JPH05220896A - 弗素樹脂被覆物 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【目的】 ステンレス鋼基材に、撥水性、非粘着性、防
汚性を付与し、しかも基材に対する強固な密着性と耐熱
性を有する弗素樹脂被覆物を提供すること。 【構成】 エッチング処理により表面粗度Ｒａが１．０
μｍ以上になるように表面が粗面化されたステンレス鋼
基材上に、シランカップリング剤の層を設け、さらにそ
の上に非晶質弗素樹脂層を設けたことを特徴とする弗素
樹脂被覆物。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】本発明は、ステンレス鋼基材に、
撥水性、非粘着性、防汚性を付与し、しかも基材への強
固な密着性と耐熱性を有する弗素樹脂被覆物に関する。

【０００２】

【従来の技術】弗素樹脂の耐熱性や特異な非粘着性は、
機械工業、食品工業などでくっつき易い物質を扱う作業
に利用されている。家庭用品の分野においても、フライ
パン、ホットプレート、煮物鍋、自動炊飯器の内釜、餅
つき器、ケーキ・ブッディングの型など、各種調理器具
に弗素樹脂コーティングがなされている。弗素樹脂被覆
物は、耐熱性、非粘着性に優れていると共に、弗素樹脂
コーティング層の密着性に優れ、かつ、ピンホールの発
生による基材の腐食のないことが求められる。

【０００３】従来、ステンレス鋼基材に弗素樹脂を被覆
して、撥水性、非粘着性、防汚性を付与した弗素樹脂被
覆物としては、ステンレス鋼基材上に、ポリアミドイミ
ド等のバインダーを２０重量％以上の割合で含有する弗
素樹脂組成物を被覆したものが一般的である。

【０００４】しかしこの場合、バインダー樹脂のために
非粘着性、耐熱性、耐薬品性、潤滑性などが低下すると
いう問題がある。しかも、平板状のステンレス鋼に、こ
のような弗素樹脂組成物の被覆を施した後、プレス加工
や曲げ加工等の二次加工（後加工）をしようとすると、
基材に対する弗素樹脂層の密着力が不充分であるか、あ
るいは弗素樹脂被覆層が加工時の伸びに追従できず、そ
の結果、弗素樹脂被覆層が裂けたり、ピンホールが発生
したりする。

【０００５】

【発明が解決しようとする課題】本発明の目的は、ステ
ンレス鋼基材に、撥水性、非粘着性、防汚性を付与し、
しかも基材に対する強固な密着性と耐熱性を有する弗素
樹脂被覆物を提供することにある。また、本発明の目的
は、従来製品に比べてより強固な密着力により耐久性を
向上させると共に、弗素樹脂被覆後の二次加工が可能な
弗素樹脂被覆物を提供することにある。

【０００６】本発明者は、前記従来技術の問題点を克服
するために鋭意研究した結果、ステンレス鋼基材の表面
をエッチングによりその表面粗度Ｒａが１．０μｍ以上
になるように粗面化して凹凸を形成し、この上にシラン
カップリング剤の層を設け、さらにその上に非晶質弗素
樹脂層を設けることにより、前記目的を達成できること
を見いだし、その知見に基づいて本発明を完成するに至
った。

【０００７】

【課題を解決するための手段】かくして、本発明によれ
ば、エッチング処理により表面粗度Ｒａが１．０μｍ以
上になるように表面が粗面化されたステンレス鋼基材上
に、シランカップリング剤の層を設け、さらにその上に
非晶質弗素樹脂層を設けたことを特徴とする弗素樹脂被
覆物が提供される。

【０００８】以下、本発明について詳述する。本発明で
基材として用いるステンレス鋼（ｓｔａｉｎｌｅｓｓ
ｓｔｅｅｌ）としては、フェライト系、オーステナイト
系、マルテンサイト系、フェライト−オーステナイト
系、析出硬化系のいずれでもよく、特に限定されない。

【０００９】エッチング処理に使用する液としては、例
えば、塩化第二鉄水溶液、塩酸、硫酸、塩化ナトリウム
水溶液、弗化水素水、塩化第二銅水溶液などが挙げられ
る。これらの液は、単独で用いてもよいし、適当な比率
で２種以上を混合して用いてもよい。これらの中でも、
２％硫酸に３％塩化ナトリウム水溶液を混合したエッチ
ング溶液は、極めて微細な凹凸をステンレス鋼表面に形
成することができるため、特に好ましい。

【００１０】また、上記の液または混合液（エッチング
液）に、例えば、硝酸、グリセリン、過酸化水素水、ク
ロム酸、エチルアルコール、酢酸、苛性カリ、ピクリン
酸、アンモニア、硫酸銅、硫酸鉄、赤血塩、シュウ酸を
単独もしくは２種以上を混合して添加することにより、
ｐＨを安定化させ、あるいは微細で均一な凹凸をステン
レス鋼表面に形成することができる。

【００１１】本発明でステンレス鋼基材をエッチング処
理する場合、通常、予め基材をメチルエチルケトン、ア
セトン等の有機溶媒、あるいは１０％水酸化ナトリウム
水溶液等のアルカリ水溶液で洗浄して、表面に付着した
ゴミや油分を充分に取り除くことにより、均一にエッチ
ングされるようにする。

【００１２】エッチング処理は、ステンレス鋼基材をエ
ッチング液中に入れ、これを陽極とし、これと対面して
液中に設置した陰極との間に電圧をかける方法により行
う。充分にステンレス鋼基材の表面に凹凸を設けて粗面
化するには、２０Ｃ／ｃｍ²以上の電気量がステンレス
表面において移動するようエッチング処理時間を設定す
ることが望ましい。

【００１３】また、エッチングする前にステンレス鋼基
材の表面に存在する不動態膜を実質的に取り去ることに
より、微細で均一な凹凸をステンレス表面に形成するこ
とができる。不動態膜の除去方法としては、エッチング
処理前にステンレス鋼の鋭敏化熱処理を行う方法、スコ
ッチブライト等の研磨剤でブラッシングする方法、プラ
ストを行う方法、あるいは酸性水溶液または塩化第二鉄
水溶液に浸漬する方法等が挙げられる。これらの除去方
法は、単独で行ってもよいし、併用して行ってもよい。

【００１４】このうち鋭敏化熱処理は、オーステナイト
系の場合４００〜８５０℃で１時間程度の熱処理、フェ
ライト系の場合８５０℃以上の温度から冷却を行うこと
で、これによりステンレス鋼の結晶粒界にクロム炭化物
が析出する。このため、粒界近傍でクロムが欠乏して耐
食性が低下し、硝酸等で洗浄することにより粒界が脱落
して表面に凹凸が形成される。しかし、この凹部では粒
界に沿ってクラックが入りやすく、ステンレス鋼が応力
腐食割れを起こしやすくなる。そこで、まずステンレス
を１０００〜１１００℃で数十分間熱処理（これを溶体
化処理という）し、粒界に析出したクロム炭化物を再固
溶させて、材質をもとのステンレス鋼に戻す。この段階
では、まだクラックは残るので、次に上記に示した液な
らびに方法でエッチング処理を行う。これにより、粒界
腐食により得られた凹凸とエッチング処理により得られ
た凹凸が合わさって、より複雑かつ微細な凹凸が形成さ
れ、後に弗素樹脂層を設けた場合に充分な投錨効果が得
られる。

【００１５】ブラッシングによりステンレス鋼基材の表
面を削り取るために使用するバフとしては、特に限定さ
れないが、住友３Ｍ社製のスコッチブライトのように、
繊維が硬く、研磨剤を含むものが望ましい。

【００１６】ブラストの場合も特にブラスト剤は限定さ
れないが、例えば、＃１００程度のガラスビーズを１ｋ
ｇ／ｃｍ²の圧力程度でステンレス鋼基材に吹き付ける
ことにより、表面の不動態層が部分的に除去されると共
に、表面が粗面化される。

【００１７】また、エッチング処理前の浸漬に用いる酸
性水溶液としては、塩酸、硫酸、りん酸、弗化水素水、
クロム酸、またはこれらの混合物を用いると均一かつす
ばやく表面層を溶解させることができるが、これらに限
定されない。塩化第二鉄水溶液を用いる場合は、４２ボ
ーメ濃度の液を用いるのが良い。

【００１８】これらの溶液に浸漬して、表面の光沢がな
くなるまでステンレス鋼基材の表面を溶解させることに
より、ステンレス鋼表面に存在する不動態膜を完全に除
去し、後にエッチング処理を行えば、均一でムラのない
エッチング処理面が得られ、さらに弗素樹脂をコーティ
ングした際に局部的に密着力が弱くなったりすることが
ない。この不動態膜の除去方法は、前述のバフによる研
磨またはブラストの後に行うと、除去速度を速めること
ができる。

【００１９】このようにして得られたステンレス鋼基材
のエッチング処理面の表面粗度Ｒａは、１．０μｍ以上
が望ましく、これにより表面の凹凸が充分に形成され、
弗素樹脂層が基材面に強固に密着するようになる。

【００２０】本発明で用いるシランカップリング剤とし
ては、特に限定されないが、分子中に弗素原子を多く含
み、末端基にエトキシ基（−ＯＥｔ）を含む化合物を用
いると、基材に対する弗素樹脂層の密着力が向上する。
好ましいカップリング剤としては、例えば、Ｃ₈Ｆ
₁₇（ＣＨ₂）₂Ｓｉ（ＯＥｔ ）₃、ＣＦ₃（Ｃ₉Ｈ₁₈）₂Ｓｉ
（ＯＭｅ）₃などが挙げられる。

【００２１】本発明で用いる非晶質弗素樹脂は、主鎖に
環状構造を有する弗素樹脂であり、非晶質であるため透
明である。具体例としては、デュポン社製のテフロンＡ
Ｆ、旭硝子社製のサイトップ等が挙げられる。これらの
非晶質弗素樹脂は、特定のパーフルオロ系溶媒（住友３
Ｍ社製のフロリナート等）に溶解する性質を有し、溶解
させた液を基材にスピンコーティングすることにより均
一な膜厚の被覆層の形成が可能である。

【００２２】非晶質弗素樹脂層は、シランカップリング
剤層を介して、粗面化したステンレス鋼基材上に強固に
接着する。非晶質弗素樹脂からなる塗膜は、透明である
ため、エッチング処理面の金属的色調をそのまま外観と
して残すことができる。

【００２３】

【実施例】以下、本発明について実施例及び比較例を挙
げてさらに具体的に説明するが、本発明は、これらの実
施例のみに限定されるものではない。

【００２４】［実施例１〜８、比較例１〜４］ステンレ
ス鋼基材として、表１に示す種類の板厚０．４ｍｍのス
テンレス鋼平板を用いた。このステンレス鋼平板を、表
１に示したように、メチルエチルケトン（ＭＥＫ）洗浄
などの前処理を行った後、２％硫酸に３％塩化ナトリウ
ム水溶液を混合したエッチング液に入れ、電気量を変え
てエッチング処理を行った。その後、平板を１０％硝酸
に浸漬して表面に不動態膜を形成させて乾燥させた。こ
の時のエッチング処理面の表面粗度Ｒａを測定し、結果
を表１に示した。

【００２５】得られたエッチング処理平板に、表２に示
すシランカップリング剤を塗布し、乾燥させた。さら
に、この上に、表２に示す非晶質弗素樹脂（デュポン社
製テフロンＡＦ２６００）をパーフルオロ系溶媒（住友
３Ｍ社製のフロリナート）に溶解した溶液をスピンコー
トして乾燥し、焼成して約１５μｍの膜厚の弗素樹脂被
膜を形成した。こうして得られた各々の弗素樹脂被覆板
と、これを釜形状にプレス加工したものについて、諸物
性を測定した。その結果を表２に示す。

【００２６】なお、物性の測定方法は、以下のとおりで
ある。 〈表面粗度Ｒａ〉ＪＩＳ Ｂ−０６０１に規定されてい
る中心線平均粗さ（Ｒａ：μｍ）の測定法にしたがって
表面粗度を測定した。なお、カットオフ値は０．８ｍｍ
で、測定長さは８ｍｍである。

【００２７】〈剥離強度〉市販のＦＥＰ（テトラフルオ
ロエチレン−ヘキサフルオロプロピレン共重合体）シー
トを弗素樹脂の塗膜面に熱融着した後、１ｃｍの巾で１
８０度方向に剥離し、その時の引き剥し力を剥離強度と
した。（単位：ｋｇ／ｃｍ）

【００２８】〈碁盤目試験〉弗素樹脂の塗膜面にＪＩＳ
Ｋ−５４００（１９９０）８．５．２に規定された碁
盤目１００ますを作成し、この面にセロテープ（ニチバ
ン社製）を充分に密着させ、ただちに引き剥す。新しい
セロテープを用いてこの操作を４０回行い、１００ます
中何ますが残存しているかを数え、その平均値をもって
表示した。

【００２９】〈対水接触角〉協和界面科学社製の接触角
計を用い、液滴法によって純水に対する接触角を求め
た。

【００３０】〈ピンホール度〉実施例及び比較例で作成
した釜に２．５％塩化ナトリウム水溶液を入れ、釜を陰
極とし、水溶液中に電極を入れて陽極として、１０Ｖで
５秒間通電した時ピンホール部分により流れる電流（ｍ
Ａ）を単位面積当たりに換算して求めた。（単位：ｍＡ
／ｃｍ²）

【００３１】

【表１】

【００３２】

【表２】 （＊１）ダイキン社製Ｄ−１ＦにＥＫ−１２１８ＬＧを
２０％混合した弗素樹脂をコーティング

【００３３】

【発明の効果】本発明によれば、ステンレス鋼基材に、
撥水性、非粘着性、防汚性を付与し、しかも強固な密着
性と耐熱性を有する弗素樹脂被覆物が提供できる。ま
た、本発明によれば、従来製品に比べてより強固な密着
力により耐久性を向上させると共に、特に通常コーティ
ング後の二次加工が困難な弗素樹脂被覆物において、後
加工性の付与という課題を解決することができる。

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 エッチング処理により表面粗度Ｒａが
   １．０μｍ以上になるように表面が粗面化されたステン
   レス鋼基材上に、シランカップリング剤の層を設け、さ
   らにその上に非晶質弗素樹脂層を設けたことを特徴とす
   る弗素樹脂被覆物。