JP2000238205A - 耐摩耗性被覆剤組成物、それを被覆された基板、およびその被覆方法 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【課題】 平滑な基板に対して、フルオロポリマーの存
在に由来する非粘着性および低摩擦特性を維持しなが
ら、基板に対する良好な付着性を有する耐摩耗性および
耐久性を有するフルオロポリマーを含有する被膜で被覆
された基板の提供。 【解決手段】 摩耗力に抵抗する非粘着性被膜により被
覆された基板であって、その被膜は、それぞれフルオロ
ポリマー樹脂を含有するアンダーコートとオーバーコー
トとを含み、そのアンダーコートは、そのアンダーコー
トから出っ張るセラミック粒子をも含有し、そのオーバ
ーコートは、そのアンダーコートから出っ張るその粒子
をそのオーバーコートの厚さを介して伝達して、前記被
膜から前記摩耗力をそらすことを特徴とする被覆された
基板。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は、フルオロポリマー
被覆剤組成物、および改良された耐摩耗性を有するこれ
らの組成物を用いて被覆された基板に関する。

【０００２】

【従来の技術】フルオロポリマー樹脂、特にパーフルオ
ロポリマー樹脂は、耐熱性および耐薬品性に加えて、そ
れらの低い表面エネルギーおよび非粘着特性が知られて
いる。より長期間にわたり耐摩滅性であり非粘着性であ
る、金属基板上のポリマー被膜を実現することが、長ら
く所望されてきた。より長い有効寿命を有する被覆され
た基板を実現するための格別な関心事は、その耐引掻性
に加えて、被覆された基板の摩耗に耐える能力である。
「掻き傷（引掻）」とは、ナイフまたは他の金属製工具
による切り口のような被膜の塑性変形に関連する。摩耗
とは、被膜がフィブリル化し、およびその表面から脱離
するあるいは切断されるところの摩擦または研磨により
発生するような、摩滅される被膜の量を指す。被覆され
た基板を傷つける際に、引掻に引き続いて摩耗が起こっ
てもよく、その場合においては、被膜の塑性変形をもた
らすナイフは、引き続いて摩滅されるフィブリルの形成
をもたらす可能性がある。

【０００３】非粘着性被膜の耐久性の問題は、しばしば
金属基板に対する被膜の接着の問題として調べられてき
た。もしその被膜が、調理の後に食品がその被膜に粘着
するのを防止するように、あるいはその他の用途におい
て低摩擦の滑り接触を容易にするように剥離性に関して
最適化されるならば、ほぼその定義により、基板に対し
て非粘着性被膜を良好に接着させるための困難が存在す
るであろう。

【０００４】当該技術において一般的に、接着を促進す
ることにおいて機械的結合がプライマー層中の結合剤の
化学的相互作用を補助するような、非粘着性被膜の付着
に先立つ金属基板の粗面化により接着が達成されてきて
いる。典型的な粗面化は、酸エッチング、サンダー仕上
げ、グリットブラスト仕上げ、ブラッシング、およびそ
の基板上へのガラス、セラミック、またはエナメルフリ
ットの焼き付けを含む。接着およびしたがって耐久性を
向上させる別の手段は、米国特許第５，４１１，７７１
号(Tsai)および米国特許第５，４６２，７６９号(Tsai)
に開示されるような、粗面化した金属基板上への金属材
料から成る機械抵抗性層のアーク噴霧を含む。接着を改
良するための基板の粗面化および機械抵抗性の金属層の
付着は、被覆操作に対して追加の費用を加え、および化
学的エッチングの場合には、エッチング剤材料の廃棄の
追加の費用がある。

【０００５】耐引掻性被膜を実現することに関する以前
の努力は、パーフルオロカーボンポリマーに加えて、よ
り硬い補助の耐熱性樹脂を使用することを含んだ。ある
場合には、米国特許第４，１８０，６０９号(Vassilio
u)および米国特許第４，１２３，４０１号(Berghmans
他)に開示されるように、雲母およびアルミニウムフレ
ークのような充填剤が、耐引掻性を改良する試みに用い
られてきた。無機充填剤および耐熱性ポリマーの充填剤
に帰すことができる改良された耐引掻性は、米国特許第
５，１０６，６８２号(Matsushita)に開示されている。
米国特許第５，２５０，３５６号(Batzer)において、小
さい粒度の酸化アルミニウムを用いて補強された高い塗
り厚のプライマー、酸化アルミニウムで補強された中間
被膜、および慣用のトップコートを用いる多層系が開示
され、それは剥離性を提供し、かつ依然として減少され
た掻き傷（引掻）を示す。上記の引例は、アルミニウム
基板のグリットブラスト仕上げまたはフリット被覆に全
て依存して、適切な粘着を達成している。

【０００６】上記の先行技術の解決法の全ては、接着を
増大することまたは掻き傷（引掻）を減少することによ
って、より長寿命の被膜を実現することを試みている
が、摩滅の機構、および被膜表面から摩耗力(abrasion
force)を如何にそらせるかを検討していない。

【０００７】

【発明が解決しようとする課題】平滑な基板に対して、
その被膜表面から摩耗力をそらすことにより耐摩耗性お
よび耐久性を付与する、フルオロポリマーを含有する被
膜を形成することが課題である。さらに、その被膜に対
して、フルオロポリマーの存在に由来する非粘着性およ
び低摩擦特性を維持しながら、基板に対する良好な付着
性を付与することが求められている。

【０００８】

【課題を解決するための手段】本発明は、優れた耐摩耗
性を有する耐久性のある非粘着性の被膜に対する必要性
を検討する。具体的には、本発明は、摩耗力に抵抗する
非粘着性被膜を被覆された基板を提供する。その被膜
は、被膜の厚さを介して出っ張ってその被膜から摩耗力
をそらすセラミック粒子を含有するフルオロポリマー樹
脂を含み、そこで前記セラミック粒子の最長径に対する
前記被膜の厚さの比は、０．８〜２．０の範囲内であ
る。

【０００９】さらに、本発明は、摩耗力に抵抗する非粘
着性被膜を被覆された基板を提供する。その被膜は、そ
れぞれフルオロポリマー樹脂を含有するアンダーコート
およびオーバーコートを含み、前記アンダーコートは、
そのアンダーコートから出っ張るセラミック粒子をも含
有し、前記オーバーコートは、前記アンダーコートから
出っ張るセラミック粒子をそのオーバーコートの厚さを
介して伝達し(telegraphing)、その被膜から摩耗力をそ
らす。好ましくは、前記セラミック粒子の最長径に対す
る前記アンダーコートと前記オーバーコートとの総合厚
さの比は、０．８〜２．０の範囲内である。

【００１０】本発明は、平滑な表面に対して付着性であ
る被膜を形成し、および耐摩耗性を示すことができる組
成物をさらに含む。その組成物は、フルオロポリマー、
ポリマー結合剤、および無機充填剤フィルム硬化剤を含
み、そこで前記フィルム硬化剤の少なくとも３０重量％
は、少なくとも１４マイクロメートルの平均粒度を有す
る大きなセラミック粒子で構成され、前記セラミック粒
子の量は、前記組成物から形成された被膜の横断面の長
さ１ｃｍあたり少なくとも３個の前記粒子を提供するの
に十分である。

【００１１】別の実施の形態において、本発明は、平滑
な表面に対して付着性である被膜を形成し、および耐摩
耗性を示すことができるプライマー組成物をさらに含
む。その組成物は、フルオロポリマー、ポリマー結合
剤、および無機充填剤フィルム硬化剤を含み、ポリマー
結合剤に対するフルオロポリマーの重量比は０．５〜
２．０：１であり、およびフルオロポリマーに対する充
填剤フィルム硬化剤の重量比は少なくとも１．４：１で
ある。好ましくは、その充填剤フィルム硬化剤は、少な
くとも２０マイクロメートルの平均粒度を有する大きな
セラミック粒子を含む。より好ましくは、大きなセラミ
ック粒子の量は、前記プライマー組成物から形成された
被膜の横断面の長さ１ｃｍあたり少なくとも３個の前記
粒子を提供するのに十分である。

【００１２】

【発明の実施の形態】図１は、セラミック粒子を含有す
るフルオロポリマーの非粘着性組成物で被覆された基板
の横断面の概略図である。

【００１３】図２は、アンダーコート内のＳｉＣ粒子と
被膜表面内の偏向点とを示す、被覆された基板の横断面
の１０００倍拡大における走査電子顕微鏡写真である。

【００１４】図３は、耐摩耗性に対する一定の荷重にお
けるＳｉＣ粒度の関係を示すグラフである。

【００１５】図４は、耐摩耗性に対するＳｉＣの大きな
粒子の濃度の関係を示すグラフである。

【００１６】本発明は、フルオロポリマー樹脂被覆剤組
成物中に、大きなセラミック粒子を含む無機充填剤フィ
ルム硬化剤を組み込むことにより、優れた耐摩耗性を示
す非粘着性被覆剤組成物を実現する。大きなセラミック
粒子は被覆剤組成物中に含有され、そして基板に対して
付着されたときに、被膜の厚さを介して出っ張って、そ
の粒子を伝達して、その被膜から摩耗力をそらす（すな
わち偏向する）。そのような偏向は、被膜の除去をもた
らす可能性のある、被膜を細断する摩耗力の存在を減少
させる。本発明は、大きく硬い粒子を使用して摩耗力を
そらすことと、同時にフルオロポリマーにより提供され
る被膜の十分な非粘着特性を依然として保持することと
の間の適切なバランスの認識である。「大きい」とは、
被膜の総乾燥フィルム厚さ（ｄｆｔ）に対してそれを比
較するときにその粒子が大きいことを意味する。セラミ
ック粒子の最長径（ｂ）に対する総乾燥フィルム厚さ
（ａ）の比は、０．８〜２．０の範囲内である。

【００１７】図１は、基板１０、非粘着性被膜１２およ
び充填剤粒子１３、１４，１５、１６および１７の横断
面の概略図である。その図は粒子サイズの定義を説明す
る。「ａ」で示される矢印は、その粒子が配置される区
域における被膜の総乾燥フィルム厚さの測定値である。
「ｂ」で示される矢印は、粒子の最長径の測定値であ
る。図１に示されるような特定の被膜厚さに関して粒子
を調べることにおいて、粒子１３、１４および１６は本
発明の定義された範囲内の比を有し、および被膜の厚さ
を介して「伝達して(telegraph)」、偏向点１８、１
９、２０を被膜表面において作成する。本発明の定義さ
れた範囲内にある粒子は、摩耗力に耐えることができる
被膜表面における偏向点を助長する。粒子１５は、耐摩
耗性を補助するには「小さすぎて」、およびしたがって
被膜表面に対して偏向点を伝達しない。粒子１７は「大
きすぎて」、および実際に被膜表面を突破して、フルオ
ロポリマーに所望される非粘着性および低摩擦性を減少
する。

【００１８】 ４５マイクロメートルの平均ｄｆｔに対するａ／ｂ比 粒子１３（ｂ＝３５マイクロメートル）：ａ／ｂ＝１．３ −請求の範囲内 粒子１４（ｂ＝５６マイクロメートル）：ａ／ｂ＝０．８ −最大の大きさ 粒子１５（ｂ＝１６マイクロメートル）：ａ／ｂ＝２．８ −小さすぎる 粒子１６（ｂ＝２３マイクロメートル）：ａ／ｂ＝２．０ −最小の大きさ 粒子１７（ｂ＝６４マイクロメートル）：ａ／ｂ＝０．７ −大きすぎる 被膜中の偏向点は、被膜表面の直下の大きな粒子の存在
によってもたらされ、耐摩耗性を増進する。理論的に
は、セラミック粒子の理想的な形状は、ａ／ｂ比が１．
１である球形である。これは、基板上に位置した粒子
が、基板から被膜厚さの約９０％までに達し（すなわち
出っ張り）、被膜の表面の約１０％下に依然としてある
ことを意味する。しかし、本発明に用いられるセラミッ
ク粒子は一般的に球形ではなく、長径および短径を有す
る。その粒子は、本質的には非粘着性被膜に包み込ま
れ、および被膜の表面を貫通して突き出ないことが好ま
しい。本発明によれば、耐摩耗性被膜に関して、０．８
〜２．０の範囲内にある粒子の好ましい数は、被覆され
た基板の横断面の１ｃｍの長さ当り少なくとも３個であ
る。

【００１９】セラミック粒子が、２．５以下の、および
好ましくは１．５以下のアスペクト比を有することもま
た好ましい。アスペクト比とは、粒子の最長径（長軸）
に対して垂直に測定される寸法「ｓ」に対する、最大距
離に対する最長径「ｂ」の比を意味する（図１）。アス
ペクト比は、好ましい粒子の形状および配向を定量化す
る手段である。高いアスペクト比を有する粒子は、本発
明の好ましい粒子と異なり、平坦すなわち細長い。本発
明の好ましい粒子は、好ましくはより球状であり、およ
び理想的なアスペクト比１により接近する。もし基板上
の被膜中の粒子が小さくおよび高いアスペクト比を有す
るならば、それらは基板に対して平行に配向して、そし
て被覆された基板に印加される摩耗力をそらすことはで
きないであろう。もし粒子が大きくおよび高いアスペク
ト比を有するならば、それらは基板に対して垂直に配向
して、および被膜を貫通して突き出るおそれがある。摩
耗力は、そのような粒子の頂部を押して被膜をゆがめる
おそれがあり、およびその被膜から粒子を引き抜き、穴
を残し、そして被膜をより迅速に摩耗させるおそれさえ
もある。

【００２０】（ｂ／ｓ比）図１を参照するときに、本発
明の請求される範囲内の粒子のアスペクト比ｂ／ｓは 粒子１３ ｂ／ｓ＝２．３ 粒子１４ ｂ／ｓ＝２．３ 粒子１６ ｂ／ｓ＝１．３ である。

【００２１】しかし、粒子１７は、図１に示す被膜系に
対しては「大きすぎる」とみなされ、および２．６のｂ
／ｓ比を有する。粒子１５は、図１に示す被膜系に対し
ては「小さすぎる」とみなされ、およびしたがってその
アスペクト比は重要なものではない。

【００２２】それぞれがフルオロポリマー樹脂を含有す
るアンダーコートおよびオーバーコートに被覆された基
板を含む多層被覆系において、セラミック粒子は、好ま
しくは、アンダーコートに含有され、およびアンダーコ
ートからオーバーコートの厚さを介して出っ張って、そ
の粒子を伝達して、摩耗力をその被膜からそらすように
する。「アンダーコート」とは、本発明に規定された粒
子を含有する表面被覆の下のいずれの被膜をも意味し、
それらはプライマー被膜あるいは１つまたは複数の中間
被膜であってもよい。「オーバーコート」とは、１つま
たは複数の追加の中間被膜あるいはトップコートを意味
し、それらはアンダーコートから出っ張る粒子をその被
膜の厚さを介して伝達する。セラミック粒子の最長径に
対するアンダーコートとオーバーコートとの総合厚さの
比は、０．８〜２．０の範囲内である。アンダーコート
から出っ張り、およびその粒子をオーバーコートの厚さ
を介して伝達させてその被膜から摩耗力をそらすアンダ
ーコート中のセラミック粒子の数は、長さ１ｃｍ当り少
なくとも３個、好ましくは長さ１ｃｍ当り少なくとも１
０個、より好ましくは長さ１ｃｍ当り少なくとも１５
個、および最も好ましくは長さ１ｃｍ当り少なくとも２
５個である。アンダーコートの概略の平面より上に出っ
張るいずれのセラミック粒子も、依然として、アンダー
コート材料により実質的に包み込まれて、すなわち被覆
されている。

【００２３】非粘着性被膜で被覆された基板を含む単層
被覆系において、その被膜は、セラミック粒子を含むフ
ルオロポリマー樹脂を含有して、その被膜から前記摩耗
力をそらす。そこでは、前記セラミック粒子の最長径に
対する被膜の厚さの比は０．８〜２．０の範囲内であ
る。被膜から摩耗力をそらすための被膜中の粒子の数
は、長さ１ｃｍ当り少なくとも３個、好ましくは長さ１
ｃｍ当り少なくとも１０個、より好ましくは長さ１ｃｍ
当り少なくとも１５個、および最も好ましくは長さ１ｃ
ｍ当り少なくとも２５個である。

【００２４】（フルオロポリマー樹脂）本発明の非粘着
性被覆剤組成物のフルオロポリマー成分は、好ましく
は、３８０℃において１×１０⁸Ｐａ・ｓの溶融粘度を
有するポリテトラフルオロエチレン（ＰＴＦＥ）であ
る。なぜなら、組成物を配合することにおける簡単さお
よびＰＴＦＥがフルオロポリマー類の中で最高の熱安定
性を有している事実のためである。そのようなＰＴＦＥ
はベーキング中の皮膜形成能力を改良するための少量の
コモノマー改質剤を含有してもよく、そのコモノマー改
質剤は、パーフルオロオレフィン類（特にヘキサフルオ
ロプロピレン（ＨＦＰ））、またはパーフルオロ（アル
キルビニルエーテル）類（特にアルキル基が１から５炭
素原子を含有する）であり、パーフルオロ（プロピルビ
ニルエーテル）（ＰＰＶＥ）が好ましい。そのような改
質剤の量は、ＰＴＦＥに対して溶融加工性を与えるのに
は不十分であり、一般的に０．５モル％以下である。同
様に簡単さのために、ＰＴＦＥは単一の溶融粘度（通
常、少なくとも１×１０⁹Ｐａ・ｓ）を有することがで
きるが、異なる溶融粘度を有するＰＴＦＥ類の混合物を
用いてフルオロポリマー成分を形成することができる。
組成物中の単一のフルオロポリマーの使用は、フルオロ
ポリマーが単一の化学的本質および溶融粘度を有するこ
とを意味し、それは好ましい条件である。

【００２５】ＰＴＦＥが好ましいとはいえ、フルオロポ
リマー成分は、ＰＴＦＥと組み合わせる（ブレンドす
る）こと、あるいはＰＴＦＥを代替することのいずれか
により、溶融加工可能なフルオロポリマーとすることも
できる。そのような溶融加工可能なフルオロポリマー
は、ＴＦＥと少なくとも１つのフッ素化された共重合可
能なモノマー（コモノマー）との共重合体を含み、それ
は、共重合体の融点を、ＴＦＥホモポリマー（ポリテト
ラフルオロエチレン（ＰＴＦＥ））よりもかなり低く、
たとえば３１５℃以下の融解温度まで減少させるのに十
分な量でポリマー中に存在する。ＴＦＥに対して好まし
いコモノマーは、３〜６炭素原子を有するパーフルオロ
オレフィン類、およびアルキル基が１〜５炭素原子（特
に１〜３炭素原子）を含有するパーフルオロ（アルキル
ビニルエーテル）（ＰＡＶＥ）類のようなパーフルオロ
化されたモノマーを含む。特に好ましいコモノマーは、
ヘキサフルオロプロピレン（ＨＦＰ）、パーフルオロ
（エチルビニルエーテル）（ＰＥＶＥ）、パーフルオロ
（プロピルビニルエーテル）（ＰＰＶＥ）、およびパー
フルオロ（メチルビニルエーテル）（ＰＭＶＥ）を含
む。好ましいＴＦＥ共重合体は、ＦＥＰ（ＴＦＥ／ＨＦ
Ｐ共重合体）、ＰＦＡ（ＴＦＥ／ＰＡＶＥ共重合体）、
ＰＡＶＥがＰＥＶＥおよび／またはＰＰＶＥであるＴＦ
Ｅ／ＨＦＰ／ＰＡＶＥ、およびＰＡＶＥのアルキル基が
少なくとも２つの炭素原子を有するＭＦＡ（ＴＦＥ／Ｐ
ＭＶＥ／ＰＡＶＥ共重合体）を含む。皮膜を形成するの
に十分であり、およびプライマー塗布において結着性を
有するように成形された形状を持続することができると
いう点を除いて、溶融加工可能なテトラフルオロエチレ
ン共重合体類の分子量は重要ではない。典型的には、Ａ
ＳＴＭ Ｄ−１２３８にしたがって３７２℃において測
定されるときに、溶融粘度は、少なくとも１×１０²Ｐ
ａ・ｓであり、および約６０〜１００×１０³Ｐａ・ｓ
まで変動してもよい。

【００２６】フルオロポリマー成分は、一般的に、水中
のポリマー分散液として商業的に入手可能であり、それ
は付着の容易さおよび環境的容認可能性ゆえに、本発明
の組成物のために好ましい形態である。「分散液」と
は、その分散液が使用される時間の範囲内で粒子の沈降
が発生しないように、フルオロポリマー粒子が水性媒質
中に安定に分散されているものを意味する。これは、典
型的には０．２マイクロメートルのオーダーであるフル
オロポリマー粒子の小さい寸法、および分散剤製造業者
による水性分散液中の界面活性剤の使用により達成され
る。そのような分散液は、分散重合として知られている
方法により、直接的に得ることができ、必要に応じて濃
縮および／または界面活性剤のさらなる添加が引き続い
て行われる。いくつかの場合においては、特にＮ−メチ
ルピロリドン、ブチロラクトン、高沸点芳香族溶媒、ア
ルコール、およびそれらの混合物のような有機液体を、
水性分散液中に含むことが望ましい。

【００２７】あるいはまた、フルオロポリマー成分は、
ＰＴＦＥ微粉末のようなフルオロポリマー粉末であって
もよい。そのような場合においては、フルオロポリマー
とポリマー結合剤との均質混合物を達成するために、典
型的には有機液体が用いられる。有機液体は、結合剤が
その特定の液体に溶解するという理由で選択してもよ
い。もしその液体中に結合剤が溶解しないならば、結合
剤は、微細に分割されて、そしてフルオロポリマーとと
もにその液体中に分散される。得られる被覆剤溶液は、
有機液体中に分散されたフルオロポリマーと、所望され
る均質混合物を達成するためにその液体中に分散される
かまたは溶解されるかのいずれかであるポリマー結合剤
とを含むことができる。有機液体の特徴は、ポリマー結
合剤の本質およびそれらの溶液または分散液のどちらが
所望されるかに依存する。そのような液体の例は、特
に、Ｎ−メチルピロリドン、ブチロラクトン、高沸点芳
香族溶媒、アルコール、およびそれらの混合物を含む。
有機液体の量は、特定の被覆作業に対して所望される流
動性に依存する。

【００２８】（ポリマー結合剤）本発明のフルオロポリ
マー組成物は、好ましくは耐熱性ポリマー結合剤を含有
する。結合剤成分は、融解のために加熱するときに皮膜
を形成し、および熱的に安定であるポリマーから構成さ
れる。この成分は、非粘着仕上げのための、基板に対し
てフルオロポリマーを含有するプライマー層を接着する
ための、およびプライマー層の内部またはその一部とし
て皮膜を形成するための、プライマー付着においてよく
知られている。フルオロポリマーそれ自身は、平滑な基
板に対して、ほとんどもしくは全く接着性を持たない。
結合剤は、一般的にフッ素を含有しないが、それでもな
おフルオロポリマーに接着する。好ましい結合剤は、水
または結合剤のための有機溶媒と水との混合物中に、可
溶性であるかあるいは可溶化されるものである。この溶
解性は、水性分散液形態中のフルオロポリマー成分とそ
の結合剤をブレンドすることを補助する。

【００２９】結合剤成分の例は、その組成物のベーキン
グ時にポリアミドイミド（ＰＡＩ）に変換されてプライ
マー層を形成するポリアミド酸塩である。この結合剤
は、ポリアミド酸塩のベーキングにより完全にイミド化
された形態で得られるという理由で好ましく、この結合
剤は、２５０℃を上回る連続使用温度を有する。ポリア
ミド酸塩は、一般的に、３０℃においてＮ，Ｎ−ジメチ
ルアセトアミド中の０．５重量％溶液で測定される際
に、少なくとも０．１の内部粘度を有するポリアミド酸
として入手可能である。米国特許第４，０１４，８３４
号(Concannon)により詳細に記載されるように、そのポ
リアミド酸を、Ｎ−メチルピロリドンのような融合助剤
およびフルフリルアルコールのような粘度降下剤中に溶
解して、そして好ましくはトリエチルアミンである第３
級アミンと反応させて、水に可溶である塩を形成する。
ポリアミド酸塩を含有する得られる反応媒体は、次にフ
ルオロポリマー水性分散液とブレンドすることができ、
および融合助剤および粘度降下剤は水と混和性であるの
で、そのブレンディングは均一の被覆剤組成物を作成す
る。フルオロポリマー水性分散液の凝固を回避するよう
に、そのブレンディングを、過剰の攪拌を用いずに、そ
れらの液体を単に混合することにより達成することがで
きる。用いることができる別の結合剤は、ポリエーテル
スルホン（ＰＥＳ）およびポリフェニレンスルフィド
（ＰＰＳ）を含む。

【００３０】その液体が水および／または有機溶媒であ
る液体媒体としてプライマー組成物が付着されてもそう
でなくても、次に付着されるフルオロポリマーの層のベ
ーキングと一緒のプライマー層の乾燥およびベーキング
時に、前記の接着特性を発現して、基板の非粘着性皮膜
を形成する。

【００３１】簡単のために、１つの結合剤のみを用い
て、本発明の組成物の結合剤成分を形成してもよい。し
かし、特に柔軟性、硬度または防蝕のような最終用途特
性が所望されるときには、本発明に関して、複合の結合
剤も同様に考慮される。一般的な組み合わせは、ＰＡＩ
／ＰＥＳ、ＰＡＩ／ＰＰＳ、およびＰＥＳ／ＰＰＳを含
む。

【００３２】特に、もし組成物が平滑な基板上のプライ
マー層として用いられるならば、フルオロポリマーと結
合剤の比は、好ましくは０．５〜２．０：１の重量比の
内にある。本明細書で開示される結合剤に対するフルオ
ロポリマーの重量比は、その基板に対する付着の後のそ
の組成物のベーキングにより形成される付着された層に
おけるこれらの成分の重量を基準とする。ベーキング
は、ベーキング中にイミド結合が形成されるときのポリ
アミド酸塩の塩部分を含めて、被覆剤組成物中に存在す
る揮発性材料を追い出す。便宜的に、結合剤がベーキン
グ工程によりポリアミドイミドに変換されるポリアミド
酸塩であるときには、その結合剤の重量は、出発組成物
のポリアミド酸の重量とみなすことができる。それによ
って、結合剤に対するフルオロポリマーの重量比を、出
発組成物中のフルオロポリマーおよび結合剤の量により
決定することができる。本発明の組成物が好ましい水性
分散液の形態にあるときには、これらの成分は、分散液
全体の約５〜５０重量％を構成する。

【００３３】（無機フィルム硬化剤）無機充填剤フィル
ム硬化剤成分は、１つまたは複数の充填剤タイプの材料
であり、それは組成物のその他の成分に対して不活性で
あり、およびフルオロポリマーと結合剤とが融合するそ
の最終ベーキング温度において熱的に安定である。その
フィルム硬化剤は水に不溶性であるので、それは典型的
には均一に分散可能であるが、本発明の組成物の水性分
散液の形態中には溶解しない。典型的には、本発明の充
填剤フィルム硬化剤は、好ましくは少なくとも１４マイ
クロメートルの、好ましくは少なくとも２０マイクロメ
ートルの、およびより好ましくは少なくとも２５マイク
ロメートルの平均粒度を有する大きなセラミック粒子を
含む。

【００３４】さらに、無機フィルム硬化剤のセラミック
粒子は、好ましくは少なくとも１２００の、およびより
好ましくは少なくとも１５００のヌープ硬度を有する。
ヌープ硬度は、刻み目を付けることまたは引掻くことに
対する材料の抵抗性を表現する尺度である。鉱物および
セラミックの硬度の値は、Handbook of Chamistry, 77t
h Edition, pp.12-186,187に記載されており、それはSh
ackelfordおよびAlexanderのCRC Materials Science an
d Engineering Handbook, CRC Press, Boca Raton, FL,
1991からの標準物質を基準としている。被覆された表
面に印加される摩耗力をそらすことおよびフルオロポリ
マーのオーバーコートに侵入した鋭利な物体の侵入に抵
抗することにより、フィルム硬化剤成分は、基板上の被
膜として付着される非粘着性フルオロポリマー組成物に
対して耐久性を付与する。

【００３５】無機フィルム硬化剤のセラミック粒子は、
好ましくは２．５以下、およびより好ましくは１．５以
下の（前に規定したような）アスペクト比を有する。そ
の粒子を含有する被膜に印加される摩耗力をそらすこと
ができる本発明の好ましい粒子は、２．５以下のアスペ
クト比を有し、ならびに、本発明の好ましい粒子は、粒
子の最長径が被膜厚さの少なくとも５０％であり、およ
び被覆フィルム厚さを２５％以上越えない寸法を有す
る。

【００３６】好ましくは、被覆剤組成物は、大きなセラ
ミック粒子を含有する少なくとも３０重量％の充填剤フ
ィルム硬化剤を含み、そのセラミック粒子は、少なくと
も１４マイクロメートルの、好ましくは２０マイクロメ
ートルの、およびより好ましくは２５マイクロメートル
の平均粒度を有する。好ましくは、その大きな粒子の量
は、その組成物から形成される皮膜の横断面の長さ１ｃ
ｍ当り少なくとも３個の前記粒子を与えるのに十分なも
のである。

【００３７】前記のように、平均粒度の測定値は、本発
明の粒度の特徴的なものである。しかし適当なセラミッ
ク粒子の粒度は、被膜の全乾燥フィルムの厚さに対する
粒度の比の関数である。セラミック粒子の最長径（ｂ）
に対する全乾燥フィルムの厚さ（ａ）の比は、０．８〜
２．０の範囲内である。したがって、単一被覆系または
少ない被膜の塗り厚を有する系のために本発明において
必要とされる平均粒度は、多重被覆系またはより多い被
膜の塗り厚を有する系のために必要とされるそのような
粒子よりも小さい。被覆剤組成物に含有され、および基
板上に付着されたセラミック粒子は、被膜の厚さを介し
て出っ張ってその粒子を伝達(telegraph)するので、摩
耗力をその被膜からそらす。

【００３８】無機充填剤フィルム硬化剤の例は、少なく
とも１２００のヌープ硬度を有する無機酸化物、炭化
物、ホウ化物および窒化物を含む。好ましいものは、ジ
ルコニウム、タンタル、チタン、タングステン、ホウ
素、アルミニウムおよびベリリウムの無機酸化物、窒化
物、ホウ化物および炭化物である。特に好ましいもの
は、炭化ケイ素および酸化アルミニウムである。好まし
い無機組成物に対する典型的なヌープ硬度値は、ジルコ
ニア（１２００）、窒化アルミニウム（１２２５）、ベ
リリア（１３００）、窒化ジルコニウム（１５１０）、
ホウ化ジルコニウム（１５６０）、窒化チタン（１７７
０）、炭化タンタル（１８００）、炭化タングステン
（１８８０）、アルミナ（２０２５）、炭化ジルコニウ
ム（２１５０）、炭化チタン（２４７０）、炭化ケイ素
（２５００）、ホウ化アルミニウム（２５００）、ホウ
化チタン（２８５０）である。

【００３９】（他の充填剤）無機充填剤フィルム硬化剤
の大きな粒子に加えて、本発明の非粘着性被覆剤組成物
は、無機充填剤フィルム硬化剤のより小さい粒子も、１
２００未満のヌープ硬度を有する他の充填剤も含有して
もよい。好ましくは、フルオロポリマー樹脂に対する充
填剤フィルム硬化剤の重量比は少なくとも１．４：１で
ある。より好ましくは、充填剤フィルム硬化剤の少なく
とも３０重量％は、少なくとも１４マイクロメートル
の、好ましくは２０マイクロメートルの、およびより好
ましくは２５マイクロメートルの平均粒度を有する大き
な粒子であり、およびその大きな粒子の量は、その組成
物から形成される皮膜の横断面の長さ１ｃｍ当り少なく
とも３個の前記粒子を与えるのに十分なものである。

【００４０】適当な追加の充填剤は、ガラスフレーク、
ガラスビーズ、ガラス繊維、アルミニウムまたはジルコ
ニウムのケイ酸塩、雲母、金属フレーク、金属繊維、微
細セラミック粉末、二酸化ケイ素、硫酸バリウム、タル
ク等に加えて、酸化アルミニウム、焼成酸化アルミニウ
ム、炭化ケイ素等の小さい粒子も含む。

【００４１】（被膜の付着）本発明の組成物を、慣用の
手段により基板に対して付着することができる。付着さ
れる基板に依存して、吹付およびローラー塗が、最も便
利な付着方法である。浸漬およびコイル被覆を含む別の
よく知られている被覆方法も適当である。非粘着性被覆
剤組成物は、単一被膜系またはアンダーコートおよびオ
ーバーコートを含む多重被膜系であってもよい。フルオ
ロポリマーを含有する１つまたは複数の層のオーバーコ
ートを、アンダーコートの乾燥前に、アンダーコートに
対して慣用の方法により付着することができる。アンダ
ーコート層およびオーバーコート層の組成物が水性分散
液であるときには、好ましくは指触乾燥状態になった後
のアンダーコート層に対して、オーバーコート組成物を
付着することができる。アンダーコート層が有機溶媒に
よる組成物を付着することにより作成され、および次の
層（中間被膜またはトップコート）が水性媒体から付着
されるときには、アンダーコート層を乾燥して、そのよ
うな次の層の付着の前に水と非相溶性の溶媒の全てを除
去するようにしなければならない。

【００４２】得られる複合構造物をベークして、同時に
全ての被膜を融合して、基板上の非粘着性被膜を形成す
ることができる。フルオロポリマーがＰＴＦＥであると
きには、素早く高いベーク温度が好ましく、たとえば、
華氏８００度（４２７℃）から開始し、そして華氏８２
５度（４４０℃）まで上昇する温度において５分間にわ
たるようなものである。プライマーまたはオーバーコー
ト中のフルオロポリマーがＰＴＦＥとＦＥＰとのブレン
ドであるときには、ベーク温度は、（合計ベーク時間）
３分の間に華氏８００度（４２７℃）に上昇する華氏７
８０度（４１５℃）に低下させてもよい。ベークされた
アンダーコート層の厚さは、渦電流原理（ＡＳＴＭ Ｂ
２４４）または磁気誘導原理（ＡＳＴＭ Ｂ４９９）に
基づく膜厚測定装置を用いて測定され、および一般的に
５〜２０マイクロメートルの間である。オーバーコート
層の厚さは、一般的に（中間被覆層およびトップコート
層の両方について）１０〜２５マイクロメートルであ
る。

【００４３】得られる複合構造物において、基板は、金
属またはセラミックのような、ベーク温度に耐えること
ができるいずれの材料であってもよく、その例はアルミ
ニウム、陽極処理アルミニウム、冷間圧延鋼、ステンレ
ス鋼、エナメル、ガラスまたはパイロセラムを含む。基
板は平滑であることができ、すなわちAlpa Co.(Milan,
Itary)により製造されるモデルRT 60表面検査機により
測定されるような５０マイクロインチ（１．２５マイク
ロメートル）未満の表面状態を有することができ、およ
びその基板は清浄にする必要がある。パイロセラムおよ
びいくつかのガラスに関して、わずかな化学エッチによ
るような基板表面の活性化により、改良された結果が得
られ、その化学エッチは裸眼には見えないものであり、
すなわちその表面は依然として平滑である。Tannenbaum
に対する米国特許第５，０７９，０７３号において開示
されているように、基板を、ポリアミド酸塩のミストコ
ートのような接着剤を用いて化学的に処理することもで
きる。アンダーコート層がプライマーであるときには、
それは基板上の第１のフルオロポリマーを含有する層と
みなすことができ、および好ましくはそのプライマー層
は基板に対して直接的に結合する。

【００４４】本発明の組成物を用いて作成されて非粘着
仕上げを有する製品は、調理用具、オーブンウェア、炊
飯器およびそれ用の内釜(insert)、水容器、アイロンの
底板、コンベア、シュート、ロールの表面、刃身等を含
む。

【００４５】

【試験方法】Taber摩耗試験 摩耗試験を、ＡＳＴＭ Ｄ４０６０に概して従って実施
する。そこではフィルムの表面を、既知の荷重における
２つの摩耗輪による摩滅にさらす。重量減損とｄｆｔ減
損とが、摩耗に対するフィルムの抵抗性の測定値であ
り、および規定数のサイクルの後に測定される。用いる
装置はTaber Instrument Company製のTaber Abration M
odel 503である。異なるように記載された場合を除い
て、全てのTaber試験は、ＣＳ１７摩耗輪、荷重１ｋ
ｇ、および１０００サイクルを用いて行われる。２５０
サイクル毎に、その摩耗輪を掃除して、摩耗表面を回復
させる。

【００４６】サンドペーパー摩耗試験（ＳＰＡＴ） 非粘着性に被覆されたアルミニウムパネル（１０ｃｍ×
３０ｃｍ）のサンプルを、サンドペーパーの正方形（５
ｃｍ×５ｃｍ）片を用いて摩耗させる。そのサンドペー
パーは、粗面と感圧性接着剤を被覆された柔らかい面と
を有する。試験の目的のために、その柔らかい面を、柔
らかいスポンジ（７×７×２．５ｃｍ）に接着し、サン
ドペーパーの粗面を露出したままにする。サンドペーパ
ーの粗面を、一定の規定荷重の下で非粘着性被膜をこす
って作用させる。サンドペーパーを、全長１６．４ｃｍ
にわたって、５３サイクル毎分の振動数で前後に振動さ
せる。規定回数のサイクルの後に、サンドペーパーを、
新しいサンドペーパー片に交換する。最初に、および規
定回数のサイクルの後に被膜のフィルム厚さを測定す
る。サンドペーパーの摩耗により形成された跡の中央、
すなわち両端から約８ｃｍの場所で、測定を実施した。
摩耗は、サイクル数の関数として、フィルム厚さの減損
で表す。

【００４７】機械的虎爪摩耗試験（ＭＴＰ） 重り付ホルダー（４００ｇ総重量）により保持される３
点のペン先を用いて、被覆された基板を連続的に引掻
く。そのホルダーは、被覆された基板の表面をこすっ
て、およびその表面に円を描いて、ペンを回転させる。
被膜の厚さ全体の破損（すなわちペンの回転が、被膜全
体を貫通する連続的な円形の道筋を形成して、基板に到
達すること）を加速するために、この引掻き試験中は基
板を２００℃に加熱する。そして、そのような破損まで
の時間を記録する。破損までの時間が長ければ長いほ
ど、非粘着性被膜の耐久性が良好である。

【００４８】機械工具摩耗試験（ＭＵＳＴ） 非粘着性に被覆されたアルミニウム基板のサンプルを、
被覆された表面に対して三角形の金属製の旋盤ビットを
作用させることにより、摩耗および引掻き両方の抵抗性
に関して試験した。三角形の旋盤ビットは、MSC Indust
rial Supply Company(Plainview, N. Y.)から商業的に
入手可能な炭化タングステン施削インサート(turning i
nsert)TNMG ３２２である。被覆された基板は、華氏４
００度（２０４℃）の温度に加熱された加熱板上に取り
付けられて、調理条件をシミュレートする。被覆された
基板は、１．６Ｋｇの規定加重の下で三角形のビットを
取り付けられた往復運動をする腕の移動にさらされる。
ビットは、１サイクル毎秒の振動数で非粘着性表面を横
切って振動して、３ｍｍ×５３ｍｍの摩滅パターンを作
成する。ビットは、そのビットにより作成される溝の中
に露出した金属の最初の出現が観測されるまで振動させ
られる。この観察がなされた時点で、試験を停止し、サ
イクルの総数を記録する。試験は３回繰り返され、そし
て破損までのサイクルの平均数を記録する。

【００４９】

【実施例】（フルオロポリマー）ＰＴＦＥ微粉末：DuPo
nt Company(Wilmington, DE)から入手可能なZonyl（登
録商標）FluoroadditiveグレードMP 1600。

【００５０】ＰＴＦＥ−１分散液：ＡＳＴＭ Ｄ４８９
５により測定される標準比重（ＳＳＧ）２．２５と、原
料分散液粒度（ＲＤＰＳ）０．２５〜０．２８マイクロ
メートルを有するＴＦＥフルオロポリマー樹脂分散液。

【００５１】ＰＴＦＥ−２分散液：DuPont Company(Wil
mington, DE)から入手可能な、DuPont ＴＦＥフルオロ
ポリマー樹脂分散液グレード３０。

【００５２】ＦＥＰ分散液：５４．５〜５６．５重量％
の固形分含有率および１５０〜２１０ナノメートルのＲ
ＤＰＳを有するＴＦＥ／ＨＦＰフルオロポリマー樹脂分
散液。その樹脂は９．３〜１２．４重量％のＨＦＰ含有
率、および米国特許第４，３８０，６１８号に記載され
ているように変更されたＡＳＴＭ Ｄ−１２３８の方法
により３７２℃において測定される１１．８〜２１．３
の溶融流量を有する。

【００５３】ＰＦＡ分散液：DuPont Company(Wilmingto
n, DE)から入手可能な、DuPont PFAフルオロポリマー樹
脂分散液グレード３３５。

【００５４】（ポリマー結合剤）２種のポリアミドイミ
ド樹脂を用いる。

【００５５】（実施例１中の）ＰＡＩ−１は、ＮＭＰ／
ナフサ／アルコール＝４０．５／２１．５／２．０の比
率でナフサおよびブチルアルコールを含有するＮＭＰベ
ースの溶剤中の、ＰＡＩ樹脂の３６重量％溶液（グレー
ドＰＤ−１０６２９、Phelps-Dodge Magnet Wire C
o.）。

【００５６】（実施例３中の）ＰＡＩ−２は、Torlon
（登録商標）AI-10ポリ（アミド−イミド）（Amoco Che
micals Corp.）であって、６〜８％の残留ＮＭＰを含有
する（ポリアミド酸塩に戻すことができる）固体樹脂で
ある。

【００５７】ポリアミド酸塩は、一般的に、３０℃にお
いてＮ，Ｎ−ジメチルアセトアミド中の０．５重量％溶
液として測定される際に、少なくとも０．１の内部粘度
を有するポリアミド酸として入手可能である。米国特許
第４，０１４，８３４号(Concannon)においてより詳細
に記載されるように、そのポリアミド酸を、Ｎ−メチル
ピロリドンのような融合助剤およびフルフリルアルコー
ルのような粘度降下剤中に溶解して、そして好ましくは
トリエチルアミンである第３級アミンと反応させて、水
に可溶である塩を形成する。

【００５８】ＰＰＳ Phillips Petroleum製のポリフェ
ニレンスルフィド樹脂Ryton V1。

【００５９】（無機フィルム硬化剤）Elektroschmelzwe
rk Kempten GmbH(ESK)(Munich, Germany)により供給さ
れる炭化ケイ素： Ｐ１２００＝平均粒度１５．３±１マイクロメートル； Ｐ６００＝平均粒度２５．８±１マイクロメートル； Ｐ４００＝平均粒度３５．０±１．５マイクロメート
ル； Ｐ３２０＝平均粒度４６．２±１．５マイクロメート
ル。

【００６０】平均粒度は、製造業者から与えられた情報
により、FEPA-Standard-43-GB 1984R 1993改正(resp.)
ISO 6344を用いる沈降法により測定される。

【００６１】Universal Abrasives(Stafford, England)
から供給される酸化アルミニウム： Ｆ１２００＝平均粒度３マイクロメートル； Ｆ５００＝平均粒度１２．８マイクロメートル； Ｆ３６０＝平均粒度２２．８マイクロメートル； Ｆ２４０＝平均粒度４４．５マイクロメートル。

【００６２】平均粒度は、製造業者から与えられた情報
により、FEPA-Standard-42-GB 1984を用いる沈降法によ
り測定される。

【００６３】（実施例１） 単一被膜系、炭化ケイ素 ＰＴＦＥ樹脂、ポリアミドイミド結合剤および溶媒を含
む非粘着性被覆剤組成物を、表１の組成にしたがって調
製し、そしてこの組成物１００ｇに対して、異なる平均
粒度および２５００〜２９００のヌープ硬度を有する３
種のグレードの炭化ケイ素の異なる量を、表２に示すよ
うに添加する。

【００６４】

【表１】

【００６５】平滑であり、洗浄して油脂を除去すること
によってのみ処理したが、機械的に粗面化していない冷
間圧延鋼の基板に対して、被覆剤組成物の単一の層を付
着する。その被膜は、吹付塗により付着される。別に指
定しない限り、その被膜を３５０℃の温度でベークす
る。被膜の乾燥フィルム厚さを測定し、表２に記載す
る。被覆された基板は、前記のようにＴａｂｅｒ摩耗試
験にさらし、そして％摩耗（すなわち、（失われた被膜
の厚さ）／（初期の全乾燥フィルム厚さ）×１００）を
表２に記載する。別に記載される場合を除いて、全ての
Ｔａｂｅｒ試験は、ＣＳ１７／１ｋｇ／１０００サイク
ルを用いる。実施例１−３、１−４、１−６および１−
７の被覆された基板を薄片に切断し、そして走査電子顕
微鏡（ＳＥＭ）を用いて観察する。

【００６６】

【表２】

【００６７】＊ ＳｉＣ（ｇ）は、表１に示されるフル
オロポリマー組成物（２５重量％の固形分を有する、配
合は前記表１を参照）１００ｇに対して添加されるグラ
ム数である。

【００６８】＊＊ （減損したフィルム塗り厚）／（初
期ｄｆｔ）×１００ 実施例１−１に示されるように、ＳｉＣを添加しないと
きには、被膜の全てが摩滅され、および摩耗は１００％
である。実施例１−２から１−１０に示されるように、
３〜５％のＳｉＣの添加は、著しく摩耗を減少させ、４
〜６１％まで変化する％摩耗を有する。実施例１−９に
示されるより低い耐摩耗性（６１％）は、ａ／ｂ比が
０．８未満であることを示唆する。、なぜなら、Ｐ−４
００グレードは、４８．２〜７７マイクロメートルの範
囲内に約３％の粒子を有し（製造業者の情報）、および
そのような粒子は３１．６マイクロメートルの平均フィ
ルム厚さに対して大きすぎるからである。この寸法の粒
子は、被膜表面を突破し、およびその組成物の非粘着性
を損なう。

【００６９】２５．８±１マイクロメートルの平均粒度
と１．０以下の範囲内のａ／ｂ比とを有する、すなわち
ＳｉＣ粒子の寸法は平均フィルム厚さと同一またはそれ
以上である、タイプＰ６００のＳｉＣの３％の添加によ
り、最良の結果が得られる。そのような被膜の耐摩耗性
は優秀であるとはいえ、その被膜のテクスチャーはいく
らか粗く、および剥離性または光沢のような他の特性に
影響するおそれがある。前述したように、満足のいく系
のためには、耐摩耗性と剥離性との間のバランスを達成
する必要がある。

【００７０】実施例１−３、１−４、１−６および１−
７は、０．８〜２．０の範囲内に収まるａ／ｂ比により
規定されるような「大きな」粒子の存在を示す。断面内
のいくつかの粒子のａ／ｂ比を記載する。同様に、被膜
の表面における偏向点の数は、３点／（断面のｃｍ）よ
り大きかった。サンプル１−３に関して、被膜の横断面
の長さ１ｃｍあたり６５個の大きな粒子（すなわち、ａ
／ｂ比が０．８〜２．０の範囲内にある６５個の粒子）
がある。

【００７１】実施例１は、「大きな」ＳｉＣ粒子の存在
が、単一被覆系の耐摩耗性を改良することを示す。しか
し、２を越えるａ／ｂ比を有するより小さい粒子もま
た、単一被覆系における耐摩耗性のために有益である。
なぜなら、より小さい粒子のいくらかは、基板よりも被
膜の表面に接近して存在し、被膜表面に追加の偏向点を
増進するからである。

【００７２】（実施例２） 多重被膜系、プライマー中
の酸化アルミニウム ローラー塗布（すなわち、一連のローラーにより基板に
対して被膜が付着される）により、基板に対して、プラ
イマー／中間被膜／トップコートの３被膜系を付着す
る。基板は平滑であり、洗浄して油脂を除去されている
が、機械的に粗面化されていない。表３に記載されるよ
うなプライマー組成物は、金属基板に対する接着を促進
し、および３マイクロメートルの平均フィルム厚さにお
いて付着される。

【００７３】

【表３】

【００７４】中間被膜の組成物はＰＴＦＥ、ポリマー結
合剤、および以下の表４に示される実施例２−２から２
−４において、約２１００のヌープ硬度を有する約１５
重量％の融解アルミナを含有する。比較のために、実施
例２−１の中間被覆剤組成物は、酸化アルミニウムを含
有しない。実施例２−２から２−４における中間被覆剤
組成物は、添加されるアルミナのグレードが異なる。そ
のグレードのそれぞれは表６に示すように平均粒度にお
いて異なる。実施例２−２において、Ｆ−１２００の粒
子（平均粒度３マイクロメートル）を、中間被覆剤組成
物に添加する。実施例２−３において、２つの異なる粒
度のアルミナのブレンド（３３／６６の比のＦ５００お
よびＦ３６０）を添加する。実施例２−４において、Ｆ
−２４０（平均粒度４４．５マイクロメートル）を添加
する。中間被膜の役割は、被膜の接着および柔軟性を増
進することであり、および５〜８マイクロメートルの平
均フィルム厚さにおいて塗布される。中間被膜はアンダ
ーコートとして機能する。

【００７５】

【表４】

【００７６】固形分重量％＝５６％ Ｐ／Ｂ（顔料／結合剤）＝９９．６（主顔料＝３０．
２、増量剤＝３６．２１） 結合剤＝３．６６ フルオロポリマー＝２４．０２ Ｆ／Ｂ（フルオロポリマー／結合剤）＝６．６ 以下の表５に記載されるような組成を有するトップコー
ト組成物は、非粘着（剥離）特性を提供し、および約１
５マイクロメートルにおいて塗布される。トップコート
は、オーバーコートとして機能する。

【００７７】

【表５】

【００７８】ローラー塗付着技術は、チキン・トラック
(chicken track)（フィルムの不規則流）の形成により
特徴づけられる。そのチキン・トラックの結果として、
フィルム塗り厚は、２０〜３０マイクロメートルの平均
フィルム塗り厚を有する場合に、（極端な場合には）７
〜７０マイクロメートルの間で変化することができる。

【００７９】被膜系の複数の層を、最小限の乾燥を用
い、かつ被覆の間の硬化を行わずに、ウェット・オン・
ウェットで順次塗布し、その後に、最小限３分間にわた
る約４００℃におけるように、被膜系を硬化させる。多
重被膜系は、平均２５マイクロメートルの乾燥フィルム
厚さを有する。その基板を、前述したようなＳＰＡＴ摩
耗試験にさらす。ＳＰＡＴ摩耗試験は、前述の試験方法
において記載されるように実施される。サンドペーパー
は、3M Company製の酸化アルミニウムP-220, STIKIT
（商標） 255 RD 800 Bであり、それは平均５５マイク
ロメートルのアルミニウムの粒度を有する。規定荷重
は、１．２５０Ｋｇである。試験は、１００サイクル毎
に研磨紙を交換しながら、４００サイクルにわたって実
行される。

【００８０】この摩耗試験の結果を表６に示す。被覆さ
れた基板を薄片に切断し、そして透過電子顕微鏡（ＳＥ
Ｍ）を用いて観察して、ａ／ｂ比（すなわち、粒子の最
長寸法に対する被膜厚さの比）およびその被膜の横断面
の長さ１ｃｍ当たりの０．８〜２．０のａ／ｂ比を有す
る粒子の数を測定する。

【００８１】

【表６】

【００８２】＊ Universal Abrasives製融解アルミナ 表６の結果は、アルミナの粒度が増大するにつれて、耐
摩耗性が向上することを示す。実施例２−１に示される
ように、酸化アルミニウムの添加を伴わない場合には、
基板は極度に摩滅されて、裸の金属を露出させる。実施
例２−２に関して、中程度の量の摩滅が見られ、Ｆ１２
００粒子（平均粒度３マイクロメートル）が、この多重
被膜系に対して小さすぎることを示唆する。より大きな
Ｆ５００／Ｆ３６０アルミナ粒子を有する実施例２−３
は、ほとんど摩滅が無くＳＰＡＴ試験の摩耗に耐え、お
よびさらに大きなＦ２４０アルミナ粒子を添加する場合
の実施例２−４において摩滅は顕著でない。

【００８３】実施例２−３に関して、ＳＥＭは、被膜の
横断面の長さ１ｃｍ当り１０個の大きな粒子（ａ／ｂ＝
０．８〜２．０の範囲内の１０個の粒子）があり、その
被膜表面に１０個の偏向点があることを示す。実施例２
−４に関しては、ＳＥＭは、被膜の横断面の長さ１ｃｍ
当り７個の大きな粒子（ａ／ｂ＝０．８〜２．０の範囲
内の７個の粒子）があり、その被膜表面に７個の偏向点
があることを示す。アルミナを伴わない実施例２−１、
および小さい粒度および２を越えるａ／ｂ比を有するア
ルミナの粒子を伴う実施例２−２に関しては、摩耗試験
における劣悪な性能と一致して被膜の表面に偏向点がな
い。

【００８４】実施例２において記載したような多重被膜
系に関して、大きな粒子は、アンダーコートのみに添加
される。それらは、アンダーコートから出っ張るのに十
分に大きく、およびオーバーコートの厚さを介して伝達
されて、被膜の表面に偏向点を形成しなければならな
い。したがって、多重被膜系において、中間被膜内の小
さい粒子が、実施例１の単一被膜系においてみられたよ
うなさらなる耐摩耗性改良をもたらすことは起こりそう
にない。

【００８５】（実施例３） 多重被膜系、プライマー中
の炭化ケイ素 平滑なアルミニウム基板上に、プライマー中にＳｉＣ粒
子を有する、プライマー／中間被膜／トップコートの３
被膜非粘着系を吹付ける。そのアルミニウム基板は、洗
浄して油脂を除去したのみで、機械的に粗面化されなか
った。ＳｉＣ粉末は、２０／４０／４０の重量比の３つ
のグレードＰ３２０／Ｐ４００／Ｐ６００のブレンドで
ある。その平均粒度は、前に明記したようなものであ
る。プライマーの組成を表７に記載する。そのプライマ
ーは、アンダーコートとして機能し、および平滑なアル
ミニウム基板上に付着され、そして乾燥される。その表
面のテクスチャーは、サンドペーパーに類似して見え
る。

【００８６】次に、乾燥したプライマー上に中間被膜を
吹付ける。トップコートを、その中間被膜に対して、ウ
ェット・オン・ウェットで付着する。中間被膜およびト
ップコートの組成を、それぞれ表８および表９に記載す
る。中間被膜およびトップコートは、オーバーコートと
して機能する。その被膜を、４３０℃の温度におけるベ
ーキングにより硬化させる。

【００８７】制御された塗り厚（それぞれ１５〜２０／
１５／５〜１０マイクロメートルである）において、プ
ライマー／中間被膜／トップコートを付着することが重
要である。なぜなら、プライマーの表面は非常に粗く、
およびその谷部は中間被膜およびトップコートによって
充填されるからである。被膜の表面に偏向点を形成する
ために、大きなＳｉＣ粒子は、プライマー（アンダーコ
ート）から、オーバーコートの厚さの中を通って出っ張
って、その表面の直下に位置する。これらの大きな粒子
は、摩耗に抵抗するのに必要な偏向点を増進する。

【００８８】被覆された基板は、前述のようなＭＴＰ摩
耗試験、ＳＰＡＴ摩耗試験、およびＭＵＳＴ引掻および
摩耗試験にさらされる。また、被覆された基板は薄片に
切断されて、透過電子顕微鏡（ＳＥＭ）によって観察さ
れる。

【００８９】ＳＰＡＴ試験において、規定荷重は４．２
１１Ｋｇであり、およびサンドペーパーは、3M Company
製の酸化アルミニウムＰ３２０（平均粒径４５マイクロ
メートル）、タイプRDB 800Bである。そのサンドペーパ
ーは、５０サイクル毎に、新しい物と取り替えられる。
フィルム厚さは、最初に、および毎５０サイクル後に測
定する。

【００９０】

【表７】

【００９１】％固形分＝３０．４ Ｐ／Ｂ＝１４２％ 密度＝１．２１ 揮発性溶媒(Vol. Sol.)＝１５．１６％

【００９２】

【表８】

【００９３】

【表９】

【００９４】その多層被膜の断面のＳＥＭ顕微鏡写真
を、図２に示す。その被膜中の大きな粒子の存在によっ
て、ａ／ｂ比が０．８〜２．０の範囲内である粒子の区
域において、偏向点が存在する。粒子２１は１．４のア
スペクト比（ｂ／ｓ）を有する。粒子２１は、１．０の
ａ／ｂ比を有して示され、および被膜の表面における偏
向点は２２に示されている。

【００９５】この実施例３の被膜は、横断面１ｃｍ当り
約８０個の偏向点を有する。その被膜は、前述のような
ＭＴＰ摩耗試験に対して、少なくとも３時間にわたって
抵抗する。比較して、その中に炭化ケイ素を持たない米
国特許第５，１６０，７９１号の表１に記載されている
ものと同等の市販の多重被膜系においては、わずか９０
〜１２０分の後に、摩耗パターンが得られる。

【００９６】同等の結果は、Ｐ１２００アルミナサンド
ペーパーを用いるＳＰＡＴ試験においても得られる。３
０００サイクルの後に、ＳｉＣを用いて補強された被膜
は、摩耗の視覚的徴候をほとんど示さず、および数マイ
クロメートルの被膜の減損を示したにすぎない。比較し
て、その中に炭化ケイ素を持たない米国特許第５，１６
０，７９１号の表１に記載されているものと同等である
多重被膜系は、完全な摩耗破損を示し、同一回数のサイ
クルの後に金属まで貫通して摩滅する。

【００９７】また、本実施例において準備された基板
を、前述のようなＭＵＳＴ試験にさらす。その試験は、
基板のサンプルに対して摩耗および引掻の組み合わせを
試験することを実施する属性を有する。加重を加えられ
た振動する三角形の金属製旋盤ビットを用いて、基板の
サンプルの非粘着性表面は、一連の３回の試験にかけら
れて、裸の金属が露出するまでのサイクルの数を測定さ
れる。この実施例に関して、試験結果は、それぞれ３０
３、３３４、および２６５サイクルの後に金属が露出す
ることを示し、３０１サイクルの平均値を有する。比較
して、その中に炭化ケイ素を持たない米国特許第５，１
６０，７９１号の表１に記載されているものと同等であ
る市販の多重被膜系は、それぞれ１３５，１３５，およ
び１３５サイクルの後に金属が露出することを示し、１
３５サイクルの平均値を有する。

【００９８】（実施例４）実施例３と同様に、一連の平
滑なアルミニウム試験パネルを、プライマー／中間被膜
／トップコートの３つの被膜の非粘着系を用いて被覆す
る。１つのパネルのプライマー組成物は、その中にＳｉ
Ｃ粒子を含有しない。その他のパネルは、それぞれ異な
る粒度のＳｉＣ粒子（それぞれ、３マイクロメートル平
均、１５マイクロメートル平均、および２５マイクロメ
ートル平均を超えるもの（表７に示すようなブレンド）
である）を有するプライマーを有する。全てのパネル
を、実施例３に記載したような中間被膜とトップコート
とを用いてオーバーコートする。その被膜の耐摩耗性
を、４．２１１Ｋｇの荷重の下でＰ３２０アルミナサン
ドペーパーで研磨するＳＰＡＴ試験を用いて試験する。
各５０サイクルの後に、サンドペーパーを新しいものと
交換して、そのフィルムの塗り厚を測定する。結果を図
３に示す。図３は、プライマー中の８．３重量％の一定
添加量における、耐摩耗性に対するＳｉＣ粒度の関係を
示すグラフである。フィルムの減損を測定する摩耗のサ
イクルの数に対して、乾燥フィルム厚さ（ｄｆｔ）をプ
ロットする。プライマー中に小さい粒子（３マイクロメ
ートル）を有する多重被膜系に関して、フィルムの塗り
厚の減損は、少しもＳｉＣを持たないプライマーに関し
てとほぼ同一である。プライマー中に大きなＳｉＣ粒子
（２５マイクロメートル超）を有する場合、耐摩耗性は
大いに改良される。１５マイクロメートルのＳｉＣ粒度
に関して、中間の結果が得られる。

【００９９】（実施例５）実施例３と同様に、一連の平
滑なアルミニウム試験パネルを、プライマー／中間被膜
／トップコートの３つの被膜の非粘着系を用いて被覆す
る。パネル上のプライマーの組成は、ＳｉＣ粒子の量が
異なる。全てのプライマー中のＳｉＣ粉末は、２０／４
０／４０の重量比の３つのグレードＰ３２０／Ｐ４００
／Ｐ６００のブレンドである。全てのパネルを、実施例
３に記載したような中間被膜とトップコートとを用いて
オーバーコートする。

【０１００】その被膜の耐摩耗性を、４．２１１Ｋｇの
荷重の下でＰ３２０アルミナサンドペーパーで研磨する
ＳＰＡＴ試験を用いて試験する。各５０サイクルの後
に、サンドペーパーを新しいものと交換して、そのフィ
ルムの塗り厚を測定する。結果を図４に示す。図４は、
耐摩耗性（フィルム塗り厚の減損）に対するＳｉＣ粒子
の量の関係を示すグラフである。フィルムの減損を測定
する摩耗のサイクルの数に対して、乾燥フィルム厚さ
（ｄｆｔ）をプロットする。より多い量の大きな粒子の
ＳｉＣに対して、摩耗によるフィルムの減損がより少な
い。

【０１０１】また、摩耗に関して試験されるそれぞれの
サンプルに関して、フィルム断面のＳＥＭ試験により、
偏向点の数を測定する。セラミックのより高い濃度が、
より多い数の被膜表面内の偏向点をもたらす。結果を以
下の表１０に示す。

【０１０２】

【表１０】

【０１０３】その結果は、偏向点の数は、充填剤の濃度
に伴って増加し、およびより良好な耐摩耗性を促進する
ことを、明白に示す。耐摩耗性は、被膜の横断面のｃｍ
当り少なくとも３個の偏向点を有して達成される。

【０１０４】

【発明の効果】本発明を用いることにより、耐摩耗性お
よび耐久性を有する非粘着性被膜を用いて被覆された基
板を提供することができる。さらに、本発明の被膜は、
基板に対する良好な付着性を有し、基板の機械的粗面化
を用いることなく基板に付着することができる。

【図面の簡単な説明】

【図１】セラミック粒子を含有するフルオロポリマーの
非粘着性組成物で被覆された基板の横断面の概略図であ
る。

【図２】アンダーコート内のＳｉＣ粒子と被膜表面内の
偏向点とを示す、被覆された基板の横断面の１０００倍
拡大における走査電子顕微鏡写真である。

【図３】耐摩耗性に対する一定の荷重におけるＳｉＣ粒
度の関係を示すグラフである。

【図４】耐摩耗性に対するＳｉＣの大きな粒子の濃度の
関係を示すグラフである。

【符号の説明】

１０ 基板 １２ 非粘着性被膜 １３ 充填剤粒子 １４ 充填剤粒子 １５ 充填剤粒子 １６ 充填剤粒子 １７ 充填剤粒子 １８ 偏向点 １９ 偏向点 ２０ 偏向点 ２１ 粒子 ２２ 偏向点

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者 ワルター アンドレ ユールス ストーク ス ベルギー 2820 ボンヘイデン スレスト ラット 11 (72)発明者 アン ブエグマン ベルギー 1020 ブリュッセル アヴェニ ュ デ ララウカリア 147 Ｆターム(参考） 4D075 AE03 CA02 EA06 EA10 EB16 EC05 EC37 4F100 AA01H AA12A AA12H AA15A AA15H AA16H AA17A AA17H AA19H AA21H AA31A AA31H AA37H AB03 AB04 AB10 AC05H AD00A AD00H AG00 AK17A AK17B AK17D AK18 AK50 AK57 AL05A AT00C BA03 BA04 BA07 BA10B BA10C BA13 CA02A CA13 CA23A DD01A DE01A DE01H EH461 EH462 EJ421 EJ422 EJ65A GB71 JA13A JA13H JJ03A JK06 JK09A JK09B JK09D JK12A JK12H JK15C JL00 JL13A JL13B JL13D YY00A YY00B YY00H 4J038 CD121 CD122 DJ051 DJ052 HA076 HA216 HA316 HA476 KA03 KA20 MA02 MA07 MA08 MA10 NA10 NA11 PA13 PB02 PB06 PC02 PC03

Claims (28)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 摩耗力に抵抗する非粘着性被膜により被
   覆された基板であって、前記被膜は、それぞれフルオロ
   ポリマー樹脂を含有するアンダーコートとオーバーコー
   トとを含み、前記アンダーコートは、前記アンダーコー
   トから出っ張るセラミック粒子をも含有し、前記オーバ
   ーコートは、前記アンダーコートから出っ張る前記粒子
   を前記オーバーコートの厚さを介して伝達して、前記被
   膜から前記摩耗力をそらすことを特徴とする基板。
2. 【請求項２】 前記セラミック粒子の最長径に対する前
   記アンダーコートおよび前記オーバーコートの総合厚さ
   の比は、０．８〜２．０の範囲内であることを特徴とす
   る請求項１に記載の被覆された基板。
3. 【請求項３】 前記セラミック粒子は、少なくとも１２
   ００のヌープ硬度を有することを特徴とする請求項１に
   記載の被覆された基板。
4. 【請求項４】 前記セラミック粒子は、２．５以下のア
   スペクト比を有することを特徴とする請求項３に記載の
   被覆された基板。
5. 【請求項５】 前記セラミック粒子は、無機窒化物類、
   炭化物類、ホウ化物類、および酸化物類から成る群から
   選択されることを特徴とする請求項３に記載の被覆され
   た基板。
6. 【請求項６】 前記アンダーコートの面より上に出っ張
   る前記セラミック粒子は、前記アンダーコートにより実
   質的に包まれていることを特徴とする請求項１に記載の
   被覆された基板。
7. 【請求項７】 前記オーバーコートは、中間被膜および
   トップコートを含むことを特徴とする請求項１に記載の
   被覆された基板。
8. 【請求項８】 前記アンダーコートは、前記基板上のプ
   ライマーであることを特徴とする請求項１に記載の被覆
   された基板。
9. 【請求項９】 被覆する前の前記基板は、平滑であるこ
   とを特徴とする請求項１に記載の被覆された基板。
10. 【請求項１０】 前記アンダーコート中の前記粒子の数
    は、前記被膜の横断面の長さ１ｃｍあたり少なくとも３
    個であることを特徴とする請求項１に記載の被覆された
    基板。
11. 【請求項１１】 前記アンダーコートは、少なくとも１
    つの耐熱性ポリマー結合剤を含むことを特徴とする請求
    項１に記載の被覆された基板。
12. 【請求項１２】 平滑な基板上に付着性被膜を形成し、
    および耐摩耗性を示すことができるプライマー組成物で
    あって、フルオロポリマー、ポリマー結合剤および無機
    充填剤フィルム硬化剤を含み、前記ポリマー結合剤に対
    するフルオロポリマーの重量比は０．５〜２．０：１で
    あり、および前記フルオロポリマーに対する前記充填剤
    フィルム硬化剤の重量比は少なくとも１．４：１である
    ことを特徴とするプライマー組成物。
13. 【請求項１３】 前記充填剤フィルム硬化剤の少なくと
    も３０重量％は、少なくとも２０マイクロメートルの平
    均粒度を有する大きなセラミック粒子から成ることを特
    徴とする請求項１２に記載のプライマー組成物。
14. 【請求項１４】 前記充填剤フィルム硬化剤の少なくと
    も３０重量％は、少なくとも２５マイクロメートルの平
    均粒度を有する大きなセラミック粒子から成ることを特
    徴とする請求項１２に記載のプライマー組成物。
15. 【請求項１５】 前記粒子は少なくとも１２００のヌー
    プ硬度を有することを特徴とする請求項１３に記載のプ
    ライマー組成物。
16. 【請求項１６】 前記粒子は、２．５以下のアスペクト
    比を有することを特徴とする請求項１５に記載のプライ
    マー組成物。
17. 【請求項１７】 前記大きな粒子の量は、前記組成物か
    ら形成される前記被膜の横断面の長さ１ｃｍ当り少なく
    とも３個の前記粒子を与えるのに十分であることを特徴
    とする請求項１３に記載のプライマー組成物。
18. 【請求項１８】 平滑な基板上に付着性被膜を形成し、
    および耐摩耗性を示すことができる組成物であって、フ
    ルオロポリマー、ポリマー結合剤および無機充填剤フィ
    ルム硬化剤を含み、少なくとも３０重量％の前記充填剤
    フィルム硬化剤は、少なくとも１４マイクロメートルの
    平均粒度を有する大きなセラミック粒子で構成され、お
    よび前記大きな粒子の量は、前記組成物から形成される
    前記被膜の横断面の長さ１ｃｍ当り少なくとも３個の前
    記粒子を与えるのに十分であることを特徴とする組成
    物。
19. 【請求項１９】 前記充填剤フィルム硬化剤は、少なく
    とも２０マイクロメートルの平均粒度を有する大きなセ
    ラミック粒子を含むことを特徴とする請求項１８に記載
    の組成物。
20. 【請求項２０】 前記セラミック粒子は少なくとも１２
    ００のヌープ硬度を有することを特徴とする請求項１８
    に記載の組成物。
21. 【請求項２１】 前記セラミック粒子は、無機窒化物、
    炭化物、ホウ化物、および酸化物から成る群から選択さ
    れることを特徴とする請求項１８に記載の組成物。
22. 【請求項２２】 水性分散液であることを特徴とする請
    求項１８に記載の組成物。
23. 【請求項２３】 有機液体をさらに含むことを特徴とす
    る請求項１８に記載の組成物。
24. 【請求項２４】 有機液体をさらに含むことを特徴とす
    る請求項２２に記載の組成物。
25. 【請求項２５】 請求項１８に記載の組成物で被覆され
    た基板。
26. 【請求項２６】 摩耗力に抵抗する非粘着性被膜を用い
    て被覆された基板であって、前記被膜はセラミック粒子
    を含有するフルオロポリマー樹脂を含んで、前記被膜か
    ら前記摩耗力をそらせ、前記セラミック粒子の最長径に
    対する前記被膜の厚さの比は０．８〜２．０の範囲内で
    あることを特徴とする基板。
27. 【請求項２７】 前記セラミック粒子は少なくとも１２
    ００のヌープ硬度を有することを特徴とする請求項２６
    に記載の被覆された基板。
28. 【請求項２８】 請求項１に記載の基板を被覆するため
    の方法であって、前記アンダーコートおよび前記オーバ
    ーコートは、次が付着される前に一方の被膜が完全に乾
    燥することなしに、基板に対して付着され、および少な
    くとも３５０℃の温度に加熱することにより、前記非粘
    着性被膜が形成されることを特徴とする方法。