(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
基体上に、金属及びセラミックスからなる群から選ばれる少なくとも１種を含有する厚さ２０〜３００μｍの溶射により形成される下地層を有し、その下地層の上にシリコン系樹脂とセラミックスを含有する厚さ２０〜３００μｍの塗膜からなる非粘着層を有している複合コーティング。
【請求項２】
シリコン系樹脂が、シラン類、シロキサン類、ポリシラン類、及びシリコーン類からなる群から選ばれる少なくとも１種であることを特徴とする請求項１に記載の複合コーティング。
【請求項３】
セラミックスが、酸化アルミニウム、酸化ベリリウム、酸化セリウム、酸化クロム、酸化コバルト、酸化鉄、酸化ニッケル、酸化ケイ素、酸化タンタル、酸化タリウム、酸化チタン、酸化バナジウム、酸化イットリウム、酸化亜鉛、酸化ジルコニウム、酸化マグネシウム、酸化バリウム、酸化ビスマス、酸化スズ、酸化鉛、酸化アンチモン、およびこれらの複合酸化物、ホウ化アルミニウム、ホウ化バリウム、ホウ化カルシウム、ホウ化セリウム、ホウ化ハフニウム、ホウ化ランタン、ホウ化ストロンチウム、ホウ化イットリウム、炭化ホウ素、炭化クロム、炭化ハフニウム、炭化モリブデン、炭化ケイ素、炭化タンタル、炭化タリウム、炭化タングステン、炭化イットリウム、炭化ジルコニウム、チッ化チタン、及びチッ化クロムからなる群から選ばれる少なくとも１種であることを特徴とする請求項１に記載の複合コーティング。
【請求項４】
シリコン系樹脂とセラミックスの組み合わせが、シリコーンと酸化アルミニウム、又はシリコーンと酸化ニッケルである請求項１に記載の複合コーティング。
【請求項５】
請求項１〜４のいずれか１項に記載の複合コーティングを施した成形体。
【請求項６】
成形体が、樹脂金型、床材料、壁材料、製茶装置、ホットメルト製造装置、及び業務用糊使用ラインからなる群から選ばれる少なくとも１種である請求項５に記載の成形体。
【請求項７】
基体上に金属及びセラミックスからなる群から選ばれる少なくとも１種を含有する厚さ２０〜３００μｍの下地層を溶射により形成する工程、その下地層の上に粒子径０．１〜１０μｍのシリコン系樹脂と粒子径５〜１００μｍのセラミックスを含有する塗料を塗装する工程、及びその塗装を熱処理して非粘着層を形成する工程からなる請求項１〜４のいずれか１項に記載の複合コーティングの製造方法。
【請求項８】
熱処理温度が１５０〜２００℃程度である請求項７に記載の方法。
【請求項９】
成形体上に金属及びセラミックスからなる群から選ばれる少なくとも１種を含有する厚さ２０〜３００μｍの下地層を溶射により形成する工程、その下地層の上に粒子径０．１〜１０μｍのシリコン系樹脂と粒子径５〜１００μｍのセラミックスを含有する塗料を塗装する工程、及びその塗装を熱処理して非粘着層を形成する工程からなる方法で、該成形体に複合コーティングを形成することを特徴とする複合コーティングが施された成形体の製造方法。
【請求項１０】
前記成形体が、樹脂金型、床材料、壁材料、製茶装置、ホットメルト製造装置、及び業務用糊使用ラインからなる群から選ばれる少なくとも１種である請求項９に記載の複合コーティングが施された成形体の製造方法。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【産業上の利用分野】
本発明は、産業用の樹脂成形工程で使用する機材や建材において、機材や建材への樹脂粘着防止等の用途に用いられる非粘着複合コーティングに関する。
【０００２】
【従来の技術】
産業用の樹脂成形工程で使用する機材や建材における樹脂粘着防止として、シリコン系樹脂やフッ素系樹脂のコーティングが用いられているが、シリコン系樹脂コーティングはやわらかいため摩耗しやすく、耐久性、耐摩耗性、耐傷付き性が不十分であり、また、フッ素樹脂コーティングは、非粘着性を発揮するために、塗布した後３００〜４００℃の焼付けを必要とするため、熱により歪を生じる基体やプラスチック等には適用できないといった問題があった。
【０００３】
【発明が解決しようとする課題】
従って、本発明は、樹脂非粘着性に優れ、さらに、耐久性、耐摩耗性、耐傷付き性などに優れ、高温での焼き付けが不要な非粘着複合コーティング、その成形体、及びその製造方法を提供することを目的とする。
【０００４】
【課題を解決するための手段】
発明者は、従来技術の問題点に鑑みて、鋭意研究を進めた結果、以下に示す複合コーティングにより、その目的を達成しうることを見出した。
【０００５】
項１．基体上に、金属及びセラミックスからなる群から選ばれる少なくとも１種を含有する下地層を有し、その下地層の上にシリコン系樹脂とセラミックスを含有する非粘着層を有している複合コーティング。
【０００６】
項２．シリコン系樹脂が、シラン類、シロキサン類、ポリシラン類、及びシリコーン類からなる群から選ばれる少なくとも１種であることを特徴とする項１に記載の複合コーティング。
【０００７】
項３．セラミックスが、酸化アルミニウム、酸化ベリリウム、酸化セリウム、酸化クロム、酸化コバルト、酸化鉄、酸化ニッケル、酸化ケイ素、酸化タンタル、酸化タリウム、酸化チタン、酸化バナジウム、酸化イットリウム、酸化亜鉛、酸化ジルコニウム、酸化マグネシウム、酸化バリウム、酸化ビスマス、酸化スズ、酸化鉛、酸化アンチモン、およびこれらの複合酸化物、ホウ化アルミニウム、ホウ化バリウム、ホウ化カルシウム、ホウ化セリウム、ホウ化ハフニウム、ホウ化ランタン、ホウ化ストロンチウム、ホウ化イットリウム、炭化ホウ素、炭化クロム、炭化ハフニウム、炭化モリブデン、炭化ケイ素、炭化タンタル、炭化タリウム、炭化タングステン、炭化イットリウム、炭化ジルコニウム、チッ化チタン、及びチッ化クロムからなる群から選ばれる少なくとも１種であることを特徴とする項１に記載の複合コーティング。
【０００８】
項４．シリコン系樹脂とセラミックスの組み合わせが、シリコーンと酸化アルミニウム、又はシリコーンと酸化ニッケルである項１に記載の複合コーティング。
【０００９】
項５．項１〜４のいずれか１項に記載の複合コーティングを施した成形体。
【００１０】
項６．成形体が、樹脂金型、床材料、壁材料、製茶装置、ホットメルト製造装置、及び業務用糊使用ラインからなる群から選ばれる少なくとも１種である項５に記載の成形体。
【００１１】
項７．基体上に金属及びセラミックスからなる群から選ばれる少なくとも１種を含有する下地層を形成する工程、その下地層の上にシリコン系樹脂とセラミックスを含有する塗料を塗装する工程、及びその塗装を熱処理して非粘着層を形成する工程からなる項１〜４のいずれか１項に記載の複合コーティングの製造方法。
【００１２】
項８．熱処理温度が１５０〜２００℃程度である項７に記載の方法。
【００１３】
項９．項７又は８に記載の方法で複合コーティングを形成することを特徴とする項５又は６に記載の成形体の製造方法。
【００１４】
項１０．基体上に金属及びセラミックスからなる群から選ばれる少なくとも１種を含有する下地層を形成する工程、その下地層の上にシリコン系樹脂とセラミックスを含有する塗料を塗装する工程、及びその塗装を熱処理して非粘着層を形成する工程により製造される項１〜４のいずれか１項に記載の複合コーティング。
【００１５】
【発明の実施の形態】
以下、本発明を詳細に説明する。
【００１６】
本発明において、基体用部材としては、銅、ステンレス鋼、一般鋼、アルミニウム、アルミニウム合金などの金属類などが用いられる。
【００１７】
本発明によるコーティングとしては、塗装、噴射、溶射、蒸着、めっき、陽極酸化などを組み合わせることにより形成できるが、この中でも、下地層は溶射を用いて形成し、その下地層の上に形成する非粘着層はシリコン系樹脂とセラミックスを含有する塗料を塗装することにより形成することが好ましい。該コーティング形成方法を用いると、下地層、非粘着層と基体との密着性がよく、膜厚を厚くでき、さらにコストの低減化を図ることができる点で有利だからである。
【００１８】
下地層を形成する溶射の方法としては、例えば、フレーム溶射、高速フレーム溶射、爆発溶射、アーク溶射、プラズマ溶射、ＲＦプラズマ溶射、電磁加速プラズマ溶射、線爆溶射、電熱爆発粉体溶射、レーザー溶射、レーザー・プラズマ複合溶射、コールドスプレーなどがあるが、いずれの方法を用いても良い。溶射皮膜の上にシリコン系樹脂等を含む塗装を行うので、大がかりな設備を必要としない通常のフレーム溶射でも十分である。溶射による皮膜の厚さは使用する部材の材質および形状などにより異なるが、通常２０〜３００μｍ程度である。特に、基体の寸法変化を抑えつつ十分性能を発揮する８０〜１５０μｍ程度が好ましい。
【００１９】
本発明で使用するシリコン系樹脂としては、公知のシリコン系樹脂であれば、特に限定されないが、例えば、シラン類、シロキサン類、ポリシラン類、シリコーン類等が挙げられる。この中でもシリコーン類が非粘着性に優れているという点で好ましい。シリコン系樹脂の原料、製造方法などは特に限定されない。
【００２０】
シリコン系樹脂とともに用いるセラミックスとしては、例えば、酸化アルミニウム、酸化ベリリウム、酸化セリウム、酸化クロム、酸化コバルト、酸化鉄、酸化ニッケル、酸化ケイ素、酸化タンタル、酸化タリウム、酸化チタン、酸化バナジウム、酸化イットリウム、酸化亜鉛、酸化ジルコニウム、酸化マグネシウム、酸化バリウム、酸化ビスマス、酸化スズ、酸化鉛、酸化アンチモン、およびこれらの複合酸化物、ホウ化アルミニウム、ホウ化バリウム、ホウ化カルシウム、ホウ化セリウム、ホウ化ハフニウム、ホウ化ランタン、ホウ化ストロンチウム、ホウ化イットリウム、炭化ホウ素、炭化クロム、炭化ハフニウム、炭化モリブデン、炭化ケイ素、炭化タンタル、炭化タリウム、炭化タングステン、炭化イットリウム、炭化ジルコニウム、チッ化チタン、及びチッ化クロム等が挙げられ、特に、酸化アルミニウム、酸化ニッケル、酸化ジルコニウム等が好ましい。
【００２１】
これらのシリコン系樹脂及びセラミックスを塗料中に良好に分散させるため、また、塗膜中に均一に分散させるために、シリコン系樹脂の平均径は、形成される塗膜の厚さも考慮して定めればよいが、通常０．１〜１０μｍ程度であり、０．５〜２μｍ程度のものが塗料への分散性がよく好ましい。また、セラミックスの平均径は、通常５〜１００μｍ程度であり、１０〜３０μｍ程度のものが好ましい。平均径が小さすぎると、シリコン樹脂及びセラミックスの効果（非粘着性、耐摩耗性等）を発揮しにくく、平均径が大きすぎると、塗料中に均一に分散しにくい。
【００２２】
塗料に混合するバインダー成分としてはポリアミドイミド、ポリフェニルスルフィド、ポリエーテルスルホンなどがあげられる。
【００２３】
塗料に用いる溶剤としては、塗料中の固形分を均一に分散させることができ、かつ、加熱処理後に揮散しうる溶剤が用いられる。例えば、トルエン、ベンゼン、キシレン、テトラヒドロフラン、アセトン、メチルセロソルブ、ブチルセロソルブ、エチレングリコール、エタノール、メタノール、ｎ−メチルピロリドン、ジアセトンアルコール等が挙げられる。これらは、１種または２種以上を混合して用いてもよい。
【００２４】
但し、複数層をコーティングする場合は、最上層塗料の溶媒として、トルエン、アセトン、エタノール、水等を用いることが好ましく、水溶液の場合は、界面活性剤を添加してもよい。
【００２５】
添加する界面活性剤としては、例えば、アニオン系、カチオン系、ノニオン系すべてのものが使用でき、例えば、脂肪族又は芳香族炭化水素基を含むカルボン酸塩、スルホン酸塩、硫酸塩、亜硫酸塩、第三アンモニウム塩、第四アンモニウム塩、第二アミン類、第三アミン類等が挙げられる。特に、分散性やコストの点より脂肪族炭化水素基を含む硫酸塩（ドデシル硫酸ナトリウム等）を好適に用いることができる。
【００２６】
本発明の非粘着層の塗装方法は公知の方法を用いればよく、例えば、スプレー塗装、刷毛塗り塗装、ディッピング（浸漬）塗装等が挙げられる。
【００２７】
塗料中の固形分（シリコン系樹脂とセラミックス）の割合は、シリコン系樹脂が１０〜６０重量％程度、セラミックスが３０〜５０重量％程度が好ましい。固形分が少なすぎると、塗料が流動しすぎて均一な塗膜とならず、固形分が多すぎると、粘土が高くなりすぎ塗装が困難になるからである。
【００２８】
また、シリコン系樹脂及びセラミックスを含有する塗膜の厚さは、使用する部材の材質および形状などにより異なるが、通常２０〜３００μｍ程度である。特に、基体の寸法変化を抑えつつ十分性能を発揮する８０〜１５０μｍ程度が好ましい。また、塗膜は一層でも複数層からなる塗膜でも良いが、非粘着性や耐摩耗性を高めるためには複数層から成る塗膜が好ましい。
【００２９】
本発明で用いる熱処理の条件は、大気圧下、１５０〜２００℃程度で３０〜６０分程度加熱すればよい。複数層から成る塗膜の場合は、各層を塗装するごとに加熱処理により焼き付けてもよいし、何層か塗装乾燥を繰り返した後加熱処理によって焼き付け更に塗装乾燥、加熱焼き付けを施してもよいし、または、すべての層を塗装して乾燥後加熱処理によって焼き付けてもよい。特に、すべての層を塗装して乾燥後、加熱処理によって焼き付けるのが好ましい。
【００３０】
本発明の複合コーティングを施した成形体としては、例えば、樹脂金型、床材料、壁材料、製茶装置、ホットメルト製造装置、業務用糊使用ライン等が挙げられる。
【００３１】
【発明の効果】
本発明によるコーティング構造はセラミックスの耐摩耗効果及びシリコン系樹脂の固有の性質を兼ね備えている。
【００３２】
より具体的には、この塗膜は、シリコン系樹脂に由来する高度の非粘着性、防汚性、耐焦げ付き性、グリップ性などを有し、さらに特に優れた耐久性、耐熱性、耐薬品性、撥油性、撥水性などを発揮する。
【００３３】
【実施例】
以下に実施例および比較例を示し、本発明の特徴とするところをより一層明確にする。
【００３４】
なお、物性の測定は、テストピースを用いて下記の方法により行った。
（１）接触角
FACE接触角（協和界面科学(株)製、“CA-A型”）を用いて、液滴法により、水の接触角を測定した。
（２）耐摩耗性試験
ラビングテスター（太平理化(株)製）の可動ステージにテストピースを固定し、上から9.8Nの重力を加えた状態で羊毛フェルトを摺動させた。１回の摺動距離は１００ｍｍであった。５０００回摺動させた後の重量変化を測定した。
【００３５】
実施例１
塗装材料としてテストピース（材質SPCC、寸法50×50×1mm）を用いた。
【００３６】
まず、ショットブラスト処理を行った。次いでアルカリ脱脂液に５０℃、５分間浸漬して脱脂処理を行い、水洗して乾燥させた。
【００３７】
次いで粉末式フレーム溶射装置にて酸化アルミニウム（Ａｌ2Ｏ3）溶射を膜厚が５０μｍとなるまで行った。
【００３８】
さらに下記のようなシリコン系樹脂を含む塗装を行った。
【００３９】
以下の固形分２５％を含む下塗り塗料（溶媒はｎ−メチルピロリドンとジアセトンアルコールの２：１混合溶剤）を調製して加熱処理後の膜厚が２０±５μｍとなるまでスプレー塗装を行い乾燥させた。
＜下塗り塗料の固形分組成＞
ポリエーテルサルホン            ３０重量％
シリコーン                      ２０重量％
アルミナ微粒子（平均粒径１μｍ）４０重量％
シリカ微粒子（平均粒径１μｍ）  １０重量％
つぎに下塗り塗膜の上に以下の固形分４３％を含む中塗り塗料（溶媒はｎ−メチルピロリドンとジアセトンアルコールの２：１混合溶剤）を調製して各塗装材料に加熱処理後の膜厚が２０±５μｍとなるまでスプレー塗装を行い乾燥させた。
＜中塗り塗料の固形分組成＞
ポリエーテルサルホン            ３０重量％
シリコーン                      ４０重量％
アルミナ微粒子（平均粒径１μｍ）２０重量％
シリカ微粒子（平均粒径１μｍ）  １０重量％
さらに中塗り塗膜の以下の固形分４５％を含む上塗り塗料（界面活性剤トリトンＸ１００を２％添加した水系ディスパージョン）を調製して各塗装材料に加熱処理後の膜厚が１０±５μｍとなるまでスプレー塗装を行い乾燥させた。
＜上塗り塗料の固形分組成＞
シリコーン                        ５０重量％
ポリシラン                        ５０重量％
上記の３層の塗膜が完成後、１５０℃、３０分で加熱処理を行った。
【００４０】
テストピースについては（１）〜（２）の試験を行った。結果を表１に示した。
【００４１】
実施例２
酸化アルミニウム（Ａｌ2Ｏ3）溶射の膜厚を３０μｍに変更した以外は実施例１と同様に、テストピースに溶射と塗装を行った。テストピースについては（１）〜（２）の試験を行った。結果を表１に示した。
【００４２】
実施例３
酸化アルミニウム（Ａｌ2Ｏ3）溶射の膜厚を１００μｍに変更した以外は実施例１と同様に、テストピースに溶射と塗装を行った。テストピースについては（１）〜（２）の試験を行った。結果を表１に示した。
【００４３】
実施例４
酸化アルミニウム（Ａｌ2Ｏ3）溶射の代わりに酸化クロム（Ｃｒ2Ｏ3）溶射に変更した以外は実施例１と同様に、テストピースに溶射と塗装を行った。テストピースについては（１）〜（２）の試験を行った。結果を表１に示した。
【００４４】
実施例５
酸化アルミニウム（Ａｌ2Ｏ3）溶射の代わりに酸化チタン（ＴｉＯ2）溶射に変更した以外は実施例１と同様に、テストピースに溶射と塗装を行った。テストピースについては（１）〜（２）の試験を行った。結果を表１に示した。
【００４５】
実施例６
酸化アルミニウム（Ａｌ2Ｏ3）溶射の代わりに酸化アルミニウム（Ａｌ2Ｏ3）と酸化チタン（ＴｉＯ2）の混合溶射（混合比８０：２０）に変更した以外は実施例１と同様に、テストピースに溶射と塗装を行った。テストピースについては（１）〜（２）の試験を行った。結果を表１に示した。
【００４６】
実施例７
酸化アルミニウム（Ａｌ2Ｏ3）溶射の代わりに酸化鉄（Ｆｅ3Ｏ4）溶射に変更した以外は実施例１と同様に、テストピースに溶射と塗装を行った。テストピースについては（１）〜（２）の試験を行った。結果を表１に示した。
【００４７】
比較例１
酸化アルミニウム（Ａｌ2Ｏ3）溶射を行わない以外は実施例１と同様に、テストピースに溶射と塗装を行った。テストピースについては（１）〜（２）の試験を行った。結果を表１に示した。
【００４８】
【表１】
0004178365.tif 000002
【００４９】
表１に示す結果より、本発明の複合コーティングを有する実施例１〜７は比較例１と比べ優れた耐磨耗性を有することが分かった。