JP2002274839A - 水系塗料用無機系粘度調整剤 - Google Patents

水系塗料用無機系粘度調整剤

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JP2002274839A
JP2002274839A JP2001078225A JP2001078225A JP2002274839A JP 2002274839 A JP2002274839 A JP 2002274839A JP 2001078225 A JP2001078225 A JP 2001078225A JP 2001078225 A JP2001078225 A JP 2001078225A JP 2002274839 A JP2002274839 A JP 2002274839A
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water
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alkali metal
paint
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Yasutaka Chikaki
康高 親木
Tsuneto Aoki
恒人 青木
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Shionogi and Co Ltd
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Abstract

(57)【要約】 【解決手段】 下記式(1) M0.5〜0.8Mg5〜6Li0.4〜2.0Si820(OH)4 (1) (式中、Mはアルカリ金属を示す。)のヘクトライト類
似の組成を有し、0.2重量%水分散液のゼータ電位が
pH7でマイナスであり、かつその絶対値が30mV以
上であり、アルカリ金属の含量(乾量基準)が3.0重
量%以下であると共に、比表面積が200m2/g以下
である膨潤性珪酸塩からなることを特徴とする水系塗料
用無機系粘度調整剤。 【効果】 本発明によれば、水系塗料にチクソトロピッ
ク性及び優れた粘度回復性を付与し、塗装時のタレの防
止、塗膜面の平滑性等の塗膜品質を改善する。

Description

【発明の詳細な説明】
【0001】
【発明の属する技術分野】本発明は、水系塗料用無機系
粘度調整剤に関する。
【0002】
【従来の技術及び発明が解決しようとする課題】水系塗
料は一般に水溶性樹脂塗料、ディスパージョン塗料、エ
マルション塗料に分けられ、いずれの場合もスプレー塗
装した場合、溶剤系塗料と異なり、スプレー時に水の蒸
発による固形分濃度の上昇が少ないため塗着後の粘度上
昇が小さく、塗料のタレ、塗膜品質の低下が起こること
が知られている。また、塗料のスプレー時には粘度が低
いことが要求されている。これらを改善するために有機
系又は無機系の粘度調整剤が使用されている。無機系の
増粘剤として粘土鉱物であるスメクタイト類(膨潤性珪
酸塩、ベントナイト類、天然品或いは合成品のヘクトラ
イト類)を添加する方法が知られている。
【0003】例えば、特開昭58−185431号,特
開昭58−1761126号公報で合成されるヘクトラ
イト類似の珪酸塩は水中で大きなチクソトロピック性を
示し、水性塗料のチクソトロピー性付与剤として有用な
ことが示されている。
【0004】また、特開平9−227118号公報で
は、膨潤性層状珪酸塩(スメクタイト類)の層間に特定
の構造をもつ4級アンモニウム塩を導入した有機粘土複
合体が水性塗料の粘度調整剤として有用なことが示され
ている。
【0005】しかし、これら無機系粘度調整剤は水性塗
料のチクソトロピック性を改善するものの、塗膜品質に
対し十分満足できる結果を与えるものではなかった。ま
た、有機粘土複合体は製造工程が複雑でありコストが高
くなるというデメリットを有している。
【0006】チクソトロピック性が付与されるとスプレ
ー時(高ずり速度領域)の粘度が低く、塗着後(低ずり
速度領域)では粘度が高くなり、タレは改善できる傾向
にあるが、これだけでは十分満足できる塗膜性能を与え
ることはできなかった。これは、単にチクソトロピック
性が大きくても、ずり速度の変化に対する粘度変化が遅
ければ、塗着直後に十分に粘度が高くならず、タレも完
全に防止できないためである。また、顔料を含む場合に
も、塗着直後の粘度が低いと顔料が望ましい状態に配向
せず、塗膜の性能が改善されない。
【0007】これらの問題を解決するためにずり速度の
変化に対して塗料粘度が速く追従するという粘性挙動
(以下、粘度回復性という)を塗料に付与することが有
効であることが知られているが、従来の無機系の粘度調
整剤では十分な粘度回復性を示すものは知られていなか
った。
【0008】本発明は、上記事情に鑑みなされたもの
で、従来の無機系増粘剤では解決できなかった塗膜品質
の改善を実現するために優れた粘度回復性を付与する無
機系粘度調整剤を提供することを目的とする。
【0009】
【課題を解決するための手段及び発明の実施の形態】本
発明者は、水系塗料用無機系粘度調整剤として塗膜品質
を改善させるために検討した結果、単にチクソトロピッ
ク性が大きいだけではなく、優れた粘度回復性を示す膨
潤性珪酸塩、即ち下記式(1) M0.5〜0.8Mg5〜6Li0.4〜2.0Si820(OH)4 (1) (式中、Mはアルカリ金属を示す。)のヘクトライト類
似の組成を有し、0.2重量%水分散液のゼータ電位が
pH7でマイナスであり、かつその絶対値が30mV以
上であり、アルカリ金属の含量(乾量基準)が3.0重
量%以下であると共に、比表面積が200m2/g以下
である膨潤性珪酸塩が水性塗料に優れた粘度回復性を付
与することを知見し、本発明をなすに至った。
【0010】以下、本発明につき更に詳しく説明する。
本発明の水系塗料用無機系粘度調整剤は、下記式(1) M0.5〜0.8Mg5〜6Li0.4〜2.0Si820(OH)4 (1) (式中、MはNa等のアルカリ金属を示す。)のヘクト
ライト類似の組成を有し、0.2重量%水分散液のゼー
タ電位がpH7でマイナスであり、かつその絶対値が3
0mV以上であり、アルカリ金属の含量(乾量基準)が
3.0重量%以下であると共に、比表面積が200m2
/g以下である膨潤性珪酸塩からなるものである。
【0011】以上の物性値を有する膨潤性珪酸塩を水性
塗料に粘度調整剤として添加した場合に、塗料にチクソ
トロピック性及び優れた粘度回復性を付与し、塗装時の
タレの防止、塗膜面の平滑性等の塗膜品質を改善する。
【0012】一般に膨潤性珪酸塩は乾燥状態では板状の
粒子が積層した状態にある。水に分散すると層間に水が
入り込み、膨潤し、分散する。板状粒子の面部は負に帯
電し、端部は正に帯電している。膨潤性珪酸塩のチクソ
トロピック性は粒子の面部と端部が電気的にゆるく結合
することに由来する。ずり速度が大きくなると結合が切
れ粘度が低下する。ずり速度が小さくなると再び結合し
粘度が上昇する。
【0013】ゼータ電位は膨潤性珪酸塩粒子の表面電荷
と相関を示す物性として知られている。0.2%水分散
液のpH7でのゼータ電位がマイナスで、その絶対値が
30mV以上であることにより、水性塗料中(pH6〜
8)での膨潤性珪酸塩粒子同志のつながりが適度に保た
れ、ずり速度の変化に対してすばやく結合が切れたり、
再結合する。絶対値が30mVより小さい場合は当該珪
酸塩の表面電荷が小さくなり、粒子間のつながりが弱く
なり、チクソトロピック性も低下する傾向にある。な
お、上記ゼータ電位は、好ましくは−45mV〜−30
mV、より好ましくは−40mV〜−35mVである。
【0014】また、膨潤性珪酸塩は層間にNa等のアル
カリ金属イオンを有しており、その量が多くなると水中
で膨潤しやすく、増粘効果も大きくなる傾向が知られて
いる。アルカリ金属含有量(乾量基準)が3.0重量%
を超えると、水分散液の粘度が高くなり過ぎ、水性塗料
に添加した場合、水性塗料に容易に分散しがたいという
欠点がある。この場合、アルカリ金属の含量は、好まし
くは2.0〜3.0重量%、より好ましくは2.5〜
3.0重量%である。
【0015】更に、本発明の膨潤性珪酸塩の比表面積は
200m2/g以下、好ましくは50〜200m2/g、
より好ましくは50〜150m2/gである。
【0016】比表面積が200m2/gを超える場合は
水熱反応が十分進んでおらず、スメクタイトの結晶構造
が十分形成されておらず、したがって膨潤性珪酸塩本来
のチクソトロピック性を示さない。
【0017】上記膨潤性珪酸塩を製造する方法は特に制
限されるものではないが、スメクタイトは特開昭58−
185431号公報の方法で作製することができる。こ
の場合、水熱反応は250〜350℃で行うのが望まし
い。250℃未満では比表面積が数値より大きくなり、
350℃を超えると、効率が悪くエネルギーの無駄であ
る。またアルカリ金属含量は水洗及び水熱反応前の添加
量により調節される。
【0018】本発明の上記式(1)の組成を有し、上記
ゼータ電位、アルカリ金属含量、比表面積の値を有する
膨潤性珪酸塩を粘度調整剤として水系塗料(例えば、水
溶性樹脂塗料、ディスパージョン塗料、エマルション塗
料)に添加することにより、チクソトロピック性及び優
れた粘度回復性を与え、塗装時のタレ防止、塗膜面の平
滑性が与えられる。
【0019】ここで、粘度回復性について、図1を参照
して説明すると、下記の通りである。
【0020】水性塗料をスプレーにより塗装する場
合、塗料にかかるずり速度はスプレー時に大きく、塗着
(塗料と壁面の衝突)直後は小さい。
【0021】塗料はスプレー時に粘度が低く、塗着直
後は粘度が高い方が望ましい。特に塗着直後に粘度が速
く高くなる方が、塗料中の顔料が水平に配向し、塗膜の
品質は高い。
【0022】粘度回復性は、塗装工程での剪断速度変
化を想定し、塗料にかかる剪断力を急激に変え、粘度が
スプレー前の粘度(循環時)に戻るまでの時間を表わし
ており、短い方が望ましい。
【0023】本発明においては、上記膨潤性珪酸塩を粘
度調整剤として添加した水系塗料の粘度回復性が優れた
もので、実施例で示したように、上記の時間が短いも
のである。
【0024】なお、本発明において、水系塗料の種類は
特に限定されず、いずれの水系樹脂塗料を用いることが
できる。この場合、本発明の粘度調整剤(上記膨潤性珪
酸塩)添加量は、適宜選定することができるが、塗料中
の樹脂固形分100重量部に対して、固形分換算で0.
5〜10重量部、好ましくは0.5〜5重量部添加する
ことが好ましい。
【0025】
【実施例】以下、実施例と比較例を示し、本発明を具体
的に説明するが、本発明は下記の実施例に制限されるも
のではない。
【0026】[実施例1]10Lの容器に3号珪酸ソー
ダ(SiOz 28%,Na2O 9%)1318gに水
4800mlを加えて溶解し、12N硫酸380mlを
一度に加えて珪酸溶液を得る。次に、MgSO4・7H2
O 1060gを水1500mlに溶解した液を前記珪
酸溶液に添加し、珪酸−マグネシウム塩均質溶液を得
た。珪酸−マグネシウム塩均質溶液を2N水酸化ナトリ
ウム溶液5Lに攪拌しながら2分間で滴下した。直ちに
得られた反応沈殿物をろ過、水洗した後、水5000m
lにLiOH・H2O 42gを溶解した液を加えてス
ラリー化した。次に高圧反応器に移して、250℃,
4.1MPaで3時間、水熱反応させた。冷却後、反応
物を取り出し乾燥した。本品はNa0.6Mg5.6Li1.3
Si820(OH)4の組成であった。
【0027】[実施例2]実施例1と同じ方法で行う
が、アルカリ金属イオン量を変え、水熱反応を250
℃,4.1MPa,4時間で行った。本品はNa0.6
5.6Li0.4Si820(OH)4の組成であった。
【0028】[実施例3]実施例1と同じ方法で行う
が、アルカリ金属イオン量を変え、水熱反応を300
℃,8.7MPa,4時間行った。本品はNa0.8Mg
5.6Li0.4Si820(OH)4の組成であった。
【0029】[比較例1]実施例1と同じ方法で行う
が、水熱反応を200℃,1.6MPa,3時間で行っ
た。本品はNa0.8Mg5.6Li1.3Si820(OH)4
の組成であった。
【0030】[比較例2]比較例として市販されている
他社製品Aの化学組成を示す。本品はNa1.0Mg5.6
0.7Si820(OH)4の組成であった。
【0031】[比較例3]比較例として市販されている他
社製品Bの化学組成を示す。本品はNa0.7Mg5.4Li
0.4Si820(OH)4の組成であった。
【0032】上記の合成スメクタイトの性状及び水系塗
料に用いた場合の特性を下記方法により評価した。結果
を表2に示す。
【0033】(1)ゼータ電位 イオン交換水30gに攪拌下、試料0.6gを加え、更
に10分間攪拌し分散した。分散液を10倍希釈し0.
2%水分散液とし、0.05N塩酸でpH7.0に調整
した。
【0034】〔ゼータ電位の測定〕マルヴァーン社製ゼ
ータサイダー2000(電気泳動法)を用いて測定し
た。10回測定し、最大値及び最小値を除き、8回の平
均値を試料のゼータ電位とした。
【0035】(2)比表面積 日本ベル(株)製全自動比表面積/細孔分布測定装置
(BELSORP28)を用いて窒素吸着法(BET
法)により比表面積を測定した。なお、試料の前処理は
300℃で1時間、真空脱気した。(参考文献:S.B
runauer,P.H.Emett,E.Telle
r,J.Amer.Chem.Soc.,60,39
(1938))
【0036】(3)粘度回復性 アクリル酸樹脂(セイワック103、日本メクトロン
(株))、:水:メラミン樹脂(サイメル325、三井
サイテック(株))を重量比8:21:3.25で混合
し、水性塗料樹脂液とした。別に水30gに試料0.6
gを攪拌しながら添加し、更に5分間分散し、試料の水
分散液を得た。試料の水分散液11gを水性塗料樹脂液
32.3gに攪拌しながら添加し水性塗料液を得た。
【0037】〔粘度回復時間の測定〕HAAKE社製レ
オメーターRS75で以下の条件により測定した。 恒温槽:25.0℃(設定) 使用ローター:60mm
/2°
【表1】 *粘度回復時間:ずり速度を1000から0.4(1/
s)に変化させたときに、粘度が1.0(1/s)の時
の粘度に戻るまでの時間を示す。粘度回復時間が短い方
が優れている。
【0038】(4)塗膜品質(たれにくさ、平滑性) 上記塗料液をエアスプレーガンで垂直な鋼板にスプレー
し、1分間放置し、塗料のたれにくさを評価した。次に
20℃で10分間放置して、塗膜の平滑性を評価した。
【表2】
【0039】
【発明の効果】本発明によれば、水系塗料にチクソトロ
ピック性及び優れた粘度回復性を付与し、塗装時のタレ
の防止、塗膜面の平滑性等の塗膜品質を改善する。
【図面の簡単な説明】
【図1】粘度回復性の説明図である。
フロントページの続き (51)Int.Cl.7 識別記号 FI テーマコート゛(参考) C09K 3/00 103 C09K 3/00 103K Fターム(参考) 4G073 BA02 BA03 BA04 BA10 BA69 BA75 BA76 BA80 BA81 BD07 BD13 CM20 CP01 FA20 FA30 FC03 FC25 GA19 GA27 GB08 UA08 UA10 UA11 4J038 CG141 DA162 EA011 HA456 KA07 MA10 NA24

Claims (1)

    【特許請求の範囲】
  1. 【請求項1】 下記式(1) M0.5〜0.8Mg5〜6Li0.4〜2.0Si820(OH)4 (1) (式中、Mはアルカリ金属を示す。)のヘクトライト類
    似の組成を有し、0.2重量%水分散液のゼータ電位が
    pH7でマイナスであり、かつその絶対値が30mV以
    上であり、アルカリ金属の含量(乾量基準)が3.0重
    量%以下であると共に、比表面積が200m2/g以下
    である膨潤性珪酸塩からなることを特徴とする水系塗料
    用無機系粘度調整剤。
JP2001078225A 2001-03-19 2001-03-19 水系塗料用無機系粘度調整剤 Pending JP2002274839A (ja)

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Cited By (3)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP2006070122A (ja) * 2004-09-01 2006-03-16 Shindo Seni Kogyo Kk 多孔質シート用エマルション型シリコーン粘着剤組成物および再剥離性粘着シート
JP2019178318A (ja) * 2018-03-30 2019-10-17 国立大学法人岐阜大学 チキソトロピー性付与剤及びそれを用いた物理ゲルの製造方法
JP7050882B1 (ja) 2020-11-16 2022-04-08 日本ペイント・インダストリアルコ-ティングス株式会社 パテ塗料組成物

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