JP5868508B2 - 付着防止コーティング用のインク組成物およびそのパターンを含む被覆基材 - Google Patents
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Description
(a)PTFE、PFA、FEP、およびその混合物から選択されるフルオロポリマーを約25〜65重量%;
(b)有機顔料、無機顔料、およびその混合物から選択される着色剤を約0〜25重量%;
(c)非晶質シリカ粒子を約1〜15重量%;
(d)少なくとも1種類の脂肪族アルコールエトキシレート、またはその混合物を含む非イオン界面活性剤を約1〜15重量%;
(e)水、水混和性溶媒およびその混合物から選択される液体担体を約10〜50重量%;
を含む、付着防止コーティング上にパターンを形成するためのインク組成物であって、
その重量%がインク組成物の全重量に対する%であり;かつ但し、インク組成物がポリアミドイミド(PAI)を本質的に含有しないことを条件とする、インク組成物に関する。
(a)PTFE、PFA、FEP、およびその混合物から選択されるフルオロポリマーを約30〜90重量%;
(b)有機顔料、無機顔料、およびその混合物から選択される着色剤を約0〜50重量%;
(c)非晶質シリカ粒子を約2〜25重量%;
含む不揮発性成分を含み、その重量%は不揮発性成分の全重量に対する%である。
R(OCH2CH2)nOH
(式中、Rは、炭素原子8〜18個を有する分岐状アルキル、分岐状アルケニル、シクロアルキル、またはシクロアルケニル炭化水素基であり、nは4〜18の平均値である)
の化合物または化合物の混合物である。
基材に付着する下塗り;
任意選択で、中塗り;
非晶質シリカ粒子を含むパターン;および
上塗り;
を含む、被覆基材にも関する。
(i)PTFE、PFA、FEP、およびその混合物から選択されるフルオロポリマーを約30〜90重量%;
(ii)有機顔料、無機顔料、およびその混合物から選択される着色剤を約0〜50重量%;
(iii)非晶質シリカ粒子を約2〜25重量%;を含み、
その重量%がパターンの全重量に対する%であり;かつ前記パターンがポリアミドイミド(PAI)を本質的に含有しないことを条件とする。
(i)PTFE、PFA、FEP、およびその混合物からなるフルオロポリマーを約25〜65重量%;
(ii)有機顔料、無機顔料、およびその混合物からなる着色剤を約0〜25重量%;
(iii)非晶質シリカ粒子を約1〜15重量%;
(iv)少なくとも1種類の脂肪族アルコールエトキシレート、またはその混合物を含む非イオン界面活性剤を約1〜15重量%;
(v)水、水混和性溶媒およびその混合物からなる液体担体を約10〜50重量%;
含むインク組成物を塗布することによって形成され、
その重量%がインク組成物の全重量に対する%であり;かつ
但し、そのインク組成物がポリアミドイミド(PAI)を本質的に含有しないことを条件とする。
A)基材に下塗り組成物を塗布し、乾燥させて、下塗りを形成する工程;
B)任意選択で、中塗り組成物を塗布し、乾燥させて、中塗りを形成する工程;
C)前記下塗りおよび任意選択の中塗りを硬化させる工程;
D)インク組成物を塗布してパターンを形成する工程であって、前記パターンが非晶質シリカ粒子を含む工程;
E)上塗り組成物を塗布し、乾燥させて、上塗りを形成する工程;
F)前記上塗りを硬化させる工程;
を含む方法を提供する。
(i)PTFE、PFA、FEP、およびその混合物から選択されるフルオロポリマーを約25〜65重量%;
(ii)有機顔料、無機顔料、およびその混合物から選択される着色剤を約0〜25重量%;
(iii)非晶質シリカ粒子を約1〜15重量%;
(iv)少なくとも1種類の脂肪族アルコールエトキシレート、またはその混合物を含む非イオン界面活性剤を約1〜15重量%;
(v)水、水混和性溶媒およびその混合物から選択される液体担体を約10〜50重量%;
含み、
その重量%がインク組成物の全重量に対する%であり;かつ
但し、そのインク組成物がポリアミドイミド(PAI)を本質的に含有しないことを条件とする。
フルオロポリマーに関して、インク組成物のフルオロポリマー(a)または(i)、ならびに下塗り、任意選択の中塗りおよび上塗りに存在し得るフルオロポリマー成分に以下の説明が当てはまる。
本発明のインク組成物中に存在し得る着色剤に関して、かかる着色剤としては、有機または無機顔料が挙げられ、これらは凝集または非凝集顔料であることができる。着色剤は、不溶性であるが、使用条件下にて湿潤可能な、色を付与する微粉粒子である。着色剤は粉末として利用可能であり、あるいは適切な溶媒、通常水に分散かつ粉砕することができる。着色剤が水性分散液である場合、1種または複数種の分散剤および/または粉砕助剤、例えば少量のポリマー粉砕ビヒクルまたは界面活性剤添加剤が存在してもよく、その使用は当業者には公知である。好ましくは、着色剤(b)は、優れた熱安定性の目的のための無機顔料である。アルミニウム粉末(アルミニウム青銅)および銅亜鉛合金粉末(金青銅)などの金属顔料を新しい銀および金インクで使用してもよい。多種多様な無機顔料が、発光および真珠光沢作用を提供し得る。粘度、マイカなどの他の無機材料は、充填剤または増量剤としての役割を果たし、主に顔料の費用が低減される。例えば、二酸化チタンの層(屈折率が高い)で被覆された鉱物マイカのフレーク(屈折率が低い)は真珠箔顔料で見られる。
インクは、印刷プロセスおよび装置に適した粘度を有するべきである。大部分のインクは擬似塑性を示し、それは攪拌、吹付けまたは塗布などの剪断力にかけた場合に、粘性が低くなるということを本質的に意味する。本発明のインク組成物の適切な粘度を付与するために、チキソトロープ剤が使用される。チキソトロープ剤の種類に応じて付与され得る他の特性としては、フィルム形成を助ける特性、沈降防止、垂れ防止特性等が挙げられる。公知のチキソトロープ剤としては、セルロースをベースとするポリマー、ポリアクリレート、ポリウレタン、ポリエステルおよび無機剤が挙げられる。
本発明のインク組成物中に存在し得る非イオン界面活性剤に関して、適切な非イオン界面活性剤は、基材上で熱分解することなくきれいに焼き取ることができ、残る残留物が少ない界面活性剤である。好ましくは、本発明のインク組成物で使用される非イオン界面活性剤(d)または(iv)は、脂肪族アルコールエトキシレートまたはその混合物であり、インク組成物に望ましい特性、例えば低い焼き取り温度、分散液安定性および低粘度を提供する。インク組成物の単純化のために、本明細書に記載の非イオン界面活性剤は、水性媒体に分散されるフルオロポリマー(a)または(i)を安定化するために通常使用される界面活性剤である。
R(OCH2CH2)nOH
(式中、Rは、炭素原子8〜18個を有する分岐状アルキル、分岐状アルケニル、シクロアルキル、またはシクロアルケニル炭化水素基であり、nは4〜18の平均値である)
の1種または複数種の化合物である。
本発明のインク組成物に存在し得る液体担体(e)または(v)に関して、液体担体は、水、水混和性溶媒およびその混合物であり得る。
本発明によるインク組成物は、その特性または加工性を向上させるために必要な他の添加剤、例えば泡止め剤(泡の形成を防ぐ)または消泡剤(泡を減らす)、湿潤剤、均染剤、分散剤、pH調整剤、充填剤、皮膜形成剤、ゲル化防止剤、沈降防止剤、またはその混合物などを含有し得る。
本発明のインク組成物は、当技術分野で公知の方法によって製造することができる。
本発明で使用される基材は、金属またはセラミックであることができ、その例としては、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、およびガラスセラミック(例えば、Pyroceram(登録商標))が挙げられる。これらの材料は、基材全体を形成するか、または複合材料の場合には、基材の表面のみを形成し得る。基材は滑らかであり、つまりAlpa Co.(Milan,Italy)製のmodel RT60表面試験機によって測定される1.25μm未満の表面プロファイルを有し、清浄である必要がある。ガラスセラミックおよび一部のガラスについては、向上したコーティング結果は、わずかな化学エッチングなど、基材表面の活性化によって得られ、それは肉眼では見えず、つまりその表面はさらに滑らかである。基材は、Tannenbaumへの米国特許第5,079,073号明細書に開示されるように、ポリマー酸塩のミストコートなどの付着剤(adhesion agent)で化学処理することもできる。
基材への各層の付着防止コーティング組成物の塗布に関して、各層を形成するには、吹付け塗布およびローラー塗布が最も簡便な方法である。浸し塗りおよびコイル塗装など、よく知られている他の方法が適している。
被覆基材:試験基材は、洗浄だけでグリースが除去されるように処理され、かつ機械的に粗くされた、圧延アルミニウム製の12インチのフライパンであった。
フルオロポリマー
(a1)Teflon(登録商標)TE3916:固形分59〜61重量%および未処理分散液粒径(RDPS)200〜245nmを有するPTFE水性分散液は、DuPont Company,Wilmington,Delから市販されている。
(a2)Teflon(登録商標)TE3926:固形分59〜61重量%および平均粒径270nmを有するPTFE水性分散液は、DuPont Company,Wilmington,Delから市販されている。
(a3)Teflon(登録商標)TE7233:固形分58〜62重量%およびRDPS185〜245nm、372℃で測定されたメルトフローレート1〜3g/10分を有するPFA水性分散液は、DuPont Company,Wilmington,Delから市販されている。
(a4)Teflon(登録商標)532−5011:固形分100%および平均粒径15〜26μm、372℃で測定されたルトフローレート14g/10分を有するPFA粉末は、DuPont Company,Wilmington,Delから市販されている。
(a5)Teflon(登録商標)TE9827:固形分54.5〜56.5重量%およびRDPS 165〜225nm(または150〜210nm)、HFP含有率9.3〜12.4重量%を有する樹脂、および米国特許第4,380,618号明細書に記載のように修正されたASTM D−1238の方法によって372℃で測定されたメルトフローレート11.8〜21.3g/10分を有するFEP(TFE/HFP)水性分散液は、DuPont Company,Wilmington,Delから市販されている。
(a6)Teflon(登録商標)TE3875:固形分59〜61重量%およびRDPS200〜245nmを有するPTFE水性分散液は、DuPont Company,Wilmington,Delから市販されている。
(a7)Teflon(登録商標)TE7224:固形分58〜62重量%およびRDPS200〜245nmを有するPFA水性分散液は、DuPont Company,Wilmington,Delから市販されている。
(b1)Mearlin magnapearl 2000:BASFによって製造された白色マイカパールフレーク。
(b2)Ti−Pure R−900:DuPont Titanium Technologyによって製造されたルチル形二酸化チタン。
(b3)Iriodin(登録商標)504 red:E.M.D.Chemicalsによって製造された酸化鉄で被覆されたマイカ。
(b4)Ferroxide(商標)Red 212P:Rockwood Pigmentsによって製造された合成赤色酸化鉄。
(b5)Ultramarine 5016:Long Light Chemicalから購入された青色顔料。
(b6)Iriodin(登録商標)225 rutile blue pearl:E.M.D.Chemicalsによって製造された、ルチル形二酸化チタンで被覆されたマイカ。
(b7)Iriodin(登録商標)221 fine satin blue:E.M.D.Chemicalsによって製造された、二酸化チタンで被覆されたマイカ。
(b8)MPC Channel black:Keystone Aniline Corpによって製造されたFDA認可カーボンブラック。
(c1)CAB−O−SIL M−5:非晶質、未処理ヒュームドシリカ,CAS番号112945−52−5は、200m2/gのBET表面積、0.2〜0.3ミクロンの平均粒径(凝集体)範囲を有し、Shanghai Twin Star Co.Ltd.から購入された。
(c2)MinSil 20:非晶質、未処理ヒュームドシリカは、3m2/g未満のBET表面積、体積平均粒径19ミクロン、および平均粒径13ミクロンを有し、Minco Corpから入手された。
(d1)Tergitol(商標)TMN−10:非イオン界面活性剤は、公称上EO単位11個/モル、HLB14.4、および曇り点76℃を有し、Dow Chemicalから購入された。
(d2)Tergitol(商標)TMN−6:非イオン界面活性剤は、公称上EO単位8個/モル、HLB13.1、および曇り点36℃を有し、Dow Chemicalから購入された。
(e1)プロピレングリコール:CAS番号57−55−6、Dow Chemicalから購入された。
(e2)グリセリン:99.7%,CAS番号56−81−5、Univarから購入された。
(e3)ブチルセロソルブ:ジエチレングリコールモノブチルエーテル、CAS番号112−34−5、Univarから購入された。
(e4)EMERSOL213:オレイン酸、CAS番号112−80−1、BASFから購入された。
(f1)泡止めエマルジョンSE21:シリコーンベースの泡止め剤、Wackerから購入された。
(f2)Tamol(商標)SN:着色剤の粉砕に有用な分散剤、ポリナフタレンスルホン酸ナトリウム、Univarから購入された。
(f3)Rhodaline(登録商標)680:オイルベースの非イオン消泡剤、Rhodiaから購入された。
(f4)セリウム2−エチルヘキサノエート:オクタン酸セリウムとしても知られる、CAS番号24593−34−8、Shepherdから購入された。
(f5)Coatosil(登録商標)77−SGS:シリコーンベースの泡止め剤または湿潤剤、水性エマルジョン、固形分17重量%、Momentive Performance Materialsから購入された。
(f6)トリエタノールアミン:CAS番号102−71−6、pHを調整するために使用される、Dow Chemicalから購入された。
(f7)Acrysol DR−5500:水中の30%アクリルポリマーエマルジョン、チキソトロープ剤または増粘剤として使用される、Dow Chemicalによって製造された。
フルオロポリマー水性分散液(PTFE分散液、PFA分散液、および/またはFEP分散液)を1000mLステンレス鋼ビーカーに添加し、しばらくの間ブレンダーを止めることによって泡を消した。水および非イオン界面活性剤(1種または複数種)を添加し、10分間混合して、薄い混合物が得られた。その混合物に、非晶質シリカ粒子の指定量の約半分量と、泡止め剤の指定量の1/4分量をゆっくりと添加し、15分間混合し;続いてトリエタノールアミン(pHを調整するため)、顔料分散液および/または顔料を添加し、泡止め剤の指定量の第2の1/4分量、非晶質シリカ粒子の指定量の1/4分量および泡止め剤の指定量の第3の1/4分量を添加し、15分間混合した。残りの非晶質シリカ粒子および残りの泡止め剤を添加し、さらに10分間混合して濃い混合物が形成された。最後に、液体担体、皮膜形成剤、非イオン界面活性剤および他の添加剤を添加して、粘度を調節し、20分間混合して、インク組成物が得られた。インク組成物の粘度を測定し、その結果を記録した。各混合段階中、攪拌速度をコントロールして泡立ちを防いだ。
A)最終付着防止コーティングとして2コートシステム(下塗り/(装飾)/上塗り)を有する試験フライパンに関して:Teflon(登録商標)459G−62190を下塗り組成物として使用し、スプレーガンを使用して、それを試験フライパンに吹付け、105℃で15分間乾燥させ、105〜420℃で3〜20分間硬化させた。下塗りの厚さは約8〜15μmであった。
文字(約440μmの線幅)および数字(約900μmの線幅)のマーキングを有する鋼製クリシェを提供し(図2参照)、37cm(L)、15.8cm(W)および2.7cm(D)のインクタンクを備えたパッド印刷機SP−818D(Dongguan Ever Bright Printing Machine Factory Co.,Ltd.,China製)を使用して、パッド印刷を行った。単一印刷については、クリシェにインクをつける工程、クリシェの表面から余分なインクをブレードで掻き落とす工程、シリコーンゴムでクリシェをパディングする工程、および試験フライパンの付着防止表面に対してインクパッドをプレスして、目的のパターン(または文字/マーキング)を転写する工程を含む、4つの工程が含まれる。印刷プロセスは周囲温度(20〜25℃)で行った。一般に、さらに加熱工程を行うことなく、パターンを十分に乾燥させた。
乾燥フィルム厚(DFT)
各層(下塗り、任意選択の中塗りおよび/または上塗り)の焼付け塗り厚が、渦電流原理(ASTM B244)に基づいてフィルム厚装置、例えばFisherscopeを使用して測定される。
実施例および比較例を含む各インク試料の粘度は、Brookfield Dial Viscometer RVTで25℃にてせん断速度20rpmで測定された。
A.印刷プロセス中のクリシェの清潔さ
1:ブレーディング後にクリシェにインク残留物が過度に残った。
2:ブレーディング後にクリシェにインク残留物が多少残った。
3:ブレーディング後にクリシェにインク残留物がわずかに残った。
4:ブレーディング後にクリシェにインク残留物がごくわずかに残った。
5:ブレーディング後にクリシェにインクク残留物が残らなかった。
1:インクが薄すぎるか、または乾燥しすぎており、転写することができない。
2:容器内のインクがその表面に多くの凝集塊を有するように見えた。
3:容器内のインクがその表面に多少の凝集塊を有するように見えた。
4:容器内のインクがその表面にわずかな凝集塊を有するように見えた。
5:容器内のインクはその表面に全く凝集塊を有しなかった。
1:パッド上のパターンが認識できなかった。
2:パッド上のパターンが非常にあいまいである。
3:パッド上のパターンは明瞭であるが、ラインの端に多少影がある。
4:パッド上のパターンは非常に明瞭であるが、ラインの端がわずかにぼやけている。
5:パッド上のパターンは、非常に明瞭であり、影は全くない。
1:パターンは認識できない。
2:パターンはぼんやりと認識できる。
3:パターンは認識できるが、多少ぼんやりしている。
4:パターンの80%を超える部分ははっきりと認識できるが、ラインの端に多少影がある。
5:パターンは明瞭であり、全く影がなく完全である。
以下の状況:印刷イメージの解像度が次のレベルまで低下した;インクがクリシェまたはパッド上で速く乾燥しすぎて、試験フライパンにインクイメージを転写することができない;またはインクに塊が多くなりすぎて、ブレードまたはパッドを清潔にするために中止する必要がある;などの状況の1つが起こるまで、各インク組成物を複数の試験フライパン上に連続的に印刷した(つまり、印刷サイクル)。各インク組成物の連続印刷サイクルの数を記録した。試験を2回行い、そのデータを表2に報告する。
Claims (3)
- 付着防止コーティング上にパターンを形成するためのインク組成物であって:
(a)ポリテトラフルオロエチレン(PTFE)、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−ヘキサフルオロプロピレン共重合体(FEP)、およびその混合物から選択されるフルオロポリマーを25〜65重量%;
(b)有機顔料、無機顔料、およびその混合物から選択される着色剤を0〜25重量%;
(c)非晶質シリカ粒子を1〜15重量%;
(d)少なくとも1種類の脂肪族アルコールエトキシレート、またはその混合物を含む非イオン界面活性剤を1〜15重量%;
(e)水、水混和性溶媒およびその混合物から選択される液体担体を10〜50重量%;含み、
前記重量%が前記インク組成物の全重量に対する%であり;かつ
前記インク組成物がポリアミドイミドを含有しないか、または前記インク組成物が、前記インク組成物の全重量を基準にして1重量%未満の量でポリアミドイミドを含むことを条件とする、インク組成物。 - パターンを有する付着防止コーティングを含む被覆基材であって、
前記付着防止コーティングが、
前記基材に付着する下塗り;
任意選択で、中塗り;
請求項1に記載の前記インク組成物を用いて形成されたパターン;および
上塗り;を含む、被覆基材。 - パターンを有する付着防止コーティングを含む被覆基材を製造する方法であって:
A)下塗り組成物を基材に塗布し、乾燥させて、下塗りを形成する工程;
B)任意選択で、中塗り組成物を塗布し、乾燥させて、中塗りを形成する工程;
C)前記下塗りおよび任意選択の中塗りを硬化させる工程;
D)請求項1に記載の前記インク組成物を塗布してパターンを形成する工程;
E)上塗り組成物を塗布し、乾燥させて、前記上塗りを形成する工程;
F)前記上塗りを硬化させる工程;
を含む、方法。
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