JPWO2002061005A1 - Coating agent for forming titanium oxide film, method for forming titanium oxide film, and metal substrate coated with titanium oxide film - Google Patents

Coating agent for forming titanium oxide film, method for forming titanium oxide film, and metal substrate coated with titanium oxide film Download PDF

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潤 阿久井
春田 泰彦
泰彦 春田
磯崎 理
理 磯崎
山本 真人
真人 山本
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Abstract

本発明は、(A)特定のチタン含有水性液及び(B)リン酸系化合物を含有する酸化チタン膜形成用塗布剤、並びに、(A)チタン含有水性液、(B’)リン酸系化合物、チタンハロゲン化物等の少なくとも1種及び(C)pH7以下で安定な水性有機高分子化合物を含有する酸化チタン膜形成用塗布剤を提供するものである。また、本発明は、上記のいずれかの酸化チタン膜形成用塗布剤を用いる酸化チタン膜形成方法及び酸化チタン膜で被覆された金属基材をも提供するものである。The present invention relates to (A) a specific titanium-containing aqueous liquid and (B) a coating agent for forming a titanium oxide film containing a phosphoric acid compound, and (A) a titanium-containing aqueous liquid and (B ′) a phosphoric acid compound. And (C) a coating agent for forming a titanium oxide film, containing (C) an aqueous organic polymer compound stable at a pH of 7 or less. The present invention also provides a method for forming a titanium oxide film using any one of the above-described coating agents for forming a titanium oxide film, and a metal substrate coated with the titanium oxide film.

Description

技 術 分 野
本発明は、新規な酸化チタン膜形成用塗布剤、酸化チタン膜形成方法及び酸化チタン膜で被覆された金属基材に関する。
背 景 技 術
鋼板、アルミニウム、アルミニウム合金等の金属基材には、通常、耐食性、加工性等を向上させるため、下地処理として、種々の表面処理がなされている。
近年、表面処理鋼板にはより優れた耐食性が要求されるため、基材として、冷延鋼板に代えて亜鉛系めっき鋼板が使用されることが多くなってきている。
従来、亜鉛系めっき鋼板の表面処理としては、クロメート処理及びリン酸塩処理が一般に行われている。
クロメート処理には、クロム化合物の毒性の問題がある。特に、6価クロム化合物は、IARC(International Agency for Research on Cancer Review)を初めとして多くの公的機関が人体に対する発癌性物質に指定しており極めて有害な物質である。具体的には、クロメート処理には、処理工程でクロメートヒュームが揮散すること、排水処理設備に多大の費用を要すること、処理被膜からクロム酸が溶出すること等の問題がある。
また、リン酸亜鉛、リン酸鉄等のリン酸塩処理では、リン酸塩処理後、通常、クロメートによる後処理を行うため、やはりクロム化合物の毒性の問題があるとともに、リン酸塩処理剤中の反応促進剤、金属イオン等の排水処理、被処理金属からの金属イオンの溶出によるスラッジ処理の問題もある。
また、特開昭58−224174号公報、特開昭60−50179号公報、特開昭60−50180号公報等には、亜鉛系めっき鋼板を基材とし、これにクロメート被膜を形成し、さらにこの上に有機シリケート被膜を形成した被覆鋼板が記載されている。この被覆鋼板は、耐食性及び加工性に優れた性能を有する。しかし、この被覆鋼板はクロメート被膜を有するため、やはりクロム化合物の毒性の問題があった。また、この被覆鋼板からクロメート被膜を除いた鋼板では、耐食性が十分ではない。
一方、アルミニウム又はアルミニウム合金基材にも、耐食性、親水性等を向上させるため、下地処理として、種々の表面処理がなされることが多い。
例えば、空調機の熱交換器用のフィンとして、軽量性、加工性、熱伝導性に優れたアルミニウム又はアルミニウム合金基材が一般に使用されている。この空調機の熱交換器には、冷房時に発生する凝縮水が水滴となってフィン間に水のブリッジを形成し、空気の通風路を狭めるため通風抵抗が大きくなって電力の損失、騒音の発生、水滴の飛散等の問題がある。
この問題を解消するため、アルミニウム又はアルミニウム合金基材であるフィンの表面を、ベーマイト処理、水ガラス塗布、水性ポリマー塗布等の親水化処理をして上記ブリッジの形成を防止することが行われている。しかし、親水化処理をしたアルミニウム又はその合金製フィンは、処理被膜が親水性を有することもあって、強い腐食環境下に置かれていると、数ケ月程度で腐食されてしまう。
このようなフィンの腐食を防止する方法として、従来、耐食性、コスト等の点から、下地処理として、アルミニウム又はアルミニウム合金基材の表面にクロメート処理を施す方法が多く行われている。しかし、クロメート処理には、前記の通り、クロム化合物の毒性の問題がある。
また、クロメートを使用しない下地処理剤や下地処理方法として、例えば、アルミニウム表面をチタン塩、過酸化水素及び縮合リン酸を含有する酸性溶液で処理する方法(特開昭54−24232号公報)、アルミニウム表面をチタンイオン及び錯化剤を含有するアルカリ性水溶液で処理し、水洗後、リン酸等の酸性水溶液で処理する方法(特開昭54−160527号公報)、リン酸イオン、チタン化合物及びフッ化物を含むアルミニウム表面処理剤(特開平9−20984号公報)、縮合リン酸塩、チタン塩、フッ化物及び亜リン酸塩を含有するアルミニウム系金属表面処理剤(特開平9−143752号公報)等が公知である。
しかしながら、上記したチタン化合物を使用した下地処理剤や下地処理方法には、下地処理剤の安定性が十分でないこと、クロメート処理と比較して耐食性が十分でないこと、親水性が十分でないこと、耐久性が十分でないこと等の問題点があった。
上述の現状から、鋼板、アルミニウム、アルミニウム合金等の金属基材に対する下地処理剤として、毒性の問題を生じること無く、耐食性等に優れる被膜を形成できる無機膜形成材料が要望されている。
発 明 の 開 示
本発明の目的は、金属基材に、耐食性、密着性、加工性等の良好な被膜を形成できる、新規な酸化チタン膜形成用塗布剤及び酸化チタン膜形成方法を提供することにある。
本発明の他の目的は、耐食性、密着性、加工性等に優れる酸化チタン膜で被覆された金属基材を提供することにある。
本発明のその他の目的及び特徴は、以下の記載により明らかになるであろう。
本発明は、以下の新規な酸化チタン膜形成用塗布剤、酸化チタン膜形成方法及び酸化チタン膜で被覆された金属基材を提供するものである。
1.(A)加水分解性チタン化合物、加水分解性チタン化合物の低縮合物、水酸化チタン及び水酸化チタンの低縮合物から選ばれる少なくとも1種のチタン化合物を過酸化水素水と混合して得られるチタン含有水性液、並びに、
(B)リン酸系化合物を含有することを特徴とする酸化チタン膜形成用塗布剤。
2.チタン含有水性液(A)が、加水分解性チタン化合物及び/又はその低縮合物を過酸化水素水と混合して得られるペルオキソチタン酸水溶液である上記項1に記載の塗布剤。
3.加水分解性チタン化合物が、一般式
Ti(OR) (1)
(式中、Rは、同一又は異なって、炭素数1〜5のアルキル基を示す。)で表されるテトラアルコキシチタンである上記項2に記載の塗布剤。
4.加水分解性チタン化合物の低縮合物が、一般式
Ti(OR) (1)
(式中、Rは、同一又は異なって、炭素数1〜5のアルキル基を示す。)で表されるテトラアルコキシチタンをお互いに縮合反応させてなる縮合度2〜30の化合物である上記項2に記載の塗布剤。
5.加水分解性チタン化合物及び/又はその低縮合物と過酸化水素水との混合割合が、前者10重量部に対して後者が過酸化水素換算で0.1〜100重量部の範囲内である上記項2に記載の塗布剤。
6.チタン含有水性液(A)が、酸化チタンゾルの存在下で、加水分解性チタン化合物及び/又はその低縮合物を過酸化水素水と混合して得られたペルオキソチタン酸水溶液である上記項2に記載の塗布剤。
7.酸化チタンゾルが、アナターゼ型酸化チタンの水分散液である上記項6に記載の塗布剤。
8.酸化チタンゾルの使用量が、加水分解性チタン化合物及び/又はその低縮合物1重量部に対して、固形分で0.01〜10重量部である上記項6に記載の塗布剤。
9.リン酸系化合物(B)が、モノリン酸類、モノリン酸類の誘導体及び塩類、縮合リン酸類、縮合リン酸類の誘導体及び塩類よりなる群から選ばれる少なくとも1種の化合物である上記項1に記載の塗布剤。
10.チタン含有水性液(A)及びリン酸系化合物(B)の含有割合が、前者の固形分100重量部に対して、後者が1〜400重量部である上記項1に記載の塗布剤。
11.pH1〜7の水性液である上記項1に記載の酸化チタン膜形成用塗布剤。
12.更に、チタンハロゲン化物、チタンハロゲン化物塩、ジルコニウムハロゲン化物、ジルコニウムハロゲン化物塩、シリコンハロゲン化物及びシリコンハロゲン化物塩よりなる群から選ばれる少なくとも1種のハロゲン化物を含有する上記項1に記載の塗布剤。
13.(A)加水分解性チタン化合物、加水分解性チタン化合物の低縮合物、水酸化チタン及び水酸化チタンの低縮合物から選ばれる少なくとも1種のチタン化合物を過酸化水素水と混合して得られるチタン含有水性液、
(B’)リン酸系化合物、チタンハロゲン化物、チタンハロゲン化物塩、ジルコニウムハロゲン化物、ジルコニウムハロゲン化物塩、シリコンハロゲン化物及びシリコンハロゲン化物塩よりなる群から選ばれる少なくとも1種の化合物、並びに
(C)pH7以下で安定な水性有機高分子化合物を含有することを特徴とする酸化チタン膜形成用塗布剤。
14.チタン含有水性液(A)が、加水分解性チタン化合物及び/又はその低縮合物を過酸化水素水と混合して得られるペルオキソチタン酸水溶液である上記項13に記載の塗布剤。
15.加水分解性チタン化合物が、一般式
Ti(OR) (1)
(式中、Rは、同一又は異なって、炭素数1〜5のアルキル基を示す。)で表されるテトラアルコキシチタンである上記項14に記載の塗布剤。
16.加水分解性チタン化合物の低縮合物が、一般式
Ti(OR) (1)
(式中、Rは、同一又は異なって、炭素数1〜5のアルキル基を示す。)で表されるテトラアルコキシチタンをお互いに縮合反応させてなる縮合度2〜30の化合物である上記項14に記載の塗布剤。
17.加水分解性チタン化合物及び/又はその低縮合物と過酸化水素水との混合割合が、前者10重量部に対して後者が過酸化水素換算で0.1〜100重量部の範囲内である上記項14に記載の塗布剤。
18.チタン含有水性液(A)が、酸化チタンゾルの存在下で、加水分解性チタン化合物及び/又はその低縮合物を過酸化水素水と混合して得られたペルオキソチタン酸水溶液である上記項14に記載の塗布剤。
19.酸化チタンゾルが、アナターゼ型酸化チタンの水分散液である上記項18に記載の塗布剤。
20.酸化チタンゾルの使用量が、加水分解性チタン化合物及び/又はその低縮合物1重量部に対して、固形分で0.01〜10重量部である上記項18に記載の塗布剤。
21.化合物(B’)におけるリン酸系化合物が、モノリン酸類、モノリン酸類の誘導体及び塩類、縮合リン酸類、縮合リン酸類の誘導体及び塩類よりなる群から選ばれる少なくとも1種の化合物である上記項13に記載の塗布剤。
22.化合物(B’)における、チタンハロゲン化物、チタンハロゲン化物塩、ジルコニウムハロゲン化物、ジルコニウムハロゲン化物塩、シリコンハロゲン化物及びシリコンハロゲン化物塩を構成するハロゲンが、弗素である上記項13に記載の塗布剤。
23.チタン含有水性液(A)及び化合物(B’)の含有割合が、前者の固形分100重量部に対して、後者が1〜400重量部である上記項13に記載の塗布剤。
24.水性有機高分子化合物(C)が、エポキシ系樹脂、フェノール系樹脂、アクリル系樹脂、ウレタン系樹脂、ポリビニルアルコール系樹脂、ポリオキシアルキレン鎖含有樹脂及びオレフィン−重合性不飽和カルボン酸共重合体系樹脂よりなる群から選ばれる少なくとも1種の樹脂である上記項13に記載の塗布剤。
25.水性有機高分子化合物(C)の含有割合が、チタン含有水性液(A)の固形分100重量部に対して、10〜2,000重量部である上記項13に記載の塗布剤。
26.pH1〜7の水性液である上記項13に記載の塗布剤。
27.上記項1又は13に記載の酸化チタン膜形成用塗布剤を、金属基材に塗布し、乾燥することを特徴とする酸化チタン膜形成方法。
28.金属基材表面に、上記項1又は13に記載の酸化チタン膜形成用塗布剤の被膜が形成された被覆金属基材。
29.被膜の膜厚が、0.001〜10μmである上記項28に記載された被覆金属基材。
30.金属基材が、鋼板である上記項28に記載の被覆金属基材。
31.金属基材が、アルミニウム又はアルミニウム合金である上記項28に記載の被覆金属基材。
本発明者は、前記目的を達成すべく鋭意研究した。その結果、上記チタン含有水性液(A)及びリン酸系化合物(B)を含有する酸化チタン膜形成用塗布剤I、又は上記チタン含有水性液(A)、リン酸系化合物及び/又はチタンハロゲン化物等(B’)並びに(C)水性有機高分子化合物を含有する酸化チタン膜形成用塗布剤IIによれば、金属基材に、耐食性、密着性、加工性等が良好で、下地処理膜として好適な被膜を形成できることを、見出した。
前記本発明は、かかる新たな諸知見に基づいて完成されたものである。
酸化チタン膜形成用塗布剤
本発明の酸化チタン膜形成用塗布剤Iは、前記の(A)チタン含有水性液及び(B)リン酸系化合物を含有する水性塗布剤である。
本発明塗布剤Iにおける(A)成分である、加水分解性チタン化合物、加水分解性チタン化合物の低縮合物、水酸化チタン及び水酸化チタンの低縮合物から選ばれる少なくとも1種のチタン化合物を過酸化水素水と混合して得られるチタン含有水性液としては、公知のものを適宜選択して使用できる。
上記加水分解性チタン化合物は、チタン原子に直接結合する加水分解性基を有するチタン化合物であって、水、水蒸気などの水分と反応することにより水酸化チタンを生成するものである。また、加水分解性チタン化合物において、チタン原子に結合する基の全てが加水分解性基であっても、又加水分解性基の一部が加水分解された水酸基になっていてもどちらでも構わない。
上記加水分解性基としては、水分と反応することにより水酸基を生成するものであれば特に制限されないが、例えば、低級アルコキシル基やチタン原子と塩を形成する基等が挙げられる。チタン原子と塩を形成する基としては、例えば、ハロゲン原子(塩素等)、水素原子、硫酸イオン等が挙げられる。
加水分解性基として低級アルコキシル基を含有する加水分解性チタン化合物としては、例えば、テトラアルコキシチタン等が挙げられる。
加水分解性基として、チタンと塩を形成する基を有する加水分解性チタン化合物としては、塩化チタン、硫酸チタン等が代表的なものとして挙げられる。
加水分解性チタン化合物の低縮合物は、上記加水分解性チタン化合物同士の低縮合物である。該低縮合物は、チタン原子に結合する基の全てが加水分解性基であっても、又加水分解性基の一部が加水分解された水酸基となっていてもどちらでも構わない。
水酸化チタンの低縮合物としては、例えば、塩化チタン、硫酸チタン等の水溶液とアンモニア、苛性ソーダ等のアルカリ水溶液との反応により得られるオルトチタン酸(水酸化チタンゲル)等を、使用できる。
上記加水分解性チタン化合物の低縮合物又は水酸化チタンの低縮合物における縮合度は、2〜30の化合物が使用でき、特に縮合度2〜10の範囲内のものを使用することが好ましい。
前記水性液(A)としては、上記チタン化合物と過酸化水素水とを反応させることにより得られるチタン含有水性液であれば、従来から公知のものを特に制限なしに使用することができる。具体的には、下記のものを使用できる。
(1)特開昭63−35419号公報及び特開平1−224220号公報に記載されている、含水酸化チタンのゲル又はゾルに過酸化水素水を添加して得られるペルオキソチタン酸水溶液。
(2)特開平9−71418号公報及び特開平10−67516号公報に記載されている、塩化チタン、硫酸チタン等の水溶液とアンモニア、苛性ソーダ等のアルカリ水溶液とを反応させてオルトチタン酸と呼ばれる水酸化チタンゲルを沈殿させ、次いでデカンテーションによって水酸化チタンゲルを分離、水洗し、これに過酸化水素水を加えることにより、得られる黄色透明粘性液体である酸化チタン膜形成用水性液。
(3)特開2000−247638号公報及び特開2000−247639号公報に記載されている、塩化チタン、硫酸チタン等の無機チタン化合物の水溶液に過酸化水素水を加えてペルオキソチタン水和物を形成し、これに塩基性物質を添加して得られた溶液を放置又は加熱してペルオキソチタン水和物重合体の沈殿を形成し、水以外の溶解成分を除去した後に過酸化水素を作用させて得られる酸化チタン膜形成用水性液。
チタン含有水性液(A)としては、加水分解性チタン化合物及び/又はその低縮合物を過酸化水素水と混合して得られるペルオキソチタン酸水溶液(A1)を用いるのが、好ましい。
該チタン化合物としては、特に一般式
Ti(OR) (1)
(式中、Rは、同一又は異なって、炭素数1〜5のアルキル基を示す。)で表されるテトラアルコキシチタンが好ましい。Rで示される炭素数1〜5のアルキル基としては、例えば、メチル基、エチル基、n−プロピル基、iso−プロピル基、n−ブチル基、iso−ブチル基、sec−ブチル基、tert−ブチル基等が挙げられる。
また、上記チタン化合物の低縮合物としては、上記一般式(1)の化合物をお互いに縮合反応させてなる縮合度2〜30のものを使用するのが好ましく、縮合度2〜10のものを使用することがより好ましい。
一般式(1)の加水分解性チタン化合物及び/又はその低縮合物(以下、これらのものを単に「加水分解性チタン化合物(T)」と略す)と過酸化水素水との混合割合は、前者10重量部に対して、後者が過酸化水素換算で0.1〜100重量部、特に1〜20重量部の範囲内が好ましい。後者が、過酸化水素換算で0.1重量部未満になるとペルオキソチタン酸の形成が不十分になり白濁沈殿を生じるので好ましくない。一方、100重量部を超えると未反応の過酸化水素が残存し易く貯蔵中に危険な活性酸素を放出するので好ましくない。
過酸化水素水の過酸化水素濃度は、特に限定されないが、3〜40重量%の範囲内であることが取り扱い易さの点から好ましい。
また、上記ペルオキソチタン酸水溶液は、通常、加水分解性チタン化合物(T)を、温度1〜70℃程度の範囲内で10分〜20時間程度、過酸化水素水と撹拌下に混合することにより調製できる。この混合の際、必要に応じて、例えば、メタノール、エタノール、n−プロパノール、iso−イソプロパノール、エチレングリコールモノブチルエーテル、プロピレングリコールモノメチルエーテル等の水可溶性溶媒を使用することもできる。
上記ペルオキソチタン酸水溶液(A1)は、加水分解性チタン化合物(T)を過酸化水素水と混合させることにより、加水分解性チタン化合物が水で加水分解されて水酸基含有チタン化合物を生成し、次いでこの水酸基含有チタン化合物に過酸化水素が直ちに配位してペルオキソチタン酸を形成することにより得られるものと推察される。このペルオキソチタン酸水溶液は、室温域で安定性が高く長期の保存に耐える。
また、酸化チタンゾルの存在下で、加水分解性チタン化合物(T)を過酸化水素水と混合して得られるペルオキソチタン酸水溶液(A2)は、該水溶液の貯蔵安定性、得られる酸化チタン膜の耐食性等が、向上しているので、好ましい。その理由は、該水溶液の調製において、加水分解性チタン化合物(T)が酸化チタンゾル粒子に吸着され、この吸着された加水分解性チタン化合物(T)が該粒子表面に生じた水酸基と縮合反応して化学結合すると共に、該加水分解性チタン化合物自体も縮合反応して高分子化され、次いで過酸化水素水と混合されることにより、得られた該水溶液が安定化され、貯蔵中のゲル化や増粘が顕著に防止されるものと推定される。
上記酸化チタンゾルは、無定型酸化チタン微粒子、アナターゼ型酸化チタン微粒子が水に分散されたゾルである。酸化チタンゾルとしては、アナターゼ型酸化チタンの水分散液が、耐食性の点から、好ましい。酸化チタンゾルは、水以外に、必要に応じて、例えば、アルコール系、アルコールエーテル系等の水性有機溶剤を含有していても構わない。
上記酸化チタンゾルとしては、従来から公知のものを使用することができる。該酸化チタンゾルとしては、例えば、酸化チタン凝集物を水に分散した無定型酸化チタン微粒子や、該酸化チタン凝集物を焼成してアナターゼ型酸化チタン微粒子としこれを水に分散したものを使用することができる。無定形酸化チタンの焼成は少なくともアナターゼの結晶化温度以上の温度、通常、200℃以上の温度で焼成すれば、無定形酸化チタンをアナターゼ型酸化チタンに変換させることができる。上記酸化チタン凝集物としては、例えば、(1)硫酸チタン、硫酸チタニル等の無機チタン化合物を加水分解して得られるもの、(2)チタンアルコキシド等の有機チタン化合物を加水分解して得られるもの、(3)四塩化チタン等のハロゲン化チタン溶液を加水分解又は中和して得られるもの等を挙げることができる。
上記酸化チタンゾルの市販品としては、例えば、「TKS−201」(テイカ(株)製、商品名、平均粒子径6nmのアナターゼ型酸化チタン微粒子の水性ゾル)、「TKS−203」(テイカ(株)製、商品名、平均粒子径6nmのアナターゼ型酸化チタン微粒子の水性ゾル)、「TA−15」(日産化学(株)製、商品名、アナターゼ型酸化チタン微粒子の水性ゾル)、「STS−11」(石原産業(株)製、商品名、アナターゼ型酸化チタン微粒子の水性ゾル)等が挙げられる。
加水分解性チタン化合物(T)と過酸化水素水を混合する際に、存在させる酸化チタンゾルの使用量は、通常、加水分解性チタン化合物(T)1重量部に対して、固形分で0.01〜10重量部、好ましくは0.1〜8重量部の範囲である。酸化チタンゾルの使用量が0.01重量部未満になると塗布剤の貯蔵安定性、得られる酸化チタン膜の耐食性等の向上という酸化チタンゾルを添加した効果が得られず、一方10重量部を越えると塗布剤の造膜性が劣るので好ましくない。
チタン含有水性液(A)は、必要に応じて酸化チタンゾルの存在下で、加水分解性チタン化合物(T)を過酸化水素水と混合して得られるペルオキソチタン酸水溶液を、更に、80℃以上の温度で加熱処理又はオートクレーブ処理して平均粒子径が10nm以下の酸化チタン微粒子の分散液としてから、使用することもできる。この分散液の外観は、通常半透明状である。
加熱処理又はオートクレーブ処理の温度が80℃未満では、十分に酸化チタンの結晶化が進まない。上記処理により得られる酸化チタン微粒子は、粒子径が10nm以下、好ましくは1nm〜6nmの範囲である。該粒子径が10nmより大きくなると造膜性が低下して、膜厚1μm以上でワレを生じるので好ましくない。
チタン含有水性液(A)が、前記水性液(A1)である場合は、上記乾燥条件下で、通常、水酸基を若干含むアモルファス酸化チタン膜を形成する。アモルファス酸化チタン膜は、ガスバリヤー性が優れるという利点がある。また、チタン含有水性液(A2)の場合は、上記乾燥条件下で、通常、水酸基を若干含むアナターゼ型酸化チタン膜を形成する。
本発明塗布剤Iにおけるリン酸系化合物(B)は、得られる塗膜の耐食性を向上せしめる作用を有するものである。該化合物(B)としては、例えば、亞リン酸、強リン酸、三リン酸、次亞リン酸、次リン酸、トリメタリン酸、二亞リン酸、二リン酸、ピロ亞リン酸、ピロリン酸、メタ亞リン酸、メタリン酸、オルトリン酸等のモノリン酸類、モノリン酸類の誘導体及び塩類、トリポリリン酸、テトラリン酸、ヘキサリン酸等の縮合リン酸類、縮合リン酸類の誘導体及び塩類等が挙げられる。これらの化合物は、1種又は2種以上を使用することができる。また、リン酸系化合物の塩を形成するアルカリ化合物としては、例えば、リチウム、ナトリウム、カリウム、アンモニウム等を含有する有機又は無機アルカリ化合物が挙げられる。
リン酸系化合物(B)としては、水に溶解性のあるものを使用することが好ましい。
リン酸系化合物(B)としては、特に、ピロリン酸ナトリウム、トリポリリン酸ナトリウム、テトラリン酸ナトリウム、メタリン酸、メタリン酸アンモニウム、ヘキサメタリン酸ナトリウム等を使用することが、塗布剤の貯蔵安定性、得られる塗膜の耐食性等に優れた効果を発揮することから、好ましい。
チタン含有水性液(A)及びリン酸系化合物(B)の含有割合は、前者の固形分100重量部に対して、後者が1〜400重量部程度であるのが好ましい。(B)成分が1重量部未満になると、耐食性等が低下し、一方、(B)成分が400重量部を超えると、造膜性が劣り、耐食性等が低下するので好ましくない。リン酸系化合物(B)の含有割合は、より好ましくは、チタン含有水性液(A)100重量部に対して、10〜200重量部程度である。
本発明の酸化チタン膜形成用塗布剤Iは、チタン含有水性液(A)及びリン酸系化合物(B)を、常法により、混合することにより製造される。本発明塗布剤Iにおいて、リン酸系化合物(B)は、該化合物(B)に結合する酸性リン酸基イオンがチタンイオンに配位することにより両者間で錯体構造を形成していると考えられる。この様な錯体構造は、両成分を単に混合することにより容易に形成され、例えば、常温(20℃)で約5分間〜約1時間放置することにより、形成される。また、該混合物を加熱する場合には、例えば、約30〜約70℃で約1〜30分間加熱することにより、錯体構造が形成される。
本発明の酸化チタン膜形成用塗布剤Iは、中性又は酸性領域で安定な水性液であり、そのpHは通常1〜7の範囲である。特に、酸性領域で貯蔵安定性が良く、pH1〜5の範囲であるのが好ましい。本発明塗布剤Iは、必要に応じて、例えば、メタノール、エタノール、イソプロピルアルコール、エチレングリコール、プロピレングリコール等の親水性溶剤を含んでいてもよい。本発明塗布剤Iは、必要に応じて、水又は親水性溶剤を用いて、希釈して使用できる。
本発明の酸化チタン膜形成用塗布剤Iには、必要に応じて、得られる塗膜の耐食性を更に向上せしめるために、チタンハロゲン化物、チタンハロゲン化物塩、ジルコニウムハロゲン化物、ジルコニウムハロゲン化物塩、シリコンハロゲン化物及びシリコンハロゲン化物塩よりなる群から選ばれる少なくとも1種のハロゲン化物を含有することができる。
このハロゲン化物を構成するハロゲンとしては、弗素、塩素、沃素等が挙げられる。ハロゲンとしては、特に弗素が塗布剤の貯蔵安定性、塗膜の耐食性、耐湿性等に優れた性能を有する点から、好ましい。また、ハロゲン化物の塩を形成するものとしては、例えば、ナトリウム、カリウム、リチウム、アンモニウム等が挙げられる。塩を形成するものとしては、カリウム、ナトリウムが好ましい。
上記ハロゲン化物としては、例えば、チタン弗化水素酸等のチタンハロゲン化物、チタン弗化カリウム、チタン弗化アンモニウム等のチタンハロゲン化物塩、ジルコニウム弗化水素酸等のジルコニウムハロゲン化物、ジルコニウム弗化アンモニウム、ジルコニウム弗化カリウム等のジルコニウムハロゲン化物塩、珪弗化水素酸等のシリコンハロゲン化物、珪弗化ナトリウム、珪弗化アンモニウム、珪弗化カリウム等のシリコンハロゲン化物塩等が好ましい。
本発明塗布剤Iに、上記ハロゲン化物を含有させる場合の含有割合は、通常、チタン含有水性液(A)の固形分100重量部に対して、1〜400重量部程度の範囲、特に10〜200重量部の範囲であるのが好ましい。
本発明塗布剤Iには、必要に応じて、更に、アンモニア、有機塩基性化合物、アルカリ金属水酸化物、アルカリ土類金属水酸化物等の塩基性中和剤を含有することができる。有機塩基性化合物としては、例えばエタノールアミン、トリエチルアミンが、又アルカリ金属水酸化物としては、例えば水酸化リチウム、水酸化ナトリウム、水酸化カリウム等が、好ましい。
本発明の塗布剤Iには、必要に応じて、更に、各種の添加物を含有することもできる。添加物としては、例えば、増粘剤、防菌剤、防錆剤、酸化チタンゾル、酸化チタン粉末、体質顔料、防錆顔料、着色顔料、界面活性剤等を挙げることができる。防錆剤としては、例えば、タンニン酸、フィチン酸、ベンゾトリアゾール等を挙げることができる。体質顔料としては、例えば、マイカ、タルク、シリカ、硫酸バリウム、クレー等を挙げることができる。
本発明の酸化チタン膜形成用塗布剤IIは、前記チタン含有水性液(A)、リン酸系化合物及び/又はチタンハロゲン化物等(B’)並びに(C)水性有機高分子化合物を含有する水性塗布剤である。
本発明塗布剤IIにおけるチタン含有水性液(A)は、本発明塗布剤Iにおけるチタン含有水性液と、同じものを適宜選択して使用できる。
本発明塗布剤IIにおける、リン酸系化合物、チタンハロゲン化物、チタンハロゲン化物塩、ジルコニウムハロゲン化物、ジルコニウムハロゲン化物塩、シリコンハロゲン化物及びシリコンハロゲン化物塩よりなる群から選ばれる少なくとも1種の化合物(B’)は、得られる塗膜の耐食性を向上せしめる作用を有するものである。
上記化合物(B’)におけるリン酸系化合物としては、例えば、亞リン酸、強リン酸、三リン酸、次亞リン酸、次リン酸、トリメタリン酸、二亞リン酸、二リン酸、ピロ亞リン酸、ピロリン酸、メタ亞リン酸、メタリン酸、オルトリン酸等のモノリン酸類、モノリン酸類の誘導体及び塩類、トリポリリン酸、テトラリン酸、ヘキサリン酸等の縮合リン酸類、縮合リン酸類の誘導体及び塩類等が挙げられる。また、リン酸系化合物の塩を形成するアルカリ化合物としては、例えば、リチウム、ナトリウム、カリウム、アンモニウム等を含有する有機又は無機アルカリ化合物が挙げられる。
上記リン酸系化合物としては、水に溶解性のあるものを使用することが好ましい。また、リン酸系化合物としては、特に、ピロリン酸ナトリウム、トリポリリン酸ナトリウム、テトラリン酸ナトリウム、メタリン酸、メタリン酸アンモニウム、ヘキサメタリン酸ナトリウム等を使用することが、塗布剤の貯蔵安定性、得られる塗膜の耐食性等に優れた効果を発揮することから、好ましい。
前記化合物(B’)における、チタンハロゲン化物、チタンハロゲン化物塩、ジルコニウムハロゲン化物、ジルコニウムハロゲン化物塩、シリコンハロゲン化物及びシリコンハロゲン化物塩を構成するハロゲンとしては、弗素、塩素、沃素等が挙げられる。ハロゲンとしては、特に弗素が塗布剤の貯蔵安定性、塗膜の耐食性、耐湿性等に優れた性能を有する点から、好ましい。また、ハロゲン化物の塩を形成するものとしては、例えば、ナトリウム、カリウム、リチウム、アンモニウム等が挙げられる。塩を形成するものとしては、カリウム、ナトリウムが好ましい。
上記ハロゲン化物としては、例えば、チタン弗化水素酸等のチタンハロゲン化物、チタン弗化カリウム、チタン弗化アンモニウム等のチタンハロゲン化物塩、ジルコニウム弗化水素酸等のジルコニウムハロゲン化物、ジルコニウム弗化アンモニウム、ジルコニウム弗化カリウム等のジルコニウムハロゲン化物塩、珪弗化水素酸等のシリコンハロゲン化物、珪弗化ナトリウム、珪弗化アンモニウム、珪弗化カリウム等のシリコンハロゲン化物塩等が好ましい。
本発明の酸化チタン膜形成用塗布剤IIにおいて、チタン含有水性液(A)とリン酸系化合物、チタンハロゲン化物等の少なくとも一種(B’)とは、両者間で錯体構造を形成していると考えられる。この様な錯体構造は、両成分を単に混合することにより容易に形成され、例えば、常温(20℃)で約5分間〜約1時間放置することにより、形成される。また、該混合物を加熱する場合には、例えば、約30〜約70℃で約1〜30分間加熱することにより、錯体構造が形成される。
本発明塗布剤IIにおける、チタン含有水性液(A)及び化合物(B’)の含有割合は、前者の固形分100重量部に対して、後者が1〜400重量部程度の範囲、特に10〜200重量部の範囲であるのが好ましい。
本発明の酸化チタン膜形成用塗布剤IIにおける水性有機高分子化合物(C)としては、pH7程度以下で、水に溶解又は分散したときに、凝集、増粘、ゲル化等を生じることがなく、安定な状態にあるものであれば、限定されることなく、公知のものを使用することができる。
水性有機高分子化合物(C)としては、水溶液、水分散液又はエマルションの形態を有するものを使用することができる。有機高分子化合物を、水に水溶化、分散化又はエマルション化させる方法としては、公知の方法を使用して行うことができる。
水性有機高分子化合物(C)の具体例としては、例えば、単独で水溶化又は水分散化できる官能基(例えば、水酸基、カルボキシル基、アミノ基、イミノ基、スルフィド基、ホスフィン基等の少なくとも1種)を含有するもの、該化合物が有する官能基の一部又は全部を中和したもの等を使用できる。この場合の中和は、水性有機高分子化合物(C)がカルボキシル基含有樹脂等の酸性樹脂であれば、エタノールアミン、トリエチルアミン等のアミン化合物;アンモニア水;水酸化リチウム、水酸化ナトリウム、水酸化カリウム等のアルカリ金属水酸化物等で中和され、又アミノ基含有樹脂等の塩基性樹脂であれば、酢酸、乳酸等の脂肪酸;リン酸等の鉱酸等で中和される。
かかる水性有機高分子化合物(C)としては、例えば、エポキシ系樹脂、フェノール系樹脂、アクリル系樹脂、ウレタン系樹脂、ポリビニルアルコール系樹脂、ポリオキシアルキレン鎖含有樹脂、オレフィン−重合性不飽和カルボン酸共重合体系樹脂、ナイロン系樹脂、ポリグリセリン、カルボキシメチルセルロース、ヒドロキシメチルセルロース、ヒドロキシエチルセルロースなどが挙げられる。
上記水性有機高分子化合物(C)の内、好ましいものとしては、エポキシ系樹脂、フェノール系樹脂、アクリル系樹脂、ウレタン系樹脂、ポリビニルアルコール系樹脂、ポリオキシアルキレン鎖含有樹脂、オレフィン−重合性不飽和カルボン酸共重合体系樹脂等が挙げられる。
また、水性有機高分子化合物(C)として、親水性の高いものを使用した塗布剤によれば、耐食性と親水性を兼ね備えた被膜を形成でき、アルミニウム又はアルミニウム合金製のフィンの親水化処理剤として好適である。
上記エポキシ系樹脂としては、エポキシ樹脂にアミンを付加してなるカチオン系エポキシ樹脂;アクリル変性エポキシ樹脂、ウレタン変性エポキシ樹脂等の変性エポキシ樹脂などを好適に使用できる。カチオン系エポキシ樹脂としては、例えば、エポキシ化合物と、1級モノ−又はポリアミン、2級モノ−又はポリアミン、1,2級混合ポリアミンなどとの付加物(例えば米国特許第3984299号明細書参照);エポキシ化合物とケチミン化された1級アミノ基を有する2級モノ−又はポリアミンとの付加物(例えば米国特許第4017438号明細書参照);エポキシ化合物とケチミン化された1級アミノ基を有するヒドロキシル化合物とのエーテル化反応生成物(例えば特開昭59−43013号公報参照)などがあげられる。
上記エポキシ化合物としては、数平均分子量が400〜4,000、特に800〜2,000の範囲内にあり、かつエポキシ当量が190〜2,000、特に400〜1,000の範囲内にあるものが適している。そのようなエポキシ化合物は、例えば、ポリフェノール化合物とエピクロルヒドリンとの反応によって得ることができる。ポリフェノール化合物としては、例えば、ビス(4−ヒドロキシフェニル)−2,2−プロパン、4,4−ジヒドロキシベンゾフェノン、ビス(4−ヒドロキシフェニル)−1,1−エタン、ビス(4−ヒドロキシフェニル)−1,1−イソブタン、ビス(4−ヒドロキシ−tert−ブチルフェニル)−2,2−プロパン、ビス(2−ヒドロキシナフチル)メタン、1,5−ジヒドロキシナフタレン、ビス(2,4−ジヒドロキシフェニル)メタン、テトラ(4−ヒドロキシフェニル)−1,1,2,2−エタン、4,4−ジヒドロキシジフェニルスルホン、フェノールノボラック、クレゾールノボラックなどがあげられる。
上記フェノール系樹脂としては、フェノール成分とホルムアルデヒド類とを反応触媒の存在下で加熱して付加、縮合させて得られる高分子化合物を水溶化したものを好適に使用することができる。出発原料である上記フェノール成分としては、2官能性フェノール化合物、3官能性フェノール化合物、4官能性以上のフェノール化合物などを使用することができる。2官能性フェノール化合物としては、o−クレゾール、p−クレゾール、p−tert−ブチルフェノール、p−エチルフェノール、2,3−キシレノール、2,5−キシレノールなど、3官能性フェノール化合物としては、フェノール、m−クレゾール、m−エチルフェノール、3,5−キシレノール、m−メトキシフェノールなど、4官能性フェノール化合物としては、ビスフェノールA、ビスフェノールFなど、を例示することができる。これらのフェノール化合物は1種で、又は2種以上混合して使用することができる。
上記アクリル系樹脂としては、例えば、カルボキシル基、アミノ基、水酸基などの親水性基を持ったモノマーの単独重合体又は共重合体、親水性基を持ったモノマーとその他の共重合可能なモノマーとの共重合体などが挙げられる。これらの樹脂は、乳化重合、懸濁重合又は溶液重合し、必要に応じて、中和、水性化して得られる。また、得られた樹脂を、必要に応じて、更に変性しても良い。
上記カルボキシル基含有モノマーとしては、例えば、アクリル酸、メタアクリル酸、マレイン酸、無水マレイン酸、クロトン酸、イタコン酸などを挙げることができる。
含窒素モノマーとしては、例えば、N,N−ジメチルアミノエチル(メタ)アクリレート、N,N−ジエチルアミノエチル(メタ)アクリレート、N−t−ブチルアミノエチル(メタ)アクリレートなどの含窒素アルキル(メタ)アクリレート;アクリルアミド、メタクリルアミド、N−メチル(メタ)アクリルアミド、N−エチル(メタ)アクリルアミド、N−メチロール(メタ)アクリルアミド、N−メトキシメチル(メタ)アクリルアミド、N−ブトキシメチル(メタ)アクリルアミド、N,N−ジメチル(メタ)アクリルアミド、N,N−ジメチルアミノプロピル(メタ)アクリルアミド、N,N−ジメチルアミノエチル(メタ)アクリルアミド等の重合性アミド類;2−ビニルピリジン、1−ビニル−2−ピロリドン、4−ビニルピリジンなどの芳香族含窒素モノマー;アリルアミンなどが挙げられる。
水酸基含有モノマーとしては、例えば、2−ヒドロキシエチル(メタ)アクリレート、ヒドロキシプロピル(メタ)アクリレート、2,3−ジヒドロキシブチル(メタ)アクリレート、4−ヒドロキシブチル(メタ)アクリレート及びポリエチレングリコールモノ(メタ)アクリレート等の、多価アルコールとアクリル酸又はメタクリル酸とのモノエステル化物;上記多価アルコールとアクリル酸又はメタクリル酸とのモノエステル化物にε−カプロラクトンを開環重合した化合物などが挙げられる。
その他の共重合可能なモノマーとしては、例えば、メチル(メタ)アクリレート、エチル(メタ)アクリレート、n−プロピル(メタ)アクリレート、イソプロピル(メタ)アクリレート、n−ブチル(メタ)アクリレート、イソブチル(メタ)アクリレート、tert−ブチル(メタ)アクリレート、2−エチルヘキシル(メタ)アクリレート、n−オクチル(メタ)アクリレート、ラウリル(メタ)アクリレート、トリデシル(メタ)アクリレート、オクタデシル(メタ)アクリレート、イソステアリル(メタ)アクリレート等の炭素数1〜24のアルキル(メタ)アクリレート;スチレン、酢酸ビニルなどが挙げられる。これらの化合物は、1種で、又は2種以上を組合せて使用することができる。
尚、本明細書において、「(メタ)アクリレート」は、アクリレート又はメタアクリレートを意味する。
上記ウレタン系樹脂としては、ポリエステルポリオール、ポリエーテルポリオール等のポリオールとジイソシアネートから得られるポリウレタン樹脂を、必要に応じてジオール、ジアミン等のような2個以上の活性水素を持つ低分子量化合物である鎖伸長剤の存在下で鎖伸長し、水中に安定に分散又は溶解させたものを好適に使用できる。かかるウレタン系樹脂としては、例えば、特公昭42−24192号、特公昭42−24194号、特公昭42−5118号、特公昭49−986号、特公昭49−33104号、特公昭50−15027号、特公昭53−29175号公報等に記載された公知のものを、広く使用できる。
ポリウレタン樹脂を水中に安定に分散又は溶解させる方法としては、例えば下記の方法が利用できる。
(1)ポリウレタン樹脂の側鎖又は末端に水酸基、アミノ基、カルボキシル基等のイオン性基を導入することにより親水性を付与し、自己乳化により水中に分散又は溶解する方法。
(2)反応の完結したポリウレタン樹脂、又は末端イソシアネート基をブロック剤でブロックしたポリウレタン樹脂を、乳化剤と機械的剪断力を用いて強制的に水中に分散する方法。このブロック剤としては、オキシム、アルコール、フェノール、メルカプタン、アミン、重亜硫酸ソーダ等を挙げることができる。
(3)末端イソシアネート基を持つポリウレタン樹脂を、水、乳化剤及び鎖伸長剤と混合し、機械的剪断力を用いて分散化と高分子量化を同時に行う方法。
(4)ポリウレタン樹脂の原料ポリオールとして、ポリエチレングリコールのごとき水溶性ポリオールを使用して得られたポリウレタン樹脂を、水中に分散又は溶解する方法。
上記ポリウレタン樹脂の分散又は溶解方法によって得られた水性樹脂は、単独で又は二種以上を混合して、使用できる。
上記ポリウレタン系樹脂の合成に使用できるジイソシアネートとしては、芳香族、脂環族及び脂肪族のジイソシアネートが挙げられる。具体的には、例えば、ヘキサメチレンジイソシアネート、テトラメチレンジイソシアネート、3,3´−ジメトキシ−4,4´−ビフェニレンジイソシアネート、p−キシリレンジイソシアネート、m−キシリレンジイソシアネート、1,3−(ジイソシアナトメチル)シクロヘキサノン、1,4−(ジイソシアナトメチル)シクロヘキサノン、4,4´−ジイソシアナトシクロヘキサノン、4,4´−メチレンビス(シクロヘキシルイソシアネート)、イソホロンジイソシアネート、2,4−トリレンジイソシアネート、2,6−トリレンジイソシアネート、p−フェニレンジイソシアネート、ジフェニルメタンジイソシアネート、m−フェニレンジイソシアネート、2,4−ナフタレンジイソシアネート、3,3´−ジメチル−4,4´−ビフェニレンジイソシアネート、4,4´−ビフェニレンジイソシアネート等が挙げられる。これらのうち2,4−トリレンジイソシアネート、2,6−トリレンジイソシアネート、ヘキサメチレンジイソシアネート、イソホロンジイソシアネートが特に好ましい。
上記ポリウレタン系樹脂の市販品としては、例えば、「ハイドランHW−330」、「ハイドランHW−340」、「ハイドランHW−350」(いずれも大日本インキ化学工業(株)製、商品名)、「スーパーフレックス100」、「スーパーフレックス150」、「スーパーフレックスF−3438D」(いずれも第一工業製薬(株)製、商品名)などを挙げることができる。
上記ポリビニルアルコール系樹脂としては、ケン化度87%以上のポリビニルアルコールであることが好ましく、ケン化度98%以上の、いわゆる完全ケン化ポリビニルアルコールであることが特に好ましい。また、数平均分子量が3,000〜100,000の範囲内にあることが好適である。
上記ポリオキシアルキレン鎖含有樹脂としては、ポリオキシエチレン鎖又はポリオキシプロピレン鎖を有するものが好適に使用でき、例えば、ポリエチレングリコール、ポリプロピレングリコール、ポリオキシエチレン鎖とポリオキシプロピレン鎖とがブロック状に結合したブロック化ポリオキシアルキレングリコールなどを挙げることができる。
上記オレフィン−重合性不飽和カルボン酸共重合体系樹脂としては、エチレン、プロピレン等のオレフィンと(メタ)アクリル酸、マレイン酸等の重合性不飽和カルボン酸との共重合体、及び該共重合体の水分散液に重合性不飽和化合物を加えて乳化重合しさらに粒子内架橋してなる樹脂の2種から選ばれる少なくとも1種の水分散性樹脂又は水溶性樹脂を、好適に使用できる。
上記オレフィンと重合性不飽和カルボン酸との共重合体は、一種以上のオレフィンと一種以上の重合性不飽和カルボン酸との共重合体である。該共重合体においては、モノマー含有量として、該不飽和カルボン酸が3〜60重量%、好ましくは5〜40重量%の範囲内であることが適当である。この共重合体中の酸基を塩基性物質で中和することにより水に分散できる。
上記共重合体の水分散液に、重合性不飽和化合物を加えて乳化重合し、さらに粒子内架橋してなる架橋樹脂における該重合性不飽和化合物としては、例えば前記水分散性又は水溶性のアクリル系樹脂の説明で列挙したビニルモノマー類等が挙げられ、1種又は2種以上を適宜選択して使用できる。
水性有機高分子化合物(C)の含有割合は、チタン含有水性液(A)の固形分100重量部に対して10〜2,000重量部、特に100〜1,000重量部の範囲内が塗布剤の安定性、得られる酸化チタン膜の耐食性などの点から好ましい。
本発明の酸化チタン膜形成用塗布剤IIは、各必須成分を常法で混合することにより調製できる。本発明塗布剤IIは、中性又は酸性領域で安定な水性液であり、そのpHは通常1〜7の範囲である。特に、酸性領域で貯蔵安定性が良く、pH1〜5の範囲であるのが好ましい。本発明塗布剤IIは、必要に応じて、例えば、メタノール、エタノール、イソプロピルアルコール、エチレングリコール、プロピレングリコール等の親水性溶剤を含んでいてもよい。本発明塗布剤IIは、必要に応じて、水又は親水性溶剤を用いて、希釈して使用できる。
本発明塗布剤IIには、必要に応じて、更に、アンモニア、有機塩基性化合物、アルカリ金属水酸化物、アルカリ土類金属水酸化物等の塩基性中和剤を含有することができる。有機塩基性化合物としては、例えばエタノールアミン、トリエチルアミンを、又アルカリ金属水酸化物としては、例えば水酸化リチウム、水酸化ナトリウム、水酸化カリウム等を挙げることができる。
本発明の塗布剤IIには、必要に応じて、更に、各種の添加物を含有することもできる。添加物としては、例えば、増粘剤、防菌剤、防錆剤、酸化チタンゾル、酸化チタン粉末、体質顔料、防錆顔料、着色顔料、界面活性剤等を挙げることができる。防錆剤としては、例えば、タンニン酸、フィチン酸、ベンゾトリアゾール等を挙げることができる。体質顔料としては、例えば、マイカ、タルク、シリカ、硫酸バリウム、クレー等を挙げることができる。
本発明の酸化チタン膜形成用塗布剤I及びIIは、貯蔵安定性に優れている。また、該塗布剤は、金属基材に、耐食性、密着性、加工性等が良好な酸化チタンを含有する被膜を形成できる。
酸化チタン膜形成方法及び酸化チタン膜で被覆された金属基材
本発明の酸化チタン膜形成方法は、上記本発明塗布剤I又はIIを、金属基材に塗布し、乾燥することにより、行われる。これにより、酸化チタン膜で被覆された金属基材が得られる。この被覆金属基材は、そのまま防錆被覆金属基材として使用することができる。
本発明の酸化チタン膜形成方法が適用される金属基材としては、少なくとも表面が金属である基材であれば、特に制限されない。例えば、表面が、鉄、アルミニウム、亜鉛、銅、錫、これらのいずれかの金属を含む合金である基材を挙げることができる。特に、鋼板基材及びアルミニウム又はアルミニウム合金基材を用いるのが、好ましい。
上記鋼板基材としては、例えば、溶融亜鉛めっき鋼板、電気亜鉛めっき鋼板、鉄−亜鉛合金めっき鋼板、ニッケル−亜鉛合金めっき鋼板、アルミニウム−亜鉛合金めっき鋼板等を挙げることができる。また、アルミニウム−亜鉛合金めっき鋼板としては、例えば、「ガルバリウム」、「ガルファン」という商品名で販売されているものを、挙げることができる。また、鋼板基材として、クロム酸塩処理、リン酸亜鉛処理、複合酸化膜処理等の化成処理を施した亜鉛系めっき鋼板も使用することもできる。更に、鋼鈑基材は、鋼板が組み立てられたものであっても構わない。
また、上記アルミニウム又はアルミニウム合金基材としては、特に限定されないが、代表例として、熱交換器用のフィンを挙げることができる。該基材としての熱交換器用フィンとしては、熱交換器に組み立てられる前の部材であっても、又熱交換器に組み立てられた状態のものであっても良く、公知のものをいずれも使用できる。
本発明塗布剤I又はIIを、金属基材に塗布する方法としては、例えば、浸漬塗装、シャワー塗装、スプレー塗装、ロール塗装、電着塗装等の公知の方法によって塗装することができる。塗布剤の乾燥条件は、通常、素材到達最高温度が約60〜250℃となる加熱条件で約2秒から約30分間乾燥させることが好適である。
また、塗布剤の乾燥被膜膜厚としては、通常、0.001〜10μm程度、特に0.1〜3μmとするのが好ましい。0.001μm未満になると、耐食性、耐水性等の性能が劣り、一方10μmを超えると、被膜が割れたり、耐食性等が低下するので好ましくない。
かくして、本発明の酸化チタン膜形成方法により、金属基材に、耐食性、密着性、加工性、耐指紋性等が良好な酸化チタン被膜が形成できる。
また、本発明塗布剤I又はIIは、金属基材以外の基材に塗布し、乾燥することにより、酸化チタン被膜を形成することもできる。
金属基材以外の基材としては、特に制限されない。例えば、ポリ塩化ビニル樹脂、ポリエチレンテレフタレート、アクリル系樹脂、シリコン系樹脂、ポリエステル系樹脂、弗素系樹脂、エポキシ系樹脂、ポリエチレン樹脂、ナイロン樹脂、ブチラール樹脂、繊維素樹脂、フェノール樹脂等、これらの2種以上の樹脂が組合わさった樹脂からなるプラスチック基材;ガラス、セメント等の無機基材;紙、繊維等のパルプ基材;これらのプラスチック基材、無機基材、パルプ基材に表面処理やプライマーが施された基材等を挙げることができる。
上記基材に塗布する方法としては、例えば、浸漬塗装、シャワー塗装、スプレー塗装、ロール塗装、電着塗装等の公知の方法によって塗装することができる。塗布剤の乾燥条件は、通常、素材到達最高温度が約20〜250℃となる加熱条件で約2秒〜約30分間乾燥させることが好適である。また、塗布剤の乾燥被膜膜厚としては、通常、0.001〜10μm程度とするのが好ましい。
本発明塗布剤I又はIIにより酸化チタン被膜を形成した基材上には、必要に応じて、上層被膜を形成することもできる。この上層被膜を形成する組成物は、目的に応じて適宜選定すればよく、種々の塗料組成物を使用することができる。この塗料組成物としては、例えば、潤滑被膜形成組成物、高耐食性被膜形成組成物、プライマー塗料、着色上塗塗料等を挙げることができる。潤滑被膜形成組成物、高耐食性被膜形成組成物又はプライマー塗料を塗装、乾燥し、さらにその上に着色上塗塗料を塗装してもよい。
本発明塗布剤I又はIIで被覆されたアルミニウム又はアルミニウム合金基材は、耐食性、親水性、密着性、加工性等に優れた被膜を有しているが、これに光照射を行うことにより、更に親水性を向上させることができる。
また、アルミニウム又はアルミニウム合金基材に、本発明塗布剤を被覆した被覆基材が、熱交換器用フィンとして使用するものである場合には、必要に応じて、該被膜上に、更に親水化処理被膜を形成することができる。
上記親水化処理被膜は、表面が親水性で十分な被膜強度を有し、耐水性、下地処理皮膜への密着性が良好なものである。上記親水化処理被膜の形成は、通常、親水化処理組成物を、塗布、乾燥することによって、好適に行うことができる。
親水化処理組成物としては、親水性被膜形成性バインダを含有するものが好ましい。好ましい親水性被膜形成性バインダとしては、例えば、(1)親水性有機樹脂を主成分とし、必要に応じて架橋剤を組合せてなる有機樹脂系バインダ、(2)親水性有機樹脂とコロイダルシリカを主成分とし、必要に応じて架橋剤を組合せてなる有機樹脂・コロイダルシリカ系バインダ、(3)主成分のアルカリ珪酸塩とアニオン系又はノニオン系水性有機樹脂との混合物である水ガラス系バインダ等を挙げることができる。これらのバインダの内、有機樹脂系バインダ(1)、有機樹脂・コロイダルシリカ系バインダ(2)がより好ましい。
発明を実施するための最良の形態
次に、製造例、実施例及び比較例を挙げて、本発明をより具体的に説明する。但し、本発明は以下の例に限定されるものではない。各例に記載の「部」及び「%」は重量基準である。
チタン含有水性液(A)の調製
製造例1
四塩化チタン60%水溶液5ccを蒸留水で500ccとした水溶液に、10%アンモニア水を滴下し、水酸化チタンを沈殿させた。沈殿を蒸留水で洗浄後、過酸化水素水30%溶液を10cc加えかき混ぜ、ペルオキソチタン酸を含む固形分2%の黄色半透明粘性液体であるチタン含有水性液(1)70ccを得た。
製造例2
テトラiso−プロポキシチタン10部とiso−プロパノール10部の混合物を、30%過酸化水素水10部と脱イオン水100部の混合物中に20℃で1時間かけて撹拌しながら滴下した。その後25℃で2時間熟成し、黄色透明の少し粘性のある固形分2%のペルオキソチタン酸水溶液であるチタン含有水性液(2)を得た。
製造例3
製造例2において、テトラiso−プロポキシチタンに代えて、テトラn−ブトキシチタンを同量使用する他は、製造例2と同様にして、固形分2%のチタン含有水性液(3)を得た。
製造例4
製造例2において、テトラiso−プロポキシチタンに代えて、テトラiso−プロポキシチタンの3量体を同量使用する他は、製造例2と同様にして、固形分2%のチタン含有水性液(4)を得た。
製造例5
製造例2において、過酸化水素水を3倍量用い50℃で1時間かけて滴下し、その後60℃で3時間熟成する他は、製造例2と同様にして、固形分2%のチタン含有水性液(5)を得た。
製造例6
製造例3で得たチタン含有水性液を、更に95℃で6時間加熱処理し、白黄色の半透明な酸化チタン分散液である固形分2%のチタン含有水性液(6)を得た。
製造例7
テトラiso−プロポキシチタン10部とiso−プロパノール10部の混合物を、「TKS−203」(テイカ(株)製、商品名、平均粒子径6nmのアナターゼ型酸化チタン微粒子の水性ゾル)5部(固形分として)、30%過酸化水素水10部及び脱イオン水100部の混合物中に、10℃で1時間かけて撹拌しながら滴下した。その後10℃で24時間熟成し、黄色透明の少し粘性のある固形分2%のチタン含有水性液(7)を得た。
本発明酸化チタン膜形成用塗布剤Iの例
実施例1
製造例1で得たチタン含有水性液(1)50部、10%メタリン酸5部及び脱イオン水45部を混合して、本発明の酸化チタン膜形成用塗布剤を得た。
実施例2〜16及び比較例1〜2
表1に示す組成に基づき、実施例1と同様にして、本発明の塗布剤及び比較用の塗布剤を得た。

Figure 2002061005
Figure 2002061005
本発明酸化チタン膜形成用塗布剤Iの性能試験
実施例1〜16及び比較例1〜2で得た各塗布剤を用いて、金属基材の被覆処理を行い、得られた被覆基材の耐食性を調べた。
(1)アルミニウム板の被覆処理
板厚0.1mmのアルミニウム板(A1050)を、アルカリ脱脂剤(日本シービーケミカル(株)製、商品名「ケミクリーナー561B」)を溶解した濃度2%の水溶液を使用して脱脂、水洗した後、各塗布剤を乾燥被膜重量が0.2g/mになるようにローラー塗装し、素材到達温度が100℃になるようにして20秒間焼付けて、酸化チタン被膜を形成した。
(2)被覆板の耐食性
上記各被覆板について、JIS Z2371の塩水噴霧試験法に準じて測定した。試験時間は120時間、240時間、360時間及び480時間の4段階とし、下記基準により評価した。
a…塗面に白サビ、フクレの発生が認められない、
b…白サビ又はフクレが少し発生、
c…白サビ又はフクレが著しく発生。
試験結果を表2に示す。
Figure 2002061005
(3)鋼板の被覆処理
板厚0.6mmの電気亜鉛めっき鋼板(片面のめっき付着量20g/m)を、アルカリ脱脂剤(日本シービーケミカル(株)製、商品名「ケミクリーナー561B」)を溶解した濃度2%の水溶液を使用して脱脂、水洗した後、各塗布剤を乾燥被膜重量が1.0g/mとなるようにローラー塗装し、素材到達温度が100℃になるようにして20秒間焼付けて、酸化チタン被膜を形成した。
(4)被覆板の耐食性
上記各被覆板の端面部及び裏面部をシールした試験塗板について、JIS Z2371の塩水噴霧試験法に準じて測定した。試験時間は24時間、48時間及び72時間の3段階とし、下記基準により評価した。
a:白錆の発生が認められない、
b:白錆の発生程度が塗膜面積の5%未満、
c:白錆の発生程度が塗膜面積の5%以上で10%未満、
d:白錆の発生程度が塗膜面積の10%以上で50%未満、
e:白錆の発生程度が塗膜面積の50%以上。
試験結果を表3に示す。
Figure 2002061005
(5)鋼板の被覆処理
板厚0.6mmの電気亜鉛めっき鋼板(片面のめっき付着量20g/m)の表面を、アルカリ脱脂した後、「プレパレンZ」(日本パーカライジング(株)製、商品名)をスプレー塗装して表面調整を行った。ついで、「パルボンド3308」(日本パーカライジング(株)製、商品名、リン酸亜鉛水溶液)をスプレー塗装した後、水洗、乾燥してリン酸亜鉛処理を施しためっき鋼板を得た。リン酸亜鉛処理被膜の付着量は1.5g/mとした。
上記リン酸亜鉛処理を施しためっき鋼板表面に、前記各塗布剤を乾燥被膜重量が1.0g/mになるようにスプレー塗装し、素材到達温度が100℃になるようにして20秒間焼付けて、酸化チタン被膜を形成した。
(6)被覆板の耐食性
上記各被覆板の端面部及び裏面部をシールした試験塗板について、JIS Z2371の塩水噴霧試験法に準じて測定した。試験時間は24時間、48時間及び72時間の3段階とし、下記基準により評価した。
a:白錆の発生が認められない、
b:白錆の発生程度が塗膜面積の5%未満、
c:白錆の発生程度が塗膜面積の5%以上で10%未満、
d:白錆の発生程度が塗膜面積の10%以上で50%未満、
e:白錆の発生程度が塗膜面積の50%以上。
試験結果を表4に示す。
Figure 2002061005
水性有機高分子化合物(C)の調製
製造例8
温度計、攪拌械、冷却器、滴下ロートを備えた1Lの四ツ口フラスコに、イソプロピルアルコール180部を入れ、窒素置換の後、フラスコ内の温度を85℃に調整し、エチルアクリレート140部、メチルメタクリレート68部、スチレン15部、N−n−ブトキシメチルアクリルアミド15部、2−ヒドロキシエチルアクリレート38部及びアクリル酸24部よりなる単量体混合物を、触媒の2,2′−アゾビス(2,4−ジメチルワレロニトリル)6部とともに約2時間を要して滴下した。滴下終了後同温度で、さらに5時間反応を続けると重合率がほぼ100%、固形分約63%、酸価約67mgKOH/gの無色透明な樹脂溶液が得られた。この樹脂溶液500部に対してジメチルアミノエタノール108部を混合し、水を加えて十分に攪拌することによって、固形分30%のアクリル樹脂水分散液(C1)を得た。
製造例9
攪拌装置、還流冷却器、温度計、液体滴下装置を備えた反応装置に、「エピコート1009」(シェル化学社製、商品名、分子量3,750のエポキシ樹脂)1,880g(0.5モル)とメチルイソブチルケトン/キシレン=1/1(重量比)の混合溶媒1,000gを加えた後、攪拌加熱し、均一に溶解した。その後70℃まで冷却し、液体滴下装置に分取したジ(n−プロパノール)アミン70gを30分間を要して滴下した。この間、反応温度を70℃に保持した。滴下終了後120℃で2時間保持し、反応を完結させることにより、固形分66%のアミン変性エポキシ樹脂を得た。得られた樹脂1,000gに対して88%の蟻酸25部を混合し、水を加えて十分に攪拌することによって、固形分30%のアミン変性エポキシ樹脂水分散液(C2)を得た。
本発明酸化チタン膜形成用塗布剤IIの例
実施例17
製造例1で得たチタン含有水性液(1)50部、20%ジルコニウム弗化水素酸5部、30%アクリル樹脂水分散液(C1)10部及び脱イオン水35部を混合して、本発明の酸化チタン膜形成用塗布剤を得た。
実施例18〜27及び比較例3〜5
表5に示す組成に基づき、実施例17と同様にして、本発明の塗布剤及び比較用の塗布剤を得た。
Figure 2002061005
Figure 2002061005
上記表5において、「サランラテックスL−411」及び「クラレRSポリマーRS−105」は、下記のものを示す。
サランラテックスL−411:旭化成工業(株)製、商品名、塩化ビニリデン樹脂、固形分50%。
クラレRSポリマーRS−105:クラレ(株)製、商品名、ポリビニルアルコール、固形分10%。
本発明酸化チタン膜形成用塗布剤IIの性能試験
実施例17〜27及び比較例3〜5で得た各塗布剤を用いて、鋼板基材の防錆被覆処理を行い、得られた被覆鋼板の塗膜外観、密着性及び耐食性を調べた。
(1)鋼板基材の防錆被覆処理
板厚0.8mmの各種めっき鋼板を、基材として用いた。使用しためっき鋼板は、下記の6種類である。
(i)電気亜鉛めっき鋼板:めっき付着量20g/m、これを「EG」という、
(ii)溶融亜鉛めっき鋼板:めっき付着量60g/m、これを「HDG」という、
(iii)亜鉛−鉄合金めっき鋼板:めっき中のFe量10%、めっき付着量60g/m、これを「Zn−Fe」という、
(iv)亜鉛−ニッケル合金めっき鋼板:めっき中のNi量12%、めっき付着量30g/m、これを「Zn−Ni」という、
(v)亜鉛−アルミニウム合金めっき鋼板:めっき中のAl量12%、めっき付着量150g/m、これを「Zn−12%Al」という、
(vi)亜鉛−アルミニウム合金めっき鋼板:めっき中のAl量55%、めっき付着量250g/m、これを「Zn−55%Al」という。
上記各めっき鋼板の表面を、アルカリ脱脂剤(日本シービーケミカル(株)製、商品名「ケミクリーナー561B」)を溶解した濃度2%の水溶液を、液温65℃で20秒間スプレーして脱脂後、60℃の温水を20秒間スプレーして洗浄した。この脱脂しためっき鋼板に、各塗布剤を乾燥被膜重量が0.5g/mとなるようにスプレー塗装し、雰囲気温度250℃で15秒間(素材到達温度が100℃)乾燥して、防錆被膜を形成し、被覆鋼板を得た。
(2)被覆鋼板の性能試験
上記で得られた各被覆鋼板について、下記試験方法に基いて、塗膜外観、密着性及び耐食性の試験を行った。
試験方法
塗膜外観:被膜の均一性について目視にて下記基準に基づいて評価した。
a:ムラがなく均一な外観である、
b:ムラが部分的にある、
c:ムラが全面にある。
密着性:被膜について、JIS K5400の8.5.2に記載の碁盤目テープ法(すきま間隔1mm)を行い、下記基準により密着性を評価した。
a:被膜の剥離が全く認められない、
b:被膜の剥離が認められるが、剥離面積は5%未満、
c:剥離面積が5%以上で20%未満、
d:剥離面積が20%以上で50%未満、
e:剥離面積が50%以上。
耐食性:被覆鋼板の端面部及び裏面部をシールし、JIS Z2371に規定する塩水噴霧試験を24時間、48時間及び72時間の3段階で行い、下記基準により耐食性を評価した。
a:塗面に白錆及びフクレの発生が認められない、
b:白錆又はフクレの発生程度が塗膜面積の10%未満、
c:白錆又はフクレの発生程度が塗膜面積の10%以上で30%未満、
d:白錆又はフクレの発生程度が塗膜面積の30%以上で50%未満、
e:白錆又はフクレの発生程度が塗膜面積の50%以上。
試験結果を、表6に示す。
Figure 2002061005
本発明酸化チタン膜形成用塗布剤IIの例
実施例28
製造例1で得たチタン含有水性液(1)50部、20%ジルコニウム弗化水素酸5部、「AC10LP」(日本化薬(株)製、ポリアクリル酸水溶液、重量平均分子量25,000、酸価779mgKOH/g、固形分10%)30部及び脱イオン水15部を混合して、本発明の酸化チタン膜形成用塗布剤を得た。
実施例29〜33及び比較例6〜7
表7に示す組成に基づき、実施例28と同様にして、本発明の塗布剤及び比較用の塗布剤を得た。
Figure 2002061005
上記表7において、「AC10LP」、「デンカポバールK−05」及び「PEG6000S」は、下記のものを示す。
AC10LP:日本化薬(株)製、商品名、ポリアクリル酸水溶液、重量平均分子量25,000、酸価779mgKOH/g、固形分10%。
デンカポバールK−05:電気化学工業(株)製、商品名、ポリビニルアルコール、ケン化度99%、重合度550、固形分10%。
PEG6000S:三洋化成工業(株)製、商品名、ポリエチレングリコール、平均分子量8,300、固形分10%。
本発明酸化チタン膜形成用塗布剤IIの性能試験
実施例28〜33及び比較例6〜7で得た各塗布剤を用いて、アルミニウム基材の防錆被覆処理を行い、得られた被覆アルミニウム板の塗膜外観、親水性及び耐食性を調べた。
(1)アルミニウム基材の防錆被覆処理
板厚0.1mmのアルミニウム板(A1050)を、アルカリ脱脂剤(日本シービーケミカル(株)製、商品名「ケミクリーナー561B」)を溶解した濃度2%の水溶液を使用して脱脂、水洗した後、乾燥膜厚5μmとなるように、30℃の各塗布剤中に30秒間浸漬塗装し、160℃で10分間焼付けて防錆被膜を形成し、被覆アルミニウム板を得た。
(2)試験塗板の性能試験
上記各被覆アルミニウム板について、下記試験方法に基いて、塗膜外観、親水性及び耐食性の試験を行った。
塗膜外観:防錆被膜の均一性について目視にて下記基準に基づいて評価した。
a:ムラがなく均一な外観である、
b:ムラが部分的にある、
c:ムラが全面にある。
親水性:被覆アルミニウム板を水道水流水(流水量は塗板1m当り15kg/hr)中に72時間浸漬した後の水接触角により、親水性を評価した。また、比較の為、この試験を行う前の初期試験板についても、水接触角を測定した(初期親水性)。水接触角は、被覆アルミニウム板を80℃で5分間乾燥したのち、被覆アルミニウム板の塗面上に注射器にて0.04ccの脱イオン水を滴下し水滴を形成し、水滴の接触角を協和科学(株)製「コンタクタングルメーターDCAA型」にて測定した。水接触角が大きいほど、親水性が大きいことを示す。
耐食性:上記各被覆アルミニウム板について、JIS Z2371の塩水噴霧試験法に準じて測定した。試験時間は120時間及び240時間の2段階とし、下記基準により耐食性を評価した。
a:塗面に白錆及びフクレの発生が認められない、
b:白錆又はフクレの発生程度が塗膜面積の10%未満、
c:白錆又はフクレの発生程度が塗膜面積の10%以上で30%未満、
d:白錆又はフクレの発生程度が塗膜面積の30%以上で50%未満、
e:白錆又はフクレの発生程度が塗膜面積の50%以上。
試験結果を、表8に示す。
Figure 2002061005
本発明の酸化チタン膜形成用塗布剤、酸化チタン膜形成方法及び酸化チタン膜で被覆された金属基材によれば、次のような格別な効果が得られる。
(1)本発明塗布剤は、貯蔵安定性に優れる。その理由は、チタン含有水性液(A)自体が安定であることと、該水性液(A)がリン酸系化合物、チタンハロゲン化物等(B)又は(B’)と安定な錯体を形成することによるものと考えられる。
(2)本発明の酸化チタン膜形成用塗布剤を用いた酸化チタン膜形成方法によれば、金属基材上に、耐食性、密着性、耐久性、加工性、親水性等に優れる酸化チタンを含む被膜を形成できる。
この被膜が耐食性や耐久性に優れるのは、基材に対する密着性が優れること、緻密な酸化チタン膜であるので酸素透過性や水蒸気透過性が小さいこと、リン酸系化合物、チタンハロゲン化物等(B)又は(B’)が金属に対するエッチング剤及び腐食抑制剤として機能すること、リン酸系化合物、チタンハロゲン化物等(B又はB’)が酸化チタンにより保護されること等によるものと考えられる。また、この被膜が密着性に優れるのは、被膜中の酸化チタンが水酸基を含んでいるためと考えられる。
(3)本発明酸化チタン膜形成方法を適用して得た被覆金属基材は、防錆被覆基材として、そのまま好適に使用することができる。
(4)本発明塗布剤を、アルミニウム又はアルミニウム合金基材の表面に塗装して被膜を形成した熱交換器用フィンによれば、冷房時に発生する凝縮水によるフィン間の水のブリッジ形成を防止できる。従って、アルミニウム又はアルミニウム合金製のフィンの腐食が防止できる。 Technical field
The present invention relates to a novel coating agent for forming a titanium oxide film, a method for forming a titanium oxide film, and a metal substrate coated with a titanium oxide film.
Background technology
BACKGROUND ART Metal substrates such as steel plates, aluminum, and aluminum alloys are usually subjected to various surface treatments as a base treatment in order to improve corrosion resistance, workability, and the like.
In recent years, since a surface-treated steel sheet is required to have better corrosion resistance, a zinc-based plated steel sheet is increasingly used as a substrate instead of a cold-rolled steel sheet.
Conventionally, a chromate treatment and a phosphate treatment are generally performed as a surface treatment of a galvanized steel sheet.
Chromate treatment has the problem of toxicity of chromium compounds. In particular, hexavalent chromium compounds are extremely harmful substances, as many public institutions have designated them as carcinogens for the human body, including IARC (International Agency for Research on Cancer Review). Specifically, the chromate treatment has problems such as the volatilization of chromate fume in the treatment process, the need for a large amount of wastewater treatment equipment, and the elution of chromic acid from the treated film.
In addition, in the phosphating treatment of zinc phosphate, iron phosphate, etc., after the phosphating treatment, the post-treatment is usually performed with chromate. There is also a problem of wastewater treatment of a reaction accelerator, metal ions and the like, and sludge treatment due to elution of metal ions from the metal to be treated.
Further, JP-A-58-224174, JP-A-60-50179, JP-A-60-50180, and the like, use a zinc-based plated steel sheet as a base material, form a chromate film thereon, A coated steel sheet on which an organic silicate coating is formed is described. This coated steel sheet has performance excellent in corrosion resistance and workability. However, since the coated steel sheet has a chromate film, there is still a problem of toxicity of the chromium compound. Further, the steel sheet obtained by removing the chromate film from the coated steel sheet has insufficient corrosion resistance.
On the other hand, various surface treatments are often performed on the aluminum or aluminum alloy base material as a base treatment in order to improve corrosion resistance, hydrophilicity, and the like.
For example, as a fin for a heat exchanger of an air conditioner, an aluminum or aluminum alloy base material excellent in light weight, workability, and heat conductivity is generally used. In the heat exchanger of this air conditioner, condensed water generated during cooling becomes water droplets and forms a water bridge between the fins, and the ventilation resistance increases because the air ventilation path is narrowed, resulting in loss of power and noise. There are problems such as generation and scattering of water droplets.
In order to solve this problem, the surface of the fin, which is an aluminum or aluminum alloy substrate, is subjected to a hydrophilic treatment such as boehmite treatment, water glass application, and aqueous polymer application to prevent the formation of the bridge. I have. However, fins made of aluminum or an alloy thereof which have been subjected to hydrophilization are corroded in a few months when placed in a strong corrosive environment, because the treated film has hydrophilicity.
Conventionally, as a method for preventing such fin corrosion, a method of subjecting a surface of an aluminum or aluminum alloy substrate to a chromate treatment as a base treatment is often performed in view of corrosion resistance, cost, and the like. However, the chromate treatment has a problem of toxicity of the chromium compound as described above.
Further, as a surface treatment agent or a surface treatment method that does not use chromate, for example, a method of treating an aluminum surface with an acidic solution containing a titanium salt, hydrogen peroxide and condensed phosphoric acid (JP-A-54-24232), A method in which an aluminum surface is treated with an alkaline aqueous solution containing titanium ions and a complexing agent, washed with water, and then treated with an acidic aqueous solution such as phosphoric acid (JP-A-54-160527), phosphate ions, titanium compounds and fluorine compounds. Surface treatment agent containing fluoride (JP-A-9-20984), aluminum-based metal surface treatment agent containing condensed phosphate, titanium salt, fluoride and phosphite (JP-A-9-143752) Etc. are known.
However, the surface treatment agent and the surface treatment method using the titanium compound described above have insufficient stability of the surface treatment agent, insufficient corrosion resistance as compared with chromate treatment, insufficient hydrophilicity, and durability. There were problems such as insufficient properties.
Under the circumstances described above, there has been a demand for an inorganic film-forming material capable of forming a film having excellent corrosion resistance and the like without causing a problem of toxicity as a base treatment agent for a metal substrate such as a steel plate, aluminum, and an aluminum alloy.
Disclosure of the invention
An object of the present invention is to provide a novel coating agent for forming a titanium oxide film and a method for forming a titanium oxide film, which can form a good coating such as corrosion resistance, adhesion, and workability on a metal substrate.
Another object of the present invention is to provide a metal substrate coated with a titanium oxide film having excellent corrosion resistance, adhesion, and workability.
Other objects and features of the present invention will become apparent from the following description.
The present invention provides the following novel coating material for forming a titanium oxide film, a method for forming a titanium oxide film, and a metal substrate coated with a titanium oxide film.
1. (A) Obtained by mixing at least one titanium compound selected from a hydrolyzable titanium compound, a low-condensate of a hydrolyzable titanium compound, titanium hydroxide and a low-condensate of titanium hydroxide with hydrogen peroxide. Titanium-containing aqueous liquid, and
(B) A coating composition for forming a titanium oxide film, comprising a phosphoric acid compound.
2. Item 2. The coating composition according to item 1, wherein the titanium-containing aqueous liquid (A) is an aqueous peroxotitanic acid solution obtained by mixing a hydrolyzable titanium compound and / or a low-condensate thereof with aqueous hydrogen peroxide.
3. The hydrolyzable titanium compound has a general formula
Ti (OR)4                          (1)
The coating agent according to the above item 2, which is a tetraalkoxytitanium represented by the formula (wherein, R is the same or different and represents an alkyl group having 1 to 5 carbon atoms).
4. The low-condensation product of the hydrolyzable titanium compound has a general formula
Ti (OR)4                          (1)
(Wherein R is the same or different and represents an alkyl group having 1 to 5 carbon atoms.) The above item which is a compound having a condensation degree of 2 to 30 obtained by subjecting tetraalkoxy titaniums represented by the following condensation reaction to each other. 3. The coating composition according to item 2.
5. The mixing ratio of the hydrolyzable titanium compound and / or the low-condensate thereof and the aqueous hydrogen peroxide is such that the latter is in the range of 0.1 to 100 parts by weight in terms of hydrogen peroxide with respect to 10 parts by weight of the former. Item 6. The coating agent according to Item 2.
6. The above item 2, wherein the titanium-containing aqueous liquid (A) is an aqueous peroxotitanic acid solution obtained by mixing a hydrolyzable titanium compound and / or a low-condensate thereof with aqueous hydrogen peroxide in the presence of a titanium oxide sol. The coating agent according to the above.
7. Item 7. The coating composition according to Item 6, wherein the titanium oxide sol is an aqueous dispersion of anatase-type titanium oxide.
8. Item 7. The coating agent according to Item 6, wherein the amount of the titanium oxide sol used is 0.01 to 10 parts by weight in terms of solid content based on 1 part by weight of the hydrolyzable titanium compound and / or its low-condensate.
9. Item 2. The coating according to item 1, wherein the phosphoric acid compound (B) is at least one compound selected from the group consisting of monophosphoric acids, derivatives and salts of monophosphoric acids, condensed phosphoric acids, derivatives of condensed phosphoric acids and salts. Agent.
10. Item 2. The coating agent according to item 1, wherein the content ratio of the titanium-containing aqueous liquid (A) and the phosphoric acid compound (B) is 1 to 400 parts by weight with respect to 100 parts by weight of the solid content of the former.
11. Item 2. The coating material for forming a titanium oxide film according to Item 1, which is an aqueous liquid having a pH of 1 to 7.
12. 2. The coating according to the above item 1, further comprising at least one halide selected from the group consisting of titanium halides, titanium halide salts, zirconium halides, zirconium halide salts, silicon halides and silicon halide salts. Agent.
13. (A) Obtained by mixing at least one titanium compound selected from a hydrolyzable titanium compound, a low-condensate of a hydrolyzable titanium compound, titanium hydroxide and a low-condensate of titanium hydroxide with hydrogen peroxide. Titanium-containing aqueous liquid,
(B ') at least one compound selected from the group consisting of phosphoric acid compounds, titanium halides, titanium halide salts, zirconium halides, zirconium halide salts, silicon halides and silicon halide salts; and
(C) A coating agent for forming a titanium oxide film, which comprises a stable aqueous organic polymer compound at a pH of 7 or less.
14. Item 14. The coating composition according to the above item 13, wherein the titanium-containing aqueous liquid (A) is an aqueous solution of peroxotitanic acid obtained by mixing a hydrolyzable titanium compound and / or a low-condensate thereof with a hydrogen peroxide solution.
15. The hydrolyzable titanium compound has a general formula
Ti (OR)4                        (1)
15. The coating agent according to item 14, which is a tetraalkoxytitanium represented by the formula: wherein R is the same or different and represents an alkyl group having 1 to 5 carbon atoms.
16. The low-condensation product of the hydrolyzable titanium compound has a general formula
Ti (OR)4                          (1)
(Wherein R is the same or different and represents an alkyl group having 1 to 5 carbon atoms.) The above item which is a compound having a condensation degree of 2 to 30 obtained by subjecting tetraalkoxy titaniums represented by the following condensation reaction to each other. 15. The coating agent according to 14.
17. The mixing ratio of the hydrolyzable titanium compound and / or the low-condensate thereof and the aqueous hydrogen peroxide is such that the latter is in the range of 0.1 to 100 parts by weight in terms of hydrogen peroxide with respect to 10 parts by weight of the former. Item 15. The coating agent according to Item 14.
18. The above item 14 wherein the titanium-containing aqueous liquid (A) is an aqueous peroxotitanic acid solution obtained by mixing a hydrolyzable titanium compound and / or a low-condensate thereof with aqueous hydrogen peroxide in the presence of a titanium oxide sol. The coating agent according to the above.
19. Item 18. The coating agent according to Item 18, wherein the titanium oxide sol is an aqueous dispersion of anatase-type titanium oxide.
20. Item 18. The coating composition according to the above item 18, wherein the amount of the titanium oxide sol used is 0.01 to 10 parts by weight in terms of solid content based on 1 part by weight of the hydrolyzable titanium compound and / or its low condensate.
21. Item 13. In the above item 13, wherein the phosphoric acid compound in the compound (B ′) is at least one compound selected from the group consisting of monophosphoric acids, derivatives and salts of monophosphoric acids, condensed phosphoric acids, derivatives and salts of condensed phosphoric acids. The coating agent according to the above.
22. Item 14. The coating material according to the above item 13, wherein in the compound (B ′), the titanium constituting the titanium halide, the titanium halide salt, the zirconium halide, the zirconium halide salt, the silicon halide and the halogen constituting the silicon halide salt is fluorine. .
23. Item 14. The coating agent according to Item 13, wherein the content ratio of the titanium-containing aqueous liquid (A) and the compound (B ′) is 1 to 400 parts by weight with respect to 100 parts by weight of the solid content of the former.
24. The aqueous organic polymer compound (C) is an epoxy resin, a phenol resin, an acrylic resin, a urethane resin, a polyvinyl alcohol resin, a polyoxyalkylene chain-containing resin, and an olefin-polymerizable unsaturated carboxylic acid copolymer resin. Item 14. The coating agent according to Item 13, which is at least one resin selected from the group consisting of:
25. Item 14. The coating composition according to Item 13, wherein the content of the aqueous organic polymer compound (C) is 10 to 2,000 parts by weight based on 100 parts by weight of the solid content of the titanium-containing aqueous liquid (A).
26. Item 14. The coating agent according to Item 13, which is an aqueous liquid having a pH of 1 to 7.
27. 14. A method for forming a titanium oxide film, comprising applying the coating material for forming a titanium oxide film according to the above item 1 or 13 to a metal base material and drying.
28. Item 14. A coated metal substrate on which a coating of the coating material for forming a titanium oxide film according to item 1 or 13 is formed on a surface of the metal substrate.
29. 29. The coated metal substrate according to the above item 28, wherein the thickness of the coating is 0.001 to 10 μm.
30. 29. The coated metal substrate according to the above item 28, wherein the metal substrate is a steel plate.
31. Item 29. The coated metal substrate according to Item 28, wherein the metal substrate is aluminum or an aluminum alloy.
The present inventor has made intensive studies to achieve the above object. As a result, the titanium oxide film-forming coating agent I containing the titanium-containing aqueous liquid (A) and the phosphate compound (B), or the titanium-containing aqueous liquid (A), the phosphate compound and / or titanium halogen According to the coating agent II for forming a titanium oxide film containing the compound (B ') and the aqueous organic polymer compound (C), the metal substrate has good corrosion resistance, adhesion, workability, etc. It has been found that a suitable film can be formed.
The present invention has been completed based on these new findings.
Coating agent for forming titanium oxide film
The coating agent I for forming a titanium oxide film of the present invention is an aqueous coating agent containing the above-mentioned (A) titanium-containing aqueous liquid and (B) a phosphate compound.
In the coating composition I of the present invention, at least one titanium compound selected from a hydrolyzable titanium compound, a low condensate of a hydrolyzable titanium compound, titanium hydroxide and a low condensate of titanium hydroxide, which is the component (A), is used. As the titanium-containing aqueous liquid obtained by mixing with the aqueous hydrogen peroxide, a known one can be appropriately selected and used.
The hydrolyzable titanium compound is a titanium compound having a hydrolyzable group directly bonded to a titanium atom, and generates titanium hydroxide by reacting with water such as water or steam. Further, in the hydrolyzable titanium compound, all of the groups bonded to the titanium atom may be hydrolyzable groups, or some of the hydrolyzable groups may be hydrolyzed hydroxyl groups. .
The hydrolyzable group is not particularly limited as long as it reacts with water to form a hydroxyl group, and examples thereof include a lower alkoxyl group and a group that forms a salt with a titanium atom. Examples of the group that forms a salt with a titanium atom include a halogen atom (such as chlorine), a hydrogen atom, and a sulfate ion.
Examples of the hydrolyzable titanium compound containing a lower alkoxyl group as the hydrolyzable group include tetraalkoxy titanium.
Representative examples of the hydrolyzable titanium compound having a group capable of forming a salt with titanium as the hydrolyzable group include titanium chloride and titanium sulfate.
The low condensate of the hydrolyzable titanium compound is a low condensate of the above hydrolyzable titanium compounds. The low-condensate may be either a group in which all of the groups bonded to the titanium atom are hydrolyzable groups or a group in which some of the hydrolyzable groups are hydrolyzed hydroxyl groups.
As the low condensate of titanium hydroxide, for example, orthotitanic acid (titanium hydroxide gel) obtained by reacting an aqueous solution such as titanium chloride or titanium sulfate with an aqueous alkali solution such as ammonia or caustic soda can be used.
As for the degree of condensation in the low-condensation product of the hydrolyzable titanium compound or the low-condensation product of titanium hydroxide, a compound having 2 to 30 compounds can be used, and a compound having a condensation degree of 2 to 10 is particularly preferable.
As the aqueous liquid (A), conventionally known aqueous liquids can be used without particular limitation as long as they are titanium-containing aqueous liquids obtained by reacting the titanium compound with aqueous hydrogen peroxide. Specifically, the following can be used.
(1) A peroxotitanic acid aqueous solution described in JP-A-63-35419 and JP-A-1-224220 obtained by adding aqueous hydrogen peroxide to a gel or sol of hydrous titanium oxide.
(2) A reaction between an aqueous solution of titanium chloride, titanium sulfate or the like and an aqueous alkali solution such as ammonia or caustic soda described in JP-A-9-71418 and JP-A-10-67516 is called orthotitanic acid. An aqueous liquid for forming a titanium oxide film, which is a yellow transparent viscous liquid obtained by precipitating a titanium hydroxide gel, separating the titanium hydroxide gel by decantation, washing with water, and adding aqueous hydrogen peroxide thereto.
(3) Hydrogen peroxide solution is added to an aqueous solution of an inorganic titanium compound such as titanium chloride or titanium sulfate described in JP-A-2000-247638 and JP-A-2000-247639 to form a peroxotitanium hydrate. The solution obtained by adding a basic substance to this is left or heated to form a precipitate of a peroxotitanium hydrate polymer, and after removing dissolved components other than water, hydrogen peroxide is allowed to act. Aqueous solution for forming a titanium oxide film obtained by the above method.
As the titanium-containing aqueous liquid (A), it is preferable to use an aqueous solution of peroxotitanic acid (A1) obtained by mixing a hydrolyzable titanium compound and / or a low-condensate thereof with aqueous hydrogen peroxide.
As the titanium compound, particularly, a general formula
Ti (OR)4                          (1)
(Wherein, R is the same or different and represents an alkyl group having 1 to 5 carbon atoms). Examples of the alkyl group having 1 to 5 carbon atoms represented by R include a methyl group, an ethyl group, an n-propyl group, an iso-propyl group, an n-butyl group, an iso-butyl group, a sec-butyl group and a tert- Butyl group and the like.
As the low condensate of the titanium compound, those having a condensation degree of 2 to 30 obtained by subjecting the compounds of the general formula (1) to condensation reaction with each other are preferable, and those having a condensation degree of 2 to 10 are preferable. It is more preferred to use.
The mixing ratio of the hydrolyzable titanium compound of the general formula (1) and / or a low-condensate thereof (hereinafter, these are simply referred to as “hydrolyzable titanium compound (T)”) and hydrogen peroxide water are as follows: For the former 10 parts by weight, the latter is preferably 0.1 to 100 parts by weight, particularly 1 to 20 parts by weight in terms of hydrogen peroxide. If the latter is less than 0.1 part by weight in terms of hydrogen peroxide, the formation of peroxotitanic acid becomes insufficient and cloudy precipitation occurs, which is not preferable. On the other hand, if it exceeds 100 parts by weight, unreacted hydrogen peroxide is likely to remain and dangerous active oxygen is released during storage.
The concentration of hydrogen peroxide in the aqueous hydrogen peroxide is not particularly limited, but is preferably in the range of 3 to 40% by weight from the viewpoint of easy handling.
The aqueous peroxotitanic acid solution is usually prepared by mixing the hydrolyzable titanium compound (T) with a hydrogen peroxide solution under stirring at a temperature of about 1 to 70 ° C. for about 10 minutes to 20 hours. Can be prepared. In this mixing, a water-soluble solvent such as methanol, ethanol, n-propanol, iso-isopropanol, ethylene glycol monobutyl ether, and propylene glycol monomethyl ether can be used as necessary.
The aqueous peroxotitanic acid solution (A1) is obtained by mixing the hydrolyzable titanium compound (T) with a hydrogen peroxide solution, whereby the hydrolyzable titanium compound is hydrolyzed with water to produce a hydroxyl group-containing titanium compound. It is presumed that hydrogen peroxide is obtained by immediately coordinating hydrogen peroxide to the hydroxyl group-containing titanium compound to form peroxotitanic acid. This aqueous solution of peroxotitanic acid has high stability at room temperature and withstands long-term storage.
In addition, the aqueous solution of peroxotitanic acid (A2) obtained by mixing the hydrolyzable titanium compound (T) with aqueous hydrogen peroxide in the presence of the titanium oxide sol has the storage stability of the aqueous solution and the obtained titanium oxide film. It is preferable because the corrosion resistance and the like are improved. The reason is that, in the preparation of the aqueous solution, the hydrolyzable titanium compound (T) is adsorbed on the titanium oxide sol particles, and the adsorbed hydrolyzable titanium compound (T) undergoes a condensation reaction with hydroxyl groups generated on the particle surface. The hydrolyzable titanium compound itself undergoes a condensation reaction to form a polymer, and then is mixed with hydrogen peroxide to stabilize the resulting aqueous solution and cause gelation during storage. It is presumed that thickening and thickening are significantly prevented.
The titanium oxide sol is a sol in which amorphous titanium oxide fine particles and anatase type titanium oxide fine particles are dispersed in water. As the titanium oxide sol, an aqueous dispersion of anatase type titanium oxide is preferable from the viewpoint of corrosion resistance. The titanium oxide sol may contain, for example, an aqueous organic solvent such as an alcohol-based or alcohol-ether-based solvent as required, in addition to water.
As the titanium oxide sol, a conventionally known one can be used. As the titanium oxide sol, for example, amorphous titanium oxide fine particles in which a titanium oxide aggregate is dispersed in water, or an anatase type titanium oxide fine particle obtained by firing the titanium oxide aggregate to be used in water are used. Can be. If the amorphous titanium oxide is calcined at least at a temperature higher than the crystallization temperature of anatase, usually at a temperature higher than 200 ° C., the amorphous titanium oxide can be converted into anatase-type titanium oxide. Examples of the titanium oxide aggregates include (1) those obtained by hydrolyzing an inorganic titanium compound such as titanium sulfate and titanyl sulfate, and (2) those obtained by hydrolyzing an organic titanium compound such as titanium alkoxide. And (3) those obtained by hydrolyzing or neutralizing a titanium halide solution such as titanium tetrachloride.
Commercially available titanium oxide sols include, for example, “TKS-201” (trade name, manufactured by Teica Co., Ltd., aqueous sol of anatase-type titanium oxide fine particles having an average particle diameter of 6 nm), and “TKS-203” (Taika Co., Ltd.). ), Trade name, aqueous sol of anatase type titanium oxide fine particles having an average particle diameter of 6 nm), "TA-15" (trade name, manufactured by Nissan Chemical Industries, Ltd., aqueous sol of anatase type titanium oxide fine particles), "STS- 11 "(manufactured by Ishihara Sangyo Co., Ltd., trade name, aqueous sol of anatase-type titanium oxide fine particles) and the like.
When mixing the hydrolyzable titanium compound (T) and the hydrogen peroxide solution, the amount of the titanium oxide sol to be used is usually 0.1% in solid content with respect to 1 part by weight of the hydrolyzable titanium compound (T). The range is from 01 to 10 parts by weight, preferably from 0.1 to 8 parts by weight. If the amount of the titanium oxide sol is less than 0.01 part by weight, the effect of adding the titanium oxide sol such as the storage stability of the coating agent and the improvement of the corrosion resistance of the obtained titanium oxide film cannot be obtained. It is not preferable because the film forming property of the coating agent is inferior.
The titanium-containing aqueous liquid (A) may be further mixed with an aqueous solution of peroxotitanic acid obtained by mixing a hydrolyzable titanium compound (T) with aqueous hydrogen peroxide in the presence of a titanium oxide sol, if necessary, further at 80 ° C. or higher. Can be used as a dispersion liquid of titanium oxide fine particles having an average particle diameter of 10 nm or less by heat treatment or autoclave treatment at the temperature described above. The appearance of this dispersion is usually translucent.
If the temperature of the heat treatment or the autoclave treatment is lower than 80 ° C., crystallization of titanium oxide does not proceed sufficiently. The titanium oxide fine particles obtained by the above treatment have a particle size of 10 nm or less, preferably in the range of 1 nm to 6 nm. When the particle diameter is larger than 10 nm, the film-forming property is deteriorated, and cracks occur at a film thickness of 1 μm or more, which is not preferable.
When the titanium-containing aqueous liquid (A) is the aqueous liquid (A1), an amorphous titanium oxide film containing a small amount of hydroxyl groups is usually formed under the above-mentioned drying conditions. The amorphous titanium oxide film has an advantage that the gas barrier property is excellent. In the case of the titanium-containing aqueous liquid (A2), an anatase type titanium oxide film containing a small amount of a hydroxyl group is usually formed under the above drying conditions.
The phosphoric acid compound (B) in the coating composition I of the present invention has an action of improving the corrosion resistance of the obtained coating film. Examples of the compound (B) include phosphorous acid, strong phosphoric acid, triphosphoric acid, hypophosphorous acid, hypophosphoric acid, trimetaphosphoric acid, diphosphorous acid, diphosphoric acid, pyrophosphoric acid, and pyrophosphoric acid And monophosphoric acids such as metaphosphoric acid, metaphosphoric acid, and orthophosphoric acid; derivatives and salts of monophosphoric acids; condensed phosphoric acids such as tripolyphosphoric acid, tetraphosphoric acid, and hexaphosphoric acid; and derivatives and salts of condensed phosphoric acids. One or more of these compounds can be used. Examples of the alkali compound that forms the salt of the phosphoric acid compound include an organic or inorganic alkali compound containing lithium, sodium, potassium, ammonium and the like.
As the phosphoric acid compound (B), it is preferable to use a compound that is soluble in water.
As the phosphoric acid-based compound (B), use of sodium pyrophosphate, sodium tripolyphosphate, sodium tetraphosphate, metaphosphoric acid, ammonium metaphosphate, sodium hexametaphosphate, etc. can provide storage stability of the coating agent. It is preferable because it exhibits excellent effects such as corrosion resistance of the coating film.
The content ratio of the titanium-containing aqueous liquid (A) and the phosphoric acid compound (B) is preferably about 1 to 400 parts by weight with respect to 100 parts by weight of the solid content of the former. When the amount of the component (B) is less than 1 part by weight, the corrosion resistance and the like are reduced. On the other hand, when the amount of the component (B) is more than 400 parts by weight, the film-forming properties are poor and the corrosion resistance and the like are undesirably reduced. The content ratio of the phosphoric acid compound (B) is more preferably about 10 to 200 parts by weight with respect to 100 parts by weight of the titanium-containing aqueous liquid (A).
The coating agent I for forming a titanium oxide film of the present invention is produced by mixing a titanium-containing aqueous liquid (A) and a phosphoric acid compound (B) by a conventional method. In the coating composition I of the present invention, it is considered that the phosphate compound (B) forms a complex structure between the acid phosphate group ions bound to the compound (B) by coordinating with the titanium ions. Can be Such a complex structure is easily formed by simply mixing both components, and is formed, for example, by allowing the mixture to stand at room temperature (20 ° C.) for about 5 minutes to about 1 hour. When the mixture is heated, for example, by heating at about 30 to about 70 ° C. for about 1 to 30 minutes, a complex structure is formed.
The coating agent I for forming a titanium oxide film of the present invention is an aqueous liquid that is stable in a neutral or acidic region, and its pH is usually in the range of 1 to 7. Particularly, storage stability is good in an acidic region, and the pH is preferably in the range of 1 to 5. The coating composition I of the present invention may contain a hydrophilic solvent such as methanol, ethanol, isopropyl alcohol, ethylene glycol, and propylene glycol, if necessary. The coating composition I of the present invention can be diluted with water or a hydrophilic solvent, if necessary.
In the coating agent I for forming a titanium oxide film of the present invention, if necessary, in order to further improve the corrosion resistance of the obtained coating film, a titanium halide, a titanium halide salt, a zirconium halide, a zirconium halide salt, It can contain at least one halide selected from the group consisting of silicon halides and silicon halide salts.
Examples of the halogen constituting the halide include fluorine, chlorine, and iodine. As the halogen, fluorine is particularly preferable since it has excellent properties such as storage stability of a coating agent, corrosion resistance of a coating film, and moisture resistance. In addition, examples of a compound that forms a halide salt include sodium, potassium, lithium, and ammonium. Potassium and sodium are preferred as salts.
Examples of the halide include titanium halides such as titanium hydrofluoric acid, titanium halide salts such as potassium titanium fluoride and ammonium fluoride, zirconium halides such as zirconium hydrofluoric acid, and ammonium zirconium fluoride. And zirconium halide salts such as potassium zirconium fluoride, silicon halides such as hydrosilicofluoric acid, and silicon halide salts such as sodium silicofluoride, ammonium silicofluoride and potassium silicofluoride.
When the above-mentioned halide is contained in the coating composition I of the present invention, the content ratio is usually in the range of about 1 to 400 parts by weight, particularly preferably 10 to 400 parts by weight, based on 100 parts by weight of the solid content of the titanium-containing aqueous liquid (A). Preferably it is in the range of 200 parts by weight.
The coating composition I of the present invention may further contain, if necessary, a basic neutralizing agent such as ammonia, an organic basic compound, an alkali metal hydroxide, or an alkaline earth metal hydroxide. Preferred examples of the organic basic compound include ethanolamine and triethylamine, and examples of the preferred alkali metal hydroxide include lithium hydroxide, sodium hydroxide, and potassium hydroxide.
The coating composition I of the present invention may further contain various additives, if necessary. Examples of the additive include a thickener, a bactericide, a rust inhibitor, a titanium oxide sol, a titanium oxide powder, an extender pigment, a rust preventive pigment, a coloring pigment, a surfactant and the like. Examples of the rust preventive include tannic acid, phytic acid, benzotriazole and the like. Examples of the extender include mica, talc, silica, barium sulfate, clay and the like.
The coating agent II for forming a titanium oxide film of the present invention comprises an aqueous solution containing the titanium-containing aqueous liquid (A), a phosphoric acid compound and / or a titanium halide (B ′), and (C) an aqueous organic polymer compound. It is a coating agent.
As the titanium-containing aqueous liquid (A) in the coating composition II of the present invention, the same titanium-containing aqueous liquid as the coating liquid I of the present invention can be appropriately selected and used.
At least one compound selected from the group consisting of a phosphoric acid compound, a titanium halide, a titanium halide salt, a zirconium halide, a zirconium halide salt, a silicon halide and a silicon halide salt in the coating composition II of the present invention ( B ′) has an effect of improving the corrosion resistance of the obtained coating film.
Examples of the phosphoric acid compound in the compound (B ′) include phosphorous acid, strong phosphoric acid, triphosphoric acid, hypophosphorous acid, hypophosphoric acid, trimetaphosphoric acid, diphosphoric acid, diphosphoric acid, and pyrophosphoric acid. Monophosphoric acids such as phosphorous acid, pyrophosphoric acid, metaphosphoric acid, metaphosphoric acid, orthophosphoric acid, derivatives and salts of monophosphoric acids, condensed phosphoric acids such as tripolyphosphoric acid, tetraphosphoric acid, hexaphosphoric acid, and derivatives and salts of condensed phosphoric acids And the like. Examples of the alkali compound that forms the salt of the phosphoric acid compound include an organic or inorganic alkali compound containing lithium, sodium, potassium, ammonium and the like.
It is preferable to use a water-soluble compound as the above-mentioned phosphoric acid compound. Further, as the phosphoric acid-based compound, in particular, sodium pyrophosphate, sodium tripolyphosphate, sodium tetraphosphate, metaphosphoric acid, ammonium metaphosphate, sodium hexametaphosphate, etc. may be used, so that the storage stability of the coating agent and the resulting coating can be improved. It is preferable because it exhibits excellent effects such as corrosion resistance of the film.
Examples of the halogen constituting the titanium halide, the titanium halide salt, the zirconium halide, the zirconium halide salt, the silicon halide, and the silicon halide salt in the compound (B ′) include fluorine, chlorine, and iodine. . As the halogen, fluorine is particularly preferable since it has excellent properties such as storage stability of a coating agent, corrosion resistance of a coating film, and moisture resistance. In addition, examples of a compound that forms a halide salt include sodium, potassium, lithium, and ammonium. Potassium and sodium are preferred as salts.
Examples of the halide include titanium halides such as titanium hydrofluoric acid, titanium halide salts such as potassium titanium fluoride and ammonium fluoride, zirconium halides such as zirconium hydrofluoric acid, and ammonium zirconium fluoride. And zirconium halide salts such as potassium zirconium fluoride, silicon halides such as hydrosilicofluoric acid, and silicon halide salts such as sodium silicofluoride, ammonium silicofluoride and potassium silicofluoride.
In the coating agent II for forming a titanium oxide film of the present invention, the titanium-containing aqueous liquid (A) and at least one of the phosphoric acid compound and the titanium halide (B ′) form a complex structure between them. it is conceivable that. Such a complex structure is easily formed by simply mixing both components, and is formed, for example, by allowing the mixture to stand at room temperature (20 ° C.) for about 5 minutes to about 1 hour. When the mixture is heated, for example, by heating at about 30 to about 70 ° C. for about 1 to 30 minutes, a complex structure is formed.
The content ratio of the titanium-containing aqueous liquid (A) and the compound (B ′) in the coating composition II of the present invention is in the range of about 1 to 400 parts by weight, particularly 10 to 400 parts by weight, with respect to 100 parts by weight of the solid content of the former. Preferably it is in the range of 200 parts by weight.
The aqueous organic polymer compound (C) in the coating composition II for forming a titanium oxide film of the present invention has a pH of about 7 or less and does not cause aggregation, thickening, gelling, or the like when dissolved or dispersed in water. Any known materials can be used without limitation as long as they are in a stable state.
As the aqueous organic polymer compound (C), those having the form of an aqueous solution, an aqueous dispersion or an emulsion can be used. As a method for solubilizing, dispersing, or emulsifying the organic polymer compound in water, a known method can be used.
Specific examples of the aqueous organic polymer compound (C) include, for example, a functional group (for example, at least one of a hydroxyl group, a carboxyl group, an amino group, an imino group, a sulfide group, a phosphine group, etc.) Species), and those in which some or all of the functional groups of the compound are neutralized. In this case, the neutralization is performed when the aqueous organic polymer compound (C) is an acidic resin such as a carboxyl group-containing resin; an amine compound such as ethanolamine or triethylamine; ammonia water; lithium hydroxide, sodium hydroxide, or hydroxide. It is neutralized with an alkali metal hydroxide such as potassium or the like, and if it is a basic resin such as an amino group-containing resin, it is neutralized with a fatty acid such as acetic acid or lactic acid; a mineral acid such as phosphoric acid.
Examples of the aqueous organic polymer compound (C) include an epoxy resin, a phenol resin, an acrylic resin, a urethane resin, a polyvinyl alcohol resin, a polyoxyalkylene chain-containing resin, and an olefin-polymerizable unsaturated carboxylic acid. Copolymer resins, nylon resins, polyglycerin, carboxymethyl cellulose, hydroxymethyl cellulose, hydroxyethyl cellulose and the like.
Among the above-mentioned aqueous organic polymer compounds (C), preferred are epoxy resins, phenol resins, acrylic resins, urethane resins, polyvinyl alcohol resins, polyoxyalkylene chain-containing resins, and olefin-polymerizable resins. And a saturated carboxylic acid copolymer resin.
In addition, according to the coating agent using a highly hydrophilic compound as the aqueous organic polymer compound (C), a film having both corrosion resistance and hydrophilicity can be formed, and a fin hydrophilizing agent for aluminum or aluminum alloy fins can be formed. It is suitable as.
As the epoxy resin, a cationic epoxy resin obtained by adding an amine to an epoxy resin; a modified epoxy resin such as an acryl-modified epoxy resin and a urethane-modified epoxy resin can be preferably used. Examples of the cationic epoxy resin include, for example, an adduct of an epoxy compound with a primary mono- or polyamine, a secondary mono- or polyamine, a mixed primary or secondary polyamine (see, for example, US Pat. No. 3,984,299); Adducts of an epoxy compound and a secondary mono- or polyamine having a ketiminated primary amino group (see, for example, US Pat. No. 4,017,438); a hydroxyl compound having a ketiminated primary amino group and an epoxy compound (See, for example, JP-A-59-43013).
The epoxy compound has a number average molecular weight of 400 to 4,000, particularly 800 to 2,000, and an epoxy equivalent of 190 to 2,000, especially 400 to 1,000. Is suitable. Such an epoxy compound can be obtained, for example, by reacting a polyphenol compound with epichlorohydrin. Examples of the polyphenol compound include bis (4-hydroxyphenyl) -2,2-propane, 4,4-dihydroxybenzophenone, bis (4-hydroxyphenyl) -1,1-ethane, and bis (4-hydroxyphenyl)- 1,1-isobutane, bis (4-hydroxy-tert-butylphenyl) -2,2-propane, bis (2-hydroxynaphthyl) methane, 1,5-dihydroxynaphthalene, bis (2,4-dihydroxyphenyl) methane And tetra (4-hydroxyphenyl) -1,1,2,2-ethane, 4,4-dihydroxydiphenylsulfone, phenol novolak, cresol novolak and the like.
As the above-mentioned phenolic resin, those obtained by making a polymer compound obtained by heating and adding and condensing a phenol component and formaldehydes in the presence of a reaction catalyst water-soluble can be suitably used. As the phenol component as a starting material, a bifunctional phenol compound, a trifunctional phenol compound, a phenol compound having four or more functional groups, or the like can be used. Examples of the bifunctional phenol compound include o-cresol, p-cresol, p-tert-butylphenol, p-ethylphenol, 2,3-xylenol, and 2,5-xylenol. Examples of tetrafunctional phenol compounds such as m-cresol, m-ethylphenol, 3,5-xylenol, and m-methoxyphenol include bisphenol A and bisphenol F. These phenol compounds can be used alone or in combination of two or more.
As the acrylic resin, for example, a homopolymer or copolymer of a monomer having a hydrophilic group such as a carboxyl group, an amino group, and a hydroxyl group, a monomer having a hydrophilic group and other copolymerizable monomers and And the like. These resins are obtained by emulsion polymerization, suspension polymerization or solution polymerization, and if necessary, neutralization and aqueous conversion. Further, the obtained resin may be further modified as necessary.
Examples of the carboxyl group-containing monomer include acrylic acid, methacrylic acid, maleic acid, maleic anhydride, crotonic acid, and itaconic acid.
Examples of the nitrogen-containing monomer include nitrogen-containing alkyl (meth) such as N, N-dimethylaminoethyl (meth) acrylate, N, N-diethylaminoethyl (meth) acrylate, and Nt-butylaminoethyl (meth) acrylate. Acrylate; acrylamide, methacrylamide, N-methyl (meth) acrylamide, N-ethyl (meth) acrylamide, N-methylol (meth) acrylamide, N-methoxymethyl (meth) acrylamide, N-butoxymethyl (meth) acrylamide, N , N-dimethyl (meth) acrylamide, N, N-dimethylaminopropyl (meth) acrylamide, N, N-dimethylaminoethyl (meth) acrylamide and other polymerizable amides; 2-vinylpyridine, 1-vinyl-2- Pyrrolidone, 4-vinyl Aromatic nitrogen-containing monomers such as lysine; and allylamine and the like.
Examples of the hydroxyl group-containing monomer include 2-hydroxyethyl (meth) acrylate, hydroxypropyl (meth) acrylate, 2,3-dihydroxybutyl (meth) acrylate, 4-hydroxybutyl (meth) acrylate, and polyethylene glycol mono (meth) acrylate. Monoesters of polyhydric alcohols such as acrylates with acrylic acid or methacrylic acid; compounds obtained by ring-opening polymerization of ε-caprolactone with monoesters of the above polyhydric alcohols with acrylic acid or methacrylic acid.
Other copolymerizable monomers include, for example, methyl (meth) acrylate, ethyl (meth) acrylate, n-propyl (meth) acrylate, isopropyl (meth) acrylate, n-butyl (meth) acrylate, isobutyl (meth) Acrylate, tert-butyl (meth) acrylate, 2-ethylhexyl (meth) acrylate, n-octyl (meth) acrylate, lauryl (meth) acrylate, tridecyl (meth) acrylate, octadecyl (meth) acrylate, isostearyl (meth) acrylate And alkyl (meth) acrylates having 1 to 24 carbon atoms, such as styrene and vinyl acetate. These compounds can be used alone or in combination of two or more.
In addition, in this specification, "(meth) acrylate" means acrylate or methacrylate.
As the urethane resin, a polyurethane resin obtained from a polyol such as a polyester polyol or a polyether polyol and a diisocyanate may be a low molecular weight compound having two or more active hydrogens such as a diol or a diamine, if necessary. Those obtained by chain elongation in the presence of an extender and stably dispersed or dissolved in water can be suitably used. Examples of such urethane resins include, for example, JP-B-42-24192, JP-B-42-24194, JP-B-42-5118, JP-B-49-986, JP-B-49-33104, and JP-B-50-15027. And those known in JP-B-53-29175 and the like can be widely used.
As a method for stably dispersing or dissolving the polyurethane resin in water, for example, the following method can be used.
(1) A method of imparting hydrophilicity by introducing an ionic group such as a hydroxyl group, amino group, or carboxyl group into a side chain or a terminal of a polyurethane resin, and dispersing or dissolving in water by self-emulsification.
(2) A method of forcibly dispersing a completed polyurethane resin or a polyurethane resin having a terminal isocyanate group blocked with a blocking agent in water using an emulsifier and mechanical shearing force. Examples of the blocking agent include oximes, alcohols, phenols, mercaptans, amines, and sodium bisulfite.
(3) A method in which a polyurethane resin having a terminal isocyanate group is mixed with water, an emulsifier, and a chain extender, and dispersion and high molecular weight are simultaneously performed using mechanical shearing force.
(4) A method in which a polyurethane resin obtained by using a water-soluble polyol such as polyethylene glycol as a raw material polyol for a polyurethane resin is dispersed or dissolved in water.
The aqueous resin obtained by the method for dispersing or dissolving the polyurethane resin can be used alone or in combination of two or more.
Examples of the diisocyanate that can be used for synthesizing the polyurethane resin include aromatic, alicyclic, and aliphatic diisocyanates. Specifically, for example, hexamethylene diisocyanate, tetramethylene diisocyanate, 3,3'-dimethoxy-4,4'-biphenylene diisocyanate, p-xylylene diisocyanate, m-xylylene diisocyanate, 1,3- (diisocyanato Methyl) cyclohexanone, 1,4- (diisocyanatomethyl) cyclohexanone, 4,4′-diisocyanatocyclohexanone, 4,4′-methylenebis (cyclohexyl isocyanate), isophorone diisocyanate, 2,4-tolylene diisocyanate, 2,4 6-tolylene diisocyanate, p-phenylene diisocyanate, diphenylmethane diisocyanate, m-phenylene diisocyanate, 2,4-naphthalene diisocyanate, 3,3'-dimethyl-4,4'-bi E two-diisocyanate, 4,4'-biphenylene diisocyanate, and the like. Of these, 2,4-tolylene diisocyanate, 2,6-tolylene diisocyanate, hexamethylene diisocyanate, and isophorone diisocyanate are particularly preferred.
Examples of commercially available polyurethane resins include, for example, “Hydran HW-330”, “Hydran HW-340”, “Hydran HW-350” (all manufactured by Dainippon Ink and Chemicals, Inc., trade names), “ Superflex 100 "," Superflex 150 "," Superflex F-3438D "(all manufactured by Daiichi Kogyo Seiyaku Co., Ltd., trade names) and the like.
The polyvinyl alcohol-based resin is preferably polyvinyl alcohol having a saponification degree of 87% or more, and particularly preferably so-called completely saponified polyvinyl alcohol having a saponification degree of 98% or more. Further, it is preferable that the number average molecular weight is in the range of 3,000 to 100,000.
As the polyoxyalkylene chain-containing resin, those having a polyoxyethylene chain or a polyoxypropylene chain can be suitably used, for example, polyethylene glycol, polypropylene glycol, and a polyoxyethylene chain and a polyoxypropylene chain in a block shape. Examples thereof include a bonded blocked polyoxyalkylene glycol.
Examples of the olefin-polymerizable unsaturated carboxylic acid copolymer resin include a copolymer of an olefin such as ethylene and propylene and a polymerizable unsaturated carboxylic acid such as (meth) acrylic acid and maleic acid, and the copolymer. At least one kind of water-dispersible resin or water-soluble resin selected from two kinds of resins obtained by adding a polymerizable unsaturated compound to an aqueous dispersion of the above (3), emulsion-polymerizing and then cross-linking within the particles can be suitably used.
The copolymer of an olefin and a polymerizable unsaturated carboxylic acid is a copolymer of one or more olefins and one or more polymerizable unsaturated carboxylic acids. In the copolymer, the content of the unsaturated carboxylic acid is suitably in the range of 3 to 60% by weight, preferably 5 to 40% by weight as the monomer content. The copolymer can be dispersed in water by neutralizing the acid groups in the copolymer with a basic substance.
To the aqueous dispersion of the above copolymer, emulsion polymerization is performed by adding a polymerizable unsaturated compound, and further as the polymerizable unsaturated compound in the crosslinked resin formed by intraparticle crosslinking, for example, the water dispersible or water soluble The vinyl monomers listed in the description of the acrylic resin and the like can be mentioned, and one or more kinds can be appropriately selected and used.
The content ratio of the aqueous organic polymer compound (C) is 10 to 2,000 parts by weight, particularly 100 to 1,000 parts by weight, based on 100 parts by weight of the solid content of the titanium-containing aqueous liquid (A). It is preferable in terms of the stability of the agent, the corrosion resistance of the obtained titanium oxide film, and the like.
The coating agent II for forming a titanium oxide film of the present invention can be prepared by mixing each essential component by a conventional method. The coating composition II of the present invention is an aqueous liquid that is stable in a neutral or acidic region, and its pH is usually in the range of 1 to 7. Particularly, storage stability is good in an acidic region, and the pH is preferably in the range of 1 to 5. The present coating composition II may contain a hydrophilic solvent such as methanol, ethanol, isopropyl alcohol, ethylene glycol, and propylene glycol, if necessary. The present coating composition II can be diluted with water or a hydrophilic solvent, if necessary.
The coating composition II of the present invention may further contain a basic neutralizer such as ammonia, an organic basic compound, an alkali metal hydroxide, or an alkaline earth metal hydroxide, if necessary. Examples of the organic basic compound include ethanolamine and triethylamine, and examples of the alkali metal hydroxide include lithium hydroxide, sodium hydroxide, and potassium hydroxide.
The coating composition II of the present invention may further contain various additives as necessary. Examples of the additive include a thickener, a bactericide, a rust inhibitor, a titanium oxide sol, a titanium oxide powder, an extender pigment, a rust preventive pigment, a coloring pigment, a surfactant and the like. Examples of the rust preventive include tannic acid, phytic acid, benzotriazole and the like. Examples of the extender include mica, talc, silica, barium sulfate, clay and the like.
The coating agents I and II for forming a titanium oxide film of the present invention have excellent storage stability. Further, the coating agent can form a coating containing titanium oxide having good corrosion resistance, adhesion, workability and the like on a metal substrate.
Titanium oxide film forming method and metal substrate coated with titanium oxide film
The method for forming a titanium oxide film of the present invention is carried out by applying the coating agent I or II of the present invention to a metal substrate and drying the coating. Thus, a metal substrate covered with the titanium oxide film is obtained. This coated metal substrate can be used as it is as a rust-proof coated metal substrate.
The metal substrate to which the titanium oxide film forming method of the present invention is applied is not particularly limited as long as at least the surface is a metal. For example, a substrate whose surface is iron, aluminum, zinc, copper, tin, or an alloy containing any one of these metals can be given. In particular, it is preferable to use a steel plate substrate and an aluminum or aluminum alloy substrate.
Examples of the steel sheet substrate include a hot-dip galvanized steel sheet, an electro-galvanized steel sheet, an iron-zinc alloy-plated steel sheet, a nickel-zinc alloy-plated steel sheet, and an aluminum-zinc alloy-plated steel sheet. Further, as the aluminum-zinc alloy-plated steel sheet, for example, those sold under the trade names "Galvalume" and "Galphan" can be mentioned. Further, a zinc-based plated steel sheet which has been subjected to a chemical conversion treatment such as a chromate treatment, a zinc phosphate treatment, and a composite oxide film treatment can also be used as the steel plate substrate. Further, the steel sheet base material may be a steel sheet assembled.
The aluminum or aluminum alloy substrate is not particularly limited, but a typical example is a fin for a heat exchanger. The heat exchanger fins as the base material may be members before being assembled into a heat exchanger, or may be in a state assembled into a heat exchanger, and any known fins may be used. it can.
As a method for applying the coating agent I or II of the present invention to a metal substrate, for example, a known method such as dip coating, shower coating, spray coating, roll coating, and electrodeposition coating can be used. As for the drying condition of the coating agent, it is generally preferable to dry the coating material under heating conditions at which the maximum temperature of the material reaches about 60 to 250 ° C. for about 2 seconds to about 30 minutes.
Further, the dry film thickness of the coating agent is usually preferably about 0.001 to 10 μm, particularly preferably 0.1 to 3 μm. When the thickness is less than 0.001 μm, the performance such as corrosion resistance and water resistance is inferior. On the other hand, when the thickness exceeds 10 μm, the coating is cracked or the corrosion resistance decreases, which is not preferable.
Thus, according to the method for forming a titanium oxide film of the present invention, a titanium oxide film having good corrosion resistance, adhesion, workability, fingerprint resistance and the like can be formed on a metal substrate.
Further, the coating agent I or II of the present invention can be applied to a substrate other than the metal substrate and dried to form a titanium oxide film.
The substrate other than the metal substrate is not particularly limited. For example, polyvinyl chloride resin, polyethylene terephthalate, acrylic resin, silicone resin, polyester resin, fluorine resin, epoxy resin, polyethylene resin, nylon resin, butyral resin, cellulose resin, phenol resin, etc. Plastic bases composed of resins in which more than one kind of resin are combined; inorganic bases such as glass and cement; pulp bases such as paper and fiber; A substrate to which a primer has been applied can be mentioned.
As a method of coating the base material, for example, a known method such as dip coating, shower coating, spray coating, roll coating, and electrodeposition coating can be used. As for the drying condition of the coating agent, it is generally preferable that the coating material is dried under heating conditions at which the maximum temperature of the material reaches about 20 to 250 ° C. for about 2 seconds to about 30 minutes. Further, the dry film thickness of the coating agent is usually preferably about 0.001 to 10 μm.
On the substrate on which the titanium oxide film has been formed by the coating agent I or II of the present invention, an upper layer film can be formed, if necessary. The composition for forming the upper layer coating may be appropriately selected according to the purpose, and various coating compositions can be used. Examples of the coating composition include a lubricating coating forming composition, a highly corrosion resistant coating forming composition, a primer coating, and a colored top coating. A composition for forming a lubricating film, a composition for forming a highly corrosion-resistant film or a primer paint may be applied and dried, and then a colored top coat may be applied thereon.
The aluminum or aluminum alloy substrate coated with the coating agent I or II of the present invention has a coating excellent in corrosion resistance, hydrophilicity, adhesion, workability, etc., by performing light irradiation on this, Further, hydrophilicity can be improved.
If the coated substrate obtained by coating the coating agent of the present invention on an aluminum or aluminum alloy substrate is to be used as a fin for a heat exchanger, if necessary, a hydrophilic treatment may be further performed on the coated film. A coating can be formed.
The hydrophilized coating has a hydrophilic surface and a sufficient coating strength, and has good water resistance and good adhesion to the base coating. The formation of the above-mentioned hydrophilic treatment film can be suitably performed usually by applying and drying the hydrophilic treatment composition.
As the hydrophilic treatment composition, a composition containing a hydrophilic film-forming binder is preferable. Preferred hydrophilic film-forming binders include, for example, (1) an organic resin-based binder comprising a hydrophilic organic resin as a main component and optionally a crosslinking agent, and (2) a hydrophilic organic resin and colloidal silica. An organic resin / colloidal silica-based binder comprising a main component and optionally a cross-linking agent; (3) a water glass-based binder which is a mixture of a main component alkali silicate and an anionic or nonionic aqueous organic resin; Can be mentioned. Among these binders, an organic resin-based binder (1) and an organic resin-colloidal silica-based binder (2) are more preferable.
BEST MODE FOR CARRYING OUT THE INVENTION
Next, the present invention will be described more specifically with reference to Production Examples, Examples and Comparative Examples. However, the present invention is not limited to the following examples. “Parts” and “%” described in each example are based on weight.
Preparation of titanium-containing aqueous liquid (A)
Production Example 1
10% ammonia water was added dropwise to an aqueous solution obtained by converting 5 cc of a 60% aqueous solution of titanium tetrachloride to 500 cc with distilled water to precipitate titanium hydroxide. After washing the precipitate with distilled water, 10 cc of a 30% solution of aqueous hydrogen peroxide was added and stirred to obtain 70 cc of a titanium-containing aqueous liquid (1) which is a translucent viscous liquid containing 2% solids and containing peroxotitanic acid.
Production Example 2
A mixture of 10 parts of tetra-iso-propoxytitanium and 10 parts of iso-propanol was added dropwise to a mixture of 10 parts of 30% aqueous hydrogen peroxide and 100 parts of deionized water at 20 ° C. over 1 hour with stirring. Thereafter, the mixture was aged at 25 ° C. for 2 hours to obtain a titanium-containing aqueous liquid (2) which is a yellow, transparent, slightly viscous peroxotitanic acid aqueous solution having a solid content of 2%.
Production Example 3
In Preparation Example 2, a titanium-containing aqueous liquid (3) having a solid content of 2% was obtained in the same manner as in Preparation Example 2, except that the same amount of tetra-n-butoxytitanium was used instead of tetra-iso-propoxytitanium. .
Production Example 4
In Preparation Example 2, a titanium-containing aqueous liquid having a solid content of 2% (4) was prepared in the same manner as in Preparation Example 2, except that the same amount of a trimer of tetraiso-propoxytitanium was used instead of tetraiso-propoxytitanium. ) Got.
Production Example 5
In Production Example 2, a titanium-containing material having a solid content of 2% was prepared in the same manner as in Production Example 2 except that hydrogen peroxide was added dropwise at 50 ° C. over 1 hour using a three-fold amount of hydrogen peroxide, followed by aging at 60 ° C. for 3 hours. An aqueous liquid (5) was obtained.
Production Example 6
The aqueous titanium-containing liquid obtained in Production Example 3 was further heated at 95 ° C. for 6 hours to obtain a titanium-containing aqueous liquid (6) having a solid content of 2%, which was a white-yellow translucent titanium oxide dispersion.
Production Example 7
A mixture of 10 parts of tetra-iso-propoxytitanium and 10 parts of iso-propanol was mixed with 5 parts of TKS-203 (trade name, manufactured by Teica Co., Ltd., aqueous sol of anatase-type titanium oxide fine particles having an average particle diameter of 6 nm). The mixture was added dropwise to a mixture of 10 parts of 30% hydrogen peroxide solution and 100 parts of deionized water with stirring at 10 ° C. for 1 hour. Thereafter, the mixture was aged at 10 ° C. for 24 hours to obtain a yellow transparent, slightly viscous titanium-containing aqueous liquid (7) having a solid content of 2%.
Example of coating agent I for forming titanium oxide film of the present invention
Example 1
50 parts of the titanium-containing aqueous liquid (1) obtained in Production Example 1 was mixed with 5 parts of 10% metaphosphoric acid and 45 parts of deionized water to obtain a coating composition for forming a titanium oxide film of the present invention.
Examples 2 to 16 and Comparative Examples 1 and 2
Based on the compositions shown in Table 1, a coating agent of the present invention and a coating agent for comparison were obtained in the same manner as in Example 1.
Figure 2002061005
Figure 2002061005
Performance test of coating agent I for forming titanium oxide film of the present invention
Using each coating agent obtained in Examples 1 to 16 and Comparative Examples 1 and 2, a coating treatment of a metal substrate was performed, and the corrosion resistance of the obtained coated substrate was examined.
(1) Coating treatment of aluminum plate
An aluminum plate (A1050) having a thickness of 0.1 mm is degreased and washed with an aqueous 2% concentration aqueous solution in which an alkali degreasing agent (trade name “Chem Cleaner 561B” manufactured by CB Chemical Co., Ltd.) is dissolved. , Each coating agent has a dry film weight of 0.2 g / m2And baked for 20 seconds so that the temperature of the material reached 100 ° C. to form a titanium oxide film.
(2) Corrosion resistance of coated plate
The above coated plates were measured according to the salt spray test method of JIS Z2371. The test time was set in four stages of 120 hours, 240 hours, 360 hours and 480 hours, and evaluated according to the following criteria.
a: No white rust or blistering is observed on the painted surface
b: White rust or swelling occurs a little,
c: White rust or blisters are remarkably generated.
Table 2 shows the test results.
Figure 2002061005
(3) Steel plate coating
Electrogalvanized steel sheet with a thickness of 0.6 mm (coating weight 20 g / m on one side)2) Was degreased and washed with a 2% aqueous solution of an alkaline degreasing agent (trade name “Chem Cleaner 561B”, manufactured by CB Chemical Co., Ltd.). 0.0 g / m2Roll coating was performed so that the temperature reached 100 ° C. and baked for 20 seconds to form a titanium oxide film.
(4) Corrosion resistance of coated plate
The test coated plate in which the end face and the back face of each of the coated plates were sealed was measured according to the salt spray test method of JIS Z2371. The test time was set in three stages of 24 hours, 48 hours and 72 hours, and evaluated according to the following criteria.
a: No occurrence of white rust is observed.
b: The degree of white rust generation is less than 5% of the coating film area,
c: The degree of white rust generation is 5% or more and less than 10% of the coating film area,
d: The degree of white rust generation is 10% or more and less than 50% of the coating film area,
e: The degree of white rust generation is 50% or more of the coating film area.
Table 3 shows the test results.
Figure 2002061005
(5) Coating treatment of steel sheet
Electrogalvanized steel sheet with a thickness of 0.6 mm (coating weight 20 g / m on one side)2) Was alkali-degreased, and then “Preparen Z” (trade name, manufactured by Nippon Parkerizing Co., Ltd.) was spray-coated to adjust the surface. Subsequently, "Palbond 3308" (trade name, aqueous solution of zinc phosphate, manufactured by Japan Parkerizing Co., Ltd.) was spray-coated, washed with water and dried to obtain a zinc phosphate-treated plated steel sheet. 1.5 g / m of zinc phosphate coating2And
On the surface of the plated steel sheet subjected to the zinc phosphate treatment, the above-mentioned respective coating agents were dried at a coating weight of 1.0 g / m.2And baked for 20 seconds at a material reaching temperature of 100 ° C. to form a titanium oxide film.
(6) Corrosion resistance of coated plate
The test coated plate in which the end face and the back face of each of the coated plates were sealed was measured according to the salt spray test method of JIS Z2371. The test time was set in three stages of 24 hours, 48 hours and 72 hours, and evaluated according to the following criteria.
a: No occurrence of white rust is observed.
b: The degree of white rust generation is less than 5% of the coating film area,
c: The degree of white rust generation is 5% or more and less than 10% of the coating film area,
d: The degree of white rust generation is 10% or more and less than 50% of the coating film area,
e: The degree of white rust generation is 50% or more of the coating film area.
Table 4 shows the test results.
Figure 2002061005
Preparation of aqueous organic polymer compound (C)
Production Example 8
180 parts of isopropyl alcohol was placed in a 1 L four-necked flask equipped with a thermometer, a stirrer, a cooler, and a dropping funnel. After the replacement with nitrogen, the temperature in the flask was adjusted to 85 ° C, and 140 parts of ethyl acrylate was added. A monomer mixture consisting of 68 parts of methyl methacrylate, 15 parts of styrene, 15 parts of Nn-butoxymethylacrylamide, 38 parts of 2-hydroxyethyl acrylate and 24 parts of acrylic acid was added to 2,2'-azobis (2,2) as a catalyst. It was added dropwise over 6 hours with 6 parts of 4-dimethylvaleronitrile). When the reaction was continued at the same temperature for 5 hours after the completion of the dropwise addition, a colorless and transparent resin solution having a polymerization rate of about 100%, a solid content of about 63%, and an acid value of about 67 mgKOH / g was obtained. 108 parts of dimethylaminoethanol was mixed with 500 parts of this resin solution, water was added, and the mixture was sufficiently stirred to obtain an aqueous acrylic resin dispersion (C1) having a solid content of 30%.
Production Example 9
In a reactor equipped with a stirrer, a reflux condenser, a thermometer, and a liquid dropping device, 1,880 g (0.5 mol) of “Epicoat 1009” (trade name, epoxy resin having a molecular weight of 3,750, manufactured by Shell Chemical Co., Ltd.) After adding 1,000 g of a mixed solvent of and methyl isobutyl ketone / xylene = 1/1 (weight ratio), the mixture was stirred and heated to dissolve uniformly. Thereafter, the temperature was cooled to 70 ° C., and 70 g of the di (n-propanol) amine collected in the liquid dropping device was dropped over 30 minutes. During this time, the reaction temperature was kept at 70 ° C. After completion of the dropwise addition, the mixture was kept at 120 ° C. for 2 hours to complete the reaction, thereby obtaining an amine-modified epoxy resin having a solid content of 66%. To 1,000 g of the obtained resin, 25 parts of 88% formic acid were mixed, water was added, and the mixture was sufficiently stirred to obtain an aqueous amine-modified epoxy resin dispersion (C2) having a solid content of 30%.
Example of coating agent II for forming titanium oxide film of the present invention
Example 17
50 parts of the titanium-containing aqueous liquid (1) obtained in Production Example 1, 5 parts of a 20% zirconium hydrofluoric acid, 10 parts of a 30% aqueous acrylic resin dispersion (C1) and 35 parts of deionized water were mixed. The coating agent for forming a titanium oxide film of the invention was obtained.
Examples 18 to 27 and Comparative Examples 3 to 5
Based on the compositions shown in Table 5, a coating agent of the present invention and a coating agent for comparison were obtained in the same manner as in Example 17.
Figure 2002061005
Figure 2002061005
In Table 5, "Saran Latex L-411" and "Kuraray RS Polymer RS-105" indicate the following.
Saran latex L-411: manufactured by Asahi Kasei Corporation, trade name, vinylidene chloride resin, solid content 50%.
Kuraray RS Polymer RS-105: Kuraray Co., Ltd., trade name, polyvinyl alcohol, solid content 10%.
Performance test of the coating agent II for forming a titanium oxide film of the present invention
Using each of the coating agents obtained in Examples 17 to 27 and Comparative Examples 3 to 5, a rust-preventive coating treatment was performed on the steel sheet substrate, and the coating film appearance, adhesion, and corrosion resistance of the obtained coated steel sheet were examined.
(1) Rust prevention coating treatment of steel plate base material
Various plated steel sheets having a thickness of 0.8 mm were used as the base material. The following six types of plated steel sheets were used.
(I) Electrogalvanized steel sheet: coating weight 20 g / m2, This is called "EG"
(Ii) Hot-dip galvanized steel sheet: 60 g / m coating weight2This is called "HDG"
(Iii) Zinc-iron alloy plated steel sheet: Fe content in plating of 10%, plating adhesion amount of 60 g / m2This is called "Zn-Fe".
(Iv) Zinc-nickel alloy-plated steel sheet: Ni content in plating: 12%, coating weight: 30 g / m2This is called "Zn-Ni".
(V) Zinc-aluminum alloy plated steel sheet: Al content in plating: 12%, coating weight: 150 g / m2This is referred to as “Zn-12% Al”
(Vi) Zinc-aluminum alloy plated steel sheet: 55% Al content during plating, 250 g / m coating weight2This is referred to as “Zn-55% Al”.
The surface of each of the plated steel sheets is degreased by spraying an aqueous solution having a concentration of 2% in which an alkali degreasing agent (trade name “Chem Cleaner 561B” manufactured by CB Chemical Co., Ltd.) is dissolved at a liquid temperature of 65 ° C. for 20 seconds. And hot water of 60 ° C. for 20 seconds to wash. Each of the coating agents is applied to the degreased plated steel sheet with a dry film weight of 0.5 g / m.2And spray dried at 250 ° C. for 15 seconds (attainment temperature of the material is 100 ° C.) to form a rust preventive film, thereby obtaining a coated steel sheet.
(2) Performance test of coated steel sheet
Each coated steel sheet obtained above was tested for coating film appearance, adhesion, and corrosion resistance based on the following test methods.
Test method
Coating appearance: The uniformity of the coating was visually evaluated based on the following criteria.
a: uniform appearance without unevenness
b: unevenness is partially present,
c: Unevenness is present on the entire surface.
Adhesion: The cross-cut tape method (1 mm gap) described in 8.5.2 of JIS K5400 was applied to the coating, and the adhesion was evaluated according to the following criteria.
a: No peeling of the coating was observed at all.
b: Peeling of the coating is observed, but the peeled area is less than 5%,
c: peeling area is 5% or more and less than 20%,
d: peeling area is 20% or more and less than 50%,
e: The peeled area is 50% or more.
Corrosion resistance: The end face and the back face of the coated steel sheet were sealed, and a salt spray test specified in JIS Z2371 was performed in three stages of 24 hours, 48 hours and 72 hours, and the corrosion resistance was evaluated according to the following criteria.
a: No white rust and blistering are observed on the coated surface,
b: The degree of white rust or blister generation is less than 10% of the coating area,
c: The degree of white rust or blister occurrence is 10% or more and less than 30% of the coating film area,
d: the degree of white rust or blister generation is 30% or more and less than 50% of the coating film area,
e: The degree of white rust or blister generation is 50% or more of the coating film area.
The test results are shown in Table 6.
Figure 2002061005
Example of coating agent II for forming titanium oxide film of the present invention
Example 28
50 parts of the titanium-containing aqueous liquid (1) obtained in Production Example 1, 5 parts of 20% zirconium hydrofluoric acid, "AC10LP" (manufactured by Nippon Kayaku Co., Ltd., polyacrylic acid aqueous solution, weight average molecular weight 25,000, 30 parts of an acid value (779 mg KOH / g, solid content 10%) and 15 parts of deionized water were mixed to obtain a coating composition for forming a titanium oxide film of the present invention.
Examples 29 to 33 and Comparative Examples 6 to 7
Based on the composition shown in Table 7, a coating agent of the present invention and a coating agent for comparison were obtained in the same manner as in Example 28.
Figure 2002061005
In Table 7, “AC10LP”, “Denkapovar K-05” and “PEG6000S” indicate the following.
AC10LP: manufactured by Nippon Kayaku Co., Ltd., trade name, aqueous solution of polyacrylic acid, weight average molecular weight 25,000, acid value 779 mgKOH / g, solid content 10%.
Denkapovar K-05: manufactured by Denki Kagaku Kogyo KK, trade name, polyvinyl alcohol, degree of saponification 99%, degree of polymerization 550, solid content 10%.
PEG6000S: manufactured by Sanyo Chemical Industry Co., Ltd., trade name, polyethylene glycol, average molecular weight 8,300, solid content 10%.
Performance test of the coating agent II for forming a titanium oxide film of the present invention
Using each of the coating agents obtained in Examples 28 to 33 and Comparative Examples 6 and 7, a rust-preventive coating treatment was performed on the aluminum substrate, and the coating film appearance, hydrophilicity, and corrosion resistance of the obtained coated aluminum plate were examined. .
(1) Rust prevention coating treatment of aluminum substrate
An aluminum plate (A1050) having a thickness of 0.1 mm is degreased and washed with an aqueous 2% concentration aqueous solution in which an alkali degreasing agent (trade name “Chem Cleaner 561B” manufactured by CB Chemical Co., Ltd.) is dissolved. Then, the coated aluminum plate was immersed in each coating agent at 30 ° C. for 30 seconds so as to have a dry film thickness of 5 μm and baked at 160 ° C. for 10 minutes to form a rust-preventive film, thereby obtaining a coated aluminum plate.
(2) Performance test of test coated plate
For each of the coated aluminum plates, a coating film appearance, hydrophilicity, and corrosion resistance were tested based on the following test methods.
Coating appearance: The uniformity of the antirust coating was visually evaluated based on the following criteria.
a: uniform appearance without unevenness
b: unevenness is partially present,
c: Unevenness is present on the entire surface.
Hydrophilicity: Run coated aluminum plate under running tap water (flow rate is 1m2Immersion in 15 kg / hr) for 72 hours to evaluate the hydrophilicity by the water contact angle. For comparison, the water contact angle was also measured (initial hydrophilicity) for the initial test plate before performing this test. The water contact angle was determined by drying a coated aluminum plate at 80 ° C. for 5 minutes, then dropping 0.04 cc of deionized water on the coated surface of the coated aluminum plate with a syringe to form a water droplet, and forming a water droplet contact angle. It was measured by "Contact Tangle Meter DCAA Type" manufactured by Kagaku Co., Ltd. The greater the water contact angle, the greater the hydrophilicity.
Corrosion resistance: Each coated aluminum plate was measured according to the salt spray test method of JIS Z2371. The test time was in two stages of 120 hours and 240 hours, and the corrosion resistance was evaluated according to the following criteria.
a: No white rust and blistering are observed on the coated surface;
b: The degree of white rust or blister generation is less than 10% of the coating area,
c: The degree of white rust or blister occurrence is 10% or more and less than 30% of the coating film area,
d: the degree of white rust or blister generation is 30% or more and less than 50% of the coating film area,
e: The degree of white rust or blister generation is 50% or more of the coating film area.
Table 8 shows the test results.
Figure 2002061005
According to the coating agent for forming a titanium oxide film, the method for forming a titanium oxide film, and the metal substrate coated with the titanium oxide film of the present invention, the following special effects can be obtained.
(1) The coating composition of the present invention has excellent storage stability. The reason is that the titanium-containing aqueous liquid (A) itself is stable, and the aqueous liquid (A) forms a stable complex with the phosphoric acid compound, titanium halide or the like (B) or (B ′). It is thought to be due to this.
(2) According to the method for forming a titanium oxide film using the coating agent for forming a titanium oxide film of the present invention, titanium oxide having excellent corrosion resistance, adhesion, durability, workability, hydrophilicity, etc. is formed on a metal substrate. Can be formed.
This coating is excellent in corrosion resistance and durability because it has excellent adhesion to a substrate, because it is a dense titanium oxide film, it has low oxygen permeability and water vapor permeability, a phosphoric acid compound, a titanium halide and the like ( It is considered that B) or (B ′) functions as an etching agent and a corrosion inhibitor for metals, and that phosphoric acid compounds, titanium halides and the like (B or B ′) are protected by titanium oxide. . Further, it is considered that this film is excellent in adhesion because the titanium oxide in the film contains a hydroxyl group.
(3) The coated metal substrate obtained by applying the titanium oxide film forming method of the present invention can be suitably used as it is as a rust-preventive coating substrate.
(4) According to the fin for a heat exchanger in which the coating agent of the present invention is applied to the surface of an aluminum or aluminum alloy base material to form a coating, water bridge formation between the fins due to condensed water generated during cooling can be prevented. . Therefore, corrosion of the aluminum or aluminum alloy fins can be prevented.

Claims (31)

(A)加水分解性チタン化合物、加水分解性チタン化合物の低縮合物、水酸化チタン及び水酸化チタンの低縮合物から選ばれる少なくとも1種のチタン化合物を過酸化水素水と混合して得られるチタン含有水性液、並びに、
(B)リン酸系化合物を含有することを特徴とする酸化チタン膜形成用塗布剤。
(A) Obtained by mixing at least one titanium compound selected from a hydrolyzable titanium compound, a low-condensate of a hydrolyzable titanium compound, titanium hydroxide and a low-condensate of titanium hydroxide with hydrogen peroxide. Titanium-containing aqueous liquid, and
(B) A coating composition for forming a titanium oxide film, comprising a phosphoric acid compound.
チタン含有水性液(A)が、加水分解性チタン化合物及び/又はその低縮合物を過酸化水素水と混合して得られるペルオキソチタン酸水溶液である請求項1に記載の塗布剤。The coating agent according to claim 1, wherein the titanium-containing aqueous liquid (A) is an aqueous solution of peroxotitanic acid obtained by mixing a hydrolyzable titanium compound and / or a low-condensate thereof with a hydrogen peroxide solution. 加水分解性チタン化合物が、一般式
Ti(OR) (1)
(式中、Rは、同一又は異なって、炭素数1〜5のアルキル基を示す。)で表されるテトラアルコキシチタンである請求項2に記載の塗布剤。
The hydrolyzable titanium compound has a general formula of Ti (OR) 4 (1)
The coating agent according to claim 2, wherein the coating agent is a tetraalkoxytitanium represented by the formula (wherein, R is the same or different and represents an alkyl group having 1 to 5 carbon atoms).
加水分解性チタン化合物の低縮合物が、一般式
Ti(OR) (1)
(式中、Rは、同一又は異なって、炭素数1〜5のアルキル基を示す。)で表されるテトラアルコキシチタンをお互いに縮合反応させてなる縮合度2〜30の化合物である請求項2に記載の塗布剤。
The low-condensation product of the hydrolyzable titanium compound has the general formula Ti (OR) 4 (1)
(Wherein R is the same or different and represents an alkyl group having 1 to 5 carbon atoms). A compound having a degree of condensation of 2 to 30 obtained by subjecting tetraalkoxy titaniums to condensation reaction with each other. 3. The coating composition according to 2.
加水分解性チタン化合物及び/又はその低縮合物と過酸化水素水との混合割合が、前者10重量部に対して後者が過酸化水素換算で0.1〜100重量部の範囲内である請求項2に記載の塗布剤。The mixing ratio of the hydrolyzable titanium compound and / or a low-condensate thereof and the hydrogen peroxide solution is such that the former is 10 parts by weight and the latter is in the range of 0.1 to 100 parts by weight in terms of hydrogen peroxide. Item 6. The coating agent according to Item 2. チタン含有水性液(A)が、酸化チタンゾルの存在下で、加水分解性チタン化合物及び/又はその低縮合物を過酸化水素水と混合して得られたペルオキソチタン酸水溶液である請求項2に記載の塗布剤。The titanium-containing aqueous liquid (A) is an aqueous peroxotitanic acid solution obtained by mixing a hydrolyzable titanium compound and / or a low-condensate thereof with hydrogen peroxide in the presence of a titanium oxide sol. The coating agent according to the above. 酸化チタンゾルが、アナターゼ型酸化チタンの水分散液である請求項6に記載の塗布剤。The coating agent according to claim 6, wherein the titanium oxide sol is an aqueous dispersion of anatase-type titanium oxide. 酸化チタンゾルの使用量が、加水分解性チタン化合物及び/又はその低縮合物1重量部に対して、固形分で0.01〜10重量部である請求項6に記載の塗布剤。The coating agent according to claim 6, wherein the amount of the titanium oxide sol used is 0.01 to 10 parts by weight in terms of solid content based on 1 part by weight of the hydrolyzable titanium compound and / or its low condensate. リン酸系化合物(B)が、モノリン酸類、モノリン酸類の誘導体及び塩類、縮合リン酸類、縮合リン酸類の誘導体及び塩類よりなる群から選ばれる少なくとも1種の化合物である請求項1に記載の塗布剤。The coating according to claim 1, wherein the phosphoric acid compound (B) is at least one compound selected from the group consisting of monophosphoric acids, derivatives and salts of monophosphoric acids, condensed phosphoric acids, derivatives and salts of condensed phosphoric acids. Agent. チタン含有水性液(A)及びリン酸系化合物(B)の含有割合が、前者の固形分100重量部に対して、後者が1〜400重量部である請求項1に記載の塗布剤。The coating agent according to claim 1, wherein the content ratio of the titanium-containing aqueous liquid (A) and the phosphoric acid compound (B) is 1 to 400 parts by weight based on 100 parts by weight of the solid content of the former. pH1〜7の水性液である請求項1に記載の酸化チタン膜形成用塗布剤。The coating agent for forming a titanium oxide film according to claim 1, which is an aqueous liquid having a pH of 1 to 7. 更に、チタンハロゲン化物、チタンハロゲン化物塩、ジルコニウムハロゲン化物、ジルコニウムハロゲン化物塩、シリコンハロゲン化物及びシリコンハロゲン化物塩よりなる群から選ばれる少なくとも1種のハロゲン化物を含有する請求項1に記載の塗布剤。The coating according to claim 1, further comprising at least one halide selected from the group consisting of titanium halides, titanium halide salts, zirconium halides, zirconium halide salts, silicon halides, and silicon halide salts. Agent. (A)加水分解性チタン化合物、加水分解性チタン化合物の低縮合物、水酸化チタン及び水酸化チタンの低縮合物から選ばれる少なくとも1種のチタン化合物を過酸化水素水と混合して得られるチタン含有水性液、
(B’)リン酸系化合物、チタンハロゲン化物、チタンハロゲン化物塩、ジルコニウムハロゲン化物、ジルコニウムハロゲン化物塩、シリコンハロゲン化物及びシリコンハロゲン化物塩よりなる群から選ばれる少なくとも1種の化合物、並びに
(C)pH7以下で安定な水性有機高分子化合物を含有することを特徴とする酸化チタン膜形成用塗布剤。
(A) Obtained by mixing at least one titanium compound selected from a hydrolyzable titanium compound, a low-condensate of a hydrolyzable titanium compound, titanium hydroxide and a low-condensate of titanium hydroxide with hydrogen peroxide. Titanium-containing aqueous liquid,
(B ′) at least one compound selected from the group consisting of phosphoric acid compounds, titanium halides, titanium halide salts, zirconium halides, zirconium halide salts, silicon halides and silicon halide salts, and (C) A) a coating agent for forming a titanium oxide film, which comprises a stable aqueous organic polymer compound at a pH of 7 or less;
チタン含有水性液(A)が、加水分解性チタン化合物及び/又はその低縮合物を過酸化水素水と混合して得られるペルオキソチタン酸水溶液である請求項13に記載の塗布剤。The coating agent according to claim 13, wherein the titanium-containing aqueous liquid (A) is a peroxotitanic acid aqueous solution obtained by mixing a hydrolyzable titanium compound and / or a low condensate thereof with a hydrogen peroxide solution. 加水分解性チタン化合物が、一般式
Ti(OR) (1)
(式中、Rは、同一又は異なって、炭素数1〜5のアルキル基を示す。)で表されるテトラアルコキシチタンである請求項14に記載の塗布剤。
The hydrolyzable titanium compound has a general formula of Ti (OR) 4 (1)
The coating composition according to claim 14, wherein R is the same or different and represents an alkyl group having 1 to 5 carbon atoms.
加水分解性チタン化合物の低縮合物が、一般式
Ti(OR) (1)
(式中、Rは、同一又は異なって、炭素数1〜5のアルキル基を示す。)で表されるテトラアルコキシチタンをお互いに縮合反応させてなる縮合度2〜30の化合物である請求項14に記載の塗布剤。
The low-condensation product of the hydrolyzable titanium compound has the general formula Ti (OR) 4 (1)
(Wherein R is the same or different and represents an alkyl group having 1 to 5 carbon atoms). A compound having a degree of condensation of 2 to 30 obtained by subjecting tetraalkoxy titaniums to condensation reaction with each other. 15. The coating agent according to 14.
加水分解性チタン化合物及び/又はその低縮合物と過酸化水素水との混合割合が、前者10重量部に対して後者が過酸化水素換算で0.1〜100重量部の範囲内である請求項14に記載の塗布剤。The mixing ratio of the hydrolyzable titanium compound and / or the low-condensate thereof and the hydrogen peroxide solution is such that the former is 10 parts by weight and the latter is in the range of 0.1 to 100 parts by weight in terms of hydrogen peroxide. Item 14. The coating agent according to Item 14. チタン含有水性液(A)が、酸化チタンゾルの存在下で、加水分解性チタン化合物及び/又はその低縮合物を過酸化水素水と混合して得られたペルオキソチタン酸水溶液である請求項14に記載の塗布剤。The titanium-containing aqueous liquid (A) is a peroxotitanic acid aqueous solution obtained by mixing a hydrolyzable titanium compound and / or a low-condensate thereof with hydrogen peroxide in the presence of a titanium oxide sol. The coating agent according to the above. 酸化チタンゾルが、アナターゼ型酸化チタンの水分散液である請求項18に記載の塗布剤。The coating composition according to claim 18, wherein the titanium oxide sol is an aqueous dispersion of anatase-type titanium oxide. 酸化チタンゾルの使用量が、加水分解性チタン化合物及び/又はその低縮合物1重量部に対して、固形分で0.01〜10重量部である請求項18に記載の塗布剤。The coating agent according to claim 18, wherein the amount of the titanium oxide sol used is 0.01 to 10 parts by weight in terms of solid content based on 1 part by weight of the hydrolyzable titanium compound and / or its low condensate. 化合物(B’)におけるリン酸系化合物が、モノリン酸類、モノリン酸類の誘導体及び塩類、縮合リン酸類、縮合リン酸類の誘導体及び塩類よりなる群から選ばれる少なくとも1種の化合物である請求項13に記載の塗布剤。The phosphoric acid compound in the compound (B ′) is at least one compound selected from the group consisting of monophosphoric acids, derivatives and salts of monophosphoric acids, condensed phosphoric acids, derivatives and salts of condensed phosphoric acids. The coating agent according to the above. 化合物(B’)における、チタンハロゲン化物、チタンハロゲン化物塩、ジルコニウムハロゲン化物、ジルコニウムハロゲン化物塩、シリコンハロゲン化物及びシリコンハロゲン化物塩を構成するハロゲンが、弗素である請求項13に記載の塗布剤。The coating agent according to claim 13, wherein the halogen constituting the titanium halide, the titanium halide salt, the zirconium halide, the zirconium halide salt, the silicon halide and the silicon halide salt in the compound (B ') is fluorine. . チタン含有水性液(A)及び化合物(B’)の含有割合が、前者の固形分100重量部に対して、後者が1〜400重量部である請求項13に記載の塗布剤。The coating agent according to claim 13, wherein the content ratio of the titanium-containing aqueous liquid (A) and the compound (B ') is 1 to 400 parts by weight based on 100 parts by weight of the solid content of the former. 水性有機高分子化合物(C)が、エポキシ系樹脂、フェノール系樹脂、アクリル系樹脂、ウレタン系樹脂、ポリビニルアルコール系樹脂、ポリオキシアルキレン鎖含有樹脂及びオレフィン−重合性不飽和カルボン酸共重合体系樹脂よりなる群から選ばれる少なくとも1種の樹脂である請求項13に記載の塗布剤。The aqueous organic polymer compound (C) is an epoxy resin, a phenol resin, an acrylic resin, a urethane resin, a polyvinyl alcohol resin, a polyoxyalkylene chain-containing resin, and an olefin-polymerizable unsaturated carboxylic acid copolymer resin. The coating agent according to claim 13, which is at least one resin selected from the group consisting of: 水性有機高分子化合物(C)の含有割合が、チタン含有水性液(A)の固形分100重量部に対して、10〜2,000重量部である請求項13に記載の塗布剤。The coating agent according to claim 13, wherein the content ratio of the aqueous organic polymer compound (C) is 10 to 2,000 parts by weight based on 100 parts by weight of the solid content of the titanium-containing aqueous liquid (A). pH1〜7の水性液である請求項13に記載の塗布剤。The coating agent according to claim 13, which is an aqueous liquid having a pH of 1 to 7. 請求項1又は13に記載の酸化チタン膜形成用塗布剤を、金属基材に塗布し、乾燥することを特徴とする酸化チタン膜形成方法。14. A method for forming a titanium oxide film, comprising applying the coating material for forming a titanium oxide film according to claim 1 or 13 to a metal substrate and drying. 金属基材表面に、請求項1又は13に記載の酸化チタン膜形成用塗布剤の被膜が形成された被覆金属基材。A coated metal substrate having a coating of the coating material for forming a titanium oxide film according to claim 1 formed on a surface of the metal substrate. 被膜の膜厚が、0.001〜10μmである請求項28に記載された被覆金属基材。The coated metal substrate according to claim 28, wherein the coating has a thickness of 0.001 to 10 µm. 金属基材が、鋼板である請求項28に記載の被覆金属基材。The coated metal substrate according to claim 28, wherein the metal substrate is a steel plate. 金属基材が、アルミニウム又はアルミニウム合金である請求項28に記載の被覆金属基材。The coated metal substrate according to claim 28, wherein the metal substrate is aluminum or an aluminum alloy.
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