JP2001342380A - 高硬度塗料組成物 - Google Patents

高硬度塗料組成物

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JP2001342380A
JP2001342380A JP2000163558A JP2000163558A JP2001342380A JP 2001342380 A JP2001342380 A JP 2001342380A JP 2000163558 A JP2000163558 A JP 2000163558A JP 2000163558 A JP2000163558 A JP 2000163558A JP 2001342380 A JP2001342380 A JP 2001342380A
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silicate
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江利子 山野
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Mitsuboshi Belting Ltd
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Abstract

(57)【要約】 【課題】 ピンホールや発泡の発生を防止する増粘剤と
して、合成珪酸ナトリウム・マグネシウムを用いること
によって、コスト的にも安価でしかも生体にも安全な塗
料を提供する。 【解決手段】 珪酸アルカリを300重量部に対してリ
チウムを含まない合成珪酸ナトリウム・マグネシウムの
粉体である増粘剤を0.1〜7重量部配合し、アルミナ
粉を15〜45重量部、水を1〜500重量部配合した
高硬度塗料組成物である。

Description

【発明の詳細な説明】
【0001】
【発明の属する技術分野】本発明は、ガラスコップ、ガ
ラスビン、陶磁器などをすりガラス状にするためや着色
するための塗料、インテリア、タイルなどの表面保護、
着色用の塗料として用いられるものであり、珪酸アルカ
リを主成分とする高硬度塗料組成物に関し、詳しくは加
熱硬化時の発泡やピンホールの発生がなく、なおかつ安
価で、生体に対して安全な高硬度塗料組成物に関する。
【0002】
【従来の技術】ガラスをすりガラス状に加工する方法と
して従来から用いられているものは次のようなものが挙
げられる。
【0003】一つめはエッチングが挙げられる。エッチ
ングの中の化学的エッチング法としてフッ化水素水溶液
中に浸漬して、ガラス表面を溶かして粗面化する方法が
あり、その問題点としてはフッ化水素水溶液が有害であ
り、環境を汚染する恐れがある。また、機械的エッチン
グ法としてサンドブラスト法があり、ガラス面にカーボ
ランダム、金剛砂等の研磨砂を高圧空気で吹き付け、表
面に凹凸を形成する方法である。この方法では表面に微
細なクラックが発生し、その強度低下が著しい。また、
きめの細かい美しい外観が得られがたいなどの欠点があ
る。
【0004】次に上げられるのは有機系艶消し塗料をガ
ラス表面に塗布し、すりガラス調に加工する方法であ
り、問題点としては塗膜が柔らかく傷がつきやすいとい
った点である。
【0005】また、無機(ガラスフリット)系艶消し塗
料をガラス表面に塗布し、焼き付けることによって粗面
化する方法である。問題点としては、塗料の焼き付けに
500℃以上の高温が必要となるのでコスト的な問題や
焼き付けのための装置が大掛かりになってしまうなどの
問題がある。
【0006】更に、水ガラス系塗料によりガラス表面を
塗布し、すりガラス調に加工するという方法がある。水
ガラス(珪酸アルカリ)を主成分とする塗料は従来から
様々なものが提案されているが、厚膜化したり、膜の形
成において加熱硬化時に乾燥速度を速くすると、膜の表
面が先に乾燥してしまい、内部の水分が乾燥するときに
塗膜にピンホールや発泡が発生しやすいという問題があ
った。
【0007】そこで充填剤を多量に配合する方法や、膜
厚を薄くする方法や、硬化時にゆっくり昇温加熱を行う
方法などがあるが、充填剤を多量に配合すると隠蔽力が
強く透明感のある膜にならないこと、また膜厚を薄くす
ると塗膜の形成工程において作業条件が厳しくなるこ
と、硬化時にゆっくり昇温加熱をする方法では時間がか
かってしまうという問題があった。
【0008】このような問題を解消するために特開平6
−336559号公報には、珪酸アルカリ100重量
部、γ−Al23粒子5〜100重量部、天然ヘクトラ
イトまたはその類似合成品1〜100重量部、および固
形分100重量部に対し100〜1000重量部の水か
らなる無機質皮膜形成用組成物が提案されている。
【0009】
【発明が解決しようとする課題】また、特開平6−33
6559号公報に開示された組成物では、硬化剤も含ん
でおらずピンホールや発泡の問題と共に貯蔵性も良好な
組成物を提供するものである。しかし、この組成物中に
含まれている天然ヘクトライトおよびその類似合成品は
リチウムを有する化合物であることから高価であり、そ
れを用いる塗料の価格に影響する。またリチウムは生体
にとって有害であるという問題もある。
【0010】そこで、本発明はガラスなどに用いる高硬
度塗料組成物において、従来からの問題であるピンホー
ルや発泡の問題を防止すると共に、コストの問題や生体
に対して有害であるという問題も解消した高硬度塗料組
成物及びその製造方法の提供を目的とする。
【0011】
【課題を解決するための手段】このような目的を達成す
るために本発明の請求項1は、珪酸アルカリを300重
量部に対してリチウムを含まない合成珪酸ナトリウム・
マグネシウムの粉体である増粘剤を0.1〜7重量部配
合し、アルミナ粉を15〜45重量部、水を1〜500
重量部配合したことを特徴とする高硬度塗料組成物であ
る。
【0012】このようにピンホールや発泡の発生を防止
する増粘剤として、合成珪酸ナトリウム・マグネシウム
を用いることによって、リチウムを用いていないことか
らコスト的にも安価でしかも生体にも安全な塗料を得る
ことができる。
【0013】請求項2では珪酸アルカリが、珪酸ナトリ
ウムと珪酸カリウムの混合物である高硬度塗料組成物と
している。
【0014】また、請求項3では、珪酸ナトリウムと珪
酸カリウムの配合比が1:299〜150:150の範
囲内である高硬度塗料組成物としている。
【0015】これらの2種類の珪酸アルカリを混合して
用いることによって、塗料の耐沸騰水性や耐酸性を向上
させることができ、より強い皮膜を形成する塗料とする
ことができる。さらに所定の比率の範囲で混合すること
によって、より物性のよいものを得ることができるもの
である。
【0016】
【発明の実施の形態】本発明の高硬度塗料組成物は、珪
酸アルカリ300重量部に対して、リチウムを含まない
合成珪酸ナトリウム・マグネシウムの粉体である増粘剤
を0.1〜7重量部配合し、アルミナ粉を15〜45重
量部、水を1〜500重量部配合したものである。
【0017】本発明で珪酸アルカリとは、本発明の塗料
の骨格を形成する成分であり、一般式がR2O・nSi
2(Rはアルカリ金属、nは0.5以上の数)で表さ
れる珪酸アルカリである。珪酸ナトリウムや珪酸カリウ
ムなどが挙げられ、具体的に市販されている例としては
旭電化工業社製および日本化学工業社製の珪酸ソーダ1
号、2号、3号、4号や、日本化学工業社製の1K珪酸
カリ、C珪酸カリ、B珪酸カリ、A珪酸カリ、2K珪酸
カリなどが挙げられる。
【0018】これらの珪酸アルカリは単独で使用しても
よいが、珪酸ナトリウムと珪酸カリウムを混合して用い
ることによって、塗膜の耐沸騰水性、耐酸性などの物性
が向上するので混合したものを用いるほうが好ましい。
また、その混合比は珪酸ナトリウム:珪酸カリウムが
1:299〜150:150の範囲とする。
【0019】合成珪酸ナトリウム・マグネシウムは、増
粘剤としてはたらき塗料の液だれを防止することと製膜
性を向上させ均一な厚さの膜ができるように配合するも
のである。リチウムを含まない合成珪酸ナトリウム・マ
グネシウムとしてはスチブンサイトやサポナイトと呼ば
れる粘土鉱物に分類される合成粘土を挙げることができ
る。これらはリチウムやフッ素を含まず安定性に優れる
とともに水分散液の透明度が高い。更に安価であるとい
うコストメリットも有している。
【0020】また、水分散液はチキソトロピー性を有し
ており、この合成珪酸ナトリウム・マグネシウムを塗料
の増粘剤として用いることによって、十分な増粘性が得
られるため、液垂れを防ぐことができ、また乾燥加熱処
理時の発泡やピンホールの発生の問題を防止し、製膜性
がよくなる。更に、長期間安定保存するのに適しており
生体に対しても無毒である。
【0021】この合成珪酸ナトリウム・マグネシウムの
うちスチブンサイトは化1に示す化学式で表される。
【0022】
【化1】
【0023】また、サポナイトは次の化2に示す化学式
で表される。
【0024】
【化2】
【0025】これらの合成珪酸ナトリウム・マグネシウ
ム(スチブンサイト、サポナイト)は、前記のようにリ
チウムを含んでいないことから、リチウムを有するヘク
トライトと違って安価であり、生体に対しても無毒であ
るという特徴を有しており、塗料の製造工程や、塗料を
塗布する際にも作業環境の安全性が保たれるものであ
る。
【0026】合成珪酸ナトリウム・マグネシウムの具体
例としては、水澤化学工業社製のIONITE T(合
成スチブンサイト)を挙げることができる。
【0027】
【化3】
【0028】リチウムを含まない合成珪酸ナトリウム・
マグネシウムの配合量は0.1〜7重量部の範囲で配合
するが、0.1重量部未満であると耐沸騰水性や耐アル
カリ性などの物性が十分に得られず、またピンホールな
どの発生の原因となってしまう。また、7重量部を越え
るような配合量では、粘度が高くなりすぎて分散しにく
くなったり、塗料自身の塗布作業が困難になり、製膜性
が悪くなるため物性が低下するので好ましくない。
【0029】アルミナ粉は、塗料の艶消しをしフロスト
調に調色するためと塗膜の厚膜化のためにも配合され
る。具体的に市販されている例としてはテグサ社製Al
uminum Oxide Cや、大明化学工業社製T
M−150、TM−300などが挙げられる。これらの
アルミナ粉は単独で使用しても、2種以上を組み合わせ
て使用してもよい。
【0030】アルミナ粉は珪酸アルカリ300重量部に
対して15〜45重量部の範囲で配合され、配合量が1
5重量部未満であると艶消しの効果が少なく、また乾燥
硬化時にピンホールや発泡の問題を発生することがあ
り、耐酸性も悪くなる。45重量部を超えると塗膜形成
能力が低下し、塗膜にハガレやざらつきが見られるよう
になるので好ましくない。
【0031】水は1〜500重量部の範囲で加えるが、
これは塗料を塗布やスプレー可能な粘度に調整するため
のものであり、1重量部未満であると粘度が高すぎて塗
布やスプレーするのに適さず、500重量部を超えると
粘度が小さくなりすぎて膜厚が薄くなりすぎるので好ま
しくない。
【0032】その他、硬化剤、シリカ粉、セラミックス
粉、金属粉、有機色素、無機顔料、蛍光色素、紫外線吸
収剤などの配合剤を必要に応じて配合することも可能で
ある。
【0033】硬化剤としては、リン酸塩やコロイダルシ
リカ、珪フッ化物、金属酸化物などの硬化剤を単独もし
くは複数組み合わせて用いることができる。硬化剤を加
えることによって塗料の耐水性、耐酸性、耐アルカリ性
などを向上させることができ、耐久性に優れたものとす
ることができる。
【0034】本発明の高硬度塗料の製造はすべての配合
剤を水に分散させればよいものであるが、例えば次のよ
うな方法で行われる。まず、合成珪酸ナトリウム・マグ
ネシウムである増粘剤を水に配合してホモジナイザーな
どを用いて分散させ、続いて珪酸アルカリ、アルミナ粉
を配合してボールミルなどを用いることによって十分に
攪拌することによって高硬度塗料を得ることができる。
全配合剤を十分に混ぜ合わせることができればよく、最
初からすべての配合剤を混合してボールミルを用いて攪
拌しても構わない。
【0035】得られた高硬度塗料は、ガラス、セラミッ
ク、金属などの表面にスプレー法やディッピング法、ス
ピンコート法などによって塗布、熱処理することによっ
て容易に塗膜を作製することができる。
【0036】次に、本発明の高硬度塗料の実施例と比較
例を挙げてそれぞれの物性を測定して比較した。
【0037】
【実施例】(実施例1)珪酸ナトリウムと珪酸カリウ
ム、増粘剤、アルミナ粉と蒸留水とを配合してボールミ
ルを使用して1時間攪拌して塗料を得た。その塗料を板
ガラスにスプレーし、自然乾燥後に焼き付け(300℃
×30分)を行った。
【0038】それぞれの配合量は、珪酸ナトリウムを1
00重量部、珪酸カリウム200重量部、アルミナ粉3
0重量部、増粘剤を3重量部、蒸留水を120重量部と
した。用いた配合剤の種類を表1に、それぞれの配合量
を表2に示す。
【0039】(実施例2)配合量を表2の実施例2の欄
に示した量に変えた以外は実施例1と全く同じ条件で塗
料を作製し、板ガラスに焼き付けを行った。
【0040】(比較例1)配合量を表2の比較例1の欄
に示した量に変えた以外は実施例1と全く同じ条件で塗
料を作製し、板ガラスに焼き付けを行った。
【0041】(比較例2)配合量を表2の比較例2の欄
に示した量に変えた以外は実施例1と全く同じ条件で塗
料を作製し、板ガラスに焼き付けを行った。
【0042】(比較例3)配合量を表2の比較例3の欄
に示した量に変えた以外は実施例1と全く同じ条件で塗
料を作製し、板ガラスに焼き付けを行った。
【0043】(比較例4)配合量を表2の比較例4の欄
に示した量に変えた以外は実施例1と全く同じ条件で塗
料を作製し、板ガラスに焼き付けを行った。
【0044】
【表1】
【0045】
【表2】
【0046】これら実施例1〜4と比較例1、2で板ガ
ラス状に焼き付けた塗膜の物性評価を行った。物性評価
は下記の5種類である。それぞれの結果を表3に示す。
【0047】[鉛筆硬度]作製した塗膜をJIS K
5400の鉛筆引っかき試験を行い、塗膜の硬度を調べ
た。
【0048】[耐沸騰水性]作製した塗膜を沸騰水中に
3時間浸漬し、浸漬後の塗膜の外観変化を目視で調べ、
セロハン粘着テープ(積水化学工業社製 セキスイ セ
ロテープ)を塗膜に貼り付け剥離試験を実施し、塗膜の
剥離の有無を調べた。
【0049】[耐アルカリ性]作製した塗膜を20℃の
1規定−水酸化ナトリウム水溶液中に24時間浸漬し、
浸漬後の塗膜の外観変化を目視で調べ、セロハン粘着テ
ープ(積水化学工業社製 セキスイ セロテープ)を塗
膜に貼り付け剥離試験を実施し、塗膜の剥離の有無を調
べた。
【0050】[耐酸性]作製した塗膜を20℃の1規定
−塩酸水溶液中に24時間浸漬し、浸漬後の塗膜の外観
変化を目視で調べ、セロハン粘着テープ(積水化学工業
社製 セキスイセロテープ)を塗膜に貼り付け剥離試験
を実施し、塗膜の剥離の有無を調べた。
【0051】[耐溶剤性]作製した塗膜を20℃のエタ
ノール中に24時間浸漬し、浸漬後の塗膜の外観変を目
視で調べ、セロハン粘着テープ(積水化学工業社製 セ
キスイ セロテープ)を塗膜に貼り付け剥離試験を実施
し、塗膜の剥離の有無を調べた。
【0052】
【表3】
【0053】
【発明の効果】以上のように請求項1は、珪酸アルカリ
を300重量部に対してリチウムを含まない合成珪酸ナ
トリウム・マグネシウムの粉体である増粘剤を0.1〜
7重量部配合し、アルミナ粉を15〜45重量部、水を
1〜500重量部配合した高硬度塗料組成物である。
【0054】このようにピンホールや発泡の発生を防止
する増粘剤として、合成珪酸ナトリウム・マグネシウム
を用いることによって、リチウムを用いていないことか
らコスト的にも安価でしかも生体にも安全な塗料を得る
ことができる。
【0055】請求項2では珪酸アルカリが、珪酸ナトリ
ウムと珪酸カリウムの混合物である高硬度塗料組成物と
している。
【0056】また、請求項3では、珪酸ナトリウムと珪
酸カリウムの混合比を所定の範囲内である高硬度塗料組
成物としている。
【0057】これらの2種類の珪酸アルカリを混合して
用いることによって、塗料の耐沸騰水性や耐酸性を向上
させることができ、より強い皮膜を形成する塗料とする
ことができる。さらに所定の比率の範囲で混合すること
によって、より物性のよいものを得ることができるもの
である。

Claims (3)

    【特許請求の範囲】
  1. 【請求項1】 珪酸アルカリを300重量部に対してリ
    チウムを含まない合成珪酸ナトリウム・マグネシウムの
    粉体である増粘剤を0.1〜7重量部配合し、アルミナ
    粉を15〜45重量部、水を1〜500重量部配合した
    ことを特徴とする高硬度塗料組成物。
  2. 【請求項2】 珪酸アルカリが、珪酸ナトリウムと珪酸
    カリウムの混合物である請求項1記載の高硬度塗料組成
    物。
  3. 【請求項3】 珪酸ナトリウムと珪酸カリウムの混合比
    が1:299〜150:150の範囲内である請求項2
    記載の高硬度塗料組成物。
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