JPH04242619A - 硬化したコーティングを形成する方法 - Google Patents

硬化したコーティングを形成する方法

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JPH04242619A JP3070237A JP7023791A JPH04242619A JP H04242619 A JPH04242619 A JP H04242619A JP 3070237 A JP3070237 A JP 3070237A JP 7023791 A JP7023791 A JP 7023791A JP H04242619 A JPH04242619 A JP H04242619A
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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】
【０００１】
【産業上の利用分野】本発明はフルオロカーボン重合体
をベースとした被覆物品の製造法に関する。かかる被覆
物品は調理器具用の非粘着被覆として使用できる。
【０００２】
【従来技術】調理器具コーティング工業では最終使用者
ができるだけ長く持続するすぐれた特性の製品を有する
ようにコーティング組成物を改良する試みが続けられて
いる。調理器具コーティング組成物におけるポリテトラ
フルオロエチレン（ＰＴＦＥ）の使用に関する多くの特
許がある。ごく最近の特許のうちの代表的なものはＢｅ
ｒｇｈｍａｎｓ氏等による米国特許第４，１２３，４０
１号明細書（１９７８年）である。
【０００３】特にテトラフルオロエチレン（ＴＦＥ）と
共重合せしめられた弗素化ビニルエーテル共重合体がこ
こ数年間用いられてきた。代表的な特許としてはたとえ
ばホモ重合体および種々の共重合体の両者を包含するＨ
ａｒｒｉｓ氏等による米国特許第３，１３２，１２３号
明細書（１９６４年）、Ｄｏｕｇｈｔｙ氏等による米国
特許第３，８５５，１９１号明細書（１９７４年）、三
元重合体に関するＣａｒｌｓｏｎ氏による米国特許第４
，０２９，８６８号明細書（１９７７年）、Ｋｕｈｌｓ
氏等による米国特許第４，０７８，１３４号明細書（１
９７８年）およびＳｕｌｚｂａｃｈ氏等による米国特許
第４，０７８，１３５号明細書をあげることができる。 これらの特許は本明細書中において参考としてあげられ
る。場合により環状単位を有する共重合体、三元重合体
または四元重合体の形態におけるような弗素化ビニルエ
ーテルは一般にＰＴＦＥよりも高価である。すなわち、
これらは非粘着性（ノンスティック）コーティングにお
いてＰＴＦＥのための実際的な代替物になるとは考えら
れなかった。
【０００４】Ｄｈａｍｉ氏等によるオーストラリア特許
出願第１７８９０／７６号明細書（１９７８年３月２３
日公告）には周囲温度における曲げ抵抗を改良するため
にＰＴＦＥ５５〜９５重量％およびＴＦＥと３０〜５０
モル％（約５０〜６５重量％）のペルフルオロアルキル
ビニルエーテルとの共重合体４５〜５重量％のペースト
のブレンドで被覆されたワイヤーが教示されている。
【０００５】Ｍａｇｎｅｒ氏等による米国特許第３，４
８４，５０３号明細書（１９６９年）には３０〜５０モ
ル％のペルフルオロアルキルビニルエーテルとＴＦＥと
の共重合体５０〜９０重量％とＰＴＦＥまたはＦＥＰ１
０〜５０重量％とのブレンドを使用することが教示され
ている。このブレンドは成形用樹脂に有用な改良された
エラストマー状性質を有する。
【０００６】
【発明の要約】本発明は、弗素原子でかあるいは弗素原
子と塩素原子との組み合わせで完全に置換されたモノエ
チレン性不飽和炭化水素単量体の微粒子状重合体であっ
て少なくとも２０，０００の数平均分子量を有する重合
体９０〜５０重量％、および（ｉ）９９．５〜９２重量
％のテトラフルオロエチレン、（ｉｉ）０．５〜８重量
％の式ＣＦ２＝ＣＦ−Ｏ−Ｒｆ（式中Ｒｆは１〜１０個
の炭素原子を有する１個またはそれ以上のペルフルオロ
アルキル基を表わす）を有する過弗素化ビニルエーテル
または式
【化３】 （式中ｎは０〜４である）を有する微粒子状ペルフルオ
ル化エーテルの少なくとも１種および場合により（ｉｉ
ｉ）ヘキサフルオロプロピレンからなる共重合体１０〜
５０重量％を含有するコーティング組成物を提供する（
本明細書中における％および割合は特にことわらない限
り重量である）。コーティング組成物はＰＴＦＥならび
に９９．５〜９２％より好ましくは９９〜９６％のテト
ラフルオロエチレンおよび０．５〜８％、より好ましく
は１〜４％のペルフルオロ（プロピルビニルエーテル）
を含有する共重合体からなるのが好ましい。
【０００７】また、これらの被覆物品およびそれらの製
造法も本発明により包含される。コーティング組成物を
施し、そして好ましくは少くとも約３１５℃の温度、た
とえば４２０℃で被膜を融着硬化するとＰＴＦＥおよび
前記エーテルの結晶化度の平均から予想される結晶化度
に比べて結晶化度の減少した複合構造を生成する。
【０００８】
【発明の詳述】本発明の利点を説明するために経験的お
よび科学的な試験が実施された。これらの試験ではＰＴ
ＦＥおよびＴＦＥとペルフルオロ（プロピルビニルエー
テル（ＰＰＶＥ）とのペルフルオル化ビニルエーテル共
重合体のブレンドを利用した。これらの共重合体は以下
ＰＦＡと称する。共重合体中におけるＰＰＶＥおよびＴ
ＦＥの割合を変化させ、それにつれてブレンド中におけ
るＰＴＦＥおよびＰＦＡの割合も変化させた。
【０００９】本発明により製造されたコーティングの有
用寿命を器具の酷使試験により本発明範囲外のコーティ
ングと比較した。これらの試験において、パンの右側と
左側に異なるコーティングを有するパン中において制御
された温度で食物を調理した。金属フォークに似せた試
験装置を調理の間パンの両側あたりに定圧で動かした。 パンの寿命はコーティング中の引掻き抵抗、特にコーテ
ィングを通して侵入する引掻きに対する抵抗により測定
された。パンの調理温度は２０５℃±２８℃に維持され
た。
【００１０】従来技術を代表するＰＴＦＥ含有コーティ
ングとＰＴＦＥおよびＰＦＡのブレンドを含有する本発
明のコーティングとの比較を行なった。これらのコーテ
ィングは当技術分野で既知の方法、一般にはとりわけ米
国特許第４，１２３，４０１号および同特許第４，１２
２，２２６号各明細書の教示にしたがって製造されそし
て適用された。
【００１１】大抵の試験は３層コーティングについてな
された。プライマー被膜をグリットブラストした裸の金
属上に噴霧した。ついでプライマー上に中間コーティン
グを噴霧した。ついで中間被膜上に上がけ被膜（トップ
コート）を噴霧した。次の被膜を適用させる前に各被膜
を乾燥または硬化させることは必要ではないけれども、
各被膜間で若干の乾燥をなすことは時として好ましい。 好ましくは約５〜１５μｍの厚さをコーティングに与え
るように充分なプライマーが適用される。すべての３種
のコーティングを一緒にした全被膜厚さは約１２．５〜
８７．５μｍであるのが好ましいが、３０〜３７．５μ
ｍがより好ましい。中間被膜対上がけ被膜の厚さの比は
２５：７５〜７５：２５が好ましいが、さらには約５０
：５０がより好ましい。
【００１２】すべての３種のコーティングが適用された
後、その被覆された基質は好ましくは３４０〜４７０℃
、より好ましくは３８５〜４４０℃、最も好ましくは約
４２０℃において１時間まで、好ましくは約１０分、す
なわちその温度に応じてコーティングを融着硬化させる
のに充分長い時間、焼付け硬化される。
【００１３】ＰＴＦＥとＰＦＡとの種々の組み合わせが
コーティングの各層中に試みられたけれども、代表的な
コーティングは以下のものよりなる。
【００１４】
【表１】
【００１５】
【表２】
【００１６】使用される各成分の詳細は、参考として本
明細書中に記載される米国特許第４，１２３，４０１号
および同第４，１２２，２２６号各明細書、特に米国特
許第４，１２３，４０１号明細書の実施例中に記載され
ている。これらの分散液は水性でありそして各コーティ
ングは約５０％の水を含有するのが好ましい。
【００１７】本発明によりＰＦＡ含有量がブレンドのフ
ルオロカーボン含量の１０％より少ない場合には、器具
酷使試験におけるコーティングの寿命において、ＰＴＦ
Ｅに比べて改良が比較的少なく、約５０〜１００％であ
ることが見出された。ＰＦＡ含量が全フルオロカーボン
含量の１５〜３０％に増加する場合には器具酷使寿命に
おいて２倍から３倍の増大が得られた。ＰＦＡのみから
なるコーティングは、かなり高価であるにもかかわらず
１５〜３０％のＰＦＡを含有するものよりも優れた効果
は示さない。
【００１８】追加の器具酷使試験によればＰＦＡ中にお
けるＰＰＶＥ単量体の量も重要であることがわかった。 ０．５％より少ないＰＰＶＥを有するＰＦＡ共重合体は
２〜８％のＰＰＶＥを有するＰＦＡ共重合体で観察され
た改良を提供しない。実際０．２〜０．３％ＰＰＶＥを
有する共重合体は純粋なＰＴＦＥと何ら異なることなく
挙動する。約８％のＰＰＶＥ含量は一般には不経済であ
る。８％より多いＰＰＶＥでは性質の改良はたとえあっ
たとしても一般に共重合体の増加したコストに見合うも
のではない。実際、高いＰＰＶＥ含量を有するがＰＴＦ
Ｅとはブレンドされていない純粋なＰＦＡ共重合体は、
同程度の正味ＰＰＶＥ含量を有するＰＦＡ共重合体とＰ
ＴＦＥとのブレンドよりも劣る器具酷使寿命を与える。 約２％ＰＰＶＥを有するＰＦＡの融解温度は約３０６℃
であり、一方ＰＴＦＥは３２７℃である。
【００１９】これら実験による試験結果の分析はＰＴＦ
Ｅ−ＰＦＡブレンドがさらにＰＴＦＥコーティングより
も弾性が大きくかつ脆くない、より丈夫で、より大きな
引掻き抵抗を有する透過性のより少ないコーティングを
与えることを示している。これらの要因が本発明のコー
ティングを有する調理器具のより長い有用寿命をもたら
す。
【００２０】示差走査測熱および弾性および回復試験を
含むさらに別の試験はＰＴＦＥとＰＦＡとのブレンド、
特に約２５％ＰＦＡを有するブレンドがＰＴＦＥおよび
エーテルの結晶化度を平均することにより予想されるよ
りかなり少ない結晶化度を有する複合材料として挙動す
ることを示している。明らかに、小割合のＰＦＡがＰＴ
ＦＥ粒子と何等かの形で反応してＰＴＦＥの結晶化度を
減少させる。この現象に対して特定の機構を仮定するこ
とは不必要である。最終的な結果は優秀な使用性能であ
り、それ以上に期待されるものではない。
【００２１】ＰＴＦＥは高度の結晶化度を有することが
知られている。重合体中の結晶化度の量を測定するため
に使用されうる種々の方法があり、これにはＸ線回折、
核磁気共鳴、赤外分光分析およびたとえば示差走査熱量
分析によるような融解−遷移吸熱の測定が包含される。 入手し易さおよび多用性のためにＰＴＦＥ−ＰＦＡブレ
ンド中のＰＦＡ含量の効果を研究するには後者の方法が
使用された。
【００２２】吸熱量はそれらが前の未焼結重合体の第１
融解の間に取られたかまたは第２融解の間に取られたか
によって変化した。△Ｈと称される吸熱量は、結晶化度
の直接測定ではないけれども一般にこれら試験中の結晶
化度の量に比例する。以下の表に記載のデータはＰＴＦ
Ｅのための値とＰＦＡのための値との間の直線補外から
予想または計算されるより以上にＰＴＦＥ−ＰＦＡブレ
ンドのための結晶化度の減少を示している。
【００２３】
【表３】
【００２４】
【表４】
【００２５】また、本発明によれば２５％および５０％
ＰＦＡを有するＰＴＦＥ−ＰＦＡブレンドの弾性率はＰ
ＴＦＥまたはＰＦＡそれ自体のいずれのものよりも大き
いことが見出された。
【００２６】前記で論議されたこれらのデータおよび実
験による試験結果は本発明の組成物が単なるブレンドで
はなくＰＴＦＥとＰＦＡとの間の相互作用を包含するも
のであり、すなわち予想以上に優れた性能を有する複合
材料として作用するブレンドに相当するものであること
を示唆している。結晶化度の減少および弾性率の増加が
より優れた弾性および耐久性を有ししかも脆性を有しな
いコーティングを生成するに寄与することは明らかであ
る。かかるコーティングは変形された際にはじきかえる
傾向がありそして従来技術のＰＴＦＥコーティングより
も同じ条件の試験または使用下では損傷を蒙むるのがよ
り少なく、しかもなお調理器具により遭遇される高めら
れた温度においてより優れた耐久性を示す。したがって
、本発明によりＰＦＡにブレンドすることは、ＰＦＡの
融解温度がＰＴＦＥのそれより低いにしても調理器具コ
ーティングにおいて使用するためのＰＴＦＥの特性を改
良する。
【００２７】また、ＰＴＦＥおよびテトラフルオロエチ
レン／ペルフルオロ（プロピルビニルエーテル）／ヘキ
サフルオロプロピレンターポリマー（ＴＦＥ／ＰＰＶＥ
／ＨＦＰターポリマー）（９１．４／１．８／６．８重
量％）を含有する本発明のコーティング組成物は、ＰＴ
ＦＥのみを含有するコーティング組成物に比べて２〜３
倍長い酷使調理寿命を有し、かつＰＴＦＥとＰＦＡとか
らなる上記本発明のコーティング組成物の８０〜８５％
に匹敵する特性を有する良好な調理器具用コーティング
を形成した。一方、該テトラフルオロエチレン／ペルフ
ルオロ（プロピルビニルエーテル）／ヘキサフルオロプ
ロピレンターポリマー自身は調理器具用コーティング組
成物として満足のゆくものではなかった。
【００２８】更に、ＰＴＦＥおよびＴＦＥ／ＰＰＶＥ／
ＨＦＰターポリマー（９７．５／１．４／１．５重量％
）を含有する本発明のコーティング組成物もまた、ＰＴ
ＦＥコーティングに比べて、調理器具が取り扱われる高
温において極めて優れた耐久性を有する調理器具用コー
ティングを形成する。

Claims (8)

    【特許請求の範囲】
  1. 【請求項１】　　（Ａ）　　弗素原子あるいは、弗素原
    子と塩素原子との組み合わせで完全に置換されたモノエ
    チレン性不飽和炭化水素単量体の微粒子状重合体であっ
    て少なくとも２００００の数平均分子量を有する重合体
    ９０〜５０重量％、および （Ｂ）（ｉ）９９．５〜９２重量％のテトラフルオロエ
    チレンおよび（ｉｉ）０．５〜８重量％の、少なくとも
    １種の式 ＣＦ２＝ＣＦ−Ｏ−Ｒｆ 　　（式中Ｒｆは１〜１０個の炭素原子を有する１個ま
    たはそれ以上のペルフルオロアルキル基を表わす）を有
    する過弗素化ビニルエーテルまたは式 【化１】 （式中ｎは０〜４である）を有する微粒子状過弗素化エ
    ーテルからなる微粒子状共重合体の少なくとも１種１０
    〜５０重量％を含有するコーティング組成物を基質に適
    用し、ついでそのコーティングを硬化させるに充分な時
    間少なくとも３１５℃の温度で加熱して硬化させること
    からなる、硬化したコーティングを基質上に有する被覆
    物品の製造方法。
  2. 【請求項２】　　硬化したコーティングが（Ａ）および
    （Ｂ）の結晶化度を平均することにより予想されるより
    も減少された結晶化度を有する請求項１に記載の方法。
  3. 【請求項３】　　約４２０℃において加熱を行なう請求
    項１に記載の方法。
  4. 【請求項４】　　被覆物品が調理器具物品である請求項
    １に記載の方法。
  5. 【請求項５】　　（Ａ）　　弗素原子あるいは、弗素原
    子と塩素原子との組み合わせで完全に置換されたモノエ
    チレン性不飽和炭化水素単量体の微粒子状重合体であっ
    て少なくとも２００００の数平均分子量を有する重合体
    ９０〜５０重量％、および （Ｂ）（ｉ）９９．５〜９２重量％のテトラフルオロエ
    チレン、（ｉｉ）０．５〜８重量％の、少なくとも１種
    の式 ＣＦ２＝ＣＦ−Ｏ−Ｒｆ 　　（式中Ｒｆは１〜１０個の炭素原子を有する１個ま
    たはそれ以上のペルフルオロアルキル基を表わす）を有
    する過弗素化ビニルエーテルまたは式 【化２】 （式中ｎは０〜４である）を有する微粒子状過弗素化エ
    ーテルからなる微粒子状共重合体の少なくとも１種１０
    〜５０重量％および（ｉｉｉ）ヘキサフルオロプロピレ
    ンを含有するコーティング組成物を基質に適用し、つい
    でそのコーティングを硬化させるに充分な時間少なくと
    も３１５℃の温度で加熱して硬化させることからなる、
    硬化したコーティングを基質上に有する被覆物品の製造
    方法。
  6. 【請求項６】　　硬化したコーティングが（Ａ）および
    （Ｂ）の結晶化度を平均することにより予想されるより
    も減少された結晶化度を有する請求項５に記載の方法。
  7. 【請求項７】　　約４２０℃において加熱を行なう請求
    項５に記載の方法。
  8. 【請求項８】　　被覆物品が調理器具物品である請求項
    ５に記載の方法。
JP7023791A 1978-10-31 1991-01-16 硬化したコーティングを形成する方法 Expired - Lifetime JPH0641574B2 (ja)

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