專利名稱：防粘面漆用高填料面漆下涂層的制作方法
技術領域：
本發明涉及與防粘氟聚合物涂料一起使用的底漆和底涂層。
背景技術：
氟聚合物樹脂，尤其全氟聚合物樹脂，因其低表面能和防粘性能以及耐熱性和耐化學性而聞名。在各種各樣基材上實現耐久的防粘聚合物涂層早就是人們所希望的。如Tannenbaum的美國專利5,562,991中所討論的，發展了一種可供各種各樣基材、包括光滑基材使用的底漆，該底漆對該基材和對氟聚合物罩面層都有充分的粘合力。Tannenbaum通過施用一種以0.5～2.0∶1的重量比包含氟聚合物和聚合物粘結劑而且還包含5～30％(重量)的無機薄膜硬化劑的底漆達到了這個目的。對于有改進的對基材粘合力以及改進的抗劃傷性、抗磨損性和耐磨性的氟聚合物涂層，目前仍舊有需要。
然而，為了達到更好的附著水平，開發一種顯示出通常與氟聚合物系統的施用相聯系的干燥和固化過程期間的收縮下降的涂層系統，會是理想的。更具體地說，這樣一些需要加熱才能脫除該涂層系統的揮發性成分以及使熔體流動和使有機聚合物成分固化的過程，造成了該涂層的尺寸變化并有害地影響了對基材材料的附著。
炊具工業的一個特別關注是裝飾性炊具，其中陶瓷涂層覆蓋了該炊具內部的至少一部分。當故意將陶瓷“玻璃料”施用到該炊具內部以使表面硬化時，這種情況就會發生。當將一種陶瓷涂層施用到一種幾何形狀復雜的金屬壓片的外部且其內部的遮蔽是困難和昂貴的時，這種情況也會發生。在這種情況下，陶瓷噴逸會部分地涂布該壓片的內部并干擾隨后施用的防粘涂層的粘合。
發明概要本發明提供一種可用來作為基材上防粘涂層用面漆下涂層的組合物，包含(a)陶瓷微粒無機填料，該微粒的平均粒度為1μm或更小，且長寬比不大于2.5，(b)粘合促進劑，其中，無機填料與粘合促進劑的重量比在5∶1～1.7∶1的范圍內，和(c)以烤干后該面漆下涂層組合物的重量為基準，0～25％(重量)的氟聚合物。
在另一種實施方案中，本發明包括一種有一個防粘涂層的有涂層基材，其中，該涂層包含一個面漆下涂層和一個氟聚合物罩面層，該面漆下涂層含有(a)陶瓷微粒無機填料，該微粒的平均粒度為1μm或更小，且長寬比不大于2.5，(b)至少一種粘合促進劑，其中，無機填料與粘合促進劑的重量比在5∶1～1.7∶1的范圍內，和(c)以烤干后該面漆下涂層組合物的重量為基準，0～25％(重量)的氟聚合物。
詳細描述本發明在其某些實施方案中提供了一種涂層系統，包含一種基材和一種多層防粘涂層，包括一層底漆、一層面漆和一個或多個中間層以及任選的一個直接施用于該基材上而在該底漆下的底涂層。底涂層(base coat)和底漆(primer)合稱為面漆下涂層(undercoat)。中間涂層(intermediate coating)和面漆(topcoat)合稱為罩面層(overcoat)。
無機填料本發明的面漆下涂層組合物的主要成分是陶瓷微粒無機填料。該無機填料連同少量粘合促進劑一起令人驚訝地產生一種對各種各樣基材以及對作為罩面層施用于該面漆下涂層上的氟聚合物都有優異粘合力的光滑連續薄膜。所謂“面漆下涂層”系指要么直接施用到一種基材上的底涂層，要么施用到該底涂層或該基材上的底漆。所謂“罩面層”系指在底漆層上施用的一個或多個中間涂層或一種面漆。所存在的高水平無機填料降低了正常干燥和涂布作業期間發生的收縮水平。通過降低涂層中的應力水平，提高了該涂層對基材的粘合力。這種降低之所以發生，是由于對收縮有貢獻的應力水平與使該涂層固定到該基材上所需要的力恰好相反。通過增加對收縮無貢獻或貢獻很小的無機填料數量，由無機成分和有機成分組成的涂層在加熱時遭遇到的尺寸變化減少。該無機填料由陶瓷微粒組成，該微粒的平均粒度為1μm或更小，且無機填料與粘合促進劑的重量比在5∶1～1.7∶1的范圍內。因此，該無機填料的存在比例通常是以烤干后重量為基準的面漆下涂層組合物的45～85％(重量)、較好60～85％(重量)、更好48～72％(重量)，這取決于任選的氟聚合物成分的數量。要認識到的是，本發明中無機填料的水平，與諸如在以Tannenbaum的美國專利5,562,991和Batzar的美國專利5,250,356為代表的先有技術中公開的那些慣常已知組合物相比，是頗高的。此外，高水平無機填料也有助于提高抗劃傷性、耐磨性和抗磨損性。
該無機填料成分是對該組合物的其它成分惰性的而且在其使面漆下涂層組合物和/或隨后的氟聚合物罩面層熔融的最終烘烤溫度是穩定的一種或多種填料類型材料。該無機填料是水不溶性的，因此，它典型地是可均勻分散的但不溶于水基分散液形式的本發明組合物中。典型地說，本發明的無機填料較好包含陶瓷微粒，其平均粒度為1μm或更小，較好平均粒度在0.1μm～1.0μm的范圍內。
也較好的是，該陶瓷微粒的長寬比不大于2.5、較好不大于1.5。所謂長寬比系指該微粒的最長直徑與在垂直于該微粒最長直徑(主軸)的方向上測定的尺寸的最大距離之比。長寬比是一種較好微粒形狀的一種量化手段。有高長寬比的微粒是晶須狀或棒形的，不同于本發明的較好微粒，后者較好是更具球形的，而且更接近地趨于1的理想長寬比。此外，粒度分布較好是狹窄的，且最好是單分散性分布。為了使所得到涂層的填充密度最大化，微粒形狀和粒度分布是重要的。
無機填料較好是從無機的氮化物、碳化物、硼化物和氧化物一組中選擇的。可能特別有用的陶瓷微粒的實例包括無機氧化物例如氧化硅、氧化鋁、氧化鋅、和氧化錫以及無機碳化物例如碳化硅的微粒。
粘合促進劑面漆下涂層組合物的粘合促進劑成分較好由加熱熔融時能成膜而且也是熱穩定的有機聚合物組成的。這種成分在面漆下涂層應用方面是眾所周知的，可于防粘面漆、用于使含氟聚合物的面漆下涂層粘附到基材上、和用于在一個面漆下涂層內成膜并成為其一部分。該氟聚合物本身對一種光滑基材的粘合力很小或沒有粘合力。該粘合促進劑一般是不含氟的而且還能粘附到該氟聚合物上。在本發明中，該粘合促進劑是作為小成分而與大量無機填料聯合使用的。如以下討論的氟聚合物也可以用來作為附加的小成分。較好的粘合促進劑是那些可溶于或可分散于水中或者水與該粘合促進劑的有機溶劑的混合物中者，而該溶劑是可與水混溶的。這種溶解性有助于該粘合促進劑與該氟聚合物成分(當存在時)共混成水基分散液形式。
該粘合促進劑成分的一個實例是聚酰胺酸鹽，該鹽在該組合物烘烤時轉化成聚酰胺-酰亞胺(PAI)而形成該面漆下涂層。這種粘合促進劑之所以較好，是由于在烘烤該聚酰胺酸鹽而得到的充分酰亞胺化形式中這種粘結劑有超過250℃的連續服務溫度。該聚酰胺酸鹽一般可作為在30℃以N，N-二甲基乙酰胺中的0.5％(重量)溶液測定時有至少0.1的比濃對數粘度的聚酰胺酸得到。它溶解于一種聚結劑例如N-甲基吡咯烷酮和一種粘度降低劑例如糠醇中，并與叔胺較好三乙胺反應，生成該可溶于水的鹽，如美國專利4,014,834(Concannon)中更詳細地描述的。所得到的含有該聚酰胺酸鹽的反應介質隨后可以與一種氟聚合物水基分散液共混，由于該聚結劑和粘度降低劑在水中是可混溶的，因而該共混產生一種均勻涂料組合物。該共混可以通過這些液體簡單地混合在一起來實現，而不使用過度攪拌，從而避免該氟聚合物水基分散液(若存在)的混凝。可以使用的其它粘合促進劑包括聚醚砜(PES)和聚苯硫醚(PPS)。
當該面漆下涂層組合物作為一種液體介質(其中，該液體是水和/或有機溶劑)施用時，以上所述的粘合性能將在該面漆下涂層干燥和烘烤以及隨后施用的一層氟聚合物烘烤以形成該基材的防粘涂層時自己表現出來。
為簡單起見，可以只使用一種粘合促進劑來形成本發明組合物的粘合促進劑成分。然而，也可以考慮多種粘合促進劑用于本發明中，尤其當希望有某些終端使用性能例如撓曲性、硬度或腐蝕防護時更是如此。常見的組合包括PAI/PES、PAI/PPS和PES/PPS。
無機填料與粘合促進劑的重量比較好是5∶1～1.7∶1的重量比。這里公開的無機填料與粘合促進劑的重量比，是以該組合物施用到其基材上之后烘烤而形成的施用層中這些成分的重量為基準的。該烘烤趕出了該涂料組合物中存在的揮發性材料，包括該聚酰胺酸鹽在烘烤期間形成酰亞胺鍵時產生的鹽殘基。為方便起見，當粘合促進劑是通過烘烤步驟轉化成聚酰胺-酰亞胺的聚酰胺酸鹽時，其重量可取為起始組合物中聚酰胺酸的重量。
氟聚合物除無機填料和粘合促進劑外，本發明的面漆下涂層組合物，以該組合物的烘干重量為基準，可以含有0～25％(重量)、較好1～15％(重量)、更好4～8％(重量)的氟聚合物。本發明組合物的氟聚合物成分可以是熔體粘度為至少1×107Pa.s的非熔體性氟聚合物。一種實施方案是380℃的熔體粘度為至少1×108Pa.s的聚四氟乙烯(PTFE)，其熱穩定性是氟聚合物中最高的。這樣的PTFE可以含有少量能改善烘烤(熔融)期間的成膜能力的共聚用單體改性劑，例如全氟烯烴、尤其六氟丙烯(HFP)，或全氟(烷基·乙烯基)醚、尤其其中該烷基含有1～5個碳原子者，較好的是全氟丙基·乙烯基醚(PPVE)。此類改性劑的量將不足以賦予該PTFE以熔體制造性，一般是不大于0.5％(摩爾)。也為了簡單起見，該PTFE可以有單一熔體粘度，通常為至少1×109Pa.s，但有不同熔體粘度的多種PTFE的混合物可以用來形成該氟聚合物成分。
該氟聚合物成分也可以是可溶體制造的氟聚合物，要么與該PTFE組合(共混)、要么代替它。此類可溶體制造氟聚合物的實例包括TFE與至少一種氟化可共聚單體(共聚用單體)的共聚物，共聚用單體在該聚合物中的存在量足以使該共聚物熔點降低到實質上低于TFE均聚物即聚四氟乙烯(PTFE)的熔點，例如降低到不大于315℃的熔融溫度。與TFE的較好共聚用單體包括全氟化單體，例如有3～6個碳原子的全氟烯烴和全氟(烷基·乙烯基醚)(PAVE)，其中該烷基含有1～5個碳原子、尤其1～3個碳原子。尤其好的共聚用單體包括六氟丙烯(HFP)、全氟(乙基·乙烯基醚)(PEVE)、全氟(丙基·乙烯基醚)(PPVE)和全氟(甲基·乙烯基醚)(PMVE)。較好的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的烷基有至少兩個碳原子)。可熔體制造四氟乙烯共聚物的分子量除它足以成膜和足以能持久保持模塑形狀從而在該面漆下涂層施用時有完整性外并不重要。典型地說，其熔體粘度將是至少1×102Pa.s且范圍可以高達約60～100×103Pa·s，這些是按照ASTM D-1238在372℃測定的。一種較好的組合物是熔體粘度范圍為1×107～1×1011Pa.s的非熔體制造性氟聚合物與粘度范圍為1×103～1×105Pa.s的可溶體制造氟聚合物的一種共混物。
該氟聚合物成分一般是作為該聚合物在水中的分散液而商業上可得的，由于便于施用和環境可接受性，這是本發明組合物的較好形式。所謂“分散液”系指該氟聚合物微粒穩定地分散于該水基介質中，使得在該分散液要被使用的時間范圍內該微粒的沉降不會發生；這是通過該氟聚合物微粒典型地在0.2μm量級的小粒度和該分散液制造商在該水基分散液中使用表面活性劑來實現的。這樣的分散液可以直接通過稱為分散聚合、任選地隨后濃縮和/或進一步添加表面活性劑的工藝得到。
有用的氟聚合物也包括那些通常稱為微粉末者。這些氟聚合物一般在372℃的熔體粘度為1×102Pa.s～1×106Pa.s。這樣的聚合物包括但不限于那些基于稱為四氟乙烯(TFE)聚合物的聚合物群者。該聚合物可以直接進行聚合，也可以通過較高分子量PTFE樹脂的降解來制造。TFE聚合物包括TFE的均聚物(PTFE)和TFE與如此低濃度(＜1.0％摩爾)的可共聚改性共聚用單體以致該樹脂依然是非熔體加工性的共聚物(改性PTFE)。該改性單體可以是諸如六氟丙烯(HFP)、全氟(丙烯基·乙烯基醚)(PPVE)、全氟丁基乙烯、氯三氟乙烯、或其它能向該分子中引進側基的單體。
本發明涉及有一個面漆下涂層和一個在該面漆下涂層之上的氟聚合物罩面層的有涂層基材，該面漆下涂層含有(a)陶瓷微粒無機填料，該微粒的平均粒度為1μm或更小，且長寬比不大于2.5，(b)至少一種粘合促進劑，其中，無機填料與粘合促進劑的重量比在5∶1～1.7∶1的范圍內，和(c)以烤干后該面漆下涂層組合物的重量為基準，0～25％(重量)的氟聚合物。進而，本發明涉及有涂層基材，其中，該罩面層含有陶瓷微粒無機填料，該微粒的平均粒度為1μm或更小。進而，本發明還涉及有涂層基材，其中，該罩面層含有有機粘合促進劑。
涂料施用本發明的組合物可以用常用手段施用到基材上。噴涂和輥涂是最方便的施用方法，這取決所涂布的基材。包括浸涂和卷材涂在內的其它眾所周知涂布方法是適用的。
基材可以是任何一種能耐受烘烤溫度的材料例如金屬和陶瓷，其實例包括鋁、陽極化鋁、冷軋鋼、不銹鋼、搪瓷、玻璃、和耐高溫陶瓷粘合劑。該基材可以是光滑的，即當用意大利米蘭Alpa公司制造的Model RT 60表面測試儀測定時有小于50微英寸(1.25μm)的表面輪廓，而且需要是潔凈的。本發明的組合物尤其可用于使防粘涂層粘附到一種在其內表面上有一個陶瓷過噴邊沿的金屬壓片上。
用本發明的組合物制作的有防粘面漆的產品包括蒸煮器皿、烘烤器皿、米飯鍋及其插入物、水壺、鐵墊板、傳遞器、槽架、輥筒表面、切割刀片等。
測試方法沸水后指甲刻劃法附著力(PWA)將有涂層試驗基材在沸水中浸沒15分鐘。讓水在該有涂層基材插入之后達到充分沸騰，然后開始計時。在該沸水處理后，讓該基材冷卻到室溫并充分干燥。指甲刻劃試驗包括使用指甲從該薄膜中一個預先用刀劃傷的刀口摳出或剝掉該涂層，以測試該薄膜的附著程度。從該板上剝離該薄膜時難度明顯增大者，判斷為附著力有改善。在一些情況下，該薄膜無法從該板上剝離。若即使用擴大的拉拽也無法除去涂層，則蒸煮器皿便通過這種試驗。
劃格法附著力將有涂層試驗基材在沸水中浸沒15分鐘。讓水在該有涂層基材插入之后達到充分沸騰，然后開始計時。在該沸水處理后，讓該基材冷卻到室溫并充分干燥。在該有涂層基材表面上，用模板和剃須刀片割11條平行線。然后把該樣板翻轉90度，以割11個刀口，從而在該表面上形成100個方塊。把增強的膠帶貼到這些方塊上，牢牢地加壓，使該膠帶固定到這些方塊上。然后從這些方塊上迅速拉起該膠帶，記錄涂層已脫落(如果有的話)的方塊數目。然后旋轉該盤子，再次將增強膠帶貼上、加壓、拉拽，記錄涂層已脫落的方塊數目。因涂層類型而異，若要么一個方塊要么沒有方塊粘到該膠帶上，則該蒸煮器皿便通過這種試驗。
實施例實施例1和2實施例1和2是一種四層涂布系統的實施例，其中使用兩個面漆下涂層，即一個按照本發明制作的層涂層與一層底漆，和兩個罩面層，即一個中間涂層與一層面漆。實施例1和2中底涂層配方時要使用的一種氧化鋁分散液是按照表1中所列各組分制備的。實施例1和2中底漆層和中間涂層配方時要使用的一種氧化鋁分散液是按照表2中所列各組分制備的。如表3中所代表的實施例1的一種底涂層和如表4中所代表的一種底涂層，分別噴涂到兩種各自獨立的、已經徹底清潔但未進行噴砂處理或遭遇其它化學處理的光滑鋁3004基材上。這些涂層在150°F(66℃)干燥。然后，這些涂層在300°F(149℃)烘烤5分鐘，隨后在800°F(427℃)烘烤5分鐘。所得到的褐色涂層實測分別是0.26密耳(6.6μm)和0.16密耳(4.1μm)。進行初步指甲刻劃法附著力試驗，發現涂層附著力非常良好。該初步指甲刻劃法附著力試驗是通過用刀劃傷來進行的，但沒有像以上PWA試驗中所述那樣進行沸水浸沒。劃傷只是在良好的困難程度之后才進行，且該涂層在多次努力之后仍無法剝掉。
這兩種有底涂層的基材隨后都噴涂如表6中所列的底漆配方并在150°F(66℃)干燥。然后這些基材涂布如表7中所列的中間涂層配方，隨后涂布如表8中所列的面漆配方。底漆的涂布厚度分別為0.32和0.37密耳(8.1和9.4μm)；中間涂層的涂布厚度分別為0.62和0.77密耳(15.8和19.6μm)；面漆的涂布厚度分別為0.30和0.31密耳(7.6和7.9μm)。這些有涂層的基材在300°F(149℃)烘烤5分鐘，然后在800°F(427℃)烘烤5分鐘。
實施例1和實施例2的底涂層組合物中，無機填料與粘合促進劑之比分別是4.5∶1和1.79∶1。
對這些有涂層的基材進行如上所述的初步附著力試驗、沸水后附著力試驗和劃格法附著力試驗。未觀察到涂層脫落。
比較例1為了與本發明比較，用有粒度實質上比本發明大的無機填料微粒的底涂層，制備一種有四涂層系統(底涂層、底漆、中間涂層和面漆)的鋁基材。把表5中所示比較例1的底涂層噴涂到一種已經徹底清潔但未進行噴砂處理或遭遇其它化學處理的光滑鋁3004基材上。該底涂層使用一種氧化鋁微粒分散液，其中，該微粒的平均粒度為2.7～3.7μm。該底涂層在150°F(66℃)干燥。然后，該涂層在300°F(149℃)烘烤5分鐘，然后在800°F(427℃)烘烤5分鐘。所得到的涂層實測是約0.3密耳(8μm)。
有底涂層的基材隨后噴涂表6中所列的底漆配方并在150°F(66℃)干燥。然后，該基材涂布表7中所列的中間涂層配方，隨后涂布表8中所列的面漆配方。該底漆的涂布厚度是約0.3密耳(8μm)；該中間涂層的涂布厚度是約0.7密耳(18μm)；該面漆的涂布厚度是約0.3密耳(8μm)。該有涂層的基材在300°F(149℃)烘烤5分鐘，然后在800°F(427℃)烘烤5分鐘。
在比較例1的底涂層組合物中，無機填料與粘合促進劑的比例是2.3∶1。
對該有涂層基材進行如上所述的沸水后附著試驗。由于在基材界面上涂層容易去除，因而觀察到實驗失敗。表1-實施例1和2的底涂層用的氧化鋁分散液組分 ％(重量)去離子水 59.80TritonX100表面活性劑 0.20α-氧化鋁(AKP-30，住友化學公司制，D50報告值為0.39μm，95％＜1μm；長寬比＜2.5) 40.00合計 100.00用Eiger Mechinery公司制造的Model 250 Mini Motor Mill預混和分散。表2-實施例1和2以及比較例1的底漆和中間涂層用的氧化鋁分散液組分 ％(重量)去離子水 59.80TritonX100表面活性劑0.20α-氧化鋁(AKP-20，住友化學公司制，D50報告值為0.54μm，95％＜1μm；長寬比＜2.5) 40.00合計 100.00用Mini Motor Mill預混和分散。表3-實施例1的底涂層配方組分％(重量)聚酰胺酸4.564去離子水66.479TritonX100表面活性劑 0.101二乙醇胺0.637三乙胺 1.274糠醇3.516N-甲基吡咯烷酮 2.959α-氧化鋁AKP-30(分散液中固體％，表1)20.470合計100表4-實施例2的底涂層配方組分 ％(重量)聚酰胺酸 5.727去離子水 73.427TritonX100表面活性劑 0.051二乙醇胺 0.799三乙胺1.598糠醇 4.411N-甲基吡咯烷酮3.713α-氧化鋁AKP-30(分散液中固體％，表1) 10.274合計 100表5-比較例1的底涂層配方組分 ％(重量)聚酰胺酸 7.204去離子水 62.593二乙醇胺 1.005三乙胺2.01糠醇 5.554N-甲基吡咯烷酮4.671聚萘磺酸鈉0.311羥丙基纖維素 0.072氧化鋁2430-137**(分散液中50.0％固體；平均粒度＝2.7～3.7μm) 16.58合計 100表6-實施例1和2以及比較例1的底漆配方組分 ％(重量)黑色顏料 1.366群青色顏料 3.074Ludox膠體二氧化硅 0.309氧化鋅 0.004PTFE(水基分散液中的固體) 4.237FEP(水基分散液中的固體) 2.799聚酰胺酸 4.779去離子水 70.675三乙醇胺 0.055TritonX100表面活性劑 0.633聚萘磺酸鈉 0.102二乙醇胺 0.667三乙胺 1.334糠醇 3.684N-甲基吡咯烷酮 3.098α-氧化鋁AKP-20(分散液中的固體％，表2) 3.184合計 100表7-實施例1和2以及比較例1的中間涂層配方組分 ％(重量)黑色顏料 1.059群青色顏料 0.307有氧化鈦涂層云母，EM Ind 0.743辛酸鈰 0.497PTFE(水基分散液中的固體) 28.736PFA(水基分散液中的固體) 5.074TritonX100表面活性劑 2.721硫酸聚萘酸鈉 0.079油酸 1.403去離子水 40.238二甘醇-丁醚 2.062三乙醇胺 3.955烴類溶劑 2.526丙烯酸樹脂(水基分散液中的固體)(三元共聚物，重量份39丙烯酸甲酯/57丙烯酸乙酯/4甲基丙烯酸) 4.106α-氧化鋁AKP-20(分散液中的固體％，表2) 6.854合計 100表8-所有實施例的透明面漆配方組分 ％(重量)有氧化鈦涂層的云母，EM Ind 0.371辛酸鈰 0.583PTFE(水基分散液中的固體) 39.677PFA(水基分散液中的固體) 2.089TritonX100表面活性劑 3.110油酸 1.224去離子水 37.804二甘醇-丁醚 2.419三乙醇胺 4.591烴類溶劑 2.962丙烯酸樹脂(水基分散液中的固體)(三元共聚物，重量 4.106份39丙烯酸甲酯/57丙烯酸乙酯/4甲基丙烯酸) 5.170合計 100實施例3、4、5實施例3、4和5是一種三層涂布系統的實施例，其中使用一個面漆下涂層即按照本發明制作的底漆，和兩個罩面層即一個中間涂層和面漆。三個各自獨立的、已經徹底清潔但未進行噴砂處理或遭遇其它化學處理的光滑鋁3004基材，部分地涂布一種黑色陶瓷基瓷漆，達到40～50％之間的表面積覆蓋率，即裝飾性蒸煮器皿制造中遇到的搪瓷過噴的代表。實施例3、4和5中有表9中所列配方的底漆層分別噴到這三個基材上。這些底漆以0.25～0.4密耳(6.4～10μm)范圍內的涂膜厚度涂布、在150°F(66℃)干燥5分鐘。
隨后，對實施例3、4和5的每個基材涂布表10中所列配方的中間涂層。對所有三個基材都涂布一個有表8中所列配方的面漆層。該中間涂層和面漆分別以0.5～0.8密耳(13～20μm)和0.3～0.5密耳(8～13μm)范圍內的涂膜厚度涂布，隨后在300°F(149℃)干燥5分鐘，然后在800°F(427℃)烘烤4～5分鐘。
對有涂層的基材進行如上所述的劃格法附著力試驗，所不同的是沸水浸沒為20分鐘。結果列于表11中。附著力是優異的，涂層方塊中無一或只有一個被膠帶脫除。
比較例2、3為了與本發明比較，制備了兩個有一種三涂層系統(底涂、中間涂層和面漆)的鋁基材，使該底漆層有實質上低于本發明的無機填料和更大的氟聚合物含量。這些基材是像實施例3、4和5中所述那樣制備的，包括有40～50％搪瓷過噴。底漆層的組合物列于表9中。中間涂層的組合物列于表10中。如表8中所列的面漆組合物對兩種基材來說是相同的。這些涂層的涂布和加工條件同實施例3、4和5中所述的一樣。
對有涂層的基材進行如上所述的劃格法附著力試驗，所不同的是沸水浸沒為20分鐘。結果列于表11中，顯而易見的是，比較例2和3中施用的涂層表現不良，如膠帶脫除的涂層方塊數目所證實的。表9-實施例3～5和比較例2～3的底漆配方底漆比較例 比較例 實施例 實施例 實施例23345組分 重量％黑色顏料1.4230.305群青色顏料 3.2041.770氧化鋅 0.0040.002磷酸鋅 0.108聚酰胺酸4.99 4.7195.5025.3825.323PTFE(水基分散液中固體) 4.4174.211 1.3151.301FEP(水基分散液中固體) 2.9162.863Ludox膠體二氧化硅0.3140.951去離子水69.337 66.368 62.431 61.8667.532三乙醇胺0.14 0.214TritonX100表面活性劑 0.6590.5780.1870.2620.552Surfynol440 0.244 0.185聚萘磺酸鈉 0.1060.023二乙醇胺0.6960.6590.7680.7510.743三乙胺 1.3931.3171.5361.5021.4852-氨基-2-甲基-1-丙醇 0.947糠醇3.8423.5954.2404.1473.634N-甲基吡咯烷酮 3.2353.0603.5673.4893.451焙燒的氧化鋁Alcoa級A16 SG， 21.769 21.292 15.794Alcoa工業化學分公司制，平均粒度0.48μm；長寬比＜2.5Ceralox HPA-0.5氧化鋁，α，99.98％ 3.3248.066焙燒的氧化鋁，Condea Vista公司制，平均粒度0.5μm；長寬比＜2.5Al2O3/PAI比值 0.67 1.71 3.96 3.96 2.97固體的氟聚合物％35.6130.760.00 4.70 5.80表10-實施例3～5和比較例2～3的中間涂層配方中間涂層比較例2 比較例3 實施例3 實施例4 實施例5組分 重量％黑色顏料1.0321.1720.8330.7970.764群青色顏料 0.2750.2550.2220.2120.203氧化鈦包衣云母，EM Ind 0.7240.2170.5840.5590.537PTFE(水基分散液中固體) 28.003 39.7522.594 21.628 20.743PFA(水基分散液中固體) 4.945 3.9893.8193.662聚酰胺酸 1.3601.7391.667辛酸鈰 0.4840.5910.3910.3740.359TritonX100表面活性劑 2.6513.1242.1592.0671.982聚萘磺酸鈉 0.0770.05 0.0620.0590.057油酸1.0171.2410.8200.7850.753去離子水41.6238.593 49.160 50.231 52.281二甘醇-丁醚 2.01 2.4531.6211.5521.488三乙醇胺4.0214.6813.1102.9772.855三乙胺0.3800.4850.465二乙醇胺 0.1900.2430.2332-氨基-2-甲基-1-丙醇烴類溶劑2.46 3.0031.9861.9 1.821糠醇 1.0481.1871.138N-甲基吡咯烷酮0.8821.1271.081丙烯酸樹脂(水基分散液中固體)，39重 4.0024.87 3.2283.1002.964量份丙烯酸甲酯/57重量份丙烯酸乙酯/4重量份甲基丙烯酸的三元共聚物焙燒的氧化鋁Alcoa級A16 SG， 5.3815.1594.947Alcoa工業化學分公司制，平均粒度0.48μm；長寬比＜2.5Ceralox HPA-0.5氧化鋁，α，99.98％ 6.679焙燒的氧化鋁，Condea Vista公司制，平均粒度0.5μm；長寬比＜2.5表11-實施例3～5和比較例2～3的劃格法附著力試驗結果比較例2 比較例3 實施例3 實施例4 實施例5涂膜總厚度(μm) 1.40 1.45 1.44 1.49 1.42試驗1 2/10098/100 0/1000/1000/100試驗2 18/100 2/1000/1000/1000/100試驗3 5/10027/100 0/1000/1000/100試驗4 1/100以具有一個含有高水平陶瓷微粒無機填料、粘合促劑和0～25％(重量)氟聚合物的面漆下涂層為特征的防粘涂層系統顯示出通常與氟聚合物系統的應用相聯系的干燥與固化工藝期間的收縮減少。該涂層系統有優異的附著力、耐磨性、抗劃傷性和抗磨損性，尤其可用于對裝飾性炊具的施用，其中，瓷漆覆蓋該炊具內部的至少一部分。
權利要求
1.可用來作為一種基材上防粘涂層的面漆下涂層的組合物，該組合物包含(a)陶瓷微粒無機填料，該微粒的平均粒度為1μm或更小，且長寬比不大于2.5，(b)粘合促進劑，其中，無機填料與粘合促進劑的重量比在5∶1～1.7∶1的范圍內，和(c)以烤干后該面漆下涂層組合物的重量為基準，0～25％重量的氟聚合物。
2.權利要求1的組合物，其中，以烤干后該面漆下涂層組合物的重量為基準，氟聚合物的數量是1～15％(重量)。
3.權利要求1的組合物，其中，該陶瓷微粒的粒度在0.1μm～1.0μm的范圍內。
4.權利要求1的組合物，其中，該氟聚合物是非熔體制造性的。
5.權利要求1的組合物，其中，該氟聚合物是熔體粘度在1×107～1×1011Pa.s范圍內的非熔體制造性氟聚合物與粘度在1×103～1×105Pa.s范圍內的可溶體制造氟聚合物的一種共混物。
6.權利要求1的組合物，其中，所述粘合促進劑是聚酰胺-酰亞胺、聚酰亞胺、聚亞芳基硫醚和聚醚砜樹脂中至少一種。
7.權利要求1的組合物，其中，該無機填料是從無機的氮化物、碳化物、硼化物和氧化物一組中選擇的。
8.權利要求7的組合物，其中，該無機填料是氧化鋁。
9.權利要求1的組合物，呈一種基材上一個烤干層的形式。
10.權利要求9的組合物，其中，涂布前該基材是光滑的。
11.一種涂布了一個防粘涂層的基材，所述涂層包含一個面漆下涂層和一個氟聚合物罩面層，所述面漆下涂層含有(a)陶瓷微粒無機填料，該微粒的粒度為1μm或更小，且長寬比不大于2.5，(b)至少一種粘合促進劑，其中，無機填料與粘合促進劑的重量比在5∶1～1.7∶1的范圍內，和(c)以烤干后該面漆下涂層組合物的重量為基準，0～25％重量的氟聚合物。
12.權利要求11的有涂層基材，其中，以烤干后該面漆下涂層組合物的重量為基準，所述面漆下涂層含有1～15％重量的氟聚合物。
13.權利要求11的有涂層基材，其中，該面漆下涂層是所述基材上的一個底涂層。
14.權利要求11的有涂層基材，其中，該面漆下涂層是所述基材上的一層底漆。
15.權利要求11的有涂層基材，其中，該面漆下涂層是施用到一個底涂層上的一層底漆。
16.權利要求11的有涂層基材，其中，涂布前所述基材是光滑的。
17.權利要求11的有涂層基材，該基材是一種金屬基材。
18.權利要求17的有涂層基材，其中，該金屬基材的至少一部分涂布了一層瓷漆。
19.權利要求11的有涂層基材，其中，所述罩面層包含一個中間涂層和一層面漆。
20.權利要求11的有涂層基材，其中，所述罩面層包含一種氟聚合物，該氟聚合物是一種熔體粘度在1×107～1×1011Pa.s范圍內的非熔體制造性氟聚合物。
21.權利要求11的有涂層基材，其中，所述罩面層包含一種氟聚合物，所述氟聚合物是一種熔體粘度在1×107～1×1011Pa.s范圍內的非熔體制造性氟聚合物與一種熔體粘度在1×103～1×105Pa.s范圍內的可熔體制造氟聚合物的一種共混物。
22.權利要求11的有涂層基材，其中，所述罩面層除陶瓷微粒無機填料外還含有平均粒度為1μm或更小的微粒。
23.權利要求22的有涂層基材，其中，所述罩面層還含有有機粘合促進劑。
24.權利要求23的有涂層基材，其中，所述粘合促進是聚酰胺-酰亞胺、聚酰亞胺、聚亞芳基硫醚和聚醚砜樹脂中至少一種。
全文摘要
本發明涉及一種可用來作為一種基材上防粘涂層用面漆下涂層的組合物,包含(a)陶瓷微粒無機填料,該微粒的平均粒度為1μm或更小且長寬比不大于2.5,(b)粘合促進劑,其中,無機填料與粘合促進劑的重量比在5∶1～1.7∶1的范圍內,和(c)以烤干后該面漆下涂層組合物的重量為基準,0～25%(重量)的氟聚合物。
文檔編號C08L27/12GK1350568SQ00807579
公開日2002年5月22日 申請日期2000年5月11日 優先權日1999年5月14日
發明者P·L·赫斯曼 申請人:納幕爾杜邦公司