| 【発明の名称】 |
物品の被覆方法および被覆物品 |
| 【発明者】 |
【氏名】富橋 信行
【氏名】荻田 耕一郎
【氏名】寺坂 清太郎
【氏名】中谷 安利
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| 【要約】 |
【課題】耐熱性ゴム塗料から得られる皮膜の表面、特にフッ素ゴムの表面皮膜を有するOA機器用ロールの表面を、溶融成形可能な含フッ素溶融樹脂の分散組成物を用いて被覆する方法を提供する。
【解決手段】平均粒径が5〜1000μmの含フッ素溶融樹脂粉末を液体媒体中に分散してなる組成物を、物品上に形成された耐熱性ゴムを含む層の表面の少なくとも一部に適用し、適用された組成物から液体媒体を除去し、次いで、含フッ素溶融樹脂粉末を焼成する。 |
【特許請求の範囲】
【請求項1】 平均粒径が5〜1000μmの含フッ素溶融樹脂粉末を液体媒体中に分散してなる組成物を、物品上に形成された耐熱性ゴムを含む層の表面の少なくとも一部に適用し、適用された組成物から液体媒体を除去し、次いで、含フッ素溶融樹脂粉末を焼成することを含んでなる物品の被覆方法。 【請求項2】 耐熱性ゴムがフッ素ゴムまたはシリコーンゴムである請求項1に記載の被覆方法。 【請求項3】 該組成物が水性分散組成物である請求項1に記載の被覆方法。 【請求項4】 該組成物が、5〜1000μmの平均粒径を有する含フッ素溶融樹脂粉末、水、水溶性溶媒および界面活性剤を含んでなり、含フッ素溶融樹脂粉末の含有量は、全組成物重量に対して5〜80重量%である請求項1に記載の被覆方法。 【請求項5】 請求項1〜4のいずれかに記載の被覆方法により表面の少なくとも一部が含フッ素溶融樹脂により被覆された耐熱性ゴム層を有する物品。 【請求項6】 オフィスオートメーション機器用ロールである請求項5に記載の物品。
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【発明の詳細な説明】【0001】 【発明の属する技術分野】本発明は、物品の被覆方法および被覆物品に関し、さらに詳しくは、フッ素樹脂の加工の際の加熱に耐えうる耐熱性ゴムからなる基材の上に溶融成形可能な含フッ素溶融樹脂の分散組成物を用いて含フッ素溶融樹脂を被覆する方法およびその被覆方法により製造された物品に関する。 【0002】 【従来の技術】一般に耐熱性ゴムとしてフッ素ゴムやシリコーンゴムが挙げられるが、これらは優れた耐熱性、耐候性、耐油性、耐溶剤性および耐薬品性を利用して、工業用材料として広く用いられている。また、フッ素ゴム塗料はフッ素ゴムの優れた特性を利用して、織物、繊維、金属、プラスチック、ゴム、その他種々の基材に塗布または含浸されて用いられている。さらに、フッ素樹脂や末端変性パーフルオロポリエーテル(末端基が−NH2、−CH2OHなどのフッ素ゴムと反応しうる官能基であるパーフルオロポリエーテル化合物)などをフッ素ゴム塗料に配合することにより、得られる塗膜に耐久性あるいは非粘着性を付与することができる。 【0003】一方、オフィスオートメーション(OA)機器(例えば複写機、プリンターなど)に使用されるロール基材には一般にシリコーンゴムが用いられている。このようなOA機器用ロールの表面には、耐久性や非粘着性を付与する目的でフッ素ゴム塗料からなる皮膜が形成されるが、その耐久性は未だ不十分であり、改良が望まれている。そこで、このようなフッ素ゴム皮膜の上に、一般的に広く使用されている含フッ素溶融樹脂分散塗料から皮膜をさらに形成することにより耐久性の向上が図られているが、これらの塗料中の樹脂粒径が小さいために十分な膜厚を得ることができず、やはり満足な耐久性は得られていない。 【0004】一方、重防食用途に使用される平均粒径5μm以上の含フッ素溶融樹脂を分散させた塗料組成物としては、1回の塗装でクラックを生ずることなく厚い被覆膜を形成できるものが知られている(WO94/05729)。しかし、このような分散系塗料組成物を耐熱性ゴムを含む層の表面に形成した物品については知られておらず、特に水性分散組成物を用いた例はなかった。 【0005】 【発明が解決しようとする課題】本発明の目的は、耐熱性ゴムを含む層、特にフッ素ゴムやシリコーンゴムの表面層を有するOA機器用ロールの表面を、溶融成形可能な含フッ素溶融樹脂の分散組成物を用いて被覆する方法を提供することである。 【0006】 【課題を解決するための手段】上記課題は、平均粒径が5〜1000μmの含フッ素溶融樹脂粉末を液体媒体中に分散してなる組成物を、耐熱性ゴムを含む層の表面の少なくとも一部に適用し、適用された組成物から液体媒体を除去し、次いで含フッ素溶融樹脂粉末を焼成することを含んでなる物品の被覆方法により解決される。 【0007】 【発明の実施の形態】以下、本発明を具体的に説明する。 (A)耐熱性ゴム本発明の被覆方法の対象となるのは、耐熱性ゴムを含む層の表面(以下、単に「耐熱ゴム層」と称する。)を有するあらゆる物品である。本発明において、耐熱性ゴムとは含フッ素溶融樹脂の加工(焼成)温度(一般に250〜400℃)に耐えうるゴムを意味し、フッ素ゴムやシリコーンゴムが例示できる。フッ素ゴムは、耐熱性や本発明により形成される含フッ素溶融樹脂層との密着性などの点で優れている。フッ素ゴム層は、1種のフッ素ゴム層からなる単層であってもよく、また、同種または異種のフッ素ゴムからなる2層またはそれ以上の複層から形成されていてもよい。さらに、フッ素ゴム塗料はフッ素樹脂を含有してもよく、この場合、フッ素樹脂の含有量は通常塗料中の20〜80重量%である。フッ素樹脂を含むフッ素ゴム塗料から形成した塗膜表面はフッ素樹脂リッチとなるので、本発明により形成する含フッ素溶融樹脂の被覆層とフッ素ゴム層との密着性が向上する。 【0008】耐熱性ゴムがシリコーンゴムである場合には、フッ素ゴム層を設けずとも、アルコキシシランモノマーからなる重合体組成物(特開昭51−36226号公報、特公平1−37737号公報、特公平5−1313号公報)、アルコキシシランモノマーからなる重合体組成物および有機チタネート化合物を含む組成物(特願平11−94945号)、官能基含有含フッ素エチレン性重合体粒子の分散組成物(WO98/50229)などをプライマーとして適用することにより、本発明により形成される含フッ素溶融樹脂層との密着性を高めることができる。 【0009】(B)含フッ素溶融樹脂粉末およびその分散組成物本発明で用いる含フッ素溶融樹脂粉末は、平均粒径が5〜1000μmの含フッ素溶融樹脂粉末であり、分散組成物は、そのような含フッ素溶融樹脂粉末を液状媒体に分散させた組成物である。溶媒系組成物の場合、ケトン、アルコール、エステル、脂肪族炭化水素、芳香族炭化水素から選択される沸点250℃以下の溶媒と溶媒に対して10重量%以下の界面活性剤との組み合わせを媒体として用いる。しかし、近年の溶媒規制、環境問題の点から水性組成物が望まれるので、以下、水性組成物を例にして本発明を説明する。 【0010】(a)含フッ素溶融樹脂本発明で用いる含フッ素溶融樹脂としては、150〜350℃の融点を有し、融点より50℃高い温度での溶融粘度が107ポイズ以下のものが好ましい。具体例としては、テトラフルオロエチレン−パーフルオロアルキルビニルエーテル共重合体(PFA)、テトラフルオロエチレン−パーフルオロアルキルビニルエーテル−ヘキサフルオロプロピレン共重合体(EPA)、テトラフルオロエチレン−エチレン共重合体(ETFE)、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(FEP)などのテトラフルオロエチレン共重合体;ポリクロロトリフルオロエチレン(PCTFE)、クロロトリフルオロエチレン−エチレン共重合体(ECTFE)などのクロロトリフルオロエチレン共重合体;ポリフッ化ビニリデン(PVdF)、フッ化ビニリデン共重合体などを挙げることができる。これら含フッ素溶融樹脂は、単独でまたは2種以上を組み合わせて用いることができる。中でも、非粘着性の点でテトラフルオロエチレン共重合体が好ましく、さらに耐熱性の点でPFAが好ましい。 【0011】含フッ素溶融樹脂の平均粒径は、通常5〜1000μm、好ましくは10〜300μmである。平均粒径が小さすぎると、焼成時に被覆膜にクラックが発生しやすくなるので、厚塗りできず、一方、平均粒径が大きすぎると分散組成物中で沈降しやすくなり、分散状態が安定せず、塗装できなくなる。好ましくは、粉末は0.3〜1.5g/ml、特に0.5〜1.0g/mlの見掛密度を有する。見掛密度が小さいと分散性が悪く、泡の抱込みやレベリング性不良が起こりやすく、大きすぎると沈降しやすくなり、組成物の分散安定性が悪くなる。 【0012】含フッ素溶融樹脂粉末の配合量は、全組成物重量の15〜80重量%、好ましくは25〜75重量%、特に好ましくは30〜70重量%である。含フッ素溶融樹脂粉末の配合量が上記下限より少ないと、分散液の粘度が低すぎて物品表面に塗装してもすぐにタレを生じ、また厚塗りもできない。一方、含フッ素溶融樹脂粉末の配合量が多すぎると、組成物が流動性とならず、塗装できない。具体的な配合量は、塗装方法や膜厚の調整などを考慮して前記の範囲内で適宜選定すればよいが、スプレー塗装などの場合は比較的低濃度とし、一方、押し付け塗装などの場合はペースト状となる50重量%以上とするのがよい。 【0013】(b)水溶性溶媒本発明で用いる組成物は、通常水溶性溶媒を含んでいる。水溶性溶媒は含フッ素溶融樹脂を濡らす働きを有し、さらに高沸点のものは、塗装後の乾燥時に樹脂どうしをつなぎ、クラックの発生を防止する乾燥遅延剤として作用する。高沸点溶媒でも、含フッ素溶融樹脂の焼成温度では蒸発するので、被覆膜に悪影響を及ぼすことはない。水溶性溶媒の具体例としては、沸点が100℃までの低沸点有機溶媒としてメタノール、エタノール、イソプロパノール、sec-ブタノール、t-ブタノール、アセトン、メチルエチルケトンなど;沸点が100〜150℃の中沸点有機溶媒としてトルエン、キシレン、メチルセロソルブ、エチルセロソルブ、メチルイソブチルケトン、n-ブタノールなど;沸点が150℃以上の高沸点有機溶媒としてN-メチル-2-ピロリドン、N,N-ジメチルアセトアミド、N,N-ジメチルホルムアミド、ケトシン、エチレングリコール、プロピレングリコール、グリセリン、ジメチルカルビトール、ブチルジカルビトール、ブチルセロソルブ、シクロヘキサノール、ジイソブチルケトン、1,4-ブタンジオール、トリエチレングリコール、テトラエチレングリコールなどが挙げられる。高沸点有機溶媒としてはアルコール系溶媒が含フッ素溶融樹脂の濡れ性、安全性の点で好ましい。 【0014】水溶性溶媒の配合量は、全水量の0.5〜50重量%、好ましくは1〜30重量%である。低沸点有機溶媒の場合、配合量が、少なすぎると泡の抱込みなどが起こりやすくなり、多すぎると組成物全体が引火性となって水性分散組成物の利点が損なわれる。中沸点有機溶媒の場合、配合量が多すぎると焼成後も被覆膜中に残留して悪影響を及ぼすことがあり、少なすぎると塗布後の乾燥時に含フッ素溶融樹脂が粉末に戻ってしまい焼成できない。高沸点有機溶媒の場合、配合量が多すぎると焼成後も被覆膜中に残留して悪影響を及ぼすことがある。 【0015】(c)界面活性剤界面活性剤は、組成物中に含フッ素溶融樹脂粉末を15〜80重量%で均一に分散させ得るものであればよく、アニオン性界面活性剤、カチオン性界面活性剤、非イオン性界面活性剤、両性界面活性剤のいずれも使用できる。例えば、ナトリウムアルキルサルフェート、ナトリウムアルキルエーテルサルフェート、トリエタノールアミンアルキルサルフェート、トリエタノールアミンアルキルエーテルサルフェート、アンモニウムアルキルサルフェート、アンモニウムアルキルエーテルサルフェート、アルキルエーテルリン酸ナトリウム、フルオロアルキルカルボン酸ナトリウムなどのアニオン性界面活性剤;アルキルアンモニウム塩、アルキルベンジルアンモニウム塩などのカチオン性界面活性剤;ポリオキシエチレンアルキルエーテル、ポリオキシエチレンフェニルエーテル、ポリオキシエチレンアルキルエステル、プロピレングリコール−プロピレンオキシド共重合体、パーフルオロアルキルエチレンオキシド付加物、2−エチルヘキサノールエチレンオキシド付加物などの非イオン性界面活性剤;アルキルアミノ酢酸ベタイン、アルキルアミド酢酸ベタイン、イミダゾリウムベタインなどの両性界面活性剤などが挙げられる。特に、アニオン性および非イオン性界面活性剤が好ましい。特に好ましい界面活性剤は、熱分解残量の少ないオキシエチレン鎖を有する非イオン性界面活性剤である。 【0016】界面活性剤の添加量は、通常含フッ素溶融樹脂粉末の0.01〜50重量%、好ましくは0.1〜30重量%、特に好ましくは0.2〜20重量%である。界面活性剤の添加量が少なすぎると含フッ素溶融樹脂粉末の分散が均一にならず、一部浮上することがある。一方、界面活性剤の添加量が多すぎると焼成による界面活性剤の分解残渣が多くなり着色が生ずるほか、被覆膜の耐熱性,非粘着性などが低下する。 【0017】(d)添加剤本発明で用いる含フッ素溶融樹脂粉末の分散組成物には、用途によって種々の添加剤を配合することができる。添加剤としては、例えば充填剤、安定剤、顔料、増粘剤、分解促進剤、防錆剤、消泡剤、水溶性の有機溶媒などが挙げられる。 【0018】本発明で用いる水性分散組成物は、水溶性溶媒および界面活性剤の存在下に、水、好ましくは純水に含フッ素溶融樹脂粉末を均一に分散させることによって調製することができる。一方、表面張力の低い溶媒を用いた溶媒系分散組成物では、水と界面活性剤を必要としない場合もある。 【0019】一般的な含フッ素溶融樹脂分散塗料では、塗料中の樹脂粒径が0.2〜0.6μm程度と小さいため、1回の塗装により形成される被覆膜の厚さが20μmを超えるとクラックが発生しやすくなる。被覆膜を厚くするために塗装焼成回数を多くしても、厚膜になるほどクラックが発生しやすい。ところが、本発明で用いる組成物では100μm程度の膜厚の塗膜をクラックを発生させることなく容易に得ることが可能である。 【0020】本発明で用いる組成物は、高耐食性を有する塗料などとして有用であることが知られている(WO94/05729)が、本発明によれば、耐熱ゴム層からなる皮膜の上に含フッ素溶融樹脂層を形成することにより、耐熱ゴム層の耐久性、非粘着性を向上させることができる。オフィスオートメーション(OA)機器に使用されるロール基材には一般にシリコーンゴムが用いられ、その表面には耐久性、非粘着性などを目的としてフッ素ゴム層が設けられているが、その耐久性は必ずしも十分なものではない。フッ素ゴム層の上に一般的な含フッ素溶融樹脂分散塗料からなる皮膜を形成しても、その膜厚はせいぜい20μm程度であり、耐久性はまだ不十分である。 【0021】しかし、本発明に用いる組成物は1回の塗装で従来の膜厚以上の厚さの被覆膜を容易に形成することができるため、十分な耐久性や非粘着性を付与することが可能となる。また、本発明に用いる組成物は、あえてフッ素ゴム層を設けずとも、適当なプライマーを併用することにより、シリコーンゴムと高い密着性を示すとともに、十分な耐久性や非粘着性を付与することが可能である。 【0022】耐熱性ゴムにより被覆される物品基材としては、鉄、ステンレス鋼、銅、アルミニウム、真鍮などの金属類;ガラス板、ガラス繊維の織布および不織布などのガラス製品;ポリプロピレン、ポリオキシメチレン、ポリイミド、ポリアミドイミド、ポリスルホン、ポリエーテルサルホン、ポリエーテルエーテルケトンなどの汎用樹脂および耐熱性樹脂の成形品および被覆物;SBR、ブチルゴム、NBR、EPDMなどの汎用ゴム、およびシリコーンゴム、フッ素ゴムなどの耐熱性ゴムの成形品および被覆物;天然繊維および合成繊維の織布および不織布;などが挙げられる。 【0023】本発明で用いる組成物から形成される被覆は、フッ素ゴムやシリコーンゴムのような耐熱性ゴムからなる物品表面上に用いることにより、耐熱性、耐溶剤性、潤滑性、非粘着性が要求される分野で使用でき、主な用途としては、複写機、プリンター、ファクシミリなどのOA機器用のロール(例えば定着ロール、圧着ロール)が挙げられるが、その他に、搬送ベルト;シートおよびベルト;O-リング、ダイヤフラム、耐薬品チューブ、燃料ホース、バルブシール、化学プラント用ガスケット、エンジンガスケットなどに用いることも可能である【0024】 【実施例】以下、実施例を示し、本発明を具体的に説明する。 フッ素樹脂塗料Aの調製イソプロピルアルコール4重量部、非イオン性界面活性剤(ダイキン工業株式会社製DS‐401)8重量部、トリエチレングリコール6重量部、エチレングリコール4重量部、純水20重量部、PFA樹脂粉末(平均粒径25μm、見掛密度0.8g/ml)26重量部を混合し、分散して、均一な分散組成物を調製した。これをフッ素樹脂塗料Aという。 【0025】フッ素樹脂塗料Bの調製イソプロピルアルコール4重量部、非イオン性界面活性剤(ダイキン工業株式会社製DS‐401)8重量部、トリエチレングリコール6重量部、エチレングリコール4重量部、純水20重量部、FEP樹脂粉末(平均粒径25μm、見掛密度0.8g/ml)26重量部を混合し、分散して均一な分散組成物を調製した。これをフッ素樹脂塗料Bという。 【0026】フッ素樹脂塗料Cの調製イソプロピルアルコール4重量部、非イオン性界面活性剤(ダイキン工業株式会社製DS‐401)8重量部、トリエチレングリコール6重量部、エチレングリコール4重量部、純水20重量部、ETFE樹脂粉末(平均粒径25μm 見掛密度0.5g/ml)26重量部を混合し、分散して均一な分散組成物を調製した。これをフッ素樹脂塗料Cという。 【0027】フッ素樹脂塗料Dの調製イソプロピルアルコール13重量部、エチレングリコール5重量部、PFA樹脂粉末(ダイキン工業株式会社製、平均粒径25μm、見掛密度0.8g/ml)26重量部を混合し、分散して均一な分散組成物を調製した。これをフッ素樹脂塗料Dという。 【0028】比較例1アルミニウム板(A‐1050)の表面に、PFA樹脂含有フッ素ゴム塗料(ダイキン工業株式会社製GLS‐223)をスプレー塗装し、80〜100℃で15分間乾燥した後に330℃で15分間焼成して、約30μmの膜厚を有するフッ素ゴム被覆塗板を得た。塗膜の耐久性を以下のようにして評価した。200℃に加熱した塗膜表面を、テーバー摩耗試験機用いて、荷重1kg、回転速度60rpmにおいて、コピー紙(富士ゼロックス株式会社製再生PPC用紙)で擦った後、濡れ指数標準液(31dyne/cm)を滴下してゴニオメーターによる接触角が20°以下になった時点の回転数を耐久性の尺度とした。 【0029】実施例1比較例1で得たフッ素ゴム被覆塗板上に、フッ素樹脂塗料Aをスプレー塗装し、80〜100℃で15分間乾燥した後に340℃で30分間焼成して、膜厚約30μmのフッ素樹脂層を有するフッ素ゴム/フッ素樹脂被覆塗板を得た。塗膜の耐久性は比較例1と同様にして評価した。 【0030】実施例2比較例1で得たフッ素ゴム被覆塗板上にフッ素樹脂塗料Bをスプレー塗装し、80〜100℃で15分間乾燥した後に340℃で30分間焼成して、膜厚約30μmのフッ素樹脂層を有するフッ素ゴム/フッ素樹脂被覆塗板を得た。塗膜の耐久性は比較例1と同様にして評価した。 【0031】実施例3比較例1で得たフッ素ゴム被覆塗板上にフッ素樹脂塗料Cをスプレー塗装し、80〜100℃で15分間乾燥した後に340℃で30分間焼成して、膜厚約30μmのフッ素樹脂層を有するフッ素ゴム/フッ素樹脂被覆塗板を得た。塗膜の耐久性は比較例1と同様にして評価した。 【0032】実施例4比較例1で得たフッ素ゴム被覆塗板上にフッ素樹脂塗料Dをスプレー塗装し、80〜100℃で15分間乾燥した後に340℃で30分間焼成して、膜厚約30μmのフッ素樹脂層を有するフッ素ゴム/フッ素樹脂被覆塗板を得た。塗膜の耐久性は比較例1と同様にして評価した。 【0033】比較例2比較例1で得たフッ素ゴム被覆塗板上に、PFAディスパージョン(ダイキン工業株式会社製AD‐2CR、平均粒径0.3μm、固形分濃度50重量%)をスプレー塗装し、80〜100℃で15分間乾燥した後に340℃で30分間焼成して、膜厚約20μmのフッ素樹脂層を有するフッ素ゴム/フッ素樹脂被覆塗板を得た。塗膜の耐久性は比較例1と同様にして評価した。 【0034】比較例3比較例1で得たフッ素ゴム被覆塗板上にFEPディスパージョン(ダイキン工業株式会社製ND‐1、平均粒径0.1μm、固形分濃度50重量%)をスプレー塗装し、80〜100℃で15分間乾燥した後に340℃で30分間焼成して、膜厚約5μmのフッ素樹脂層を有するフッ素ゴム/フッ素樹脂被覆塗板を得た。塗膜の耐久性は比較例1と同様にして評価した。 【0035】実施例5シリコーンゴムシート表面に、アルコキシシランモノマーからなる重合体組成物(ダイキン工業株式会社製GLP−104QR)をスプレー塗装し、80〜100℃で30分間乾燥した。その上にフッ素樹脂塗料Aをスプレー塗装し、80〜100℃で15分間乾燥した後に340℃で30分間焼成して、膜厚約30μmのフッ素樹脂層を有するシリコーンゴムシートを得た。塗膜の耐久性は比較例1と同様にして評価した。 【0036】アルコキシシランモノマーからなる重合体組成物および有機チタネート化合物を含む組成物の調製アルコキシシラン系重合体組成物としてGLP−104QR 100重量部、および有機チタネート化合物としてトリ(γ-(2-アミノエチル)アミノエトキシイソプロポキシ)チタン(味の素株式会社製 プレンアクトKR44) 1重量部を混合し、プライマーとして調製した。 【0037】実施例6シリコーンゴムシート表面に、上記で調製したプライマーをスプレー塗装し、80〜100℃で30分間乾燥した。その上にフッ素樹脂塗料Aをスプレー塗装し、80〜100℃で15分間乾燥した後に340℃で30分間焼成して、膜厚約30μmのフッ素樹脂層を有するシリコーンゴムシートを得た。塗膜の耐久性は比較例1と同様にして評価した。 【0038】実施例7シリコーンゴムシート表面に、官能基含有PFAディスパージョン(WO98/50229製造例1で記載のヒドロキシル基含有PFA、固形分濃度10.9%、粒子径70.7nm)をスプレー塗装し、80〜100℃で30分間乾燥した後に300℃で15分間焼成した。その上にフッ素樹脂塗料Aをスプレー塗装し、80〜100℃で15分間乾燥した後に340℃で30分間焼成して、膜厚約30μmのフッ素樹脂層を有するシリコーンゴムシートを得た。塗膜の耐久性は比較例1と同様にして評価した。 【0039】以上の結果を表1に示す。 【表1】
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| 【出願人】 |
【識別番号】000002853 【氏名又は名称】ダイキン工業株式会社
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| 【出願日】 |
平成11年10月27日(1999.10.27) |
| 【代理人】 |
【識別番号】100062144 【弁理士】 【氏名又は名称】青山 葆 (外1名)
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| 【公開番号】 |
特開2001−54761(P2001−54761A) |
| 【公開日】 |
平成13年2月27日(2001.2.27) |
| 【出願番号】 |
特願平11−305376 |
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