたパーフルオロポリマー(D)を用いることが好ましい。
上記フッ素樹脂(C)を構成するポリマーと、パーフルオロポリマー(D)との組み合わせとしては、例えば、フッ素樹脂(C)を構成するポリマーとして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、パーフルオロポリマー(D)としてPFAを用いる組み合わせ、フッ素樹脂(C)を構成するポリマーとしてポリテトラフルオロエチレン、パーフルオロポリマー(D)としてPFAを用いる組み合わせ等が挙げられる。
上記フッ素化パーフルオロポリマー塗料組成物には、上記プライマー組成物と同様の分散媒、分散剤、添加剤、その他の樹脂等を用いることができる。
フッ素樹脂層(2)は、フッ素化されたパーフルオロポリマー(D)からなる粉体塗料を塗装することにより形成したものであることが好ましい。
上記プライマー組成物は、フッ素樹脂層(2)の膜厚が200μm以上であっても、充分な密着性を保持することができ、高温で長時間の焼成が必要なライニング加工に特に有用である。
従来のPAIエナメル線と比較し耐加工劣化性に優れる点で、耐熱エナメル線等の各種電線の被覆材用途;
情報機器部品(紙分離爪、プリンタガイド、ギア、ベアリング)、コネクタ、バーニインソケット、ICソケット、油田用電気部品、リレー、電磁波シールド、リレーケース、スイッチ、カバー、端子板母線等の電気・電子産業関連用途;
バルブシート、油圧用シール、バックアップリング、ピストンリング、ウェアバンド、ベーン、ボールベアリングリテーナー、ローラー、カム、ギア、ベアリング、ラビリンスシール、ポンプ部品、機械的リンク機構、ブッシング、ファスナ、スプラインライナー、ブラケット、油圧ピストン、ケミカルポンプケーシング、バルブ、弁、タワーパッキン、コイルボビン、パッキン、コネクター、ガスケット、バルブシール等の機械工業関連用途;
スラストワッシャ、シールリング、ギア、ベアリング、タペット、エンジン部品(ピストン、ピストンリング、バルブステア)、トランスミッション部品(スプール弁、ボール逆止弁、シーリング)、ロッカーアーム等の車両工業関連用途;
ジェットエンジン部品(ブッシング、ワッシャ、スペーサー、ナット)、パワーコントロールクラッチ、ドアヒンジ用ベアリング、コネクター、チューブクランプ、ブラケット、油圧部品、アンテナ、レドーム、フレーム、燃料系統部品、コンプレッサ部品、ロケットエンジン部品、ウェアストリップ、コネクタシェルフ、宇宙構造体等の航空、宇宙産業関連用途等が挙げられる。
実施例1
ポリアミドイミド樹脂〔PAI〕(商品名:HI−680、日立化成工業社製、30%N−メチル−2−ピロリドン溶液)10.00g、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〔PFA〕(融点:305℃、平均粒子径:25μm)6.66g、ポリフェニレンサルファイド樹脂〔PPS〕(商品名:ライトンV−1、フィリップス社製、平均粒子径:80μm)0.33gをN−メチル−2−ピロリドン 13.80g、メチルイソブチルケトン9.20gの混合溶剤に加え、ディスパー(商品名:スリーワンモーター、新東科学社製)を用いて溶解分散してプライマ−組成物(A)を得た。
得られた上記プライマ−組成物(A)の乾燥皮膜上に、末端官能基が炭素数106個あたり10個であるフッ素化された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〔PFA〕からなる粉体塗料(B)(平均粒子径=25μm、メルトフローレート=25g/10分)を、焼成後の膜厚合計が60μmになるように、炊飯釜の表面積を1005cm2として計算し13gを粉体静電塗装機(商品名:GX3300型、オノダ社製)を用いて印加電圧40kVで静電塗装し、380℃で40分間焼成して本発明のフッ素樹脂含有積層体を得た。
非粘着性評価
コメ1合炊飯直後、釜を上下逆さにして高さ5cmから落下させ、ご飯の落ち方と釜内壁への付着状態を目視により観察し、下記基準に従って評価した。
○:ご飯の付着がほとんどない
△:ご飯の付着が少し残る
×:ご飯の付着がかなり残る
おでんの素耐食性
IH炊飯釜(5合用、平均粗さ〔Ra〕=2〜3μm、東芝社製)の塗膜表面にカッターナイフでクロスカットによって基材に達する切れ目を入れた。このIH炊飯釜におでんの素(エスビー食品社製)20%水溶液を入れ70℃に保温して、ブリスタの発生等異常の有無を100時間毎に目視により観察した。ブリスタの発生等異常がない塗膜を維持した時間を表1に示す。
比較例1
比較例2
基材として、炊飯釜の代わりにアルミニウム合金板(縦100mm×横50mm×厚さ1.5mm)を用いて、実施例1と同様にプライマ−組成物の塗装を行った。次に、実施例1で用いたPFA粉体塗料(B)の静電塗装(40kV)と焼成(380℃で40分)とを繰り返し、300μmの粉体塗膜を形成することによりフッ素樹脂含有積層体を作製した。
実施例2と同じプライマー塗装を行った後、PFA粉体塗料(B)の代わりに、フッ素化されたPFAフィルム(E)(厚み300μm、末端官能基数=炭素数106個あたり15個)を載置して350℃で10kgf/cm2加圧し、次に380℃で40分間焼成してフッ素樹脂含有積層体を作製した。
ポリエーテルスルホン(商品名:VICTREX5003P、ICI社製)25質量%、ポリアミドイミド(商品名:トライトン、AMOCO社製)25質量%、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〕45質量%及びアルミニウム粉末5質量%をN−メチル−2−ピロリドンとジアセトンアルコールとの混合溶剤(2:1)中に分散させて、プライマ−組成物(F)を得た。プライマ−組成物(F)を用いたこと以外は、実施例2と同様の操作を行った。
PFA粉体塗料(B)の代わりに、末端官能基数が炭素数106個あたり180個であるPFA粉体塗料(D)を用いた以外は実施例2と同様にして積層体を作製した。
砂糖と醤油を1:1の質量比で混合し、作成した積層体上に1ml載置し、280℃で30分間加熱し、焦げ付かせた。次に、濡れタオルを用いて焦げ付きを10往復拭いたあと、積層体の表面を目視観察し、下記基準に従って評価した。
○ 完全に焦げ付きがとれた
△ わずかに焦げ付きが残った
× かなり焦げ付きが残った
張り合わせ密着性
縦100mm×横10mmのアルミ板の半分に、実施例2と同様の方法でプライマ−塗装を行った上に、実施例2、3及び比較例3、4で得られたフッ素樹脂含有積層体を張り合わせた後、350℃で1時間焼成して試験片を作製した。その後、試験片に対して、JIS K 6850(1999年)に準拠して引張剪断接着強さを測定した。
Claims (6)
- プライマー組成物を塗装することにより得られるプライマー層(1)、及び、前記プライマー層(1)上に形成したフッ素樹脂層(2)を含むフッ素樹脂含有積層体であって、
前記プライマー組成物は、アミド基を有しているか又はアミド基を有することとなるアミド基含有性高分子化合物(A)、前記アミド基の酸化を抑制することができる抗酸化性物質(B)、及び、フッ素樹脂(C)からなる塗料組成物であり、
前記アミド基含有性高分子化合物(A)は、アミド基と芳香環とを有しているアミド基含有ポリマー(a1)、及び/又は、前記プライマー組成物を塗装する際の焼成により前記アミド基含有ポリマー(a1)に変化するアミド基含有ポリマー前駆体(a2)であり、
前記抗酸化性物質(B)は、前記アミド基含有性高分子化合物(A)と前記抗酸化性物質(B)との合計の0.1〜20質量%であり、
前記抗酸化性物質(B)は、ポリアリレンサルファイドであり、
前記フッ素樹脂層(2)は、フッ素化されたパーフルオロポリマー(D)からなる
ことを特徴とするフッ素樹脂含有積層体。 - パーフルオロポリマー(D)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)共重合体である請求項1記載のフッ素樹脂含有積層体。
- パーフルオロポリマー(D)は、末端官能基が炭素数106個あたり80個未満である請求項1又は2記載のフッ素樹脂含有積層体。
- フッ素樹脂(C)からなる粒子は、平均粒子径が2〜500μmである請求項1、2又は3記載のフッ素樹脂含有積層体。
- プライマー層(1)は、充填材を含む請求項1、2、3又は4記載のフッ素樹脂含有積層体。
- 厨房用品におけるコーティングである請求項1、2、3、4又は5記載のフッ素樹脂含有積層体。
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