JP2016003259A - Aqueous coating composition - Google Patents

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Abstract

PROBLEM TO BE SOLVED: To provide an aqueous coating composition which can be produced at low cost, has excellent stability and can form a coating film having excellent weather resistance and corrosion resistance/rust-proofness.SOLUTION: There is provided an aqueous coating composition which comprises an acrylic resin emulsion as an acrylic resin and an inorganic reactive material prepared by preliminarily mixing water glass and an alkyl silicate, In the mixing ratio of the water glass and the alkyl silicate in the inorganic reactive material, the silica solid content of the water glass is 75 wt.% or more and 90 wt.% or less based on the total amount of the solid content of the alkyl silicate and the silica solid content of the water glass.

Description

本発明は、自動車部品、建材等の金属表面の耐食性・防錆性を向上させることができる水性塗料組成物に関するもので、特に安定性に優れ、低コストで製造できる水性塗料組成物に関するものである。 The present invention relates to an aqueous coating composition that can improve the corrosion resistance and rust prevention properties of metal surfaces such as automobile parts and building materials, and particularly relates to an aqueous coating composition that is excellent in stability and can be manufactured at low cost. is there.

近年、自動車部品、家電品、建材等の鋼板、鋳鍛造品等の金属基材の表面塗装に用いられる塗料において、環境保護の観点から揮発性有機化合物(VOC)を削減するために、塗料の水性化が進んでいる。また、防錆塗料としても地球環境保全の観点から、従来のクロム系防錆剤や鉛系防錆剤等の有害重金属を含む防錆剤を使用した塗料からの脱却が要請されている。 In recent years, in order to reduce volatile organic compounds (VOC) from the viewpoint of environmental protection, paints used for the surface coating of metal substrates such as automobile parts, home appliances, building materials, etc. Aqueousization is progressing. In addition, as a rust preventive paint, from the viewpoint of global environmental conservation, it is requested to move away from a paint using a rust preventive containing a toxic heavy metal such as a conventional chromium-based rust preventive or lead-based rust preventive.

このような有害重金属を含む防錆剤を使用しないで防錆性を有する水性塗料として、高い防錆性を発揮するエポキシ変性樹脂を用いた塗料が使用されているが、エポキシ変性樹脂系の塗料は、防錆性に優れる反面、耐候性が弱い、高価である等の欠点があった。 Paints using epoxy-modified resins that exhibit high rust-proofing properties are used as water-based paints that have rust-proofing properties without using rust-preventing agents containing such toxic heavy metals, but epoxy-modified resin-based coatings Has excellent rust prevention properties, but has disadvantages such as poor weather resistance and high cost.

そこで注目されたのが、安価で耐候性に優れるアクリル樹脂に、アルキルシリケートを添加することでエポキシ変性樹脂系塗料と同等の防錆性を実現できるという事実である。
しかし、アルキルシリケートは高疎水性であり、水性樹脂であるアクリル樹脂との相溶性が悪く、水中では加水分解及びそれに続く縮合反応によってゲル化しやすいため、アクリル樹脂にアルキルシリケートを直接配しても安定した塗料とならない。
What attracted attention was the fact that the addition of alkyl silicate to an inexpensive acrylic resin with excellent weather resistance can realize rust prevention equivalent to that of an epoxy-modified resin-based paint.
However, alkyl silicates are highly hydrophobic, have poor compatibility with acrylic resins that are water-based resins, and are easily gelled by hydrolysis and subsequent condensation reactions in water. It does not become a stable paint.

ここで、特許文献1において、有機シリケート化合物を有機水性樹脂と共に乳化することより有機水性樹脂を複合し、長期安定性を確保するとした水性樹脂分散体について開示されている。この特許文献1によれば、有機シリケート化合物と共に更に複合化させることができるものとしてシラノール基を有する無機ケイ素化合物を添加することができるとしている。これは、シラノール基を有する無機ケイ素化合物が水によって加水分解を受けることで有機水性樹脂と複合化するとの考えからである。   Here, Patent Document 1 discloses an aqueous resin dispersion in which an organic aqueous resin is combined to ensure long-term stability by emulsifying an organic silicate compound together with an organic aqueous resin. According to Patent Document 1, an inorganic silicon compound having a silanol group can be added as a compound that can be further combined with an organic silicate compound. This is because the inorganic silicon compound having a silanol group is hydrolyzed by water to form a composite with the organic aqueous resin.

特開2000−053890号公報JP 2000-053890 A

しかしながら、特許文献1に記載された技術においては、有機シリケート化合物、更には、シラノール基を有する無機ケイ素化合物を有機水性樹脂と共に乳化させ複合させるものであり、乳化の性質上、温度、粘度、比重差等の塗料調製条件の影響を受けやすいことから、塗料の安定化を図り、安定した塗膜性能を得るためには、厳しい製造管理条件が必要である。また、容易に乳化を行うためには溶剤を添加する必要があり、乳化後にはこの溶剤を除く脱溶剤化を行わなければならず、非効率かつエネルギー消費の大きな工程を必要とする。
このため、特許文献1に記載の技術においては、製造に手間を要し、コストがかかる。
However, in the technique described in Patent Document 1, an organic silicate compound, and further, an inorganic silicon compound having a silanol group is emulsified and combined with an organic aqueous resin, and due to the nature of emulsification, temperature, viscosity, specific gravity Since it is easily affected by paint preparation conditions such as differences, strict manufacturing control conditions are necessary to stabilize the paint and obtain stable coating film performance. Further, in order to easily emulsify, it is necessary to add a solvent. After emulsification, it is necessary to remove the solvent to remove the solvent, and an inefficient and energy consuming process is required.
For this reason, the technique described in Patent Document 1 requires time and effort for manufacturing.

そこで、本発明は、低コストで製造でき、また、安定性に優れ、かつ、優れた耐候性及び耐食性・防錆性を兼ね備えた塗膜を形成できる水性塗料組成物の提供を課題とするものである。 Then, this invention makes it a subject to provide the water-based coating composition which can be manufactured at low cost and can form the coating film which was excellent in stability, and had the combined weather resistance, corrosion resistance, and rust prevention property. It is.

請求項1の発明の水性塗料組成物は、アクリル樹脂と、水ガラス及びアルキルシリケートを混合して作製した無機反応材と、溶媒としての水とを含有する水性塗料組成物であって、前記無機反応材における前記水ガラスのシリカ固形分が、前記無機反応材の前記水ガラスのシリカ固形分及び前記アルキルシリケートの固形分の総量に対し75重量%以上、90重量%の範囲内であるものである。   The aqueous coating composition of the invention of claim 1 is an aqueous coating composition containing an acrylic resin, an inorganic reaction material prepared by mixing water glass and alkyl silicate, and water as a solvent, the inorganic coating material The silica solid content of the water glass in the reaction material is within the range of 75% by weight or more and 90% by weight with respect to the total amount of the silica solid content of the water glass and the solid content of the alkyl silicate in the inorganic reaction material. is there.

ここで、「水ガラス」としては、珪酸リチウム、珪酸ナトリウム(珪酸ソーダ)、珪酸カリウム、珪酸セシウム等のアルカリ金属珪酸塩(珪酸アルカリ塩)を濃厚水溶液とした水溶性珪酸塩が使用される。中でも、珪酸リチウムは粘着性に優れることから、珪酸リチウムの水溶液で形成された水ガラスを含有する水性塗料組成物によれば、被塗装面に塗装して塗膜としたときの強度を向上させ、また塗装面への付着性も向上させることができる。また、珪酸ナトリウムまたは珪酸カリウムの水溶液で形成された水ガラスは、安価で耐熱性を有する。水ガラスの種類は、必要とされる塗膜性能等に応じて選択され、1種に限らず、2種以上を混合して用いることも可能である。
なお、上記水ガラスのシリカ固形分とは、水ガラスにおけるシリカ成分の固形分のことである。
Here, as the “water glass”, a water-soluble silicate using a concentrated aqueous solution of alkali metal silicate (alkali silicate) such as lithium silicate, sodium silicate (sodium silicate), potassium silicate, cesium silicate and the like is used. Above all, since lithium silicate is excellent in adhesiveness, according to the aqueous coating composition containing water glass formed with an aqueous solution of lithium silicate, the strength when coated on the surface to be coated is improved. Also, the adhesion to the painted surface can be improved. Water glass formed with an aqueous solution of sodium silicate or potassium silicate is inexpensive and heat resistant. The type of water glass is selected according to the required coating film performance and the like, and is not limited to one type, and two or more types can be mixed and used.
In addition, the silica solid content of the said water glass is a solid content of the silica component in water glass.

請求項2の発明の水性塗料組成物は、前記アクリル樹脂の固形分を、前記無機反応材の前記水ガラスのシリカ固形分及び前記アルキルシリケートの固形分の総量と前記アクリル樹脂の固形分との合計重量に対し80重量%以上、99重量%以下の範囲内としたものである。   The aqueous coating composition of the invention of claim 2 is characterized in that the solid content of the acrylic resin is obtained by combining the total amount of the solid content of the silica of the water glass and the solid content of the alkyl silicate with the solid content of the acrylic resin. It is within the range of 80% by weight to 99% by weight with respect to the total weight.

請求項3の発明の水性塗料組成物の前記溶媒は、固形分を除いて実質的に水のみとしたものである。
ここで、「溶媒が実質的に水のみである」とは、水性塗料組成物の溶媒としては水のみを用いて、溶媒として積極的に有機溶剤を使用しないことを意味しており、必ずしも水性塗料組成物中に全く有機溶剤を含まないことを意味するものではない。例えば、添加剤に内部溶剤として有機溶剤が含まれる場合には、必然的に水性塗料組成物中にも少量の有機溶剤が含まれ、また表面張力や蒸発速度を制御するために少量の有機溶剤を添加する場合もあるが、それらの場合をも排除する意味ではない。すなわち、溶媒以外の用途で有機溶剤が含まれる場合もあるが、溶媒として積極的に使用されるのは水のみであるという意味である。
The solvent of the water-based coating composition of the invention of claim 3 is substantially only water except for the solid content.
Here, “the solvent is substantially only water” means that only water is used as the solvent of the water-based coating composition, and no organic solvent is actively used as the solvent. It does not mean that the coating composition does not contain any organic solvent. For example, when an organic solvent is included as an internal solvent in the additive, a small amount of organic solvent is necessarily included in the aqueous coating composition, and a small amount of organic solvent is used to control the surface tension and evaporation rate. However, it is not meant to exclude those cases. That is, although an organic solvent may be included for uses other than the solvent, it means that only water is actively used as the solvent.

請求項4の発明の水性塗料組成物の製造方法は、アクリル樹脂と、水ガラス及びアルキルシリケートを混合して作製した無機反応材と、溶媒としての水とを含有する水性塗料組成物の製造方法であって、前記無機反応材を、前記無機反応材中の前記水ガラスのシリカ固形分が、前記無機反応材中の前記水ガラスのシリカ固形分及び前記アルキルシリケートの固形分の総量に対し75重量%以上、90重量%以下の範囲内となるように調整して混合することで予め作製し、その後、当該無機反応材を前記アクリル樹脂と混合したものである。   The method for producing an aqueous coating composition of the invention of claim 4 is a method for producing an aqueous coating composition containing an acrylic resin, an inorganic reaction material prepared by mixing water glass and alkyl silicate, and water as a solvent. The silica solid content of the water glass in the inorganic reaction material is 75 with respect to the total amount of silica solid content of the water glass and the solid content of the alkyl silicate in the inorganic reaction material. It is prepared in advance by adjusting and mixing so as to be in the range of not less than 90% by weight and not more than 90% by weight, and then the inorganic reaction material is mixed with the acrylic resin.

請求項5の発明の水性塗料組成物の製造方法は、前記アクリル樹脂の固形分を、前記無機反応材の前記水ガラスのシリカ固形分及び前記アルキルシリケートの固形分の総量と前記アクリル樹脂の固形分との合計重量に対し80重量%以上、99重量%以下の範囲内としたものである。   According to a fifth aspect of the present invention, there is provided a method for producing an aqueous coating composition comprising the solid content of the acrylic resin, the silica solid content of the water glass of the inorganic reactant and the total solid content of the alkyl silicate and the solid content of the acrylic resin. It is within the range of 80% by weight or more and 99% by weight or less with respect to the total weight.

請求項6の発明の水性塗料組成物の製造方法は、前記溶媒が、固形分を除いて実質的に水のみであるものである。   In the method for producing an aqueous coating composition according to the sixth aspect of the invention, the solvent is substantially only water except for a solid content.

請求項1の発明にかかる水性塗料組成物によれば、アルキルシリケートは水ガラスと所定の範囲内で混合され、無機反応材として水性塗料組成物中に含有されている。このように水ガラスをアルキルシリケートと混合して作製した無機反応材中に所定の範囲内で配することにより、アルキルシリケートが有するシラノール基(正確には、アルキルシリケートのアルコキシシリル基の一部が水との接触で加水分解を受けて生じるシラノール基(−SiOH))に水ガラスのシリカ成分が結合し、アルキルシリケートのシラノール基同士による加水分解及びその後の縮合反応が抑制される。このため、アクリル樹脂にアルキルシリケートを直接混合すると通常は水の存在によってアルキルシリケートのシラノール基同士による加水分解及びその後の縮合反応が進行してゲル化するのが、本発明では、アルキルシリケートを水ガラスと所定の範囲内で混合し無機反応材とすることで安定した溶液状態となるため、水性塗料組成物の安定性が確保される。そして、この水性塗料組成物を被塗装物に塗布した際には、水分が蒸発することで、水ガラスとアルキルシリケートのシラノール基との結合が解かれて、アルキルシリケートの加水分解及びその後の縮合反応が進行し、アルキルシリケートとアクリル樹脂の反応によって耐食性・防錆性を発揮する塗膜が形成され、また、耐候性に優れたアクリル樹脂によって塗膜の耐候性が確保される。   According to the aqueous coating composition of the first aspect of the present invention, the alkyl silicate is mixed with water glass within a predetermined range and contained in the aqueous coating composition as an inorganic reaction material. By disposing water glass in an inorganic reaction material prepared by mixing water glass with an alkyl silicate within a predetermined range, silanol groups possessed by the alkyl silicate (exactly, some of the alkoxysilyl groups of the alkyl silicate are Silica groups of water glass are bonded to silanol groups (-SiOH) generated by hydrolysis upon contact with water, and hydrolysis by the silanol groups of the alkyl silicate and subsequent condensation reaction are suppressed. For this reason, when an alkyl silicate is directly mixed with an acrylic resin, the presence of water usually causes hydrolysis by the silanol groups of the alkyl silicate and subsequent condensation reaction to cause gelation. In the present invention, the alkyl silicate is converted into water. Since it becomes a stable solution state by mixing with glass within a predetermined range to obtain an inorganic reaction material, the stability of the aqueous coating composition is ensured. When this aqueous coating composition is applied to an object to be coated, the water evaporates, so that the bond between the water glass and the silanol group of the alkyl silicate is released, and the hydrolysis and subsequent condensation of the alkyl silicate. The reaction proceeds, and a coating film exhibiting corrosion resistance and rust prevention is formed by the reaction between the alkyl silicate and the acrylic resin, and the weather resistance of the coating film is secured by the acrylic resin having excellent weather resistance.

ここで、無機反応材における水ガラスのシリカ固形分が無機反応材の水ガラスのシリカ固形分及びアルキルシリケートの固形分の総量に対し90重量%を越えると、さらに言えば、無機反応材における水ガラスのシリカ固形分(シリカ成分)の比率が無機反応材におけるアルキルシリケートの固形分に対し高すぎると、水性塗料組成物を塗布して形成される塗膜中において、硬化した水ガラスのシリカ成分の比率が高くなり、このシリカ成分の高い親水性により耐水性が損なわれる。一方で、水ガラスのシリカ固形分が無機反応材の水ガラスのシリカ固形分及びアルキルシリケートの固形分の総量に対し75重量%未満であると(無機反応材における水ガラスのシリカ固形分の比率が無機反応材におけるアルキルシリケートの固形分に対し低すぎると)、アルキルシリケートのシラノール基に結合する水ガラスのシリカ成分の量が不十分で、アルキルシリケートにおいて加水分解及びその後の縮合反応が進行してゲル化し、水性塗料組成物の安定性が悪くなる。
したがって、無機反応材における水ガラスのシリカ固形分を無機反応材の水ガラスのシリカ固形分及びアルキルシリケートの固形分の総量に対し75重量%以上、90重量%以下の範囲内とすることにより、確実に水性塗料組成物の安定性を確保でき、また、この水性塗料組成物を塗布して形成される塗膜において、確実に良好な耐水性を確保してアルキルシリケートによる優れた耐食性・防錆性を発揮させることができる。
Here, when the silica solid content of the water glass in the inorganic reaction material exceeds 90% by weight with respect to the total amount of the silica solid content of the water glass of the inorganic reaction material and the solid content of the alkyl silicate, more specifically, the water in the inorganic reaction material When the ratio of the silica solid content (silica component) of the glass is too high relative to the solid content of the alkyl silicate in the inorganic reaction material, the silica component of the water glass cured in the coating film formed by applying the aqueous coating composition. The water resistance is impaired due to the high hydrophilicity of the silica component. On the other hand, when the silica solid content of the water glass is less than 75% by weight based on the total amount of the silica solid content of the water glass of the inorganic reaction material and the solid content of the alkyl silicate (ratio of the silica solid content of the water glass in the inorganic reaction material) Is too low relative to the solid content of the alkyl silicate in the inorganic reaction material), the amount of silica component of the water glass bound to the silanol group of the alkyl silicate is insufficient, and hydrolysis and subsequent condensation reaction proceeds in the alkyl silicate. Gelation, and the stability of the aqueous coating composition deteriorates.
Therefore, by making the silica solid content of the water glass in the inorganic reaction material within the range of 75 wt% or more and 90 wt% or less with respect to the total amount of the silica solid content of the water glass of the inorganic reaction material and the solid content of the alkyl silicate, Ensures the stability of the water-based paint composition, and ensures excellent water resistance in the coating film formed by applying this water-based paint composition. Excellent corrosion resistance and rust prevention by alkyl silicate. The ability to show off.

そして、本発明の水性塗料組成物においては、このようにアルキルシリケート及び水ガラスを混合して無機反応材とすることにより、水ガラスがアルキルシリケートに結合することでアルキルシリケートの加水分解及びその後の縮合反応の進行によるゲル化が阻止されて、水性塗料組成物の安定性が確保されるものであり、水性塗料組成物の安定化のためにアクリル樹脂及びアルキルシリケートを乳化させる必要もないことから乳化に伴う手間(作業)やコストがかかることもない。更に、アクリル樹脂、水ガラス、アルキルシリケートは全て安価に入手できる材料である。このため、安価に水性塗料組成物を得ることができる。   And in the water-based coating composition of the present invention, by mixing the alkyl silicate and the water glass to make an inorganic reaction material, the water glass is bonded to the alkyl silicate so that the hydrolysis of the alkyl silicate and the subsequent reaction. Since the gelation due to the progress of the condensation reaction is prevented, the stability of the aqueous coating composition is ensured, and it is not necessary to emulsify the acrylic resin and the alkyl silicate for the stabilization of the aqueous coating composition. There is no need for labor (work) and costs associated with emulsification. Furthermore, acrylic resin, water glass, and alkyl silicate are all materials that can be obtained at low cost. For this reason, an aqueous coating composition can be obtained at low cost.

このようにして、低コストで製造でき、また、安定性に優れ、かつ、優れた耐候性と耐食性・防錆性を兼ね備えた塗膜を形成できる水性塗料組成物となる。 In this way, the aqueous coating composition can be produced at low cost, and can form a coating film having excellent stability and excellent weather resistance, corrosion resistance and rust resistance.

請求項2の発明にかかる水性塗料組成物によれば、アクリル樹脂の固形分を、無機反応材の水ガラスのシリカ固形分及びアルキルシリケートの固形分の総量とアクリル樹脂の固形分との合計重量に対し、80重量%以上、99重量%以下の範囲内としたものである。   According to the aqueous coating composition of the invention of claim 2, the solid content of the acrylic resin is the total weight of the silica solid content of the water glass of the inorganic reactant and the solid content of the alkyl silicate and the solid content of the acrylic resin. On the other hand, it is within the range of 80 wt% or more and 99 wt% or less.

ここで、アクリル樹脂の固形分が99重量%を越えて高くなると、無機反応材の配合量(水ガラスのシリカ固形分及びアルキルシリケートの固形分の総量)が少な過ぎることになり、無機反応材に含まれるアルキルシリケートによる耐食性・防錆性の向上効果が得られない。一方で、アクリル樹脂の固形分が80重量%未満と低くなると、無機反応材の配合量が高過ぎることになり、無機反応材に含まれる水ガラスの比率が高くなることで水性塗料組成物の粘度が増加し、安定性が低下する。また、水性塗料組成物を塗布して形成される塗膜においても、親水性である水ガラスの比率が高くなるため耐水性が低下して、アルキルシリケートとアクリル樹脂の反応による十分な耐食性・防錆性が発揮されず、塗膜性能が低下することとなる。   Here, if the solid content of the acrylic resin exceeds 99% by weight, the amount of the inorganic reaction material (the total amount of the silica solid content of the water glass and the solid content of the alkyl silicate) becomes too small. The effect of improving the corrosion resistance and rust prevention by the alkyl silicate contained in is not obtained. On the other hand, when the solid content of the acrylic resin is as low as less than 80% by weight, the amount of the inorganic reaction material is too high, and the ratio of water glass contained in the inorganic reaction material is increased, thereby increasing the amount of the water-based coating composition. Viscosity increases and stability decreases. In addition, the coating film formed by applying the aqueous coating composition also has a high ratio of hydrophilic water glass, so that the water resistance is lowered and sufficient corrosion resistance and prevention due to the reaction between the alkyl silicate and the acrylic resin. Rust is not exhibited, and the coating film performance is deteriorated.

したがって、アクリル樹脂の固形分が、無機反応材の水ガラスのシリカ固形分及びアルキルシリケートの固形分の総量とアクリル樹脂の固形分との合計重量に対し、80重量%以上、99重量%以下であれば、請求項1に記載の効果に加えて、確実に、水性塗料組成物の安定性が高くなり、耐水性や耐食性・防錆性等の塗膜性能に優れた塗膜を形成できる。   Therefore, the solid content of the acrylic resin is 80 wt% or more and 99 wt% or less with respect to the total weight of the silica solid content of the water glass of the inorganic reaction material and the solid content of the alkyl silicate and the solid content of the acrylic resin. If it exists, in addition to the effect of Claim 1, the stability of aqueous coating composition will become high reliably, and the coating film excellent in coating-film performance, such as water resistance, corrosion resistance, and rust prevention property, can be formed.

請求項3の発明の水性塗料組成物によれば、固形分を除く前記溶媒が実質的に水のみであることから、請求項1または請求項2に記載の効果に加えて、揮発性有機化合物(VOC)を発生させる恐れも殆どなく、環境に優しい水性塗料組成物となる。特に、本発明は水ガラスによりアルキルシリケートの加水分解及びその後の縮合反応の進行によるゲル化を阻止して水性塗料組成物の安定化を図るものであり、塗料の安定化のためにアクリル樹脂とアルキルシリケートを乳化させる必要もないことから、乳化のための有機溶剤を必要とすることもなく、極めて環境に優しい水性塗料組成物となる。   According to the aqueous coating composition of the invention of claim 3, since the solvent excluding the solid content is substantially only water, in addition to the effect of claim 1 or claim 2, the volatile organic compound There is almost no fear of generating (VOC), and it becomes an environmentally friendly water-based coating composition. In particular, the present invention is intended to stabilize the aqueous coating composition by preventing the gelation due to the hydrolysis of the alkyl silicate and the subsequent condensation reaction with water glass. Since it is not necessary to emulsify the alkyl silicate, an organic solvent for emulsification is not required, and the water-based coating composition is extremely environmentally friendly.

請求項4の発明の水性塗料組成物の製造方法によれば、無機反応材を、無機反応材中の水ガラスのシリカ固形分が、無機反応材中の水ガラスのシリカ固形分及びアルキルシリケートの固形分の総量に対し75重量%以上、90重量%以下となるように調整して混合することで予め作製し、その後、当該無機反応材をアクリル樹脂と混合したものである。
本発明の製造方法によれば、予め、アルキルシリケートに水ガラスが混合されるため、アルキルシリケートが有するシラノール基(正確には、アルキルシリケートのアルコキシシリル基の一部が水との接触で加水分解を受けて生じるシラノール基(−SiOH))に水ガラスのシリカ成分が結合する。このため、通常アルキルシリケートは、水が存在することでアルキルシリケートのシラノール基同士による加水分解及びその後の縮合反応が進行してゲル化するが、予め水ガラスと混合することで、アルキルシリケートのシラノール基に水ガラスのシリカ成分が結合してアルキルシリケートのゲル化が抑制され、安定した溶液状態の無機反応材となるため、水性塗料組成物は安定した状態で維持される。
そして、この水性塗料組成物を被塗装物に塗布した際には、水分が蒸発することで、水ガラスとアルキルシリケートのシラノール基との結合が解かれて、アルキルシリケートの加水分解及びその後の縮合反応が進行し、アルキルシリケートとアクリル樹脂の反応によって耐食性・防錆性を発揮する塗膜が形成され、また、耐候性に優れたアクリル樹脂によって塗膜の耐候性が確保される。
According to the method for producing a water-based coating composition of the invention of claim 4, the inorganic reaction material is composed of the silica solid content of the water glass in the inorganic reaction material, the silica solid content of the water glass in the inorganic reaction material and the alkyl silicate. It is prepared in advance by adjusting and mixing so as to be 75% by weight or more and 90% by weight or less with respect to the total solid content, and then the inorganic reaction material is mixed with an acrylic resin.
According to the production method of the present invention, since water glass is mixed with alkyl silicate in advance, silanol groups possessed by alkyl silicate (exactly, a part of the alkoxysilyl group of alkyl silicate is hydrolyzed by contact with water). The silica component of the water glass is bonded to the silanol group (-SiOH) generated by the reaction. For this reason, the alkyl silicate usually gels due to the hydrolysis of the silanol groups of the alkyl silicate and the subsequent condensation reaction due to the presence of water, but by mixing with water glass in advance, the silanol of the alkyl silicate Since the silica component of the water glass is bonded to the base and gelation of the alkyl silicate is suppressed, and the inorganic reaction material is in a stable solution state, the aqueous coating composition is maintained in a stable state.
When this aqueous coating composition is applied to an object to be coated, the water evaporates, so that the bond between the water glass and the silanol group of the alkyl silicate is released, and the hydrolysis and subsequent condensation of the alkyl silicate. The reaction proceeds, and a coating film exhibiting corrosion resistance and rust prevention is formed by the reaction between the alkyl silicate and the acrylic resin, and the weather resistance of the coating film is secured by the acrylic resin having excellent weather resistance.

ここで、無機反応材の水ガラスのシリカ固形分が、無機反応材の水ガラスのシリカ固形分及びアルキルシリケートの固形分の総量に対し90重量%を越えると(水ガラスのシリカ成分の比率が高すぎると)、水性塗料組成物を塗布して形成される塗膜中において、硬化した水ガラスのシリカ成分の比率が高くなり、この硬化した水ガラスのシリカ成分による高い親水性により耐水性が損なわれる。一方で、水ガラスのシリカ固形分が無機反応材の水ガラスのシリカ固形分及びアルキルシリケート固形分の総量に対し75重量%未満であると(水ガラスのシリカ成分の比率が低すぎると)、アルキルシリケートのシラノール基に結合する水ガラスの二酸化珪素量(シリカ成分量)が不十分で、アルキルシリケートにおいて加水分解及びその後の縮合反応が進行してゲル化し、水性塗料組成物の安定性が悪くなる。
したがって、無機反応材の水ガラスのシリカ固形分を無機反応材の水ガラスのシリカ固形分及びアルキルシリケートの固形分の総量に対し75重量%以上、90重量%以下の範囲内とすることにより、確実に水性塗料組成物の安定性を確保でき、また、この水性塗料組成物を塗布して形成される塗膜において、確実に良好な耐水性を確保してアルキルシリケートによる優れた耐食性・防錆性を発揮させることができる。
Here, when the silica solid content of the water glass of the inorganic reaction material exceeds 90% by weight relative to the total amount of the silica solid content of the water glass of the inorganic reaction material and the solid content of the alkyl silicate (ratio of the silica component of the water glass) If it is too high), the ratio of the silica component of the cured water glass is increased in the coating film formed by applying the aqueous coating composition, and the water resistance is improved due to the high hydrophilicity of the silica component of the cured water glass. Damaged. On the other hand, when the silica solid content of the water glass is less than 75% by weight based on the total amount of the silica solid content and the alkyl silicate solid content of the water glass of the inorganic reactant (if the ratio of the silica component of the water glass is too low), The amount of silicon dioxide (silica component) in the water glass bound to the silanol group of the alkyl silicate is insufficient, the hydrolysis and subsequent condensation reaction proceeds in the alkyl silicate, causing gelation, resulting in poor stability of the aqueous coating composition. Become.
Therefore, by making the silica solid content of the water glass of the inorganic reaction material within the range of 75 wt% or more and 90 wt% or less with respect to the total amount of the silica solid content of the water glass of the inorganic reaction material and the solid content of the alkyl silicate, Ensures the stability of the water-based paint composition, and ensures excellent water resistance in the coating film formed by applying this water-based paint composition. Excellent corrosion resistance and rust prevention by alkyl silicate. The ability to show off.

そして、本発明の水性塗料組成物の製造方法においては、このように水ガラス及びアルキルシリケートを混合させた無機反応材を予め作製しておくことにより、水ガラスがアルキルシリケートに結合することでアルキルシリケートの加水分解及びその後の縮合反応の進行によるゲル化が阻止されて、水性塗料組成物の安定性が確保されるものであり、水性塗料組成物の安定化のためにアクリル樹脂及びアルキルシリケートを乳化させる必要もないことから乳化に伴う手間(作業)やコストがかかることもない。更に、アクリル樹脂、水ガラス、アルキルシリケートは全て安価に入手できる材料である。このため、低コストで水性塗料組成物を製造することができる。   And in the manufacturing method of the water-based coating composition of this invention, by preparing beforehand the inorganic reaction material which mixed water glass and the alkyl silicate in this way, water glass couple | bonds with an alkyl silicate, and it is alkyl. Gelation due to the hydrolysis of the silicate and subsequent condensation reaction is prevented, and the stability of the aqueous coating composition is ensured. For the stabilization of the aqueous coating composition, an acrylic resin and an alkyl silicate are used. Since it is not necessary to emulsify, labor (work) and cost associated with emulsification are not required. Furthermore, acrylic resin, water glass, and alkyl silicate are all materials that can be obtained at low cost. For this reason, a water-based coating composition can be manufactured at low cost.

このようにして、低コストで製造でき、また安定性に優れ、かつ、優れた耐候性と耐食性・防錆性を兼ね備えた塗膜を形成できる水性塗料組成物の製造方法となる。 Thus, it is a method for producing an aqueous coating composition that can be produced at low cost, has excellent stability, and can form a coating film having excellent weather resistance, corrosion resistance, and rust prevention properties.

請求項5の発明の水性塗料組成物の製造方法によれば、アクリル樹脂の固形分が、無機反応材の水ガラスのシリカ固形分及びアルキルシリケートの固形分の総量とアクリル樹脂の固形分との合計重量に対し80重量%以上、99重量%以下の範囲内である。   According to the method for producing a water-based coating composition of the invention of claim 5, the solid content of the acrylic resin is the total amount of the silica solid content of the water glass of the inorganic reaction material and the solid content of the alkyl silicate and the solid content of the acrylic resin. It is in the range of 80 wt% or more and 99 wt% or less with respect to the total weight.

ここで、アクリル樹脂の固形分が高く上記範囲を超えると、アルキルシリケートの固形分が少な過ぎて、アルキルシリケートによる耐食性・防錆性の向上効果が得られない。一方で、アクリル樹脂の固形分が低く上記範囲未満であると、水ガラスのシリカ固形分が高くなることで水性塗料組成物の粘度が増加し、安定性が低下する。更に、水性塗料組成物を塗布して形成される塗膜においても、親水性である水ガラスの比率が高くなると耐水性が低下してアルキルシリケートによる十分な耐食性・防錆性が発揮されず、塗膜性能が低下する。   Here, if the solid content of the acrylic resin is high and exceeds the above range, the solid content of the alkyl silicate is too small, and the effect of improving the corrosion resistance and rust resistance by the alkyl silicate cannot be obtained. On the other hand, when the solid content of the acrylic resin is low and less than the above range, the silica solid content of the water glass is increased, whereby the viscosity of the aqueous coating composition is increased and the stability is lowered. Furthermore, even in the coating film formed by applying the aqueous coating composition, when the ratio of hydrophilic water glass is high, the water resistance is reduced and sufficient corrosion resistance and rust prevention due to alkyl silicate are not exhibited, The coating film performance decreases.

したがって、アクリル樹脂の固形分が、無機反応材の水ガラスのシリカ固形分及びアルキルシリケートの固形分の総量とアクリル樹脂の固形分との合計重量に対し80重量%以上、99重量%以下の範囲内であれば、請求項4に記載の効果に加えて、確実に、安定性の高い水性塗料組成物が得られ、かかる水性塗料組成物を塗布して形成される塗膜において、優れた耐水性や耐食性・防錆性等の塗膜性能を確保できる。   Accordingly, the solid content of the acrylic resin is in the range of 80 wt% or more and 99 wt% or less with respect to the total weight of the silica solid content of the water glass of the inorganic reaction material and the solid content of the alkyl silicate and the solid content of the acrylic resin. If it is inside, in addition to the effect of Claim 4, the highly stable aqueous coating composition is obtained reliably, In the coating film formed by apply | coating this aqueous coating composition, it was excellent in water resistance Film performance such as corrosion resistance, corrosion resistance and rust prevention can be ensured.

請求項6の発明の水性塗料組成物の製造方法によれば、前記溶媒が、固形分を除いて実質的に水のみであるから、請求項4または請求項5に記載の効果に加えて、揮発性有機化合物(VOC)を発生させる恐れも殆どなく、環境に優しい水性塗料組成物が得られる。特に、本発明は、アルキルシリケートと水ガラスの混合により、水ガラスがアルキルシリケートに結合してアルキルシリケートの加水分解及びその後の縮合反応の進行によるゲル化を阻止して水性塗料組成物の安定化を図るものであり、水性塗料組成物の安定化のためにアクリル樹脂とアルキルシリケートを乳化させる必要もないことから、乳化のための有機溶剤を必要とすることもなく、得られる水性塗料組成物は極めて環境に優しいものである。 According to the method for producing an aqueous coating composition of the invention of claim 6, since the solvent is substantially only water except for the solid content, in addition to the effect of claim 4 or 5, There is almost no risk of generating volatile organic compounds (VOC), and an environmentally friendly aqueous coating composition can be obtained. In particular, the present invention stabilizes an aqueous coating composition by mixing an alkyl silicate and water glass to prevent the water glass from binding to the alkyl silicate and preventing gelation due to hydrolysis of the alkyl silicate and subsequent condensation reaction. Since it is not necessary to emulsify the acrylic resin and the alkyl silicate for stabilization of the aqueous coating composition, an aqueous coating composition is obtained without the need for an organic solvent for emulsification. Is extremely environmentally friendly.

以下、本発明の実施の形態について説明する。本発明の実施の形態にかかる水性塗料組成物は、アクリル樹脂と、水ガラス及びアルキルシリケートを混合して作製した無機反応材と、溶媒としての水を基本組成とするものである。   Embodiments of the present invention will be described below. The aqueous coating composition according to the embodiment of the present invention has a basic composition of an acrylic resin, an inorganic reaction material prepared by mixing water glass and an alkyl silicate, and water as a solvent.

ここで、「アクリル樹脂」としては、広くアクリル樹脂やメタクリル樹脂を含むものであって、アクリル酸アルキルエステルやメタクリル酸アルキルエステル等から選ばれるモノマーの単一重合体や共重合体を意味するものであり、これらのモノマーとして具体的には、アクリル酸メチル、アクリル酸エチル、アクリル酸n−ブチル、アクリル酸イソブチル、アクリル酸―スチレン、メタクリル酸メチル、メタクリル酸エチル、メタクリル酸n−ブチル、メタクリル酸イソブチル等を始めとして、種々のモノマーを用いることができる。また、アクリル酸、メタクリル酸の誘導体、例えば、アクリルアミド、アクリロニトリル等の重合体が含まれていてもよい。そして、アクリル樹脂は1種に限定されず、2種以上が組み合わされていてもよい。   Here, the “acrylic resin” broadly includes an acrylic resin or a methacrylic resin, and means a single polymer or copolymer of a monomer selected from an alkyl acrylate ester, an alkyl methacrylate ester, and the like. Specific examples of these monomers include methyl acrylate, ethyl acrylate, n-butyl acrylate, isobutyl acrylate, acrylic acid-styrene, methyl methacrylate, ethyl methacrylate, n-butyl methacrylate, and methacrylic acid. Various monomers such as isobutyl can be used. A derivative of acrylic acid or methacrylic acid, for example, a polymer such as acrylamide or acrylonitrile may be contained. And acrylic resin is not limited to 1 type, 2 or more types may be combined.

「水ガラス」は、アルカリ金属珪酸塩(珪酸アルカリ塩)の水溶液であり、具体的には、珪酸ナトリウム(珪酸ソーダ)、珪酸カリウム、珪酸リチウム等の水溶液が挙げられる。なお、アルカリ金属珪酸塩は、一般式M2 O・nSiO2(Mはナトリウム(Na)、カリウム(K)、リチウム(Li)等)で表される化合物であり、M2 OとSiO2とのモル比であるnは一般に1.6〜4.5である。 “Water glass” is an aqueous solution of alkali metal silicate (alkali silicate), and specific examples include aqueous solutions of sodium silicate (sodium silicate), potassium silicate, lithium silicate and the like. The alkali metal silicate is a compound represented by the general formula M 2 O.nSiO 2 (M is sodium (Na), potassium (K), lithium (Li), etc.), and M 2 O and SiO 2 The molar ratio of n is generally 1.6 to 4.5.

「アルキルシリケート」は、テトラアルコキシシランを出発物質とするアルコキシシランオリゴマーであり、一般式としてSin n-1 (OR)2n+2(Siはケイ素、Oは酸素、Rはアルキル基を示す)で表される化合物である。具体的には、n=1のテトラメトキシシラン、テトラエトキシシラン、テトラプロポキシシラン、テトラブトキシシラン等のテトラアルコキシシランや、n=2以上のこれらの部分加水分解物、例えば、メチルシリケート、エチルシリケート、プロピルシリケート等が使用できる。これらは単独でまたは2種以上を組み合わせて使用できる。 “Alkylsilicate” is an alkoxysilane oligomer starting from tetraalkoxysilane, and has a general formula of Si n O n-1 (OR) 2n + 2 (Si is silicon, O is oxygen, and R is an alkyl group) ). Specifically, tetraalkoxysilanes such as tetramethoxysilane, tetraethoxysilane, tetrapropoxysilane, and tetrabutoxysilane with n = 1, and partial hydrolysates thereof with n = 2 or more, such as methyl silicate and ethyl silicate. , Propyl silicate and the like can be used. These can be used alone or in combination of two or more.

また、溶媒としての水には、イオン交換水等が使用される。
特に、本実施の形態においては、従来技術のようにアクリル樹脂及びアルキルシリケートを有機溶剤に溶解して乳化(エマルジョン)させることなく、後述するように、アルキルシリケートと水ガラスとを混合して作製した無機反応材をアクリル樹脂に配するのみで、その水性塗料組成物は水ガラスによってアルキルシリケートの加水分解及びその後の縮合反応が抑制されるため、安定性が確保される。このため、乳化のための有機溶剤を必要とすることもなく、溶媒として積極的に使用されるのは水のみとすることができる。したがって、揮発性有機化合物(VOC)を発生させる恐れも殆どなくて排気設備等の作業環境を設ける必要もなく、環境に優しい水性塗料組成物となる。
Moreover, ion-exchange water etc. are used for the water as a solvent.
In particular, in the present embodiment, the acrylic silicate and the water silicate are mixed as described later without dissolving and emulsifying (emulsion) the acrylic resin and the alkyl silicate in the organic solvent as in the prior art. By simply placing the inorganic reaction material on the acrylic resin, the water-based coating composition is prevented from hydrolysis of the alkyl silicate and subsequent condensation reaction by water glass, so that stability is ensured. For this reason, without using an organic solvent for emulsification, only water can be positively used as the solvent. Therefore, there is almost no fear of generating a volatile organic compound (VOC), and there is no need to provide a work environment such as an exhaust facility, so that the water-based coating composition is environmentally friendly.

そして、本実施の形態の水性塗料組成物においては、水ガラス及びアルキルシリケートは無機反応材として混合され、その混合割合は、無機反応材の水ガラスのシリカ固形分が、無機反応材の水ガラスのシリカ固形分とアルキルシリケートの固形分の合計重量(総量)に対し75重量%以上、90重量%以下の範囲内となるように調製される。
ここで、無機反応材の水ガラスのシリカ固形分が無機反応材の水ガラスのシリカ固形分及びアルキルシリケート固形分の総量に対し90重量%を越えると、無機反応材中に含まれる水ガラスのシリカ成分の比率が高すぎて、水性塗料組成物に含有される水ガラスのシリカ含有量が多くなる。このため、このシリカ成分の高い親水性によって、水性塗料組成物を塗布して形成される塗膜の耐水性が不足しがちになる。一方で、無機反応材中に含まれる水ガラスのシリカ固形分が75重量%未満となると、無機反応材中の水ガラスのシリカ比率が少なすぎ、アルキルシリケートのシラノール基に結合する水ガラスのシリカ成分量が不十分で、水ガラスのシリカ成分が結合されないアルキルシリケートにおいて加水分解及びその後の縮合反応が進んでゲル化し、水性塗料組成物の安定性が悪くなりがちになる。
In the aqueous coating composition of the present embodiment, the water glass and the alkyl silicate are mixed as the inorganic reaction material, and the mixing ratio is such that the silica solid content of the water glass of the inorganic reaction material is the water glass of the inorganic reaction material. The total weight (total amount) of the silica solid content and the alkyl silicate solid content is adjusted to be in the range of 75 wt% or more and 90 wt% or less.
Here, when the silica solid content of the water glass of the inorganic reaction material exceeds 90% by weight with respect to the total amount of the silica solid content and the alkyl silicate solid content of the water glass of the inorganic reaction material, the water glass contained in the inorganic reaction material The ratio of the silica component is too high, and the silica content of the water glass contained in the aqueous coating composition increases. For this reason, due to the high hydrophilicity of the silica component, the water resistance of the coating film formed by applying the aqueous coating composition tends to be insufficient. On the other hand, when the silica solid content of the water glass contained in the inorganic reaction material is less than 75% by weight, the silica ratio of the water glass in the inorganic reaction material is too small and the silica of the water glass bonded to the silanol group of the alkyl silicate. In the alkyl silicate in which the component amount is insufficient and the silica component of the water glass is not bonded, the hydrolysis and the subsequent condensation reaction proceed to gel, and the stability of the aqueous coating composition tends to deteriorate.

このように、無機反応材中に含まれる水ガラスのシリカ固形分が無機反応材の水ガラスのシリカ固形分及びアルキルシリケートの固形分の総量に対し所定の範囲内となるようにし、アルキルシリケートの固形分に対する水ガラスのシリカ固形分の混合量(配合量)を調整することによって、防錆性を高めるアルキルシリケートが水性塗料組成物中で安定して存在することが可能となる。これによって水性塗料組成物は安定性が増す。また、無機反応材中に含まれる水ガラスのシリカ添加量を所定範囲内とすることで水性塗料組成物の耐水性の悪化を防止している。したがって、水ガラスのシリカ固形分とアルキルシリケート固形分の配合割合は、無機反応材の水ガラスのシリカ固形分が無機反応材の水ガラスのシリカ固形分及びアルキルシリケートの固形分の総量に対し75重量%以上、90重量%以下の範囲内、これは重量比で別の表し方をすると、水ガラスのシリカ固形分/アルキルシリケートの固形分=75/15〜90/10となり、この範囲内が最適であり、このような所定の範囲内とすることにより、確実に水性塗料組成物の安定性を確保でき、また、この水性塗料組成物を塗布して形成される塗膜において、確実に良好な耐水性を確保してアルキルシリケートによる優れた耐食性・防錆性を発揮させることができる。   Thus, the silica solid content of the water glass contained in the inorganic reaction material is within a predetermined range with respect to the total amount of the silica solid content of the water glass of the inorganic reaction material and the solid content of the alkyl silicate, and the alkyl silicate By adjusting the mixing amount (blending amount) of the silica solid content of the water glass with respect to the solid content, it becomes possible for the alkyl silicate that enhances the rust prevention property to be stably present in the aqueous coating composition. This increases the stability of the aqueous coating composition. Moreover, the deterioration of the water resistance of the water-based coating composition is prevented by setting the amount of silica added to the water glass contained in the inorganic reaction material within a predetermined range. Accordingly, the mixing ratio of the silica solid content of the water glass and the alkyl silicate solid is 75% of the silica solid content of the water glass of the inorganic reaction material relative to the total amount of silica solid content of the water glass of the inorganic reaction material and the solid content of the alkyl silicate. In the range of not less than 90% by weight and not more than 90% by weight, this can be expressed in terms of weight ratio. Silica solid content of water glass / solid content of alkyl silicate = 75/15 to 90/10. Optimum, and by making it within such a predetermined range, the stability of the aqueous coating composition can be reliably ensured, and the coating film formed by applying this aqueous coating composition is surely good It is possible to ensure excellent water resistance and to exhibit excellent corrosion resistance and rust resistance by alkyl silicate.

更に、本実施の形態の水性塗料組成物においては、このように水ガラスのシリカ固形分とアルキルシリケートの固形分を最適な比率で配合し、アクリル樹脂の固形分を、無機反応材の水ガラスのシリカ固形分及びアルキルシリケートの固形分の総量とアクリル樹脂の固形分との合計重量に対し80重量%以上、99重量%以下の範囲内となるように配合するのが好ましい。
アクリル樹脂の固形分が、無機反応材の水ガラスのシリカ固形分及びアルキルシリケートの固形分の総量とアクリル樹脂の固形分との合計重量に対し99重量%より多すぎると、アルキルシリケートによる耐食性・防錆性の向上効果が得られ難くなる。一方で、アクリル樹脂の固形分が80重量%より少なすぎると、水性塗料組成物中に占める水ガラスのシリカ固形分の比率が高くなることで水性塗料組成物の粘度が増加し易く、安定性が低下する傾向にある。更に、水性塗料組成物を塗布して形成される塗膜において、水ガラスのシリカ成分が親水性であるために、水ガラスのシリカ固形分の比率が高くなることで耐水性が低下して、アルキルシリケートによる十分な耐食性(防錆性)が発揮されず、塗膜性能が低下する傾向にある。
Further, in the water-based coating composition of the present embodiment, the silica solid content of the water glass and the solid content of the alkyl silicate are blended in an optimum ratio as described above, and the solid content of the acrylic resin is mixed with the water glass of the inorganic reaction material. It is preferable to blend so as to be in the range of 80% by weight or more and 99% by weight or less with respect to the total weight of the solid content of the silica and the total solid content of the alkyl silicate and the solid content of the acrylic resin.
If the solid content of the acrylic resin is more than 99% by weight based on the total weight of the silica solid content of the water glass of the inorganic reaction material and the solid content of the alkyl silicate and the solid content of the acrylic resin, the corrosion resistance due to the alkyl silicate It becomes difficult to obtain the effect of improving rust prevention. On the other hand, if the solid content of the acrylic resin is less than 80% by weight, the ratio of the silica solid content of the water glass in the aqueous coating composition is increased, so that the viscosity of the aqueous coating composition is likely to increase and the stability is increased. Tend to decrease. Furthermore, in the coating film formed by applying the aqueous coating composition, since the silica component of the water glass is hydrophilic, the water resistance is reduced by increasing the silica solid content ratio of the water glass, Sufficient corrosion resistance (rust resistance) due to the alkyl silicate is not exhibited, and the coating film performance tends to deteriorate.

アクリル樹脂の固形分を、無機反応材の水ガラスのシリカ固形分及びアルキルシリケートの固形分の総量とアクリル樹脂の固形分との合計重量に対し80重量%以上、99重量%以下の範囲、言い換えれば、無機反応材の水ガラスのシリカ固形分及びアルキルシリケートの固形分の総量が、無機反応材の水ガラスのシリカ固形分及びアルキルシリケートの固形分の総量とアクリル樹脂の固形分との合計重量に対し1重量%以上、20重量%以下の範囲内であれば、確実に、安定性の高い水性塗料組成物が得られ、耐水性及び耐食性・防錆性等の塗膜性能に優れた塗膜を形成できる。なお、アクリル樹脂の固形分の配合量は、無機反応材の水ガラスのシリカ固形分及びアルキルシリケートの固形分の総量に対する重量の比率で表すこともでき、この場合は、アクリル樹脂の固形分(重量)/(水ガラスのシリカ固形分(重量)+アルキルシリケートの固形分(重量))=80/20〜99/1となる。   The solid content of the acrylic resin is in the range of 80% by weight or more and 99% by weight or less, in other words, with respect to the total weight of the silica solid content of the water glass of the inorganic reaction material and the solid content of the alkyl silicate and the solid content of the acrylic resin. For example, the total amount of silica solid content of the water glass of the inorganic reaction material and the solid content of the alkyl silicate is the total weight of the solid content of silica solid content of the water glass of the inorganic reaction material and the solid content of the alkyl silicate and the solid content of the acrylic resin. If it is in the range of 1% by weight or more and 20% by weight or less, a highly stable aqueous coating composition is surely obtained, and coating with excellent coating performance such as water resistance, corrosion resistance and rust prevention is obtained. A film can be formed. In addition, the compounding quantity of the solid content of an acrylic resin can also be represented by the ratio of the weight with respect to the total amount of the solid content of the silica solid content of the water glass of an inorganic reaction material and an alkylsilicate, In this case, the solid content of an acrylic resin ( Weight) / (silica solid content of water glass (weight) + solid content of alkyl silicate (weight)) = 80/20 to 99/1.

そして、本実施の形態においては、アルキルシリケートと水ガラスを所定の比率に調整した混合液、つまり無機反応材をアクリル樹脂に添加混合し、更に、溶媒としての水等が加えられることにより水性塗料組成物が製造される。
このようにして製造された本実施の形態にかかる水性塗料組成物は、例えば、自動車部品、家電品、建材等の鋼板、鋳鍛造品等の金属基材の表面に水性コーティング剤として塗装され、通常、所定温度で所定時間加熱乾燥することで硬化し塗膜を形成する。このとき、基材の表面に水性塗料組成物を塗布する方法としては、エアスプレー法、シャワー法、スプレー法、ロールコート法、刷毛塗り法、浸漬法等の公知の方法によって少なくとも一度塗りすることにより塗布できる。また、本実施の形態の水性塗料組成物を基材表面に塗布することにより形成される塗膜の乾燥膜厚は、例えば、10μm〜70μmの範囲内、好ましくは15μm〜40μmの範囲内、より好ましくは、15μm〜25μmの範囲内である。該範囲内であれば、塗膜は基材表面と十分な密着性が得られ、かつ、基材に対して十分な耐水性及び耐食性・防錆性を付与できる。
In the present embodiment, a mixed liquid in which alkyl silicate and water glass are adjusted to a predetermined ratio, that is, an inorganic reaction material is added to and mixed with an acrylic resin, and further water or the like as a solvent is added to the water-based paint. A composition is produced.
The aqueous coating composition according to the present embodiment thus produced is applied as a water-based coating agent on the surface of a metal substrate such as an automobile part, a home appliance, a building material, or a cast forging product, for example. Usually, it is cured by heating and drying at a predetermined temperature for a predetermined time to form a coating film. At this time, as a method for applying the aqueous coating composition to the surface of the substrate, it is applied at least once by a known method such as an air spray method, a shower method, a spray method, a roll coating method, a brush coating method, or a dipping method. Can be applied. Moreover, the dry film thickness of the coating film formed by apply | coating the water-based coating composition of this Embodiment to the base-material surface is in the range of 10 micrometers-70 micrometers, for example, Preferably it is in the range of 15 micrometers-40 micrometers. Preferably, it exists in the range of 15 micrometers-25 micrometers. If it is in this range, the coating film has sufficient adhesion to the substrate surface, and can impart sufficient water resistance, corrosion resistance and rust resistance to the substrate.

なお、本実施の形態にかかる水性塗料組成物においては、アクリル樹脂、アルキルシリケート、水ガラス、溶媒としての水を基本組成とするが、これら基本組成の配合物の他にも、必要に応じて、触媒、カップリング剤、消泡剤、顔料等の添加剤が配合される。   In addition, in the water-based coating composition according to the present embodiment, acrylic resin, alkyl silicate, water glass, water as a solvent is a basic composition, but in addition to these basic composition blends, if necessary , Additives such as a catalyst, a coupling agent, an antifoaming agent and a pigment are blended.

こうして、本実施の形態に係る水性塗料組成物においては、アクリル樹脂と、アルキルシリケートに水ガラスを混合した無機反応材と、溶媒としての水等を含有する。
ここで、アクリル樹脂にアルキルシリケートを配すると、アルキルシリケートを配さないときに比べて防錆性が向上するが、通常、水性塗料組成物中には水が存在し、この水の存在によってアルキルシリケートのシラノール基同士による加水分解及びその後の縮合反応が進行して、ゲル状となる。そのため水ガラスを配しないアクリル樹脂とアルキルシリケートの水性塗料組成物では安定性に問題が生じていた。
そこで、本発明の水性塗料組成物においては、アルキルシリケートに対して所定の比率で予め水ガラスを混合させること、詳しくは、無機反応材の水ガラスのシリカ固形分及びアルキルシリケートの固形分の総量に対し無機反応材の水ガラスのシリカ固形分を75重量%以上、90重量%以下の範囲内、または別の表し方として、アルキルシリケートの固形分に対する水ガラスのシリカ固形分が重量比で、水ガラスのシリカ固形分/アルキルシリケートの固形分=75/25〜90/10の配合比率にすることによって、アルキルシリケートのシラノール基(正確にはアルキルシリケートのアルコキシシリル基の一部が水との接触で加水分解を受けて生じるシラノール基(−SiOH))に水ガラスのシリカ成分が結合することで、アルキルシリケートのシラノール基同士による加水分解及びその後の縮合反応を抑制し、これによってアルキルシリケートのゲル化が阻止されて安定した溶液状態の無機反応材となり、水性塗料組成物の安定性が確保され、貯蔵安定性を向上させることができる。
Thus, the water-based paint composition according to the present embodiment contains an acrylic resin, an inorganic reaction material in which water glass is mixed with an alkyl silicate, water as a solvent, and the like.
Here, when the alkyl silicate is arranged on the acrylic resin, the rust prevention property is improved as compared with the case where no alkyl silicate is arranged. Usually, however, water is present in the water-based coating composition, and the presence of this water causes the alkyl silicate. Hydrolysis by the silanol groups of the silicate and subsequent condensation reaction proceed to form a gel. For this reason, there has been a problem in stability with an aqueous coating composition of an acrylic resin and an alkyl silicate without water glass.
Therefore, in the water-based coating composition of the present invention, water glass is mixed in advance at a predetermined ratio with respect to the alkyl silicate. Specifically, the total amount of silica solid content of the water glass of the inorganic reaction material and the solid content of the alkyl silicate. In contrast, the silica solid content of the water glass of the inorganic reaction material is in the range of 75 wt% or more and 90 wt% or less, or as another way of expressing, the silica solid content of the water glass with respect to the solid content of the alkyl silicate in weight ratio, Silica solid content of water glass / solid content of alkyl silicate = 75/25 to 90/10, so that silanol group of alkyl silicate (exactly, a part of alkoxy silyl group of alkyl silicate is mixed with water) The silica component of water glass is bonded to the silanol group (-SiOH) generated by hydrolysis upon contact, and alkyl Suppresses hydrolysis and subsequent condensation reaction between silanol groups of the silicate, thereby preventing gelation of the alkyl silicate, resulting in a stable inorganic reaction material in a solution state, ensuring the stability of the aqueous coating composition and storage Stability can be improved.

そして、この水性塗料組成物を被塗布物に塗布した際には、水分が蒸発することで、水ガラスとアルキルシリケートのシラノール基との結合が解かれて、アルキルシリケートの加水分解及びその後の縮合反応が進行し、このアルキルシリケートが硬化してシリカ被膜を形成することによって、また、アルキルシリケートとアクリル樹脂との反応によって耐食性・防錆性を発揮する塗膜が形成され、そして、耐候性に優れたアクリル樹脂によって塗膜の耐候性が確保される。   When this water-based coating composition is applied to an object to be coated, the water evaporates to break the bond between the water glass and the silanol group of the alkyl silicate, and the hydrolysis and subsequent condensation of the alkyl silicate. As the reaction proceeds, the alkyl silicate cures to form a silica film, and the reaction between the alkyl silicate and the acrylic resin forms a coating that exhibits corrosion resistance and rust resistance, and is weather resistant. The excellent acrylic resin ensures the weather resistance of the coating film.

この際、アルキルシリケートを水性塗料組成物中で安定させて保持するためには、水ガラスとアルキルシリケートを上記規定の範囲内となるように配合した無機反応材の形態で水性塗料組成物中に含有させることで可能となる。この安定した無機反応材の形態を予め形成することによりアルキルシリケートは水性塗料組成物中で安定して存在し、かかる水性塗料組成物を塗布して形成される塗膜において、確実に優れた耐水性及び耐食性・防錆性等の塗膜性能が得られる。   At this time, in order to keep the alkyl silicate stable in the aqueous coating composition, the aqueous coating composition is in the form of an inorganic reaction material in which water glass and the alkyl silicate are blended so as to be within the specified range. It becomes possible by containing. By forming this stable form of the inorganic reactant in advance, the alkyl silicate is stably present in the aqueous coating composition, and in the coating film formed by applying such an aqueous coating composition, it is surely excellent in water resistance. Film properties such as corrosion resistance, corrosion resistance, and rust resistance can be obtained.

そして、本実施の形態においては、このように所定の比率で調整されたアルキルシリケートと水ガラスから作製された無機反応材をアクリル樹脂と混合するだけで水性塗料組成物は安定する。したがって、水性塗料組成物の安定化のためにアクリル樹脂及びアルキルシリケートを乳化させる必要もなく、乳化に伴う手間(作業)やコストがかかることもない。更に、アクリル樹脂、水ガラス、アルキルシリケートは全て安価に入手できる材料である。よって、低コストで水性塗料組成物を得ることができる。
[実施例]
And in this Embodiment, an aqueous coating composition is stabilized only by mixing the inorganic reaction material produced from the alkyl silicate and water glass adjusted by the predetermined ratio in this way with an acrylic resin. Therefore, it is not necessary to emulsify the acrylic resin and the alkyl silicate for stabilization of the aqueous coating composition, and labor (operation) and cost associated with emulsification are not required. Furthermore, acrylic resin, water glass, and alkyl silicate are all materials that can be obtained at low cost. Therefore, an aqueous coating composition can be obtained at low cost.
[Example]

次に、本発明の実施の形態にかかる水性塗料組成物の実施例を具体的に説明する。
本実施の形態にかかる水性塗料組成物の配合組成として、アクリル樹脂、アルキルシリケートに水ガラスを添加して調整作製された無機反応材、及び溶媒としての水等を含有し、無機反応材の水ガラスのシリカ固形分及びアルキルシリケートの固形分の総量に対し無機反応材の水ガラスの固形分を75重量%以上、90重量%以下の範囲内(アルキルシリケートの固形分に対する水ガラスのシリカ固形分が重量比で、水ガラスシリカ固形分/アルキルシリケート固形分=75/25〜90/10の範囲内)とした実施例1乃至実施例4の水性塗料組成物を作製した。
Next, examples of the aqueous coating composition according to the embodiment of the present invention will be specifically described.
As a blending composition of the aqueous coating composition according to the present embodiment, an inorganic reaction material prepared by adding water glass to an acrylic resin, an alkyl silicate, water as a solvent, etc., and water of the inorganic reaction material The water content of the water glass of the inorganic reaction material is within the range of 75% by weight or more and 90% by weight or less based on the total amount of the silica solid content of the glass and the solid content of the alkyl silicate (silica solid content of the water glass relative to the solid content of the alkyl silicate. Are water glass silica solid content / alkyl silicate solid content = within a range of 75/25 to 90/10), and water-based coating compositions of Examples 1 to 4 were prepared.

実施例1乃至実施例4に係る水性塗料組成物においては、水性樹脂である「アクリル樹脂」として、アクリル樹脂エマルジョン(DIC(株)製の『ボンコートEC−740EF』:固形分40%、粒子径70〜80μm、MFT18℃)を用いた。また、「アルキルシリケート」としては、メチルシリケート(コルコート(株)製の『メチルシリケート51』:固形分(シリカ固形分)50%)を使用し、「水ガラス」としては、珪酸リチウム(日本化学工業(株)製の『珪酸リチウム35』:固形分29%(シリカ固形分20%))を使用し、これらの触媒(添加剤)として酸触媒(0.1N 酢酸)及び溶媒としてイオン交換水を用いた。
ここでは、アルキルシリケートとしてのメチルシリケート、水ガラスとしての珪酸リチウム、酸触媒、及びイオン交換水を混合して無機反応材とした。更に、水性塗料組成物の溶媒としてイオン交換水を用い、添加剤として、カップリング剤(信越化学工業(株)製の『KBM603』:固形分(シリカ固形分)94%)、消泡剤(サンノプコ(株)製の『SN−DEFOAMER381』:固形分48%)、顔料(大日精化工業(株)製の『NAF5091ブラック』:顔料固形分35%、樹脂固形分5%)を使用した。
ここで、各実施例の配合を表1の上段に示す。
In the aqueous coating compositions according to Examples 1 to 4, an acrylic resin emulsion (“Boncoat EC-740EF” manufactured by DIC Corporation: solid content 40%, particle size) is used as an “acrylic resin” which is an aqueous resin. 70-80 μm, MFT 18 ° C.). Further, as “alkyl silicate”, methyl silicate (“Methyl silicate 51” manufactured by Colcoat Co., Ltd .: solid content (silica solid content) 50%) is used, and as “water glass”, lithium silicate (Nippon Chemical Co., Ltd.) is used. “Lithium silicate 35” manufactured by Kogyo Co., Ltd .: solid content 29% (silica solid content 20%)), an acid catalyst (0.1N acetic acid) as a catalyst (additive) and ion-exchanged water as a solvent Was used.
Here, methyl silicate as an alkyl silicate, lithium silicate as a water glass, an acid catalyst, and ion-exchanged water were mixed to obtain an inorganic reaction material. Further, ion-exchanged water is used as a solvent for the aqueous coating composition, and as an additive, a coupling agent (“KBM603” manufactured by Shin-Etsu Chemical Co., Ltd .: solid content (silica solid content) 94%), an antifoaming agent ( Sannoco Co., Ltd. “SN-DEFOAMER 381”: solid content 48%) and pigment (“NAF5091 Black” manufactured by Dainichi Seika Kogyo Co., Ltd .: pigment solid content 35%, resin solid content 5%) were used.
Here, the composition of each example is shown in the upper part of Table 1.

Figure 2016003259
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実施例1は、無機反応材として、水ガラスとしての珪酸リチウムのシリカ固形分で64.8gをアルキルシリケートとしてのメチルシリケートの固形分7.2gに配合しており、水ガラスのシリカ固形分とアルキルシリケートの固形分は、その比率が重量比で水ガラスのシリカ固形分/アルキルシリケートの固形分=90/10であり、無機反応材の水ガラスのシリカ固形分は、無機反応材の水ガラスのシリカ固形分及びアルキルシリケートの固形分の総量に対し90重量%である。
実施例2は、無機反応材として、水ガラスとしての珪酸リチウムのシリカ固形分で60.0gをアルキルシリケートとしてのメチルシリケートの固形分12.0gに配合しており、水ガラスのシリカ固形分とアルキルシリケートの固形分は、その比率が重量比で水ガラスのシリカ固形分/アルキルシリケートの固形分=83/17であり、無機反応材の水ガラスのシリカ固形分は、無機反応材の水ガラスのシリカ固形分及びアルキルシリケートの固形分の総量に対し83重量%である。
In Example 1, 64.8 g of the silica solid content of lithium silicate as the water glass is blended with 7.2 g of the solid content of methyl silicate as the alkyl silicate as the inorganic reaction material. The solid content of the alkyl silicate is the silica solid content of the water glass / the solid content of the alkyl silicate = 90/10 in weight ratio, and the silica solid content of the water glass of the inorganic reaction material is the water glass of the inorganic reaction material. 90% by weight based on the total amount of silica solids and alkyl silicate solids.
In Example 2, 60.0 g of the silica solid content of lithium silicate as the water glass is blended with 12.0 g of the solid content of methyl silicate as the alkyl silicate as the inorganic reactant, The solid content of the alkyl silicate is, by weight ratio, the silica solid content of the water glass / the solid content of the alkyl silicate = 83/17, and the silica solid content of the water glass of the inorganic reaction material is the water glass of the inorganic reaction material. And 83 wt% based on the total amount of silica solids and alkylsilicate solids.

実施例3は、無機反応材として、水ガラスとしての珪酸リチウムのシリカ固形分で57.6gをアルキルシリケートとしてのメチルシリケートの固形分14.4gに配合しており、水ガラスのシリカ固形分とアルキルシリケートの固形分は、その比率が重量比で水ガラスのシリカ固形分/アルキルシリケートの固形分=80:20であり、無機反応材の水ガラスのシリカ固形分は、無機反応材の水ガラスのシリカ固形分及びアルキルシリケートの固形分の総量に対し80重量%である。
実施例4は、無機反応材として、水ガラスとしての珪酸リチウムのシリカ固形分で54.0gをアルキルシリケートとしてのメチルシリケートの固形分18.0gに配合しており、水ガラスのシリカ固形分とアルキルシリケートの固形分は、その比率が重量比で水ガラスのシリカ固形分/アルキルシリケートの固形分=75:25であり、無機反応材の水ガラスのシリカ固形分は、無機反応材の水ガラスのシリカ固形分及びアルキルシリケートの固形分の総量に対し75重量%である。
In Example 3, 57.6 g of the silica solid content of lithium silicate as the water glass is blended with 14.4 g of the solid content of methyl silicate as the alkyl silicate as the inorganic reaction material. The solid content of the alkyl silicate is the silica solid content of the water glass / the solid content of the alkyl silicate = 80: 20 by weight, and the silica solid content of the water glass of the inorganic reaction material is the water glass of the inorganic reaction material. 80% by weight based on the total amount of silica solids and alkylsilicate solids.
In Example 4, 54.0 g of the silica solid content of lithium silicate as the water glass was blended with 18.0 g of the solid content of methyl silicate as the alkyl silicate as the inorganic reaction material. The solid content of the alkyl silicate is, by weight, the silica solid content of the water glass / the solid content of the alkyl silicate = 75: 25, and the silica solid content of the water glass of the inorganic reaction material is the water glass of the inorganic reaction material. 75% by weight based on the total amount of silica solids and alkyl silicate solids.

ここで、実施例1乃至実施例4にかかる水性塗料組成物の製造方法について説明する。各実施例ともまず、アルキルシリケートであるメチルシリケートを固形分が所定量となるように表1に記載の添加量を所定の容器に入れて攪拌し、ここに酸触媒、本実施例では0.1N酢酸を表1に規定する添加量加えて攪拌する。さらに表1の無機反応材に含まれる溶媒としてのイオン交換水を規定量加えて攪拌した後、水ガラスとしての珪酸リチウムを所定の比率とするために表1に記載の添加量を添加し攪拌する。このようにして作製したアルキルシリケート、水ガラス、酸触媒、及びイオン交換水が本発明の無機反応材である。
次に、アクリル樹脂を所定の別容器に入れて攪拌しながら予め作製しておいた無機反応材を、アクリル樹脂の固形分が、無機反応材の水ガラスのシリカ固形分及びアルキルシリケートの固形分の総量に対する比率が所定の範囲(ここでは、アクリル樹脂の固形分が、無機反応材の水ガラスのシリカ固形分及びアルキルシリケートの固形分の総量に対する重量比で90/10、つまり、アクリル樹脂の固形分が、無機反応材の水ガラスのシリカ固形分及びアルキルシリケートの固形分の総量とアクリル樹脂の固形分との合計重量に対し90重量%)となるように表1に記載の添加量で添加する。
Here, the manufacturing method of the aqueous coating composition concerning Example 1 thru | or Example 4 is demonstrated. In each example, methyl silicate, which is an alkyl silicate, is first added to a predetermined container and stirred so that the solid content becomes a predetermined amount. The acid catalyst, which is 0. Add 1N acetic acid in the amount specified in Table 1 and stir. Further, after adding a predetermined amount of ion-exchanged water as a solvent contained in the inorganic reactant shown in Table 1 and stirring, the addition amount shown in Table 1 is added and stirred in order to make lithium silicate as water glass a predetermined ratio. To do. The thus produced alkyl silicate, water glass, acid catalyst, and ion-exchanged water are the inorganic reaction materials of the present invention.
Next, the inorganic reaction material prepared in advance while stirring the acrylic resin in a predetermined container, the solid content of the acrylic resin is the silica solid content of the water glass of the inorganic reaction material and the solid content of the alkyl silicate. The ratio of the acrylic resin to the total amount is 90/10 in terms of the weight ratio of the solid content of the acrylic resin to the total amount of the silica solid content of the water glass of the inorganic reaction material and the solid content of the alkyl silicate. The addition amount shown in Table 1 so that the solid content is 90% by weight based on the total weight of the silica solid content of the water glass of the inorganic reaction material and the solid content of the alkyl silicate and the solid content of the acrylic resin. Added.

ここで、別の容器にて表1に記載された所定量のカップリング剤を所定量の溶媒としてのイオン交換水(無機反応材中の溶媒とは別である)にて希釈したカップリング剤希釈水を上記アクリル樹脂と無機反応材の混合液に添加し攪拌する。
さらに、顔料、消泡剤を加えて攪拌混合し、本発明の実施例1乃至実施例4にかかる水性塗料組成物が作製される。
なお、本発明の実施例では、攪拌はディスパーを使用している。また攪拌条件は十分混合できればよく、特に限定するものではないが、例えば、回転数は100rpm〜1000rpmの範囲内にすることができ、攪拌時間は10分〜30分とすることができる。
Here, a coupling agent obtained by diluting a predetermined amount of the coupling agent described in Table 1 with ion-exchanged water (which is different from the solvent in the inorganic reaction material) as a predetermined amount of solvent in another container. Dilution water is added to the mixed solution of the acrylic resin and the inorganic reaction material and stirred.
Further, a pigment and an antifoaming agent are added and mixed by stirring to produce an aqueous coating composition according to Examples 1 to 4 of the present invention.
In the embodiment of the present invention, the stirring uses a disper. The stirring conditions are not particularly limited as long as they can be sufficiently mixed. For example, the rotational speed can be in the range of 100 rpm to 1000 rpm, and the stirring time can be 10 minutes to 30 minutes.

次に、特性を比較するために、無機反応材の水ガラスのシリカ固形分が本発明の範囲外である水性塗料組成物を、比較例1乃至比較例4として作製した。また、水ガラスの代わりに、水ガラスと同じようなシリカを有する無機ケイ素化合物のコロイダルシリカを含有する水性塗料組成物を、比較例5乃至比較例8として作製した。
比較例1乃至比較例4の配合は実施例1乃至実施例4と併せて表1の上段に示した通りである。比較例5乃至比較例8の配合は次の表2の上段に示した。
Next, in order to compare the characteristics, aqueous coating compositions in which the silica solid content of the water glass of the inorganic reaction material was outside the scope of the present invention were prepared as Comparative Examples 1 to 4. Moreover, the water-based coating composition containing the colloidal silica of the inorganic silicon compound which has a silica similar to water glass instead of water glass was produced as the comparative example 5 thru | or the comparative example 8. FIG.
The composition of Comparative Examples 1 to 4 is as shown in the upper part of Table 1 together with Examples 1 to 4. The formulations of Comparative Examples 5 to 8 are shown in the upper part of Table 2 below.

Figure 2016003259
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表1に示したように、比較例1は、アルキルシリケートを一切加えていないものであり、無機反応材中に含まれる水ガラスのシリカ固形分のアルキルシリケート固形分に対する比率が重量比で100/0で、無機反応材の水ガラスのシリカ固形分は、無機反応材の水ガラスのシリカ固形分及びアルキルシリケートの固形分の総量に対し100重量%である。
比較例2は、アルキルシリケートとしてのメチルシリケートに水ガラスとしての珪酸リチウムを添加しているが、無機反応材中に含まれる水ガラスのシリカ固形分のアルキルシリケートの固形分に対する比率が重量比で95/5であり、無機反応材の水ガラスのシリカ固形分は、無機反応材の水ガラスのシリカ固形分及びアルキルシリケートの固形分の総量に対し95重量%と水ガラスのシリカ添加量を規定範囲より多く配したものである。
As shown in Table 1, Comparative Example 1 does not contain any alkyl silicate, and the ratio of the silica solid content of the water glass contained in the inorganic reaction material to the alkyl silicate solid content is 100 / weight ratio. 0, the silica solid content of the water glass of the inorganic reaction material is 100% by weight with respect to the total amount of the silica solid content of the water glass of the inorganic reaction material and the solid content of the alkyl silicate.
In Comparative Example 2, lithium silicate as water glass is added to methyl silicate as alkyl silicate, but the ratio of the silica solid content of water glass contained in the inorganic reaction material to the solid content of alkyl silicate in weight ratio is The silica solid content of the water glass of the inorganic reaction material is 95% by weight based on the total amount of the silica solid content of the water glass of the inorganic reaction material and the solid content of the alkyl silicate, and defines the silica addition amount of the water glass More than the range.

比較例3は、比較例2と同様アルキルシリケートとしてのメチルシリケートに水ガラスとしての珪酸リチウムを添加しているが、無機反応材中に含まれる水ガラスのシリカ固形分のアルキルシリケートの固形分に対する比率が重量比で70/30であり、無機反応材の水ガラスのシリカ固形分は、無機反応材の水ガラスのシリカ固形分及びアルキルシリケートの固形分の総量に対し70重量%と水ガラスのシリカ添加量を規定範囲より少なく配したものである。
比較例4は、水ガラスを一切加えていないものであり、無機反応材中に含まれる水ガラスのシリカ固形分のアルキルシリケートの固形分に対する比率が重量比で0/100で、無機反応材の水ガラスのシリカ固形分は、無機反応材の水ガラスのシリカ固形分及びアルキルシリケートの固形分の総量に対し0重量%である。
In Comparative Example 3, lithium silicate as water glass is added to methyl silicate as alkyl silicate as in Comparative Example 2, but the solid content of the silica silicate in the water glass contained in the inorganic reaction material is solid. The ratio is 70/30 by weight, and the silica solid content of the water glass of the inorganic reaction material is 70% by weight based on the total amount of the silica solid content of the water glass of the inorganic reaction material and the solid content of the alkyl silicate. The amount of silica added is less than the specified range.
In Comparative Example 4, water glass is not added at all, and the ratio of the silica solid content of the water glass contained in the inorganic reaction material to the solid content of the alkyl silicate is 0/100 by weight. The silica solid content of the water glass is 0% by weight based on the total amount of the silica solid content of the water glass of the inorganic reaction material and the solid content of the alkyl silicate.

また、表2に示したように、比較例5乃至比較例8は、水ガラスの代わりに、水ガラスと同じようなシリカを有する無機ケイ素化合物のコロイダルシリカ(日本化学工業(株)製の『シリカドール(登録商標)30』:固形分(シリカ固形分)30%)を配合したものである。
比較例5は、比較例1と同様に無機反応材にアルキルシリケートを配しないものであり、比較例6乃至比較例8は、無機反応材中に含まれるコロイダルシリカのシリカ固形分のアルキルシリケートの固形分に対する比率が重量比で75/25から95/5の範囲内、つまり、無機反応材のコロイダルシリカのシリカ固形分を、無機反応材のコロイダルシリカのシリカ固形分及びアルキルシリケートの固形分の総量に対し75重量%から95重量%範囲内としたものである。
これらの比較例1乃至比較例8についても、実施例1乃至実施例4と同様の製造方法にて作製した。なお後述する実施例5乃至実施例9、及び、比較例9乃至比較例15に関しても同様である。
In addition, as shown in Table 2, Comparative Examples 5 to 8 are colloidal silica (incorporated by Nippon Chemical Industry Co., Ltd.), an inorganic silicon compound having silica similar to water glass, instead of water glass. Silica Doll (registered trademark) 30 ”: solid content (silica solid content) 30%).
In Comparative Example 5, as in Comparative Example 1, no alkyl silicate is disposed on the inorganic reaction material. Comparative Examples 6 to 8 are the alkyl silicates of the silica solid content of colloidal silica contained in the inorganic reaction material. The ratio by weight to the solid content is within the range of 75/25 to 95/5, that is, the silica solid content of the colloidal silica of the inorganic reaction material is changed to the silica solid content of the colloidal silica of the inorganic reaction material and the solid content of the alkyl silicate. It is within the range of 75% to 95% by weight with respect to the total amount.
These Comparative Examples 1 to 8 were also produced by the same manufacturing method as in Examples 1 to 4. The same applies to Examples 5 to 9 and Comparative Examples 9 to 15 described later.

そして、これら実施例1乃至実施例4、及び、比較例1乃至比較例8の水性塗料組成物について、水性塗料としての特性評価を実施した。ここでの評価項目としては、水性塗料組成物の安定性及び塗膜の耐水性を対象として実施した。   And about the water-based coating composition of these Examples 1 thru | or Example 4 and Comparative Example 1 thru | or Comparative Example 8, the characteristic evaluation as a water-based coating was implemented. The evaluation items here were the stability of the water-based coating composition and the water resistance of the coating film.

水性塗料組成物の安定性については、表1及び表2の配合材料、つまり水性樹脂(アクリル樹脂)、無機反応材、溶媒としてのイオン交換水、及び添加剤の各種材料を攪拌混合する際の粘度変化を判断し、粘度が増大(増粘)しなかったものを○、僅かに粘度の増大(増粘)が見られたものを△、ゲル化したものを×と評価した。   Regarding the stability of the aqueous coating composition, the blended materials shown in Table 1 and Table 2, that is, the aqueous resin (acrylic resin), the inorganic reaction material, the ion-exchanged water as the solvent, and various materials of the additive are mixed. A change in viscosity was judged, and the case where the viscosity did not increase (thickening) was evaluated as ◯, the case where the viscosity increased slightly (thickening) was evaluated as Δ, and the gelation was evaluated as ×.

塗膜の耐水性については、基材としてシンナー脱脂された未処理冷間圧延鋼板(SPCC−SD)の表面に、乾燥膜厚が25μmとなるように実施例及び比較例の各水性塗料組成物をエアスプレー塗装し、60℃で20分間乾燥させて作製した供試体を用いた。この供試体について、40℃の温水に240時間(10日間)浸漬後、JIS−K5600−5−6に準じて1mm碁盤目テープ剥離試験(1mm幅、100マス)を行なった。1mm碁盤目テープ剥離試験は、供試体の塗装面にカッターナイフで縦横に1mm間隔で11本ずつの平行な切れ目を入れて、合計100個の1mm×1mmの桝目を形成し、これら100個の桝目形成部分に上から粘着性セロハンテープを強く圧着させ貼り付けて、一気に引き剥がし、引き剥がした後の升目の状態を評価するものである。ここでは、剥離した桝目の個数を数え、剥離した桝目の個数がゼロで剥がれのなかったものを○と評価し、1個でも剥離していた場合には×と評価した。   As for the water resistance of the coating film, each water-based coating composition of Examples and Comparative Examples was prepared such that the dry film thickness was 25 μm on the surface of the untreated cold-rolled steel sheet (SPCC-SD) as a base material. A specimen prepared by air spray coating and drying at 60 ° C. for 20 minutes was used. The specimen was immersed in warm water at 40 ° C. for 240 hours (10 days), and then subjected to a 1 mm cross-cut tape peeling test (1 mm width, 100 squares) according to JIS-K5600-5-6. In the 1 mm cross cut tape peeling test, 11 parallel cuts were made at 1 mm intervals vertically and horizontally with a cutter knife on the painted surface of the specimen to form a total of 100 1 mm × 1 mm squares. Adhesive cellophane tape is strongly pressure-bonded and attached to the cell forming portion from above, peeled off at once, and the state of the cell after peeling off is evaluated. Here, the number of peeled squares was counted, and the number of peeled squares was zero and no peeling was evaluated as 桝. When even one piece was peeled off, it was evaluated as ×.

各特性評価の結果は、表1及び表2の下段に示した通りである。
表1に示されるように、無機反応材の水ガラスのシリカ固形分がアルキルシリケートの固形分に対し重量比で75/25〜90/10、つまり、無機反応材の水ガラスのシリカ固形分が、無機反応材の水ガラスのシリカ固形分及びアルキルシリケートの固形分の総量に対し75重量%〜90重量%の範囲内である実施例1乃至実施例4の全ての水性塗料組成物の安定性については、水性塗料組成物を作製する際に粘度が増大してゲル化することもなく、塗装に適した適度な流動性を有し、良好な結果が得られた。また、実施例1乃至実施例4の水性塗料組成物を塗布して形成した塗膜の耐水性についても、全て、240時間温水中に浸漬した後の塗膜接着力が100個の升目の1個も剥がれないという優れた耐水性を示した。
The result of each characteristic evaluation is as shown in the lower part of Tables 1 and 2.
As shown in Table 1, the silica solid content of the water glass of the inorganic reaction material is 75/25 to 90/10 by weight ratio with respect to the solid content of the alkyl silicate, that is, the silica solid content of the water glass of the inorganic reaction material is Stability of all aqueous coating compositions of Examples 1 to 4 which are within the range of 75 wt% to 90 wt% with respect to the total amount of silica solid content of the water glass of inorganic reaction material and solid content of the alkyl silicate With respect to, the viscosity did not increase when the water-based coating composition was produced, and it did not gel, and it had adequate fluidity suitable for coating, and good results were obtained. In addition, regarding the water resistance of the coating films formed by applying the water-based coating compositions of Examples 1 to 4, all the coating film adhesive strength after being immersed in warm water for 240 hours is 1 of 100 squares. It showed excellent water resistance that the individual did not peel off.

これに対し、表1に示した、無機反応材にアルキルシリケートを配合していない組成の比較例1では、アルキルシリケートを含有しないことで、水性塗料組成物を作製する際にゲル状となることはなかったが、この水性塗料組成物から形成された塗膜は、耐水性が劣っていた。
また、無機反応材における水ガラスのシリカ固形分のアルキルシリケート固形分に対する重量比が90/10、つまり、無機反応材の水ガラスのシリカ固形分が、無機反応材の水ガラスのシリカ固形分及びアルキルシリケートの固形分の総量に対し90重量%より多い比較例2では、水性塗料組成物作製の際にゲル状となることはなかったが、水性塗料組成物から形成された塗膜は耐水性に劣っていた。
On the other hand, in the comparative example 1 of the composition which does not mix | blend the alkyl silicate with the inorganic reaction material shown in Table 1, it becomes gel form when producing an aqueous coating composition by not containing an alkyl silicate. However, the coating film formed from this aqueous coating composition had poor water resistance.
Further, the weight ratio of the silica solid content of the water glass in the inorganic reaction material to the alkyl silicate solid content is 90/10, that is, the silica solid content of the water glass of the inorganic reaction material is the silica solid content of the water glass of the inorganic reaction material and In Comparative Example 2, which is more than 90% by weight based on the total amount of the solid content of the alkyl silicate, it did not become a gel during the preparation of the aqueous coating composition, but the coating film formed from the aqueous coating composition was water resistant. It was inferior to.

一方、無機反応材における水ガラスのシリカ固形分のアルキルシリケート固形分に対する重量比が75/25、つまり、無機反応材の水ガラスのシリカ固形分が、無機反応材の水ガラスのシリカ固形分及びアルキルシリケートの固形分の総量に対し75重量%より少ない比較例3では、水性塗料組成物作製の際にゲル状となり、安定性がなく塗装に適さないことが確認された。なお、かかる水性塗料組成物については、塗装に適さないことから、耐水性の評価試験は実施しなかった。
また、無機反応材に水ガラスを配合していない組成の比較例4では、水ガラスを配合していないことで、アルキルシリケートの加水分解反応及びその後の縮合反応が進み、水性塗料組成物作製の際にゲル状となり、安定性が無く塗装に適さないことが確認された。なお、かかる水性塗料組成物についても、塗装に適さないことから、耐水性の評価試験は実施しなかった。
On the other hand, the weight ratio of the silica solid content of the water glass in the inorganic reaction material to the alkyl silicate solid content is 75/25, that is, the silica solid content of the water glass of the inorganic reaction material is the silica solid content of the water glass of the inorganic reaction material and In Comparative Example 3, which is less than 75% by weight based on the total amount of the solid content of the alkyl silicate, it was confirmed that the water-based coating composition was gelled and not stable and not suitable for coating. In addition, about this water-based coating composition, since it was not suitable for coating, the water resistance evaluation test was not implemented.
Moreover, in the comparative example 4 of the composition which does not mix | blend water glass with an inorganic reaction material, since the water glass is not mix | blended, the hydrolysis reaction of alkylsilicate and subsequent condensation reaction advances, and water-based coating composition preparation is carried out. It turned out to be a gel and was not stable and was not suitable for painting. In addition, since this water-based coating composition is not suitable for coating, a water resistance evaluation test was not performed.

ここで、表2に示した、無機反応材の水ガラスの代わりにコロイダルシリカを配合した比較例5乃至比較例8では、比較例7及び比較例8において、コロイダルシリカのシリカ固形分がアルキルシリケートの固形分に対し重量比で75/25〜90/10、つまり、無機反応材におけるコロイダルシリカのシリカ固形分を、無機反応材のコロイダルシリカのシリカ固形分及びアルキルシリケートの固形分の総量に対し75重量%以上、90重量%以下の範囲内で配合しても、実施例1乃至実施例4と比較して、水性塗料組成物の安定性に劣っていた。   Here, in Comparative Examples 5 to 8 in which colloidal silica was blended in place of water glass of the inorganic reaction material shown in Table 2, the silica solid content of colloidal silica in Comparative Example 7 and Comparative Example 8 was alkyl silicate. 75/25 to 90/10 in weight ratio with respect to the solid content of the colloidal silica in the inorganic reaction material, the silica solid content of the colloidal silica of the inorganic reaction material and the total solid content of the alkyl silicate Even when blended within the range of 75 wt% or more and 90 wt% or less, the stability of the aqueous coating composition was inferior as compared with Examples 1 to 4.

即ち、比較例7では、水性塗料組成物に増粘が認められ、実施例1乃至実施例4と比較して、僅かにゲル化が観られ、水性塗料組成物の安定性に劣る結果が得られた。更に、比較例8では、水性塗料組成物作製の際にゲル状となり、塗装に適さないことが判明した。なお、比較例8については、塗装に適さないことから、耐水性の評価試験は実施しなかった。
また、無機反応材にコロイダルシリカを配合してもアルキルシリケートを配合しない組成の比較例5、及び、コロイダルシリカのシリカ固形分がアルキルシリケートの固形分に対し重量比で90/10、つまり、無機反応材のコロイダルシリカのシリカ固形分が、無機反応材のコロイダルシリカのシリカ固形分及びアルキルシリケートの固形分の総量に対し90重量%を越えた比較例6では、水性塗料組成物作製の際にゲル状となることはなかったが、水性塗料組成物から形成された塗膜は耐水性に劣っていた。
That is, in Comparative Example 7, thickening was observed in the aqueous coating composition, and a slight gelation was observed compared to Examples 1 to 4, resulting in inferior stability of the aqueous coating composition. It was. Furthermore, in Comparative Example 8, it was found that the water-based coating composition was gelled during preparation and was not suitable for coating. In addition, about the comparative example 8, since it was not suitable for coating, the water resistance evaluation test was not implemented.
Further, Comparative Example 5 having a composition in which an alkyl silicate is not blended even when colloidal silica is blended in the inorganic reaction material, and the silica solid content of the colloidal silica is 90/10 by weight with respect to the solid content of the alkyl silicate, that is, inorganic In Comparative Example 6 in which the silica solid content of the colloidal silica of the reaction material exceeded 90% by weight relative to the total amount of the silica solid content of the colloidal silica of the inorganic reaction material and the solid content of the alkyl silicate, the aqueous coating composition was prepared. Although it did not become a gel, the coating film formed from the aqueous coating composition was inferior in water resistance.

以上の結果から、アルキルシリケートの固形分に対し水ガラスのシリカ固形分を所定の範囲内で添加して調整した無機反応材を事前に作製し、これを水性樹脂であるアクリル樹脂に添加混合して作製した実施例1乃至実施例4の水性塗料組成物は、作製時にゲル化することなく安定性に優れ、また、耐水性に優れた塗膜を形成できることが確認された。   From the above results, an inorganic reaction material prepared by adding silica solid content of water glass within a predetermined range to the solid content of alkyl silicate was prepared in advance, and this was added to and mixed with an acrylic resin that is an aqueous resin. It was confirmed that the aqueous coating compositions of Examples 1 to 4 produced in this way were excellent in stability and could form a coating film having excellent water resistance without gelation during production.

特に、比較例2との比較から、水ガラスのシリカ固形分がアルキルシリケートの固形分に対し重量比で90/10、つまり、無機反応材の水ガラスのシリカ固形分が、無機反応材の水ガラスのシリカ固形分及びアルキルシリケートの固形分の総量に対し90重量%を越えると、水性塗料組成物を塗布して形成される塗膜中において、硬化した水ガラスのシリカ成分比率が多くなり、このシリカ成分の高い親水性により耐水性が損なわれる。
一方で、比較例3との比較から、水ガラスのシリカ固形分がアルキルシリケートの固形分に対し重量比で75/25、つまり、無機反応材の水ガラスのシリカ固形分が、無機反応材の水ガラスのシリカ固形分及びアルキルシリケートの固形分の総量に対し75重量%未満となると、アルキルシリケートのシラノール基に結合する水ガラスのシリカ成分量が不十分で、水ガラスのシリカ成分によって結合されていないアルキルシリケートにおいて加水分解及びその後の縮合反応によってゲル化し、塗料の安定性が悪くなる。
これらの結果から、無機反応材の水ガラスのシリカ固形分は、アルキルシリケート固形分に対し、75/25以上、90/10以下、つまり、無機反応材の水ガラスのシリカ固形分及びアルキルシリケートの固形分の総量に対し75重量%以上、90重量%以下の範囲内が好適な配合であり、そのような配合の水性塗料組成物とすることで、確実に安定性に優れた塗料となり、更に、形成する塗膜において優れた耐水性を確保できる。
In particular, from the comparison with Comparative Example 2, the silica solid content of the water glass is 90/10 by weight with respect to the solid content of the alkyl silicate, that is, the silica solid content of the water glass of the inorganic reaction material is the water of the inorganic reaction material. When it exceeds 90% by weight with respect to the total amount of silica solids and alkylsilicate solids in the glass, the ratio of silica components in the cured water glass increases in the coating film formed by applying the aqueous coating composition, The water resistance is impaired by the high hydrophilicity of the silica component.
On the other hand, from the comparison with Comparative Example 3, the silica solid content of the water glass is 75/25 by weight with respect to the solid content of the alkyl silicate, that is, the silica solid content of the water glass of the inorganic reaction material is When the total amount of silica solids of water glass and alkyl silicate is less than 75% by weight, the amount of silica component of water glass that binds to silanol groups of alkyl silicate is insufficient, and is bound by the silica component of water glass. The alkyl silicate which has not been gelled by hydrolysis and the subsequent condensation reaction deteriorates the stability of the paint.
From these results, the silica solid content of the water glass of the inorganic reaction material is 75/25 or more and 90/10 or less with respect to the alkyl silicate solid content, that is, the silica solid content of the water glass of the inorganic reaction material and the alkyl silicate. The blending is preferably within the range of 75% by weight or more and 90% by weight or less with respect to the total amount of the solid content, and by making an aqueous coating composition of such a blending, it is surely a coating having excellent stability, Excellent water resistance can be secured in the coating film to be formed.

また、比較例5乃至比較例8との比較から、無機ケイ素化合物でもコロイダルシリカではなく水ガラスを使用することで、安定性に優れた塗料組成物となることが分かる。
ここで、コロイダルシリカでは安定した塗料組成物とならないのは、水ガラスのシリカ成分に比べコロイダルシリカのシリカ成分はそれ自身安定して存在し、水ガラスのようにアルキルシリケートのシラノール基に結合する力が弱く、このためアルキルシリケートの加水分解及びその後の縮合反応によるゲル化を抑制することが困難であるためと考えられる。
Moreover, it turns out that it becomes a coating composition excellent in stability by using water glass instead of colloidal silica even if it is an inorganic silicon compound from the comparison with Comparative Example 5 thru | or Comparative Example 8.
Here, colloidal silica does not become a stable coating composition because the silica component of colloidal silica is more stable than the silica component of water glass, and binds to silanol groups of alkyl silicate like water glass. This is considered to be because the force is weak and it is difficult to suppress gelation due to hydrolysis of the alkyl silicate and subsequent condensation reaction.

因みに、水ガラスはコロイダルシリカより安価であり、また、アクリル樹脂も従来の防錆塗料に使用されているエポキシ変性樹脂より安価である。このため、低コストで水性塗料組成物を製造することができる。   Incidentally, water glass is cheaper than colloidal silica, and acrylic resin is also cheaper than epoxy-modified resins used in conventional anticorrosive paints. For this reason, a water-based coating composition can be manufactured at low cost.

ところで、上記実施例1乃至実施例4、及び、比較例1乃至比較例4においては、水ガラスとして珪酸リチウムを用い、アルキルシリケートとしてメチルシリケートを使用したものを示したが、本発明者らの実験研究によれば、水ガラスとして珪酸ナトリウム(珪酸ソーダ)または珪酸カリウムを使用し、アルキルシリケートとしてエチルシリケートを使用し、上記の実施例と水ガラスのシリカ固形分が同様となるように配合して、それぞれの水性塗料組成物を作製し、上記と同様に特性を評価したところ、上記実施例と全く同様の結果が得られることを確認した。   By the way, in the said Example 1 thru | or Example 4 and Comparative Example 1 thru | or Comparative Example 4, although what used the lithium silicate as water glass and used the methyl silicate as the alkyl silicate was shown, According to experimental studies, sodium silicate (sodium silicate) or potassium silicate is used as the water glass, ethyl silicate is used as the alkyl silicate, and the silica solid content of the above examples and water glass is the same. Then, each water-based coating composition was prepared, and the characteristics were evaluated in the same manner as described above. As a result, it was confirmed that the same results as in the above examples were obtained.

なお、珪酸リチウムは粘着性に優れることから、珪酸リチウムの水溶液で形成された水ガラスを含有する水性塗料組成物によれば被塗装面に塗装して塗膜としたときの強度を向上させ、また塗装面への付着性も向上させることができる。また、珪酸ナトリウムまたは珪酸カリウムの水溶液で形成された水ガラスは、安価で耐熱性を有する。 In addition, since lithium silicate is excellent in adhesiveness, according to the aqueous coating composition containing water glass formed with an aqueous solution of lithium silicate, it improves the strength when applied to the surface to be coated to form a coating film, In addition, adhesion to the painted surface can be improved. Water glass formed with an aqueous solution of sodium silicate or potassium silicate is inexpensive and heat resistant.

以上説明したように、アルキルシリケートに水ガラスを予め添加し、アルキルシリケートの固形分に対する水ガラスのシリカ固形分を規定の範囲内で調整した無機反応材を作製することで、アルキルシリケートのシラノール基同士による加水分解及びその後の縮合反応が進行してゲル化するのを抑制する。そして、アルキルシリケートを水ガラスで安定させた無機反応材をアクリル樹脂に混合することで、水性塗料組成物は安定性が確保される。
この水性塗料組成物を被塗装物に塗布した際には、水分が蒸発することで、水ガラスによるアルキルシリケートのゲル化抑制が解かれて、アルキルシリケートとアクリル樹脂との反応によって耐食性・防錆性を発揮する塗膜が形成される。ここで、耐候性に優れたアクリル樹脂によって塗膜の耐候性が確保される。
この際、水性塗料組成物の安定化のためにアクリル樹脂及びアルキルシリケートを乳化させる必要もないことから乳化に伴う手間(作業)やコストがかかることもない。さらに、水ガラスは安価に入手できる材料である。このため、安価に水性塗料組成物を得ることができる。
As described above, by adding water glass to the alkyl silicate in advance and preparing an inorganic reaction material in which the silica solid content of the water glass relative to the solid content of the alkyl silicate is adjusted within a specified range, silanol groups of the alkyl silicate are produced. It suppresses that a hydrolysis and subsequent condensation reaction by mutual progress and gelatinize. And the stability of an aqueous coating composition is ensured by mixing the inorganic reaction material which stabilized the alkyl silicate with water glass with an acrylic resin.
When this water-based paint composition is applied to an object to be coated, the water evaporates, so that the suppression of gelation of the alkyl silicate by water glass is solved, and the reaction between the alkyl silicate and the acrylic resin results in corrosion resistance and rust prevention. A coating film exhibiting properties is formed. Here, the weather resistance of a coating film is ensured by the acrylic resin excellent in weather resistance.
At this time, since it is not necessary to emulsify the acrylic resin and the alkyl silicate for stabilizing the aqueous coating composition, labor (work) and cost associated with emulsification are not required. Furthermore, water glass is a material that can be obtained at low cost. For this reason, an aqueous coating composition can be obtained at low cost.

このようにして、低コストで製造でき、また、安定性に優れ、かつ、優れた耐候性と耐食性・防錆性を兼ね備えた塗膜を形成できる水性塗料組成物となる。 In this way, the aqueous coating composition can be produced at low cost, and can form a coating film having excellent stability and excellent weather resistance, corrosion resistance and rust resistance.

ここで、安定性等に優れた塗膜性能を発揮する塗膜を得るために、水性塗料組成物の主要組成であるアクリル樹脂と無機反応材の添加量の割合について、アクリル樹脂の固形分を無機反応材の水ガラスのシリカ固形分及びアルキルシリケートの固形分の総量に対する割合で規定した実施例5乃至実施例9、並びに、規定範囲外の比較例9及び比較例10の水性塗料組成物からなる塗料を作製し評価した。各実施例及び比較例の配合を表3の上段に示す。ここでは、上記表1における実施例1乃至実施例4及び比較例1乃至比較例4と全く同様の材料、即ち、水ガラスとしては珪酸リチウム、アルキルシリケートとしてはメチルシリケートを使用し、無機反応材の水ガラスのシリカ固形分のアルキルシリケート固形分に対する重量比は83/17の配合、つまり無機反応材の水ガラスのシリカ固形分の、無機反応材の水ガラスのシリカ固形分及びアルキルシリケートの固形分の総量に占める割合を83重量%とした。   Here, in order to obtain a coating film that exhibits excellent coating performance such as stability, the solid content of the acrylic resin is determined with respect to the ratio of the addition amount of the acrylic resin and the inorganic reactant, which is the main composition of the aqueous coating composition. From the water-based coating compositions of Examples 5 to 9 defined by the ratio of the inorganic reaction material to the total amount of silica solids and alkylsilicate solids in water glass, and Comparative Examples 9 and 10 outside the specified range A coating was prepared and evaluated. The composition of each Example and Comparative Example is shown in the upper part of Table 3. Here, the same materials as in Examples 1 to 4 and Comparative Examples 1 to 4 in Table 1 above, ie, lithium silicate as water glass and methyl silicate as alkyl silicate are used, and inorganic reaction materials are used. The weight ratio of the silica solid content of the water glass to the alkyl silicate solid content is 83/17, that is, the silica solid content of the water glass of the inorganic reaction material, the silica solid content of the water glass of the inorganic reaction material and the solid content of the alkyl silicate. The proportion of the total amount of water was 83% by weight.

Figure 2016003259
Figure 2016003259

表3に示すように、実施例5は、アクリル樹脂エマルジョンの固形分38.80gに対して、無機反応材中の水ガラスとしての珪酸リチウムをシリカ固形分で0.325gとアルキルシリケートとしてのメチルシリケートを固形分で0.065g配合して合計0.39gとしている。このためアクリル樹脂の固形分は、無機反応材の水ガラスのシリカ固形分及びアルキルシリケートの固形分の総量に対し重量比で99/1となり、無機反応材の水ガラスのシリカ固形分及びアルキルシリケートの固形分の総量とアクリル樹脂の固形分との合計重量に対し99重量%となる。   As shown in Table 3, in Example 5, the solid content of the acrylic resin emulsion was 38.80 g, the lithium silicate as the water glass in the inorganic reaction material was 0.325 g of silica solid content and methyl as the alkyl silicate. A total of 0.39 g of silicate is blended with a solid content of 0.065 g. For this reason, the solid content of the acrylic resin is 99/1 in weight ratio to the total amount of silica solid content of the water glass of the inorganic reaction material and the solid content of the alkyl silicate, and the silica solid content of the water glass of the inorganic reaction material and the alkyl silicate. It becomes 99 weight% with respect to the total weight of the total amount of solid content of this, and the solid content of an acrylic resin.

実施例6は、アクリル樹脂エマルジョンの固形分34.48gに対して、無機反応材中の水ガラスとしての珪酸リチウムをシリカ固形分で1.510gとアルキルシリケートとしてのメチルシリケートを固形分で0.309g配合して合計1.82gとしている。このためアクリル樹脂の固形分は、無機反応材の水ガラスのシリカ固形分及びアルキルシリケートの固形分の総量に対し重量比で95/5となり、無機反応材の水ガラスのシリカ固形分及びアルキルシリケートの固形分の総量とアクリル樹脂の固形分との合計重量に対し95重量%となる。
実施例7は、アクリル樹脂エマルジョンの固形分29.92gに対して、無機反応材中の水ガラスとしての珪酸リチウムをシリカ固形分で2.764gとアルキルシリケートとしてのメチルシリケートを固形分で0.566g配合して合計3.33gとしている。このためアクリル樹脂の固形分は、無機反応材の水ガラスのシリカ固形分及びアルキルシリケートの固形分の総量に対し重量比で90/10となり、無機反応材の水ガラスのシリカ固形分及びアルキルシリケートの固形分の総量とアクリル樹脂の固形分との合計重量に対し90重量%となる。
In Example 6, with respect to the solid content of 34.48 g of the acrylic resin emulsion, 1.510 g of silica silicate as water glass in the inorganic reaction material and 1.510 g of methyl silicate as alkyl silicate in a solid content of 0. 309g is mixed to make a total of 1.82g. Therefore, the solid content of the acrylic resin is 95/5 by weight with respect to the total amount of the silica solid content of the water glass of the inorganic reaction material and the solid content of the alkyl silicate, and the silica solid content of the water glass of the inorganic reaction material and the alkyl silicate. It becomes 95 weight% with respect to the total weight of the total amount of solid content of this, and the solid content of an acrylic resin.
In Example 7, the solid content of acrylic resin emulsion was 29.92 g, lithium silicate as water glass in the inorganic reaction material was 2.764 g in silica solid content, and methyl silicate as alkyl silicate was in solid content in a solid content of 0.004. 566g is blended to make a total of 3.33g. For this reason, the solid content of the acrylic resin is 90/10 in weight ratio with respect to the total amount of the silica solid content of the water glass of the inorganic reaction material and the solid content of the alkyl silicate, and the silica solid content and the alkyl silicate of the water glass of the inorganic reaction material. It becomes 90 weight% with respect to the total weight of the total amount of solid content of this, and the solid content of an acrylic resin.

実施例8は、アクリル樹脂エマルジョンの固形分26.04gに対して、無機反応材中の水ガラスとしての珪酸リチウムをシリカ固形分で3.810gとアルキルシリケートとしてのメチルシリケートを固形分で0.780g配合して合計4.59gとしている。このためアクリル樹脂の固形分は、無機反応材の水ガラスのシリカ固形分及びアルキルシリケートの固形分の総量に対し重量比で85/15となり、無機反応材の水ガラスのシリカ固形分及びアルキルシリケートの固形分の総量とアクリル樹脂の固形分との合計重量に対し85重量%となる。
実施例9は、アクリル樹脂エマルジョンの固形分22.76gに対して、無機反応材中の水ガラスとしての珪酸リチウムをシリカ固形分で4.722gとアルキルシリケートとしてのメチルシリケートを固形分で0.967g配合して合計5.69gとしている。このためアクリル樹脂の固形分は、無機反応材の水ガラスのシリカ固形分及びアルキルシリケートの固形分の総量に対し重量比で80/20となり、無機反応材の水ガラスのシリカ固形分及びアルキルシリケートの固形分の総量とアクリル樹脂の固形分との合計重量に対し80重量%となる。
In Example 8, the solid content of acrylic resin emulsion is 26.04 g, lithium silicate as water glass in the inorganic reaction material is 3.810 g in silica solid content, and methyl silicate as alkyl silicate is in solid content in a solid content of 0.08. 780g is blended to make a total of 4.59g. For this reason, the solid content of the acrylic resin is 85/15 in a weight ratio with respect to the total amount of the silica solid content of the water glass of the inorganic reaction material and the solid content of the alkyl silicate, and the silica solid content and the alkyl silicate of the water glass of the inorganic reaction material. It becomes 85 weight% with respect to the total weight of the total amount of solid content of this, and the solid content of an acrylic resin.
In Example 9, with respect to the solid content of 22.76 g of the acrylic resin emulsion, lithium silicate as water glass in the inorganic reaction material was 4.722 g in silica solid content and methyl silicate as alkyl silicate was in the solid content of 0.072 g. 967g is blended to make a total of 5.69g. Therefore, the solid content of the acrylic resin is 80/20 in weight ratio with respect to the total amount of silica solid content of the water glass of the inorganic reaction material and the solid content of the alkyl silicate, and the silica solid content of the water glass of the inorganic reaction material and the alkyl silicate. 80% by weight based on the total weight of the total solid content and the solid content of the acrylic resin.

一方、比較例9は、水ガラス及びアルキルシリケートを全く加えていないもの、つまり無機反応材を配しないものであるが、あえて水ガラス及びアルキルシリケートとの比であらわすと、アクリル樹脂の固形分は、水ガラス及びアルキルシリケートの固形分の総量に対し重量比で100/0であり、水ガラスのシリカ固形分及びアルキルシリケートの固形分の総量とアクリル樹脂の固形分との合計重量に対し100重量%といえる。
また、比較例10は、アクリル樹脂エマルジョンの固形分19.88gに対して、無機反応材中の水ガラスとしての珪酸リチウムをシリカ固形分で5.528gとアルキルシリケートとしてのメチルシリケートを1.132g配合して合計6.66gとしている。このためアクリル樹脂の固形分は、無機反応材の水ガラスのシリカ固形分及びアルキルシリケートの固形分の総量に対し重量比で75/25となり、無機反応材の水ガラスのシリカ固形分及びアルキルシリケートの固形分の総量とアクリル樹脂の固形分との合計重量に対し75重量%となる。
On the other hand, in Comparative Example 9, water glass and alkyl silicate were not added at all, that is, an inorganic reaction material was not disposed. However, when expressed as a ratio of water glass and alkyl silicate, the solid content of the acrylic resin was The weight ratio is 100/0 with respect to the total amount of solids of water glass and alkyl silicate, and is 100% with respect to the total weight of the total amount of silica solids and alkyl silicates in water glass and the solid content of acrylic resin. %.
In Comparative Example 10, the solid content of acrylic resin emulsion was 19.88 g, lithium silicate as water glass in the inorganic reaction material was 5.528 g in silica solid content and 1.132 g of methyl silicate as alkyl silicate. The total amount is 6.66 g. For this reason, the solid content of the acrylic resin is 75/25 by weight with respect to the total amount of silica solid content of the water glass of the inorganic reaction material and the solid content of the alkyl silicate, and the silica solid content of the water glass of the inorganic reaction material and the alkyl silicate. The total solid content and the solid content of the acrylic resin are 75% by weight.

更に、特性を比較するために、無機反応材にアルキルシリケートを配合せず水ガラスのみとし、比較例11として、水ガラスとしては珪酸リチウム(日本化学工業(株)製の『珪酸リチウム35』:固形分29%(シリカ固形分20%))を配合した水性塗料組成物、比較例12として、水ガラスとして珪酸ナトリウム(日本化学工業(株)製の『J.珪酸ソーダ3号』:固形分39%(シリカ固形分29%))を用いた水性塗料組成物、比較例13として、水ガラスとして珪酸カリウム(Woellner Silikat製の『Betolin P35』:固形分23%(シリカ固形分20%))を使用した水性塗料組成物を作製し、さらに無機反応材に水ガラスを配合せずアルキルシリケートのみとし、アルキルシリケートとしてはメチルシリケートを配合した水性塗料組成物を比較例14として、アクリル樹脂に変えて従来の防錆塗料に相当するエポキシ変性樹脂を配合した水性塗料組成物を比較例15として、それぞれ作製した。
比較例11乃至比較例15の配合は表4の上段に示す。
Furthermore, in order to compare the characteristics, the inorganic reaction material is not mixed with alkyl silicate and only water glass is used. As Comparative Example 11, the water glass is lithium silicate (“Lithium silicate 35” manufactured by Nippon Chemical Industry Co., Ltd.): An aqueous coating composition containing a solid content of 29% (silica solid content: 20%), as Comparative Example 12, sodium silicate as water glass ("J. Sodium silicate No. 3" manufactured by Nippon Chemical Industry Co., Ltd.): Solid content 39% (silica solid content 29%)), as Comparative Example 13, as water glass, potassium silicate ("Betolin P35" manufactured by Wollner Silikat: solid content 23% (silica solid content 20%)) A water-based paint composition is used, and water is not added to the inorganic reaction material, and only the alkyl silicate is used. Silicate aqueous coating composition as Comparative Example 14 formulated with, as Comparative Example 15 An aqueous coating composition containing the epoxy-modified resin which corresponds to the conventional anti-rust paint instead of the acrylic resin, were each prepared.
The composition of Comparative Examples 11 to 15 is shown in the upper part of Table 4.

Figure 2016003259
Figure 2016003259

実施例5乃至実施例9、及び、比較例9乃至比較例15の各水性塗料組成物の塗料作製方法は、上記実施例1乃至実施例4のときと同様である。   The paint preparation methods of the respective aqueous paint compositions of Examples 5 to 9 and Comparative Examples 9 to 15 are the same as those of Examples 1 to 4.

そして、これら実施例5乃至実施例9、及び、比較例9乃至比較例15の各水性塗料組成物について、水性塗料としての特性評価を実施した。評価項目としては、水性塗料組成物の安定性、塗膜の耐水性・耐食性(防錆性)・密着性・硬さ・耐白化性を対象として実施した。
塗膜性能の評価に際しては、基材としてシンナー脱脂された未処理冷間圧延鋼板(SPCC−SD)の表面に、乾燥膜厚が25μmとなるように実施例及び比較例の各水性塗料組成物をエアスプレー塗装し、60℃で20分間乾燥させて作製した供試体を用いた。
また、水性塗料組成物の安定性及び塗膜の耐水性については、上記実施例1乃至実施例4のときと同様の評価方法を行った。
And about these water-based coating compositions of these Examples 5 thru | or Example 9 and the comparative examples 9 thru | or Comparative Example 15, the characteristic evaluation as a water-based coating was implemented. The evaluation items were the stability of the water-based coating composition, the water resistance / corrosion resistance (rust resistance), adhesion, hardness, and whitening resistance of the coating film.
In the evaluation of the coating film performance, each water-based coating composition of Examples and Comparative Examples so that the dry film thickness is 25 μm on the surface of the untreated cold-rolled steel sheet (SPCC-SD) as a base material. A specimen prepared by air spray coating and drying at 60 ° C. for 20 minutes was used.
Moreover, the same evaluation method as the said Example 1 thru | or Example 4 was performed about the stability of water-based coating composition, and the water resistance of a coating film.

塗膜の耐食性・防錆性については、2種類の評価試験を行った。
(耐食性・防錆性試験1:塗膜剥離試験)
供試体の塗装面にカッターナイフで基材まで達するクロスカットを入れ、かかる供試体を塩水の霧が発生する塩水噴霧試験(SST)装置内に入れて、JIS−Z2371に準じ塩水噴霧条件(試験室内の温度35±1℃、試験室内の相対湿度95〜98%、加湿器の温度47±1℃、塩水の濃度5w/v%等)下におき、120時間(5日間)後に取り出して、クロスカット上から粘着性セロハンテープを強く圧着させ貼り付けて、一気に引き剥がし、引き剥がした後のそれぞれクロスカットからの片側の最大剥離巾を測定し、1〜5の5段階で評価した。
評価「5」・・クロスカットからの最大剥離巾が1mm未満
評価「4」・・クロスカットからの最大剥離巾が1mm以上、2mm未満
評価「3」・・クロスカットからの最大剥離巾が2mm以上、3mm未満
評価「2」・・クロスカットからの最大剥離巾が3mm以上
評価「1」・・全面剥離
Two types of evaluation tests were conducted on the corrosion resistance and rust resistance of the coating film.
(Corrosion resistance / rust prevention test 1: coating film peeling test)
A cross-cut reaching the base material with a cutter knife is placed on the painted surface of the specimen, and the specimen is placed in a salt spray test (SST) device in which salt water mist is generated. Place under room temperature 35 ± 1 ° C., relative humidity 95-98% in test room, humidifier temperature 47 ± 1 ° C., salt water concentration 5 w / v%, etc.) and take out after 120 hours (5 days), The adhesive cellophane tape was strongly pressure-bonded and applied from above the crosscut, peeled off at once, the maximum peel width on one side from each crosscut after peeling was measured, and evaluated in 5 stages of 1-5.
Evaluation "5" ··· The maximum peel width from the crosscut is less than 1 mm. Evaluation "4" · · The maximum peel width from the crosscut is 1 mm or more and less than 2 mm. Evaluation "3" · · The maximum peel width from the crosscut is 2 mm. Above, less than 3 mm Evaluation “2” ・ ・ Maximum peeling width from cross cut is 3 mm or more Evaluation “1”

(耐食性・防錆性試験2:錆発生試験)
供試体の塗装面にカッターナイフで基材まで達するクロスカットを入れ、かかる供試体を塩水の霧が発生する塩水噴霧試験(SST)内に入れて、JIS−Z2371に準じて塩水噴霧条件(試験室内の温度35±1℃、試験室内の相対湿度95〜98%、加湿器の温度47±1℃、塩水の濃度5w/v%等)下におき、120時間(5日間)後に取り出して、それぞれクロスカットからの片側の最大錆巾(片錆巾)を測定し、1〜5の5段階で評価した。
評価「5」・・クロスカットからの片錆巾が1mm未満
評価「4」・・クロスカットからの片錆巾が1mm以上、2mm未満
評価「3」・・クロスカットからの片錆巾が2mm以上、3mm未満
評価「2」・・クロスカットからの片錆巾が3mm以上
評価「1」・・全面錆
(Corrosion resistance / rust prevention test 2: Rust generation test)
A cross-cut reaching the base material with a cutter knife is placed on the painted surface of the specimen, and the specimen is placed in a salt spray test (SST) in which salt water mist is generated, and the salt spray conditions (test) according to JIS-Z2371 Place under room temperature 35 ± 1 ° C., relative humidity 95-98% in test room, humidifier temperature 47 ± 1 ° C., salt water concentration 5 w / v%, etc.) and take out after 120 hours (5 days), The maximum rust width (single rust width) on one side from each cross cut was measured and evaluated in five stages of 1 to 5.
Evaluation "5" ··· The rust width from the cross cut is less than 1mm. Evaluation "4" · · The rust width from the cross cut is 1mm or more and less than 2mm. Evaluation "3" · · The rust width from the cross cut is 2mm. Above, less than 3 mm Evaluation “2” ・ ・ One piece rust width from cross cut is 3 mm or more Evaluation “1”

塗膜の密着性については、JIS−K5600−5−6に準じて、供試体の塗膜に対して1mm碁盤目テープ剥離試験(1mm幅、100マス)を行なった。この1mm碁盤目テープ剥離試験も、供試体の塗装面にカッターナイフで縦横に1mm間隔で11本ずつの平行な切れ目を入れて、合計100個の1mm×1mmの桝目を形成し、これら100個の桝目形成部分に上から粘着性セロハンテープを強く圧着させ貼り付けて、一気に引き剥がし、引き剥がした後の升目の状態を評価するものである。ここでは、剥離した桝目の個数を数え、剥離した桝目の個数がゼロで剥がれのなかったものを○と評価し、1個でも剥離していた場合には×と評価した。   About the adhesiveness of the coating film, according to JIS-K5600-5-6, the 1 mm cross-cut tape peeling test (1 mm width, 100 squares) was done with respect to the coating film of a specimen. In this 1 mm cross cut tape peeling test, a total of 100 1 mm × 1 mm grids were formed by making 11 parallel cuts at 1 mm intervals in the vertical and horizontal directions with a cutter knife on the painted surface of the specimen. An adhesive cellophane tape is strongly pressure-bonded and attached from above to the cell forming portion, peeled off at once, and the state of the cell after peeling off is evaluated. Here, the number of peeled squares was counted, and the number of peeled squares was zero and no peeling was evaluated as 桝. When even one piece was peeled off, it was evaluated as ×.

塗膜の硬さについては、JIS−K5600−5−4に準じて、いわゆる鉛筆硬度測定装置を用い、塗膜表面の剥がれを起こさない鉛筆の最大硬さ(鉛筆硬度)を測定した。
塗膜の耐白化性については、40℃の温水に240時間(10日間)浸漬後、外観を観察して、白化がなかったものを○と評価し、白化したものを×と評価した。
About the hardness of the coating film, the maximum hardness (pencil hardness) of the pencil which does not cause peeling of the coating film surface was measured using a so-called pencil hardness measuring device according to JIS-K5600-5-4.
About the whitening resistance of a coating film, after immersing for 240 hours (10 days) in warm water of 40 degreeC, the external appearance was observed, what was not whitened was evaluated as (circle), and what was whitened was evaluated as x.

各特性評価の結果は、表3及び表4の下段に示した通りである。
表3の下段に示したように、アクリル樹脂の固形分の無機反応材の水ガラスのシリカ固形分及びアルキルシリケートの固形分の総量に対する重量比が80/20以上、99/1以下の範囲内、つまり、アクリル樹脂の固形分が、無機反応材の水ガラスのシリカ固形分及びアルキルシリケートの固形分の総量とアクリル樹脂の固形分との合計重量に対し80重量%以上、99重量%以下の範囲内である実施例5乃至実施例9の水性塗料組成物においては、水性塗料組成物の安定性及び塗膜の耐水性・耐食性(防錆性)・密着性・硬さ・耐白化性の評価試験にて全て良好な結果が得られた。
即ち、水性塗料組成物の安定性については、実施例5乃至実施例9の全てにおいて、水性塗料組成物を作製する際にゲル化して粘度が増大することもなく安定性に優れることが確認された。
また、塗膜の耐水性についても、実施例5乃至実施例9の全てにおいて、240時間温水中に浸漬した後の塗膜接着力が100個の升目の1個も剥がれないという優れた耐水性を示した。
The result of each characteristic evaluation is as shown in the lower part of Tables 3 and 4.
As shown in the lower part of Table 3, the weight ratio of the solid content of the acrylic resin to the total amount of silica solid content of the water glass and the solid content of the alkyl silicate in the inorganic reaction material is within the range of 80/20 or more and 99/1 or less. That is, the solid content of the acrylic resin is 80 wt% or more and 99 wt% or less based on the total weight of the silica solid content of the water glass of the inorganic reaction material and the solid content of the alkyl silicate and the solid content of the acrylic resin. In the aqueous coating compositions of Examples 5 to 9, which are within the range, the stability of the aqueous coating composition and the water resistance, corrosion resistance (rust prevention), adhesion, hardness, and whitening resistance of the coating film. Good results were obtained in all the evaluation tests.
That is, regarding the stability of the aqueous coating composition, it was confirmed that in all of Examples 5 to 9, the aqueous coating composition was excellent in stability without gelation and increase in viscosity when the aqueous coating composition was prepared. It was.
Also, regarding the water resistance of the coating film, in all of Examples 5 to 9, excellent water resistance that the coating film adhesion after being immersed in warm water for 240 hours does not peel off one of the 100 squares. showed that.

塗膜の耐食性・防錆性については、塗膜剥離試験(耐食性・防錆性1)において、実施例5乃至実施例9の全てで、120時間(5日間)の塩水噴霧条件下後の剥離巾が3mm未満で評価が「3」以上という良好な結果が得られた。特に、実施例6では、評価「4」で剥離巾が1mm以上、2mm未満であり、実施例7及び実施例8では、評価「5」で剥離巾が1mm未満という優れた耐食性・防錆性が示された。
また、錆発生試験(耐食性・防錆性2)においても、実施例5乃至実施例9の全てで、120時間(5日間)の塩水噴霧条件下後の片錆巾が3mm未満で評価が「3」以上という良好な結果が得られた。特に、実施例5乃至実施例8では、評価「4」で片錆巾が1mm以上、2mm未満という優れた耐食性・防錆性が示された。
Regarding the corrosion resistance and rust resistance of the coating film, in the coating film peeling test (corrosion resistance and rust resistance 1), in all of Examples 5 to 9, peeling after 120 hours (5 days) of salt spray condition Good results with a width of less than 3 mm and an evaluation of “3” or more were obtained. In particular, in Example 6, the peeling width is 1 mm or more and less than 2 mm in the evaluation “4”, and in Examples 7 and 8, the peeling width is less than 1 mm in the evaluation “5”. It has been shown.
Also, in the rust generation test (corrosion resistance / rust resistance 2), all of Examples 5 to 9 have a rust width of less than 3 mm after 120 hours (5 days) of salt spray condition, and the evaluation is “ Good results of 3 "or more were obtained. In particular, in Examples 5 to 8, the evaluation “4” showed excellent corrosion resistance and rust resistance with a rust width of 1 mm or more and less than 2 mm.

塗膜の密着性については、実施例5乃至実施例9の全てにおいて、碁盤目テープ剥離試験で100個の升目の1個も剥がれないという優れた密着性を示した。
塗膜の硬度については、実施例5及び実施例6では鉛筆硬度測定試験における鉛筆硬度がF、実施例7乃至実施例9においては鉛筆硬度測定試験における鉛筆硬度がHであり、水性塗料組成物を塗布してなる塗膜としては十分な硬度を有していることが分かった。
塗膜の耐白化性については、実施例5乃至実施例9の全てで、40℃の温水に240時間(10日間)浸漬後の白化が見られず、耐白化にも優れていることが確認された。
About the adhesiveness of the coating film, in all of Example 5 thru | or Example 9, the outstanding adhesiveness that 1 of 100 squares did not peel in the cross cut tape peeling test was shown.
Regarding the hardness of the coating film, the pencil hardness in the pencil hardness measurement test is F in Examples 5 and 6, and the pencil hardness in the pencil hardness measurement test is H in Examples 7 to 9, and the aqueous coating composition. It was found that the coating film formed by coating had sufficient hardness.
Regarding the whitening resistance of the coating film, in all of Examples 5 to 9, no whitening was observed after being immersed in warm water at 40 ° C. for 240 hours (10 days), and it was confirmed that the whitening resistance was also excellent. It was done.

これに対し、表3に示した、無機反応材を配合していない組成の比較例9では、アルキルシリケートを配合していないことで、水性塗料組成物の作製の際にゲル状となることはなく、塗膜の耐水性、密着性、硬さ、耐白化性については良好な結果が得られたが、塗膜の耐食性・防錆性については、塗膜剥離試験(耐食性・防錆性1)において、120時間(5日間)の塩水噴霧条件下後には全面が剥離していた。即ち、水性塗料組成物としてアルキルシリケートを配合せずにアクリル樹脂を使用した場合には、表面塗装の塗膜に要求される耐食性・防錆性を確保できないことが確認された。   On the other hand, in Comparative Example 9 having a composition that does not contain an inorganic reactant shown in Table 3, it does not form an alkyl silicate, so that it becomes a gel when producing an aqueous coating composition. However, good results were obtained for the water resistance, adhesion, hardness, and whitening resistance of the coating film, but the coating film peeling test (corrosion resistance / rust resistance 1) ), The entire surface was peeled off after 120 hours (5 days) of the salt spray condition. That is, it was confirmed that when an acrylic resin was used without blending an alkyl silicate as the aqueous coating composition, it was not possible to ensure the corrosion resistance and rust prevention required for the coating film of the surface coating.

また、比較例10は、アクリル樹脂の固形分の、無機反応材の水ガラスのシリカ固形分及びアルキルシリケートの固形分の総量に対する重量比を80/20未満の75/25、つまり、アクリル樹脂の固形分が、無機反応材の水ガラスのシリカ固形分及びアルキルシリケートの固形分の総量とアクリル樹脂の固形分との合計重量に対し80重量%未満の75重量%とした組成である。この比較例10では、塗膜の密着性、硬さ、耐白化性については良好な結果が得られたが、水性塗料組成物の主要組成であるアクリル樹脂の固形分に対するアルキルシリケートの固形分の比率が高くなることで、水性塗料組成物の作製に際し粘度が増大し、実施例5乃至実施例9と比較して塗料安定性に劣る結果となった。更に、水性塗料組成物を塗布して形成される塗膜中において、水ガラスによるシリカ成分の比率が高くなることで、この水ガラスによるシリカ成分の高い親水性により耐水性が損なわれて、アルキルシリケートによる耐食性・防錆性も十分に発揮されず、実施例5乃至実施例9と比較して耐水性及び耐食性・防錆性に劣る結果となった。   In Comparative Example 10, the weight ratio of the solid content of the acrylic resin to the total amount of the solid content of the silica water and the alkyl silicate in the water glass of the inorganic reaction material is 75/25 less than 80/20, that is, the acrylic resin The solid content is a composition that is less than 80% by weight and 75% by weight with respect to the total weight of the silica solid content of the water glass of the inorganic reaction material and the solid content of the alkyl silicate and the solid content of the acrylic resin. In Comparative Example 10, good results were obtained with respect to the adhesion, hardness, and whitening resistance of the coating film, but the solid content of the alkyl silicate relative to the solid content of the acrylic resin, which is the main composition of the aqueous coating composition. By increasing the ratio, the viscosity increased during the preparation of the aqueous coating composition, resulting in poor coating stability compared to Examples 5 to 9. Furthermore, in the coating film formed by applying the aqueous coating composition, the ratio of the silica component by the water glass is increased, so that the water resistance is impaired due to the high hydrophilicity of the silica component by the water glass. Corrosion resistance and rust prevention due to silicate were not sufficiently exhibited, and the results were inferior in water resistance, corrosion resistance and rust prevention compared to Examples 5 to 9.

表4に示したアルキルシリケートを配合していない組成の比較例11乃至比較例13では、アルキルシリケートを配合していないことで、塗料組成物がゲル化することもなく、塗膜の密着性、硬さ、耐白化性については良好な結果が得られたが、表面塗装の塗膜に要求される耐食性・防錆性を有していなかった。更に、水ガラスのシリカ成分による高い親水性により耐水性に劣っていた。
一方、アクリル樹脂に対して、アルキルシリケートとしてのメチルシリケートを配合したものの水ガラスを配合していない組成の比較例14では、水ガラスが配合されていないことで、アルキルシリケートの加水分解及びその後の縮合反応が進行して、水性塗料組成物の作製に際しゲル状となり、塗装に適さないことが確認された。
また、従来の防錆塗料に相当するエポキシ変性樹脂を配合した組成の比較例15では、塗料の安定性及び塗膜の耐食性・防錆性、密着性、硬さについては良好な結果が得られたが、耐白化性が実施例5乃至実施例9と比較して劣ることが確認された。
In Comparative Examples 11 to 13 of the composition not containing the alkyl silicate shown in Table 4, the coating composition does not gel because the alkyl silicate is not added. Although good results were obtained with respect to hardness and whitening resistance, they did not have the corrosion resistance and rust resistance required for the coating film of the surface coating. Furthermore, water resistance was inferior due to the high hydrophilicity of the silica component of water glass.
On the other hand, in the comparative example 14 of the composition which mix | blended the methyl silicate as an alkyl silicate with respect to an acrylic resin, but the composition which does not mix | blend water glass, hydrolysis of an alkyl silicate and subsequent after that water glass is not mix | blended. It was confirmed that the condensation reaction progressed and became a gel when the aqueous coating composition was produced, which was not suitable for coating.
Moreover, in Comparative Example 15 having a composition containing an epoxy-modified resin corresponding to a conventional rust preventive paint, good results were obtained with respect to the stability of the paint and the corrosion resistance / rust preventiveness, adhesion, and hardness of the coating film. However, it was confirmed that the whitening resistance was inferior to that of Examples 5 to 9.

こうして、表3の実施例5乃至実施例9に示される配合の範囲内、即ち、アクリル樹脂の固形分が、無機反応材の水ガラスのシリカ固形分及びアルキルシリケートの固形分の総量に対する重量比が80/20以上、99/1以下の範囲内、つまり、アクリル樹脂の固形分が、無機反応材の水ガラスのシリカ固形分及びアルキルシリケートの固形分の総量とアクリル樹脂の固形分との合計重量に対し80重量%以上、99重量%以下の範囲内であれば、水ガラスによってアルキルシリケートの加水分解及びその後の縮合反応が阻止されてゲル化が確実に抑制されるうえ、水ガラスの配合率が多いことによる粘度増加もなく、水性塗料組成物の安定性に優れることが判明した。   Thus, the weight ratio of the solid content of the acrylic resin to the total amount of the silica solid content of the water glass of the inorganic reaction material and the solid content of the alkyl silicate within the range of the formulation shown in Example 5 to Example 9 of Table 3 Is within the range of 80/20 or more and 99/1 or less, that is, the solid content of the acrylic resin is the sum of the solid content of the silica solid content of the water glass of the inorganic reaction material and the solid content of the alkyl silicate and the solid content of the acrylic resin. If it is in the range of 80% by weight or more and 99% by weight or less with respect to the weight, the hydrolysis of the alkyl silicate and the subsequent condensation reaction are prevented by the water glass, and the gelation is surely suppressed, and the blending of the water glass It has been found that there is no increase in viscosity due to a high rate, and the stability of the aqueous coating composition is excellent.

また、比較例10との比較から分かるように、アクリル樹脂の固形分に対して無機反応材の水ガラスのシリカ固形分及びアルキルシリケートの固形分の総量の比率が高いと、耐水性及び耐食性・防錆性が低下するが、アクリル樹脂の固形分を、無機反応材の水ガラスのシリカ固形分及びアルキルシリケートの固形分の総量に対する重量比を80/20以上、99/1以下、つまり、アクリル樹脂の固形分が、無機反応材の水ガラスのシリカ固形分及びアルキルシリケートの固形分の総量とアクリル樹脂の固形分との合計重量に対し80重量%以上、99重量%以下の規定の範囲内とした実施例5乃至実施例9の水性塗料組成物においては、密着性、硬さ、耐候性に加え、耐食性・防錆性及び耐水性にも優れた塗膜性能を有する塗膜が確実に得られることが分かった。   Further, as can be seen from the comparison with Comparative Example 10, when the ratio of the total amount of silica solid content of the water glass of the inorganic reaction material and the solid content of alkyl silicate is high with respect to the solid content of the acrylic resin, water resistance and corrosion resistance Although the rust prevention property is lowered, the weight ratio of the solid content of the acrylic resin to the total amount of the silica solid content of the water glass of the inorganic reaction material and the solid content of the alkyl silicate is 80/20 or more, 99/1 or less, that is, acrylic The solid content of the resin is within the specified range of 80 wt% or more and 99 wt% or less based on the total weight of the solid content of the silica solid content of the water glass of the inorganic reactant and the alkyl silicate and the solid content of the acrylic resin. In the water-based paint compositions of Examples 5 to 9, the coating film having excellent coating performance with excellent corrosion resistance, rust resistance and water resistance in addition to adhesion, hardness, and weather resistance is ensured. Gain It is found.

特に、表3の実施例6乃至実施8の水性塗料組成物にて示されたように、アクリル樹脂の固形分が、無機反応材の水ガラスのシリカ固形分及びアルキルシリケートの固形分の総量に対する重量比で85/15以上、95/5以下の範囲内、つまり、無機反応材の水ガラスのシリカ固形分及びアルキルシリケートの固形分の総量とアクリル樹脂の固形分との合計重量に対し85重量%以上、95重量%以下の範囲内であることで、より耐食性・防錆性に優れた塗膜を形成でき、従来の防錆塗料であるエポキシ変性樹脂系塗料に匹敵する耐食性・防錆性を確保できる。   In particular, as shown in the aqueous coating compositions of Examples 6 to 8 in Table 3, the solid content of the acrylic resin is based on the total amount of the silica solid content of the water glass of the inorganic reactant and the solid content of the alkyl silicate. 85/15 or more and 95/5 or less in weight ratio, that is, 85 wt.% With respect to the total weight of the silica solid content of the water glass of the inorganic reaction material and the solid content of the alkyl silicate and the solid content of the acrylic resin. % Or more and 95% by weight or less, it is possible to form a coating film with more excellent corrosion resistance and rust resistance, and corrosion resistance and rust resistance comparable to conventional epoxy-modified resin-based paints. Can be secured.

なお、表3の比較例9、及び、表4の比較例11乃至比較例13からアクリル樹脂にアルキルシリケートを配せずに水ガラスのみを配しても塗膜に必要な耐食性・防錆性が得られず、アクリル樹脂にアルキルシリケートを配することで、優れた耐食性・防錆性が確保され、また、表4の比較例15から、アクリル樹脂の使用によりエポキシ樹脂より優れた耐白化性を確保できることが分かる。そして、表4の比較例14との比較から、水ガラスを配合することで、アルキルシリケートの加水分解及びその後の縮合反応が阻止されてゲル化が抑制され、安定した塗料となることが再び確認された。   In addition, even if it arrange | positions only water glass without providing alkyl silicate to an acrylic resin from the comparative example 9 of Table 3, and the comparative examples 11 thru | or Comparative Example 13 of Table 4, it needs corrosion resistance and rust prevention property required for a coating film. By providing alkyl silicate on the acrylic resin, excellent corrosion resistance and rust resistance are secured, and from Comparative Example 15 in Table 4, the whitening resistance superior to the epoxy resin by using the acrylic resin It can be seen that can be secured. And it is confirmed again from the comparison with the comparative example 14 of Table 4 that it mix | blends water glass, hydrolysis of the alkyl silicate and subsequent condensation reaction are inhibited, gelatinization is suppressed, and it becomes a stable coating material. It was done.

以上説明したように、アルキルシリケートと水ガラスを混合した無機反応材を、無機反応材中の水ガラスのシリカ固形分が、無機反応材中のアルキルシリケートの固形分に対し規定の範囲内、さらに詳しくは無機反応材中の水ガラスのシリカ固形分を、無機反応材中の水ガラスのシリカ固形分とアルキルシリケートの固形分の総量に対し規定の範囲内に予め調整して作製することで、アクリル樹脂にアルキルシリケートを混合してもゲル化することなく水性塗料組成物を安定化させることができる。そして、この無機反応材とアクリル樹脂を、アクリル樹脂の固形分が無機反応材の水ガラスのシリカ固形分及びアルキルシリケートの固形分の総量に対する重量比で規定の範囲内、さらに詳しくはアクリル樹脂の固形分が、無機反応材の水ガラスのシリカ固形分及びアルキルシリケートの固形分の総量とアクリル樹脂の固形分との合計重量に対し規定の範囲内となるように混合することで確実に、安定性の高い水性塗料組成物が得られ、この水性塗料組成物から得られる塗膜は、耐水性や耐食性・防錆性等の塗膜性能に優れた塗膜となる。   As described above, the inorganic reaction material in which the alkyl silicate and water glass are mixed, the silica solid content of the water glass in the inorganic reaction material is within the specified range with respect to the solid content of the alkyl silicate in the inorganic reaction material, Specifically, by preparing the silica solid content of the water glass in the inorganic reaction material in advance within a specified range with respect to the total amount of silica solid content of the water glass and the alkyl silicate in the inorganic reaction material, Even if an alkyl silicate is mixed with an acrylic resin, the aqueous coating composition can be stabilized without gelation. And this inorganic reaction material and acrylic resin, the solid content of the acrylic resin is within the range specified by the weight ratio with respect to the total amount of silica solid content of the water glass of the inorganic reaction material and the solid content of the alkyl silicate. Stable and stable by mixing so that the solid content is within the specified range with respect to the total weight of the silica solid content of the water glass of inorganic reaction material and the solid content of the alkyl silicate and the solid content of the acrylic resin. A highly water-based coating composition is obtained, and a coating film obtained from the aqueous coating composition is a coating film having excellent coating performance such as water resistance, corrosion resistance and rust prevention.

なお、本発明を実施するに際しては、水性塗料組成物のその他の構成、成分、材料、配合、形状、大きさ、製造方法等について、本実施の形態に限定されるものではない。また、本発明の実施の形態で上げている数値は、その全てが臨界値を示すものではなく、ある数値は実施に好適な適正値を示すものであるから、上記数値を若干変更しても実施を否定するものではない。   In practicing the present invention, other configurations, components, materials, blending, shapes, sizes, manufacturing methods, and the like of the water-based coating composition are not limited to the present embodiment. In addition, all the numerical values raised in the embodiment of the present invention do not indicate critical values, and certain numerical values indicate appropriate values suitable for implementation. It does not deny implementation.

Claims (6)

アクリル樹脂と、水ガラス及びアルキルシリケートを混合して作製した無機反応材と、溶媒としての水とを含有する水性塗料組成物であって、
前記無機反応材における前記水ガラスのシリカ固形分が、前記無機反応材の前記水ガラスのシリカ固形分及び前記アルキルシリケートの固形分の総量に対し75重量%以上、90重量%以下の範囲内であることを特徴とする水性塗料組成物。
An aqueous coating composition containing an acrylic resin, an inorganic reaction material prepared by mixing water glass and an alkyl silicate, and water as a solvent,
The silica solid content of the water glass in the inorganic reaction material is within the range of 75 wt% or more and 90 wt% or less with respect to the total amount of the silica solid content of the water glass and the solid content of the alkyl silicate of the inorganic reaction material. A water-based paint composition characterized by being.
前記アクリル樹脂の固形分は、前記無機反応材の前記水ガラスのシリカ固形分及び前記アルキルシリケートの固形分の総量と前記アクリル樹脂の固形分との合計重量に対し80重量%以上、99重量%以下の範囲内としたことを特徴とする請求項1に記載の水性塗料組成物。   The solid content of the acrylic resin is 80% by weight or more and 99% by weight based on the total weight of the solid content of the silica solid content of the water glass and the alkyl silicate of the inorganic reaction material and the solid content of the acrylic resin. The aqueous coating composition according to claim 1, wherein the aqueous coating composition is within the following range. 前記溶媒は、固形分を除いて実質的に水のみであることを特徴とする請求項1または請求項2に記載の水性塗料組成物。   The water-based coating composition according to claim 1 or 2, wherein the solvent is substantially only water except for a solid content. アクリル樹脂と、水ガラス及びアルキルシリケートを混合して作製した無機反応材と、溶媒としての水とを含有する水性塗料組成物の製造方法であって、
前記無機反応材を、前記無機反応材中の前記水ガラスのシリカ固形分が、前記無機反応材中の前記水ガラスのシリカ固形分及び前記アルキルシリケートの固形分の総量に対し75重量%以上、90重量%以下の範囲内となるように調整して混合することで予め作製し、その後、当該無機反応材を前記アクリル樹脂と混合したことを特徴とする水性塗料組成物の製造方法。
A method for producing an aqueous coating composition comprising an acrylic resin, an inorganic reaction material prepared by mixing water glass and an alkyl silicate, and water as a solvent,
In the inorganic reaction material, the silica solid content of the water glass in the inorganic reaction material is 75 wt% or more based on the total amount of silica solid content of the water glass and the solid content of the alkyl silicate in the inorganic reaction material, A method for producing a water-based coating composition, which is prepared in advance by adjusting and mixing so as to be within a range of 90% by weight or less, and then mixing the inorganic reaction material with the acrylic resin.
前記アクリル樹脂の固形分は、前記無機反応材の前記水ガラスのシリカ固形分及び前記アルキルシリケートの固形分の総量と前記アクリル樹脂の固形分との合計重量に対し80重量%以上、99重量%以下の範囲内としたことを特徴とする請求項4に記載の水性塗料組成物の製造方法。   The solid content of the acrylic resin is 80% by weight or more and 99% by weight based on the total weight of the solid content of the silica solid content of the water glass and the alkyl silicate of the inorganic reaction material and the solid content of the acrylic resin. The method for producing a water-based coating composition according to claim 4, wherein the method falls within the following range. 前記溶媒は、固形分を除いて実質的に水のみであることを特徴とする請求項4または請求項5に記載の水性塗料組成物の製造方法。   The method for producing an aqueous coating composition according to claim 4 or 5, wherein the solvent is substantially only water except for a solid content.
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