JPH03103383A - セラミックに対するフッ素樹脂コーテイング用プライマ - 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） 本発明はフッ素樹脂コーティング用プライマに関するも
のであり、より詳細にはせラξツク，例えばガラス、ホ
ウロウ等の表面のクリーニング性、離型性を高めるため
に施されるフッ素樹脂コーティング加工の改良に関する
ものであり、このフッ素樹脂コーティング加工処理工程
を簡単にすると共に、その加工膜の急激な熱変動に対す
る耐熱衝撃性，耐水性、耐熱水性を向上させることがで
きるフッ素樹脂コーティング用プライマに関する。

（従来技術） 通常、焼付け可能な基材、例えばステンレス、アルく等
の金属、及びガラス、ホウロウ等のセラよツクは、その
表面にクリーニング仏　離型性を付与するためにフッ素
樹脂のコーティング加工がなされる。フッ素樹脂コーテ
ィング加工方法には大別してソフトコート加工法とハー
ドコート加工法とがあり、ハードコート加工法の塗膜は
ソフトコート加工法のものより耐摩耗性が数倍乃至数十
倍優れている。このハードコート加工法は基材を表面処
理した後、硬い溶射層あるいは硬質化プライマ屠を表面
に形威し、更にその表面にフッ素樹脂系プライマ及びフ
ッ素樹脂エナメル等のトップコートがなされるものであ
る． ところで、ハード、及びソフトコート法において、基材
には表面処理が必要とされ、基材の表面処理には物理的
処理と化学的処理がある．物理的表面処理はサンドブラ
ストまたは液体ホーニングによって処理が施され、サン
ドはアルξナが主に用いら札　ガラス、陶磁器基材では
６０乃至１２０メッシュの鉄粉を含まないアル主ナが用
いられている．化学表面処理は燐Ｗ！亜鉛系、燐酸鉄系
、クロム酸塩系、非クロム酸塩系等の薬品が使用され、
表面処理後は洗浄され，洗浄はエアによるフラッシング
または水洗により行われ，洗浄不備はその後のフッ素樹
脂被膜の密着不良，発泡の原因を招くものである． （発明が解決しようとする課題） しかしながら、このような煩雑な表面処理はフッ素樹脂
コーティングの作業性の上での大きな障害となっている
。また、サンドブラスト、電解研磨、及び化学エッチン
グ等は金属に対する前処理方法としては有効であるが、
セラくツク素材の前処理としては条件が複雑であまり好
ましくない。

また、ハード法における従来の溶射屠としては、溶融金
属の溶射、セラミック類の溶射、陶器用うわぐすりの溶
着、化学鍍金、ニッケルまたは硬質クロム鍍金等があり
、硬質化プライマ層としては、ケイ酸アルカリ（水ガラ
ス）等が主体となっている．そして、このような硬質層
を有する金属基材のフッ素樹脂コーティングは耐摩耗性
を向上する。

しかしながら、溶射屠、特殊ホウロウ等の硬質化プライ
マ屠はセラξツク素材に対して，密着性等の点で問題が
あり、基材が限定される上，熱の急激な変化に対する耐
熱衝撃性、耐熱水性が充分でなく改善の余地がある．従
って、従来のセラミック基材のフッ素樹脂コーティング
加工法においては、表面処理工程に手間がかかる不都合
があり、従来の硬質プライマをセラ主ツク基材にそのま
ま使用しても充分なコーティングが得られな゛い問題が
ある． 本発明の目的は、セラミック基材にフッ素樹脂系プライ
マまたはトップコートのコーティング加工処理が容易に
出来るフッ素樹脂コーティング用プライマを提供するこ
とにある． 本発明の目的はまた，前記セラミックの基材の問題点に
鑑み、耐熱衝撃性，！ｌＩ水性．＊熱水性に優れたフッ
素樹脂コーティングを達或するためのセラξツクに対す
るフッ素樹脂コーティング用プライマを提供することに
ある。

（問題を解決するための手段） 本発明のセラミックに対するフッ素樹脂コーティング用
プライマは、ケイ酸アルカリバインダ、周期律表第■族
または第■族金属の酸化物及び／または燐酸塩から成る
硬化剤、及び粒径が１０乃至６０μｍの無機質充填剤を
含有する水性組成物から戒ることを特徴とするものであ
る。

また、上記ケイ酸アルカリバインダは１００重ｔ部当り
、硬化剤が３５乃至１００重量部及び無機質充填剤が１
０乃至５０重量部の量で存在することが好ましい。

（作用） 本発明は前記組威のプライマをセラくツク基材にコーテ
ィングすることにより、その後のフッ素樹脂コーティン
グ処理がきわめて簡単になり、その或形樹脂コーティン
グがきわめて耐水性、耐熱水性，耐熱衝撃性が増加する
という知見に基づくものである． 本発明のプライマのケイ酸アルカリバインダはセラξツ
ク基材上で周期律表第■族または第■族金属の酸化物及
び／または燐酸塩から成る硬化剤によってアルカリ固定
される。このように固定化された硬質プライマ層からの
アルカリ溶出は少なく、硬質プライマは基村上で安定な
層を形威し、また、種々のセラミック基材屠との密着性
が甚だ優れたものとなる．硬質プライマはフッ素樹脂ケ
イ酸アルカリバインダ１００重′ｊｌ：部に対して前記
硬化剤を３５乃至１００重量部の割合で配合したものが
特に好ましく、このような硬質プライマ贋を基礎として
提供されるフッ素樹脂コーティング層は耐水性、耐熱水
性，熱衝撃性が向上する。

また、ケイ酸アルカリバインダに粒状の無機充填剤を含
有させることによって，硬質化したプライマ層表面には
凹凸を有する粗面が形成される。

この表面粗度は３乃至７μｍ程度に形威されるのが好ま
しく、またプライマ屠自体の厚みは２０乃至１５０μｍ
の範囲に形成されるのが好ましい。

硬質プライマ層上にはフッ素樹脂系プライマコートまた
は直接フッ素樹脂のトップコートが施されるが、フッ素
樹脂系プライマコート等は硬質プライマ層面が粗面形威
されているため、従来のような煩雑な表面処理を必要と
せず、また前記表面粗度において硬質プライマ層との密
着性が良好なものとなる。

無機質充填剤は天然或は合成鉱物からなる粒状物であり
、一定の硬度を有したケイ酸アルカリバインダに分散し
易いものが好ましい。また，無機質充填剤は硬質プライ
マ層の表面に充分な粗さを形或するものであるが、硬質
プライマ或分の特性に影響を与えない程度，即ち基材及
びフッ素樹脂プライマとの密着性が損なわれない程度に
存在させることが望ましい。このようなことから無機質
充填剤の粒径については１０乃至６０μｍのものが好ま
しい。前記範囲以下では表面粗度が小さくフッ素樹脂プ
ライマとの密着性を向上させることが出来ない。一方、
前記範囲以上では表面粗度が大きくなりすぎてフッ素樹
脂コーティング層（トップコート層）に凹凸が形或され
好ましくない。

また、無機質充填剤の量はケイ酸アルカリバインダ１０
０重量部に対して１０乃至５０重量部の量で存在するの
が好ましい．無機質充填剤が前記乾囲以下では充分な表
面粗度を得ることが出来ず、フッ素樹脂コーティング層
との密着性を向上させることが出来ない．一方、前記範
囲以上ではプライマ中のバインダ比率が減少して硬化プ
ライマ層の機械的強度が低下し、及び基材層との密着性
が低下する． （発明の好ましい実施態様） 以下、本発明に係るセラ且ツクに対するフッ素樹脂用プ
ライマの好ましい実施態様を説明する。

本発明に使用されるケイ酸アルカリバインダは、主にケ
イ酸ナトリウムが使用され、その組戒は一般にＮａ２０
−ｎＳｉ○２・ｍＨ２０で示され、ｎの値は１乃至４で
あって、水ガラスと呼ばれ、粘調液、希釈溶液、ゲル状
であってもよい。またケイ酸ナトリウムは市販のもので
もよく、ｎ＝２．１（１号）、ｎ＝２．　　５　（２号
），ｎ＝３．　　１　（３号）の各含水率のものを使用
することができる。またナトリウム塩ではなくリチウム
塩，カリウム塩等のその他の塩であってもよい。使用さ
れるケイ酸とアルカリ成分のモル比は１乃至４の範囲の
ものが好ましく、特に３乃至４の範囲のものが好ましい
。

硬化剤としては周期律表第■族または第■族金属の酸化
物等が好ましく、これらの金属は水酸化物であってもよ
い。このような酸化物及び水酸化物としては、酸化マグ
ネシウム、水酸化マグネシウム、酸化カルシウム、水酸
化カルシウム、酸化亜鉛、水酸化亜鉛、水酸化ストロン
チウム、酸化アルミニウム、酸化スカンジウム等が挙げ
られる。

これらの中でも酸化亜鉛，水酸化亜鉛、水酸化マグネシ
ウム、水酸化カルシウム等は入手の容易さ、コスト及び
熱安定性効果の点で優れているので好ましい．また第■
族、第■族に加えて、または単独で燐ｗ！＠を用いるこ
とが出来る。燐ｌｉ塩としては燐酸ナトリウム、燐酸ア
ルミニウム、燐酸亜鉛、燐酸カリウム、燐酸マグネシウ
ム、燐酸カルシウム等が好ましい。尚、第■族、第■族
以外に本発明の目的を損なわない範囲内において第■族
或分を不純物として有していてもよい。

前記硬化剤は１種類のものを単独で使用してもよく、ま
た２種類以上のものを用いてもよい。硬化剤の量として
は前記ケイ酸アルカリ１００重量部に対して３５乃至１
００重量部の範囲で添加するのが好ましい。硬化剤を３
５重′Ｉｋ部以下で使用するとプライマの硬化後の耐水
性が不十分となり、また．１００重量部以上ではプライ
マのポットライフが極めて短縮され作業性を悪くする欠
点が生じる．従って前記範囲内の使用では硬質プライマ
からは煮沸してもアルカリの溶出が少なく基材及びフッ
素樹脂層に悪影響を与えることがない。

無機質充填剤としては、アルミナ、シリカ、長石、ＳＩ
Ｃ，ＡＬＮ等の比酸化物系セラミック、ジルコニア、ガ
ラス粉、ケイ藻土、酸化チタン、軽石粉，マイカ、　ド
ロマイト、モンモリロナイト、ベントナイト、グラファ
イト等の天然物または合成鉱物の粒粉が挙げられ、また
，前述のようにケイ酸アルカリバインダを第■族または
第■族、燐Ｉｌ＠を加えて硬化したものを砕いて粒粉と
した主戒分と同質のものを使用することが出来る．無機
質充填剤の粒径（平均粒径）は１０乃至６０μｍの範囲
のものが好ましい。無機質充填剤の粒径が前記範囲より
小さいと硬質化したプライマ層の表面粗度が小さくなり
、フッ素樹脂プライマ層との密着性を向上させることが
できない。また、前記範囲より大きいとプライマ層の表
面粗度が大ききなり、フッ素樹脂プライマ及びトップコ
ート層に凹凸ができ商品価｛ＩＩＩを失う．尚、無機質
充填剤は粒径が１０乃至６０μｍのものを必要とするが
、これ以外に粒径１乃至４μｍ程度の微粒粉をバインダ
成分調整のため含有させることができ，これにより、無
機質充填剤の含有調節が容易にな無機質充填剤の添加量
としては、ケイ酸アルカリバインダ１００重量部に対し
て１０乃至５０重量部の範囲が好ましく、特に１０乃至
３０！！量部の範囲が好ましい。無機質充填剤の添加量
が前記乾囲より少ないと硬質化したプライマ層の表面に
充分な粗さが形威されず、フッ素樹脂プライマ層との密
着性を向上させることができない．また、前記範囲より
添加量が多いとプライマ屠の機械的強度，及び基材との
密着性などに問題が生じてくるので好ましくない．無機
質充填剤をこのような条件で添加したものは、プライマ
層の表面粗さが３乃至７μｍ程度となり、フッ素樹脂の
密着に適した状態を形成しうるちのである。

尚，本発明においては目的を損なわない範囲内で、コロ
イダルアルミナなどの粘度調整剤を添加することが出来
る． 本発明に係るフッ素樹脂コーティング用プライマが用い
られるセラξツク基材としては、ガラス、ホウロウ、陶
器、磁器、せっ器などの通常のセラ竃ツクに限らず、一
アモルファス材料などのニューセラミックス等も挙げら
れ，これらの基材はシリカ、アル鵞ナ、マグネシア、チ
タニア、ジルコニア、ベリリア等を素地としているもの
等である。

特に具体的には耐熱ガラス、硬質ガラス、ホウロウ等が
好ましく，これらは食器、調理器等に用いられ、従来の
クロム酸塩系の処理が適しないものである。

基材に本発明に係るフッ素樹脂コーティング用プライマ
を処理する場合、本発明のプライマはｌ液性であり、使
用前には内容物を充分に分散させ１００乃至２００メッ
シュのスクリーンに通して使用することが好ましい。プ
ライマ塗布は通常吹き付け塗装によって行い、プライマ
用のガンはノズルロ径が０．　　８乃至１．２より、吹
付け圧が２乃至３　｝ｃｇ　ｆ／ｓ　２が好ましく、基
材との距離は２０乃至３０国が好ましい。形或されるプ
ライマ層の厚みは２０乃至１５０μｍ範囲が好ましい。

本発明のプライマ層上に形或されるフッ素樹脂系プライ
マ及びフッ素樹脂コーティング層に使用されるものとし
ては、市販のもので良く、例えばテフロンＦＥＰエナメ
ル（デュポン社製）に代表される無機２液性プライマ、
フィニッシュエナメル、及びフッ素樹脂系プライマを必
要としないワンコートエナメル等があり，また、これ以
外のものとしては２Ｆ．４Ｆ，ＰＦＡ等が挙げられる。

また，！！！布方法は従来の公知方法に基づいて適宜に
行われ，乾燥及び焼戒方法においても従来公知の方法に
基づいて行われ、乾燥温度が約４００℃であっても本発
明の硬質プライマは充分に耐えうるものである． 以上の方法に基づいて前記基材、例えば耐熱ガラス、ホ
ウロウなどに処理を行ったものは，その表面はクリーニ
ング性、離型性があり、耐水性、耐熱水仏　熱衝撃性に
優れ、衛生上安全なことから、食器、電子レンジ用テー
ブル、電ａｍ埋器等を提供するものである。また、これ
以外に家庭用品、自動車工業製品，精＠′ａ械工業製品
、潤滑特性の用途等に幅広く使用することが出来る。

（発明の効果） 本発明のセラミックに対するフッ素樹脂コーティング用
プライマは、ケイ酸アルカリバインダに特定の硬化剤及
び一定範囲の粒径の無機質充填剤を含有させたものであ
るので、これをセラミック基材に使用した場合，その上
層にはフッ素樹脂コーティングが従来のような表面処理
をすることなく容易に出来、しかもフッ素樹脂コーティ
ング層を耐水性，酎熱水性、及び耐熱衝撃性に優れたも
のにすることが出来る。

（実施例） 以下に本発明に係るセラミックに対するフッ素樹脂コー
ティング用プライマの実施例について示す。尚、本発明
は以下の実施例に限るものではない。

く実施例１〉 プライマ組成 ・３号ケイ酸ナトリウム４０％水溶液 工ＯＯ重量部 ・＊＊アル文ニウム　　　　　　２０重量部・粗粒アル
ξナ（平均粒径５０μｍ） １５重量部 ・微粒アルよナ（平均粒径３μｍ） １７重量部 ・水　　　　　　　　　　　　　５０重量部上記組成物
をボールミルで１０分間粉砕、混合して得られた前処理
用組戒物を，ガラス板にスプレー塗布し（塗布；ｔ：ｌ
２０ｇ／ポ）．２５０℃で１０分間焼き付け硬化させた
．得られた試験片の硬質プライマ層の表面の粗さを表面
粗さ測定器（サーフコーダＳＥ４０Ｄ：小坂研究所製）
を用いて測定した．その結果を表ｌに示した。

次にフッ素樹脂プライマ（４５９・８８３ライン：デュ
ポン社製）を試験片塗布し、１５０℃、５分間乾燥した
後、　トップコー｝（４５５・１ｌ２７ライン）を塗布
し、３８０℃１０分間焼き付けして，フッ素樹脂コーテ
ィングを行い完戒試験片とした．この完或試験片につい
て以下に示す方法により、付着性の測定，塗膜の外観検
査，及び表面硬度の測定を行った．その結果を表１に示
す．各測定方法 ・付着性の測定 フッ素樹脂コーティング後、ＪＩＳ　　Ｋ５４００（塗
料一般試験法）に準じてゴバン目試験を行い（２＋ｎｍ
Ｘ２ｍＬ１　０　０クロスカット）セロテープにて６回
引き剥して剥離せずに残った部分を数えた。

塗膜の外観検査 フッ素樹脂コーティング後、目視にて判定した．・表面
硬度の測定 ＪＩＳ　　Ｋ５４００　（塗料一般試験法）に準じて鉛
筆硬度試験を行った。

〈実施例２〉 プライマ組戒 ・３号ケイ酸ナトリウム４０％水溶液 １００重量部 ・燐酸アルミニウム　　　　　　３５重量部・珪砂　　
　　（平均粒径５０μｍ） １０重量部 ・酸化チタン　（平均粒径ｌμｍ） ・水 １５重１部 ３０重１部 上記組成物をボールξルで１０分間粉砕、混合して得ら
れた前処理用組戊物を、ガラス板にスプレー塗布し（塗
布量：１００ｇ／ボ）、３００℃で５　分間焼き付け硬
化させた。以下、実施例ｌと同様な処理を行い各測定結
果を表ｌに示した。

く実施例３〉 プライマ組或 ・３号ケイ酸ナトリウム４０％水溶液 １００重量部 ・活性亜鉛華　　　　　　　　　２０重量部・粗粒アル
ミナ（平均粒径２０μｍ） １０重量部 ・微粒アルミナ（平均粒径３μｍ） ２０重量部 ・水　　　　　　　　　　　　　４９重量部上記組成物
をボールミルで１０分間粉砕、混合して得られた前処理
用組成物を、ガラス板にスプレー塗布し（塗布量：１２
０ｇ／ポ）、２００℃で１５分間焼き付け硬化させた。

以下、実施例１と同様な処理を行い各測定結果を表１に
示した。

く比較例１〉 プライマ組戒 ・３号ケイ酸ナトリウム４０％水溶液 １００！量部 ・燐酸アルよニウム　　　　　　２ｏ重量部・微粒アル
ミナ（平均粒径３μｍ） ３０重量部 ・水　　　　　　　　　　　　　５０重量部上記組戊物
をボール且ルで１０分間粉砕、混合して得られた前処理
用組戒物を，ガラス板にスプレー塗布し（塗布量：１２
０ｇ／ボ）、２５０℃で１０分間焼き付け硬化させた。

以下、実施例１と同様な処理を行い各測定結果を表１に
示した．〈比較例２〉 プライマ組或 ・３号ケイ酸ナトリウム４０％水溶液 １−００重量部 ・燐酸アルミニウム　　　　　　２ＯｆＣｆｆｉ部・粗
粒アルミナ（平均粒径５０μｍ） ６０重ｔＹａ ・水　　　　　　　　　　　　　４５重′ｌｋ部上記組
成物をボールミルで１０分間粉砕、混合して得られた前
処理用組成物を、ガラス板にスプレー塗布し（塗布量：
１２０ｇ／ポ）、２５０℃で１０分間焼き付け硬化させ
た．以下，実施例１と同様な処理を行い各測定結果を表
１に示した．表エ

Claims (2)

【特許請求の範囲】
1. （１）ケイ酸アルカリバインダ、 周期律表第II族または第III族金属の酸化物及び／また
   は燐酸塩から成る硬化剤、 及び 粒径が１０乃至６０μｍの無機質充填剤を含有する水性
   組成物から成ることを特徴とするセラミックに対するフ
   ッ素樹脂コーティング用プライマ。
2. （２）ケイ酸アルカリバインダ１００重量部当り、硬化
   剤が３５乃至１００重量部及び無機質充填剤が１０乃至
   ５０重量部の量で存在することを特徴とする請求項第１
   項記載のプライマ。