专利名称：用作不粘涂层的组合物的制作方法
用作不粘涂层的组合物发明背景发明领域本发明涉及可用于不粘涂层应用的组合物。 现有技术不粘涂层为本领域所公知。在这些涂层中，通常采用氟碳树脂，因为这些树脂表面能低并且耐热和化学稳定。然而，考虑到耐磨性、耐火接触性以及与金属基底的粘结性，基于氟碳树脂的不粘涂层受到限制。当用小刀或其他金属工具切划时，这类涂层易于损伤。擦拭或砂纸打磨也容易使这些涂层磨损。不粘涂层可以单层或多层涂覆。当不粘涂层用在煎锅中时，发现的一个问题是在这些煎锅中制作的产品不再变色或焦脆。与在不带有不粘涂层的常规炊具中制作的产品相比，这影响了用这种方式所制作的产品的外观和味道。本发明的不粘涂层将不粘涂层公知的易于脱离的性质与产品的焦脆组合在一起。发明概述根据本发明，这种性质的组合可以通过在基底上顺序涂覆并固化如下涂料组合物来获得a)底层组合物，包含i. 5-15重量％氟碳树脂，ii. 5-15重量％无机颗粒，平均颗粒度在5-15 μ m之间，以及iii. 20-30重量％耐热粘结剂树脂，b)中间层组合物，包含i. 50-65重量％氟碳树脂，ii. 5-15重量％丙烯酸树脂，以及iii. 0-10重量％耐热粘结剂树脂，和C)顶层组合物，包括i. 50-65重量％氟碳树脂，ii. 5-15重量％丙烯酸树脂，以及iii. 3-10重量％无机颗粒，平均颗粒度在15-20 μ m之间。本发明的其他实施方式包含关于组成、组分的相对含量、颗粒度以及方法步骤的各细节。本说明书中，重量％是指基于组合物的总重的重量％，除非另有说明。发明详述底层或底漆组合物
除了氟碳树脂、无机颗粒和耐热粘合剂树脂之外，底层组合物还可以包含一种或多种如下组分填料、颜料表面活性剂、溶剂、消泡剂，以及本领域技术人员已知的用于涂料组合物的任何其他组分。在一种优选的实施方式中，底层组合物为水性组合物，其中所有组分分散于或可溶于水中。中间层组合物除了氟碳树脂、丙烯酸树脂和耐热粘合剂树脂之外，中间层组合物还可以包含一种或多种如下组分填料、颜料表面活性剂、溶剂、消泡剂，以及本领域技术人员已知的用于涂料组合物的任何其他组分。在一种优选的实施方式中，中间层组合物为水性组合物，其中所有组分分散于或可溶于水中。顶层组合物除了氟碳树脂、丙烯酸树脂和无机颗粒之外，顶层组合物还可以包含一种或多种如下组分填料、颜料表面活性剂、溶剂、消泡剂，以及本领域技术人员已知的用于涂料组合物的任何其他组分。在一种优选的实施方式中，顶层组合物为水性组合物，其中所有组分分散于或可溶于水中。氟碳树脂可用作本发明中的氟碳树脂的例子包括聚四氟乙烯(PTFE)，以及四氟乙烯 (TFE)与六氟丙烯(HFP)、全氟丙基乙烯基醚(PPVE)、全氟烷基乙烯基醚及乙烯的共聚物。商用实例为四氟乙烯-六氟丙烯共聚物(FEP)、四氟乙烯-全氟烷基乙烯基醚共聚物 (PFA)、乙烯-四氟乙烯共聚物(ETFE)。也可以使用以上聚合物、共聚物与单体的任意混合物。如果涂覆件的预期应用或使用是高温，那么应当选自热稳定的含氟聚合物。PTFE是耐热或热稳定的氟碳树脂的例子，可以按照本发明使用。在高于300°C的温度下可熔融流动的氟碳树脂包括TFE的共聚物，例如FEP和 PFA。氟碳树脂通常以聚合物在水中的分散体获得。在这种分散体中，聚合物颗粒具有小的尺寸(通常在0.2 μ m左右)，用表面活性剂来获得稳定的分散体。对于一些聚合物，期望在分散体中包含有机液体。氟碳树脂还可以以聚合物粉末存在，在此情形下，通常采用有机液体将颗粒混入涂料组合物中。耐热粘合剂树脂(粘结促进剂)存在于底漆或底层组合物中且能够存在于中间层组合物中的耐热粘合剂树脂为聚合物，其在加热(例如通过辐射)、蒸发溶剂时成膜，并且也是热稳定的。该粘合剂表现出与基底以及与涂覆于底漆或中间层组合物之上的含氟聚合物组合物的良好粘结性。优选的粘合剂为可溶于或溶解于水或者水与一种或多种用于粘合剂的有机溶剂的混合物中的那些。该溶剂应当能与水混溶。粘合剂的溶解度增强了粘合剂与存在于底漆组合物中的其他组分的混合。适宜的耐热粘合剂组分的例子为聚酰胺酸树脂(PAI)，其在加热时转化为聚酰胺-酰亚胺。这种粘合剂在全部酰亚胺化时，能够经受超过250°C的连续使用温度。通常， 聚酰胺酸溶解在适宜的溶剂组合中，例如N-甲基吡咯烷酮、水与适宜的叔烷基胺。适宜的耐热粘合剂组分的另外的例子为聚醚砜(PEQ。这些聚合物可以经受170°C -190°C范围的连续使用温度。聚苯硫(PPQ也可用作耐热粘合剂，单独或者与PAI或PES混合。可以按照本发明使用的耐热粘合剂的例子包括Torlon A1-10 (来自Solvay)和Radel A_300(来自 Solvay)。丙烯酸树脂中间层组合物与顶层组合物包含丙烯酸树脂。原则上任何丙烯酸树脂都可用在这些涂层组合物中。在一种优选的实施方式中，丙烯酸树脂具有40-70°C范围内的Tg。在另一种优选的实施方式中，丙烯酸树脂为可分散于水的丙烯酸树脂。无机惰件颗粒底层组合物和顶层组合物包含无机颗粒，其对存在于组合物中的其他组分是惰性的，并且能够经受超过250°C的连续使用温度。此外，这些颗粒在不粘涂层的最终烘焙温度下也是稳定的。颗粒还不溶于水或任何其他存在于底漆组合物中的溶剂。适宜的无机颗粒的例子包括元素周期表中IIA-VB族元素的无机氧化物、碳化物或氮化物，以及天然矿物。 底层中无机颗粒的平均颗粒度在约5-约15 μ m范围内，顶层中无机颗粒的平均颗粒度在约 15-约20 μ m的范围内。无机颗粒优选具有至少约5的莫氏硬度、更优选至少约6的莫氏硬度。莫氏硬度高于5的无机颗粒的例子包括氧化铝、氧化锆、碳化硅、碳化钛、硼化铝和方石英。除了以上提及的无机惰性颗粒之外，根据本发明使用的涂料组合物还可以包含常规用于制备涂料组合物的填料、添加剂和颜料。填料可以是本领域技术人员已知的任何填料，例如硫酸钡、硫酸钙、碳酸钙、二氧化硅或硅酸盐(如滑石、长石和瓷土)。还可以添加添加剂，诸如稳定剂、抗氧化剂、流平剂(leveling agent)、防沉降剂、消光剂、流变改性剂、表面活性剂、UV光吸收剂、光稳定剂、胺增效剂、蜡或粘结促进剂。涂层的涂覆根据本发明涂覆的基底可以是铝成型制品，如罐、平底锅、盖、混合勺和所有其他通常用于食品制作和烹饪的器具(烤盘、烤炉架等)以及待成型为前述制品的铝板。在这两种情形中，铝质载体用任何已知的方法容易地除油，例如在碱性或酸性环境中或用有机溶剂。在这种处理中，铝质载体保持铝板的表面粗糙度，即1.2μπι以下。除了除油之外，还可以在涂覆底漆之前使表面变粗糙，例如通过喷砂或打磨。然而，这不是必须的。下一步，涂覆底层组合物并干燥经涂覆的制品，直至涂层接触干燥。这种干燥可在烘箱中进行。下一步，涂覆中间层之外和顶层组合物。在一种实施方式中，在涂覆顶层之前将中间层干燥。在另一种实施方式中，中间层组合物与顶层组合物湿对湿涂覆。最后，将基底在烘箱中在380°C与440°C之间、优选在410°C与430°C之间的温度下烘烤。本发明将参照以下实施例来阐明。这些仅为举例说明本发明而不欲以任何方式限制其范围。
实施例
以下适用于如下给出的实施例Scotch Brite 磨损实验Scotch Brith磨损实验测量涂层对于用具有磨蚀作用的擦拭垫持续擦洗的耐受性。擦拭垫上的垂直负荷设定为10磅(4. Mkg)，擦拭垫每磨拭10，000次就更换。记录擦掉涂层至露出金属所需的循环次数，以测量不粘系统的耐磨性。鸡蛋脱离实骑将涂有不粘涂层的煎锅加热到150°C，之后煎鸡蛋。脱离程度分级如下鸡蛋脱离等级(用洗碗机用洗涤剂/水清洗)1.很差鸡蛋粘于磨损痕迹(wear track)并且难以清洗2.很差鸡蛋粘于磨损痕迹但相对易于清洗3.很差鸡蛋粘于90%磨损痕迹但清洗还算容易4.很差鸡蛋粘于80%磨损痕迹但清洗还算容易5.差鸡蛋粘于70%磨损痕迹但清洗还算容易6.尚可鸡蛋粘于60%磨损痕迹但清洗还算容易7.尚可鸡蛋粘于20-40%磨损痕迹但清洗还算容易8.好鸡蛋粘于10%磨损痕迹但容易清洗9.很好略有困难地完整移出鸡蛋，易于清洗10.极好干净地移出完整的鸡蛋，无残留手持虎爪实验手持“虎爪”(Tiger Paw)设备是工业接受的标准件，为测试不粘涂层对长期厨房滥用的耐受性所设计。手持虎爪设备由已称重的装置组成，其用三个圆珠笔刮擦涂膜。给测试用炊具装填一薄层食用油，并加热到华氏400° (摄氏205° )。将虎爪在不粘表面上以圆周方式旋转2000次，每100圈改变方向。考察涂层对任何磨损、起泡(blasting)或穿透至裸露金属的性能。1.对比例权利要求
1. 一种具有不粘表面的基底，所述不粘表面通过在基底上顺序涂覆并固化如下涂料组合物来获得a)底层组合物，包含i.5-15重量％氟碳树脂，ii.5-15重量％无机颗粒，平均颗粒度在5-15μ m之间，以及iii.20-30重量％耐热粘结剂树脂，b)中间层组合物，包含i.50-65重量％氟碳树脂，ii.5-15重量％丙烯酸树脂，以及iii.5-10重量％耐热粘结剂树脂， 禾口c)顶层组合物，包括1.50-65重量％氟碳树脂，ii.5-15重量％丙烯酸树脂，以及iii.3-10重量％无机颗粒，平均颗粒度在15-20 μ m之间。
2.根据权利要求1的基底，特征在于底层和顶层包含选自氧化铝、氧化锆、碳化硅、碳化钛、硼化铝和方石英组成的组的无机颗粒。
3.制备权利要求1基底的方法，其中第一步，将底层涂覆到基底上并干燥；下一步，将中间层涂覆在底层上并干燥；再下一步，将顶层涂覆在中间层上；最后一步，将如此得到的经涂覆的基底在380°C与440°C之间的温度下烘烤。
4.根据权利要求1的方法，其中丙烯酸树脂具有40-70°C范围内的Tg。
全文摘要
具有不粘表面的基底，通过将至少三层涂层顺序涂覆到基底上并固化而得到。所有涂层都包含氟碳树脂和一些其他树脂，底层和顶层包含无机颗粒。
文档编号C09D127/14GK102307677SQ200980156378
公开日2012年1月4日 申请日期2009年2月9日 优先权日2009年2月9日
发明者D·曹, T·J·巴特 申请人:惠特福德有限公司