JPS637881A - 金属表面への熱溶融性フツ素樹脂層の形成方法 - 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】 及服Ｌ玄亘旦！ 本発明は、金属表面への熱溶融性フッ素樹脂層の形成方
法に関し、ざらに詳しくは、ステンレス鋼、鉄、アルミ
ニウムなどの金属表面に、接着性に優れた熱溶融性フッ
素樹脂層を形成するための方法に関する。

発明の技術的背景ならびにその問題点 テトラフルオロエチレンとパーフルオロアルキルビニル
エーテルとの共重合体（以下ＰＦＡと略記することがあ
る）などの熱溶融性フッ素樹脂は、耐熱性、耐候性、耐
化学薬品性、滑り特性、非粘着性などの点において、他
の合成樹脂と比較して、著しく優れた特性を有しており
、この特性を利用して、腐蝕性流体あるいは高温流体を
扱うパイプしイン、タンクあるいは機械装置などの耐食
性ライニング材として広く利用ざれている。

ところがＰＦＡなとのフッ素樹脂は、上記のように非粘
着性であるため、他の材質たとえば金属との接着が接着
剤を用いてもかなり困難である。

もし金属などの基材とフッ素樹脂との接着性が悪いと、
フッ素樹脂ライナーが基材から浮き上がってしまい、ラ
イナーとしての機能を果さなくなるため好ましくない。

このためＰＦＡなとのフッ素樹脂と金属との接着性を高
めるための方法が数多く提案されている。

その１つとしては、たとえば金属などの基材の表面にア
リ溝を形成して基材とフッ素樹脂との接着性を高める方
法がある。ところがこの方法では基材表面にアリ溝を形
成するのに手間がかかり、しかも基材とフッ素樹脂との
機械的接着性も充分ではないという問題点があった。ま
たフッ素樹脂表面を、液体アンモニアに金属ナトリウム
を溶かした溶液で処理して、その表面を化学的に活性化
する方法が提案されている。ところがこの方法では、処
理液自体が環境汚染を引き起す恐れがあるとともに、そ
の取扱いに危険が伴なうという問題点があった。また、
フッ素樹脂表面にプラズマスパッタリングなどの物理化
学的処理を施したり、あるいはフッ素樹脂表面を機械的
に粗面化するなどの方法も提案ざれているが、この方法
では、処理に手間がかかったりあるいはコスト上昇を伴
なうなどの問題点があった。

一方、本願出願人は、特開昭５５−６１，９６１号公報
にて、金属表面にクロムイオン、水素イオンを含有する
フッ素樹脂の水性デイスバージョンからなるプライマー
を塗布し、その上に熱溶融性フッ素樹脂粉末を均一に散
布付着し、熱溶融性フッ素樹脂の分解温度以上に加熱溶
融することを特徴とする金属表面にフッ素樹脂の接着可
能な表面層を形成する方法を提案している。この方法に
よれば、金属表面上に強固に接着されたフッ素樹脂層を
設けることができるが、プライマーはクロムイオンを含
有しているため、その取扱いに危険が伴なうとともに環
境汚染を引き起す恐れがあるという問題点があった。し
かも接着時に加熱しているためプライマーの分解に起因
して発泡現象が認められるという問題点があった。

発明の目的 本発明は、上記のような従来技術に伴なう問題点を解決
しようとするものであって、環境汚染を引き起す恐れの
あるクロムイオンを含有するプライマーあるいは有機物
を含有するプライマーを用いなくとも、金属表面上にＰ
ＦＡなとの熱溶融性フッ素樹脂層を強固に形成すること
のできる方法を提供することを目的としている。

及団辺旦■ 本発明に係る金属表面への熱溶融性フッ素樹脂層の形成
方法は、金属表面に（ｉ）金属酸化物粉末および（ｉｉ
）金属粉末または金属フッ化物粉末あるいはこの両者を
付着させた後、これらの粉末上に熱溶融性フッ素樹脂粉
末層を設け、次いで熱溶融性フッ素樹脂の融点以上に加
熱することを特徴としている。

本発明に係る金属表面への熱溶融性フッ素樹脂層の形成
方法によれば、金属表面に（ｉ）金属酸化物粉末および
（ｉｉ）金属粉末または金属フッ化物粉末あるいはこの
両者を付着させた後、これらの粉末上に熱溶融性フッ素
樹脂粉末層を設け、次いで熱溶融性フッ素樹脂の融点以
上に加熱しているため、プライマーを用いなくともフッ
素樹脂層と金属とを強固に接着することができ、しかも
接着に際して必ずしも加圧装置を必要とせず、その上接
着時にブライマーの分解による発泡が生ずることがない
という効果が得られる。

及』ム貝傅灼呈Ｊ 以下本発明に係る金属表面への熱溶融性フッ素樹脂層の
形成方法について具体的に説明する。

本発明では金属表面に熱溶融性フッ素樹脂層が形成ざれ
るが、この熱溶融性フッ素樹脂層が形成ざれる金属とし
ては、ステンレス鋼、鉄、アルミニウムなどの金属が広
く挙げられる。

フッ素樹脂層が形成される金属は、予じめその表面にサ
ンドブラスト処理あるいはグリットブラスト処理などを
施して、金属表面に付着している錆などの異物を取り除
いて金属表面の洗浄化を図るとともに、金属表面の粗面
化を行なうことが、金属とフッ素樹脂との接着力を高め
る上で好ましい。

次にこのような金属表面に、（ｉ）金属酸化物粉末およ
び（ｉｉ）金属粉末または金属フッ化物粉末あるいはこ
の両者を付着させる。付着ざれる金属酸化物粉末として
は、具体的には、酸化亜鉛、酸化コバルト、酸化マンガ
ン、酸化鉄、酸化銅、酸化スズ、酸化マグネシウムなど
が用いられる。これらの金属酸化物粉末は単独であるい
は２種以上組合せて用いてもよい。このうち特に、酸化
亜鉛、酸化マンガンなどが好ましい。

また本発明では、上記のような金属酸化物粉末とともに
、金属粉末または金属フッ化物粉末あるいはこの両者が
用いられる。

金属粉末としては、具体的には、亜鉛、コバルト、マン
ガン、鉄、銅、スズ、マグネシウムなどが用いられる。

また金属フッ化物粉末としては、具体的には、フッ化亜
鉛、フッ化鋼、フッ化クロムなどが用いられる。

本発明では、金属酸化物粉末１００ｆｆｌ！部に対して
、金属粉末または金属フッ化物粉末あるいはこの両者は
５〜１００重量部、好ましくは６０〜８０重量部の量で
混合ざれて用いられることが好ましい。

これらの（ｉ＞金属酸化物粉末および（ｉｉ）金属粉末
または金属フッ化物粉末は、その粒径がいずれも２００
μｍ以下好ましくは８０μｍ以下でおることが望ましい
。これらの粉末が２００μｍを越えると、これらの粉末
が金属面から離脱するため好ましくない。

上記のようなこれらの粉末は、金属表面に１　ｃｔｔｔ
当り０．００１〜０．１ｙ好ましくは０．００３〜０．
００５ｇの量で付着ざれることが望ましい。

これらの粉末を金属表面に付着させるには、たとえばこ
れらの粉末をアセトンなどの有機溶媒に分散混合させた
ものを、金属表面にたとえばハケ塗り法などにより塗布
した後、有機溶媒を乾燥させればよい。

上記のようにして、金属表面にこれらの粉末を゛被着ざ
せた後、この上に、熱溶融性フッ素樹脂粉末を設ける。

この熱溶融性フッ素樹脂としては、具体的には、前述の
ＰＦＡ，テトラフルオロエチレンとへキサフルオ口プロ
ピレンとの共重合体であるＦＥＰ、テトラフルオロエチ
レンとへキサフルオ口プロピレンとパーフルオロアルキ
ルビニル工一テルとの共重合体であるＥＰＥ，ポリクロ
ロトリフルオ口エチレンであるＰＣＴＦＥ，エチレンと
テトラフルオロエチレンとの共重合体であるＥＴＦＥな
どが用いられる。

これらの熱溶融性フッ素樹脂は、その粒径が２０〜５０
０μｍ好ましくは１００〜５００μｍ程度であることが
望ましい。このフッ素樹脂粉末が２０μｍ未満であるか
あるいは５００μｍを越えると、発泡現象が認められる
ため好ましくない。

上記のような熱溶融性フッ素樹脂粉末は、金属表面に１
　ｃｒＡ当り０．１〜２．０ｇ好ましくは０．５〜１．
０ｇの量で設けて、フッ素樹脂の厚さが０．４〜１０ｍ
好ましくは２〜４Ｍ程度とすることか望ましい。

このようにして粉末上に熱溶融性フッ素樹脂賓を設けた
俊に、この熱溶融性フッ素樹脂の溶融温度以上の温度で
加熱する。熱溶融性フッ素樹脂がＰＦＡである場合には
３６０〜３７０’Ｃの温度で加熱溶融することが好まし
い。この加熱時間は一般に０．５〜１時間であることが
好ましい。加熱後の冷却は、たとえば自然放冷などによ
り行なえばよい。

このようにして金属表面上に粉末を介して熱溶融性フッ
素樹脂層を形成すると、金属表面に粉末を用いずに熱溶
融性フッ素樹脂層を形成した場合と比較して、金属とフ
ッ素樹脂層との接着力は著しく向上する。たとえば鉄板
上に酸化亜鉛粉末と酸化マンガン粉末とを介してＰＦＡ
層を接着させた場合には、その剥離強度は８〜１０ＫＩ
ｆ／ｃｍであるのに対し、鉄板上に直接ＰＦＡ層を接着
させた場合にはその剥離強度は２〜３　Ｋｇ　ｆ　／　
ｃｍでおるにすぎない。

また本発明では、金属表面に熱溶融姓フッ素樹脂層を形
成するに際して、フロムイオンを含むプライマーあるい
は有機樹脂を含むプライマーを塗布していないため、プ
ライマーの分解による発泡が全く生ぜず、外観が美しく
、しかもフッ素樹脂層と金属との接着強度は優れている
。ざらに接着に際してフッ素樹脂層と金属板とを加圧圧
着させる必要は必ずしもない。

発明の効果 本発明に係る金属表面への熱溶融性フッ素樹脂層の形成
方法によれば、金属表面に（ｉ）金属酸化物粉末および
（ｉｉ）金属粉末または金属フッ化物粉末あるいはこの
両者を付着させた後、これらの粉末上に熱溶融性フッ素
樹脂粉末層を設け、次いで熱溶融性フッ素樹脂の融点以
上に加熱しているため、プライマーを用いなくともフッ
素樹脂層と金属とを強固に接着することができ、しかも
接着に際して必ずしも加圧装置を必要とせず、その上接
着時にプライマーの分解による発泡が生ずることがない
という効果が得られる。

以下本発明を実施例により説明するが、本発明はこれら
実施例に限定ざれるものではない。

実施例１ 鉄板（ＳＳ４１＞の表面をアセトンで脱脂した後サンド
ブラスト処理して、表面の錆などの異物を取り除いて洗
浄化するとともに金属板表面を粗面化した。

このようにして表面が粗面化ざれた鉄板上に、粒径３０
μｍの酸化亜鉛粉末と亜鉛粉末との混合物（Ｍ化亜鉛粉
末５０重量％、亜鉛粉末５０重ｍ％）がアセトン溶媒中
に分散ざれてなる組成物を、金屈表面１　ｃｉ当り０．
００５ｇの量でこれらの扮末が塗布ざれるように塗布し
た後、乾燥して金属表面上に粉末を付着させた。

次にこれらの粉末上に、粒径２　０　０　ｕ．　ｒｒｔ
のＰＦＡ粉末を１ＣＩｉ当り０．７ｇの量で設けた後、
３７０℃の温度で１時間加熱した。

このようにして鉄板上にＰＦＡ層を形成した。

このＰＦＡ層と鉄板との剥離強度（　Ｋｓ　ｆ　／　ｃ
ｍ　）を調べたところ、剥離強度は８．３Ｋ９ｆ／ｃｍ
であった。

実施例２ 鉄板（ＳＳ４１）の表面をアセトンで脱脂した後サンド
ブラスト処理して、表面の錆などの異物を取り除いて洗
浄化するとともに金属板表面を粗面化した。

このようにして表面が粗面化された鉄板上に、粒径３０
μｍの酸化亜鉛とフッ化亜鉛粉末との混合物（駿化亜鉛
粉末６５重量％、フッ化亜鉛粉末３５重ｍ％）がアセト
ン溶媒中に分散ざれてなる組成物を、金属表面１　ｃｒ
Ａ当り０．００５！９の四でこれらの粉末が塗布ざれる
ように塗布した後、乾燥して金属表面上に粉末を付着さ
せた。

次にこれらの粉末上に、粒径２００μｍのＰＦＡ粉末を
１　ｃｒＡ当り０．７９の量で゛設けた後、３７０℃の
温度で１時間加熱した。

このようにして鉄板上にＰＦＡ層を形成した。

このＰＦＡ層と鉄板との剥離強度（　Ｋｇ　ｆ　／　ｃ
ｍ　）を調べたところ、剥離強度は９．２ＫＩｆ’／ｃ
ｍであった。

比較例１ 実施例１において、鉄板上に金属酸化物粉末と金属粉末
を付着させない以外は実施例１と同様にして、鉄板上に
ＰＦＡ層と形成した。

このＰＦＡ層と鉄板との剥離強度は、２〜３Ｋｇ　ｆ　
／　ｃｔｎであった。

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 １）金属表面に（ｉ）金属酸化物粉末および（ｉｉ）金
   属粉末または金属フッ化物粉末あるいはこの両者を付着
   させた後、これらの粉末上に熱溶融性フッ素樹脂粉末層
   を設け、次いで熱溶融性フッ素樹脂の融点以上に加熱す
   ることを特徴とする金属表面への熱溶融性フッ素樹脂層
   の形成方法。 ２）金属酸化物粉末が、２００μｍ以下の粒径を有する
   、酸化亜鉛、酸化コバルト、酸化マンガン、酸化鉄、酸
   化銅、酸化スズ、または酸化マグネシウムである特許請
   求の範囲第１項に記載の方法。 ３）金属粉末または金属フッ化物粉末が２００μｍ以下
   の粒径を有する、亜鉛、コバルト、マンガン、スズ、銅
   あるいはフッ化亜鉛、フッ化銅、フッ化クロムである特
   許請求の範囲第１項に記載の方法。 ４）熱溶融性フッ素樹脂が、２０〜５００μｍの粒径を
   有する、テトラフルオロエチレンとパーフルオロアルキ
   ルビニルエーテルとの共重合体である特許請求の範囲第
   １項に記載の方法。