JP2009242505A - Coating material - Google Patents
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Abstract
Description
本発明は、コーティング材を塗布する対象物の硬度に応じてオルガノシロキサンオリゴマーに対するシラン化合物の配合割合を選定することにより、対象物の硬度に対応した硬度の硬化層を形成できるようにしたコーティング材に関する。 The present invention provides a coating material that can form a hardened layer having a hardness corresponding to the hardness of the object by selecting a blending ratio of the silane compound to the organosiloxane oligomer according to the hardness of the object to which the coating material is applied. About.
従来から車体の塗装面上にシリコン樹脂や高分子からなるコーティング層(硬化層)を設ける方法が提案されている。例えば、有機溶媒とシリコン樹脂とを含む二液型混合塗料を自動車の車体に塗っては拭き取り、成分の異なる他の二液型混合塗料を塗っては拭き取ることにより、車体上にシリコン樹脂からなるコーティング層を設ける方法が提案されたが、この方法では、二液型の混合塗料を2種類使用するため、混合作業に手間を必要とし、しかも工程ごとに配合が異なるために連続作業には適さないという問題点があった。また、混合塗料が有機溶剤を含むため、経時変化により塗料の粘度や樹脂濃度が変化し、塗料の塗り易さや塗装の厚さが変わってしまうという問題点があった。加えて、上記の方法で作られたコーティング層は、乾燥後に指紋が付着したり、干渉縞が生じたりすることがあった。 Conventionally, a method of providing a coating layer (cured layer) made of silicon resin or polymer on a painted surface of a vehicle body has been proposed. For example, a two-component mixed paint containing an organic solvent and silicone resin is applied to the body of an automobile and wiped, and another two-component mixed paint having different components is applied and wiped off, thereby forming a silicone resin on the vehicle body. A method of providing a coating layer has been proposed, but this method uses two types of two-component mixed paints, which requires time and effort for mixing work, and is suitable for continuous work because the composition differs from process to process. There was no problem. In addition, since the mixed paint contains an organic solvent, there is a problem that the viscosity of the paint and the resin concentration change with time, and the ease of applying the paint and the thickness of the paint change. In addition, the coating layer produced by the above method may have fingerprints or interference fringes after drying.
近年、このような問題を解決するようにした一液型のコーティング材が提案されている(例えば特許文献1、2参照)。
特許文献1は、オルガノシランのシリカ分散オリゴマー溶液と、シラノール基含有ポリオルガノシロキサンと、触媒とを混合した反射鏡保護用のコーティング材について記載しており、又、特許文献2は、オルガノランオリゴマーと、触媒と、シラン化合物及びチタン化合物を含んで、25℃での粘度が50mPa・s以下である自動車塗装保護用コーティング材について記載している。
しかし、特許文献1、2は、コーティング材を塗布する対象物の材質、特に対象物表面の硬度に対応した好適な硬度の硬化層を形成できるようにした技術については何ら記載しておらず、従って、従来は種々の対象物の硬度に応じた硬度の硬化層を形成するための指標となるものが存在していなかったために、種々の対象物ごとに試行錯誤して所定の硬度の硬化層が形成されるように各成分の配合割合を調節しており、このために作業が非常に繁雑になるという問題を有していた。
However,
即ち、対象物にコーティング材を塗布して硬化層を形成することにより対象物を長期間に亘って保護するには、対象物の硬度に対応した硬度の硬化層が形成され、且つ硬化層にひび割れのような割れが生じないことが望まれる。 That is, in order to protect the object over a long period of time by applying a coating material to the object to form a cured layer, a cured layer having a hardness corresponding to the hardness of the object is formed, and It is desirable that cracks such as cracks do not occur.
例えば自動車、列車、飛行機等の移動車体、及びガードレール、鉄橋、その他の屋外に設置される鉄やアルミニウム系金属、ステンレス等による金属構造物は、飛来物等の衝突や風雨に晒されることによる過酷な条件下で使用されるため、錆等による侵食、摩耗等の問題を防止して長期間に亘って基材を保護するために塗装を施している。このような塗装を備えた基材の場合には、コーティング材の塗布によって形成される硬化層は、塗装面を長期間に亘って安定して保護できる硬度に設定しておく必要がある。 For example, moving bodies such as automobiles, trains, airplanes, etc., and guardrails, iron bridges, and other metal structures such as iron, aluminum-based metals, and stainless steel that are installed outdoors are severely affected by the impact of flying objects and wind and rain. In order to protect the substrate over a long period of time by preventing problems such as erosion and wear due to rust and the like. In the case of a substrate provided with such a coating, the cured layer formed by applying the coating material needs to be set to a hardness that can stably protect the coated surface over a long period of time.
一方、塗装が施されていない金属、タイル、コンクリート、石材、硬度プラスチック等からなる基材の場合には、基材表面である対象物に直接コーティング材を塗布することになるが、この場合には、硬化層の硬度は基材表面の硬度と同等以上であることが望まれ、且つ硬化層の割れの問題を生じない範囲内においてできるだけ高い硬度に設定しておくことが望まれる。 On the other hand, in the case of a base material made of unpainted metal, tile, concrete, stone, hardness plastic, etc., the coating material is applied directly to the object that is the surface of the base material. The hardness of the hardened layer is desired to be equal to or higher than the hardness of the substrate surface, and it is desired to set the hardness as high as possible within a range not causing the problem of cracking of the hardened layer.
又、薄くて変形する金属、軟らかいプラスチック、木材等のような変形する基材の場合には、硬化層が割れたり剥離する問題が生じ易いため、基材が変形しても硬化層が割れたり剥離しない範囲内においてできるだけ高い硬度に設定しておくことが望まれる。 In addition, in the case of a deformable base material such as a thin and deformable metal, soft plastic, wood, etc., the problem is that the hardened layer is cracked or peeled off, so the hardened layer may be cracked even if the base material is deformed. It is desirable to set the hardness as high as possible within the range where peeling does not occur.
従来から、上記したような要求があるにも拘らず、対象物の硬度に対応できるようにしたコーティング材が存在していなかったために、コーティング材を製造するにあたり、各対象物の硬度ごとに試行錯誤しながら各成分の配合割合を調節することによって硬化層の硬度を調節するという繁雑な作業が必要であった。 In the past, there was no coating material that could cope with the hardness of the object despite the above-mentioned requirements. Therefore, when manufacturing the coating material, trials were made for each object hardness. A complicated work of adjusting the hardness of the cured layer by adjusting the blending ratio of each component while making mistakes was required.
本発明は、上記課題に鑑みてなしたもので、コーティング材を塗布する対象物の硬度に応じてオルガノシロキサンオリゴマーに対するシラン化合物の配合割合を選定することにより、対象物の硬度に対応した硬度の硬化層を形成できるようにしたコーティング材を提供すること目的とする。 The present invention has been made in view of the above problems, and by selecting the blending ratio of the silane compound to the organosiloxane oligomer according to the hardness of the object to which the coating material is applied, the hardness corresponding to the hardness of the object is obtained. An object of the present invention is to provide a coating material capable of forming a cured layer.
本発明は、オルガノシロキサンオリゴマーとシラン化合物とを混合して対象物に塗布することにより硬化層を形成して対象物を保護するコーティング材であって、オルガノシロキサンオリゴマー100重量部に対してシラン化合物を1〜28重量部の範囲で添加することにより硬化層の鉛筆硬度が9H〜Fの範囲で変化することに基づき、対象物の鉛筆硬度と同等以上の鉛筆硬度の硬化層が形成されるよう前記オルガノシロキサンオリゴマー100重量部に対するシラン化合物の添加割合を選定して添加することを特徴とするコーティング材、に係るものである。 The present invention is a coating material for protecting a target object by forming a cured layer by mixing an organosiloxane oligomer and a silane compound and applying the mixture to the target object. Based on the fact that the pencil hardness of the cured layer changes in the range of 9H to F by adding 1 to 28 parts by weight, a cured layer having a pencil hardness equal to or higher than the pencil hardness of the object is formed. The present invention relates to a coating material characterized by selecting and adding an addition ratio of a silane compound with respect to 100 parts by weight of the organosiloxane oligomer.
上記コーティング材において、基材上の塗装からなる対象物に塗布する場合におけるオルガノシロキサンオリゴマー100重量部に対するシラン化合物の添加割合は1〜20重量部、好ましくは3〜16重量部の添加量であり、このときの硬化層の鉛筆硬度は9H〜4H、好ましくは8.5H〜5Hである。 In the above coating material, the addition ratio of the silane compound with respect to 100 parts by weight of the organosiloxane oligomer in the case of applying to an object consisting of coating on the substrate is 1 to 20 parts by weight, preferably 3 to 16 parts by weight. The pencil hardness of the hardened layer at this time is 9H to 4H, preferably 8.5H to 5H.
又、上記コーティング材において、基材表面である対象物に直接塗布する場合におけるオルガノシロキサンオリゴマー100重量部に対するシラン化合物の添加は、硬化層の鉛筆硬度が基材表面の鉛筆硬度と同等以上で且つ硬化層に割れが生じる鉛筆硬度以下を示す添加割合であることが好ましい。 In addition, in the coating material, when the silane compound is added to 100 parts by weight of the organosiloxane oligomer when directly applied to an object on the substrate surface, the pencil hardness of the cured layer is equal to or higher than the pencil hardness of the substrate surface, and It is preferable that it is the addition ratio which shows the pencil hardness below which a crack occurs in a hardened layer.
又、上記コーティング材において、変形する基材の表面である対象物に塗布する場合におけるオルガノシロキサンオリゴマー100重量部に対するシラン化合物の添加は、硬化層の鉛筆硬度が4H以下を示す20重量部以上の添加割合であることが好ましい。 In addition, in the above coating material, when the silane compound is added to 100 parts by weight of the organosiloxane oligomer when applied to an object that is the surface of the base material to be deformed, the pencil hardness of the cured layer is 20 parts by weight or more indicating 4H or less. The addition ratio is preferable.
又、上記コーティング材において、硬化速度を調節するための触媒を添加することは好ましい。 In the coating material, it is preferable to add a catalyst for adjusting the curing rate.
本発明のコーティング材によれば、オルガノシロキサンオリゴマーに対するシラン化合物の添加割合を変化させたときの、シラン化合物の添加割合と硬化層の鉛筆硬度との関係を求めたことにより、対象物の鉛筆硬度と同等以上の鉛筆硬度の硬化層が形成されるようにオルガノシロキサンオリゴマーに対するシラン化合物の添加割合を選定してコーティング材を製造することができ、よって、このコーティング材を対象物に塗布することにより、対象物の鉛筆硬度に応じた好適な鉛筆硬度の硬化層を形成することができ、しかも硬化層の割れの問題が防止されることにより、錆等による侵食、摩耗等の問題を防止して長期間に亘り対象物を安定に保護できるという優れた効果を奏し得る。 According to the coating material of the present invention, by determining the relationship between the addition ratio of the silane compound and the pencil hardness of the cured layer when the addition ratio of the silane compound to the organosiloxane oligomer is changed, the pencil hardness of the object is obtained. The coating material can be manufactured by selecting the addition ratio of the silane compound with respect to the organosiloxane oligomer so that a cured layer having a pencil hardness equal to or higher than that can be formed. Therefore, by applying this coating material to an object It is possible to form a hardened layer with a suitable pencil hardness according to the pencil hardness of the object, and also prevent problems such as erosion due to rust, wear, etc. by preventing the problem of cracking of the hardened layer An excellent effect that the object can be stably protected over a long period of time can be achieved.
本発明のコーティング材は、(a)オルガノシロキサンオリゴマーと、(b)シラン化合物と、更に、必要に応じて硬化速度を調節するための(c)触媒とを混合することにより製造される。 The coating material of the present invention is produced by mixing (a) an organosiloxane oligomer, (b) a silane compound, and (c) a catalyst for adjusting the curing rate as necessary.
上記(a)オルガノシロキサンオリゴマーと(b)シラン化合物とからなるコーティング材の反応は、下記式(1)
[化1]
2三Si-OR+2H2O→2三Si-OH+2ROH↑→三Si-O-Si三+H2O
三Si-OR+三Si-OH→三Si-O-Si-+ROH↑ ・・・(1)
であり、空気中の水分によって反応が開始される。3次元架橋されたシロキサン骨格は大きな結合エネルギーを有することにより高い硬度を表わす。
The reaction of the coating material comprising the above (a) organosiloxane oligomer and (b) silane compound is represented by the following formula (1)
[Chemical 1]
2 3 Si-OR + 2H 2 O → 2 3 Si—OH + 2 ROH ↑ → 3 Si—O—
Three Si-OR + three Si-OH → three Si-O-Si- + ROH ↑ (1)
And the reaction is initiated by moisture in the air. The three-dimensionally crosslinked siloxane skeleton exhibits a high hardness by having a large binding energy.
オルガノシロキサンオリゴマーはある程度重合されたオリゴマー(低重合体)であるのに対し、シラン化合物は、分子内に有機材料と反応結合する官能基、および無機材料と反応結合する官能基を同時に有するモノマー(単量体)を主成分とする有機ケイ素化合物である。シラン化合物は有機材料と無機材料の界面における接着性の改良に効果的であり、基材に対する耐候性、帯電防止性、耐抗菌性、耐磨耗性の付与などの効果を有すると共に、基材に対する浸透性を有する。 While the organosiloxane oligomer is an oligomer (low polymer) polymerized to some extent, the silane compound is a monomer having a functional group that reacts with an organic material and a functional group that reacts with an inorganic material at the same time in the molecule ( (Monomers) as the main component. Silane compounds are effective in improving the adhesion at the interface between organic and inorganic materials, and have the effect of imparting weather resistance, antistatic properties, antibacterial resistance, abrasion resistance, etc. to the substrate. It has permeability to.
そして、上記シラン化合物をオルガノシロキサンオリゴマーと混合することにより、上記シラン化合物が有する特性に加えて、増膜性、撥水性、及び酸性雨やセメントによるアルカリ等に対する高い耐候性を有することができる。 And by mixing the said silane compound with an organosiloxane oligomer, in addition to the characteristic which the said silane compound has, it can have high weather resistance with respect to the film increase property, water repellency, and the alkali by a rain or cement.
次に、上記コーティング材を構成する各成分について説明する。 Next, each component constituting the coating material will be described.
(a)オルガノシロキサンオリゴマー
オルガノシロキサンオリゴマーは、下記式(2)
[化2]
R1 3SiO(R1 2SiO)lSiR1 3 ・・・(2)
(式中、R1 は水素原子、水酸基、ハロゲン原子、炭素数1〜8の1価の有機基であって、互いに同一であっても異なっていてもよい。なお、lは1から40の数を表わす。)で表されるオルガノシロキサンオリゴマーおよびその誘導体である。また、誘導体としては、オルガノシロキサンオリゴマーの加水分解物、およびオルガノシロキサンオリゴマーの縮合物が挙げられる。なお、このような(a)オルガノシロキサンオリゴマーは、1種単独で用いても2種以上混合して用いてもよい。
(A) Organosiloxane oligomer The organosiloxane oligomer has the following formula (2):
[Chemical 2]
R 1 3 SiO (R 1 2 SiO) lSiR 1 3 (2)
(Wherein R 1 represents a hydrogen atom, a hydroxyl group, a halogen atom, or a monovalent organic group having 1 to 8 carbon atoms, which may be the same or different from each other. An organosiloxane oligomer represented by the following formula: Examples of the derivatives include hydrolysates of organosiloxane oligomers and condensates of organosiloxane oligomers. In addition, such (a) organosiloxane oligomer may be used individually by 1 type, or may be used in mixture of 2 or more types.
R1 を構成するハロゲン原子としては、フッ素、塩素などが挙げられる。 Examples of the halogen atom constituting R 1 include fluorine and chlorine.
R1 を構成する炭素数1〜8の有機基としては、メチル基、エチル基、プロピル基などのアルキル基、メトキシ基やエトキシ基などのアルコキシル基、フェニル基などが挙げられる。 Examples of the organic group having 1 to 8 carbon atoms constituting R 1 include alkyl groups such as methyl group, ethyl group and propyl group, alkoxyl groups such as methoxy group and ethoxy group, and phenyl group.
また、R1 は、その一部がハロゲン原子、アミノ基、エポキシ基、カルボキシル基、水酸基、メタクリル基、メルカプト基、フェニル基、ビニル基等の置換基によって置換されていてもよく、これらの置換基の一部が上記の置換基によってさらに置換されていてもよい。 R 1 may be partially substituted by a substituent such as a halogen atom, an amino group, an epoxy group, a carboxyl group, a hydroxyl group, a methacryl group, a mercapto group, a phenyl group, or a vinyl group. A part of the group may be further substituted with the above substituent.
これらのうち、ケイ素原子が加水分解性基および/または水酸基と結合した構造を含有するオルガノシロキサンオリゴマー、例えば、アルコキシシランの縮合物又はクロロシランの縮合物が好ましい。このようなオルガノシロキサンオリゴマーは、本発明に係るコーティング材を硬化する際に、シラン化合物と共縮合して固定化することにより安定な硬化層を得られる。 Among these, an organosiloxane oligomer containing a structure in which a silicon atom is bonded to a hydrolyzable group and / or a hydroxyl group, for example, a condensate of alkoxysilane or a condensate of chlorosilane is preferable. Such an organosiloxane oligomer can provide a stable cured layer by co-condensing with a silane compound and fixing when the coating material according to the present invention is cured.
なお、オルガノシロキサンオリゴマーとしては、上記の化合物を調製して使用してもよいし、市販されているものを使用してもよい。市販されているオルガノシロキサンオリゴマーとしては、例えば、信越化学工業株式会社製のKC89SやKR400、GE東芝シリコーン株式会社製のXC96−B0446、XR31−B2230等が挙げられる。なお、これらのオルガノシロキサンオリゴマーは、そのまま使用してもよく、加水分解して使用してもよい。 In addition, as an organosiloxane oligomer, you may prepare and use said compound, and may use what is marketed. Examples of commercially available organosiloxane oligomers include KC89S and KR400 manufactured by Shin-Etsu Chemical Co., Ltd., XC96-B0446 and XR31-B2230 manufactured by GE Toshiba Silicone Co., Ltd. These organosiloxane oligomers may be used as they are or after hydrolysis.
オルガノシロキサンオリゴマーはベース樹脂であるので、これの量を100重量部であるとして比較の基準にする。 Since the organosiloxane oligomer is a base resin, the amount is 100 parts by weight and is used as a reference for comparison.
(b)シラン化合物
シラン化合物は、下記式(3)
[化3]
R2 mSiR3 4−m・・・(3)
(式中、R2は、水素原子又は炭素数1〜8個の1価の有機基を表し、R3はハロゲン原子、水酸基又は炭素数1〜8個の1価のアルコキシル基を表しており、複数個存在するときは、互いに同じものであっても異なるものであってもよい。なお、mは0〜3の整数である。)で表されるシラン化合物及びその誘導体である。また、誘導体としては、シラン化合物の加水分解物、シラン化合物の縮合物が挙げられる。なお、このような(b)シラン化合物は、1種単独で用いても2種以上を混合して用いてもよい。
(B) Silane compound The silane compound is represented by the following formula (3):
[Chemical formula 3]
R 2 m SiR 3 4-m (3)
(In the formula, R 2 represents a hydrogen atom or a monovalent organic group having 1 to 8 carbon atoms, and R 3 represents a halogen atom, a hydroxyl group or a monovalent alkoxyl group having 1 to 8 carbon atoms. In the case where there are a plurality of them, they may be the same or different from each other, where m is an integer of 0 to 3.) Examples of the derivatives include hydrolysates of silane compounds and condensates of silane compounds. In addition, such (b) silane compound may be used individually by 1 type, or 2 or more types may be mixed and used for it.
R2を構成する炭素数1〜8の有機基としては、メチル基、エチル基、プロピル基などのアルキル基、ビニル基、フェニル基などが挙げられる。 Examples of the organic group having 1 to 8 carbon atoms constituting R 2 include an alkyl group such as a methyl group, an ethyl group, and a propyl group, a vinyl group, and a phenyl group.
また、R2の一部をビニル基、エポキシ基、スチリル基、メタクリロキシ基、アクリロキシ基、アミノ基、ウレイド基、ハロゲン原子、メルカプト基、スルフィド基、イソシアネート基、カルボキシル基等の置換基によって置換してもよい。 Further, a part of R 2 is substituted with a substituent such as a vinyl group, an epoxy group, a styryl group, a methacryloxy group, an acryloxy group, an amino group, a ureido group, a halogen atom, a mercapto group, a sulfide group, an isocyanate group, or a carboxyl group. May be.
R3を構成するハロゲン原子としては、フッ素、塩素などが挙げられる。また、R3を構成する炭素数1〜8個の1価のアルコキシル基としては、メトキシ基、エトキシ基、n−プロポキシ基、i−プロポキシ基等が挙げられる。 Examples of the halogen atom constituting R 3 include fluorine and chlorine. The monovalent alkoxyl group having 1 to 8 carbon atoms constituting the R 3, a methoxy group, an ethoxy group, n- propoxy group, i- propoxy group, and the like.
このようなシラン化合物としては、具体的には、テトラメトキシシランなどのテトラアルコキシシラン類、メチルトリメトキシシランなどのトリアルコキシシラン類、ジメチルジメトキシシランなどのジアルコキシシラン類、トリメチルメトキシシランなどのモノアルコキシシラン類、トリクロルシランなどのクロルシラン類などが挙げられる。 Specific examples of such silane compounds include tetraalkoxysilanes such as tetramethoxysilane, trialkoxysilanes such as methyltrimethoxysilane, dialkoxysilanes such as dimethyldimethoxysilane, and monoalkoxysilanes such as trimethylmethoxysilane. Examples include chlorosilanes such as alkoxysilanes and trichlorosilane.
これらのうち、トリアルコキシシラン類、トリクロルシラン類が好ましく、なかでも、有機系物質と化学結合する反応基及び無機系物質と化学反応する反応基の両方を備えたシランカップリング剤が好ましい。これは、シランカップリング剤が硬化を促進し、架橋性、接着性向上の効果を付与するためである。 Among these, trialkoxysilanes and trichlorosilanes are preferable, and among them, a silane coupling agent having both a reactive group that chemically bonds with an organic substance and a reactive group that chemically reacts with an inorganic substance is preferable. This is because the silane coupling agent accelerates curing and imparts the effect of improving crosslinkability and adhesiveness.
なお、このようなシランカップリング剤としては、具体的には、ビニルトリクロルシラン、3−グリシドキシプロピルトリメトキシシラン、3−グリシドキシプロピルトリエトキシシラン、3−メタクリロキシプロピルトリエトキシシラン、3−アクリロキシプリピルトリメトキシシラン、3−アミノプロピルトリメトキシシラン、p−スチリルトリメトキシシラン等を挙げることができる。 As such a silane coupling agent, specifically, vinyltrichlorosilane, 3-glycidoxypropyltrimethoxysilane, 3-glycidoxypropyltriethoxysilane, 3-methacryloxypropyltriethoxysilane, Examples include 3-acryloxypropyl trimethoxysilane, 3-aminopropyltrimethoxysilane, and p-styryltrimethoxysilane.
シラン化合物は、上記の化合物を調製して使用してもよいし、市販されているものを使用してもよい。市販されているシラン化合物としては、例えば、信越化学工業株式会社製のKBM−403が挙げられる。なお、シラン化合物は、そのまま使用してもよく、加水分解して使用してもよい。 As the silane compound, the above compound may be prepared and used, or a commercially available one may be used. Examples of commercially available silane compounds include KBM-403 manufactured by Shin-Etsu Chemical Co., Ltd. The silane compound may be used as it is or after hydrolysis.
ここで、上記(a)オルガノシロキサンオリゴマーと(b)シラン化合物との混合物に、更に、硬化速度を調節するための(c)触媒を添加することができる。 Here, a catalyst (c) for adjusting the curing rate can be further added to the mixture of the above (a) organosiloxane oligomer and (b) silane compound.
(c)触媒
触媒としては、酸性化合物、アルカリ性化合物、塩化合物、アミン化合物、有機金属化合物および/またはその部分加水分解物(以下、有機金属化合物および/またはその部分加水分解物をまとめて、「有機金属化合物類」という)が挙げられる。なお、このような(c)触媒は、1種単独で用いても2種以上を混合して用いてもよい。
(C) Catalyst As the catalyst, an acidic compound, an alkaline compound, a salt compound, an amine compound, an organometallic compound and / or a partial hydrolyzate thereof (hereinafter referred to as an organometallic compound and / or a partial hydrolyzate thereof, Organic metal compounds ”). In addition, such (c) catalyst may be used individually by 1 type, or 2 or more types may be mixed and used for it.
酸性化合物としては、たとえば、酢酸、塩酸、硫酸、リン酸などが挙げられる。 Examples of the acidic compound include acetic acid, hydrochloric acid, sulfuric acid, phosphoric acid and the like.
アルカリ性化合物としては、たとえば、水酸化ナトリウム、水酸化カリウムなどが挙げられる。 Examples of the alkaline compound include sodium hydroxide and potassium hydroxide.
塩化合物としては、ナフテン酸、オクチル酸などのアルカリ金属塩などが挙げられる。 Examples of the salt compound include alkali metal salts such as naphthenic acid and octylic acid.
アミン化合物としては、たとえば、アミノシラン、エチレンジアミン、ヘキサメチレンジアミン、ジエチレントリアミン、トリエチレンテトラミン、アルキルアミン塩類、四級アンモニウム塩類などが挙げられる。また、エポキシ樹脂の硬化剤として使用できる各種変性アミンなども挙げられる。 Examples of the amine compound include aminosilane, ethylenediamine, hexamethylenediamine, diethylenetriamine, triethylenetetramine, alkylamine salts, and quaternary ammonium salts. In addition, various modified amines that can be used as curing agents for epoxy resins are also included.
有機金属化合物類としては、たとえば、ジ−n−ブトキシ・ビス(エチルアセトアセテート)ジルコニウム、n−ブトキシ・トリス(エチルアセトアセテート)ジルコニウムなどの有機ジルコニウム化合物、ジ−i−プロポキシ・ビス(エチルアセトアセテート)チタニウム、ジ−i−プロポキシ・ビス(アセチルアセテート)チタニウムなどの有機チタン化合物、ジ−i−プロポキシ・アセチルアセトナトアルミニウム、i−プロポキシ・ビス(エチルアセトアセテート)アルミニウムなどの有機アルミニウム化合物、(C4H9)2Sn(OCOC11H23)2 、(C4H9)2Sn(SCH2COOC8H17)2 、(C4H9)2Sn(SCH2CH2COOC8H17)2 などの有機スズ化合物及びこれらの部分加水分解物が挙げられる。 Examples of the organometallic compounds include organic zirconium compounds such as di-n-butoxy bis (ethyl acetoacetate) zirconium and n-butoxy tris (ethyl acetoacetate) zirconium, and di-i-propoxy bis (ethyl acetoacetate). Organic titanium compounds such as acetate) titanium, di-i-propoxy bis (acetylacetate) titanium, organoaluminum compounds such as di-i-propoxy acetylacetonato aluminum, i-propoxy bis (ethylacetoacetate) aluminum, (C 4 H 9 ) 2 Sn (OCOC 11 H 23 ) 2 , (C 4 H 9 ) 2 Sn (SCH 2 COOC 8 H 17 ) 2 , (C 4 H 9 ) 2 Sn (SCH 2 CH 2 COOC 8 H 17) 2 organotin compounds such as and their Partial hydrolysis products thereof.
触媒は、本発明に係るコーティング材を調製する工程で配合してもよく、また、コーティング膜を形成する工程でコーティング材に配合してもよく、さらには、コーティング材の調製工程とコーティング膜の形成工程との両方で配合してもよい。 The catalyst may be blended in the step of preparing the coating material according to the present invention, or may be blended in the coating material in the step of forming the coating film. You may mix | blend with both a formation process.
触媒は、上記の化合物を調製して使用してもよいし、市販されているものを使用してもよい。市販されている触媒しては、テトラアルコキシチタンの重合物(部分加水分解物)である信越化学株式会社製D−20が挙げられる。 As the catalyst, the above compound may be prepared and used, or a commercially available one may be used. As a commercially available catalyst, Shin-Etsu Chemical Co., Ltd. D-20 which is a polymer (partial hydrolyzate) of tetraalkoxy titanium is mentioned.
触媒の量は、(a)オルガノシロキサンオリゴマー100重量部に対して、0.1〜40重量部、好ましくは0.5〜35重量部、さらに好ましくは1〜30重量部が好ましい。触媒の量が上記上限を超えると、貯蔵安定性が悪くなり硬化速度がきわめて早くなるため、コーティング材の塗布作業が困難となる可能性がある。また、触媒の量が上記下限を超えると、硬化速度が極めて低下し、塗り重ね時間、硬化養生時間が長くなる。また、極端な場合には、硬化不良で本来の発現ができなくなる可能性がある。 The amount of the catalyst is 0.1 to 40 parts by weight, preferably 0.5 to 35 parts by weight, and more preferably 1 to 30 parts by weight with respect to 100 parts by weight of the (a) organosiloxane oligomer. When the amount of the catalyst exceeds the above upper limit, the storage stability is deteriorated and the curing rate becomes extremely fast, so that it is difficult to apply the coating material. On the other hand, when the amount of the catalyst exceeds the above lower limit, the curing rate is extremely lowered, and the coating time and the curing time are prolonged. In extreme cases, the original expression may not be possible due to poor curing.
本発明者らは、上記(a)オルガノシロキサンオリゴマー100重量部に添加する(b)シラン化合物の添加割合を種々変化させたコーティング材の試料を作製し、各コーティング材の試料を基材表面に塗布して硬化させた後、硬化層の硬度を鉛筆法により計測する試験を実施した。尚、鉛筆硬度は、塗膜測定検査機器により鉛筆法を用いて行われる引っかき硬度を表わし、この鉛筆硬度は塗装面の硬度を表わす際に一般的に用いられている方法である。鉛筆硬度は、硬度が高い側から9H〜H、F、HB、B〜6Bの17段階に定められている。 The present inventors prepared coating material samples in which the ratio of addition of the silane compound (b) added to 100 parts by weight of the above (a) organosiloxane oligomer was varied, and the samples of each coating material were applied to the substrate surface. After applying and curing, a test was conducted in which the hardness of the cured layer was measured by the pencil method. The pencil hardness represents a scratch hardness performed using a pencil method by a coating film measuring / inspecting instrument, and this pencil hardness is a method generally used for representing the hardness of a painted surface. The pencil hardness is determined in 17 levels of 9H to H, F, HB, and B to 6B from the higher hardness side.
図1は、オルガノシロキサンオリゴマー100重量部に対するシラン化合物の添加割合を1〜30重量部の範囲で変化して作製した試料を用い、基材表面に塗布して形成した硬化層の鉛筆硬度を測定し、その測定値を繋いで示した硬度曲線Xを表わしている。ここで、コーティング材は基材表面に均一に塗布した後拭き取りを行って、塗布厚さが5μm以下になるように調整した。 FIG. 1 shows the pencil hardness of a hardened layer formed by applying to a substrate surface using a sample prepared by changing the addition ratio of the silane compound to 100 parts by weight of the organosiloxane oligomer in the range of 1 to 30 parts by weight. And the hardness curve X which connected and showed the measured value is represented. Here, the coating material was applied to the surface of the substrate uniformly and then wiped to adjust the coating thickness to 5 μm or less.
図1に示すように、オルガノシロキサンオリゴマー100重量部に対するシラン化合物の添加割合を略1〜20重量部まで増加させた範囲では、硬化層の鉛筆硬度は略9H〜4Hまで直線的に低下し、シラン化合物の添加割合を20重量部から更に増加すると、硬化層の鉛筆硬度は急激に低下するようになり、シラン化合物の添加割合が略25重量部のときの硬化層の鉛筆硬度は略2Hとなり、シラン化合物の添加割合が略28重量部のときの硬化層の鉛筆硬度は略Fとなり、シラン化合物の添加割合を28重量部より更に大きくすると硬化層の鉛筆硬度はFより更に低く(柔らかく)なることが判明した。 As shown in FIG. 1, in the range where the addition ratio of the silane compound with respect to 100 parts by weight of the organosiloxane oligomer is increased to approximately 1 to 20 parts by weight, the pencil hardness of the cured layer linearly decreases to approximately 9H to 4H, When the addition ratio of the silane compound is further increased from 20 parts by weight, the pencil hardness of the cured layer suddenly decreases, and when the addition ratio of the silane compound is approximately 25 parts by weight, the pencil hardness of the cured layer becomes approximately 2H. When the addition ratio of the silane compound is approximately 28 parts by weight, the pencil hardness of the cured layer is approximately F. When the addition ratio of the silane compound is further increased from 28 parts by weight, the pencil hardness of the cured layer is lower than F (softer). Turned out to be.
上記試験から、本発明者らは、オルガノシロキサンオリゴマー100重量部に対してシラン化合物を1〜28重量部の範囲で添加すると、硬化層の鉛筆硬度が図1の硬度曲線Xに示すように、9H〜Fの範囲で変化することを得たので、種々の対象物にコーティング材を塗布する当たり、対象物の硬度に対応する好適な硬度の硬化層が形成されるように、前記硬度曲線Xを指標として、オルガノシロキサンオリゴマー100重量部に対するシラン化合物の添加割合を決定することができる。 From the above test, the inventors added the silane compound in an amount of 1 to 28 parts by weight with respect to 100 parts by weight of the organosiloxane oligomer, and the pencil hardness of the cured layer is as shown in the hardness curve X of FIG. Since it has been found that it varies in the range of 9H to F, when applying the coating material to various objects, the hardness curve X is set so that a hardened layer having a suitable hardness corresponding to the hardness of the object is formed. As an index, the addition ratio of the silane compound relative to 100 parts by weight of the organosiloxane oligomer can be determined.
更に、前記図1の硬度曲線Xを指標にして、各種対象物の硬度に対応した良好な硬化層が形成されるように、シラン化合物の添加割合を選定する試験を実施した。 Furthermore, using the hardness curve X in FIG. 1 as an index, a test was conducted to select the addition ratio of the silane compound so that a good cured layer corresponding to the hardness of various objects was formed.
図2に示すように、自動車、列車、飛行機等の移動車体、及びガードレール、鉄橋、その他の屋外に設置される鉄やアルミニウム系金属、ステンレス等の金属構造物からなる基材1の表面には、一般に基材1の腐蝕等の侵食を防止し且つ摩耗を防止するための塗装2が施されている。
As shown in FIG. 2, on the surface of the
このような塗装2からなる対象物を保護するために塗装2に塗布するコーティング材は、塗装2の硬度と同等以上の硬度の硬化層3が形成されるようにシラン化合物の添加割合を調節する。ここで、通常、自動車に用いられている各種塗料のうち白色塗料が最も高い硬度(鉛筆硬度4H前後)を有しているので、塗装2を保護するためのコーティング材は、前記白色塗料の鉛筆硬度4H或いはそれ以上の鉛筆硬度の硬化層3を形成できるものが好ましい。因みに、黒色塗料の場合の塗装の鉛筆硬度は通常2H前後である。
The coating material applied to the
又、硬化層3の鉛筆硬度を高めていくと、硬化層3にひび割れ等の割れが生じ易くなる問題がある。本試験によると、硬化層3の鉛筆硬度が9H以上になるとひび割れが生じ易くなることが判明した。
Moreover, when the pencil hardness of the
従って、塗装2からなる対象物に対しては、オルガノシロキサンオリゴマー100重量部に対し、シラン化合物の添加割合を1〜20重量部とすると、硬化層3の鉛筆硬度は9H〜4Hとなって有効であり、更に、前記シラン化合物の添加割合を3〜16重量部とすると、硬化層3の鉛筆硬度は8.5H〜5Hとなるため、塗装2表面に、塗装2の鉛筆硬度より硬くしかも割れを生じない鉛筆硬度の硬化層3を形成できるので、塗装2を長期間に亘って効果的に保護することができる。
Therefore, for the object made of
図3は、塗装が施されていない金属、タイル、コンクリート、石材、硬いプラスチック等からなる基材1の場合を示しており、この場合は基材1の表面に直接コーティング材を塗布して硬化層3を形成することになるが、この場合には、硬化層3が割れを生じない範囲内でより鉛筆硬度の高い硬化層3を形成することが好ましい。
FIG. 3 shows the case of the
具体的には、硬化層3の鉛筆硬度が基材1の鉛筆硬度と同等以上であり、しかも割れを生じさせないために9H以下の鉛筆硬度が保持されるようにシラン化合物の添加割合を1重量部以上で選定することができ、好ましくは、鉛筆硬度8H前後を得ることができるシラン化合物の添加割合5重量部前後とすることが好ましい。
Specifically, the addition ratio of the silane compound is 1 weight so that the pencil hardness of the
図4は、薄い金属や軟らかいプラスチックのように可撓性を有する材料や木材のように柔らかく変形する基材1aからなる対象物の場合を示しており、このように変形する基材1aの表面である対象物に塗布するコーティング材としては、基材1aが変形することによって硬化層3が割れたり剥離しない範囲内でより硬度が高い硬化層3を形成することが好ましく、具体的には、オルガノシロキサンオリゴマー100重量部に対し、硬化層3の鉛筆硬度が4H以下を示すようにシラン化合物を20重量部以上添加することが好ましい。又、このときのコーティング材の塗布厚さは5μm以下になるように調整することが好ましい。
FIG. 4 shows the case of an object composed of a flexible material such as a thin metal or soft plastic, or a
このように硬化層3の鉛筆硬度が4H以下になるようにシラン化合物の添加割合を調整したコーティング材によれば、基材1aが変形しても、硬化層3は割れを生じたり剥離したりすることなく基材1aを長期間に亘って保護することがでる。
Thus, according to the coating material in which the addition ratio of the silane compound is adjusted so that the pencil hardness of the
本発明によるコーティング材によれば、オルガノシロキサンオリゴマー100重量部に対し、シラン化合物を0.1〜28重量部の範囲で添加することにより硬化層の鉛筆硬度を9H〜Fの範囲で調節できる硬度曲線Xを得て、基材1に施された塗装2の鉛筆硬度に対応した、或いは基材1,1aの表面の鉛筆硬度に対応した鉛筆硬度の硬化層3を形成するようにしたので、硬化層3に割れを生じることなく、対象物表面を錆等の侵食、摩耗等の問題を生じさせることなく長期間に亘って好適に保護することができる。
According to the coating material of the present invention, the hardness that can adjust the pencil hardness of the cured layer in the range of 9H to F by adding the silane compound in the range of 0.1 to 28 parts by weight with respect to 100 parts by weight of the organosiloxane oligomer. Since the curve X is obtained, the
なお、本発明は上記形態にのみ限定されるものではなく、本発明の要旨を逸脱しない範囲内において種々変更を加え得ることは勿論である。 In addition, this invention is not limited only to the said form, Of course, a various change can be added in the range which does not deviate from the summary of this invention.
1 基材
1a 変形する基材
2 塗装
3 硬化層
DESCRIPTION OF
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