JPH034971A

JPH034971A - フッ素樹脂被覆法

Info

Publication number: JPH034971A
Application number: JP14019489A
Authority: JP
Inventors: Koichi Wada; 耕一和田; Toshihiko Tamura; 俊彦田村
Original assignee: Shinko Pantec Co Ltd
Current assignee: Shinko Pantec Co Ltd
Priority date: 1989-05-31
Filing date: 1989-05-31
Publication date: 1991-01-10

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覆法に関し、詳細には炭素鋼やス
テンレス綱などの鉄鋼材料の表面にフッ素樹脂塗膜を形
成せしめるフッ素樹脂被覆法に関する。

（従来の技術）フッ素樹脂は優れた耐食性及び耐付着性（非粘着性）を
有しているので、その特性を利用しフライパンから一般
化学機器に到る機器の構成材料のライニング材（被覆材
）として広く用いられている。

かかるフッ素樹脂を鉄鋼材料表面に被覆する場合、フッ
素樹脂を直接被覆するだけでは密着力が弱く、被覆層が
著しく剥がれ易いものしか得られない。そこで、密着力
を高めるため、−ｉ的にはフッ素樹脂中にポリアミド或
いはポリイミド等の耐熱性接着剤を含有させた混合体（
即ち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樹脂（カバーコート）を被覆し、
加熱・焼付けする方法により、フッ素樹脂被覆が行われ
ている。尚、前記プライマ塗布前に、サンドブラストや
溶射などによる鉄鋼材料表面の清浄化と粗面化が行われ
ることがある。

（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
着剤が鉄鋼材料表面の微細な凹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
力が弱くて使用中に被覆層が剥がれ易いという問題点が
ある。又、被覆層を浸透してくる水分などの溶媒により
、鉄鋼材料が腐食され、その結果所謂フクレを発生する
という問題点もある。

上記密着性の改善法およびフクレ発生防止法については
種々検討されており、シランカップリング剤を金属材料
表面に塗布した後、フッ素樹脂を被覆する方法が提案さ
れている。例えば特開昭６２−１７４３８７号公報には
アミノ基を有するシランカップリング剤をステンレス鋼
の表面に塗布した後、フッ素樹脂を被覆する方法が提案
されている。

上記シランカップリング剤は無機物、有機物の双方に対
し優れた親和力を有しているので、金属との密着性が良
く、又、フッ素樹脂との結合力も高く、そのため上記方
法によれば密着性が改善される。しかしながら、密着力
は被覆層のフッ素樹脂の強度に比しかなり低いので、密
着力は未だ不充分であり、又、前記フクレ発生までの時
間が短く、耐フクレ性も不充分であり、問題は解決され
ていない。

本発明はこの様な事情に着目してなされたものであって
、その目的は上記の如き間が点を解決し、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
優れたものにし得るフッ素樹脂被覆法を提供しようとす
るものである。

（課題を解決するための手段）上記の目的を達成するために、本発明は次のような構成
としている。

即ち、本発明に係るフッ素樹脂被覆法は、鉄鋼材料の表
面にフッ素樹脂塗膜を形成するに際し、アミノ基を有す
るシランカップリング剤を鉄鋼材料の表面に１〜１００
０ｍｇ／ｍ”　ＷＪ布した後、その塗布面にフッ素樹脂
プライマ：１００部と、水１０部に対しリン酸塩３〜２
０部及びクロム酸３〜２０部を含む水溶液＝５〜５０部
とを含有する混合体を塗布し、必要に応じて焼付けし、
次いで該塗布面に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である。

（作　用）本発明に係るフッ素樹脂被覆法は、以上説明したように
、鉄鋼材料の表面に、アミノ基を有するシランカップリ
ング剤を塗布し、リン酸塩及びクロム酸を含む水溶液と
フッ素樹脂プライマとの混合体を塗布し、次いでフッ素
樹脂を被覆した後、加熱・焼付けを行うようにしている
ので、フッ素樹脂被覆層の密着力および耐フクレ性が大
幅に改善され、極めて優れたものになる６卯ち、上記アミノ基を有するシランカップリング剤は、
前述の如く無機物、有機物の双方に対し優れた親和力を
有しているので、鉄鋼材料と混合体中のフッ素樹脂プラ
イマとは、加熱・焼付けられた際に強く結合、即ちカッ
プリングされる。

又、前記り″ン酸塩及びクロム酸を含む水溶液は、塗布
後シランカップリング層の空隙を通って鉄鋼材料表面に
接し、該表面をエツチングして密着性および耐食性の良
い表面に化すると共に、該表面に密着性の良いリン酸塩
皮膜とクロメート皮膜とを形成せしめる。

上記混合体中のフッ素樹脂プライマは、前述の如く接着
剤が含まれているものであり、又、フッ素樹脂との親和
力の高いフッ素樹脂が含まれているので、該フッ素樹脂
プライマと、その上に被覆されたフッ素樹脂（カバーコ
ート）とは、加熱・焼付けられた際に強く結合される。

また、前記の如くアミノ基を有するシランカップリング
剤は無機物に対しても優れた親和力を有しているので、
基材の鉄鋼材料とのぬれ性がよく、材料表面の微細な凹
部の内部にまで入り込み、材料表面を被い、そのため該
カップリング剤と上層のフッ素樹脂プライマ層とは全面
密着し得、該プライマ層とフッ素樹脂被覆層とは全面密
着し得る。このように、カップリング剤と無機皮膜との
相乗効果により、フッ素樹脂層を浸透してきた水分によ
る鉄鋼材料表面の耐食性向上すなわち耐フクレ性が大幅
に改善され、かつ密着力の高い極めて優れたフッ素樹脂
被膜を得ることができる。

前記シランカップリング剤の塗布量を１〜１０００１１
１ｇ／ｍ”としているのは、１　ｍｇ／ｍ”未満では前
記カ７プリング剤の作用効果が得られず、１０００ｍｇ
／ｍ”超では密着力が低下したり、色むらを生じたりす
ることがあるからである。

シランカップリング剤の種類をアミノ基を有するものと
しているのは、それ以外のものでは充分な密着力が得ら
れない。

前記混合体中の水溶液の量をフッ素樹脂プライマ：１０
０部に対し５〜５０部としているのは、５部未満では前
記水溶液の作用効果が得られず、５０部超ではフッ素樹
脂塗膜の密着性が悪くなることがある。

前記水溶、液に関し、水１０部に対しリン酸塩３〜２０
部及びクロム酸３〜２０部としているのは、いづれかが
３部未満になると前記水溶液の作用効果が得られず、２
０部超になると密着性が悪くなるから゛である。

本発明に係るフッ素樹脂被覆法において、前記鉄鋼材料
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。

アミノ基を有するシランカップリング剤は下記分子構造
式■、■、■或いは■を有するもの等を用いることがで
きる。

８２Ｎ　（ＣＨｚ）ｔ　Ｓｉ　（ＯＣＪｓ）＊−−−■
１１□Ｎ　（ＣＬＬ　Ｈ２Ｎ　（Ｃ１ｌｚ）＋　Ｓｉ　
（ＯＣｔｌｌｓ）ｓ−−−■ＣＨ！＝ＣＨＣｈＨａ　　
Ｃｌ１ｔＮＨ（ＣＨ２）２ＮＨ・ＩＩｃＩ　（ＣＨｔ）
ｓＳｉ　（ＯＣＪｓ）３−−一〇Ｈ２Ｎ　（ＣＨｚ）ＪＨ（ＣＨｚ）ｘＳｉ　（Ｃ１ｌｓ
）（ＯＣＨｚ）ｚ−−−■該シランカップリング剤の塗
布法は、浸漬、ハケ塗り、スプレー等の手段を用いるこ
とができる、このとき塗装置（厚み）を均一にするには
、エタノール等の溶媒で上記カップリング剤を希釈して
から塗布するとよく、その濃度は３〜２０ｗ　ｔ％とす
るのがよい、又、塗布後は充分に乾燥させた方がよい。

前記リン酸塩は燐酸マンガン、燐酸鉄あるいは燐酸亜鉛
などの塩顛に若干の燐酸を加えたものが使用できる。

（実施例）尖施■土第１図に、実施例１に係る直径４０ｍｍの炭素鋼製円柱
状引張試験片素材（１）の斜視図を示す。該素材（１）
の端部には引張試験用治具の取付は用ネジ穴がある。

上記素材（１）の円形面（２）を３Ｓにａ械加工仕上げ
し、脱脂洗浄した後、３−アミノプロピルトリエトキシ
シラン（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を、該円形面（２）に塗布し乾燥
させた。乾燥後の上記シラン量は、２００ｍｇ／ｍ”で
あった。

次に、燐酸マンガン１０部、クロム酸１０部、水１０部
を含む水溶液をフッ素樹脂プライマ１００部に対し３０
部の割合で混合したものを、スプレーにて前記円形面（
２）に塗布し、３８０　’Ｃで焼成した。該焼成後のプ
ライマ層の厚みは４０μ閑であった０次に、フッ素樹脂
（ＰＦ＾）を２５０μｍ被覆した。

上記被覆後、２個の試験片（被覆材）について円形面（
２）どうしを突合せ、加熱・焼付けて接合し、引張試験
片（Ａ）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個の試験片（被覆
材）の接合部、（４）は引張試験用治具を示すのである
。

一方、上記本発明に係る方法で得られた引張試験片（Ａ
）と比較するため、試験片（Ａ）と形状寸法は同様であ
るが、処理内容が異なる引張試験片（Ｂ）及び（Ｃ）を
作った。

前者の（Ｂ）は、カップリング処理、即ちシラン塗布を
行わないものであり、この点を除いては（Ａ）の場合と
同様の処理を経て製作されたものである。

後者の（Ｃ）は、脱脂洗浄後の素材円形面（２）にフッ
素樹脂プライマを、焼成後のプライマ層厚みが４０μｍ
になるように塗布し、３８０°Ｃで焼成後、（Ａ）の場
合と同様の条件で同厚のＰＦＡを被覆したものである。

上記各引張試験片（Ａ）　、　（Ｂ）　、　（Ｃ）につ
いて引張試験を行った。その結果を第１表に示す。

引張強さに関し、引張試験片（Ａ）は比較材の引張試験
片（Ｂ）　、　（Ｃ）に比較し極めて大きく、（Ｃ）の
場合の８０倍、（Ｂ）の場合の約２倍である。

破断位置に関しては、引張試験片（Ｂ）　、　（Ｃ）の
場第１表第２表（以下、余白）合は素材（炭素鋼）とプライマ層との境界部であり、こ
れに対して引張試験片（Ａ）の場合はフッ素樹脂（ＰＦ
Ａ）要部である。

以上のことは、引張試験片（Ｃ）の場合は上記境界部の
密着力が極めて小さい事、（Ｂ）の場合は上記境界部の
密着力が大きくなるが、その部分の密着力はＰＦＡ層の
強度より低く、密着力は充分でない事、これらに対し引
張試験片（Ａ）の場合はＰＦＡ層の強度よりも密着力の
方が大きく、密着力としては充分である事を示している
。

夫施拠叢長さＬｏｏｍｍ、幅１００ｍｍ、厚さ３１の炭素鋼板を
、サンドブラスト施工し、脱脂洗浄した後、実施例１の
引張試験片（Ａ）の場合と同様の処理を行い、フッ素樹
脂被覆材（ａ）を得た。

一方、上記被覆材（ａ）と比較するため、実施例１の引
張試験片（Ｂ）　、　（Ｃ）の場合と同様の処理を行い
、フッ素樹脂被覆材（ｂ）、　（Ｃ）を得た。

上記各被覆材（ａ）、　（ｂ）、　（Ｃ）について、第
３図に示す試験装置を用い、耐フクレ性試験行った６即
ち、第３閏に示すように、フッ素樹脂（ＰＦＡ）被覆層
（７）側を上面、炭素鋼板（５）側を下面にして被覆材
（６）を台上に置き、該被覆材（６）の上にシール材を
介してシリンダθ０）が配される。該シリンダ００）内
には純水（９）が溜められ、被覆層（７）と接触してい
る。（８）はヒータ、（１１）はサイトガラス、０２）
はガラス調コンデンサを示すものである。

耐フクレ性試験は、上記ヒータ（８）による加熱二〇時
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（１１）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。

上記試験結果を第２表に示す。本発明に係る方法により
作られた被覆材（ａ）は、他の被覆材（ｂ）、　（Ｃ）
に比較してフクレ発生までのサイクル数が長く、耐フク
レ性が優れていることが判る。

（発明の効果）本発明に係るフッ素樹脂被覆法によれば、鉄鋼材料を母
材とするフッ素樹脂被覆材を得るに際し、フッ素樹脂被
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
樹脂塗膜の寿命を大幅に改善し得るようになる。

【図面の簡単な説明】

第１図は、実施例１に係る引張試験片素材の概要を示す
斜視図、第２図は、実施例１に係る引張試験片の概要を
示す側面図、第３Ｍは、実施例２に係る耐フクレ性試験
装置の概要を示す側面図である。

Claims

【特許請求の範囲】

（１）鉄鋼材料の表面にフッ素樹脂塗膜を形成するに際
し、アミノ基を有するシランカップリング剤を鉄鋼材料
の表面に１〜１０００ｍｇ／ｍ＾２塗布した後、その塗
布面にフッ素樹脂プライマ：１００部と、水１０部に対
しリン酸塩３〜２０部及びクロム酸３〜２０部を含む水
溶液：５〜５０部とを含有する混合体を塗布し、次いで
該塗布面に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。