JP2003306616A

JP2003306616A - 水性組成物及び非水系組成物

Info

Publication number: JP2003306616A
Application number: JP2002113783A
Authority: JP
Inventors: Noriyoshi Kaneko; 範義金子
Original assignee: CERAMISSION KK
Current assignee: CERAMISSION KK
Priority date: 2002-04-16
Filing date: 2002-04-16
Publication date: 2003-10-31

Abstract

(57)【要約】【課題】優れた放熱性を有した塗膜を形成し得る水性
組成物及び前記水性組成物から水を除去して得られる前
記優れた放熱性を有した塗膜に係る非水系組成物を提供
すること。【解決手段】金属酸化物とケイ酸ナトリウムと水とを
含有する水性組成物において、前記金属酸化物として少
なくとも酸化錫を含有することを特徴とする前記水性組
成物。また、金属酸化物とケイ酸ナトリウムとを含有す
る非水系組成物において、前記金属酸化物として少なく
とも酸化錫を含有することを特徴とする前記非水系組成
物。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は、塗装材用、接着材
用、結合材用等として有用な水性組成物、及び該水性組
成物から水が除去された好適には皮膜状の非水系組成
物、並びに前記水性組成物を基材等に塗布した後、水を
除去して得られる塗膜組成物に関する。

【０００２】

【従来の技術】従来、無機質を主体とする塗装剤が知ら
れている。

【０００３】例えば、アルミナゾル水和物の無機部分に
水酸基安定剤と耐火水分解性を与えてなるバインダーに
無機質フィラーとしてアルミナ粉を混合してなる無機質
の不燃塗料（特開昭６２−２５６８７６号公報）、りん
酸、りん酸塩等の水溶液にＰ ₂Ｏ₅とＡｌ₂Ｏ₃とアルカリ
金属酸化物とを主成分とするガラス粉末を配合して得ら
れる結合剤、およびこの結合剤に耐火性の無機粉末、無
機繊維等を配合して得られる硬化性無機組成物（特開平
１−２３９０４９号公報）、シリカゾルと無機耐火粉末
からなる無機質組成物（特開平３−２３２７５７号公
報）、また、シリカゾルと無機耐火粉末からなる無機質
組成物（特開平３−７４４８３７号公報）等が開示され
ている。

【０００４】しかしながら、従来のこれら無機組成物は
蓄積された熱を放射させる放熱性の特性は充分でない。
特に１００℃以下の低温で放熱効果を充分に発揮できる
ものはない。

【０００５】最近アルカリ金属ケイ酸塩を７〜２０重量
％、二酸化ケイ素粉末を５〜３０重量％含有した水性塗
料の技術が開示されている（特開平７−２６１６６号公
報）。このものを塗布して得られる塗膜の放熱性は充分
でない。

【０００６】

【発明が解決しようとする課題】本発明は上記事情に鑑
みてなされたもので、その目的は、優れた放熱性を有し
た塗膜を形成し得る水性組成物及び前記水性組成物から
水を除去して得られる前記優れた放熱性を有した塗膜に
係る非水系組成物を提供することにある。

【０００７】

【課題を解決するための手段】本発明者は上記課題を解
決するために鋭意研究を行った結果、金属酸化物粉末、
ケイ酸ナトリウム及び水を含有する水性組成物の、金属
酸化物として酸化錫を含有すると、その水性組成物から
得られる水性組成物を基材に塗布して得られる塗膜が、
熱を効果的に放射する優れた放熱性を有した非水系組成
物が得られることを見出し、本発明を完成するに至っ
た。

【０００８】すなわち、本発明は、金属酸化物とケイ酸
ナトリウムと水とを含有する水性組成物において、前記
金属酸化物として少なくとも酸化錫を含有することを特
徴とする前記水性組成物である。

【０００９】また、本発明は、金属酸化物とケイ酸ナト
リウムとを含有する非水系組成物において、前記金属酸
化物として少なくとも酸化錫を含有することを特徴とす
る前記非水系組成物である。前記非水系組成物は放熱性
非水系組成物であることができる。また、前記非水系組
成物は皮膜組成物であることが好ましく、特に、基材に
前記水性組成物を塗布した後、該水性組成物中の水を除
去して得られる塗膜組成物であることができる。

【００１０】なお、本発明の放熱性とは、蓄積された熱
を放射によって放出させる特性をいう。例えば、加熱等
により蓄積された基材の熱を大気中に放射することによ
って前記基材の温度上昇を抑えたり、温度低下させたり
する特性をいう。

【００１１】

【発明の実施の形態】以下、本発明の実施形態について
詳述する。

【００１２】本発明の水性組成物及び非水系組成物に
は、酸化錫を含む金属酸化物とケイ酸ナトリウムとが含
有される。

【００１３】本発明において用いられる酸化錫は公知の
物質である。この酸化錫の配合により放熱性、特に例え
ば１００℃以下の低温下での放熱性の効率を上げること
ができる。また本発明において用いられる酸化錫以外の
金属酸化物（以下、他の金属酸化物という。）として
は、特に限定されるものではなく、一般的な金属酸化物
から選択されて用いられる。他の金属酸化物の具体例と
しては、例えば、含水ケイ酸アルミニウム（カオリ
ン）、含水ケイ酸マグネシウム（タルク）、無水ケイ酸
（二酸化ケイ素）等の金属酸化物中の成分としてＳｉＯ
₂を含有する酸化ケイ素類（以下、単に酸化ケイ素類と
いう。）、酸化アルミニウム、酸化チタン、酸化ナトリ
ウム、酸化ジルコニウム、酸化バリウム、酸化鉄、酸化
マンガン等が挙げられる。金属酸化物は１種又は２種以
上が任意に選択されて用いられる。本発明においては、
前記他の金属酸化物のなかでも少なくとも酸化ケイ素類
が含まれることが好ましい。

【００１４】本発明の酸化錫を含む金属酸化物は、一般
的には、粉末、好ましくは微粉末の形態で用いられる。
粉末は、微粉末とすることにより、水性組成物から得ら
れる塗膜の緻密性が向上し、塗膜の放熱性をより一層向
上させることができる。前記好ましい金属酸化物である
酸化ケイ素類は、比較的容易に微粒子の粉末にすること
ができる点からも好ましい。

【００１５】金属酸化物粉末は、一般的には金属酸化物
を粉砕により粉末化して得られる。粉砕手段としては、
例えばジルコニアや窒化硅素等の材質からなる容器とボ
ールを用いて行うボールミル法やジェットミル法等が使
用可能であり、粒度を制御するために、適宜分級等の操
作を行ってもよい。

【００１６】本発明に用いられるケイ酸ナトリウムは、
公知の物質であり、例えば、二ケイ酸ナトリウム、四ケ
イ酸ナトリウム等のケイ酸ナトリウムの単一又は混合物
を用いることができる。

【００１７】本発明のケイ酸ナトリウムは、市販品を用
いることが可能であり、市販品の例としては、例えば、
Ｊ珪酸ソーダ１号、５８珪酸ソーダ１号、５３珪酸ソー
ダ１号、５０珪酸ソーダ１号、４７珪酸ソーダ１号、３
８珪酸ソーダ１号、４８珪酸ソーダ２号、４５珪酸ソー
ダ２号、４３珪酸ソーダ２号、Ｊ珪酸ソーダ３号、珪酸
ソーダ４号（以上、日本化学工業（株）製）等が挙げら
れる。これらのうち、例えばＪ珪酸ソーダ１号は、ケイ
酸ナトリウムの含有濃度が５４．５質量％のケイ酸ナト
リウム水溶液である。

【００１８】本発明においては、ケイ酸ナトリウム以外
に本発明の効果を損なわない範囲で他のアルカリ金属ケ
イ酸塩を含有することができる。このアルカリ金属ケイ
酸塩の例としては、ケイ酸リチウム等が挙げられる。

【００１９】本発明の水性組成物においては水が配合さ
れ、水性組成物の使用に際して、乾燥等により除去され
非水系の組成物を形成させる。水は、本発明のケイ酸ナ
トリウムを溶解する溶媒として、また金属酸化物を分散
する分散媒として機能する。

【００２０】本発明の水性組成物及び非水系組成物に
は、本発明の効果を損なわない範囲で、前記成分以外の
成分を含有することができる。任意含有成分としては、
例えば窒化アルミニウム、窒化ケイ素、窒化ホウ素等の
金属窒化物、トルマリン、カーボン等が挙げられる。

【００２１】本発明の水性組成物においては、金属酸化
物を含む水に分散される物質の含有量が、水性組成物全
量中５０〜６５質量％であることが好ましい。そのう
ち、前記酸化錫を含む金属酸化物の含有量は、水性組成
物全量中１０〜６５質量％であることが好ましい。含有
量がこれらの範囲であると、特に顕著に本発明の効果を
発揮することができる。また、酸化錫の含有量は、水性
組成物全量中５〜２５質量％であることが好ましい。酸
化錫の含有量がこの範囲であると、低温での放熱性効果
が特に優れたものとなる。

【００２２】また、本発明の水性組成物においては、ア
ルカリ金属ケイ酸塩を含む水溶液の含有量が、水性組成
物全量中３５〜５０質量％であることが好ましい。その
うち、前記ケイ酸ナトリウムの含有量は水性組成物全量
中３〜１７質量％であることが好ましい。

【００２３】本発明の水性組成物を製造するに当たって
特に制限はなく、例えば、前記酸化錫を含む金属酸化物
粉末とケイ酸ナトリウムと水に必要に応じてその他成分
を混合、撹拌して均一に分散させることによって得るこ
とができる。好ましくは、ケイ酸ナトリウム及び必要に
応じて配合される他成分の水溶液中に酸化錫を含む金属
酸化物粉末に必要に応じてその他成分を混合、分散させ
て製造する。

【００２４】本発明の水性組成物は、塗装材用、接着材
用、結合材用等として、例えば、弱電、車輌、調理器
具、建材等の広い分野に応用される。また、塗布対象基
材としては、鋳鉄、鉄、ステンレス鋼、アルミニウム、
銅、ニッケル等の金属、樹脂、プラスチック、木材、石
材等が好適に用いられる。前記水性組成物は基材に塗布
されると、該水性組成物から水が除去されて、好適には
皮膜状の非水系組成物が得られる。

【００２５】本発明の非水系の組成物は、水性組成物か
ら水を除去することによって得ることができる。例え
ば、基材に水性組成物を塗布して、乾燥すると、基材上
に被膜を形成し、塗膜組成物が得られる。すなわち、本
発明の非水系組成物は被膜組成物が好ましく、例えば塗
膜組成物であることができる。本発明の水性組成物を基
材に塗布した場合、常温で２〜３時間で乾燥し（水が除
去され）、被覆層（塗膜）を形成する。塗膜の厚さは用
途によって任意に設定されるが、一般的には２００μｍ
以下で充分である。また、１０〜２００μｍ程度であれ
ば好都合である。基材への塗布には、刷毛塗り、吹きつ
け、印刷（シルクスクリーン等）等公知の方法によって
行うことができる。

【００２６】本発明の非水系組成物は、種々の優れた機
能を有するが、特に後述するように優れた放熱性の特性
を有する。したがって、特に放熱性非水系組成物として
有用である。

【００２７】本発明の非水系組成物を構成する各成分に
ついては、非水系組成物が水性組成物から乾燥等によっ
て水を除いたものであるので、前記水性組成物に関して
説明した内容から水に関する記載を除いたものがそのま
ま適用される。また、非水系組成物を構成する各成分の
含有量についても、前記水性組成物に関する記載が維持
され、水性組成物から水を除いたものとして換算され定
められる。

【００２８】含有量について述べれば、前記酸化錫の含
有量は、非水系組成物全量中６〜４５．５質量％である
ことが好ましい。また、前記酸化錫を含む金属酸化物の
含有量は、非水系組成物全量中１２〜９３質量％である
ことが好ましい。

【００２９】また、ケイ酸ナトリウムの含有量は、非水
系組成物全量中３．５〜２５．５質量％であることが好
ましい。

【００３０】さらに、本発明の非水系組成物の用途、応
用分野、塗布対象基材等についても前記水性組成物に関
するものと同様である。

【００３１】

【実施例】以下実施例を挙げて本発明を具体的に説明す
る。

【００３２】［製造例１：水性組成物の製造］ケイ酸ナ
トリウム水溶液（Ｊ珪酸ソーダ１号）５０質量％（アル
カリ金属ケイ酸塩水溶液中）と、純水５０質量％質量％
（アルカリ金属ケイ酸塩水溶液中）とを混合し、充分撹
拌してアルカリ金属ケイ酸塩水溶液を調製した。このア
ルカリ金属ケイ酸塩水溶液中に、アルカリ金属ケイ酸塩
水溶液４７質量部に対して、１５．５質量部の酸化第二
錫、２０質量部の二酸化ケイ素、６質量部のカオリン及
び１１．５質量部の酸化アルミニウムの金属酸化物粉末
を、前記アルカリ金属ケイ酸塩水溶液を撹拌をしながら
投入した。充分撹拌し、金属酸化物粉末が充分分散した
ことを確認してから、さらに撹拌の回転数を上げ撹拌を
継続して、本発明の水性組成物を得た。

【００３３】［塗膜非水系組成物の評価テスト］本発明
の塗膜非水系組成物の放熱性についての試験を行った。

【００３４】（放熱性１）サーボモーターに、製造例１
で得られた水性組成物を塗布し、自然乾燥させ、厚さ８
０μの塗膜非水系組成物をサーボモーター上にコートし
た。このサーボモーターを１００Ｖ電圧にて駆動回転さ
せ、５分ごとにサーボモーターの回転付加によって生じ
る熱としてモーター外壁の温度を温度センサーにて測定
した（処理品）。なお、比較として、サーボモーター上
に前記塗膜非水系組成物をコートしないもの（未処理
品）を測定した。結果を表１に示す。

【００３５】

【表１】

【００３６】表１から分かるように、処理品は未処理品
に比較して温度の上昇が抑えられており、処理品の放熱
性効果が明らかである。なお、表１の結果に関しては、
測定温度は放熱容量と発熱容量の平衡温度を測定してい
ることになる。熱力学的経験則として０〜１００℃程度
の温度において放熱または発熱速度が２倍になると１０
℃の温度変化に相当することから、両者の温度差より、
処理品の放熱速度は未処理品の約６倍ということにな
る。モーターの放熱をこれだけ挙げられれば、より多く
の電流を流すことが可能となり、小型で大電流を流すこ
とが小型で大トルクのモーターを実現できる。

【００３７】（放熱性２）３００ｃｃ容量の上面が開放
されたアルミ缶の外側全面に、製造例１で得られた水性
組成物を塗布し、自然乾燥させ、厚さ８０μの塗膜非水
系組成物をアルミ缶の外側全面にコートした。このアル
ミ缶に１００ｃｃのお湯を入れ、室温に放置し、３分ご
とにお湯の温度を温度計にて測定した（処理品）。な
お、比較として、アルミ缶に前記塗膜非水系組成物をコ
ートしないもの（未処理品）について測定した。結果を
表２に示す。さらに、測定を続け、６０℃になるまでの
時間を比較したところ、未処理品が３７分１１秒であっ
たのに対して処理品は、２４分３０秒であった。

【００３８】

【表２】

【００３９】表２から分かるように、処理品は未処理品
に比較して温度の低下速度が速く、処理品の放熱性効果
が明らかである。また、前記６０℃になるまでの到達時
間からも処理品の放熱性効果が顕著であることが分か
る。

【００４０】

【発明の効果】以上、詳述したように本発明によれば、
放熱効果を有した放熱性の塗膜を形成し得る、塗装剤用
等として有用な水性組成物が得られる。また、前記水性
組成物から水が除去されて生成する、前記特性を有した
塗膜に係る非水系組成物、特に基材に前記水性組成物を
塗布した後、該水性組成物中の水が除去されて生成する
塗膜組成物が得られる。

Claims

【特許請求の範囲】

【請求項１】金属酸化物とケイ酸ナトリウムと水とを
含有する水性組成物において、前記金属酸化物として少
なくとも酸化錫を含有することを特徴とする前記水性組
成物。
【請求項２】金属酸化物とケイ酸ナトリウムとを含有
する非水系組成物において、前記金属酸化物として少な
くとも酸化錫を含有することを特徴とする前記非水系組
成物。
【請求項３】放熱性非水系組成物である請求項２記載
の非水系組成物。
【請求項４】皮膜組成物である請求項２又は３記載の
非水系組成物。
【請求項５】基材に請求項１記載の水性組成物を塗布
した後、該水性組成物中の水を除去して得られる塗膜組
成物である請求項２乃至４のいずれか一項に記載の非水
系組成物。