JPS6344968A - 弗素系樹脂被覆アルミニウム材 - 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Ｆ３Ａは、アルミニウム表面に弗素系樹脂を被覆す
る事によって得られた被覆物に関するものである。

（従来技術） 弗素系樹脂例えば四弗化エチレン樹脂（以下ＰＴＦＥと
略記）はすぐれた非粘着性、耐熱性、耐薬品１ｔｔｔ：
、電気絶縁性等を持つプラスチックであり、この特長を
利用してＰＴＦＥを被覆した金属成形加工物が家庭用厨
房器あるいは複写機用定着ｏ−ラ等工業用部品等に広く
普及してきている。

ところでこのような弗素系樹脂、例えばＰＴＦＥ、四弗
化エチレン−六弗化プロピレン共重合樹脂は金属との接
着性が非常に悪い樹脂として知られており、金属等への
接着には独特の方法が採用されているが、基材金属への
接着方法は接着機構の遠いから化学的接着方法及び機械
的接着方法の二種に大別される。例えば前者としてプラ
イマー法、後者としてエツチング法がある。即ち■　金
属面をサンドブラスト等で粗面化した後金属面にプライ
マーといわれる接着層を設け、さらにこの」−に弗素樹
脂を被覆しプライマーを介して金属と樹脂を接着させる
（プライマー法）。

■　金属としてアルミニウムを用いる場合に表面を電気
化学内寸たは化学的にエツチングしアルミニウム表面に
微細な凹凸を設け、この面に樹脂を被覆しいわゆるアン
カー効果によってアルミニウムと樹脂とを接着させる（
エツチング法）。

この両者を比較すればエツチング法の力が接着力が大き
く寸だ平板で加工した後、成形加工出来るという特長が
ある。

（発明が解決ｌ−ようとする問題点） １〜かし弗素系樹脂のアルミニウムへの従来の接着方法
においては、樹脂の塗装工程、焼結工程以外に、プライ
マー法にみられるプライマーの接着工程、エツチング法
にみられるアルミニウム表面の粗面化工程があり、不経
済であった。壕だ従来の接着技術では、厚みが薄いアル
ミニウムへの弗素系樹脂の接着がエツチング、サンドブ
ラスト等によるアルミニウムの粗面化工程があるため設
備的に非常に困難であった。

以上の問題点を解決するため本発明者等は、従来の方法
によらない弗素系樹脂とアルミニウムの接着方法につい
て鋭意検討を繰り返し本発明を完成するに至った。

（問題点を解決するだめの手段） 即ち本発明の特徴は、マグネシウムの含有量が００１〜
１０．０ｗｔ（重量）％であるアルミニウムを用いると
とも（／ｃ１このアルミニウムに弗素系樹脂をコーティ
ングした後、弗素系樹脂の分解温度以上で焼結する事で
ある。

つまり通常の弗素系樹脂の焼結温度よりも高温で焼結す
る事によって前述のような接着処理を施さなくとも実用
上十分な接着力を有する被覆物が得られる事を見い出し
た。

（作用） ここでマグネシウムの含有量が０．０１ｗｔｄ１０未満
の場合には、弗素系樹脂とアルミニウムとの接着力が十
分に得られず、使用時弗素系樹脂の剥離等が起こり使用
に耐えない。一方マグネシクムの含有量が１ｏ、　ｏ　
ｗｔ　％を越える場合にはアルミニウムの流動性が害さ
れ鋳造欠陥が生じ製造面に難点が起こる。またＭｇと他
金属間で化合物が生成され脆性が低下し、成形性が悪く
なる。

従って実用上問題のない樹脂の接着力を得るにはマグネ
シウムの含有量が０．０１〜１０．　Ｄ　ｗｔ％が必要
である。より好ましくは、マグネシウムの含有量は０１
〜１０．０ｗｔ％である。

弗素系樹脂の分解温度とけ、樹脂が熱により解重合が始
捷る温度であり、その分解温度は通常熱重量分析により
測定される。例えばＰＴＦＥでは約６８０℃を超える雰
囲気下で加熱した場合後々に分解が起こり（Ｐ、Ｅ、　
Ｔｈｏｍａｓ、Ｓｏｃ、Ｐｌａｓｔｉｃｓ　Ｅｎｇ　−
Ｊｏｕｒ、　１２８９．（５６）　）重量の減少が熱重
量分析により測定され分解が始まる温度つ１すＰＴＦＥ
の分解温度を知る事が出来る。重］、減少率は加熱温度
、加熱時間により変わる。さらにＰＦＡ、ＦＥＰで一２
ＰＴＦＥの分解温度と同等かそれ以下で分解が始まる。

本発明の最大の特徴は、弗素系樹脂をわずかに分解させ
るような焼付条件（温度、時間）で焼成することにより
、マグネシウムを含有するＡＪに対して弗素系樹脂がＡ
Ｉ！と接着することを見出した。

本発明において弗素系樹脂の分解をわずかに起こす焼付
条件は当然温度と時間により決まる。従来の弗素系樹脂
の焼付条件は弗素系樹脂の融点以旧３５０〜ろ８Ｄ’Ｃ
の温度で、時間は１０〜４０分程度であり、本発明では
この条件より高い温度条件で焼付を行う事が極めて重要
である。例えばＰＴＦＥの場合は４００℃以上の温度が
適当であり、４００〜６００℃の温度で１０〜２００Ｓ
ｅＣの時間が焼付条件として最も好捷しい。この範囲で
、低温側であれば時間を長く、高温側であれば短くとる
必要がある。

この条件下では樹脂の一部が分解されるのみであり実用
」二十分な引張り強度、伸びが得られる。

上記弗素系樹脂の中でもＰＴＦＥが耐熱性、非粘着性等
で最もすぐれたものであり、これを用いる事がより好ま
しい。

従来エツチング、ブラスト等が設備的に困難であった厚
みが薄いアルミニウムに本発明を適用する事によりさら
に大きな効果を得る事が出来る。

通常アルミニウム箔と言われる厚みが２００μ以下のア
ルミニウムにはより有効なコーティングである。

さらに本発明にはエツチング、サンドブラスト等の下地
処理が不要であり、平滑な面に実用」二十分な接着性を
有するコーティングが可能であるという大きな特徴があ
る。このためコーティング面の平滑性にすぐれている被
覆物を得る事が出来る。

このためには下地アルミニウムの表面粗さＲｚが５μ以
下である事が好ましい。これによりコーティング面の表
面粗さＲｚが６μ以下という従来にない平滑なコーティ
ングが得られる。

（実施例） 以下本発明の理解のために実施例を述べる。

〔実施例１〕 マグネシウムの含有量が０．８ｗｔ％である３００４系
厚さ８０μのアルミニウムシートを金属基材として用い
、これにＰＴＦＥディスバージョンをフローコートによ
って塗布した。これを８０℃で３分間加熱して水分を除
去しさらに２５０℃に加熱１〜て界面活性剤を除去した
後、第１表に示す温度及び時間で焼結した。この時のＰ
ＴＦＥの厚みは１５μであった。

この被覆板の樹脂と基材との接着力を基盤目剥離試験（
樹脂面に鋭利なナイフで基材に達する幅１ｍの基盤口１
００個を作り、その上にセロテープを圧着し、ただちに
テープをはがして基盤目の残存数を調べる方法）によっ
て評価した。

また、さらに基材アルミニウムを塩酸で溶解させて、Ｐ
ＴＦＥ膜を取り出し、引張強度、伸びを測定した。

その結果をも第１表に示す。

第　１　表 このように焼付温度が３８０℃である比較例１−１では
アルミニウムとＰＴＦＥとの接着力が小さく実用上問題
が生じ、才だ非常に高い温度であれば実用」二十分な接
着力が得られるが、ＰＴＦＥの熱分解の影響が大きくな
りＰＴＦＥ被覆膜の機械的強度が低下する（実施例１−
９゜１−１０）。従ってＰＴＦＥ膜引張強度、伸びと接
着力とのバランスをとるために焼付温度により最適な保
持時間を選択する必要がある。

〔実施例２〕 次にマグネシウムを含まないアルミニウムを用いて得ら
れたＰＴＦＥ被覆アルミニクムとの性能比較を行なうた
めに次の実験を行なった。

アルミニウム基材として純アルミニウム系、合金アルミ
ニウム基のアルミニウムシートを用い次のように行なっ
た。これらのアルミニウムシートにＰＴＦＥディスバー
ジョンをフローコートによって塗布した。これらを８０
℃で３分間加熱して水分を除去し、さらに２５０℃に加
熱して界面活性剤を除去した後５０口℃で１分間焼結し
た。゛この時のＰＴＦＥの厚み１ｄ約１５μであった。

そしてこれらの被覆板の樹脂とアルミニウム基材との接
着力を基盤目剥離試験及び剥離強度測定により評価した
。以上の結果を実施例として第２表に示す。

第　　２　　表 このよう如実用上十分な接着力が得られるアルミニウム
としてはマグネシウムの含有量が０．０１ｗｔ％以上１
０ｗｔ％以内であるマグネシウム系合金でなければなら
ない事が明らかばなった。

〔実施例３〕 次にＰＴＦＥ以外の弗素系樹脂ＰＦＡ、ＦＥＰを用いて
実施例１と同じようにテストを行々った。マグネシウム
の含有量が０．８　ｗｔ％である厚さ８０μのアルミニ
ウムシートを金属基材として用い、これにＰＦＡ、ＦＥ
Ｐのディスバージョンをフローコートによって塗布した
。ＰＦＡを実施例３−１、ＦＥＰを実施例３−２とする
。

これを８０℃で６分間加熱して水分を除去しさらに２５
０℃に加熱して界面活性剤を除去した後第３表に示す温
度及び時間で焼結した。この時のＰＦＡ又けＦＥＰの厚
みは１５μであった。

この被覆板の樹脂と基材との接着力を基盤目剥離試験に
よって評価した。寸だ、さらに基材アルミニウムを塩酸
で溶解させて、ＰＦＡ又はＦＥＰ膜を取り出し、引張強
度、伸びを測定した。その結果を第６表に示す。

第　　６　　表 〔実施例４〕 次にエツチング及びプライマ一方法によって得られたＰ
ＴＦＥ被覆物との性能比較を行なうために次の実験を青
々っだ。実施例１−４において製作した本発明のＰＴＦ
Ｅ被覆ア被覆アルミニクーて表面の粗さおよび非粘着性
を評価した。同時にエツヂング方法によって製作したも
の（比較例４−１）、プライマ一方法によって製作した
もの（比較例４−２）も評価した。

比較例４−１及び４−２の製作方法は次のとおりである
。

（比較例４−１） 厚み０１のアルミニウムシートを５％　ＮａＣｌクーロ
ン 水溶液中２０　４２の電気化学エツチングを行ない表面
に微細な凹凸を形成させた。次にこの凹凸面にＰＴＦＥ
ディスバージョンを塗布シ、水分を乾燥後、３８０℃、
２０分間焼成し、被覆板を得た。

（比較例４−２） 比較例１と同様のアルミニウムシート、サンドブラスト
処理した後ＰＴＦＥプライマー分散液を塗布し、水分を
乾燥後２００℃で１０分間加熱してプライマ一層を焼結
させ、さらにこの上にＰＴＦＥディスバージョン（トッ
プコート）を塗布した後、水分を除去し、３８０℃で２
Ｄ分間焼成した。

これらの実施例１−４、比較例４−１．４−２のコーテ
ィング板をそれぞれ表面粗さ、非粘着性を評価した。ま
ず表面粗さについては、ＪＩＳＢ−０６０１で定義され
る１０点平均粗さで測定した。また非粘着性については
、内径１１ｎｃｈのステンレスリング内に砂糖を入れ熱
によって溶解し、冷却後リングを水平方向に引張り砂糖
がコーティング面から離れる力を測定することによって
評価した。

これらの結果を第４表にまとめる。

なお第１図は実施例１−４により得られた被覆物のコー
ティング面の表面粗さのチャートでちり、第２図及び第
３図はそれぞれエツチング法（比較例４−１）、プライ
マー法（比較例４−２）により得られた被覆物の表面粗
さのチャートである。

なお縦は１０００倍、横は２５倍に拡大したものである
。

（発明の効果） 本発明には以上説明したように、エツチング、サンドブ
ラスト等によるアルミニウムの表面処理が不要であり、
プライマー法のような接着工程なしに平滑なアルミニウ
ムに実用上十分力弗素系樹脂の接着力を有するコーティ
ングが可能である。

このためコーティング面の平滑性にすぐれている被覆物
を得る事が出来る。

従って本発明の応用分野としては、非粘着性が強く求め
られている食品用容器、廚房器用相判、あるいは機械部
品等広範な分野が考えられるが、特に食品用容器には最
適でるる。

【図面の簡単な説明】

第１図は実施例１−４により得られた被覆物のコーティ
ング面の表面粗さのチャート、第２図及び第６図は比較
例４−１及び４−２により得られた被覆物のコーティン
グ面の表面粗さのチャートを夫々例示している。

Claims (8)

【特許請求の範囲】
1. （１）マグネシウムの含有量が０．０１〜１０．０重量
   ％であるアルミニウム材に弗素系樹脂をコーティングし
   た後弗素系樹脂の分解温度以上で焼結したことを特徴と
   する弗素系樹脂被覆アルミニウム材。
2. （２）マグネシウムの含有量が０．１〜１０．０重量％
   である特許請求の範囲第（１）項記載の弗素系樹脂被覆
   アルミニウム材。
3. （３）弗素系樹脂に四弗化エチレン樹脂を用いた特許請
   求の範囲第（１）項記載の弗素系樹脂被覆アルミニウム
   材。
4. （４）弗素系樹脂にＰＦＡ（テトラフルオロエチレン−
   パーフルオロアルキルビニルエーテルコポリマー）を用
   いた特許請求の範囲第（１）項記載の弗素系樹脂被覆ア
   ルミニウム材。
5. （５）弗素樹脂にＦＥＰ（テトラフルオロエチレン−ヘ
   キサフルオロプロピレンコポリマー）を用いた特許請求
   の範囲第（１）項記載の弗素系樹脂被覆アルミニウム材
   。
6. （６）アルミニウム材の厚みが２００μ以下の箔である
   特許請求の範囲第（１）項記載の弗素系樹脂被覆アルミ
   ニウム材。
7. （７）アルミニウム材の表面粗さＲｚが５μ以下である
   特許請求の範囲第（１）項記載の弗素系樹脂被覆アルミ
   ニウム材。
8. （８）弗素系樹脂厚が２０μ以下であり、コーティング
   面の表面粗さＲｚが３μ以下である特許請求の範囲第（
   １）項記載の弗素系樹脂被覆アルミニウム材。