JP5707578B2 - Fluorine coating structure, coating object thereof and coating method thereof - Google Patents

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本発明は、フッ素コーティング方法に関し、さらに詳細には、金属、ガラス、プラスチック、ゴム等の基材からなる物体の表面にナノメートルレベルの膜厚のフッ素被膜を施すコーティング処理技術に関する。 The present invention relates to a fluorine coating method , and more particularly, to a coating processing technique in which a fluorine film having a film thickness of nanometer level is applied to the surface of an object made of a base material such as metal, glass, plastic, or rubber.

一般に、打抜き金型や型抜き金型、あるいは切削刃物等を含む工業用刃物・工具には、その切断抵抗を小さくして切れ味を向上させ、かつその切れ味を長期にわたり保つため、また切り屑の付着を防止するため、低摩擦係数、非粘着性、撥水性および撥油性といった特性が求められる。   In general, for industrial knives and tools including punching dies, die cutting dies, cutting knives, etc., in order to improve the sharpness by reducing the cutting resistance and to maintain the sharpness for a long time, In order to prevent adhesion, characteristics such as a low coefficient of friction, non-adhesiveness, water repellency and oil repellency are required.

これら特性を付与するため、従来、例えば上記刃物の表面には各種樹脂被膜を施すなどのコーティング処理がなされており、中でも、フッ素樹脂被膜によるコーティング処理は、上記刃物の表面に求められる特性を付与するという点で非常に優れていた。   In order to impart these properties, conventionally, for example, the surface of the blade has been subjected to a coating treatment such as applying various resin coatings. Among them, the coating treatment with a fluororesin coating imparts the properties required for the surface of the blade. It was very good in that it did.

ところが、従来のフッ素樹脂のコーティング方法では、フッ素樹脂の非粘着性の高さゆえに、刃物表面との密着性が悪くて密着強度が弱く、比較的短期間の使用で剥離してしまい、その耐久性に問題があった。また、フッ素樹脂被膜の膜厚を薄くすることが困難で、刃物の刃先までコーティングすることができず、所期の特性を付与できないという問題もあった。   However, in the conventional fluororesin coating method, due to the high non-adhesiveness of the fluororesin, the adhesion to the blade surface is poor and the adhesion strength is weak, and it peels off after a relatively short period of use. There was a problem with sex. In addition, it is difficult to reduce the film thickness of the fluororesin film, and it is impossible to coat the blade edge of the blade, and the desired characteristics cannot be imparted.

これらの問題は、他の鋭利な刃先や先端を有する食肉加工用刃物、調理用包丁等の各種刃物や注射針、裁縫針等の各種針、あるいは摺接部や摺動部を有する歯車等の機械要素や機械部品などにも共通する問題であった。   These problems include other blades for meat processing having sharp edges and tips, various blades such as kitchen knives, various needles such as injection needles and sewing needles, or gears having sliding contact portions and sliding portions. It was a problem common to machine elements and machine parts.

この点に関して、例えば特許文献1に開示されるように、耐剥離性に優れ、ナノメートルオーダーの膜厚を得ることができる化学吸着単分子膜のコーティング方法が提案されている。   In this regard, for example, as disclosed in Patent Document 1, a coating method of a chemisorbed monomolecular film that has excellent peel resistance and can obtain a film thickness on the nanometer order has been proposed.

しかしながら、このコーティング方法は、刃物の表面に、膜厚さがナノメートルレベルのフッ素を含む化学吸着単分子膜を、刃物(基材)との化学結合によって形成するというものであるが、膜形成時に塩酸ガスが発生するという問題等があり、実施上これらの問題の解決が要望されており、また、大がかりな工業設備が必要で、設備コストが高く、多量生産には適している反面、多品種少量生産には不向きであった。   However, this coating method is to form a chemisorbed monomolecular film containing fluorine having a film thickness of nanometer level on the surface of the blade by chemical bonding with the blade (base material). There are problems such as the generation of hydrochloric acid gas from time to time, and there is a need to solve these problems in practice. Also, large industrial equipment is required, the equipment cost is high, and it is suitable for mass production. Not suitable for low-volume production of varieties.

特開平4−239635号公報JP-A-4-239635

本発明は、かかる従来の問題点に鑑みてなされたものであって、その目的とするところは、金属、ガラス、プラスチック、ゴム等の基材の表面に1μm以下の膜厚のフッ素被膜を施すフッ素コーティング方法を提供することにある。 The present invention has been made in view of such conventional problems, and its object is to apply a fluorine film having a thickness of 1 μm or less on the surface of a substrate such as metal, glass, plastic, rubber or the like. It is to provide a fluorine coating method .

この目的を達成するため、本発明のフッ素コーティング方法は、基材表面に、1μm以下の膜厚を有するフッ素被膜を形成するコーティング方法であって、上記基材表面にプライマー層を形成するプライマーコーティング工程と、このプライマーコーティング工程により形成されたプライマー層の表面に、フッ素層を形成するフッ素コーティング工程とを含んでなり、上記フッ素コーティング工程において、上記プライマー層表面に、単分子構造のフッ素コート剤を塗布して、湿度40〜80%、温度80〜98℃の雰囲気中で60〜480分間放置し乾燥処理することを特徴とする。 In order to achieve this object, the fluorine coating method of the present invention is a coating method for forming a fluorine film having a film thickness of 1 μm or less on the surface of a substrate, wherein the primer coating forms a primer layer on the surface of the substrate. And a fluorine coating step for forming a fluorine layer on the surface of the primer layer formed by the primer coating step, and in the fluorine coating step, a fluorine coating agent having a monomolecular structure is formed on the primer layer surface. It is characterized by being dried by being left in an atmosphere of 40 to 80% humidity and a temperature of 80 to 98 ° C. for 60 to 480 minutes .

ここに、「フッ素被膜」とは、フッ素を含むオレフィンを重合して得られる合成樹脂の総称であるフッ素樹脂からなるフッ素樹脂被膜(フッ素成分比率が8〜35%程度)に対する用語であり、単分子構造の純粋なフッ素を含んでなるフッ素コート剤を基材表面に塗布して、これを乾燥処理することにより基材表面に化学結合により形成される純フッ素被膜(フッ素成分比率が98%以上)を意味する(以下、本明細書および特許請求の範囲を通じて同様とする)。   Here, the “fluorine coating” is a term for a fluororesin coating (fluorine component ratio of about 8 to 35%) made of a fluororesin, which is a general term for synthetic resins obtained by polymerizing fluorine-containing olefins. Pure fluorine coating (fluorine component ratio is 98% or more) formed by chemical bonding on the substrate surface by applying a fluorine coating agent comprising pure fluorine of molecular structure to the substrate surface and drying it. (Hereinafter the same applies throughout the present specification and claims).

好適な実施態様として、以下の構成が採用される。
(1)上記フッ素コーティング工程は、上記プライマー層表面に、単分子構造のフッ素コート剤を塗布して、湿度40〜80%、温度80〜98℃の雰囲気中で60〜480分間放置してフッ素中間層を形成する少なくとも1つのフッ素中間コーティング工程と、上記フッ素中間層表面に、単分子構造のフッ素コート剤を塗布して、湿度40〜80%、温度80〜98℃の雰囲気中で60〜480分間放置してフッ素仕上層を形成するフッ素仕上コーティング工程とから構成されている。
The following configuration is adopted as a preferred embodiment.
(1) In the fluorine coating step, a fluorine coating agent having a monomolecular structure is applied to the surface of the primer layer, and left in an atmosphere of humidity 40 to 80% and temperature 80 to 98 ° C. for 60 to 480 minutes. At least one fluorine intermediate coating step for forming an intermediate layer, and a fluorine coating agent having a monomolecular structure is applied to the surface of the fluorine intermediate layer, and the humidity is 40 to 80% and the temperature is 80 to 98 ° C. And a fluorine finish coating step in which a fluorine finish layer is formed by being left for 480 minutes.

(2)上記プライマーコーティング工程において、上記基材表面に、成膜時の膜厚が1μm以下となるように調製されたプライマーコート剤を塗布して、湿度40〜90%、温度20〜120℃の雰囲気中で40〜60分間放置し乾燥処理する。(2) In the primer coating step, a primer coating agent prepared so that the film thickness during film formation is 1 μm or less is applied to the surface of the base material, and the humidity is 40 to 90% and the temperature is 20 to 120 ° C. In the atmosphere of 40 to 60 minutes to dry.

(3)上記プライマーコーティング工程は、上記基材表面温度が20〜98℃において行う。(3) The primer coating step is performed at the substrate surface temperature of 20 to 98 ° C.

(4)上記フッ素層は、上記プライマー層表面に化学結合により形成されるポリテトラフルオロエチレンの単分子層である。(4) The fluorine layer is a polytetrafluoroethylene monomolecular layer formed by chemical bonding on the surface of the primer layer.

(5)上記プライマー層は、上記基材表面に化学結合により形成されるガラスコーティング層である。(5) The primer layer is a glass coating layer formed on the substrate surface by chemical bonding.

本発明は、近年研究開発されている単分子構造のフッ素(例えば特許文献1参照)を採用することにより実現した。   The present invention has been realized by employing fluorine having a single molecular structure that has been researched and developed in recent years (for example, see Patent Document 1).

本発明のフッ素コーティング方法は、基材表面にプライマー層を形成するプライマーコーティング工程と、このプライマーコーティング工程により形成されたプライマー層の表面に、フッ素層を形成するフッ素コーティング工程とを含んでなり、上記フッ素コーティング工程において、上記プライマー層表面に、単分子構造のフッ素コート剤を塗布して、湿度40〜80%、温度80〜98℃の雰囲気中で60〜480分間放置し乾燥処理することにより、上記基材表面に、ナノメートルレベルつまり1μm以下の膜厚を有するフッ素被膜(フッ素コーティング構造)を形成するから、従来、フッ素被膜の膜厚を薄くすることが困難で、コーティングが不可能とされていた鋭利な刃物や針等の刃先や針先にもフッ素コーティング構造を適用可能で、刃物の刃先や針の針先までフッ素被膜をコーティング処理することができる。 The fluorine coating method of the present invention comprises a primer coating step for forming a primer layer on the surface of the substrate, and a fluorine coating step for forming a fluorine layer on the surface of the primer layer formed by this primer coating step, In the above-mentioned fluorine coating process, a fluorine coating agent having a monomolecular structure is applied to the surface of the primer layer and left to dry for 60 to 480 minutes in an atmosphere having a humidity of 40 to 80% and a temperature of 80 to 98 ° C. Since a fluorine film (fluorine coating structure) having a film thickness of nanometer level, that is, 1 μm or less is formed on the surface of the base material, it has been difficult to reduce the film thickness of the fluorine film and coating is impossible. applicability fluorine coating structure to the cutting edge and the needle tip, such as a sharp blade or needle has been In, it can be coated with fluorine coating until the needle tip of the tool cutting edge and a needle.

また、上記フッ素コーティング工程において、上記プライマー層表面に、単分子構造のフッ素コート剤を塗布して、湿度40〜80%、温度80〜98℃の雰囲気中で60〜480分間放置し乾燥処理することにより、フッ素コーティング構造を、有害ガスを発生することもなく(環境対策基準・規制としてのRoHS指令およびREACH規制の有害物質を含まない。)、安全に形成することができる。特に、塗布されたフッ素コート剤を80〜98℃の低温で乾燥処理することにより、精密な寸法精度が求められる工業用刃物において、その寸法精度に悪影響を与えることもない。In the fluorine coating step, a fluorine coating agent having a monomolecular structure is applied to the surface of the primer layer, and is left to dry for 60 to 480 minutes in an atmosphere having a humidity of 40 to 80% and a temperature of 80 to 98 ° C. Thus, the fluorine coating structure can be formed safely without generating harmful gases (not including the hazardous substances of the RoHS Directive and REACH regulations as environmental countermeasure standards and regulations). In particular, by subjecting the applied fluorine coating agent to a drying treatment at a low temperature of 80 to 98 ° C., there is no adverse effect on the dimensional accuracy in an industrial blade that requires precise dimensional accuracy.

さらに、上記フッ素コーティング方法の実施に際しては、大がかりな工業設備が不要で、設備コストの低減化を図ることができ、製造コストの低いフッ素コーティング構造を提供することでき、延いては製品コストの低いフッ素コーティング物体を提供でき、特に工業化による自動多量生産が困難な多品種少量生産に好適に採用され得る。Furthermore, when carrying out the above-described fluorine coating method, large-scale industrial equipment is not required, equipment costs can be reduced, a fluorine coating structure with low manufacturing costs can be provided, and the product cost is low. A fluorine-coated object can be provided, and it can be suitably used for small-lot production of various varieties that are difficult to produce in large quantities by industrialization.

また、上記フッ素コーティング方法の実施により得られるフッ素コーティング物体によれば、金属、ガラス、プラスチック、ゴム等の基材からなる物体の表面に、上記フッ素被膜(フッ素コーティング構造)を備えるから、鋭利な刃物や針の先端部位表面に求められる切れ味や差し込み抵抗の低減化といった特性を備えたフッ素コーティング物体が生産可能である。特に、低摩擦係数、非粘着性、撥水性および撥油性といった表面特性を強く求められる打抜き金型、型抜き金型等の工業用刃物において、切れ味に優れるのみならず、その切れ味を長期にわたって有効に保つことができる長寿命の製品を提供することができる。Further, according to the fluorine-coated object obtained by carrying out the fluorine coating method, the surface of the object made of a base material such as metal, glass, plastic, or rubber is provided with the fluorine film (fluorine coating structure), so that it is sharp. It is possible to produce a fluorine-coated object having characteristics such as sharpness required for the surface of the blade or the tip of the needle and a reduction in insertion resistance. In particular, it is not only excellent in sharpness but also effective in long-term use in industrial knives such as punching dies and die-cutting dies that require strong surface characteristics such as low friction coefficient, non-adhesiveness, water repellency and oil repellency. Long-life products that can be kept

本発明の一実施形態であるフッ素コーティング構造を模式的に拡大して示す正面断面図である。It is front sectional drawing which expands and shows typically the fluorine coating structure which is one Embodiment of this invention. 同フッ素コーティング構造を製造するフッ素コーティング方法を説明するための工程ブロック図である。It is a process block diagram for demonstrating the fluorine coating method which manufactures the same fluorine coating structure. 図3(a)〜(d)は、同フッ素コーティング方法の各工程における基材表面の状態を模式的に拡大して示す正面断面図である。3A to 3D are front cross-sectional views schematically showing the state of the substrate surface in each step of the fluorine coating method. 図4(a)および(b)は、同フッ素コーティング構造を刃先に有するフッ素コーティング物体の一例である工業用刃物を模式的に例示する正面断面である。4A and 4B are front cross-sectional views schematically illustrating an industrial blade that is an example of a fluorine-coated object having the same fluorine-coated structure at the blade edge.

以下、本発明の実施形態を図面に基づいて詳細に説明する。なお、図面全体にわたって同一の符号は同一の構成部材または要素を示している。   Hereinafter, embodiments of the present invention will be described in detail with reference to the drawings. Throughout the drawings, the same reference numeral indicates the same component or element.

本発明に係るフッ素コーティング構造を図1に示し、このフッ素コーティング構造1は、撥水・撥油・非粘着・防汚性が求められる物体の表面を構成するもので、例えば、図4(a)および(b)に示されるような鋭利な刃先を有する工業用刃物の刃先に好適に採用されるものである。   A fluorine coating structure according to the present invention is shown in FIG. 1, and this fluorine coating structure 1 constitutes the surface of an object that is required to have water repellency, oil repellency, non-adhesion, and antifouling properties. For example, FIG. ) And (b) are suitably employed for the cutting edge of an industrial blade having a sharp cutting edge.

図4(a)は、打抜き金型2によるワークWの打抜き状態を示しており、ダイ2aと、このダイ2a上に支持されるワークWに対して打抜き動作するパンチ2bの刃先を含む表面部位(一点鎖線の囲みで示す部位)に上記フッ素コーティング構造1(フッ素被膜)が採用されている。また、図4(b)は、型抜き金型3によるワークWの型抜き状態を示しており、ダイ3a上に支持されるワークWに対して型抜き動作する型抜き刃3bの刃先を含む表面部位(一点鎖線の囲みで示す部位)に上記フッ素コーティング構造1(フッ素被膜)が採用されている。   FIG. 4 (a) shows the punched state of the workpiece W by the punching die 2, and the surface portion including the die 2a and the cutting edge of the punch 2b that punches the workpiece W supported on the die 2a. The above-mentioned fluorine coating structure 1 (fluorine coating) is adopted in (a part indicated by a dashed line). FIG. 4B shows the state of the workpiece W being punched by the punching die 3, and includes the cutting edge of the punching blade 3b that performs the punching operation on the workpiece W supported on the die 3a. The fluorine coating structure 1 (fluorine coating) is employed on the surface portion (the portion indicated by the dashed-dotted line).

また、具体的には図示しないが、上記刃先の尖端表面は、上記フッ素コーティング構造1(フッ素被膜)を有さず、外部に直接露出している。これは、刃先の本来的機能であるワークWに対する初期の切れ味を確保するためであるが、後述するフッ素コーティング方法によれば、フッ素コート剤(液体塗料)が低粘度であることから、刃先に塗布する際に、その表面張力により上記尖端表面には塗布されず、よってフッ素被膜は形成されない。   Although not specifically shown, the pointed surface of the cutting edge does not have the fluorine coating structure 1 (fluorine coating) and is directly exposed to the outside. This is to ensure the initial sharpness for the workpiece W, which is the original function of the cutting edge. However, according to the fluorine coating method described later, the fluorine coating agent (liquid paint) has a low viscosity. When it is applied, it is not applied to the tip surface due to its surface tension, and therefore no fluorine coating is formed.

上記フッ素コーティング構造1は、具体的には図1に示すように、物体を構成する基材5の表面に、ナノメートルレベル(1μm以下)の膜厚tを有するフッ素被膜6が形成されてなり、図示の実施形態のフッ素被膜6においては、膜厚tが平均500nmに設定されている。なお、図1は、フッ素被膜6の断面構成を説明することに主眼をおいて模式的に描いたものであり、実際の断面構成は図示のように明確ではなく、また境界線も厳密には直線ではない。   Specifically, as shown in FIG. 1, the fluorine coating structure 1 is formed by forming a fluorine film 6 having a film thickness t of nanometer level (1 μm or less) on the surface of a base material 5 constituting an object. In the fluorine coating 6 of the illustrated embodiment, the film thickness t is set to an average of 500 nm. In addition, FIG. 1 is drawn schematically with a focus on explaining the cross-sectional configuration of the fluorine coating 6, and the actual cross-sectional configuration is not clear as shown in the figure, and the boundary line is strictly not shown. It is not a straight line.

上記基材5の構成材料としては、金属、ガラス、プラスチック、ゴム等が挙げられ、図示の実施形態においては、図4に示す工業用刃物2、3を構成する超硬合金等の金属からなる。   Examples of the constituent material of the base material 5 include metal, glass, plastic, rubber, and the like. In the illustrated embodiment, the base material 5 is made of a metal such as a cemented carbide constituting the industrial blades 2 and 3 shown in FIG. .

フッ素被膜6は、具体的には、プライマー層6aと、表面層であるフッ素層6bとからなる二層構造とされ、上記基材5の表面5aに化学結合により強固に形成されている。このような二層構造により、従来、膜厚を薄くすることが困難で、コーティングが不可能とされていた部位へのフッ素被膜6の形成が可能となる。なお、フッ素層6bは、後述するように、同一のフッ素コート剤が連続する複数回のフッ素コーティング工程(少なくとも1回のフッ素中間コーティング工程とフッ素仕上コーティング工程)を経て一層の単分子層に形成されるものである。   Specifically, the fluorine coating 6 has a two-layer structure composed of a primer layer 6a and a fluorine layer 6b as a surface layer, and is firmly formed on the surface 5a of the substrate 5 by chemical bonding. With such a two-layer structure, it is possible to form the fluorine coating 6 on a site where it has been difficult to reduce the film thickness and coating is impossible. As will be described later, the fluorine layer 6b is formed in a single monomolecular layer through a plurality of fluorine coating steps (at least one fluorine intermediate coating step and a fluorine finish coating step) in which the same fluorine coating agent continues. It is what is done.

プライマー層6aは、フッ素被膜6の下地層を形成する薄膜状のものであり、具体的には、化学結合作用によりフッ素層6bを基材5の表面5a上に形成するためのものである。この目的のため、プライマー層6aは、フッ素コーティング対象となる上記基材5の構成材料と化学結合しやすく、かつ上記フッ素層6bの構成材料とも化学結合しやすい化学成分ものからなり、図示の実施形態においては、後述するようにガラス系プライマーコート剤が基材5の表面5aに化学結合により形成されてなるガラスコーティング層からなる。   The primer layer 6a is in the form of a thin film that forms the base layer of the fluorine coating 6, and specifically, is for forming the fluorine layer 6b on the surface 5a of the substrate 5 by a chemical bonding action. For this purpose, the primer layer 6a is made of a chemical component that is easily chemically bonded to the constituent material of the base material 5 to be coated with fluorine and is also easily chemically bonded to the constituent material of the fluorine layer 6b. In the form, the glass primer coating agent is formed of a glass coating layer formed by chemical bonding on the surface 5a of the base material 5 as will be described later.

上記フッ素層6bは、フッ素被膜6の表面層を形成する薄膜状ものであり、具体的には、上記プライマー層6aを介して基材5の表面5a上に間接的に化学吸着されるものである。この目的のため、フッ素層6bは、上記プライマー層6aの構成材料と化学結合しやすい単分子構造のフッ素からなり、図示の実施形態においては、後述するように単分子構造のポリテトラフルオロエチレン(PTFE)コート剤がプライマー層6a表面に化学結合により形成されてなるPTFEの単分子層からなる。   The fluorine layer 6b is a thin film that forms the surface layer of the fluorine coating 6, and specifically, is chemically adsorbed on the surface 5a of the substrate 5 through the primer layer 6a. is there. For this purpose, the fluorine layer 6b is made of fluorine having a monomolecular structure that is easily chemically bonded to the constituent material of the primer layer 6a. In the illustrated embodiment, polytetrafluoroethylene ( PTFE) A coating agent is composed of a monomolecular layer of PTFE formed by chemical bonding on the surface of the primer layer 6a.

続いて、以上のように構成されたフッ素構造1の形成方法(フッ素コーティング方法)について説明する(図2参照)。   Then, the formation method (fluorine coating method) of the fluorine structure 1 comprised as mentioned above is demonstrated (refer FIG. 2).

本実施形態のフッ素コーティング方法は、図2に示すように、(1)洗浄処理工程、(2)脱脂処理工程、(3)プライマーコーティング工程、(4)フッ素中間コーティング工程、(5)フッ素仕上コーティング工程および(6)防錆処理工程を基本として構成されている。以下の順を追って説明する。   As shown in FIG. 2, the fluorine coating method of this embodiment includes (1) a cleaning process, (2) a degreasing process, (3) a primer coating process, (4) a fluorine intermediate coating process, and (5) a fluorine finish. The coating process and the (6) rust prevention treatment process are basically used. This will be described in the following order.

(1)洗浄処理工程
この工程は、既存の物品(物体、基材)5の表面5aに本実施形態のフッ素コーティング、より具体的にはプライマーコーティングを施す場合など、フッ素コーティング対象となる物品5の表面5aに付着物があって汚れが激しく、その汚れを除去するためのメンテナンスが必要な場合に行われる。例えば、図4(a)、(b)に示すような打抜き金型2や型抜き金型3の表面に、抜きカスや粘着剤が残存する場合には必須の処理工程として行われる。
(1) Cleaning process :
In this step, the surface 5a of the existing article (object, substrate) 5 is adhered to the surface 5a of the article 5 to be subjected to fluorine coating, such as when the fluorine coating of this embodiment, more specifically, the primer coating is applied. This is performed when there is a lot of dirt and maintenance is required to remove the dirt. For example, in the case where punching residue or adhesive remains on the surface of the punching die 2 or the punching die 3 as shown in FIGS. 4A and 4B, it is performed as an essential processing step.

i)水系洗浄剤(例えば、(株)新日本テック製「とれ太」)を物体5の表面5aに噴霧して、そのまま10分間程度馴染ませる。 i) A water-based cleaning agent (for example, “Torita” manufactured by Shin Nippon Tech Co., Ltd.) is sprayed on the surface 5a of the object 5 and allowed to acclimate as it is for about 10 minutes.

ii)スチームクリーナ(スチーム洗浄機)で物体5の表面をスチーム洗浄した後、竹くし等の清掃具で上記表面5aの汚れを取り除く。この場合、スチーム洗浄の前に、アルコールを噴霧することで洗浄効果が倍増する。 ii) After the surface of the object 5 is steam cleaned with a steam cleaner (steam cleaner), dirt on the surface 5a is removed with a cleaning tool such as bamboo comb. In this case, the cleaning effect is doubled by spraying alcohol before the steam cleaning.

iii)上記i)およびii)の作業を複数回(例えば2〜3回)繰り返して、物体5の表面5aの汚れが完全に洗浄除去できたことを目視で確認する。錆の部分があれば、金属磨き用研磨剤(例えば、日本磨料工業(株)製「ピカール」)や、細かいサンドペーパー(番手1000番以上)で落とす。 iii) The above operations i) and ii) are repeated a plurality of times (for example, 2 to 3 times), and it is visually confirmed that the surface 5a of the object 5 has been completely cleaned and removed. If there is rust, remove with a metal polishing abrasive (for example, “Pical” manufactured by Nippon Abrasives Co., Ltd.) or fine sandpaper (number 1000 or higher).

iv)洗浄の完了した物体5を、乾燥炉あるいはドライヤーなどの乾燥手段により温風乾燥する。 iv) The object 5 that has been cleaned is dried with warm air by a drying means such as a drying furnace or a dryer.

v)物体5の表面5aのうち、フッ素コーティングを施さない部分については、軽く防錆剤を含ませた布で拭いて防錆処理を施し、また必要に応じてマスキングを施す。特に、物体を構成する基材5が硬度の低い鉄系材料の場合には、以降の工程で錆びるおそれがあるので、防錆処理は必須である。 v) A portion of the surface 5a of the object 5 which is not subjected to fluorine coating is lightly wiped with a cloth containing a rust inhibitor and subjected to rust prevention treatment, and masking is performed as necessary. In particular, in the case where the base material 5 constituting the object is an iron-based material having a low hardness, rust prevention treatment is essential because there is a risk of rusting in the subsequent steps.

(2)脱脂処理工程
この工程は、後工程においてプライマー層6aを形成するプライマーコート剤およびフッ素層6bを形成するフッ素コート剤が、汚れ、水分、油分を極端に嫌うため、これらを除去するために行われる。
(2) Degreasing process :
This step is performed in order to remove the primer coating agent for forming the primer layer 6a and the fluorine coating agent for forming the fluorine layer 6b in the subsequent step because they are extremely disliked with dirt, moisture and oil.

i)アルコールやシンナー薄め液等を用いて、物体5の表面5aにおけるフッ素コーティング部位の脱脂を細部まで確実に行う。 i) Using fluorine, thinner thinning solution, or the like, the fluorine coating portion on the surface 5a of the object 5 is reliably degreased in detail.

ii)乾燥炉あるいはドライヤーなどの乾燥手段により所定時間(図示の実施形態においては10分間程度)温風乾燥して、上記フッ素コーティング部位を確実に乾かせる(図3(a))。フッ素コーティング部位が乾いていないと、次工程のプライマーコーティング工程において、このフッ素コーティング部位にプライマーコート剤が密着しない。 ii) Dry with warm air by a drying means such as a drying furnace or a drier for a predetermined time (in the illustrated embodiment, about 10 minutes) to ensure that the fluorine coating portion is dried (FIG. 3A). If the fluorine coating site is not dry, the primer coating agent does not adhere to the fluorine coating site in the next primer coating step.

(3)プライマーコーティング工程
この工程は、前述したように、物体の基材5とフッ素層6bを化学結合作用により吸着させるためのプライマー層6aを形成するためのものである。
(3) Primer coating process :
As described above, this step is for forming the primer layer 6a for adsorbing the base material 5 of the object and the fluorine layer 6b by a chemical bonding action.

プライマー層6aの形成に使用されるプライマーコート剤自身は液体ガラス(ガラス系プライマーコート剤)であり、具体的には、主成分がケイ素(Si)、窒素(N)、水素(H)から構成される化合物であるポリシラザン系コーティング剤であり、物体の基材5に対して化学結合によりプライマー層6aを結合形成する。   The primer coating agent itself used for forming the primer layer 6a is liquid glass (glass-based primer coating agent), specifically, the main components are composed of silicon (Si), nitrogen (N), and hydrogen (H). The primer layer 6a is bonded to the substrate 5 of the object by chemical bonding.

なお、このプライマーコート剤は、加工対象物表面5aが加温で活性状態にある時、より化学結合しやすいところ、本工程は前工程における脱脂乾燥に引き続き実施するため、加工対象物表面5aの温度(基材表面温度)20〜98℃において行う(図示の実施形態においては、50〜80℃に加温された状態で実施される。)。   In addition, this primer coating agent is more easily chemically bonded when the workpiece surface 5a is in an active state by heating. However, since this step is performed continuously after the degreasing drying in the previous step, It is carried out at a temperature (substrate surface temperature) of 20 to 98 ° C. (in the illustrated embodiment, it is carried out in a state heated to 50 to 80 ° C.).

ここに、加工対象物表面5aの温度(基材表面温度)を20〜98℃に設定保持するのは、基材表面温度が20℃より低いと、基材表面に水滴が付着するとともに、基材表面が活性化しないという問題があり、また98℃よりも高いと、プライマーコート剤の溶剤が急激に揮発して塗りムラが発生するという問題があるからである。   Here, the temperature of the workpiece surface 5a (base material surface temperature) is set to 20 to 98 ° C. If the substrate surface temperature is lower than 20 ° C., water droplets adhere to the surface of the base material. This is because there is a problem that the surface of the material is not activated, and when it is higher than 98 ° C., there is a problem that the solvent of the primer coating agent is volatilized rapidly and coating unevenness occurs.

i)成膜時の膜厚がナノメートルレベル(図示の実施形態においては350〜500nm)となるように調製された上記プライマーコート剤(例えば、AZエレクトロニックマテリアルズ(株)製の「パーヒロドポリシラザン(Perhydropolysilazane)」(商品名「アクアミカ(AQUAMICATM)」)を、基材5の表面(金属表面)5aのフッ素コーティング部位を濡らす程度に塗布する。この場合、プライマーコート剤を塗り重ねると塗りムラが目立つので、出来るだけ一回塗りを行うことが望ましい。 i) The above primer coating agent (for example, “Perhydrod” manufactured by AZ Electronic Materials Co., Ltd.) prepared so that the film thickness at the time of film formation is on the nanometer level (350 to 500 nm in the illustrated embodiment). "Perhydropolysilazane" (trade name "AQUAMICATM") is applied to the extent that the fluorine coating part of the surface (metal surface) 5a of the substrate 5 is wetted. It is desirable to apply as much as possible.

ii)プライマーコート剤を塗布した物体5を、湿度40〜90%(図示の実施形態においては40%以上)、温度20〜120℃(図示の実施形態においては92℃)の雰囲気中で40〜60分間(図示の実施形態においては40分間)放置し乾燥処理して、プライマー層6aを形成(焼成)する(図3(b))。プライマーコート剤は、乾燥雰囲気の温度と湿度によって強固に化学結合したプライマー層(被膜)6aを作る。 ii) The object 5 to which the primer coating agent is applied is 40 to 90% in an atmosphere having a humidity of 40 to 90% (40% or more in the illustrated embodiment) and a temperature of 20 to 120 ° C. (92 ° C. in the illustrated embodiment). The primer layer 6a is formed (fired) by being left to dry for 60 minutes (40 minutes in the illustrated embodiment) (FIG. 3B). The primer coating agent forms a primer layer (film) 6a that is strongly chemically bonded by the temperature and humidity of the dry atmosphere.

ここに、上記湿度を40〜90%に設定保持するのは、40%より低いと、基材5に対するプライマーコート剤の化学結合が所定時間内に終了せずに、過度に時間を要するという実務上の問題があり、また90%よりも高いと、基材表面に水滴が付着するという問題があるからである。上記温度を20〜120℃に設定保持するのは、20℃より低いと、基材表面が活性化しないという問題があり、また120℃よりも高いと、プライマーコート剤の溶剤が急激に揮発して塗りムラが発生するという問題があるからである。また、乾燥処理時間を40〜60分間に設定保持するのは、40分より短いと、基材5に対するプライマーコート剤の化学結合が十分に行われないという問題があり、また60分よりも長いと、生産効率が落ちて実務上の問題があるからである。   Here, when the humidity is set to 40 to 90%, if it is lower than 40%, the chemical bonding of the primer coating agent to the substrate 5 is not completed within a predetermined time, and it takes an excessive amount of time. This is because there is the above problem, and when it is higher than 90%, there is a problem that water droplets adhere to the substrate surface. When the temperature is set to 20 to 120 ° C., the temperature of the substrate is not activated when the temperature is lower than 20 ° C., and when the temperature is higher than 120 ° C., the solvent of the primer coating agent is volatilized rapidly. This is because there is a problem that uneven coating occurs. In addition, if the drying treatment time is set to 40 to 60 minutes, if it is shorter than 40 minutes, there is a problem that the chemical bonding of the primer coating agent to the substrate 5 is not sufficiently performed, and it is longer than 60 minutes. This is because production efficiency falls and there are practical problems.

図示の実施形態においては、プライマーコート剤を塗布した物体5を、恒温恒湿装置の庫内に入れて、92℃設定で40分間放置する。この場合、上記庫内の湿度は60%以内、つまり40〜60%の範囲内に保つように設定する。   In the illustrated embodiment, the object 5 to which the primer coating agent has been applied is placed in a chamber of a constant temperature and humidity device and left at a setting of 92 ° C. for 40 minutes. In this case, the humidity in the storage is set to be within 60%, that is, within a range of 40 to 60%.

ちなみに、上記庫内の湿度が60%よりも高く設定されると、基材5が金属であることから、基材表面が結露してプライマーコート剤の化学結合が十分に行われず、また基材5の錆発生の原因となる。   By the way, if the humidity in the cabinet is set to be higher than 60%, the base material 5 is made of metal, so that the surface of the base material is condensed and the primer coat agent is not sufficiently chemically bonded. 5 causes rusting.

このような条件での処理工程においては、プライマーコート剤の溶剤揮発(乾燥)時間が短いため(数秒)、形成されたプライマー層(薄膜)6a中への異物混入はほとんど発生しない。   In the treatment process under such conditions, since the solvent volatilization (drying) time of the primer coating agent is short (several seconds), almost no foreign matter is mixed into the formed primer layer (thin film) 6a.

なお、恒温恒湿装置の庫内における乾燥雰囲気の温度(乾燥温度)20〜120℃(図示の実施形態においては92℃)は、上記庫内開閉時における温度低下も考慮して設定される。このような温度設定により、基材5表面における塗布原液であるプライマーコート剤は、例えば80℃−40分間の基本乾燥工程条件(つまり、上記庫内開閉に関わらずプライマー層6a表面の乾燥に求められる工程条件)を厳守することが出来るとともに、対象物である物体(基材)5を例えば98℃以下で処理することができる。また、加湿のための容器内の水による湿気も、乾燥温度が水の沸点以下のため穏やかな湿度(想定湿度)を実現することができる。   In addition, the temperature (drying temperature) of 20 to 120 ° C. (92 ° C. in the illustrated embodiment) of the drying atmosphere in the chamber of the constant temperature and humidity device is set in consideration of the temperature drop when the chamber is opened and closed. With such a temperature setting, the primer coating agent that is the undiluted coating solution on the surface of the substrate 5 is obtained, for example, for drying the surface of the primer layer 6a regardless of the basic drying process conditions of 80 ° C. for 40 minutes (that is, regardless of the opening and closing of the interior). The object (base material) 5 that is the object can be treated at 98 ° C. or less, for example. Moreover, since the drying temperature is equal to or lower than the boiling point of water, the humidity due to the water in the container for humidification can realize a moderate humidity (assumed humidity).

iii)必要に応じて、乾燥後の処理として、柔らかい布やティッシュでプライマー層6aのムラ(模様)を拭取る。 iii) If necessary, as a treatment after drying, the unevenness (pattern) of the primer layer 6a is wiped with a soft cloth or tissue.

つまり、図示の実施形態の場合、プライマー層6a自身は、プライマーコート剤として350〜450nmの薄膜となるが、多めに塗布されたプライマーコート剤が虹斑(ニュートンリング状)として付着していることがある。このムラ(模様)部分を除去するために上記拭取りを実施して、均一な下地層としてのプライマー層6a(350〜450nmの膜厚)を実現させることができる。   That is, in the case of the illustrated embodiment, the primer layer 6a itself is a thin film of 350 to 450 nm as the primer coating agent, but the primer coating agent that is applied more is attached as rainbow spots (Newton ring shape). There is. In order to remove this unevenness (pattern) portion, the wiping can be performed to realize a primer layer 6a (film thickness of 350 to 450 nm) as a uniform underlayer.

なお、上記拭取りの実施により上記プライマーコート剤のムラ部分が除去されるのは、本実施形態のプライマーコート剤の特性により、成膜されたプライマー層6aが化学結合による単分子膜で、上記のように、予め設定調整された成膜時の膜厚(図示の実施形態においては350〜500nm)より厚膜となることはないからである。   The uneven portion of the primer coating agent is removed by performing the wiping, because the primer layer 6a is a monomolecular film formed by chemical bonding, due to the characteristics of the primer coating agent of the present embodiment. This is because the film thickness does not become thicker than the film thickness (350 to 500 nm in the illustrated embodiment) that is set and adjusted in advance.

(4)フッ素中間コーティング工程
この工程は、物体の基材表面5aに、プライマー層6aを仲介として単分子構造を持つフッ素中間層6bを接着形成させるためのもので、具体的には、上記プライマー層6a表面に少なくとも1つ(図示の実施形態においては1層)のフッ素中間層6bを化学結合により形成するためのものである。
(4) Fluorine intermediate coating process :
This step is for forming a fluorine intermediate layer 6b having a monomolecular structure on the surface 5a of the object with the primer layer 6a as an intermediary. Specifically, at least one surface of the primer layer 6a has at least one surface. This is for forming the fluorine intermediate layer 6b (one layer in the illustrated embodiment) by chemical bonding.

なお、フッ素層6bの形成に使用されるフッ素コート剤は、加工対象物5の表面であるプライマー層6aが加温で活性状態にある時、下地(ガラス)表面とより化学結合しやすく、本工程は、前工程のプライマーコーティング工程後の加工対象物表面つまりプライマー層6aの表面温度が20〜140℃において行う(図示の実施形態においては、20〜80℃に加温された状態で実施される。)。   The fluorine coating agent used for forming the fluorine layer 6b is more likely to chemically bond with the base (glass) surface when the primer layer 6a, which is the surface of the workpiece 5, is in an activated state when heated. The process is performed at a surface of the object to be processed after the primer coating process of the previous process, that is, the surface temperature of the primer layer 6a at 20 to 140 ° C. (in the illustrated embodiment, the surface temperature is 20 to 80 ° C.). )

ここに、加工対象物表面6aの温度(プライマー層表面温度)を20〜140℃に設定保持するのは、20℃より低いと、プライマー層6a表面が活性化しないという問題があり、また140℃よりも高いと、フッ素コート剤の溶剤が急激に揮発してしまってプライマー層6aに対するフッ素コート剤の化学結合が純分に行われないという問題があるからである。   Here, the temperature of the workpiece surface 6a (primer layer surface temperature) is maintained at 20 to 140 ° C. If the temperature is lower than 20 ° C., there is a problem that the surface of the primer layer 6a is not activated. If it is higher, the solvent of the fluorine coating agent volatilizes rapidly, and there is a problem that chemical bonding of the fluorine coating agent to the primer layer 6a is not performed purely.

i)溶剤揮発温度を所定温度(図示の実施形態においては145℃)となるように設定調製された単分子構造を持つフッ素コート剤、具体的には単分子構造のポリテトラフルオロエチレン(PTFE)コート剤(例えば、(株)フロロテクノロジー製「フロロサーフ」(商品名))をプライマー層6a表面のフッ素コーティング部位を濡らす程度に塗布する。 i) Fluorine coating agent having a monomolecular structure, which is prepared and set so that the solvent volatilization temperature is a predetermined temperature (145 ° C. in the illustrated embodiment), specifically, polytetrafluoroethylene (PTFE) having a monomolecular structure A coating agent (for example, “Fluorosurf” (trade name) manufactured by Fluoro Technology Co., Ltd.) is applied to such an extent that the fluorine coating portion on the surface of the primer layer 6a is wetted.

フッ素コート剤の溶剤揮発温度を上記所定温度となるように設定調製するのは、フッ素コート剤の急激な乾燥を防止して、これにより、単分子のフッ素被膜(フッ素中間層)6bを平均した薄膜に形成するためである。   Setting and adjusting the solvent volatilization temperature of the fluorine coating agent to be the above-mentioned predetermined temperature prevents rapid drying of the fluorine coating agent, thereby averaging the monomolecular fluorine coating (fluorine intermediate layer) 6b. This is for forming a thin film.

ii)フッ素コート剤を塗布した物体5を、湿度40〜80%(より望ましくは60〜70%)、温度20〜140℃(より望ましくは80〜98℃)の雰囲気中で60〜480分(より望ましくは60〜70分(温度に対応して設定調整される。))間放置し乾燥処理して、フッ素中間層6bを形成(焼成)する(図3(c))。フッ素コート剤は、乾燥雰囲気の温度と湿度によって強固に密着したフッ素層(被膜)6bを作る。 ii) The object 5 to which the fluorine coating agent is applied is placed in an atmosphere at a humidity of 40 to 80% (more desirably 60 to 70%) and a temperature of 20 to 140 ° C. (more desirably 80 to 98 ° C.) for 60 to 480 minutes ( More desirably, it is allowed to stand for 60 to 70 minutes (set and adjusted in accordance with the temperature)) and dried to form (fire) the fluorine intermediate layer 6b (FIG. 3C). The fluorine coating agent forms a fluorine layer (coating) 6b that is firmly adhered by the temperature and humidity of the dry atmosphere.

ここに、上記湿度を40〜80%に設定保持するのは、40%より低いと、プライマー層6a表面が活性化しないという問題があり、また80%よりも高いと、プライマー層6a表面に水滴が付着して、フッ素中間層6bの成膜が妨げられるという問題があるからである。上記温度を20〜140℃に設定保持するのは、20℃より低いと、プライマー層6a表面が活性化しないという問題があり、また140℃よりも高いと、フッ素コート剤の溶剤が急激に揮発して均一なフッ素中間層6bが形成されないという問題があるからである。また、乾燥処理時間を60〜480分間に設定保持するのは、60分より短いと、プライマー層6aに対するフッ素コート剤の化学結合が十分に行われず、フッ素中間層6bが完全に形成されないという問題があり、また480分よりも長いと、生産効率が落ちて実務上の問題があるからである。   When the humidity is set to 40 to 80%, the surface of the primer layer 6a is not activated when the humidity is lower than 40%. When the humidity is higher than 80%, water droplets are formed on the surface of the primer layer 6a. This is because there is a problem that the deposition of the fluorine intermediate layer 6b is hindered. When the temperature is set to 20 to 140 ° C, the temperature of the primer layer 6a is not activated when the temperature is lower than 20 ° C. When the temperature is higher than 140 ° C, the solvent of the fluorine coating agent is volatilized rapidly. This is because the uniform fluorine intermediate layer 6b is not formed. In addition, when the drying treatment time is set to 60 to 480 minutes, if it is shorter than 60 minutes, chemical bonding of the fluorine coating agent to the primer layer 6a is not sufficiently performed, and the fluorine intermediate layer 6b is not completely formed. Also, if it is longer than 480 minutes, the production efficiency is lowered and there is a practical problem.

なお、乾燥雰囲気の温度(乾燥温度)20〜140℃(図示の実施形態においては92℃)は、恒温恒湿装置の庫内における昇温誤差や扉の開閉時の温度低下を考慮して設定される。このような温度設定により、プライマー層6a表面における塗布原液であるフッ素コート剤は、例えば80℃−60分間の基本乾燥工程条件(つまり、上記庫内開閉に関わらずフッ素中間層6b表面の乾燥に求められる工程条件)を厳守することが出来るとともに、対象物である物体(基材)5を例えば98℃以下で処理することができる。また、加湿のための容器内の水による湿気も、乾燥温度が水の沸点以下のため穏やかな湿度(想定湿度)を実現することができる。   The temperature of the drying atmosphere (drying temperature) of 20 to 140 ° C. (92 ° C. in the illustrated embodiment) is set in consideration of the temperature rise error in the chamber of the constant temperature and humidity device and the temperature drop when the door is opened and closed. Is done. By such temperature setting, the fluorine coating agent which is the coating solution on the surface of the primer layer 6a can be used for, for example, drying the surface of the fluorine intermediate layer 6b regardless of the basic drying process conditions of 80 ° C. to 60 minutes (that is, regardless of opening / closing in the chamber). The required process conditions) can be strictly observed, and the object (base material) 5 that is the object can be treated at 98 ° C. or lower, for example. Moreover, since the drying temperature is equal to or lower than the boiling point of water, the humidity due to the water in the container for humidification can realize a moderate humidity (assumed humidity).

また、上記のごとくフッ素コート剤の溶剤揮発温度が145℃に設定されているため、フッ素コート剤は急激に乾燥せずに、この結果、単分子のフッ素被膜(フッ素中間層)6bを平均した薄膜(図示の実施形態においては35〜55nmの膜厚)として形成することができる。   Moreover, since the solvent volatilization temperature of the fluorine coating agent is set at 145 ° C. as described above, the fluorine coating agent does not dry rapidly, and as a result, the monomolecular fluorine coating (fluorine intermediate layer) 6b is averaged. It can be formed as a thin film (film thickness of 35 to 55 nm in the illustrated embodiment).

(5)フッ素仕上コーティング工程
この工程は、最終的に形成されるフッ素被膜の密度を上げて、物体5の表面5aに所期の特性を付与するために行うもので、具体的には上記(4)のフッ素中間コーティング工程とまったく同じ工程を実施する。
(5) Fluorine finish coating process :
This step is performed in order to increase the density of the finally formed fluorine film and to give the desired characteristics to the surface 5a of the object 5, and specifically, the fluorine intermediate coating step (4) above. Perform exactly the same process.

換言すれば、フッ素被膜は、上記のごとく単分子層の薄膜であるため、一回塗りでは薄膜全体がマダラ状態で形成されており(図3(c)参照)、二回塗り以上を実施することでマダラ状態が密になり、本来のフッ素膜の特性を発現できるものであり、上記プライマー層6a表面に、上記(4)のフッ素コーティング工程を、所期のフッ素被膜の特性を付与するために、少なくとも複数回(図示の実施形態においては2回)繰り返して、単分子層のフッ素層6bを形成することとし、最後のフッ素コーティング工程がこのフッ素仕上コーティング工程となる。   In other words, since the fluorine coating is a monomolecular thin film as described above, the entire thin film is formed in a madder state by one coating (see FIG. 3C), and two or more coatings are performed. In this way, the spotted state becomes dense, and the characteristics of the original fluorine film can be expressed. In order to impart the desired fluorine coating characteristics to the surface of the primer layer 6a, the fluorine coating process of (4) above. In addition, the fluorine layer 6b having a monomolecular layer is formed at least a plurality of times (in the illustrated embodiment, twice), and the final fluorine coating step is the fluorine finish coating step.

なお、上記(1)の洗浄処理工程において、フッ素コーティングを施さない部分にマスキングを施している場合は、2回目のフッ素コーティング工程における乾燥処理(焼成処理)の開始前に剥がす(長時間にわたる加熱によりマスキング部材が剥がれ難くなるのを防止するため。)   In addition, in the cleaning process step (1) above, if masking is applied to a portion not subjected to fluorine coating, it is peeled off before starting the drying process (baking process) in the second fluorine coating process (heating for a long time) To prevent the masking member from becoming difficult to peel off.)

(6)防錆処理工程
この工程は、脱脂処理工程の実施により、フッ素コーティングが施されなかった物体5の表面部位が経時的に錆びるのを防止するために行うものである。
(6) Rust prevention treatment process :
This step is performed in order to prevent the surface portion of the object 5 that has not been subjected to the fluorine coating from rusting over time due to the implementation of the degreasing treatment step.

具体的には、物体表面5aのうち、フッ素被膜(フッ素コーティング構造)1の存在した部位について、軽く防錆剤を含ませた布で拭いて防錆処理を施す。   Specifically, a portion of the object surface 5a where the fluorine coating (fluorine coating structure) 1 exists is wiped with a cloth lightly containing a rust preventive agent and subjected to a rust prevention treatment.

しかして、以上のように構成されたフッ素構造1によれば、金属、ガラス、プラスチック、ゴム等(図示の実施形態においては金属)の基材5の表面5aにナノメートルレベルの膜厚t(図示の実施形態においては平均500nm)のフッ素被膜6(6a、6qb)が化学結合により形成されてなるから、従来、フッ素樹脂被膜の膜厚を薄くすることが困難で、コーティングが不可能とされていた鋭利な刃物や針等の刃先や針先、例えば図4に示す工業用刃物2、3の刃先にも適用可能で、刃物の刃先や針の針先までフッ素被膜6をコーティング処理することができる。   Thus, according to the fluorine structure 1 configured as described above, the film thickness t () at the nanometer level is formed on the surface 5a of the base material 5 of metal, glass, plastic, rubber or the like (metal in the illustrated embodiment). In the illustrated embodiment, since the fluorine coating 6 (6a, 6qb) having an average of 500 nm) is formed by chemical bonding, it has been conventionally difficult to reduce the thickness of the fluororesin coating, and coating is impossible. It can also be applied to sharp edges and sharp edges such as sharp edges and needles, such as the edges of industrial blades 2 and 3 shown in FIG. 4, and the fluorine coating 6 is applied to the edge of the edge and the needle edge of the needle. Can do.

つまり、本実施形態のフッ素構造1によれば、従来の一般的なフッ素樹脂コーティングに比較して、(i)フッ素被膜6の基材5に対する結合形態が化学結合である、(ii)適用される基材5も鉄系金属等の金属に限られず、ガラス、プラスチック、ゴム等のほぼすべての基材が適用可能であり、コーティング対象である基材(素材)を選ばない、(iii)前処理としてのブラスト処理が不要で、基材5表面を荒らすことがない、(iv)成膜される膜厚が1μm以下のナノメートルレベルである、(v)処理温度が98℃以下の低温も可能である、(vi)フッ素成分比率が、従来の8〜35%に対して98%以上である等の特性を有する。   That is, according to the fluorine structure 1 of the present embodiment, compared with the conventional general fluororesin coating, (ii) the bonding form of the fluorine film 6 to the base material 5 is a chemical bond (ii) The base material 5 to be coated is not limited to a metal such as an iron-based metal, and almost all base materials such as glass, plastic and rubber can be applied, and any base material (material) to be coated can be selected. No blast treatment as a treatment is required, and the surface of the substrate 5 is not roughened. (Iv) The film thickness to be formed is a nanometer level of 1 μm or less. (V) The treatment temperature is 98 ° C. or less. It is possible, and (vi) the fluorine component ratio is 98% or more with respect to the conventional 8-35%.

そして、上記フッ素構造1を備えることにより、例えば図1に示すように、水滴Aをはじき、あるいは粘着剤等の汚れBをはじくといった表面特性を含めて、鋭利な刃物や針の先端部位表面に特に求められる切れ味や差し込み抵抗の低減化といった表面特性を備えるフッ素コーティング物体が生産可能である。特に、例えば図4に示す工業用刃物2、3のように、鋭利な刃物や針の先端部位表面に特に求められる切れ味や差し込み抵抗の低減化といった特性を強く求められるものにおいては、切れ味に優れるのみならず、その切れ味を長期にわたって有効に保つことができる長寿命の製品を提供することができる。   By providing the fluorine structure 1, for example, as shown in FIG. 1, the surface of a sharp blade or the tip of a needle is included, including surface characteristics such as repelling a water droplet A or repelling dirt B such as an adhesive. It is possible to produce a fluorine-coated object having surface characteristics such as sharpness and reduced insertion resistance that are particularly required. In particular, for example, industrial blades 2 and 3 shown in FIG. 4, sharpness and sharpness particularly required for the surface of the tip portion of the needle and the sharpness and characteristics such as reduced insertion resistance are excellent. In addition, it is possible to provide a long-life product that can maintain its sharpness effectively over a long period of time.

また、上述した本実施形態のフッ素コーティング方法によれば、プライマーコーティング工程により形成されたプライマー層6aの表面に、フッ素層6bを形成するフッ素コーティング工程において、上記プライマー層6a表面に、単分子構造のフッ素コート剤を塗布して、湿度40〜80%、温度20〜140℃の雰囲気中で30〜480分間放置し乾燥処理するから、上記フッ素コーティング構造1を、有害ガスを発生することもなく(環境対策基準・規制としてのRoHS指令およびREACH規制の有害物質を含まない。)、安全に形成することができる。特に、塗布されたフッ素コート剤を98℃の低温で乾燥処理することにより、精密な寸法精度が求められる上記工業用刃物、例えば図4に示す工業用刃物2、3において、その寸法精度に悪影響を与えることもない。   Further, according to the fluorine coating method of the present embodiment described above, in the fluorine coating step of forming the fluorine layer 6b on the surface of the primer layer 6a formed by the primer coating step, the surface of the primer layer 6a has a monomolecular structure. The fluorine coating agent is applied and left to dry for 30 to 480 minutes in an atmosphere having a humidity of 40 to 80% and a temperature of 20 to 140 ° C. Therefore, the fluorine coating structure 1 does not generate harmful gas. (Does not include RoHS directives as environmental countermeasure standards / regulations and REACH toxic substances). In particular, the applied fluorine coating agent is dried at a low temperature of 98 ° C. to adversely affect the dimensional accuracy of the industrial blades required for precise dimensional accuracy, such as the industrial blades 2 and 3 shown in FIG. Never give.

また、上記フッ素コーティング方法の実施に際しては、従来の一般的なフッ素樹脂コーティング技術にかかるような大がかりな工業設備が不要で、設備コストの低減化を図ることができ、製造コストの低いフッ素コーティング構造を提供することでき、延いては製品コストの低いフッ素コーティング物体を提供でき、特に工業化による自動多量生産が困難な多品種少量生産に好適に採用され得る。   Moreover, when carrying out the above-described fluorine coating method, a large-scale industrial facility that is required for the conventional general fluororesin coating technology is not required, the facility cost can be reduced, and the fluorine coating structure having a low manufacturing cost. As a result, it is possible to provide a fluorine-coated article having a low product cost, and it can be suitably used for low-volume production of various varieties that are difficult to produce automatically in large quantities by industrialization.

さらに、本実施形態に係るフッ素構造1の具体的な適用実施例について行った試験結果を以下に列挙する。   Furthermore, the test result performed about the specific application example of the fluorine structure 1 which concerns on this embodiment is enumerated below.

(1)フィルム打抜き機械に装着の専用ハサミの刃先表面に本実施形態のフッ素コーティングを適用して、特殊粘着フィルムの裁断を行ったところ、従来のコーティングなしの場合で40万回程度の使用寿命であったものが、225万回継続使用できることが判明した。 (1) When the special adhesive film is cut by applying the fluorine coating of this embodiment on the surface of the cutting edge of the special scissors installed in the film punching machine, the service life is about 400,000 times without the conventional coating. However, it was found that it can be continuously used 2.25 million times.

(2)本実施形態のフッ素コーティングを適用したハーフカット用ピナクル刃によるPET基材の二層粘着シートのハーフカット加工で、従来のコーティングなしの場合で3000ショットであったものが、少なくとも8万ショット(ロット生産終了)以上に寿命が延びることが判明した。 (2) At least 80,000 shots of the PET base double-layer adhesive sheet half-cut by the half-cut pinnacle blade to which the fluorine coating of the present embodiment is applied, which was 3000 shots without the conventional coating. It has been found that the life is extended more than shots (lot production end).

(3)本実施形態のフッ素コーティングを適用したプレスコンビネーション金型の粘着シート打抜き加工で、従来のコーティングなしの場合で2万ショットであったものが、少なくとも5万ショット連続加工(現在生産試験継続中)が可能であることが判明した。 (3) At least 50,000 shots of continuous processing of the pressure-sensitive adhesive sheet of the press combination mold to which the fluorine coating of this embodiment is applied. Middle) was found to be possible.

(4)本実施形態のフッ素コーティングを適用した特殊繊維(カーボン、アラミド系)の織機用横糸用はさみ刃では、従来のコーティングなしの場合で15,000ショットであったものが、少なくとも25万ショット連続加工(現在継続使用中)が可能であることが判明した。 (4) At least 250,000 shots of the special fiber (carbon, aramid) weaving scissors blades for looms applied with the fluorine coating of the present embodiment, which were 15,000 shots without conventional coating. It was found that continuous machining (currently in continuous use) is possible.

(5)本実施形態のフッ素コーティングを適用した極厚粘着層シートのトムソン型抜きにおいて、従来のコーティングなしの場合で300ショットであったものが、5,000ショット連続加工(ロット生産終了)が可能であることが判明した。 (5) In the Thomson die cutting of the extremely thick adhesive layer sheet to which the fluorine coating of this embodiment is applied, what was 300 shots in the case of no conventional coating is 5,000 shots continuous processing (end of lot production) It turned out to be possible.

(6)粘着剤を取り扱う条件下での金属や樹脂ローラーへの本実施形態のフッ素コーティングの適用試験では、従来の適用前には数日毎に長時間のメンテナンスが必要であったものが、適用後は簡単な拭取りだけで1週間以上使用可能になり、メンテナンスが驚異的に容易化することが判明した。なお、本出願時点現在も耐久テスト継続中であるが、粘着物以外の外的要因がなく、未だ限界が見えない状態である。 (6) In the application test of the fluorine coating of the present embodiment to the metal or resin roller under the condition where the adhesive is handled, a long-time maintenance is required every few days before the conventional application. After that, it became possible to use it for a week or more with only simple wiping, and it was found that the maintenance is remarkably facilitated. Although the endurance test is still ongoing at the time of this application, there are no external factors other than adhesives, and the limit is still not visible.

(7)本実施形態のフッ素コーティングを適用した粉体成形金型への適用試験では、滑り性を生かした金型からの離型・脱型コートの安定が、また本実施形態のフッ素コーティングを適用した樹脂成形金型や関連部品への適用試験では、離型性向上と製品寸法の安定がそれぞれ試験的に確認されている。 (7) In the application test to the powder molding die to which the fluorine coating of the present embodiment is applied, the stability of the mold release / demolding coating from the mold utilizing the slipperiness is improved, and the fluorine coating of the present embodiment is also applied. In application tests to applied resin molds and related parts, it has been confirmed experimentally that mold release is improved and product dimensions are stable.

(8)本実施形態のコーティングの適用により、微細形状を有する医療部品の成形加工品では、従来では離型剤を使用できないため生産効率が非常に悪かったものが、離型剤を使用しなくても標準的な成形サイクルで生産が可能になる上に、品質も安定し、従来に比較して5倍の生産性向上に繋がることが判明している。 (8) By applying the coating according to the present embodiment, a molded product of a medical part having a fine shape has a very poor production efficiency because a mold release agent cannot be used conventionally. However, it has been found that production is possible with a standard molding cycle, quality is stable, and productivity is improved by a factor of 5 compared to the conventional one.

なお、上述した実施形態はあくまでも本発明の好適な実施態様を示すものであって、本発明はこれに限定されることなく、その範囲において種々の設計変更が可能である。   The above-described embodiment is merely a preferred embodiment of the present invention, and the present invention is not limited thereto, and various design changes can be made within the scope.

例えば、本発明は上述した工業用刃物2、3を含めて、一般用途の鋏、ナイフ、カッター、食肉加工用刃物、調理用包丁等の各種刃物、手術用、鍼術用、縫製用等の各種針、あるいは歯車等の機械要素や機械部品など、鋭利な先端部分や摺接部、摺動部を有する物品(物体)に好適に採用可能である。   For example, the present invention includes the above-mentioned industrial blades 2 and 3, various types of blades such as scissors for general use, knives, cutters, blades for meat processing, cooking knives, surgical tools, acupuncture tools, sewing tools, etc. The present invention can be suitably applied to articles (objects) having sharp tip portions, sliding contact portions, and sliding portions, such as various needles or mechanical elements such as gears and machine parts.

また、前述したように、基材5の構成材料としても、化学結合により形成されるプライマー層6aの存在により、図示の実施形態のような金属の他、ガラス、プラスチック、ゴム等が採用可能である。   Further, as described above, as a constituent material of the base material 5, glass, plastic, rubber, etc. can be adopted in addition to the metal as in the illustrated embodiment due to the presence of the primer layer 6 a formed by chemical bonding. is there.

1 フッ素コーティング構造
5 基材(物体)
5a 基材表面
t ナノメートルレベルの膜厚
6 フッ素被膜
6a プライマー層
6b フッ素層
1 Fluorine coating structure 5 Base material (object)
5a Substrate surface t Nanometer level film thickness 6 Fluorine coating 6a Primer layer 6b Fluorine layer

Claims (6)

基材表面に、1μm以下の膜厚を有するフッ素被膜を形成するコーティング方法であって、
前記基材表面にプライマー層を形成するプライマーコーティング工程と、このプライマーコーティング工程により形成されたプライマー層の表面に、フッ素層を形成するフッ素コーティング工程とを含んでなり、
前記フッ素コーティング工程において、前記プライマー層表面に、単分子構造のフッ素コート剤を塗布して、湿度40〜80%、温度8098℃の雰囲気中で60〜480分間放置し乾燥処理する
ことを特徴とするフッ素コーティング方法。
A coating method for forming a fluorine film having a film thickness of 1 μm or less on a substrate surface ,
A primer coating step for forming a primer layer on the surface of the base material, and a fluorine coating step for forming a fluorine layer on the surface of the primer layer formed by the primer coating step,
In the fluorine coating step, applying a monomolecular fluorine coating agent to the surface of the primer layer and leaving it to dry for 60 to 480 minutes in an atmosphere of humidity 40 to 80% and temperature 80 to 98 ° C. Fluorine coating method characterized.
前記フッ素コーティング工程は、前記プライマー層表面に、単分子構造のフッ素コート剤を塗布して、湿度40〜80%、温度8098℃の雰囲気中で60〜480分間放置してフッ素中間層を形成する少なくとも1つのフッ素中間コーティング工程と、前記フッ素中間層表面に、単分子構造のフッ素コート剤を塗布して、湿度40〜80%、温度8098℃の雰囲気中で60〜480分間放置してフッ素仕上層を形成するフッ素仕上コーティング工程とから構成されている
ことを特徴とする請求項に記載のフッ素コーティング方法。
In the fluorine coating step, a fluorine coating agent having a monomolecular structure is applied to the surface of the primer layer and left in an atmosphere of humidity 40 to 80% and temperature 80 to 98 ° C. for 60 to 480 minutes to form a fluorine intermediate layer. At least one fluorine intermediate coating step to be formed, and a fluorine coating agent having a monomolecular structure is applied to the surface of the fluorine intermediate layer, and left for 60 to 480 minutes in an atmosphere having a humidity of 40 to 80% and a temperature of 80 to 98 ° C. The fluorine coating method according to claim 1 , further comprising a fluorine finish coating step for forming a fluorine finish layer.
前記プライマーコーティング工程において、前記基材表面に、成膜時の膜厚が1μm以下となるように調製されたプライマーコート剤を塗布して、湿度40〜90%、温度20〜120℃の雰囲気中で40〜60分間放置し乾燥処理する
ことを特徴とする請求項またはに記載のフッ素コーティング方法。
In the primer coating step, a primer coating agent prepared so that the film thickness at the time of film formation is 1 μm or less is applied to the surface of the base material in an atmosphere of humidity 40 to 90% and temperature 20 to 120 ° C. in the fluorine coating process according to claim 1 or 2, characterized in that left dried 40-60 minutes.
前記プライマーコーティング工程は、前記基材表面温度が20〜98℃において行う
ことを特徴とする請求項に記載のフッ素コーティング方法。
The fluorine coating method according to claim 3 , wherein the primer coating step is performed at a substrate surface temperature of 20 to 98 ° C. 5.
前記フッ素層は、前記プライマー層表面に化学結合により形成されるポリテトラフルオロエチレンの単分子層である
ことを特徴とする請求項からのいずれか一つに記載のフッ素コーティング方法
The fluorine layer is a fluorine coating method according to any one of claims 1 to 4, characterized in that the primer layer surface is monolayer of polytetrafluoroethylene, which is formed by chemical bonds.
前記プライマー層は、前記基材表面に化学結合により形成されるガラスコーティング層である
ことを特徴とする請求項からのいずれか一つに記載のフッ素コーティング方法。
The primer layer is a fluorine coating method according to any one of claims 1 to 4, characterized in that the substrate surface is a glass coating layer formed by chemical bonding.
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