JPH0321379A - フッ素樹脂被覆法 - Google Patents

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） 本発明はフッ素樹脂被環法に関し、詳細には炭Ｔ：鋼や
ステンレス鋼などの鉄鋼材料の表面にフッ！：樹脂塗膜
を形成セしめるフッ素樹脂被環法に関する． （従来の技術） フッ素樹脂は優れた耐女性及び耐付若外（ノ１二枯着性
）を存しているので、その特ｉ生を利川しフライパンか
ら一般化学機２二に到る槻２：の構成材料のシイニング
材（被覆材）として広く用いられ”ζいる． かかるフッ素Ｊ８Ｊ脂を鉄鋼材料表面に被覆する場合、
７７素樹脂を直撞被覆するだけでは’ｌ！雰力が弱く、
被ｙ１層が著しく冫刀がれ易いものしか４１ｉられない
．そこで、密着力を高めるため、一般的にはフッ素＋ｌ
中にボリアξド或いはポリイミ１′等の耐熱性１１１７
剤を含ｎさセた混合体（即らフッ素樹脂プライマ）を鉄
鋼材料表面に塗布した後、その塗布面にフッ素＋ＳＩ脂
−８被覆し、加熱・焼付けずる方法により、フッ素樹脂
被覆が行われている，　６’；１、前記ブライマ塗布前
に、サンドプラストや溶射などによる鉄鋼材料表面の情
浄化とｔＵ面化が行われることかある． （発明が解決しようとする課題） ところが、上記従来法では、フッ素樹脂プライマ中の接
着剤が鉄鋼１オ＃１表面の微細な門部の内部にまで入ら
ないので、単位面積当りの接着面積が少なく、そのため
密着力が弱《て使用中に被覆層が剥がれ易いという問題
点がある．又、被ｒ２層を浸透してくる水分などの溶媒
により、鉄鋼材料が席食され、その結果所謂フクレを発
生ずるという問題点もある． 上記密着性の改許法およびフクレ発生肪止法については
従来から種々検討されており、前記フッ素樹脂プライマ
の塗布前に燐酸及びクロム酸を含む溶液を塗布するか、
或いは、前記フッ素ｇｌｌｌプライマ中に燐酸及びクロ
ム酸を含む溶液を添加・混合し、該混合体を塗布した後
、フッ素樹脂を被覆し、加熱・焼付けする方法が［１さ
れている．しかし、上記方法は有害物質のクロム酸を取
扱うため、作業上及び排液処理上の問題を有するのみな
らず、フッ素樹脂被覆材の用途が医薬及び食品分野以外
に限定されるという問運点がある．１１゜み、クロム酸
を除き、ｆｉ酸ｔｙ独にずると、上記間四点は解決され
るが、充分な耐食性がＣ，られす、｛の耐食性向上のた
め欣ｊプを淳くずると、｝模ｒ１体が低強度であるので
充分な強度が得られないという間ｓ点がある． 又、燐Ｍ塩被膜の後処理方江として、鉄鋼材ｔＺ１の表
面に燐酸塩処理を行った後、シランカップリング剤を塗
布し、次いで塗装を行うことでｔ！！膜の密着力と耐錆
性を向上させる方法が提案されている（特開昭５２−８
０２３９号公報）．このようにすると、鉄鋼材料表面に
燐酸塩被膜が形成されるので、耐食性が大幅に改善され
る．又、上記シランカップリング剤は上記＃Ｓ酸塩被膜
と塗膜とを粘合（カップリング）させる．しかしながら
、』二記ｖ４酸坦被膜とｙ：．ｆＩＡ材料との密着力が
弱く、化学機器のように強い腐食性の薬液に接すること
が多く、温度条件もきびしい場合には、塗膜が剥邸し易
いという問題点がある． 本発明はこの様な事情に着目し゜ζなされたちのであっ
て、その目的は上記の如き問題点を解決し、鉄鋼材料を
母材とするフッ素樹脂被覆材の密着力および耐フクレ性
を優れたものにし１：｝るフッ素樹脂被覆法を提供しよ
うとするものである．（課四を解決するためのｆ段） 上記の１１的を達威ずるために、本発明に係るフッ素１
ニ１脂被覆法は次のような措威としている．即ち、第口
，１求項に記載のフッ素樹ａ被覆法は、鉄鋼材ｆ’ｌの
表面にフッ素樹脂！！！膜を形成するに際し、燐酸ＩＸ
Ａｌ瓜皿部にス４シ・ｙ−クネーＩ・系カップリング剤
を０．０５〜１０重皿部含む溶液を鉄鋼材料の表面に塗
布した後、フッ素損脂ブライマを塗布し、次いでフッ素
樹脂を被環し、加熱・焼付けを行うことを特Ｌｋとする
フッ：ｉ：＋１脂披覆法である．第２請求項に記載のフ
ッ素樹脂被覆法は、鉄鋼材ｆミ１の表面にフッ素樹脂塗
膜を形成するに際し、燐ｆｌｉ塩１重量部に対しアざノ
基を有するシランカップリング剤を０．０５〜５０也量
部含む溶液を鉄鋼材寥：１の表面に塗布した後、フッ素
樹脂プライマを塗布し、次いでフッ素樹脂を披覆し、加
熱・焼付けを行うことを’４１（筏とずるフ７素樹脂被
覆法である（作　川） 本発明に係るフッ素樹＋１！ｉ被葭法は、以上説明した
ように、鉄鋼材料の表面に、燐酸塩とナタネート系カッ
プリングＭとを含む溶液、或いは、アミノ基を訂するシ
ランカップリング剤と燐酸塩とを含むｆ８液を塗布した
後、フッ素樹脂プライマを塗布し、必要に応じて加熱し
、次いでフッ素＋Ｓ１脂を被覆し、加熱・焼付けを行う
ようにしている．従って、上記加熱又は加熱・坑付けの
際に、ＬＪ己ナタネーｌ・系カップリング剤を含む燐酸
ガラス、或いは、上記シランカップリング剤を含む燐酸
ガラスが鉄鋼材料表面に形成される．３Ａ酸ガラスは極
めて耐食性が優れている．故に、フ”／　Ｊ＋樹Ｊｌａ
被覆材の耐フクレ性を優れたものにし得る．−・方、上
記ガラス中のチクネート系カンプリング剤或いはアミノ
基をイｆするシランカップリング剤は、燐酸ガラスＩｆ
ｆｌを強化する作用があり、該燐酸ガラス強度を高くし
得る．又、かかる力冫ブリング剤は粘合（カップリング
）性能が優れており、フッ素樹脂被泣材の各層間のｖｉ
！着力を高め得る．即ち、母材の鉄鋼材料と上記燐酸ガ
ラス層との密着力を高め、又、この燐酸ガラス層とフッ
素樹脂プラ・ｆマとの密着力を高めｉｌ｝る．このフッ
素樹脂プライマとフッ素樹脂Ｒｆｆ（カバーコー１・）
とのｆ！ｉ着性は、前述の如く良い．故に、フッ素樹脂
被葭材の密着力を優れたものにし１｝る １１；１記チクネート系カップリング剤含イ１゜溶液に
関し、該力・７プリング剤の合『ｆ皿を燐酸塩１重皿部
番こス．１ｔ，ｏ．ｏｓ〜１０重皿部としているのは、
０．０５重量部未満では前記燐酸ガラス強化作用が弱く
なり、ｌＯ重皿部超ではカバーコートの表面に色むら、
細孔が生じるようになるからである． 前記アミノ哉を有するシランカップリング剤含有溶液に
関し、該カップリング剤の含有量を０．０５〜５０重量
部としているのは、０．０５重皿部未満では前記燐酸ガ
ラス強化作用が弱くなり、５０重囚部超では前記母材の
鉄鋼材料とｊａ酸ガラス層との密着力が却って低下する
と共に、カバーコートの表面？色むらが生じるようにな
るからである．前記チタネート系カンプリング剤の分子
構造は丁１から桔合基が技分れしており、且つ、これら
結合法は極めて長大なものである．例えば、下記分子構
造式■や■に示される如（、Ｔｉから粘合基の−Ｏ　　
ＣＯ−−Ｃ＋ｔｌｌｓｓが３つ技分れしており、このｔ
１；合基は炭素数が極めて多く、その長さが分子全体に
占める割合は著しく長大である． Ｃｌｌｓ　　Ｃｌｌ　　Ｏ−Ｔｉ−←Ｏ　　ＣＯ−Ｃ．
ｌｌ■〕，．．■ｌ Ｃｌｌｚ 前記アミノ基を有ずシランカップリング剤は、例えば下
記分子構造式■．■．■．■に示されるものである． １１１Ｎ　（ＣＩ１ｇ）ｓ　Ｓｔ　ＣＱＣ菖１１％）ツ
ー−一−−一−−−−−一−−■１１富Ｎ　（ＣＩｌ冨
）　ｚ　ＩＩＪ　（Ｃｌｌｉ）　２　Ｓｉ　（ＯＣｓｌ
ｌ％），−一−■Ｃｌｌｉ−Ｃｌｌ　　Ｃａｌ口ａ　　
　ＣＩＩＪＩＩ　　（Ｃｌｈ）Ｊｌｌ　・ＩＩｃＩ　　
（Ｃｌｌｘ）ｓ一３１　（ＯＣＪｓ）ｓ　−−−−−−
−−−−−−−−−−−−−−−−■１１Ｊ　（Ｃｌｌ
ｔ）ｔＮＩＩ　（Ｃｌｌｇ）ｓｓｉ　　（ＣＩｌｓ）（
ＯＣＪＩｓ）ｇ　−−＠本発明において、使用する鉄鋼
材料はとくに鋼種を限定するものではなく、炭素鋼．ス
テンレス鋼などに適用できる． 前記カップリング剤含（ｊ溶液には溶媒として純水やエ
タノール等を用いることができる．かかる溶液の塗布方
法は、浸漬８ハヶ塗り．スプレーかけ等の手段を用いる
ことができる．！！布後の乾燥は自然乾燥もしくは熱風
乾燥でよい． （丈施例） 丈．施−．ｊｕ 第１図に、失施例ｌに係る直径４０−の炭素鋼製円社状
引張拭験片素材（１）の斜視図を示す．該素材（＋１の
端部には引張絨験川治具の取付け用ネジ穴がある． 上記素材（１）の円形面（２）をサンドプラスト施工し
た後、前記分子構造式■に示したチクネート系カップリ
ング剤５重量部をエタノール９５重量部に溶解させた溶
液と、一塩栽性，四水和物の燐酸マンガン（ＩＩ）１０
重凱部を純水９０重量部に溶解させた￥８液とを１：１
の比率で混合し、該混合液を１ｒ１形面（２）に５００
ｅ／ｍ”塗布し『１然乾燥さ・吐た．次に、上記ＰＩ形
面（２）にフッ素樹脂ブライマをスプレーにて塗布し、
３８０℃で焼成して１５μｍＰＩのブライマ膜を形威し
た後、フッ素樹）Ｉ！ＩＩ　（ＰＦＡ）を計４００μ一
彼覆した． 上記波葭後、２個の誠験片（被ｒ１材）につい゜ζＩＴ
Ｊ形面（２）どうしを突合セ、加熱・焼付けて接合し、
引張！Ｉｔ験片（ｌａ）を作った．この引張試験片を第
２図に示す．第２図において、（３）は被覆部即ち２個
の誠験片（被ＩＷ材）の接合部、（４》は引張試験川治
具を示すのである． 又、上記ナクネート系カップリング剤に代えて前記分子
構造式■に示したシランカソプリング剤を使用し、この
点を除き上記引張拭験片（ｌａ）ど同槌の方法で引張試
験ハ（２ａ）を作った．・方、上記本発明に係る力゜法
で得た拭験片（１ａ）．　（２ａ）と比較するため、試
験片（１ａ）と形状寸法は同様であるが、処理内容が穴
なる引張拭験片（３ａ），　（４ａ）を作った． 拭験片（３ａ）は前記燐酸マンガン１Ｏｆｆｉ量部を純
水９０！ＩＩ　ｉ部に溶解させた溶液を円形面（２）に
２５０ｇ／一塗布し、以下拭験片（ｌａ）と同様の方法
によりブラ・ｆマ、ＰＦ＾の被覆を行った．ここで、上
記溶液塗布皿を前記拭験片（ｌａ）の場合の半分とした
のは燐酸マンガン量を一致さ・Ｕるためである．拭験片
（４ａ）は従来法によるものであり、サンドブラスト施
工した後、拭験片（！ａ）と同様の方法によりプライマ
、ＰＦＡの被覆を行った．上記引張拭験片（ｌａ）　．
　（２ａ）　．　（３ａ）　．　（４ａ）について引張
拭験を行った．その結果を第１表に示す．本発明に係る
方法で得た試験片（ｌａ）　．　（２ａ）は従来法によ
る試験片（４ａ）と同程度の引張強度を有するのに対し
、カップリング剤を添加していない試験片（３ａ）は燐
酸ガラスの強度低下のため、引張強度が低い． 破断位置に関しても、本発明に係る方法で得た拭験片（
ｌａ）．　（２ａ）並びに従来法による試験片（４ａ）
は、ＰＦＡ披覆層とブライマ層との境界部で破断してお
り、これは該境界部の強度に比し素材（炭素鋼）と燐酸
ガラスとの境界部および燐酸ガラス層。とブライ゜７層
との境界部の強度の方が高い１１τを示している．　・
方、拭験片（３０）は素材（炭３：鋼）と燐酸ガラス層
との境！Ｉｌ１部で破所しており、該】，）岑部の密着
力が充分でない． 引張強度は、フッ素｛Ｍ脂被覆の施王の際に素材とフン
素樹７１１との熱膨張の差異により発生する応力の吸収
という意畦でも重要なものであり、２０％程度の強度低
下でも問題であると言える．！ｊ範Ｌ２− 実施例１の素材（１）と同様の素Ｉオ０）を用い、その
目形面（２）をｉ緘加工して３Ｓに仕上げ、次いで脱脂
した後、前記実施例ｌの誠験片（２ｄ）の場合と同槌の
処理により引張拭．験片（２ｂ〉を、シ（験片（３ａ）
の場合と同様の処理により引張拭験片（３ｂ）を、試験
片（４ａ）と同様の処理により引張拭験片（４ｂ）を作
り、引張試験を行った． 上記試験結果を第２表に示す．本発明に係る方法で得た
試験片（２ｂ）は従来法による試験片（４ｂ）に比し、
引張強度が高い．これらに対し、カップリ第１表 第２′Ａ． 第３表 ング剤を添加していない拭験片（：Ｔｈ）は燐酸ガラス
の強度低下のため、引張強度が極め”ζ低く、試験片（
４ｂ）の場合の１／１０捏度である．破１１Ｊｉ位置に
関しても、本発明に係る方法で１４４た拭験片（２ｂ）
はｌ’ｌ’Ａ被葭層とブライマ層との埴昇部で破所して
おり、これは該境界部の強度に比し素材（炭素！）と燐
酸ガラスとのＪｆ１専部の強度の方が高い事を示してい
る．これにス・１し、従来法に、１：る拭験片（４ｂ）
は、素材とブライマ層との境昇部４，よびブライ゜１層
とＩＩＰＡ被覆層との境界部で破断していた． 一・方、拭験片（３ｂ）は素材とｖ４酸ガラス層とめ境
界部で破断しており、該境界ｊ】１｛の密着力が充分゛
ごない． 夾ｍ．ＬＬ 長さ１００ｓ＋ｓ，幅１００ｍｓ．Ｉ”Ｘサ３ｍ＋＊ノ
炭素鋼ＩＥ　＋、サンドブラスト施工し、脱脂洗汀｝し
た後、フッソ樹ｎ’ｉＪ　（＋’ＦＡ）１！！のＪ’Ｘ
みを１００　μ一にした点を除き、前記実施例ｌの各拭
験片の場合と同球の処理によりフッｌＩ：樹ＭＦＪ被覆
材を得た．即ち、試験片（１ａ）と同様の処理により被
覆材（ＩＣ）を、試験片（２ａ）と同様の処理によりｍ
覆材（２ｃ）を、拭験片（３ａ）と同様の処理により被
覆材（３Ｃ）を、拭験片（４ａ）と同様の処理により被
覆材（４ｃ）を作った． 上記各被覆材について、第３図に示す！１℃験装置を用
い、耐フクレ｛？ｌ拭験行った． 即ち、第３図に示ず上うに、フッ素樹脂（ＰＦ＾）被覆
層（７）側を上面、炭素鋼板（５）側を下面にして被｝
立材（６）を？７．１−に置き、該被覆＋．｛　（Ｇ）
の上にシール材を介してシリンダ０（ｌｌが配される．
該シリンダＯＩＩｌ内には純水（９）が溜められ、破ｍ
　店（７）と接触している．（８）はヒーク、００はサ
イトガラス、０′！Ｊはガラス製コンデンサを示すもの
である． 耐フクレ性試験は、上記ヒーク（８）による加熱：６特
間，加熱停止＝３時間のサイクルを繰返すと共に、サイ
トガラスＯＤより被覆材（５）を観察し、フクレ発生ま
でのサイクル数を測定して行った．上記ム℃験粘果を第
３表に示す．従来法による被環材（４ｃ）はフクレ発生
までのサイクル数が８であって短く、フクレの大きさが
Φ１．Ｏｍ−である．これに対し、素材上にｖ４酸ガラ
スを・ｒｊ　Ｌている被覆材（Ｉｃ）　，　（２ｃ）　
，　（３ｃ）は、フクレ発生までのヅイクル数が長＜、
燐酸ガラスの６１食効果が認められる．」二記被覆材（
ｌｃ）　，　（２ｃ）　．　（３ｃ）の中、燐酸ガラス
単独のもの（３ｃ）に比し、斌酸ガラスに加えてその中
にカップリング剤を含むもの（ｌｃ）　．　（２ｃ）は
、さらにフクレ発生までのシイクル数が長く、カップリ
ング剤と燐酸ガラスとの相乗効果が認められ、本発明に
係る方法で１：ｔられる被覆材は耐フクレ性が極めて優
れていることが確認された． （允明の効果〉 本発明に係るフッ素樹Ｊｌｊ？被覆法によれば、鉄鋼材
料を母材とするフッ１：樹脂被覆材を得るに際し、フッ
素ｕ１脂被覆材の密着力および耐フクレ性を極めて優れ
たものにし得るようになる．従って、鉄鋼材料に被覆さ
れたフッ素樹脂塗膜のノｉ命を大幅に改きし得るように
なる．

【図面の簡単な説明】

第Ｆ図は、実ａ［Ｍ１に係る引張拭験片素材の概要を示
す斜視図、第２図は、実施例ｌに係る引張ＬＫ験片のｍ
ＴＭを示す側面図、第３図は、実施例２に係る耐フクレ
性試験装詮の概要を示す側面図である． （１）一引張拭験片素材　（２）一円形面（３）一被覆
材の接合部　（４）一引張誠験川治具（５）一炭累鋼板
　　　　（６）一被覆材（７）一被汝石　　　　　（８
）一　ヒータ（９）一純水　　　　　　０ω−．シリン
グ０１）一　サイトガラス　　０７Ｊ−ガラス製コンデ
ンサ第１図

Claims (2)

【特許請求の範囲】
1. （１）鉄鋼材料の表面にフッ素樹脂塗膜を形成するに際
   し、燐酸塩１重量部に対しチタネート系カップリング剤
   を０．０５〜１０重量部含む溶液を鉄鋼材料の表面に塗
   布した後、フッ素樹脂プライマを塗布し、次いでフッ素
   樹脂を被覆し、加熱・焼付けを行うことを特徴とするフ
   ッ素樹脂被覆法。
2. （２）鉄鋼材料の表面にフッ素樹脂塗膜を形成するに際
   し、燐酸塩１重量部に対しアミノ基を有するシランカッ
   プリング剤を０．０５〜５０重量部含む溶液を鉄鋼材料
   の表面に塗布した後、フッ素樹脂プライマを塗布し、次
   いでフッ素樹脂を被覆し、加熱・焼付けを行うことを特
   徴とするフッ素樹脂被覆法。