JP2023049913A - Surface treatment agent, method for treating surface and method for forming coating film - Google Patents
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Abstract
Description
本発明は、表面処理剤及び皮膜形成方法に関する。 TECHNICAL FIELD The present invention relates to a surface treatment agent and a film forming method.
従来、金属材料、セラミックス材料等の基材に塗装を行う前に、基材への塗膜の密着性、耐食性の付与等を目的として、基材表面に表面処理が施されている。 BACKGROUND ART Conventionally, before coating a base material such as a metal material or a ceramic material, the surface of the base material is subjected to a surface treatment for the purpose of imparting adhesion of a coating film to the base material, corrosion resistance, and the like.
例えば、亜鉛、アルミニウム、マグネシウム、クロム、コバルト、ニッケル、鉄、銅、錫、又は、これらの合金等の各種の金属材料の塗装前の表面処理方法として、アルカリ脱脂処理、リン酸塩処理、クロム化成処理、シランカップリング剤によるプライマー処理、界面活性剤による親水化処理等が施されている。また、ガラス、金属酸化物等の各種セラミックス材料の塗装前の表面処理方法として、アルカリ脱脂処理、プラズマ処理等が施されている(例えば、特許文献1~3参照)。 For example, zinc, aluminum, magnesium, chromium, cobalt, nickel, iron, copper, tin, or alloys thereof, as surface treatment methods before painting, include alkali degreasing, phosphating, chromium Chemical conversion treatment, primer treatment with a silane coupling agent, hydrophilization treatment with a surfactant, and the like are performed. Alkali degreasing treatment, plasma treatment, and the like are performed as surface treatment methods for various ceramic materials such as glass and metal oxides before coating (for example, see Patent Documents 1 to 3).
しかしながら、上述の表面処理を行う場合、脱脂槽、化成処理槽、水洗処理槽の設置が必要であり、また、排水処理設備、プラズマ処理装置等の大掛かりな設備が必要であり、これらの設備の導入が難しいという問題がある。 However, when performing the above surface treatment, it is necessary to install a degreasing tank, a chemical conversion treatment tank, and a water washing treatment tank, as well as large-scale equipment such as wastewater treatment equipment and plasma treatment equipment. The problem is that it is difficult to introduce.
また、シランカップリング剤によるプライマー処理により物品の表面に皮膜(コーティング膜)を形成した場合、皮膜の種類によっては、皮膜の基材への密着性が十分でないという問題がある。 Further, when a film (coating film) is formed on the surface of an article by priming with a silane coupling agent, there is a problem that the adhesion of the film to the substrate is not sufficient depending on the type of film.
更に、界面活性剤により物品の表面を親水化した場合、物品の表面に残留した界面活性剤が、基材と皮膜(コーティング膜)との密着性を阻害するという問題がある。 Furthermore, when the surface of the article is hydrophilized with a surfactant, there is a problem that the surfactant remaining on the surface of the article inhibits the adhesion between the substrate and the film (coating film).
従って、金属材料、セラミックス材料等の基材に対して、大規模な設備、及び、複数の処理工程を必要とせず、簡易に表面処理を行うことができ、基材と、当該基材上に形成される皮膜との密着性を向上させることができる表面処理剤および表面処理方法の開発が求められている。 Therefore, it is possible to easily perform surface treatment on substrates such as metal materials and ceramic materials without requiring large-scale equipment and multiple treatment steps. There is a demand for the development of a surface treatment agent and a surface treatment method that can improve the adhesion to the film to be formed.
本発明は、金属、セラミックス材料等の基材に対して、大規模な設備、及び、複数の処理工程を必要とせず、簡易に表面処理を行うことができ、基材と、当該基材上に形成されるシラノール基を有する皮膜との密着性を向上させることができる表面処理剤、表面処理方法及び皮膜形成方法を提供することを目的とする。 The present invention can easily perform surface treatment on substrates such as metals and ceramic materials without requiring large-scale equipment and multiple processing steps, and It is an object of the present invention to provide a surface treatment agent, a surface treatment method, and a film forming method that can improve adhesion to a film having silanol groups formed on a surface.
本発明者は、鋭意研究を重ねた結果、(A)コロイダルシリカ、及び、(B)有機溶剤を含有する表面処理剤、それを用いた表面処理方法及び皮膜形成方法によれば、上記目的を達成できることを見出し、本発明を完成するに至った。 As a result of intensive research, the present inventors have achieved the above object by a surface treatment agent containing (A) colloidal silica and (B) an organic solvent, a surface treatment method using the same, and a film formation method. We have found that it can be achieved, and have completed the present invention.
即ち、本発明は、下記の表面処理剤、表面処理方法及び皮膜形成方法に関する。
1.(A)コロイダルシリカ、及び、(B)有機溶剤を含有する、表面処理剤。
2.前記コロイダルシリカは、水分散型コロイダルシリカであり、前記コロイダルシリカの濃度は、表面処理剤を100質量%として0.1~10質量%である、項1に記載の表面処理剤。
3.前記コロイダルシリカの平均粒子径は1~50nmである、項1又は2に記載の表面処理剤。
4.前記有機溶剤は、極性溶剤である、項1~3のいずれかに記載の表面処理剤。
5.前記有機溶剤は、アルコール系溶剤、グリコール系溶剤からなる群より選択される少なくとも1種である、項1~4のいずれかに記載の表面処理剤。
6.基材表面を表面処理剤で拭き取る工程iを有する表面処理方法であって、
前記表面処理剤は、(A)コロイダルシリカ、及び、(B)有機溶剤を含有する、表面処理方法。
7.前記工程iの前に、基材表面を被覆する保護フィルムを剥離する剥離工程を有し、
前記工程iは、前記剥離工程後に基材表面に付着している接着剤を除去する工程である、項6に記載の表面処理方法。
8.基材表面に皮膜を形成する皮膜形成方法であって、
(1)基材表面を表面処理剤で拭き取る工程I、
(2)前記基材表面に皮膜形成組成物を塗布して、皮膜形成組成物層を形成する工程II、及び、
(3)前記皮膜形成組成物層を加熱して、シラノール基を有する皮膜を形成する工程IIIを有し、
前記表面処理剤は、(A)コロイダルシリカ、及び、(B)有機溶剤を含有する、
皮膜形成方法。
That is, the present invention relates to the following surface treatment agent, surface treatment method and film formation method.
1. A surface treatment agent containing (A) colloidal silica and (B) an organic solvent.
2. Item 2. The surface treatment agent according to item 1, wherein the colloidal silica is water-dispersed colloidal silica, and the concentration of the colloidal silica is 0.1 to 10% by mass based on 100% by mass of the surface treatment agent.
3. Item 3. The surface treatment agent according to Item 1 or 2, wherein the colloidal silica has an average particle size of 1 to 50 nm.
4. Item 4. The surface treatment agent according to any one of Items 1 to 3, wherein the organic solvent is a polar solvent.
5. Item 5. The surface treating agent according to any one of Items 1 to 4, wherein the organic solvent is at least one selected from the group consisting of alcohol solvents and glycol solvents.
6. A surface treatment method comprising the step i of wiping off the substrate surface with a surface treatment agent,
The surface treatment method, wherein the surface treatment agent contains (A) colloidal silica and (B) an organic solvent.
7. Prior to the step i, a peeling step of peeling off the protective film covering the substrate surface,
Item 7. The surface treatment method according to Item 6, wherein the step i is a step of removing the adhesive adhering to the substrate surface after the peeling step.
8. A film forming method for forming a film on a substrate surface,
(1) Step I of wiping the substrate surface with a surface treatment agent,
(2) Step II of applying a film-forming composition to the substrate surface to form a film-forming composition layer, and
(3) Heating the film-forming composition layer to form a film having silanol groups;
The surface treatment agent contains (A) colloidal silica and (B) an organic solvent.
Film forming method.
本発明の表面処理剤は、金属、セラミックス材料等の基材に対して、大規模な設備、及び、複数の処理工程を必要とせず、簡易に表面処理を行うことができ、基材と、当該基材上に形成されるシラノール基を有する皮膜との密着性を向上させることができる。また、本発明の表面処理方法は、基材表面を表面処理剤で拭き取ることにより、簡易に表面処理を行うことができ、基材と、当該基材上に形成されるシラノール基を有する皮膜との密着性を向上させることができる。更に、本発明の皮膜形成方法は、上記表面処理方法により基材に表面処理を施し、シラノール基を有する皮膜を形成するので、簡易に表面処理を行うことができ、基材との密着性に優れた皮膜を形成することができる。 The surface treatment agent of the present invention can easily perform surface treatment on substrates such as metals and ceramic materials without requiring large-scale equipment and multiple treatment steps. It is possible to improve adhesion with a film having a silanol group formed on the substrate. In addition, the surface treatment method of the present invention can easily perform surface treatment by wiping the substrate surface with a surface treatment agent, and the substrate and the film having a silanol group formed on the substrate. can improve the adhesion of. Furthermore, in the film forming method of the present invention, the substrate is surface-treated by the above-described surface treatment method to form a film having silanol groups. An excellent film can be formed.
1.表面処理剤
本発明の表面処理剤は、(A)コロイダルシリカ(以下、「(A)成分」とも示す。)、及び、(B)有機溶剤(以下、「(B)成分」とも示す。)を含有する表面処理剤である。本発明の表面処理剤は、(B)成分中に(A)成分が分散しているため、例えば、本発明の表面処理剤をウエス、厚手のティッシュ等に含ませて基材表面を拭き取ることにより、基材表面を研磨し、且つ、脱脂を行うことができる。また、基材表面で(B)成分が揮発して、表面にシラノール基を有する(A)成分を基材表面に付着させることができる。これにより、基材上の(A)成分の表面に、シラノール基を有する皮膜を形成した際に、皮膜の基材への密着性を向上させることができる。このため、本発明の表面保護層を用いることにより、金属、セラミックス材料等の基材に対して、大規模な設備、及び、複数の処理工程を必要とせず、簡易に表面処理を行うことができ、基材と、当該基材上に形成されるシラノール基を有する皮膜との密着性を向上させることができる。
1. Surface treatment agent The surface treatment agent of the present invention comprises (A) colloidal silica (hereinafter also referred to as "(A) component") and (B) organic solvent (hereinafter also referred to as "(B) component"). It is a surface treatment agent containing In the surface treatment agent of the present invention, since component (A) is dispersed in component (B), for example, the surface treatment agent of the present invention can be soaked in a waste cloth, a thick tissue, or the like and wiped off the substrate surface. The surface of the base material can be polished and degreased. In addition, the component (B) volatilizes on the surface of the substrate, and the component (A) having silanol groups on the surface can adhere to the surface of the substrate. Thereby, when a film having silanol groups is formed on the surface of the component (A) on the substrate, the adhesion of the film to the substrate can be improved. Therefore, by using the surface protective layer of the present invention, it is possible to easily perform surface treatment on substrates such as metals and ceramic materials without requiring large-scale equipment and multiple treatment steps. It is possible to improve the adhesion between the substrate and the film having a silanol group formed on the substrate.
以下、本発明について詳細に説明する。 The present invention will be described in detail below.
((A)コロイダルシリカ)
(A)成分としては特に限定されず、水分散型コロイダルシリカ、疎水性コロイダルシリカ、有機溶剤分散型コロイダルシリカ等を用いることができる。これらの中でも、コロイダルシリカ表面のシラノール基の数に優れる(多い)点で、水分散型コロイダルシリカが好ましい。
((A) colloidal silica)
Component (A) is not particularly limited, and water-dispersed colloidal silica, hydrophobic colloidal silica, organic solvent-dispersed colloidal silica, and the like can be used. Among these, water-dispersed colloidal silica is preferable because the number of silanol groups on the colloidal silica surface is excellent (large).
水分散型コロイダルシリカは、二酸化ケイ素を基本単位とするシリカの水溶媒の分散体であることが好ましい。このような水分散型コロイダルシリカの平均粒子径は、1~400nmが好ましく、1~100nmがより好ましく、1~50nmがより好ましく、1~20nmが更に好ましい。平均粒子径の下限が上記範囲であると、表面処理剤の貯蔵安定性がより向上する。また、平均粒子径の上限が上記範囲であると、形成される皮膜の透明性がより向上し、且つ、コロイダルシリカ粒子が表面に有するシラノール基の数も多くなり、基材との静電気的な作用により、基材表面への密着性がより向上する。 The water-dispersed colloidal silica is preferably a dispersion of silica having silicon dioxide as a basic unit in an aqueous solvent. The average particle size of such water-dispersed colloidal silica is preferably 1 to 400 nm, more preferably 1 to 100 nm, more preferably 1 to 50 nm, even more preferably 1 to 20 nm. When the lower limit of the average particle size is within the above range, the storage stability of the surface treatment agent is further improved. In addition, when the upper limit of the average particle size is within the above range, the transparency of the formed film is further improved, and the number of silanol groups on the surface of the colloidal silica particles is increased, resulting in electrostatic contact with the substrate. This action further improves the adhesion to the substrate surface.
水分散型コロイダルシリカは、水性分散液の状態で用いることができ、この場合、水性分散液は、酸性及び塩基性のいずれであってもよい。コロイダルシリカと、水性分散液に含まれる親水性化合物とが非共有結合を介して固定化される場合、非共有結合がより強固になることから、水性分散液のpHは10以下であることが好ましい。 Water-dispersed colloidal silica can be used in the form of an aqueous dispersion, in which case the aqueous dispersion may be either acidic or basic. When colloidal silica and a hydrophilic compound contained in the aqueous dispersion are immobilized via non-covalent bonds, the non-covalent bonds become stronger, so the pH of the aqueous dispersion is preferably 10 or less. preferable.
水分散型コロイダルシリカのうち、水を分散媒体とする酸性のコロイダルシリカとして、市販品を用いることができる。このような市販品としては、例えば、日産化学工業(株)製スノーテックス(登録商標)-OXS、スノーテックス-OS、スノーテックス-O、スノーテックス-OL、スノーテックス-OYL、旭電化工業(株)製アデライト(登録商標)AT-20Q、クラリアントジャパン(株)製クレボゾール(登録商標)20H12、クレボゾール30CAL25等が挙げられる。 Among water-dispersed colloidal silica, commercially available products can be used as acidic colloidal silica using water as a dispersion medium. Such commercial products include, for example, Nissan Chemical Industries, Ltd. Snowtex (registered trademark)-OXS, Snowtex-OS, Snowtex-O, Snowtex-OL, Snowtex-OYL, Asahi Denka Kogyo ( Adelite (registered trademark) AT-20Q manufactured by Co., Ltd., Clevosol (registered trademark) 20H12 manufactured by Clariant Japan Co., Ltd., and Clevosol 30CAL25.
水分散型コロイダルシリカのうち、水を分散媒体とする塩基性のコロイダルシリカとしては、特に限定されず、例えば、アルカリ金属イオン、アンモニウムイオン、及びアミンの添加で安定化したシリカが挙げられる。このような塩基性のコロイダルシリカとして、市販品を用いることができる。このような市販品としては、例えば、日産化学工業(株)製スノーテックス-20、スノーテックス-30、スノーテックス-C、スノーテックス-C30、スノーテックス-CM40、スノーテックス-N、スノーテックス-N30、スノーテックス-K、スノーテックス-XL、スノーテックス-YL、スノーテックス-ZL、スノーテックスPS-M、及びスノーテックスPS-L、旭電化工業(株)製アデライトAT-20、アデライトAT-30、アデライトAT-20N、アデライトAT-30N、アデライトAT-20A、アデライトAT-30A、アデライトAT-40、及びアデライトAT-50等も使用可能である。さらに、クラリアントジャパン(株)製クレボゾール30R9、クレボゾール30R50、及びクレボゾール50R50等、デュポン社製ルドックス(登録商標)HS-40、ルドックスHS-30、ルドックスLS、及びルドックスSM-30等が挙げられる。 Among water-dispersed colloidal silicas, the basic colloidal silica using water as a dispersion medium is not particularly limited, and examples thereof include silica stabilized by the addition of alkali metal ions, ammonium ions, and amines. A commercial item can be used as such basic colloidal silica. Examples of such commercial products include, for example, Nissan Chemical Industries, Ltd. Snowtex-20, Snowtex-30, Snowtex-C, Snowtex-C30, Snowtex-CM40, Snowtex-N, Snowtex- N30, Snowtex-K, Snowtex-XL, Snowtex-YL, Snowtex-ZL, Snowtex PS-M, and Snowtex PS-L, Asahi Denka Kogyo Co., Ltd. Adelite AT-20, Adelite AT- 30, Adelite AT-20N, Adelite AT-30N, Adelite AT-20A, Adelite AT-30A, Adelite AT-40, and Adelite AT-50. Furthermore, Clariant Japan Co., Ltd. Clevosol 30R9, Clevosol 30R50, and Clevosol 50R50, etc., DuPont Co. Ludox (registered trademark) HS-40, Ludox HS-30, Ludox LS, Ludox SM-30, and the like.
上記コロイダルシリカは、1種単独で用いてもよいし、2種以上を混合して用いてもよい。 The colloidal silica may be used singly or in combination of two or more.
(A)成分の濃度は特に限定されず、表面処理剤を100質量%として0.05~70質量%が好ましく、0.1~50質量%がより好ましく、0.2~20質量%が更に好ましく、0.5~10質量%が特に好ましい。(A)成分の含有量の下限が上記範囲であることにより、基材と、当該基材上に形成されるシラノール基を有する皮膜との密着性がより向上する。(A)成分の含有量の上限が上記範囲であることにより表面処理剤の安定性がより向上し、且つ、表面処理後の基材表面での過剰なコロイダルシリカの析出を抑制することができるため、より外観不良を抑制することができる。 The concentration of component (A) is not particularly limited, and is preferably 0.05 to 70% by mass, more preferably 0.1 to 50% by mass, more preferably 0.2 to 20% by mass, based on 100% by mass of the surface treatment agent. Preferably, 0.5 to 10% by weight is particularly preferred. When the lower limit of the content of component (A) is within the above range, the adhesion between the substrate and the film having silanol groups formed on the substrate is further improved. When the upper limit of the content of component (A) is within the above range, the stability of the surface treatment agent is further improved, and excessive precipitation of colloidal silica on the substrate surface after surface treatment can be suppressed. Therefore, appearance defects can be further suppressed.
((B)有機溶剤)
(B)成分としては特に限定されず、極性溶媒、非極性溶媒等を用いることができる。これらの中でも、よりコロイダルシリカ粒子の分散安定性に優れる点で、極性溶媒が好ましい。
((B) organic solvent)
The component (B) is not particularly limited, and a polar solvent, a non-polar solvent, or the like can be used. Among these, a polar solvent is preferable from the viewpoint of excellent dispersion stability of colloidal silica particles.
(B)成分としては、具体的には、アルコール系溶媒、グリコール系溶媒、グリコールエーテル系溶媒、エステル系溶媒等が挙げられる。これらの中でも、よりコロイダルシリカ粒子の分散安定性に優れる点で、アルコール系溶媒、グリコール系溶媒、グリコールエーテル系溶媒が好ましく、これらの極性溶媒がより好ましい。 Specific examples of component (B) include alcohol solvents, glycol solvents, glycol ether solvents, ester solvents, and the like. Among these, alcohol-based solvents, glycol-based solvents, and glycol ether-based solvents are preferable, and these polar solvents are more preferable in terms of more excellent dispersion stability of colloidal silica particles.
アルコール系溶媒としては、例えば、メタノール、エタノール、イソプロピルアルコール、ノルマルプロピルアルコール、ターシャリーブタノール、セカンダリーブチルアルコール、1,3-ブタンジオール、1,4-ブタンジオール、2-エチルヘキシルアルコール、イソブタノール、ベンジルアルコール等が挙げられる。 Examples of alcohol solvents include methanol, ethanol, isopropyl alcohol, normal propyl alcohol, tertiary butanol, secondary butyl alcohol, 1,3-butanediol, 1,4-butanediol, 2-ethylhexyl alcohol, isobutanol, benzyl Alcohol etc. are mentioned.
グリコール系溶媒としては、例えば、エチレングリコール、プロピレングリコール、プロピレングリコール、ジエチレングリコール、トリエチレングリコール、ポリエチレングリコール等が挙げられる。 Examples of glycol-based solvents include ethylene glycol, propylene glycol, propylene glycol, diethylene glycol, triethylene glycol, and polyethylene glycol.
グリコールエーテル系溶媒としては、例えば、プロピレングリコールモノメチルエーテル、プロピレングリコールモノエチルエーテル、プロピレングリコールモノブチルエーテル、エチレングリコールモノメチルエーテル、エチレングリコールモノターシャリーブチルエーテル、ジエチレングリコールモノメチルエーテル、ジエチレングリコールモノエチルエーテル、ジエチレングリコールモノブチルエーテル、ジエチレングリコールモノヘキシルエーテル、ジプロピレングリコールメチルエーテル、トリエチレングリコールモノメチルエーテル、3-メトキシ-3-メチル-1-ブタノール等が挙げられる。 Glycol ether solvents include, for example, propylene glycol monomethyl ether, propylene glycol monoethyl ether, propylene glycol monobutyl ether, ethylene glycol monomethyl ether, ethylene glycol monotertiary butyl ether, diethylene glycol monomethyl ether, diethylene glycol monoethyl ether, diethylene glycol monobutyl ether, diethylene glycol monohexyl ether, dipropylene glycol methyl ether, triethylene glycol monomethyl ether, 3-methoxy-3-methyl-1-butanol and the like.
エステル系溶媒としては、例えば、酢酸メチル、酢酸エチル、酢酸ブチル、酢酸イソブチル、酢酸メトキシブチル、酢酸アミル、酢酸ノルマルプロピル、酢酸イソプロピル、乳酸メチル、乳酸エチル、乳酸ブチル等が挙げられる。 Examples of ester solvents include methyl acetate, ethyl acetate, butyl acetate, isobutyl acetate, methoxybutyl acetate, amyl acetate, normal propyl acetate, isopropyl acetate, methyl lactate, ethyl lactate, butyl lactate and the like.
上記有機溶媒は、1種単独で用いてもよいし、2種以上を混合して用いてもよい。 The above organic solvents may be used singly or in combination of two or more.
(B)成分の濃度は特に限定されず、表面処理剤を100質量%として0.1~99質量%が好ましく、1~95質量%がより好ましく、10~90質量%が更に好ましい。(B)成分の含有量の下限が上記範囲であることにより、表面処理剤の安定性がより向上し、且つ、表面処理後の基材表面での過剰なコロイダルシリカの析出を抑制することができるため、より外観不良を抑制することができる。(B)成分の含有量の上限が上記範囲であることにより、基材と、当該基材上に形成されるシラノール基を有する皮膜との密着性がより向上する。 The concentration of component (B) is not particularly limited, and is preferably 0.1 to 99% by mass, more preferably 1 to 95% by mass, and even more preferably 10 to 90% by mass, based on 100% by mass of the surface treatment agent. When the lower limit of the content of the component (B) is within the above range, the stability of the surface treatment agent is further improved, and excessive deposition of colloidal silica on the substrate surface after surface treatment can be suppressed. Therefore, appearance defects can be further suppressed. When the upper limit of the content of component (B) is within the above range, the adhesion between the substrate and the film having silanol groups formed on the substrate is further improved.
(他の成分)
本発明の表面処理剤は、上記(A)成分、及び(B)成分の他に、他の成分を含んでいてもよい。他の成分としては、アルミニウム含有化合物、安定剤等が挙げられる。
(other ingredients)
The surface treatment agent of the present invention may contain other components in addition to the above components (A) and (B). Other components include aluminum-containing compounds, stabilizers, and the like.
アルミニウム含有化合物としては、アルミナ、アルミン酸ナトリウム等が挙げられる。 Aluminum-containing compounds include alumina, sodium aluminate, and the like.
アルミニウム含有化合物の含有量としては特に限定されず、本発明の表面処理剤を100質量%として10質量%以下が好ましい。また、含有量の下限は特に限定されず、0質量%であってもよい。 The content of the aluminum-containing compound is not particularly limited, and is preferably 10% by mass or less based on 100% by mass of the surface treating agent of the present invention. Moreover, the lower limit of the content is not particularly limited, and may be 0% by mass.
安定剤としては、水酸化ナトリウム、水酸化カリウム、水酸化リチウム、アンモニア等の無機塩基;テトラメチルアンモニウム等の有機酸塩等が挙げられる。 Examples of stabilizers include inorganic bases such as sodium hydroxide, potassium hydroxide, lithium hydroxide, and ammonia; organic acid salts such as tetramethylammonium;
安定剤の含有量としては特に限定されず、本発明の表面処理剤を100質量%として10質量%以下が好ましい。また、含有量の下限は特に限定されず、0質量%であってもよい。 The content of the stabilizer is not particularly limited, and is preferably 10% by mass or less based on 100% by mass of the surface treating agent of the present invention. Moreover, the lower limit of the content is not particularly limited, and may be 0% by mass.
(表面処理剤の製造方法)
上記表面処理剤の製造方法としては特に限定されず、例えば、上記(B)成分に、上記(A)成分、及び、必要に応じて上記他の成分を、上述の配合で順次添加して、撹拌する製造方法が挙げられる。
(Method for producing surface treatment agent)
The method for producing the surface treatment agent is not particularly limited. A production method involving stirring is included.
撹拌する際の表面処理剤の温度は特に限定されず、0~50℃程度の常温で撹拌すればよい。また、撹拌時間は、(B)成分中に(A)成分が均一に分散することができれば特に限定されず、1~120分程度とすればよい。 The temperature of the surface treatment agent during stirring is not particularly limited, and the stirring may be performed at room temperature of about 0 to 50°C. The stirring time is not particularly limited as long as component (A) can be uniformly dispersed in component (B), and may be about 1 to 120 minutes.
2.表面処理方法
本発明の表面処理方法は、基材表面を表面処理剤で拭き取る工程iを有する表面処理方法であって、前記表面処理剤は、(A)コロイダルシリカ、及び、(B)有機溶剤を含有する表面処理方法である。
2. Surface treatment method The surface treatment method of the present invention is a surface treatment method having a step i of wiping the substrate surface with a surface treatment agent, wherein the surface treatment agent comprises (A) colloidal silica and (B) an organic solvent. It is a surface treatment method containing
本発明の表面処理方法によれば、上記に説明した本発明の表面処理剤で基材表面を拭き取ることにより、基材表面を研磨し、且つ、脱脂を行うことができる。また、基材表面で(B)成分が揮発して、表面にシラノール基を有する(A)成分を基材表面に付着させることができる。これにより、基材上の(A)成分の表面にシラノール基を有する皮膜を形成した際に、皮膜の基材への密着性を向上させることができる。このため、本発明の表面保護層を用いることにより、金属、セラミックス材料等の基材に対して、大規模な設備、及び、複数の処理工程を必要とせず、簡易に表面処理を行うことができ、基材と、当該基材上に形成されるシラノール基を有する皮膜との密着性を向上させることができる。 According to the surface treatment method of the present invention, the substrate surface can be polished and degreased by wiping the substrate surface with the above-described surface treating agent of the present invention. In addition, the component (B) volatilizes on the surface of the substrate, and the component (A) having silanol groups on the surface can adhere to the surface of the substrate. Thereby, when a film having silanol groups is formed on the surface of the component (A) on the substrate, the adhesion of the film to the substrate can be improved. Therefore, by using the surface protective layer of the present invention, it is possible to easily perform surface treatment on substrates such as metals and ceramic materials without requiring large-scale equipment and multiple treatment steps. It is possible to improve the adhesion between the substrate and the film having a silanol group formed on the substrate.
(工程i)
工程iは、基材表面を表面処理剤で拭き取る工程である。表面処理剤は、上記に説明した本発明の表面処理剤を用いればよい。
(Step i)
Step i is a step of wiping the substrate surface with a surface treatment agent. The surface treating agent of the present invention described above may be used as the surface treating agent.
基材としては特に限定されず、金属材料、セラミックス材料等が挙げられる。 The base material is not particularly limited, and examples thereof include metal materials and ceramic materials.
金属材料としては特に限定されず、例えば、亜鉛、アルミニウム、マグネシウム、クロム、コバルト、ニッケル、鉄、銅、錫、又は、これらの合金等が挙げられる。 Metal materials are not particularly limited, and examples thereof include zinc, aluminum, magnesium, chromium, cobalt, nickel, iron, copper, tin, and alloys thereof.
セラミックス材料としては特に限定されず、例えば、ガラス、アルミナ、ジルコニア、チタニア、フェライト、ほうろう等が挙げられる。 The ceramic material is not particularly limited, and examples thereof include glass, alumina, zirconia, titania, ferrite, and enamel.
基材表面を表面処理剤で拭き取る方法としては特に限定されず、公知の方法により拭き取ることができる。このような方法としては、例えば、上記表面処理剤をウエス、厚手のティッシュ、タオル等に含ませて基材表面を拭き取る方法が挙げられる。また、基材を上記表面処理剤に浸漬する方法、基材表面に上記表面処理剤をスプレー塗布する方法も、基材表面を拭き取る方法に含まれる。 The method of wiping the surface of the base material with the surface treatment agent is not particularly limited, and it can be wiped off by a known method. Such a method includes, for example, a method of wiping the substrate surface with a waste cloth, a thick tissue, a towel, or the like containing the surface treatment agent. The method of immersing the substrate in the surface treating agent and the method of spray coating the surface of the substrate with the surface treating agent are also included in the method of wiping the surface of the substrate.
上記工程iにより、基材表面で(B)成分が揮発して、(A)成分を基材表面に付着させることができる。基材表面の(A)成分の塗布量は特に限定されず、0.001~1.0g/m2が好ましく、0.005~0.5g/m2がより好ましい。上記塗布量の下限が上記範囲であることにより、基材と、当該基材上に形成されるシラノール基を有する皮膜との密着性がより向上する。上記塗布量の上限が上記範囲であることにより、表面処理後の基材表面において、過剰なコロイダルシリカが析出する外観不良をより抑制できる。 By the above step i, the component (B) volatilizes on the surface of the base material, and the component (A) can adhere to the surface of the base material. The coating amount of component (A) on the substrate surface is not particularly limited, and is preferably 0.001 to 1.0 g/m 2 , more preferably 0.005 to 0.5 g/m 2 . When the lower limit of the coating amount is within the above range, the adhesion between the substrate and the film having silanol groups formed on the substrate is further improved. When the upper limit of the coating amount is within the above range, it is possible to further suppress poor appearance caused by deposition of excessive colloidal silica on the substrate surface after the surface treatment.
工程iを行う際の温度(気温)としては特に限定されず、常温であればよい。常温としては、具体的には、0~50℃が好ましく、5~40℃がより好ましい。 The temperature (air temperature) at which step i is performed is not particularly limited, and may be normal temperature. Specifically, the room temperature is preferably 0 to 50°C, more preferably 5 to 40°C.
以上説明した工程iにより、基材表面が表面処理剤で拭き取られ、基材表面に表面処理を施すことができる。 By the process i described above, the substrate surface is wiped off with the surface treatment agent, and the surface treatment can be applied to the substrate surface.
(剥離工程)
本発明の表面処理方法は、上記工程iの前に、基材表面を被覆する保護フィルムを剥離する剥離工程を有していてもよい。基材は、基材表面の酸化、汚れを抑制することを目的として、樹脂等で形成された保護フィルムで被覆される場合がある。このような場合、本発明の表面処理方法では、上記工程iの前に、保護フィルムを剥離する剥離工程を有することが好ましい。
(Peeling process)
The surface treatment method of the present invention may have a peeling step of peeling off the protective film covering the substrate surface before step i. The substrate is sometimes covered with a protective film made of resin or the like for the purpose of suppressing oxidation and contamination of the surface of the substrate. In such a case, the surface treatment method of the present invention preferably includes a peeling step of peeling off the protective film before step i.
保護フィルムを剥離する方法としては特に限定されず、従来公知の方法により保護フィルムの端部から保護フィルムを引き上げ、基材から引き剥がせばよい。 The method of peeling off the protective film is not particularly limited, and the protective film may be pulled up from the edge of the protective film and peeled off from the base material by a conventionally known method.
保護フィルムを剥離した後は、基材表面に、保護フィルムで被覆するための接着剤が残存することとなる。この場合、上記工程iは、上記剥離工程後に基材表面に付着している接着剤を除去する工程となる。 After peeling off the protective film, the adhesive for coating with the protective film remains on the substrate surface. In this case, the step i is a step of removing the adhesive adhering to the substrate surface after the peeling step.
以上説明した剥離工程により、基材表面を被覆する保護フィルムが剥離される。 Through the peeling step described above, the protective film covering the substrate surface is peeled off.
3.皮膜形成方法
本発明の皮膜形成方法は、基材表面に皮膜を形成する皮膜形成方法であって、
(1)基材表面を表面処理剤で拭き取る工程I、
(2)前記基材表面に皮膜形成組成物を塗布して、皮膜形成組成物層を形成する工程II、及び、
(3)前記皮膜形成組成物層を加熱して、シラノール基を有する皮膜を形成する工程IIIを有し、
前記表面処理剤は、(A)コロイダルシリカ、及び、(B)有機溶剤を含有する、
皮膜形成方法である。
3. Coating Forming Method The coating forming method of the present invention is a coating forming method for forming a coating on the surface of a substrate, comprising:
(1) Step I of wiping the substrate surface with a surface treatment agent,
(2) Step II of applying a film-forming composition to the substrate surface to form a film-forming composition layer, and
(3) Heating the film-forming composition layer to form a film having silanol groups;
The surface treatment agent contains (A) colloidal silica and (B) an organic solvent.
It is a film forming method.
本発明の皮膜形成方法は、工程Iを備えることにより、基材に表面処理を施し、シラノール基を有するコロイダルシリカの層を形成するので、簡易に表面処理を行うことができる。本発明の皮膜形成方法は、更に、工程II及びIIIを有することにより、コロイダルシリカの層上に、シラノール基を有する皮膜を形成することができ、コロイダルシリカの層と、皮膜との密着性が優れるので、基材表面との密着性に優れた皮膜を形成することができる。 Since the film forming method of the present invention includes the step I, the substrate is surface-treated to form a layer of colloidal silica having silanol groups, so the surface treatment can be easily performed. The film forming method of the present invention further comprises steps II and III, so that a film having silanol groups can be formed on the colloidal silica layer, and the adhesion between the colloidal silica layer and the film is improved. Since it is excellent, it is possible to form a film having excellent adhesion to the substrate surface.
(工程I)
工程Iは、基材表面を表面処理剤で拭き取る工程である。工程Iは、上述の本発明の表面処理方法における工程iと同一の工程である。このため、上記工程iで説明した内容に従って、基材表面を表面処理剤で拭き取ればよい。
(Process I)
Step I is a step of wiping the substrate surface with a surface treatment agent. Step I is the same step as step i in the surface treatment method of the present invention described above. Therefore, the surface of the substrate may be wiped off with the surface treatment agent according to the details described in step i above.
(工程II)
工程IIは、基材表面に皮膜形成組成物を塗布して、皮膜形成組成物層を形成する工程である。
(Step II)
Step II is a step of applying a film-forming composition to the substrate surface to form a film-forming composition layer.
皮膜形成組成物としては、後述する工程IIIにおいて加熱によりシラノール基を有する皮膜を形成することができれば特に限定されない。このような皮膜形成組成物としては、例えば、アルコキシシラン及び/又はケイ酸化合物、触媒、水、並びに溶媒を含有する皮膜形成組成物が挙げられる。 The film-forming composition is not particularly limited as long as it can form a film having silanol groups by heating in step III described later. Such film-forming compositions include, for example, film-forming compositions containing alkoxysilanes and/or silicic acid compounds, catalysts, water, and solvents.
アルコシキシランは特に限定されず、例えば、式:(R1)mSi(OR2)4―m(式中、R1は官能基、R2は低級アルキル基である。mは0~3の整数である)で表され、上記化学式において、官能基としては、ビニル、3-グリシドキシプロピル、3-グリシドキシプロピルメチル、2-(3、4-エポキシシクロヘキシル)エチル、p-スチリル、3-メタクリロキシプロピル、3-メタクリロキシプロピルメチル、3-アクリロキシプロピル、3-アミノプロピル、N-2-(アミノエチル)-3-アミノプロピル、N-2-(アミノエチル)-3-アミノプロピルメチル、3-トリエトキシシリル―N-(1、3-ジメチルーブチリデン)プロピルアミン、N―フェニル―3-アミノプロピル、N-(ビニルベンジル)-2-アミノエチル―3-アミノプロピル、トリス―(トリメトキシシリルプロピル)イソシアヌレート、3-ウレイドプロピル、3-メルカプトプロピル、3-メルカプトプロピルメチル、ビス(トリエトキシシリルプロピル)テトラスルフィド、3-イソシアネートプロピル、3―プロピルコハク酸無水物等を例示できる。 The alkoxysilane is not particularly limited, for example, the formula: (R 1 ) m Si(OR 2 ) 4-m (wherein R 1 is a functional group, R 2 is a lower alkyl group, m is 0 to 3 is an integer), and in the above chemical formula, functional groups include vinyl, 3-glycidoxypropyl, 3-glycidoxypropylmethyl, 2-(3,4-epoxycyclohexyl)ethyl, p-styryl , 3-methacryloxypropyl, 3-methacryloxypropylmethyl, 3-acryloxypropyl, 3-aminopropyl, N-2-(aminoethyl)-3-aminopropyl, N-2-(aminoethyl)-3- Aminopropylmethyl, 3-triethoxysilyl-N-(1,3-dimethyl-butylidene)propylamine, N-phenyl-3-aminopropyl, N-(vinylbenzyl)-2-aminoethyl-3-aminopropyl , tris-(trimethoxysilylpropyl) isocyanurate, 3-ureidopropyl, 3-mercaptopropyl, 3-mercaptopropylmethyl, bis(triethoxysilylpropyl) tetrasulfide, 3-isocyanatopropyl, 3-propylsuccinic anhydride etc. can be exemplified.
上記低級アルキル基としては、具体的には、メチル、エチル、n-プロピル、イソプロピル、n-ブチル、イソブチル、tert-ブチル、sec-ブチル、n-ペンチル、1-エチルプロピル、イソペンチル、ネオペンチル等の炭素数1~6程度の直鎖状又は分岐鎖状のアルキル基を挙げることができる。 Specific examples of the lower alkyl groups include methyl, ethyl, n-propyl, isopropyl, n-butyl, isobutyl, tert-butyl, sec-butyl, n-pentyl, 1-ethylpropyl, isopentyl and neopentyl. A linear or branched alkyl group having about 1 to 6 carbon atoms can be mentioned.
上記化学式で表されるアルコキシシランの具体例としては、Si(OCH3)4、Si(OC2H5)4、CH3Si(OCH3)3、CH3Si(OC2H5)3、C2H5Si(OCH3)3、C2H5Si(OC2H5)4、CHCH2Si(OCH3)3、CH2CHOCH2O(CH2)3Si(CH3O)3、CH2C(CH3)COO(CH2)3Si(OCH3)3、CH2CHCOO(CH2)3Si(OCH3)3、NH2(CH2)3Si(OCH3)3、SH(CH2)3Si(CH3)3、NCO(CH2)3Si(C2H5O)3を挙げることができる。 Specific examples of the alkoxysilane represented by the above chemical formula include Si(OCH 3 ) 4 , Si(OC 2 H 5 ) 4 , CH 3 Si(OCH 3 ) 3 , CH 3 Si(OC 2 H 5 ) 3 , C2H5Si ( OCH3 ) 3 , C2H5Si ( OC2H5 ) 4 , CHCH2Si ( OCH3 ) 3 , CH2CHOCH2O ( CH2 ) 3Si ( CH3O ) 3 , CH2C ( CH3 )COO( CH2 ) 3Si ( OCH3 ) 3 , CH2CHCOO ( CH2 ) 3Si ( OCH3 ) 3 , NH2 ( CH2 ) 3Si ( OCH3 ) 3 , SH ( CH2 ) 3Si ( CH3 ) 3 , NCO( CH2 ) 3Si ( C2H5O ) 3 may be mentioned.
上記アルコキシシランは、ウレタン樹脂、エポキシ樹脂、アクリル樹脂、ポリエステル樹脂、メラミン樹脂、シリコーン樹脂等の樹脂と混合して用いることができる。また、これらの樹脂のシリコーン変性樹脂を用いてもよく、これらの中でも、シリコーン変性アクリル樹脂が好ましい。 The above alkoxysilanes can be used by mixing with resins such as urethane resins, epoxy resins, acrylic resins, polyester resins, melamine resins and silicone resins. Silicone-modified resins of these resins may also be used, and among these, silicone-modified acrylic resins are preferred.
上記アルコキシシランは、1種単独で又は2種以上を混合して用いることができる。 The above alkoxysilanes can be used singly or in combination of two or more.
ケイ酸化合物は特に限定されず、各種の公知のケイ酸化合物を用いることができる。ケイ酸化合物の具体例としては、ケイ酸リチウム、ケイ酸ナトリウム、ケイ酸カリウム、ケイ酸アンモニウム、ケイ酸コリン、ケイ酸カルシウム、ケイ酸マグネシウム、ヘキサフルオロケイ酸等が挙げられる。 The silicic acid compound is not particularly limited, and various known silicic acid compounds can be used. Specific examples of the silicate compound include lithium silicate, sodium silicate, potassium silicate, ammonium silicate, choline silicate, calcium silicate, magnesium silicate, hexafluorosilicic acid and the like.
上記ケイ酸化合物は、1種単独で又は2種以上を混合して用いることができる。 The above silicic acid compounds can be used singly or in combination of two or more.
皮膜形成組成物は、水及び触媒を含有することが好ましい。これによりアルコキシシリル基が加水分解し、後述する工程IIIによりシラノール基を有する皮膜を形成することができる。 The film-forming composition preferably contains water and a catalyst. As a result, the alkoxysilyl groups are hydrolyzed, and a film having silanol groups can be formed by step III described later.
触媒としては、酸、塩基、有機金属化合物等を用いることができる。 Acids, bases, organometallic compounds and the like can be used as catalysts.
上記酸としては、塩酸、硝酸、硫酸、リン酸、ホウ酸、ギ酸、酢酸、クエン酸、シュウ酸等が挙げられる。 Examples of the acid include hydrochloric acid, nitric acid, sulfuric acid, phosphoric acid, boric acid, formic acid, acetic acid, citric acid, oxalic acid and the like.
上記塩基としては、水酸化カリウム、水酸化ナトリウム、アンモニア、モノエチルアミン、ジエチルアミン、トリエチルアミン等が挙げられる。 Examples of the base include potassium hydroxide, sodium hydroxide, ammonia, monoethylamine, diethylamine, triethylamine and the like.
上記有機金属化合物としては、例えば、金属成分として、チタン、ジルコニウム、アルミニウム、錫などを含む水溶性の有機金属キレート化合物、金属アルコキシド等を用いることができる。 As the organometallic compound, for example, a water-soluble organometallic chelate compound containing titanium, zirconium, aluminum, tin or the like as a metal component, a metal alkoxide, or the like can be used.
上記有機金属化合物のうち、有機チタン化合物としては、テトライソプロピルチタネート、テトラノルマルブチルチタネート、ブチルチタネートダイマー、テトラターシャリーブチルチタネート、テトラオクチルチタネート等のチタンアルコキシド化合物;チタンジイソプロポキシビスアセチルアセトネート、チタンテトラアセチルアセトネート、チタンジオクチロキシビスエチルアセトアセトネート、チタンオクチレングリコレート、チタンジイソプロポキシビスエチルアセチルアセトネート、チタンラクテート、チタンラクテートアンモニウム塩、チタンジイソプロポキシビストリエタノールアミネート等のチタンキレート化合物等が挙げられる。有機ジルコニウム化合物としては、ノルマルプロピルジルコネート、ノルマルブチルジルコネート等のジルコニウムアルコキシド化合物;ジルコニウムテトラアセチルアセトネート、ジルコニウムトリブトキシモノアセチルアセトネート、ジルコニウムジブトキシビスエチルアセトアセテート、ジルコニウムトリブトキシモノステアレート等のジルコニウムキレート化合物が挙げられる。有機アルミニウム化合物としては、アルミニウムイソプロピレート、モノブトキシアルミニウムジイソプロピレート、アルミニウムブチレート等のアルミニウムアルコキシド化合物;、エチルアセトアセテートアルミニウムジイソプロピレート、アルミニウムトリスエチルアセテート、アルキルアセトアセテートアルミニウムジイソプロピレート、アルミニウムモノアセチルアセトネートビスエチルアセトアセテート等のアルミニウムキレート化合物が挙げられる。 Among the above organometallic compounds, the organotitanium compounds include titanium alkoxide compounds such as tetraisopropyl titanate, tetra-normal butyl titanate, butyl titanate dimer, tetra-tert-butyl titanate, and tetraoctyl titanate; titanium diisopropoxybisacetylacetonate; Titanium tetraacetylacetonate, titanium dioctyloxybisethylacetoacetonate, titanium octylene glycolate, titanium diisopropoxybisethylacetylacetonate, titanium lactate, titanium lactate ammonium salt, titanium diisopropoxybistriethanolamine, etc. Examples include titanium chelate compounds. Examples of organic zirconium compounds include zirconium alkoxide compounds such as normal propyl zirconate and normal butyl zirconate; zirconium tetraacetylacetonate, zirconium tributoxymonoacetylacetonate, zirconium dibutoxybisethylacetoacetate, zirconium tributoxymonostearate and the like. and zirconium chelate compounds. Examples of organic aluminum compounds include aluminum alkoxide compounds such as aluminum isopropylate, monobutoxyaluminum diisopropylate, and aluminum butyrate; Examples include aluminum chelate compounds such as acetylacetonate bisethylacetoacetate.
上記触媒は、1種単独で又は2種以上を混合して用いることができる。 The above catalysts can be used singly or in combination of two or more.
上記触媒の含有量は特に限定的されず、皮膜形成組成物を100質量%として、通常、0.01~50質量%程度とすればよく、0.1~20質量%程度とすることが好ましい。 The content of the catalyst is not particularly limited, and the film-forming composition is taken as 100% by mass. .
水の含有量は、通常、皮膜形成組成物を100質量%として、0.1~50質量%程度とすればよい。 The content of water is generally about 0.1 to 50% by mass based on 100% by mass of the film-forming composition.
溶媒としては、アルコキシシリル基が有機溶剤中で加水分解、縮重合反応を起こさせることができれば特に限定されず、アルコール系、グリコール系、グリコールエーテル系、グリコールエステル系、エーテル系、エーテルアルコール系、ケトン系等の溶剤を用いることができる。 The solvent is not particularly limited as long as the alkoxysilyl group can cause hydrolysis and polycondensation reaction in an organic solvent. A ketone-based solvent or the like can be used.
溶剤の含有量は、上記成分を溶解させることができれば特に限定されず、皮膜形成組成物を100質量%として、1~95質量%程度とすればよい。 The content of the solvent is not particularly limited as long as it can dissolve the above components, and may be about 1 to 95% by mass based on 100% by mass of the film-forming composition.
基材表面に皮膜形成組成物を塗布する方法としては特に限定されず、例えば、ディップコート、スプレーコート、ロールコート、スピンコート、バーコート等の公知の塗布方法により塗布すればよい。 The method of applying the film-forming composition to the substrate surface is not particularly limited, and may be applied by known coating methods such as dip coating, spray coating, roll coating, spin coating, bar coating, and the like.
工程IIによる皮膜形成組成物層の塗布量は特に限定されず、10~1000g/m2が好ましく、50~500g/m2がより好ましい。 The coating amount of the film-forming composition layer in step II is not particularly limited, and is preferably 10-1000 g/m 2 , more preferably 50-500 g/m 2 .
(工程III)
工程IIIは、皮膜形成組成物層を加熱して、シラノール基を有する皮膜を形成する工程である。工程IIIにおいて皮膜形成組成物層を加熱することにより、皮膜形成組成物中の溶媒を揮発させるとともにシラノール基を有する皮膜を形成することができる。
(Step III)
Step III is a step of heating the film-forming composition layer to form a film having silanol groups. By heating the film-forming composition layer in step III, the solvent in the film-forming composition can be volatilized and a film having silanol groups can be formed.
加熱の方法としては、工程IIで形成された皮膜形成組成物層の溶媒を揮発させることができ、シラノール基を有する皮膜とすることができれば特に限定されず、基材表面に形成された皮膜形成組成物層を、基材ごと恒温槽に入れる方法、基材ごと乾燥機に入れる方法等の方法により加熱することができる。 The heating method is not particularly limited as long as the solvent in the film-forming composition layer formed in step II can be volatilized and a film having silanol groups can be formed. The composition layer can be heated by a method such as placing the substrate together in a constant temperature bath or placing the substrate together in a dryer.
加熱温度は、20℃以上が好ましく、60℃以上がより好ましい。また、加熱温度は、300℃以下が好ましく250℃以下がより好ましい。 The heating temperature is preferably 20° C. or higher, more preferably 60° C. or higher. Moreover, the heating temperature is preferably 300° C. or lower, more preferably 250° C. or lower.
加熱時間は特に限定されず、3分以上が好ましく、5分以上がより好ましい。また、加熱時間は、120分以下が好ましく60分以下がより好ましい。 The heating time is not particularly limited, and is preferably 3 minutes or longer, more preferably 5 minutes or longer. Also, the heating time is preferably 120 minutes or less, more preferably 60 minutes or less.
工程IIIにより形成される皮膜の厚みは特に限定されず、50μm以下が好ましく、30μm以下がより好ましい。また、皮膜の厚みは0.1μm以上が好ましく、0.5μm以上がより好ましい。皮膜の厚みの上限が上記範囲であることにより、皮膜が透明であることとあいまって、基材により優れた防錆性を付与できるとともに、基材の外観の低下が抑制される。皮膜の厚みの下限が上記範囲であることにより、基材により優れた防錆性を付与することができる。 The thickness of the film formed in step III is not particularly limited, and is preferably 50 μm or less, more preferably 30 μm or less. Moreover, the thickness of the film is preferably 0.1 μm or more, more preferably 0.5 μm or more. When the upper limit of the thickness of the coating is within the above range, the coating is transparent, and together with this, it is possible to impart more excellent anticorrosive properties to the substrate and to suppress deterioration of the appearance of the substrate. When the lower limit of the thickness of the coating is within the above range, it is possible to impart superior rust prevention to the substrate.
以上説明した工程IIIにより、皮膜形成組成物層が加熱されて、シラノール基を有する皮膜が形成される。 Through Step III described above, the film-forming composition layer is heated to form a film having silanol groups.
以下に実施例及び比較例を示して本発明を具体的に説明する。但し、本発明は実施例に限定されない。 EXAMPLES The present invention will be specifically described below with reference to examples and comparative examples. However, the present invention is not limited to the examples.
(表面処理剤の調製)
実施例1
平均粒子径が10nmのコロイダルシリカ(日産化学工業社製 商品名スノーテックスST-O)を用意した。当該コロイダルシリカを有機溶媒であるエタノールに添加して撹拌し、表面処理剤を調製した。表面処理剤中のコロイダルシリカの含有量は、表面処理剤を100質量%として10質量%であった。
(Preparation of surface treatment agent)
Example 1
Colloidal silica having an average particle size of 10 nm (trade name Snowtex ST-O manufactured by Nissan Chemical Industries, Ltd.) was prepared. The colloidal silica was added to ethanol as an organic solvent and stirred to prepare a surface treatment agent. The content of colloidal silica in the surface treatment agent was 10% by mass with the surface treatment agent being 100% by mass.
(表面処理)
基材として、アルミニウム基材(1050番アルミニウム板:50mm×100mm)を用意した。次いで、表面処理剤をウエスに含ませて、当該ウエスを基材表面で2往復させて、基材表面を拭き取った。基材表面のコロイダルシリカの塗布量は、0.2g/m2であった。
(surface treatment)
As a substrate, an aluminum substrate (No. 1050 aluminum plate: 50 mm×100 mm) was prepared. Next, a waste cloth was impregnated with a surface treatment agent, and the waste cloth was reciprocated twice on the surface of the base material to wipe off the surface of the base material. The coating amount of colloidal silica on the substrate surface was 0.2 g/m 2 .
別途に、溶媒としてのプロピレングリコールモノメチルエーテルにシリコーン変性アクリル樹脂を溶解させ、皮膜形成組成物を調製した。皮膜形成組成物中のシリコーン変性アクリル樹脂の含有量は、30質量%であった。 Separately, a film-forming composition was prepared by dissolving a silicone-modified acrylic resin in propylene glycol monomethyl ether as a solvent. The content of the silicone-modified acrylic resin in the film-forming composition was 30% by mass.
次いで、基材上にシリコーン変性アクリル樹脂を200g/m2の塗布量で塗布し、皮膜形成組成物層を形成した。 Next, a silicone-modified acrylic resin was applied onto the substrate at a coating amount of 200 g/m 2 to form a film-forming composition layer.
皮膜形成組成物層が形成された基材を恒温槽を用いて80℃、30分の条件で加熱して、シラノール基を有する皮膜を形成した。皮膜の厚みは、10μmであった。 The substrate on which the film-forming composition layer was formed was heated in a constant temperature bath at 80° C. for 30 minutes to form a film having silanol groups. The thickness of the film was 10 μm.
実施例2~4
表面処理剤中のコロイダルシリカの平均粒子径、及び含有量を表1のように変更した以外は実施例1と同様にして、表面処理剤を調製し、基材の表面に表面処理を行い、シラノール基を有する皮膜を形成した。
Examples 2-4
A surface treatment agent was prepared in the same manner as in Example 1 except that the average particle size and content of colloidal silica in the surface treatment agent were changed as shown in Table 1, and the surface of the substrate was subjected to surface treatment. A film having silanol groups was formed.
比較例1
表面処理を行わなかった以外は実施例1と同様にして、基材の表面にシラノール基を有する皮膜を形成した。
Comparative example 1
A film having silanol groups was formed on the surface of the substrate in the same manner as in Example 1, except that the surface treatment was not performed.
比較例2
表面処理剤による表面処理に代えて、アルカリ脱脂処理を行った。具体的には、1%水酸化ナトリウム水溶液を入れた脱脂浴を用意し、50℃、5分間の条件で基材を脱脂浴に浸漬した。それ以外は実施例1と同様にして、基材の表面にシラノール基を有する皮膜を形成した。
Comparative example 2
Alkaline degreasing treatment was performed instead of surface treatment with a surface treatment agent. Specifically, a degreasing bath containing a 1% sodium hydroxide aqueous solution was prepared, and the substrate was immersed in the degreasing bath under conditions of 50° C. and 5 minutes. Other than that, in the same manner as in Example 1, a film having silanol groups was formed on the surface of the substrate.
上記実施例及び比較例でシラノール基を有する皮膜が形成された基材について、下記評価を行った。 The substrates on which the films having silanol groups were formed in the above examples and comparative examples were evaluated as follows.
耐食性評価
(アルカリ浸漬)
アルカリに対する耐食性を評価するためのアルカリ性浴として、2%水酸化ナトリウム水溶液を用意した。実施例及び比較例の、シラノール基を有する皮膜を形成した基材を25℃、10時間の条件でアルカリ浴に浸漬した。基材の皮膜を形成した面を目視で観察し、評価した。
Corrosion resistance evaluation (alkali immersion)
A 2% sodium hydroxide aqueous solution was prepared as an alkaline bath for evaluating corrosion resistance to alkali. The substrates of Examples and Comparative Examples having films having silanol groups formed thereon were immersed in an alkaline bath at 25° C. for 10 hours. The film-formed surface of the substrate was visually observed and evaluated.
(酸浸漬)
酸に対する耐食性を評価するための酸性浴として、10%硫酸を用意した。実施例及び比較例の、シラノール基を有する皮膜を形成した基材を25℃、10時間の条件で酸性浴に浸漬した。基材の皮膜を形成した面を目視で観察し、評価した。
(acid immersion)
10% sulfuric acid was prepared as an acidic bath for evaluating corrosion resistance to acid. The substrates of Examples and Comparative Examples having films having silanol groups formed thereon were immersed in an acid bath at 25° C. for 10 hours. The film-formed surface of the substrate was visually observed and evaluated.
結果を表1に示す。 Table 1 shows the results.
以上の結果から明らかなように、(A)コロイダルシリカ、及び、(B)有機溶剤を含有する表面処理剤を用いて基材の表面処理を行うことで、塗膜の防錆性が向上することが分かった。これにより、本発明の表面処理剤を用いることにより、基材に対して、大規模な設備、及び、複数の処理工程を必要とせず、簡易に表面処理を行うことができ、基材と、当該基材上に形成されるシラノール基を有する皮膜との密着性を向上させることができることが分かった。 As is clear from the above results, the rust prevention of the coating film is improved by surface-treating the substrate using a surface-treating agent containing (A) colloidal silica and (B) an organic solvent. I found out. As a result, by using the surface treatment agent of the present invention, the substrate can be easily surface treated without requiring large-scale equipment and multiple treatment steps. It was found that the adhesiveness to the film having silanol groups formed on the substrate can be improved.
これに対して、本発明の表面処理剤を用いた表面処理を行わなかった比較例1では、基材の防錆性が低下しており、基材と、当該基材上に形成されるシラノール基を有する皮膜との密着性が低いことが分かった。 On the other hand, in Comparative Example 1 in which the surface treatment using the surface treatment agent of the present invention was not performed, the rust prevention of the substrate was reduced, and the substrate and the silanol formed on the substrate It was found that the adhesiveness to the coating having a group was low.
また、基材の表面処理としてアルカリ脱脂処理を行った比較例2では、実施例1と同等の防錆性及び密着性を示すが、脱脂浴の設備、及び、排水処理設備が必要であり、時間を要し、簡易に表面処理を行うことができなかった。 In addition, in Comparative Example 2 in which alkaline degreasing treatment was performed as the surface treatment of the base material, rust prevention and adhesion equivalent to those of Example 1 were exhibited, but degreasing bath equipment and wastewater treatment equipment were required. It took a long time and could not be easily surface-treated.
Claims (8)
前記表面処理剤は、(A)コロイダルシリカ、及び、(B)有機溶剤を含有する、表面処理方法。 A surface treatment method comprising the step i of wiping off the substrate surface with a surface treatment agent,
The surface treatment method, wherein the surface treatment agent contains (A) colloidal silica and (B) an organic solvent.
前記工程iは、前記剥離工程後に基材表面に付着している接着剤を除去する工程である、請求項6に記載の表面処理方法。 Prior to the step i, a peeling step of peeling off the protective film covering the substrate surface,
7. The surface treatment method according to claim 6, wherein said step i is a step of removing the adhesive adhering to the substrate surface after said peeling step.
(1)基材表面を表面処理剤で拭き取る工程I、
(2)前記基材表面に皮膜形成組成物を塗布して、皮膜形成組成物層を形成する工程II、及び、
(3)前記皮膜形成組成物層を加熱して、シラノール基を有する皮膜を形成する工程IIIを有し、
前記表面処理剤は、(A)コロイダルシリカ、及び、(B)有機溶剤を含有する、
皮膜形成方法。 A film forming method for forming a film on a substrate surface,
(1) Step I of wiping the substrate surface with a surface treatment agent,
(2) Step II of applying a film-forming composition to the substrate surface to form a film-forming composition layer, and
(3) Heating the film-forming composition layer to form a film having silanol groups;
The surface treatment agent contains (A) colloidal silica and (B) an organic solvent.
Film forming method.
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