JP3981161B2

JP3981161B2 - 塗料用表面処理シリカ

Info

Publication number: JP3981161B2
Application number: JP17308495A
Authority: JP
Inventors: 純弘三家本; 紀夫石川; 昭藤井; 義雄中村
Original assignee: Tosoh Silica Corp
Current assignee: Tosoh Silica Corp
Priority date: 1995-07-10
Filing date: 1995-07-10
Publication date: 2007-09-26
Anticipated expiration: 2015-07-10
Also published as: JPH0925440A

Description

【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、塗料用表面処理シリカに関する。特に、塗料用艶消し剤として使用した場合、湿式法シリカの沈降を抑制でき、沈殿しても沈降後の再分散性が良好な表面処理シリカに関する。
【０００２】
【従来の技術及び発明が解決しようとする課題】
塗料用艶消し剤としては、従来より、湿式法（沈降法）シリカの表面をロウやワックスなどで被覆処理した、表面処理シリカが用いられている（特公昭５１−３１２３５号）。
シリカは、他の塗料用成分などに対して安定であること、艶消し効果が優れていること、さらには比較的安価であることから塗料用艶消し剤として実用されている。
【０００３】
塗料は、一般にバインダーとなる樹脂成分及びシンナーを含み、さらに必要に応じて着色用の顔料、艶消し剤、粘度調整剤等が添加されている。塗料の粘度は、一般にあまり高くなく数十〜数百センチポイズに調整されている。この程度の粘度においては、塗料中の上記顔料や艶消し剤が、塗料調製後から使用時までの貯蔵期間中に沈降堆積し、極端な場合は再分散が不可能なまでに硬い沈降層を形成してしまう。その結果、塗料調製時に設定した艶消し度や風合いが、塗料使用時に再現できなくなるという問題が生じる。
【０００４】
このような問題を解決するために、上記表面処理シリカが提案されている。この表面処理シリカを塗料に添加した場合、シリカの沈降堆積は認められるけれども、硬い沈降層とはならず再分散が容易となる。しかしながら、改良の程度は未だ十分とは言えず、実用上は、シリカの沈降堆積が抑制され、かつ再分散性がさらに良好な艶消し剤シリカに対する要求がある。
さらに、上記表面処理シリカを用いた塗料で塗装した後に、さらに上塗りを施す場合、表面処理に使用したロウやワックスの影響により、上塗りした塗料にハジキが発生する、いわゆるハジキ現象が生じるという新たな問題もある。
【０００５】
そこで、本発明の目的は、塗料用艶消し剤として使用した場合、沈降堆積を抑制でき、再分散性が従来より良好であり、かつハジキ現象も生じない塗料用表面処理シリカを提供することにある。
【０００６】
【課題を解決するための手段】
本発明者らは鋭意研究を積み重ねた結果、湿式法シリカを多鎖型界面活性剤で表面処理することで、上記課題を解決できることを見いだし、本発明を完成するに至った。
【０００７】
即ち本発明は、湿式法シリカを多鎖型非イオン界面活性剤で表面処理してなることを特徴とする塗料用表面処理シリカに関する。
以下、本発明をさらに詳細に説明する。
【０００８】
本発明に使用されるシリカは、珪酸ナトリウムと硫酸との反応によって得られる湿式法シリカである。
湿式法シリカは、塗料の艶消し剤として従来から使用されている。湿式法シリカの粒度は比較的粗く調整されているので、塗料中での沈降堆積が問題となることが多い。
湿式法シリカには、酸性側で合成されるゲルシリカとアルカリ側で合成される沈殿法シリカがあるが、本発明ではそのいずれもが対象である。
【０００９】
これらのシリカは、目的に合わせてその粒度がある程度調整されたものであることが適当あり、被塗物に対し、塗膜形成後の風合いが優れたものであるためには、塗料中での分散性に優れたものが適当である。一般的には、ＢＥＴ比表面積５０〜３５０ｍ²／ｇ、平均粒度１〜５μｍに調整されたシリカであることが適当である。このようなシリカは、公知であり、市販品をそのまま使用することもできる。また、新たに合成されたシリカを処理対象として使用してもよい。
【００１０】
本発明で用いられる表面処理剤は、多鎖型非イオン界面活性剤である。通常の界面活性剤は、疎水グループである炭化水素の長鎖の一端に親水グループを有するものであるのに対して、多鎖型界面活性剤は、通常の界面活性剤の疎水グループが架橋された構造を有するものであり、１つの界面活性剤の中に、多くの親水グループを有する鎖を有するものである。本発明で用いる多鎖型界面活性剤は非イオンのものであり、ポリ（オキシエチレン−オキシプロピレン）誘導体である。又、その分子中に少量のアミン基（=N-H) 、又はカルボキシル基等の親水基を含有していても良い。
【００１１】
本発明で用いる多鎖型界面活性剤の分子量は５００００〜１２００００の範囲であることが、優れた沈降堆積抑制効果および再分散性を有する表面処理シリカを得るという観点から適当である。その分子量が５００００未満だと、シリカの沈降防止効果および沈降後の再分散性改善効果が低下する傾向にある。一方、分子量が高い分には物性上問題はないが、１５００００を超えるものは合成が容易でなく、実用上は１５００００以下の物を使用し、本発明では分子量は、５００００〜１２００００、好ましくは、６００００〜１０００００の範囲である。
【００１２】
湿式法シリカに対する多鎖型非イオン界面活性剤の使用量は、シリカ１００重量部に対して、０．１〜５．０重量部の範囲、好ましくは０．２〜３．０重量部の範囲とすることが適当である。
使用量が少なすぎると、シリカの沈降や再分散性を改良する効果が少なくなるので、０．１重量部以上とすることが好ましい。一方、必要以上の量を用いても効果はそれ以上高くはならないので、５．０重量部以下とすることが好ましい。又、処理量を必要以上に多くすると、塗料の粘度上昇も引き起こすことがある。
【００１３】
本発明の表面処理シリカは、湿式法シリカと多鎖型非イオン界面活性剤とを高速流動ミキサー等を使用して混合する乾式混合法により製造することができる。あるいは、湿式法シリカの乳化スラリー液に所定量の多鎖型非イオン界面活性剤を添加混合しておき、続いて噴霧乾燥等を行なう湿式処理法で、本発明の表面処理シリカを製造することもできる。湿式処理法の場合、水に難溶性の処理剤は、あらかじめ水に強力に分散したエマルジョンをシリカの乳化スラリー液に添加し、十分に攪拌混合した後に乾燥処理することが好ましい。又、乾式法の場合、直接湿式法シリカに添加混合できるが、エタノール等で希釈したものを添加混合することもできる。
【００１４】
本発明の表面処理シリカは、艶消しを必要とするいずれの塗料にも使用することができる。本発明の表面処理シリカの塗料に対する添加量は、塗料の使用目的や艶消し度合い等を考慮して適宜決定することができる。塗料中の本発明の表面処理シリカは、通常、０．５〜２０wt％、好ましくは、１〜１５wt％の範囲とすることが適当である。
【００１５】
非イオン界面活性剤として、ポリ（オキシエチレン−オキシプロピレン）誘導体は知られている。しかるに、本発明で用いる多鎖型非イオン界面活性剤（分子量が５００００〜１２００００の範囲であり、かつ架橋構造を有するポリ（オキシエチレン−オキシプロピレン）誘導体である多鎖型非イオン界面活性剤）とは異なる。通常の非イオン界面活性剤であるポリ（オキシエチレン−オキシプロピレン）誘導体は、直鎖上であり、分子量も１００００未満、通常２０００〜３０００程度である。そして、このような通常の非イオン界面活性剤では、本発明のような改良効果は得られない。その理由は定かではないが、塗料中で、シリカの表面に存在する多鎖型の界面活性剤が、あたかも木の枝を広げるように分子を広げ、この分子の枝に小さく分散したシリカ粒子が吸着することにより支えられて、沈降堆積するのが防止されているものと考えられる。
【００１６】
【実施例】
以下、本発明を実施例に基づき、より詳細に説明する。
尚、各実施例、比較例の塗料配合及び沈降性比較試験は、以下に示す方法により実施した。
【００１７】
１）塗料調製
アクリルクリヤー樹脂（N.V.=33%）１７０ｇ（１００重量部）、シンナー８５ｍｌ（５０重量部）、及び表面処理シリカ８．５ｇ（５重量部）を３００ｍｌのビーカーにとり、ディスパー（特殊機化工業社製、Ｍ型、４０Φディゾルバー羽根付）により１５００ｒｐｍで２０分間攪拌分散する。
【００１８】
２）沈降性試験
２５０ｍｌメスシリンダーに上記配合塗料を２５０ｍｌまで採取し、２５℃に保持した恒温室に静置する。上澄みと僅かに濁った部分との境界の目盛りを経時的に読みとる。経時日数は２０日及び３０日後の値とし、次に示す沈降容積率で示した。したがって、値の大きいものほど沈降しないことを示す。
沈降容積率（％）＝読みとり目盛り×（１００／２５０）
又、３０日経過後の上記塗料について、沈降堆積物の硬さ及び再分散性を、ガラス棒により攪拌確認した。沈降堆積物が柔らかく容易に再分散可能であるものを○、沈降堆積物が硬く容易に再分散できないものを×、及び中間的なものを△として示した。
【００１９】
実施例１
市販の塗料艶消し剤用沈殿法シリカである、ニップシールＥ２００Ａ（日本シリカ工業社製）１ｋｇをヘンシェルミキサーに仕込んだ。分子量９００００の多鎖型非イオン界面活性剤であるディスコールＫ−１１５１（第一工業製薬社製）１０ｇを４０ｍｌのエチルアルコールに溶解した溶液を、前記シリカ全体に均一になるように、攪拌混合下、噴霧添加した。更に１０分間の混合処理の後、取り出してアルコールが完全に飛散するまで乾燥を行ない、本発明の表面処理シリカを得た。
得られた表面処理シリカについて、前記した塗料調製及び沈降性試験を行い、物性を評価した。結果を表１に示す。
【００２０】
実施例２
ニップシールＥ−２００Ａ（同上）５ｋｇを水に懸濁、スラリー化（約１０〜１５％）し、このスラリーに実施例１と同じ処理剤２５ｇの水懸濁物を添加し、１時間攪拌混合した。次いで、噴霧乾燥し、粉砕分級して、本発明の表面処理シリカを得た。得られた表面処理シリカについて、実施例１と同様の評価をした。結果を表１に示す。
【００２１】
実施例３
処理剤を多鎖型非イオン界面活性剤である分子量８００００のディスコールＡ−２００（第一工業製薬社製）に変えた以外は実施例１と同様にして本発明の表面処理シリカを得、さらに、評価を行った。結果を表１に示す。
【００２２】
実施例４
処理剤を分子量９００００の多鎖型非イオン界面活性剤であるディスコール２０６（第一工業製薬社製）に変え、かつ処理量を２％とした以外は実施例２と同様にして本発明の表面処理シリカを得、さらに評価を行った。結果を表１に示す。
【００２３】
実施例５
シリカをゲル法シリカである市販のサイリシア３５０とし、処理剤として多鎖型非イオン界面活性剤であるディスコール２０６を用い、かつ処理剤量がシリカ１００重量部に対して０．３重量部となるようにした以外は、実施例１と同様にして、本発明の表面処理シリカを得、さらに評価を行った。結果を表１に示す。
【００２４】
参考例１
処理剤を多鎖型非イオン界面活性剤であるプロノン２０８（分子量約１００００：日本油脂社製）に変えた以外は、実施例１と同様にして表面処理シリカを得、さらに評価を行った。結果を表１に示す。
【００２５】
参考例２
処理剤として多鎖型非イオン界面活性剤であるディスコールＡ−６００（分子量２００００：第一工業製薬社製）を用いた以外は実施例２と同様にして表面処理シリカを得た。得られた処理シリカについて評価を行った。結果を表１に示す。
【００２６】
比較例１
未処理のニップシールＥ−２００Ａを用いて、塗料調製を行い評価を実施した。結果を表１に示す。
比較例２
ワックス系の有機物表面処理された市販のシリカであるサイリシア４４６（富士シリシア化学製）を用いて、塗料調製を行い評価を実施した。結果を表１に示す。
【００２７】
【表１】

【００２８】
実施例１〜７で得られた塗料は、調合後初期の状態では満足できるものであり、塗膜に仕上げたときの艶消し性能、および塗膜の風合い外観は良好であり、二度塗り等を行ってもハジキ等の問題も発生せず良好なものであった。
【００２９】
【発明の効果】
本発明によれば、シリカを塗料の艶消し剤、あるいは粘度調整剤として使用したときに発生する、沈降堆積によるハードケーキングを防止又は緩和し、長期保存後の塗料においても、シリカ等の再分散を容易にし、経時変化のない又は少ない、良好な塗料を得ることが可能となる。

Claims

湿式法シリカを、分子量が５００００〜１２００００の範囲であり、かつ架橋構造を有するポリ（オキシエチレン−オキシプロピレン）誘導体である多鎖型非イオン界面活性剤で表面処理してなることを特徴とする塗料用表面処理シリカ。
多鎖型非イオン界面活性剤の使用量が、湿式法シリカ１００重量部に対して０．１〜５．０重量部の範囲である請求項１記載の表面処理シリカ。