JP2002302637A - Hydrophilic coated film-forming composition, process for preparing composite material using this and composite material - Google Patents

Hydrophilic coated film-forming composition, process for preparing composite material using this and composite material

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JP2002302637A
JP2002302637A JP2001163293A JP2001163293A JP2002302637A JP 2002302637 A JP2002302637 A JP 2002302637A JP 2001163293 A JP2001163293 A JP 2001163293A JP 2001163293 A JP2001163293 A JP 2001163293A JP 2002302637 A JP2002302637 A JP 2002302637A
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coating film
water
composition
silicon
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Keijiro Shigeru
啓二郎 茂
Daisaku Maeda
大作 前田
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Sumitomo Osaka Cement Co Ltd
Original Assignee
Sumitomo Osaka Cement Co Ltd
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Abstract

PROBLEM TO BE SOLVED: To provide a coated film-forming composition which can form a coated film showing an excellent hydrophilicity, water-resistance durability and cleanability on a solid substrate at room or an elevated temperature, a composite material having the coated film and its preparation process. SOLUTION: The coated film-forming composition contains a reaction mixture obtained by mixing and reacting the raw materials which are (1) a Si-containing component, (2) a Zr-containing component, (3) an Al-containing component, (4) a Li-containing component and, if required, (6) an alkaline earth metal- containing component and (7) a Fe-containing component (provided that components (1)-(3) contains at least one alkoxide of Si, Zr or Al) with (5) a polyacrylic acid in water, and, if required, adding a divalent metal-containing compound and/or a compound containing iron with a valence other than 2. A coated film of the coated film-forming composition is formed on surfaces of various solid materials.

Description

【発明の詳細な説明】DETAILED DESCRIPTION OF THE INVENTION

【0001】[0001]

【発明の属する技術分野】本発明は、汚れ防止、防曇、
帯電防止、易洗浄性、滑り性の改善に有用なものであ
り、特に水和反応による親水性と硬化性を併せ持ち、効
果が長期的に持続して耐水耐久性に優れた親水性塗膜形
成用組成物、並びにそれを用いる複合材料の製造方法及
び複合材料に関するものである。
BACKGROUND OF THE INVENTION 1. Field of the Invention The present invention relates to an antifouling, antifogging,
It is useful for antistatic, easy-to-clean, and improve slipperiness. Especially, it has both hydrophilicity and curability due to hydration reaction, long-lasting effect and excellent water-resistant durability. The present invention relates to a composition for use, a method for producing a composite material using the same, and a composite material.

【0002】[0002]

【従来の技術】親水性の高い従来のコーティング膜とし
ては、酸化チタン系の光触媒系、有機の界面活性剤系、
無機の水ガラス系、及びゾルゲル系などのコーティング
膜が知られている。光触媒系コーティング膜の欠点は、
暗所において十分な効果が得られないことであり、界面
活性剤系コーティング膜の欠点は、これが水中に溶出し
てその効果が長期的に持続しないことでる。また、水ガ
ラス系コーティング膜には、硬化性が高いけれどもこれ
は、単なる乾燥により形成されたものであるため、耐水
性に乏しいという欠点があった。さらにゾルゲル系コー
ティング膜においては、硬化のために高温による加熱が
必要であり、低温の処理では充分な親水性や耐久性を有
するコーティング膜が得られないという欠点があった。
2. Description of the Related Art Conventional coating films having high hydrophilicity include titanium oxide-based photocatalyst systems, organic surfactant systems,
Coating films of inorganic water glass type and sol-gel type are known. The disadvantage of the photocatalytic coating film is that
A sufficient effect cannot be obtained in a dark place, and a disadvantage of a surfactant-based coating film is that it elutes in water and the effect is not maintained for a long time. Further, although the water glass-based coating film has high curability, it is formed by simple drying, and thus has a drawback of poor water resistance. Further, the sol-gel type coating film has a disadvantage that heating at a high temperature is required for curing, and a coating film having sufficient hydrophilicity and durability cannot be obtained by a low-temperature treatment.

【0003】例えば、神谷ら(アルミニウム研究会誌
(p97-98,1995))によると、珪酸ソーダにポリアクリル
酸を加えた系で得られるコーティング膜は、初期には低
接触角の親水性膜を形成しているが、それが水と接触す
るとナトリウムイオンの溶出によりその親水性が低下す
ることが示されている。
For example, according to Kamiya et al. (Journal of the Aluminum Research Society, pp. 97-98, 1995), a coating film obtained by adding polyacrylic acid to sodium silicate is initially a hydrophilic film having a low contact angle. It has been shown that when it comes into contact with water, its hydrophilicity is reduced by the elution of sodium ions.

【0004】[0004]

【発明が解決しようとする課題】本発明は水和反応によ
り高い親水性と自己硬化性を示し、低温においても、耐
水性及び耐久性に優れた壁膜を形成することができ、高
温においても、さらに優れた耐久性を有する壁膜形成す
る親水性員塗膜形成用組成物、並びにそれを用いる複合
材料の製造方法及び複合材料を提供しようとするもので
ある。すなわち、本発明は、水和反応による水との化学
的な結合を導入することによって、優れた親水性を得る
と同時に、自己硬化性を有し、加えて易洗浄性に優れて
いるとともに、耐水性および耐久性にも優れた親水性塗
膜形成用組成物、それを用いる複合材料の製造方法、及
び複合材料を提供しようとするものである。
SUMMARY OF THE INVENTION The present invention exhibits high hydrophilicity and self-curing properties by a hydration reaction, and can form a wall film excellent in water resistance and durability even at a low temperature, and can be formed at a high temperature. Another object of the present invention is to provide a composition for forming a hydrophilic member coating film for forming a wall film having more excellent durability, a method for producing a composite material using the same, and a composite material. That is, the present invention obtains excellent hydrophilicity by introducing a chemical bond with water by a hydration reaction, and at the same time, has a self-curing property, and is excellent in easy cleaning property, An object of the present invention is to provide a composition for forming a hydrophilic coating film having excellent water resistance and durability, a method for producing a composite material using the same, and a composite material.

【0005】[0005]

【課題を解決するための手段】本発明の親水性塗膜形成
用組成物は、(1)珪素のアルコキシド及び水溶性塩か
ら選ばれた少なくとも1種からなる珪素含有成分と、
(2)ジルコニウムのアルコキシド及び水溶性塩から選
ばれた少なくとも1種からなるジルコニウム含有成分
と、(3)アルミニウムのアルコキシド及び水溶性塩か
ら選ばれた少なくとも1種からなるアルミニウム含有成
分と、(4)リチウムの水溶性塩の少なくとも1種から
なるリチウム含有成分と、(5)ポリアクリル酸と、か
らなる原料を水中において混合し、反応させて得られる
反応混合物を含み但し、前記珪素含有成分(1)、ジル
コニウム含有成分(2)及びアルミニウム含有成分
(3)中に、珪素のアルコキシド、ジルコニウムのアル
コキシド、及びアルミニウムのアルコキシドから選ばれ
た少なくとも1種が含有されている、ことを特徴とする
ものである。本発明の親水性塗膜形成用組成物におい
て、前記原料中に含まれる珪素含有成分(1)、ジルコ
ニウム含有成分(2)、アルミニウム含有成分(3)及
びリチウム含有成分(4)の含有比率が、それぞれSi
2 ,ZrO2 ,Al23 及びLi2 Oの絶乾重量に
換算して、20〜70(SiO2 ):1〜50(ZrO
2 ):1〜30(Al23 ):5〜30(Li2 O)
であることが好ましい。本発明の親水性塗膜形成用組成
物において、前記原料中に含まれる珪素含有成分
(1)、ジルコニウム含有成分(2)、アルミニウム含
有成分(3)、及びリチウム含有成分(4)の配合重量
を、それぞれSiO2 ,ZrO2 ,Al23及びLi2
Oの絶乾重量に換算したときの合計重量と、ポリアク
リル酸(5)の配合乾燥重量との比が100:5〜10
0:10,000であることが好ましい。本発明の親水
性塗膜形成用組成物において、前記原料が、前記珪素含
有成分(1)、前記ジルコニウム含有成分(2)、前記
アルミニウム含有成分(3)、前記リチウム含有成分
(4)、及びポリアクリル酸(5)に加えて、(6)2
価の金属の水溶性塩の少なくとも1種からなる2価の金
属含有成分、及び(7)2価以外の原子価を有する鉄の
水溶性塩の少なくとも1種からなる鉄含有成分、から選
ばれた少なくとも1員をさらに含んでいてもよい。本発
明の親水性塗膜形成用組成物において、前記2価の金属
含有成分(6)の2価の金属が、アルカリ土類金属、並
びにZn,Cu(II),Fe(II),Ni(II)、及び
Mn(II)から選ばれることが好ましい。本発明の親水
性塗膜形成用組成物において、前記原料中の前記珪素含
有成分(1)に対する前記2価金属含有成分(6)及び
前記2価以外の原子価を有する鉄含有成分(7)の含有
比率が、それぞれ、SiO2 ,MO(但し、Mは2価の
金属原子を表す)及びFe23 の絶乾重量に換算し
て、 20〜70(SiO2 ):0〜1000(MO):0〜
10(Fe23 ) であることが好ましい。本発明の親水性塗膜形成用組成
物において、前記原料中の、前記珪素合成成分(1)、
ジルコニウム含有成分(2)、アルミニウム含有成分
(3)、リチウム含有成分(4)、2価の金属含有成分
(6)、及び2価以外の原子価を有する鉄含有成分
(7)の配合量をそれぞれSiO2 ,ZrO2 ,Al2
3 ,Li2 O,MO(但しMは2価の金属原子を表
す)及びFe23 の絶乾重量に換算したときの合計配
合重量と、ポリアクリル酸(5)の乾燥重量との比が、
100:5〜100:100,000であることが好ま
しい。本発明の親水性塗膜形成用組成物において、前記
原料中の前記ポリアクリル酸の配合量が、水の重量に対
して0.01〜25%であることが好ましい。本発明の
複合材料の製造方法は、上記本発明の親水性塗膜形成用
組成物を含む水性塗布液を、固形基材の少なくとも1面
に塗布し、この塗布液層を固化して親水性塗膜を形成す
ることを含むものである。本発明の製造方法において、
前記基材が金属材料、陶磁器、ガラス材料、セラミック
材料及び有機高分子材料から選ばれた1種以上から選ば
れることが好ましい。本発明の複合材料は、固形基材
と、その少なくとも1面上に上記本発明の親水性塗膜形
成用組成物を含む水性塗布液を塗布し、固化して形成さ
れた親水性塗膜とを有するものである。本発明の複合材
料において、前記固形基材が、金属材料、陶磁器材料、
ガラス材料、セラミック材料及び有機高分子材料から選
ばれることが好ましい。本発明の複合材料において、前
記親水性塗膜中に、前記原料の成分(1)〜(5)及び
水の反応生成物が形成されていて、それに含まれる珪
素、ジルコニウム、アルミニウム及びリチウムの重量比
が、それぞれSiO2 ,ZrO2 ,Al23 及びLi2
O絶乾重量に換算したとき、20〜70(SiO
2 ):1〜50(ZrO2 ):1〜30(Al2
3 ):5〜30(Li2 O)であることが好ましい。本
発明の複合材料において、前記原料が成分(6)及び
(7)をさらに含んでいてもよく、この場合、前記親水
性塗膜において、前記原料の成分(1)〜(5)、成分
(6)及び(7)並びに水の反応生成物が形成されてい
て、それに含まれる珪素と、2価の金属と、2価以外の
原子価を有する鉄との重量比が、それぞれSiO2 ,M
O(但し、Mは2価の金属原子を表す)及びFe23
の絶乾重量に換算したとき、20〜70(SiO2 ):
1,000(MO)以下:10(Fe23 )以下であ
ることが好ましい。本発明の複合材料において、前記親
水性塗膜に含まれる珪素、ジルコニウム、アルミニウム
及びリチウム含有量を、それぞれSiO2 ,ZrO2
Al23及びLi2 Oの絶乾重量に換算したときの合
計重量と、ポリアクリル酸残基のポリアクリル酸の乾燥
重量に換算したときの重量との比が、100:5〜10
0:10,000であることが好ましい。本発明の複合
材料において、前記原料が成分(6)及び(7)をさら
に含んでいてもよく、この場合、前記親水性塗膜に含ま
れる珪素、ジルコニウム、アルミニウム、リチウム、2
価の金属及び2価以外の原子価を有する鉄の含有量を、
それぞれSiO2 ,ZrO2 ,Al23 Li2 O,M
O(但しMは2価の金属原子を表す)及びFe23
絶乾重量に換算したときの合計重量と、ポリアクリル酸
残基のポリアクリル酸乾燥重量に換算したときの重量と
の比が、100:5〜100:100,000であるこ
とが好ましい。
Means for Solving the Problems Formation of the hydrophilic coating film of the present invention
The composition for use comprises (1) a silicon alkoxide and a water-soluble salt.
A silicon-containing component comprising at least one selected from the group consisting of:
(2) Select from zirconium alkoxides and water-soluble salts
At least one zirconium-containing component
And (3) aluminum alkoxide and water-soluble salt
Aluminum-containing component comprising at least one selected from the group consisting of:
And (4) from at least one of the water-soluble salts of lithium.
And (5) polyacrylic acid
Are obtained by mixing and reacting
A reaction mixture containing the silicon-containing component (1),
Conium-containing component (2) and aluminum-containing component
(3) silicon alkoxide and zirconium alkoxide
Selected from co-oxides and alkoxides of aluminum
Characterized in that at least one kind is contained.
Things. In the composition for forming a hydrophilic coating film of the present invention
The silicon-containing component (1) contained in the raw material, zirconium
Component containing aluminum (2), component containing aluminum (3) and
And the content ratio of the lithium-containing component (4) is
OTwo , ZrOTwo , AlTwo OThree And LiTwo To the absolute dry weight of O
Converted to 20-70 (SiOTwo ): 1 to 50 (ZrO
Two ): 1 to 30 (AlTwo OThree ): 5 to 30 (LiTwo O)
It is preferred that Composition for forming a hydrophilic coating film of the present invention
A silicon-containing component contained in the raw material
(1), zirconium-containing component (2), aluminum-containing
Compounding weight of component (3) and lithium-containing component (4)
With SiOTwo , ZrOTwo , AlTwo OThreeAnd LiTwo
 O, the total weight when converted to the absolute dry weight
The ratio of the combined dry weight of the lylic acid (5) is 100: 5 to 10
Preferably, the ratio is 0: 10,000. Hydrophilic of the present invention
In the composition for forming a functional coating film, the raw material contains the silicon-containing material.
Component (1), the zirconium-containing component (2),
Aluminum-containing component (3), the lithium-containing component
(6) 2 in addition to (4) and polyacrylic acid (5)
Divalent gold comprising at least one water-soluble salt of a divalent metal
Group-containing components, and (7) iron having a valence other than divalent.
Selected from iron-containing components comprising at least one water-soluble salt.
At least one member may be further included. Departure
The composition for forming a bright hydrophilic coating film, wherein the divalent metal
When the divalent metal of the component (6) is an alkaline earth metal,
And Zn, Cu (II), Fe (II), Ni (II), and
It is preferable to be selected from Mn (II). Hydrophilic of the present invention
In the composition for forming a functional coating film, the silicon-containing material in the raw material
The divalent metal-containing component (6) with respect to the component (1) and
Including the iron-containing component (7) having a valence other than divalent.
The ratio is SiOTwo , MO (where M is divalent
Represents a metal atom) and FeTwo OThree Converted to the absolute dry weight of
20-70 (SiOTwo ): 0 to 1000 (MO): 0
10 (FeTwo OThree ) Is preferable. Composition for forming a hydrophilic coating film of the present invention
In the product, the silicon synthesis component (1) in the raw material,
Zirconium-containing component (2), aluminum-containing component
(3), lithium-containing component (4), divalent metal-containing component
(6) and an iron-containing component having a valence other than divalent
The amount of (7) was changed to SiOTwo , ZrOTwo , AlTwo 
OThree , LiTwo O, MO (where M represents a divalent metal atom)
And FeTwo OThree Total distribution when converted to absolute dry weight of
The ratio of the combined weight to the dry weight of polyacrylic acid (5) is
Preferably 100: 5 to 100: 100,000
New In the composition for forming a hydrophilic coating film of the present invention,
The amount of the polyacrylic acid in the raw material is based on the weight of water.
It is preferably 0.01 to 25%. Of the present invention
The method for producing a composite material is the method for forming a hydrophilic coating film of the present invention.
An aqueous coating solution containing the composition is applied to at least one surface of a solid substrate.
To form a hydrophilic coating film by solidifying the coating liquid layer.
That is to say. In the production method of the present invention,
The base material is metal material, ceramic, glass material, ceramic
Selected from at least one selected from materials and organic polymer materials
Preferably. The composite material of the present invention is a solid substrate
And the hydrophilic coating film of the present invention on at least one surface thereof.
An aqueous coating solution containing the composition for application is applied and solidified to form.
And a hydrophilic coating film. Composite material of the present invention
In the material, the solid substrate is a metal material, a ceramic material,
Select from glass material, ceramic material and organic polymer material
It is preferable that it is removed. In the composite material of the present invention,
In the hydrophilic coating film, components (1) to (5) of the raw materials and
The reaction product of water is formed and the silicon
Weight ratio of silicon, zirconium, aluminum and lithium
Are respectively SiOTwo , ZrOTwo , AlTwoOThree And LiTwo
 O When converted to absolute dry weight, 20-70 (SiO
Two ): 1 to 50 (ZrOTwo ): 1 to 30 (AlTwo O
Three ): 5 to 30 (LiTwo O) is preferred. Book
In the composite material of the invention, the raw material is the component (6) and
(7), in which case the hydrophilic
The components (1) to (5),
(6) and (7) and the reaction product of water is formed
And the silicon contained therein, the divalent metal,
The weight ratio to valence iron is SiOTwo , M
O (where M represents a divalent metal atom) and FeTwo OThree 
20 to 70 (SiO 2)Two ):
1,000 (MO) or less: 10 (FeTwo OThree )
Preferably. In the composite material of the present invention, the parent material
Silicon, zirconium, aluminum contained in aqueous coatings
, And the lithium content, respectively,Two , ZrOTwo ,
AlTwo OThreeAnd LiTwo When converted to absolute dry weight of O
Total weight and drying of polyacrylic acid of polyacrylic acid residue
The ratio to the weight when converted to the weight is 100: 5 to 10
Preferably, the ratio is 0: 10,000. Composite of the present invention
In the material, the raw material further comprises the components (6) and (7).
May be included, in this case, included in the hydrophilic coating film
Silicon, zirconium, aluminum, lithium,
Content of the metal having a valence of two and iron having a valence other than divalent,
SiOTwo , ZrOTwo , AlTwo OThree LiTwo O, M
O (where M represents a divalent metal atom) and FeTwo OThree of
Total weight when converted to absolute dry weight and polyacrylic acid
Weight of the residue converted to polyacrylic acid dry weight
Is 100: 5 to 100: 100,000
Is preferred.

【0006】[0006]

【発明の実施の形態】本発明に係る親水性塗膜形成用組
成物から得られる塗膜(コーティング膜)は、その成分
間の水和反応により得られる高い親水性及び自己硬化性
の両方を有するものである。すなわち、このような本発
明により得られる塗膜は、従来の親水性塗膜にはみられ
ない高い自己硬化性を有するという特徴を有し、このた
め高い耐水性と耐久性を有するものである。
BEST MODE FOR CARRYING OUT THE INVENTION A coating film (coating film) obtained from the composition for forming a hydrophilic coating film according to the present invention has both high hydrophilicity and self-curability obtained by a hydration reaction between its components. Have That is, the coating film obtained according to the present invention has a feature that it has a high self-curing property not found in a conventional hydrophilic coating film, and therefore has high water resistance and durability. .

【0007】本発明の親水性塗膜形成用組成物は、
(1)珪素のアルコキシド及び水溶性塩から選ばれた少
なくとも1種からなる珪素含有成分と、(2)ジルコニ
ウムのアルコキシド及び水溶性塩から選ばれた少なくと
も1種からなるジルコニウム含有成分と、(3)アルミ
ニウムのアルコキシド及び水溶性塩から選ばれた少なく
とも1種からなるアルミニウム含有成分と、〔但し、前
記珪素含有成分(1)、ジルコニウム含有成分(2)及
びアルミニウム含有成分(3)中に、珪素のアルコキシ
ド、ジルコニウムのアルコキシド、及びアルミニウムの
アルコキシドから選ばれた少なくとも1種が含有されて
いる〕 (4)リチウムの水溶性塩の少なくとも1種からなるリ
チウム含有成分と、(5)ポリアクリル酸と、からなる
原料を水中において混合し、反応させて得られた反応混
合物を含むものである。
[0007] The composition for forming a hydrophilic coating film of the present invention comprises:
(1) a silicon-containing component composed of at least one selected from alkoxides and water-soluble salts of silicon; (2) a zirconium-containing component composed of at least one selected from alkoxides and water-soluble salts of zirconium; A) an aluminum-containing component comprising at least one selected from aluminum alkoxides and water-soluble salts, provided that the silicon-containing component (1), the zirconium-containing component (2) and the aluminum-containing component (3) contain silicon; At least one selected from the group consisting of an alkoxide of zirconium, and an alkoxide of aluminum; and (4) a lithium-containing component comprising at least one water-soluble salt of lithium; and (5) polyacrylic acid. , Including a reaction mixture obtained by mixing and reacting raw materials consisting of Things.

【0008】本発明の塗膜形成組成物において、その原
料が成分(1)〜(5)に加えて、さらに、(6)2価
の金属の水溶性塩の少なくとも1種からなる2価の金属
含有成分、及び(7)2価以外の原子価を有する鉄の水
溶性塩の少なくとも1種からなる鉄含有成分、から選ば
れた少なくとも1員をさらに含んでいてもよい。
[0008] In the coating film forming composition of the present invention, in addition to the components (1) to (5), the raw material thereof further comprises (6) at least one water-soluble salt of a divalent metal. It may further include at least one member selected from a metal-containing component and (7) an iron-containing component composed of at least one water-soluble salt of iron having a valence other than divalent.

【0009】本発明の複合材料の製造方法は、上記本発
明の親水性塗膜形成用組成物を含む水性塗布液を固形基
材の少なくとも1面に塗布し、この塗布液層を固化し
て、親水性塗膜を形成することを含むものである。上記
本発明方法により、固形基材と、その少なくとも1面上
に形成された親水性塗膜とを有する複合材料が得られ
る。
In the method for producing a composite material of the present invention, an aqueous coating solution containing the composition for forming a hydrophilic coating film of the present invention is applied to at least one surface of a solid substrate, and the coating solution layer is solidified. , Forming a hydrophilic coating film. According to the method of the present invention, a composite material having a solid substrate and a hydrophilic coating film formed on at least one surface thereof is obtained.

【0010】本発明の塗膜形成用組成物の原料の一成分
として用いられる珪素含有成分(1)は、珪素のアルコ
キシド、好ましくは、珪素のアルコキシド、例えば、シ
リコンメトキシド、シリコンエトキシド、シリコンプロ
ホキシド、γ−グリシドキシプロピルトリメトキシシラ
ン、及び珪素の水溶性塩、例えば珪素のリチウム塩、ナ
トリウム塩、カリウム塩、アンモニウム塩及びけいふっ
化水素酸塩などから選ばれた少なくとも1種を含むもの
である。
The silicon-containing component (1) used as one component of the raw material of the composition for forming a coating film of the present invention is an alkoxide of silicon, preferably an alkoxide of silicon, for example, silicon methoxide, silicon ethoxide, silicon alkoxide. Propoxide, γ-glycidoxypropyltrimethoxysilane, and at least one water-soluble salt of silicon, for example, at least one selected from lithium, sodium, potassium, ammonium, and hydrofluoric acid salts of silicon. Including.

【0011】本発明の塗膜形成用組成物の原料の一成分
として用いられるジルコニウム含有成分(2)は、ジル
コニウムのアルコキシド、例えば、ジルコニウムメトキ
シド、ジルコニウムエトキシド、ジルコニウムテトラブ
トキシド、など、及びジルコニウムの水溶性塩、例えば
ジルコニウムの塩酸塩、フッ酸塩及び硝酸塩などから選
ばれた少なくとも1種を含むものである。
The zirconium-containing component (2) used as one component of the raw material of the coating film forming composition of the present invention includes zirconium alkoxide such as zirconium methoxide, zirconium ethoxide, zirconium tetrabutoxide, zirconium, and the like. , For example, at least one selected from zirconium hydrochloride, hydrofluoric acid, nitrate and the like.

【0012】本発明の塗膜形成用組成物の原料の一成分
として含まれるアルミニウム含有成分(3)は、アルミ
ニウムのアルコキシド、例えば、アルミニウムメトキシ
ド、アルミニウムエトキシド、及びアルミニウムイソブ
トキシド、など、及びアルミニウムの水溶性塩、例え
ば、アルミニウムの硝酸塩、塩酸塩及び硫酸塩、などか
ら選ばれた1種以上を含むものである。
The aluminum-containing component (3) contained as one component of the raw material of the composition for forming a coating film of the present invention includes alkoxides of aluminum, for example, aluminum methoxide, aluminum ethoxide, aluminum isobutoxide, and the like. It contains a water-soluble salt of aluminum, for example, at least one selected from nitrates, hydrochlorides and sulfates of aluminum.

【0013】上記珪素含有成分(1)、ジルコニウム含
有成分(2)及びアルミニウム含有成分(3)中には、
珪素アルコキシド、ジルコニウムアルコキシド、及びア
ルミニウムアルコキシドから選ばれた1種以上が含まれ
ていなければならない。
The above-mentioned silicon-containing component (1), zirconium-containing component (2) and aluminum-containing component (3) include:
At least one selected from silicon alkoxides, zirconium alkoxides, and aluminum alkoxides must be contained.

【0014】本発明の塗膜形成用組成物の原料の一成分
として用いられるリチウム含有成分(4)は、リチウム
の水溶性化合物、例えばリチウムの水酸化物、硝酸塩、
酢酸塩、及びクエン酸塩などから選ばれる。
The lithium-containing component (4) used as one component of the raw material of the composition for forming a coating film of the present invention is a water-soluble compound of lithium, for example, hydroxide or nitrate of lithium,
It is selected from acetate, citrate and the like.

【0015】本発明の塗膜形成用組成物の原料の一成分
として用いられるポリアクリル酸(5)については、そ
の分子量、重合度、製造方法などについては格別の制限
はないが、5000〜100万の重量平均分子量を有す
るものが好ましい。
The polyacrylic acid (5) used as one component of the raw material of the composition for forming a coating film of the present invention has no particular restrictions on the molecular weight, degree of polymerization, production method, etc. Those having a weight average molecular weight of 10,000 are preferred.

【0016】本発明の塗膜形成用組成物の原料には、必
要により、その成分として、2価の金属含有成分(6)
及び/又は2価以外の原子価を有する鉄含有成分(7)
が含まれていてもよく、2価の金属含有成分(6)は、
好ましくはアルカリ土類金属、すなわちCa,Sr,B
a,Ra,Be、及びMg、並びにZn,Cu(II),
Fe(II),Ni(II)及びMn(II)などから選ばれ
た2価の金属の水溶性塩、例えば、塩酸塩、硝酸塩、硫
酸塩、及び有機酸塩などから選ばれた1種以上を含むも
のであり、2価以外の原子価を有する鉄含有成分(7)
は、2価以外の原子価の鉄の水溶性塩、例えば、塩酸
塩、硝酸塩、硫酸塩、及び有機酸塩から選ばれた1種以
上を含むものである。
The raw material of the composition for forming a coating film of the present invention may contain, as necessary, a divalent metal-containing component (6).
And / or an iron-containing component having a valence other than divalent (7)
May be included, and the divalent metal-containing component (6)
Preferably an alkaline earth metal, ie, Ca, Sr, B
a, Ra, Be, and Mg, and Zn, Cu (II),
Water-soluble salts of divalent metals selected from Fe (II), Ni (II) and Mn (II), for example, at least one selected from hydrochloride, nitrate, sulfate, and organic acid salt And an iron-containing component having a valence other than divalent (7)
Contains a water-soluble iron salt having a valence other than divalent, for example, one or more selected from hydrochloride, nitrate, sulfate, and organic acid salt.

【0017】本発明の塗膜形成用組成物において、上記
成分(1)〜(4)及び必要により成分(6),(7)
と、成分(5)(ポリアクリル酸)とを含む原料を水
中、又は水を含む有機溶媒中において混合すると、これ
ら成分の間で反応を生じ、反応混合物を形成する。この
反応混合物を含む本発明の塗膜形成用組成物から調製さ
れた塗布液を、固形基体の表面に塗布し、この塗布液層
を固化して塗膜を形成する。この塗膜中には、成分
(1)〜(5)及び必要により成分(6),(7)の相
互反応混合物が含まれている。塗膜中に存在する各成分
の役割について下記に説明する。
In the composition for forming a coating film of the present invention, the above components (1) to (4) and, if necessary, components (6) and (7)
And a raw material containing the component (5) (polyacrylic acid) in water or an organic solvent containing water, a reaction occurs between these components to form a reaction mixture. A coating solution prepared from the coating film forming composition of the present invention containing the reaction mixture is applied to the surface of a solid substrate, and the coating solution layer is solidified to form a coating film. This coating film contains an interaction mixture of components (1) to (5) and, if necessary, components (6) and (7). The role of each component present in the coating film will be described below.

【0018】塗膜中のSi含有成分(1)(例えばSi
2 )は、塗膜の基本構成成分である。Si含有成分
(1)は、それ単独でもかなりの親水性を示すが、実用
上必ずしも十分ではない。また、塗膜中のSi含有成分
(1)は、それ単独でも高温に加熱すると硬化性を示
す。しかし、Si含有成分(1)は、それ単独では、低
温におけるその耐水性及び耐久性が十分ではない。しか
し、塗膜中でこのSi含有成分(1)が、Li含有成分
(4)(例えばLi2 O)と組み合わされていると、得
られる塗膜は優れた親水性を示し、しかも、低温(40
〜100℃程度)においても硬化性を発現する。しか
し、その硬化性は単に乾燥に伴って発現するものであっ
て、得られる硬化物の耐水性は実用上十分に高いとは云
えない。前記塗膜中のリチウム含有成分(4)は、アル
ミニウム含有成分(3)(例えばAl23 )の水和反
応を促進する作用を示す。また、リチウム成分(4)
は、単に塗膜の親水性を向上させる効果のみならず、塗
膜に付着した油分を浮き上らせる作用があるので、塗膜
の易洗浄性を向上させる。アルミニウム含有成分(3)
の作用効果については後記する。
The Si-containing component (1) (for example, Si
O 2 ) is a basic constituent of the coating film. The Si-containing component (1) alone shows considerable hydrophilicity, but is not always practically sufficient. Further, the Si-containing component (1) in the coating film shows curability when heated alone to a high temperature. However, the Si-containing component (1) alone does not have sufficient water resistance and durability at low temperatures. However, when the Si-containing component (1) is combined with the Li-containing component (4) (eg, Li 2 O) in the coating, the resulting coating exhibits excellent hydrophilicity and low temperature ( 40
(Approximately −100 ° C.). However, its curability is only manifested with drying, and the water resistance of the obtained cured product cannot be said to be sufficiently high for practical use. The lithium-containing component (4) in the coating film has an effect of accelerating the hydration reaction of the aluminum-containing component (3) (for example, Al 2 O 3 ). In addition, lithium component (4)
Has not only the effect of improving the hydrophilicity of the coating film, but also the effect of lifting oil adhering to the coating film, thereby improving the ease of cleaning of the coating film. Aluminum-containing component (3)
The function and effect of will be described later.

【0019】ポリアクリル酸成分(5)は塗膜中におい
て、有機バインダーとして作用するか、それ自身は水溶
性であり、耐水性の低いものである。塗膜中のポリアク
リル酸成分(5)は、Si含有成分(1)及びLi含有
成分と組み合わされることにより塗膜の耐水性を若干向
上させるが、これだけでは尚実用上不十分であり、この
塗膜(アクリル酸成分(5)+Si含有成分(1)+L
i含有成分(4)は水中に放置されると劣化する。また
この塗膜を空気中に長期間放置すると、その親水性が低
下する。従って、ポリアクリル酸成分(5)+Si含有
成分(1)+Li含有成分(4)からなる塗膜の実用的
性能は不満足なものである。
The polyacrylic acid component (5) acts as an organic binder in the coating film or is itself water-soluble and has low water resistance. The polyacrylic acid component (5) in the coating film slightly improves the water resistance of the coating film by being combined with the Si-containing component (1) and the Li-containing component, but this alone is still insufficient for practical use. Coating film (acrylic acid component (5) + Si-containing component (1) + L
The i-containing component (4) deteriorates when left in water. If this coating film is left in the air for a long period of time, its hydrophilicity is reduced. Therefore, the practical performance of the coating film composed of the polyacrylic acid component (5) + Si-containing component (1) + Li-containing component (4) is unsatisfactory.

【0020】Al含有成分(3)が、前記成分(5)+
(1)+(4)系塗膜に追加されると、得られる塗膜の
親水性及び耐水性及び耐久性が飛躍的に向上する。この
効果のメカニズムは未だ十分には明らかではないが、A
l含有成分(3)から発生するアルミニウムイオンが、
前記各成分(1),(4),(5)を水和反応におい
て、化学的に結合させ、得られる塗膜が水分子に対し、
高い親水性を示すのみならず、それ自身が硬化性を発現
させるためと思われる。上記、成分(1)+(3)+
(4)+(5)を含む系により形成された塗膜は、容易
に硬化して、向上した耐水性及び親水性を示し、これを
水中に放置しても劣化することがなく、また長期間空気
中に放置してもその親水性が低下することはない。しか
し、上記4成分(1)+(3)+(4)+(5)系から
なる塗膜は、耐アルカリ性において、実用上十分ではな
い。
The Al-containing component (3) is the same as the component (5) +
When added to the (1) + (4) -based coating film, the hydrophilicity, water resistance and durability of the obtained coating film are dramatically improved. The mechanism of this effect is not yet fully understood, but A
Aluminum ion generated from the l-containing component (3)
The above components (1), (4) and (5) are chemically bonded in a hydration reaction, and the resulting coating film is
This is because not only high hydrophilicity is exhibited, but also the curability itself is exhibited. The above components (1) + (3) +
The coating film formed by the system containing (4) + (5) is easily cured, exhibits improved water resistance and hydrophilicity, does not deteriorate even when left in water, and has a long Even if left in the air for a period, the hydrophilicity does not decrease. However, a coating film composed of the above four components (1) + (3) + (4) + (5) is not practically sufficient in alkali resistance.

【0021】塗膜中の上記4成分(1)+(3)+
(4)+(5)系に、Zr含有成分(2)(例えばZr
2 )が追加されると、得られる塗膜の耐アルカリ性が
著しく向上する。これは、Zr含有成分(2)が、Si
含有成分(1)(例えばSiO2)のアルカリによる溶
解を阻止するためと考えられる。
The above four components (1) + (3) +
In the (4) + (5) system, the Zr-containing component (2) (for example, Zr
When O 2 ) is added, the alkali resistance of the resulting coating film is significantly improved. This is because the Zr-containing component (2) is
This is considered to prevent the dissolution of the component (1) (eg, SiO2) by alkali.

【0022】本発明の組成物により形成された塗膜は、
それに、互いに反応して反応混合物として含まれるSi
含有成分(1)、Zr含有成分(2)、Al含有成分
(3)、Li含有成分(4)、及びポリアクリル酸成分
(5)の相互作用効果により、前記本発明の効果を発現
する。本発明の塗膜形成用組成物に含まれる無機成分
(1)〜(4)、それぞれ、SiO2 ,ZrO2 ,Al
23 及びLi2 Oに換算したときの混合絶乾重量比は
20〜70(SiO2 ):1〜50(ZrO2 ):1〜
30(Al23 ):5〜30(Li2 O)であること
が好ましく、より好ましくは50〜60(SiO 2 ):
10〜20(ZrO2 ):10〜20(Al23 ):
15〜25(Li 2 O)である。これら無機成分(1)
〜(4)の合計絶乾重量のポリアクリル酸成分(5)の
乾燥重量に対する比は、100:5〜100:10,0
00であることが好ましく、より好ましくは100:1
00〜100:500である。
The coating film formed by the composition of the present invention comprises:
In addition, Si reacts with each other and is contained as a reaction mixture.
Component (1), Zr component (2), Al component
(3), Li-containing component (4), and polyacrylic acid component
The effect of the present invention is exhibited by the interaction effect of (5).
I do. Inorganic component contained in the coating film forming composition of the present invention
(1) to (4), respectively, SiOTwo , ZrOTwo , Al
Two OThree And LiTwo The absolute dry weight ratio of the mixture when converted to O is
20-70 (SiOTwo ): 1 to 50 (ZrOTwo ): 1
30 (AlTwo OThree ): 5 to 30 (LiTwo O)
And more preferably 50 to 60 (SiO 2 Two ):
10-20 (ZrOTwo ): 10 to 20 (AlTwo OThree ):
15-25 (Li Two O). These inorganic components (1)
To (4) of the polyacrylic acid component (5) in total dry weight
The ratio to dry weight is 100: 5 to 100: 10,0
00, more preferably 100: 1.
00 to 100: 500.

【0023】本発明の塗膜形成用組成物において、その
絶乾重量に対してSi含有成分(1)SiO2 換算の絶
乾重量の割合は、20〜70%であることが好ましい。
それが20%未満であると、得られる塗膜の自己硬化性
が不十分になることがあり、また70%をこえると、他
の成分の含有量が不十分になり、所期の作用効果を達成
できないことがある。また、組成物の絶乾重量に対する
Zr含有成分(2)のZrO2 換算絶乾重量の割合は、
1〜50%であることが好ましく、それが1%未満で
は、塗膜の十分な耐アルカリ性が確保できないことがあ
り、またそれが50%をこえると、得られる塗膜の自己
硬化性が不十分になることがある。
In the composition for forming a coating film of the present invention, the ratio of the absolute dry weight in terms of SiO 2 of the Si-containing component (1) to the absolute dry weight is preferably 20 to 70%.
If it is less than 20%, the self-curing property of the resulting coating film may be insufficient, and if it exceeds 70%, the content of other components will be insufficient, and the desired effect will be obtained. May not be achieved. The ratio of the ZrO 2 -based absolute dry weight of the Zr-containing component (2) to the absolute dry weight of the composition is as follows:
It is preferably 1 to 50%, and if it is less than 1%, sufficient alkali resistance of the coating film may not be ensured, and if it exceeds 50%, the self-curing property of the obtained coating film is poor. May be enough.

【0024】また、組成物の絶乾重量に対するAl含有
成分(3)のAl23 換算絶乾重量の割合は、1〜3
0%であることが好ましく、それが1%未満では、得ら
れる塗膜の耐水性、耐久性、及び水和性が不十分になる
ことがあり、またそれが30%をこえると、得られる塗
膜の自己硬化性が不十分になることがある。Li含有成
分(4)はAl含有成分(3)の効果を促進する。組成
物の絶乾重量に対するLi含有成分のLi2 O換算絶乾
重量の割合は、5〜30%であることが好ましく、それ
が5%未満の場合、得られる塗膜の親水性、耐水・耐久
性が不十分になることがあり、またそれが30%をこえ
ると、得られる塗膜の耐水性が再び不十分になることが
ある。
The ratio of the absolute dry weight in terms of Al 2 O 3 of the Al-containing component (3) to the absolute dry weight of the composition is 1 to 3.
It is preferably 0%, and if it is less than 1%, the water resistance, durability, and hydration of the resulting coating film may be insufficient, and if it exceeds 30%, it is obtained. The self-curing property of the coating film may be insufficient. The Li-containing component (4) promotes the effect of the Al-containing component (3). The ratio of the Li 2 O-equivalent absolute dry weight of the Li-containing component to the absolute dry weight of the composition is preferably 5 to 30%, and if it is less than 5%, the hydrophilicity, water resistance, The durability may be insufficient, and if it exceeds 30%, the water resistance of the resulting coating film may be insufficient again.

【0025】本発明の塗膜形成用組成物において、無機
成分(1)〜(4)の合計絶乾重量に対するポリアクリ
ル酸成分(5)の絶乾重量の割合は5〜10,000%
であることが好ましく、それが5%未満の場合、得られ
る塗膜の自己硬化性が不十分になることがあり、またそ
れが10,000%をこえると、得られる塗膜の自己硬
化性が再び不十分になることがある。塗膜の自己硬化性
が不十分であると、その耐水性・耐久性も不十分にな
る。
In the coating film forming composition of the present invention, the ratio of the absolute dry weight of the polyacrylic acid component (5) to the total absolute dry weight of the inorganic components (1) to (4) is 5 to 10,000%.
When it is less than 5%, the self-curing property of the obtained coating film may be insufficient, and when it exceeds 10,000%, the self-curing property of the obtained coating film may be insufficient. May become insufficient again. If the self-curing property of the coating film is insufficient, its water resistance and durability will also be insufficient.

【0026】本発明の塗膜形成用組成物のSi含有成分
(1)、Zr含有成分(2)及びAl含有成分(3)に
は、Siアルコキシド、Zrアルコキシド、Alアルコ
キシドから選ばれた1種以上が含まれていることが必要
である。Si,Zr及び/又はAlアルコキシドは、水
と反応して加水分解し、Si,Zr及び/又はAlの酸
化物又は水酸化物の水性ゾルを形成する。この水性ゾル
に含まれる酸化物又は水酸化物は、超微粒子(粒経10
-3mm以下)であるため、他の成分と化学反応性が高く、
また水和反応しやすく、得られる塗膜の水和性及び自己
硬化性を著しく向上させ、かつ塗膜の透明性を向上させ
る。
The Si-containing component (1), the Zr-containing component (2) and the Al-containing component (3) of the composition for forming a coating film of the present invention are each one selected from Si alkoxides, Zr alkoxides and Al alkoxides. It is necessary to include the above. The Si, Zr and / or Al alkoxide reacts with water and hydrolyzes to form an aqueous sol of an oxide or hydroxide of Si, Zr and / or Al. The oxide or hydroxide contained in this aqueous sol is made of ultrafine particles (particle size 10).
-3 mm or less), it has high chemical reactivity with other components,
In addition, hydration reaction easily occurs, and the hydration property and self-curing property of the obtained coating film are significantly improved, and the transparency of the coating film is improved.

【0027】本発明の塗膜形成用組成物において、Si
含有成分(1)は、Siアルコキシド、例えば珪酸エチ
ルを含むことが好ましい。Siアルコキシドに適量の水
と酸触媒(ポリアクリル酸)を添加すれば、Siアルコ
キシドは加水分解して、SiO2 の水性ゾルが生成す
る。従って、本発明の塗膜形成用組成物において、原料
Si含有成分(1)と水との反応生成物として、SiO
2 の水性ゾルが含まれていることが好ましい。
In the composition for forming a coating film of the present invention, Si
The component (1) preferably contains a Si alkoxide, for example, ethyl silicate. When an appropriate amount of water and an acid catalyst (polyacrylic acid) are added to the Si alkoxide, the Si alkoxide is hydrolyzed to generate an aqueous sol of SiO 2 . Therefore, in the coating film forming composition of the present invention, SiO 2 is used as a reaction product of the raw material Si-containing component (1) and water.
Preferably, an aqueous sol of 2 is included.

【0028】本発明の塗膜形成用組成物の原料Zr含有
成分(2)及びAl含有成分(3)はそれぞれ水溶性Z
r塩、及び水溶性Al塩を含んでいてもよいが、Si含
有成分(1)と同時に、及びアルコキシド、Alアルコ
キシドを含むことが好ましい。Zrアルコキシド及びA
lアルコキシドは、水及びアクリル酸との反応により、
加水分解されて硬化性のすぐれた反応生成物を生成す
る。また、Li含有成分は水溶性Li塩を含むものであ
る。無機成分(1)〜(4)は、それぞれ水性分散液と
して混合されることが好ましい。
The raw material Zr-containing component (2) and the Al-containing component (3) of the coating film forming composition of the present invention are each water-soluble Z
It may contain an r salt and a water-soluble Al salt, but preferably contains an alkoxide and an Al alkoxide simultaneously with the Si-containing component (1). Zr alkoxide and A
The alkoxide is reacted with water and acrylic acid to form
It is hydrolyzed to produce a curable reaction product. The Li-containing component contains a water-soluble Li salt. It is preferable that the inorganic components (1) to (4) are each mixed as an aqueous dispersion.

【0029】本発明に成分(5)として用いられるポリ
アクリル酸は、市販品をそのまま用いてもよい。ポリア
クリル酸成分(5)を、水とともに他の無機成分(1)
〜(4)と混合接触すると、自己硬化反応が開始され
る。この反応の反応速度は、反応系の温度とpHに依存し
て定まる。一般に反応温度及び反応pHが高い程反応速度
が高い。この特性を利用して、組成物含有塗布液層の硬
化反応を制御することができる。例えば、本発明の組成
物を含有する塗布液を固形基体の表面に塗布し、この塗
布液層を常温において固化(硬化)させるときは、塗布
液のpH値を、7以上に高めることにより、硬化を、促進
する。この場合には、塗布液中の水分含有量をできるだ
け少なくすることが機械強度の高い塗膜を形成するため
に有効である。また、塗布液層に対して加熱を施すこと
が可能ならば、塗布液層を加熱して、それからその水分
を蒸発除去し、強度低下の原因となる水分残留量を少な
くし、さらにこれを加熱して自己硬化反応により塗布液
層を硬化させて塗膜を形成する。この場合塗布液のpH値
が過度に高いと、水分除去のための加熱中に硬化反応が
進行し、塗膜中に気泡が取り込まれ、塗膜の機械的強度
を低下させることがある。このため、この場合にはpH値
を低く設定して、水分蒸発の後に塗膜が硬化するように
することが好ましい。さらに、硬化速度及び粘度の調整
のために、塗布液中に、硬化速度制御性無機化合物、例
えばナトリウム塩、カリウム塩、アンモニウム塩など及
び/又は有機化合物、例えばポリビニルアルコール又は
アルコール類を添加してもよい。また、塗布液中に、骨
材として、コロイダルシリカ、アルミナ、二酸化チタン
などの微粒子を添加してもよい。
As the polyacrylic acid used as the component (5) in the present invention, a commercially available product may be used as it is. Polyacrylic acid component (5), together with water, other inorganic components (1)
When (4) is mixed and contacted, a self-curing reaction is started. The reaction rate of this reaction is determined depending on the temperature and pH of the reaction system. Generally, the higher the reaction temperature and reaction pH, the higher the reaction rate. By utilizing this characteristic, the curing reaction of the composition-containing coating liquid layer can be controlled. For example, when a coating solution containing the composition of the present invention is applied to the surface of a solid substrate and the coating solution layer is solidified (cured) at room temperature, the pH value of the coating solution is increased to 7 or more. Accelerates curing. In this case, it is effective to minimize the water content in the coating liquid to form a coating film having high mechanical strength. If it is possible to heat the coating liquid layer, the coating liquid layer is heated, and the water is evaporated and removed to reduce the residual amount of water that causes a reduction in strength. Then, the coating liquid layer is cured by a self-curing reaction to form a coating film. In this case, if the pH value of the coating solution is excessively high, the curing reaction proceeds during heating for removing moisture, and air bubbles are taken in the coating film, which may lower the mechanical strength of the coating film. Therefore, in this case, it is preferable to set the pH value low so that the coating film hardens after moisture evaporation. Further, in order to adjust the curing speed and viscosity, a curing speed controlling inorganic compound such as a sodium salt, a potassium salt, an ammonium salt and / or an organic compound such as polyvinyl alcohol or alcohols is added to the coating solution. Is also good. Further, fine particles such as colloidal silica, alumina, and titanium dioxide may be added as an aggregate to the coating solution.

【0030】本発明の塗膜形成用組成物に必要により含
まれる2価の金属(以下Mによりこれを表す)含有成分
(6)は、Mの水溶性塩(例えば硝酸塩)の1種以上を
含むものであって、この成分(6)の役割は膜の強度、
耐久性及び密着性を向上させることである。また、必要
により含まれる2価以外の原子価を有する鉄含有成分
(7)は、水溶性鉄(II以外)塩(例えば硝酸塩)の1
種以上を含むもので、この成分(7)の役割は、膜の強
度、耐久性及び密着性を向上させることにある。本発明
の塗膜形成用組成物において、前記原料中の前記Si含
有成分(1)のSiO2 換算絶乾重量に対する前記2価
の金属(M)含有成分(6)及び前記2価以外の原子価
のFe含有成分(7)の含有比率が、それぞれ、SiO
2 ,MO(但し、Mは2価の金属原子を表す)及びFe
23 の絶乾重量に換算して、 20〜70(SiO2 ):0〜1,000(MO):0
〜10(Fe23 ) であることが好ましい。また、前記原料中の、前記珪素
合成成分(1)、ジルコニウム含有成分(2)、アルミ
ニウム含有成分(3)、リチウム含有成分(4)、2価
の金属含有成分(6)、及び2価以外の原子価を有する
鉄含有成分(7)の配合量をそれぞれSiO2 ,ZrO
2 ,Al23 ,Li2 O,MO(但しMは2価の金属
原子を表す)及びFe23 の絶乾重量に換算したとき
の合計配合重量と、ポリアクリル酸(5)との比が、1
00:5〜100:100,000であることが好まし
い。
The divalent metal (hereinafter represented by M) -containing component (6) optionally contained in the coating film forming composition of the present invention contains at least one water-soluble salt of M (for example, nitrate). The component (6) plays a role in the strength of the film,
It is to improve durability and adhesion. The iron-containing component (7) having a valence other than divalent, which is contained as necessary, is one of water-soluble iron (other than II) salts (for example, nitrate).
The component (7) plays a role in improving the strength, durability and adhesion of the film. In the composition for forming a coating film of the present invention, the divalent metal (M) -containing component (6) and the non-divalent atom are based on the absolute dry weight of the Si-containing component (1) in the raw material in terms of SiO 2. The content ratio of the multivalent Fe-containing component (7) is SiO 2
2 , MO (where M represents a divalent metal atom) and Fe
20-70 (SiO 2 ): 0-1,000 (MO): 0 in terms of absolute dry weight of 2 O 3
-10 (Fe 2 O 3 ). Further, in the raw material, the silicon synthesis component (1), the zirconium-containing component (2), the aluminum-containing component (3), the lithium-containing component (4), the divalent metal-containing component (6), and other than divalent SiO 2 amount of iron-containing component with a valence (7), respectively, ZrO
2 , the total blended weight of Al 2 O 3 , Li 2 O, MO (where M represents a divalent metal atom) and Fe 2 O 3 in terms of absolute dry weight, and polyacrylic acid (5) Is 1
The ratio is preferably from 00: 5 to 100: 100,000.

【0031】本発明の塗膜形成用組成物を用いて形成さ
れた塗膜中のSi含有成分(1)とZr含有成分(2)
とにより形成されたネットワーク構造と、ポリアクリル
酸成分(5)が形成するネットワーク構造とが、Al含
有成分(3)から供給されるアルミニウムイオンを介し
て化学的に結合することによって、塗膜が自己硬化する
ものと考えられる。この自己硬化において、Li含有成
分(4)が、この反応を促進し、かつそれ自身(例えば
Li2 O)も、硬化反応により形成されるネットワーク
構造中に取り込まれ、水分子を引きつけて、塗膜の水和
反応を促進するものと考えられる。前記組成物用原料中
のポリアクリル酸の配合量は、水の重量に対して、0.
01〜25重量%の範囲内にあることが好ましく、より
好ましくは1〜10重量%である。
The Si-containing component (1) and the Zr-containing component (2) in the coating film formed using the coating film forming composition of the present invention.
And the network structure formed by the polyacrylic acid component (5) are chemically bonded via aluminum ions supplied from the Al-containing component (3) to form a coating film. It is considered to be self-curing. In this self-curing, the Li-containing component (4) promotes this reaction, and itself (eg, Li 2 O) is also incorporated into the network structure formed by the curing reaction, attracting water molecules and coating the water. It is thought to promote the hydration of the membrane. The blending amount of polyacrylic acid in the raw material for the composition was 0.1 to the weight of water.
It is preferably in the range of 01 to 25% by weight, more preferably 1 to 10% by weight.

【0032】本発明の親水性塗膜形成用組成物にはその
所望性能を阻害しない限り必要に応じて有機溶剤、防カ
ビ剤、殺虫剤、防錆剤及び/又は着色剤などを添加して
もよく、また、塗膜に抗菌性を付与するために、塗膜用
組成物中に抗菌剤、例えば銀、例えば銀コロイド、及び
銀化合物例えば硝酸銀、乳酸銀などを含有させてもよ
い。
The composition for forming a hydrophilic coating film of the present invention may contain an organic solvent, a fungicide, an insecticide, a rust inhibitor and / or a coloring agent, if necessary, as long as the desired performance is not impaired. Alternatively, in order to impart antibacterial properties to the coating film, an antibacterial agent such as silver, for example, silver colloid, and a silver compound such as silver nitrate, silver lactate, etc. may be contained in the coating composition.

【0033】本発明の複合材料の製造方法において、本
発明の前記親水性塗膜形成用組成物を含有する水性塗布
液を、固形基材の少なくとも1面上に塗布し、この塗布
液層を固化して親水性塗膜を形成する。前述のように、
塗膜形成を常温における自然乾燥で行うときは、塗布液
のpHは1〜7であることが好ましい。また、塗膜形成を
加熱固化により行うときは、先ず50〜100℃で加熱
して水分を除去し、次に100〜300℃に加熱して硬
化させることが好ましい。固化した塗膜の重量には制限
はないが、一般に0.1〜5g/m2 であることが好ま
しく、1〜2g/m2 であることがより好ましい。塗膜
を形成する固形基体の形式材料の種類、形状、寸法など
については、その上に塗膜形成が可能である限り全く制
限はないが、例えば、金属材料、陶磁器、ガラス材料、
セラミック材料、有機高分子材料及びなどの1種以上を
含む成形材料、例えば、板材、棒材、綿材、その他の成
形物を基体として用いることができる。
In the method for producing a composite material of the present invention, an aqueous coating solution containing the composition for forming a hydrophilic coating film of the present invention is applied on at least one surface of a solid substrate, and this coating solution layer is formed. Solidifies to form a hydrophilic coating. As aforementioned,
When the coating film is formed by natural drying at room temperature, the pH of the coating solution is preferably 1 to 7. When the coating film is formed by heating and solidifying, it is preferable to first remove the moisture by heating at 50 to 100 ° C. and then to cure by heating to 100 to 300 ° C. The weight of the solidified coating is not limited but is preferably generally is 0.1-5 g / m 2, more preferably 1 to 2 g / m 2. The type, shape, dimensions, etc. of the formal material of the solid substrate forming the coating film are not particularly limited as long as a coating film can be formed thereon, for example, metal materials, ceramics, glass materials,
A molding material containing at least one of a ceramic material, an organic polymer material, and the like, for example, a plate material, a bar material, a cotton material, and other molded products can be used as the base.

【0034】本発明の複合材料は、固形基材と、その少
なくとも1面上に、前記本発明の親水性塗膜形成用組成
物を含む水性塗布液を塗布し、固化して形成された親水
性塗膜とを有するものである。複合材料に含まれる固形
基体は前述の通りである。前記親水性塗膜中には、前記
原料の成分(1)〜(5)及び水の反応生成物が形成さ
れていて、それに含まれる珪素、ジルコニウム、アルミ
ニウム及びリチウムの重量比が、それぞれSiO2 ,Z
rO2 ,Al23 及びLi2 O絶乾重量に換算したと
き、20〜70(SiO2 ):1〜50(ZrO2 ):
1〜30(Al23 ):5〜30(Li2 O)である
ことが好ましい。また前記原料がM含有成分(6)及び
2価以外の原子価のFe含有成分(7)をさらに含み、
前記親水性塗膜において、前記原料の成分(1)〜
(5)、成分(6)及び(7)並びに水の反応生成物が
形成されていて、それに含まれる珪素と、2価の金属
と、2価以外の原子価の鉄との重量比が、それぞれSi
2 ,MO(但し、Mは2価の金属原子を表す)及びF
23 の絶乾重量に換算したとき、20〜70(Si
2 ):1,000(MO)以下:10(Fe23
以下であることが好ましい。また前記親水性塗膜に含ま
れる珪素、ジルコニウム、アルミニウム及びリチウム含
有量を、それぞれSiO2 ,ZrO2 ,Al23 及び
Li2 Oの絶乾重量に換算したときの合計重量と、ポリ
アクリル酸残基のポリアクリル酸の乾燥重量に換算した
ときの重量との比が、100:5〜100:10,00
0であることが好ましい。さらに前記原料が成分(6)
及び(7)をさらに含み、前記親水性塗膜に含まれる珪
素、ジルコニウム、アルミニウム、リチウム、2価の金
属及び2価以外の原子価の鉄の含有量を、それぞれSi
2 ,ZrO2 ,Al23 Li2 O,MO(但しMは
2価の金属原子を表す)及びFe23 の絶乾重量に換
算したときの合計重量と、ポリアクリル酸残基の、ポリ
アクリル酸の乾燥重量に換算したときの重量との比が、
100:5〜100:100,000であることが好ま
しい。
The composite material of the present invention is obtained by applying an aqueous coating solution containing the composition for forming a hydrophilic coating film of the present invention on at least one surface of a solid substrate and solidifying the same. And a functional coating film. The solid substrate contained in the composite material is as described above. In the hydrophilic coating film, a reaction product of components (1) to (5) of the raw material and water is formed, and the weight ratio of silicon, zirconium, aluminum, and lithium contained therein is SiO 2. , Z
When converted to absolute dry weight of rO 2 , Al 2 O 3 and Li 2 O, 20 to 70 (SiO 2 ): 1 to 50 (ZrO 2 ):
1~30 (Al 2 O 3): is preferably 5~30 (Li 2 O). Further, the raw material further contains an M-containing component (6) and a Fe-containing component (7) having a valence other than divalent,
In the hydrophilic coating film, components (1) to
(5) A reaction product of components (6) and (7) and water is formed, and the weight ratio of silicon, divalent metal, and non-divalent valent iron contained therein is: Each Si
O 2 , MO (where M represents a divalent metal atom) and F
When converted to the absolute dry weight of e 2 O 3 , 20 to 70 (Si
O 2 ): 1,000 (MO) or less: 10 (Fe 2 O 3 )
The following is preferred. Further, the total weight of silicon, zirconium, aluminum and lithium contained in the hydrophilic coating film as converted to the absolute dry weight of SiO 2 , ZrO 2 , Al 2 O 3 and Li 2 O, respectively, and polyacrylic The ratio of the acid residue to the dry weight of polyacrylic acid is 100: 5 to 100: 10,000.
It is preferably 0. Further, the raw material is the component (6)
And (7), wherein the content of silicon, zirconium, aluminum, lithium, a divalent metal, and a nonvalent divalent iron contained in the hydrophilic coating film is set to Si, respectively.
The total weight of O 2 , ZrO 2 , Al 2 O 3 Li 2 O, MO (where M represents a divalent metal atom) and Fe 2 O 3 , and the polyacrylic acid residue Of the weight when converted to the dry weight of polyacrylic acid,
The ratio is preferably from 100: 5 to 100: 100,000.

【0035】本発明により得られた複合材料の塗膜は、
水和反応による親水性と、自己硬化性を有しているた
め、耐水性及び耐久性に優れ、従って、本発明の複合材
料は台所、家電、自転車、繊維、建材などの用途に有用
なものである。このように本発明で得られるコーティン
グ膜は水和反応による親水性と自己硬化性を有するた
め、耐久、耐水性に優れた膜を得ることができる。
The coating film of the composite material obtained according to the present invention comprises:
Since it has hydrophilicity due to hydration and self-curing properties, it has excellent water resistance and durability, so the composite material of the present invention is useful for applications such as kitchens, home appliances, bicycles, textiles, building materials, etc. It is. As described above, since the coating film obtained in the present invention has hydrophilicity and self-curing property due to the hydration reaction, a film having excellent durability and water resistance can be obtained.

【0036】[0036]

【実施例】本発明を下記実施例により詳述する。実施例1 下記組成: テトラエトキシシラン 50g ジルコニウムテトラブトキシド 10g アルミニウムイソプロポキシド 5g 硝酸リチウム 10g エチルアルコール 20g 硝酸 5g 水 20g を有する無機成分−水反応生成物系分散液に、ポリアク
リル酸(重量平均分子量:15万)50gを添加しよく
攪拌した後、1%水酸化ナトリウム水溶液を滴下してそ
のpH値を4に調整した。この混合液を塗布液として、ア
クリル樹脂板の1面上に10μmの厚さに塗布し、48
時間室内、室温に放置して、乾燥、硬化させ、水和性塗
膜を形成した。
The present invention will be described in detail with reference to the following examples. Example 1 The following composition: tetraethoxysilane 50 g zirconium tetrabutoxide 10 g aluminum isopropoxide 5 g lithium nitrate 10 g ethyl alcohol 20 g nitric acid 5 g water 20 g of an inorganic component-water reaction product-based dispersion having polyacrylic acid (weight average molecular weight) : 150,000) and stirred well, and then the pH value was adjusted to 4 by dropwise addition of a 1% aqueous sodium hydroxide solution. This mixture was applied as a coating liquid on one surface of an acrylic resin plate to a thickness of 10 μm,
It was left at room temperature and room temperature for drying and curing to form a hydratable coating film.

【0037】比較例1〜5 比較例1〜5の各々において、実施例1の混合液から、
上記テトラエトキシシラン成分、ジルコニウムテトラブ
トキシド成分、アルミニウムイソプロポキシド成分、硝
酸リチウム成分及び、ポリアクリル酸成分の1成分づつ
を欠如させた塗布液を調整し、実施例と同様にして塗膜
を形成した。塗膜は少なくとも乾燥しており、このため
硬化しているように見えた。
[0037] In each of Comparative Examples 1 to 5 Comparative Examples 1 to 5, from a mixture of Example 1,
A coating solution was prepared in which the above-mentioned tetraethoxysilane component, zirconium tetrabutoxide component, aluminum isopropoxide component, lithium nitrate component, and polyacrylic acid component were each omitted, and a coating film was formed in the same manner as in the example. did. The coating was at least dry and thus appeared to be cured.

【0038】親水性、耐水耐久性試験 上記の実施例および比較例で得られた塗膜の親水性と耐
久性を下記方法により測定した。親水性は塗膜上の水滴
の接触角を測定した。また、耐久性は、各塗膜を95℃
の熱水中に24時間浸漬し、1規定の水酸化ナトリウム溶
液に24時間浸漬後、あるいは空気中に1ヶ月間放置し
た後、再び接触角を測定することによって評価した。結
果を表1に示す。
The hydrophilic, and the hydrophilic and durability of the resulting coating films in Examples and Comparative Examples of the water durability test described above were measured by the following methods. For the hydrophilicity, the contact angle of a water droplet on the coating film was measured. In addition, durability was measured at 95 ° C.
Was immersed in hot water for 24 hours, immersed in 1N sodium hydroxide solution for 24 hours, or left in the air for one month, and then evaluated by measuring the contact angle again. Table 1 shows the results.

【0039】[0039]

【表1】 [Table 1]

【0040】表1から明らかなように、本発明の塗膜は
耐久性に優れており、比較例1〜5から明らかなように
成分(1)〜(5)のどの成分も欠く事のできないもの
である。
As is clear from Table 1, the coating film of the present invention has excellent durability, and as is clear from Comparative Examples 1 to 5, all of the components (1) to (5) cannot be omitted. Things.

【0041】実施例2及び比較例6〜10 実施例2および比較例6〜10において、それぞれ実施
例1及び比較例1〜5と同一の塗布液を調製した。但
し、水酸化ナトリウム溶液の滴下によるpH値調整を行わ
ず、蒸留水で1000倍に希釈した。この各液を270
℃に加熱したガラス板に塗布量100ml/m2 で吹き付
けて、瞬時に水分を蒸発させると同時に、成分(1)〜
(5)の反応混合物を硬化させて、それぞれの塗膜を形
成した。これらの各塗膜について実施例1、および比較
例1〜5と同様に親水性と耐久性を測定した。結果を表
2に示す。
Example 2 and Comparative Examples 6 to 10 In Examples 2 and Comparative Examples 6 to 10, the same coating liquids as in Example 1 and Comparative Examples 1 to 5 were prepared. However, the pH value was not adjusted by dropwise addition of a sodium hydroxide solution, but was diluted 1000 times with distilled water. 270 of each of these liquids
Spraying at a coating amount of 100 ml / m 2 onto a glass plate heated to 0 ° C. to instantaneously evaporate water and at the same time, components (1) to
The reaction mixture of (5) was cured to form respective coating films. The hydrophilicity and durability of each of these coating films were measured in the same manner as in Example 1 and Comparative Examples 1 to 5. Table 2 shows the results.

【0042】[0042]

【表2】 [Table 2]

【0043】表2から明らかなように、本発明に係る実
施例2のガラス板上の塗膜は耐久負荷後も優れた親水性
を示した。
As is clear from Table 2, the coating film on the glass plate of Example 2 according to the present invention showed excellent hydrophilicity even after the endurance load.

【0044】実施例3、比較例11〜15 実施例3、比較例11〜15において実施例1および比
較例1〜5で調製した塗布液を調製した。但し、水酸化
ナトリウム溶液の滴下によるpH値調整の代りに、0.5
%の水酸化カルシウム溶液を滴下してpH3に調整した。
この混合液を、塗膜の厚さが1μmになるようステンレ
ス板に塗布した。さらに、これを180℃で10分間加
熱した。これらの塗膜についても前記と同様の親水性、
耐久性試験をおこなった。結果を表3に示す。
Example 3, Comparative Examples 11 to 15 In Examples 3 and 11 to 15, the coating solutions prepared in Example 1 and Comparative Examples 1 to 5 were prepared. However, instead of adjusting the pH value by dropping sodium hydroxide solution, 0.5
% Calcium hydroxide solution was added dropwise to adjust the pH to 3.
This mixed solution was applied to a stainless steel plate so that the thickness of the coating film became 1 μm. Further, it was heated at 180 ° C. for 10 minutes. The same hydrophilicity as above for these coating films,
A durability test was performed. Table 3 shows the results.

【0045】[0045]

【表3】 [Table 3]

【0046】表3から明らかなように本発明に係る実施
例3のステンレス板上の塗膜は耐久負荷後も優れた親水
性を示した。
As is apparent from Table 3, the coating film on the stainless steel plate of Example 3 according to the present invention exhibited excellent hydrophilicity even after the endurance load.

【0047】実施例4 実施例1と同様にしてアクリル樹脂板の上に本発明の水
和性塗膜を形成した。この水和性塗膜を形成したアクリ
ル樹脂板の上に、サラダ油を1g滴下し、これを20℃
の水中に浸漬して、油が浮き上がるまでの時間を測定
し、易洗浄性試験を実施した。この結果を表4に示す。
Example 4 In the same manner as in Example 1, a hydratable coating film of the present invention was formed on an acrylic resin plate. 1 g of salad oil was dropped on the acrylic resin plate on which the hydratable coating film was formed.
Was immersed in water and the time required for the oil to float was measured, and an easy-cleaning test was performed. Table 4 shows the results.

【0048】比較例16 実施例1で使用したものと同じアクリル樹脂板を、それ
に水和性塗膜を形成せずに使用し、実施例4と同様の易
洗浄性試験を実施した。この結果を表4に示す。
Comparative Example 16 The same acrylic resin plate as used in Example 1 was used without forming a hydratable coating film thereon, and the same easy-cleaning test as in Example 4 was performed. Table 4 shows the results.

【0049】実施例5 実施例2と同様にしてガラス板の上に本発明の水和性塗
膜を形成し、実施例4と同様の易洗浄性試験を実施し
た。この結果を表4に示す。
Example 5 A hydratable coating film of the present invention was formed on a glass plate in the same manner as in Example 2, and the same easy-to-clean test as in Example 4 was conducted. Table 4 shows the results.

【0050】比較例17 実施例2で使用したものと同じガラス板を、水和性塗膜
を形成せずに使用し、実施例4と同様の易洗浄性試験を
実施した。この結果を表4に示す。
Comparative Example 17 The same glass plate as that used in Example 2 was used without forming a hydratable coating film, and the same easy-cleaning test as in Example 4 was performed. Table 4 shows the results.

【0051】実施例6 実施例3と同様にしてステンレス板の上に本願発明の水
和性塗膜を形成し、実施例4と同様の易洗浄性試験を実
施した。この結果を表4に示す。
Example 6 A hydratable coating film of the present invention was formed on a stainless steel plate in the same manner as in Example 3, and the same easy-cleaning test as in Example 4 was performed. Table 4 shows the results.

【0052】比較例18 実施例3で使用したのと同じステンレス板を、水和性塗
膜を形成せずに使用し、実施例4と同様の易洗浄性試験
を実施した。この結果を表4に示す。
Comparative Example 18 The same easy-to-clean test as in Example 4 was performed using the same stainless steel plate as used in Example 3 without forming a hydratable coating film. Table 4 shows the results.

【0053】[0053]

【表4】 [Table 4]

【0054】実施例7 下記組成の塗布液を調製した。 テトラエトキシシラン 1g ジルコニウムテトラブトキシド 0.4g アルミニウムイソプロポキシド 0.1g 水酸化リチウム 0.5g 硝酸亜鉛 3g 硝酸 5g 水 70g ポリアクリル酸 20g 2プロパノール 500g 上記塗布液を、亜鉛めっき鋼板上にディップ法で塗布し
た。これを24時間室温で放置したところ、形成された
厚さ0.5μmの塗膜は、強くこすっても取れないほど
硬化していることが確認できた。また、この塗布物を前
記実施例1と同じ試験に供した。また比較のために亜鉛
めっき鋼板と同じ試験に供した。その結果を表5に示
す。
Example 7 A coating solution having the following composition was prepared. Tetraethoxysilane 1 g Zirconium tetrabutoxide 0.4 g Aluminum isopropoxide 0.1 g Lithium hydroxide 0.5 g Zinc nitrate 3 g Nitric acid 5 g Water 70 g Polyacrylic acid 20 g 2 Propanol 500 g The above coating solution is coated on a galvanized steel sheet by dipping. Applied. When this was allowed to stand at room temperature for 24 hours, it was confirmed that the formed coating film having a thickness of 0.5 μm was cured so that it could not be removed even if it was rubbed strongly. The coated product was subjected to the same test as in Example 1. For comparison, the same test was performed on the galvanized steel sheet. Table 5 shows the results.

【0055】[0055]

【表5】 [Table 5]

【0056】実施例8 実施例7に記載の組成の塗布液にさらに0.1gの硝酸
鉄(III)を追加して、実施例8の塗布液を調製した。こ
の塗布液を、ロールコーターを用いて、ブリキ板及びア
ルマイト板の表面に塗布し、150℃で10秒間加熱し
て硬化乾燥して、厚さ1.0μmの塗膜を形成した。得
られた塗膜と、ブリキ板及びアルマイト板の各々との密
着性は良好であった。この塗布物、及びブリキ板及びア
ルマイト板を、実施例1と同じ試験に供した。その結果
を表6に示す。
[0056] In addition Example 8 Example 7 further iron nitrate 0.1g coating solution of the composition according to (III), to prepare a coating liquid of Example 8. This coating solution was applied to the surfaces of a tin plate and an alumite plate using a roll coater, heated at 150 ° C. for 10 seconds, and cured and dried to form a coating film having a thickness of 1.0 μm. The adhesion between the obtained coating film and each of the tin plate and the alumite plate was good. The coated product and the tin plate and the alumite plate were subjected to the same test as in Example 1. Table 6 shows the results.

【0057】[0057]

【表6】 [Table 6]

【0058】[0058]

【発明の効果】本発明により、従来解決困難な問題点と
して知られていた親水性膜の耐久性の問題が解決され
た。本発明の該水性塗膜は、高温処理および低温処理の
いずれで固化されたものであってもすぐれた耐水・耐久
性及び優れた易洗浄性を有し、多種の材料種、寸法、形
状の材料に適用することができる。
According to the present invention, the problem of the durability of the hydrophilic film, which has been known as a problem which has been difficult to solve, has been solved. The water-based coating film of the present invention has excellent water resistance and durability and excellent easy-cleaning properties even when solidified by either high-temperature treatment or low-temperature treatment, and has various material types, dimensions, and shapes. Can be applied to materials.

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き Fターム(参考) 4J038 CG131 HA246 HA276 HA436 JA23 JC38 MA08 MA10 NA05 NA06 PC02 PC03 PC08  ──────────────────────────────────────────────────続 き Continued on the front page F term (reference) 4J038 CG131 HA246 HA276 HA436 JA23 JC38 MA08 MA10 NA05 NA06 PC02 PC03 PC08

Claims (16)

【特許請求の範囲】[Claims] 【請求項1】 (1)珪素のアルコキシド及び水溶性塩
から選ばれた少なくとも1種からなる珪素含有成分と、 (2)ジルコニウムのアルコキシド及び水溶性塩から選
ばれた少なくとも1種からなるジルコニウム含有成分
と、 (3)アルミニウムのアルコキシド及び水溶性塩から選
ばれた少なくとも1種からなるアルミニウム含有成分
と、 (4)リチウムの水溶性塩の少なくとも1種からなるリ
チウム含有成分と、 (5)ポリアクリル酸と、からなる原料を水中において
混合し、反応させて得られる反応混合物を含み、但し、
前記珪素含有成分(1)、ジルコニウム含有成分(2)
及びアルミニウム含有成分(3)中に、珪素のアルコキ
シド、ジルコニウムのアルコキシド、及びアルミニウム
のアルコキシドから選ばれた少なくとも1種が含有され
ている、ことを特徴とする親水性塗膜形成用組成物。
1. A silicon-containing component consisting of (1) at least one kind selected from silicon alkoxides and water-soluble salts, and (2) a zirconium-containing part consisting of at least one kind selected from zirconium alkoxides and water-soluble salts. A component; (3) an aluminum-containing component comprising at least one selected from alkoxides and water-soluble salts of aluminum; (4) a lithium-containing component comprising at least one water-soluble salt of lithium; Acrylic acid, a reaction mixture obtained by mixing and reacting raw materials consisting of water in water, provided that
The silicon-containing component (1) and the zirconium-containing component (2)
A composition for forming a hydrophilic coating film, wherein at least one selected from alkoxides of silicon, alkoxides of zirconium, and alkoxides of aluminum is contained in the aluminum-containing component (3).
【請求項2】 前記原料中に含まれる珪素含有成分
(1)、ジルコニウム含有成分(2)、アルミニウム含
有成分(3)及びリチウム含有成分(4)の含有比率
が、それぞれSiO2 ,ZrO2 ,Al23 及びLi
2 O絶乾重量に換算して、20〜70(SiO2 ):1
〜50(ZrO2 ):1〜30(Al23):5〜3
0(Li2 O)である、請求項1に記載の親水性塗膜形
成用組成物。
2. The content ratio of the silicon-containing component (1), the zirconium-containing component (2), the aluminum-containing component (3) and the lithium-containing component (4) contained in the raw materials is SiO 2 , ZrO 2 , Al 2 O 3 and Li
In terms of 2 O absolute dry weight, 20~70 (SiO 2): 1
~50 (ZrO 2): 1~30 ( Al 2 O 3): 5~3
It is 0 (Li 2 O), the hydrophilic coating forming composition of claim 1.
【請求項3】 前記原料中に含まれる珪素含有成分
(1)、ジルコニウム含有成分(2)、アルミニウム含
有成分(3)、及びリチウム含有成分(4)の配合重量
を、それぞれSiO2 ,ZrO2 ,Al23 及びLi
2 Oの絶乾重量に換算したときの合計重量と、ポリアク
リル酸(5)の配合乾燥重量との比が100:5〜10
0:10,000である、請求項1又は2に記載の親水
性塗膜形成用組成物。
3. The compounding weights of the silicon-containing component (1), the zirconium-containing component (2), the aluminum-containing component (3), and the lithium-containing component (4) contained in the raw materials are SiO 2 and ZrO 2 , respectively. , Al 2 O 3 and Li
The ratio of the total weight in terms of the absolute dry weight of 2 O to the blended dry weight of polyacrylic acid (5) is 100: 5 to 10
The composition for forming a hydrophilic coating film according to claim 1, wherein the composition is 0: 10,000.
【請求項4】 前記原料が、前記珪素含有成分(1)、
前記ジルコニウム含有成分(2)、前記アルミニウム含
有成分(3)、前記リチウム含有成分(4)、及びポリ
アクリル酸(5)に加えて、 (6)2価の金属の水溶性塩の少なくとも1種からなる
2価金属含有成分、及び (7)2価以外の原子価を有する鉄の水溶性塩の少なく
とも1種からなる鉄含有成分、から選ばれた少なくとも
1員をさらに含む、請求項1に記載の親水性塗膜形成用
組成物。
4. The method according to claim 1, wherein the raw material is the silicon-containing component (1),
(6) In addition to the zirconium-containing component (2), the aluminum-containing component (3), the lithium-containing component (4), and the polyacrylic acid (5), (6) at least one water-soluble salt of a divalent metal 2. The composition according to claim 1, further comprising at least one member selected from a divalent metal-containing component consisting of: and (7) an iron-containing component consisting of at least one water-soluble salt of iron having a valence other than divalent. The composition for forming a hydrophilic coating film according to the above.
【請求項5】 前記2価の金属含有成分(6)の2価の
金属が、アルカリ土類金属並びにZn,Cu(II),F
e(II),Ni(II)、及びMn(II)から選ばれる、
請求項4に記載の親水性塗膜形成用組成物。
5. The divalent metal of the divalent metal-containing component (6) is an alkaline earth metal and Zn, Cu (II), F
e (II), Ni (II), and Mn (II),
The composition for forming a hydrophilic coating film according to claim 4.
【請求項6】 前記原料中の前記珪素含有成分(1)に
対する前記2価の金属含有成分(6)及び前記2価以外
の原子価を有する鉄含有成分(7)の含有比率が、それ
ぞれ、SiO2 ,MO(但し、Mは2価の金属原子を表
す)及びFe 23 の絶乾重量に換算して、 20〜70(SiO2 ):0〜1000(MO):0〜
10(Fe23 ) である、請求項4又は5に記載の親水性塗膜形成用組成
物。
6. The silicon-containing component (1) in the raw material
The divalent metal-containing component (6) and other than the divalent
Content ratio of the iron-containing component (7) having a valence of
Respectively, SiOTwo , MO (where M represents a divalent metal atom)
And Fe Two OThree Converted to the absolute dry weight of 20-70 (SiOTwo ): 0 to 1000 (MO): 0
10 (FeTwo OThree The composition for forming a hydrophilic coating film according to claim 4 or 5, wherein
object.
【請求項7】 前記原料中の、前記珪素合成成分
(1)、ジルコニウム含有成分(2)、アルミニウム含
有成分(3)、リチウム含有成分(4)、2価の金属含
有成分(6)、及び2価以外の原子価を有する鉄含有成
分(7)の配合量をそれぞれSiO2 ,ZrO2 ,Al
23 ,Li2 O,MO(但しMは2価の金属原子を表
す)及びFe23 の絶乾重量に換算したときの合計配
合重量と、ポリアクリル酸(5)との乾燥重量の比が、
100:5〜100:100,000である、請求項4
〜6のいずれか1項に記載の親水性塗膜形成用組成物。
7. The silicon synthesis component (1), the zirconium-containing component (2), the aluminum-containing component (3), the lithium-containing component (4) and the divalent metal-containing component (6) in the raw material. The amount of the iron-containing component (7) having a valence other than divalent is defined as SiO 2 , ZrO 2 , and Al, respectively.
2 O 3 , Li 2 O, MO (where M represents a divalent metal atom) and the total blended weight of Fe 2 O 3 in terms of absolute dry weight, and the dry weight of polyacrylic acid (5) Is the ratio
5. The composition of claim 4, wherein the ratio is from 100: 5 to 100: 100,000.
7. The composition for forming a hydrophilic coating film according to any one of items 6 to 6.
【請求項8】 前記原料中の前記ポリアクリル酸の配合
量が、水の重量に対して0.01〜25%である、請求
項1〜7のいずれか1項に記載の親水性塗膜形成用組成
物。
8. The hydrophilic coating film according to claim 1, wherein the amount of the polyacrylic acid in the raw material is 0.01 to 25% based on the weight of water. Forming composition.
【請求項9】 請求項1〜8のいずれか1項に記載の親
水性塗膜形成用組成物を含む水性塗布液を、固形基材の
少なくとも1面に塗布し、この塗布液層を固化して親水
性塗膜を形成することを含む、複合材料の製造方法。
9. An aqueous coating solution containing the composition for forming a hydrophilic coating film according to claim 1 is applied to at least one surface of a solid substrate, and the coating solution layer is solidified. And producing a hydrophilic coating film.
【請求項10】 前記基材が金属材料、陶磁器、ガラス
材料、セラミック材料及び有機高分子材料から選ばれた
1種以上から選ばれる、請求項9に記載の製造方法。
10. The method according to claim 9, wherein the substrate is selected from one or more selected from a metal material, a ceramic, a glass material, a ceramic material, and an organic polymer material.
【請求項11】 固形基材と、その少なくとも1面上に
請求項1〜8のいずれか1項に記載の親水性塗膜形成用
組成物を含む水性塗布液を塗布し、固化して形成された
親水性塗膜とを有する複合材料。
11. An aqueous coating solution containing the composition for forming a hydrophilic coating film according to any one of claims 1 to 8 on a solid substrate and at least one surface thereof, and formed by solidification. And a hydrophilic material.
【請求項12】 前記固形基材が、金属材料、陶磁器材
料、ガラス材料、セラミック材料及び有機高分子材料か
ら選ばれる、請求項11に記載の複合材料。
12. The composite material according to claim 11, wherein the solid substrate is selected from a metal material, a ceramic material, a glass material, a ceramic material, and an organic polymer material.
【請求項13】 前記親水性塗膜中に、前記原料の成分
(1)〜(5)及び水の反応生成物が形成されていて、
それに含まれる珪素、ジルコニウム、アルミニウム及び
リチウムの重量比が、それぞれSiO2 ,ZrO2 ,A
23 及びLi2 Oの絶乾重量に換算したとき、20
〜70(SiO2 ):1〜50(ZrO2 ):1〜30
(Al23 ):5〜30(Li2 O)である、請求項
11に記載の複合材料。
13. A reaction product of the components (1) to (5) of the raw material and water is formed in the hydrophilic coating film,
The weight ratio of silicon, zirconium, aluminum and lithium contained therein is SiO 2 , ZrO 2 and A, respectively.
When converted to absolute dry weight of l 2 O 3 and Li 2 O, 20
~70 (SiO 2): 1~50 ( ZrO 2): 1~30
(Al 2 O 3): a 5~30 (Li 2 O), the composite material according to claim 11.
【請求項14】 前記原料が成分(6)及び(7)をさ
らに含み、前記親水性塗膜において、前記原料の成分
(1)〜(5)、成分(6)及び(7)並びに水の反応
生成物が形成されていて、それに含まれる珪素と、2価
の金属と、2価以外の原子価を有する鉄との重量比が、
それぞれSiO2 ,MO(但し、Mは2価の金属原子を
表す)及びFe23 の絶乾重量に換算したとき、20
〜70(SiO2 ):1000(MO)以下:10(F
23 )以下である、請求項13に記載の複合材料。
14. The raw material further includes components (6) and (7), and in the hydrophilic coating film, the raw materials include components (1) to (5), components (6) and (7), and water. The reaction product is formed, the weight ratio of silicon contained therein, divalent metal and iron having a valence other than divalent is
When converted to the absolute dry weight of SiO 2 , MO (where M represents a divalent metal atom) and Fe 2 O 3 , respectively, 20
~70 (SiO 2): 1000 ( MO) the following: 10 (F
e 2 O 3) or less, the composite material according to claim 13.
【請求項15】 前記親水性塗膜に含まれる珪素、ジル
コニウム、アルミニウム及びリチウム含有量を、それぞ
れSiO2 ,ZrO2 ,Al23 及びLi 2 Oの絶乾
重量に換算したときの合計重量と、ポリアクリル酸残基
のポリアクリル酸乾燥重量に換算したときの重量との比
が、100:5〜100:10,000である、請求項
11に記載の複合材料。
15. Silicon and jill contained in the hydrophilic coating film
Conium, aluminum and lithium content
Re SiOTwo , ZrOTwo , AlTwo OThree And Li Two O dryness
Total weight when converted to weight and polyacrylic acid residue
Ratio to weight when converted to dry weight of polyacrylic acid
Is from 100: 5 to 100: 10,000.
12. The composite material according to 11.
【請求項16】 前記原料が成分(6)及び(7)をさ
らに含み、前記親水性塗膜に含まれる珪素、ジルコニウ
ム、アルミニウム、リチウム、2価の金属及び2価以外
の原子価を有する鉄の含有量を、それぞれSiO2 ,Z
rO2 ,Al 23 ,Li2 O,MO(但しMは2価の
金属原子を表す)及びFe23 の絶乾重量に換算した
ときの合計重量と、ポリアクリル酸残基のポリアクリル
酸乾燥重量に換算したときの重量との比が、100:5
〜100:100,000である、請求項11に記載の
複合材料。
16. The raw material comprises components (6) and (7).
Silicon, zirconium contained in the hydrophilic coating film
Aluminum, lithium, divalent metals and other than divalent
The content of iron having a valence ofTwo , Z
rOTwo , Al Two OThree , LiTwo O, MO (where M is divalent
Represents a metal atom) and FeTwo OThree Converted to absolute dry weight
When the total weight and polyacrylic acid residue polyacrylic
The ratio to the weight when converted to the acid dry weight is 100: 5.
12. The method of claim 11, wherein the ratio is -100 to 100,000.
Composite materials.
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