JPH02222439A - フッ化ビニリデン系重合体の水性組成物 - Google Patents

フッ化ビニリデン系重合体の水性組成物

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JPH02222439A
JPH02222439A JP1044141A JP4414189A JPH02222439A JP H02222439 A JPH02222439 A JP H02222439A JP 1044141 A JP1044141 A JP 1044141A JP 4414189 A JP4414189 A JP 4414189A JP H02222439 A JPH02222439 A JP H02222439A
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寺田 勉
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Abstract

(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるた
め要約のデータは記録されません。

Description

【発明の詳細な説明】 [産業上の利用分野〕 本発明は、フッ化ビニリデン系重合体の水性組成物に関
する。
[従来の技術] フッ素含有重合体は、耐食性、耐熱性および耐候性など
をはじめとした性質が優れているので、種々の基材に被
覆され、耐食性、耐候性および非粘着性などが要求され
る用途に利用されている。
フッ素含有重合体は、通常、乳化物などの分散物の形態
で基材に適用される。
基材に被覆するフッ素含有重合体として、テトラフルオ
ロエヂレン系重合体(以下、rP T F EJという
。)が提案されている(特公昭51−45720号公報
、特公昭55−7148号公報および特公昭60−24
0437号公報参照)。PTFEは、例えば、構築材料
、離型用シート、布(織布または不織布)、電気機器用
積層板などの基材の被覆のために水性組成物の形態で使
用されている。PTFEの水性組成物は、例えば、非イ
オン性界面活性剤で安定化され、樹脂濃度40〜60重
量%で基材に塗布される。
PTFE水性組成物を塗布後、PTF’Eを成膜するに
は、PTFEの融点以上、例えば340〜400℃程度
の高温で焼成を行う必要かあり、基材の変色が生じるこ
とがある。そのため、仕上がりの美観を要求される用途
では、基材には耐熱性が要求され、種々の基材を使用す
ることができない。高温成膜はエネルギー的にも不利で
ある。
PTFEで基材を被覆して得られた被覆物は、通常、接
着剤を使用してまたは加熱圧着を行って加工される。接
着剤を使用するには被覆物の特別な表面処理が必要とな
る。加熱圧着を行うには、通常、テトラフルオロエチレ
ンの共重合体(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)など)を接着剤として
用いる必要があり、PTPE単独では接着強度に劣る。
加えて、PTFEの塗膜表面は非常に不活性であり、染
色や印刷を施しにくい。このように、PTF’E被覆物
の後加工性は悪い。
PTFE水性組成物は、高温での焼成を要し、後加工性
が悪いので、PTF’Eに代えてフッ化ビニリデン系重
合体を使用することが提案されている。
例えば、特公昭57−14392号公報には、フッ化ビ
ニリデン系重合体の水性組成物が記載されている。しか
し、この水性組成物から形成された塗膜において、耐候
性、機械的強度および耐汚染性が低く、着色が生じるこ
とがあり、塗膜の性能が悪い。これの主たる原因は、水
性組成物の安定化の目的で配合されている非イオン性界
面活性剤が形成塗膜に残存するためであると考えられる
フッ化ビニリデン系重合体の組成物を塗布する際の焼成
温度(例えば、約80〜300°C)は低い。
このような焼成温度では、非イオン性界面活性剤が完全
に除去されず塗膜中に残存するのである。
ところで、PTFE水性組成物においては、非イオン性
界面活性剤の残存を防止する方法が提案されている。例
えば、アルカリ金属塩、アルカリ土類金属塩、塩化亜鉛
(ZnCL)または酢酸鉛[Pb(OCOCHa)z]
を添加子ること(特開昭467340号公報参照)、あ
るいはコバルト化合物、鉄化合物、セリウム化合物また
はマンガン化合物を添加すること(特公昭54−379
05号公報参照)によって、非イオン性界面活性剤の分
解を促進し、その残存を防止している。しかし、これら
金属化合物をフッ化ビニリデン系重合体において使用す
る場合に、フッ化ビニリデン系重合体の焼成温度が低く
、一方、分解促進効果の発現温度が高いので、非イオン
性界面活性剤は充分に除去されず、形成塗膜の性能は悪
い。
加えて、フッ化ビニリデン系重合体は有機溶剤に分散ま
たは溶解させて塗料化する場合が多い(例えば、特公昭
43−1036公報、特公昭47−18345号公報、
特公昭48−16705号公報参照)ので、臭気、毒性
、火炎等の点で取扱いには注意を要するものが多く、取
扱いが容易でない。
[発明が解決しようとする課題] 本発明の目的は、取扱いが容易であり、低温で成膜でき
、後加工性が良好であり、塗膜性能が良好であるフッ素
含有重合体の水性組成物を提供することにある。
[課題を解決するための手段] 本発明の要旨は、 (a)フッ化ビニリデン系重合体100重量部、(b)
非イオン性界面活性剤0.5〜IO重量部、および (c)銀、ニッケル、アルミニウムおよびガリウムから
成る群から選ばれた少なくとも1種の金属の水溶性塩0
.05〜10重量部 を含有するフッ化ビニリデン系重合体の水性組成物に存
する。
フッ化ビニリデン系重合体は、フッ化ビニリデンの単独
重合体またはフッ化ビニリデンを75重量%以上含有す
る他の単重体との共重合体である。
他の単m体としては、例えばエチレン、プロピレン、イ
ソブチレン、スチレン、塩化ビニル、塩化ビニリデン、
フッ化ビニル、ジフルオロクロロエチレン、トリフルオ
ロクロロエチレン、テトラフルオロエチレン、トリフル
オロプロピレン、ヘキサフルオロプロピレン、ビニルフ
ォルメート、酢酸ビニル、ビニルプロピオネート、ビニ
ルブチレート、アクリル酸、メタクリル酸、メチルアク
リレート、メチルメタクリレート、アリルメタクリレー
ト、アクリロニトリル、N−ブチルメタクリルアミド、
アリルアセテート、およびイソブロペニルアセテート等
が挙げられる。
フッ化ビニリデン系重合体の数平均分子m(Mn)は、
ジメチルホルムアミド中70℃でGPCによって測定し
て、好ましくは20,000〜500,000、より好
ましくは50,000〜250,000である(ポリス
チレン換算)。Mnが20,000よりも低い場合、塗
膜は機械的強度に不足し、耐候性、耐食性などに劣る。
M”nが500,000よりも高い場合、平滑な塗膜が
容易に得られない。
フッ化ビニリデン系重合体の平均粒径は、光散乱法ある
いは光透過法によって測定して、好ましくは0.1〜0
.5μ肩である。平均粒径が0.1μlよりも小さい場
合、水性組成物の粘度が置くなり容易な塗装ができない
。平均粒径が0.5μ次よりも大きい場合、水性組成物
の保存安定性が悪くなり、沈降または凝析が生じやすい
フッ化ビニリデン系重合体の量は、水性組成物100重
量部に対して好ましくは40〜65重量部である。
フッ化ビニリデン系重合体は、フッ化ビニリデンおよび
要すれば他の単量体を水系溶媒中で常套手段により乳化
重合することによって得られる。
乳化重合において使用する乳化剤は、例えば、パーフル
オロオクタン酸アンモニウムである。゛乳化剤の量は、
通常、単量体100重量部に対して0.1〜2%である
。乳化重合により得られたディスバージョンにおける重
合体の濃度は、通常、10〜25重量%である。
非イオン性界面活性剤は、例えば、ポリオキシエヂレン
単位を有するアルキルアリールポリエーテルアルコール
、エヂレンオキシドとプロピレンオキシドとのブロック
共重合体、ポリオキシエヂレン脂肪酸エステルである。
非イオン性界面活性剤は、式: [式中、EOは←CH2CH2O→、 Rは炭素数6〜18、好ましくは8〜9の飽和または不
飽和炭化水素基、 nは5〜30の数である。] で示される非イオン性界面活性剤であることが好ましい
。nの数が5未満の場合、非イオン界面活性剤が水に溶
けにくいため、水性組成物中で均一にまじりにくく、非
イオン性界面活性剤が水性組成物から分離しやすい。ま
た、nの数が30を越える場合に、非イオン性界面活性
剤の親水性が強すぎて、重合体へのぬれが悪くなり、濃
縮時の安定性が低い。Rは直鎖、分岐または環状の炭化
水素基であってよい。上記式の非イオン性界面活性剤は
、例えば、ニラサンf(S−208(日本油脂株式会社
製)、トライトンX−100(ロース及ハース社製)と
して市販されている。
非イオン性界面活性剤の量はフッ化ビニリデン系重合体
100重量部に対して好ましくは0,5〜10重量部、
より好ましくは0.5〜5重量部である。非イオン性界
面活性剤の量が0.5重量部よりも少ない場合、水性組
成物の安定性が悪くなり、重合体の凝固が起こりやすい
。非イオン性界面活性剤の量が10重量部よりも多い場
合、輸送時などの振動によって泡立やすく、多量の活性
剤が塗膜に残存し、変色や耐候性および耐食性の低下の
原因になる。1種の非イオン性界面活性剤を使用してよ
く、あるいは2種以上の非イオン性界面活性剤を組み合
わせて使用してよい。
銀(Ag)、ニッケル(N i)、アルミニウム(1り
およびガリウム(Ga)から成る群から選ばれた少なく
とも1種の金属の水溶性塩、好ましくは過塩素酸塩、塩
素酸塩、硝酸塩または亜硝酸塩は、非イオン性界面活性
剤分解の促進剤として働く。ナトリウム、カリウム等の
アルカリ金属の塩、カルシウム、マグネシウム等のアル
カリ土類金属の塩(特開昭46−7340号公報参照)
は、400℃程度の高温で酸化能が充分に発現するので
、フッ化ビニリデン系重合体の焼成温度(例えば、約8
0〜300℃)で酸化能が弱く、非イオン性界面活性剤
が充分に除去されない。また、コバルト化合物、鉄化合
物、セリウム化合物およびマンガン化合物(特公昭54
−37905号参照)も同様に不十分な酸化能を有し、
かつ有毒である。
分解促進剤の量は、フッ化ビニリデン系重合体100重
量部に対して、好ましくは0.05〜10重量部、より
好ましくは011〜5重量部である。分解促進剤の量か
0.05重量部よりも少ない場合、分解効果が不足する
。分解促進剤の量が10重量部よりも多い場合、焼成後
に分解促進剤の残渣である金属酸化物の色が発現し外観
を損なう。
本発明の組成物は、前記成分に加えて、次のような任意
配合成分、例えば、成膜助剤、顔料またはバインダー樹
脂などを含んでよい。
I)成膜助剤 本発明の組成物は、組成物の塗装を容易にし成膜を促進
する成膜助剤として作用する有機溶剤を含有してよい。
成膜助剤の量は、フッ化ビニリデン系重合体100重量
部に対して140重M部以下、好ましくは50〜100
重景部であ重量成膜助剤の量が140重量部よりも多い
場合、重合体のゲル化が起こりやすくなろう フッ化ビニリデン系重合体に対して成膜作用がある有機
液体とは、常温または沸点以下の温度で、フッ化ビニリ
デン系重合体を溶解することができる有機液体であり、
単独で使用できる有機液体および単独では使用できない
が混合して使用できる有機液体がある。単独使用できる
有機液体としては、ジメチルホルムアミド、ジエチルホ
ルムアミド、ジメチルアセトアミド、2−ピロリドン、
N−メチル−2−ピロリドン、γ−ブチロラクトン、エ
チレングリコールモノブチルエーテル、ジエチレングリ
コールモノメチルエーテル、ジエチレングリコールモノ
エチルエーテル、ジエチレングリコールジブチルエーテ
ル、ジエチレングリコールモノエチルエーテルアセテー
ト、ジエチレングリコールモノブチルエーテル、トリエ
チレングリコールモノメチルエーテルなどのような水に
溶解し重合体に対して成膜作用のある有機液体が挙げら
れる。これらの有機液体は2種以上を混合した混合有機
液体として用いることもできる。特に、エチレングリコ
ールモノブチルエーテル、ジエチレングリコールモノエ
チルエーテル、ジエチレングリコールモノエチルエーテ
ルアセテートあるいはジエチレングリコールモノブチル
エーテルが好ましい。単独使用できないが混合使用でき
る有機液体としては、アジピン酸ジメチル、アジピン酸
ジオクチル、セパチン酸ジメチル、イソホロン、フタル
酸ジメチル、フタル酸ジエチル、フタル酸ジブチル、キ
ノリン、ジエチレングリコールブチルエーテル、エチレ
ングリコールモノフェニルエーテル、エチレングリコー
ルモノフェニルエーテルアセテート、ジエチレングリコ
ールモノブチルエーテルアセテート、ジエチレングリコ
ールジブチルエーテル、プロピレングリコールモノブチ
ルエーテルなどのような水に溶解しないが、成膜作用の
ある有機液体が挙げられる。これらの有機液体は、その
1種または2種以上を前記単独使用できる有機液体また
はブチルアルコール、アミノアルコールの如き水に溶解
し重合体を溶解しない有機液体の1種または2種以上を
混合して、水に溶解できるように調節された混合有機液
5体として使用に供する。有機液体と水とを1例えば2
0:80〜90:10(重量比)の割合で混合し、これ
をフッ化ビニリデン系重合体の液体媒体として用いる。
2)顔料 本発明の組成物は必要に応じ、顔料、例えば酸化チタン
、酸化亜鉛、酸化ジルコン、酸化カドミウム、酸化鉛の
如き金属酸化物、ンリカ、硫酸亜鉛、リトポン、カーボ
ンブラック、クロム酸鉛の1種または2種以上を含有し
てよい。顔料の量は、通常、フッ化ビニリデン系重合体
100重量部に対して200重量部以下である。
3)バインダー樹脂 本発明の組成物は、目的に応じて水溶性樹脂または水分
散性樹脂を選択し、配合して変性することができる。例
えば、アクリル樹脂の水性組成物を配合することによっ
て塗膜の硬度、光沢、基材との密着性の向上、コスト低
減をはかることができる。アクリル樹脂としては、ポリ
メチルメタクリレート、ポリメチルアクリレート、ポリ
エチルメタクリレート、ポリメチルアクリレート、ポリ
グリシジルメタクリレート、ポリグリシジルアクリレー
ト、ポリヒドロキシエヂルメタクリレートなどをはじめ
、これらのポリマーを形成する2種以上の単量体による
共重合体を挙げることができる。フッ化ビニリデン系重
合体lO〜90部、アクリル樹脂90〜10部の割合で
混合できる。
また、水性組成物を電着用塗料として使用する場合、水
溶性樹脂を配合してよい。水溶性樹脂は、水溶性アクリ
ル酸樹脂、水溶性アルキッド樹脂、アクリルアミド樹脂
のような水中において電離しうる高分子化合物である。
水溶性アクリル酸樹脂は、アクリル酸またはメタクリル
酸とα、β−エチレン性不飽和モノカルボン酸のアルキ
ルエステル(例えば、アクリル酸メヂル、アクリル酸エ
チル、クロトン酸メチルなど)との共重合体を水溶性ア
ンモニウム塩としたもの、あるいはアクリル酸またはメ
タクリル酸の低級アルキルエステルとビニルトルエンと
の共重合体をスルホン化することにより酸基を導入しこ
れを水溶性塩としたものなどのように重合体中に遊離の
酸基を導入して、その水溶性塩を作り水溶性樹脂とした
らの、また不飽和カルボン酸アミド(例えば、アクリル
アミド、メタクリルアミドなど)とN−ビニルラクタム
との共重合体のメチロール化合物、あるいはN−メチロ
ールアクリルアミド(40重量%以内)とアクリル酸エ
チルとの共重合体などのように重合体中にアクリルアミ
ド、メタクリルアミドないしはそのメチロール化合物を
含有するものである。
水溶性アルキッド樹脂は、多塩基酸としてこ官能の酸ま
たは三官能以上の酸を利用して水溶化した乙の、あるい
はポリオキシエチレン結合を利用して水溶化したものな
どである。
水溶性樹脂の量は、重合体に対して好ましくは0.1〜
30重量%、より好ましくは1〜10重量%である。
本発明の水性組成物は、例えば、以下のようにして製造
できる。乳化重合で得られたフッ化ビニリデン系重合体
の水性ディスバージョンと、非イオン性界面活性剤の水
溶液とを混合し、水性媒体を除去し、樹脂濃度35〜6
5重量%、好ましくは40〜60重重%の濃縮ディスバ
ージョンを聞製し、分解促進剤を混合して水性組成物を
得ることができる。水性媒体の除去は、例えば、混合液
を放置することによって生じる上澄液を除去することに
よって行える。混合操作において、強いせん断力が加わ
ると、樹脂の繊維化や凝析が起こることがあるので、高
速仕ん断は避けるべきである。
本発明の組成物は、公知の方法で基材に塗布することが
できる。塗布には、例えば、含浸法、ロールコート法、
スプレーコート法、へケ塗り法、バーコード法、ナイフ
コート法、電着法などの方法を用いることができる。基
材に組成物を塗布した後、809C〜300℃、好まし
くは150〜280℃程度で焼成して成膜を行う。水分
の急激な蒸発によって生ずるマッドクラックを防ぐため
に赤外線乾燥器などを用いて焼成前に乾燥工程を加える
こともできる。本発明の組成物を適用できる基材は、フ
ッ化ビニリデン系重合体の焼成温度の低い温度で耐熱性
がある基材である。基材の例は、ガラス繊維、カーボン
繊維、アスベスト、ポリエステル繊維、ポリプロピレン
繊維などから成る織物などの繊維製品、ステンレススチ
ール、鉄、アルミニウムなどの金属、大理石などの石材
などである。
本発明の組成物の具体的用途は以下のとおりである。
■耐候、耐食、耐火用の膜材、例えばテント材。
■工業用ベルト、例えば、ベルトコンベア用ベルト。
■プラスチックパネル用の離型シート。
■耐久性装飾布。
■電子機器用の積層板。
■電着用塗料のベース材料またはバインダー[発明の効
果] 本発明の組成物の特長は次のとおりである。
1)本発明の組成物は取扱いやすい。水系であるため安
全であり、分散安定性が優れている。
2)低温で成膜できる。したがって、種々の基材に適用
できる。
3)後加工性が良好である。得られた被覆物の接着加工
、染色、印刷などが容易にできる。
4)塗膜の性能が良好である。塗膜の着色か生じにくく
、塗膜の耐候性および機械的強度などが優れている。
[発明の好ましい態様] 以下、本発明の実施例、比較例および試験例を示し、本
発明を具体的に説明する。以下において、部は特記しな
い限り重量部を表す。
実施例1〜24 樹脂濃度20重量%のフッ化ビニリデンf■dF)ホモ
重合体の水性ディスバージョン(重合体の平均粒径0.
25μl、数平均分子ff115万)を用いた。このデ
イスパー′)ジン80重量部にニラサンH8−208(
日本油脂製、非イオン性界面活性剤)の20重量%水溶
液IO重量部を加えて撹拌 。
混合し、室温下で1日放置した。上澄液を除去し、樹脂
濃度60重量%、非イオン性界面活性剤濃度2重量%の
濃縮ディスバージョンを得た。水性ディスバージョンは
有機溶剤のN−メチル−2−ピロリドンを含有していた
ので、濃縮ディスバージョンにおけるN−メチル−2−
ピロリドンの量は、フッ化ビニリデンホモ重合体100
重量部に対して50重量部であった。
なお、重合体の平均粒径は光透過型粒度分布計CAPA
−500(堀場製作所株式会社製)を用いて測定した。
数平均分子量(ポリスチレン換算値)は、ウォーターズ
150C(日本ウォターズ株式会社製)を用いて、ジメ
チルホルムアミドを溶媒としてゲルパーミェーションク
ロマトグラフによって70℃で測定した。
フッ化ビニリデンと他モノマーの共重合体についても同
様にして濃縮ディスパージョンを作成した。
次いで、濃縮ディスバージョンに分解促進剤として、水
溶性塩の水和物AgC(!O,・I−I * OlA 
g CQ O3・H,O%A g N O3・Ht O
lA g N Ot・Ht 01Ni(cQO−)t・
I4,0、N1(cQOJt・Ht OlN i(N 
O3)!・トI、0またはN i(N Ow)t・H,
Oを配合し、水性分散液を得た。塩水和物の結晶水を除
く塩が重合体100重量部に対して所定の量になるよう
に配合した。
水性組成物の組成を第1表に示す。
比較例1〜5 分解促進剤を配合しない(比較例1)、あるいは分解促
進剤としてCe(N O3)3 ・6 Ht O(比較
例2)、NaC12(比較例3)またはZnCQ、、(
比較例4)を配合する以外は、実施例1と同様の手順を
繰り返し、水性組成物を得た。
また、PTFEの水性ディスバージョン(ポリフロンデ
イスパージョン、ダイキン工業製)を使用し、分解促進
剤を配合しない以外は実施例1と同様の手順を繰り返し
、水性組成物を得た(比較例5)。
水性組成物の組成を第1表に示す。
試験例1 実施例1〜24および比較例1〜5の水性組成物から塗
膜を作成した。基材としてJrS G  3302 3
308w4板を使用し、基材に水性組成物を流延塗装後
、200°Cで10分間焼成した。
乾燥塗膜の厚さはIOμ次であった。得られた塗膜の外
観および耐候性を評価した。なお、耐候性は、サンシャ
インカーボンアーク光源を有するデユーサイクルウェザ
−メーター(スガ試験機株式会社製)を用いて、ブラッ
クパネル温度63℃で、60分間点灯/60分間消灯を
繰り返して、60時間を!サイクルとして8サイクル行
った。結果を第2表に示す。
本発明の水性組成物から得られた塗膜は外観および耐候
性に優れていることがわかる。
試験例2 実施例1〜24および比較例1〜5の水性組成物を以下
の方法でガラスクロスに含浸して焼成し、被覆物を得た
。基材としてガラスクロスTR−607(カネボウ株式
会社製)を用いた。基材の寸法は400iyX 400
3132であり、平均重量は391g/z”であった。
予め、水性組成物Ikgをバットに入れておき、クロス
を浸漬して水性組成物を含浸させ、泡がクロスの表面に
残らないように、絞りロールで1回絞り、余分の液を切
りクロスを熱風循環式乾燥器により200℃で10分間
焼成した。含浸および焼成は、フッ化ビニリデン系重合
体の水性組成物については4回、PTFEの水性組成物
については6回行った。被覆物における塗布乾量は約2
509/II″であった。被覆物について試験例1と同
様にして外観および耐候性を評価した。結果を第3表に
示す。
第   3 表 本発明によれば、外観および耐候性の良い塗膜が得られ
ることがわかる。また、本発明の組成物はPTFEの水
性組成物に比較して低温で成膜できることがわかる。
次いで、実施例1と比較例5の組成物を塗布した被覆物
について印刷性を試験した。なお、印刷性の評価は、サ
クラペンタッチ赤(フェルトペン)を使用して、10x
x×I 011mに塗布し、インクの広がりを観察する
ことによって行った。結果を次の表に示す。
注)◎;インクがぼやけずに完全な正方形が描ける。
×:インクがはじかれて像が描けない。
フッ化ビニリデンホモ重合体の水性組成物(実施例1)
がPTFEの水性組成物(比較例5)に比較して印刷性
にも優れていることがわかる。

Claims (1)

  1. 【特許請求の範囲】 1、(a)フッ化ビニリデン系重合体100重量部、 (b)非イオン性界面活性剤0.5〜10重量部、およ
    び (c)銀、ニッケル、アルミニウムおよびガリウムから
    成る群から選ばれた少なくとも1種の金属の水溶性塩0
    .05〜10重量部 を含有するフッ化ビニリデン系重合体の水性組成物。
JP1044141A 1989-02-23 1989-02-23 フッ化ビニリデン系重合体の水性組成物 Expired - Fee Related JP2993002B2 (ja)

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