專利名稱：耐磨涂層的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明是中國專利申請99111835.9的分案申請。
本發(fā)明涉及氟聚合物涂料組合物與用這些組合物涂敷的、具有改進的耐磨性的基材。
氟聚合物樹脂、特別是全氟聚合物樹脂以其低的表面能與防粘性以及耐熱性與耐化學(xué)性而著稱。長期來希望在金屬基材上獲得長磨耗期的防粘聚合物涂層。涂敷基材的耐磨能力與其抗劃性對獲得具有長的使用期的涂敷的基材是至關(guān)重要的?！安羷潯鄙婕巴繉拥乃苄宰冃卫绲痘蚱渌饘俟ぞ叩牟凉?。磨耗涉及當(dāng)磨擦或砂磨時出現(xiàn)的被磨掉的涂料量，其中涂料形成原纖維并從表面斷裂或去掉。在損壞涂敷基材時，擦刮可能伴之以磨擦，其中引起涂層塑性變形的刀口可能還會隨后被磨掉的原纖維的變形。
防粘涂層的耐久性常常作為涂層對金屬基材的附著問題來考慮。如果為了選擇涂層最佳的脫開條件以便防止食物顆粒在蒸煮后與其相粘或在其他應(yīng)用中以便促進低摩擦滑動接觸，這在獲得防粘涂層對基材的良好附著方面肯定是困難的。
通常在本技術(shù)領(lǐng)域中，附著是通過在施加防粘涂料前糙化金屬基材，以便使這種機械結(jié)合有助于促進附著的底涂層中的粘合劑的化學(xué)相互作用。通常的糙化包括酸蝕，砂磨，噴砂，刷毛和將玻璃、陶瓷、磁漆玻璃料的糙層烘烤到基材上。增加附著力并由此增加耐久性的其他方法包括噴涂金屬材料的機械阻力層到糙化的金屬基材上，如美國專利54117(Tsai)與5462769(Tsai)。為了促進附著而糙化基材和施加機械阻力的金屬層增加了額外的涂飾操作費用，而在化學(xué)浸蝕的情況中，需要沉積浸蝕材料的額外費用。
獲得抗擦刮涂料方面的先前努力包括使用較硬的輔助耐熱樹脂與全氟碳化合物。有時填料例如云母與鋁粉被用來改進抗擦刮性，如美國專利4180609(Vassiliou)與4123401(Berghmans等人)中所述。對改進抗擦刮性有助的無機填料與耐熱的聚合物材料被公開在美國專利5106682(Matsushita)中。在美國專利5250356(Batzar)中，公開一種多層體系，該體系使用小粒徑的氧化鋁增強的高膜厚的底涂層、氧化鋁增強的中間層和提供釋放與還降低的擦刮的常規(guī)面涂層。上述參考文獻均基于鋁基材的噴砂或玻璃料涂層以獲得合適的附著。
以上討論的所有現(xiàn)有技術(shù)的解決辦法，盡管它們可能努力于通過增加附著或減少擦刮以獲得長使用期的涂層，但是不涉及磨耗的機理及如何使摩擦力偏離涂層表面問題。
本發(fā)明考慮到對具有優(yōu)異的抗擦刮性的耐久的、防粘涂層的需求。具體說，本發(fā)明提供一種用具有抗擦刮力的防粘涂層涂敷的基材，所說的涂層包括含有穿過涂層厚度以使磨擦力偏離涂層的陶瓷顆粒的氟化合物樹脂，其中涂層厚度與陶瓷顆粒的最大直徑之比為0.8～2.0。
此外，本發(fā)明提供一種用耐磨擦力的防粘涂層涂敷的基材，該涂層包括底涂層與面涂層，每一層含有氟樹脂，底涂層還含有從底涂層延伸的陶瓷顆粒，面涂層顯示出從底涂層延伸穿過面涂層厚度的顆粒以便使磨擦力偏離涂層。最好，底涂層與面涂層之總厚度對陶瓷顆粒的最大直徑之比為0.8～2.0。
本發(fā)明還包括對平滑基材形成附著的涂層并顯示耐擦耗性的組合物，它包括氟聚合物、聚合物粘合劑、與無機填料薄膜硬化劑，其中薄膜硬化劑的至少30％是由大的陶瓷顆粒組成的，該陶瓷顆粒具有至少為14微米的平均顆徑，而陶瓷顆粒的量足以在所說的組合物形成的涂層的每1厘米長的橫截面上提供至少3個這樣的顆粒。
在另一種實施方案中，本發(fā)明包括能對平滑表面形成附著涂層并顯示耐磨性的底涂層組合物，該底涂層組合物包括氟聚合物、聚合物粘合劑、與無機填料薄膜硬化劑，氟聚合物對聚合物硬化劑的重量比為0.5～2.0∶1，薄膜硬化劑對氟聚合物的重量比至少為1.4∶1。最好，填料薄膜硬化劑包括具有平均顆徑至少為20微米的大的陶瓷顆粒。更優(yōu)選的是，大陶瓷顆粒的量應(yīng)足以在所說的底涂料組合物形成的涂層的每1厘米長的橫截面上提供至少3個這樣的顆粒。


圖1為用含陶瓷顆粒的氟聚合物的防粘涂料組合物涂敷的基材的橫截面的示意圖。
圖2為該涂敷基材的1000倍的掃描電子顯微鏡的橫截面，它顯示出在底涂層中的SiC顆粒與涂層表面的偏移點。
圖3為顯示在恒定的裝填量時SiC顆粒粒徑與耐磨力關(guān)系的曲線。
圖4為顯示大顆粒SiC的濃度與耐磨力關(guān)系的曲線。
本發(fā)明通過將包括大陶瓷顆粒的無機填料薄膜硬化劑摻入到氟聚合物樹脂組合物中而獲得具有優(yōu)異耐磨性的防粘涂料組合物。大陶瓷顆粒被含在涂料組合物中，并且當(dāng)被涂施到基材時，穿過涂層厚度延伸而顯示出顆粒以致使磨擦力從涂層偏移。這樣的偏移減少靡擦力撕裂涂層的情況(這種情況將引起涂層剝落)。本發(fā)明重視在由氟樹脂所施加的涂層中使用偏移磨擦力的大而硬的顆粒與同時仍保持其足夠防粘性之間的平衡。術(shù)語“大”指當(dāng)與總的干膜厚度(dft)相比時顆粒是大的。(a)總干膜厚度與(b)陶瓷顆粒的最大直徑之比處在0.8～2.0的范圍內(nèi)。圖1為基材10，防粘涂層12，與填料顆粒13、14、15、16和17的橫截面的示意圖。該圖以顆粒大小限定來說明。由“a”所示的箭頭意指顆粒所處區(qū)域的涂層的總干膜厚度。由“b”所示的箭頭意指顆粒的最大直徑尺寸。在對如圖1中所示的給定涂層厚度檢查顆粒時，顆粒13、14和16具有本發(fā)明所規(guī)定的范圍內(nèi)的比，并穿過涂層厚度“顯示”以在涂層表面產(chǎn)生偏移點18、19、20。處于本發(fā)明范圍內(nèi)的顆粒在能經(jīng)受磨擦力的涂層中促成偏移點。顆粒15“太小”以致它無助于耐磨性，并因此沒有偏移點顯示在涂層的表面。顆粒17“太大”并且在事實上突破涂層表面而減少了氟聚合物樹脂涂層的防粘性與希望的低磨擦性。
平均dft為45微米的a/b比顆粒13，其中b＝35微米a/b＝1.3...在要求的范圍內(nèi)顆粒14，其中b＝56微米a/b＝0.8...最大顆粒15，其中b＝16微米a/b＝2.8...太小顆粒16，其中b＝23微米a/b＝2.0...最小顆粒17，其中b＝64微米a/b＝0.7...太小涂層的偏移點是由于正好在涂層下面的促進耐磨性的大顆粒存在而引起的。從理論上說，陶瓷顆粒的理想顆粒形狀為a/b為1.1的球形。這意味處于基材上的顆粒從基材上穿過約90％的涂層厚度延伸，而仍在涂層表面之下10％。然而，用于本發(fā)明的陶瓷顆粒通常并不是球形的，有大和小的直徑。最好，顆?；旧媳环勒惩苛纤鼑⑶椅创┻^涂層的表面突出。根據(jù)本發(fā)明，就耐磨涂層來說，處于0.8～2.0的顆粒的數(shù)目優(yōu)選為每1厘米長的被涂敷基材的橫截面至少為3個。
還被優(yōu)選的是，陶瓷顆粒具有縱橫比為不大于2.5，優(yōu)選不大于1.5。術(shù)語縱橫比意指顆粒的最長直徑“b”與垂直于顆粒的最長直徑(主軸)測定的最大距離“s”之比(見圖1)。縱橫比是定量確定優(yōu)選顆粒的形狀與方向的手段。具有高縱橫比的顆粒是扁平或細長的，不像本發(fā)明所優(yōu)選的顆粒，后者最好為更接近球形并更接近為1的理想縱橫比。如果在基材上的涂層中的顆料是小的并具有高的縱橫比的話，它們可能呈平行于基材方向取向，并且不能偏移施加在涂敷表面的磨擦力。如果顆粒是大的，并具有高的縱橫比，它能呈垂直于基材方向取向，并會穿過涂層伸出。磨擦力可能推向這樣顆粒的頂部使涂層變形，甚至從涂層中拉出顆粒而留下空洞，引起涂層被更快速地磨損。
b/s比現(xiàn)參看圖1，處于本發(fā)明所要求的范圍內(nèi)的顆粒的縱橫比為顆粒13b/s＝2.3顆粒14b/s＝2.3顆粒16b/s＝1.3然而，顆粒17被認為對圖1中的涂層體系是“太大”了，并具有b/s比為2.6。顆粒15被認為對圖1中的涂層體系是“太小”了，因此其縱橫比被認為沒有意義的。
在包括被底涂層與面涂層(每一層均含有氟聚合物樹脂)涂敷的基材的多層涂層體系中，陶瓷顆粒優(yōu)選被含在底涂層中，并從底涂層穿過面涂層的厚度延伸而顯示出顆粒，以致使磨擦力從涂層偏移。術(shù)語“底涂層”意指任何在表面涂層下的涂層，它可以是含有本發(fā)明所規(guī)定的顆粒的底漆涂層或一層或多層的中間涂層。術(shù)語“面涂層”意指一層或多層的額外的中間涂層或面涂層，它們顯示出從底涂層穿過該涂層延伸的顆粒。底涂層與面涂層相加的厚度對陶瓷顆粒的最長直徑之比處于0.8～2.0的范圍內(nèi)。從底層延伸并穿過底涂層的厚度而顯示顆粒以偏移摩擦力的在底層中的陶瓷顆粒的數(shù)目在1厘米長度上至少為3個、優(yōu)選為10個、更優(yōu)選為15個、和最優(yōu)選為25個。從底涂層的全部平面上延伸的任何陶瓷顆粒仍基本上被底層涂料所包圍或涂敷。
在包括以防粘涂層所涂敷的單一涂層體系中，所說的涂層包括含有從所說的涂層偏移磨擦力的陶瓷顆粒的氟聚合物，其中涂層厚度與所說的陶瓷顆粒的最長直徑之比為0.8～2.0。在涂層中將磨擦力從涂層偏移的陶瓷顆粒的數(shù)目為每厘米長度至少為3個、優(yōu)選為至少10個、更優(yōu)選為至少15個、和更優(yōu)選為至少25個。
氟聚合物樹脂為了便于組合物的配制本發(fā)明的防粘涂料組合物的氟樹脂組分優(yōu)選為具有熔融粘度至少為1×108Pa·s(300℃)的聚四氟乙烯(PTFE)，并且事實上PTFE在氟樹脂中是具有最高熱穩(wěn)定性的。這樣的PTFE還能夠含有少量的在烘烤(熔融)期間提高成膜能力的共聚用單體改性劑，諸如全氟烯烴，特別是六氟丙烯(HEP)或全氟(烷基乙烯基)醚、特別是其中烷基含有1～5個碳原子的全氟(烷基乙烯基)醚，而全氟(丙基乙烯基醚)(PPVE)被優(yōu)選。這樣的改性劑量，通常為不大于0.5摩爾％，不足以給與PTFE以熔體-可加工性。為了簡單起見，PTFE還能具有單一的熔融粘度，通常至少為1×109Pa·s，但是能夠使用具有不同熔融粘度的PTFE的混合物來形成氟聚合物組分。在組合物中使用單一的氟化合物為優(yōu)選條件，它意味著氟化合物具有單一的化學(xué)組成與熔融粘度。
盡管PTFE被優(yōu)選，但是氟聚合物組分還可以是熔體-可加工的氟聚合物，它既可與PTFE相混合(摻合)也可取代PTFE。這樣的熔體-可加工的氟聚合物的例子包括TFE與至少一種的在聚合物中以能降低共聚物的熔點到大大地低于TFE均聚物熔點的足夠量存在的氟化可共聚合的單體(共聚用單體)的共聚物，聚四氟乙烯(PTFE)，例如熔融溫度不高于315℃的聚四氟乙烯。與PTF共聚的可共聚用單體包括全氟化單體例如具有3～6個碳原子的全氟化烯烴和其中的烷基含有1～5個碳原子、特別是1～3個碳原子的全氟(烷基乙烯基醚)(PAVE)。特別被優(yōu)選的共聚用單體包括六氟丙烯(HEP)、全氟(乙基乙烯基醚)(PEVE)、全氟(丙基乙烯基醚)(PPVE)與全氟(甲基乙烯基醚)(PMVE)。優(yōu)選的TFE共聚物包括FEP(TFE/HFP共聚物)、PFA(TFE/PAVE共聚物)、TFE/HFP/PAVE(其中PAVE是PEVE和/或PPVE)和MFA(TFE/PMVE/PAVE其中PAVE的烷基具有至少2個碳原子)。熔體-可加工的四氟乙烯共聚物的分子量并不是重要的，只是它足以成膜并能保持成型的形狀以便在底漆應(yīng)用中具有整體性。通常，熔融粘度至少為1×102Pa·s并可處于高達60～100×103Pa·s的范圍(根據(jù)ASTM D-1238在372℃下測定)。
氟聚合物組分通常作為聚合物在水中的分散體由市售購得，所說的分散體從便于使用與環(huán)境可接受性來看是本發(fā)明的優(yōu)選組合物形式。術(shù)語“分散體”意指被穩(wěn)定地分散于含水介質(zhì)中的氟聚合物顆粒，以致在分散體被使用期間不會發(fā)生顆粒沉降；這可以通過使用小尺寸的氟聚合物顆粒(一般為0.2微米)和分散體制造商在水分散體中使用表面活性劑來獲得。這樣的分散體能通過分散聚合中已知的方法、接著還可濃縮和/或進一步添加表面活性劑而直接得到。在某些情況中，理想的是特別在水分散體中包括有機液體例如N-甲基吡咯烷酮、丁內(nèi)酰胺、高沸點芳族溶劑、醇、它們的混合物。
另外，氟聚合物組分可以是氟聚合物粉末諸如PTFE微粉。在此情況下，通常使用有機溶劑以獲得氟聚合物和聚合物粘合劑的完全的混合物?；蛟S需要選擇有機液體因為粘合劑溶解在特定液體中。如果粘合劑不溶解在液體中的話，那么粘合劑能夠被細分并與氟聚合物一起分散在液體中。得到的涂料組合物能包括被分散在有機液體中的氟聚合物和聚合物粘合劑，既可以分散在液體中也可以溶解在液體中以獲得想望的完全混合物。有機液體的特性取決于聚合物粘合劑性質(zhì)和是否其溶液和分散體是所需的。這樣液體的例子包括，特別是N-甲基吡咯烷酮、丁內(nèi)酰胺、高沸點芳族溶劑、醇、它們的混合物。有機液體的量取決于特定涂料操作所想望的流動特性。
聚合物粘合劑本發(fā)明的氟聚合物組合物優(yōu)選包含耐熱的聚合物粘合劑。所說的粘合劑組分由當(dāng)加熱熔化時成膜并且是熱穩(wěn)定的聚合物組成的。此組分在防粘涂飾、在基材上附著含氟聚合物的底漆層和在其中成膜并作為底漆層的一部分的底漆應(yīng)用中是人們所熟知的。氟聚合物本身對平滑基材幾乎沒有或沒有附著力。粘合劑一般是不含氟的并還能附著到氟聚合物上。優(yōu)選的粘合劑是那些在水中或水與粘合劑的有機溶劑(它與水是可溶混的)的混合物中溶解的或加溶的粘合劑。在水分散體中此種可溶性有助于粘合劑與碳氟化合物組分的摻合。
粘合劑組分的例子是聚酰胺酸鹽，它在烘烤組合物以形成底漆層時轉(zhuǎn)化成聚酰胺酰亞胺(PAI)。此粘合劑被優(yōu)選，因為通過烘烤聚酰胺酸鹽而獲得完全酰亞胺化形式，此粘合劑具有超過250℃的連續(xù)工作溫度。聚酰胺酸鹽通常是作為具有至少為0.1的特性粘度(以30℃的0.5重量％N，N-二甲基乙酰胺溶液測定)的聚酰胺酸而使用的。它被溶于聚結(jié)劑諸如N-甲基吡咯烷酮、減粘劑諸如糠醇中，并與叔胺、優(yōu)選為三乙胺反應(yīng)而形成鹽，所形成的鹽溶于水中，更詳細的敘述參見美國專利4014834(Concannon)中。然后所獲得的含聚酰胺鹽的反應(yīng)介質(zhì)能與氟聚合物水分散體相摻合，因為聚結(jié)劑與減粘劑是水可溶混的，摻合產(chǎn)生均勻的涂料組合物。所說的摻合可以在不使用過度的攪拌以避免氟聚合物水分散體的凝聚的情況下通過將各種液體一起的簡單混合來實現(xiàn)?？墒褂玫钠渌澈蟿┌ň勖秧?PES)和聚苯硫(PPS)。
不管底漆組合物是否是作為水和/或有機溶劑的液體介質(zhì)被涂敷，當(dāng)干燥和烘烤底漆層與烘烤下道涂敷的氟聚合物層而形成表面的防粘涂層期間，它們本身的上述的附著性將明顯地顯示。
為了簡明起見，可僅使用一種的粘合劑來形成本發(fā)明組合物的粘合劑組分。然而，在本發(fā)明中也考慮使用多重粘合劑，特別是當(dāng)希望獲得某些最終使用性諸如柔軟性、硬度、或腐蝕保護性時。通常的結(jié)合包括PAI/PES、PAI/PPS和PES/PPS。
氟聚合物與粘合劑的比例，特別是如果組合物是被用作平滑表面上的底漆層的話，優(yōu)選重量比為0.5～2.0∶1。此處所公開的氟聚合物與粘合劑的重量比是以在通過在被涂敷到其基材后烘烤組合物而形成的涂敷層中各組分的重量為基準計的。烘烤除掉了存在于涂料組合物中的揮發(fā)性材料，包括在烘烤期間形成的作為酰亞胺鍵的聚酰胺鹽的鹽部分。為了方便起見，粘合劑的重量，當(dāng)它是通過烘烤步驟而轉(zhuǎn)化成聚酰胺酰亞胺的聚酰胺酸鹽時，可以被視為是起始組合物中的聚酰胺酸的重量，由此氟聚合物與粘合劑的重量比能由起始組合物中的氟聚合物與粘合劑的重量來確定。當(dāng)本發(fā)明的組合物為優(yōu)選的水分散體形式時，這些組分構(gòu)成總分散體的約5～50重量％。
無機薄膜硬化劑無機填料薄膜硬化劑組分是一種或多種填料型材料，它們對組合物的其他組分是惰性的，并且在其熔化氟聚合物與粘合劑的最后烘烤溫度下是熱穩(wěn)定的。薄膜硬化劑是水不溶的，以使它一般能均勻地分散而不能溶解在水分散體形式的本發(fā)明組合物中。一般說，本發(fā)明的填料薄膜硬化劑優(yōu)選包括具有平均粒徑為至少14微米、優(yōu)選為至少20微米、更優(yōu)選為至少25微米的大陶瓷顆粒。
此外，無機填料硬化劑的陶瓷顆粒優(yōu)選具有至少為1200和更優(yōu)選為至少1500的努普硬度。努普硬度是說明材料耐印壓或擦刮性的尺度。礦物與陶瓷的硬度值被列于化學(xué)手冊(Handbook of Chemistry，77thEdition，pp.12-186，187 based on reference material fromShackelford and Alexander，CRC Materials Science and EngineeringHandbook，CRC Press，Boca Raton FL，1991)中。薄膜硬化劑組分賦予作為涂料被涂敷在基材上的防粘氟聚合物組分以偏移被施加在涂層表面的磨擦力的能力，以及耐已穿透氟聚合物面涂層的尖銳物體的貫穿性。
無機薄膜硬化劑的陶瓷顆粒具有(如上所定義的)縱橫比為不大于2.5、更優(yōu)選為不大于1.5。本發(fā)明的能偏移施加在含顆粒的涂層上的磨擦力的優(yōu)選顆粒，其縱橫比為不大于2.5，其大小為其中顆粒的最大直徑至少為涂層厚度的50％并且不超過涂層薄膜厚度的25％。
最好，涂料組合物包含至少為30重量％的和含大的陶瓷顆粒的填料薄膜硬化劑，而所說的大的陶瓷顆粒具有平均直徑至少為14微米、優(yōu)選至少為20微米、更優(yōu)選至少為25微米。最好，大顆粒的量足以在1厘米長度的由該組合物形成的涂層的橫截面上提供至少3個這樣的顆粒。
如以上所述，平均粒徑尺寸是本發(fā)明的顆粒的特征，但是適用的陶瓷顆粒的粒徑是粒徑與本發(fā)明的涂層的干膜總厚度之比的函數(shù)。(a)總干膜厚度與(b)陶瓷顆粒的最長直徑之比處于0.8～2.0的范圍。于是，對具有低薄膜厚度的單一的涂層體系來說本發(fā)明所需的平均粒徑小于具有高薄膜厚度的多重-涂層體系所需的平均粒徑。被含在涂料組合物中并被涂敷到基材的陶瓷顆粒穿過涂層厚度而顯示出顆粒，以致使磨擦力從涂層被偏移。
無機填料薄膜硬化劑的例子包括具有努普硬度至少為1200的無機的氧化物、碳化物、溴化物和氮化物。被優(yōu)選的是鋯、鉭、鈦、鎢、硼、鋁和鈹?shù)臒o機的氧化物、氮化物、溴化物和碳化物。特別被優(yōu)選的是碳化硅與氧化鋁。就優(yōu)選的無機組合物的努普硬度為氧化鋯(1200)；氮化鋁(1225)；氧化鈹(1300)；氮化鋯(1510)；溴化鋯(1560)；氮化鈦(1770)；碳化鉭(1800)；碳化鎢(1880)；氧化鋁(2025)；碳化鋯(2150)；碳化鈦(2470)；碳化硅(2500)；溴化鋁(2500)；溴化鈦(2850)。
其他填料除了大顆粒的無機填料硬化劑外，本發(fā)明的防粘涂料組合物可含有努普硬度值為小于1200的小顆粒的無機填料薄膜硬化劑與其他填料。最好，填料薄膜硬化劑對氟聚合物樹脂的重量比為1.4∶1。更優(yōu)選的是至少30重量％的填料薄膜硬化劑是具有平均粒徑為至少14微米、優(yōu)選為至少20微米、更優(yōu)選為至少25微米的大陶瓷顆粒，大顆粒的量以每1厘米長度的由組合物形成的涂層的橫截面為至少3個這樣的顆粒。
合適的另外填料包括小顆粒的氧化鋁、煅燒的氧化鋁、碳化硅等等和玻璃粉、玻璃珠、玻璃纖維、硅酸鋁或硅酸鋯、云母、金屬粉、金屬纖維、細陶瓷粉、二氧化硅、硫酸鋇、滑石、等等。
涂料涂敷本發(fā)明的組合物可通過慣用的方法被涂敷到基材上。取決于被涂基材的不同，噴涂與輥涂是最方便的涂敷方法。其他公知的涂布方法包括浸涂與卷材涂是適用的。防粘涂料組合物可以是單一的涂料或包括面涂料與底涂料的多重的涂料體系。在干燥前能通過慣用的方法將一層或多層的含氟化合物的面涂料涂敷到底涂層上。當(dāng)?shù)淄苛吓c面涂料層組合物是水分散體時，面涂料組合物能在底涂料組合物被干燥到可觸摸的程度時涂敷到底涂料層上。當(dāng)?shù)淄苛蠈邮峭ㄟ^涂敷有機溶劑的組合物制成時，那么下一層(中間層或頂涂層)由水基介質(zhì)來涂敷，在涂敷這樣的下一層之前，底涂層應(yīng)被干燥到所有的水不相容的溶劑被除去為止。
所制成的復(fù)合結(jié)構(gòu)能被烘烤到所有的涂層熔化的程度，在此同時在基材上形成防粘涂層。當(dāng)氟聚合物是PTFE時，快速的高烘烤溫度被優(yōu)選，例如，在5分鐘內(nèi)溫度從800°F(427℃)升高到825°F(440℃)。當(dāng)在底漆或面涂料中氟聚合物為PTFE與FED的摻合物，例如50～70重量％PTFE與50～30重量％FEP時，烘烤溫度可以在3分鐘(總烘烤時間)內(nèi)降低到780°F(415℃)升高到800°F(427℃)。烘烤過的底涂層厚度用基于渦流原理(ASTM B244)或磁感應(yīng)原理(ASTM B499)的薄膜厚度儀測定，并且一般為5～20微米。面涂層厚度通常為10～25微米(包括中間涂層與頂涂層)。
在所制得的復(fù)合結(jié)構(gòu)中，基材可以是能經(jīng)受烘烤溫度的任何材料，例如金屬和陶瓷，其例子包括鋁、陽極氧化的鋁、冷軋鋼、不銹鋼、搪瓷、玻璃、和高溫陶瓷。基材可以是平滑的，即，具有小于50微英寸(1.25微米)的表面外形(由意大利米蘭Alpa公司制造的RT60型表面測定儀測定)并需要清洗。對高溫陶瓷和某些玻璃來說，通過激活基材表面例如通過輕度化學(xué)侵蝕(它是肉眼看不見的，即，表面仍然是平滑的)獲得改進的結(jié)果。基材還可以用粘附劑諸如聚酰胺酸鹽的薄霧狀涂層進行化學(xué)處理，參見例如美國專利5079073(Tannenbaum)中所公開的內(nèi)容。當(dāng)?shù)淄繉邮堑灼釙r，它可認為是在基材上的第一含氟聚合物層，并優(yōu)選將此底漆層直接粘合到基材。
由使用本發(fā)明的組合物制成的具有防粘涂飾的產(chǎn)品包括蒸煮鍋、烤鍋、煮飯鍋和它們的嵌入物、水罐、鐵底板、輸送機、斜槽、輥表面、切刀、等等。
試驗方法泰伯爾(Taber)耐磨試驗-一般根據(jù)ASTM D4060進行耐磨試驗，其中薄膜表面受到二個已知負荷的磨擦輪的磨耗。重量損失與干膜厚度損失是薄膜耐磨性的尺度，并在規(guī)定的循環(huán)次數(shù)后測定重量損失與干膜厚度損失。所用的儀器是泰伯爾儀表公司提供的503型泰伯爾耐磨試驗儀。所有的泰伯爾試驗均用CS17磨擦輪/1公斤負重/1000次循環(huán)進行的，除了有不同的規(guī)定外。在250次循環(huán)后清洗磨擦輪使磨擦表面翻新。
砂紙耐磨試驗(SPAT)-將防粘涂敷的鋁板試樣(10厘米×30厘米)用正方形(5厘米×5厘米)的砂紙片磨擦。砂紙具有糙面與壓力附著涂敷的軟側(cè)面。就該試驗而言，軟側(cè)面被粘著到軟海棉狀物(7×7×2.5厘米)留下被暴露的砂紙的糙面。將砂紙的糙面在恒定的規(guī)定負荷下緊貼防粘涂層。越過16.4厘米的總長度以每分鐘53次來回擺動砂紙。在規(guī)定循環(huán)次數(shù)后，用新砂紙取代舊砂紙。在規(guī)定的循環(huán)次數(shù)前后測定涂層的薄膜厚度。測定在磨擦砂紙形成的徑跡中央?yún)^(qū)，即，從二邊算起約8厘米。耐磨值以作為循環(huán)次數(shù)函數(shù)的薄膜厚度損失來表示。
機械的Tiger Paw耐磨試驗(MIP)-涂敷的基材用三點筆尖連續(xù)地擦刮，三點筆尖由加重的夾具(總重400克)夾持，夾具將筆緊貼涂敷表面并在其周圍旋轉(zhuǎn)。為了加速整個涂層厚度的破壞，即，筆的旋轉(zhuǎn)產(chǎn)生貫穿整個涂層達到基材的連續(xù)的圓形通道，在此擦刮試驗期間在200℃下加熱基材，并記錄達到這樣破壞的時間。破壞的時間越長防粘涂層的耐久性就越好。
機械的Utensil刮痕試驗(MUST)-通過施加三角形金屬車床鉆頭到涂敷表面試驗防粘涂敷的鋁基材的耐磨性與耐擦刮性。三角形車床鉆是碳化鎢車床刀具，TNMG322(購自MSC工業(yè)供應(yīng)公司，PlainviewN.Y.)。涂敷基材被裝在加熱到400°F(204℃)的、模擬蒸煮條件的熱板上。使涂敷的基材經(jīng)受在1.6公斤負荷下的、裝有三角形車床鉆頭的往復(fù)臂的來回移動。鉆頭越過防粘表面的往復(fù)頻率為每秒1次，產(chǎn)生3毫米×53毫米的磨紋。讓鉆頭往復(fù)移動直至觀察在由鉆劃出的槽中首次見到裸露的金屬為止。在進行此觀察時仃止試驗并記錄總的來回次數(shù)。此試驗被重復(fù)三次記錄破壞時的平均次數(shù)。
實施例氟聚合物PTFE微粉Zonyl氟添加劑級MP1600，購自杜邦公司，Wilmington，DE.。
PTFE-1分散體具有根據(jù)ASTM D4895測定為2.25的標準比重(SSG)和粗分散體粒徑(RDPS)為0.25～0.28微米的TFE氟聚合物樹脂分散體。
PTFE-2分散體杜邦TFE氟聚合物樹脂分散體級30，購自杜邦公司，Wilmington，DE.。
FEP分散體具有固體物含量為54.5～56.5重量％和RDPS為150～210毫微米的TFE/HFP氟聚合物樹脂分散體，該樹脂具有HFP含量為9.3～12.4重量％和熔體流動速率為11.8～21.3(根據(jù)美國專利4380618中所述的ASTM D-1238的改進方法在372℃下測定的)。
PFA分散體杜邦PFA氟聚合物樹脂分散體級335，購自杜邦公司，Wilmington，DE.。
聚合物粘合劑使用二種聚酰胺酰亞胺樹脂PAI-1(在實施例1中)是一種在含石腦油與丁醇的NMP-基溶劑中的36重量％PAI樹脂溶液(級別為PD-10629，Phelps-Dodge MagnetWire Co.)，NMP/石腦油/醇之比為40.5/21.5/2.0。
PAI-2(在實施例3中)為TorlonAI-10聚(酰胺-酰亞胺)(AmockChemicals Corp.)，一種6～8％殘余的NMP的固體樹脂(它能轉(zhuǎn)化成聚酰胺酸鹽)。
聚酰胺酸鹽通常作為具有特性粘度至少為0.1(在30℃下作為在N，N-二甲基乙酰胺中的0.5重量％溶液測定)的聚酰胺酸得到。它被溶于聚結(jié)劑諸如N-甲基吡咯烷酮和減粘劑諸如糠醇中，并與叔胺鹽、優(yōu)選為三乙胺反應(yīng)而形成溶于水的鹽，在美國專利4014834(Concannon)中有更詳細的介紹。
PPS聚苯硫樹脂Ryton V1，得自Phillips石油公司。
無機薄膜硬化劑由Elektroschmelzwerk Kempten GmbH(ESK)，Munich Germany供應(yīng)的碳化硅P 1200＝15.3±1微米平均粒徑P 600＝25.8±1微米平均粒徑P 400＝35.0±1.5微米平均粒徑P320＝46.2±1.5微米平均粒徑平均粒徑是根據(jù)由供應(yīng)商提供的資料使用FEPA-標準-43-GB 1984R1993 ISO6344通過沉積而測定的。
由Universal Abrasives，Stafford，English供應(yīng)的氧化鋁。
F1200＝3微米平均粒徑F500＝12.8微米平均粒徑F360＝22.8微米平均粒徑
F240＝44.5微米平均粒徑平均粒徑是根據(jù)由供應(yīng)商提供的資料使用FEPA-標準-42-GB 1984通過沉積而測定的。
實施例1-單一的涂層體系，碳化硅根據(jù)表1中的組成制備包括PTFE樹脂、聚酰胺酰亞胺粘合劑和溶劑的防粘涂料組合物，并向100克的此種組合物中按表2中所示添加不同量的具有不同的平均粒徑和努普硬度為2500～2900的三種級別的碳化硅。
表1-單一涂層成份重量百分比PTFE微粉11.050PAI-1 12.056蜜胺/甲醛樹脂 1.839碳黑顏料1.660N-丁醇 2.058甲基·異丁基酮 17.530N-甲基-2-吡咯烷酮 46.607石腦油7.200合計100.00向平滑的、已僅被洗滌而除去油脂但未經(jīng)機械糙化的冷軋鋼基材涂施單一層的涂料組合物。所說的涂料是通過噴涂涂敷的。除非另有指出者外，在350℃烘烤涂層。測定涂層的干膜厚度并被列于表2中。該涂敷的基材經(jīng)受如上所述的泰伯爾耐磨試驗，％磨耗(即，損失的干膜厚度除以初速的總干膜厚度×100)被列于表2中。除了有不同的指出者外，所有的泰伯爾試驗是用CS17/1公斤/1000次進行的。實施例1-3、1-4、1-6、1-7的涂敷基材被剖切并用掃描電子顯微鏡(SEM)進行觀察。
表2-耐磨性，單一涂層試樣SiC*級別烘烤溫度起始干膜厚(g) ESK ℃ 度，μm
1-1035024.61-23.0 P120035026.81-34.5 P120030038.91-43.0 P600 35019.51-53.0 P600 35029.21-63.0 P600 35036.11-75.0 P600 35059.71-85.0 P600 35026.81-95.0 P400 35031.61-105.0P400 35047.1*SiC(g)＝加入表1中100克氟聚合物組合物中的克數(shù)含固體25重量％-配方見上述表2-耐磨性，單一涂層(續(xù)表)試樣dft，微 泰伯爾數(shù)據(jù)，重量 磨耗，％★★a/b米(克)1-1 24.6 0.088 1001-2 6.0 0.016 221-3 7.0 0.016 18 1.81-4 0.7 0.047 41.0，1.01-5 9.7 0.015 331-6 6.7 0.009 19 1.4，1.71-7 13.3 0.0222 1.7，1.51-8 11.1 0.028 411-9 19.4 0.072 611-1080.0217★★薄膜厚度損失除以初始的dft×100如實施例1-1所示，就未添加SiC而言，所有的涂層被磨穿和磨耗量為100％。如實施例1-2～1-10中所示，添加3～5％SiC大大地減少了磨耗，百分磨耗從4％到61％變化。被示于實施例1-9中的較低的耐磨性(61％)啟示，a/b比小于0.8，因為P-400級具有約3％的處于48.2～77微米(供應(yīng)商資料)的顆粒，而這樣的顆粒對31.6微米的平均薄膜厚度來說是太大了。此種尺寸的顆粒穿過涂層表面而突出，并損傷組合物的理想的防粘性。
最佳的耐磨結(jié)果是通過添3％的具有平均粒徑為25.8±1微米和a/b比為1.0或以下(即，SiC顆粒的尺寸約等于或大于平均薄膜厚度)的P600型SiC而得到的。盡管這樣薄膜的耐磨性是優(yōu)異的，但是薄膜質(zhì)地有點粗糙并且還可能影響其他性質(zhì)諸如釋放性與光澤度。如先前所述，就令人滿意的體系來說，必須達到耐磨性與釋放性之間的平衡。
實施例1-3、1-4、1-6、1-7顯示a/b比處于0.8～2.0限定的“大”顆粒的存在。列出幾種顆粒截面的a/b比。在涂層表面上的偏移點數(shù)目還高于每厘米橫截面3個點。對試樣1-3來說，每厘米長度的涂層的橫截面有約65個顆粒(即，有65個其a/b比為0.8～2.0的顆粒)。
實施例1顯示“大”SiC顆粒的存在改進了單一涂層體系的耐磨性。然而，具有a/b比大于2的較小顆粒對于在單一的涂層體系中的耐磨性也是有好處的，因為某些較小的顆粒處于更接近涂層的表面而不是接近基材，從而在涂層表面形成更多的偏移點。
實施例2-多重涂層體系，在底漆中的氧化鋁通過輥涂，即，通過一系列輥按順序?qū)⒌灼?中間涂料/頂涂料的3-涂層體系涂敷到鋁基材上。該基材是平滑的，經(jīng)洗滌而脫脂但未經(jīng)機械糙化。
如表3中所述的底漆組合物促進對金屬基材的附著，并被涂敷到平均薄膜厚度為3微米。
表3-底漆組合物成份重量百分比碳黑顏料 1.83硅酸鋁增量劑 0.92杜邦公司的“LudoxTM”鈉穩(wěn)定化的膠態(tài)二氧化硅 2.13PTFE-1(MV 2～4×1010Pa·S)8.61FEP(MV 2～4×103Pa·S)5.74PAI-2 4.79聚萘磺酸鈉，陰離子表面活性劑 0.26
Surfynol 440非離子表面活性劑，Air產(chǎn)0.26去離子水 65.74辛基酚聚乙氧基非離子表面活性劑 0.31二乙醇胺 0.68三乙胺 1.35糠醇 3.72N-甲基吡咯烷酮 3.14壬基酚聚乙氧基非離子表面活性劑0.52合計 100在下表4中列出含PTFE、聚合物粘合劑和約15重量％的具有為努普硬度為～2100例如2-2到2-4的熔融氧化鋁的作為中間涂層的組合物。就比較起見，例2-1的中間涂層組合物不含有氧化鋁。在實施例2-2到2-4中的中間涂層組合物所添加的氧化鋁級別有變化，每一級別的平均粒徑變化如表6中所示。在實施例2-2中，F(xiàn)-1200顆粒(3微米平均粒徑)被添加到中間涂層組合物。在實施例2-3中添加二種不同粒徑的氧化鋁摻合物(比例為33/66的F500與F360)。在實施例4中，添加F-240顆粒(44.5微米平均粒徑)。中間涂層的作用是促進涂層的附著與柔軟性，其被涂敷的平均薄膜厚度為5～8微米。中間層起底涂層一樣的作用。
表4-中間層組合物種類重量百分比二氧化鈦 6.21碳黑 2.26硅酸鋁1.13硫酸鋇3.66熔融的氧化鋁 14.69PTFE-124.02丙烯酸聚合物 1.74聚苯硫3.66Surfynol 440表面活性劑0.29聚萘磺酸鈉表面活性劑 0.37
辛基酚聚乙氧基非離子表面活性劑 0.73壬基酚聚乙氧基非離子表面活性劑 1.44丁二醇 0.73水 37.09三乙醇胺1.98合計 100重量％固體含量＝56％P/B＝99.6(底涂層顏料＝30.2；增量劑＝36.21)粘合劑＝3.66氟聚合物＝24.02F/B＝6.6在下表5中所述配方的頂涂層組合物提供防粘(釋放)性，并以15微米厚度被涂敷。頂涂層起面涂層的作用。
表5-頂涂層成份重量百分比得自Merck的“Afflair”153二氧化鈦4.92涂敷的云母片碳黑顏料 0.26硅酸鋁增量劑 0.13PTFE-1 40.65聚萘磺酸鈉表面活性劑 0.04得自BELALOID的Bevaloid 680消泡劑 0.35水 41.64三乙醇胺 6.99得自Rohm and Haas的Acrysol RM5增 2.51稠劑壬基苯酚聚乙氧基非離子表面活性劑2.51合計 100卷涂敷工藝的特征在于形成網(wǎng)狀漆痕(薄膜的不規(guī)則流動)。作為網(wǎng)狀漆痕的結(jié)果薄膜的厚度能在7～70微米(在極端的情況下)變化，而平均薄膜厚度為20～30毫米。
在最低干燥情況下以濕碰濕和涂層間未經(jīng)固化的順序地涂敷多層的涂層體系，然后在例如約400℃下涂層體系被固化最小時間為3分鐘。多層-涂層體系具有干膜厚度平均為25微米。基材經(jīng)受上述的SPAT耐磨試驗。SPAT耐磨試驗是按如上述的試驗方法進行的。砂紙為3M公司的氧化鋁P-220，STIKITM255RD800B，其鋁顆粒尺寸為55微米(平均值)。具體的負荷是1.250公斤。該試驗進行400次循環(huán)，每100次循環(huán)更換砂紙。
此耐磨試驗的結(jié)果被示于表6中。涂敷基材被剖切，并用掃描電子顯微鏡(SEM)進行觀察，以確定a/b比(即，涂層厚度與顆粒的最長尺寸之比)和每1厘米長度的涂層的橫截面的具有a/b比為0.8～2.0的顆粒的數(shù)目。
表6-耐磨性，多重-涂層實施例氧化鋁級別★磨擦400次循環(huán)偏移點/厘a/b比(穿透)米2-1 無 嚴重磨耗 無2-2 F1200 中度磨耗 無 3.5，5.92-3 F500與F360 輕度磨耗 10 1.3，1.7，2.9(33/66)2-4 F240未7 1.5★得自Universal Abrasives的熔融氧化鋁表6中的結(jié)果顯示，隨著氧化鋁顆粒尺寸的增加，耐磨性提高。如實施例2-1中所示，就沒添加氧化鋁的情況來說，基材被嚴重地磨損而顯露出裸金屬。對實施例2-2來說，可見的中等程度的磨耗表明F1200顆粒(平均粒徑3微米)對此多重-涂層體系來說是太小了。使用大的F500/F600氧化鋁的實施例2-3經(jīng)受了SPAT耐磨試驗而只有小量的磨耗，而在添加大的F240氧化鋁顆粒的實施例2-4中沒有顯著可見的磨耗。
就實施例2-3來說，SEM顯示在涂層的每1厘米的橫載面長度上有10個顆粒(10個顆均處在a/b比為0.8～2.0內(nèi))導(dǎo)致在涂層表面形成10個偏移點。就實施例2-4來說，SEM顯示在涂層的每1厘米的橫載面長度上有7個顆粒(7個顆均處在a/b比為0.8～2.0內(nèi))導(dǎo)致在涂層表面形成7個偏移點。就沒有氧化鋁的實施例2-1和具有小平均粒徑與小于2的a/b比的顆粒的實施例2-2來說，在涂層的表面沒有偏移點，這與其在耐磨試驗中的不良性能是相一致的。
就諸如實施例2中所述的多重涂層體系而言，僅將大顆粒添加到底涂層。這些顆粒應(yīng)足夠大到從底層延伸并穿過面層厚度而顯示，從而在涂層表面產(chǎn)生偏移點。因此，在多重-涂層體系中，在中間涂層中的小顆粒不可能產(chǎn)生任何額外的耐磨性的改進，這正如在實施例1的單一的涂層體系中所見的那樣。
實施例3-多重-涂層體系，在底漆層中的碳化硅將在底漆層中含有SiC顆粒的底漆/中間涂層/頂涂層的3-涂層防粘體系噴涂到平滑的鋁基材上，鋁基材已僅經(jīng)受洗滌脫脂而未被機械糙化的處理。該SiC粉末是重量比為20/40/40的P320/P400/P600三種級別的摻合物。平均粒徑如以上規(guī)定。底漆的組合物被列于表7中。底漆的作用如底涂層并被涂敷在鋁基材表面和干燥。表面質(zhì)地類似于砂紙。
然后中間涂層被噴涂于干燥的底漆上。以濕碰濕將頂涂層涂敷到中間涂層上。中間涂層與頂涂層的組合物分別被列于表8與9中。中間涂層與頂涂層起面涂層的作用。通過在430℃溫度下的烘烤使涂層固化。
以控制的薄膜厚度分別為15～20/15/5～10微米涂敷底漆/中間涂層/頂涂層是重要的，因為底漆的表面是非常粗糙的面凹陷處是通過中間涂層和頂涂層來充填的。大的SiC顆粒從底漆(底涂層)穿過正處于頂面下的面涂層的厚度而延伸，以便在涂層的表面產(chǎn)生偏移點。大的顆粒促進耐磨所必須的偏移點的形成。
對涂敷的基材進行如上所述的MTP耐磨試驗、SPAT耐磨試驗和MUST耐擦刮與耗磨試驗。涂敷基材被剖切并用掃描電子顯微鏡(SEM)進行觀察。
在SPAT試驗中，規(guī)定的負荷為4.211公斤和砂紙是3M公司的RDBg08型氧化鋁P320(45微米平均粒徑)。每50次循環(huán)更換一次砂紙。在開始與每50次循環(huán)后測定薄膜厚度。
表7-底漆組合物成份重量百分比PAI-1 4.28水 59.35糠醇3.30二乙醇胺0.60三乙胺 1.21三乙醇胺0.20N-甲基吡咯烷酮 2.81糠醇1.49Surfynol440表面活性劑 0.22SiC P4003.30SiC P6003.30SiC P3201.66PTFE-2(在水分散體中的固體) 3.86烷基苯基乙氧基表面活性劑1.59FEP(在水分散體中的固體) 2.65Ludox AM聚硅酸鹽0.87Utramarine藍顏料1.63碳黑顏料0.28氧化鋁，0.35～0.50微米7.40合計100百分固體含量＝30.4P/B＝142％密度＝1.21體積溶解度＝15.16％表8-中間涂層成份重量百分比PTFE-2(在水分散體中的固體) 33.80壬基苯酚聚乙氧基非離子表面活性 3.38劑水 34.82PEA(在水分散體中的固體) 6.10辛基苯酚聚乙氧基非離子表面活性 2.03劑得自MERCK的云母Iriodiun 153 1.00Utramarine藍顏料 0.52氧化鋁，0.35～0.50微米2.39三乙醇胺 5.87辛酸鈰0.57油酸 1.21丁基卡必醇1.52Solvesso 100烴1.90丙烯酸樹脂4.89合計 100表9-頂涂層成份重量百分比PTFE-2(在水分散體中的固體)40.05壬基苯酚聚乙氧基非離子表面4.00活性劑水35.56PEA(在水分散體中的固體) 2.11辛基苯酚聚乙氧基非離子表面1.36活性劑得自MERCK的云母Iriodiun 0.43153辛酸鈰0.59油酸 1.23丁基卡必醇1.55三乙醇胺 5.96Solvesso 100烴1.94丙烯酸樹脂5.22
合計100多重-涂層橫截面的SEM顯微照片被示于圖2中。由于在涂層中大顆粒的存在、在a/b為0.8～2.0的每個顆粒區(qū)存在偏移點。顆粒21具有縱橫比(b/s)為1.4。顆粒21具有a/b比為1.0，在涂層表面的偏移點以22表示。
此實施例3的涂層具有每1厘米橫截面為約80個的偏移點。涂層耐至少為3小時的上述的MTP耐磨試驗。與之相比，類似于美國專利5160791表1中所介紹的商業(yè)上可購到的多重-涂料體系(其中沒有碳化硅)僅在90～120分鐘后得到磨紋。
使用P1200氧化鋁砂紙的SPAT試驗得到類似的結(jié)果。在3000次循環(huán)后，用SiC增強的涂層顯示非常少的可見的磨紋與僅有幾微米的薄膜厚度損失。與之相比，類似于美國專利5160791表1中所介紹的多重-涂料體系(其中沒有碳化硅)在同樣數(shù)目的循環(huán)后出現(xiàn)磨穿而達到金屬完全磨耗。
每一實施例中制備的基材還經(jīng)受上述的MUST試驗。該試驗表征基材試樣經(jīng)耐磨與耐擦刮組合試驗。使用加重的往復(fù)的三角形金屬車床鉆頭，對基材試樣的防粘表面進行一系列的三種試驗以測定直到裸金屬被顯露時的循環(huán)次數(shù)。就此試樣而言，試驗結(jié)果顯示，在分別為303、334、265次循環(huán)而平均為301次循環(huán)后暴露出裸金屬。與之相比，類似于美國專利5160791表1中所介紹的多重-涂料體系(其中沒有碳化硅)，在分別為135、135、135次循環(huán)而平均為135次循環(huán)后暴露出裸金屬。
實施例4類似于實施例3，用底漆/中間涂層/頂涂層的3-涂層防粘體系涂敷一系列的平滑的鋁試板。在一塊板上的底漆組合物中不含SiC顆粒。其他的試板的每一種底漆具有8.3重量％的不同粒徑(分別為平均3微米、平均15微米、平均大于25微米)的SiC顆粒(表7中所示的摻合物)。所有的板用如實施例3中所述的中間涂料與頂涂料進行面涂。使用在4.211公斤負荷下的P320氧化鋁砂紙進行涂層耐磨性的SPAT試驗。在每50次循環(huán)后更換砂紙并測定薄膜的厚度。結(jié)果被示于圖3中。圖3為顯示在底漆中以恒定的8.3％重量的量充填的SiC顆粒的粒徑與耐磨性關(guān)系的曲線。根據(jù)磨擦的循環(huán)次數(shù)畫出干膜厚度(dft)以確定薄膜損失量。就在底漆中具有較小顆粒(3微米)的多重-涂層體系來說，薄膜厚度損失幾乎與沒有任何SiC的底漆相同。底漆中有大SiC顆粒(＞25微米)，耐磨性獲得大大的改進。15微米SiC粒徑獲得中間的結(jié)果。
實施例5類似于實施例3，用底漆/中間涂層/頂涂層的3-涂層防粘體系涂敷一系列的平滑的鋁試板。在板上改變底漆組合物的SiC粉末顆粒的量。在所有的底漆中SiC粉末是以重量比為20/40/40的三種級別的P320/P400/P600的摻合物。所有的板用如實施例3中所述的中間涂料與頂涂料進行面涂。
使用在4.211公斤負荷下的P320氧化鋁砂紙進行涂層耐磨性的SPAT試驗。在每50次循環(huán)后更換砂紙并測定薄膜的厚度。結(jié)果被示于圖4中。圖4為顯示％重量的SiC與耐磨性(以薄膜厚度損失表示)關(guān)系的曲線。根據(jù)磨擦的循環(huán)次數(shù)畫出干膜厚度(dft)以確定薄膜損失量。就較大量的大顆粒SiC而言，在耐磨試驗中的薄膜損失較小。
就每一試樣的磨耗而言，還通過SEM檢查薄膜橫截面以測定偏移點的數(shù)目。高濃度的陶瓷導(dǎo)致在涂層表面有較高數(shù)目的偏移點。結(jié)果被示于下表10中。
表10-SiC濃度在底漆中％重量的SiC每厘米的偏移點的數(shù)目0 01 33 106 198.328結(jié)果明白地顯示，隨著填料濃度的增加偏移點數(shù)目增加和促成更好的耐磨性。每厘米的涂層橫截面具有至少3個偏移點可實現(xiàn)耐磨性。
權(quán)利要求
1.一種能在平滑的基材上形成附著涂層并顯示耐磨性的底漆組合物，它包含氟聚合物、聚合物粘合劑和無機填料薄膜硬化劑，氟聚合物與聚合物粘合劑的重量比為0.5～2.0∶1和填料薄膜硬化劑與氟聚合物的重量比至少為1.4∶1。
2.權(quán)利要求1的底漆組合物，其中至少為30％重量的所說的填料薄膜硬化劑包括具有平均粒徑至少為20微米的大的陶瓷顆粒。
3.權(quán)利要求1的底漆組合物，其中至少為30％重量的所說的填料薄膜硬化劑包括具有平均粒徑至少為25微米的大的陶瓷顆粒。
4.權(quán)利要求2的底漆組合物，其中所說的顆粒具有至少為1200的努普硬度。
5.權(quán)利要求4的底漆組合物，其中所說的顆粒具有不大于2.5的縱橫比。
6.權(quán)利要求2的底漆組合物，其中所說的大顆粒的量足以提供在由所說的組合物形成的所說的涂層的每1厘米長的橫截面上至少為3個這樣的顆粒。
全文摘要
本發(fā)明提供一種用具有耐摩擦力的防粘涂層涂敷的基材，該涂層厚度與所說的陶瓷顆粒的最長直徑之比為0.8～2.0。另一種用具有耐摩擦力的防粘涂層涂敷的基材，該涂層包括底涂層與面涂層，底涂層與面涂層的總厚度與陶瓷顆粒的最長直徑之比為0.8～2.0。還包括一種能在平滑的基材上形成附著涂層并顯示耐磨性的組合物，其中陶瓷顆粒的量足以提供在由所說的組合物形成的涂層的每1厘米長的橫截面上至少為3個這樣的顆粒。
文檔編號B32B27/30GK1766015SQ2005101200
公開日2006年5月3日 申請日期1999年7月30日 優(yōu)先權(quán)日1999年2月19日
發(fā)明者P·A·F·托馬斯, W·A·J·斯托克斯, A·比格曼 申請人:納幕爾杜邦公司