JPH034972A - 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覆法に関し、詳細には炭素鋼やス
テンレス鋼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、−船釣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・。

そこで、上記密着性の改善法およびフクレ発生防止法に
ついて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シ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、本発明に係るフッ素樹脂
被覆法は次のような構成としている。

即ち、第１請求項に記載の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、鉄鋼材料
の表面にチタネート系カップリング剤を０．１〜１００
０ａ＋ｇ／ｍ”　塗布し、乾燥した後、フッ素樹脂プラ
イマを塗布し、必要に応じて焼成し、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
樹脂被覆法である。

第２請求項に記載の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、チタネート系カ
ップリング剤とフッ素樹脂プライマとを含む混合体を鉄
鋼材料の表面に塗布し、必要に応じて焼成した後、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。

第３請求項に記載のフッ素樹脂被覆法は、前記混合体の
塗布を、鉄鋼材料表面での前記混合体中のチタネート系
カップリング剤の量を０．３〜３０００Ｉ！１ｇ／ｌ１
ｆｆｉに調整して行う第２請求項に記載のフッ素樹脂被
覆法である。

（作　用） 本発明に係るフッ素樹脂被覆法（第１請求項に記載のフ
ッ素樹脂被覆法）は、以上説明したように、鉄鋼材料の
表面にチタネート系カップリング剤を塗布、乾燥した後
、フッ素樹脂プライマを塗布、焼成し、次いでフッ素樹
脂を被覆し、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。

即ち、種々のカップリング剤について、鉄鋼材料とフッ
素系樹脂とのカップリング（結合）性能を実験検討した
ところ、特にチタネート系カップリング剤は鉄鋼材料と
の親和力が高く、該材料表面とのぬれ性が良く、該材料
表面の微細な凹部の内部にまで入り込み、実際に接して
いる面積が穫めて大きくなり、そのため鉄鋼材料に対し
強固に密着する事が判った。

又、前記チタネート系力・ンプリング剤の分子構造はＴ
ｉから結合基が枝分れしており、且つ、これら結合基は
極めて長大なものである６例えば、下記分子構造式■に
示される如＜、Ｔｉから結合基のＯＣＯＣ＋ｔＨｊｓが
３つ枝分れしており、この結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
。

ＣＨｉ　　Ｃｌｌ　　ＯＴｉ　　　（ＯＣｏ　　Ｃ＋ｔ
ｔｌｆｆｓ）　３−　■Ｃ１１３ このように分子端部に存在し、且つ枝分れした長大な結
合基は、樹脂にとり囲まれると、外的応力がかかっても
抜は難くする所謂アンカー効果を有する。故に、チタネ
ート系カップリング剤は、かかるアンカー効果により、
接着性の悪いフッ素樹脂とも強固に結合（密着）し得る
。

前記チタネート系カップリング剤は、以上の如き作用を
有するので、鉄鋼材料とフッ素樹脂プライマ（フッ素樹
脂及び接着剤を含むもの）とは強固にカップリング（結
合）される。

フッ素樹脂プライマ中には接着剤が含まれており、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、該プライマとその上に被覆されるフッ素樹脂とは
、加熱・焼付けられた際に強く結合される。

従って、鉄鋼材料とフッ素樹脂被覆層との結合力即ち密
着力は極めて高いものにし得る。

また、前記の如くチタネート系カップリング剤は鉄鋼材
料表面とのぬれ性がよいので、該表面全体を被い、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。又、各層間は前記の如く強く結合され
得る。更に、チタネート系カップリング剤は優れた疏水
性を有しているため、フッ素樹脂層に浸透してきた水分
などの溶媒が鉄鋼材料表面に接し難く、そのため腐食さ
れ難い、従って、耐フクレ性が大幅に改善され、極めて
優れたものになる。

前記シランカップリング剤の塗布量を０．１〜１０００
ｍｇ／ｍ”としているのは、０．１　ａ＋ｇ／ｍ”未満
では前記カップリング剤の作用効果が得られず、１００
０”ｇ／””　１では密着力が却って悪くなることがあ
り、又、プライマの塗布がし難くなり、色むらを生じた
りすることがあるからである。

また、本発明に係るフッ素樹脂被覆法（第２請求項に記
載のフッ素樹脂被覆法）は、前述の如く、チタネート系
カップリング剤とフッ素樹脂プライマとを含む混合体を
鉄鋼材料の表面に塗布し、焼成した後、フッ素樹脂を被
覆し、加熱・焼付けを行うようにしているので、前記第
１請求項記載の被覆法の場合と同様の作用効果が得られ
、密着力及び耐フクレ性が極めて優れたものになる。

即ち、混合体中のチタネート系カップリング剤の作用に
より、鉄鋼材料とプライマ中の樹脂及びフッ素樹脂被覆
層とが強く結合される。又、鉄鋼材料の表面全体がチタ
ネート系カップリング剤、或いはさらにフッ素樹脂プラ
イマ層で被われる。

故に、密着力及び耐フクレ性が改善されて優れたものに
なる。尚、上記混合体中にフッ素樹脂プライマが含まれ
ていない場合は、チタネート系カップリング剤とフッ素
樹脂被覆層との間で剥離が生じ易くなるので、フッ素樹
脂プライマを含有させる必要がある。

前記混合体の塗布量に関し、チタネート系カップリング
剤の量が０．３〜３０００ｍｇ／ｍ”になるようにする
ことが望ましい、　　０．３　ｍｇ／ｍ”未満では前記
カップリング剤の作用効果を充分に得る事が難しくなり
、３０００ｍｇ／ｍ’超では密着力が却って低下し、又
、色むらを生じることがあるからである。

尚、上記カップリング剤の量は、前記第１請求項記載の
被覆法の場合に比較して多い。これは、カップリング剤
とフッ素樹脂プライマとの混合体を塗布するため、第１
請求項記載の被覆法の場合に比して多くしないと、鉄鋼
材料表面に到達し得るカップリング剤の量が少なくなる
からである。

即ち、この材料表面でのカップリング剤量の減少を補う
ためである。

上記カップリング剤１　：　　０．３〜３０００ｒａｇ
／ｒａ”にするための混合体の配合割合は、このカップ
リング剤型と混合体塗布厚から定めればよい。例えば、
混合体の塗布厚が５０ｔｔｍの場合は、混合体中のカッ
プリング剤の量が０．０００７６〜７．６　ｗｔ％とな
るように、カップリング剤をフッ素樹脂プライマに添加
・混合して混合体を作ればよい。

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。

チタネート系カップリング剤は、前述の分子構造式■に
示したものの他に、例えば下記分子構造式■に示すもの
等を用いることができる。

かかるチタネート系カップリング剤の塗布方法は、浸漬
、へヶ塗り、スプレーかけ等の手段を用いることができ
る。このとき塗布ｉｔ（厚み）を均一にするには、カッ
プリング剤を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０．１〜２
０１ｔ％とするのがよい、塗布後の乾燥は自然乾燥もし
くは熱風乾燥でよい。

（実施例） １隻班上 第１図に、実施例１に係る直径４０ＩＩＩＩ１１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）をサンドブラスト施工し
た後、前記分子構造式■に示したチタネート系カップリ
ング剤：５重量部をエタノール９５重量部に溶解させた
溶液を、該円形面（２）に５０ｍ（／ｍ”塗布し自然乾
燥させた。

次に、上記円形面（２）にフッ素樹脂プライマをスプレ
ーにて塗布し、焼成して１５μｍ厚のプライマ膜を形成
した後、フッソ樹脂（ＰＦＡ）を４００μｍ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（八）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）を作った。この
試験片（Ｂ）は、カップリング処理、即ち前記カップリ
ング剤の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
。

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

従来法により作られた試験片（Ｂ）は素材（炭素鋼）と
プライマ層との境界部で破断しており、該境界部の密着
力が掻めて小さい事を確認し得る。

一方、本発明に係る方法で得た引張試験片（Ａ）はフッ
素樹脂（ＰＦＡ）被覆層で破断しており、該フッソ樹脂
被覆層と素材（炭素鋼）との密着力が大幅に強化された
事を確認し得る。即ち、この密着力はフッ素樹脂自体の
強度よりも高く、密着力としては充分である事を示して
いる。

１隻ｍ 長さ１０ｈａ、幅１００ｍｍ、厚さ３ＩＩＩＩｌ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）の場合と同様の処理を行い、フッ素樹脂
被覆材（ｂ）を得た。

第１表 第２表 （以下、余白） 上記各被覆材（ａ）、　（ｂ）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。

即ち、第３図に示すように、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０［Ｄが配される。該シリンダ０■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、（１０はサイトガラス、０２１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、上記し−タ（８）による加熱：６時
間、加熱停止；３時間のサイクルを繰返すと共に、サイ
上ガラス（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［有］）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３図は、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 (3)

【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、鉄鋼材料の表面にチタネート系カップリング剤を０
   ．１〜１０００ｍｇ／ｍ＾２塗布し、乾燥した後、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、チタネート系カップリング剤とフッ素樹脂プライマ
   とを含む混合体を鉄鋼材料の表面に塗布した後、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。
3. （３）前記混合体の塗布を、鉄鋼材料表面での前記混合
   体中のチタネート系カップリング剤の量を０．３〜３０
   ００ｍｇ／ｍ＾２に調整して行う第２請求項に記載のフ
   ッ素樹脂被覆法。