JP2584216B2

JP2584216B2 - 被覆用組成物

Info

Publication number: JP2584216B2
Application number: JP61274101A
Authority: JP
Inventors: 崇伴; 末三榎本; 康雄大門; 悦二佐藤
Original assignee: OOSAKA JUKI KAGAKU KOGYO KK
Current assignee: OOSAKA JUKI KAGAKU KOGYO KK
Priority date: 1986-11-19
Filing date: 1986-11-19
Publication date: 1997-02-26
Anticipated expiration: 2012-02-26
Also published as: JPS63128082A

Description

【発明の詳細な説明】［産業上の利用分野］本発明は被覆用組成物に関するもので、特に金属及び
ガラス等の基材に塗布することにより、耐熱性、耐食
性、硬度及び耐候性等に優れ、且つ透明性を有する被覆
を与え、それらの基剤の保護に有用な被覆用組成物に関
する。

［従来の技術及び問題点］近年、特に電器、電子産業において耐熱性のある透明
な被覆材が要望されている。例えば照明器具な熱機器関
係で用いられる反射板を保護するために用いられる透明
な被覆材が挙げられる。又、これらの被覆材には耐熱性
の他に耐食性、耐擦傷性、及び耐候性等の性能が要求さ
れる。

上記に述べた要望に対して、これまでシリコーン樹脂
やフッ素樹脂等の有機系塗料やアルカリ金属ケイ酸塩等
の無機系塗料等が検討されたが未だ要求性能を十分満た
すまでには至っていない。つまり、前者については耐熱
性、耐候性、耐食性及び耐擦傷性に欠点があり、後者に
ついては被覆中に残存するアルカリが経時的に空気中の
炭酸ガスと反応して炭酸塩となり被覆表面に析出するい
わゆる白華現象があるし、塗装作業性も悪いという欠点
があった。

又、シリカ−オルガノシラン系耐摩耗性被覆用組成物
が主にプラスチック表面の被覆材として検討されてい
る。これらの被覆材の目的はプラスチック表面の硬度ア
ップ及び耐擦傷性の改善であり、耐熱性被覆材としては
その性能は十分ではない。例えば、これらの被覆材を金
属等に塗布し、200℃以上の温度で加熱すると被覆にク
ラックを生じ易く、その耐熱性には問題がある。又、こ
れらの被覆材には保存安定性が悪い、塗装作業性が悪い
等の欠点があり、これらの欠点を改善すべく種々の検討
がされているが未だ十分な被覆材は開発されていないの
が現状である。

例えば、特公昭52−39691号、公報、特開昭54−87736
号公報及び特開昭55−94971号公報等にシリカ−オルガ
ノシラン系耐摩耗性被覆用組成物が開示されている。し
かしながら、これら組成物から得られる被膜の耐熱性は
充分ではなく、加熱により被膜に亀裂が生じ易いし、又
組成物は水性コロイド状シリカの由来する大量の水を含
有しているために塗装作業性が悪く、且つ保存安定性も
悪いとい欠点を有していた。

又、これらの欠点の解消を目的としてなされた特開昭
59−68377号公報では組成物中の水分をアルコール等で
共沸留去することにより水分量を調節して、塗装作業性
を改善しようとする検討がなされているが、その組成物
から得られる被膜の耐熱性及び組成物の保存安定性はま
だ充分ではない。特に、塩基性コロイド状シリカの使用
は組成物保存安定性及びその被膜の耐熱性を低下させ
る。

［問題点を解決するための手段］本発明の目的は上記した欠点を解消し、保存安定性及
び塗装作業性に優れ、且つ透明性で優れた耐熱性、耐食
性、耐擦傷性及び耐候性を有する被覆用組成物を提供す
ることにある。

すなわち、本発明によれば、（Ａ）平均粒径５〜150mμのシリカを10〜50重量％含有
するpHが２〜４の分散液であって、固形成分組成が10〜
80重量％の水性コロイド状シリカと20〜90重量％の非水
性コロイド状シリカから成る混合分散液、（Ｂ）式CH₃Si（OR）_３（式中Ｒは炭素原子数１〜３個
のアルキル基又はアリール基を表わす。）で示されるメ
チルアルコキシシランを上記（Ａ）の混合分散液中で加
水分解して得られるメチルトリヒドロキシシラン〔CH₃S
i（OH）_３〕又はその部分縮合体から成る固形分及び、（Ｃ）低級脂肪族アルコール及びグリコール誘導体から
成る群より選ばれた少なくとも１種と水との混合溶媒か
ら成り、 pHが３〜６、水分量40重量％未満、固形分が５〜30重
量％であり、固形分の組成が（Ａ）40〜70重量％、
（Ｂ）30〜60重量％であることを特徴とする被覆用組成
物が提供される。

本発明の被覆用組成物は式CH₃Si（OR）_３で示される
メチルアルコキシシラン又はこれらメチルアルコシシラ
ンの混合物を酸性の水性コロイド状シリカと非水性コロ
イド状シリカの混合分散液中で加水分解することにより
製造される。

本発明に使用される（Ａ）成分のコロイド状シリカは
水性コロイド状シリカと非水性コロイド状シリカとの混
合分散液として使用される。その混合分散液の組成は10
〜80重量％の水性コロイド状シリカと20〜90重量％の非
水性コロイド状シリカである。水性コロイド状シリカの
組成が10重量％未満であると塗膜性が悪く、80重量％を
越えると被覆用組成物の保存安定性が悪くなる。本発明
者らはシリカ−オルガノシラン系被覆用組成物の塗装作
業性及び保存安定性について種々検討した結果、組成物
中の水分量がそれらの問題に係わる要因であることを見
い出した。すなわち、組成物中の水分量が約40重量％を
越えると、組成物の塗装作業性及び保存安定性は低下し
た。そこで本発明では水性コロイド状シリカと非水性コ
ロイド状シリカを併用することにより組成物中の水分量
が40重量％未満になるように調節した。

（Ａ）成分のコロイド状シリカの平均粒径は５〜150m
μであり、更に好ましくは５〜30mμである。シリカの
平均粒径が5mμ未満であると実用的に意味が乏しく、一
方150mμを超えると透明で耐熱性のある被覆が得られな
い。

（Ａ）成分のコロイド状シリカ分散液のpHは、塩基性
であると被覆用組成物の保存安定性が悪くなるため、２
〜４の酸性である。又、コロイド状シリカ分散液中のシ
リカ含有率は10〜50重量％である。

上記したコロイド状シリカ分散液は当業界で周知であ
り、高分子量無水ケイ酸を水に分散させた水系コロイド
状シリカ及びアルコール系溶媒に分散させた非水系コロ
イド状シリカとして市販されているものである。

本発明の（Ｂ）成分であるメチルトリヒドロキシシラ
ン〔CH₃Si（OH）_３］又はその部分縮合体は、対応する
式CH₃Si（OR）（式中Ｒは炭素原子数１〜３個のアルキ
ル基又はアリール基を表わす。）で示されるメチルアル
コキシシランを酸性のコロイド状シリカ分散液中で加水
分解することにより生成する。本発明においては、
（Ｂ）成分としてメチルトリヒドロキシシランを用いる
ことにより被膜の耐熱性、硬度及び経済性に優れた被覆
用組成物が得られる。

本発明は前述のメチルアルコキシシランを水性コロイ
ド状シリカと非水性コロイド状シリカとを混合した酸性
のコロイド状シリカ分散液中で加水分解させ、実質的に
CH₃Si（OH）_３及びその部分縮合体とコロイド状シリカ
の均一な分散液を得るものであり、さらに詳しく本発明
の被覆用組成物を得る方法を述べる。まず水性コロイド
状シリカと非水性コロイド状シリカを撹拌機のついて反
応容器の仕込み、次にメチルアルコシシランを加え、混
合物の温度を10〜80℃に約１〜５時間保持し、撹拌下で
反応させる。尚、非水性コロイド状シリカの１部は反応
終了後に加えてもさしつかえない。

反応の結果得られた分散液はCH₃Si（OH）_３又はその
部分の縮合体とコロイド状シリカを固形分として含有す
るものであるが、それぞれの含有割合はCH₃Si（OH）_３
又はその部分縮合体が全体の30〜60重量％、コロイド状
シリカが40〜70重量％である。コロイド状シリカの含有
割合が40重量％未満では耐熱性のある被膜が得られない
し、70重量％を超えると塗膜性が悪くなる。

本発明の被覆用組成物の固形分を調節するために
（Ｃ）成分の低級脂肪族アルコール及びグリコール誘導
体からなる群より選ばれた少なくとも１種を反応混合物
に添加する。これらの溶剤の添加は反応前にあらかじめ
添加してもよいし、反応後に添加してもよい。本発明に
おいて使用される低級脂肪族アルコールとしては、メタ
ノール、エタノール、プロパノール、イソプロパノー
ル、ｎ−ブタノール及びｔ−ブタノール等が、又グリコ
ール誘導体としてはエチレングリコール、プロピレング
リコール、ブチレングリコール、エチレングリコールモ
ノエチルエーテル、エチレングリコールモノブチルエー
テル、及び酢酸エチレングリコールモノエチルエーテル
等が挙げられる。本発明の被覆用組成物の固形分は上記
した溶剤を添加して５〜30重量％に調節される。固形分
は５重量％未満でも30重量％を超えても膜厚の制御が困
難で、塗装作業性が悪くなる。尚、これらの溶剤の添加
は固形分を調節してその塗装作業性の幅を広げるととも
に、被覆用組成物の保存安定性を向上させるものであ
る。

本発明の被覆用組成物のpHは３〜６が好ましく、更に
好ましくは４〜５である。pHが３未満、及び６を超える
と被覆用組成物の保存安定性が悪くなるとともに、被膜
の耐熱性が低下する。

本発明の被覆用組成物の保存安定性は室温で約６ヶ月
間以上である。これまでに検討されたシリカ−オルガノ
シラン系被覆用組成物の保存安定性は室温で約１ヶ月間
であり、本発明によりその保存安定性は大幅に向上され
た。

本発明の被覆用組成物はさらに必要に応じて平滑剤、
増粘剤及び消泡剤等の添加剤や顔料、染料等の着色剤等
を添加することが可能である。そして、本発明の被覆用
組成物を基体上に塗装し、硬化させる方法としては次の
ような方法が可能である。先ず塗装法としてはスプレー
塗装、ディッピング、流し塗り等の通常の塗装法が採用
できる。膜厚は１〜20μが好ましく、さらに好ましくは
２〜10μである。次いで100〜200℃で10〜30分間加熱す
ることにより、基体と密着性の良い被覆が得られる。こ
のように本発明の被覆用組成物の塗装作業性は極めて良
好で一般の有機系塗料の塗装法がそのまま採用できる。
これまでに検討されたシリカ−オルガノシラン系被覆用
組成物の塗装では塗装雰囲気、つまり塗装室の室温や湿
度の調節が必要であったし、被膜の硬化時間も約１〜４
時間と長いなど塗装作業性が悪いという欠点があった
が、本発明により塗装作業性が改善された。

本発明の被覆用組成物を塗装することのできる基体と
しては、鉄、ステンレス、アルミニウム、銅及びしんち
ゅう等の金属材料やガラス及びセラミックス等の無機材
料が最適で、これらの基体との密着性が極めて良好であ
り、基体表面へのプライマー処理等はまったく不要であ
るとともに、一般の有機系塗料に比べて基体の密着力は
優れている。又、金属やセラミックス等の蒸着膜や金属
メッキ膜、さらにはプラスチック等の有機材料への塗装
も可能で、本発明の被覆用組成物の適用できる基体の範
囲は極めて広い。

［発明の効果］下記に示す実施例からも明らかなように、本発明の被
覆用組成物は優れた保存安定性及び塗装作業性を有する
とともに、その被膜は優れた性能を有する。被膜は透明
で約200〜500℃以上の耐熱性を有し、且つ有機系塗料で
問題になる発煙性がない。さらに耐熱性以外の性能も優
秀で、特に耐候性、耐食性、耐擦傷性、及び耐溶剤性等
に優れており、各種材料からなる基体と表面保護被覆用
に適している。

［実施例］本発明の実際を一層具体的に理解できるようにするた
めに、以下に例示として実施例を示す。尚、以下の実施
例は特許請求の範囲に記載した本発明を制限するもので
はない。

実施例１酸性の水性コロイド状シリカ分散液250g（平均粒径10
〜20mμ，固形分20％）とメタノール性コロイド状シリ
カ分散液333g（平均粒径10〜20mμ、固形分30％）を混
合したのち、メチルトリメトキシシラン145gを加え、室
温下約５時間撹拌して加水分解を完了させた。得られた
生成物は固形分約30％であり、イソプロピルアルコール
を添加して固形分20％,pH5の被覆用組成物No.1を得た。

実施例２酸性の水性コロイド状シリカ分散液375gとメタノール
性コロイド状シリカ分散液250gを用いる以外、実施例１
の同様に操作し、固形分20％,pH5の被覆用組成物No.2を
得た。

比較例１酸性の水性コロイド状シリカ分散液（平均粒径10〜20
mμ，固形分20％）750gを10℃以下に冷却しながら、氷
酢酸5gを加えたメチルトリメトキシシラン145gを添加
し、５日間で加水分解を完了させた。得られた生成物は
固形分約25％であり、イソプロピルアルコールを添加し
て固形分20％,pH2〜３の被覆用組成物No.3を得た。

比較例２塩基性水性コロイド状シリカ分散液（平均粒径10〜20
mμ，固形分30％）500gを10℃以下に冷却しながら、3.6
gの氷酢酸を加えたメチルトリメトキシシラン145gを添
加し、５日間で加水分解を完了させた。得られた生成物
に酢酸を加えてpH5に調節し、さらにイソプロピルアル
コールを添加して、固形分20％の被覆用組成物No.4を得
た。

＜評価方法＞保存安定性 25℃で密閉保存した被覆用組成物を、10日毎にアルミ
ニウム板にスプレーコートし、160℃,20分間加熱したの
ち、造膜性を調べた。

耐熱性被覆用組成物をアルミニウム板にスプレーコートと、
160℃,20分間加熱し、膜厚約８μとしたものを200℃,30
0℃,500℃の条件で放置し、24時間後の被膜の外観変化
を観察した。

耐熱衝撃性耐熱性と同様に被膜を調節し、500℃,24時間放置後20
℃の水に投入したのち、被膜の外観変化を観察した。

実施例１〜2,比較例１〜２の評価結果は第１表に示す
通りである。尚、実施例１〜２の塗膜性能試験（JIS K
5400等）結果について第２表に示した。

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (51)Int.Cl.⁶ 識別記号庁内整理番号ＦＩ技術表示箇所Ｃ０９Ｄ 183/06 Ｃ０９Ｄ 183/06 (56)参考文献特開昭51−2736（ＪＰ，Ａ) 特開昭53−111336（ＪＰ，Ａ)

Claims

(57)【特許請求の範囲】

【請求項１】（Ａ）平均粒径５〜150mμのシリカを10〜
50重量％含有するpHが２〜４の分散液であって、固形成
分組成が10〜80重量％の水性コロイド状シリカと20〜90
重量％の非水性コロイド状シリカから成る混合分散液、（Ｂ）式CH₃Si（OR）_３（式中Ｒは炭素原子数１〜３個
のアルキル基又はアリール基を表わす。）で示されるメ
チルアルコキシシランを上記（Ａ）の混合分散液中で加
水分解して得られるメチルトリヒドロキシシラン〔CH₃S
i（OH）_３〕又はその部分縮合体から成る固形分及び、（Ｃ）低級脂肪族アルコール及びグリコール誘導体から
成る群より選ばれた少なくとも１種と水との混合溶媒か
ら成り、 pHが３〜６、水分量が40重量％未満、固形分が５〜30重
量％であり、固形分の組成が（Ａ）40〜70重量％、
（Ｂ）30〜60重量％であることを特徴とする被覆用組成
物。