JP2000178503A - コーティング組成物 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【課題】 高硬度で、可撓性を有する等、無機物と有機
物の優れた特性を併せ持ち、更には、親水性等の特性を
も有する被膜を容易に形成するコーティング組成物を提
供する。 【解決手段】 シラノール基を表面に有するコロイダル
シリカのオルガノゾルに、非ブロック型のポリイソシア
ネートを加えて反応させて得られた反応生成物と、イソ
シアネート基をブロック剤でブロックしたブロック型の
ポリイソシアネートとを主剤として含むことを特徴とす
る。本組成物をコーティングし、次いで加熱硬化するこ
とにより、コロイダルシリカがポリイソシアネートによ
って相互に架橋結合された形態の無機・有機複合被膜が
形成される。また、予めポリイソシアネートの一部をコ
ロイダルシリカと反応させたため、親水性等の被膜特性
も容易に得られる。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明はハードコーティング
等に用いられるコーティング組成物に関するものであ
り、より詳細には、無機成分と有機成分とが結合し複合
化された硬質の硬化被膜を形成することができる新規な
コーティング組成物に関するものである。

【０００２】

【従来の技術】一般に、水ガラスによるケイ酸塩被膜や
ポリシロキサン被膜等の無機質の被膜は表面硬度が高
く、耐摩耗性や耐擦り傷性を有し、また耐熱性があっ
て、しかも化学的に安定である。しかし、その被膜は脆
く、また強度が比較的低い。一方、各種樹脂等の有機質
からなる被膜は可撓性に富み、また密着性等に優れてい
る。そこで、従来から、両者の長所を生かすため、無機
物と有機物とが結合された無機・有機複合型の被膜を形
成するコーティング組成物の開発が、種々に行われてい
る。

【０００３】しかし、実際的には、無機物と有機物とが
直接反応して安定な複合被膜を形成している例は余り多
くはなく、また、それらの例は、どちらかというと、有
機樹脂成分が主体となっているものがほとんどである。
ただし、そのような中で、本出願人が先に開発し、提案
した（特開平４−３１４７６５号）コロイダルシリカと
ポリイソシアネートとの結合によるコーティング組成物
は、このような複合型の被膜を形成する組成物として完
全な成功例であるということができる。即ち、このコー
ティング組成物は、シラノール基を表面に有するコロイ
ダルシリカと、イソシアネート基をブロック剤によりブ
ロックしたブロック型のポリイソシアネートとを主剤
（被膜形成要素）として含むものである。

【０００４】このコーティング組成物によれば、ポリイ
ソシアネートのイソシアネート基がブロック剤によって
ブロックされていることから、常温下でのシラノール基
との反応が阻止される。この組成物を基体表面に塗布
し、又は含浸し、ブロック剤の解離温度以上に加熱して
焼付けることによって、シラノール基とイソシアネート
基とが反応して、無機物であるコロイダルシリカがポリ
イソシアネートによって相互に架橋結合された形態の被
膜、即ち、高硬度で、しかも可撓性を有する等、無機物
と有機物の優れた特性を兼ね備えた複合被膜が形成され
る。

【０００５】

【発明が解決しようとする課題】本出願人の提案による
前述のコーティング組成物は、無機質被膜の長所である
高硬度、耐摩耗性、耐擦り傷性、耐熱性、化学的安定性
等を生かしつつ、その短所である可撓性、密着性等の不
足を有機質成分であるポリイソシアネートの使用によっ
て補うことをその本質とするものである。そのため、こ
のポリイソシアネートの使用量は、より少ないほど好ま
しいことは言うまでもない。また、このコーティング組
成物は被膜の形成のために焼付処理を必要とするもので
あるが、その焼付処理は、エネルギーの節減のために
も、より低温、より短時間で行えることが望ましい。

【０００６】本発明者等は、このコーティング組成物を
調製する過程において、上記のポリイソシアネートの一
部をコロイダルシリカと予め予備反応させておくことに
よって、後の成膜段階での焼付処理をより低温度、短時
間で行うことができること、また、ポリイソシアネート
の全使用量をより少なくすることができ、それによって
シリカの特性である親水性を有為に生かすこともできる
こと、を見出し、確認した。

【０００７】そこで、本発明は、高硬度で、しかも可撓
性を有する等、無機物と有機物の優れた特性を併せ持っ
た硬化被膜を形成することができる新規なコーティング
組成物を提供することをその課題とするものである。

【０００８】

【課題を解決するための手段】本発明によるコーティン
グ組成物は、根本的には、本出願人の先の提案にかかる
前述のコーティング組成物において、そのブロック型の
ポリイソシアネートの一部を予めコロイダルシリカと反
応させたものからなる。

【０００９】即ち、本発明にかかるコーティング組成物
は、シラノール基を表面に有するコロイダルシリカのオ
ルガノゾルに、非ブロック型のポリイソシアネートを加
えて反応させて得られた反応生成物と、イソシアネート
基をブロック剤でブロックしたブロック型のポリイソシ
アネートとを主剤として含むことを特徴とするものであ
る。

【００１０】つまり、本発明のコーティング組成物は、
コロイダルシリカのオルガノゾルに、予め非ブロック型
のポリイソシアネートを加えて反応させ、得られた反応
生成物溶液にブロック型のポリイソシアネート、及び、
希釈溶剤、顔料等の添加成分を必要に応じて混合して調
製される。また、この組成物は加熱硬化型であって、コ
ーティング後、少なくともブロック剤の解離温度以上の
温度に加熱し、焼付けることによって硬化被膜が形成さ
れる。そして、本発明によれば、コロイダルシリカとポ
リイソシアネートとを出発材料とする被膜の形成は、コ
ーティング組成物の調製段階における第１工程（一次反
応工程）と、コーティングした組成物の乾燥焼付段階に
おける第２工程（二次反応工程）との２段階の反応で行
われることになる。なお、ここで、第１工程で使用する
非ブロック型のポリイソシアネートと第２工程で使用す
るブロック型ポリイソシアネートのポリイソシアネート
成分とは、同じであっても、異なる種類であってもよ
い。

【００１１】第１工程は、オルガノシリカゾルと非ブロ
ック型のポリイソシアネートとを反応させる一次反応工
程である。この一次反応においては、ポリイソシアネー
トの一部のイソシアネート基がコロイダルシリカ表面に
付着する水分（付着水）及び有機溶剤中に混入する水分
と尿素反応し、他のイソシアネート基がコロイダルシリ
カ表面のシラノール基とウレタン反応する。これらの尿
素反応及びウレタン反応は競合しながら同時に行われ
る。前者の反応により、二酸化炭素が発生するとともに
尿素結合体が生成する。また、後者の反応により、シリ
カの微粒子がポリイソシアネートによって架橋結合され
る。一次反応における尿素反応のウレタン反応に対する
比（割合）は、用いるポリイソシアネートの種類によっ
ても若干異なるが、その付着水及び混入水は微量である
ため、極く僅かである。

【００１２】第２工程による二次反応は、本組成物のコ
ーティング後の乾燥・焼付時における反応である。本組
成物をコーティング後、乾燥・焼付処理によってその溶
媒が揮散し、更に、ブロック型ポリイソシアネートのブ
ロック剤が解離する。二次反応はそのポリイソシアネー
トと一次反応による生成物との反応であり、ポリイソシ
アネートのイソシアネート基とコロイダルシリカのシラ
ノール基とのウレタン結合反応が主であるが、ポリイソ
シアネートのイソシアネート基と一次反応で形成された
尿素結合部分との反応も含まれる。

【００１３】このようにして形成された被膜は、上記の
第２工程である二次反応工程のみで形成された被膜と同
様に、無機物であるシリカと有機物であるポリイソシア
ネートの優れた特性を併せ持つ。即ち、被膜は硬度が高
く、しかも可撓性（屈曲性、靭性）に富み、また耐摩耗
性（耐擦り傷性）、耐熱性、密着性、防汚性、化学安定
性（耐酸性）等に優れる。また、第１工程である一次反
応工程が予備工程として加えられていることから、加熱
硬化処理（焼付処理）をより低温で、かつ、より短時間
で行うことができ、しかも、より少ないポリイソシアネ
ートの使用によってそれらの優れた特性を有する被膜を
形成できることが確認されている。ただし、その理由に
ついては、一次反応工程において尿素結合体が僅かなが
ら生成されることも関連するとも思われるが、明らかで
はない。しかし、いずれにしても、本発明のコーティン
グ組成物によれば、加熱硬化処理に要するエネルギー資
源をより低減することができ、また、コロイダルシリカ
の割合を相対的に多くすることができるため、親水性に
富む被膜を形成することができ、更に、第１工程と第２
工程でそれぞれ使用するポリイソシアネートの種類を適
切に選択することができるため、可撓性の程度等の被膜
特性を要望に応じて容易に設計できる等の効果がある。

【００１４】

【発明の実施の形態】以下、本発明をより詳細に説明す
る。上記のように、本発明のコーティング組成物は、コ
ロイダルシリカのオルガノゾルにポリイソシアネートを
加えて反応させて得られた反応生成物と、ブロック型の
ポリイソシアネートとを主剤、つまり、被膜形成要素と
して、基本的に含むものからなる。

【００１５】ここで、オルガノシリカゾルとは、二酸化
ケイ素（ＳｉＯ₂ ）からなるシリカの微粒子を有機溶剤
に分散させたものである。このオルガノシリカゾルで
は、シリカの微粒子が有機溶剤中にコロイド状に浮遊し
続けている。即ち、コロイダルシリカは有機溶剤中で負
に帯電して粒子間の反発により安定化している。このよ
うに浮遊し続けるシリカの微粒子はコロイダルシリカと
も呼ばれる。コロイダルシリカの粒径は一般に３０nm程
度以下であるが、１００nm程度、又は良好な分散が得ら
れればそれ以上の場合もある。そして、このようなコロ
イダルシリカとしては、気相法、あるいはゾル−ゲル法
等の任意の方法によって製造されたものを使用すること
ができる。ここでは、表面のシラノール基がアルキル置
換され、あるいは化学的に修飾されていない通常のコロ
イダルシリカ、即ち、シラノール基を表面に有するコロ
イダルシリカが用いられる。

【００１６】このコロイダルシリカが分散される有機溶
剤としては、例えばキシレン、アセトン、ソルベントナ
フサ等が挙げられる。これらの有機溶剤は、本コーティ
ング組成物の溶媒の少なくとも一部となるものであり、
塗布条件又は塗布後の被膜形成条件に適するものが選択
されて使用される。

【００１７】また、このコロイダルシリカは、基本的に
は、任意の割合で使用することができる。ただし、その
割合が余り少ないと、被膜の十分な硬さと耐汚染性とを
確保することが困難となり、また逆に余り多いと、被膜
が白濁する傾向が生じ、また、良好な成膜性を得ること
が困難になる。限定的ではないが、一般的には、その割
合は全固形分に対して２０〜９０重量％程度が好まし
く、５０〜８５重量％程度がより好ましい。なお、この
コロイダルシリカとしては、単一種類が用いられてもよ
いし、粒径又は形状の異なる２種類以上を組合わせて用
いてもよい。

【００１８】ポリイソシアネートは、分子中に２個以上
のイソシアネート基を有する化合物である。このポリイ
ソシアネートとしては、イソシアネート基がブロック剤
によってブロックされておらず遊離しているタイプ（非
ブロック型ポリイソシアネート）と、ブロックされてい
るタイプ（ブロック型ポリイソシアネート）の両方が用
いられる。前者は、予めコロイダルシリカと反応させる
ポリイソシアネートとして、即ち、前述の被膜形成の第
１工程で、用いられる。後者は、本組成物の成分とし
て、即ち、前述の被膜形成の第２工程で、用いられる。
なお、これらの非ブロック型ポリイソシアネートとブロ
ック型ポリイソシアネートのポリイソシアネート成分自
体とは、同じであっても、異なるものであってもよい。

【００１９】このポリイソシアネートとしては、例え
ば、トリレンジイソシアネート（ＴＤＩ）、４，４′−
ジフェニルメタンジイソシアネート（ＭＤＩ）、キシリ
レンジイソシアネート（ＸＤＩ）、メタキシリレンジイ
ソシアネート（ＭＸＤＩ）等の芳香族ジイソシアネー
ト、ヘキサメチレンジイソシアネート（ＨＤＩ）等の脂
肪族ジイソシアネート、イソホロンジイソシアネート
（ＩＰＤＩ）、水添ＭＤＩ等の脂環式ジイソシアネー
ト、あるいは、これらを不揮発性化し、毒性を低くした
形態の化合物、即ち、これらのジイソシアネートのビュ
ーレット体又はウレトジオン体、又はイソシアヌレート
体、更には、アダクト体、又は比較的低分子のウレタン
プレポリマー等の多官能（多価）イソシアネート化合物
が挙げられる。

【００２０】また、このポリイソシアネートとしては、
コロイダルシリカの表面のシラノール基との良好な結合
反応のために、ポリウレタン樹脂の原料モノマー、ある
いはアクリル系水酸基含有樹脂等を主剤とする熱硬化型
コーティング組成物の硬化剤又は架橋剤として通常用い
られる、活性の高い、つまり、比較的低分子量（通常２
５００以下）でイソシアネート基含有量の十分に高いポ
リイソシアネートが適切である。即ち、そのイソシアネ
ート基含有量は、一般に、５重量％以上であることが好
ましく、より好ましくは８重量％以上、更に好ましくは
１０重量％以上である。

【００２１】コロイダルシリカとの予備反応（一次反
応）には、非ブロック型ポリイソシアネートが使用され
る。そして、コロイダルシリカに対するそれの割合は、
そのポリイソシアネートの具体的種類等に応じて決める
ことができる。具体的には、後述の実施例１の場合、ポ
リイソシアネートの好ましい配合割合は、オルガノシリ
カゾル１００重量部に対し５〜１５重量部である。５重
量部よりも少ないと十分な硬度を有する被膜にならず、
また、１５重量部よりも多いと被膜にクラックが入る傾
向がある。

【００２２】ブロック型ポリイソシアネートにおけるポ
リイソシアネートとしては、前述した非ブロック型ポリ
イソシアネートと同じ、又は異なる種類のものを任意に
用いることができる。なお、本コーティング組成物にお
いて、ブロック型のポリイソシアネートの使用は、その
貯蔵の安定性を確保するためであり、ポリイソシアネー
トとコロイダルシリカとの反応、又は、本組成物の調製
中に混入する水分との反応を避けるためである。従っ
て、本組成物が調製後直ちにコーティングに使用され、
またその際水分の混入がないような条件の下では、非ブ
ロック型のポリイソシアネートも使用が可能である。そ
して、このブロック型ポリイソシアネートにおいて、イ
ソシアネート基をブロックするブロック剤としては、一
般に、アルコール類、フェノール類、ε−カプロラクタ
ム等のラクタム類、アセトキシム、メチルエチルケトオ
キシム等のオキシム類、あるいはマロン酸ジエチル、ア
セト酢酸エチル、アセチルアセトン等の活性メチレン化
合物等を挙げることができる。

【００２３】ただし、このブロック剤としては、水の揮
発温度よりも十分に高い解離温度を有するものを用いる
ことが好ましい。即ち、本組成物をコーティングし、次
いで加熱処理（乾燥・焼付）する過程において、被膜中
に水分が残存する状態でブロック剤が解離すると、活性
水素化合物であるその水分はシラノール基と競合してイ
ソシアネート基と反応し、二酸化炭素を発生するととも
に尿素結合体を生成する。つまり、水分は、ポリイソシ
アネートとコロイダルシリカとの良好な架橋結合を阻害
する。また、水分とポリイソシアネートとの反応が比較
的急激であると、被膜の発泡又はピンホールの発生原因
ともなる。もっとも、この種のブロック剤として通常使
用されるメチルエチルケトオキシム、アセチルアセトン
等は水の揮発温度よりも十分に高い解離温度を有してお
り、この点のおそれはない。なお、このブロック型ポリ
イソシアネートの配合割合は、例えば、後述の実施例１
の場合、オルガノシリカゾル１００重量部に対し５〜１
０重量部が適当である。５重量部よりも少ないと十分な
被膜硬度と強度が得られない傾向があり、また、１０重
量部よりも多いと十分な親水性を有する被膜が得られな
い。

【００２４】なお、本コーティング組成物は、コロイダ
ルシリカのオルガノゾルが原料とされることから、一般
には、有機溶剤型の組成物として調製される。しかし、
適当な分散剤等を使用して、水を溶媒とする水性コーテ
ィング組成物として調製することもできる。そして、そ
の場合、上記のブロック型ポリイソシアネートとして
は、それに適した水性のブロック型ポリイソシアネート
を使用することが好ましい。

【００２５】本コーティング組成物の調製工程とこれを
用いた皮膜の形成工程は、以下の第１〜第３の３つの工
程を経る。第１工程では、オルガノシリカゾルに非ブロ
ック型ポリイソシアネートを添加し撹拌する。これによ
り、コロイダルシリカの表面のシラノール基とポリイソ
シアネートのイソシアネート基とが反応し、一次反応に
よる生成物が徐々に形成される。この撹拌は、実質的に
全てのイソシアネート基が反応しきるまで続ける。撹拌
開始から全てのイソシアネート基が反応し終えるまでの
時間は、オルガノシリカゾルの組成、配合割合等や、非
ブロック型ポリイソシアネートの種類、配合割合等にも
よるが、約２〜２４時間である。これ以上長い時間にわ
たって撹拌しても反応は進行せず、反応生成物は変化し
ない。

【００２６】前記一次反応は次のようにして行われるも
のと考えられる。非ブロック型ポリイソシアネート（Ｒ
- ＮＣＯ）の一部のイソシアネート基（- ＮＣＯ）がコ
ロイダルシリカ表面に付着する水分（付着水）と尿素反
応し、他のイソシアネート基がコロイダルシリカ表面の
シラノール基（Ｓｉ- ＯＨ）とウレタン反応（- ＮＨＣ
ＯＯ- ）する。これらの尿素反応及びウレタン反応は競
合しながら略同時に行われる。前者の反応により、二酸
化炭素（ＣＯ₂ ）が発生するとともに尿素結合体（Ｒ-
ＮＨ- ＣＯ- ＮＨ- Ｒ）が生成する。また、後者の反応
により、シリカの微粒子がポリイソシアネートによって
架橋結合される。このようにしてコロイダルシリカの表
面に一次反応による反応生成物が生成されるが、この反
応生成物は、これ自体をコーティングし、焼付処理して
形成される被膜は機械的強度が低く（脆く）、単独で使
用することはできない。

【００２７】第２工程では、第１工程での溶液に、ブロ
ック型ポリイソシアネートを添加し撹拌する。このと
き、溶液の温度がブロック剤の解離温度よりも低い（常
温も含まれる）と、ブロック剤は、第１工程での未反応
の付着水がイソシアネート基と反応するのを阻止する。
なお、本コーティング組成物の調製は、上記第１工程と
この第２工程とによってなされる。また、この第２工程
において、顔料等のその他の成分を適宜に添加し、配合
することができる。

【００２８】第３工程では、第２工程を経た溶液をエア
スプレー、刷毛塗り等の方法によって基体に塗布し、こ
れを加熱（乾燥・焼付）処理する。塗布された溶液の温
度が上昇し、その過程で有機溶剤が揮散し、コロイダル
シリカの未反応の付着水が蒸発する。同温度がブロック
剤の解離温度以上になると、ブロック剤がイソシアネー
ト基から解離し、イソシアネート基が再生される。この
イソシアネート基は二次反応として、コロイダルシリカ
表面のシラノール基と反応しウレタン結合するが、これ
と同時に前記一次反応による尿素結合部分とも反応す
る。ウレタン結合により、シリカの微粒子がポリイソシ
アネートによって架橋結合された形態の被膜が基体上に
形成される。

【００２９】基体への塗布から被膜形成までに要する加
熱時間は、非ブロック型ポリイソシアネートを用いず
に、即ち、第１工程を経ずに、オルガノシリカゾルに直
接ブロック型ポリイソシアネートを混合し、基体に吹付
け、加熱処理する場合の加熱時間よりも短い。

【００３０】ところで、上記のようにイソシアネート基
とシラノール基とが相互に反応して結合するのは、コロ
イダルシリカの比表面積が大きく、その表面に多くのシ
ラノール基が存在するからであり、更に、この反応に際
し、コロイダルシリカのほかにはポリイソシアネートと
反応しやすい成分、即ち、活性水素を有する化合物又は
物質が実質的に含まれないからである。

【００３１】なお、第３工程において完全な硬化がなさ
れ（未反応のポリイソシアネート又はイソシアネート基
が残らず）、しかも十分な架橋密度で硬化されるよう
に、ポリイソシアネート（イソシアネート基）に対して
やや過剰のコロイダルシリカ（シラノール基）が配合さ
れ、他の活性水素化合物の実質的な不存在下で相互に反
応することによって形成されることが望ましい。硬さ及
び屈曲性等において最も優れた被膜を得ることができる
からである。

【００３２】このようにして形成された被膜は、以下の
（１）〜（１０）に示すように、無機物であるシリカと
有機物であるポリイソシアネートの優れた特性を併せ持
つ。

【００３３】（１）表面硬度が高く（鉛筆硬度が９Ｈ以
上）、しかも同表面硬度は時間の経過に従い増加する傾
向にある。従って、本実施形態の被膜をプレコートメタ
ル等のハードコーティング用被膜として適用すれば、プ
レコートメタル等に擦り傷等が付くのを未然に防止でき
る。ここで、プレコートメタルとは、鋼板、ステンレス
板、アルミニウム板等からなり、かつ加工や成形を行う
前に、予め塗装やラミネートがなされた板状又はコイル
状の金属板のことである。

【００３４】（２）コロイダルシリカを単独で塗布し、
乾燥後加熱溶融することにより形成される、硬質ではあ
るがガラス質の脆い被膜とは異なり、被膜は可撓性（屈
曲性、靭性）を有する。 （３）耐水性に優れる。 （４）撥水性に優れる。従って、被膜を基体の表面に形
成すれば、その被膜が離型剤として機能し、基体の離型
性が向上する。

【００３５】（５）耐汚染性（防汚性）に優れる。 （６）化学的安定性、特に耐酸性に優れ、濃硫酸が付着
しても変化しない。 （７）耐熱温度が高い。 （８）低分子ポリイソシアネートを単独で湿気により硬
化させた場合に形成される、白化した脆い被膜（発泡を
伴なったポリウレアの被膜）とは異なり透明である。し
かも、被膜の表面は平坦で光沢を有する。 （９）耐摩耗性（耐擦り傷性）に優れる。 （１０）強度（基体に対する密着性）が高く、基体から
剥離しにくい。

【００３６】また、前記被膜形成後にもシリカの表面に
は、親水基（水との親和力の大きな基）の１つであるシ
ラノール基が反応せずに残っており、このシラノール基
の多少によって被膜が親水性を発揮したり撥水性を発揮
したりする。この未反応のシラノール基の量は、第１工
程において用いられる非ブロック型ポリイソシアネート
の種類に応じて異なる。シラノール基が多く被膜が親水
性を発揮すると、雨水等による付着水が被膜に接触した
場合の接触角が小さく（鋭角）なる。付着水は弾かれる
ことなく被膜の広い面積にわたって接触し、その被膜を
覆う。

【００３７】従って、例えば屋外パネルを基体とし、そ
の上に被膜を形成すれば、雨水等が付着しても、付着水
は被膜表面で広がって同被膜を濡らしながら流下する。
付着水が被膜表面ではじかれて線状をなしながら流下す
る場合に比べ、汚れにくくなる。また、窓ガラス等を基
体とし、その上に被膜を形成すれば、その窓ガラスの表
面が曇ったり水玉が生じたりするのを防止できる。

【００３８】なお、本コーティング組成物は、上述の主
剤成分のみを含むクリヤー被膜形成用のコーティング組
成物とすることができるが、顔料等を配合した着色被膜
形成用のコーティング組成物としても調製することもで
きる。また、例えば、亜鉛粉末を加えて防錆用のコーテ
ィング組成物として、リーフィング型アルミペーストを
加えて耐熱用のコーティング組成物として、あるいは、
黒鉛等の導電性材料を加えて電波吸収用のコーティング
組成物として等、種々のコーティング組成物として調製
することができる。

【００３９】

【実施例】〈第１実施例〉本発明のコーティング組成物
の第１実施例に用いる原料成分の詳細を、下記表１に示
す。表１中、オルガノシリカゾルは、有機溶剤としての
キシレン中にシリカの微粒子がコロイド状に浮遊した溶
剤型コロイダルシリカ（日産化学工業株式会社製 商品
名：ＸＢＡ−ＳＴ、固形分３０％）からなる。非ブロッ
ク型ポリイソシアネートとしては、ヘキサメチレンジイ
ソシアネートのビューレット体（住友バイエルウレタン
株式会社製 商品名：スミジュールＮ−７５、不揮発分
７５％／セロアセ・キシロール）を用いた。ブロック型
ポリイソシアネートは、ヘキサメチレンジイソシアネー
ト（ＨＤＩ）のイソシアヌレート体をブロック剤として
のカプロラクタムによってブロックしたブロックイソシ
アネート（住友化学株式会社製 商品名：デスモジュー
ルＢＬ３１７５、不揮発分７５％／ソルベントナフサ１
００）からなる。このポリイソシアネートは、ブロック
剤（カプロラクタム）が解離する温度（約１６０℃）ま
でシリカ粒子との反応が起こらない。

【００４０】

【表１】

【００４１】上記組成の各成分を用い、以下の工程を経
て被膜を形成した。第１工程では、ＸＢＡ−ＳＴ（コロ
イダルシリカ）をキシレン（有機溶剤）に分散させてな
るオルガノシリカゾルにスミジュールＮ−７５（非ブロ
ック型ポリイソシアネート）を添加し、室温にて約２時
間撹拌して反応させた。第２工程では、第１工程での反
応生成物溶液にデスモジュールＢＬ３１７５（ブロック
型ポリイソシアネート）を添加し、約５分間撹拌して十
分に混合させ、実施例１のコーティング組成物として調
製した。

【００４２】続いて、第３工程では、このコーティング
組成物をエアスプレーにより試験用鋼板に吹付け、次い
で、約１８０℃で２０分間加熱して焼付けした。この加
熱により塗布膜が乾燥硬化され、膜厚約１０μm の被膜
が形成された。得られた被膜の鉛筆硬度測定方法による
表面硬度は９Ｈであり、耐熱温度は約２００℃（雰囲気
中）であった。また、この被膜が形成された試験用鋼板
を１８０度折り曲げ、曲げ部の被膜の状態を観察したと
ころ、ハガレ、クラック等は全く見られなかった。更
に、接触角を測定したところ、親水性の向上が見られ
た。

【００４３】比較のために、第１工程としてオルガノシ
リカゾルに非ブロック型ポリイソシアネートを添加し反
応させた後、第２工程を行うことなく、つまり、ブロッ
ク型ポリイソシアネートを加えることなく、その反応生
成物溶液をコーティングし、加熱硬化させた。用いたオ
ルガノシリカゾル及び非ブロック型ポリイソシアネート
は第１実施例と同じである。オルガノシリカゾル１００
重量部に対し非ブロック型ポリイソシアネートを１５重
量部以上反応させると、成膜するものの鉛筆硬度が３Ｈ
と低く、さらには、密着性が低くて脆く、被膜が基体か
ら剥がれやすかった。一方、オルガノシリカゾル１００
重量部に対し１０重量部以下の非ブロック型ポリイソシ
アネートを反応させると、シリカが基体から脱落してし
まい被膜の形成が困難であるうえに、クラックも入りや
すかった。

【００４４】また、第１工程を省略し、オルガノシリカ
ゾルにブロック型ポリイソシアネートを直接添加し撹拌
して、コーティング組成物として調製し、これを同様に
塗布し、次いで加熱硬化させた。用いたオルガノシリカ
ゾル及びブロック型ポリイソシアネートは第１実施例と
同じである。オルガノシリカゾルとポリイソシアネート
との配合比（重量部）が１００：２５であれば鉛筆硬度
９Ｈの被膜が形成され、１００：２０であれば鉛筆硬度
６Ｈの被膜が形成されるものの、１００：１５ではクラ
ックが入り、１００：１０ではシリカが基体から脱落し
た。

【００４５】〈第２実施例〉第１実施例において第１工
程及び第２工程を経た組成物溶液（全１２５重量部）か
ら１０重量部を取出し、これに水系ジルコニアゾル０．
５重量部を添加してゲル化させ、次いで、これを残りの
溶液に分散させて、本発明の第２実施例のコーティング
組成物を調製した。次いで、このコーティング組成物を
エアスプレーにより試験用鋼板に吹付け、約１８０℃で
１０分間加熱した。この加熱（焼付）により、膜厚約１
５μm の被膜が形成された。この被膜は、特に親水性に
おいてより優れている。

【００４６】なお、上記各実施例は表に示した材料を使
用しているが、本発明を実施する場合には、これに限定
されるものではない。また、適宜添加剤を加えることを
妨げるものでもない。

【００４７】

【発明の効果】以上のように、本発明のコーティング組
成物によれば、オルガノシリカゾルとポリイソシアネー
トとの２段階にわたる反応により、親水性等の種々の特
徴を有し、しかも、無機物であるシリカの特性と有機物
であるポリイソシアネートの特性とを兼ね備えた被膜、
即ち、硬度が高くしかも可撓性（屈曲性、靭性）に富
み、また耐摩耗性（耐擦り傷性）、耐熱性、密着性、防
汚性、化学的安定性等に優れた被膜を容易に形成するこ
とができる。

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者 林 宏三 岐阜県各務原市金属団地65番地 株式会社 常盤電機内 Ｆターム(参考） 4J038 DG261 DG271 DG281 DG301 HA446 KA06 NA04 NA05 NA11 NA12 NA14 NA25 PC02

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 シラノール基を表面に有するコロイダル
   シリカのオルガノゾルに、非ブロック型のポリイソシア
   ネートを加えて反応させて得られた反応生成物と、 イソシアネート基をブロック剤でブロックしたブロック
   型のポリイソシアネートとを主剤として含むことを特徴
   とするコーティング組成物。