JP2009013379A - 水性耐熱塗料組成物 - Google Patents

Abstract

【課題】金属基材上に、耐熱性、塗膜硬度、付着性及び防食性に優れる塗膜を短時間の乾燥によって形成可能な水性塗料組成物を提供する。
【解決手段】本発明は、複数の水性ポリオルガノシロキサン樹脂を含んでなる水性耐熱塗料組成物であって、これら水性ポリポリオルガノシロキサン樹脂のうち少なくとも１つが水分の蒸発によりシリコーンゴム皮膜を形成する水性シリコーンエマルション樹脂である水性耐熱塗料組成物に関するものである。
【選択図】なし

Description

本発明は、水性耐熱塗料組成物に関するものである。

各種の金属製自動車部品の中で、エンジン関連の各種部品など、高温に曝されるものが少なくない。これらの金属製自動車部品には、防食性を維持するために耐熱塗料が塗装されていることが多い。従来耐熱塗料としては有機溶剤型塗料が多く使用されていたが、近年は、環境汚染や劣悪な塗装作業環境を改善することを目的として、水性塗料への転換が望まれている。

特許文献１は、水ガラス及びニ酸化ケイ素を含有する水性耐熱塗料に関するものである。しかし、この塗料は、塗装後直ちに加熱すると塗膜中の水が沸騰して塗膜にフクレを生じさせる可能性があるため、高温で加熱乾燥させる前に、室温で十分に養生する必要があり、乾燥に長時間を要する問題がある。

特開平７−２６１６６号公報

本発明の目的は、金属基材上に、耐熱性、塗膜硬度、耐候性、付着性及び防食性に優れる塗膜を短時間の乾燥によって形成可能な水性塗料組成物を提供することである。

本発明は、
１．複数の水性ポリオルガノシロキサン樹脂を含んでなる水性耐熱塗料組成物であって、これら水性ポリオルガノシロキサン樹脂のうち少なくとも１つが水分の蒸発によりシリコーンゴム皮膜を形成する水性シリコーンエマルション樹脂である水性耐熱塗料組成物。
２．複合金属酸化物顔料及び／又は薄片状金属顔料を含むことを特徴とする項１記載の水性耐熱塗料組成物。
３．さらにアルミニウム、マグネシウム、ジルコニウム、チタンおよびケイ素から選ばれた１種以上の金属のキレート化合物を硬化剤として含む項１又は２に記載の水性耐熱塗料組成物。
４．前記複合金属酸化物顔料がマンガンフェライトブラックであることを特徴とする項２又は３に記載の水性耐熱塗料組成物。
５．前記鱗片状金属顔料がアルミニウムフレーク顔料であることを特徴とする項２〜４のいずれか１項記載の水性耐熱塗料組成物。
に関する。

本発明の水性耐熱塗料組成物は、複数の水性ポリオルガノシロキサン樹脂含んでなるものであって、金属基材上に、耐熱性、塗膜硬度、付着性及び防食性に優れる塗膜が短時間の乾燥によって得られるものであり、耐熱性を必要とされる各種の金属製自動車部品に有用なものである。

本発明の水性耐熱塗料組成物は、複数の水性ポリオルガノシロキサン樹脂を含んでなる。水性ポリオルガノシロキサン樹脂としては、例えば水性シリコーンエマルション樹脂を挙げることができる。

水性シリコーンエマルション樹脂とは、非水溶性のシリコーン樹脂を水に分散させたエマルション状態の樹脂を意味する。その製造方法としては、特に限定されるものではないが、以下の方法を挙げることができる。
（１）アルキルシリケート化合物またはその部分加水分解・縮合物を各種界面活性剤存在下の水中で乳化を行なう方法。
（２）アルキルシリケート化合物を水中で加水分解して得られる水溶性ポリマーの存在下、ラジカル重合可能なビニルモノマーを乳化重合を行なう方法。
（３）ラジカル重合性官能基を乳化重合したエマルション樹脂にアルキルシリケート化合物を添加し、加水分解・縮合させ、エマルジョン粒子中にシリコーン樹脂を導入する方法。
（４）ビニル重合性官能基含有アルキルシリケートを、ラジカル重合性ビニルモノマーと共に乳化重合を行なう方法。

本発明の水性シリコーンエマルション樹脂は、上記方法で得られたエマルション樹脂と、重合性ビニルモノマーを乳化重合したエマルションとの混合物であってもよい。

本発明の塗料組成物のビヒクル形成成分には、熱変化しにくく、熱負荷により性能が低下しにくい水性ポリオルガノシロキサン樹脂を複数使用する。本発明においては複数の水性ポリオルガノシロキサン樹脂の一部が水分の蒸発によりシリコーンゴム皮膜を形成する水性シリコーンエマルションを使用する。塗膜が加熱乾燥されることにより、ビヒクル形成成分の一部がシリコーンゴム皮膜を形成することによって、塗膜の基材への密着性が維持される効果を奏する。

水分の蒸発によりシリコーンゴム皮膜を形成する水性シリコーンエマルション樹脂として具体的には、ＪＩＳＫ６２４９（未硬化及び硬化シリコーンゴムの試験方法）により試験を行なって得られた物性が、硬度（デュロメータタイプＡで測定）２０〜８０、伸び２０〜５００％の範囲内となるような所謂シリコーンゴム皮膜を形成せしめる水性シリコーンエマルション樹脂が特に好ましい。物性試験に供する皮膜の形成方法は、平滑なＰＴＦＥ板に、乾燥膜厚に基づいて０．７ｍｍとなるように塗装し、２５℃で４８時間自然乾燥させた後にさらに、温風乾燥機で１０５℃１時間強制乾燥させ、剥離して皮膜としたものである。

本発明の水性耐熱塗料組成物には、さらに複合金属酸化物顔料を配合することができる。
複合金属酸化物顔料とは、焼成顔料の一種であって、二種類以上の金属酸化物の複合体を成分とする着色顔料である。

組み合わせる金属としては、ニッケル（Ｎｉ）、バリウム（Ｂａ）、チタン（Ｔｉ）、アンチモン（Ｓｂ）、クロム（Ｃｒ）、鉄（Ｆｅ）、マンガン（Ｍｎ）、コバルト（Ｃｏ）、アルミニウム（Ａｌ）、亜鉛（Ｚｎ）等を挙げることができる。求める色相によって、組み合わせる金属を選択することができる。Ｃｏ−Ａｌ−Ｃｒ、Ｃｏ−Ａｌならば青色、Ｚｎ−Ｆｅ、Ｚｎ−Ｃｒ−Ｆｅならば茶色、Ｔｉ−Ｓｂ−Ｎｉならば黄色、Ｃｕ−Ｃｒ、Ｃｕ−Ｆｅ−Ｃｒ、Ｆｅ−Ｍｎ、Ｃｏ−Ｆｅ−Ｃｒならば黒色となるが、これらの色と金属との組み合わせについては、限定されるものではない。本発明においては特に、スピネル構造のマンガンフェライトブラック顔料が耐熱性及び耐食性の点から好ましく使用することができる。

本発明において、前記複合金属酸化物顔料を配合する場合その配合量は、耐熱性及び耐食性の点から、塗料組成物中のビヒクル形成樹脂組成物の固形分１００質量部に対して、２０〜２５０質量部の範囲内とすることが好ましく、特に好ましくは４０〜１２０質量部の範囲内である。

本発明の水性耐熱塗料組成物には、さらに薄片状金属顔料を配合することができる。薄片金属顔料としては、ステンレス、アルミニウム、ブロンズ、マグネシウム、チタン等を粉砕して得られた薄片状顔料である。本発明においては特に、薄片状アルミニウム顔料が耐熱性の点から好ましく使用することができる。

本発明において、前記鱗片状金属顔料を配合する場合その配合量は、耐熱性及び耐食性の点から、塗料組成物中のビヒクル形成樹脂組成物の固形分１００質量部に対して、０．５〜１００質量部の範囲内とすることが好ましく、特に好ましくは５〜３０質量部の範囲内である。

本発明の塗料組成物に上記薄片状金属顔料を配合する場合、薄片状金属顔料に適量の有機溶剤を添加して攪拌混合してから水を加えて薄片状金属顔料液を調製し、さらに塩基性中和剤組成物を添加してｐＨを６〜１０の範囲内に調整したものを配合することが、貯蔵安定性の点から好ましい。

上記薄片状金属顔料液の調製に使用する有機溶剤は、特に限定されるものではないが、例えばグリコールエーテル系溶剤であるエチレングリコールモノブチルエーテル、ジエチレングリコールモノエチルエーテル、エチレングリコールモノイソプロピルエーテル、ヘキシルセロソルブ、酢酸エチレングリコールモノメチルエーテル、メチルメトキシブタノール、プロピレングリコールモノメチルエーテル、ジプロピレングリコールモノメチルエーテル、プロピレングリコールモノプロピル及びプロピレングリコールモノブチルエーテル、エーテルエステル系溶剤である酢酸メトキシブチル、アルコール系溶剤であるメチルアルコール、エチルアルコール、イソプロピルアルコール、２−エチルヘキシルアルコール及びｎ−ブチルアルコール、ｎ−メチルピロリドンやこれらの混合物を使用することができる。

また、塩基性中和剤組成物としては、脂肪族系３級アミン等を挙げることができ、具体的には、トリエチルアミン、Ｎ，Ｎ−ジメチルアミノエタノール、２−アミノ−２−メチルプロパノール、ジエタノールアミン、トリエタノールアミン等を用いることができる。

本発明の水性耐熱塗料組成物には、さらにアルミニウム、マグネシウム、ジルコニウム、チタンおよびケイ素から選ばれた１種以上の金属のキレート化合物を硬化剤として配合することができる。本発明においては、特にチタンのキレート化合物が硬化性の点から好ましい。チタンのキレート化合物としては、例えばチタンアセチルアセトナート、チタンオクチレングリコレート、チタンテトラアセチルアセトナート、チタンエチルアセトアセテート等の市販品を使用することができる。

本発明において、前記キレート化合物を配合する場合その配合量は、硬化性及び耐熱性の点から、固形分として、塗料組成物中のビヒクル形成樹脂組成物の固形分１００質量部に対して、０．１〜５０質量部の範囲内とすることが好ましく、特に好ましくは３〜１５質量部の範囲内である。

さらに、本発明の水性耐熱塗料組成物には、必要に応じて、水あるいは有機溶剤等の溶媒、レオロジーコントロール剤、顔料分散剤、沈降防止剤、硬化触媒、消泡剤等の各種添加剤、体質顔料などを適宜配合することができる。

本発明の塗料組成物は、複合金属酸化物顔料や薄片状金属顔料等の顔料と有機溶剤とを混合して攪拌し、水を加えて必要に応じてｐＨを６〜１０の範囲内に調整した後に、水性ポリオルガノシロキサン樹脂や他の成分を順次添加し、攪拌混合後に水を加えて塗装に適正な粘度に調整することによって調製することができる。

以下、実施例及び比較例を挙げて、本発明をより具体的に説明する。ここで「部」及び「％」はそれぞれ「質量部」及び「質量％」を意味する。

（１）水性耐熱塗料組成物の調製
以下の要領にて、表１に示す配合割合の実施例１〜３及び比較例１、２に使用する塗料組成物を調製した。

実施例１については、ステンレス製ビーカーに所定量の樹脂Ａ及び樹脂Ｂを投入し、水を加えて攪拌混合し、トリエチルアミンを添加してｐＨが７．１となるように調整し、さらに硬化剤を投入して攪拌混合し、さらに水を加えて攪拌して、固形分４５質量％の水性塗料組成物を得た。

実施例２、３及び比較例１、２ステンレス製ビーカーに所定量の顔料を投入し、顔料の固形分質量部に対して５倍量のエチレングリコールモノブチルエーテルを加え、攪拌混合後にさらに水を加えて攪拌混合し、トリエチルアミンを添加してｐＨが７．１となるように調整し、さらに硬化剤を投入して攪拌混合し、さらに水を加えて攪拌して、固形分４５質量％の水性耐熱塗料組成物を得た。

（２）試験板の調製
基材（日本パーカライジング社製パルボンド♯３１１８にてリン酸亜鉛処理された０．８ｍｍ厚ＳＰＣＣ鋼板）に（１）で調製した水性耐熱塗料組成物を、エアスプレーを使用して、硬化塗膜の膜厚が３０μｍとなるように塗装し、室内に１０分間静置した後に、熱風循環式乾燥炉内で２００℃に３０分間素材温度を維持する条件で焼付け、試験板を得た。得られた試験板の塗膜性能（初期）及び耐熱試験（試験板を２５０℃の温度に１００時間維持し、冷却）後の塗膜性能の評価結果を表２に示した。

本発明の水性耐熱塗料組成物は、自動車のエンジンルーム内の各種部品、ディスクブレーキ用部品、マフラー等の金属部品に適用できる。

Claims (5)

1. 複数の水性ポリオルガノシロキサン樹脂を含んでなる水性耐熱塗料組成物であって、これら水性ポリオルガノシロキサン樹脂のうち少なくとも１つが水分の蒸発によりシリコーンゴム皮膜を形成する水性シリコーンエマルション樹脂である水性耐熱塗料組成物。
2. 複合金属酸化物顔料及び／又は薄片状金属顔料を含むことを特徴とする請求項１記載の水性耐熱塗料組成物。
3. さらにアルミニウム、マグネシウム、ジルコニウム、チタンおよびケイ素から選ばれた１種以上の金属のキレート化合物を硬化剤として含む請求項１又は２に記載の水性耐熱塗料組成物。
4. 前記複合金属酸化物顔料がマンガンフェライトブラックであることを特徴とする請求項２又は３に記載の水性耐熱塗料組成物。
5. 前記鱗片状金属顔料がアルミニウムフレーク顔料であることを特徴とする請求項２〜４のいずれか１項記載の水性耐熱塗料組成物。