JPH11510544A - 耐透過性ｅｔｆｅ組成物およびコーテイング - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 ＥＴＦＥおよび雲母の組成物は水による透過に対して耐性がありそして例えば化学装置の如き物品用の有用なコーテイングを与える。この組成物は基質に積層できるフィルムとしてまたは乾燥粉末の静電噴霧により適用してそれにより粉末を加熱された基質上で熱いフロック状にできるコーテイングとして使用することができる。

Description

【発明の詳細な説明】 耐透過性ＥＴＦＥ組成物およびコーテイング ここで開示され且つ特許が請求されている主題は１９９５年８月７日にアンネ ・ブーグマン(Anne Buegman)の名義でそして「耐透過性ＥＴＦＥ組成物およびコ ーテイング」の名称で出願された暫定特許出願番号６０／００２,０４６の利益 を主張するものであり、その出願の開示内容は引用することにより本発明の内容 となる。 発明の分野 本発明は基質への水の透過を遅らすために基質上でコーテイングまたは表面保 護ラミネートとして使用できるエチレン−テトラフルオロエチレン共重合体（Ｅ ＴＦＥ）の組成物に関する。 発明の背景 ＥＴＦＥ共重合体は当技術で既知である。ウキハシ(Ukihashi)他の米国特許第 ４,１２３,６０２号（１９７８）は例えば１％のペルフルオロブチルエチレンの 如き改質剤を使用する約４０〜６０モル％の各共単量体を有する該重合体を開示 している。そのような改質剤および他の助剤は当技術で一般的でありそして共重 合体の一部であると考えられる。 サハラ(Sahara)他の日本公開特許出願４−２２９２４６（1992）では雲母を含 む種々の充填剤を有することができるＥＴＦＥを含む種々のフルオロ重合体のフ ィルムが金属基質を積層するために使用されている。この公開特許出願では透過 性の最小限化もしくはＥＴＦＥ中での雲母の使用、またはどの程度の割合が必要 となるかは焦点でない。 きらきら輝く光学効果を生ずるための酸化物でコーテイングされた雲母はリン トン(Linton)の米国特許第３,０８７,８２９号（１９６３） の主題である。 ヴァッシリュー(Vassiliou)の米国特許第４,３５３,９５０号（１９８２）中 のように雲母は汚れの生成を最小限にするための調理用品用のフルオロ重合体コ ーテイングの中で使用される。 これまでに確定された特許および特許刊行物の開示内容は引用することにより 本発明の内容となる。 発明の要旨 本発明は例えば雲母の如き添加剤を与えることにより従来のＥＴＦＥを含有す るコーテイングに伴う透過性および腐食問題を解決する。本質的にＥＴＦＥおよ び雲母を含んでなるかまたはそれらから成る混合物は粉末状で効果的に使用する ことができる。耐透過性および耐腐食性コーテイングを提供するためにＥＴＦＥ および雲母の粉末を基質に適用することができる。 本発明は、本質的に少なくとも１種のフルオロ重合体、例えばエチレンおよび テトラフルオロエチレンの共重合体（ＥＴＦＥ）並びに少なくとも１種の添加剤 、例えばコーテイングされていないかまたは酸化物でコーテイングされた雲母を 含んでなるかまたはそれらから成る物体の耐透過性組成物であって、ＥＴＦＥが 共重合体を基にして約４０〜約６０モル％のエチレンおよび約６０〜約４０モル ％のテトラフルオロエチレンの共重合体であり、そして添加剤がＥＴＦＥおよび 雲母を基にして約３〜約２５重量％の量で、例えば一般的には約７．５〜約１５ 重量％の雲母で、存在する組成物を提供する。 一面では、本発明は適当な基質上に積層することができるコーテイング組成物 、方法およびコーテイングを提供する。 他の面では、本発明は１つもしくはそれ以上のプライマーコーテイングまたは 層により基質に接着できる乾燥粉末コーテイングに関する。この乾燥粉末を加熱 して実質的に連続するコーテイングまたは層を基質、例えばプライマーでコーテ イングされた基質、を製造することができる。 詳細な記述 適当なフルオロ重合体を本発明に関連して使用することができるが、ＥＴＦＥ を基にしたフルオロ重合体そして典型的にはコーテイング中の約１０重量％の雲 母が最大の耐水透過性を与えることが見いだされた。フルオロ重合体を含有する 組成物を基質に適用するためにはいずれかの適当な方法、例えばＥＴＦＥおよび 雲母を含んでなる粉末混合物を適用するための静電−噴霧法、を使用することが できる。噴霧法の条件によるが、組成物の雲母の一部が損失されることがありう るが、一般的な工程条件下では生成したコーテイングはコーテイングされた基質 上のコーテイング中に少なくとも約４〜５重量％の雲母を含有する。 本発明のコーテイングはその下にある基質の耐腐食性および透過耐性、例えは 耐水蒸気透過性、を改良するために事実上無制限の多くの環境で使用することが できる。そのような基質の例にはとりわけ成型品、管、化学容器および反応器が 含まれる。例えば、化学容器もしくは装置容器の内部を回転ライニングによりコ ーテイングするため、またはフィルム積層によりコーテイングするためには、最 小限５％の雲母で十分である。それより多い雲母は一般的にあまり良くないが、 例えば２５％以上のようなある水準を越えると、過剰の雲母はコーテイングの機 械的一体性および性質を劣化させることがありうる。一般的には、約１〜２ミク ロンの小板厚さおよび約１０〜１３０ミクロンの平均直径を有する雲母が使 用される。所望するなら、１種もしくはそれ以上の耐水性または腐食耐性添加剤 を雲母と共に使用することもできる。例えばコーテイング組成物またはコーテイ ングされた基質の性質を変化させるもののようなさらに別の添加剤を使用しても よい。例えば、シリカの如き種々の流動剤をＥＴＦＥ／雲母配合物に加えて適用 の容易さを改良してもよい。 本発明に従う本質的にＥＴＦＥ中の雲母から成るコーテイングの使用は水の透 過をＡＳＤＴＭ法Ｃ８６８を使用する標準アトラスセル試験で、雲母なしでの２ 日間から約１０％の雲母を用いた２週間以上までに、大きく遅らせる。 これまでの記述は本質的にＥＴＦＥおよび雲母から成るコーテイングに焦点を 当ててきたが、当技術の専門家は１種もしくはそれ以上のフルオロ重合体をＥＴ ＦＥの代わりにそしてそれと共に使用できることを理解するであろう。しかしな がら、最良の結果のためには、組成物はＥＴＦＥを主要フルオロ重合体として含 有するであろう。適するＥＴＦＥは市販されておりそして典型的には約５０ミク ロンより小さい平均粒子寸法を有する。 本発明は複合または積層構造を得るために複数のフィルム、コーテイングまた は層を含んでいてもよい種々の基質上でコーテイングとして使用することができ る。例えば、１つもしくはそれ以上のプライマーコーテイングまたは層を基質お よびＥＴＦＥ／雲母組成物の間に置くことができる。いずれかの適当なプライマ ーでも使用することができるが、特に有用なプライマーの例にはとりわけＥＴＦ Ｅと接着促進性重合体、例えばアミド−イミド重合体、ポリフェニレンスルフィ ド（ＰＰＳ）、それらの混合物、との混合物が包含される。１つもしくはそれ以 上のプラ イマーコーテイングはいずれかの適当な一般的方法を使用することにより製造お よび適用することができる。プライマーが使用される時には、ＥＴＦＥ／雲母組 成物はいわゆるトップコートになる。すなわち、ＥＴＦＥ／雲母組成物が腐食性 または透過性の種を含有する環境に呈され、それによりその下にある基質を保護 する。 トップコート組成物はいずれかの適当な方法を使用することにより得られる。 １つのそのような方法は約９０重量％のデュポン・カンパニー(DuPont Company) により市販されているテフゼル(TEFZEL)^RＥＴＦＥ（製品コード５３２−６０１ ８）および約１０％の小板状のドイツのメルク(Merck)からの酸化物でコーテイ ングされた雲母添加剤であるイリオジン(Iriodine)^Rを使用することによるＥＴ ＦＥおよび雲母の乾燥配合を含んでなる。 いずれの適当な基質でもコーテイングすることができるが、適する基質の例に はとりわけ鋼、高炭素鋼、アルミニウムが包含される。コーテイングされた基質 中で望まれる特性によるが、とりわけ顔料、流動剤、安定剤の群からの少なくと も１員をＥＴＦＥ／雲母またはプライマーコーテイングに加えることができる。 適当な安定剤の一例はヨウ化銅、例えばヨウ化第一銅（ＣｕＩ）、を含んでなる 。 表面特性または基質特徴はコーテイングの最終的性能にとって重要なパラメー ターではないが、例えばとりわけグリットブラスチング、エッチングの如き一般 的な手段による表面の粗面化が基質に対するコーテイングの接着を促進すること ができる。所望するなら、プライマーコーテイングまたは層をこのコーテイング と基質の間に置くことができる。プライマーはコーテイングの耐透過性にとって 重要な役割は演じないが、 プライマーは基質に対するコーテイングの接着を促進しそれによりコーテイング の使用寿命を改良することができる。１種の適するプライマーはデュポン・カン パニー(DuPont Company)により製品コード６９９−１２３として市販されている 。市販の材料から得られる適当なプライマー組成物の例が表Ｉに（重量％で）示 されている。 下記の実施例は説明するために示されており、添付されている請求の範囲に定 義されている本発明の範囲を限定するものではない。下記の実施例において、部 数、百分率および割合は断らない限り重量による。 実施例 炭素鋼を含んでなる基質を一般的なグリットブラスチング法により約１０〜約 １５μｍの表面粗面度（Ｒａ）を得るのに十分な条件下で粗面化した。以上の表 Ｉに記載されているプライマーを一般的な方法を使用することにより粗面化され た基質に、約１０〜約１５ミクロンの乾燥フィルム厚さ（ＤＦＴ）が得られるま で、適用した。ＥＴＦＥを２５０ミクロンフィルターの中に通した。本質的に予 備配合されたＥＴＦＥ／雲母から成る第一耐腐食性コーテイングが製造された。 予備配合されたＥＴＦＥ／雲母混合物を炭素鋼基質に周囲温度において、約１０ ｋｖ〜約３０ｋｖの噴霧電圧で作動されているスイスのゲマ・カンパニー(Gema Company)製のフラットジェットノズル乾燥粉末噴霧銃（一般的にはコロナ環付き の製品コードＧＥＭＡ ＰＧ１またはＰＧＣ１）を用いてコーテイングした。第 一コーテイングに相対的に滑らかな流を適用しそしてコーテイングを空気乾燥し た。熱電対をコーテイングされた基質に連結し、それを次に炉の中で約３１０℃ の最高炉温度で加熱した。加熱中に、基質の温度を熱電対で測定した。基質を約 ２９５〜約３００℃の温度に約２０分間加熱した。基質を炉から除去しそして熱 いままいわゆる熱フ ロッキング法を使用してコーテイングした。この加熱段階によりコーテイング内 のＥＴＦＥの粒子が融合し、それにより実質的に連続しているコーテイングを基 質上に生成した。熱電対温度が約２６０℃（ＥＴＦＥの溶融温度）より下に低下 した時に、ＥＴＦＥ／雲母組成物の適用を停止した。コーテイングされた基質を 次に、その後のコーテイングを適用する前に、２９５−３００℃で２０分間ベー キングした。 基質をＥＴＦＥ／雲母組成物で繰り返しコーテイングした。最良の結果のため そして全てのＥＴＦＥ粉末−雲母コーテイングの滑らかな気泡のないコーテイン グを得るためには、ＥＴＦＥ／雲母組成物を１つのコート当たり約１００〜約１ ５０ミクロンのＤＦＴで適用した。そのようなコートは肉眼で見て光沢があり且 つ滑らかであり、そして実質的にコーテイング厚さ全体にわたり気泡はなかった 。コーテイングのＤＴＦは広範囲の用途に対して合わせることができる。相対的 に高いＤＦＴを得るためには、ＥＴＦＥ／雲母コーテイングを上記の通りに所望 する全ＤＦＴ、典型的には厚さが５００〜２，５００ミクロンの範囲、になるま で連続的に適用すべきである。一般的には、最後のすなわち最終コーテイング（ トップコートとしても知られる）を約３０〜４５分間の期間にわたり約２９５〜 ３００℃の温度で加熱する。 上記のコーテイングされた基質の耐水蒸気性を一般的なアトラスセルの中で試 験した。コーテイングされた基質を、コーテイングが膨れ欠陥を示すまで、純粋 な脱イオン水および／または低濃度の酸である塩酸から成る溶液媒体、特に脱イ オン水中の０.０５Ｍ ＨＣｌ、の液体−気体界面に沸騰温度で呈した。水がコー テイング中を透過しそして基質と接触する時に、膨れが生じうる。試験は４００ −５００ミクロンのＤＦ Ｔを使用して行われた。これらの条件下で、耐膨れ性は両方の液体に関して４週 間以上であった。他の実験も行い、そしてそれらはコーテイングが１５０ミクロ ンの最小ＤＦＴで適用される場合には同じ耐水蒸気性が得られることを示した。 これらの結果は成型および化学加工産業装置にとっても役に立つ。雲母を添加し ないシステムは非常に劣悪な耐水蒸気性を示す。 下記の表２は膨れ生成時間を重量％の雲母およびＤＦＴの関数として示す。 表２は、例えば３日間の露呈後に雲母の膨れが起きないように雲母の存在が改 良された耐水蒸気透過性を与えることを示す。表２はまた、プライマーを含んで なる第一層およびＥＴＦＥ／雲母の第二層でコーテイングされた基質が望ましい 耐水蒸気性を達成することも示す。ＥＴＦＥ／雲母コーテイングは種々の環境に 合わせることができるが、最良の結果のためにはコーテイングは１５０ミクロン の最小ＤＦＴで適用される。

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 １．本質的にエチレンおよびテトラフルオロエチレンの共重合体（ＥＴＦＥ）並 びに雲母から成る物体の組成物であって、ＥＴＦＥが共重合体を基にして約４０ 〜約６０モル％のエチレンおよび約６０〜約４０モル％のテトラフルオロエチレ ンの共重合体であり、雲母がＥＴＦＥおよび雲母を基にして約３〜約２５重量％ の量で存在する組成物。 ２．共重合体の割合が約４５〜約５５モル％のエチレンおよび約５５〜約４５モ ル％のテトラフルオロエチレンでありそして組成物が場合によりさらに本質的に 安定剤も含んでいてもよい請求の範囲第１項記載の組成物。 ３．雲母の割合が約７.５〜約１５重量％である請求の範囲第１項記載の組成物 。 ４．ＥＴＦＥおよび雲母の粉末の形態である請求の範囲第１項記載の組成物。 ５．少なくとも約１５０ミクロンの厚さを有する少なくとも１つの耐透過性フィ ルムの形態である請求の範囲第１項記載の組成物。 ６．約１５０〜約２,５００ミクロンの間の厚さを有する少なくとも１つのコー テイングの形態である請求の範囲第１項記載の組成物。 ７．ＥＴＦＥおよび雲母を基にして約１０重量％の雲母含有量を有する請求の範 囲第１項記載の組成物。 ８．基質をＥＴＦＥを含んでなる少なくとも１種のプライマーでコーテイングし 、 この下塗りされた基質を乾燥し、 ＥＴＦＥおよび雲母を含んでなる少なくとも１つの層をこの下塗りされ た基質上に適用し、 この層を少なくとも約２９５℃の温度に層を溶融させるのに十分な条件下で加熱 する 段階を含んでなる基質を耐透過性組成物でコーテイングする方法であって、基質 に適用される層の全部の厚さが約５００〜約２,５００ミクロンの厚さの範囲で ある方法。 ９．各々の適用後の加熱を少なくとも約２０分間行う請求の範囲第８項記載の方 法。 １０．ＥＴＦＥおよび雲母を含んでなる該少なくとも１つの層を静電噴霧法によ り約２６０〜約３１０℃の範囲の温度にある下塗りされた基質に適用する請求の 範囲第８項記載の方法。 １１．ＥＴＦＥおよび雲母を含んでなる少なくとも３つの層を下塗りされた基質 に適用する請求の範囲第１０項記載の方法。 １２．該少なくとも１つのＥＴＦＥおよび雲母の層を下塗りされた基質に乾燥粉 末の形態で適用する請求の範囲第８項記載の方法。 １３．請求の範囲第１２項記載の方法により製造されるコーテイングされた基質 。 １４．請求の範囲第５項記載の組成物でコーテイングされた基質。 １５．（ａ）ＥＴＦＥおよび１種もしくはそれ以上の接着促進性重合体を含んで なるプライマー、 （ｂ）エチレンおよびテトラフルオロエチレンの共重合体（ＥＴＦＥ）並びに雲 母から成る耐透過性組成物であって、ＥＴＦＥが共重合体を基にして約４０〜約 ６０モル％のエチレンおよび約６０〜約４０モル％のテトラフルオロエチレンの 共重合体であり、雲母がＥＴＦＥおよび雲母 を基にして約３〜約２５重量％の量で存在する組成物の少なくとも１つのトップ コート、並びに （ｃ）基質 を含んでなるコーテイングされた基質。 １６．接着促進性重合体がアミドイミド重合体およびポリフェニレンスルフィド の混合物を含んでなる請求の範囲第１５項記載のコーテイングされた基質。 １７．該基質がアルミニウム、炭素鋼および鋼よりなる群から選択される少なく とも１員を含んでなる請求の範囲第１５項記載のコーテイングされた基質。 １８．化学容器、化学反応器またはその耐腐食性部品としての請求の範囲第１５ 項記載のコーテイングされた基質の使用。