JPS61280929A - フツ素樹脂被覆金属 - 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、鉄鋼、ステンレス鋼、銅または銅合金、アル
ミニウムまたはアルミニウム合金などの金属表面上に密
着性の良いフッ素樹脂コーティングを施したフッ素樹脂
被覆金属に関するものであり、例えば製紙用ａ−ルや製
膜ＪｆＩａ−ルなどのように表面の離型性や耐食性を必
要とされる用途に主として用いられるものである。

（従来の技術） 従来、鉄鋼、ステンレス鋼、銅または銅合金、アルミニ
ウムまたはアルミニウム合金などの金属表面上にフッ素
樹脂コーティングを施したフッ素樹脂被覆金属は、第６
図に示すように、素地金属１の表面にプライマー４を介
してフッ素樹脂３をコーティングした構造を有しており
、次の°ような工程で製造されていた。

まず、素地金属に付着している油脂類やその他の異物を
除去するために、溶Ｍによる脱脂や、７ツ素Ｉ（脂の焼
成温度よりも約２０℃高い温度での空焼きを行なう。こ
れは、油脂類やその他の異物が付１着していると、塗膜
の外観や密着性が不良となるからである。次いで、フッ
素樹脂の密着力を強固にするために、金属素地表面にサ
ンドブラスト、ショツトブラスト、またはグリッドブラ
ストなどの機械的方法による表面粗化を施す、その後、
粗面化された素地金属の表面にプライマーを塗布する。

プライマーは、当社が採用しているＭＰ−９０２８Ｎプ
ライマー（三井７０ロケミカル社製）の場合、固形分約
２０重量％を含む有機溶剤含有ディスパージョン液体で
あるので、使用に際し、よく攪拌して均質とし、１００
〜２００メツシユの金網で濾過して使用するが、この場
合、空気を巻き込むと固形分が凝集し、均一に塗布でき
ないので、細心の注意が必要である。プライマー自体の
寿命は、前記のプライマーの場合、製造後約１ケ月が有
効期間とされており、たとえ保管温度を１０〜２０℃の
好ましい範囲に厳守した場合でも約３＋月とされている
。したがって、プライマーの取り扱い並びに管理は重要
て゛あり、７ツ索樹脂の密着力に大きく影響を及ぼす。

プライマーの塗布は、スプレーガンを用いて行なうが、
素地金属表面の状態や温度によっては脱落しやすい。プ
°ライマーの塗布後、直ちにフッ素樹脂を静電塗装器を
用いて塗装する。そして、表面温度が３６０℃〜４００
℃の範囲で焼成する。−回の静電塗装で塗装できる皮膜
厚さは１００〜１２０μｌであり、これ以上の皮膜厚さ
を得るには、繰り返して塗装することが必要である。焼
成後は、炉から取り出して自然放冷し、最後に表面を研
摩によって仕上げるものである。ただし、研摩は精度や
外観を要求されるような製品について行なわれるもので
あって、必須の工程ではない。

（発明が解決しようとする問題点） 上述のような工程にて製造された従来のフッ素樹脂被覆
金属においては、フッ素樹脂の強固な密着力が得られな
い場合が多く、フッ素樹脂を９０度方向に引き剥がす９
０度ビールテストを行なった場合、ある程度の密着力は
認められるものの、フッ素樹脂が素地金属から引き剥が
されてしまう場合があった。特に、素地金属の表面状態
や素材の種類が異なると、密着力には極端に大きな差異
を生じることがあり、また素地金属の種類や表面状態、
表面温度などを極方向じにしでも、フッ素樹脂の密着強
度には、かなりのばらつきが生じるという問題があった
。

（問題点を解決するための手段） 本発明に係るフッ素樹脂被覆金属においては、上述のよ
うな問題点を解決するために、素地金属の表面に、７ツ
索樹脂の密着強度を安定化させるメッキ層を形成し、該
メッキ層の上にフッ素樹脂をコーティングしているもの
である。７ツ索樹脂の密着強度を安定化させるメッキ層
としては、クロムメッキ層またはニッケルメッキ層が有
効であり、特にこれらのメッキ層の上に更に黒色クロム
メッキ層を設けたものは格段に優れている。

（作用） 本発明にあっては、このように素地金属の表面に、フッ
素樹脂の密着強度を安定化させるメッキ層を形成し、該
メッキ層のとに７ツ索樹脂をコーティングしているもの
であるから、第１表に示されるように、素地金属のＳ類
（３２５Ｃと５４５Ｃ）や下地処理方法（バフ研摩と＃
２００サンドブラスト）の差によるフッ素樹脂の密着強
度の差異゛はほとんど現れず、常に安定した密着力を保
証できるものであり、密着強度のばらつきが減少して、
密着の信頼性が高くなるものである。

第１表は、フッ素樹脂コーティングの密着強度を９０度
ビールテスト（フーティング面と９０度、方向への剥離
テスト）にて調べたものである。素材として使用された
金属は、５２５Ｃと５４５Ｃの２種類、下地処理方法は
バフ研摩と＃２００サンドブラストの２種類とし、素材
のままフッ素樹脂コーティングした場合と、クロムメッ
キまたはニッケルメッキを施してから７ツ索樹脂コーテ
イングした場合とを比較したものである。７ツ索樹脂コ
ーテイングに際しては、いずれもプライマーを使用して
いる。なお、第１表の理解を容易にするために、第７図
において、第１表の各場合に相当する工程図を示した。

Ｉｉ表においで、ｎは実験回数を示している。

また表中の密着強度の単位は、Ｋｇ／ｃｍであり、フッ
素樹脂の剥離に要した荷重を示している。ただし、不等
号〉を付した密着強度データについては、ビールテスト
においてフッ素樹脂皮膜が破断したときの荷重を示すも
のである。したがって、不等号を付した密着強度データ
についての密着力自体は更に高いことを意味している。

つまり、不等号を付した密着強度データは、その数値の
大小を問わず、フッ素樹脂皮膜の引張強度以上の密着力
であると言って良い。

第１表を更に検討すると、次のことが判明する。

イ）素材のままでフッ素樹脂コーティングを施す場合に
は、５２５Ｃの素材に対して＄２００のサンドブラスト
による表面粗化を行なってからコーティングすれば、高
い密着強度を得ることができるが、下地処理方法が同じ
＃２００サンドブラストであっても８４５Ｃの素材では
高い密着強度は得ることができず、また素材が同じ８２
５Ｃであっても下地処理方法がパフ研摩であると、密着
強度は極端に低下する。すなわち、密着強度は素材の種
類と下地処理方法とに大きく影響されており、条件が良
ければ充分に高い密着強度を示すこともあるが、条件が
異なると極端に低い密着強度しか得られない場合らあり
、密着の信頼性は余り高いものではない。

口）素材の上にクロムメッキを施してからフッ素樹脂コ
ーティングを行なった場合には、素材の種類や下地処理
方法の差異に拘わらず、常に高い密着強度が得られる。

ハ）素材の上にニッケルメッキを施してからフッ素樹脂
コーティングを行なった場合にも、素材の種類や下地処
理方法の差異に拘わらず、常に高い密着強度が得られる
。

以上のことから明らかなように、本発明においては、素
地金属の表面に、りａムメフキまたはニッケルメッキの
ようなフッ素樹脂の密着強度を安定化させるメッキ層を
形成したことにより、素地金属の種類や下地処理方法の
差によるフッ素樹脂の密着強度の大きな変化は見られな
くなり、密着強度のばらつきが減少して、密着の信頼性
が高くなるものである。

（実施例） 以下、本発明の好ましい実施例を図面と共に詳述する。

実施例１ 素地金属が、鉄鋼、銅または銅合金などである場合につ
いて、素地表面にクロムメッキ層を形成し、このクロム
メッキ層の上に７ツ索樹脂をフーティングした実施例を
基本例として説明する。

第１図は本実施例に係るフッ素樹脂被覆金属の断面図で
ある。同図に示すように、素地金属１の表面には、必要
に応じてサンドブラストに上る粗面化が施され、このサ
ンドブラスト処理面５の上にクロムメッキよりなるメッ
キ層２が形成されている。そして、メッキ層２の上には
、プライ７−４を介して、フッ素樹脂３がコーティング
されている。

第２図は、本実施例に係るフッ素樹脂被覆金属の製造工
程を示す工程図である。まず、金属ロールのようなワー
クには、下地処理が行なわれた後、クロムメッキが施さ
れる。しかるのち、プライマー塗布が行なわれ、その後
直ちにフッ素樹脂の粉体塗装が行なわれる。その塗膜の
厚さは１回の塗装につき、約１００μ−程度である。フ
ッ素樹脂を塗装した後には、焼成（ベーキング）により
、皮膜が形成される０、厚い皮膜を必要とする場合には
、フッ素樹脂の粉体塗装と焼成とを繰り返し行なうもの
である。なお、表面の精度を要求されるような場合には
、必要に応じて表面を研摩仕上げするものである。

以下、各工程について更に説明する。

ａ）下地処理の工程について 下地処理の工程には、プラストまたは研摩による表面粗
化工程や、その後に続く脱脂工程、酸洗い工程などが含
まれる。

ｂ）クロムメッキの工程について クロムメッキ液としては通常よく使用されているサージ
ェント浴や、その他、７ツ化物を含有する浴などを用い
ても良い。サージェント浴としては、例えば、次に例示
するような条件のものが使用できる。

Ｃｒ０−　　　　　　　　　　　２５０ｇ／ｆｆ１Ｈ２
Ｓｏ４　　　　　　　　　　２．５ｇ／ｌ浴温　　　　
　　　　　　　　５０℃ 電流密度　　　　　　　　　　２５　Ａ／ｄｍ２クロム
メッキの厚みは１〜１００μＩ、好ましくは１０〜２０
μ鍋としている。メッキの厚みを１００μｍ以上として
も特に差し支えはないが、メッキに長時間を要し、且つ
、目的から考えても不経済であるから、余り厚くし過ぎ
る必要はない。

Ｃ）プライマー処理について プライマーとしては、例えば上述のＭＰ−９０２８Ｎブ
ライマー（三井７．ロロケミカル社製）を用い、エアー
スプレー塗装法で塗布する。このプライマーは、同社公
表の資料によれば、固形分１９〜２１重景％を含む粘度
５００〜９５０センチボイズ（２４℃）、ｐＨ７，５〜
９．５、比重的１．１の一液型ノンクロムタイプの有機
溶剤含有ディスパーツシンで、アルミニウム、鉄、ステ
ンレス等の被塗物に対して優れた密着性を有し、かつ耐
熱性に優れている。プライマ−１九固形分を含むディス
バージタンであるから、放置しておくと固形分が沈降す
る。したがって使用に際しては、よく攪拌して均質とす
る必要がある。この際、空気を巻き込むような強い攪拌
は固形分が凝集するので細心の注意が必要である。容器
の内面に付着した半乾燥物や、沈降した固形分は攪拌に
より再分散させても粒子状になって残る場合があるので
、使用前に５０〜２００メツシユの金網を通して濾過す
るものである。プライマー自体の寿命は、保存中の温度
管理によって左右され、１０〜２０℃で保管することが
推奨されている。プライマーは製造後約１ケ月が有効期
間とされており、たとえ保管温度を前述の好ましい範囲
に厳守した場合でも約３ケ月が限度とされている。した
がって、プライマーの取り扱い並びに管理は重要である
。

ｄ）７ツ素樹脂の粉体塗装について プライマーの塗布後、直ちにフッ素樹脂を粉体塗装する
。フッ素樹脂のパウダーとしては各種のものが市販され
ている。当社では、これらのうち例えば三井７０ロケミ
カル社製のＭＰ−１０などを用いているが、他社品でも
使用することが可能である。粉体塗装は、静電〃ンにて
目標となる厚みまで塗布するものであるが、１回の塗布
厚みは約１００μｍとし、１２０μｍ以上にならないよ
うにする。塗装が完了すると、炉内で室温から昇温して
行き、表面温度が３６０〜４００℃の範囲内で焼成する
。焼成温度が４３０℃付近になると、密着強度が低下し
てくる。昇温後は、約２０分間の保持Ｈｙ間が必要であ
る。表面温度は焼成前・がら後まで素材の端面にてモニ
ターする。炉内の昇温時間は、約６０分であるが、素材
の大きさによって表面温度の昇温時間には差ができる。

焼成後は、炉内から取り出して自然放冷し、必要に応じ
て表面を研摩仕上げする。

及峯鮭玄 前述の実施例１において、クロムメッキの代わりにニッ
ケルメッキを形成する場合には、二ッケルメッキ用とし
て通常よく用いられるワット浴、スルファミン酸浴など
が使用できる。例えば、ワット浴の条件を例示すれば次
の通りである。

Ｎ１５Ｏ，・７Ｈ２０２４０ｇ／込 Ｎ　ｉ　ＣＩ　２・６Ｈｚ０　　　　　　４５ｇ／Ｊ２
Ｈ，８０，３０ｇ／込 ｐＨ４，０ 浴温　　　　　　　　　　　　５０℃ 電流密度　　　　　　　　　　３Ａ／ｄｔｍ２本実施例
に係るフッ素ｔＭＩＩ！！被覆金属の断面構造は、実施
例１に関する第１図の場合と同様であり、メッキ層２が
クロムメッキに代えでニッケルメッキになるだけである
。

実施例３ 素地金属が、ステンレス鋼である場合には、ウッドのス
トライクメッキ液を使用して、ニッケルメッキ層を形成
しても密着が良好なフッ素樹脂コーティングが可能であ
る。メッキ浴の条件を例示すれば次の通りである。

Ｎ１ＣＩｔ・６Ｈ２０２００〜３００ｇ／込濃塩酸　　
　　　　　　　　３０〜２Ｈｍ　Ｑ　／　ｎ浴温　　　
　　　　　　　　　室温 電流密度　　　　　　　　　１〜１５Ａ／ｄ１１２本実
施例に係るフッ素樹脂被覆金属の断面構造ら、ｔＪＳ１
図の場合と同様であり、同図において素地金属１がステ
ンレス鋼になると共に、メッキ層２がクロムメッキに代
えてニッケルメッキになるだけである。

求１」１（ 鉄鋼、ステンレス鋼、銅または銅合金のような素地金属
の表面に黒色クロムメッキ層を形成した場合には、第２
図の工程における下地処理や、プライマー処理を省略し
ても密着性良好な７ツｉ樹脂コーテイングが可能である
。黒色クロムメッキ液としては、例えば次のような条件
のものが使用できる。

Ｃｒ　Ｏｘ　　　　　　　　　　　　３５０−４００ｇ
／　１１Ｎａ２Ｓ　ｉＦ　ｓ　　　　　　　　　　　　
Ｏ−５ｇ／ＱＮａＮ０．　　　　　　　　　　　　５ｇ
／見浴温　　　　　　　　　　　２０〜３０℃電流密度
　　　　　　　　　　５０Ａ／ｄｓｅ”ｆｊＳ３図は本
実施例に係るフッ素樹脂被覆金属の断面図である。同図
に示すように、素地金属１の表面には、サンドブラスト
による粗面化を施すことなく、黒色クロムメッキよりな
るメッキ層２が形ｒＩｋ、されており、また、メッキ層
２の上には、プライマー４を介することなく、フッ素樹
脂３がコーティングされでいる。

黒色クロムメッキは、硬度はニッケル並みであり、工業
用の硬質クロムメッキのように硬くはなく、素材金属を
保護するメッキ皮膜としてよりは、むしろプライマーの
代用として使用することを意図したものである。したが
って、上述のような素地金属１の上に黒色クロムメッキ
層を有するものの他に、第４図に示すように、素地金属
１の表面にニッケルメッキまたはクロムメッキよりなる
メッキ層２ａを形成し、その上に黒色クロムメッキより
なるメッキ層２ｂを形成するような組み合わせも有り得
るものである。

実施例５ 素地金属がアルミニウムまたはアルミニツム合金の場合
には、常法による亜鉛置換後、ニッケルメッキまたはク
ロムメッキを行なえば、密着性良好なフッ素樹脂コーテ
ィングが可能である。

第５図は本実施例に係るフッ素樹脂被覆金属の断面図で
ある。同図に示すように、アルミニウムまたはアルミニ
ウム合金よ！）なる素地金属１の表面には、亜鉛置換皮
膜６が施され、この皮膜６の４ヒにクロム／・７キまた
はニッケルメッキよりなるメッキ層２が形成されている
。そして、メッキ層２の上には、プライマー４を介して
、フッ素樹脂３がコーティングされている。

尚、第６図は上述のように、従来のフッ＃樹脂被Ｖ！金
属の断面図であり、素地金属１の表面には、クロムメッ
キやニッケルメッキのようなメッキ層２を介することな
く、サンドブラスト処理面５の上に、直接、プライマー
４を介してフッ素樹Ｗｔ３がコーティングされている。

蜜１■」麿瀞」１ 本発明者らは、実施例１〜５がいずれも良好な密着強度
を安定して示すことについては既に確認済みであるが、
本件出願に先立って過去の実験結果の［性を見るために
、次のような実験を重ねて行なった。

１）供試素材 ５２５Ｃおよび５４５Ｃ（いずれもＪＩＳに規定された
鋼材）の２種類とし、幅５０ｆｆｉＩ１１％長さ１００
ａ＋ａ＋、厚み１５ｍｍの資料の片面に＃２００サンド
ブラスト処理を施して用いた。

ｉｉ）試料の作成 前記ｉ）で準備した供試素材から、第２表に示すような
試料をそれぞれ準備した。この表の意味するところは、
ＭＳ８図の工程図を見れば分かるように、メッキ工程を
クロムメッキとするか、ニッケルメッキとするかの選択
；メッキ後の処理を水洗のみとするか、黒色クロムメッ
キとするかの選択；及びプライマー処理の工程を行なう
か、省くかの選択によって、供試素材を分類したことに
ある。なお、ｌ＠２表における一番上欄の素材について
はメッキを行なっていないことを意味している。

第２表において、黒色クロムメッキ（＊ＩＬ　クロムメ
ッキ（木２）、およびニッケルメッキ（寧３）ニついて
は、それぞれ次のような条件で行なった。

黒色クロムメッキ（本ｌ）：ハーシタウ村田社製ケミク
ロンＣＲを用いた。

ケミクロンＣＲ（市販品）　　原液 温度　　　　　　　　　　　２５°Ｃ 電流密度　　　　　　　　　２０　Ａ　／ｄｉ２時間　
　　　　　　　　　１０分 （１μｍ目標） クロムメッキ（本２）：サージェント浴を用いた。

無水クロム酸　　　　　　　２４０　ｔ　＋Ｏｇ／（１
硫酸　　　　　　　　　　　２．４±”ｇ／（Ｌ温度　
　　　　　　　　　　ｓ　Ｏ’Ｃ電ｒＲｖｐｊ度　　　
　　　　　　２５　Ａ／ｄｍ２厚み　　　　　　　　　
　　１０μ論目標ニツケルメツキ（京３）二ワット浴を
用いた。

ｐＨ４，０±０．２ 硫ＦＩＮニツケル（７水塩）　　　　２５０　”　”ｇ
／　（ｌ塩化ニッケル　　　　　　　　２５士２ｇ／ｆ
ｆｉホウ酸　　　　　　　　　　　３５士”ｇ／！１ア
ジテーシＢン　　　　　　！ア 温度　　　　　　　　　　　５０℃ 電流密度　　　　　　　　　３Ａ／ｄｍ２厚み　　　　
　　　　　　　　　　１０μＩ目標なお、フッ素樹脂は
、１８０±２０μ閣の厚みにコーティングした。

ｉｉｉ　）剥離強度試験 前記ｉｉ）で作成した試料につき、９０度方向の剥離強
度試験を行ない、第３表に示すようなデータを得た。同
表において、剥離強度はＫｇ／ａｍで表記されている。

不等号を付した数値は、皮膜がその荷重で破断されたこ
とを意味し、この場合の平均値マに、得られた最小強度
以上と表記した。

本表における皮膜破断時の数値は第１表におけるそれに
比べて小さいが、これは皮膜の厚さが第１表のものでは
３００〜５００μ鋤で、本表の場合よりも約２倍程度厚
いからである。なお測定は、島原製作所製オートグラフ
　ＤＳＳ−５０００により、１０醜ＩＩ／ｌｌ１ｉｎの
速度で行なった。

第２　表　作製した試料の種類 （以下余白） ｉｖ　）測定結果の検討 第３表から、現用のプライマー処理は皮膜の剥離強度の
向上に効果があること、ブライマー処理しても素材の上
にメッキを施さないときには剥離強度が安定しないこと
、メッキ法を併用した場合でもプライマーの利用は接着
力の向上に効果があること、クロムメッキを利用すると
ブライマーを用いないときでも実用上特に支障のない強
度が得られること、クロムメッキの上に黒色クロムメッ
キを施すと更に良好な結果を示すこと、などが明らかに
なった。

以」二の追試を経て、本発明者らはクロム戸ツキまたは
ニッケルメッキの存在が、フッ素樹脂の密着強度のばら
つきを解消し、密着性の信頼性を高める上で大きな効果
を有することをより一層確信するに至った。

劃」１ 本発明の応用例として、金属ロールの表面に硬質クロム
メッキ層を形成し、この硬質クロムメッキ層の上にフッ
素樹脂コーテイングを施して、７ツ素！＋脂：Ｉ−ティ
ングロールとして用いた場合には、フッ素樹脂の密着強
度の信頼性が高くなるという本来の効果の他に、さらに
次のようなメリットをも併せて期待できるものである。

■ロールの両ｙＩｉ部付近の極端な窪みの発生を防止で
きる。

すなわち、この種のロールの表面には、紙やフィルムな
どが接触して通過するので、紙やフィルムなどの両端部
とロール表面との接触によるエツジ効果でフッ素樹脂の
異常損耗が起こり、これによってロール両端部付近に大
きな窪みが生し勝ちであったが、７ツ索樹脂の下に硬質
のクロムメッキ層があれば、ロール素材にまで窪みが及
ぶことは防止することができる。また、ロール素材の表
面は、耐食性の良いクロムメッキＲｇで保護されている
ために素材の発錆をも防止できるものである。

■ロールの再生が容易である。

上述のように、エツジ効果や腐食によるロール素材の損
耗がほとんどないために、ロール素材の肉厚減少を最小
限に抑えることができ、ロールの再生（再フッ素樹脂コ
ーティング）を容易に行なうことができる。

（発明の効果） 本発明のフッ素樹脂被覆金属は、フッ素樹脂の密着強度
のばらつきが少ないという効果があり、素地金属の！！
類や下地処理方法の差によってもフッ素樹脂の密着強度
の差異はほとんど現れず、常に安定した密着力を保証で
きるものであり、密着の信頼性が高くなるという効果を
奏するものである。

【図面の簡単な説明】

第１図は本発明の一実施例に係るフッ素樹脂被覆金属の
断面図、第２図は同上の製造工程を示す工程図、ｉ￥Ｓ
３図乃至第５図は本発明の夫々異なる実施例に係る７ツ
索樹脂被覆金属の断［１１ｉズ、第６図は従来のフッ素
樹脂被覆金属の断面図、第７図およびｐｔＳ８図は夫々
供試素材の製造工程を示す工程図である。 １は素地金属、２はメッキ層、３はフッ素樹脂である。

Claims (5)

【特許請求の範囲】
1. （１）素地金属の表面に、フッ素樹脂の密着強度を安定
   化させるメッキ層を形成し、該メッキ層の上にフッ素樹
   脂をコーティングしたことを特徴とするフッ素樹脂被覆
   金属。
2. （２）メッキ層は、クロムメッキよりなることを特徴と
   する特許請求の範囲第１項記載のフッ素樹脂被覆金属。
3. （３）メッキ層は、ニッケルメッキよりなることを特徴
   とする特許請求の範囲第１項記載のフッ素樹脂被覆金属
   。
4. （４）メッキ層は、クロムメッキまたはニッケルメッキ
   の上に、黒色クロムメッキを施してなることを特徴とす
   る特許請求の範囲第１項記載のフッ素樹脂被覆金属。
5. （５）素地金属は金属ロールであることを特徴とする特
   許請求の範囲第１項記載のフッ素樹脂被覆金属。