KR960001361B1 - 플로우 코팅에 사용되는 불소수지 코팅 조성물 - Google Patents

Abstract

내용 없음.

Description

플로우 코팅에 사용되는 불소수지 코팅 조성물

제1도는 본 발명의 실시예의 조성물의 코팅의 마모 시험 결과를 나타내는 도면.

본 발명은 금속 요리 기구 등을 플로우 코팅시켜 고도의 내구성 및 내식성 코팅을 제공하기에 적합한 불소수지 코팅 조성물에 관한 것이다.

폴리테트라플루오로에틸렌(이하 PTFE 라 약칭함)을 함유하는 불소수지 코팅조성물은 밥솥의 내부용기 등의 금속 요리 기구의 표면 처리용으로 당업계에 공지되어 있다. 주로 PTFE로 이루어진 코팅 조성물은 플로우 코팅법, 대개 스핀 플로우 코팅법에 의해 코팅시키기 위해 사용된다. 스핀 코팅은 에칭 등에 의해 거칠어진 표면을 갖는 알루미늄 시이트 상에 원심력을 가함으로써 코팅시키는 것으로 이루어져 있다.

최근, 코팅의 내구성을 개선시키기 위해, 불소수지 성분도 퍼플루오로비닐 에테르 공중합체(단량체 성분으로서 퍼플루오로비닐 에테르(이하, PFA라 약칭함)을 사용하여 얻은 공중합체) 및 PTFE로 이루어진 코팅 조성물에 사용된다. 이러한 코팅 조성물의 제조시, PFA 및 PTFE는 분말 또는 수성 분산액의 형태로 사용된다. 그러나, 현재 시판중인 PFA 및 PTFE의 수성 분산액을 함유하는 코팅 조성물은 고도의 점성(브룩필드 점도계 제2호 스핀들을 사용하여 20 rpm에서 측정하여 100 cps 이상)을 가지며, 스프레이 도포용으로 디자인되어 있으므로 균일한 필름 두께를 제공하도록 유동되지 않고 불량한 보습성을 나타내기 때문에 플로우 코팅용으로는 적절하지 못하다. 플로우 코팅은 거칠어진 표면 기재 기판상에 직접 코팅할 수 있는 반면, 스프레이 코팅법은 결합제를 함유하는 프라이머로 처리하는 것을 요하는 코팅법이다.

수성 PFA 분산액 및 수성 PTFE 분산액의 단순한 브렌드는 중합체의 수축률의 차이 등에 의해 건조 또는 소성 후 내식성 문제를 초래하는 균열된 코팅을 나타냄으로써 개선된 코팅 내구성을 얻기 위해 PFA를 사용하는 근본적인 장점을 얻을 수 없다.

본 발명의 목적은 고도의 내구성 및 내식성 필름을 제공하기 위한 플로우 코팅용으로 적합한 플로우 코팅용 불소수지 코팅 조성물을 제공하는 것이다.

상기 문제는 필수적으로 퍼플루오로비닐 에테르 공중합체, 폴리테트라플루오로에틸렌, 및 이들 불소수지 성분을 기준으로 0.5 내지 30 중량%의 아크릴레이트 또는 메타크릴레이트 중합체, 및 비이온성 계면활성제로 이루어지며, 상기 폴리테트라플루오로에틸렌에 대한 퍼플루오로비닐 에테르 공중합체의 중량비가 5 : 95 내지 99.5 : 0.5 이고 5 내지 70 cps의 점도를 갖는 플로우 코팅용 불소수지 코팅 조성물에 의해 해결된다. 상기 점도는 브룩필드 점도계 제2호 스핀들을 사용하여 50 rpm에서 측정한 수치이다.

필름의 내구성 및 내식성을 개선시키기 위해 본 발명의 불소수지 코팅 조성물은 PTFE와 PFA의 블렌딩으로 이루어져 있다. 코팅 조성물은 제조시 PTFE와 PFA는 각각 이들의 수성 분산액으로서 사용된다. 그러나, 제조시 분말이 계면활성제와 함께 분산될 수 있다.

상기한 바와같이, 수성 PTFE 분산액과 수성 PFA 분산액의 단순한 혼합물은 건조 또는 소성 후 코팅에 균열이 형성되기 때문에 필름을 생성할 수 없다. 따라서, 본 발명의 불소수지 코팅 조성물은 아크릴레이트 중합체 또는 메타크릴레이트 중합체의 블렌딩으로 이루어져 있다. 아크릴레이트 또는 메타크릴레이트 중합체는 코팅조성물의 도포후, 균열 및 수포에 대한 개선된 내성을 갖는 필름을 제공하도록 불소수지의 용융 온도 내지 분해 온도에서 해중합되고, 더 나아가 증발됨으로써 주로 PTFT 및 PFA의 블렌드로 이루어진 코팅의 본래의 장점, 예를 들면 내구성 등의 장점을 제공한다. 아크릴레이트 및 메타크릴레이트 중합체의 증발을 촉진시키기 위해, 세륨 옥타노에이트 등의 분해 촉진제를 사용하는 것이 바람직하다. 바람직하게는 이 분해 촉진제는 수 혼화성 용매 중에 용해된 용액으로서 사용된다.

PTFE 및 PFA의 혼합된 수성 분산액은 20 내지 40 cps의 점도를 가지며, 상기 아크릴레이트 중합체 또는 기타 첨가제를 첨가함에 따라 70 내지 100 cps까지 증가한다. 그러나, 플로우 코팅용으로 적합한 점도의 범위는 5 내지 70 cps이다. 특히, 균일한 필름을 얻기 위한 스핀 플로우 코팅은 5 내지 50 cps, 특히 30 내지 50 cps의 점도가 바람직하다. 점도가 5 cps 미만이면 만족스러운 필름을 얻을 수 없는 반면, 70 cps를 초과하면, 디스크의 경우, 중앙과 디스크 연부 사이의 필름 두께에 기복이 있다. 본 발명은 물을 첨가하여 희석시킴으로써 조성물의 점도를 5 내지 70 cps로 조절하였다.

첨가된 물을 함유하는 생성 혼합물은 상분리가 일어나는 경향이 있다. 특히, 아크릴레이트 또는 메타크릴레이트 중합체에 분해 촉진제를 첨가하기 위해 용매를 사용하면 혼성 용매-물 계를 초래하게 되어 불안정해지고 상 분리가 일어나는 경향이 있다. 플로우 코팅을 위해 사용될 때, 균일한 표면을 얻는데 실패하는 대신에 파형 패턴을 얻는다. 따라서, 본 발명의 코팅 조성물은 비이온성 계면활성제를 첨가하여 이루어진다. 본 발명에 사용되는 계면활성제는 소량으로, 특히 1% 이하의 농도로 용액을 안정화시킴과 동시에 계면 장력을 (바람직하게는 15 내지 30 dyne까지) 저하시킴으로써 보습성을 개선시키는 것이 바람직하다. 일반적으로 수성 분산액의 유형으로 사용되는 계면활성제가 대량으로 사용되면 고도의 점성을 초래하는 반면, 소량으로 사용되면 충분한 안정성 및 보습성을 제공하는데 실패한다.

본 발명의 조성물에 사용되는 PFA는 99.5 내지 92 중량%의 테트라플루오로에틸렌 및 0.5 내지 8 중량%의 퍼플루오로비닐 에테르의 공중합체가 바람직하다. 99 내지 96 중량%의 테트라플루오로에틸렌 및 1 내지 4 중량%의 퍼플루오로비닐 에테르의 공중합체를 사용하는 것이 특히 바람직하다. 본 발명의 조성물 중의 PFA 및 PTFE의 중량비는 5 : 95 내지 99.5 : 0.5, 바람직하게는 10 : 90 내지 50 : 50이다.

본 발명의 조성물에 사용된 아크릴레이트 또는 메타크릴레이트 중합체는 1종 이상의 모노에틸렌성 불포화산 단위를 갖는 아크릴산 또는 메타크릴산 단위를 함유하는 중합체이다. 임의의 아크릴레이트 또는 메타크릴레이트 중합체는 단독중합체 또는 공중합체로서 사용될 수 있으며, 코팅 조성물의 도포 후 해중합될 수 있고, 해중합된 생성물을 사용된 불소수지의 용융 온도 내지 분해 온도에서 증발시킨다. 사용된 양은 PFA, PTFE 등의 불소수지 고형분의 0.5 내지 30 중량%, 특히 2 내지 12중량%이다.

본 발명의 조성물에 사용되는 계면활성제는 임의의 유형일 수 있으며, 혼합 되어 PFA, PTFE 및 상기 조성량의 아크릴레이트 또는 메타크릴레이트 중합체로 이루어진 본 발명의 코팅 조성물에 양호한 안정성 및 보습성 뿐만 아니라 5 내지 70 cps의 점도를 부여한다. 불소수지형 계면활성제, 예를 들면 듀퐁 캄파니의 ZONYL FSN을 사용하는 것이 바람직하다. 탄화수소형 계면활성제, 예를 들면 에어 프러덕츠 캄파니의 SURYNOL 440을 사용할 수도 있다. 2종 이상의 계면활성제의 블렌드를 사용할 수 있다.

본 발명의 불소수지 코팅 조성물은 수성 PFA 분산액, 수성 PTFE 분산액, 아크릴레이트 또는 메타크릴레이트 중합체의 분산액, 계면활성제 및 물을 함께 혼합함으로써 제조할 수 있다. 수성 PFA 분산액, 수성 PTFE 분산액 및 아크릴레이트 또는 메타크릴레이트 공중합체의 분산액을 세륨 옥타노에이트 등의 분해 촉진제의 존재하에 혼합하고, 목적하는 점도까지 물로 희석시키고, 계면활성제를 첨가하는 것이 바람직하다. 부수적으로, 혼합도중 안료, 마이카 등을 혼입시킬 수 있다. 경도 등을 증가시키기 위해 열경화성 수지(폴리아미드 이미드, 폴리이미드)등을 첨가할 수 있다.

본 발명의 조성물은 원 코트 뿐만 아니라 투 코트 제형으로서 사용될 수 있다. 폴리아미드 이미드 등의 열경화성 수지가 경도를 증가시키기 위해 첨가되거나 안료가 외관을 개선시키기 위해 첨가되며, 프라이머를 도포한 후 탑 코트를 도포시키고, 내식성을 개선시키거나 또는 주형 이완을 위해 본 발명의 조성물에 소량의 안료(마이카 포함)를 첨가시키거나 종래의 PTFE 분산액을 사용한다.

본 발명의 조성물로부터 생성되는 코팅은 그의 핀호울 형성에 대한 저항으로 인해 우수한 내마모성 및 내부식성을 나타낸다. 따라서 이 코팅이 금속 요리 기구용 코팅제로서 가장 적합하며, 복사기, 인쇄기 등에 사용된 롤을 전이시키거나 또는 고정시킨다. 특히, 본 발명의 불소수지 코팅 조성물이 밥솥의 내부 용기의 코팅용으로 사용되는 경우 내부 용기 내에서 쌀을 씻을 수 있다.

본 발명을 다음 실시예 및 비교예에 의해 설명하지만, 본 발명의 범위는 이들 실시예에 한정되지 않는다. 이들 실시예에서 %는 중량 기준이다.

[실시예]

수성 PTFE 분산액을 수성 PFA 분산액과 혼합한 후, 차례로 메틸 메타크릴레이트/에틸 아크릴레이트/메타크릴산의 터어폴리머, 세륨 옥타노에이트 용액 및 계면활성제(ZONYL FSN)을 첨가한 후 물로 희석시켜 30 cps의 점도를 갖는 코팅 조성물을 얻었다.

이들 액체 성분의 조성 및 양은 다음과 같다.

수성 PTFE 분산액은 약 60%의 불소수지 고형분(PTFF) 및 계면활성제로서 롬 앤드 하스 캄파니의 제품인 2 내지 4%의 트리톤 X로 이루어지고, 전체 코팅 조성물에 대해 60%의 양으로 사용되었다.

수성 PFA 분산액은 약 60%의 불소수지 고형분(97%의 테트라플루오로에틸렌 및 3%의 퍼플루오로프로필비닐 에테르의 공중합체) 및 계면활성제로서 롬 앤드 하스 캄파니의 제품인 2 내지 4%의 트리톤 X로 이루어지고, 전체 코팅 조성물에 대해 10.6%의 양으로 사용되었다. 메틸 메타크릴레이트/에틸 아크릴레이트/메타 크릴산 터어폴리머의 분산액은 약 40%의 터어폴리머를 함유하고, 전체 코팅 조성물에 대해 약 6%의 양으로 사용되었다. 세륨 옥타노에이트 용액은 2-에틸 핵산 산 중의 세륨 옥타노에이트의 용액이며, 전체 코팅 조성물에 대해 6%의 양으로 사용되었다. ZONYL FSN이 전체 코팅 조성물에 대해 6%의 양으로 사용되고 물 17.1%가 사용되었다.

생성된 코팅 조성물을 에칭에 의해 RZ(sic)=16μm 까지 거칠어진 알루미늄 시이트 표면 상에 스핀플로우 코팅시였다. 조건 후, 기관을 427℃에서 3분 동안 소성시켜 25 μm 두께의 코팅을 얻어 분사 시험(내마모성 시험)을 행하였다.

분사 시험은 후지 세이사꾸쇼 숏 분사기를 사용하여 1 kg/cm²의 대기압에서 제60호 산화 알루미늄(알루미나) 분말을 사용하여 행하였다. 알루미나 분말의 돌출구로부터 시료가 든 패널까지의 거리가 20 cm가 되도록 알루미나 분말의 돌출을 위한 노즐의 위치를 정하고, 알루미나 분말을 10초, 20초, 30초, 40초, 50초 및 60초 동안 분사시키고, 코팅 마모량으로서 분사후 시료의 중량 손실을 측정하였다. 그 결과를 제1도에 요약하였다.

[비교예]

수성 PTFE 분산액만을 함유하는 것을 제외하고는 상기 실시예와 유사한 코팅 조성물을 상기 실시예와 유사한 방식으로 에칭에 의해 RZ=약 16 μm 까지 거칠어진 표면을 갖는 알루미나 시이트에 스핀 플로우 코팅시킨 후, 기재 물질을 427℃에서 30분 동안 건조 및 소성시켜 25μm 두께의 필름을 얻어 분사 시험을 행하였다. 그 결과를 제1도에 나타냈다.

제1도에서 측정된 데이타는 본 발명의 불소수지 코팅 조성물이 우수한 내마모성을 갖는 필름을 제공함을 나타내는 것이 분명하다.

본 발명의 불소수지 코팅 조성물은 낮은 점도를 갖기 때문에, 플로우 코팅용으로 적합하며, 또한 고도의 내마모성 및 내식성 코팅을 제공한다.

Claims (1)

1. 필수적으로 퍼플루오로비닐 에테르 공중합체, 폴리테트라플루오로에틸렌, 및 이들 불소수지 성분을 기준으로 0.5 내지 30 중량%의 아크릴레이트 또는 메타크릴레이트 중합체, 및 비이온성 계면활성제로 이루어지며, 상기 폴리테트라플루오로에틸렌에 대한 퍼플루오로비닐 에테르 공중합체의 중량비가 5 : 95 내지 99.5 : 0.5 이고, 5 내지 70 cps의 점도를 갖는 플로우 코팅용 불소수지 코팅 조성물.