JP6376275B2 - 塗料組成物、塗布膜及び積層体 - Google Patents
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Description
本発明の塗布膜は、上記構成を有することから、優れた耐摩耗性を有する。
本発明の塗料組成物から得られる塗布膜及び本発明の塗布膜は、調理器具の表面を覆うトップコート層として特に好適に用いることができる。
CF2=CF−ORf (1)
(式中、Rfは、パーフルオロ有機基を表す。)で表されるパーフルオロ不飽和化合物等が挙げられる。本明細書において、上記「パーフルオロ有機基」とは、炭素原子に結合する水素原子が全てフッ素原子に置換されてなる有機基を意味する。上記パーフルオロ有機基は、エーテル酸素を有していてもよい。
上記塗料組成物において、上記PTFE及び上記PTFE以外のフッ素樹脂の合計に対して、上記PTFEが1質量%以上であることが好ましく、20質量%以上であることがより好ましく、40質量%以上が更に好ましく、70%以上が特に好ましく、上限は100質量%であってよい。
上記塗料組成物が上記PTFE及び上記PTFE以外のフッ素樹脂を含む場合、上記PTFEと上記PTFE以外のフッ素樹脂との質量比は、1/99〜99/1であることが好ましく、10/90〜99/1であることがより好ましく、20/80〜99/1であることが更に好ましい。上記PTFEが少なすぎると、塗布膜の耐摩耗性が充分でないおそれがある。
上記塗料組成物に含まれる上記PTFEの質量は、例えば赤外分光法や熱重量−示差熱分析(TG−DTA)等の公知の分析手法により算出できる。
上記無機粒子には、新モース硬度10以上であり平均円形度が0.90以上である無機粒子と新モース硬度10以上であり平均円形度が0.90未満である粒子を均一に混合して得られる、平均円形度が0.90以上(又は上記の好適な数値範囲内)となる混合物を含む。
また、次の方法等によっても製造することができる。
カルボン酸化合物を分散または溶解させた水溶液中に、水溶液と中和剤の水溶液とを同時に添加することによって、上記金属の水酸化物または水和物の微粒子を形成させ、得られた微粒子を焼成する方法(例えば、特開平5−139704号公報)、
水とアルコール及び双極性非プロトン溶媒の存在下にアルミニウムアルコキシドを接触せしめ、エマルジョンを生成させずに加水分解して水酸化アルミニウムを得、これを焼成する方法(例えば、特開平8−198622号公報)、
アルミニウム含有化合物を含有した可燃性液体を、噴霧して液滴化し、燃焼させることにより、アルミニウム含有化合物をアルミナに転化し、かつ、球状化させる方法(例えば、特開平11−147711号公報)、
脱水温度が450℃以上で純度が99.9質量%以上である水酸化アルミニウムを塩素雰囲気中、800℃以上1200℃以下の温度範囲で焼成してα−アルミナ粒子を得る方法(例えば、特開2001−302236号公報)、
ハロゲン化合物、硼素化合物等、アルミナの鉱化剤あるいは結晶成長剤として従来から知られている公知の薬剤を電融アルミナあるいは焼結アルミナの粉砕品に少量添加し1000℃〜1550℃の温度で加熱処理する方法(例えば、特開平5−294613号公報)、
水酸化アルミニウム粉末又は水酸化アルミニウム粉末のスラリーを火炎中に噴霧し、得られた微粉末を500℃以上の高温で捕集する方法(例えば、特開2001−19425号公報、特開2001−226117号公報)、
アルミナまたは水酸化アルミニウムの粉末を2000℃以上の高温の領域を10cm以上の距離にわたって通過させることにより溶融液滴とし、該溶融液滴を自由落下法を用いて落下中に冷却固化させ球状とする方法(例えば、特開2005−179109号公報)。
また、平均粒径が1μm以下でα型結晶である原料炭化ケイ素のスラリーをスプレイドライして多孔質で球状の粒子を得る工程、及び、得られた多孔質で球状の粒子を焼結する工程を有する方法(例えば、特開2013−095637号公報)等によっても製造することができる。
すなわち、上記塗布膜は、フッ素樹脂として、上記PTFEのみを含むか、又は、上記PTFE及び上記PTFE以外のフッ素樹脂を含むことが好ましい。
上記塗布膜において、上記PTFE及び上記PTFE以外のフッ素樹脂の合計に対して、上記PTFEが1質量%以上であることが好ましく、20質量%以上であることがより好ましく、40質量%以上が更に好ましく、70%以上が特に好ましく、上限は100質量%であってよい。
上記塗布膜が上記PTFE及び上記PTFE以外のフッ素樹脂を含む場合、上記PTFEと上記PTFE以外のフッ素樹脂との質量比は、1/99〜99/1であることが好ましく、10/90〜99/1であることがより好ましく、20/80〜99/1であることが更に好ましい。上記PTFEが少なすぎると、塗布膜の耐摩耗性が充分でないおそれがある。
上記塗布膜において、上記無機粒子の含有量は、上記フッ素樹脂に対して1〜40質量%であることが好ましく、3質量%以上であることがより好ましく、30質量%以下であることがより好ましい。
上記積層体は、更に、上記基材及び塗布膜以外の層を備えることも好ましい。このような層としては、プライマー層、中間層等が挙げられる。これらの層は、通常、基材と上記塗布膜との間に設けられる。
Sysmex社製FPIA−2100を用いて測定した値を粒子の平均円形度とした。
粒子1.5gにヘキサメタリン酸ナトリウム等の適切な溶媒30mlを混合したものを試料液とし、Sysmex社製フロー式粒子像分析装置FPIA−2100を用いて、
円形度=(4πS)1/2/L
(但し、π=円周率、S=投影図の面積、L=投影図の周囲長とする)
の式に基づき有効解析数約10000個の粒子について測定した数値を原料メーカーより入手し、粒子の平均円形度とした。
また、粒子の電子顕微鏡写真(倍率100倍)中の任意の粒子50個について、株式会社マウンテック製画像解析プログラムMac−Viewを用いて
円形度=(4πS)1/2/L
(但し、π=円周率、S=投影図の面積、L=投影図の周囲長とする)
の式に基づき測定した平均円形度はFPIA−2100を用いて測定した値とほぼ同一であった。
後述する積層塗膜の塗装時にダミーのアルミニウム板(A−1050P)にも同時に塗装し、ダミーのアルミニウム板上に形成された塗膜の膜厚をサンコウ電子製渦電流式膜厚計で測定し、各層の膜厚とした。
スリーエム社製工業用パッド(商品名:スコッチ・ブライト7447C)を3cm平方にカットし、5%中性洗剤を2cc垂らし、荷重4.5kgで往復摺動させ、基材が露出するまでの往復回数により評価した。
フッ素樹脂を主成分とする水性塗料組成物に所定の量の無機粒子を添加し、撹拌・混合し上塗り塗料とした。
以下の各成分を混合したのち、表1に示す所定の種類と量の無機粒子を添加し、撹拌・混合し上塗り塗料とした。
テトラフルオロエチレンポリマー水性分散体(固形分62%)66.7部
造膜剤12.4部
カーボンブラックミルベース(固形分20%)0.5部
光輝性充填剤0.8部
界面活性剤5.6部
水14.0部
以下の各成分を混合したのち、表1に示す所定の種類と量の無機粒子を添加し、撹拌・混合し上塗り塗料とした。
テトラフルオロエチレンポリマー水性分散体(固形分62%)33.3部
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)共重合体水性分散体(固形分62%)33.4部
造膜剤12.4部
カーボンブラックミルベース(固形分20%)0.5部
光輝性充填剤0.8部
界面活性剤5.6部
水14.0部
以下の各成分を混合したのち、表1に示す所定の種類と量の無機粒子を添加し、撹拌・混合し上塗り塗料とした。
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)共重合体水性分散体(固形分62%)66.7部
造膜剤12.4部
カーボンブラックミルベース(固形分20%)0.5部
光輝性充填剤0.8部
界面活性剤5.6部
水14.0部
以下の各成分を混合したのち、表1に示す所定の種類と量の無機粒子を添加し、撹拌・混合し上塗り塗料とした。
テトラフルオロエチレンポリマー水性分散体(固形分62%)13.3部
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)共重合体水性分散体(固形分62%)53.4部
造膜剤12.4部
カーボンブラックミルベース(固形分20%)0.5部
光輝性充填剤0.8部
界面活性剤5.6部
水14.0部
テトラフルオロエチレンポリマー水性分散体(固形分62%)65.6部
造膜剤12.2部カーボンブラックミルベース(固形分20%)0.5部
光輝性充填剤0.8部
炭化ケイ素(平均粒子径17μm、平均円形度0.97)1.8部
界面活性剤5.5部
水13.6部
テトラフルオロエチレンポリマー水性分散体(固形分62%)66.7部
造膜剤12.4部
カーボンブラックミルベース(固形分20%)0.5部
光輝性充填剤0.8部
界面活性剤5.6部
水14.0部
テトラフルオロエチレンポリマー水性分散体(固形分62%)32.0部
カーボンブラックミルベース(固形分25%)8.4部
PES水性分散液(固形分20%)24.3部
炭化ケイ素(平均粒子径17μm、平均円形度0.97)1.8部
界面活性剤2.0部
増粘剤14.2部
水17.3部
テトラフルオロエチレンポリマー水性分散体(固形分62%)32.4部
カーボンブラックミルベース(固形分25%)8.6部
PES水性分散液(固形分20%)24.8部
界面活性剤2.0部
増粘剤14.4部
水17.8部
カーボンブラックミルベース(固形分20%)1.4部
PES水性分散液(固形分20%)50.3部
増粘剤10.7部
炭化ケイ素(平均粒子径12μm、平均円形度0.86)18.7部
界面活性剤3.0部
水15.9部
(試験板の作製)
アルミニウム板(A−1050P)の表面をアセトンで脱脂した後、JIS B 0601−2001に準拠して測定した表面粗度Ra値が2.0〜3.0μmとなるようにサンドブラストを行い、表面を粗面化した。エアーブローにより表面のダストを除去した後、プライマーとして表1に記載の塗料を、乾燥膜厚が10〜15μmとなるように、重力式スプレーガンを用い、吹き付け圧力0.2MPaでスプレー塗装した。得られたアルミニウム板上の塗布膜を80〜100℃で15分間乾燥し、室温まで冷却した。得られたプライマー塗布膜上に、表1に記載の上塗り塗料を、焼成後の膜厚がそれぞれ表1に示す数値となるようにスプレー塗装し、塗り重ねた。得られた塗装板を80〜100℃で15分間乾燥後、380℃で20分間焼成し、試験用塗装板を得た。得られた試験用塗装板は、アルミニウム板上に表1に示すプライマー層、及びトップコートが形成された積層体であった。
(試験板の作製)
アルミニウム板(A−1050P)の表面をアセトンで脱脂した後、JIS B 0601−2001に準拠して測定した表面粗度Ra値が2.0〜3.0μmとなるようにサンドブラストを行い、表面を粗面化した。エアーブローにより表面のダストを除去した後、プライマーとして表1に記載の塗料を乾燥膜厚が10〜15μmとなるように、重力式スプレーガンを用い、吹き付け圧力0.2MPaでスプレー塗装した。得られたアルミニウム板上の塗布膜を80〜100℃で15分間乾燥し、室温まで冷却した。次いで、中間層1の塗料として表1に記載の塗料を乾燥膜厚10〜20μmの範囲となるように塗装した。得られたアルミニウム板上の塗布膜を80〜100℃で15分間乾燥し、室温まで冷却した。得られた塗布膜上に、表1に記載の上塗り塗料を、焼成後の膜厚がそれぞれ表1に示す数値となるようにスプレー塗装し、塗り重ねた。
アルミニウム板(A−1050P)の表面をアセトンで脱脂した後、JIS B 0601−2001に準拠して測定した表面粗度Ra値が2.0〜3.0μmとなるようにサンドブラストを行い、表面を粗面化した。エアーブローにより表面のダストを除去した後、プライマーとして表1に記載の塗料を乾燥膜厚が10〜15μmとなるように、重力式スプレーガンを用い、吹き付け圧力0.2MPaでスプレー塗装した。得られたアルミニウム板上の塗布膜を80〜100℃で15分間乾燥し、室温まで冷却した。次いで、中間層2の塗料として表1に記載の塗料を乾燥膜厚10〜20μmの範囲となるように塗装した。得られたアルミニウム板上の塗布膜を80〜100℃で15分間乾燥し、室温まで冷却した。
実施例4はフッ素樹脂としてPTFEとPFAを同量ずつ混合したもの、実施例5はフッ素樹脂としてPFAのみを用いたものである。フッ素樹脂としてPTFEのみを用いた実施例2と比較すると、実施例2が最も高い耐摩耗性を示した。
実施例20〜24では様々な塗膜構成で4コート仕様で塗装したところ、いずれも極めて高い耐摩耗性を得ることができた。
円形度=(4πS)1/2/L
(但し、π=円周率、S=投影図の面積、L=投影図の周囲長とする)
の式に基づき測定した平均円形度は0.98となり、塗料添加前に測定した値とほぼ同じ値が得られた。
Claims (7)
- フッ素樹脂、及び、無機粒子を含み、
前記無機粒子は、新モース硬度が10以上であり、かつ、任意の角度から見たときの平均円形度が0.90〜1.00であり、
前記フッ素樹脂を30.0〜99.0質量%含み、フッ素樹脂として、ポリテトラフルオロエチレンのみを含むか、又は、ポリテトラフルオロエチレン及びポリテトラフルオロエチレン以外のフッ素樹脂を含み、ポリテトラフルオロエチレン及びポリテトラフルオロエチレン以外のフッ素樹脂の合計に対して、ポリテトラフルオロエチレンが20質量%以上であり、
前記フッ素樹脂に対して1〜40質量%の無機粒子を含む
ことを特徴とする塗料組成物。 - 無機粒子は、アルミナ粒子及び炭化ケイ素粒子からなる群より選択される少なくとも1種である請求項1記載の塗料組成物。
- 請求項1又は2記載の塗料組成物から得られることを特徴とする塗布膜。
- フッ素樹脂、及び、無機粒子を含み、
前記無機粒子は、新モース硬度が10以上であり、かつ、任意の角度から見たときの平均円形度が0.90〜1.00であり、
前記フッ素樹脂の含有量は、全質量に対して、60〜99質量%であり、フッ素樹脂として、ポリテトラフルオロエチレンのみを含むか、又は、ポリテトラフルオロエチレン及びポリテトラフルオロエチレン以外のフッ素樹脂を含み、ポリテトラフルオロエチレン及びポリテトラフルオロエチレン以外のフッ素樹脂の合計に対して、ポリテトラフルオロエチレンが20質量%以上であり、
前記フッ素樹脂に対して1〜40質量%の無機粒子を含む
ことを特徴とする塗布膜。 - 無機粒子は、アルミナ粒子及び炭化ケイ素粒子からなる群より選択される少なくとも1種である請求項4記載の塗布膜。
- 基材、及び、請求項1若しくは2記載の塗料組成物から得られる塗布膜、又は、請求項3、4若しくは5記載の塗布膜を備えることを特徴とする積層体。
- 調理器具である請求項6記載の積層体。
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